JP2007210475A - タイヤ性能の予測方法、タイヤ性能のシミュレーション方法、タイヤ性能予測プログラムを記録した記録媒体 - Google Patents
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Abstract
【目的】タイヤの向きを考慮して排水性、雪上性能、騒音性能等のタイヤ性能を予測及び評価を行う。
【構成】タイヤ設計案から数値解析可能なタイヤモデル、流体モデル及び入力された路面状態を基に路面モデルを作成し(ステップ100〜106)、タイヤの向きを表す付与条件と、タイヤモデルと流体モデルとの境界面を表した境界条件とを設定し(ステップ108)、タイヤモデルの変形計算(ステップ110、112)及び流体計算を行い(ステップ114、116)、タイヤモデルと流体モデルとの境界面を認識し境界条件を更新する(ステップ118)。計算結果に基づいて、タイヤモデルの性能評価を行い(ステップ120〜124)、良好であれば設計案を採用(ステップ126〜132)、不充分であれば再度設計案を見直す(ステップ134)。
【選択図】図2
【構成】タイヤ設計案から数値解析可能なタイヤモデル、流体モデル及び入力された路面状態を基に路面モデルを作成し(ステップ100〜106)、タイヤの向きを表す付与条件と、タイヤモデルと流体モデルとの境界面を表した境界条件とを設定し(ステップ108)、タイヤモデルの変形計算(ステップ110、112)及び流体計算を行い(ステップ114、116)、タイヤモデルと流体モデルとの境界面を認識し境界条件を更新する(ステップ118)。計算結果に基づいて、タイヤモデルの性能評価を行い(ステップ120〜124)、良好であれば設計案を採用(ステップ126〜132)、不充分であれば再度設計案を見直す(ステップ134)。
【選択図】図2
Description
本発明は、タイヤ性能の予測方法、タイヤ性能のシミュレーション方法、タイヤ性能予測プログラムを記録した記録媒体に関するもので、排水性、雪上性能、騒音性能など流体を介するタイヤ性能の予測方法、タイヤ性能のシミュレーション方法及びタイヤ性能予測プログラムを記録した記録媒体に関するものである。
従来、空気入りタイヤの開発において、タイヤ性能は実際にタイヤを設計・製造し、自動車に装着して性能試験を行うことにより得られるものであり、性能試験の結果に満足できなければ設計・製造からやり直す、という非効率的な手順を踏んできた。しかし、有限要素法等の数値解析手法や計算機環境の発達により、タイヤ内圧充填状態やタイヤ非転動時の荷重付加状態などが計算機で予測できるようになり、ここから幾つかの性能予測が可能となったため、数値計算によるタイヤ開発が実施可能となった。一例として、タイヤの直進状態での排水性や雪上性能、騒音性能等のように流体を考慮してタイヤ性能を予測する方法が知られている(例えば、特許文献1参照)。
特許第3133738号公報
しかしながら、前記特許文献1の技術は、タイヤの直進状態におけるタイヤ性能を予測するものである。このため、タイヤ性能を予測する状態としては不充分である。例えば、車輌旋回時に生じるタイヤの向きを考慮する必要がある。
本発明は、上記の事実を考慮して、タイヤの向きに拘らず排水性、雪上性能及び騒音性能などのタイヤ性能を予測する方法、タイヤ性能のシミュレーション方法及びタイヤ性能予測プログラムを記録した記録媒体を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明は、(a)タイヤの向きを表す付与条件と、接地及び転動による変形を与えることが可能なパターン形状を有するタイヤモデルと、流体で一部または全部が満たされかつ前記タイヤモデルと少なくとも一部接触する流体モデルと、を定めるステップと、(b)前記ステップ(a)で定めた付与条件を前記タイヤモデルに与えるステップと、(c)前記タイヤモデルの変形計算を実行するステップと、(d)前記流体モデルの流体計算を実行するステップと、(e)前記ステップ(c)での変形計算後のタイヤモデルと、前記ステップ(d)での流体計算後の流体モデルとの境界面を認識し、認識した境界面に関する境界条件をタイヤモデル及び流体モデルに付加し、前記流体モデルが擬似流動状態となるまで計算させるステップと、(f)前記ステップ(e)におけるタイヤモデル及び流体モデルに生じる物理量を求めるステップと、(g)前記物理量によりタイヤ性能を予測するステップとを含んでいる。
本発明のステップ(a)では、付与条件を入力し、タイヤモデルと流体モデルとを定める。この付与条件は、タイヤがとり得る挙動に則した状態を表すものであり、タイヤの回転面を鉛直方向に揺動する等のようにタイヤを傾倒させたりタイヤの回転軸を水平方向に揺動する等のように進行方向へ回転させたりする条件である。次に、タイヤモデルとしては、接地及び転動によって変形したタイヤを表現することが可能なタイヤモデルであって、かつタイヤの外面形状としてパターンを有するタイヤモデルを定める。これと共に、流体モデルを定めるが、流体モデルはタイヤモデルと接触しており、かつ全て流体(例えば水)で満たされる場合や、少なくとも一部流体で満たされる場合(例えば、流体に空気を含んでいる場合や全て空気で満たされている場合)などを表すことが可能な流体モデルを定めている。次のステップ(b)では、前記ステップ(a)で定めた付与条件をタイヤモデルに付与することによって、前記タイヤモデルの向きを表すことが可能である。また、ステップ(c)においては、タイヤモデルの変形計算を行うことによってタイヤ挙動を表し、ステップ(d)では、流体モデルの流体計算を行うことによって、流体の流動状態を表す。そして、ステップ(e)では、前記ステップ(c)での変形計算後のタイヤモデルと、前記ステップ(d)での流体計算後の流体モデルとの境界面を認識し、前記境界面に関する境界条件をタイヤモデル及び流体モデルに付加し、前記流体モデルの流体がタイヤモデルの挙動に合うような擬似流動状態になるまで計算を行う。ステップ(f)では、前記ステップ(e)において、流体モデルの流体が擬似流動状態になった時点におけるタイヤモデルの物理量あるいは流体モデルの物理量を求め、ステップ(g)では、前記ステップ(f)で求めたタイヤモデルの物理量あるいは流体モデルの物理量からタイヤモデルの性能予測を行う。これによって、実際のタイヤの挙動に則したタイヤ性能の予測が可能となる。
請求項2記載の発明は、請求項1記載のタイヤ性能予測方法であって、前記付与条件は、タイヤの向きとしてキャンバー角及びスリップ角の少なくとも一方の角度を用いることを特徴とする。
