JP5560677B2 - Tire lateral force calculation method and apparatus, tire stiffness parameter value extraction method and apparatus, tire characteristic calculation method and apparatus, tire design method, vehicle motion analysis method, and program - Google Patents
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Description
本発明は、地面上を転動するタイヤにキャンバ角が付与されたときのタイヤに作用する横力を算出する算出方法および装置、地面上を転動するタイヤにキャンバ角が付与されたときのタイヤに作用する横力を算出するタイヤ力学モデルにおいて、横力を算出するときに用いるキャンバ剛性パラメータの値を抽出する方法および装置、これらの方法を用いたタイヤ特性算出方法および装置、タイヤの設計方法、車両の運動解析方法、およびコンピュータが実行可能なプログラムに関する。 The present invention relates to a calculation method and apparatus for calculating a lateral force acting on a tire when a camber angle is imparted to a tire that rolls on the ground, and a camber angle that is imparted to a tire that rolls on the ground. Method and apparatus for extracting camber stiffness parameter value used for calculating lateral force in tire dynamic model for calculating lateral force acting on tire, tire characteristic calculating method and apparatus using these methods, and tire design The present invention relates to a method, a vehicle motion analysis method, and a computer-executable program.
今日、タイヤのコーナリング特性および制駆動特性について、タイヤ力学モデルを用いて予測する方法が種々提案されている。
タイヤのコーナリング特性および制駆動特性は、具体的に、横軸にスリップ角を、縦軸に横力あるいは制駆動力を表したグラフにおいて表されるタイヤの特性曲線である。この特性曲線のデータは、別途作成された車両モデルに組み込まれて、車両モデルを用いた運動性能シミュレーションに用いられる。したがって、運動性能シミュレーションを正確に行って正しい評価ができるように、タイヤのコーナリング特性および制駆動特性を、正確に予測して算出することが望まれている。
Today, various methods have been proposed for predicting tire cornering characteristics and braking / driving characteristics using tire dynamic models.
Specifically, the cornering characteristics and braking / driving characteristics of a tire are tire characteristic curves represented by a graph in which the horizontal axis represents a slip angle and the vertical axis represents lateral force or braking / driving force. This characteristic curve data is incorporated into a separately created vehicle model and used for motion performance simulation using the vehicle model. Therefore, it is desired to accurately predict and calculate the cornering characteristics and braking / driving characteristics of a tire so that a motion performance simulation can be accurately performed and a correct evaluation can be performed.
タイヤ力学モデルは、複数のタイヤ力学要素パラメータを用いて構成される解析モデルである。タイヤ力学要素パラメータには、タイヤトレッド部の横方向の剪断剛性によって定められる横剛性やタイヤトレッド部の前後方向（制駆動方向）の剪断剛性の他、路面とタイヤ間の静止摩擦係数、路面とタイヤ間の動摩擦係数等の他、各種係数等が含まれる。このように、タイヤ力学モデルにおけるタイヤ力学要素パラメータは、タイヤトレッド部やベルト部等のタイヤ構成部材と同程度の細かさで定義されているので、タイヤ力学要素パラメータの値とタイヤ構成部材の種類との間の対応関係が強い。したがって、タイヤ力学要素パラメータの値の好ましい方向が、上述の運動性能シミュレーションの結果から定まると、この方向に応じてタイヤ構成部材の種類を変更すればよい。 The tire dynamic model is an analysis model configured using a plurality of tire dynamic element parameters. The tire dynamic element parameters include the lateral stiffness determined by the lateral shear stiffness of the tire tread portion and the shear stiffness in the front-rear direction (braking / driving direction) of the tire tread portion, the coefficient of static friction between the road surface and the tire, the road surface In addition to the coefficient of dynamic friction between tires, various coefficients are included. Thus, since the tire dynamic element parameters in the tire dynamic model are defined with the same degree of fineness as the tire constituent members such as the tire tread portion and the belt portion, the values of the tire dynamic element parameters and the types of the tire constituent members are defined. There is a strong correspondence between Therefore, if the preferable direction of the value of the tire dynamic element parameter is determined from the result of the above-described motion performance simulation, the type of the tire constituent member may be changed according to this direction.
