JP2013184510A - Tire design method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、耐久性を向上しうるタイヤを能率良く設計することができるタイヤの設計方法に関する。 The present invention relates to a tire design method capable of efficiently designing a tire capable of improving durability.
従来、空気入りタイヤは、タイヤの各構成部材を貼り合わせて形成された生タイヤを、加硫金型で加硫成形することにより製造される（例えば、特許文献１参照）。前記生タイヤは、加硫金型内で熱及び圧力の作用を受け、加硫金型の成形面に沿った輪郭形状で空気入りタイヤへと成形される。 Conventionally, a pneumatic tire is manufactured by vulcanizing a raw tire formed by bonding tire components together with a vulcanization mold (see, for example, Patent Document 1). The green tire is subjected to the effects of heat and pressure in the vulcanization mold, and is molded into a pneumatic tire with a contour shape along the molding surface of the vulcanization mold.
ところで、加硫成形された空気入りタイヤの輪郭形状は、内圧が充填されることにより膨張変形する。しかしながら、このような膨張変形時、局部的に大きく変形する箇所があると、そのような箇所は、実走行時には歪がさらに加わることで耐久性のウィークポイントになる。 By the way, the contour shape of a vulcanized pneumatic tire is inflated and deformed by being filled with internal pressure. However, if there is a part that is greatly deformed locally during such expansion and deformation, such a part becomes a weak point of durability due to further distortion during actual running.
本発明は、以上のような実状に鑑み案出されたもので、タイヤモデルの少なくとも１つの構成要素に関し、初期のタイヤモデルから膨張後のタイヤモデルへの変化量が許容範囲内になる初期のタイヤモデルの形状を求めるとともに、該初期のタイヤモデルの形状に基づいて加硫金型を設計することを基本として、耐久性を向上しうるタイヤの設計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, and relates to at least one component of the tire model, and an initial amount of change from an initial tire model to an inflated tire model is within an allowable range. The main object of the present invention is to provide a tire design method capable of improving durability on the basis of obtaining the shape of a tire model and designing a vulcanization mold based on the shape of the initial tire model.
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空気入りタイヤを設計するための方法であって、前記コンピュータに、タイヤを数値解析法により取り扱い可能な要素でモデル化した初期のタイヤモデルを入力するタイヤモデル設定ステップ、前記初期のタイヤモデルに予め定めた内圧条件を与えて変形計算を行うことにより、内圧が充填された膨張後のタイヤモデルを得る変形計算ステップ、前記タイヤモデルの少なくとも１つの構成要素に関し、前記初期のタイヤモデルから前記膨張後のタイヤモデルへの変化量を求める変化量計算ステップ、前記変化量が予め定められた許容範囲内か否かを判断する判定ステップ、前記変化量が前記許容範囲内でないと判断したときに、前記初期のタイヤモデルとして前記膨張後のタイヤモデルを採用して前記変形計算ステップ、前記変化量計算ステップ及び前記判定ステップを行う設計変更ステップ、並びに前記変化量が前記許容範囲内であると判断したときに、前記膨張後のタイヤモデルの形状に基づいてタイヤを加硫成形する加硫金型を設計する金型設計ステップを含むことを特徴とする。
The invention according to
また、請求項２記載の発明は、前記タイヤモデルは、ベルト層がモデル化されたベルトモデルを含み、前記構成要素が前記ベルトモデルを含む請求項１に記載のタイヤの設計方法である。
The invention according to
また、請求項３記載の発明は、前記変化量計算ステップは、前記ベルトモデルの湾曲度の変化量を求めるステップを含む請求項２記載のタイヤの設計方法である。
The invention according to
また、請求項４記載の発明は、前記タイヤモデルは、ビードエーペックスゴムがモデル化されたエーペックスモデルを含み、前記構成要素が、前記エーペックスモデルを含む請求項１乃至３のいずれかに記載のタイヤの設計方法である。 According to a fourth aspect of the present invention, in the tire according to any one of the first to third aspects, the tire model includes an apex model in which a bead apex rubber is modeled, and the component includes the apex model. This is the design method.
