JPH11321257A - 転動状態に対する空気入りタイヤの設計方法 - Google Patents

転動状態に対する空気入りタイヤの設計方法

Info

Publication number
JPH11321257A
JPH11321257A JP11118137A JP11813799A JPH11321257A JP H11321257 A JPH11321257 A JP H11321257A JP 11118137 A JP11118137 A JP 11118137A JP 11813799 A JP11813799 A JP 11813799A JP H11321257 A JPH11321257 A JP H11321257A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
tread
tire
steady state
model
rolling
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP11118137A
Other languages
English (en)
Inventor
Sydney Kelsy
シドニー・ケルゼイ
Thomas R Branca
トーマス・アール・ブランカ
Stephen M Vossberg
スチーブン・エム・ボスバーグ
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Bridgestone Corp
Original Assignee
Bridgestone Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Bridgestone Corp filed Critical Bridgestone Corp
Publication of JPH11321257A publication Critical patent/JPH11321257A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60CVEHICLE TYRES; TYRE INFLATION; TYRE CHANGING; CONNECTING VALVES TO INFLATABLE ELASTIC BODIES IN GENERAL; DEVICES OR ARRANGEMENTS RELATED TO TYRES
    • B60C5/00Inflatable pneumatic tyres or inner tubes
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60CVEHICLE TYRES; TYRE INFLATION; TYRE CHANGING; CONNECTING VALVES TO INFLATABLE ELASTIC BODIES IN GENERAL; DEVICES OR ARRANGEMENTS RELATED TO TYRES
    • B60C11/00Tyre tread bands; Tread patterns; Anti-skid inserts
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60CVEHICLE TYRES; TYRE INFLATION; TYRE CHANGING; CONNECTING VALVES TO INFLATABLE ELASTIC BODIES IN GENERAL; DEVICES OR ARRANGEMENTS RELATED TO TYRES
    • B60C11/00Tyre tread bands; Tread patterns; Anti-skid inserts
    • B60C11/24Wear-indicating arrangements
    • B60C11/246Tread wear monitoring systems
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60CVEHICLE TYRES; TYRE INFLATION; TYRE CHANGING; CONNECTING VALVES TO INFLATABLE ELASTIC BODIES IN GENERAL; DEVICES OR ARRANGEMENTS RELATED TO TYRES
    • B60C19/00Tyre parts or constructions not otherwise provided for
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60CVEHICLE TYRES; TYRE INFLATION; TYRE CHANGING; CONNECTING VALVES TO INFLATABLE ELASTIC BODIES IN GENERAL; DEVICES OR ARRANGEMENTS RELATED TO TYRES
    • B60C99/00Subject matter not provided for in other groups of this subclass
    • B60C99/006Computer aided tyre design or simulation
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01MTESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M17/00Testing of vehicles
    • G01M17/007Wheeled or endless-tracked vehicles
    • G01M17/02Tyres
    • G01M17/027Tyres using light, e.g. infrared, ultraviolet or holographic techniques
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F30/00Computer-aided design [CAD]
    • G06F30/10Geometric CAD
    • G06F30/15Vehicle, aircraft or watercraft design
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F30/00Computer-aided design [CAD]
    • G06F30/20Design optimisation, verification or simulation
    • G06F30/23Design optimisation, verification or simulation using finite element methods [FEM] or finite difference methods [FDM]
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F2111/00Details relating to CAD techniques
    • G06F2111/04Constraint-based CAD
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T152/00Resilient tires and wheels
    • Y10T152/10Tires, resilient
    • Y10T152/10495Pneumatic tire or inner tube

