KR101581467B1 - 타이어의 시뮬레이션 방법 - Google Patents

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KR101581467B1
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겐지 우에다
마사키 시라이시
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스미토모 고무 고교 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은 정밀도를 저하시키지 않고서 계산 시간을 단축화하는 시뮬레이션 방법을 제공하는 것을 과제로 한다.
타이어가 임의의 속도로 전동(轉動)하는 상태를 컴퓨터를 이용하여 수치 계산하는 타이어의 시뮬레이션 방법으로서, 적어도 일부에 탄성체로서 정의된 요소를 이용하여 수치 계산용 타이어 모델을 설정하는 단계 S1과, 타이어 모델을 상기 속도로 가속시키는 가속 단계와, 상기 회전하고 있는 타이어 모델로부터 필요한 물리량을 취득하는 단계 S10을 포함하고, 또한 상기 가속 단계는, 타이어 모델의 탄성체의 요소를 강체화하여 강체 타이어 모델을 얻는 단계 S6과, 강체 타이어 모델에 가속도를 부여하는 단계 S7과, 상기 강체 타이어 모델이 미리 정한 속도가 되었을 때에 상기 강체 타이어 모델의 각 요소의 탄성률을 원래의 탄성률로 복귀시키는 단계 S8을 포함한다.

Description

타이어의 시뮬레이션 방법{METHOD OF SIMULATING ROLLING TIRE}
본 발명은, 타이어를 임의의 속도로 전동시킨 상태를, 컴퓨터를 이용하여 수치 계산하는 타이어의 시뮬레이션 방법에 관한 것으로, 상세하게는 정밀도를 저하시키지 않고 계산 시간을 단축화할 수 있는 방법에 관한 것이다.
최근, 컴퓨터를 이용함으로써, 임의의 속도로 전동하는 공기 주입 타이어의 상태를 수치 계산하는 시뮬레이션 방법이 여러 가지 제안되어 있다(하기 특허 문헌 1 내지 4 참조). 이 시뮬레이션 방법에서는, 우선, 평가 대상이 되는 타이어를 유한 개의 요소를 이용하여 분할함으로써, 타이어 모델이 설정된다. 상기 타이어 모델의 요소의 대부분에는, 타이어를 구성하는 고무나 코드재와 유사한 탄성이 정의된 요소가 이용된다.
다음으로, 상기 타이어 모델에, 예컨대 림(rim), 공기압 및 하중에 해당하는 각종의 조건을 부여하고 또한 노면 모델에 접지시킨 후, 가속도를 부여하여 소정의 평가 속도까지 가속 주행시키는 가속 단계가 행해진다. 가속 단계에서는, 예컨대, 1 G(≒9.8 m/s2)라고 하는 실사용 조건을 고려하면 상당히 큰 가속도를 부여한 경우 라도, 속도 50 ㎞/h까지 가속시키기 위해서는 약 1.4초 필요하게 된다. 그리고, 평가 속도에 도달한 후, 전동하고 있는 타이어 모델로부터 필요한 물리량이 계산된다.
[특허 문헌 1] 일본 특허 공개 제2003-127622호 공보
[특허 문헌 2] 일본 특허 공개 제2004-20229호 공보
[특허 문헌 3] 일본 특허 공개 제2004-322971호 공보
[특허 문헌 4] 일본 특허 공개 제2002-67636호 공보
그런데, 정상 속도로 회전하고 있는 타이어 특성을 시뮬레이션으로 예측하고 싶은 경우, 상술한 가속에 요하는 시간은 낭비이다. 따라서, 시뮬레이션의 계산 시간을 단축하기 위해서는, 가속 단계에 있어서, 타이어 모델에 큰 가속도를 부여하여, 단시간에 평가 속도까지 가속시키는 것이 유효하다.
그러나, 너무나 큰 가속도를 부여하면, 타이어 모델의 탄성의 요소의 변형량이 현저하게 커져 요소의 파괴나 계산 에러 등이 발생한다고 하는 문제점이 있다.
