JP7487567B2 - Tire simulation method and tire simulation device - Google Patents

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Description

本発明は、タイヤのシミュレーション方法等に関する。 The present invention relates to a tire simulation method, etc.

下記特許文献1は、コンピュータを用いて、摩耗が進行したタイヤモデルを作成するための方法を提案している。この作成方法では、タイヤモデルを用いた転動解析により、接地領域の摩耗エネルギーを取得する工程と、摩耗エネルギーから得られる摩耗量に基づいて、摩耗が進行したタイヤモデルに変更する工程とが実施されている。タイヤモデルには、予め定められた材料物性が定義されている。 The following Patent Document 1 proposes a method for creating a tire model with advanced wear using a computer. This creation method involves a process of acquiring the wear energy of the contact area through rolling analysis using a tire model, and a process of changing the tire model to one with advanced wear based on the amount of wear obtained from the wear energy. Predetermined material properties are defined for the tire model.

特許第5098711号公報Patent No. 5098711

上記の方法は、タイヤモデルの材料物性の経時変化を考慮してはいるものの、その具体的な方法については記載されていなかった。 Although the above method takes into account the change over time in the material properties of the tire model, the specific method for doing so was not described.

本発明は、以上のような実状に鑑み案出されたもので、タイヤのトレッド接地面の摩耗後の状態を、精度よく計算することが可能なタイヤのシミュレーション方法を提供することを主たる目的としている。 The present invention was devised in consideration of the above-mentioned circumstances, and its main objective is to provide a tire simulation method that can accurately calculate the state of a tire's tread contact surface after wear.

本発明は、タイヤのトレッド接地面の摩耗後の状態を計算するためのタイヤのシミュレーション方法であって、複数の節点を有し、かつ、予め定められた材料特性が定義された有限個の要素を用いて、前記タイヤを離散化したタイヤモデルをコンピュータに入力し、前記コンピュータが、前記節点のうち、前記タイヤモデルの前記トレッド接地面を構成する複数のトレッド節点について、前記トレッド接地面の摩耗に関連付けられた物理量を計算する第1工程と、前記物理量に基づいて、前記各トレッド節点の摩耗を表現するための移動量を決定する第2工程と、前記移動量に基づいて、前記各トレッド節点を移動させる第3工程と、前記移動量に基づいて、前記材料特性を更新する第4工程とを実行することを特徴とする。 The present invention is a tire simulation method for calculating the state of a tire tread surface after wear, which includes inputting a tire model in which the tire has multiple nodes and is discretized using a finite number of elements for which predetermined material properties are defined, into a computer, and the computer executes the following steps: a first step of calculating physical quantities associated with wear of the tread surface for multiple tread nodes that constitute the tread surface of the tire model among the nodes; a second step of determining a movement amount for expressing wear of each of the tread nodes based on the physical quantities; a third step of moving each of the tread nodes based on the movement amount; and a fourth step of updating the material properties based on the movement amount.

本発明に係る前記タイヤのシミュレーション方法において、前記コンピュータが、予め定められた条件を満たすまで、前記第1工程ないし前記第4工程を繰り返し実施してもよい。 In the tire simulation method according to the present invention, the computer may repeatedly perform the first to fourth steps until a predetermined condition is satisfied.

本発明に係る前記タイヤのシミュレーション方法において、前記第4工程は、前記移動量に基づいて、前記タイヤの走行距離及び走行期間の少なくとも一方を計算する第1計算工程と、前記走行距離及び前記走行期間の少なくとも一方に基づいて、経年変化した前記材料特性を計算する第2計算工程とを含んでもよい。 In the tire simulation method according to the present invention, the fourth step may include a first calculation step of calculating at least one of the travel distance and travel period of the tire based on the amount of movement, and a second calculation step of calculating the material properties that have changed over time based on at least one of the travel distance and travel period.

本発明に係る前記タイヤのシミュレーション方法において、前記第1計算工程は、前記タイヤの単位走行距離あたりの摩耗量を規定する摩耗率を、前記コンピュータに入力する工程と、前記移動量を、前記摩耗率で除することにより、前記走行距離を計算する工程とを含んでもよい。 In the tire simulation method according to the present invention, the first calculation step may include a step of inputting a wear rate that defines the amount of wear of the tire per unit distance traveled into the computer, and a step of calculating the distance traveled by dividing the amount of movement by the wear rate.

本発明に係る前記タイヤのシミュレーション方法において、前記第1計算工程は、前記移動量に基づいて、前記タイヤの総回転数を計算する工程と、前記タイヤの総回転数と、前記タイヤモデルの周長とを乗じることにより、前記走行距離を計算する工程を含んでもよい。 In the tire simulation method according to the present invention, the first calculation step may include a step of calculating the total number of rotations of the tire based on the amount of movement, and a step of calculating the traveled distance by multiplying the total number of rotations of the tire by the circumference of the tire model.

本発明に係る前記タイヤのシミュレーション方法において、前記タイヤの総回転数を計算する工程は、前記タイヤのトレッドゴムについて、単位摩耗エネルギーあたりの摩耗量を規定する単位摩耗進展率を、前記コンピュータに入力する工程と、タイヤ1回転分の摩耗エネルギーを規定する摩耗エネルギー進展率を、前記コンピュータに入力する工程と、前記移動量を、前記単位摩耗進展率及び前記摩耗エネルギー進展率で除することにより、前記タイヤの総回転数を計算してもよい。 In the tire simulation method according to the present invention, the step of calculating the total number of rotations of the tire may include a step of inputting a unit wear development rate that defines the amount of wear per unit wear energy for the tread rubber of the tire into the computer, a step of inputting a wear energy development rate that defines the wear energy for one tire rotation into the computer, and a step of calculating the total number of rotations of the tire by dividing the amount of movement by the unit wear development rate and the wear energy development rate.

本発明に係る前記タイヤのシミュレーション方法において、前記走行距離を計算する工程は、前記タイヤモデルの転動速度及び角速度の少なくとも一方に基づいて、前記周長を計算する工程を含んでもよい。 In the tire simulation method according to the present invention, the step of calculating the traveled distance may include a step of calculating the circumference based on at least one of the rolling speed and the angular velocity of the tire model.

本発明に係る前記タイヤのシミュレーション方法において、前記周長を計算する工程は、前記タイヤの走行中において、最も頻度が大きい前記転動速度及び前記角速度の少なくとも一方に基づいて、前記周長を計算してもよい。 In the tire simulation method according to the present invention, the step of calculating the circumference may calculate the circumference based on at least one of the rolling speed and the angular velocity that occurs most frequently while the tire is running.

本発明に係る前記タイヤのシミュレーション方法において、前記第1計算工程は、前記タイヤの単位期間あたりの走行距離を規定する実車距離率を、前記コンピュータに入力する工程と、前記走行距離を前記実車距離率で除することにより、前記走行期間を計算する工程を含んでもよい。 In the tire simulation method according to the present invention, the first calculation step may include a step of inputting an actual vehicle distance rate that defines the travel distance of the tire per unit period into the computer, and a step of calculating the travel period by dividing the travel distance by the actual vehicle distance rate.

本発明に係る前記タイヤのシミュレーション方法において、前記第2計算工程は、前記タイヤのトレッドゴムについて、前記タイヤの実車走行距離及び実車走行期間の少なくとも一方と、前記材料特性との関係を規定する材料特性変化率を、前記コンピュータに入力する工程と、前記走行距離及び前記走行期間の少なくとも一方と、前記材料特性変化率とに基づいて、経年変化した前記材料特性を計算する工程を含んでもよい。 In the tire simulation method according to the present invention, the second calculation step may include a step of inputting into the computer a material property change rate that defines the relationship between at least one of the actual driving distance and the actual driving period of the tire and the material properties of the tread rubber of the tire, and a step of calculating the material properties that have changed over time based on at least one of the driving distance and the driving period and the material property change rate.

本発明は、タイヤのトレッド接地面の摩耗後の状態を計算する演算処理装置を有するシミュレーション装置であって、前記演算処理装置は、複数の節点を有し、かつ、予め定められた材料特性が定義された有限個の要素を用いて、前記タイヤを離散化したタイヤモデルを取得するタイヤモデル取得部と、前記節点のうち、前記タイヤモデルの前記トレッド接地面を構成する複数のトレッド節点について、前記トレッド接地面の摩耗に関連付けられた物理量を計算する物理量計算部と、前記物理量に基づいて、前記各トレッド節点の摩耗を表現するための移動量を決定する移動量決定部と、前記移動量に基づいて、前記各トレッド節点を移動させる移動部と、前記移動量に基づいて、前記材料特性を更新する材料特性更新部とを含んでもよい。 The present invention is a simulation device having a processing device that calculates the state of a tire tread contact surface after wear, and the processing device may include a tire model acquisition unit that acquires a tire model in which the tire has a plurality of nodes and is discretized using a finite number of elements for which predetermined material properties are defined, a physical quantity calculation unit that calculates physical quantities associated with the wear of the tread contact surface for a plurality of tread nodes that constitute the tread contact surface of the tire model among the nodes, a movement amount determination unit that determines a movement amount for expressing the wear of each of the tread nodes based on the physical quantity, a movement unit that moves each of the tread nodes based on the movement amount, and a material property update unit that updates the material properties based on the movement amount.

本発明のタイヤのシミュレーション方法は、上記の構成を備えることにより、前記移動量に基づいて、前記材料特性を更新することができるため、タイヤのトレッド接地面の摩耗後の状態を、精度よく計算することが可能となる。 The tire simulation method of the present invention, having the above configuration, can update the material properties based on the amount of movement, making it possible to accurately calculate the state of the tire tread contact surface after wear.

タイヤのシミュレーション方法が実行されるコンピュータ(タイヤのシミュレーション装置)の一例を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing an example of a computer (tire simulation device) on which a tire simulation method is executed. タイヤの一例を示す断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of a tire. タイヤのシミュレーション方法の処理手順の一例を示すフローチャートである。1 is a flowchart showing an example of a processing procedure of a tire simulation method. タイヤモデル及び路面モデルの一例を示す斜視図である。FIG. 2 is a perspective view showing an example of a tire model and a road surface model. タイヤモデルの一例を示す断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view showing an example of a tire model. 図5のトレッド部の部分拡大図である。FIG. 6 is a partially enlarged view of the tread portion of FIG. 5 . 前処理工程の処理手順の一例を示すフローチャートである。11 is a flowchart showing an example of a processing procedure of a pre-processing step. (a)は、各トレッド節点が移動する前の状態の一例を説明する図、(b)は、各トレッド節点が移動した後の状態の一例を説明する図である。FIG. 4A is a diagram illustrating an example of a state before each tread node moves, and FIG. 4B is a diagram illustrating an example of a state after each tread node moves. 第4工程の処理手順の一例を示すフローチャートである。13 is a flowchart showing an example of a processing procedure of a fourth step. 第1計算工程の処理手順の一例を示すフローチャートである。13 is a flowchart showing an example of a processing procedure of a first calculation step. 第2計算工程の処理手順の一例を示すフローチャートである。13 is a flowchart showing an example of a processing procedure of a second calculation step. 材料特性変化率の一例を示すグラフである。1 is a graph showing an example of a material property change rate. 本発明の他の実施形態の第1計算工程の処理手順の一例を示すフローチャートである。13 is a flowchart showing an example of a processing procedure of a first calculation step according to another embodiment of the present invention. 回転数計算工程の処理手順の一例を示すフローチャートである。13 is a flowchart showing an example of a processing procedure of a rotation speed calculation step. 走行距離計算工程の処理手順の一例を示すフローチャートである。13 is a flowchart showing an example of a processing procedure of a travel distance calculation step. 本発明のさらに他の実施形態の第1計算工程の処理手順の一例を示すフローチャートである。13 is a flowchart showing an example of a processing procedure of a first calculation step according to still another embodiment of the present invention. この実施形態の第2計算工程の処理手順の一例を示すフローチャートである。10 is a flowchart showing an example of a processing procedure of a second calculation step in this embodiment. 本発明の他の実施形態の材料特性変化率の一例を示すグラフである。13 is a graph showing an example of a material property change rate according to another embodiment of the present invention. 実車走行距離と材料特性との関係を示すグラフである。1 is a graph showing the relationship between actual vehicle mileage and material properties. 摩耗量と走行距離との関係を示すグラフである。1 is a graph showing the relationship between wear amount and mileage.

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シミュレーション方法(以下、単に「シミュレーション方法」ということがある。)は、タイヤのトレッド接地面の摩耗後の状態が、コンピュータを用いて計算される。図1は、タイヤのシミュレーション方法が実行されるコンピュータ(タイヤのシミュレーション装置)の一例を示すブロック図である。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
In the tire simulation method of the present embodiment (hereinafter, sometimes simply referred to as the "simulation method"), the state of the tire tread contact surface after wear is calculated using a computer. Fig. 1 is a block diagram showing an example of a computer (tire simulation device) that executes the tire simulation method.

本実施形態のコンピュータ1は、タイヤのシミュレーション装置(以下、単に「シミュレーション装置」ということがある)1Aとして構成されている。本実施形態のコンピュータ1は、入力デバイスとしての入力部2と、出力デバイスとしての出力部3と、タイヤの物理量等を計算する演算処理装置4とを含んで構成されている。 The computer 1 of this embodiment is configured as a tire simulation device (hereinafter, sometimes simply referred to as a "simulation device") 1A. The computer 1 of this embodiment is configured to include an input section 2 as an input device, an output section 3 as an output device, and a calculation processing device 4 that calculates the physical quantities of the tire, etc.

入力部2としては、例えば、キーボード又はマウス等が用いられる。出力部3としては、例えば、ディスプレイ装置又はプリンタ等が用いられる。演算処理装置4は、各種の演算を行う演算部(CPU)4A、データやプログラム等が記憶される記憶部4B、及び、作業用メモリ4Cを含んで構成されている。 The input unit 2 may be, for example, a keyboard or a mouse. The output unit 3 may be, for example, a display device or a printer. The arithmetic processing device 4 includes a calculation unit (CPU) 4A that performs various calculations, a storage unit 4B that stores data, programs, etc., and a working memory 4C.

記憶部4Bは、例えば、磁気ディスク、光ディスク又はSSD等からなる不揮発性の情報記憶装置である。記憶部4Bには、データ部5、及び、プログラム部6が設けられている。 The storage unit 4B is a non-volatile information storage device, such as a magnetic disk, an optical disk, or an SSD. The storage unit 4B includes a data unit 5 and a program unit 6.