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Evolutionary Computation (AREA)
  • Computational Mathematics (AREA)
  • Mathematical Analysis (AREA)
  • Mathematical Optimization (AREA)
  • Pure & Applied Mathematics (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Tires In General (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 摩耗特性、コーナリング特性を判定する。 【解決手段】 転動状態における空気入りタイヤの設計
方法は、オペレーターにより形成される有限要素タイヤ
モデルを使用する。変数の第1の組がこのタイヤモデル
に応用され、定常状態の踏面条件及び踏面の制約が収束
するならば、タイヤモデルへの変数のかかる適用から得
られた定常状態の踏面条件が予定された踏面の制約と対
比される。そうでない場合は、組になっている制御変数
の値が増加され、踏面の制約において定常状態の踏面条
件が収束するまで再び比較が行われる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は空気入りタイヤの設計及
び製造の技術に関する。より特別には、本発明は、種々
の構造形態及び作動上の制約下でタイヤ性能をモデル化
するための方法及び装置に関する。更に特別には、本発
明は、定常転動状態にあるタイヤ性能をモデル化するた
めに有限要素解析法を使用する方法及び装置に関する。
【0002】
【従来技術及びその課題】過去においては、空気入りタ
イヤの設計は、主に、既設計の同様な空気入りタイヤの
歴史及び製造に基づいていた。換言すれば、構造と性能
とを相関付けるために利用し得るデータは、主に、実際
に装着されそして試験データが得られたそれまでの物理
的構造に基づいていた。かかるデータベースにより、設
計者は特定の設計の特徴が、摩耗、コーナリング、或は
残存セルフアライニングトルクのようなタイヤ性能にど
のように影響を与えるかを推定し又は計画した。かかる
タイヤのモデル化又は設計の方法は非常に費用と時間と
がかかり、誤差を与えることも多いことは言うまでもな
い。タイヤ性能のある面を改善しようとした設計変更
が、他の面に悪影響を与えることが見いだされたことも
しばしばある。不幸にも、タイヤ設計が完了し試験タイ
ヤが使用されるまでは発見されなかった。
【0003】近年、予め決められた演算基準への種々の
構造の反応を評価し又は査定するために有限要素解析の
手法が使用されてきた。本技術熟練者によく知られるよ
うに、有限要素解析は、連結された節点のマトリックス
で特定の構造を表し、種々の設定条件下でのこれら節点
の反応を評価する。タイヤ構造に対する有限要素解析評
価法の概念は静的な条件下で使われてきたが、転動して
いるタイヤの反応を評価するためには、これまで常習的
には使われていない。タイヤ設計に関する対象物の作用
は主にタイヤの回転運動と関係するため、従来は、有限
要素解析の手法は、静的なタイヤ踏面の初歩的な解析に
利用されただけであった。
【0004】タイヤの運動の基本的なモードは定常的に
転動しているタイヤの運動であるため、このような定常
状態の作動条件にあるタイヤの解析を達成し得ることが
最も望まれる。
【0005】
【発明の開示】以上に鑑み、タイヤ性能が定常状態の転
動条件下でモデル化されるようにして転動状態の空気入
りタイヤを設計する方法を提供することが本発明の第1
の態様である。
【0006】本発明の別の態様は、コーナリング、摩耗
及び残存アライニングトルクを含んだ領域でのタイヤ設
計を改善するための、転動状態における空気入りタイヤ
の設計方法の提供である。
【0007】本発明の更に別の態様は、制御アルゴリズ
ムが静的荷重のかけられたタイヤの有限要素(fini
te element)解析を反復して実行する転動状
態の空気入りタイヤの設計方法の提供である。
【0008】本発明のなお別の態様は、収束が達成され
るまで逐次代入法により踏面モデルに修正が加えられる
転動状態の空気入りタイヤの設計方法の提供である。
【0009】本発明の更なる態様は、現存の有限要素解
析技術を使用し希望の設計を達成するために、この手法
を反復して適用することにより容易に実行される転動状
態の空気入りタイヤの設計方法の提供である。
【0010】本発明のなお別の目的は、過渡的な挙動を
モデル化する必要なしに、転動状態を達成するために静
的な解析を使用し得る転動状態の空気入りタイヤの設計
方法の提供である。
【0011】ここに明らかにされるであろう以上及びそ
の他の態様は実施態様により達成される。
【0012】
【本発明を実行するための最良の方式】本発明の目的、
技術及び構成を完全に理解するために、以下の詳細な説
明及び付属図面を参照する。
【0013】技術熟練者は、転動しているタイヤのモデ
ル化が困難な業務であることを認めるであろう。特に多
種のタイヤを確かめねばならない場合、必要な多数の増
分段階とともに、変数の数がタイヤの設計及び最適化の
ための転動タイヤのモデル化のための負担を大きくす
る。従って、本発明の概念は、静的な(静止時の)タイ
ヤのモデル化手順を使用して、定常的に転動しているタ
イヤに生ずる詳細な力、応力、歪及び撓みを解析して判
定し、更にこの技術を適用して摩耗、コーナリング特性
及び残存セルフアライニングトルクに対して改良された
タイヤを作ることであることが理解されるであろう。こ
の目的を達成するために、本発明の概念は、収束した結
果が定常転動状態の正確なシミュレーションである反復
計算ループとリンクされたタイヤ構造のコンピューター
シミュレーションを使用することである。この結果は、
タイヤの荷重及び変形の諸変数に特定の増分変化を使用
し改良されよく収束した解を繰り返し求めるすることに
より達成される。
【0014】本発明の概念は、定常的に転動しているタ
イヤの評価に関係する。本発明においては、定常転動と
は、タイヤ軸に平行な基準フレームから見たとき、測定
可能なタイヤの諸変数−軸荷重、内部応力と歪、変形、
踏面のずれ、及び踏面形状−の全てが一定であって時間
とともに変化しない転動として定義される。この定常転
