JP2014141164A - Tire simulation method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、トレッド溝の耐久性等を精度よく評価することができるタイヤのシミュレーション方法に関する。 The present invention relates to a tire simulation method that can accurately evaluate durability and the like of a tread groove.
近年、トレッド溝を有するタイヤの諸性能を、コンピュータを用いて解析するシミュレーション方法が提案されている。例えば、トレッド溝に関する物理量を計算するシミュレーション方法では、先ず、コンピュータに、内圧充填前のタイヤの子午線断面形状に基づいて、有限個の要素からなるタイヤモデルを入力するステップが行われる。このタイヤモデルには、タイヤのトレッド溝が設定される。 In recent years, simulation methods for analyzing various performances of tires having tread grooves using a computer have been proposed. For example, in a simulation method for calculating a physical quantity related to a tread groove, a step of inputting a tire model composed of a finite number of elements to a computer based on the meridian cross-sectional shape of the tire before filling with internal pressure is first performed. In the tire model, a tread groove of a tire is set.
次に、コンピュータが、予め定められた内圧の条件に基づいて、前記タイヤモデルの内圧充填後の形状を計算するステップが行われる。次に、コンピュータが、予め定められた荷重条件に基づいて、タイヤモデルの荷重負荷後の形状を計算するステップが行われる。そして、内圧が充填されかつ荷重が負荷された後のタイヤモデルにおいて、トレッド溝の形状や歪といった物理量が計算される。これらの物理量に基づいて、トレッド溝の耐久性が評価される。関連する文献としては次のものがある。 Next, a step is performed in which the computer calculates the shape of the tire model after filling the internal pressure based on a predetermined internal pressure condition. Next, a step is performed in which the computer calculates the shape of the tire model after being loaded based on a predetermined load condition. Then, in the tire model after the internal pressure is filled and the load is applied, physical quantities such as the shape and strain of the tread groove are calculated. Based on these physical quantities, the durability of the tread groove is evaluated. Related literature includes:
上記のように、従来のシミュレーション方法では、内圧充填前のタイヤに基づいてタイヤモデルが設定されるため、タイヤモデルの内圧充填後の形状を計算するステップ、及び、タイヤモデルの荷重負荷後の形状を計算するステップの双方が実施される。このため、タイヤモデルの荷重負荷後の形状と、内圧が充填されかつ荷重が負荷された実際のタイヤの形状とが相違しやすい。従って、従来のシミュレーション方法では、トレッド溝の周囲の歪等の物理量の計算に誤差が生じやすく、トレッド溝の耐久性等を精度よく評価できないという問題があった。 As described above, in the conventional simulation method, since the tire model is set based on the tire before the internal pressure filling, the step of calculating the shape after the internal pressure filling of the tire model, and the shape of the tire model after being loaded Both steps of calculating are performed. For this reason, the shape of the tire model after being loaded is likely to be different from the actual shape of the tire filled with the internal pressure and loaded. Therefore, the conventional simulation method has a problem that errors in calculation of physical quantities such as strain around the tread groove are likely to occur, and durability of the tread groove cannot be accurately evaluated.
本発明は、以上のような実状に鑑み案出されたもので、タイヤモデルのトレッド溝の子午線断面形状が、荷重が負荷された変形タイヤのトレッド溝の子午線断面形状に変形したときに、トレッド溝に関する物理量を計算することを基本として、トレッド溝の耐久性等を精度よく評価しうる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 has been devised in view of the actual situation as described above. When the meridian cross-sectional shape of the tread groove of the tire model is deformed to the meridian cross-sectional shape of the tread groove of the deformed tire loaded, a tread is obtained. The main object is to provide a tire simulation method capable of accurately evaluating the durability of a tread groove and the like based on the calculation of physical quantities related to the groove.
本発明のうち請求項1記載の発明は、コンピュータを用いて、トレッド溝を有するタイヤの性能を評価するためのタイヤのシミュレーション方法であって、前記タイヤに内圧を充填し無負荷状態とした無負荷タイヤを準備するステップ、前記コンピュータに、前記無負荷タイヤに基づいて、前記トレッド溝を少なくとも含んだ前記無負荷タイヤの子午線断面形状を入力するステップ、前記コンピュータに、前記無負荷タイヤの子午線断面形状に基づいて、有限個の要素からなるタイヤモデルを入力するステップ、前記コンピュータが、前記タイヤモデルに予め定められた荷重条件を定義して、前記トレッド溝が変形した前記タイヤモデルを計算する変形ステップ、及び、前記コンピュータが、変形した前記タイヤモデルの前記トレッド溝に関する物理量を計算する計算ステップを含むことを特徴とする。 The invention according to claim 1 of the present invention is a tire simulation method for evaluating the performance of a tire having a tread groove by using a computer, wherein the tire is filled with an internal pressure to be in a no-load state. Preparing a loaded tire; inputting to the computer a meridian cross-sectional shape of the unloaded tire including at least the tread groove based on the unloaded tire; into the computer, a meridian section of the unloaded tire A step of inputting a tire model composed of a finite number of elements based on the shape; a deformation in which the computer defines a predetermined load condition for the tire model and calculates the tire model in which the tread groove is deformed And the computer relates to the tread groove of the deformed tire model. Characterized in that it comprises a calculation step of calculating that the physical quantity.
また、請求項2記載の発明は、前記無負荷タイヤに荷重を負荷して前記トレッド溝を変形させた変形タイヤを得るステップ、及び、前記コンピュータに、前記変形タイヤに基づいて、前記トレッド溝を少なくとも含んだ前記変形タイヤの子午線断面形状を入力するステップをさらに含み、前記変形ステップは、前記タイヤモデルの前記トレッド溝の子午線断面形状が、前記変形タイヤの前記トレッド溝の子午線断面形状に一致するまで、前記タイヤモデルの変形計算が繰り返し行われ、前記計算ステップは、前記タイヤモデルの前記トレッド溝の子午線断面形状が、前記変形タイヤの前記トレッド溝の子午線断面形状に一致したときの前記トレッド溝に関する物理量を計算する請求項1に記載のタイヤのシミュレーション方法である。 According to a second aspect of the present invention, there is provided a deformed tire obtained by deforming the tread groove by applying a load to the no-load tire, and the computer is provided with the tread groove based on the deformed tire. The method further includes the step of inputting at least a meridian cross-sectional shape of the deformed tire, wherein the deforming step matches a meridian cross-sectional shape of the tread groove of the tire model with a meridian cross-sectional shape of the tread groove of the deformed tire. Until the deformation calculation of the tire model is repeatedly performed, the calculation step includes the tread groove when the meridian cross-sectional shape of the tread groove of the tire model matches the meridian cross-sectional shape of the tread groove of the deformed tire. The tire simulation method according to claim 1, wherein the physical quantity relating to the tire is calculated.
また、請求項3記載の発明は、前記物理量は、前記トレッド溝の周囲の要素の歪又は応力である請求項1又は2記載のタイヤのシミュレーション方法である。 The invention according to claim 3 is the tire simulation method according to claim 1 or 2, wherein the physical quantity is strain or stress of an element around the tread groove.
