JP6312975B2 - タイヤの耐久性評価方法及びこれを用いた設計方法 - Google Patents
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Description
ここで、S:機械ストレス
k:機械疲労に関わるべき乗項であり、タイヤの場合には、変形時の歪みに応じて、通常、1〜10の範囲で選択される。
B:熱疲労に関わる活性化エネルギーであり、タイヤの場合には適用される温度に応じて、通常、5000〜20000の範囲で選択され、本実施形態では12000が採用される。
T:絶対温度
N(添字):基準状態での機械ストレス及び温度をそれぞれ示す。
領域a:路面モデル6と接触している接地面域
領域b:トレッド部モデル2Tの溝表面域
領域c:リムと接触しているリム拘束域
領域d:接地面とリム拘束面との間の自由変形域
領域e:内圧が作用する内圧作用域
J=λ・gradT …(2)
ここで、”J”は、単位時間に単位面積を流れる熱量である熱流束密度、”λ”は、熱伝導率、”gradT”は、温度の勾配である。本実施形態のコンピュータ装置1は、予め定義されたタイヤの外部の温度と上記式(2)から求まる温度勾配とを用いて各要素の節点の温度を計算する。このような計算は、汎用の有限要素解析ソフトウエアを使用して慣例に従って行うことができる。
L=LN/A …(3)
図9に拡大して示されるように、タイヤのトレッド部に配されたベルト層に関する耐久性の評価が行われた。タイヤモデルは、ショルダー部のゴム厚さが異なる2種類A及びBが準備された。また、解析対象領域は、図9に示されているタイヤ半径方向内側のベルトプライBeの端部に隣接する6つのゴムの要素1乃至6とした。さらに、変形計算では、タイヤモデルを路面モデル上で1回転させる転動シミュレーションが行われた。前記各要素の歪は、タイヤ周方向、タイヤ半径方向及びタイヤ断面方向についての垂直歪及びせん断歪とし(合計6成分)、それぞれの歪の振幅を合算した値が代表値として用いられた。各要素の複合加速係数A等は、表1の次の通りである。また、実施例Aで使用された主なパラメータ等は、次の通りである。
タイヤモデルのサイズ:215/45R17
内圧条件:250kPa
荷重条件:6.50kN
速度:100km/h
リム条件:17×7
路面モデルの曲面:ドラム上で直径1707mm
k=2、B=12000
テストの結果は、表1に示される。
次に、小型トラック用タイヤ及びタイヤモデルを対象として、前記実施例Aよりも荷重を増加させる一方、過度の発熱を避けるために、走行速度を低下させてビード部の耐久性の評価が行われた。評価では、先ず、実際の小型トラック用のタイヤについて、ビード部の構成が異なる2種類(性能良・性能悪)を準備し、これらのビード部の耐久テストが下記条件で行われた。そして、ビード部が破損するまでの走行距離の比を調べたところ、3:2であった。つまり、性能良のタイヤは、性能悪のタイヤに比べると、複合加速係数Aは0.67となる。
内圧条件:550kPa
荷重条件:規格最大荷重×2.2(=30.38kN)
速度:20km/h
リム条件:16×7.5
路面モデルの曲面:ドラム上で直径1707mm
B=12000
2 タイヤモデル
Claims (4)
- コンピュータを用いたタイヤの設計方法であって、
前記コンピュータに、前記タイヤが有限個の要素でモデル化されたタイヤモデルを入力するモデル設定ステップと、
前記コンピュータが、前記タイヤモデルに予め定められた内圧及び荷重を作用させ該タイヤモデルの変形計算を行なって各要素の歪を計算する変形計算ステップと、
前記コンピュータが、前記変形に伴うタイヤモデルの各要素の発熱量を計算する発熱量計算ステップと、
前記コンピュータが、前記発熱量に基づいて前記各要素の温度を計算する温度計算ステップと、
前記コンピュータが、前記タイヤモデルの全ての要素又は予め定められた解析対象領域に含まれる各要素について、前記歪と温度とを用いて下記式(1)で複合加速係数Aを計算するステップと、
前記コンピュータが、前記複合加速係数Aに基づいて、前記タイヤの耐久性を評価する評価ステップと、
前記複合加速係数Aの歪の項(S/SNの項)の値を調べ、該値が大きい場合に前記タイヤモデルについて、機械的疲労を低減する設計変更を行うステップと、
前記複合加速係数Aの温度の項(eの項)の値を調べ、該値が大きい場合に前記タイヤモデルについて、熱疲労を低減する設計変更を行うステップと、
設計変更が行われたタイヤモデルについて、さらに複合加速係数を計算し、該複合加速係数が1以下になるまで前記設計変更の工程を繰り返して良好な耐久性を有するタイヤモデルを得るステップと、
該良好な耐久性を有するタイヤモデルに基づいてタイヤを設計するステップとを含み、
前記機械的疲労を低減する設計変更を行うステップは、前記タイヤモデルのプロファイルの設計変更を行い、
前記熱疲労を低減する設計変更を行うステップは、前記タイヤモデルのゴム部のゲージの薄肉化又は配合を変更することを特徴とするタイヤの設計方法。
ここで、S:機械ストレス
k:機械疲労に関わるべき乗項であり、タイヤの場合には、変形時の歪みに応じて、通常、1〜10の範囲で選択される。
B:熱疲労に関わる活性化エネルギーであり、タイヤの場合には適用される温度に応じて、通常、5000〜20000の範囲で選択され、本実施形態では12000が採用される。
T:絶対温度
N(添字):基準状態での機械ストレス及び温度をそれぞれ示す。 - 前記発熱量計算ステップは、前記歪と、前記コンピュータに予め記憶された各要素の温度毎の粘弾性特性とを用いて計算される請求項1記載のタイヤの設計方法。
- 前記耐久性が、前記タイヤのトレッド部に配されたベルト層に関する耐久性であり、前記解析対象領域は、前記ベルト層のタイヤ軸方向の端部に隣接するゴムの要素を含む請求項1記載のタイヤの設計方法。
- 前記耐久性が、前記タイヤのビード部に配されたカーカスコードの破断に関する耐久性であり、前記解析対象領域は、タイヤ最大幅よりもタイヤ半径方向内方に含まれるコードの要素である請求項1記載のタイヤの設計方法。
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