前記ステップ(a)において定めた付与条件は、キャンバー角及びスリップ角の少なくとも一方を用いることができる。このキャンバー角とは、タイヤの回転軸を鉛直方向に揺動することによってタイヤを傾倒させる時に生じる角度(タイヤ回転軸に直行する面と鉛直線となす角)を表し、スリップ角とは、タイヤの回転軸を水平方向に揺動することによってタイヤを進行方向へ回転させる時に生じる角度(タイヤの進行方向とタイヤの回転軸に直行する面とのなす角)のことを表している。なお、スリップ角及びキャンバー角は、車輌において実測した値を用いるか、あるいは他のシミレーションによって得られた値を用いることが可能である。
請求項3記載の発明は、請求項1または2に記載のタイヤ性能予測方法であって、前記ステップ(a)において、流体モデルと接触する路面モデルをさらに定めたことを特徴とする。
前記ステップ(a)において、さらに路面モデルを定めるが、タイヤモデルと流体モデルとの境界面より路面モデル側に流体が存在するように前記流体モデルを路面モデルと接触するように定める。これによって、タイヤ、流体、路面の3者を同時に解析することが可能となり、実際のタイヤ使用時に則したタイヤの挙動を表すことが可能となる。
請求項4記載の発明は、請求項1乃至請求項3に記載のタイヤ性能予測方法であって、前記タイヤモデルは、部分的にパターンを有することを特徴とする。
部分的にパターンを有しているタイヤモデルを用いることによって、全周に亘ってパターンを有するタイヤモデルよりも計算時間を短縮化してタイヤ性能の予測を行うことが可能である。
請求項5記載の発明は、請求項1乃至請求項4の何れか1項に記載のタイヤ性能予測方法であって、前記ステップ(c)は、所定時間だけ繰返し計算を行うことを特徴とする。
タイヤの変形計算において、タイヤの変形が定常状態になるまで所定時間繰り返し計算を行うことが可能である。なお、前記所定時間が大きすぎると、流体モデル中の流体がタイヤの挙動に合った擬似流動状態とならず、数値モデルとしての精度が悪化するため、所定時間に10msec以下とすることが可能である。また、所定時間としては、好ましくは1msec以下、更に好ましくは1μsec以下を採用できる。
請求項6記載の発明は、請求項1乃至請求項5の何れか1項に記載のタイヤ性能予測方法であって、前記ステップ(d)は、一定時間だけ繰返し計算を行うことを特徴とする。
流体の流体計算においても前記タイヤの変形計算と同様に、擬似流動状態とするため、ステップ(d)を一定時間だけ繰り返し計算することが好ましい。この場合、一定時間としては、10msec以下とすることが可能である。また、一定時間としては、好ましくは1msec以下、更に好ましくは1μsec以下を採用できる。
請求項7記載の発明は、請求項1乃至請求項6の何れか1項に記載のタイヤ性能予測方法であって、前記ステップ(e)は、予め定めた時間だけ繰返し計算を行うことを特徴とする。
タイヤの変形計算と流体の流体計算とは、練成する必要がある。そこで、ステップ(e)においても前記と同様に予め定めた時間だけ繰り返し計算を行うことが可能である。この場合、予め定めた時間として10msec以下とすることが可能である。また、好ましくは1msec以下、更に好ましくは1μsec以下を採用できる。
請求項8記載の発明は、請求項3乃至請求項7の何れか1項に記載のタイヤ性能予測方法であって、前記路面モデルは、DRY、WET、氷上、雪上、非舗装などの路面状態を表す摩擦係数μを選択することによって路面状態を定めることを特徴とする。
前記路面モデルは、DRY、WET、氷上、雪上、非舗装などの路面状態に応じて摩擦係数μを適正な値に再現することで、実際の路面状態を再現することができる。
請求項9記載の発明は、請求項1乃至請求項8の何れか1項に記載のタイヤ性能予測方法であって、前記ステップ(e)におけるタイヤモデルと流体モデルとの干渉部分を認識し、タイヤモデル表面を境界面として前記流体モデルの要素を分割することを特徴とする。
前記ステップ(e)において、境界条件を付与する際に、流体モデルにタイヤモデル表面を流体の境界面として認識させることが重要であるが、計算時間の増大を避けるため、流体モデルをタイヤ(特にパターン)モデルに対して常に十分小さく取ることは困難である。そこで流体モデルをある程度大きく取って計算時間の増大を防ぐ変わりに、タイヤモデルと流体モデルの干渉部分を有し(オーバーラップ)、その干渉部分を認識し、タイヤモデル表面を境界面として、前記流体モデルの要素を分割することでタイヤモデルと流体モデルとの境界面を効率よく認識させることが可能である。
請求項10記載の発明は、請求項1乃至請求項9の何れか1項に記載のタイヤ性能予測方法であって、前記流体モデルは少なくとも水を含み、前記ステップ(g)における物理量をタイヤモデルの接地面積あるいは接地圧の少なくとも一方を用いて、タイヤWET性能を予測することを特徴とする。
前記流体モデルが少なくとも水を含み、前記ステップ(g)における物理量を前記タイヤモデルの接地面積、接地圧を用いることによってタイヤWET性能を予測することができる。
請求項11記載の発明は、請求項1乃至請求項10の何れか1項に記載のタイヤ性能予測方法であって、前記流体モデルは少なくとも水を含み、前記ステップ(g)における物理量を流体モデルの圧力、流量、流れ速度の少なくとも1つを用いて、タイヤWET性能を予測することを特徴とする。
前記流体モデルが少なくとも水を含み、前記ステップ(g)における物理量を流体モデルの圧力、流量、流れ速度を用いて、タイヤWET性能を予測することができる。
請求項12記載の発明は、請求項1乃至請求項11の何れか1項に記載のタイヤ性能予測方法であって、前記流体モデルは少なくとも空気を含み、前記ステップ(g)における物理量を流体モデルの圧力、流量、流れ速度、エネルギー、エネルギー密度の少なくとも1つを用いて、タイヤ騒音性能を予測することを特徴とする。
前記流体モデルが少なくとも空気を含み、前記ステップ(g)における物理量を流体モデルの圧力、流量、流れ速度、エネルギー、エネルギー密度を用いて、タイヤ騒音性能を予測することができる。
請求項13記載の発明のタイヤ挙動シミレーション方法は、(イ)タイヤの向きを表す付与条件と、接地及び転動による変形を与えることが可能なパターン形状を有するタイヤモデルと、流体で一部または全部が満たされかつ前記タイヤモデルと少なくとも一部接触する流体モデルと、を定めるステップと、(ロ)前記ステップ(イ)で定めた付与条件を前記タイヤモデルに与えるステップと、(ハ)前記タイヤモデルの変形計算を実行するステップと、(二)前記流体モデルの流体計算を実行するステップと、(ホ)前記ステップ(ハ)での変形計算後のタイヤモデルと、前記ステップ(二)での流体計算後の流体モデルとの境界面を認識し、認識した境界面に関する境界条件をタイヤモデル及び流体モデルに付加し、前記流体モデルが擬似流動状態となるまで計算させるステップとを含んでいる。