また、請求項4記載の発明は、前記タイヤは、前記トレッド溝が形成されているトレッドゴムを含み、JIS K6258に準拠して、前記トレッドゴムの少なくとも一部を、温度40℃のトルエンに24時間浸漬させ、前記トレッドゴムの膨潤率を求めるステップ、並びに、前記計算ステップで計算された前記トレッド溝の歪、及び、前記トレッドゴムの膨潤率から、前記タイヤのトレッド溝の耐クラック性又はタイヤの高速安定性を評価するステップを含む請求項1乃至3のいずれかに記載のタイヤのシミュレーション方法である。 According to a fourth aspect of the present invention, the tire includes a tread rubber in which the tread groove is formed, and at least a part of the tread rubber is 24 in toluene at a temperature of 40 ° C. according to JIS K6258. The step of determining the swelling rate of the tread rubber by immersing for a time, the crack resistance of the tread groove of the tire or the tire from the strain of the tread groove calculated in the calculation step and the swelling rate of the tread rubber The tire simulation method according to claim 1, further comprising a step of evaluating the high speed stability of the tire.
本発明のタイヤのシミュレーション方法は、タイヤに内圧を充填し無負荷状態とした無負荷タイヤを準備するステップ、コンピュータに、無負荷タイヤに基づいて、トレッド溝を少なくとも含んだ無負荷タイヤの子午線断面形状を入力するステップ、及び、コンピュータに、無負荷タイヤの子午線断面形状に基づいて、有限個の要素からなるタイヤモデルを入力するステップを含む。 The tire simulation method of the present invention includes a step of preparing an unloaded tire in which the tire is filled with an internal pressure to be in an unloaded state, and a meridian section of the unloaded tire including at least a tread groove based on the unloaded tire in a computer. Inputting a shape, and inputting a tire model composed of a finite number of elements to a computer based on a meridian cross-sectional shape of the unloaded tire.
さらに、シミュレーション方法は、タイヤモデルに予め定められた荷重条件を定義して、トレッド溝が変形したタイヤモデルを計算する変形ステップ、及び、変形したタイヤモデルのトレッド溝に関する物理量を計算する計算ステップを含む。 Further, the simulation method includes a deformation step for calculating a tire model in which a tread groove is deformed by defining a predetermined load condition for the tire model, and a calculation step for calculating a physical quantity relating to the tread groove of the deformed tire model. Including.
このように、本発明のシミュレーション方法では、内圧が充填された無負荷タイヤに基づいてタイヤモデルが設定されるため、従来のように、タイヤモデルの内圧充填後の形状を計算する必要がない。これにより、本発明のシミュレーション方法では、荷重条件に基づいて変形したタイヤモデルの子午線断面形状と、内圧が充填されかつ荷重が負荷された実際のタイヤの子午線断面形状との相違を最小限に抑えることができる。従って、本発明のシミュレーション方法では、トレッド溝に関する物理量の誤差を小さくすることができ、トレッド溝の耐久性等を精度よく評価することができる。 Thus, in the simulation method of the present invention, since the tire model is set based on the unloaded tire filled with the internal pressure, it is not necessary to calculate the shape of the tire model after filling with the internal pressure as in the conventional case. Thereby, in the simulation method of the present invention, the difference between the meridian cross-sectional shape of the tire model deformed based on the load condition and the meridian cross-sectional shape of the actual tire filled with the internal pressure and loaded is minimized. be able to. Therefore, in the simulation method of the present invention, the error of the physical quantity related to the tread groove can be reduced, and the durability of the tread groove can be accurately evaluated.
以下、本発明の実施の一形態が図面に基づき説明される。
図1に示されるように、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、トレッド溝の耐久性を、コンピュータを用いて評価するための方法である。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
As shown in FIG. 1, the tire simulation method of the present embodiment (hereinafter sometimes simply referred to as “simulation method”) is a method for evaluating the durability of a tread groove using a computer.
図1に示されるように、コンピュータ1は、本体1a、キーボード1b、マウス1c及びディスプレイ装置1dを含む。この本体1aには、演算処理装置(CPU)、ROM、作業用メモリー、磁気ディスクなどの記憶装置、及び、ディスクドライブ装置1a1、1a2などが設けられる。なお、記憶装置には、本実施形態のシミュレーション方法を実行するための処理手順(プログラム)が予め記憶されている。 As shown in FIG. 1, the computer 1 includes a main body 1a, a keyboard 1b, a mouse 1c, and a display device 1d. The main body 1a is provided with an arithmetic processing unit (CPU), a ROM, a working memory, a storage device such as a magnetic disk, and disk drive devices 1a1, 1a2. Note that a processing procedure (program) for executing the simulation method of the present embodiment is stored in the storage device in advance.
図2に示されるように、本実施形態の解析対象のタイヤ2は、自動二輪車用タイヤとして構成されている。このタイヤ2は、トレッド部2aからサイドウォール部2bを経てビード部2cのビードコア5に至るカーカス6と、このカーカス6のタイヤ半径方向外側かつトレッド部2aの内部に配されるベルト層7とを具えている。 As shown in FIG. 2, the analysis target tire 2 of the present embodiment is configured as a motorcycle tire. The tire 2 includes a carcass 6 extending from the tread portion 2a through the sidewall portion 2b to the bead core 5 of the bead portion 2c, and a belt layer 7 disposed outside the carcass 6 in the tire radial direction and inside the tread portion 2a. It has.
トレッド部2aは、タイヤ軸方向の外端であるトレッド端2t、2t間の外面2Sが、タイヤ半径方向外側に凸の円弧状に湾曲してのびている。また、トレッド部2aは、トレッド端2t、2t間のタイヤ軸方向距離であるトレッド幅TWが、タイヤ最大幅をなしている。 In the tread portion 2a, the outer surface 2S between the tread ends 2t and 2t, which is the outer end in the tire axial direction, extends and curves in a convex arc shape outward in the tire radial direction. Further, in the tread portion 2a, the tread width TW, which is the distance in the tire axial direction between the tread ends 2t and 2t, forms the maximum tire width.
さらに、トレッド部2aには、路面に接地する踏面11と、該踏面11から凹む複数のトレッド溝12とが設けられている。トレッド溝12は、タイヤ赤道Cを挟んで隣り合う一対のセンタートレッド溝12a、12aと、各センタートレッド溝12a、12aのタイヤ軸方向外側に配置される一対のショルダートレッド溝12b、12bとを含んでいる、これらのトレッド溝12a、12bは、例えば、トレッド部2aを、タイヤ周方向、又は、タイヤ周方向に対して傾斜してのびている。また、トレッド溝12の溝深さD1は、例えば、3.5〜5.5mm程度に設定される。さらに、トレッド溝12の溝幅W1は、例えば、2〜4mm程度に設定される。 Further, the tread portion 2a is provided with a tread surface 11 that comes in contact with the road surface and a plurality of tread grooves 12 that are recessed from the tread surface 11. The tread groove 12 includes a pair of center tread grooves 12a and 12a adjacent to each other with the tire equator C interposed therebetween, and a pair of shoulder tread grooves 12b and 12b disposed on the outer side in the tire axial direction of the center tread grooves 12a and 12a. These tread grooves 12a and 12b extend, for example, the tread portion 2a so as to be inclined with respect to the tire circumferential direction or the tire circumferential direction. Further, the groove depth D1 of the tread groove 12 is set to, for example, about 3.5 to 5.5 mm. Furthermore, the groove width W1 of the tread groove 12 is set to about 2 to 4 mm, for example.