データ部5は、評価対象のタイヤ及び路面に関する情報(例えば、CADデータ等)が記憶される初期データ部5A、タイヤモデル入力部5B、及び、路面モデルが入力される路面モデル入力部5Cが含まれる。さらに、データ部5には、シミュレーションの境界条件が入力される境界条件入力部5D、演算部4Aが計算した物理量等が入力される物理量入力部5E、及び、シミュレーションの終了条件等が入力される条件入力部5Fが含まれる。 The data section 5 includes an initial data section 5A in which information (e.g., CAD data, etc.) relating to the tire and road surface to be evaluated is stored, a tire model input section 5B, and a road surface model input section 5C to which a road surface model is input. The data section 5 further includes a boundary condition input section 5D to which boundary conditions of the simulation are input, a physical quantity input section 5E to which physical quantities calculated by the calculation section 4A, etc. are input, and a condition input section 5F to which termination conditions of the simulation, etc. are input.

プログラム部6は、演算部4Aによって実行されるプログラムである。プログラム部6には、タイヤモデルを取得するタイヤモデル取得部6A、路面モデルを取得する路面モデル取得部6B、及び、タイヤモデルの内圧充填後の形状を計算する内圧充填計算部6Cが含まれる。プログラム部6には、内圧充填後のタイヤモデルに荷重を定義する荷重負荷計算部6D、タイヤモデルの転動を計算する転動計算部6E、及び、タイヤモデルのトレッド接地面の摩耗に関連付けられた物理量を計算する物理量計算部6Fが含まれる。プログラム部6には、タイヤモデルの各トレッド節点の摩耗を表現するための移動量を決定する移動量決定部6G、各トレッド節点を移動させる移動部6H、及び、材料特性を更新する材料特性更新部6Jが含まれる。プログラム部6には、シミュレーションの終了条件やトレッド接地面の摩耗後の状態を評価する判断部6Kが含まれる。 The program unit 6 is a program executed by the calculation unit 4A. The program unit 6 includes a tire model acquisition unit 6A that acquires a tire model, a road surface model acquisition unit 6B that acquires a road surface model, and an internal pressure filling calculation unit 6C that calculates the shape of the tire model after internal pressure filling. The program unit 6 includes a load load calculation unit 6D that defines a load on the tire model after internal pressure filling, a rolling motion calculation unit 6E that calculates the rolling motion of the tire model, and a physical quantity calculation unit 6F that calculates a physical quantity associated with the wear of the tread contact surface of the tire model. The program unit 6 includes a movement amount determination unit 6G that determines the movement amount for expressing the wear of each tread node of the tire model, a movement unit 6H that moves each tread node, and a material property update unit 6J that updates the material properties. The program unit 6 includes a judgment unit 6K that evaluates the end condition of the simulation and the state of the tread contact surface after wear.

図2は、タイヤのシミュレーション方法で(シミュレーション装置1A(図1に示す)を用いて)、摩耗量が予測されるタイヤ11の一例を示す断面図である。本実施形態では、乗用車用の空気入りタイヤが例示されるが、トラック・バスなどの重荷重用タイヤ、及び、エアレスタイヤ等、他のカテゴリーのタイヤであってもよい。 Figure 2 is a cross-sectional view showing an example of a tire 11 whose wear amount is predicted by a tire simulation method (using simulation device 1A (shown in Figure 1)). In this embodiment, a pneumatic tire for a passenger vehicle is shown as an example, but other categories of tires, such as heavy-duty tires for trucks and buses, and airless tires, may also be used.

本実施形態のタイヤ11には、トレッド部12からサイドウォール部13を経てビード部14のビードコア15に至るカーカス16と、このカーカス16のタイヤ半径方向外側かつトレッド部12の内部に配されるベルト層17とが設けられている。 The tire 11 of this embodiment is provided with a carcass 16 that extends from the tread portion 12 through the sidewall portion 13 to the bead core 15 of the bead portion 14, and a belt layer 17 that is disposed radially outside the carcass 16 and inside the tread portion 12.

カーカス16は、少なくとも1枚以上、本実施形態では1枚のカーカスプライ16Aで構成される。カーカスプライ16Aは、タイヤ赤道Cに対して、例えば75~90度の角度で配列されたカーカスコード(図示省略)を有している。 The carcass 16 is composed of at least one carcass ply 16A, one in this embodiment. The carcass ply 16A has carcass cords (not shown) arranged at an angle of, for example, 75 to 90 degrees with respect to the tire equator C.

ベルト層17は、ベルトコード(図示省略)を、タイヤ周方向に対して例えば10~35度の角度で傾けて配列した内、外2枚のベルトプライ17A、17Bを含んで構成されている。これらのベルトプライ17A、17Bは、ベルトコードが互いに交差する向きに重ね合わされている。 The belt layer 17 is composed of two belt plies, inner and outer, 17A and 17B, in which belt cords (not shown) are arranged at an angle of, for example, 10 to 35 degrees relative to the tire circumferential direction. These belt plies 17A and 17B are overlapped so that the belt cords cross each other.

タイヤ11には、トレッド部12においてベルト層17の外側に配されるトレッドゴム12Gと、サイドウォール部13においてカーカス16の外側に配されるサイドウォールゴム13Gとを含むゴム部材11Gが設けられている。 The tire 11 is provided with a rubber member 11G including a tread rubber 12G arranged on the outside of the belt layer 17 in the tread portion 12 and a sidewall rubber 13G arranged on the outside of the carcass 16 in the sidewall portion 13.

トレッド部12(トレッドゴム12G)には、タイヤ周方向に連続してのびる主溝18が設けられる。これにより、トレッド部12は、主溝18で区分された複数の陸部19が設けられる。各陸部19には、例えば、図示しない横溝等で区切られたブロックが、それぞれ設けられてもよい。 The tread portion 12 (tread rubber 12G) is provided with main grooves 18 that extend continuously in the tire circumferential direction. As a result, the tread portion 12 is provided with a plurality of land portions 19 that are divided by the main grooves 18. Each land portion 19 may be provided with blocks that are separated by lateral grooves (not shown), for example.

本実施形態の主溝18は、タイヤ赤道Cのタイヤ軸方向の両外側に配置される一対のセンター主溝18A、18A、及び、センター主溝18Aとトレッド接地端12tとの間に配置される一対のショルダー主溝18B、18Bを含んで構成されている。一方、本実施形態の陸部19は、一対のセンター主溝18A、18A間で区分されるセンター陸部19A、及び、センター主溝18Aとショルダー主溝18Bとで区分される一対のミドル陸部19B、19Bを含んで構成されている。さらに、陸部19には、ショルダー主溝18Bとトレッド接地端12tとで区分される一対のショルダー陸部19C、19Cが含まれる。 The main groove 18 of this embodiment is configured to include a pair of center main grooves 18A, 18A arranged on both axially outer sides of the tire equator C, and a pair of shoulder main grooves 18B, 18B arranged between the center main groove 18A and the tread ground edge 12t. On the other hand, the land portion 19 of this embodiment is configured to include a center land portion 19A divided between the pair of center main grooves 18A, 18A, and a pair of middle land portions 19B, 19B divided between the center main groove 18A and the shoulder main groove 18B. Furthermore, the land portion 19 includes a pair of shoulder land portions 19C, 19C divided between the shoulder main groove 18B and the tread ground edge 12t.

本明細書において、「トレッド接地端12t」とは、正規リムにリム組みしかつ正規内圧を充填した状態のタイヤ11に、正規荷重を負荷してキャンバー角0度にて平坦面に接地させたときのトレッド接地面20のタイヤ軸方向の最外端とする。 In this specification, the "tread contact edge 12t" refers to the axially outermost end of the tread contact surface 20 when the tire 11, which is mounted on a standard rim and inflated to the standard internal pressure, is placed on a flat surface with a standard load and a camber angle of 0 degrees.

「正規リム」とは、タイヤ11が基づいている規格を含む規格体系において、当該規格がタイヤ毎に定めるリムであり、例えばJATMAであれば "標準リム" 、TRAであれば "Design Rim" 、ETRTOであれば "Measuring Rim" とする。 A "genuine rim" is a rim that is determined for each tire by the standard system that includes the standard on which the tire 11 is based. For example, in the case of JATMA, it is called a "standard rim," in the case of TRA, it is called a "design rim," and in the case of ETRTO, it is called a "measuring rim."

「正規内圧」とは、タイヤ11が基づいている規格を含む規格体系において、各規格がタイヤ毎に定めている空気圧であり、JATMAであれば "最高空気圧" 、TRAであれば表 "TIRE LOAD LIMITS AT VARIOUS COLD INFLATION PRESSURES" に記載の最大値、ETRTOであれば "INFLATION PRESSURE" とするが、タイヤが乗用車用である場合には180kPaとする。 "Normal internal pressure" refers to the air pressure set for each tire by each standard in the standard system, including the standard on which tire 11 is based. For JATMA, it is the "maximum air pressure," for TRA, it is the maximum value listed in the table "TIRE LOAD LIMITS AT VARIOUS COLD INFLATION PRESSURES," and for ETRTO, it is the "INFLATION PRESSURE," but if the tire is for a passenger car, it is 180 kPa.

「正規荷重」とは、前記規格がタイヤ11毎に定めている荷重であり、JATMAであれば最大負荷能力、TRAであれば表 "TIRE LOAD LIMITS AT VARIOUS COLD INFLATION PRESSURES" に記載の最大値、ETRTOであれば "LOAD CAPACITY"である。 "Normal load" refers to the load that the standard specifies for each tire 11; for JATMA, it is the maximum load capacity; for TRA, it is the maximum value listed in the table "TIRE LOAD LIMITS AT VARIOUS COLD INFLATION PRESSURES"; and for ETRTO, it is "LOAD CAPACITY."

本明細書において、タイヤ各部の寸法等は、特に断りがない場合、正規状態で測定された値として特定される。正規状態とは、タイヤ11が正規リム(図示省略)にリム組みされ、かつ、正規内圧が充填され、しかも、無負荷の状態である。 In this specification, unless otherwise specified, the dimensions of each part of the tire are specified as values measured in a normal state. A normal state is when the tire 11 is mounted on a normal rim (not shown), filled to the normal internal pressure, and unloaded.

図3は、タイヤのシミュレーション方法の処理手順の一例を示すフローチャートである。本実施形態のシミュレーション方法では、先ず、複数の節点を有し、かつ、予め定められた材料特性が定義されたする有限個の要素を用いて、タイヤ11(図2に示す)を離散化したタイヤモデルが、コンピュータ1(図1に示す)に入力される(工程S1)。 Figure 3 is a flowchart showing an example of the processing procedure of a tire simulation method. In the simulation method of this embodiment, first, a tire model in which the tire 11 (shown in Figure 2) is discretized using a finite number of elements having multiple nodes and having predetermined material properties defined is input to the computer 1 (shown in Figure 1) (step S1).

本実施形態の工程S1では、先ず、図1に示されるように、初期データ部5Aに入力されているタイヤ11(図2に示す)に関する情報(例えば、輪郭データ等)が、作業用メモリ4Cに入力される。さらに、タイヤモデル取得部6Aが、作業用メモリ4Cに読み込まれる。そして、タイヤモデル取得部6Aが、演算部4Aによって実行される。 In step S1 of this embodiment, first, as shown in FIG. 1, information (e.g., contour data, etc.) regarding the tire 11 (shown in FIG. 2) input to the initial data section 5A is input to the working memory 4C. Furthermore, the tire model acquisition section 6A is read into the working memory 4C. Then, the tire model acquisition section 6A is executed by the calculation section 4A.

図4は、タイヤモデル21及び路面モデル25の一例を示す斜視図である。図5は、タイヤモデル21の一例を示す断面図である。図6は、図5のトレッド部22の部分拡大図である。なお、図4では、図5及び図6に示したタイヤモデル21のメッシュ(要素F(i))が、省略されて示されている。 Figure 4 is a perspective view showing an example of a tire model 21 and a road surface model 25. Figure 5 is a cross-sectional view showing an example of a tire model 21. Figure 6 is a partially enlarged view of the tread portion 22 in Figure 5. Note that in Figure 4, the mesh (element F(i)) of the tire model 21 shown in Figures 5 and 6 is omitted.

図5に示されるように、本実施形態の工程S1では、図2に示したタイヤ11に関する情報に基づいて、タイヤ11が、数値解析法により取り扱い可能な有限個の要素F(i)(i=1、2、…)を用いて離散化される。これにより、工程S1では、タイヤモデル21が設定される。数値解析法としては、例えば有限要素法、有限体積法、差分法又は境界要素法が適宜採用できるが、本実施形態では有限要素法が採用される。 As shown in FIG. 5, in step S1 of this embodiment, based on the information about the tire 11 shown in FIG. 2, the tire 11 is discretized using a finite number of elements F(i) (i=1, 2, ...) that can be handled by a numerical analysis method. As a result, in step S1, a tire model 21 is set. As the numerical analysis method, for example, the finite element method, the finite volume method, the difference method, or the boundary element method can be appropriately adopted, but in this embodiment, the finite element method is adopted.

図5及び図6に示されるように、要素F(i)には、例えば、4面体ソリッド要素、5面体ソリッド要素、又は、6面体ソリッド要素などが用いられる。各要素F(i)は、複数の節点31を有している。さらに、各要素F(i)は、節点31、31間をつなぐ直線状の辺32が設けられている。このような各要素F(i)には、要素番号、節点31の番号、及び、節点31の座標値などの数値データが定義される。さらに、各要素F(i)には、図2に示したタイヤ部材(トレッドゴム12Gなど)の材料特性(例えば密度、ヤング率、減衰係数、損失正接(tanδ)、及び/又は、複素弾性率E*等)などの数値データが定義される。 5 and 6, for example, a tetrahedral solid element, a pentahedral solid element, or a hexahedral solid element is used for the element F(i). Each element F(i) has a plurality of nodes 31. Furthermore, each element F(i) has linear edges 32 connecting the nodes 31, 31. Numerical data such as the element number, the node 31 number, and the coordinate value of the node 31 are defined for each such element F(i). Furthermore, numerical data such as the material properties (e.g., density, Young's modulus, damping coefficient, loss tangent (tan δ), and/or complex elastic modulus E*, etc.) of the tire components (e.g., tread rubber 12G) shown in FIG. 2 are defined for each element F(i).

タイヤモデル21のトレッド部22には、主溝18(図2に示す)が再現された主溝モデル28と、陸部19が(図2に示す)再現された陸部モデル29とが設定される。陸部モデル29には、例えば、図示しない横溝モデル等で区切られたブロックモデルが設定されてもよい。 In the tread portion 22 of the tire model 21, a main groove model 28 that reproduces the main groove 18 (shown in FIG. 2) and a land model 29 that reproduces the land portion 19 (shown in FIG. 2) are set. In the land model 29, for example, a block model separated by a lateral groove model (not shown) may be set.