また、請求項５記載の発明は、前記変化量計算ステップは、前記エーペックスモデルのタイヤ半径方向の外端位置の変化量を求めるステップを含む請求項１乃至４のいずれかに記載のタイヤの設計方法である。 According to a fifth aspect of the present invention, in the tire design according to any one of the first to fourth aspects, the change amount calculating step includes a step of obtaining a change amount of an outer end position of the apex model in a tire radial direction. Is the method.
また、請求項６記載の発明は、前記内圧条件は、５〜３０ｋＰａである請求項１乃至５のいずれかに記載のタイヤの設計方法である。
The invention according to
本発明のタイヤの設計方法では、コンピュータに、タイヤを数値解析法により取り扱い可能な要素でモデル化した初期タイヤモデルを入力するタイヤモデル設定ステップ、初期タイヤモデルに予め定めた内圧条件を与えて変形計算を行うことにより、内圧が充填された膨張後のタイヤモデルを得る変形計算ステップ、タイヤモデルの少なくとも１つの構成要素に関し、初期のタイヤモデルから膨張後のタイヤモデルへの変化量を求める変化量計算ステップ、及び変化量が予め定められた許容範囲内か否かを判断する判定ステップを含む。 According to the tire design method of the present invention, a tire model setting step for inputting an initial tire model obtained by modeling a tire with an element that can be handled by a numerical analysis method to a computer, and a predetermined internal pressure condition is applied to the initial tire model for deformation. Deformation calculation step for obtaining an inflated tire model filled with internal pressure by performing calculation, and an amount of change for obtaining an amount of change from the initial tire model to the inflated tire model for at least one component of the tire model A calculation step and a determination step of determining whether or not the amount of change is within a predetermined allowable range.
そして、上記変化量が許容範囲内でないとき判断したときに、初期のタイヤモデルとして膨張後のタイヤモデルを採用して変形計算ステップを行う設計変更ステップ、及び変化量が許容範囲内であると判断したときに、膨張後のタイヤモデルの形状に基づいてタイヤを加硫成形する加硫金型を設計する金型設計ステップを含む。 Then, when it is determined that the amount of change is not within the allowable range, a design change step for adopting a tire model after expansion as an initial tire model and performing a deformation calculation step, and determining that the amount of change is within the allowable range And a mold design step for designing a vulcanization mold for vulcanizing and molding the tire based on the shape of the tire model after expansion.
このような設計方法によれば、空気圧の充填前後において形状変化が少ない空気入りタイヤを成形しうる加硫金型を、能率良く設計することができる。 According to such a design method, it is possible to efficiently design a vulcanization mold that can form a pneumatic tire with little shape change before and after filling with air pressure.
以下、本発明の実施の一形態が図面に基づき説明される。
本実施形態のタイヤの設計方法（以下、単に「設計方法」ということがある）は、空気入りタイヤ（以下、単に「タイヤ」ということがある）を成形しうる加硫金型を、コンピュータを用いて設計する方法である。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
The tire design method of the present embodiment (hereinafter sometimes simply referred to as “design method”) includes a vulcanization mold that can mold a pneumatic tire (hereinafter also simply referred to as “tire”), and a computer. It is a method to design using.
