JP6204719B2 - Tire design method - Google Patents

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Description

本発明は、スパイクピン、及びスパイクピンが嵌合されるタイヤのトレッド部の孔を、効率良く設計することができるタイヤの設計方法に関する。   The present invention relates to a tire design method capable of efficiently designing spike pins and holes in a tread portion of a tire into which spike pins are fitted.

下記特許文献1には、スパイクピンがトレッド部に装着されることにより、氷雪路での走行性能を向上させたタイヤが提案されている。このようなトレッド部のトレッドゴムの踏面には、スパイクピンを嵌合するための孔が複数設けられている。   Patent Document 1 below proposes a tire that has improved running performance on icy and snowy roads by attaching spike pins to the tread portion. A plurality of holes for fitting spike pins are provided in the tread rubber tread of such a tread portion.

特開2012−001120号公報JP 2012-001120 A

氷雪路での走行性能を十分に発揮させるには、スパイクピンと孔との隙間が小さくなるように嵌合させることが重要である。従来の設計方法では、実際に試作されたスパイクピン及びタイヤの孔を嵌合させ、例えば、CTスキャン装置等によって撮像された断面像から、嵌合状態が評価されていた。このため、従来の設計方法では、スパイクピン及びタイヤの試作や、嵌合状態の評価に要するコストが増大し、効率良く設計することができないという問題があった。   In order to fully exhibit the running performance on icy and snowy roads, it is important to fit them so that the gap between the spike pin and the hole is small. In a conventional design method, a spike pin and a tire hole actually manufactured are fitted together, and the fitting state is evaluated from, for example, a cross-sectional image captured by a CT scanning device or the like. For this reason, in the conventional design method, the cost required for the trial production of spike pins and tires and the evaluation of the fitting state increased, and there was a problem that the design could not be performed efficiently.

また、スパイクピン及び孔を含むトレッドゴムのそれぞれを、有限個の要素でモデル化したスパイクピンモデル及びゴムモデルを用いて、スパイクピンモデルと孔との嵌合状態を、コンピュータを用いて評価することも考えられる。しかしながら、スパイクピンモデルをゴムモデルの孔にそのまま挿入すると、ゴムモデルの要素の体積が負となる要素潰れが生じ、計算落ちが発生しやすいという問題もあった。   Also, using a spike pin model and a rubber model, each model of tread rubber including spike pins and holes, modeled with a finite number of elements, the fitting state between the spike pin model and the holes is evaluated using a computer. It is also possible. However, when the spike pin model is inserted into the hole of the rubber model as it is, there is a problem that element collapse occurs in which the volume of the element of the rubber model becomes negative, and calculation loss is likely to occur.

本発明は、以上のような実状に鑑み案出されたもので、スパイクピン、及びスパイクピンが嵌合されるタイヤのトレッド部の孔を、効率良く設計することができるタイヤの設計方法を提供することを主たる目的としている。   The present invention has been devised in view of the above circumstances, and provides a tire design method capable of efficiently designing spike pins and holes in a tread portion of a tire into which the spike pins are fitted. The main purpose is to do.

本発明は、スパイクピン、及び前記スパイクピンが嵌合されるタイヤのトレッド部の孔を、コンピュータを用いて設計するための方法であって、前記孔の大きさは、前記スパイクピンの大きさよりも小であり、前記コンピュータに、前記スパイクピンを有限個の要素でモデル化したスパイクピンモデルを入力するステップと、前記コンピュータに、前記孔を含む前記トレッド部のトレッドゴムの少なくとも一部を、有限個の要素でモデル化したゴムモデルを入力するステップと、前記コンピュータが、前記スパイクピンモデルを、前記ゴムモデルの孔に嵌合させる嵌合ステップと、前記コンピュータが、前記スパイクピンモデルと前記孔との嵌合状態を評価するステップとを含み、前記嵌合ステップは、前記スパイクピンモデルと前記ゴムモデルとの接触による変形計算を無効にするステップ、前記スパイクピンモデルの中心軸と、前記孔の中心軸とを一致させ、かつ前記スパイクピンモデルと前記ゴムモデルとを重複させて配置するステップ、前記スパイクピンモデルを収縮、又は前記ゴムモデルを膨張させて、前記スパイクピンモデルと前記ゴムモデルとの重複を無くす第1ステップ、前記スパイクピンモデルと前記ゴムモデルとの接触による変形計算を有効にするステップ、及び前記スパイクピンモデル、又は前記ゴムモデルを元の倍率に戻し、前記スパイクピンモデルを前記孔に嵌合させる第2ステップを含むことを特徴とする。   The present invention is a method for designing a spike pin and a hole in a tread portion of a tire into which the spike pin is fitted using a computer, and the size of the hole is larger than the size of the spike pin. A spike pin model in which the spike pin is modeled by a finite number of elements is input to the computer, and at least a part of the tread rubber of the tread portion including the hole is input to the computer. A step of inputting a rubber model modeled by a finite number of elements, a step of fitting the spike pin model into a hole of the rubber model, and a step of fitting the spike pin model to the hole of the rubber model; A fitting state with a hole, and the fitting step includes the spike pin model and the rubber module. Disabling deformation calculation due to contact with the screw, aligning the center axis of the spike pin model with the center axis of the hole, and overlapping the spike pin model and the rubber model, The first step of shrinking the spike pin model or expanding the rubber model to eliminate the overlap between the spike pin model and the rubber model, enabling effective calculation of deformation due to contact between the spike pin model and the rubber model And a second step of returning the spike pin model or the rubber model to an original magnification and fitting the spike pin model into the hole.

本発明に係る前記タイヤの設計方法は、前記スパイクピンモデル及び前記ゴムモデルは、前記中心軸を含む断面形状に基づいた二次元モデルであるのが望ましい。   In the tire designing method according to the present invention, the spike pin model and the rubber model are preferably a two-dimensional model based on a cross-sectional shape including the central axis.

本発明に係る前記タイヤの設計方法は、前記第1ステップは、前記ゴムモデルを膨張させるものであり、前記ゴムモデルには、前記トレッドゴムの熱膨張係数が定義され、前記第1ステップは、前記熱膨張係数に基づいて、前記ゴムモデルの温度を大きくすることで前記ゴムモデルを膨張させ、前記第2ステップは、前記熱膨張係数に基づいて、前記ゴムモデルの温度を戻すことで前記ゴムモデルを収縮させるのが望ましい。 In the tire designing method according to the present invention, the first step is to inflate the rubber model, the thermal expansion coefficient of the tread rubber is defined in the rubber model, and the first step includes: The rubber model is expanded by increasing the temperature of the rubber model based on the thermal expansion coefficient, and the second step returns the temperature of the rubber model based on the thermal expansion coefficient. It is desirable to shrink the model .

本発明に係る前記タイヤの設計方法は、前記ゴムモデルは、前記孔と反対側の面である内面を含み、前記嵌合ステップは、前記第2ステップ後の前記ゴムモデルの前記内面の位置が、前記第1ステップ前の前記ゴムモデルの前記内面の位置に一致するように、前記ゴムモデルを変形計算するステップをさらに含むのが望ましい。   In the tire designing method according to the present invention, the rubber model includes an inner surface which is a surface opposite to the hole, and the fitting step includes a position of the inner surface of the rubber model after the second step. Preferably, the method further includes a step of calculating the deformation of the rubber model so as to coincide with the position of the inner surface of the rubber model before the first step.