本実施形態の主溝モデル28は、図2に示したタイヤ11の主溝18と同様に、一対のセンター主溝モデル28A、28A、及び、一対のショルダー主溝モデル28B、28Bが含まれる。一方、本実施形態の陸部モデル29は、図2に示したタイヤ11の陸部19と同様に、センター陸部モデル29A、一対のミドル陸部モデル29B、29B、及び、一対のショルダー陸部モデル29C、29Cが含まれる。 The main groove model 28 of this embodiment includes a pair of center main groove models 28A, 28A and a pair of shoulder main groove models 28B, 28B, similar to the main groove 18 of the tire 11 shown in FIG. 2. On the other hand, the land portion model 29 of this embodiment includes a center land portion model 29A, a pair of middle land portion models 29B, 29B, and a pair of shoulder land portion models 29C, 29C, similar to the land portion 19 of the tire 11 shown in FIG. 2.

タイヤモデル21には、カーカスプライ16A(図2に示す)をモデル化したカーカスプライモデル41、及び、ベルトプライ17A、17B(図2に示す)をそれぞれモデル化したベルトプライモデル41A、41Bが設定される。さらに、タイヤモデル21には、トレッドゴム12G(図2に示す)をモデル化したトレッドゴムモデル22G、及び、サイドウォールゴム13G(図2に示す)をモデル化したサイドウォールゴムモデル23Gを含むゴムモデル21Gが設定される。タイヤモデル21は、図1に示したコンピュータ1(タイヤモデル入力部5B)に入力される。 In the tire model 21, a carcass ply model 41 that models the carcass ply 16A (shown in FIG. 2), and belt ply models 41A and 41B that model the belt plies 17A and 17B (shown in FIG. 2), respectively, are set. In addition, in the tire model 21, a rubber model 21G including a tread rubber model 22G that models the tread rubber 12G (shown in FIG. 2), and a sidewall rubber model 23G that models the sidewall rubber 13G (shown in FIG. 2) is set. The tire model 21 is input to the computer 1 (tire model input unit 5B) shown in FIG. 1.

次に、本実施形態のシミュレーション方法では、路面(図示省略)をモデル化した路面モデル25(図4に示す)が、コンピュータ1(図1に示す)に入力される(工程S2)。本実施形態の工程S2では、先ず、図1に示した初期データ部5Aに入力されている路面(図示省略)に関する情報が、作業用メモリ4Cに入力される。さらに、路面モデル取得部6Bが、作業用メモリ4Cに読み込まれる。そして、路面モデル取得部6Bが、演算部4Aによって実行される。 Next, in the simulation method of this embodiment, a road surface model 25 (shown in FIG. 4) that models the road surface (not shown) is input to the computer 1 (shown in FIG. 1) (step S2). In step S2 of this embodiment, first, information about the road surface (not shown) input to the initial data section 5A shown in FIG. 1 is input to the working memory 4C. Furthermore, the road surface model acquisition section 6B is read into the working memory 4C. Then, the road surface model acquisition section 6B is executed by the calculation section 4A.

図4に示されるように、工程S2では、図示しない路面に関する情報に基づいて、路面が、数値解析法(本実施形態では、有限要素法)により取り扱い可能な有限個の要素G(i)(i=1、2、…)を用いて離散化される。これにより、工程S2では、路面モデル25が設定される。 As shown in FIG. 4, in step S2, the road surface is discretized using a finite number of elements G(i) (i=1, 2, ...) that can be handled by a numerical analysis method (in this embodiment, the finite element method) based on information about the road surface (not shown). As a result, in step S2, a road surface model 25 is set.

要素G(i)は、変形不能に設定された剛平面要素からなる。この要素G(i)には、複数の節点38が設けられている。さらに、要素G(i)は、要素番号や、節点38の座標値等の数値データが定義される。 Element G(i) is made up of a rigid plane element that is set to be undeformable. This element G(i) has a number of nodes 38. Furthermore, element G(i) is defined with numerical data such as an element number and the coordinate values of the nodes 38.

本実施形態では、路面モデル25として、平滑な表面を有するものが例示されたが、必要に応じて、アスファルト路面のような微小凹凸、不規則な段差、窪み、うねり、又は、轍等の実走行路面に近似した凹凸などが設けられても良い。路面モデル25は、図1に示したコンピュータ1(路面モデル入力部5C)に入力される。 In this embodiment, the road surface model 25 has been exemplified as having a smooth surface, but as necessary, it may be provided with minute irregularities, irregular steps, depressions, undulations, or irregularities approximating the actual road surface, such as ruts, as in an asphalt road surface. The road surface model 25 is input to the computer 1 (road surface model input unit 5C) shown in FIG. 1.

次に、本実施形態のシミュレーション方法では、コンピュータ1(図1に示す)が、転動中のタイヤモデル21を計算する(前処理工程S3)。図7は、前処理工程S3の処理手順の一例を示すフローチャートである。 Next, in the simulation method of this embodiment, the computer 1 (shown in FIG. 1) calculates the tire model 21 during rolling (pre-processing step S3). FIG. 7 is a flowchart showing an example of the processing procedure of the pre-processing step S3.

本実施形態の前処理工程S3では、先ず、図4及び図5に示されるように、タイヤモデル21を路面モデル25に接地させるための境界条件が定義される(工程S31)。境界条件としては、例えば、タイヤモデル21の内圧条件、負荷荷重条件L、キャンバー角、及び、タイヤモデル21と路面モデル25との摩擦係数等が設定される。さらに、境界条件としては、走行速度(転動速度V3)に対応する角速度V1、並進速度V2、及び、旋回角度(図示省略)が設定される。なお、走行速度及び並進速度V2は、タイヤモデル21が路面モデル25に接地している面での速度である。これらの条件は、図1に示したコンピュータ1(境界条件入力部5D)に入力される。 In the pre-processing step S3 of this embodiment, first, as shown in FIG. 4 and FIG. 5, boundary conditions for bringing the tire model 21 into contact with the road surface model 25 are defined (step S31). As the boundary conditions, for example, the internal pressure condition of the tire model 21, the load condition L, the camber angle, and the friction coefficient between the tire model 21 and the road surface model 25 are set. Furthermore, as boundary conditions, the angular velocity V1 corresponding to the running speed (rolling speed V3), the translational velocity V2, and the turning angle (not shown) are set. Note that the running speed and the translational velocity V2 are the velocities at the surface where the tire model 21 is in contact with the road surface model 25. These conditions are input to the computer 1 (boundary condition input unit 5D) shown in FIG. 1.

次に、本実施形態の前処理工程S3では、内圧充填後のタイヤモデル21(図5に示す)が計算される(工程S32)。工程S32では、図1に示されるように、タイヤモデル入力部5Bに入力されているタイヤモデル21、及び、境界条件入力部5Dに入力されている内圧条件が作業用メモリ4Cに読み込まれる。さらに、内圧充填計算部6Cが、作業用メモリ4Cに読み込まれる。そして、内圧充填計算部6Cが、演算部4Aによって実行される。 Next, in the pre-processing step S3 of this embodiment, the tire model 21 after internal pressure filling (shown in FIG. 5) is calculated (step S32). In step S32, as shown in FIG. 1, the tire model 21 inputted to the tire model input section 5B and the internal pressure conditions inputted to the boundary condition input section 5D are read into the working memory 4C. Furthermore, the internal pressure filling calculation section 6C is read into the working memory 4C. Then, the internal pressure filling calculation section 6C is executed by the calculation section 4A.

工程S32では、先ず、図5に示されるように、タイヤ11のリム26(図2に示す)がモデル化されたリムモデル27によって、タイヤモデル21のビード部24、24が拘束される。さらに、タイヤモデル21は、内圧条件に相当する等分布荷重wに基づいて変形計算される。これにより、内圧充填後のタイヤモデル21が計算される。内圧は、例えば、タイヤ11(図2に示す)が基づいている規格を含む規格体系において、各規格が定めている空気圧が設定されるのが望ましい。 In step S32, first, as shown in FIG. 5, the bead portions 24, 24 of the tire model 21 are constrained by a rim model 27 that models the rim 26 (shown in FIG. 2) of the tire 11. Furthermore, the deformation of the tire model 21 is calculated based on a uniformly distributed load w that corresponds to the internal pressure condition. In this way, the tire model 21 after filling with internal pressure is calculated. For example, it is desirable to set the internal pressure to the air pressure stipulated by each standard in a standard system including the standard on which the tire 11 (shown in FIG. 2) is based.

タイヤモデル21の変形計算は、各要素F(i)の形状及び材料特性などをもとに、各要素F(i)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、これらの各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、前記各種の条件を当てはめて運動方程式が作成され、これらが微小時間(単位時間T(x)(x=0、1、…))毎に計算される。これにより、タイヤモデル21の変形計算が行われる。このようなタイヤモデル21の変形計算(後述する転動計算を含む)は、例えば、LSTC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できる。なお、単位時間T(x)については、求められるシミュレーション精度によって、適宜設定することができる。 For deformation calculation of the tire model 21, a mass matrix, stiffness matrix, and damping matrix are created for each element F(i) based on the shape and material properties of each element F(i). These matrices are then combined to create a matrix for the entire system. Then, equations of motion are created by applying the above-mentioned various conditions, and these are calculated for each minute time (unit time T(x) (x = 0, 1, ...)). This allows deformation calculation of the tire model 21 to be performed. Such deformation calculation of the tire model 21 (including rolling calculation, which will be described later) can be calculated using commercially available finite element analysis application software such as LS-DYNA made by LSTC. The unit time T(x) can be set appropriately depending on the required simulation accuracy.

次に、本実施形態の前処理工程S3では、荷重負荷後のタイヤモデル21が計算される(工程S33)。工程S33では、図1に示されるように、境界条件入力部5Dに入力されている負荷荷重条件L、キャンバー角(図示省略)及び摩擦係数が、作業用メモリ4Cに読み込まれる。さらに、工程S33では、荷重負荷計算部6Dが、作業用メモリ4Cに読み込まれる。そして、荷重負荷計算部6Dが、演算部4Aによって実行される。 Next, in the pre-processing step S3 of this embodiment, the tire model 21 after loading is calculated (step S33). In step S33, as shown in FIG. 1, the load condition L, camber angle (not shown), and friction coefficient input to the boundary condition input unit 5D are read into the working memory 4C. Furthermore, in step S33, the load calculation unit 6D is read into the working memory 4C. Then, the load calculation unit 6D is executed by the calculation unit 4A.

工程S33では、先ず、図4に示されるように、内圧充填後のタイヤモデル21と、路面モデル25との接触が計算される。次に、工程S33では、負荷荷重条件L、キャンバー角(図示省略)及び摩擦係数に基づいて、タイヤモデル21の変形が計算される。これにより、工程S33では、路面モデル25に接地した荷重負荷後のタイヤモデル21が計算される。 In step S33, first, as shown in FIG. 4, the contact between the tire model 21 after internal pressure filling and the road surface model 25 is calculated. Next, in step S33, the deformation of the tire model 21 is calculated based on the load condition L, the camber angle (not shown), and the friction coefficient. As a result, in step S33, the tire model 21 after the load is applied and in contact with the road surface model 25 is calculated.

次に、本実施形態の前処理工程S3では、転動中のタイヤモデル21が計算される(工程S34)。工程S34では、先ず、図1に示されるように、境界条件入力部5Dに入力されている角速度V1及び並進速度V2が、作業用メモリ4Cに読み込まれる。さらに、工程S34では、転動計算部6Eが、作業用メモリ4Cに読み込まれる。そして、転動計算部6Eが、演算部4Aによって実行される。 Next, in the pre-processing step S3 of this embodiment, the tire model 21 during rolling is calculated (step S34). In step S34, first, as shown in FIG. 1, the angular velocity V1 and translational velocity V2 input to the boundary condition input unit 5D are read into the working memory 4C. Furthermore, in step S34, the rolling calculation unit 6E is read into the working memory 4C. Then, the rolling calculation unit 6E is executed by the calculation unit 4A.

工程S34では、先ず、図4に示されるように、角速度V1がタイヤモデル21に設定される。さらに、路面モデル25には、並進速度V2が設定される。これにより、路面モデル25の上を転動しているタイヤモデル21を計算することができる。 In step S34, first, as shown in FIG. 4, an angular velocity V1 is set for the tire model 21. Furthermore, a translational velocity V2 is set for the road surface model 25. This makes it possible to calculate the tire model 21 rolling on the road surface model 25.

タイヤモデル21の転動条件としては、例えば、タイヤ11(図2に示す)の走行状態に応じて、自由転動、制動、駆動、及び、旋回など適宜設定することができる。これらの転動条件は、タイヤモデル21に角速度V1及びスリップ角(図示省略)が適宜定義されることで、容易に設定することができる。なお、転動条件の設定には、タイヤモデル21に前後力や横力が適宜定義されてもよい。 The rolling conditions of the tire model 21 can be set as appropriate, for example, free rolling, braking, driving, turning, etc., depending on the running state of the tire 11 (shown in FIG. 2). These rolling conditions can be easily set by appropriately defining the angular velocity V1 and slip angle (not shown) in the tire model 21. In addition, when setting the rolling conditions, longitudinal forces and lateral forces may be appropriately defined in the tire model 21.

次に、本実施形態のシミュレーション方法では、コンピュータ1(図1に示す)が、トレッド接地面20(図2に示す)の摩耗に関連付けられた物理量を計算する(第1工程S4)。第1工程S4では、図5及び図6に示したタイヤモデル21の節点31のうち、タイヤモデル21のトレッド接地面33を構成する複数のトレッド節点35について、トレッド接地面20の摩耗に関連付けられた物理量(以下、単に「物理量」ということがある。)が計算される。 Next, in the simulation method of this embodiment, the computer 1 (shown in FIG. 1) calculates physical quantities associated with wear of the tread contact surface 20 (shown in FIG. 2) (first step S4). In the first step S4, physical quantities (hereinafter sometimes simply referred to as "physical quantities") associated with wear of the tread contact surface 20 are calculated for a plurality of tread nodes 35 constituting the tread contact surface 33 of the tire model 21, among the nodes 31 of the tire model 21 shown in FIGS. 5 and 6.

本実施形態の第1工程S4では、先ず、図1に示されるように、物理量計算部6Fが、作業用メモリ4Cに読み込まれる。そして、物理量計算部6Fが、演算部4Aによって実行される。 In the first step S4 of this embodiment, first, as shown in FIG. 1, the physical quantity calculation unit 6F is loaded into the working memory 4C. Then, the physical quantity calculation unit 6F is executed by the calculation unit 4A.