動条件には、垂直方向の力に加えて、曲線走行の際に遭
遇するサイドフォース、駆動トルクまたは制動トルク、
或いはこれらの適宜な力の組合せが含まれる。実験室に
おいては、制約及び/又は荷重が一定の転動タイヤでは
僅か1、2回転後に定常転動状態に達することに特に注
意すべきである。典型的に、自動車用タイヤは、オペレ
ーターからの一定入力に続く同程度の時間内に定常転動
状態に達することに注意されたい。このため、及び本技
術熟練者により理解されるであろうように、タイヤが遭
遇する移動の大部分は定常転動状態にあるか、又はこれ
に近い状態である。従って、タイヤ設計のために必要な
解析のかなりの部分に対して、定常転動状態のシミュレ
ーションが望まれる。
【0015】有限要素解析のよく知られた手法と一致し
て、本発明は、タイヤ踏面における個別接触点の特定の
計算された増分的な変位制御を行う手法を使用する。こ
れらの点又は節点は、有限要素解析において典型的に評
価される節点である。踏面の節点は模擬路面と接触して
いる全タイヤの部分である。反復した静的な解から定常
転動の予知を達成するために、定常的な踏面の特有の諸
性質に基づいて増分変位計算を行う。タイヤと路面との
境界において滑らずかつ路面が変形しない状態であると
したとき、定常状態の動的条件は踏面において定義され
る。かかる踏面が図1及び2に示され、これらにおいて
は、路面12上で転動していて、これにより両者間の境
界面における接触部14を確立しているタイヤ10が示
される。本発明により、横すべりなしの定常的な転動に
対する踏面又は接触部14における動的条件は次の通り
である。
【0016】1.踏面の全ての節点が、踏面の前端部か
ら後端部への真っすぐな軌道16を移動する。
【0017】2.接触節点の軌道16は移動方向と平行
でありかつ整列する。この移動方向は、車輪平面に対し
てコーナリング角又は横すべり角αにある。真っすぐな
軌跡は、先頭の接触点と横すべり角とにより完全に定義
される。
【0018】3.図3A及び3Bに示されるように、接
触節点の軌跡16の方向における伸び率λは踏面の前端
から後端まで均一である。伸び率λは、式 λ=RE/R
O に従ってタイヤの有効転動半径とタイヤの膨らみかつ
撓みのないときの半径との間の比により定められる。
【0019】4.定常転動連続条件は、踏面の前端にお
ける引張りずれ応力がゼロであることを必要とする。こ
れらの基本的な踏面に対する制約を要約すれば、各節点
に対して横すべり角αの直線の軌跡があり、軌跡にわた
って均一な伸び率があり、そして前端におけるずれ応力
がゼロである。
【0020】本発明により、有限要素解析法は、静的に
撓んだタイヤについての詳細な均衡解を得るための手段
を提供し、上述の定常転動している踏面条件を、対応し
た踏面形状、反力及び接触引張り応力とともに規定す
る。現在利用可能な有限要素解析法のソフトウエアは、
この機能を正確に行うことができる。有限要素解析は以
下の特性を有する有限要素タイヤモデルで行われる。
【0021】1.モデルは、特定の内圧及び荷重に対す
る全踏面又は接触部14を再現できる。
【0022】2.定常転動の諸要求に合致するために、
タイヤモデルのトレッドは、連続した円周方向のトレッ
ドリブ又は平らなトレッドとして模擬することができ
る。しかし、トレッドパターンの構造的な影響は、プロ
グラム又は/解析を利用でき或いは市販の微細要素コー
ドの販売者により提供される同等の直交異方性材料でト
レッドを構成することによりそのモデルに含むことがで
きる。
【0023】定常転動の解を与える反復制御ループを実
行するためには、問題の変数を決めなければならない。
本発明により、かかる変数の三つの特別なグループがア
ドレスされる。変数の初期のグループは使用者により典
型的に特定されるものであって、空気圧、キャンバー
角、垂直方向の力又は撓み、横すべり角又はコーナリン
グフォース/横方向の力、及び駆動力又は制動力を含
む。これらの変数については、特定の垂直方向の力又は
撓みに収束させるため及び/又は特定されたコーナリン
グ角度又は横方向の力に収束させるための反復スキーム
を考えることができる。変数の別な組は初期の踏面の制
約を含み、これは、上述のように、評価すべき接触節点
の真っすぐで平行な軌跡、任意の特定軌跡に沿った均一
な伸び率λ、及び先端部のずれ引張りゼロを含む。
【0024】最後に、制御変数は、踏面又は接触部の均
一な垂直方向の移動、踏面の均一な横方向及び前後方向
の移動、接触部における個々の節線の横方向及び前後方
向の移動、並びに有効転動半径を含む。
【0025】本発明の概念は、ループを繰り返して特定
の設計目的に対する解に収束するため、有限要素解析法
と組み合って、使用者の特定した変数、初期の踏面の制
約、及び初期の制御変数をアドレスすることであること
が明らかとなったであろう。事実上、反復手法は、前述
の使用者の特定する変数によりモデルから得られる最初
の踏面又は接触部を確定するために静的な解から開始す
る。これら変数は解の独立変数であり、ループの開始時
に設定され、その後は一定に保たれる。最初の踏面又は
接触部が確立したら、解析は主反復ループに入り、そし
て増分は、制御変数を調整することによって踏面の制約
を満たすようにされる。これらの特別の段階が図5の手
順において説明される。図示のように、本発明の基本的
な方法手順は流れ図形式で示され一般に番号20で示さ
れる。22においてプログラムが開始されると、第1段
階は24におけるようにタイヤモデルを作ることであ
る。熟練技術者は、このタイヤモデルが、モデルを構成
している各節点の撓み、力、応力及び歪を評価するため
の同伴方程式を有する有限要素モデルであることを認め
るであろう。有限要素モデルを作るためのかかるプログ
ラムは、一般に市場で入手可能である。段階26、28
及び30において、タイヤ内圧、半径方向荷重、横すべ
り角及びキャンバーのような使用者特定変数が設定され
る。これらの条件が設定されると、一定状態の踏面条件
が32において調査され、34のようにこれらが踏面の
制約を満たすか否かが判定される。定常状態の踏面条件
が36におけるように踏面の制約により収束しない場合
は、40におけるように収束を達成し42におけるよう
にように解を得てプログラムが終了するまで、制御変数
が38のように増加され、32、34、36、38の反
復ループが継続される。
【0026】熟練技術者は、反復ループが以下の方法で
踏面の接触節点の位置を調整することを認めるであろ
う。