本発明に係る前記タイヤの設計方法は、前記コンピュータが、前記嵌合ステップにより、前記孔に嵌合した前記スパイクピンモデルを、前記孔から引き抜く方向に移動させて前記ゴムモデルの変形を計算するステップ、並びに、前記ゴムモデルの変形計算に基づいて、前記スパイクピンモデル及び前記孔の耐ピン抜け性能を評価するステップをさらに含むのが望ましい。   In the tire designing method according to the present invention, the computer calculates the deformation of the rubber model by moving the spike pin model fitted in the hole in the fitting step so as to be pulled out from the hole. Preferably, the method further includes a step of evaluating the anti-pinning performance of the spike pin model and the hole based on the deformation calculation of the rubber model.

本発明のタイヤの設計方法は、コンピュータが、スパイクピンモデルを、ゴムモデルの孔に嵌合させる嵌合ステップと、スパイクピンモデルと孔との嵌合状態を評価するステップとを含んでいる。このため、本発明の設計方法は、スパイクピンやタイヤを試作することなく、コンピュータを用いて嵌合状態を評価することができるため、スパイクピン及びトレッドゴムの孔を効率良く設計することができる。   The tire designing method of the present invention includes a fitting step in which a computer fits a spike pin model into a hole of a rubber model, and a step of evaluating a fitting state between the spike pin model and the hole. For this reason, the design method of the present invention can evaluate a fitting state using a computer without making a prototype of a spike pin or a tire, so that the spike pin and the tread rubber hole can be efficiently designed. .

嵌合ステップは、スパイクピンモデルとゴムモデルとの接触による変形計算を無効にするステップ、及びスパイクピンモデルの中心軸と、孔の中心軸とを一致させ、かつスパイクピンモデルとゴムモデルとを重複させて配置するステップを含んでいる。さらに、嵌合ステップは、スパイクピンモデルを収縮、又はゴムモデルを膨張させて、スパイクピンモデルと前記ゴムモデルとの重複を無くす第1ステップ、スパイクピンモデルとゴムモデルとの接触による変形計算を有効にするステップ、及びスパイクピンモデル、又はゴムモデルを元の倍率に戻し、スパイクピンモデルを孔に嵌合させる第2ステップを含んでいる。   In the fitting step, the deformation calculation due to the contact between the spike pin model and the rubber model is invalidated, the center axis of the spike pin model and the center axis of the hole are matched, and the spike pin model and the rubber model are Including overlapping steps. Further, in the fitting step, the first step of contracting the spike pin model or expanding the rubber model to eliminate the overlap between the spike pin model and the rubber model, the deformation calculation by contact between the spike pin model and the rubber model is performed. And a second step of returning the spike pin model or rubber model to its original magnification and fitting the spike pin model into the hole.

このような嵌合ステップは、例えば、スパイクピンモデルよりも小さな孔に、スパイクピンモデルを打ち込む実際の工程を再現する必要がないため、ゴムモデルの局部的な大変形を防ぐことができる。このため、本発明の嵌合ステップでは、要素潰れによる計算落ちを防ぐことができ、スパイクピンモデルと孔との嵌合状態を、確実に計算することができる。   Such a fitting step does not need to reproduce the actual process of driving the spike pin model into a hole smaller than that of the spike pin model, for example, and can prevent local large deformation of the rubber model. For this reason, in the fitting step of the present invention, it is possible to prevent calculation loss due to element collapse, and to reliably calculate the fitting state between the spike pin model and the hole.

本実施形態の設計方法を実行するコンピュータの斜視図である。It is a perspective view of the computer which performs the design method of this embodiment. スパイクピン及びトレッド部の孔の断面図である。It is sectional drawing of the hole of a spike pin and a tread part. 本実施形態の設計方法の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the design method of this embodiment. スパイクピンモデルを視覚化して示す図である。It is a figure which visualizes and shows a spike pin model. ゴムモデルを視覚化して示す図である。It is a figure which visualizes and shows a rubber model. 本実施形態の嵌合ステップの一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the fitting step of this embodiment. スパイクピンモデル及びゴムモデルを重複して配置した図である。It is the figure which arranged the spike pin model and the rubber model overlappingly. ゴムモデルを膨張させる第1ステップを説明する図である。It is a figure explaining the 1st step which expands a rubber model. ゴムモデルを収縮させる第2ステップを説明する図である。It is a figure explaining the 2nd step which shrinks a rubber model. 第2ステップ後のゴムモデル及びスパイクピンモデルを拡大して示す図である。It is a figure which expands and shows the rubber model and spike pin model after a 2nd step. 第2ステップ後の内面の位置を、第1ステップ前の内面の位置に一致させたゴムモデルを示す図である。It is a figure which shows the rubber model which made the position of the inner surface after a 2nd step correspond to the position of the inner surface before a 1st step. 他の実施形態の設計方法を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the design method of other embodiment. スパイクピンモデルをゴムモデルの孔から引き抜く方向に移動させた状態を説明する図である。It is a figure explaining the state which moved the spike pin model in the direction pulled out from the hole of a rubber model. スパイクピンモデルの移動距離と、スパイクピンモデルの引抜き力Fとの関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the movement distance of a spike pin model, and the extraction force F of a spike pin model.

以下、本発明の実施の一形態が図面に基づき説明される。
本実施形態のタイヤの設計方法(以下、単に「設計方法」ということがある)は、スパイクピン、及びスパイクピンが嵌合されるタイヤのトレッド部の孔を、コンピュータを用いて設計するための方法である。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
The tire design method of the present embodiment (hereinafter sometimes simply referred to as “design method”) is for designing spike pins and holes in the tread portion of the tire into which the spike pins are fitted using a computer. Is the method.

図1に示されるように、コンピュータ1は、本体1a、キーボード1b、マウス1c及びディスプレイ装置1dを含む。この本体1aには、演算処理装置(CPU)、ROM、作業用メモリー、磁気ディスクなどの記憶装置、及び、ディスクドライブ装置1a1、1a2などが設けられる。なお、記憶装置には、本実施形態の設計方法を実行するための処理手順(プログラム)が予め記憶されている。   As shown in FIG. 1, the computer 1 includes a main body 1a, a keyboard 1b, a mouse 1c, and a display device 1d. The main body 1a is provided with an arithmetic processing unit (CPU), a ROM, a working memory, a storage device such as a magnetic disk, and disk drive devices 1a1, 1a2. Note that a processing procedure (program) for executing the design method of the present embodiment is stored in the storage device in advance.

図2に示されるように、スパイクピン2は、タイヤのトレッド部3の孔4に嵌合される基部5と、基部5からタイヤ半径方向外側に突出するスパイク部6とを含んでいる。   As shown in FIG. 2, the spike pin 2 includes a base portion 5 that is fitted into the hole 4 of the tread portion 3 of the tire, and a spike portion 6 that protrudes outward in the tire radial direction from the base portion 5.