タイヤの挙動に関してシミレーションを実施する場合、(イ)タイヤの向きを表す付与条件と、接地及び転動による変形を与えることが可能なパターン形状を有するタイヤモデルと、流体で一部または全部が満たされかつ前記タイヤモデルと少なくとも一部接触する流体モデルと、を定めるステップと、(ロ)前記ステップ(イ)で定めた付与条件を前記タイヤモデルに与えるステップと、(ハ)前記タイヤモデルの変形計算を実行するステップと、(二)前記流体モデルの流体計算を実行するステップと、(ホ)前記ステップ(ハ)での変形計算後のタイヤモデルと、前記ステップ(二)での流体計算後の流体モデルとの境界面を認識し、認識した境界面に関する境界条件をタイヤモデル及び流体モデルに付加し、前記流体モデルが擬似流動状態となるまで計算させることによって、タイヤ周りの流体の流れを評価し、流れのスムーズさ、乱れの発生を予測し、タイヤ性能予測に役立てることができる。
請求項14記載の発明は、コンピュータによってタイヤ性能を予測するためのプログラムを記憶している記憶媒体であり、(1)タイヤの向きを表す付与条件と、接地及び転動による変形を与えることが可能なパターン形状を有するタイヤモデルと、流体で一部または全部が満たされかつ前記タイヤモデルと少なくとも一部接触する流体モデルと、を定めるステップと、(2)前記ステップ(1)で定めた付与条件を前記タイヤモデルに与えるステップと、(3)前記タイヤモデルの変形計算を実行するステップと、(4)前記流体モデルの流体計算を実行するステップと、(5)前記ステップ(3)での変形計算後のタイヤモデルと、前記ステップ(4)での流体計算後の流体モデルとの境界面を認識し、認識した境界面に関する境界条件をタイヤモデル及び流体モデルに付加し、前記流体モデルが擬似流動状態となるまで計算させるステップ、を含む。
コンピュータによってタイヤ性能を予測するには、(1)タイヤの向きを表す付与条件と、接地及び転動による変形を与えることが可能なパターン形状を有するタイヤモデルと、流体で一部または全部が満たされかつ前記タイヤモデルと少なくとも一部接触する流体モデルと、を定めるステップと、(2)前記ステップ(1)で定めた付与条件を前記タイヤモデルに与えるステップと、(3)前記タイヤモデルの変形計算を実行するステップと、(4)前記流体モデルの流体計算を実行するステップと、(5)前記ステップ(3)での変形計算後のタイヤモデルと、前記ステップ(4)での流体計算後の流体モデルとの境界面を認識し、認識した境界面に関する境界条件をタイヤモデル及び流体モデルに付加し、前記流体モデルが擬似流動状態となるまで計算させる、各ステップを含むプログラムを記憶して実行させることによって、データの収集を行うようにすれば、過去の性能評価と今後のデータの蓄積に役立てることが可能である。
以上説明したように本発明によれば、タイヤの向きを表す付与条件を付与したタイヤモデルによるタイヤ性能の予測が可能であるので、タイヤの向きを考慮して、排水性、雪上性能及び騒音性能等のタイヤ性能について、実際のタイヤの挙動に則したタイヤ性能の予測及び評価が可能となる。
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
本実施の第1の形態は空気入りタイヤの性能予測に本発明を適用したものである。
図1には本発明の空気入りタイヤの性能予測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。
なお、コンピュータ本体12には、記録媒体としてのフロッピー(登録商標)ディスク(FD)が挿抜可能なフロッピー(登録商標)ディスクユニット(FDU)を備えている。なお、後述する処理ルーチン等は、FDUを用いてフロッピー(登録商標)ディスクFDに対して読み書き可能である。従って、後述する処理ルーチンは、予めFDに記録しておき、FDUを介してFDに記録された処理プログラムを実行してもよい。また、コンピュータ本体12にハードディスク装置等の大容量記憶装置(図示省略)を接続し、FDに記録された処理プログラムを大容量記憶装置(図示省略)へ格納(インストール)して実行するようにしてもよい。また、記録媒体としては、CD−ROM等の光ディスクや、MD,MO等の光磁気ディスクがあり、これらを用いるときには、上記FDUに代えてまたはさらにCD−ROM装置、MD装置、MO装置等を用いればよい。
図2は、本実施の形態の性能予測評価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、評価するタイヤの設計案(タイヤ形状、構造、材料、パターンの変更など)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、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、流体、及び路面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。なお、数値解析手法には差分法や有限体積法を用いても良い。
上記ステップ102のタイヤモデルの作成では、タイヤ断面のモデルを作成した後に、パターンをモデル化する。具体的には、図3に示すタイヤモデル作成ルーチンが実行される。まず、ステップ200において、タイヤ径方向断面のモデルを作成する。すなわちタイヤ断面データを作成する。このタイヤ断面データは、タイヤ外形をレーザー形状測定器等で計測し値を採取したものを用いることができる。また、タイヤ内部の構造は設計図面および実際のタイヤ断面データ等から正確なものを採取する。タイヤ断面内のゴム、補教材(ベルト、プライ等、鉄・有機繊維等でできた補強コードをシート状に束ねたもの)をそれぞれ有限要素法のモデル化手法に応じてモデル化する。このようにモデル化したタイヤ径方向断面のモデルを図4に示した。次のステップ202では、2次元データであるタイヤ断面データ(タイヤ径方向断面のモデル)を周方向に一周分展開し、タイヤの3次元(3D)モデルを作成する。この場合、ゴム部は8節点ソリッド要素、補教材は角度を表現できる異方性シェル要素でモデル化することが望ましい。
例えば、ゴム部分は、図7(A)に示すように、8節点ソリッド要素で扱うことができ、補強材(ベルト、プライ)の扱いは、図7(B)に示すように、シェル要素として2次元的に補強材の角度θを考慮することができる。このようにして3次元的にモデル化した3Dモデルを図5に示した。次のステップ204では、パターンをモデル化する。このパターンのモデル化は次の手順[1]、[2]の何れかで行う。この手順[1]または手順[2]によって、パターンをモデル化したものを図6に示した。