このようなタイヤ力学モデルを用いたタイヤの設計方法は、下記特許文献１に記載されている。
しかし、特許文献１では、タイヤが車両に装着されるときの対地キャンバ角を０度としているため、特許文献１で算出されるコーナリング特性および制駆動特性は、対地キャンバ角が付いた車両装着タイヤのコーナリング特性および制駆動特性を必ずしも正確に再現していない、といった問題がある。
A tire design method using such a tire dynamic model is described in Patent Document 1 below.
However, in Patent Document 1, since the ground camber angle when the tire is mounted on the vehicle is 0 degree, the cornering characteristics and braking / driving characteristics calculated in Patent Document 1 are vehicle-mounted tires with ground camber angles. There is a problem that the cornering characteristics and braking / driving characteristics are not necessarily reproduced accurately.
一方、下記非特許文献１には、キャンバ角を持つタイヤのモデルが示されている。当該文献の第３頁右欄には、キャンバスラスト（横力）を算出する式が記載されている（式（１２）、（１３））。当該文献の式（１２）によると、横剛性Cｙiをベルトの曲げ変形に乗算することによりキャンバスラスト（横力）を算出している。したがって、算出されるキャンバスラスト（横力）は、キャンバ角の増大に比例して直線的に大きくなる。しかし、実測されるキャンバスラスト（横力）のキャンバ角依存性は、直線ではなく曲線で示される。当該文献の第４頁に示されているFig.12のキャンバスラストにおいて、実測値はキャンバ角に非線形に変化していることがわかる。このように、当該文献におけるキャンバスラスト（横力）のキャンバ角依存性は正確に表されていない、といえる。 On the other hand, Non-Patent Document 1 below shows a tire model having a camber angle. The right column on the third page of the document describes formulas for calculating canvas last (lateral force) (formulas (12) and (13)). According to the equation (12) of this document, the canvas last (lateral force) is calculated by multiplying the lateral stiffness Cy y by the bending deformation of the belt. Therefore, the calculated canvas last (lateral force) increases linearly in proportion to the increase in camber angle. However, the camber angle dependence of the canvas last (lateral force) actually measured is indicated by a curve, not a straight line. In the canvas last of Fig. 12 shown on page 4 of this document, it can be seen that the measured value changes nonlinearly with the camber angle. Thus, it can be said that the camber angle dependence of canvas last (lateral force) in the document is not accurately expressed.
そこで、本発明は、従来の問題を解決するために、キャンバ角が付与されたときのタイヤに作用する横力を正確に算出することのできる方法および装置を提供するとともに、この方法および装置を用いて、タイヤ力学モデルのキャンバ剛性パラメータの値を抽出する方法および装置、キャンバ角の付与されたタイヤのタイヤ特性を正確に算出する方法および装置、タイヤの設計方法、車両の運動解析方法、およびこれらの方法を実施するプログラムを提供することを目的とする。 Therefore, in order to solve the conventional problems, the present invention provides a method and apparatus capable of accurately calculating the lateral force acting on the tire when the camber angle is given, and this method and apparatus Method and apparatus for extracting camber stiffness parameter value of tire dynamic model, method and apparatus for accurately calculating tire characteristic of tire with camber angle, tire design method, vehicle motion analysis method, and An object of the present invention is to provide a program for implementing these methods.
本発明の一態様は、地面上を転動するタイヤにキャンバ角が付与されたときのタイヤに作用する横力を算出する算出方法であって、
横力が算出可能なタイヤ力学モデルにおいて用いられるキャンバ剛性パラメータの値を設定するステップと、
設定された前記キャンバ剛性パラメータの前記値と付与されたキャンバ角を用いて前記タイヤ力学モデルに従って横力を算出するステップと、を有する。その際、前記タイヤ力学モデルは、前記横力を算出するとき、前記付与されたキャンバ角が前記横力に応じて修正された修正キャンバ角を用いる。
One aspect of the present invention is a calculation method for calculating a lateral force acting on a tire when a camber angle is given to the tire rolling on the ground,
Setting a camber stiffness parameter value used in a tire dynamic model capable of calculating a lateral force;
Calculating a lateral force in accordance with the tire dynamic model using the set value of the camber stiffness parameter and a given camber angle. At that time, when calculating the lateral force, the tire dynamic model uses a corrected camber angle in which the assigned camber angle is corrected according to the lateral force.