또한, 상기 시뮬레이션에는, 통상, 유한 요소법이 이용된다. 유한 요소법에서는, 시간을 유한한 길이로 분할(단계)하여 계산이 행해진다. 이 때, 어떤 단계 종료 후의 각 요소의 상태는, 다음 단계의 계산의 초기값으로서 채용되며, 순차 계산이 시계열로 행해진다. 각 단계에서는, 계산 결과가 미리 정해진 자릿수로 반올림(round off)되기 때문에, 오차가 발생한다. 통상의 단계수에서는, 그 오차가 계산 결과에 영향을 미치지 않도록 충분한 자릿수가 확보되어 있다. 그러나, 상술한 가속에 많은 시간이 필요해지면, 필연적으로 단계수가 많아지고, 나아가서는 자릿수에 의존해서 오차가 누적되어, 소위 언더플로(underflow)이라고 하는 계산 정밀도의 악화가 발생될 우려가 있다.
본 발명은, 이상과 같은 실정을 감안하여 안출된 것으로, 가속 단계에 있어서, 타이어 모델의 탄성의 요소를 강체화한 강체 타이어 모델을 얻고, 상기 강체 타이어 모델에 큰 가속도를 부여하는 것을 가능하게 하여, 계산 정밀도를 저하시키 지 않고서 계산 시간을 단축화할 수 있는 타이어의 시뮬레이션 방법을 제공하는 것을 주된 목적으로 하고 있다.
본 발명 중 청구항 1에 기재된 발명은, 타이어가 임의의 속도로 노면 상을 전동하는 상태를, 컴퓨터를 이용하여 수치 계산하는 타이어의 시뮬레이션 방법으로서, 적어도 일부에 탄성이 정의된 요소를 이용하여 수치 계산용 타이어 모델을 설정하는 단계와, 상기 타이어 모델을 노면 모델에 정적으로 접촉시키고 또한 하중을 실어서 변형시키는 단계와, 상기 변형된 타이어 모델을 상기 속도로 가속시키는 가속 단계와, 상기 속도로 전동하는 타이어 모델로부터 필요한 물리량을 취득하는 단계를 포함하고, 또한 상기 가속 단계는, 상기 변형된 타이어 모델의 상기 탄성의 요소의 적어도 일부를 강체화하여 강체 타이어 모델을 얻는 단계와, 상기 강체 타이어 모델에 가속도를 부여하는 단계와, 상기 강체 타이어 모델이 미리 정한 속도가 되었을 때에 상기 강체 타이어 모델의 각 요소를 원래의 탄성률로 복귀시키는 단계를 포함하고, 상기 가속도를 부여하는 시간(T)(초)은 하기 식을 만족시키는 것을 특징으로 한다.
T≤√(L/a)
단, L은 타이어 모델의 접지 길이(m), a는 가속도(m/s2)이다.
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또한 청구항 4에 기재된 발명은, 상기 가속 단계 후에, 상기 타이어 모델을 노면 모델에 접촉시키고 또한 하중을 실어서 변형시키는 단계를 포함하는 청구항 1에 기재된 타이어의 시뮬레이션 방법이다.
본 발명의 가속 단계에서는, 타이어 모델을 변형하지 않는 강체 타이어 모델로 변경하여 가속도가 부여된다. 따라서, 가속 중인 타이어 모델의 변형 계산이 전혀 필요하지 않게 된다. 또한, 강체 타이어 모델은, 변형하지 않기 때문에, 매우 큰 가속도를 부여할 수 있다. 따라서, 단시간에 필요한 속도까지 가속시키는 것이 가능해진다. 또, 강체 타이어 모델이 미리 정한 속도가 되었을 때에는, 강체 타이어 모델의 각 요소의 탄성률을 원래의 탄성률로 복귀시킴으로써, 타이어 모델의 각부의 변형량 등을 알 수 있다. 따라서, 본 발명의 시뮬레이션 방법에서는, 계산 정밀도를 저하시키지 않고서 계산 시간을 단축할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시의 일 형태가 도면에 기초하여 설명된다.