【0027】1.全部の垂直方向の力を保存するように
踏面の垂直方向位置を調整し、 2.前端部の横方向の平均ずれ引張り力をゼロに減らす
ように踏面の横方向位置を調整し、 3.前端部の前後方向の平均引張り力をゼロに減らすよ
うに踏面の均一な前後位置を調整し、 4.特定された横方向の力を保存するように横すべり角
αを調整し、 5.特定された駆動力又は制動力を保存するように有効
転動半径を調整し、 6.前端部の横方向ずれ引張り力を減らすように各前端
部の節点の横方向位置を調整し、そして 7.前端部における前後方向のずれ引張り力を減らすた
めに前端の節点の各の前後方向位置を調整する。
【0028】次いで、直線かつ平行な軌跡に対する要求
を保存しつつ接触節点の変位調整を重ねる。調整された
路面接触節点の変位の結果として定常転動踏面に対する
改善された近似が得られるように有限要素解が得られ
る。この反復ループは、修正された節点の力及び変位を
求めつつ連続する。40−50回のかかるループサイク
ルから定常状態の転動解に至る合理的な収束に達するこ
とができる。
【0029】熟練技術者は、定常転動している試験タイ
ヤにおいて路面上のトレッドのすべりが観察され、かつ
これが定常転動状態の一部分を構成することを容易に認
めるであろう。有限要素モデルの間隙/接触要素に対す
る有限摩擦を推定することにより、解におけるすべりが
許される場合は、すべり区域内では真っすぐな軌跡及び
均一伸びの定常転動の諸要求は緩和されなばならない。
図6A及び6Bに示されるように、有限摩擦により、反
復制御ループは上述と同じ段階を通って進む。各有限要
素解のなかで、隙間要素アルゴリズムは、ずれ引張り力
が摩擦限界を越えるすべりを試験しかつこれを許す。図
面に示されるように、すべり経路46は接触部44の標
準の直線軌跡16から逸れる。従って、すべりなしの制
約条件はすべり条件を越えた節点においては課せられな
い。接触点すべりのパターンは解の他の変数により収束
するであろう。定常転動解に基づくタイヤ摩耗解析のた
めに、有限摩擦すべり変位係数の使用が特に適している
ことが見いだされた。
【0030】本発明により一般に使用されかつ図5に示
されたような定常状態の踏面の計算段階の方法により、
特別な応用の考えを試みることができる。さて、図7を
参照すれば、有限要素摩耗解析を達成する方法が、一般
に番号50で示される。この場合、主な関心事はタイヤ
摩耗を最適にするための設計パラメーターである。52
において、タイヤの特徴は、材料、トレッドの諸性質、
及び同等事項について定められる。有限要素タイヤモデ
ルが一般に54で示され、56において内圧負荷がモデ
ルに加えられる。これらの設定基準により、58におい
て定常状態の転動荷重条件がモデルに設定され、60に
おいて踏面の有限摩擦を使用した定常状態の転動踏面ア
ルゴリズムにより収束への反復が行われる。このように
して収束すると、62において、踏面で消費される摩擦
による摩耗エネルギーが計算される。これは、上述され
た特定のタイヤ形状の摩耗可能性の指標である。64に
おいて、タイヤ荷重条件の別の設定が望まれる場合は、
かかる決定が66において行われ、そして68において
定常状態の荷重条件が修正され、58において有限要素
タイヤモデルに加えられる。この場合も、踏面における
有限摩擦を使って一定形状の踏面アルゴリズムによる収
束への反復が行われ、そして62において再び摩耗可能
性が判定される。タイヤ荷重条件の希望の組の全てが評
価されたら、そのとき記述されたループが70から出
て、72においてタイヤ設計パラメーターの別の設定が
望ましいか否かの判定が行われる。74においてかかる
設計パラメーターが考慮すべきであると判定した場合
は、プロセスループは52に戻り、ここで、タイヤ形状
が再び決められる。再決定されたタイヤに対して、76
においてタイヤ設計パラメーターの全ての組が終了する
まで種々の定常状態の転動条件に対する収束までの反復
が行われる。このとき、78においてこの特徴に対する
最良の設計が選択されるように、78において摩耗性能
に対する種々の選ばれた設計パラメーターの結果が比較
される。次いでプログラムは80において停止する。
【0031】図7のプロセスから次のことが見られる。
即ち、種々のタイヤ形状のいずれに対しても定常状態の
種々のタイヤ踏面形状の適切な摩耗解析が行われ、この
解析は、タイヤ形状及び組み合わせられた一定形状の踏
面についての摩耗エネルギーの消費又は摩耗可能性を決
定できるように収束まで反復される。このようにして摩
耗可能性の改良を容易に達成することができる。
【0032】さて、図8を参照すれば、本発明の手順
を、タイヤ構造の種々の設計について曲線走行状態を改
良するための方法90に更に拡張することを見ることが
できる。示されるように、タイヤの大きさ、形状、材料
及びトレッドの諸性質を含んだタイヤ形態が92におい
て選定され、94において有限要素タイヤモデルが考え
られる。96、98においてモデルに内圧及び半径方向
荷重が適用され、100において定常状態アルゴリズム
による収束への反復が行われる。図8に示されるよう
に、収束への反復は、典型的に2種の異なった横すべり
角度で行われる。収束への反復に対して種々の横すべり
角を使用し得ることが理解される。次いで、102にお
いてコーナリング剛性が計算され、104においてコー
ナリングフォース/剛性が受容し得るか否かの判定が行
われる。受容できない場合は、106においてタイヤの
構造又は形状が変更され、94において新しい有限要素
タイヤモデルが作られる。次いで、ループは、希望の横
すべり角における定常状態の踏面により収束への反復を
継続し、104においてコーナリング剛性又はコーナリ
ングフォースは受容し得るように限定され、108にお
いて横すべり角と対比した横方向の力が示される。
【0033】従って、図8から、種々のタイヤ形状の、
そのときの内圧及び半径方向荷重におけるコーナリング
フォースを安定状態の転動状態において判定でき、設計
者はかかる特徴に対してタイヤ設計を最適にすることが
できる。
【0034】さて、図9を参照すれば、プロセスが一般
に番号110で示される残留セルフアライニングトルク
のための設計について定常状態の踏面の解析を実施する
ことに、本発明の概念が拡張されることを見ることがで
きる。残存セルフアライニングトルクが、通常は顧客に
より特定されかつ異なった車両/タイヤの用途により変
化する設計特徴であることは熟練技術者の認めるところ