基部5は、タイヤ半径方向の外側に配置される大径部5A、大径部5Aのタイヤ半径方向内側に配置される小径部5B、大径部5Aと小径部5Bとの間を円錐状面で継ぐ継ぎ部5C、及び小径部5Bの内端に固着されるフランジ5Dを含んでいる。   The base 5 has a conical surface between a large diameter portion 5A disposed on the outer side in the tire radial direction, a small diameter portion 5B disposed on the inner side in the tire radial direction of the large diameter portion 5A, and between the large diameter portion 5A and the small diameter portion 5B. 5C and a flange 5D fixed to the inner end of the small diameter portion 5B.

本実施形態の大径部5Aの外径D1aは、小径部5Bの外径D1bよりも大に設定されている。また、フランジ5Dの外径D1dは、小径部5Bの外径D1bよりも大に設定されている。これにより、基部5には、大径部5Aとフランジ5Dとの間に、くびれ部5Eが形成される。このようなくびれ部5Eは、基部5が孔4に嵌合されることにより、トレッドゴム3Gを大きく食い込ませることができ、耐ピン抜け性能を向上しうる。   The outer diameter D1a of the large diameter portion 5A of the present embodiment is set larger than the outer diameter D1b of the small diameter portion 5B. Further, the outer diameter D1d of the flange 5D is set to be larger than the outer diameter D1b of the small diameter portion 5B. As a result, a constricted portion 5E is formed in the base portion 5 between the large diameter portion 5A and the flange 5D. In this manner, the constricted portion 5E can cause the tread rubber 3G to bite in greatly by fitting the base portion 5 into the hole 4, and can improve anti-pinning resistance.

スパイク部6は、大径部5Aのタイヤ半径方向の外端、及びトレッド部3の踏面3sから、タイヤ半径方向に突出している。さらに、スパイク部6は、その外径D2が、基部5の小径部5Bの外径D1bよりも小さい円柱状に形成されている。このようなスパイク部6は、路面と接触して、大きな摩擦力を得ることができる。   The spike portion 6 protrudes in the tire radial direction from the outer end of the large diameter portion 5A in the tire radial direction and the tread surface 3s of the tread portion 3. Furthermore, the spike portion 6 is formed in a columnar shape whose outer diameter D2 is smaller than the outer diameter D1b of the small diameter portion 5B of the base portion 5. Such a spike portion 6 can contact the road surface and obtain a large frictional force.

孔4は、トレッド部3の踏面3sからタイヤ半径方向内側にのび、かつ有底の円形孔からなる。本実施形態の孔4は、タイヤ半径方向外側に配置される外側部4Aと、該外側部4Aのタイヤ半径方向内側に配置される内側部4Bとを含んで構成されている。   The hole 4 is a circular hole with a bottom extending from the tread surface 3s of the tread portion 3 inward in the tire radial direction. The hole 4 of the present embodiment includes an outer portion 4A disposed on the outer side in the tire radial direction and an inner portion 4B disposed on the inner side in the tire radial direction of the outer portion 4A.

外側部4A及び内側部4Bの各外径D3a、D3bは、スパイクピン2の小径部5Bの外径D1bよりも小に形成されている。さらに、孔4のタイヤ半径方向の長さL3は、スパイクピン2の基部5のタイヤ半径方向の長さL1よりも小に設定される。このような孔4は、スパイクピン2を圧入させることができるため、耐ピン抜け性能を向上しうる。さらに、内側部4Bの外径D3bは、外側部4Aの外径D3aよりも大に設定される。このため、孔4は、スパイクピン2の基部5のくびれ部5Eに沿って変形でき、該基部5を抜き止めすることができる。   The outer diameters D3a and D3b of the outer portion 4A and the inner portion 4B are formed smaller than the outer diameter D1b of the small diameter portion 5B of the spike pin 2. Furthermore, the length L3 of the hole 4 in the tire radial direction is set to be smaller than the length L1 of the base portion 5 of the spike pin 2 in the tire radial direction. Since such a hole 4 can press-fit the spike pin 2, it can improve anti-pinning performance. Further, the outer diameter D3b of the inner portion 4B is set larger than the outer diameter D3a of the outer portion 4A. For this reason, the hole 4 can be deformed along the constricted portion 5E of the base portion 5 of the spike pin 2, and the base portion 5 can be prevented from being pulled out.

図3には、本実施形態の設計方法の具体的手順が示されている。本実施形態では、先ず、コンピュータ1に、スパイクピン2をモデル化したスパイクピンモデルが入力される(ステップS1)。   FIG. 3 shows a specific procedure of the design method of the present embodiment. In the present embodiment, first, a spike pin model obtained by modeling the spike pin 2 is input to the computer 1 (step S1).

図2に示されるように、スパイクピン2は、その中心軸2cを中心とする回転対称性を有している。このため、図4に示されるように、本実施形態のスパイクピンモデル7は、スパイクピン2の中心軸2c(図2に示す)を含む断面形状に基づいた二次元モデルとして設定される。このようなスパイクピンモデル7は、中心軸7cに関して半分の面積で定義されるため、例えば、三次元モデルに比べて、計算時間を短縮しうる。   As shown in FIG. 2, the spike pin 2 has rotational symmetry about the central axis 2c. Therefore, as shown in FIG. 4, the spike pin model 7 of the present embodiment is set as a two-dimensional model based on a cross-sectional shape including the central axis 2 c (shown in FIG. 2) of the spike pin 2. Since such a spike pin model 7 is defined by a half area with respect to the central axis 7c, for example, the calculation time can be shortened compared to a three-dimensional model.

本実施形態のスパイクピンモデル7は、図2に示したスパイクピン2の基部5及びスパイク部6のうち、孔4に嵌合される基部5のみを限定してモデル化される。これは、スパイク部6が、トレッドゴム3Gの孔4との嵌合に影響しないためである。従って、スパイクピンモデル7は、基部5のみを限定してモデル化されるため、モデル化に要する時間、及び計算時間を短縮しうる。   The spike pin model 7 of the present embodiment is modeled by limiting only the base portion 5 fitted into the hole 4 among the base portion 5 and spike portion 6 of the spike pin 2 shown in FIG. This is because the spike portion 6 does not affect the fitting with the hole 4 of the tread rubber 3G. Therefore, since the spike pin model 7 is modeled by limiting only the base portion 5, the time required for modeling and the calculation time can be shortened.

本実施形態のスパイクピンモデル7は、図2に示したスパイクピン2の基部5の外表面のみに限定してモデル化されている。このため、スパイクピンモデル7は、モデル化に要する時間、及び計算時間をさらに短縮しうる。また、スパイクピンモデル7には、大径部5A、小径部5B、継ぎ部5C及びフランジ5Dをモデル化した大径部8A、小径部8B、継ぎ部8C及びフランジ8Dが設けられる。さらに、スパイクピンモデル7の各寸法は、スパイクピン2の各寸法に基づいて設定されている。   The spike pin model 7 of this embodiment is modeled only on the outer surface of the base 5 of the spike pin 2 shown in FIG. For this reason, the spike pin model 7 can further reduce the time required for modeling and the calculation time. The spike pin model 7 is provided with a large-diameter portion 8A, a small-diameter portion 8B, a joint portion 8C, and a flange 8D that model the large-diameter portion 5A, the small-diameter portion 5B, the joint portion 5C, and the flange 5D. Furthermore, each dimension of the spike pin model 7 is set based on each dimension of the spike pin 2.