本発明の別の一態様は、地面上を転動するタイヤにキャンバ角が付与されたときのタイヤに作用する横力を算出するタイヤ力学モデルにおいて、前記横力を算出する際に用いるキャンバ剛性パラメータの値を抽出する方法であって、
付与されたキャンバ角と、このキャンバ角により発生する横力との関係を表す実験データを取得するステップと、
横力を算出可能なタイヤ力学モデルで用いられるキャンバ剛性パラメータの値を、前記実験データを用いて抽出するステップと、
抽出したキャンバ剛性パラメータの値を出力するステップと、を有する。その際、前記タイヤ力学モデルは、前記付与されたキャンバ角が前記横力に応じて修正された修正キャンバ角を用いる。
Another aspect of the present invention is a tire dynamic model for calculating a lateral force acting on a tire when a camber angle is given to the tire rolling on the ground, and a camber stiffness used for calculating the lateral force. A method for extracting parameter values,
Obtaining experimental data representing a relationship between a given camber angle and a lateral force generated by the camber angle;
Extracting a value of a camber stiffness parameter used in a tire dynamic model capable of calculating a lateral force using the experimental data;
Outputting the value of the extracted camber stiffness parameter. At that time, the tire dynamic model uses a corrected camber angle in which the assigned camber angle is corrected according to the lateral force.
本発明の更に別の一態様は、地面上を転動するタイヤにキャンバ角が付与されたときのタイヤに作用する横力をコンピュータに算出させる、コンピュータが実行可能なプログラムであって、
横力を算出可能なタイヤ力学モデルにおいて用いられるキャンバ剛性パラメータの値をコンピュータに設定させる手順と、
設定された前記キャンバ剛性パラメータの前記値と付与されたキャンバ角を用いて前記タイヤ力学モデルに従って横力を前記コンピュータに算出させて出力させる手順と、を有する。その際、前記タイヤ力学モデルを用いて前記横力が算出されるとき、前記付与されたキャンバ角が前記横力に応じて修正された修正キャンバ角が用いられる。
Yet another aspect of the present invention is a computer-executable program for causing a computer to calculate a lateral force acting on a tire when a camber angle is given to the tire rolling on the ground,
A procedure for causing the computer to set the value of the camber stiffness parameter used in the tire dynamic model capable of calculating the lateral force;
Using the value of the set camber stiffness parameter and the assigned camber angle to cause the computer to calculate and output a lateral force according to the tire dynamic model. At that time, when the lateral force is calculated using the tire dynamic model, a corrected camber angle obtained by correcting the applied camber angle according to the lateral force is used.
本発明の更に別の一態様は、地面上を転動するタイヤにキャンバ角が付与されたときのタイヤに作用する横力を算出する算出装置であって、
横力を算出可能なタイヤ力学モデルにおいて用いられるキャンバ剛性パラメータの値を設定する設定部と、
設定された前記キャンバ剛性パラメータの前記値と付与されたキャンバ角を用いて前記タイヤ力学モデルに従って横力を算出する算出部と、を有する。その際、前記算出部は、前記横力を算出するとき、前記付与されたキャンバ角が前記横力に応じて修正された修正キャンバ角を用いる。
Yet another aspect of the present invention is a calculation device for calculating a lateral force acting on a tire when a camber angle is given to the tire rolling on the ground,
A setting unit for setting a value of a camber stiffness parameter used in a tire dynamic model capable of calculating a lateral force;
A calculation unit that calculates a lateral force according to the tire dynamic model using the value of the set camber stiffness parameter and a given camber angle. At this time, when calculating the lateral force, the calculation unit uses a corrected camber angle in which the assigned camber angle is corrected according to the lateral force.
本発明の更に別の一態様は、地面上を転動するタイヤにキャンバ角が付与されたときのタイヤに作用する横力を算出するタイヤ力学モデルにおいて、前記横力を算出するときに用いるキャンバ剛性パラメータの値を、コンピュータに抽出させる、コンピュータが実行可能なプログラムであって、
付与されたキャンバ角と、このキャンバ角により発生する横力との関係を表す実験データをコンピュータに取得させる手順と、
横力を算出可能なタイヤ力学モデルにおいて用いられるキャンバ剛性パラメータの値を、前記実験データを用いて、前記コンピュータに抽出させる手順と、
抽出したキャンバ剛性パラメータの値を出力させる手順と、を有する。その際、前記タイヤ力学モデルは、前記付与されたキャンバ角が前記横力に応じて修正された修正キャンバ角を用いる。
Still another aspect of the present invention is a tire dynamic model for calculating a lateral force acting on a tire when a camber angle is given to the tire rolling on the ground, and the camber used for calculating the lateral force. A computer-executable program that causes a computer to extract the value of a stiffness parameter,
A procedure for causing a computer to acquire experimental data representing a relationship between a given camber angle and a lateral force generated by the camber angle;
A procedure for causing the computer to extract the value of the camber stiffness parameter used in the tire dynamic model capable of calculating the lateral force, using the experimental data;
And a procedure for outputting the extracted camber stiffness parameter value. At that time, the tire dynamic model uses a corrected camber angle in which the assigned camber angle is corrected according to the lateral force.
