JP2006076404A - 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 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 任意の接地圧力Po、滑り速度Vo、温度Toにおいて、各々が摩擦係数μoである場合を基準として、タイヤの異なる部分における接触状態を、接地圧力P1、滑り速度V1、温度T1とする。このとき、接地圧力PoからP1に変化したときの摩擦係数μの変化割合Cp、滑り速度VoからV1に変化したときの摩擦係数μの変化割合Cv、及び温度ToからT1に変化したときの摩擦係数μの変化割合Ctの各々を求める。これら求めた変化割合を掛け合わせることで、任意の接触状態における摩擦係数μsを求めることができる(μs=Cp・Cv・Ct・μo)。
【選択図】 図7
Description
図1には本発明のタイヤの挙動シミュレーション方法を実施するためのパーソナルコンピュータの概略が示されている。このパーソナルコンピュータは、データ等を入力するためのキーボード10、予め記憶された処理プログラムに従ってタイヤの性能を予測するコンピュータ本体12、及びコンピュータ本体12の演算結果等を表示するCRT14から構成されている。
図2は、本実施の形態にかかるタイヤの挙動解析プログラムの処理ルーチンを示すものである。ステップ100では、挙動解析の対象となるタイヤの設計案(タイヤ形状、構造、材料など)または、現存するタイヤの性能を評価する場合はそのタイヤそのものを定める。次のステップ102では、タイヤ設計案を数値解析上のモデルに落とし込むためのタイヤのタイヤモデルを作成する。このタイヤモデルの作成は、用いる数値解析手法により若干異なる。本実施の形態では数値解析手法として有限要素法(FEM)を用いるものとする。従って、上記ステップ102で作成するタイヤモデルは、有限要素法(FEM)に対応した要素分割、例えば、メッシュ分割によって複数の要素に分割され、タイヤを数値的・解析的手法に基づいて作成されたコンピュータプログラムヘのインプットデータ形式に数値化したものをいう。この要素分割とはタイヤ、及び路面(後述)等の対象物を小さな幾つかの(有限の)小部分に分割することをいう。この小部分ごとに計算を行い全ての小部分について計算した後、全部の小部分を足し合わせることにより全体の応答を得ることができる。
但し、pは接地圧力、vは速度、tは温度を表している。
まず、摩擦係数の接地圧力依存性について説明する。図4は接地圧力依存性の説明図であり、(A)は検証実験想定図、(B)は測定結果図である。
次に、摩擦係数の滑り速度依存性について説明する。図5は滑り圧力依存性の説明図であり、(A)は検証実験想定図、(B)〜(D)は各々異なるゴム片の測定結果図である。
次に、摩擦係数の温度依存性について説明する。図6は温度依存性の説明図であり、(A)は検証実験想定図、(B)は測定結果図である。
次に、上記依存性を複合的に考慮した場合について説明する。図7は、任意のゴム片に関する依存性の説明図であり、(A)は接地圧力依存性、(B)は速度依存性、(C)は温度依存性を示した。
μs=Cp・Cv・Ct・μo
なお、上記条件において、仮に温度が常に一定の場合は、摩擦係数は接地圧力依存性と速度依存性を考慮して求めることができる。すなわち、温度に関する変化割合Ctを一定(=1)とすればよい。数式を簡略化するするには、次式に示すようにその項を削除すればよい。なお、圧力依存性及び滑り依存性の何れかについても同様である。
μs=Cp・Cv・μo
但し、温度は常に一定。
本実施例では、ブロックモデルを平らな路面に接触させる解析を、接地圧力依存性を考慮した場合と、考慮しない場合とについて検討したものである。本実施例で利用したゴム片20は、巾30mm、奥行き20mm、高さ8mmの直方体のゴム片を用い、上述のようにシミュレーション(FEM)するためにモデル化した。このモデル化したゴム片を図8(A)に示した。この形状はタイヤのトレッド面に配置された1つの陸部を想定したものである。以下、この1つの陸部をブロックと呼ぶ。
本実施例は、タイヤモデルとして、物理モデルを採用し、摩擦係数の滑り依存性を考慮して解析したものである。また、本実施例では、235/50R16のタイヤサイズであるタイヤについて、速度100キロ、荷重4kNの押付力Fz、スリップ角SAを変化させたときの横力を解析した。
本実施例では、高性能系PSRを用いたコーナリング解析を行ったものである。すなわち、タイヤモデルを平らな路面に接触させつつスリップ角SAを変化させた場合の解析を、接地圧力依存性を考慮した場合と、考慮しない場合とについて検討したものである。また、本実施例では、解析(シミュレーション)として、陽解法FEMを用いた。