スパイクピンモデル7の中心軸7cには、固定の境界条件が設定されている。また、スパイクピンモデル7は、中心軸7cを除く輪郭に、他のモデルがスパイクピンモデル7をすり抜けるのを防ぐ接触条件が定義される。   A fixed boundary condition is set for the center axis 7 c of the spike pin model 7. In the spike pin model 7, a contact condition for preventing other models from slipping through the spike pin model 7 is defined in the contour excluding the central axis 7 c.

スパイクピンモデル7は、数値解析法により取り扱い可能な有限個の要素10でモデル化(離散化)される。数値解析法として、本実施形態では有限要素法が採用される。   The spike pin model 7 is modeled (discretized) with a finite number of elements 10 that can be handled by a numerical analysis method. As a numerical analysis method, a finite element method is employed in this embodiment.

本実施形態の要素10は、4つの節点10sを有する四辺形要素が用いられているが、これ以外にも、例えば、3つの節点10sを有する三角形要素や、2つの節点10sを有するビーム要素などが用いられても良い。このような三角形要素及びビーム要素は、四辺形要素に比べて、複雑な形状を表現するのに適している。また、各要素10には、要素番号、節点10sの番号、節点10sの座標値、及びスパイクピン2(図2に示す)の材料特性(例えば密度、ヤング率又は減衰係数等)などの数値データが定義される。これらの数値データは、コンピュータ1に記憶される。   The element 10 of the present embodiment is a quadrilateral element having four nodes 10s, but other than this, for example, a triangular element having three nodes 10s, a beam element having two nodes 10s, or the like. May be used. Such a triangular element and a beam element are suitable for expressing a complicated shape as compared with a quadrilateral element. Each element 10 includes numerical data such as an element number, a node 10s number, a coordinate value of the node 10s, and material characteristics (for example, density, Young's modulus or damping coefficient) of the spike pin 2 (shown in FIG. 2). Is defined. These numerical data are stored in the computer 1.

次に、コンピュータ1に、図2に示した孔4を含むトレッドゴム3Gの少なくとも一部を、有限個の要素でモデル化したゴムモデルが入力される(ステップS2)。   Next, a rubber model in which at least a part of the tread rubber 3G including the hole 4 shown in FIG. 2 is modeled with a finite number of elements is input to the computer 1 (step S2).

図2に示したように、孔4は、スパイクピン2と同様に、孔4の中心軸4cを中心とする回転対称性を有している。このため、図5に示されるように、孔12を含むゴムモデル11は、孔4の中心軸4cを含む断面形状に基づいた二次元モデルとして設定される。また、孔12の中心軸12cには、固定の境界条件が設定されている。さらに、ゴムモデル11は、中心軸12cを除く輪郭に、他のモデルがゴムモデル11をすり抜けるのを防ぐ接触条件が定義される。   As shown in FIG. 2, the hole 4 has rotational symmetry about the central axis 4 c of the hole 4, similar to the spike pin 2. Therefore, as shown in FIG. 5, the rubber model 11 including the hole 12 is set as a two-dimensional model based on a cross-sectional shape including the central axis 4 c of the hole 4. A fixed boundary condition is set for the central axis 12 c of the hole 12. Further, in the rubber model 11, a contact condition for preventing other models from slipping through the rubber model 11 is defined on the contour excluding the central axis 12 c.

ゴムモデル11は、孔12が設けられる踏面11uと、孔12と反対側の面である内面11dと、孔12の中心軸12cと反対側の面である側面11sとを含み、略L字状に形成されている。また、孔12は、図2に示した孔4の外側部4A及び内側部4Bに基づいて、外側部12A及び内側部12Bが設けられる。孔12の各寸法は、孔4の各寸法に基づいて設定される。   The rubber model 11 includes a tread surface 11 u provided with a hole 12, an inner surface 11 d that is a surface opposite to the hole 12, and a side surface 11 s that is a surface opposite to the central axis 12 c of the hole 12. Is formed. Further, the hole 12 is provided with an outer part 12A and an inner part 12B based on the outer part 4A and the inner part 4B of the hole 4 shown in FIG. Each dimension of the hole 12 is set based on each dimension of the hole 4.

ゴムモデル11は、スパイクピンモデル7と同様に、有限個の要素13でモデル化(離散化)される。各要素13は、スパイクピンモデル7の要素10と同様に、要素番号、節点13sの番号、節点13sの座標値や、トレッドゴム3Gの材料特性(例えば密度、ヤング率又は減衰係数等)などの数値データが定義される。   Similar to the spike pin model 7, the rubber model 11 is modeled (discretized) with a finite number of elements 13. Each element 13 is similar to the element 10 of the spike pin model 7 such as an element number, the number of the node 13s, the coordinate value of the node 13s, and the material characteristics of the tread rubber 3G (for example, density, Young's modulus or damping coefficient). Numeric data is defined.

さらに、本実施形態のゴムモデル11には、トレッドゴム3Gの熱膨張係数が定義される。ここで、熱膨張係数とは、物体の長さ及び体積が、温度の上昇によって膨張する割合を示したものである。本実施形態の熱膨張率は、ゴムモデル11が二次元モデルとして設定されるため、面膨張率として定義される。このような熱膨張率は、ゴムモデル11の面積を、下記式(1)で定義することができる。
V=V0(1+αt)…(1)
ここで、各変数及び定数は、次のとおりである。
V:トレッドゴムのt℃での面積
0:トレッドゴムの基準温度(0℃)での面積
α:トレッドゴムの熱膨張率(面膨張率)
t:基準温度(0℃)からの温度変化
Furthermore, the thermal expansion coefficient of the tread rubber 3G is defined in the rubber model 11 of the present embodiment. Here, the coefficient of thermal expansion indicates the rate at which the length and volume of an object expand with increasing temperature. The thermal expansion coefficient of the present embodiment is defined as a surface expansion coefficient because the rubber model 11 is set as a two-dimensional model. Such a thermal expansion coefficient can define the area of the rubber model 11 by the following formula (1).
V = V 0 (1 + αt) (1)
Here, each variable and constant are as follows.
V: Area of tread rubber at t ° C. V 0 : Area of tread rubber at reference temperature (0 ° C.) α: Thermal expansion coefficient (surface expansion coefficient) of tread rubber
t: Temperature change from the reference temperature (0 ° C)

上記式(1)では、温度変化tを増減させることにより、ゴムモデル11の面積Vを、X軸及びY軸の比率を維持しつつ、リニアに増減させることができる。また、ゴムモデル11は、数値データであるため、温度変化tに非常に大きな数値を代入して、現実では不可能な大きさに膨張させることができる。なお、熱膨張係数αとしては、例えば、一般的なゴムの熱膨張係数(例えば、0.0002〜0.0003(1/℃)程度)が望ましい。ステップS2では、このようなゴムモデル11が、コンピュータ1に記憶される。   In the above formula (1), the area V of the rubber model 11 can be linearly increased / decreased while maintaining the ratio of the X axis and the Y axis by increasing / decreasing the temperature change t. Further, since the rubber model 11 is numerical data, it can be expanded to a size that is impossible in reality by substituting a very large numerical value for the temperature change t. As the thermal expansion coefficient α, for example, a general rubber thermal expansion coefficient (for example, about 0.0002 to 0.0003 (1 / ° C.)) is desirable. In step S2, such a rubber model 11 is stored in the computer 1.