도 1에는, 본 실시형태의 시뮬레이션 방법을 실시하기 위한 컴퓨터 장치(1)가 도시되어 있다. 이 컴퓨터 장치(1)는, 본체(1a)와, 입력 수단으로서의 키보드(1b) 및 마우스(1c)와, 출력 수단으로서의 디스플레이 장치(1d)로 구성되어 있다. 본체(1a)는, 예컨대 연산 처리 장치(CPU), ROM, 작업용 메모리, 대용량 기억 장치 및 디스크 드라이브(1a1, 1a2) 등을 적절하게 구비한다. 그리고, 상기 대용량 기억 장치에는 후술하는 방법을 실행하기 위한 처리 순서(프로그램)가 기억되어 있다.
도 2에는, 본 실시형태의 시뮬레이션 방법의 처리 순서의 일례가 나타나 있다.
본 실시형태에서는, 우선 타이어 모델(2)이 설정된다(단계 S1).
도 3에는, 타이어 모델(2)의 일례를 3차원 상에 시각화하여 도시한다. 타이어 모델(2)은, 해석하고자 하는 타이어를 유한 개의 작은 요소(e…)로 치환한 것이다. 상기 평가 대상인 타이어는, 실재하는지의 여부는 불문하지만, 본 실시형태에서는, 승용차용 레이디얼 타이어(radial tire)를 해석 대상으로 하고 있다.
상기 각 요소(e)는, 수치 해석이 가능하게 정의된다. 수치 해석이 가능하다는 것은, 예컨대 유한 요소법, 유한 체적법, 차분법 또는 경계 요소법이라는 수치 해석법으로 변형 계산이 가능한 것을 의미한다.
또한, 각 요소(e…)의 절점 번호, 전체 좌표계 X-Y-Z에 있어서의 각 절점 좌표값, 요소 형상, 재료 특성(예컨대 밀도, 탄성률 및 감쇠 계수 등) 등은, 상기 컴퓨터 장치(1)에 기억된다. 즉, 타이어 모델(2)의 실체는, 상기 컴퓨터 장치(1)로 취급 가능한 수치 데이터이다.
도 4에는, 타이어 모델(2)의 회전축(도시하지 않음)을 포함하는 타이어 자오선 단면도가 도시된다. 본 실시형태의 타이어 모델(2)은, 고무를 모델화한 부분으로서, 트레드 고무(tread rubber)에 대응하는 탄성률이 정의된 제1 요소(e1)로 이 루어지는 트레드 고무 모델부(E1)와, 사이드월 고무에 대응하는 탄성률이 정의된 제2 요소(e2)로 이루어지는 사이드 고무 모델부(E2)와, 비드 에이펙스 고무(bead apex rubber)에 대응하는 탄성률이 정의된 제3 요소(e3)로 이루어지는 에이펙스 모델부(E3)와, 이너 라이너에 대응하는 탄성률이 정의된 제4 요소(e4)로 이루어지는 이너 라이너 모델부(E4)를 포함한다. 따라서, 제1 내지 제4 요소(e1 내지 e4)는, 응력에 비례한 왜곡이 발생하는 탄성체로서 취급된다. 또 탄성체란, 힘을 가하면 변형하지만, 하중을 제거하면 원래의 치수로 복귀하는 성질을 갖는 물체이며, 초탄성체를 포함하는 개념으로 한다.
또한, 타이어 모델(2)은, 섬유 코드재를 모델화한 부분으로서, 카카스 코드(carcass cord)에 대응하는 탄성률과 카카스 코드의 길이 방향을 따른 직교 이방성이 정의된 제5 요소(e5)로 구성되는 카카스 모델부(E5)와, 벨트 플라이에 대응하는 탄성률과 벨트 코드의 길이 방향을 따른 직교 이방성이 정의된 제6 요소(e6)로 구성되는 벨트 모델부(E6)를 포함한다. 제5 내지 제6 요소(e5 내지 e6)도, 응력에 비례한 왜곡이 발생하는 탄성체로서 취급된다.