本発明の更に別の一態様は、地面上を転動するタイヤにキャンバ角が付与されたときのタイヤに作用する横力を算出するタイヤ力学モデルにおいて、前記横力を算出するときに用いられるキャンバ剛性パラメータの値を抽出する装置であって、
付与されたキャンバ角と、このキャンバ角により発生する横力との関係を表す実験データを取得するデータ取得部と、
横力が算出可能なタイヤ力学モデルが用いるキャンバ剛性パラメータの値を、前記実験データを用いて抽出する抽出部と、
抽出したキャンバ剛性パラメータの値を出力する出力部と、を有する。その際、前記タイヤ力学モデルは、前記付与されたキャンバ角が前記横力に応じて修正された修正キャンバ角を用いる。
Yet another aspect of the present invention is used when calculating the lateral force in a tire dynamic model for calculating a lateral force acting on a tire when a camber angle is given to the tire rolling on the ground. A device for extracting the value of a camber stiffness parameter,
A data acquisition unit that acquires experimental data representing the relationship between the assigned camber angle and the lateral force generated by the camber angle;
An extraction unit for extracting the value of the camber stiffness parameter used by the tire dynamic model capable of calculating the lateral force using the experimental data;
And an output unit that outputs the value of the extracted camber stiffness parameter. At that time, the tire dynamic model uses a corrected camber angle in which the assigned camber angle is corrected according to the lateral force.
本発明の更に別の一態様は、複数のタイヤ力学要素パラメータを用いたタイヤ力学モデルに基づいて、キャンバ角が付与された条件におけるタイヤのコーナリング特性および／または制駆動特性を算出するタイヤ特性算出方法であって、
タイヤ力学モデルに用いるタイヤ力学要素パラメータの値を設定するステップと、
設定された前記タイヤ力学要素パラメータの値を用いて、前記タイヤ力学モデルに従って、コーナリング特性および／または制駆動特性を算出するステップと、を有する。その際、前記タイヤ力学要素パラメータは、前記タイヤ剛性パラメータの値の抽出方法で抽出されたタイヤ剛性パラメータを含む。
Still another aspect of the present invention is a tire characteristic calculation for calculating a cornering characteristic and / or a braking / driving characteristic of a tire under a condition where a camber angle is given based on a tire dynamic model using a plurality of tire dynamic element parameters. A method,
Setting a value of a tire dynamic element parameter used in the tire dynamic model;
Calculating cornering characteristics and / or braking / driving characteristics in accordance with the tire dynamic model using the set values of the tire dynamic element parameters. In this case, the tire dynamic element parameter includes a tire stiffness parameter extracted by the tire stiffness parameter value extraction method.
本発明の更に別の一態様は、前記タイヤ特性算出方法で算出されたコーナリング特性および／または制駆動特性を評価する評価ステップと、
この評価結果に応じて、前記タイヤ力学要素パラメータの値を実現するタイヤ形状あるいはタイヤ構成部材を変更する設計ステップと、を有するタイヤの設計方法である。
Yet another aspect of the present invention is an evaluation step for evaluating cornering characteristics and / or braking / driving characteristics calculated by the tire characteristic calculation method,
And a design step of changing a tire shape or a tire constituent member that realizes the value of the tire dynamic element parameter in accordance with the evaluation result.
本発明の更に別の一態様は、前記タイヤ特性算出方法で算出されたコーナリング特性および／または制駆動特性を取得するステップと、
車両を再現した車両モデルに、前記コーナリング特性および／または制駆動特性を適用して車両の運動特性を解析するステップと、を有する車両の運動解析方法である。
Still another aspect of the present invention is a step of obtaining cornering characteristics and / or braking / driving characteristics calculated by the tire characteristic calculation method;
Applying a cornering characteristic and / or a braking / driving characteristic to a vehicle model that reproduces the vehicle, and analyzing a vehicle movement characteristic.