カーカス6は、少なくとも1枚、本実施形態では、2枚のカーカスプライ6A、6Bにより構成されている。カーカスプライ6A、6Bは、トレッド部2aからサイドウォール部2bを経てビード部2cのビードコア5に至る本体部6aと、該本体部6aに連なりビードコア5の廻りをタイヤ軸方向内側から外側に向けて折り返された折返し部6bとを有している。また、カーカスプライ6A、6Bの本体部6aと折返し部6bとの間には、例えば、硬質のゴムからなるビードエーペックス8が配されている。 The carcass 6 includes at least one carcass ply 6A and 6B in this embodiment. The carcass plies 6A and 6B include a main body portion 6a that extends from the tread portion 2a through the sidewall portion 2b to the bead core 5 of the bead portion 2c, and extends around the bead core 5 from the inner side to the outer side in the tire axial direction. And a folded portion 6b that is folded. Further, a bead apex 8 made of, for example, hard rubber is disposed between the main body portion 6a and the folded portion 6b of the carcass plies 6A and 6B.
ベルト層7は、ベルトコードを、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2枚のベルトプライ7A、7Bから構成されている。これらのベルトプライ7A、7B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 7 is composed of two belt plies 7A and 7B in which a belt cord is arranged with an inclination of, for example, 10 to 35 degrees with respect to the tire circumferential direction. These belt plies 7A and 7B are overlapped so that the belt cords cross each other.
図3には、本実施形態のシミュレーション方法の具体的な処理手順が示される。
本実施形態では、先ず、図2に示したタイヤ2に内圧を充填し、かつ、無負荷状態とした無負荷タイヤを準備する(ステップS1)。本実施形態のステップS1では、タイヤ2を正規リムであるリム13にリム組みし、かつ、正規内圧が充填される。なお、タイヤ2に充填される内圧については、上記のような正規内圧に限定されるわけではなく、解析条件等に応じて適宜設定することができる。
FIG. 3 shows a specific processing procedure of the simulation method of the present embodiment.
In the present embodiment, first, a no-load tire is prepared in which the tire 2 shown in FIG. 2 is filled with the internal pressure and is in an unloaded state (step S1). In step S1 of this embodiment, the tire 2 is assembled to the rim 13 which is a normal rim, and the normal internal pressure is filled. In addition, about the internal pressure with which the tire 2 is filled, it is not necessarily limited to the above normal internal pressures, and can be appropriately set according to analysis conditions and the like.
「正規リム」とは、タイヤ2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。 The “regular rim” is a rim determined for each tire in the standard system including the standard on which the tire 2 is based. For example, “Standard Rim” for JATMA, “Design Rim” for TRA, For ETRTO, use “Measuring Rim”.
また、「正規内圧」とは、タイヤ2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。 In addition, the “regular internal pressure” is the air pressure that each standard defines for each tire in the standard system including the standard on which the tire 2 is based. TIRE LOAD LIMITS AT VARIOUS COLD INFLATION PRESSURES "Maximum value", ETRTO, "INFLATION PRESSURE".
次に、コンピュータ1に、無負荷タイヤ14に基づいて、無負荷タイヤ14の子午線断面形状を入力する(ステップS2)。本実施形態のステップS2では、先ず、無負荷タイヤ14をCTスキャン撮影して、無負荷タイヤ14の子午線断面の映像データをコンピュータ1に入力する。そして、無負荷タイヤ14の映像データが、CADデータ等に変換される。これにより、図4に示されるように、トレッド溝12を含んだ無負荷タイヤ14の子午線断面形状(輪郭形状)14Sを、コンピュータ1に入力することができる。 Next, the meridian cross-sectional shape of the unloaded tire 14 is input to the computer 1 based on the unloaded tire 14 (step S2). In step S <b> 2 of the present embodiment, first, CT scan imaging of the unloaded tire 14 is performed, and image data of a meridian section of the unloaded tire 14 is input to the computer 1. Then, the video data of the no-load tire 14 is converted into CAD data or the like. Thereby, as shown in FIG. 4, the meridian cross-sectional shape (contour shape) 14 </ b> S of the unloaded tire 14 including the tread groove 12 can be input to the computer 1.
次に、コンピュータ1に、無負荷タイヤ14の子午線断面形状14Sに基づいて、有限個の要素からなるタイヤモデルを入力する(ステップS3)。本実施形態のステップS3では、先ず、無負荷タイヤ14の子午線断面形状14Sに基づいて、図2に示したトレッド溝12が形成されているトレッドゴム2g、カーカス6、及び、ベルト層7等が、図5に示される二次元の要素Fi(i=1、2、…)を用いてモデル化される。これにより、トレッド溝16が形成されたトレッドゴムモデル17、カーカスモデル18、及び、ベルトモデル19等を有する二次元のタイヤモデル21が設定される。また、トレッド溝16は、センタートレッド溝12aをモデル化したセンタートレッド溝16aと、ショルダートレッド溝12bをモデル化したショルダートレッド溝16bとを含んでいる。 Next, a tire model composed of a finite number of elements is input to the computer 1 based on the meridian cross-sectional shape 14S of the unloaded tire 14 (step S3). In step S3 of the present embodiment, first, based on the meridian cross-sectional shape 14S of the unloaded tire 14, the tread rubber 2g in which the tread groove 12 shown in FIG. , The two-dimensional element Fi (i = 1, 2,...) Shown in FIG. As a result, a two-dimensional tire model 21 having a tread rubber model 17, a carcass model 18, a belt model 19 and the like in which the tread grooves 16 are formed is set. The tread groove 16 includes a center tread groove 16a that models the center tread groove 12a and a shoulder tread groove 16b that models the shoulder tread groove 12b.
二次元の要素Fiとしては、例えば、複雑な形状を表現するのに適した四辺形要素が好ましいが、これに限定されることはない。また、各要素Fiは、複数の節点22を含んでいる。さらに、各要素Fiには、要素番号、節点22の番号、節点22の座標値、及び、材料特性(例えば密度、ヤング率、又は、減衰係数等)などの数値データが定義される。また、隣り合う節点22、22間の距離L1は、シミュレーション精度を維持しつつ、計算時間の増大を防ぐ観点より、例えば、0.2〜0.8mmに設定されるのが望ましい。 As the two-dimensional element Fi, for example, a quadrilateral element suitable for expressing a complex shape is preferable, but is not limited thereto. Each element Fi includes a plurality of nodes 22. Further, numerical data such as an element number, a node number 22, a coordinate value of the node 22, and material characteristics (for example, density, Young's modulus, attenuation coefficient, etc.) are defined for each element Fi. In addition, the distance L1 between the adjacent nodes 22 and 22 is preferably set to, for example, 0.2 to 0.8 mm from the viewpoint of preventing an increase in calculation time while maintaining simulation accuracy.