第1工程S4で計算される物理量は、各トレッド節点35(図6に示す)での摩耗エネルギーである。本実施形態の第1工程S4では、図4に示されるように、タイヤモデル21を路面モデル25に転動(本例では、1回転)させて、各トレッド節点35(図6に示す)の摩耗エネルギーEが計算される。なお、第1工程S4では、タイヤモデル21に作用する力が定常状態(安定した状態)まで転動させた後に、摩耗エネルギーEが計算されるのが望ましい。 The physical quantity calculated in the first step S4 is the wear energy at each tread node 35 (shown in FIG. 6). In the first step S4 of this embodiment, as shown in FIG. 4, the tire model 21 is rolled (one rotation in this example) on the road surface model 25, and the wear energy E of each tread node 35 (shown in FIG. 6) is calculated. Note that in the first step S4, it is preferable to calculate the wear energy E after rolling the tire model 21 until the force acting on the tire model 21 reaches a steady state (stable state).

本実施形態の第1工程S4では、路面モデル25に接地するトレッド節点35(図6に示す)において、せん断力P及びすべり量Q(図示省略)が、シミュレーションの単位時間T(x)毎に計算される。そして、第1工程S4では、せん断力P及びすべり量Qに基づいて、各トレッド節点35での摩耗エネルギーEが計算される。せん断力P、すべり量Q及び摩耗エネルギーEの計算方法等の詳細は、例えば、特開2019-91302号公報に記載のとおりである。各トレッド節点35の摩耗エネルギーEは、図1に示したコンピュータ1(物理量入力部5E)に入力される。 In the first step S4 of this embodiment, the shear force P and slippage Q (not shown) are calculated for each unit time T(x) of the simulation at the tread nodes 35 (shown in FIG. 6) that come into contact with the road surface model 25. Then, in the first step S4, the wear energy E at each tread node 35 is calculated based on the shear force P and slippage Q. Details of the calculation method of the shear force P, slippage Q, and wear energy E are as described in, for example, JP 2019-91302 A. The wear energy E of each tread node 35 is input to the computer 1 (physical quantity input unit 5E) shown in FIG. 1.

次に、本実施形態のシミュレーション方法は、コンピュータ1が、各トレッド節点35の摩耗を表現するための移動量Mを決定する(第2工程S5)。第2工程S5では、先ず、図1に示されるように、物理量入力部5Eに入力されている各トレッド節点35(図6に示す)の摩耗エネルギーEが、作業用メモリ4Cに読み込まれる。さらに、第2工程S5では、移動量決定部6Gが、作業用メモリ4Cに読み込まれる。そして、移動量決定部6Gが、演算部4Aによって実行される。図8(a)は、各トレッド節点35が移動する前の状態の一例を説明する図である。図8(b)は、各トレッド節点35が移動した後の状態の一例を説明する図である。 Next, in the simulation method of this embodiment, the computer 1 determines the amount of movement M for expressing the wear of each tread node 35 (second step S5). In the second step S5, first, as shown in FIG. 1, the wear energy E of each tread node 35 (shown in FIG. 6) input to the physical quantity input unit 5E is read into the working memory 4C. Furthermore, in the second step S5, the movement amount determination unit 6G is read into the working memory 4C. Then, the movement amount determination unit 6G is executed by the calculation unit 4A. FIG. 8(a) is a diagram illustrating an example of a state before each tread node 35 moves. FIG. 8(b) is a diagram illustrating an example of a state after each tread node 35 moves.

本実施形態の第2工程S5では、特開2019-91302号公報の手順と同様に、トレッド節点35の物理量の分散度V(図示省略)に基づいて、摩耗進展率A(図示省略)が決定される。そして、この摩耗進展率Aに、摩耗エネルギーEが乗じられることで、各トレッド節点35の移動量M(図8(a)に示す)が決定される。本実施形態において、移動量Mは、実際のタイヤ11(図2に示す)での摩耗量(mm)として取り扱われる。各トレッド節点35の移動量Mは、図1に示したコンピュータ1(物理量入力部5E)に入力される。 In the second step S5 of this embodiment, the wear progression rate A (not shown) is determined based on the degree of dispersion V (not shown) of the physical quantity of the tread nodes 35, similar to the procedure of JP 2019-91302 A. Then, the wear progression rate A is multiplied by the wear energy E to determine the movement amount M (shown in FIG. 8(a)) of each tread node 35. In this embodiment, the movement amount M is treated as the amount of wear (mm) in the actual tire 11 (shown in FIG. 2). The movement amount M of each tread node 35 is input to the computer 1 (physical quantity input unit 5E) shown in FIG. 1.

次に、本実施形態のシミュレーション方法では、コンピュータ1が、各トレッド節点35の移動量M(図8(a)に示す)に基づいて、各トレッド節点35を移動させる(第3工程S6)。第3工程S6では、先ず、図1に示されるように、物理量入力部5Eに入力されている各トレッド節点35の移動量Mが、作業用メモリ4Cに読み込まれる。さらに、第3工程S6では、移動部6Hが、作業用メモリ4Cに読み込まれる。そして、移動部6Hが、演算部4Aによって実行される。 Next, in the simulation method of this embodiment, the computer 1 moves each tread node 35 based on the movement amount M of each tread node 35 (shown in FIG. 8(a)) (third step S6). In the third step S6, first, as shown in FIG. 1, the movement amount M of each tread node 35 inputted to the physical quantity input unit 5E is read into the working memory 4C. Furthermore, in the third step S6, the movement unit 6H is read into the working memory 4C. Then, the movement unit 6H is executed by the calculation unit 4A.

各トレッド節点35の移動手順は、特に限定されない。本実施形態では、特開2019-91302号公報の記載に基づいて、図8(b)に示されるように、トレッド節点35と、トレッド節点35よりもタイヤ半径方向内側に位置する内側節点36とを結ぶ辺32に沿って、トレッド節点35が移動される。 The procedure for moving each tread node 35 is not particularly limited. In this embodiment, based on the description of JP 2019-91302 A, as shown in FIG. 8(b), the tread node 35 is moved along the edge 32 connecting the tread node 35 and the inner node 36 located radially inward of the tread node 35.

図8(a)に示されるように、第3工程S6では、各トレッド節点35について、トレッド節点35から内側節点36に移動量Mの分だけ移動させたときの座標値40が計算される。そして、図8(b)に示されるように、移動後の座標値40(図8(a)に示す)が、トレッド節点35の座標値として更新される。これにより、第3工程S6では、移動量M(図8(a)に示す)に基づいて、各トレッド節点35を移動させることができる。 As shown in FIG. 8(a), in the third step S6, for each tread node 35, a coordinate value 40 is calculated when the tread node 35 is moved by the movement amount M from the tread node 35 to the inner node 36. Then, as shown in FIG. 8(b), the coordinate value 40 after the movement (shown in FIG. 8(a)) is updated as the coordinate value of the tread node 35. In this way, in the third step S6, each tread node 35 can be moved based on the movement amount M (shown in FIG. 8(a)).

本実施形態の第3工程S6では、図8(b)に示されるように、移動後のトレッド節点35と内側節点36との距離L1が、予め定められた閾値以下である場合、トレッド節点35が削除されて、内側節点36が、新たなトレッド節点35として定義される。さらに、新たなトレッド節点35のタイヤ半径方向内側に位置する節点31が、新たな内側節点36として定義される。これにより、第3工程S6では、トレッド部22の摩耗をさらに進展させることができる。なお、距離L1の閾値については、例えば、求められるシミュレーション精度に応じて、適宜設定することができる。 In the third step S6 of this embodiment, as shown in FIG. 8(b), if the distance L1 between the moved tread node 35 and the inner node 36 is equal to or less than a predetermined threshold, the tread node 35 is deleted and the inner node 36 is defined as the new tread node 35. Furthermore, the node 31 located radially inward of the new tread node 35 is defined as the new inner node 36. This allows the wear of the tread portion 22 to be further accelerated in the third step S6. The threshold value of the distance L1 can be set as appropriate, for example, depending on the required simulation accuracy.

次に、第3工程S6では、移動後のトレッド節点35、及び、新たに設定されたトレッド節点35を含む要素F(i)に基づいて、摩耗後のタイヤモデル21が構築される。本実施形態では、移動後のトレッド節点35、及び、新たに設定されたトレッド節点35に基づいて、要素F(i)の辺32が再設定される。これにより、第3工程S6では、摩耗後のタイヤモデル21(図8(b)に示す)が設定される。摩耗したタイヤモデル21は、図1に示したコンピュータ1(タイヤモデル入力部5B)に入力される。 Next, in the third step S6, a worn tire model 21 is constructed based on the element F(i) including the moved tread node 35 and the newly set tread node 35. In this embodiment, the edge 32 of the element F(i) is reset based on the moved tread node 35 and the newly set tread node 35. As a result, in the third step S6, a worn tire model 21 (shown in FIG. 8(b)) is set. The worn tire model 21 is input to the computer 1 (tire model input unit 5B) shown in FIG. 1.

次に、本実施形態のシミュレーション方法では、コンピュータ1が、移動量Mに基づいて、材料特性を更新する(第4工程S7)。第4工程S7では、先ず、図1に示されるように、物理量入力部5Eに入力されている各トレッド節点35の移動量M(図8(a)に示す)が、作業用メモリ4Cに読み込まれる。さらに、第4工程S7では、タイヤモデル入力部5Bに入力されている摩耗したタイヤモデル21(図8(b)に示す)、及び、材料特性更新部6Jが、作業用メモリ4Cに読み込まれる。そして、材料特性更新部6Jが、演算部4Aによって実行される。図9は、第4工程S7の処理手順の一例を示すフローチャートである。 Next, in the simulation method of this embodiment, the computer 1 updates the material properties based on the movement amount M (fourth step S7). In the fourth step S7, first, as shown in FIG. 1, the movement amount M (shown in FIG. 8(a)) of each tread node 35 inputted to the physical quantity input unit 5E is read into the working memory 4C. Furthermore, in the fourth step S7, the worn tire model 21 (shown in FIG. 8(b)) inputted to the tire model input unit 5B and the material property update unit 6J are read into the working memory 4C. Then, the material property update unit 6J is executed by the calculation unit 4A. FIG. 9 is a flowchart showing an example of the processing procedure of the fourth step S7.

更新される材料特性は、特に限定されない。本実施形態において、更新される材料特性には、複素弾性率E*及び損失正接tanδが含まれる。 The material properties to be updated are not particularly limited. In this embodiment, the material properties to be updated include the complex modulus of elasticity E* and the loss tangent tan δ.

本実施形態の第4工程S7では、先ず、各トレッド節点35の移動量M(図8(a)に示す)に基づいて、タイヤ11(図2に示す)の走行距離及び走行期間の少なくとも一方が計算される(第1計算工程S21)。本実施形態において、走行距離及び走行期間は、図2に示した摩耗前のタイヤ11の形状が、現時点の摩耗したタイヤモデル21の形状(例えば、図8(b)に示す)になるまでに、タイヤ11が走行したと推定される距離又は期間である。本実施形態の第1計算工程S21では、走行距離が計算される。図10は、第1計算工程S21の処理手順の一例を示すフローチャートである。 In the fourth step S7 of this embodiment, first, at least one of the travel distance and the travel period of the tire 11 (shown in FIG. 2) is calculated based on the movement amount M (shown in FIG. 8(a)) of each tread node 35 (first calculation step S21). In this embodiment, the travel distance and the travel period are the distance or period that the tire 11 is estimated to have traveled until the shape of the tire 11 before wear shown in FIG. 2 becomes the shape of the currently worn tire model 21 (for example, shown in FIG. 8(b)). In the first calculation step S21 of this embodiment, the travel distance is calculated. FIG. 10 is a flowchart showing an example of the processing procedure of the first calculation step S21.

本実施形態の第1計算工程S21では、先ず、タイヤ11の単位走行距離あたりの摩耗量を規定する摩耗率が、コンピュータ1に入力される(工程S41)。摩耗率は、適宜設定されうる。本実施形態の工程S41では、先ず、タイヤ11(図2に示す)が装着された車両を、予め定められた走行距離(km)を走行させた後に、新品時からの摩耗量(mm)が測定される。そして、下記の式に示されるように、その摩耗量(mm)が、走行距離(km)で除されることにより、タイヤ11の単位走行距離あたりの摩耗量を規定する摩耗率(mm/km)が求められる。
摩耗率(mm/km)=摩耗量(mm)/走行距離(km)
In the first calculation step S21 of this embodiment, first, a wear rate that defines the amount of wear of the tire 11 per unit travel distance is input to the computer 1 (step S41). The wear rate can be set appropriately. In step S41 of this embodiment, first, a vehicle equipped with the tire 11 (shown in FIG. 2) is driven a predetermined travel distance (km), and then the amount of wear (mm) from when the tire was new is measured. Then, as shown in the following formula, the amount of wear (mm) is divided by the travel distance (km) to obtain a wear rate (mm/km) that defines the amount of wear of the tire 11 per unit travel distance.
Wear rate (mm/km) = wear amount (mm) / mileage (km)

タイヤ11の摩耗量は、適宜測定されうる。例えば、センター陸部19A(図2に示す)のタイヤ周方向の複数箇所(例えば、3~10箇所)において摩耗量がそれぞれ測定され、それらの摩耗量の平均値が求められることで、そのタイヤ11の摩耗量が求められうる。センター陸部19Aの摩耗量は、例えば、摩耗前のタイヤ11のセンター主溝18Aの溝深さから、摩耗後のタイヤ11のセンター主溝18Aの溝深さを減じることで、容易に求められうる。 The amount of wear of the tire 11 can be measured as appropriate. For example, the amount of wear of the tire 11 can be determined by measuring the amount of wear at multiple locations (e.g., 3 to 10 locations) around the tire circumference of the center land portion 19A (shown in FIG. 2) and calculating the average of these amounts of wear. The amount of wear of the center land portion 19A can be easily determined, for example, by subtracting the groove depth of the center main groove 18A of the tire 11 after wear from the groove depth of the center main groove 18A of the tire 11 before wear.