図１に示されるように、前記コンピュータ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、本実施形態の設計方法を実行するための処理手順（プログラム）が予め記憶される。
As shown in FIG. 1, the
図２に示されるように、前記タイヤ２は、例えば、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の内部に配されたベルト層７とを具える。
As shown in FIG. 2, the
前記カーカス６は、少なくとも１枚以上、本実施形態では１枚のカーカスプライ６Ａで構成される。このカーカスプライ６Ａ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、この本体部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折り返された折返し部６ｂとを含む。この本体部６ａと折返し部６ｂとの間には、ビードコア５からタイヤ半径方向外側にのびるビードエーペックスゴム８が配される。
The
図３（ａ）に拡大して示されるように、前記カーカスプライ６Ａは、タイヤ赤道Ｃに対して、例えば６５〜９０度の角度δで配列されたカーカスコード６ｃのコード配列体１１と、このコード配列体１１を被覆するトッピングゴム１２とからなる。
3A, the
図２に示されるように、前記ベルト層７は、カーカス６のタイヤ半径方向外側、かつトレッド部２ａの内部に配された少なくとも１枚、本実施形態ではタイヤ半径方向に重ねられた内、外２枚のベルトプライ７Ａ、７Ｂからなる。
As shown in FIG. 2, the
図３（ｂ）に拡大して示されるように、前記ベルトプライ７Ａ、７Ｂは、タイヤ周方向に対して、例えば１０〜４０度の角度φで傾斜するベルトコード７ｃのコード配列体１３ａ、１３ｂと、このコード配列体１３ａ、１３ｂを夫々被覆するトッピングゴム１４ａ、１４ｂとからなる。これらのベルトプライ７Ａ、７Ｂのベルトコード７ｃ、７ｃは、互いに交差する向きに重ね合わせて配置される。
As shown in an enlarged view in FIG. 3 (b), the
図４に示されるように、本実施形態の設計方法では、初期のタイヤモデル３（図６に示す）をコンピュータ１に入力するタイヤモデル設定ステップＳ１、内圧が充填された膨張後のタイヤモデル４（図９に示す）を得る変形計算ステップＳ２、初期のタイヤモデル３から膨張後のタイヤモデル４への変化量Ｔを求める変化量計算ステップＳ３、変化量Ｔが許容範囲内か否かを判断する判定ステップＳ４、変化量Ｔが許容範囲内でないと判断したときに設計変更を行う設計変更ステップＳ５、及び変化量Ｔが許容範囲内であると判断したときに加硫金型を設計する金型設計ステップＳ６を含む。
As shown in FIG. 4, in the design method of the present embodiment, the tire model setting step S <b> 1 in which the initial tire model 3 (shown in FIG. 6) is input to the
前記タイヤモデル設定ステップＳ１では、図２に示されたようなタイヤ２が、数値解析法によって取り扱い可能な要素でモデル化されてコンピュータ１に入力される。これにより、図６に示されるような初期のタイヤモデル３が設定される。ここで、初期のタイヤモデル３とは、内圧が充填されていないタイヤ、言い換えると加硫直後の寸法を持ったタイヤをモデル化したものである。
In the tire model
前記数値解析法としては、例えば有限要素法、有限体積法、差分法又は境界要素法が適宜採用できるが、本実施形態では有限要素法が採用される。 As the numerical analysis method, for example, a finite element method, a finite volume method, a difference method, or a boundary element method can be employed as appropriate, but the finite element method is employed in the present embodiment.
図５には、本実施形態のタイヤモデル設定ステップＳ１のより具体的な処理手順が示されている。 FIG. 5 shows a more specific processing procedure of the tire model setting step S1 of the present embodiment.
先ず、本実施形態のタイヤモデル設定ステップＳ１では、タイヤ２を構成している各ゴム部材をモデリングするゴム部材モデル化ステップＳ１ａが行われる。このゴム部材モデル化ステップＳ１ａでは、コンピュータ１が、図２に示すトレッドゴム２ｇａ、サイドウォールゴム２ｇｂ、及びインナーライナーゴム２ｇｃ等のゴム部分２ｇを、例えば、図６に示した３次元のソリッド要素１５ｓに要素分割する。これにより、ゴム部分２ｇがモデル化されたゴム部材モデル１５が設定される。さらに、ゴム部材モデル化ステップＳ１ａでは、コンピュータ１が、前記ビードエーペックスゴム８（図２に示す）を、３次元のソリッド要素１６ｓに要素分割したたエーペックスモデル１６が設定される。