また、本実施形態のタイヤモデル21は、タイヤモデル21のリム接触域21r、21rが、変形不能に拘束される。本実施形態では、リム接触域21r、21rを構成する要素Fiにおいて、各節点22に拘束条件が定義されることにより、リム接触域21r、21rの拘束が定義される。なお、リム接触域21r、21rの拘束は、例えば、リム13をモデル化したリムモデル(図示省略)が設定されることによって定義されてもよい。 In the tire model 21 of the present embodiment, the rim contact areas 21r and 21r of the tire model 21 are constrained so as not to be deformable. In the present embodiment, the constraint of the rim contact areas 21r and 21r is defined by defining the constraint condition at each node 22 in the element Fi constituting the rim contact areas 21r and 21r. The constraints on the rim contact areas 21r and 21r may be defined by setting a rim model (not shown) that models the rim 13, for example.
さらに、タイヤモデル21は、リム接触域21rと回転軸(図示省略)とのタイヤ半径方向距離Rsが、常にリム半径と等しくなるように条件が定義される。また、タイヤモデル21の内腔面には、無負荷タイヤ14の内圧条件に相当する等分布荷重wが定義されている。 Further, the tire model 21 is defined such that the tire radial distance Rs between the rim contact area 21r and the rotation shaft (not shown) is always equal to the rim radius. Further, an evenly distributed load w corresponding to the internal pressure condition of the no-load tire 14 is defined on the inner cavity surface of the tire model 21.
このように、本実施形態では、内圧が充填された無負荷タイヤ14に基づいて、タイヤモデル21がモデル化されるため、内圧充填に伴うタイヤモデル21の変形計算を行う必要がない。従って、本実施形態では、タイヤモデル21の計算時間を短縮することができる。 Thus, in this embodiment, since the tire model 21 is modeled based on the unloaded tire 14 filled with the internal pressure, there is no need to perform deformation calculation of the tire model 21 accompanying the internal pressure filling. Therefore, in this embodiment, the calculation time of the tire model 21 can be shortened.
次に、本実施形態のシミュレーション方法では、無負荷タイヤ14に荷重を負荷した変形タイヤを取得する(ステップS4)。本実施形態のステップS4では、図2に示した無負荷タイヤ14をキャンバー角0度で路面25に接地させて、正規荷重を負荷する。これにより、図6に示されるように、無負荷タイヤ14は、負荷された荷重によって撓み、トレッド溝12が変形した変形タイヤ26を得ることができる。 Next, in the simulation method of the present embodiment, a deformed tire in which a load is applied to the unloaded tire 14 is acquired (step S4). In step S4 of the present embodiment, the unloaded tire 14 shown in FIG. 2 is grounded to the road surface 25 at a camber angle of 0 degrees, and a normal load is applied. Thereby, as shown in FIG. 6, the unloaded tire 14 can be deformed by the loaded load, and a deformed tire 26 in which the tread groove 12 is deformed can be obtained.
「正規荷重」とは、タイヤ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" とする。なお、いずれの規格も存在しない場合、タイヤメーカの推奨値が適用される。なお、無負荷タイヤ14に負荷される荷重については、上記のような正規荷重に限定されるわけではなく、解析条件等に応じて適宜設定することができる。 “Regular load” is the load that each standard defines for each tire in the standard system including the standard on which the tire is based. The maximum load capacity is specified for JATMA, and the table “TIRE LOAD LIMITS AT for TRA” The maximum value described in “VARIOUS COLD INFLATION PRESSURES”, or “LOAD CAPACITY” for ETRTO. In addition, when neither standard exists, a tire manufacturer's recommendation value is applied. In addition, about the load loaded on the no-load tire 14, it is not necessarily limited to the above normal loads, but can be suitably set according to analysis conditions.
さらに、本実施形態のシミュレーション方法では、コンピュータに、変形タイヤ26に基づいて、変形タイヤ26の子午線断面形状を入力する(ステップS5)。本実施形態のステップS5では、ステップS2と同様に、変形タイヤ26をCTスキャン撮影して、変形タイヤ26の子午線断面の映像データをコンピュータ1に入力する。そして、変形タイヤ26の映像データが、CADデータ等に変換される。これにより、図7に示されるように、トレッド溝12を含んだ変形タイヤ26の子午線断面形状26Sを、コンピュータ1に入力することができる。 Furthermore, in the simulation method of the present embodiment, the meridian cross-sectional shape of the modified tire 26 is input to the computer based on the modified tire 26 (step S5). In step S <b> 5 of the present embodiment, as in step S <b> 2, the deformed tire 26 is CT-scanned and image data of a meridian section of the deformed tire 26 is input to the computer 1. Then, the video data of the modified tire 26 is converted into CAD data or the like. Thereby, as shown in FIG. 7, the meridian cross-sectional shape 26 </ b> S of the modified tire 26 including the tread groove 12 can be input to the computer 1.
次に、コンピュータ1が、タイヤモデル21に予め定められた荷重条件を定義して、トレッド溝16が変形したタイヤモデル21を計算する(変形ステップS6)。図8には、本実施形態の変形ステップS6の具体的な処理手順が示される。 Next, the computer 1 defines a predetermined load condition for the tire model 21, and calculates the tire model 21 in which the tread groove 16 is deformed (deformation step S6). FIG. 8 shows a specific processing procedure of the modification step S6 of the present embodiment.
本実施形態の変形ステップS6では、先ず、コンピュータ1に、タイヤ2が接地する路面25をモデル化した路面モデルが入力される(ステップS61)。図9に示されるように、本実施形態の路面モデル28は、路面25(図6に示す)の表面形状に基づいて、二次元の輪郭で定義される。この路面モデル28は、変形しない剛体表面として定義される。 In the modified step S6 of the present embodiment, first, a road surface model obtained by modeling the road surface 25 on which the tire 2 contacts is input to the computer 1 (step S61). As shown in FIG. 9, the road surface model 28 of the present embodiment is defined by a two-dimensional contour based on the surface shape of the road surface 25 (shown in FIG. 6). The road surface model 28 is defined as a rigid surface that does not deform.
次に、コンピュータ1が、予め定められた荷重条件に基づいて、タイヤモデル21の変形計算が行われる(ステップS62)。図9に示されるように、本実施形態のステップS62では、タイヤモデル21を路面モデル28に接地させて、タイヤモデル21の回転軸(図示省略)に垂直方向の荷重が定義される。これにより、荷重によってトレッド溝16が変形するタイヤモデル21が計算される。なお、タイヤモデル21に負荷される荷重は、変形タイヤ26に負荷された荷重と同一が望ましい。 Next, the computer 1 calculates deformation of the tire model 21 based on a predetermined load condition (step S62). As shown in FIG. 9, in step S <b> 62 of the present embodiment, the tire model 21 is grounded to the road surface model 28, and a load in the vertical direction is defined on the rotation axis (not shown) of the tire model 21. Thereby, the tire model 21 in which the tread groove 16 is deformed by the load is calculated. The load applied to the tire model 21 is preferably the same as the load applied to the modified tire 26.