本実施形態では、1つのタイヤ11の摩耗量の測定結果に基づいて、摩耗率が求められたが、このような態様に限定されるわけではない。例えば、同一の構成を有する複数本のタイヤ11(図2に示す)の摩耗量の測定結果に基づいて、摩耗率が求められてもよい。この場合、複数本のタイヤ11の摩耗率がそれぞれ求められた後に、それらの摩耗率の平均値が、摩耗率として特定されうる。このように、複数本のタイヤ11の摩耗量の測定結果から、摩耗率が求められることにより、各タイヤ11の実車走行の状態によってバラつきやすいタイヤ11の摩耗率を考慮することが可能となる。摩耗率は、図1に示したコンピュータ1(物理量入力部5E)に入力される。 In this embodiment, the wear rate is calculated based on the measurement results of the amount of wear of one tire 11, but the present invention is not limited to this. For example, the wear rate may be calculated based on the measurement results of the amount of wear of multiple tires 11 (shown in FIG. 2) having the same configuration. In this case, after the wear rates of the multiple tires 11 are calculated, the average of these wear rates can be specified as the wear rate. In this way, the wear rate is calculated from the measurement results of the amount of wear of the multiple tires 11, making it possible to take into account the wear rate of the tires 11, which tends to vary depending on the actual driving conditions of each tire 11. The wear rate is input to the computer 1 (physical quantity input unit 5E) shown in FIG. 1.

次に、本実施形態の第1計算工程S21では、下記の式に示されるように、移動量(mm)を摩耗率(mm/km)で除することにより、タイヤ11の走行距離(km)が計算される(工程S42)。
走行距離(km)=移動量(mm)/摩耗率(mm/km)
Next, in the first calculation step S21 of this embodiment, the travel distance (km) of the tire 11 is calculated by dividing the movement amount (mm) by the wear rate (mm/km) as shown in the following formula (step S42).
Mileage (km) = Distance traveled (mm) / Wear rate (mm/km)

ところで、本実施形態において、第2工程S5で求められた移動量M(図8(a)に示す)は、タイヤモデル21が1回転したときの摩耗エネルギーに基づいて計算されている。一方、走行距離は、上述のとおり、図2に示した摩耗前のタイヤ11の形状が、現時点の摩耗したタイヤモデル21の形状(例えば、図8(b)に示す)になるまでに、タイヤ11が走行したと推定される距離である。このため、走行距離の計算に用いられる移動量は、図6に示した摩耗前のタイヤモデル21の各トレッド節点35について、現時点の摩耗したタイヤモデル21までに計算された移動量Mの合計値(以下、「総移動量N」ということがある)が採用される。なお、当初のトレッド節点35が削除されて場合には、削除されたトレッド節点35の移動量Mと、新たなトレッド節点35の移動量Mとの合計値が、総移動量Nとして採用される。 In this embodiment, the movement amount M (shown in FIG. 8(a)) obtained in the second step S5 is calculated based on the wear energy when the tire model 21 makes one rotation. On the other hand, the travel distance is the estimated distance traveled by the tire 11 until the shape of the tire 11 before wear shown in FIG. 2 becomes the shape of the current worn tire model 21 (for example, as shown in FIG. 8(b)). For this reason, the movement amount used in calculating the travel distance is the total value of the movement amount M calculated up to the current worn tire model 21 for each tread node 35 of the tire model 21 before wear shown in FIG. 6 (hereinafter, sometimes referred to as the "total movement amount N"). Note that when the original tread node 35 is deleted, the total value of the movement amount M of the deleted tread node 35 and the movement amount M of the new tread node 35 is used as the total movement amount N.

また、第2工程S5で決定された移動量M(図8(a)に示す)は、トレッド節点35毎に求められているため、各トレッド節点35の総移動量N(移動量Mの合計値)もそれぞれ異なる。例えば、これらの総移動量Nが摩耗率でそれぞれ除された場合、1つのタイヤ11に対して、複数の走行距離が計算されてしまう。このため、本実施形態の工程S42では、1つのタイヤ11に対して、1つの走行距離が計算されるように、各トレッド節点35の総移動量Nに基づいて、一つの移動量が決定される。この移動量には、例えば、各トレッド節点35の総移動量Nの平均値、中央値、最小値又は最大値等(本例では、平均値)で求めることができ、実際のタイヤ11(図2に示す)での摩耗量(代表摩耗量)として取り扱われる。また、移動量は、気温や雨天率を考慮して補正されてもよい。 In addition, since the movement amount M (shown in FIG. 8A) determined in the second step S5 is calculated for each tread node 35, the total movement amount N (total value of the movement amount M) of each tread node 35 is also different. For example, if these total movement amounts N are divided by the wear rate, multiple travel distances are calculated for one tire 11. For this reason, in step S42 of the present embodiment, one movement amount is determined based on the total movement amount N of each tread node 35 so that one travel distance is calculated for one tire 11. This movement amount can be calculated, for example, as the average value, median value, minimum value, maximum value, etc. (average value in this example) of the total movement amount N of each tread node 35, and is treated as the wear amount (representative wear amount) of the actual tire 11 (shown in FIG. 2). In addition, the movement amount may be corrected taking into account the temperature and the rain rate.

工程S42では、移動量(本例では、各トレッド節点35の総移動量Nの平均値(mm))が、工程S41で決定された摩耗率(mm/km)で除される。これにより、工程S42では、図2に示した摩耗前のタイヤ11の形状が、現時点の摩耗したタイヤモデル21の形状(例えば、図8(b)に示す)になるまでに、タイヤ11が走行したと推定される距離(走行距離)が計算される。計算されたタイヤの走行距離は、図1に示したコンピュータ1(物理量入力部5E)に入力される。 In step S42, the amount of movement (in this example, the average value (mm) of the total amount of movement N of each tread node 35) is divided by the wear rate (mm/km) determined in step S41. As a result, in step S42, the distance (mileage) that the tire 11 is estimated to have traveled until the shape of the tire 11 before wear shown in FIG. 2 becomes the shape of the currently worn tire model 21 (for example, as shown in FIG. 8(b)) is calculated. The calculated tire mileage is input to the computer 1 (physical quantity input unit 5E) shown in FIG. 1.

次に、本実施形態の第4工程S7では、タイヤ11の走行距離及び走行期間の少なくとも一方に基づいて、経年変化した材料特性が計算される(第2計算工程S22)。本実施形態の第2計算工程S22では、第1計算工程S21で計算された走行距離に基づいて、経年変化した材料特性が計算される。図11は、第2計算工程S22の処理手順の一例を示すフローチャートである。 Next, in the fourth step S7 of this embodiment, the material properties that have changed over time are calculated based on at least one of the mileage and the running period of the tire 11 (second calculation step S22). In the second calculation step S22 of this embodiment, the material properties that have changed over time are calculated based on the mileage calculated in the first calculation step S21. FIG. 11 is a flowchart showing an example of the processing procedure of the second calculation step S22.

本実施形態の第2計算工程S22では、先ず、タイヤ11のトレッドゴム12Gの材料特性変化率が、コンピュータ1に入力される(工程S51)。材料特性変化率は、タイヤの実車走行距離及び実車走行期間の少なくとも一方(本例では、実車走行距離)と、材料特性との関係を規定したものである。図12は、材料特性変化率の一例を示すグラフである。図12では、複素弾性率E*の変化率が代表して示されている。 In the second calculation step S22 of this embodiment, first, the material property change rate of the tread rubber 12G of the tire 11 is input to the computer 1 (step S51). The material property change rate specifies the relationship between the material properties and at least one of the actual vehicle travel distance and the actual vehicle travel period of the tire (in this example, the actual vehicle travel distance). Figure 12 is a graph showing an example of the material property change rate. In Figure 12, the change rate of the complex elastic modulus E* is shown as a representative example.

本実施形態の工程S51では、先ず、同一の構成を有するタイヤ11(図2に示す)が装着された複数の車両について、実車走行距離が互いに異なるように走行させる。そして、各車両が走行した後に、図2に示したトレッドゴム12Gの材料特性(本例では、複素弾性率E*及び損失正接tanδを含む)が測定される。なお、各タイヤ11は、同一条件(内圧、及び、荷重等)で、同一種類の車両に装着される。 In step S51 of this embodiment, first, multiple vehicles equipped with tires 11 (shown in FIG. 2) having the same configuration are driven so that the actual vehicle mileage differs from one another. After each vehicle has been driven, the material properties (including the complex elastic modulus E* and loss tangent tan δ in this example) of the tread rubber 12G shown in FIG. 2 are measured. Each tire 11 is mounted on the same type of vehicle under the same conditions (internal pressure, load, etc.).

各タイヤ11のトレッドゴム12G(図2に示す)の材料特性(本例では、複素弾性率E*及び損失正接tanδを含む)は、同一の測定条件に基づいて測定される。材料特性の測定には、JIS-K6394の規定に準拠して、例えば、公知の粘弾性試験装置(図示省略)が用いられる。本実施形態の粘弾性試験装置には、ネッチガボ社製の動的粘弾性測定装置「イプレクサー4000N」が用いられる。また、測定条件の一例は、次のとおりである。
初期歪:10%
動歪の振幅:±1%
周波数:10Hz
変形モード:引張
測定温度:70℃
The material properties (including the complex elastic modulus E* and loss tangent tan δ in this example) of the tread rubber 12G (shown in FIG. 2) of each tire 11 are measured under the same measurement conditions. For example, a known viscoelasticity tester (not shown) is used to measure the material properties in accordance with the provisions of JIS-K6394. As the viscoelasticity tester in this embodiment, a dynamic viscoelasticity measuring device "Eplexer 4000N" manufactured by Netzig Gabo is used. An example of the measurement conditions is as follows:
Initial distortion: 10%
Dynamic strain amplitude: ±1%
Frequency: 10Hz
Deformation mode: Tensile Measurement temperature: 70°C

そして、工程S51では、各タイヤ11のトレッドゴム12G(図2に示す)について、実車走行距離と、材料特性との関係(即ち、材料特性変化率)が取得される。本実施形態では、複素弾性率E*及び損失正接tanδを含む材料特性変化率が求められる。図12では、実車走行距離が大きくなるほど、材料特性(複素弾性率E*)が大きくなっている。材料特性変化率は、図1に示したコンピュータ1(物理量入力部5E)に入力される。 Then, in step S51, the relationship between the actual vehicle travel distance and the material properties (i.e., the material property change rate) is obtained for the tread rubber 12G (shown in FIG. 2) of each tire 11. In this embodiment, the material property change rate including the complex elastic modulus E* and the loss tangent tan δ is obtained. In FIG. 12, the material property (complex elastic modulus E*) increases as the actual vehicle travel distance increases. The material property change rate is input to the computer 1 (physical quantity input unit 5E) shown in FIG. 1.

次に、本実施形態の第2計算工程S22では、走行距離及び走行期間の少なくとも一方と、材料特性変化率とに基づいて、経年変化した材料特性が計算される(工程S52)。本実施形態の工程S52では、図12に示した材料特性変化率のうち、第1計算工程S21で計算された走行距離と一致する実車走行距離において、材料特性(図12では、複素弾性率E*)が取得される。この取得された材料特性(本例では、複素弾性率E*及び損失正接tanδを含む)は、摩耗前のタイヤ11の形状(図2に示す)が、現時点の摩耗したタイヤモデル21の形状(例えば、図8(b)に示す)になるまでに、経年変化した材料特性として特定される。特定された材料特性は、図1に示したコンピュータ1(物理量入力部5E)に入力される。 Next, in the second calculation step S22 of this embodiment, the material properties that have changed over time are calculated based on at least one of the mileage and the mileage period, and the material property change rate (step S52). In step S52 of this embodiment, the material properties (complex modulus of elasticity E* in FIG. 12) are acquired at the actual vehicle mileage that matches the mileage calculated in the first calculation step S21, among the material property change rates shown in FIG. 12. The acquired material properties (including complex modulus of elasticity E* and loss tangent tan δ in this example) are identified as the material properties that have changed over time until the shape of the tire 11 before wear (shown in FIG. 2) becomes the shape of the currently worn tire model 21 (for example, shown in FIG. 8(b)). The identified material properties are input to the computer 1 (physical quantity input unit 5E) shown in FIG. 1.

次に、本実施形態の第2計算工程S22では、タイヤモデル21の各要素F(i)の材料特性が更新される(工程S53)。工程S53では、現時点の摩耗したタイヤモデル21のトレッドゴムモデル22Gの各要素F(i)の材料特性(本例では、複素弾性率E*及び損失正接tanδを含む)が、工程S52で計算された材料特性に更新される。材料特性が更新されたタイヤモデル21は、図1に示したコンピュータ1(タイヤモデル入力部5B)に入力される。 Next, in the second calculation step S22 of this embodiment, the material properties of each element F(i) of the tire model 21 are updated (step S53). In step S53, the material properties (including the complex elastic modulus E* and the loss tangent tan δ in this example) of each element F(i) of the tread rubber model 22G of the currently worn tire model 21 are updated to the material properties calculated in step S52. The tire model 21 with the updated material properties is input to the computer 1 (tire model input unit 5B) shown in FIG. 1.

このように、本実施形態のシミュレーション方法(シミュレーション装置1A)は、移動量M(本例では、各トレッド節点35の総移動量Nの平均値(mm))に基づいて、材料特性(本例では、複素弾性率E*及び損失正接tanδを含む)を更新しうる。したがって、本実施形態のシミュレーション方法(シミュレーション装置1A)では、更新された材料特性が用いられることにより、次に実施される第1工程S4~第4工程S7において、摩耗エネルギー及び移動量Mを高い精度で計算できる。これにより、本実施形態では、トレッド接地面33の摩耗後の状態を、精度よく計算することが可能となる。 In this way, the simulation method (simulation device 1A) of this embodiment can update the material properties (including the complex modulus E* and loss tangent tan δ in this embodiment) based on the movement amount M (in this embodiment, the average value (mm) of the total movement amount N of each tread node 35). Therefore, in the simulation method (simulation device 1A) of this embodiment, the updated material properties are used, and the wear energy and movement amount M can be calculated with high accuracy in the first step S4 to the fourth step S7 that are performed next. As a result, in this embodiment, it is possible to accurately calculate the state of the tread contact surface 33 after wear.

次に、本実施形態のシミュレーション方法は、コンピュータ1が、予め定められた条件を満たすか否かを判断する(工程S8)。本実施形態の工程S8では、先ず、図1に示されるように、条件入力部5Fに記憶されているシミュレーションを終了させるための条件が、作業用メモリ4Cに読み込まれる。さらに、工程S8では、判断部6Kが、作業用メモリ4Cに読み込まれる。そして、判断部6Kが、演算部4Aによって実行される。 Next, in the simulation method of this embodiment, the computer 1 judges whether or not a predetermined condition is satisfied (step S8). In step S8 of this embodiment, first, as shown in FIG. 1, the condition for terminating the simulation stored in the condition input unit 5F is read into the working memory 4C. Furthermore, in step S8, the judgment unit 6K is read into the working memory 4C. Then, the judgment unit 6K is executed by the calculation unit 4A.