또한, 타이어 모델(2)은, 비드 코어에 대응하는 탄성률이 정의된 제7 요소(e7)로 구성되는 환상(環狀)의 비드 코어 모델부(E7)를 포함하고 있다. 이 제7 요소(e7)는, 외력이 작용해도 전혀 변형하지 않는 강체로서 취급된다.
또, 상기 제1 내지 제4 요소(e1∼e4) 및 제7 요소(e7)에는, 예컨대, 사면체 또는 육면체의 삼차원 솔리드 요소가 적합하게 이용된다. 한편, 섬유 코드재에 대응하는 제5 내지 제6 요소(e5∼e6)에는, 상기 삼차원 솔리드 요소 외에, 평면 쉘 요소 등도 적합하게 이용된다. 또한, 본 실시형태의 타이어 모델(2)은, 트레드 고무 모델부(E1)에 홈이 형성되어 있지 않으나, 이러한 형태에 한정되는 것은 아니다.
다음으로, 노면 모델(3)이 정의된다(단계 S2).
본 실시형태의 노면 모델(3)은, 도 5에 도시되는 바와 같이, 단일의 평면을 구성하는 1 이상의 강표면(剛表面) 요소(e8)에 의해 판 형상으로 모델화된 것을 나타낸다. 노면 모델(3)은, 강표면이기 때문에, 외력이 작용해도 변형하지 않는다. 노면 모델(3)은, 필요에 따라 요철, 예컨대 불규칙한 단차, 오목부, 기복, 바퀴 자국 등이 형성되어도 좋고, 드럼 시험기와 비슷한 원통 형상 표면에 형성되어도 좋다.
다음으로, 시뮬레이션을 행하기 위한 각종의 조건이 설정된다(단계 S3).
설정되는 조건으로서는, 예컨대 타이어 모델(2)을 장착하는 림, 공기압, 수직 하중, 평가하는 주행 속도, 주행 시의 슬립각, 캠버각 및 타이어 모델(2)과 노면 모델(3) 사이의 마찰 계수 등을 포함한다. 마찰 계수는, 주행하는 노면에 따른 값이 정의된다.
다음으로, 본 실시형태에서는, 도 6에 도시되는 바와 같이, 타이어 모델(2)을 노면 모델(3)에 접촉시키고 또한 수직 하중(Z축 방향의 하중)을 부하했을 때의 타이어 형상을 계산하는 변형 시뮬레이션이 행해진다(단계 S4).
변형 시뮬레이션에서는, 상기 단계 S3에서 설정된 조건에 따라, 림 조립되고 또한 소정의 공기압이 충전된 타이어가 소정의 수직 하중으로 노면에 압착되어 있 는 상태가 계산된다. 예컨대 타이어 모델(2)의 비드 코어 모델부(E7)의 간격을 림 폭에 따른 폭 치수로 변형시킴으로써, 타이어 모델(2)을 림 조립한 상태를 계산할 수 있다. 또한, 타이어 모델(2)의 내강면(內腔面)에 소정의 등분포 하중을 실어서 변형시킴으로써, 타이어 모델(2)에 공기압을 충전한 상태를 계산할 수 있다. 또한, 수직 하중은, 타이어 모델(2)의 회전축에 부여됨으로써, 하중에 의해 변형된 타이어 모델(2)의 형상이 계산된다.
상기 계산은, 유한 요소법에 의해 행해진다. 유한 요소 모델에 각종의 경계 조건을 부여하여, 그 계(系) 전체의 힘, 변위 등의 물리량을 계산하는 순서 내지 방법에 대해서는, 잘 알려져 있는 공지의 예에 따라 행할 수 있다. 본 예에서는, 상기 컴퓨터 장치(1)에 의해 범용의 해석 프로그램(예컨대 범용 양해법 소프트웨어(general explicit method software) 「LS-Dyna」) 등을 실행하여 계산이 행해진다.