このようなタイヤモデル21の変形計算は、各要素の形状及び材料特性などをもとに、各要素Fi(図5に示す)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、これらの各マトリックスを組み合わせて全体の系のマトリックスが作成される。そして、コンピュータ1が、各種の条件を当てはめて運動方程式を作成して、これらを単位時間Tx(x=0、1、…)ごと(例えば、1μ秒ごと)に、タイヤモデル21の変形計算を行う。このような転動計算は、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。 In the deformation calculation of the tire model 21, a mass matrix, a stiffness matrix, and a damping matrix for each element Fi (shown in FIG. 5) are created based on the shape and material characteristics of each element. The matrix of the whole system is created by combining the matrices. The computer 1 applies various conditions to create an equation of motion, and calculates the deformation of the tire model 21 for each unit time Tx (x = 0, 1,...) (For example, every 1 μsec). Do. Such rolling calculation can be calculated using commercially available finite element analysis application software such as LS-DYNA manufactured by LSTC.
次に、コンピュータ1が、変形タイヤ26のトレッド溝12の子午線断面形状12S(図7に示す)に、タイヤモデル21のトレッド溝16の子午線断面形状16S(図9に示す)が一致するか判断する(ステップS63)。 Next, the computer 1 determines whether the meridian cross-sectional shape 12S (shown in FIG. 7) of the tread groove 12 of the modified tire 26 matches the meridian cross-sectional shape 16S (shown in FIG. 9) of the tread groove 16 of the tire model 21. (Step S63).
本実施形態のステップS63では、変形タイヤ26のセンタートレッド溝12aの子午線断面形状12Sと、タイヤモデル21のセンタートレッド溝16aの子午線断面形状16Sとが一致するかが判断される。各子午線断面形状16S、12Sが一致すると判断された場合は、次に、タイヤモデル21のトレッド溝16に関する物理量を計算するステップS7が実行される。一方、各子午線断面形状16S、12Sが一致しないと判断された場合は、単位時間Txを一つ進めて(ステップS64)、ステップS62が再度実行される。 In step S63 of this embodiment, it is determined whether the meridian cross-sectional shape 12S of the center tread groove 12a of the modified tire 26 matches the meridian cross-sectional shape 16S of the center tread groove 16a of the tire model 21. If it is determined that the meridian cross-sectional shapes 16S and 12S coincide with each other, next, step S7 for calculating a physical quantity related to the tread groove 16 of the tire model 21 is executed. On the other hand, if it is determined that the meridian cross-sectional shapes 16S and 12S do not match, the unit time Tx is advanced by one (step S64), and step S62 is executed again.
これにより、本実施形態の変形ステップS6では、タイヤモデル21のトレッド溝16の子午線断面形状16Sが、変形タイヤ26のトレッド溝12の子午線断面形状12Sに一致するまで、タイヤモデル21の変形計算が繰り返し行われる。従って、本実施形態の変形ステップS6では、タイヤモデル21のトレッド溝16の子午線断面形状16Sを、変形タイヤ26のトレッド溝12の子午線断面形状12Sに確実に一致させることができる。なお、各子午線断面形状16S、12Sを一致させるために、タイヤモデル21に定義されている荷重等の諸条件を適宜変更してもよい。 Thereby, in the deformation step S6 of the present embodiment, the deformation calculation of the tire model 21 is performed until the meridian cross-sectional shape 16S of the tread groove 16 of the tire model 21 matches the meridian cross-sectional shape 12S of the tread groove 12 of the modified tire 26. Repeatedly. Therefore, in the deformation step S6 of the present embodiment, the meridian cross-sectional shape 16S of the tread groove 16 of the tire model 21 can be reliably matched with the meridian cross-sectional shape 12S of the tread groove 12 of the modified tire 26. In addition, in order to make each meridian cross-sectional shape 16S and 12S correspond, various conditions, such as a load defined in the tire model 21, may be changed suitably.
なお、上記のような判断は、図10に示されるように、タイヤモデル21のトレッド溝16の子午線断面形状16Sと、変形タイヤ26のトレッド溝12の子午線断面形状12Sとの平均離間距離D2が、0.5〜1.0mmの範囲である場合に、一致すると判断される。なお、平均離間距離D2は、タイヤモデル21のトレッド溝16の表面30を構成する要素Fiの各節点22において計算される。 Note that, as shown in FIG. 10, the above determination is based on the average separation distance D2 between the meridian cross-sectional shape 16S of the tread groove 16 of the tire model 21 and the meridian cross-sectional shape 12S of the tread groove 12 of the modified tire 26. , 0.5 to 1.0 mm, it is determined that they match. The average separation distance D2 is calculated at each node 22 of the element Fi constituting the surface 30 of the tread groove 16 of the tire model 21.
次に、コンピュータ1が、変形後のタイヤモデル21のトレッド溝16に関する物理量を計算する(ステップS7)。本実施形態では、トレッド溝16に関する物理量としては、トレッド溝16の周囲の要素Fiの歪Siが計算される。 Next, the computer 1 calculates a physical quantity related to the tread groove 16 of the tire model 21 after deformation (step S7). In the present embodiment, the strain Si of the element Fi around the tread groove 16 is calculated as a physical quantity related to the tread groove 16.
トレッド溝16の周囲の各要素Fiの歪Siは、トレッド溝16の表面30を構成する要素Fiにおいて、下記式(1)を用いて求められる。
Si=(Mi−Li)/Li…(1)
ここで、
Li:変形前のタイヤモデル21の要素Fiにおいて、表面30で隣り合う節点22、22間の距離(図10に示す)
Mi:変形後のタイヤモデル21の要素Fiにおいて、表面30で隣り合う節点22、22間の距離(図11に示す)
The strain Si of each element Fi around the tread groove 16 is obtained by the following formula (1) in the element Fi constituting the surface 30 of the tread groove 16.
Si = (Mi-Li) / Li (1)
here,
Li: distance between adjacent nodes 22 and 22 on the surface 30 in the element Fi of the tire model 21 before deformation (shown in FIG. 10)
Mi: distance between adjacent nodes 22 and 22 on the surface 30 in the element Fi of the tire model 21 after deformation (shown in FIG. 11)
さらに、本実施形態では、トレッド溝12の表面30を構成する要素Fiのうち、歪Siが最も大きい要素(以下、単に「歪最大要素」ということがある)31が特定される。このような歪最大要素31は、トレッド溝16において、クラックの起点に最もなりやすい箇所とみなすことができる。 Furthermore, in the present embodiment, among the elements Fi constituting the surface 30 of the tread groove 12, an element 31 having the largest strain Si (hereinafter, simply referred to as “strain maximum element”) 31 is specified. Such a strain maximum element 31 can be regarded as a portion that is most likely to be the starting point of a crack in the tread groove 16.
次に、タイヤモデル21のトレッド溝16に関する物理量が、許容範囲内であるかが判断される(評価ステップS8)。 Next, it is determined whether the physical quantity related to the tread groove 16 of the tire model 21 is within an allowable range (evaluation step S8).