手順[1]:パターンの一部または全部を別個にモデル化し、上記タイヤモデルにトレッド部分として貼りつける。
手順[2]:タイヤ断面データを周方向に展開する際にリブ・ラグ成分を考慮してパターンを作成する。
上記のようにしてタイヤモデルを作成した後には、図2のステップ104へ進み、流体モデルを作成する。このステップ104では、図8の処理ルーチンが実行される。図8のステップ300では、タイヤの一部(または全部)および接地面、タイヤが移動・変形する領域を含む流体領域を分割し、モデル化する。流体領域は直方体で分割することが好ましく、この分割する直方体である流体要素は8節点のオイラーメッシュで分割することが望ましい。また、タイヤモデルと流体モデルは一部重なって定義されている。タイヤモデルはパターン部分が複雑な表面形状をしており、この表面形状にあわせて流体メッシュを定義しないで済むことは、流体モデルのモデル化の手間を大幅に削減でき、性能予測を効率的に行う上で重要である。
なお、流体モデルとなる流体領域はタイヤが移動する領域を含むため、タイヤモデルを転動させる(以下、タイヤ転動という)状態のモデル化では、例えば、幅方向は接地幅の3〜5倍以上、深さ方向は、水深10mmの場合、30mm以上の領域をモデル化する。また、進行方向に例えば、タイヤ一回転分以上の流体領域をモデル化する。これは車輌旋回時にスリップ角及びキャンバー角を付加したことで発生する横力が安定するにはタイヤを一回転以上させる必要があるためである。このようにしてモデル化した流体モデルを図9に示す。図9(A)は流体モデルの斜視図であり、図9(B)は流体モデルの平面図である。
上記のようにして、流体モデルの作成が終了すると、図2のステップ106へ進み、路面モデルの作成と共に路面状態の入力がなされる。このステップ106は、路面をモデル化し、そのモデル化した路面を実際の路面状態に設定するために入力するものである。路面のモデル化は、路面形状を要素分割してモデル化し、路面の摩擦係数μを選択設定することで路面状態を入力する。すなわち、路面状態により乾燥(DRY)、濡れ(WET)、氷上、雪上、非舗装等に対応する路面の摩擦係数μが存在するので、摩擦係数μについて適正な値を選択することで、実際の路面状態を再現させることができる。また、路面モデルは,前記流体モデルの少なくとも一部と接していれば良く,流体モデル内部に配置することも可能である。
このようにして、路面状態の入力がなされると、次のステップ108において、付与条件及び境界条件の設定がなされる。旋回中のタイヤモデルは、タイヤの向きとして傾倒したり回転軸進行方向に向かって角度を有したりする。また、タイヤモデルの一部は流体モデルの一部に介在する場合がある。このため、ステップ108では後述するように、流体モデルおよびタイヤモデルに解析上の付与条件及び境界条件を与えて、その後にタイヤおよび流体の挙動をシミュレートする。この時、タイヤの挙動は、タイヤ転動時とタイヤ非転動時の場合で異なることになるので、このタイヤ転動時とタイヤ非転動時とを選択することが好ましい。この選択は、予め入力するようにしてもよく、また本処理の実行当初に選択しても良く、さらに双方を実行し、各々について求めた後に選択するようにしても良い。
タイヤ転動時における図2のステップ108の処理は、図10の処理ルーチンが実行される。まず、ステップ400へ進み、流体モデル(流体領域)20に流入・流出に関する境界条件を与える。この流入・流出に関する境界条件は図12(A)に示すように、流体モデル(流体領域)20の上面20Aは自由に流体が流出し、その他の前面20B、後面20C、側面20D、下面20Eは壁(流入・流出なし)として扱う。次のステップ402ではタイヤモデルには内圧を与え、次のステップ404では、実測あるいは他のシミレーションによって得られた旋回時のスリップ角SA(図13(A)参照)及びキャンバー角CA(図13(B)参照)を付与する。これによりタイヤモデルは路面モデルに対してスリップ角SAとキャンバー角CA分だけ傾くことになる。ステップ406ではタイヤモデルに回転変位及び直進変位(変位は力、速度でも良い)の少なくとも一方と、予め定めた負荷荷重とを与える。なお、路面との摩擦を考慮する場合は、回転変位(または力、速度でもよい)もしくは直進変位(または力、速度でもよい)のどちらか一方のみでよい。
また、タイヤ非転動時における図2のステップ108の処理は、図11の処理ルーチンが実行される。まず、ステップ410において、流体モデルに流入・流出に関する境界条件を与える。ここでは、解析を定常状態で行うため、タイヤモデルは進行方向に静止し、流体が進行速度でタイヤモデルに向かって流れる流体モデルを考える。すなわち、ステップ412において流体モデル(流体領域)内の流体に流速を与える。流入・流出に関する境界条件は図12(B)に示すように、流体モデル(流体領域)20の前面は進行速度で流入、後面は流出とし、上面、側面、下面は転動時と同様である。そして、ステップ414においてタイヤモデルには内圧を与え、次のステップ416においてタイヤモデルに負荷荷重を与える。次のステップ418では、実測あるいは他のシミレーションによって得られた旋回時のスリップ角SA(図13(A)参照)及びキャンバー角CA(図13(B)参照)を付与する。これによりタイヤモデルは路面モデルに対してスリップ角SAとキャンバー角CA分だけ傾くことになる。
次に、ステップ108までに作成されたり設定されたりした数値モデルをもとに、以下に詳述する解析Aとしてのタイヤモデルの変形計算及び解析Bとしての流体計算(流動計算)を行う。過渡的な状態を得るために、タイヤモデルの変形計算及び流体モデルの流体計算をそれぞれ1msec以内で単独計算を行い、1msec毎に両者の境界条件を更新する。
すなわち、上記ステップ108で付与条件及び境界条件の設定が終了すると、ステップ110へ進み、タイヤモデルの変形計算を行い、次のステップ112で経過時間が1msec以内か否かを判断する。ステップ112で肯定されるとステップ110へ戻り、再度タイヤモデルの変形計算を行い、ステップ112で否定されると、ステップ114へ進み流体計算を行う。次のステップ116では経過時間が1msec以内か否かを判断し、肯定されるとステップ114へ戻り、再度流体計算を行い、ステップ116で否定されると、ステップ118へ進む。
(解析A)タイヤモデルの変形計算