First, in the tire model setting step S1 of the present embodiment, a rubber member modeling step S1a for modeling each rubber member constituting the
これらの３次元のソリッド要素１５ｓ、１６ｓとしては、例えば、複雑な形状を表現するのに適した４面体ソリッド要素が好ましいが、これ以外にも５面体又は６面体ソリッド要素などが用いられても良い。また、各ソリッド要素１５ｓ、１６ｓには、要素番号、節点番号、節点座標値、及び材料特性（例えば密度、ヤング率及び／又は減衰係数等）などの数値データが定義され、前記コンピュータ１に記憶される。
As these three-dimensional
また、トレッド部２ａの外面に、縦溝及び横溝等を含んだトレッドパターンが設定される場合には、該トレッドパターンが忠実に再現されるのが望ましい。
Further, when a tread pattern including a vertical groove and a horizontal groove is set on the outer surface of the
次に、本実施形態のタイヤモデル設定ステップＳ１では、カーカスプライ６Ａをモデリングするカーカスモデル化ステップＳ１ｂが行われる。このカーカスモデル化ステップＳ１ｂでは、図３（ａ）、及び図７（ａ）に示されるように、コンピュータ１が、カーカスプライ６Ａの前記コード配列体１１を、例えば四辺形の膜要素１７ａに要素分割するとともに、前記トッピングゴム１２を、薄板状のソリッド要素１７ｂ、１７ｂに要素分割する。そして、これらの膜要素１７ａ及びソリッド要素１７ｂ、１７ｂが、厚さ方向に積層されることにより、前記カーカス６がモデル化されたカーカスモデル１７が設定される。
Next, in the tire model setting step S1 of the present embodiment, a carcass modeling step S1b for modeling the
前記膜要素１７ａには、カーカスコード６ｃの直径や、カーカスコード６ｃのタイヤ周方向に対する角度δ等が異方性として定義される。一方、前記ソリッド要素１７ｂ、１７ｂには、体積変化が生じない超粘弾性が定義される。さらに、これらの各要素１７ａ、１７ｂにも、要素番号等の前記数値データが定義され、前記コンピュータ１に記憶される。
In the
次に、本実施形態のタイヤモデル設定ステップＳ１では、ベルトプライ７Ａ、７Ｂをモデリングするベルトモデル化ステップＳ１ｃが行われる。このベルトモデル化ステップＳ１ｃでは、図３（ｂ）、及び図７（ｂ）に示されるように、コンピュータ１が、ベルトプライ７Ａ、７Ｂの各コード配列体１３ａ、１３ｂを、膜要素１８ａ、１８ｂに要素分割するとともに、トッピングゴム１４ａ、１４ｂを、ソリッド要素１９ａ、１９ｂ、１９ｃに要素分割する。そして、これらの膜要素１８ａ、１８ｂ及びソリッド要素１９ａ、１９ｂ、１９ｃが、厚さ方向に積層されることにより、ベルト層７がモデル化されたベルトモデル２０が設定される。
Next, in the tire model setting step S1 of the present embodiment, a belt modeling step S1c for modeling the belt plies 7A and 7B is performed. In this belt modeling step S1c, as shown in FIGS. 3 (b) and 7 (b), the
前記膜要素１８ａ、１８ｂには、ベルトコード７ｃの直径や、ベルトコード７ｃのタイヤ周方向に対する角度φ等が異方性として定義される。さらに、前記ソリッド要素１９ａ、１９ｂ、１９ｃには、カーカスモデル化ステップＳ１ｂと同様に、超粘弾性が定義される。さらに、これらの各要素１８ａ、１８ｂ、１９ａ、１９ｂ、１９ｃにも、要素番号等の前記数値データが定義され、前記コンピュータ１に記憶される。
In the
以上のように、コンピュータ１が、前記ステップＳ１ａ〜Ｓ１ｃを順次処理することにより、図５に示されるゴム部材モデル１５、エーペックスモデル１６、カーカスモデル１７、及びベルトモデル２０を含んだ初期のタイヤモデル３が定義される。
As described above, the initial tire model including the
次に、前記変形計算ステップＳ２では、コンピュータ１は、初期のタイヤモデル３に、予め定めた内圧条件を与えて変形計算を行う。これにより、図９に示されるように、内圧が充填された膨張後のタイヤモデル４が設定される。
Next, in the deformation calculation step S2, the
この変形計算ステップＳ２の具体的な処理としては、図８に示されるように、初期のタイヤモデル３のリム接触域３ｒ、３ｒを変形不能に拘束して、該初期のタイヤモデル３のビード部２ｃの幅Ｗをリム幅に等しく強制変位させる。また、初期のタイヤモデル３の回転軸ＣＬと前記拘束域３ｒとのタイヤ半径方向距離ｒとが、常にリム半径と等しくなるように条件を設定（定義）する。さらに、初期のタイヤモデル３の内腔面の全体に、前記内圧条件に相当する等分布荷重ｗを設定する。