本実施形態の評価ステップS8では、歪最大要素31の歪Siが、許容範囲内かが判断される。上記したように、歪最大要素31は、トレッド溝16において、クラックの起点に最もなりやすい箇所とみなすことができる。このため、歪最大要素31の歪Siが、許容範囲内であるかが判断されることにより、タイヤ2のトレッド溝12の耐久性(耐クラック性)を評価することができる。 In the evaluation step S8 of the present embodiment, it is determined whether the strain Si of the maximum strain element 31 is within an allowable range. As described above, the maximum strain element 31 can be regarded as the most likely location of crack initiation in the tread groove 16. For this reason, it is possible to evaluate the durability (crack resistance) of the tread groove 12 of the tire 2 by determining whether the strain Si of the maximum strain element 31 is within an allowable range.
なお、歪最大要素31の歪Siの許容範囲については、解析されるタイヤ2に応じて適宜設定することができる。本実施形態の歪最大要素31の歪Siの許容範囲は、0.15〜0.26に設定されるのが望ましい。 Note that the allowable range of the strain Si of the maximum strain element 31 can be appropriately set according to the tire 2 to be analyzed. The allowable range of strain Si of the maximum strain element 31 of the present embodiment is desirably set to 0.15 to 0.26.
そして、評価ステップS8では、物理量が許容範囲内であると判断された場合、タイヤ2が製品化される(ステップS9)。一方、物理量が許容範囲内ではないと判断された場合には、タイヤ2を設計変更して(ステップS10)、再度シミュレーションが行われる(ステップS1〜S8)。本実施形態のシミュレーション方法では、タイヤモデル21のトレッド溝16に関する物理量が許容範囲内になるまで、タイヤ2が設計変更されるため、トレッド溝12の耐久性に優れるタイヤ2を、効率良く設計することができる。 In the evaluation step S8, when it is determined that the physical quantity is within the allowable range, the tire 2 is commercialized (step S9). On the other hand, if it is determined that the physical quantity is not within the allowable range, the tire 2 is redesigned (step S10), and simulation is performed again (steps S1 to S8). In the simulation method of the present embodiment, the tire 2 is redesigned until the physical quantity related to the tread groove 16 of the tire model 21 falls within the allowable range. Therefore, the tire 2 having excellent durability of the tread groove 12 is efficiently designed. be able to.
このように、本発明のシミュレーション方法では、ステップS3において、内圧が充填された無負荷タイヤ14(図2に示す)に基づいてタイヤモデル21が設定されるため、従来のように、タイヤモデル21の内圧充填後の形状を計算する必要がない。これにより、本発明のシミュレーション方法では、荷重条件に基づいて変形したタイヤモデル21の子午線断面形状と、変形タイヤ26の子午線断面形状26S(図7に示す)との相違を最小限に抑えることができる。従って、本発明のシミュレーション方法では、トレッド溝16に関する物理量の誤差を小さくすることができ、トレッド溝16の耐久性等を精度よく評価することができる。 As described above, in the simulation method of the present invention, the tire model 21 is set based on the unloaded tire 14 (shown in FIG. 2) filled with the internal pressure in step S3. There is no need to calculate the shape after filling the inner pressure. Thereby, in the simulation method of the present invention, the difference between the meridian cross-sectional shape of the tire model 21 deformed based on the load condition and the meridian cross-sectional shape 26S (shown in FIG. 7) of the deformed tire 26 can be minimized. it can. Therefore, in the simulation method of the present invention, the error of the physical quantity related to the tread groove 16 can be reduced, and the durability of the tread groove 16 can be accurately evaluated.
さらに、本実施形態のシミュレーション方法では、変形後のタイヤモデル21のトレッド溝16の子午線断面形状16Sを、実際の変形タイヤ26のトレッド溝12の子午線断面形状12Sに一致させて、トレッド溝16に関する物理量を計算している。これにより、本発明のシミュレーション方法では、タイヤモデル21と変形タイヤ26と物理量の誤差をより小さくすることができるため、タイヤ2のトレッド溝12の耐久性等をより精度よく評価することができる。 Furthermore, in the simulation method of the present embodiment, the meridian cross-sectional shape 16S of the tread groove 16 of the tire model 21 after deformation is matched with the meridian cross-sectional shape 12S of the tread groove 12 of the actual deformed tire 26, so that the tread groove 16 is related. The physical quantity is calculated. As a result, in the simulation method of the present invention, errors in the physical quantities between the tire model 21 and the deformed tire 26 can be further reduced, so that the durability of the tread groove 12 of the tire 2 can be evaluated more accurately.
本実施形態では、トレッド溝16に関する物理量として、トレッド溝16の周囲の要素Fiの歪Siが計算されたが、これに限定されるわけではない。例えば、トレッド溝16の周囲の要素Fiの応力Tiが計算されてもよい。 In the present embodiment, the strain Si of the element Fi around the tread groove 16 is calculated as a physical quantity related to the tread groove 16, but the present invention is not limited to this. For example, the stress Ti of the element Fi around the tread groove 16 may be calculated.
トレッド溝16の周囲の要素Fiの応力Tiは、タイヤモデル21の変形を計算するステップS62において、コンピュータ1によって計算される。このような応力Tiは、例えば、図11に示されるような応力コンター図によって示される。さらに、トレッド溝16の周囲の要素Fiの応力Tiのうち、応力Tiが最も大きい要素(以下、単に「応力最大要素」ということがある)32が特定される。このような応力最大要素32は、トレッド溝16において、局部的に応力が集中するため、クラックの起点に最もなりやすい箇所とみなすことができる。 The stress Ti of the element Fi around the tread groove 16 is calculated by the computer 1 in step S62 for calculating the deformation of the tire model 21. Such stress Ti is shown by a stress contour diagram as shown in FIG. 11, for example. Furthermore, among the stresses Ti of the elements Fi around the tread groove 16, an element 32 having the largest stress Ti (hereinafter, simply referred to as “stress maximum element”) 32 is identified. Such a stress maximum element 32 can be regarded as a point most likely to be the starting point of a crack because stress is locally concentrated in the tread groove 16.
また、評価ステップS8では、応力最大要素32の応力Tiが、許容範囲内かが判断される。上記したように、応力最大要素32は、トレッド溝12のクラックの起点になりやすい箇所とみなすことができる。従って、応力最大要素32の応力Tiが、許容範囲内であるかが判断されることにより、タイヤ2のトレッド溝12の耐久性(耐クラック性)を評価することができる。応力最大要素32の応力Tiの許容範囲は、解析対象のタイヤ2毎に適宜設定されるのが望ましい。 In the evaluation step S8, it is determined whether the stress Ti of the stress maximum element 32 is within an allowable range. As described above, the stress maximum element 32 can be regarded as a location that is likely to be a starting point of a crack in the tread groove 12. Therefore, the durability (crack resistance) of the tread groove 12 of the tire 2 can be evaluated by determining whether the stress Ti of the stress maximum element 32 is within the allowable range. It is desirable that the allowable range of the stress Ti of the maximum stress element 32 is appropriately set for each tire 2 to be analyzed.
次に、本発明の他の実施形態のシミュレーション方法が説明される。なお、この実施形態のシミュレーション方法では、下記に示す構成を除き、上記実施形態のシミュレーションと同一である。図12には、この実施形態のシミュレーション方法の具体的な処理手順が示される。 Next, a simulation method according to another embodiment of the present invention will be described. The simulation method of this embodiment is the same as the simulation of the above embodiment except for the configuration described below. FIG. 12 shows a specific processing procedure of the simulation method of this embodiment.