付与条件及び境界条件が与えられたタイヤモデルにより、有限要素法に基づいてタイヤモデルの変形計算を行う。過渡的な状態を得るために、経過時間(単独経過時間)が1msec以下の間はタイヤモデルの変形計算を繰り返し、1msec経過したら次の計算(流体)に移る。
付与条件及び境界条件が与えられたタイヤモデルにより、有限要素法に基づいてタイヤモデルの変形計算を行う。過渡的な状態を得るために、経過時間(単独経過時間)が1msec以下の間はタイヤモデルの変形計算を繰り返し、1msec経過したら次の計算(流体)に移る。
(解析B)流体計算
流体モデル及び与えた境界条件より、有限要素法に基づいて流体計算を行う。過渡的な状態を得るために、経過時間(単独経過時間)が1msec以下の間は流体計算を繰り返し、1msec経過したら次の計算(タイヤモデルの変形)に移る。
流体モデル及び与えた境界条件より、有限要素法に基づいて流体計算を行う。過渡的な状態を得るために、経過時間(単独経過時間)が1msec以下の間は流体計算を繰り返し、1msec経過したら次の計算(タイヤモデルの変形)に移る。
なお、(解析A)と(解析B)はどちらを先に計算しても良いし、また並行して計算しても良い。すなわち、ステップ110、112と、ステップ114、116とは交換した順序であってもよい。
また、上記の計算(解析Aと解析B)では、経過時間(単独経過時間)が1msec以下の間の好ましい経過時間の間で繰返し計算を行う場合を説明したが、本発明で経過時間を1msecに限定するものではなく、10msec以下の経過時間を採用することができ、好ましくは1msec以下であり、更に好ましくは1μ・sec以下の経過時間を採用することができる。また、この経過時間は、解析Aと解析Bとで異なる時間を定めても良い。
次のステップ118では、タイヤモデルの変形計算および流体計算それぞれ単独の計算を1msecずつ行った後、これらを連成させるため、タイヤモデルの変形に応じて流体モデルの境界面を認識し、境界条件を更新させる(詳細は後述)。このステップ118では、境界条件更新の後に、タイヤモデルに流体計算で計算した圧力をタイヤモデルの境界条件(表面力)として付加し、流体力によるタイヤモデルの変形を次のタイヤモデルの変形計算(解析A)で計算させるようにする。すなわち、流体側は変形後のタイヤモデルの表面形状を新たな壁として境界条件に取り入れ、タイヤモデル側は流体の圧力をタイヤモデルにかかる表面力として境界条件に取り入れる。これを1msecごとに繰り返すことにより、タイヤ性能予測に関わる過渡的な流れを擬似的に作り出すことができる。ここで1msecとは接地面内のパターンがタイヤ転動により変形していく過程を十分に表現できる時間である。
なお、上記では境界条件に取り入れる繰り返しの時間(単独経過時間)を1msecに定めたが、本発明は1msecに限定するものではなく、10msec以下の時間を採用することができ、好ましくは1msec以下であり、更に好ましくは1μ・sec以下の時間を採用することができる。
次のステップ120では、計算終了か否かを判断し、ステップ120で肯定されるとステップ122へ進み、ステップ120で否定されると、ステップ110へ戻り、再度タイヤモデルの変形計算および流体計算それぞれ単独の計算を1msecずつ行う。なお、具体的な判断方法としては、次の例がある。
<1>タイヤモデルが、非転動モデル、全周パターン付転動モデルの場合には、対象とする物理量(流体反力、圧力、流速等)が定常状態とみなせる(以前に計算した物理量と同じとみなせる状態)まで繰り返し計算し、計算が終了した場合には肯定判断とする。または、タイヤモデルの変形が定常状態とみなせるようになるまで繰り返す。さらに、所定時間になったら終了させることも可能である。
<2>タイヤモデルが、転動モデル、パターンを一部のみモデル化した場合には、解析対象となるパターン部分の変形が終了するまで繰り返し計算し、計算終了とした場合には肯定判断とする。パターン部分の変形とは、転動によりパターン部分が路面モデルに接触後に路面モデルから離れるまでの間、もしくは転動によりパターン部分が流体モデルに接触後に路面モデルに接触するまでの間の変形を指す。このパターン部分の変形は、タイヤが1回転以上転動した後に前記各モデルに接触するときからを対象としてもよい。さらに、所定時間になったら終了させることも可能である。
ここで、ステップ118の詳細を説明する。ステップ118における、タイヤモデル変形に応じて流体の境界面を認識し、境界条件を付加する処理は、図14の処理ルーチンが実行される。まず、ステップ500において、流体モデル(流体領域)20のどの部分がタイヤモデル30に隠れているのか判定するため、流体モデル20とタイヤモデル30の干渉部分40を計算する。これは流体モデル20すなわち流体領域を小部分に分割した要素(流体要素)全てについて行う(図15参照)。
次のステップ502では、流体要素がタイヤモデルに完全に隠れているか否かを判断し、流体要素がタイヤモデルに完全に隠れている場合はステップ502で肯定され、ステップ504へ進み、この要素はタイヤモデル内部にあり、流体の流入・流出は行われないため壁としての境界条件を付加する。
一方、ステップ502で否定されると、ステップ506へ進み、タイヤモデルに流体要素の一部が隠れているか否かを判断する。タイヤモデルに流体要素の一部が隠れている場合は、ステップ506で肯定され、次のステップ508において、タイヤモデル30の表面32で流体要素を2分する面である切断面を計算し(図16参照)、次のステップ510でこの切断面で流体要素22を更に分割する。次のステップ512では、上記分割した流体要素のうちタイヤモデルに隠れていない領域22Aを、新たに流体モデル(流体領域)として定義し、この部分を流体計算に用いるものとする。また、新たな流体要素の切断面に対応する面は、タイヤモデルと接しているため壁としての境界条件を付加する。
なお、分割した流体要素を更に細かく分割していくのは計算時間の増大につながり好ましくないため、流体要素の分割には制限(この場合は、一度分割した要素は分割しないという制限)を設けることが好ましい。
次のステップ514では、上記の処理が全ての流体要素についてなされたか否かを判断し、未処理の流体要素が残存する場合、ステップ514で否定され、ステップ500へ戻る。一方、全ての流体要素について上記処理が終了した場合には,本ルーチンを終了する。これによって、タイヤモデルの表面形状を境界条件として流体計算に取り込むことができる。
このように、タイヤモデルと流体モデルを一部重ねて定義できる手法は計算モデル作成の手間を大幅に減らすことができる。更にタイヤモデルに一部隠れる流体要素を2分することによって初期の流体メッシュを大きく取ることができ、流体要素が増えて計算時間が増大することを防ぐことができ、性能予測を効率的に行える。