As specific processing of this deformation calculation step S2, as shown in FIG. 8, the
そして、コンピュータ１は、これらの条件の下で初期のタイヤモデル３の釣り合い計算を行って、該初期のタイヤモデル３に内圧が充填されたときの各節点の変位が計算される。これにより、初期のタイヤモデル３は、ゴム部材モデル１５、エーペックスモデル１６、カーカスモデル１７、及びベルトモデル２０が膨張又は伸長し、図９に示される膨張後のタイヤモデル４が設定される。
Then, the
前記変化量計算ステップＳ３では、コンピュータ１が、各タイヤモデル３、４の少なくとも１つの構成要素に関し、図６に示される初期のタイヤモデル３から、図９に示した膨張後のタイヤモデル４への変化量Ｔを求める。本実施形態の前記構成要素としては、ベルトモデル２０及びエーペックスモデル１６が含まれる。
In the change amount calculation step S3, the
図１０には、コンピュータ１が行う変化量計算ステップＳ３の具体的な処理手順が示されている。
FIG. 10 shows a specific processing procedure of the change amount calculation step S3 performed by the
先ず、本実施形態の変化量計算ステップＳ３では、ベルトモデル２０の湾曲度の変化量Ｔ１を求めるステップ（第１計算ステップ）Ｓ３ａが行われる。この第１計算ステップＳ３ａでは、膨張後のタイヤモデル４のベルトモデル２０の湾曲度Ｃａと、初期のタイヤモデル３のベルトモデル２０の湾曲度Ｃｂとの比（Ｃａ／Ｃｂ）を計算することにより、前記変化量Ｔ１が求められる。
First, in the change amount calculation step S3 of this embodiment, a step (first calculation step) S3a for obtaining a change amount T1 of the degree of curvature of the
ここで、前記湾曲度Ｃａ、Ｃｂは、図６及び図９に示される各タイヤモデル３、４のベルトモデル２０において、タイヤ軸方向の外端２０ｔ、２０ｔ間の軸方向距離Ｌ１ａ、及び該外端２０ｔからベルトモデル２０の最もタイヤ半径外側の位置までの半径方向距離Ｌ１ｂの比（Ｌ１ａ／Ｌ１ｂ）をそれぞれ計算することによって求められる。なお、各距離Ｌ１ａ、Ｌ１ｂが、タイヤ周方向で一定でない場合は、該距離Ｌ１ａ、Ｌ１ｂの各平均値によって求められる。
Here, the curvatures Ca and Cb are the axial distance L1a between the outer ends 20t and 20t in the tire axial direction in the
さらに、本実施形態の変化量計算ステップＳ３では、エーペックスモデル１６のタイヤ半径方向の外端位置の変化量Ｔ３を求めるステップ（第３計算ステップ）Ｓ３ｂが行われる。この第３計算ステップＳ３ｂでは、図１１（ｂ）に示されるように、膨張後のタイヤモデル４のエーペックスモデル１６のタイヤ半径方向の外端１６ｔと、初期のタイヤモデル３のエーペックスモデル１６の外端１６ｔとの例えば軸方向距離Ｌ３を計算することにより、前記変化量Ｔ３が求められる。
Further, in the change amount calculation step S3 of the present embodiment, a step (third calculation step) S3b of obtaining a change amount T3 of the outer end position of the
前記判定ステップＳ４では、コンピュータ１が、前記各変化量Ｔ１〜Ｔ３が許容範囲内かどうかを判断する。比較的剛性の高いベルト層７の外端及びビードエーペックスゴム８の外端が、膨張変形時に局部的に変形すると、それらの箇所に実走行時の歪がさらに加わることで、タイヤ２の耐久性が大幅に低下するおそれがある。従って、判定ステップＳ４では、このようなおそれの有無を判断している。
In the determination step S4, the
各変化量Ｔ１〜Ｔ３の各許容範囲としては、評価の対象となるタイヤサイズに関する種々の実験データや経験則を使って適宜定められる。本実施形態のタイヤの場合には、例えば、ベルトモデル２０の湾曲度の変化量Ｔ１の許容範囲が１０％以下、さらに好ましくは５％以下、エーペックスモデル１６の外端位置の変化量Ｔ３の許容範囲が１．０mm以下に設定されるのが望ましい。
Each allowable range of each of the change amounts T1 to T3 is appropriately determined by using various experimental data and empirical rules regarding the tire size to be evaluated. In the case of the tire of the present embodiment, for example, the allowable range of the change amount T1 of the degree of curvature of the