であろう。本発明により、提案されたタイヤ設計に対す
る残存セルフアライニングトルクを計算するために定常
状態の踏面有限解析を使用することができ、更にこのト
ルクの計算値が希望値と等しくなかった場合は、寸法及
び材料の性質のようなタイヤ設計特性を変更することが
できる。新たに変更された設計のトルクが希望値に近く
ない場合は、決定するために定常状態の踏面が再び計算
される。図9に示されるように、形状及び材料の諸特性
のような解析すべきタイヤの仕様は112において確立
され、そして各リブについてのトレッド要素の剛性が1
14において計算される。熟練技術者は、本技術におい
て公知の有限要素解析又は適切なトレッド剛性モデルに
よりリブ剛性を決定できることを認めるであろう。次い
で、トレッド要素の剛性についての材料の諸係数の表現
が116において計算され、タイヤ自体の有限要素モデ
ルが118において作られる。タイヤの有限要素モデル
がこのように決められると、120においてタイヤの内
圧負荷が設定され、定常状態の踏面荷重が122におい
て設定される。124において定常状態の踏面アルゴリ
ズムによる収束への反復が行われ、126において全体
のアライニングトルクが計算される。計算された残存セ
ルフアライニングトルクが128において決定された希
望値と等しくなかった場合は、132において設計仕様
を修正するように130において決定され、計算された
残存セルフアライニングトルクが希望値と等しくなるま
で再び上述のプロセスを経て循環する。言い換えれば、
残存セルフアライニングトルクが希望したものでない場
合は、計算された残存セルフアライニングトルクが希望
値と等しくなるまで、タイヤ仕様とトレッド要素の剛性
を再設定し、課せられた定常状態の踏面により収束への
反復をしなければならない。134において決定される
と、このプロセス判定が110において完了する。
【0035】本発明の諸目的は以上与えられた手法及び
プロセスにより満たされることが見られる。かかる収束
を満たすように決められるたタイヤの形態及びパラメー
ターによって定常状態の踏面条件の希望の設定を確立す
ることにより、収束に至る反復を行うことができる。従
って、タイヤ設計の最適化、摩耗、コーナリング及びセ
ルフアライニングトルク特性を達成できる。
【0036】特許に従って本発明の最良の方式及び好ま
しい実施例が与えられ詳細に説明されたが、本発明はこ
れに限定されないことが理解されるであろう。本発明の
真の範囲及びその外延の理解は以下の実施態様によるべ
きである。
【0037】本発明の実施態様は以下のとおりである。
【0038】1.転動条件に対する空気入りタイヤの設
計方法であって有限要素タイヤモデルを作り、前記タイ
ヤモデルに変数の第1の組を適用し、定常状態の踏面条
件及び予め決められた踏面の制約(constrain
ts)が収束した(converged)か否かを判定
するために、前記タイヤモデルへの変数の前記第1の組
の前記適用より得られた定常状態の踏面条件を前記踏面
の制約に対して比較し、そして制御変数の組を増加して
前記定常状態の踏面条件及び前記踏面の制約が収束する
まで前記比較段階を繰り返すことを含んだ前記方法。
【0039】2.前記変数の第1の組が、半径方向荷
重、横すべり角、キャンバー角及び内圧よりなるグルー
プから選定される実施態様1による方法。
【0040】3.前記有限要素タイヤモデルが支持面と
接触している節点のマトリックスから形成されるタイヤ
踏面を備える実施態様2による方法。
【0041】4.前記変数の組を増加させる段階が前記
踏面の垂直方向位置、前記踏面の横方向位置及び前記踏
面の前後方向位置から選択されたものの調整を行う実施
態様3による方法。
【0042】5.前記変数の組を増加させる段階が前記
タイヤモデル上への横方向の力、前記タイヤモデルの有
効転動半径、前端部節点の横方向位置、及び前記前端部
節点の前後方向位置から選択されたものの調整を行う実
施態様3による方法。
【0043】6.前記比較及び増加の段階が踏面の有限
摩擦を使用して定常状態の踏面アルゴリズムを収束に向
けて反復することを含む実施態様1による方法。
【0044】7.組み合わせられた摩耗可能性を確立す
るために前記踏面における摩耗エネルギー消費を計算す
る段階を更に含む実施態様6による方法。
【0045】8.前記変数の第1の組を変更し、その後
で前記変更された変数の第1の組について前記摩耗エネ
ルギーを計算する段階を更に含んだ実施態様7による方
法。
【0046】9.前記有限要素タイヤモデルを変更し、
その後で前記変更されたタイヤモデルについて前記摩耗
エネルギーを計算する段階を更に含んだ実施態様8によ
る方法。
【0047】10.前記比較及び増分の段階が、ある設
定された横すべり角における定常状態の踏面アルゴリズ
ムによる収束への反復を含む実施態様1による方法。
【0048】11.コーナリング剛性を計算する段階を
更に含んだ実施態様10による方法。
【0049】12.前記有限要素タイヤモデルを変更
し、収束への反復の前記諸段階を繰り返し、そしてコー
ナリング剛性を計算する実施態様11による方法。
【0050】13.残存アライニングトルクを計算する
段階を更に含んだ実施態様1による方法。
【0051】14.計算された残存セルフアライニング
トルクが希望値と比較される実施態様13による方法。
【0052】15.前記残存セルフアライニングトルク
が前記希望値を満たさない場合は、前記有限要素タイヤ
モデルを変更し、その後で前記計算の段階を繰り返す実
施態様14による方法。
【図面の簡単な説明】
【図1】タイヤ/路面の接触区域の説明図である。
【図2】路面との境界面におけるタイヤ踏面である。
【図3】踏面の変形を示すために、それぞれ変形なしで
回転しているタイヤ及び変形して回転しているタイヤを
示す。
【図4】それぞれ空気の入ったタイヤのタイヤトレッド
及びこのタイヤの横すべり角αにおける踏面を表す。
【図5】希望のタイヤデザインに収束させるための反復
段階についての本発明の一般的手順の流れ図である。
【図6】それぞれ、有限摩擦を有するタイヤ踏面及びタ
イヤの受ける横すべりの図である。
【図7】本発明による摩耗解析のための流れ図である。
【図8】本発明のよるコーナリングフォースの設計解析
のための流れ図である。
【図9】本発明による残存セルフアライニングトルクの
設計解析のための流れ図である。
【符号の説明】
10 タイヤ 12 路面 14 接触部 16 軌道 44 直線軌道