このようにして、解析A、解析B、および両者の連成のための境界条件変更を行った後、解析Aに戻り、変更した境界条件で計算を行う。これを計算終了まで繰り返し、計算が終了した場合には、ステップ120で肯定され、ステップ122へ進み、計算結果を予測結果として出力し、予測結果の評価を行う。
なお、上記では、解析A、解析B、及び境界条件変更を繰り返し、計算が終了すると、計算結果を出力し、予測結果を評価する場合を説明したが,繰り返し計算中に、その時点における計算結果を出力し、その出力について評価したり、逐次評価したりしてもよい。すなわち、計算中に出力・評価してもよい。
予測結果の出力は流体力、流れ速度、流量、圧力、エネルギー等の値もしくは分布を採用することができる。予測結果の出力の具体的な一例として、流体反力の出力、流体の流れの出力と可視化、及び水圧分布の出力と可視化がある。流体反力は、流体(例えば,水)がタイヤを上方へ押し上げる力である。流体の流れは、流体の速度ベクトルから計算することができ、その流れとタイヤモデル周辺やパターン周辺とを共に線図等で表せば、可視化することができる。流体の水圧分布の可視化は、タイヤモデル周辺やパターン周辺を線図として作成し、その図形上に水圧値を色や模様に対応させて表示させればよい。
また、評価は、主観評価(全体的に、スムーズに流れているか、流れの方向による乱れの判断等)、圧力・エネルギーが局所的に上昇していないか、必要な流量が得られているか、流体力が上昇していないか、流れが停滞していないか等を採用することができる。また、パターンの場合、溝内を流れているかを採用することもできる。また、タイヤモデルの場合、タイヤが回転することにより、接地面及び接地面近傍でタイヤが水等の流体を挟み込み、前方に押し出す前方スプレーの量が多いか、路面内では横に流れているか、を採用することができる。
なお、予測結果の評価は、予測結果の出力値や出力値の分布を用いて、予め定めた許容値や許容特性を各出力値や出力値の分布にどの程度適合するかを数値的に表現することによって、評価値を定めることができる。
次に、ステップ124では、上記予測結果の評価から、予測性能が良好であるか否かを判断する。このステップ124の判断は、キーボードによる入力によってなされてもよくまた、上記評価値に、許容範囲を予め定めておき、予測結果の評価値が許容範囲内に存在するときに、予測性能が良好であると判断するようにしてもよい。
予測性能の評価の結果、目標性能に対して不十分であるときは、ステップ124で否定され、次のステップ134において設計案を変更(修正)してステップ102へ戻りこれまでの処理をやり直す。一方、性能が十分であるときは、ステップ124で肯定され、次のステップ126において、上記ステップ100で設定した設計案のタイヤを製造し、その製造したタイヤについて次のステップ128において性能評価を行う。ステップ128の性能評価の結果が満足のいく性能(良好な性能)であるときは、ステップ130で肯定され、次のステップ132において、上記ステップ100またはステップ134で修正した設計案を良好な性能のものとして採用し、本ルーチンを終了する。ステップ132の設計案の採用は、その設計案が良好な性能であることを出力(表示したり、印刷したり)すると共に、その設計案のデータを記憶する。
なお、上記の実施の形態では、1つの設計案についてタイヤ性能予測及び評価を設計案を修正しながら繰り返し、採用する設計案を求めた場合を説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、複数の設計案から採用する設計案を求めても良い。例えば、複数の設計案について、各々タイヤ性能予測及び評価して、各々の評価結果のうち最良の設計案を選択すればよい。また、選択した最良の設計案について、上記実施の形態を実行することによって、さらに最良の設計案を求めることができる。
次に、第2実施の形態を説明する。なお、本実施の形態は、上記実施の形態と同様の構成のため、同一部分には同一符号を付して詳細な説明を省略する。また、本実施の形態では、流体として水を採用している。
タイヤモデルの全周にパターンを有させて解析を行うと、計算量が膨大となり、結果を簡単に得ることができない。そこで、本実施の形態は、スリップ角とキャンバー角を付与したタイヤの排水性を考慮しつつもタイヤの性能予測結果を容易に得るため、タイヤモデルの一部にのみパターンを有させてタイヤの性能予測をするものである。
本発明者は、タイヤの性能予測をするにあたって、タイヤの挙動について、踏込み部のパターン排水に着目した。踏込み部とは、タイヤが転動するときに、タイヤが路面に近づくまたは接触する付近を示している。
図27に示すように、タイヤの排水性、特にハイドロプレーニング(以下、ハイプレという)に関して、タイヤの周辺部は、接地面近傍で次のA領域からC領域の3つの領域に分類できる。
A領域:厚い水膜上(水の慣性効果、動水圧主体、ダイナミックハイプレ)
B領域:薄い水膜上 (粘性効果が主体、ビスカスハイプレ)
C領域:完全にDRY接地
なお、水深が厚い(10mm程度の)場合や、路面に凹凸があって粘性効果が無視できる場合はA領域のダイナミックハイプレが重要である。
B領域:薄い水膜上 (粘性効果が主体、ビスカスハイプレ)
C領域:完全にDRY接地
なお、水深が厚い(10mm程度の)場合や、路面に凹凸があって粘性効果が無視できる場合はA領域のダイナミックハイプレが重要である。
上記ダイナミックハイプレ(A領域)が生じる理由としては、次の2つの理由が考えられる。
1:タイヤと流体(本実施の形態では、水)が高速で衝突し、その速度の2乗に比例する動水圧が作用すること。
2:踏込み部の動水圧が接地圧を超えると浮き上がる。なお、踏込み部の水をパターンで排水させると動水圧が下がり、ハイプレを抑制することができる。
図28(A)に示すように、路面18上をタイヤ(タイヤモデル30)が転動方向(図28(A)の矢印M方向)に転動する場合には、踏込み部付近50において、タイヤモデル30と路面18との間でタイヤ転動側に流体20が主に貯留する。この場合の圧力関係を考えると、図28(B)に示すようになる。タイヤモデル30と流体(水)が衝突し、その速度の2乗に比例して踏込み部に圧力52(図28(B)に一点鎖線で示す)が発生する。タイヤモデル30と路面18とが接触している付近は、圧力54(図28(B)に点線で示す)が発生している。このように、ダイナミックハイプレ(A領域)における圧力が支配的になる。