判定ステップＳ４において、コンピュータ１は、各変化量Ｔ１〜Ｔ３が許容範囲内でないと判断した場合、前記設計変更ステップＳ５を実行する一方、各変化量Ｔ１〜Ｔ３が許容範囲内であると判断した場合、前記金型設計ステップＳ６を実行する。
In the determination step S4, when the
前記設計変更ステップＳ５では、コンピュータ１は、膨張後のタイヤモデル４を初期のタイヤモデル３として採用し（ステップＳ７）、前記変形計算ステップＳ２、前記変化量計算ステップＳ３、及び前記判定ステップＳ４を実行する。
In the design change step S5, the
これにより、コンピュータ１が、各変化量Ｔ１〜Ｔ３が許容範囲内になるまで繰り返し処理するため、各変化量Ｔ１〜Ｔ３が各許容範囲内に収束し、図１２に示されるような、空気圧の充填前後において形状変化が少ないタイヤモデル４を求めることができる。
As a result, the
前記金型設計ステップＳ６では、膨張後のタイヤモデル４の形状に基づいてタイヤ２を加硫成形する加硫金型を設計する。即ち、膨張後のタイヤモデル４に設定された外面の寸法等に基づいて、加硫金型の成形面等の設計が行われる。
In the mold design step S6, a vulcanization mold for vulcanizing and molding the
このように、本実施形態の設計方法によれば、コンピュータ１は、空気圧の充填前後において形状変化が少ないタイヤモデル４を確実に求めることができるため、このタイヤモデル４に基づいて加硫金型を設計することにより、耐久性を向上しうるタイヤ２を能率良く設計することができる。
As described above, according to the design method of the present embodiment, the
ところで、前記設計変更ステップＳ５により、前記変化量Ｔ１〜Ｔ３が許容範囲内になるまで、変形計算ステップＳ２が繰り返し実行される。このため、前記内圧条件が、例えば、規格で定められた最大内圧であると、変形計算ステップＳ２を処理する毎に、カーカスモデル１７の内圧充填による伸びや、タイヤ外径の増加分が蓄積される。これにより、膨張後のタイヤモデル４に基づく加硫金型から製造されたタイヤと、初期のタイヤモデル３との間に誤差が生じるおそれがある。
By the way, the deformation calculation step S2 is repeatedly executed until the change amounts T1 to T3 are within the allowable range in the design change step S5. For this reason, when the internal pressure condition is, for example, the maximum internal pressure determined by the standard, the elongation due to the internal pressure filling of the
このような不具合を防止するには、前記内圧条件を、例えば５〜３０ｋＰａ程度の低内圧に定めることが有効である。これにより、膨張後のタイヤモデル４を、前記最大内圧を充填したタイヤの形状に近似でき、かつカーカスモデル１７の伸びや、タイヤ外径の増加分を最小限に抑えることができる。従って、変形計算ステップＳ２が繰り返されることによるカーカスモデル１７の伸びや、タイヤ外径の増加が蓄積されるのを抑制でき、前記誤差を最小限に抑えうる。
In order to prevent such a problem, it is effective to set the internal pressure condition to a low internal pressure of, for example, about 5 to 30 kPa. Thereby, the tire model 4 after expansion can be approximated to the shape of the tire filled with the maximum internal pressure, and the elongation of the
なお、前記内圧条件が３０ｋＰａを超えると、カーカスモデル１７の伸びやタイヤ外径の増加分が蓄積されるおそれがある。逆に、前記内圧条件が５ｋＰａ未満になると、膨張後のタイヤモデル４を、前記最大内圧を充填したタイヤに、十分近似させることができず、空気圧の充填前後において形状変化が少ないタイヤを製造できないおそれがある。このような観点より、前記内圧条件は、より好ましくは５０ｋＰａ以下が望ましく、また、より好ましくは１０ｋＰａ以上が望ましい。
If the internal pressure condition exceeds 30 kPa, the elongation of the
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.