次に、スパイクピンモデル7を、ゴムモデル11の孔に嵌合させる(嵌合ステップS3)。図6には、本実施形態の嵌合ステップS3の具体的手順が示されている。   Next, the spike pin model 7 is fitted into the hole of the rubber model 11 (fitting step S3). FIG. 6 shows a specific procedure of the fitting step S3 of the present embodiment.

本実施形態の嵌合ステップS3では、先ず、スパイクピンモデル7とゴムモデル11との接触による変形計算が無効にされる(ステップS31)。ステップS31では、スパイクピンモデル7及びゴムモデル11の接触条件が無効にされ、スパイクピンモデル7及びゴムモデル11が互いにすり抜け可能に定義される。   In the fitting step S3 of the present embodiment, first, deformation calculation due to contact between the spike pin model 7 and the rubber model 11 is invalidated (step S31). In step S31, the contact condition of the spike pin model 7 and the rubber model 11 is invalidated, and the spike pin model 7 and the rubber model 11 are defined so as to be able to slip through each other.

次に、スパイクピンモデル7の中心軸7cと、孔12の中心軸12cとを一致させて、スパイクピンモデル7とゴムモデル11とが重複して配置される(ステップS32)。スパイクピンモデル7及びゴムモデル11は、接触条件が予め無効に設定されている。このため、図7に示されるように、スパイクピンモデル7及びゴムモデル11は、互いにすり抜けさせることができる。そして、スパイクピンモデル7及びゴムモデル11の各座標値が、コンピュータ1に記憶される。   Next, the spike pin model 7 and the rubber model 11 are overlapped with the central axis 7c of the spike pin model 7 and the central axis 12c of the hole 12 aligned (step S32). The contact condition of the spike pin model 7 and the rubber model 11 is set to invalid beforehand. For this reason, as shown in FIG. 7, the spike pin model 7 and the rubber model 11 can pass through each other. The coordinate values of the spike pin model 7 and the rubber model 11 are stored in the computer 1.

次に、ゴムモデル11を膨張させ、スパイクピンモデル7とゴムモデル11との重複が無くされる(第1ステップS33)。第1ステップS33では、上記式(1)の熱膨張係数αに基づき、温度変化tを徐々に大きくして、ゴムモデル11を膨張させている(面積Vを大きくする)。これにより、第1ステップS33では、図8に示されるように、ゴムモデル11の孔12を、スパイクピンモデル7よりも大きくすることができる。本実施形態の温度変化tは、孔12がスパイクピンモデル7よりも大きくなるように適宜設定されるが、例えば、4000〜6000℃程度に設定されてもよい。   Next, the rubber model 11 is inflated, and the spike pin model 7 and the rubber model 11 are not overlapped (first step S33). In the first step S33, the rubber model 11 is expanded (the area V is increased) by gradually increasing the temperature change t based on the thermal expansion coefficient α of the above formula (1). Thereby, in 1st step S33, as shown in Drawing 8, hole 12 of rubber model 11 can be made larger than spike pin model 7. The temperature change t of the present embodiment is appropriately set so that the hole 12 is larger than the spike pin model 7, but may be set to about 4000 to 6000 ° C., for example.

次に、スパイクピンモデル7とゴムモデル11との接触による変形計算が有効にされる(ステップS34)。ステップS34では、スパイクピンモデル7及びゴムモデル11の接触条件が有効に設定される。これにより、スパイクピンモデル7及びゴムモデル11は、すり抜け不能に定義される。   Next, the deformation calculation by the contact between the spike pin model 7 and the rubber model 11 is validated (step S34). In step S34, the contact conditions of the spike pin model 7 and the rubber model 11 are set to be effective. Thereby, the spike pin model 7 and the rubber model 11 are defined so as not to slip through.

次に、ゴムモデル11が元の倍率に戻して、スパイクピンモデル7が孔12に嵌合される(第2ステップS35)。第2ステップS35では、上記式(1)の熱膨張係数に基づき、ゴムモデル11の温度変化tを初期値に戻して、ゴムモデル11を元の面積に収縮させている。   Next, the rubber model 11 is returned to the original magnification, and the spike pin model 7 is fitted into the hole 12 (second step S35). In the second step S35, the temperature change t of the rubber model 11 is returned to the initial value based on the thermal expansion coefficient of the above formula (1), and the rubber model 11 is contracted to the original area.

第2ステップS35では、図9に示されるように、ゴムモデル11の収縮により、孔12が、スパイクピンモデル7に当接する。さらに、ゴムモデル11は、孔12がスパイクピンモデル7に当接した状態で収縮される。これにより、ゴムモデル11は、スパイクピンモデル7の輪郭に沿って変形する。従って、第2ステップS35では、スパイクピンモデル7をゴムモデル11の孔に嵌合させた状態を計算することができる。   In the second step S35, as shown in FIG. 9, the hole 12 comes into contact with the spike pin model 7 due to the contraction of the rubber model 11. Further, the rubber model 11 is contracted in a state where the hole 12 is in contact with the spike pin model 7. As a result, the rubber model 11 is deformed along the contour of the spike pin model 7. Therefore, in the second step S35, it is possible to calculate the state in which the spike pin model 7 is fitted in the hole of the rubber model 11.

ゴムモデル11の変形計算は、各要素13(図5に示す)の形状及び材料特性などをもとに、要素13の質量マトリックス、剛性マトリックス及び減衰マトリックスがそれぞれ作成される。さらに、これらのマトリックスが組み合わされて、全体の系のマトリックスが作成される。そして、コンピュータ1が、各種の条件を当てはめて運動方程式を作成して、これらを単位時間Tx(x=0、1、…)ごと(例えば、1μ秒ごと)にゴムモデル11の変形計算を行う。このような変形計算は、例えば、JSOL 社製の LS-DYNA などの市販の有限要素解析アプリケーションソフトを用いて計算することができる。   In the deformation calculation of the rubber model 11, a mass matrix, a stiffness matrix, and a damping matrix of the element 13 are created based on the shape and material characteristics of each element 13 (shown in FIG. 5). In addition, these matrices are combined to create a matrix for the entire system. Then, the computer 1 creates equations of motion by applying various conditions, and performs deformation calculation of the rubber model 11 for each unit time Tx (x = 0, 1,...) (For example, every 1 μsec). . Such deformation calculation can be performed using commercially available finite element analysis application software such as LS-DYNA manufactured by JSOL.