条件については、例えば、計算終了時間や、図8(b)に示したトレッド部22の摩耗量(例えば、図示しない総移動量N)など、適宜設定することができる。本実施形態の条件は、シミュレーション方法が実施される前に、条件入力部5F(図1に示す)に入力されている。 The conditions can be set as appropriate, for example, the calculation end time and the amount of wear of the tread portion 22 shown in FIG. 8(b) (for example, total movement amount N, not shown). The conditions in this embodiment are input to the condition input unit 5F (shown in FIG. 1) before the simulation method is performed.

工程S8において、条件を満たすと判断された場合(工程S8で、「Y」)、次の工程S9が実施される。他方、条件を満たしていないと判断された場合(工程S8で、「N」)、摩耗したタイヤモデル21、及び、更新された材料特性に基づいて、タイヤモデル21が再定義される(工程S1)。そして、コンピュータ1によって、工程S2~工程S8(第1工程S4ないし第4工程S7を含む)が再度実施される。これにより、本実施形態では、上記の条件を満たすまで、第1工程S4ないし第4工程S7が繰り返し実施されることにより、材料特性を更新しながら、転動したトレッド接地面33の摩耗後の状態を擬似的に計算することができる。なお、第3工程S6で構築され、かつ、第4工程S7で材料物性が更新された摩耗後のタイヤモデル21がそのまま用いられる場合には、工程S1~前処理工程S3を省略して、第1工程S4~工程S8が繰り返し実施されてもよい。 If it is determined in step S8 that the condition is satisfied ("Y" in step S8), the next step S9 is performed. On the other hand, if it is determined that the condition is not satisfied ("N" in step S8), the tire model 21 is redefined based on the worn tire model 21 and the updated material properties (step S1). Then, the computer 1 performs steps S2 to S8 (including the first step S4 to the fourth step S7) again. In this embodiment, the first step S4 to the fourth step S7 are repeatedly performed until the above condition is satisfied, so that the worn state of the rolling tread contact surface 33 can be simulated while updating the material properties. Note that, if the worn tire model 21 constructed in the third step S6 and whose material properties have been updated in the fourth step S7 is used as is, steps S1 to S3 may be omitted and the first step S4 to S8 may be repeatedly performed.

次に、本実施形態のシミュレーション方法は、コンピュータ1が、トレッド接地面33の摩耗後の状態が良好か否かを評価する(工程S9)。本実施形態の工程S9では、図1に示されるように、タイヤモデル入力部5Bに記憶されている摩耗したタイヤモデル21(例えば、図8(b)に示す)が、作業用メモリ4Cに読み込まれる。さらに、工程S9では、判断部6Kが、作業用メモリ4Cに読み込まれる。そして、判断部6Kが、演算部4Aによって実行される。 Next, in the simulation method of this embodiment, the computer 1 evaluates whether the condition of the tread contact surface 33 after wear is good or not (step S9). In step S9 of this embodiment, as shown in FIG. 1, the worn tire model 21 (for example, as shown in FIG. 8(b)) stored in the tire model input unit 5B is loaded into the working memory 4C. Furthermore, in step S9, the judgment unit 6K is loaded into the working memory 4C. Then, the judgment unit 6K is executed by the calculation unit 4A.

摩耗後の状態が良好か否かの評価基準については、例えば、トレッド部22の摩耗量の大きさや、所定の摩耗量に達するまでの計算ステップ数(摩耗の進展ステップ数)等に基づいて、適宜設定されうる。本実施形態では、例えば、特開2019-91302号公報の記載に基づいて、例えば、図5に示す陸部モデル29に形成されたブロックモデル(図示省略)の偏摩耗(ヒールアンドトゥ摩耗)等の大きさに基づいて、摩耗後の状態が、良好か否かが評価されている。 The evaluation criteria for whether the condition after wear is good or not can be set appropriately based on, for example, the amount of wear of the tread portion 22, the number of calculation steps (number of steps of wear progression) until a predetermined amount of wear is reached, etc. In this embodiment, for example, based on the description in JP2019-91302A, whether the condition after wear is good or not is evaluated based on the amount of uneven wear (heel-and-toe wear) of the block model (not shown) formed on the land model 29 shown in FIG. 5.

工程S9において、トレッド接地面33の摩耗後の状態が良好であると判断された場合(工程S9において、「Y」)、図2に示したタイヤ11の設計図(CADデータ)に基づいて、タイヤ11が製造される(工程S10)。他方、工程S9において、トレッド接地面33の摩耗後の状態が良好でないと判断された場合(工程S9において、「N」)、タイヤ11(図2に示す)が再設計され(工程S11)、工程S1~工程S9が再度実施される。これにより、本実施形態のシミュレーション方法(シミュレーション装置1A(図1に示す))では、経年変化する材料特性を考慮することができるため、図2に示したトレッド接地面20の摩耗後の状態が良好なタイヤ11を確実に設計することができる。 In step S9, if it is determined that the condition of the tread contact surface 33 after wear is good ("Y" in step S9), the tire 11 is manufactured based on the design drawing (CAD data) of the tire 11 shown in FIG. 2 (step S10). On the other hand, in step S9, if it is determined that the condition of the tread contact surface 33 after wear is not good ("N" in step S9), the tire 11 (shown in FIG. 2) is redesigned (step S11), and steps S1 to S9 are performed again. As a result, the simulation method of this embodiment (simulation device 1A (shown in FIG. 1)) can take into account material properties that change over time, so that the tire 11 shown in FIG. 2 in which the condition of the tread contact surface 20 after wear is good can be reliably designed.

なお、トレッド接地面33の摩耗後の状態が計算されたタイヤモデル21は、例えば、路面モデル25に接地又は転動させることにより、転がり抵抗の計算や、接地面の形状、制動性能及び排水性能等の評価に用いられてもよい。これらの結果に基づいて、タイヤ11が設計(改良)されることにより、新品時から長期間に亘って、良好な性能を維持しうるタイヤ11を製造することが可能となる。 The tire model 21, in which the state of the tread contact surface 33 after wear has been calculated, may be used, for example, by contacting or rolling on the road surface model 25 to calculate rolling resistance and to evaluate the shape of the contact surface, braking performance, drainage performance, etc. Based on these results, the tire 11 is designed (improved), making it possible to manufacture a tire 11 that can maintain good performance for a long period of time from when it is new.

これまでの実施形態では、図10に示したの第1計算工程S21において、移動量(本例では、本例では、各トレッド節点35の総移動量Nの平均値)を、摩耗率で除することによって、タイヤの走行距離が計算されたが、このような態様に限定されない。例えば、タイヤ11の総回転数(回)と、タイヤモデル21の周長(mm)とを乗じることにより、走行距離(km)が計算されてもよい。図13は、本発明の他の実施形態の第1計算工程S21の処理手順の一例を示すフローチャートである。この実施形態において、これまでの実施形態と同一の構成については、同一の符号を付し、説明を省略することがある。 In the previous embodiment, in the first calculation step S21 shown in FIG. 10, the travel distance of the tire is calculated by dividing the movement amount (in this example, the average value of the total movement amount N of each tread node 35) by the wear rate, but this is not limited to the above. For example, the travel distance (km) may be calculated by multiplying the total number of rotations (times) of the tire 11 by the circumference (mm) of the tire model 21. FIG. 13 is a flowchart showing an example of the processing procedure of the first calculation step S21 in another embodiment of the present invention. In this embodiment, the same components as those in the previous embodiment are given the same reference numerals and may not be described.

この実施形態の第1計算工程S21では、各トレッド節点35の移動量に基づいて、タイヤ11の総回転数が計算される(回転数計算工程S43)。図14は、回転数計算工程S43の処理手順の一例を示すフローチャートである。 In this embodiment, in the first calculation step S21, the total number of revolutions of the tire 11 is calculated based on the amount of movement of each tread node 35 (revolution number calculation step S43). Figure 14 is a flowchart showing an example of the processing procedure of the revolution number calculation step S43.

この実施形態の回転数計算工程S43では、先ず、図2に示したタイヤ11のトレッドゴム12Gについて、単位摩耗エネルギーあたりの摩耗量を規定する単位摩耗進展率(mm/(J/m2))が、コンピュータ1に入力される(工程S61)。単位摩耗進展率は、適宜求められうる。本実施形態の工程S61では、公知の摩耗試験機を用いて、予め定められた距離を転動したタイヤ11のトレッドゴム12Gの摩耗量、及び、摩耗エネルギーが測定される。そして、下記の式に示されるように、トレッドゴム12Gの摩耗量(mm)が、摩耗エネルギー(J/m2)で除されることにより、単位摩耗進展率(mm/(J/m2))が求められる。単位摩耗進展率は、コンピュータ1(物理量入力部5E)に入力される。
単位摩耗進展率=摩耗量/摩耗エネルギー
In the rotation speed calculation step S43 of this embodiment, first, for the tread rubber 12G of the tire 11 shown in FIG. 2, a unit wear progression rate (mm/(J/m 2 )) that specifies the wear amount per unit wear energy is input to the computer 1 (step S61). The unit wear progression rate can be calculated appropriately. In step S61 of this embodiment, a known wear tester is used to measure the wear amount and wear energy of the tread rubber 12G of the tire 11 that has rolled a predetermined distance. Then, as shown in the following formula, the wear amount (mm) of the tread rubber 12G is divided by the wear energy (J/m 2 ) to calculate the unit wear progression rate (mm/(J/m 2 )). The unit wear progression rate is input to the computer 1 (physical quantity input unit 5E).
Unit wear progression rate = wear volume/wear energy

次に、この実施形態の回転数計算工程S43では、タイヤ1回転分の摩耗エネルギーを規定する摩耗エネルギー進展率((J/m2)/回)が、コンピュータ1に入力される(工程S62)。摩耗エネルギー進展率は、適宜求められうる。本実施形態では、上述の摩耗エネルギー測定装置を用いて、タイヤ11を少なくとも1回転させ、その1回転分の摩耗エネルギー(即ち、摩耗エネルギー進展率)が測定される。摩耗エネルギー進展率は、コンピュータ1(物理量入力部5E)に入力される。 Next, in the rotation number calculation step S43 of this embodiment, the wear energy progress rate ((J/ m2 )/time) that specifies the wear energy for one tire rotation is input to the computer 1 (step S62). The wear energy progress rate can be determined as appropriate. In this embodiment, the tire 11 is rotated at least once using the above-mentioned wear energy measuring device, and the wear energy for that one rotation (i.e., the wear energy progress rate) is measured. The wear energy progress rate is input to the computer 1 (physical quantity input unit 5E).

次に、この実施形態の回転数計算工程S43では、下記式に示されるように、移動量(mm)を、単位摩耗進展率(mm/(J/m2))、及び、摩耗エネルギー進展率((J/m2)/回)で除することで、タイヤの総回転数(回)が計算される(工程S63)。
総回転数=移動量/単位摩耗進展率/摩耗エネルギー進展率
Next, in the rotation count calculation process S43 of this embodiment, the total number of tire rotations (times) is calculated by dividing the movement amount (mm) by the unit wear progression rate (mm/(J/ m2 )) and the wear energy progression rate ((J/ m2 )/time) as shown in the formula below (step S63).
Total number of revolutions = movement amount / unit wear progress rate / wear energy progress rate

移動量は、適宜求められうる。この実施形態の移動量は、これまでの実施形態と同様に、各トレッド節点35(図8(a)(b)に示す)の総移動量Nの平均値(mm)が用いられる。 The amount of movement can be determined as appropriate. As in the previous embodiments, the amount of movement in this embodiment is the average value (mm) of the total amount of movement N of each tread node 35 (shown in Figures 8(a) and (b)).

工程S63では、先ず、上記の式のように、移動量(各トレッド節点35の総移動量Nの平均値(mm))が、単位摩耗進展率(mm/(J/m2))で除される。これにより、工程S63では、図2に示した摩耗前のタイヤ11の形状が、現時点の摩耗したタイヤモデル21の形状(例えば、図8(b)に示す)になるまでの総摩耗エネルギーが求められる。そして、上記の式のように、この総摩耗エネルギー(J/m2)が、摩耗エネルギー進展率((J/m2)/回)で除されることにより、タイヤ11の総回転数(回)が計算される。総回転数は、コンピュータ1(物理量入力部5E)に入力される。 In step S63, first, the movement amount (average value (mm) of the total movement amount N of each tread node 35) is divided by the unit wear progression rate (mm/(J/ m2 )) as shown in the above formula. As a result, in step S63, the total wear energy required for the shape of the tire 11 before wear shown in FIG. 2 to change to the shape of the currently worn tire model 21 (for example, as shown in FIG. 8(b)) is calculated. Then, as shown in the above formula, the total wear energy (J/ m2 ) is divided by the wear energy progression rate ((J/ m2 )/time) to calculate the total number of rotations (times) of the tire 11. The total number of rotations is input to the computer 1 (physical quantity input unit 5E).

次に、この実施形態の第1計算工程S21では、タイヤ11の総回転数(回)と、タイヤモデル21の周長(km/回)とが乗じられることにより、走行距離(km)が計算される(走行距離計算工程S44)。周長は、タイヤモデルが1回転したときに進む距離として特定される。このような周長は、例えば、駆動時には小さくなる一方、制動時には大きくなる傾向があり、一定ではない。このような周長に基づいて、走行距離が求められることにより、駆動及び制動等を含むタイヤ11の転動条件を考慮した走行距離を求めることが可能となる。図15は、走行距離計算工程S44の処理手順の一例を示すフローチャートである。 Next, in the first calculation step S21 of this embodiment, the total number of rotations (times) of the tire 11 is multiplied by the circumference (km/time) of the tire model 21 to calculate the mileage (km) (mileage calculation step S44). The circumference is specified as the distance traveled by the tire model when it rotates once. Such a circumference is not constant, and tends to be smaller when driving and larger when braking, for example. By calculating the mileage based on such a circumference, it is possible to calculate the mileage taking into account the rolling conditions of the tire 11, including driving and braking. FIG. 15 is a flowchart showing an example of the processing procedure of the mileage calculation step S44.