本発明の設計方法に基づいて、表１に示す許容範囲により、所定の回数だけ設計変更ステップを処理して、加硫金型が設計された。そして、これらの加硫金型を用いてタイヤが製造され、それらが評価された。また、比較として、従来の設計方法に基づいて設計された加硫金型を用いて製造されたタイヤ（比較例）についても、同様に評価された。なお、共通仕様は以下のとおりである。
タイヤサイズ：３１×１０．５Ｒ１５
リムサイズ：１５×８．５Ｊ
変形計算ステップでの内圧条件：２０ｋＰａ
テスト方法は、次のとおりである。
Based on the design method of the present invention, the design change step was processed a predetermined number of times within the allowable range shown in Table 1, and the vulcanization mold was designed. And tires were manufactured using these vulcanization molds, and they were evaluated. For comparison, tires (comparative examples) manufactured using a vulcanization mold designed based on a conventional design method were also evaluated in the same manner. The common specifications are as follows.
Tire size: 31 × 10.5R15
Rim size: 15 × 8.5J
Internal pressure condition at deformation calculation step: 20 kPa
The test method is as follows.
＜ベルト層の歪、及びビードエーペックスゴムの歪の大きさ＞
各供試タイヤを上記リムにリム組みし、かつ内圧２００ｋＰａが充填されるとともに、荷重６ｋＮが負荷された荷重負荷状態、及び内圧１ｋＰａを充填し、かつ荷重が負荷されない小内圧無負荷状態の双方において、各ベルト層の外端位置、及び各ビードエーペックスゴムの外端位置を、ＣＴスキャン撮影して確認した。そして、荷重負荷状態のベルト層の外端と無荷重状態のベルト層の外端との半径方向距離（ベルト層の歪）、及び荷重負荷状態のビードエーペックスゴムの外端と無荷重状態のビードエーペックスゴムの外端との軸方向距離（ビードエーペックスゴムの歪）を求め、比較例を１００とする指数で表示している。数値が小さいほど、ベルト層の歪及びビードエーペックスゴムの歪が小さく、良好である。
テストの結果を表１に示す。
<Strain of belt layer and strain of bead apex rubber>
Each test tire is assembled on the rim and filled with an internal pressure of 200 kPa, a load-loading state in which a load of 6 kPa is applied, and a small internal pressure-free state in which an internal pressure of 1 kPa is filled and no load is applied. The outer edge position of each belt layer and the outer edge position of each bead apex rubber were confirmed by CT scan photography. The radial distance between the outer end of the belt layer under load and the outer end of the belt layer without load (strain of the belt layer), and the outer end of the bead apex rubber with load and the unloaded bead An axial distance from the outer end of the apex rubber (strain of the bead apex rubber) is obtained and displayed as an index with a comparative example of 100. The smaller the numerical value, the better the belt layer distortion and the bead apex rubber distortion.
The test results are shown in Table 1.
テストの結果、実施例のタイヤは、ベルト層の歪及びビードエーペックスゴムの歪を小さくでき、耐久性を向上しうることが確認できた。 As a result of the test, it was confirmed that the tire of the example can reduce the distortion of the belt layer and the distortion of the bead apex rubber and can improve the durability.
本発明の設計方法に基づいて、表２に示す変形計算ステップの内圧条件を設定して膨張後のタイヤモデルを求め、それらが評価された。なお、共通仕様は以下のとおりである。
タイヤサイズ：３１×１０．５Ｒ１５
リムサイズ：１５×８．５Ｊ
設計変更ステップの処理回数：４回
ベルトモデルの湾曲度の変化量Ｔ１の許容範囲：３．８以下
エーペックスモデルの外端位置の変化量Ｔ３の許容範囲：０．８mm以下
テスト方法は、下記に示す項目を除いて、実施例１と同一である。
Based on the design method of the present invention, the internal pressure conditions of the deformation calculation steps shown in Table 2 were set to obtain tire models after inflation, and these were evaluated. The common specifications are as follows.