또한, 본 실시형태에서는, 타이어 모델(2)을 노면 모델(3)에 정적으로 접촉시킨다. 이러한 변형 시뮬레이션에 의해 얻어진 타이어 모델(2)을 시각화한 측면도를 도 7에 도시한다. 도 7로부터 명백하듯이, 타이어 모델(2)의 트레드 고무 모델부(E1)는, 강체인 노면 모델(3)과 접촉하는 접지면부(A)가 평평하게 변형한다.
다음으로, 타이어 모델(2)의 각 요소의 변형 정보가 상기 컴퓨터 장치(1)에 기록된다(단계 S5). 즉, 제1 내지 제6 요소(e1∼e6)는 탄성 변형하기 때문에, 각 요소의 응력, 왜곡 및 에너지 등의 변형 정보가 컴퓨터 장치(1)의 기억 장치에 기억된다. 또, 기록되는 정보는, 필요에 따라 여러 가지 파라미터를 포함할 수 있다.
다음으로, 타이어 모델(2)의 강체화가 행해진다(단계 S6).
본 실시형태에서는, 탄성의 요소인 제1 내지 제6 요소(e1 내지 e6) 모두를 강체화함으로써, 타이어 모델(2)이 강체 타이어 모델(5)로 수정된다. 요소의 강체화는, 예컨대 각 요소에 정의되어 있는 탄성률의 값을 무한대로 변경함으로써 표현할 수 있다. 이러한 강체 타이어 모델(5)은, 도 7에 도시한 형상, 즉, 트레드 고무 모델부(E1)에 평탄하게 변형한 접지면부(A)를 포함하는 형상을 계속 유지한다.
다음으로, 강체 타이어 모델(5)에 가속도를 부여하여 임의의 속도까지 가속시키는 일이 행해진다(단계 S7). 본 실시형태에서는, 도 7, 도 8에 도시되는 바와 같이, 강체 타이어 모델(5)의 회전축(CL)은 그 축선 주위에서 회전 가능하고 또한 상하 방향(Z축 방향)으로만 이동 가능한 조건이 정의되며, 노면 모델(3)이 소정의 속도로 이동시켜진다. 이에 따라, 강체 타이어 모델(5)은, 노면 모델(3)과의 접촉에 의한 마찰력에 의해 가속도를 부여받는다. 단, 가속도를 부여하는 방법은, 이러한 형태에 한정되는 것은 아니다.
여기서, 강체 타이어 모델(5)은, 외력이 작용해도 전혀 변형하지 않고, 상기 변형 시뮬레이션으로 얻어진 변형 상태를 유지한 채로 회전한다. 따라서, 강체 타이어 모델(5)은, 현실적으로는 작용할 수 없을 것 같은 큰 가속도(예컨대 100 G 이상)가 부여되어도, 요소(e1 내지 e6)의 손상이나 계산 에러 등을 발생시키지 않고, 단시간에 소정의 속도까지 가속시키는 것이 가능해진다. 또한, 가속 중인 강체 타이어 모델(5)의 변형 계산이 전혀 필요하지 않기 때문에, 계산 부하를 줄이는 데에도 도움이 된다.
강체 타이어 모델(5)을 가속시키는 시간은 특히 한정되는 것은 아니다. 그러나, 본 실시형태의 강체 타이어 모델(5)은, 평평하게 변형한 접지면부(A)를 포함하고 있기 때문에 외부 직경이 일정하지 않다. 따라서, 가속시키는 시간이 길어지면, 강체 타이어 모델(5)에 큰 상하의 진동 등이 발생할 우려가 있다. 이러한 진동을 억제하기 위해서는, 가속 중인 강체 타이어 모델(5)의 이동량을 적게 하는 것이 바람직하고, 특히 강체 타이어 모델(5)이 가속하기 전의 접지 상태에 있어서의 노면 모델과의 접지 길이(L)의 1/2[접지면부의 위치(P1∼P2)] 이하로 하는 것이 바람직하다. 이를 위해서는, 강체 타이어 모델(5)에 부여하는 가속도를 a(m/s2)로 하면, 가속도를 부여하는 시간(T)(초)은, 하기 식 (1)로 나타낼 수 있다.