この実施形態の走行距離計算工程S44では、先ず、図4に示されるように、タイヤモデル21の転動速度V3及び角速度V1の少なくとも一方に基づいて、タイヤモデル21の周長が計算される(工程S71)。タイヤモデル21の転動速度V3(km/秒)は、単位時間(秒)あたりに走行した距離として定義される。本実施形態では、下記の式に示されるように、転動速度V3(km/秒)を、タイヤモデル21の角速度V1(rad/秒)で除し、さらに2π(rad/回)を乗じることによって、タイヤモデルの周長(km/回)が計算されうる。
タイヤモデルの周長=転動速度V3/角速度V1×2π
In the travel distance calculation step S44 of this embodiment, first, as shown in Fig. 4, the circumference of the tire model 21 is calculated based on at least one of the rolling speed V3 and the angular speed V1 of the tire model 21 (step S71). The rolling speed V3 (km/sec) of the tire model 21 is defined as the distance traveled per unit time (second). In this embodiment, as shown in the following formula, the rolling speed V3 (km/sec) is divided by the angular speed V1 (rad/sec) of the tire model 21, and the result is further multiplied by 2π (rad/cycle), thereby calculating the circumference of the tire model (km/cycle).
Circumference of tire model = rolling speed V3 / angular speed V1 x 2π

工程S71では、タイヤ11の走行中において、最も頻度が大きい転動速度及び角速度の少なくとも一方に基づいて、周長が計算されてもよい。これにより、工程S71では、時々刻々と変化する転動速度V3及び角速度V1のうち、最も頻度が大きい転動速度V3及び角速度V1が用いられるため、走行距離を精度よく計算することができる。また、この実施形態のシミュレーション方法において、駆動輪の摩耗後の状態が計算される場合には、駆動力が発生しているときの転動速度V3及び角速度V1の頻度が最も大きくなる。駆動力の発生時において、図2に示したタイヤ11が装着される車両(図示省略)には、空気抵抗及び転がり抵抗も作用する。したがって、このような転動速度V3及び角速度V1が用いられることにより、空気抵抗及び転がり抵抗が作用する駆動力発生時のタイヤの周長(km/回)が精度良く計算されうる。 In step S71, the circumference may be calculated based on at least one of the most frequent rolling speed and angular velocity during the running of the tire 11. As a result, in step S71, the most frequent rolling speed V3 and angular velocity V1 are used among the constantly changing rolling speeds V3 and angular velocity V1, so that the running distance can be calculated with high accuracy. In addition, in the simulation method of this embodiment, when the state of the drive wheel after wear is calculated, the rolling speed V3 and angular velocity V1 when the driving force is generated are the most frequent. When the driving force is generated, air resistance and rolling resistance also act on the vehicle (not shown) on which the tire 11 shown in FIG. 2 is mounted. Therefore, by using such rolling speed V3 and angular velocity V1, the circumference (km/time) of the tire when the driving force is generated and when air resistance and rolling resistance act can be calculated with high accuracy.

次に、この実施形態の走行距離計算工程S44では、下記式に示されるように、回転数計算工程S43で求めたタイヤの総回転数と、工程S71で求めたタイヤモデル21の周長とが乗じられて、タイヤ11の走行距離が計算される(工程S72)。
走行距離(km)=総回転数(回)×タイヤモデルの周長(km/回)
Next, in a mileage calculation step S44 of this embodiment, the total number of tire revolutions calculated in the rotation number calculation step S43 is multiplied by the circumference of the tire model 21 calculated in step S71 to calculate the mileage of the tire 11 (step S72), as shown in the following formula.
Mileage (km) = Total number of revolutions (times) x circumference of tire model (km/time)

これにより、走行距離計算工程S44では、図2に示した摩耗前のタイヤ11の形状が、現時点の摩耗したタイヤモデル21の形状(例えば、図8(b)に示す)になるまでの走行距離が計算される。計算されたタイヤの走行距離は、図1に示したコンピュータ1(物理量入力部5E)に入力される。 As a result, in the travel distance calculation step S44, the travel distance until the shape of the tire 11 before wear shown in FIG. 2 becomes the shape of the currently worn tire model 21 (for example, as shown in FIG. 8(b)) is calculated. The calculated travel distance of the tire is input to the computer 1 (physical quantity input unit 5E) shown in FIG. 1.

そして、この実施形態の第2計算工程S22(図11に示す)では、工程S52において、図12に示した材料特性変化率のうち、工程S72(図15に示す)で計算された走行距離と一致する実車走行距離での材料特性(複素弾性率E*)が取得される。この実施形態の走行距離は、時々刻々と変化する転動速度V3及び角速度V1(図4に示す)のうち、最も頻度が大きい転動速度V3及び角速度V1に基づいて計算されるため、材料特性を精度良く計算することが可能となる。 In the second calculation step S22 (shown in FIG. 11) of this embodiment, in step S52, the material properties (complex modulus of elasticity E*) at the actual vehicle travel distance that matches the travel distance calculated in step S72 (shown in FIG. 15) are obtained from the material property change rate shown in FIG. 12. The travel distance in this embodiment is calculated based on the rolling speed V3 and angular speed V1 that occur most frequently among the rolling speed V3 and angular speed V1 (shown in FIG. 4) that change from moment to moment, so that the material properties can be calculated with high accuracy.

これまでの実施形態の第2計算工程S22では、第1計算工程S21(図9に示す)で計算された走行距離に基づいて、経年変化した材料特性が計算されたが、このような態様に限定されない。例えば、第2計算工程S22(図9に示す)では、第1計算工程S21で計算される走行期間に基づいて、経年変化した材料特性が計算されてもよい。図16は、本発明のさらに他の実施形態の第1計算工程S21の処理手順の一例を示すフローチャートである。この実施形態において、これまでの実施形態と同一の構成については、同一の符号を付し、説明を省略することがある。 In the second calculation step S22 of the embodiments described above, the aged material properties are calculated based on the mileage calculated in the first calculation step S21 (shown in FIG. 9), but the present invention is not limited to this. For example, in the second calculation step S22 (shown in FIG. 9), the aged material properties may be calculated based on the mileage calculated in the first calculation step S21. FIG. 16 is a flowchart showing an example of the processing procedure of the first calculation step S21 in yet another embodiment of the present invention. In this embodiment, the same components as in the embodiments described above are given the same reference numerals, and the description may be omitted.

この実施形態の第1計算工程S21では、タイヤ11の単位期間あたりの走行距離を規定する実車距離率(km/年)が、コンピュータ1に入力される(工程S45)。この実施形態の工程S45は、上述の工程S41及び工程S42の後に実施される。 In the first calculation step S21 of this embodiment, the actual vehicle distance rate (km/year) that defines the distance traveled per unit period of the tire 11 is input to the computer 1 (step S45). Step S45 of this embodiment is performed after the above-mentioned steps S41 and S42.

実車距離率は、適宜設定されうる。本実施形態の工程S45では、先ず、タイヤ11(図2に示す)が装着された車両(図示省略)を、予め定められた走行期間(年)走行させたときの走行距離(km)が測定される。そして、下記の式に示されるように、走行距離(km)が走行期間(年)で除されることにより、タイヤ11の単位期間あたりの走行距離を規定する実車距離率(km/年)が求められる。
実車距離率=走行距離/走行期間
The actual vehicle distance rate can be set appropriately. In step S45 of this embodiment, first, the travel distance (km) of a vehicle (not shown) equipped with the tire 11 (shown in FIG. 2) is measured when the vehicle is driven for a predetermined driving period (years). Then, as shown in the following formula, the travel distance (km) is divided by the driving period (years) to obtain the actual vehicle distance rate (km/year) that specifies the travel distance of the tire 11 per unit period.
Actual vehicle distance rate = distance traveled / driving period

この実施形態では、1台の車両(図示省略)の走行距離に基づいて、実車距離率が求められたが、このような態様に限定されるわけではない。例えば、複数台の車両の走行距離に基づいて、実車距離率が求められてもよい。この場合、複数台の車両の実車距離率が求められた後に、それらの実車距離率の平均値が、実車距離率として特定されうる。実車距離率は、図1に示したコンピュータ1(物理量入力部5E)に入力される。 In this embodiment, the actual vehicle distance rate is calculated based on the travel distance of one vehicle (not shown), but this is not limited to the above. For example, the actual vehicle distance rate may be calculated based on the travel distance of multiple vehicles. In this case, after the actual vehicle distance rates of multiple vehicles are calculated, the average of these actual vehicle distance rates may be specified as the actual vehicle distance rate. The actual vehicle distance rate is input to the computer 1 (physical quantity input unit 5E) shown in FIG. 1.

次に、この実施形態の第1計算工程S21では、工程S42で計算された走行距離(km)に基づいて、タイヤ11(図2に示す)の走行期間が計算される(工程S46)。工程S46では、下記の式に示されるように、工程S42で計算された走行距離(km)が、工程S45で求められた実車距離率(km/年)で除されることにより、タイヤ11の走行期間が計算される。走行期間は、図1に示したコンピュータ1(物理量入力部5E)に入力される。
走行期間(年)=走行距離(km)/実車距離率(km/年)
Next, in the first calculation step S21 of this embodiment, the running period of the tire 11 (shown in FIG. 2) is calculated based on the running distance (km) calculated in step S42 (step S46). In step S46, as shown in the following formula, the running period of the tire 11 is calculated by dividing the running distance (km) calculated in step S42 by the actual vehicle distance rate (km/year) obtained in step S45. The running period is input to the computer 1 (physical quantity input unit 5E) shown in FIG. 1.
Driving period (years) = mileage (km) / actual vehicle distance rate (km/year)

図17は、この実施形態の第2計算工程S22の処理手順の一例を示すフローチャートである。この実施形態の第2計算工程S22では、タイヤ11の実車走行期間と、材料特性との関係を規定した材料変化率が、コンピュータ1に入力される(工程S54)。図18は、本発明の他の実施形態の材料特性変化率の一例を示すグラフである。図18では、複素弾性率E*の変化率が代表して示されている。 Figure 17 is a flow chart showing an example of the processing procedure of the second calculation step S22 of this embodiment. In the second calculation step S22 of this embodiment, a material change rate that specifies the relationship between the actual vehicle running period of the tire 11 and the material properties is input to the computer 1 (step S54). Figure 18 is a graph showing an example of a material property change rate of another embodiment of the present invention. In Figure 18, the change rate of the complex elastic modulus E* is shown as a representative example.

この実施形態の工程S54では、先ず、同一の構成を有するタイヤ11(図2に示す)が装着された複数の車両について、走行期間が互いに異なるように走行させる。そして、図2に示したトレッドゴム12Gの材料特性(本例では、複素弾性率E*及び損失正接tanδを含む)がそれぞれ測定される。なお、各タイヤ11は、同一条件(内圧、及び、荷重等)で、同一種類の車両に装着される。 In step S54 of this embodiment, first, multiple vehicles equipped with tires 11 (shown in FIG. 2) having the same configuration are driven for different driving periods. Then, the material properties (including the complex elastic modulus E* and loss tangent tan δ in this example) of the tread rubber 12G shown in FIG. 2 are measured. Each tire 11 is mounted on the same type of vehicle under the same conditions (internal pressure, load, etc.).

材料特性の測定は、これまでの実施形態と同一の手順で実施されうる。そして、工程S54では、これらのトレッドゴム12Gについて、実車走行期間と、材料特性との関係(即ち、材料特性変化率)が取得される。この実施形態では、複素弾性率E*及び損失正接tanδを含む材料特性変化率が求められる。図18では、実車走行期間が大きくなるほど、材料特性(複素弾性率E*)が大きくなっている。材料特性変化率は、図1に示したコンピュータ1(物理量入力部5E)に入力される。 The material properties can be measured using the same procedures as in the previous embodiments. Then, in step S54, the relationship between the actual vehicle running period and the material properties (i.e., the material property change rate) is obtained for these tread rubbers 12G. In this embodiment, the material property change rate including the complex elastic modulus E* and the loss tangent tan δ is obtained. In FIG. 18, the material property (complex elastic modulus E*) increases as the actual vehicle running period increases. The material property change rate is input to the computer 1 (physical quantity input unit 5E) shown in FIG. 1.

次に、この実施形態の第2計算工程S22では、図18に示した材料特性変化率のうち、工程S46(図16に示す)で計算された走行期間と一致する実車走行期間での材料特性(図18では、複素弾性率E*)が計算される(工程S55)。この取得された材料特性が、新品時から経年変化した材料特性として特定される。特定された材料特性は、図1に示したコンピュータ1(物理量入力部5E)に入力される。そして、工程S53では、工程S55で特定された材料特性が、タイヤモデル21のトレッドゴムモデル22Gの各要素F(i)の材料特性として更新される。 Next, in the second calculation step S22 of this embodiment, the material properties (complex modulus of elasticity E* in FIG. 18) during the actual vehicle running period that coincides with the running period calculated in step S46 (shown in FIG. 16) are calculated (step S55) from among the material property change rates shown in FIG. 18. The acquired material properties are identified as the material properties that have changed over time since the product was new. The identified material properties are input to the computer 1 (physical quantity input unit 5E) shown in FIG. 1. Then, in step S53, the material properties identified in step S55 are updated as the material properties of each element F(i) of the tread rubber model 22G of the tire model 21.

このように、この実施形態では、図12に示した材料変化率(実車走行距離との関係を規定)が求められなくても、図18に示した材料変化率(実車走行期間との関係を規定)が用いられることにより、計算された走行期間から、経年変化した材料特性が求められる。 In this embodiment, even if the material change rate shown in FIG. 12 (which specifies the relationship with the actual vehicle driving distance) cannot be obtained, the material change rate shown in FIG. 18 (which specifies the relationship with the actual vehicle driving period) is used, and the material properties that have changed over time can be obtained from the calculated driving period.

これまでの実施形態では、図8(b)に示したトレッドゴムモデル22Gの各要素F(i)の材料特性が更新されたが、このような態様に限定されない。例えば、サイドウォールゴムモデル23Gなどの他のゴムモデル21G、カーカスプライモデル41、及び、ベルトプライモデル41A、41B等の各要素F(i)の材料特性が更新されてもよい。この場合、材料特性が更新されるタイヤ11の構成部材ごと(図2に示す)に、例えば、図12及び図18に示したような材料特性変化率が求められる。 In the above embodiment, the material properties of each element F(i) of the tread rubber model 22G shown in FIG. 8(b) are updated, but the present invention is not limited to this. For example, the material properties of each element F(i) of other rubber models 21G such as the sidewall rubber model 23G, the carcass ply model 41, and the belt ply models 41A and 41B may be updated. In this case, for each component of the tire 11 (shown in FIG. 2) whose material properties are updated, the material property change rate, for example, as shown in FIG. 12 and FIG. 18, is obtained.

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。 The above describes in detail a particularly preferred embodiment of the present invention, but the present invention is not limited to the illustrated embodiment and can be modified and implemented in various ways.