Tire size: 31 × 10.5R15
Rim size: 15 × 8.5J
Number of times of design change step processing: 4 times Allowable range of belt model curvature change T1: 3.8 or less Allowable range of apex model change amount T3: 0.8 mm or less The test method is as follows. Except for the items shown, it is the same as the first embodiment.
＜カーカスプライの伸び、及びタイヤ外径の増加分＞
初期のタイヤモデルに対する、各膨張後のタイヤモデルのカーカスプライの伸び、及びタイヤ外径の増加分を求めた。数値が小さいほど、初期のタイヤモデルと膨張後のタイヤモデルとの寸法誤差が小さく、ひいては、製造後のタイヤの寸法誤差が小さくなり、良好である。
テストの結果を表２に示す。
<Elongation of carcass ply and increase in tire outer diameter>
The elongation of the carcass ply of the tire model after each expansion and the increase in the tire outer diameter with respect to the initial tire model were obtained. The smaller the numerical value, the smaller the dimensional error between the initial tire model and the tire model after expansion, and the smaller the dimensional error of the tire after manufacture, and the better.
Table 2 shows the test results.
テストの結果、内圧条件を５〜３０ｋＰａで求めた膨張後のタイヤモデルは、製造後のタイヤの寸法誤差が小さくしうるとともに、ベルト層及びビードエーペックスゴムの歪も小さくでき、耐久性を向上しうることが確認できた。 As a result of the test, the tire model after expansion obtained with the internal pressure condition of 5 to 30 kPa can reduce the dimensional error of the tire after manufacture, and can also reduce the distortion of the belt layer and the bead apex rubber, thereby improving the durability. It was confirmed.
１ コンピュータ
３ 初期のタイヤモデル
４ 膨張後のタイヤモデル
1
Claims (6)
前記コンピュータに、タイヤを数値解析法により取り扱い可能な要素でモデル化した初期のタイヤモデルを入力するタイヤモデル設定ステップ、
前記初期のタイヤモデルに予め定めた内圧条件を与えて変形計算を行うことにより、内圧が充填された膨張後のタイヤモデルを得る変形計算ステップ、
前記タイヤモデルの少なくとも１つの構成要素に関し、前記初期のタイヤモデルから前記膨張後のタイヤモデルへの変化量を求める変化量計算ステップ、
前記変化量が予め定められた許容範囲内か否かを判断する判定ステップ、
前記変化量が前記許容範囲内でないと判断したときに、前記初期のタイヤモデルとして前記膨張後のタイヤモデルを採用して前記変形計算ステップ、前記変化量計算ステップ及び前記判定ステップを行う設計変更ステップ、並びに
前記変化量が前記許容範囲内であると判断したときに、前記膨張後のタイヤモデルの形状に基づいてタイヤを加硫成形する加硫金型を設計する金型設計ステップを含むことを特徴とするタイヤの設計方法。 A method for designing a pneumatic tire using a computer,
A tire model setting step for inputting an initial tire model in which the tire is modeled by an element that can be handled by a numerical analysis method to the computer,
A deformation calculation step for obtaining an inflated tire model filled with internal pressure by giving a predetermined internal pressure condition to the initial tire model and performing deformation calculation,
A change amount calculating step for obtaining a change amount from the initial tire model to the tire model after expansion with respect to at least one component of the tire model;
A determination step of determining whether or not the amount of change is within a predetermined allowable range;
A design change step of adopting the inflated tire model as the initial tire model and performing the deformation calculation step, the change amount calculation step, and the determination step when it is determined that the change amount is not within the allowable range And a mold design step of designing a vulcanization mold for vulcanizing and molding a tire based on the shape of the tire model after expansion when it is determined that the amount of change is within the allowable range. A characteristic tire design method.
前記構成要素が、前記エーペックスモデルを含む請求項１乃至３のいずれかに記載のタイヤの設計方法。 The tire model includes an apex model in which bead apex rubber is modeled,
The tire design method according to claim 1, wherein the component includes the apex model.
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