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 転動条件に対する空気入りタイヤの設計
    方法であって有限要素タイヤモデルを作り、 前記タイヤモデルに変数の第1の組を適用し、 定常状態の踏面条件及び予め決められた踏面の制約が収
    束したか否かを判定するために、前記タイヤモデルへの
    変数の前記第1の組の前記適用より得られた定常状態の
    踏面条件を前記踏面の制約に対して比較し、そして制御
    変数の組を増加して前記定常状態の踏面条件及び前記踏
    面の制約が収束するまで前記比較段階を繰り返すことを
    含んだ前記方法。
JP11118137A 1998-04-27 1999-04-26 転動状態に対する空気入りタイヤの設計方法 Pending JPH11321257A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US09/067,298 US6083268A (en) 1998-04-27 1998-04-27 Method for designing pneumatic tires for rolling conditions
US09/067298 1998-04-27

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH11321257A true JPH11321257A (ja) 1999-11-24

Family

ID=22075060

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP11118137A Pending JPH11321257A (ja) 1998-04-27 1999-04-26 転動状態に対する空気入りタイヤの設計方法

Country Status (4)

Country Link
US (1) US6083268A (ja)
EP (1) EP0953834A3 (ja)
JP (1) JPH11321257A (ja)
KR (1) KR19990083492A (ja)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004502589A (ja) * 2000-07-11 2004-01-29 ピレリ・プネウマティチ・ソチエタ・ペル・アツィオーニ タイヤの設計方法及びタイヤの製造方法
WO2006090686A1 (ja) * 2005-02-23 2006-08-31 The Yokohama Rubber Co., Ltd. タイヤの摩耗予測方法、タイヤの設計方法、タイヤの製造方法、タイヤの摩耗予測システム及びプログラム
JP2006259975A (ja) * 2005-03-16 2006-09-28 Toyota Central Res & Dev Lab Inc タイヤを含めた車両の設計方法
JP2008049724A (ja) * 2006-08-22 2008-03-06 Toyota Central R&D Labs Inc タイヤ摩擦楕円を考慮した車両の設計方法
JP2008049725A (ja) * 2006-08-22 2008-03-06 Yokohama Rubber Co Ltd:The タイヤ摩擦楕円を考慮したタイヤの設計方法
JP2009075715A (ja) * 2007-09-19 2009-04-09 Yokohama Rubber Co Ltd:The タイヤのシミュレーション方法およびシミュレーション装置
JP2009214696A (ja) * 2008-03-10 2009-09-24 Yokohama Rubber Co Ltd:The タイヤモデルの作成方法及びタイヤモデルの作成用コンピュータプログラム
JP2019217894A (ja) * 2018-06-19 2019-12-26 Toyo Tire株式会社 タイヤ性能のシミュレーション方法及び装置