このように、第2ステップS35では、ゴムモデル11の収縮による変形を計算することにより、図10に示されるように、スパイクピンモデル7をゴムモデル11の孔12に嵌合させることができる。このため、嵌合ステップS3では、例えば、スパイクピンモデル7よりも小さな孔12に、スパイクピンモデル7を踏面11u側から打ち込む実際の工程を再現する必要がないため、ゴムモデル11の局部的な大変形を防ぐことができる。このため、本実施形態の嵌合ステップS3では、要素潰れによる計算落ちを防ぐことができ、スパイクピンモデル7と孔12との嵌合状態を、確実に計算することができる。   In this way, in the second step S35, the spike pin model 7 can be fitted into the hole 12 of the rubber model 11 as shown in FIG. For this reason, in the fitting step S3, for example, it is not necessary to reproduce the actual process of driving the spike pin model 7 into the hole 12 smaller than the spike pin model 7 from the tread surface 11u side. Large deformation can be prevented. For this reason, in fitting step S3 of this embodiment, calculation omission due to element collapse can be prevented, and the fitting state between spike pin model 7 and hole 12 can be reliably calculated.

図9に示されるように、第2ステップS35では、ゴムモデル11を収縮させると、スパイクピンモデル7の大径部8Aのタイヤ半径方向外側の領域11Tにおいて、ゴムモデル11がスパイクピンモデル7の中心軸7c側に食い込む場合がある。このため、本実施形態では、第2ステップS35に先立ち、スパイクピンモデル7の大径部8Aの輪郭に沿って、タイヤ半径方向外側に直線状にのび、ゴムモデル11の浸入を防ぐ境界条件14が定義されるのが望ましい。これにより、第2ステップS35では、ゴムモデル11の領域11Tの食い込みを防ぐことができるため、スパイクピンモデル7と孔12との嵌合状態を確実に計算しうる。   As shown in FIG. 9, in the second step S <b> 35, when the rubber model 11 is contracted, in the region 11 </ b> T on the outer side in the tire radial direction of the large diameter portion 8 </ b> A of the spike pin model 7, the rubber model 11 There is a case where it bites into the central axis 7c side. For this reason, in the present embodiment, prior to the second step S35, the boundary condition 14 that extends linearly outward in the tire radial direction along the outline of the large-diameter portion 8A of the spike pin model 7 and prevents the rubber model 11 from entering. Is preferably defined. Thereby, in the second step S35, the biting of the region 11T of the rubber model 11 can be prevented, so that the fitting state between the spike pin model 7 and the hole 12 can be reliably calculated.

図2に示されるように、タイヤのトレッドゴム3Gには、タイヤ半径方向内側に、剛性の高いベルト層(図示省略)が設けられている。このため、トレッドゴム3Gのタイヤ半径方向の内側では、スパイクピン2が孔4に嵌合されても、ほとんど変形しない。一方、第2ステップS35後のゴムモデル11は、図10に示されるように、内面11dの位置が、第1ステップS33前(二点鎖線で示す)の位置と異なっている。   As shown in FIG. 2, the tread rubber 3G of the tire is provided with a highly rigid belt layer (not shown) on the inner side in the tire radial direction. For this reason, even if the spike pin 2 is fitted in the hole 4 inside the tread rubber 3G in the tire radial direction, the tread rubber 3G hardly deforms. On the other hand, in the rubber model 11 after the second step S35, as shown in FIG. 10, the position of the inner surface 11d is different from the position before the first step S33 (indicated by a two-dot chain line).

このため、本実施形態では、第2ステップS35後のゴムモデル11の内面11dの位置を、第1ステップS33前のゴムモデル11の内面11dの位置に一致するように、ゴムモデル11の変形が計算される(ステップS36)。   For this reason, in this embodiment, the deformation of the rubber model 11 is performed so that the position of the inner surface 11d of the rubber model 11 after the second step S35 matches the position of the inner surface 11d of the rubber model 11 before the first step S33. Calculated (step S36).

ステップS36では、第2ステップS35後のゴムモデル11の内面11dの位置を、第1ステップS33前の内面11dの位置(図10に示す)まで徐々に移動させながら、ゴムモデル11の変形が計算される。これにより、ステップS36では、図11に示されるように、ゴムモデルの内面11dを、第1ステップS33前の内面11dの位置に一致させることができ、スパイクピン2及び孔4(図2に示す)の実際の嵌合状態に、精度よく近似させることができる。   In step S36, the deformation of the rubber model 11 is calculated while gradually moving the position of the inner surface 11d of the rubber model 11 after the second step S35 to the position of the inner surface 11d before the first step S33 (shown in FIG. 10). Is done. Thereby, in step S36, as shown in FIG. 11, the inner surface 11d of the rubber model can be matched with the position of the inner surface 11d before the first step S33, and the spike pin 2 and the hole 4 (shown in FIG. 2). ) Can be approximated with high accuracy.

次に、コンピュータ1が、スパイクピンモデル7と孔12との嵌合状態を評価する(ステップS4)。ステップS4では、スパイクピンモデル7と孔12との隙間の面積や、孔12の形状に基づいて、嵌合状態が評価される。ステップS4において、スパイクピンモデル7と孔12との嵌合状態が良好と判断された場合は、スパイクピンモデル7及び孔12に基づいて、スパイクピン2及びタイヤが製造される(ステップS5)。一方、スパイクピンモデル7と孔12との嵌合状態が不良であると判断された場合は、スパイクピンモデル7と孔12の形状など諸条件を変更して(ステップS6)、ステップS3〜S4が再度実行される。   Next, the computer 1 evaluates the fitting state between the spike pin model 7 and the hole 12 (step S4). In step S 4, the fitting state is evaluated based on the area of the gap between the spike pin model 7 and the hole 12 and the shape of the hole 12. If it is determined in step S4 that the fitting state between the spike pin model 7 and the hole 12 is good, the spike pin 2 and the tire are manufactured based on the spike pin model 7 and the hole 12 (step S5). On the other hand, when it is determined that the fitting state between the spike pin model 7 and the hole 12 is poor, various conditions such as the shape of the spike pin model 7 and the hole 12 are changed (step S6), and steps S3 to S4 are performed. Is executed again.

このように、本実施形態の設計方法は、スパイクピンやタイヤを試作することなく、コンピュータ1を用いて嵌合状態を評価することができるため、スパイクピン及びトレッドゴムの孔を効率良く設計することができる。   Thus, since the design method of this embodiment can evaluate a fitting state using the computer 1 without making a prototype of a spike pin or a tire, the spike pin and the tread rubber hole are efficiently designed. be able to.

本実施形態の第1ステップS33では、ゴムモデル11を膨張させるものが例示されたがこれに限定されるわけではない。例えば、スパイクピンモデル7を収縮させて、スパイクピンモデル7とゴムモデル11との重複が無くされてもよい。この場合、第2ステップS35では、スパイクピンモデル7が元の倍率に戻されて、スパイクピンモデル7を孔12に嵌合させるのが望ましい。このような設計方法では、ゴムモデル11の領域11T(図9に示す)の食い込みや、ゴムモデル11の内面11dの移動をする必要がないため、計算時間を短縮しうる。   In the first step S33 of the present embodiment, the rubber model 11 is expanded, but is not limited thereto. For example, the spike pin model 7 may be contracted, and the overlap between the spike pin model 7 and the rubber model 11 may be eliminated. In this case, in the second step S35, it is desirable that the spike pin model 7 is returned to the original magnification and the spike pin model 7 is fitted into the hole 12. In such a design method, since it is not necessary to bite the region 11T (shown in FIG. 9) of the rubber model 11 or move the inner surface 11d of the rubber model 11, the calculation time can be shortened.