本実施形態のシミュレーション方法では、図2に示したタイヤ2のトレッドゴム2gの膨潤率を取得する(ステップS11)。トレッドゴム2gの膨潤率は、JIS K6258に準拠して求められる。このステップS10では、先ず、トレッドゴム2gの少なくとも一部を、温度40℃のトルエンに24時間浸漬させる。そして、トレッドゴム2gの体積変化率(%)から、トレッドゴム2gの膨潤率が求められる。このようなトレッドゴム2gの膨潤率は、トレッドゴム2gの剛性や耐熱性を評価するのに役立つ。 In the simulation method of this embodiment, the swelling ratio of the tread rubber 2g of the tire 2 shown in FIG. 2 is acquired (step S11). The swelling rate of 2 g of tread rubber is determined according to JIS K6258. In this step S10, first, at least a part of the tread rubber 2g is immersed in toluene at a temperature of 40 ° C. for 24 hours. And the swelling rate of 2 g of tread rubber is calculated | required from the volume change rate (%) of 2 g of tread rubber. Such a swelling rate of the tread rubber 2g is useful for evaluating the rigidity and heat resistance of the tread rubber 2g.
また、本実施形態の評価ステップS8では、上記したタイヤモデル21のトレッド溝16に関する物理量に加え、トレッドゴム2g(図2に示す)の膨潤率が、許容範囲内であるかが判断される。なお、トレッドゴム2gの膨潤率が小さくなると、トレッドゴム2gの柔軟性が低下し、たとえタイヤモデル21(図9に示す)のトレッド溝16に関する物理量が許容範囲内であっても、トレッド溝12にクラックが生じるおそれがある。逆に、トレッドゴム2gの膨潤率が大きくても、トレッドゴム2gの剛性が低下して、タイヤ2の高速安定性を維持できないおそれがある。 Further, in the evaluation step S8 of the present embodiment, it is determined whether the swelling rate of the tread rubber 2g (shown in FIG. 2) is within an allowable range in addition to the physical quantity related to the tread groove 16 of the tire model 21 described above. If the swelling rate of the tread rubber 2g is reduced, the flexibility of the tread rubber 2g is reduced, and even if the physical quantity related to the tread groove 16 of the tire model 21 (shown in FIG. 9) is within an allowable range, the tread groove 12 There is a risk of cracking. On the other hand, even if the swelling rate of the tread rubber 2g is large, the rigidity of the tread rubber 2g may be reduced, and the high-speed stability of the tire 2 may not be maintained.
このように、この実施形態のシミュレーション方法では、トレッド溝12に関する物理量と、トレッドゴム2gの膨潤率との双方が許容範囲内であるかが判断されることにより、トレッド溝12の耐久性(耐クラック性)、及び、タイヤ2の高速安定性をより効果的に評価することができる。 Thus, in the simulation method of this embodiment, it is determined whether both the physical quantity related to the tread groove 12 and the swelling ratio of the tread rubber 2g are within the allowable range, whereby the durability (resistance resistance) of the tread groove 12 is determined. (Crackability) and high-speed stability of the tire 2 can be more effectively evaluated.
なお、トレッドゴム2gの膨潤率の許容範囲については、解析されるタイヤ2に応じて適宜設定することができる。本実施形態の膨潤率の許容範囲は、200〜350%に設定されている。 In addition, the allowable range of the swelling rate of the tread rubber 2g can be appropriately set according to the tire 2 to be analyzed. The allowable range of the swelling rate in this embodiment is set to 200 to 350%.
以上、本発明の特に好ましい実施形態について詳述したが、本発明は図示の実施形態に限定されることなく、種々の態様に変形して実施しうる。 As mentioned above, although especially preferable embodiment of this invention was explained in full detail, this invention is not limited to embodiment of illustration, It can deform | transform and implement in a various aspect.
図2に示す基本構造を有し、トレッドゴムの膨潤率が異なるタイヤが製造された。これらの自動二輪車タイヤを有限個の要素でモデル化して、図5に示したタイヤモデルが作成された。 Tires having the basic structure shown in FIG. 2 and different tread rubber swelling rates were produced. These motorcycle tires were modeled with a finite number of elements, and the tire model shown in FIG. 5 was created.
そして、図3に示した処理手順に従って、タイヤモデルのトレッド溝の子午線断面形状を、変形タイヤのトレッド溝の子午線断面形状に一致させて、トレッド溝に関する物理量(歪Si)が計算された。さらに、トレッドゴムの歪Si及びトレッドゴムの膨潤率から、トレッド溝の耐久性(耐クラック性)、及び、タイヤ2の高速安定性が評価された。そして、これらの評価と、実際のタイヤを用いたテスト結果との相関の有無が確認された。 Then, according to the processing procedure shown in FIG. 3, the meridian cross-sectional shape of the tread groove of the tire model was matched with the meridian cross-sectional shape of the tread groove of the modified tire, and the physical quantity (strain Si) related to the tread groove was calculated. Further, the durability (crack resistance) of the tread groove and the high-speed stability of the tire 2 were evaluated from the strain Si of the tread rubber and the swelling rate of the tread rubber. And the presence or absence of correlation with these evaluations and the test result using an actual tire was confirmed.
また、比較のために、図2に示すタイヤの内圧充填前の子午線断面形状に基づいて、タイヤモデルが作成された。次に、予め定められた内圧の条件に基づいて、タイヤモデルの内圧充填後の形状を計算するステップ、及び、予め定められた荷重条件に基づいて、タイヤモデルの荷重負荷後の形状を計算するステップが行われ、トレッド溝に関する物理量(例えば、面積変化量)が計算された。そして、計算された物理量から評価されたトレッド溝の耐久性(耐クラック性)と、実際のタイヤを用いたテスト結果との相関の有無が確認された。なお、共通仕様は次のとおりである。
タイヤ(前輪):
タイヤサイズ:120/70ZR18M/C
リムサイズ:
内圧:235kPa
荷重:2.86kN
トレッド溝(センタートレッド溝):
溝幅W1:7.2mm
溝深さD1:4.6mm
節点間の距離L1:0.5mm
歪Siの許容範囲:0.15〜0.26
膨潤率の許容範囲:200〜350%
実際のタイヤを用いたテスト方法は、次のとおりである。
For comparison, a tire model was created based on the meridian cross-sectional shape of the tire before filling with the internal pressure shown in FIG. Next, a step of calculating the shape of the tire model after filling the internal pressure based on a predetermined internal pressure condition, and a shape of the tire model after being loaded based on a predetermined load condition are calculated. A step was performed, and a physical quantity (for example, an area change amount) related to the tread groove was calculated. And the presence or absence of correlation with the durability (crack resistance) of the tread groove evaluated from the calculated physical quantity and the test result using an actual tire was confirmed. The common specifications are as follows.
Tire (front wheel):
Tire size: 120 / 70ZR18M / C
Rim size:
Internal pressure: 235 kPa
Load: 2.86kN
Tread groove (center tread groove):
Groove width W1: 7.2 mm
Groove depth D1: 4.6 mm
Distance between nodes L1: 0.5 mm
Strain Si tolerance: 0.15 to 0.26
Swelling rate tolerance: 200-350%
The test method using actual tires is as follows.