Families Citing this family (37)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000255226A (ja) * 1998-12-22 2000-09-19 Pirelli Pneumatici Spa タイヤのトレッドの予め選択した性能特性を決定する方法及び該性能特性に関して最適な特性を有するトレッドが設けられたタイヤ
DE19910967C1 (de) * 1999-03-12 2000-09-21 Avl Deutschland Gmbh Verfahren zum Simulieren des Verhaltens eines Fahrzeugs auf einer Fahrbahn
KR100325236B1 (ko) * 1999-12-30 2002-03-04 이계안 타이어 유한요소 모델링 방법
US6640149B1 (en) * 2000-03-21 2003-10-28 Alcan International Limited System and method of developing a can bottom profile and a can with a domed bottom structure
US20040068397A1 (en) * 2001-03-05 2004-04-08 Bridgestone Corporation Method and apparatus for simulating tire performance, and recording medium
US7133736B2 (en) * 2000-07-11 2006-11-07 Pirelli Pneumatici S.P.A. Method for designing a tire and method for producing at least one tire
US7050952B2 (en) * 2000-10-16 2006-05-23 The Yokohama Rubber Co., Ltd. Method of designing rubber composite
US6510733B2 (en) * 2000-10-23 2003-01-28 Bridgestone/Firestone North American Tire, Llc Tire testing machine
FR2816402B1 (fr) * 2000-11-09 2004-10-01 Continental Teves Ag & Co Ohg Procede et dispositif pour la detection ou l'evaluation de l'usure de pneumatiques
US7228732B2 (en) * 2001-01-26 2007-06-12 Bridgestone Firestone North American Tire, Llc Tire wear analysis method
JP3650342B2 (ja) * 2001-05-28 2005-05-18 住友ゴム工業株式会社 タイヤ・ホイール性能のシミュレーション方法及び装置
EP1417470A1 (fr) * 2001-08-06 2004-05-12 Société de Technologie Michelin Methode de determination de composantes d'efforts subis par un pneumatique et du couple d'auto-alignement
CN1247973C (zh) * 2001-08-06 2006-03-29 米其林技术公司 根据应力确定轮胎特性的方法
FR2835918A1 (fr) * 2002-02-08 2003-08-15 Michelin Soc Tech Mesure de coefficient d'adherrence maximal a partir de la mesure de l'extension circonferentielle dans un flanc d'un pneu
US7469200B2 (en) * 2003-05-14 2008-12-23 Ford Global Technologies, Llc Method and apparatus for predicting belt separation failure in aging tires by computer simulation
JP3876244B2 (ja) * 2003-09-19 2007-01-31 横浜ゴム株式会社 タイヤのパラメータ値導出方法、タイヤのコーナリング特性算出方法、タイヤの設計方法、車両の運動解析方法およびプログラム
US6945118B2 (en) * 2004-01-13 2005-09-20 Honeywell International Inc. Ceramic on metal pressure transducer
US7373287B2 (en) * 2004-08-09 2008-05-13 Bridgestone Firestone North American Tire, Llc Finite element analysis tire footprint smoothing algorithm using multiple load cases
US8180605B1 (en) * 2005-11-23 2012-05-15 Livermore Software Technology Corporation Methods and systems for creating a smooth contact-impact interface in finite element analysis
US7912683B2 (en) * 2006-03-31 2011-03-22 The Yokohama Rubber Co., Ltd. Tire transient response data calculating method, data processing method, tire designing method, vehicle motion predicting method, and tire cornering characteristic evaluation method and evaluation device therefor
DE102008016625A1 (de) * 2007-04-13 2008-12-04 Toyo Tire & Rubber Co., Ltd. Verfahren zum Entwerfen von Reifen
JP5160146B2 (ja) 2007-06-08 2013-03-13 東洋ゴム工業株式会社 タイヤの設計方法
JP5160147B2 (ja) * 2007-06-08 2013-03-13 東洋ゴム工業株式会社 タイヤの設計方法
US8447578B2 (en) * 2008-05-07 2013-05-21 Bridgestone Americas Tire Operations, Llc Method of designing a tire having a target residual aligning torque
WO2010062288A1 (en) * 2008-11-26 2010-06-03 Michelin Recherche Et Technique, S.A. Improved tire uniformity correction
US8170839B2 (en) * 2009-04-24 2012-05-01 Bridgestone Americas Tire Operations, Llc Method of designing a tire tread
US9045012B2 (en) 2010-09-30 2015-06-02 Michelin Recherche Et Technique S.A. Tire air pressure optimization system for improving tread wear
US9245070B2 (en) 2012-04-10 2016-01-26 Bridgestone Americas Tire Operations, Llc System and method for determining statistical distribution of a rolling tire boundary
KR101675362B1 (ko) * 2012-04-11 2016-11-11 브리지스톤 어메리카스 타이어 오퍼레이션스, 엘엘씨 롤링하는 타이어의 정상 상태 시뮬레이션용의 시스템 및 방법
AT512717B1 (de) * 2013-07-26 2015-02-15 Avl List Gmbh Verfahren zur Durchführung eines Prüflaufs auf einem Prüfstand
JP6291366B2 (ja) 2014-06-25 2018-03-14 住友ゴム工業株式会社 タイヤのシミュレーション方法及びシミュレーション装置
CN109710957B (zh) * 2017-10-26 2023-11-24 北京长城华冠汽车科技股份有限公司 多连杆铰接刚度优化方法及系统
FR3087387B1 (fr) * 2018-10-19 2021-10-08 Michelin & Cie Procede de simulation de l'evolution temporelle d'un systeme physique en temps reel
AU2020220054A1 (en) 2019-08-30 2021-03-18 The Goodyear Tire & Rubber Company Tire wear state estimation system and method employing footprint length
AU2020220060A1 (en) 2019-08-30 2021-03-18 The Goodyear Tire & Rubber Company Method for extracting changes in tyre characteristics
US11981163B2 (en) 2019-08-30 2024-05-14 The Goodyear Tire & Rubber Company Tire wear state estimation system and method employing footprint shape factor
EP4296880A1 (en) * 2022-06-24 2023-12-27 Bridgestone Corporation Evaluating wear of a tire with a non-axisymmetric tread pattern

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4364267A (en) * 1980-08-20 1982-12-21 The Goodyear Tire & Rubber Company Method and apparatus for correlating tire inflation pressure and load
US4727501A (en) * 1987-02-27 1988-02-23 The Uniroyal Goodrich Tire Company Method of simulating tire tread noise and apparatus
US5710718A (en) * 1993-01-27 1998-01-20 Bridgestone Corporation Method of designing a pneumatic tire to achieve a best mode under given conditions
JP3686107B2 (ja) * 1993-10-06 2005-08-24 株式会社ブリヂストン 空気入りタイヤの設計方法
JP3497941B2 (ja) * 1995-06-13 2004-02-16 住友ゴム工業株式会社 空気入りタイヤ
US5880362A (en) * 1995-09-06 1999-03-09 Engineering Technology Associates, Inc. Method and system for simulating vehicle and roadway interaction
US5777219A (en) * 1996-10-16 1998-07-07 Bridgestone/Firestone, Inc. Apparatus and related methods for automatically testing and analyzing tires utilizing a test pod with a slidably movable cover plate and a gray scale normalization technique
JP3224089B2 (ja) * 1997-03-25 2001-10-29 日立金属株式会社 ホイールのドラム耐久評価方法
US5864056A (en) * 1998-02-17 1999-01-26 Bell; Larry D. Method and apparatus for monitoring the coefficient of friction between a tire and rolling surface, particularly to provide the vehicle operator with coefficient of friction, tire tread wear out and skid warning indications