また、本実施形態の設計方法では、スパイクピンモデル7と孔12との嵌合状態が評価された(ステップS4)後に、スパイクピン2及びタイヤが製造される(ステップS5)ものが例示されたが、これに限定されるものではない。例えば、ステップS4後に、スパイクピンモデル7の耐ピン抜け性能が評価されるものでもよい。図12には、本発明の他の実施形態の設計方法の具体的手順が示されている。 In the design method of the present embodiment, the spike pin 2 and the tire are manufactured (step S5) after the fitting state of the spike pin model 7 and the hole 12 is evaluated (step S4). However, the present invention is not limited to this. For example, after step S4, the anti-pinning performance of the spike pin model 7 may be evaluated. FIG. 12 shows a specific procedure of the design method according to another embodiment of the present invention.

この実施形態の設計方法では、図13に示されるように、コンピュータ1が、嵌合ステップS3により、孔12に嵌合されたスパイクピンモデル7(図11に示す)を、孔12から引き抜く方向に移動させてゴムモデル11の変形が計算される(ステップS7)。ステップS7では、先ず、スパイクピンモデル7をタイヤ半径方向外側に一定速度で移動させる。そして、ステップS7では、スパイクピンモデル7の移動に伴うゴムモデル11の変形計算により、スパイクピンモデル7を引き抜くのに要した力(以下、「引抜き力」ということがある。)Fが計算される。図14には、スパイクピンモデル7の移動距離と、スパイクピンモデル7の引抜き力Fとの関係を示すグラフが示される。   In the design method of this embodiment, as shown in FIG. 13, the computer 1 pulls out the spike pin model 7 (shown in FIG. 11) fitted in the hole 12 from the hole 12 in the fitting step S3. And the deformation of the rubber model 11 is calculated (step S7). In step S7, first, the spike pin model 7 is moved at a constant speed outward in the tire radial direction. In step S7, a force F required to pull out the spike pin model 7 (hereinafter, referred to as “pull out force”) F is calculated by calculating deformation of the rubber model 11 accompanying the movement of the spike pin model 7. The FIG. 14 is a graph showing the relationship between the movement distance of the spike pin model 7 and the pulling force F of the spike pin model 7.

ところで、図2に示されるように、タイヤのトレッドゴム3Gには、剛性の高いベルト層(図示省略)が設けられている。このため、トレッドゴム3Gのタイヤ半径方向の内側では、スパイクピン2が孔4から引き抜かれても、ほとんど変形しない。従って、ステップS7では、ゴムモデル11の内面11dの位置を固定した状態で、スパイクピンモデル7が移動されるのが望ましい。これにより、ステップS7では、スパイクピンモデル7の移動に伴うゴムモデル11の変形計算を、実際のトレッドゴム3Gの変形に近似させることができる。   By the way, as shown in FIG. 2, the tread rubber 3G of the tire is provided with a highly rigid belt layer (not shown). For this reason, even if the spike pin 2 is pulled out from the hole 4 on the inner side in the tire radial direction of the tread rubber 3G, it hardly deforms. Accordingly, in step S7, it is desirable that the spike pin model 7 is moved with the position of the inner surface 11d of the rubber model 11 fixed. Thereby, in step S7, the deformation calculation of the rubber model 11 accompanying the movement of the spike pin model 7 can be approximated to the actual deformation of the tread rubber 3G.

次に、ゴムモデル11の変形計算に基づいて、スパイクピンモデル7及び孔12の耐ピン抜け性能が評価される(ステップS8)。ステップS8では、図14に示したグラフに基づいて、耐ピン抜け性能が評価される。ステップS8では、スパイクピンモデル7の移動初期時から、大きな引抜き力Fを維持できるほど、耐ピン抜け性能が良好と判断される。   Next, based on the deformation calculation of the rubber model 11, the anti-pinning performance of the spike pin model 7 and the hole 12 is evaluated (step S8). In step S8, the anti-pinning performance is evaluated based on the graph shown in FIG. In step S8, it is determined that the anti-pinning resistance performance is good enough to maintain the large pulling force F from the initial movement of the spike pin model 7.

ステップS8では、耐ピン抜け性能が良好と判断された場合、スパイクピンモデル7及び孔12に基づいて、スパイクピン2及びタイヤが製造される(ステップS5)。一方、耐ピン抜け性能が不良であると判断された場合は、スパイクピンモデル7と孔12の形状など諸条件を設計変更して(ステップS9)、各ステップS3、S4、S7及びS8が再度実行される。   In step S8, when it is determined that the anti-pinning resistance is good, the spike pin 2 and the tire are manufactured based on the spike pin model 7 and the hole 12 (step S5). On the other hand, if it is determined that the anti-pinning resistance is poor, the design of the conditions such as the shape of the spike pin model 7 and the hole 12 is changed (step S9), and the steps S3, S4, S7 and S8 are performed again. Executed.

このように、この実施形態の設計方法は、スパイクピンやタイヤを試作することなく、コンピュータ1を用いて嵌合状態を評価することができ、さらには、耐ピン抜け性能を評価することができる。従って、この実施形態の設計方法では、嵌合状態及び耐ピン抜け性能に優れるスパイクピン及びトレッドゴムの孔を、より効率良く設計することができる。   As described above, the design method of this embodiment can evaluate the fitting state using the computer 1 without trial manufacture of spike pins or tires, and can further evaluate the anti-pinning resistance performance. . Therefore, in the design method of this embodiment, the spike pin and the tread rubber hole, which are excellent in the fitting state and the anti-pinning performance, can be designed more efficiently.

以上、本発明の特に好ましい実施形態について詳述したが、本発明は図示の実施形態に限定されることなく、種々の態様に変形して実施しうる。   As mentioned above, although especially preferable embodiment of this invention was explained in full detail, this invention is not limited to embodiment of illustration, It can deform | transform and implement in a various aspect.

図3及び図6に示した処理手順に従って、スパイクピン及びスパイクピンが嵌合されるトレッド部の孔が設計された(実施例1)。さらに、図12及び図6に示した処理手順に従って、スパイクピン、及び、スパイクピンが嵌合されるトレッド部の孔が設計された(実施例2)。   In accordance with the processing procedure shown in FIG. 3 and FIG. 6, the spike pin and the hole of the tread portion into which the spike pin is fitted were designed (Example 1). Furthermore, according to the processing procedure shown in FIG. 12 and FIG. 6, the spike pin and the hole of the tread portion into which the spike pin is fitted were designed (Example 2).