本実施例は、タイヤモデルとして、物理モデルを採用し、摩擦係数の温度依存性を考慮して解析したものである。また、本実施例では、第2実施例と同様に、235/50R16のタイヤサイズであるタイヤについて、速度100キロ、荷重4kNの押付力Fz、スリップ角SAを変化させたときの横力を解析した。
本実施例は、タイヤモデルとして、乗用車用のタイヤをモデル化し、タイヤ周方向の摩擦係数とタイヤ幅方向の摩擦係数を変化させて解析したものである。また、本実施例では、215/55R15のタイヤサイズである乗用車用のタイヤについて、パターンが周方向に縦溝が4本あるだけで、横溝は存在しないものを採用した。
12 コンピュータ本体
14 CRT
30 タイヤモデル
FD フレキシブルディスク(記録媒体)
Claims (9)
- 使用状態でタイヤの挙動を模擬的に解析するために、タイヤを数値計算モデルに対応させて計算するタイヤモデルであって、
タイヤと路面の接触部分、タイヤとリムの接触部分、及びサイプで分断されたトレッドの材料同士の接触部分の少なくとも1つについて、接地圧力依存性を有する摩擦係数を定義したことを特徴とする
タイヤモデル。 - 使用状態でタイヤの挙動を模擬的に解析するために、タイヤを数値計算モデルに対応させて計算するタイヤモデルであって、
タイヤと路面の接触部分、タイヤとリムの接触部分、及びサイプで分断されたトレッドの材料同士の接触部分の少なくとも1つについて、滑り速度依存性を有する摩擦係数を定義したことを特徴とする
タイヤモデル。 - 前記滑り速度依存性を有する摩擦係数は、タイヤ周方向に対する滑り速度依存性の成分と、タイヤ幅方向に対する滑り速度依存性の成分とを独立して有することを特徴とする請求項2に記載のタイヤモデル。
- 使用状態でタイヤの挙動を模擬的に解析するために、タイヤを数値計算モデルに対応させて計算するタイヤモデルであって、
タイヤと路面の接触部分、タイヤとリムの接触部分、及びサイプで分断されたトレッドの材料同士の接触部分の少なくとも1つについて、温度依存性を有する摩擦係数を定義したことを特徴とする
タイヤモデル。 - 使用状態でタイヤの挙動を模擬的に解析するために、タイヤを数値計算モデルに対応させて計算するタイヤモデルであって、
タイヤと路面の接触部分、タイヤとリムの接触部分、及びサイプで分断されたトレッドの材料同士の接触部分の少なくとも1つについて、接地圧力依存性、滑り速度依存性及び温度依存性の少なくとも2つの依存性を有する摩擦係数を定義したことを特徴とする
タイヤモデル。 - 前記滑り速度依存性を有する摩擦係数は、タイヤ周方向に対する滑り速度依存性の成分と、タイヤ幅方向に対する滑り速度依存性の成分とを独立して有することを特徴とする請求項5に記載のタイヤモデル。
- 次の各ステップを含むタイヤの挙動シミュレーション方法。
(a)数値計算モデルとして接地及び転動により変形を与えることが可能なタイヤモデルとして、請求項1乃至請求項6の何れか1項に記載のタイヤモデルを定めるステップ。
(b)タイヤ性能を使用状態で解析するために、前記タイヤモデルに使用条件を付与するステップ。
(c)前記タイヤモデルの変形計算を実行するステップ。
(d)前記ステップ(c)におけるタイヤモデルに生じる物理量を求めるステップ。
(e)前記物理量によりタイヤの性能を予測するステップ。 - コンピュータによってタイヤの挙動を解析するために、次の各ステップを含むことを特徴とするタイヤの挙動解析プログラム。
(A)数値計算モデルとして接地及び転動により変形を与えることが可能なタイヤモデルとして、請求項1乃至請求項6の何れか1項に記載のタイヤモデルを定めるステップ。
(B)タイヤ性能を使用状態で解析するために、前記タイヤモデルに使用条件を付与するステップ。
(C)前記タイヤモデルの変形計算を実行するステップ。
(D)前記ステップ(C)におけるタイヤモデルに生じる物理量を求めるステップ。
(E)前記物理量によりタイヤの性能を予測するステップ。 - コンピュータによってタイヤの挙動を解析するためのタイヤの挙動解析プログラムを記録した記録媒体であって、次の各ステップを含むことを特徴とするタイヤの挙動解析プログラムを記録した記録媒体。
(1)数値計算モデルとして接地及び転動により変形を与えることが可能なタイヤモデルとして、請求項1乃至請求項6の何れか1項に記載のタイヤモデルを定めるステップ。
(2)タイヤ性能を使用状態で解析するために、前記タイヤモデルに使用条件を付与するステップ。
(3)前記タイヤモデルの変形計算を実行するステップ。
(4)前記ステップ(3)におけるタイヤモデルに生じる物理量を求めるステップ。
(5)前記物理量によりタイヤの性能を予測するステップ。
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