そこで、本実施の形態では、タイヤモデル30として、全周が平坦なスムースタイヤモデルを基本とし、踏込み部の解析が容易となるに必要な一部のパターンをスムースタイヤモデルに有させて解析を行う。なお、以下の説明では、本解析を、GL (Global−Local)解析と呼ぶ。
次に、本実施の形態におけるGL解析を説明する。このGL解析の概略は、次の手順1〜手順4により実施できる。
<GL解析の手順>
手順1:スムースタイヤモデル、パターンモデル(一部)とパターンに貼りつける部分のベルトモデルを準備(図29参照)
手順2:スムースタイヤモデルの転動及びハイプレ解析
(global analysys:G解析、図30参照)
手順3:スムースタイヤモデルの結果から、パターン部(一部)に貼り付けるベルトモデル(パターンモデルの一部と同じ)の転動軌跡を計算する。具体的には、ベルトモデル(シェル)の全節点の転動中の変位を出力し(これを速度に変換して出力してもよい。なお、FEMソフト上の制約や、変位のまま求めることができればそれでも良い)、パターンモデル(一部)をベルトモデルに貼りつけ、ベルトモデルの節点に強制速度(変位でも可)を付与
手順4:手順3までによってパターン部(一部)のみを転動させることが可能であるので、パターン部に対応する流体メッシュを準備し、パターン部のみを排水性解析
(local analysys:L解析、図31参照)
なお、評価は流体反力・水圧分布・流れ解析で行なう。
手順1:スムースタイヤモデル、パターンモデル(一部)とパターンに貼りつける部分のベルトモデルを準備(図29参照)
手順2:スムースタイヤモデルの転動及びハイプレ解析
(global analysys:G解析、図30参照)
手順3:スムースタイヤモデルの結果から、パターン部(一部)に貼り付けるベルトモデル(パターンモデルの一部と同じ)の転動軌跡を計算する。具体的には、ベルトモデル(シェル)の全節点の転動中の変位を出力し(これを速度に変換して出力してもよい。なお、FEMソフト上の制約や、変位のまま求めることができればそれでも良い)、パターンモデル(一部)をベルトモデルに貼りつけ、ベルトモデルの節点に強制速度(変位でも可)を付与
手順4:手順3までによってパターン部(一部)のみを転動させることが可能であるので、パターン部に対応する流体メッシュを準備し、パターン部のみを排水性解析
(local analysys:L解析、図31参照)
なお、評価は流体反力・水圧分布・流れ解析で行なう。
詳細には、上記実施の形態と略同様であり、まず、タイヤモデル、流体モデルを作成し、路面モデルの作成と共に摩擦係数μの選択により路面状態を入力する(図2のステップ100〜106)。この場合、タイヤモデルは、スムースタイヤモデルである。また、パターンモデル(一部)とパターンに貼りつける部分のベルトモデルを作成する。
次に、タイヤ転動時またはタイヤ非転動時の境界条件、タイヤの向きを表す付与条件の両条件を設定し(図2のステップ108)、タイヤモデルの変形計算及び流体計算等を行う(図2のステップ110〜120)。これは、スムースタイヤモデルの転動及びハイプレ解析(global analysys:G解析、図30参照)である。
そして、スムースタイヤモデルの結果から、パターン部(一部)に貼り付けるベルトモデル(パターンモデルの一部と同じ)の転動軌跡を計算する。これによってパターン部(一部)のみが転動されるので(図31)、パターン部に対応する流体メッシュを準備し、パターン部のみを排水性解析する。これは、パターンモデルの一部であるパターン部のみの解析(local analysys:L解析)である。ここで、図31に示すように、パターン部(一部)の転動により、パターン部は、位置状態L1〜位置状態L13に推移することになる。
このように、本実施の形態では、スムースタイヤモデルを基本とし、パターンの一部を用いて解析するGL (Global−Local)解析を行っているので、次の3つの利点を得ることができる。
1:計算時間の短縮。本発明者は、細かいメッシュで全周のパターンモデルで解析した場合、約1ヶ月を必要とした計算時間を、約2日に短縮することができることを確認した。
2:各種モデル作成が簡単になる。特に、タイヤモデルにおいてパターンを全周用意する必要がない。
3:(ダイナミック)ハイプレで重要な、踏込み部パターンの入水時の排水性だけを簡単に解析できる。
1:計算時間の短縮。本発明者は、細かいメッシュで全周のパターンモデルで解析した場合、約1ヶ月を必要とした計算時間を、約2日に短縮することができることを確認した。
2:各種モデル作成が簡単になる。特に、タイヤモデルにおいてパターンを全周用意する必要がない。
3:(ダイナミック)ハイプレで重要な、踏込み部パターンの入水時の排水性だけを簡単に解析できる。
以下、図面を参照して、本発明の実施例を説明する。本実施例は、ラジアルタイヤの性能予測に本発明を適用したものである。
図17は、空気入りラジアルタイヤの回転軸を含む平面による断面のうち、左半断面を簡略図解した線図である。右半断面も非対称を含め左半同様である。ここでのリム及び内圧は、日本自動車タイヤ協会の”JATMA YEAR BOOK”にて規定されているラジアルプライタイヤに対応した適用サイズのリム及び空気圧−負荷能力対応表に基づいている。このタイヤを基にして、性能予測のためのモデル化を行い、特にパターンA、パターンBの2種のタイヤ性能を行い、予測結果、実測結果を合わせて示した。
本実施例としてモデル化・試作したタイヤは、タイヤサイズは205/65R15であり、目標性能は、旋回ハイドロプレーニング性能とした。タイヤの外面形状をレーザーで測定し、設計図面・実際のタイヤからの断面データよりタイヤ断面モデルを作成し、周方向に展開してタイヤの3Dモデル(数値モデル)を作成した。パターンは設計図面に基づき3Dモデルを作成し、タイヤ3Dモデルにトレッド部として貼り付けた。流体モデルは水深10mm、深さ方向30mm、進行方向2500mm、幅方向300mmの領域をモデル化し、タイヤには時速75kmに相当する回転速度を与え、路面モデルには摩擦係数μ=0.3を与えている。
試作したタイヤの旋回ハイドロプレーニング性能評価試験では、上記のタイヤを6JJ−15のリムに内圧2.2kg/cm2で組み付け、乗用車に装着して旋回半径100Rの路面内に配置された水深10mmのプールに定速度で進入し、テストドライバーによる旋回ハイドロプレーニング発生速度の評価を行った。同時に、旋回時のスリップ角及びキャンバー角を測定し、上記で示したタイヤモデルをそれぞれの分だけ傾けた。結果はハイドロプレーニング発生速度の指数で表現し、指数小が良である。