比較のために、スパイクピンモデルを収縮、又は、ゴムモデルを膨張させることなく、スパイクピンモデルを、ゴムモデルの孔にそのまま挿入して、スパイクピンモデルの嵌合状態が計算された(比較例)。なお、共通仕様は、次のとおりである。
スパイクピン:
大径部の外径D1a:6.562mm
小径部の外径D1b:3.777mm
フランジの外径D1d:7.700mm
基部のタイヤ半径方向の長さL1:10.178mm
スパイク部の外径D2:2.356mm
孔:
外側部の外径D3a:2.356mm
内側部の外径D3b:3.000mm
タイヤ半径方向の長さL3:8.534mm
ゴムモデル:
熱膨張係数α:0.00026(1/℃)
第1ステップのゴムモデルの温度:5000℃
For comparison, the spike pin model was directly inserted into the hole of the rubber model without shrinking the spike pin model or expanding the rubber model, and the fitting state of the spike pin model was calculated (Comparative Example). ). The common specifications are as follows.
Spike pins:
Outer diameter D1a of large diameter part: 6.562 mm
Outer diameter D1b of small diameter part: 3.777 mm
Flange outer diameter D1d: 7.700 mm
Base tire radial length L1: 10.178 mm
Spike outer diameter D2: 2.356mm
Hole:
Outer diameter D3a: 2.356 mm
Inner diameter D3b: 3.000 mm
Tire radial length L3: 8.534 mm
Rubber model:
Thermal expansion coefficient α: 0.00026 (1 / ° C)
Temperature of the first step rubber model: 5000 ° C

テストの結果、実施例1及び実施例2では、要素潰れによる計算落ちが発生することなく、スパイクピン、及びスパイクピンが嵌合されるタイヤのトレッド部の孔を、効率良く設計することができた。   As a result of the test, in Example 1 and Example 2, it is possible to efficiently design the spike pin and the hole in the tread portion of the tire to which the spike pin is fitted without causing a calculation drop due to element collapse. It was.

一方、比較例では、ゴムモデルが、スパイクピンモデルのフランジの角部によって強く押し付けられ、ゴムモデルの要素の体積が負となる要素潰れが生じた。この要素潰れにより、計算落ちが発生し、スパイクピン及びトレッド部の孔を設計することができなかった。 On the other hand, in the comparative example, the rubber model was strongly pressed by the corners of the flanges of the spike pin model, and element crushing in which the volume of the rubber model element was negative occurred. Due to this element collapse, calculation loss occurred, and it was impossible to design the spike pin and the tread hole.

2 スパイクピン
4 孔
7 スパイクピンモデル
11 ゴムモデル
12 孔
2 Spike pin 4 hole 7 Spike pin model 11 Rubber model 12 hole

Claims (5)

スパイクピン、及び前記スパイクピンが嵌合されるタイヤのトレッド部の孔を、コンピュータを用いて設計するための方法であって、
前記孔の大きさは、前記スパイクピンの大きさよりも小であり、
前記コンピュータに、前記スパイクピンを有限個の要素でモデル化したスパイクピンモデルを入力するステップと、
前記コンピュータに、前記孔を含む前記トレッド部のトレッドゴムの少なくとも一部を、有限個の要素でモデル化したゴムモデルを入力するステップと、
前記コンピュータが、前記スパイクピンモデルを、前記ゴムモデルの孔に嵌合させる嵌合ステップと、
前記コンピュータが、前記スパイクピンモデルと前記孔との嵌合状態を評価するステップとを含み、
前記嵌合ステップは、前記スパイクピンモデルと前記ゴムモデルとの接触による変形計算を無効にするステップ、
前記スパイクピンモデルの中心軸と、前記孔の中心軸とを一致させ、かつ前記スパイクピンモデルと前記ゴムモデルとを重複させて配置するステップ、
前記スパイクピンモデルを収縮、又は前記ゴムモデルを膨張させて、前記スパイクピンモデルと前記ゴムモデルとの重複を無くす第1ステップ、
前記スパイクピンモデルと前記ゴムモデルとの接触による変形計算を有効にするステップ、及び
前記スパイクピンモデル、又は前記ゴムモデルを元の倍率に戻し、前記スパイクピンモデルを前記孔に嵌合させる第2ステップを含むことを特徴とするタイヤの設計方法。
A method for designing a spike pin and a hole in a tread portion of a tire into which the spike pin is fitted, using a computer,
The size of the hole is smaller than the size of the spike pin;
Inputting into the computer a spike pin model obtained by modeling the spike pin with a finite number of elements;
Inputting a rubber model in which at least a part of the tread rubber of the tread portion including the hole is modeled by a finite number of elements to the computer;
A step of fitting the spike pin model into a hole of the rubber model;
The computer includes a step of evaluating a fitting state between the spike pin model and the hole;
The fitting step invalidates deformation calculation due to contact between the spike pin model and the rubber model;
Aligning the center axis of the spike pin model with the center axis of the hole, and arranging the spike pin model and the rubber model in an overlapping manner;
A first step of shrinking the spike pin model or expanding the rubber model to eliminate overlap between the spike pin model and the rubber model;
A step of enabling deformation calculation due to contact between the spike pin model and the rubber model; and returning the spike pin model or the rubber model to an original magnification and fitting the spike pin model into the hole. A tire design method comprising steps.
前記スパイクピンモデル及び前記ゴムモデルは、前記中心軸を含む断面形状に基づいた二次元モデルである請求項1に記載のタイヤの設計方法。   The tire design method according to claim 1, wherein the spike pin model and the rubber model are two-dimensional models based on a cross-sectional shape including the central axis. 前記第1ステップは、前記ゴムモデルを膨張させるものであり、
前記ゴムモデルには、前記トレッドゴムの熱膨張係数が定義され、
前記第1ステップは、前記熱膨張係数に基づいて、前記ゴムモデルの温度を大きくすることで前記ゴムモデルを膨張させ、
前記第2ステップは、前記熱膨張係数に基づいて、前記ゴムモデルの温度を戻すことで前記ゴムモデルを収縮させる請求項1又は2に記載のタイヤの設計方法。
In the first step, the rubber model is expanded.
In the rubber model, the thermal expansion coefficient of the tread rubber is defined,
The first step expands the rubber model by increasing the temperature of the rubber model based on the thermal expansion coefficient,
The tire design method according to claim 1 or 2, wherein the second step shrinks the rubber model by returning the temperature of the rubber model based on the thermal expansion coefficient .
前記ゴムモデルは、前記孔と反対側の面である内面を含み、
前記嵌合ステップは、前記第2ステップ後の前記ゴムモデルの前記内面の位置が、前記第1ステップ前の前記ゴムモデルの前記内面の位置に一致するように、前記ゴムモデルを変形計算するステップをさらに含む請求項3に記載のタイヤの設計方法。
The rubber model includes an inner surface that is a surface opposite to the hole,
The fitting step is a step of deforming and calculating the rubber model so that the position of the inner surface of the rubber model after the second step matches the position of the inner surface of the rubber model before the first step. The tire design method according to claim 3, further comprising:
前記コンピュータが、前記嵌合ステップにより、前記孔に嵌合した前記スパイクピンモデルを、前記孔から引き抜く方向に移動させて前記ゴムモデルの変形を計算するステップ、並びに、
前記ゴムモデルの変形計算に基づいて、前記スパイクピンモデル及び前記孔の耐ピン抜け性能を評価するステップをさらに含む請求項1乃至4のいずれかに記載のタイヤの設計方法。
The computer calculates the deformation of the rubber model by moving the spike pin model fitted in the hole in the fitting step in a direction of pulling out from the hole, and
The tire design method according to any one of claims 1 to 4, further comprising a step of evaluating anti-pinning performance of the spike pin model and the hole based on deformation calculation of the rubber model.
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