上述のタイヤ横力算出方法および装置、タイヤ剛性パラメータの値の抽出方法および装置で用いるタイヤ力学モデルは、修正キャンバ角を用いるので、キャンバ角の付与されたタイヤのタイヤ特性を正確に算出することができ、また、タイヤ剛性パラメータの値を正確に算出することができる。
したがって、このタイヤ力学モデルを用いて、タイヤ特性算出方法および装置、および、プログラムは、キャンバ角の付与されたタイヤのコーナリング特性あるいは制駆動特性等のタイヤ特性を正確に算出することができる。したがって、算出したタイヤ特性をタイヤの設計方法、車両の運動解析方法に有効に適用することができる。
Since the tire dynamic model used in the tire lateral force calculation method and device and the tire stiffness parameter value extraction method and device described above uses a modified camber angle, the tire characteristics of the tire to which the camber angle is given can be accurately calculated. In addition, the tire stiffness parameter value can be calculated accurately.
Therefore, using this tire dynamic model, the tire characteristic calculation method and apparatus, and the program can accurately calculate the tire characteristics such as the cornering characteristic or the braking / driving characteristic of the tire to which the camber angle is given. Therefore, the calculated tire characteristics can be effectively applied to a tire design method and a vehicle motion analysis method.
以下、本発明のタイヤ横力算出方法および装置、タイヤ剛性パラメータの値の抽出方法および装置、タイヤ特性算出方法および装置、タイヤの設計方法、車両の運動解析方法、および、プログラムについて詳細に説明する。 Hereinafter, a tire lateral force calculation method and apparatus, a tire stiffness parameter value extraction method and apparatus, a tire characteristic calculation method and apparatus, a tire design method, a vehicle motion analysis method, and a program according to the present invention will be described in detail. .
図１は、タイヤに作用する力およびトルク（モーメント）を説明する図である。
以降で説明する横力Ｆyは、タイヤが路面から受ける力のうち、タイヤ回転軸の方向の成分をいい、前後力Ｆxは、タイヤが路面から受ける力のうち、タイヤホイール中心面の方向の成分をいう。スリップ角αは、タイヤの進行方向が、タイヤホイール中心面に対してずれる角度をいう。セルフアライニングトルクＭzは、タイヤの接地中心を通る、路面に対して垂直な軸周りに作用するトルクをいう。セルフアライニングトルクＭzは、スリップ角を増減させるようにタイヤを回転させるトルクをいう。キャンバ角γは、地面に対して垂直な方向を基準としてタイヤホイール中心面が傾斜する角度をいう。
オーバーターニングモーメントＭxは、キャンバ角γを増減させる方向に作用するトルクをいう。
上記力およびトルクはいずれも、タイヤ軸に作用する物理量として実際のタイヤで測定可能である。
FIG. 1 is a diagram illustrating a force and a torque (moment) acting on a tire.
Lateral force F y described later, among the forces which the tire receives from the road surface, means a direction component of the tire rotation axis, the longitudinal force F x, of the forces which the tire receives from a road surface, the direction of the tire-wheel center plane Refers to the ingredients. The slip angle α is an angle at which the traveling direction of the tire deviates from the tire wheel center plane. The self-aligning torque M z is a torque acting around an axis that passes through the center of contact of the tire and is perpendicular to the road surface. The self-aligning torque M z is a torque for rotating the tire so as to increase or decrease the slip angle. The camber angle γ is an angle at which the tire wheel center plane is inclined with respect to a direction perpendicular to the ground.
The overturning moment M x refers to a torque that acts in a direction to increase or decrease the camber angle γ.
Both the force and torque can be measured with an actual tire as physical quantities acting on the tire shaft.
（本実施形態の装置の概要）
図２は、タイヤ横力算出方法、タイヤ剛性パラメータの値の抽出方法、タイヤの設計方法、車両の運動解析方法およびタイヤ特性算出方法を実施する装置１の構成を示す図である。
(Outline of the apparatus of this embodiment)
FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of the apparatus 1 that performs a tire lateral force calculation method, a tire stiffness parameter value extraction method, a tire design method, a vehicle motion analysis method, and a tire characteristic calculation method.