<トレッド溝の耐久性(クラックの発生の有無)>
各供試タイヤを上記リムにリム組みし、かつ、上記内圧を充填して、室温35℃の温室に3時間放置した。その後、下記に示す条件(第1段階〜第4段階)に従って、各供試タイヤを、ドラム試験機(外径約1700mm)上で走行(走行速度80km/h)させた。そして、第1段階〜第4段階の走行が全て終了した各供試タイヤのトレッド溝(センタートレッド溝)に、クラックが発生したか否かを目視にて確認した。
第1段階:
荷重:上記荷重の100%
走行時間:4時間
第2段階:
荷重:上記荷重の108%
走行時間:6時間
第3段階:
荷重:上記荷重の117%
走行時間:24時間
第4段階:
荷重:上記荷重の117%
走行時間:12時間
<Durability of tread grooves (existence of cracks)>
Each test tire was assembled on the rim, filled with the internal pressure, and left in a greenhouse at a room temperature of 35 ° C. for 3 hours. Thereafter, each test tire was run (running speed of 80 km / h) on a drum testing machine (outer diameter of about 1700 mm) according to the following conditions (first stage to fourth stage). Then, it was visually confirmed whether or not a crack occurred in the tread groove (center tread groove) of each test tire in which the traveling from the first stage to the fourth stage was completed.
First stage:
Load: 100% of the above load
Travel time: 4 hours Second stage:
Load: 108% of the above load
Travel time: 6 hours Third stage:
Load: 117% of the above load
Travel time: 24 hours Stage 4:
Load: 117% of the above load
Travel time: 12 hours
<高速安定性>
各供試タイヤを上記リムにリム組みし、かつ、上記内圧を充填して、排気量750ccの自動二輪車の前輪に装着した。そして、ドライアスファルト路面のテストコースを時速200km/hで周回したときの操縦安定性(旋回性、過渡特性等)を、ドライバーによる官能評価によって10点法で評価した。数値が7以上であれば良好である。
テストの結果を表1に示す。
<High-speed stability>
Each test tire was assembled on the rim, filled with the internal pressure, and mounted on the front wheel of a motorcycle with a displacement of 750 cc. Then, the driving stability (turning performance, transient characteristics, etc.) when the test course on the dry asphalt road surface was rotated at a speed of 200 km / h was evaluated by a ten-point method by sensory evaluation by the driver. A numerical value of 7 or more is good.
The test results are shown in Table 1.
テストの結果、実施例のシミュレーション方法では、評価結果と実際のタイヤを用いたテスト結果との相関が高く、トレッド溝の耐久性及び高速安定性を精度よく評価しうることが確認できた。一方、比較例では、トレッド溝の耐久性を精度よく評価できないことが確認できた。しかも、比較例では、高速安定性を評価することができなかった。 As a result of the test, it was confirmed that the simulation method of the example had a high correlation between the evaluation result and the test result using the actual tire, and that the durability and high-speed stability of the tread groove could be evaluated with high accuracy. On the other hand, in the comparative example, it was confirmed that the durability of the tread groove could not be accurately evaluated. Moreover, in the comparative example, high-speed stability could not be evaluated.
2 タイヤ
14 無負荷タイヤ
16 トレッド溝
21 タイヤモデル
26 変形タイヤ
2 Tire 14 No-load tire 16 Tread groove 21 Tire model 26 Deformed tire
Claims (4)
前記タイヤに内圧を充填し無負荷状態とした無負荷タイヤを準備するステップ、
前記コンピュータに、前記無負荷タイヤに基づいて、前記トレッド溝を少なくとも含んだ前記無負荷タイヤの子午線断面形状を入力するステップ、
前記コンピュータに、前記無負荷タイヤの子午線断面形状に基づいて、有限個の要素からなるタイヤモデルを入力するステップ、
前記コンピュータが、前記タイヤモデルに予め定められた荷重条件を定義して、前記トレッド溝が変形した前記タイヤモデルを計算する変形ステップ、
前記コンピュータが、変形した前記タイヤモデルの前記トレッド溝に関する物理量を計算する計算ステップを含むことを特徴とするタイヤのシミュレーション方法。 A tire simulation method for evaluating the performance of a tire having a tread groove using a computer,
Preparing an unloaded tire filled with an internal pressure into the tire and brought into an unloaded state
Inputting the meridian cross-sectional shape of the unloaded tire including at least the tread groove to the computer based on the unloaded tire;
Inputting a tire model composed of a finite number of elements to the computer based on the meridian cross-sectional shape of the unloaded tire;
A deformation step in which the computer defines a predetermined load condition for the tire model and calculates the tire model in which the tread groove is deformed;
The tire simulation method, wherein the computer includes a calculation step of calculating a physical quantity related to the tread groove of the tire model that has been deformed.
前記コンピュータに、前記変形タイヤに基づいて、前記トレッド溝を少なくとも含んだ前記変形タイヤの子午線断面形状を入力するステップをさらに含み、
前記変形ステップは、前記タイヤモデルの前記トレッド溝の子午線断面形状が、前記変形タイヤの前記トレッド溝の子午線断面形状に一致するまで、前記タイヤモデルの変形計算が繰り返し行われ、
前記計算ステップは、前記タイヤモデルの前記トレッド溝の子午線断面形状が、前記変形タイヤの前記トレッド溝の子午線断面形状に一致したときの前記トレッド溝に関する物理量を計算する請求項1に記載のタイヤのシミュレーション方法。 Obtaining a deformed tire obtained by deforming the tread groove by applying a load to the unloaded tire; and
The computer further includes a step of inputting a meridian cross-sectional shape of the deformed tire including at least the tread groove based on the deformed tire;
In the deformation step, the deformation calculation of the tire model is repeatedly performed until the meridian cross-sectional shape of the tread groove of the tire model matches the meridian cross-sectional shape of the tread groove of the deformed tire,
2. The tire according to claim 1, wherein the calculating step calculates a physical quantity related to the tread groove when a meridian cross-sectional shape of the tread groove of the tire model matches a meridian cross-sectional shape of the tread groove of the deformed tire. Simulation method.
JIS K6258に準拠して、前記トレッドゴムの少なくとも一部を、温度40℃のトルエンに24時間浸漬させ、前記トレッドゴムの膨潤率を求めるステップ、並びに、
前記計算ステップで計算された前記トレッド溝の歪、及び、前記トレッドゴムの膨潤率から、前記タイヤのトレッド溝の耐クラック性又はタイヤの高速安定性を評価するステップを含む請求項1乃至3のいずれかに記載のタイヤのシミュレーション方法。 The tire includes a tread rubber in which the tread groove is formed,
In accordance with JIS K6258, at least a part of the tread rubber is immersed in toluene at a temperature of 40 ° C. for 24 hours to determine the swelling rate of the tread rubber;
4. The method according to claim 1, further comprising a step of evaluating crack resistance of the tire tread groove or high-speed stability of the tire from the strain of the tread groove calculated in the calculation step and the swelling rate of the tread rubber. The tire simulation method according to any one of the above.
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