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004502589A (ja) * 2000-07-11 2004-01-29 ピレリ・プネウマティチ・ソチエタ・ペル・アツィオーニ タイヤの設計方法及びタイヤの製造方法
JP4656811B2 (ja) * 2000-07-11 2011-03-23 ピレリ・タイヤ・ソチエタ・ペル・アツィオーニ タイヤの設計方法及びタイヤの製造方法
WO2006090686A1 (ja) * 2005-02-23 2006-08-31 The Yokohama Rubber Co., Ltd. タイヤの摩耗予測方法、タイヤの設計方法、タイヤの製造方法、タイヤの摩耗予測システム及びプログラム
JP2006232011A (ja) * 2005-02-23 2006-09-07 Yokohama Rubber Co Ltd:The タイヤの摩耗予測方法、タイヤの設計方法、タイヤの製造方法、タイヤの摩耗予測システム及びプログラム
US7680610B2 (en) 2005-02-23 2010-03-16 The Yokohama Rubber Co., Ltd. Tire abrasion predicting method, tire designing method, tire manufacturing method, tire abrasion predicting system, and program
JP2006259975A (ja) * 2005-03-16 2006-09-28 Toyota Central Res & Dev Lab Inc タイヤを含めた車両の設計方法
JP4641836B2 (ja) * 2005-03-16 2011-03-02 株式会社豊田中央研究所 タイヤを含めた車両の設計方法
JP2008049724A (ja) * 2006-08-22 2008-03-06 Toyota Central R&D Labs Inc タイヤ摩擦楕円を考慮した車両の設計方法
JP2008049725A (ja) * 2006-08-22 2008-03-06 Yokohama Rubber Co Ltd:The タイヤ摩擦楕円を考慮したタイヤの設計方法
JP2009075715A (ja) * 2007-09-19 2009-04-09 Yokohama Rubber Co Ltd:The タイヤのシミュレーション方法およびシミュレーション装置
JP2009214696A (ja) * 2008-03-10 2009-09-24 Yokohama Rubber Co Ltd:The タイヤモデルの作成方法及びタイヤモデルの作成用コンピュータプログラム
JP2019217894A (ja) * 2018-06-19 2019-12-26 Toyo Tire株式会社 タイヤ性能のシミュレーション方法及び装置

Also Published As

Publication number Publication date
US6083268A (en) 2000-07-04
EP0953834A2 (en) 1999-11-03
KR19990083492A (ko) 1999-11-25
EP0953834A3 (en) 2001-08-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPH11321257A (ja) 転動状態に対する空気入りタイヤの設計方法
US7363805B2 (en) System for virtual prediction of road loads
JP4792049B2 (ja) タイヤのノイズ性能のシミュレーション方法及びタイヤの製造方法
US6564625B1 (en) Method of designing a tire, method of designing a vulcanizing mold for a tire, method of making a vulcanizing mold for a tire, method of manufacturing a pneumatic tire, and recording medium with tire designing program recorded thereon
JP4608306B2 (ja) タイヤのシミュレーション方法
JP4469172B2 (ja) タイヤのシミュレーション方法
JP5515779B2 (ja) タイヤ接地面が路面から受ける物理量を予測する方法、タイヤ摩耗の予測方法、タイヤ摩耗の予測装置、および、プログラム
US7464586B2 (en) Tire designing method and program
JP4285991B2 (ja) タイヤ経時変化予測方法、タイヤ特性予測方法、タイヤ設計方法、タイヤ製造方法およびプログラム
JP5064669B2 (ja) タイヤとホイールの組立体の挙動シミュレーション方法及びタイヤの挙動シミュレーション方法
EP1798648B1 (en) Method for pneumatic tire simulation
JP4976069B2 (ja) タイヤ性能シミュレーション方法、装置、及び記録媒体
JP5284686B2 (ja) タイヤモデル作成方法、タイヤモデル作成装置、及びタイヤモデル作成プログラム
JPH11153520A (ja) タイヤ性能のシミュレーション方法及びその装置
JP5128853B2 (ja) 空気入りタイヤの設計方法
JP2006076404A (ja) タイヤモデル、タイヤの挙動シミュレーション方法、プログラム及び記録媒体
JP4452085B2 (ja) タイヤのシミュレーション方法及びタイヤの製造方法
JP4905915B2 (ja) タイヤの数値解析モデルの作成方法、及び、タイヤの転がり抵抗の解析方法
JP5320806B2 (ja) 回転体のシミュレーション方法
JP5304093B2 (ja) タイヤの転がり抵抗のシミュレーション方法および装置
JP2011226991A (ja) 転がり抵抗予測方法及び転がり抵抗予測装置
JP4426769B2 (ja) 空気入りタイヤの残留コーナリングフォース評価方法
JP3332370B1 (ja) タイヤの走行シミュレーション方法
JP2006056380A (ja) タイヤの挙動シミュレーション方法
JP2006062554A (ja) タイヤのビード部分の解析モデル、タイヤモデル、車体モデル、タイヤのビード部分の解析方法、タイヤの挙動シミュレーション方法、タイヤの挙動解析プログラム及びタイヤの挙動解析プログラムを記録した記録媒体