図3に示した処理手順に基づいて、タイヤのトレッド接地面の摩耗後の状態が計算された(実施例1及び実施例2)。実施例1及び実施例2では、図9~図11に示した処理手順に基づいて、トレッド節点の移動量から、タイヤモデルの要素の材料特性が更新された。そして、実施例1及び実施例2では、予め定められた条件が満たされるまで、第1工程ないし第4工程が繰り返し実施された。 The state of the tire tread contact surface after wear was calculated based on the processing procedure shown in Figure 3 (Examples 1 and 2). In Examples 1 and 2, the material properties of the elements of the tire model were updated based on the amount of movement of the tread nodes based on the processing procedure shown in Figures 9 to 11. Then, in Examples 1 and 2, steps 1 to 4 were repeated until the predetermined conditions were met.

図19は、実車走行距離と材料特性との関係を示すグラフである。図19に示されるように、実施例1のタイヤモデルには、実施例2のタイヤモデルに比べて、材料特性変化率が小さいトレッドゴムが定義された。 Figure 19 is a graph showing the relationship between the actual vehicle mileage and material properties. As shown in Figure 19, the tire model of Example 1 was defined with a tread rubber that had a smaller rate of change in material properties than the tire model of Example 2.

比較のために、特開2019-91302号公報の記載に基づいて、タイヤのトレッド接地面の摩耗後の状態が計算された(比較例)。比較例では、実施例1及び実施例2と同様に、予め定められた条件が満たされるまで、第1工程ないし第4工程が繰り返し実施された。また、比較例では、図19に示されるように、材料特性の経時変化を考慮せずに(即ち、材料特性変化率がゼロ)、トレッド接地面の摩耗後の状態が計算された。共通仕様は、次のとおりである。
タイヤサイズ:215/55R17
リムサイズ:17×7J
内圧:230kPa
荷重:3.51kN
For comparison, the state of the tread contact surface of the tire after wear was calculated based on the description of JP 2019-91302 A (Comparative Example). In the Comparative Example, similar to Examples 1 and 2, the first to fourth steps were repeatedly performed until the predetermined conditions were satisfied. In the Comparative Example, the state of the tread contact surface after wear was calculated without taking into account the change in material properties over time (i.e., the material property change rate was zero), as shown in FIG. 19. The common specifications are as follows.
Tire size: 215/55R17
Rim size: 17x7J
Internal pressure: 230kPa
Load: 3.51kN

図20は、摩耗量と走行距離との関係を示すグラフである。図20に示されるように、実施例1及び実施例2は、材料物性の経時変化を考慮しない比較例に比べて、早期に摩耗した状態が計算された。このような実施例1及び実施例2の摩耗後の状態は、実際のタイヤと同様の傾向を示している。したがって、実施例1及び実施例2は、比較例に比べて、タイヤのトレッド接地面の摩耗後の状態を、精度よく計算することができた。 Figure 20 is a graph showing the relationship between the amount of wear and the distance traveled. As shown in Figure 20, in Examples 1 and 2, the calculated state of wear was earlier than in the Comparative Example, which does not take into account the change over time in the material properties. The state after wear in Examples 1 and 2 shows the same tendency as an actual tire. Therefore, in Examples 1 and 2, the state after wear of the tire tread contact surface could be calculated more accurately than in the Comparative Example.

図19に示したように、実施例1のタイヤモデルには、実施例2のタイヤモデルに比べて、材料特性変化率が小さいトレッドゴムが定義されているため、図20に示されるように、実施例1は、実施例2に比べて、走行距離に対する摩耗量を小さく計算できた。このように、実施例1及び実施例2は、トレッドゴムの材料物性の経時変化の違いを適切に考慮することができるため、タイヤのトレッド接地面の摩耗後の状態を、精度よく計算することができた。 As shown in FIG. 19, the tire model of Example 1 defines tread rubber with a smaller rate of change in material properties compared to the tire model of Example 2, and therefore, as shown in FIG. 20, Example 1 was able to calculate a smaller amount of wear relative to the distance traveled compared to Example 2. In this way, Example 1 and Example 2 were able to appropriately take into account the difference in the change over time in the material properties of the tread rubber, and therefore were able to accurately calculate the state of the tire tread contact surface after wear.

S4 第1工程
S5 第2工程
S6 第3工程
S7 第4工程
S4 First step S5 Second step S6 Third step S7 Fourth step

Claims (11)

タイヤのトレッド接地面の摩耗後の状態を計算するためのタイヤのシミュレーション方法であって、
複数の節点を有し、かつ、予め定められた材料特性が定義された有限個の要素を用いて、前記タイヤを離散化したタイヤモデルをコンピュータに入力し、
前記コンピュータが、
転動中の前記タイヤモデルを計算する前処理工程と、
前記節点のうち、前記タイヤモデルの前記トレッド接地面を構成する複数のトレッド節点について、前記トレッド接地面の摩耗に関連付けられた物理量を計算する第1工程と、
前記物理量に基づいて、前記各トレッド節点の摩耗を表現するための移動量を決定する第2工程と、
前記移動量に基づいて、前記各トレッド節点を移動させる第3工程と、
前記移動量に基づいて、前記材料特性を更新する第4工程とを実行し、
前記タイヤモデルの転動条件は、駆動及び制動を含み、
前記タイヤモデルの周長は、駆動時の周長と、駆動時の周長よりも大きな前記制動時の周長とを含み、
前記第4工程は、前記移動量に基づく前記タイヤの走行距離と、前記走行距離に基づく走行期間との少なくとも一方を計算する第1計算工程と、
前記走行距離及び前記走行期間の少なくとも一方に基づいて、経年変化した前記材料特性を計算する第2計算工程とを含み、
前記第1計算工程は、前記移動量に基づいて、前記タイヤの総回転数を計算する工程と、
前記タイヤの総回転数と、前記駆動時の周長と、前記制動時の周長とに基づいて、前記走行距離を計算する工程とを含む、
タイヤのシミュレーション方法。
A tire simulation method for calculating a state of a tire tread contact surface after wear, comprising the steps of:
inputting a tire model into a computer by discretizing the tire using a finite number of elements having a plurality of nodes and having predetermined material properties defined therein;
The computer,
a pre-processing step of calculating said tire model during rolling;
a first step of calculating a physical quantity associated with wear of the tread contact surface for a plurality of tread nodes constituting the tread contact surface of the tire model among the nodes;
a second step of determining a movement amount for representing wear of each of the tread nodes based on the physical quantity;
a third step of moving each of the tread nodes based on the movement amount;
and a fourth step of updating the material properties based on the amount of movement .
The rolling conditions of the tire model include driving and braking,
The circumference of the tire model includes a circumference during driving and a circumference during braking that is greater than the circumference during driving,
The fourth step includes a first calculation step of calculating at least one of a travel distance of the tire based on the movement amount and a travel period based on the travel distance;
and a second calculation step of calculating the aged material properties based on at least one of the mileage and the duration of the run,
the first calculation step includes a step of calculating a total number of rotations of the tire based on the movement amount;
and calculating the travel distance based on the total number of rotations of the tire, the circumference during driving, and the circumference during braking.
How to simulate tires.
前記コンピュータが、予め定められた条件を満たすまで、前記第1工程ないし前記第4工程を繰り返し実施する、請求項1記載のタイヤのシミュレーション方法。 The tire simulation method according to claim 1, wherein the computer repeatedly performs the first step through the fourth step until a predetermined condition is satisfied. 前記第1計算工程は、前記タイヤの単位走行距離あたりの摩耗量を規定する摩耗率を、前記コンピュータに入力する工程と、
前記移動量を、前記摩耗率で除することにより、前記走行距離を計算する工程とを含む、請求項1又は2記載のタイヤのシミュレーション方法。
The first calculation step includes inputting a wear rate that defines a wear amount of the tire per unit traveling distance into the computer;
3. The tire simulation method according to claim 1, further comprising the step of: calculating the travel distance by dividing the amount of movement by the wear rate.
前記摩耗率は、同一の構成を有する複数本のタイヤの摩耗率の平均値で特定される、請求項3に記載のタイヤのシミュレーション方法。
The tire simulation method according to claim 3 , wherein the wear rate is specified by an average value of wear rates of a plurality of tires having the same configuration .
前記走行距離を計算する工程は、前記タイヤの総回転数と、前記駆動時の周長と前記制動時の周長とをそれぞれ含む前記タイヤモデルの周長とを乗じることにより、前記走行距離を計算する、請求項1ないし4のいずれかに記載のタイヤのシミュレーション方法。
5. The tire simulation method according to claim 1, wherein the step of calculating the traveled distance calculates the traveled distance by multiplying a total number of rotations of the tire by a circumference of the tire model including the circumference during driving and the circumference during braking .
前記タイヤの総回転数を計算する工程は、前記タイヤのトレッドゴムについて、単位摩耗エネルギーあたりの摩耗量を規定する単位摩耗進展率を、前記コンピュータに入力する工程と、
タイヤ1回転分の摩耗エネルギーを規定する摩耗エネルギー進展率を、前記コンピュータに入力する工程と、
前記移動量を、前記単位摩耗進展率及び前記摩耗エネルギー進展率で除することにより、前記タイヤの総回転数を計算する、請求項1ないし5のいずれかに記載のタイヤのシミュレーション方法。
The step of calculating the total number of rotations of the tire includes inputting a unit wear growth rate, which defines a wear amount per unit wear energy, for a tread rubber of the tire into the computer;
inputting a wear energy progress rate that defines the wear energy for one rotation of the tire into the computer;
6. The tire simulation method according to claim 1, further comprising the step of: calculating a total number of rotations of the tire by dividing the amount of movement by the unit wear progression rate and the unit wear energy progression rate.
前記走行距離を計算する工程は、前記タイヤモデルの転動速度及び角速度の少なくとも一方に基づいて、前記周長を計算する工程を含む、請求項1ないし6のいずれかに記載のタイヤのシミュレーション方法。
7. The tire simulation method according to claim 1 , wherein the step of calculating the traveled distance includes the step of calculating the circumference based on at least one of a rolling speed and an angular velocity of the tire model.
前記周長を計算する工程は、前記タイヤの走行中において、最も頻度が大きい前記転動速度及び前記角速度の少なくとも一方に基づいて、前記周長を計算する、請求項7記載のタイヤのシミュレーション方法。 The tire simulation method according to claim 7, wherein the step of calculating the circumference calculates the circumference based on at least one of the rolling speed and the angular velocity that is most frequent while the tire is running. 前記第1計算工程は、前記タイヤの単位期間あたりの走行距離を規定する実車距離率を、前記コンピュータに入力する工程と、
前記走行距離を前記実車距離率で除することにより、前記走行期間を計算する工程を含む、請求項ないし8のいずれかに記載のタイヤのシミュレーション方法。
The first calculation step includes inputting an actual vehicle distance rate that defines a travel distance of the tire per unit period into the computer;
9. The tire simulation method according to claim 1 , further comprising the step of calculating the driving period by dividing the driving distance by the actual vehicle distance rate.
前記第2計算工程は、前記タイヤのトレッドゴムについて、前記タイヤの実車走行距離及び実車走行期間の少なくとも一方と、前記材料特性との関係を規定する材料特性変化率を、前記コンピュータに入力する工程と、
前記走行距離及び前記走行期間の少なくとも一方と、前記材料特性変化率とに基づいて、経年変化した前記材料特性を計算する工程を含む、請求項ないし9のいずれかに記載のタイヤのシミュレーション方法。
The second calculation step includes inputting a material property change rate for a tread rubber of the tire, the change rate defining a relationship between at least one of an actual vehicle running distance and an actual vehicle running period of the tire and the material property, into the computer;
10. The tire simulation method according to claim 1 , further comprising a step of calculating the material characteristics that have changed over time based on at least one of the travel distance and the travel period, and the material characteristic change rate.
タイヤのトレッド接地面の摩耗後の状態を計算する演算処理装置を有するシミュレーション装置であって、
前記演算処理装置は、複数の節点を有し、かつ、予め定められた材料特性が定義された有限個の要素を用いて、前記タイヤを離散化したタイヤモデルを取得するタイヤモデル取得部と、
前記タイヤモデルの転動を計算する転動計算部と、
前記節点のうち、前記タイヤモデルの前記トレッド接地面を構成する複数のトレッド節点について、前記トレッド接地面の摩耗に関連付けられた物理量を計算する物理量計算部と、
前記物理量に基づいて、前記各トレッド節点の摩耗を表現するための移動量を決定する移動量決定部と、
前記移動量に基づいて、前記各トレッド節点を移動させる移動部と、
前記移動量に基づいて、前記材料特性を更新する材料特性更新部とを含み、
前記タイヤモデルの転動条件は、駆動及び制動を含み、
前記タイヤモデルの周長は、駆動時の周長と、駆動時の周長よりも大きな前記制動時の周長とを含み、
前記材料特性更新部は、前記移動量に基づく前記タイヤの走行距離と、前記走行距離に基づく走行期間との少なくとも一方を計算する第1計算工程と、
前記走行距離及び前記走行期間の少なくとも一方に基づいて、経年変化した前記材料特性を計算する第2計算工程とを実行し、
前記第1計算工程は、前記移動量に基づいて、前記タイヤの総回転数を計算する工程と、
前記タイヤの総回転数と、前記駆動時の周長と、前記制動時の周長とに基づいて、前記走行距離を計算する工程とを含む、
タイヤのシミュレーション装置。
A simulation device having a processor for calculating a state of a tire tread surface after wear,
The arithmetic processing device includes a tire model acquisition unit that acquires a tire model by discretizing the tire using a finite number of elements having a plurality of nodes and having predetermined material properties defined therein;
A rolling motion calculation unit for calculating the rolling motion of the tire model;
a physical quantity calculation unit that calculates a physical quantity associated with wear of the tread contact surface for a plurality of tread nodes that constitute the tread contact surface of the tire model among the nodes;
a movement amount determination unit that determines a movement amount for expressing wear of each of the tread nodes based on the physical quantity;
a moving unit that moves each of the tread nodes based on the movement amount;
a material property update unit that updates the material property based on the movement amount ,
The rolling conditions of the tire model include driving and braking,
The circumference of the tire model includes a circumference during driving and a circumference during braking that is greater than the circumference during driving,
a first calculation step of calculating at least one of a travel distance of the tire based on the movement amount and a travel period based on the travel distance;
A second calculation step of calculating the material properties that have changed over time based on at least one of the mileage and the running period;
the first calculation step includes a step of calculating a total number of rotations of the tire based on the movement amount;
and calculating the travel distance based on the total number of rotations of the tire, the circumference during driving, and the circumference during braking.
Tire simulation device.
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