装置１は、各種プログラムを実行させるコンピュータで構成され、タイヤの横力（キャンバスラスト）を算出し、あるいは、タイヤ剛性パラメータの値を抽出し、あるいはタイヤ特性を算出し、車両の運動解析を行い、あるいは、タイヤ構成部材の種類の変更等のタイヤの設計を示唆する。 The device 1 is configured by a computer that executes various programs, calculates a lateral force (canvas last) of a tire, extracts a value of a tire stiffness parameter, calculates a tire characteristic, and performs vehicle motion analysis. Or, suggesting the design of the tire, such as changing the type of the tire component.
装置１は、キャンバ角γが付与されたタイヤについて、タイヤの横力を算出することにより、タイヤ特性を算出し、このタイヤ特性を用いて、車両走行シミュレーションを行い、車両の運動を解析する。装置１は、さらに、車両の走行シミュレーションから見たタイヤの好ましい方向を知り、この方向に合うタイヤ剛性パラメータの値を定めることにより、タイヤ形状あるいはタイヤ構成部材の変更を示唆する。さらに、装置１は、キャンバ角γの付与によって発生するキャンバスラスト（横力Ｆy）を定めるタイヤ剛性パラメータの値を抽出する。 The device 1 calculates tire characteristics by calculating the lateral force of the tire with respect to the camber angle γ, and uses the tire characteristics to perform a vehicle running simulation and analyze the motion of the vehicle. The device 1 further suggests a change in the tire shape or the tire constituent member by knowing the preferable direction of the tire as seen from the vehicle running simulation and determining the value of the tire stiffness parameter that matches this direction. Furthermore, the apparatus 1 extracts the value of the tire stiffness parameter that determines the canvas last (lateral force F y ) generated by applying the camber angle γ.
装置１は、図２に示すように、コンピュータの各部及びプログラムの実行を管理、制御するＣＰＵ２と、バス３を介して各種条件や演算結果を記憶するメモリ４と、各種条件や各種情報を指示入力するマウスやキーボード等の入力操作系５と、入力操作系５をバス３に接続するインターフェース６と、各種条件や情報の入力画面やシミュレーション結果をはじめとする各種プログラムの処理結果を画面表示し、プリント出力する出力装置７と、各種プログラムを実行することによって生成されるモジュール群８と、を有する。 As shown in FIG. 2, the apparatus 1 indicates a CPU 2 that manages and controls execution of each part of the computer and a program, a memory 4 that stores various conditions and calculation results via a bus 3, and indicates various conditions and various information. Input operation system 5 such as mouse and keyboard to be input, interface 6 that connects the input operation system 5 to the bus 3, various conditions and information input screens, and processing results of various programs including simulation results are displayed on the screen. And an output device 7 for printing out, and a module group 8 generated by executing various programs.
ここでモジュール群８は、設定部９と、タイヤ特性算出部１０と、パラメータ抽出部１１と、タイヤ力学モデル演算部１２と、車両走行シミュレーション部１３と、統合・管理部１４と、を有する。
設定部９は、後述するタイヤ力学モデルの各種タイヤ力学要素パラメータの値を設定する。この設定された値は、タイヤ力学モデル演算部１２において横力、前後力、セルフアライニングトルクの算出に用いられる。さらに設定部９は、車両走行シミュレーションに用いる車両諸元の各値を設定する。設定された値は車両走行シミュレーション部１３において、シミュレーションに用いられる。これらの設定は、オペレータによる入力操作系５を用いた入力に基づいて行われる。
メモリ４は、現在の検討中のタイヤのタイヤ力学要素パラメータの値と、現在の検討中の車両諸言の各値とをセットとして記憶し、設定部９がこのセットの値を呼び出して値の設定を行うこともできる。
また、設定部９は、タイヤの負荷荷重、算出するスリップ角度、制駆動を表すスリップ率、あるいはキャンバ角、あるいは、これらの範囲を設定する。設定された負荷荷重、スリップ角、スリップ率、あるいは、キャンバ角、あるいはこれらの範囲は、タイヤ特性算出部１０およびパラメータ抽出部１１、タイヤ力学モデル演算部１２、車両走行シミュレーション部１３に送られる。設定部９は、また、タイヤ特性の算出を行うか、タイヤ力学要素パラメータの値の抽出を行うか、車両走行シミュレーションを行うか、等の処理内容を設定する。
Here, the module group 8 includes a setting unit 9, a tire characteristic calculation unit 10, a parameter extraction unit 11, a tire dynamic model calculation unit 12, a vehicle travel simulation unit 13, and an integration / management unit 14.