∫Tat dt≤L/2 …(1)
그리고, 상기 식 (1)을 풀음으로써, 하기 식 (2)가 얻어진다. 따라서, 강체 타이어 모델(5)을 가속시키는 시간은, 하기 식 (2)를 만족시키는 것이 바람직하다. 특히, 강체 타이어 모델(5)의 이동량을 접지 길이(L)의 1/3 이하로 억제할 때에는, 하기 식 (3)을 만족시키는 것이 바람직하다.
T≤√(L/a) …(2)
T≤√(2L/3a) …(3)
여기서, 강성 타이어 모델(5)은, 가속도에 의해 전혀 변형하지 않는다. 따라서, 상기 식 (2) 또는 (3)에서는, 가속시키는 시간(T)을 우선적으로 결정하고, 그 후, 가속도(a)가 결정된다.
일례로서, 강체 타이어 모델(5)의 가속 전의 접지 상태에 있어서의 접지 길이(L)=150 ㎜, 평가 주행 속도=50 ㎞/h, 강체 타이어 모델(5)의 이동량을 접지 길이(L)의 1/3로 한 경우, 강체 타이어 모델(5)을 가속시키는 시간(T)을, 예컨대 7 msec이라는 매우 짧은 시간으로 설정한다. 이 경우, 식 (3)으로부터, a≤(2L/3T2)이 되기 때문에, 가속도(a)는, 약 2040.8(m/s2)로 정할 수 있다.
또 단계 S7에 의해, 강체 타이어 모델(5)이 소정의 속도에 도달한 후에는, 가속도가 영으로 세트되어, 강체 타이어 모델(5)은 등속 주행한다.
다음으로, 강체 타이어 모델(5)의 각 요소의 탄성률을 원래대로 복귀시키고(단계 S8), 또한 단계 S5에서 기록된 변형 정보를, 타이어 모델(2)의 각 요소(e1 내지 e6)로 복귀시킨다(단계 S9). 즉, 상기 제1 내지 제6 요소(e1∼e6)는, 최초에 정의된 각 고무나 섬유 코드재에 대응하는 탄성률로 복귀된다. 또한, 탄성의 요소(e1 내지 e6)에는, 강체화되기 전의 응력, 왜곡 및 에너지 등이 다시 부여된다. 따라서, 이러한 타이어 모델(2)은, 목적으로 하는 주행 속도로 전동하고, 또한 운동 방정식과 힘의 균형에 의해 정해지는 형상으로 변형할 수 있다.
그런 후, 타이어 모델(2)로부터 필요한 물리량이 취득된다(단계 S10). 취득되는 물리량으로서는, 예컨대, 타이어 모델(2)의 전후력, 횡력, 상하력 및/또는 코너링 파워 등을 포함하며, 이들 값을 시계열적으로 출력할 수 있다. 이에 따라, 평가 대상 타이어가 임의의 속도로 노면 상을 전동할 때의 성능을 예측할 수 있다.
본 발명은 여러 가지 형태로 변경하여 실시할 수 있다. 예컨대, 먼저 상기 가속 단계 S6∼S8을 행한 후, 타이어 모델(2)을 노면 모델(3)에 접촉시키고 또한 하중을 실어서 변형시켜도 좋다. 이 때, 타이어 모델(2)과 노면 모델(3)을 모두 동일한 속도로 하여 접촉시키는 것이 좋다.
또한, 상기 실시형태에서는, 모든 탄성의 요소(e1 내지 e6)를 강체화하였으나, 주요한 요소만 강체화하는 것이어도 좋다. 예컨대, 변형되기 쉬운 고무에 대응하는 요소만을 강체화하는 것이어도 충분한 효과를 얻을 수 있다.
[실시예]
타이어 사이즈 235/45R17의 공기 주입 타이어에 대해서, 본 발명을 이용한 시뮬레이션 방법으로 하기의 주행 시의 코너링 파워가 계산(예측)되었다.