図19には、本発明によるタイヤのトレッドパターン付近の流れ(速度、方向)を示しており、out側ショルダ部における流線が、ほぼ巾方向に伸びており、また、主溝に沿った流線はout側にシフトしている。図20に示すように旋回時はタイヤの接地形状が左右非対称になる。図19では、この接地形状を良く表現している。また、流れも形状の変化によって、左右非対称の流れとなっており、このことから、直進時、旋回時の両ハイドロプレーニング性能を向上するためには、直進時と旋回時の両方の排水性を考慮したパターン設計が必要であることが分かる。
そこでリブ溝部分とラグ溝部分の寸法を変更したトレッドパターン(パターンA(図21)、パターンB(図22)に示す)を準備し、水圧、流量、流れ速度を比較した。パターンAとパターンBはセンター陸部の両側にあるリブ溝幅と2nd部、ショルダ部に配置するラグ溝幅が異なる。パターンAの溝幅に対して、パターンBの溝幅は2倍の溝幅である。またタイヤ上向き流体力(図18)も比較し、実際に製造して評価した旋回ハイドロプレーニング性能と比較した。
表1より、パターンAよりパターンBの方が水圧は低く、流量・流速が大となっており、上向き流体力も低減されている。図23、図24に両者の水圧を比較したものを示し、図25、26に流れを比較したものを示す。図23〜26からもパターンBのほうが排水性に優れていることが分かる。また、実測旋回ハイドロプレーニング性能もパターンBの方が優れていることが分かる。
10 キーボード
12 コンピュータ本体
14 CRT
12 コンピュータ本体
14 CRT
Claims (14)
- 次の各ステップを含むタイヤの性能予測方法。
(a)タイヤの向きを表す付与条件と、接地及び転動による変形を与えることが可能なパターン形状を有するタイヤモデルと、流体で一部または全部が満たされかつ前記タイヤモデルと少なくとも一部接触する流体モデルと、を定めるステップ。
(b)前記ステップ(a)で定めた付与条件を前記タイヤモデルに与えるステップ。
(c)前記タイヤモデルの変形計算を実行するステップ。
(d)前記流体モデルの流体計算を実行するステップ。
(e)前記ステップ(c)での変形計算後のタイヤモデルと、前記ステップ(d)での流体計算後の流体モデルとの境界面を認識し、認識した境界面に関する境界条件をタイヤモデル及び流体モデルに付加し、前記流体モデルが擬似流動状態となるまで計算させるステップ。
(f)前記ステップ(e)におけるタイヤモデル及び流体モデルに生じる物理量を求めるステップ。
(g)前記物理量によりタイヤ性能を予測するステップ。 - 前記付与条件は、タイヤの向きとしてキャンバー角及びスリップ角の少なくとも一方の角度を用いることを特徴とする請求項1に記載のタイヤ性能予測方法。
- 前記ステップ(a)において、流体モデルと接触する路面モデルをさらに定めたことを特徴とする請求項1または2に記載のタイヤ性能予測方法。
- 前記タイヤモデルは、部分的にパターンを有することを特徴とする請求項1乃至請求項3の何れか1項に記載のタイヤ性能予測方法。
- 前記ステップ(c)は、所定時間だけ繰返し計算を行うことを特徴とする請求項1乃至請求項4の何れか1項に記載のタイヤ性能予測方法。
- 前記ステップ(d)は、一定時間だけ繰返し計算を行うことを特徴とする請求項1乃至請求項5の何れか1項に記載のタイヤ性能予測方法。
- 前記ステップ(e)は、予め定めた時間だけ繰返し計算を行うことを特徴とする請求項1乃至請求項6の何れか1項に記載のタイヤ性能予測方法。
- 前記路面モデルは、DRY、WET、氷上、雪上、非舗装などの路面状態を表す摩擦係数μを選択することによって路面状態を定めることを特徴とする請求項3乃至請求項7の何れか1項に記載のタイヤ性能予測方法。
- 前記ステップ(e)におけるタイヤモデルと流体モデルとの干渉部分を認識し、タイヤモデル表面を境界面として前記流体モデルの要素を分割することを特徴とする請求項1乃至請求項8の何れか1項に記載のタイヤ性能予測方法。
- 前記流体モデルは少なくとも水を含み、前記ステップ(g)における物理量をタイヤモデルの接地面積あるいは接地圧の少なくとも一方を用いて、タイヤWET性能を予測することを特徴とする請求項1乃至請求項9の何れか1項に記載のタイヤ性能予測方法。
- 前記流体モデルは少なくとも水を含み、前記ステップ(g)における物理量を流体モデルの圧力、流量、流れ速度の少なくとも1つを用いて、タイヤWET性能を予測することを特徴とする請求項1乃至請求項10の何れか1項に記載のタイヤ性能予測方法。
- 前記流体モデルは少なくとも空気を含み、前記ステップ(g)における物理量を流体モデルの圧力、流量、流れ速度、エネルギー、エネルギー密度の少なくとも1つを用いて、タイヤ騒音性能を予測することを特徴とする請求項1乃至請求項11の何れか1項に記載のタイヤ性能予測方法。
- 次の各ステップを含むタイヤ挙動シミレーション方法。
(イ)タイヤの向きを表す付与条件と、接地及び転動による変形を与えることが可能なパターン形状を有するタイヤモデルと、流体で一部または全部が満たされかつ前記タイヤモデルと少なくとも一部接触する流体モデルと、を定めるステップ。
(ロ)前記ステップ(イ)で定めた付与条件を前記タイヤモデルに与えるステップ。
(ハ)前記タイヤモデルの変形計算を実行するステップ。
(二)前記流体モデルの流体計算を実行するステップ。
(ホ)前記ステップ(ハ)での変形計算後のタイヤモデルと、前記ステップ(二)での流体計算後の流体モデルとの境界面を認識し、認識した境界面に関する境界条件をタイヤモデル及び流体モデルに付加し、前記流体モデルが擬似流動状態となるまで計算させるステップ。 - コンピュータによって利用可能であり、次の各ステップを含むタイヤ性能予測プログラムをコンピュータによって記憶している記憶媒体。
(1)タイヤの向きを表す付与条件と、接地及び転動による変形を与えることが可能なパターン形状を有するタイヤモデルと、流体で一部または全部が満たされかつ前記タイヤモデルと少なくとも一部接触する流体モデルと、を定めるステップ。
(2)前記ステップ(1)で定めた付与条件を前記タイヤモデルに与えるステップ。
(3)前記タイヤモデルの変形計算を実行するステップ。
(4)前記流体モデルの流体計算を実行するステップ。
(5)前記ステップ(3)での変形計算後のタイヤモデルと、前記ステップ(4)での流体計算後の流体モデルとの境界面を認識し、認識した境界面に関する境界条件をタイヤモデル及び流体モデルに付加し、前記流体モデルが擬似流動状態となるまで計算させるステップ。
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Legal Events
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