주행 속도: 20 ㎞/h, 50 ㎞/h의 2종
공기압: 200 ㎪
슬립각: 1°
하중: 4.5 kN
비교예 1 및 2의 가속 단계는, 탄성 변형을 표현할 수 있는 타이어 모델에 1 G의 가속도를 부여함으로써 행해졌다.
한편, 실시예 1 및 2의 시뮬레이션 방법에서는, 도 2에 도시하는 순서로 행해지고, 가속도는 113 G 및 283 G로 하였다.
테스트 결과를 표 1 및 도 9에 나타낸다.
Figure 112009036663197-pat00001
테스트 결과, 실시예의 방법에서는, 계산 시간을 약 62% 단축할 수 있는 것을 확인할 수 있다. 또한, 계산 결과에 대해서도, 비교예 1과의 차가 약 4%이며, 정밀도의 악화가 발생하고 있지 않은 것도 확인할 수 있었다.
도 1은 본 실시형태의 시뮬레이션 방법을 실시하기 위한 컴퓨터 장치의 구성도이다.
도 2는 본 실시형태의 시뮬레이션 방법의 처리 순서의 일례를 도시하는 플로우차트이다.
도 3은 본 실시형태에서 이용한 타이어 모델의 사시도이다.
도 4는 그 타이어 자오선 단면도이다.
도 5는 노면 모델의 사시도이다.
도 6은 타이어 모델을 노면 모델에 접촉시킨 상태를 도시하는 사시도이다.
도 7은 그 측면도이다.
도 8은 강체 타이어 모델의 전동 상태를 도시하는 측면도이다.
도 9는 타이어 모델의 주행 속도와 시간과의 관계를 도시하는 그래프이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1: 컴퓨터 장치 2: 타이어 모델
3: 노면 모델

Claims (4)

  1. 타이어가 임의의 속도로 노면 상을 전동(轉動)하는 상태를, 컴퓨터를 이용하여 수치 계산하는 타이어의 시뮬레이션 방법으로서,
    적어도 일부에 탄성이 정의된 요소를 이용하여 수치 계산용 타이어 모델을 설정하는 단계와,
    상기 타이어 모델을 노면 모델에 정적으로 접촉시키고 또한 하중을 실어서 변형시키는 단계와,
    상기 변형된 타이어 모델을 상기 속도로 가속시키는 가속 단계와,
    상기 속도로 전동하는 타이어 모델로부터 필요한 물리량을 취득하는 단계
    를 포함하고, 또한
    상기 가속 단계는,
    상기 변형된 타이어 모델의 상기 탄성의 요소의 적어도 일부를 강체화하여 강체 타이어 모델을 얻는 단계와,
    상기 강체 타이어 모델에 가속도를 부여하는 단계와,
    상기 강체 타이어 모델이 미리 정한 속도가 되었을 때에 상기 강체 타이어 모델의 각 요소를 원래의 탄성률로 복귀시키는 단계
    를 포함하고,
    상기 가속도를 부여하는 시간(T)(초)은 하기 식,
    T≤√(L/a)
    (단, L은 타이어 모델의 접지 길이(m), a는 가속도(m/s2)임)
    을 만족하는 것을 특징으로 하는 타이어의 시뮬레이션 방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 가속 단계 후에, 상기 타이어 모델을 노면 모델에 접촉시키고 또한 하중을 실어서 변형시키는 단계를 포함하는 타이어의 시뮬레이션 방법.
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Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2948764B1 (fr) * 2009-07-28 2011-08-26 Michelin Soc Tech Procede de prevision d'un bruit de roulement d'un pneumatique
FR2948765B1 (fr) 2009-07-28 2013-10-18 Michelin Soc Tech Procede de prevision d'un effet physique d'interaction entre un pneumatique et un revetement routier
JP5584004B2 (ja) * 2010-03-31 2014-09-03 株式会社ブリヂストン タイヤ性能予測方法及びタイヤ性能予測装置
US8793109B2 (en) * 2011-10-25 2014-07-29 Snap-On Equipment Srl A Unico Socio Determination of non-uniformities of loaded wheels by load simulation
EP2587214B1 (en) * 2011-10-25 2013-12-11 Snap-on Equipment Srl a unico socio Determination of non-uniformities of loaded wheels by load simulation
KR101675362B1 (ko) * 2012-04-11 2016-11-11 브리지스톤 어메리카스 타이어 오퍼레이션스, 엘엘씨 롤링하는 타이어의 정상 상태 시뮬레이션용의 시스템 및 방법
JP6050704B2 (ja) 2013-03-12 2016-12-21 住友ゴム工業株式会社 シミュレーションモデルの作成方法
AT512717B1 (de) * 2013-07-26 2015-02-15 Avl List Gmbh Verfahren zur Durchführung eines Prüflaufs auf einem Prüfstand
US9840118B2 (en) * 2015-12-09 2017-12-12 The Goodyear Tire & Rubber Company Tire sensor-based robust road surface roughness classification system and method
JP6682369B2 (ja) * 2016-06-09 2020-04-15 株式会社ブリヂストン タイヤ劣化状態予測方法
CN114537058B (zh) * 2022-01-26 2023-05-23 中策橡胶集团股份有限公司 一种轮胎钉扎后胎体帘线受力分析方法、设计方法、设备和程序产品
WO2024091773A1 (en) * 2022-10-27 2024-05-02 Bridgestone Americas Tire Operations, Llc System and method for indirect tire wear modeling and prediction from tire specification

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004161210A (ja) * 2002-11-15 2004-06-10 Yokohama Rubber Co Ltd:The 構造体モデルの作成方法、タイヤ性能予測方法、タイヤ製造方法、タイヤおよびプログラム
JP2005161945A (ja) 2003-12-01 2005-06-23 Yokohama Rubber Co Ltd:The タイヤのシミュレーション方法及びタイヤのシミュレーションプログラム、並びにホイールモデル

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5880362A (en) * 1995-09-06 1999-03-09 Engineering Technology Associates, Inc. Method and system for simulating vehicle and roadway interaction
US6199026B1 (en) * 1997-11-25 2001-03-06 Sumitomo Rubber Industries, Ltd. Method of and apparatus for simulating rolling tire
US6160478A (en) * 1998-10-27 2000-12-12 Sarcos Lc Wireless health monitoring system
JP3253952B1 (ja) 2000-06-14 2002-02-04 住友ゴム工業株式会社 車両・タイヤ性能のシミュレーション方法
DE60141753D1 (de) * 2000-06-14 2010-05-20 Sumitomo Rubber Ind Simulationsverfahren für das verhalten von fahrzeug und reifen
DE60205187T2 (de) * 2001-09-18 2006-06-14 Sumitomo Rubber Ind Verfahren zur Simulation eines rollenden Reifens
JP3305705B1 (ja) 2001-10-25 2002-07-24 住友ゴム工業株式会社 タイヤの走行シミュレーション方法
JP3927080B2 (ja) 2002-06-12 2007-06-06 住友ゴム工業株式会社 タイヤのシミュレーション方法
JP3940093B2 (ja) * 2003-04-28 2007-07-04 住友ゴム工業株式会社 タイヤのシミュレーション方法
CN2757112Y (zh) * 2004-06-29 2006-02-08 财团法人车辆研究测试中心 机车路况模拟测试机构
DE102004046912A1 (de) * 2004-09-28 2006-03-30 Daimlerchrysler Ag Verfahren zur Simulation der Lebensdauer bei einem Verkehrsmittel

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004161210A (ja) * 2002-11-15 2004-06-10 Yokohama Rubber Co Ltd:The 構造体モデルの作成方法、タイヤ性能予測方法、タイヤ製造方法、タイヤおよびプログラム
JP2005161945A (ja) 2003-12-01 2005-06-23 Yokohama Rubber Co Ltd:The タイヤのシミュレーション方法及びタイヤのシミュレーションプログラム、並びにホイールモデル

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