The setting unit 9 sets values of various tire dynamic element parameters of a tire dynamic model described later. This set value is used for calculation of lateral force, longitudinal force, and self-aligning torque in the tire dynamic model calculation unit 12. Furthermore, the setting part 9 sets each value of the vehicle specification used for a vehicle running simulation. The set value is used for simulation in the vehicle travel simulation unit 13. These settings are made based on input by the operator using the input operation system 5.
The memory 4 stores the value of the tire dynamic element parameter of the tire currently under consideration and each value of the vehicle terms under consideration as a set, and the setting unit 9 calls the value of this set to set the value. Settings can also be made.
The setting unit 9 sets a tire load, a slip angle to be calculated, a slip ratio indicating braking / driving, a camber angle, or a range thereof. The set load load, slip angle, slip ratio, camber angle, or a range thereof is sent to the tire characteristic calculation unit 10 and parameter extraction unit 11, tire dynamic model calculation unit 12, and vehicle travel simulation unit 13. The setting unit 9 also sets processing details such as whether to calculate tire characteristics, to extract values of tire dynamic element parameters, or to perform a vehicle running simulation.
タイヤ特性算出部１０は、統合・管理部１４の指示に応じて、設定されたスリップ角度、スリップ率、キャンバ角に基づいて、横力、前後力あるいはセルフアライニングトルクを算出する。スリップ角、スリップ率、あるいはキャンバ角の範囲が設定された場合、タイヤ特性算出部１０は、設定された範囲内で、所定の刻み幅でスリップ角度、スリップ率、キャンバ角の値を逐次定め、横力、前後力およびセルフアライニングトルクを算出する。具体的には、定められたスリップ角、スリップ率、キャンバ角の値がタイヤ特性算出部１０からタイヤ力学モデル演算部１２に提供されて、タイヤ力学モデル演算部１２で算出された横力、前後力あるいはセルフアライニングトルクがタイヤ特性算出部１０に返される。すなわち、横力、前後力、セルフアライニングトルクを主に算出する部分は、タイヤ力学モデル演算部１２であり、タイヤ特性算出部１０はタイヤ力学モデル演算部１２で算出された横力、前後力、セルフアライニングトルクを用いてタイヤ特性を円滑に求める。求められたタイヤ特性の算出結果は、メモリ４に記憶される。タイヤ特性の算出結果は、統合管理部１４で評価されて、タイヤ設計に反映される。あるいは、求められたタイヤ特性の算出結果は、車両走行シミュレーション部１３にて用いられてタイヤ走行シミュレーションに用いられる。 The tire characteristic calculation unit 10 calculates a lateral force, a longitudinal force, or a self-aligning torque based on the set slip angle, slip ratio, and camber angle in accordance with an instruction from the integration / management unit 14. When the range of the slip angle, the slip ratio, or the camber angle is set, the tire characteristic calculation unit 10 sequentially determines the values of the slip angle, the slip ratio, and the camber angle with a predetermined step size within the set range, Calculate lateral force, longitudinal force, and self-aligning torque. Specifically, the determined slip angle, slip ratio, and camber angle values are provided from the tire characteristic calculation unit 10 to the tire dynamic model calculation unit 12, and the lateral force calculated by the tire dynamic model calculation unit 12, The force or self-aligning torque is returned to the tire characteristic calculator 10. That is, the part that mainly calculates the lateral force, the longitudinal force, and the self-aligning torque is the tire dynamic model calculation unit 12, and the tire characteristic calculation unit 10 calculates the lateral force and the longitudinal force calculated by the tire dynamic model calculation unit 12. The tire characteristics are obtained smoothly using the self-aligning torque. The calculated tire characteristic calculation results are stored in the memory 4. The calculation result of the tire characteristics is evaluated by the integrated management unit 14 and reflected in the tire design. Alternatively, the calculated calculation result of the tire characteristics is used in the vehicle travel simulation unit 13 and used for the tire travel simulation.
タイヤ特性は、例えば、横軸にスリップ角、縦軸に横力あるいはセルフアライニングトルクで表したグラフ上で定まる特性曲線を含む。スリップ率、キャンバ角およびタイヤの負荷荷重を様々に変えた条件の場合、タイヤ特性は、これらの条件毎の上記グラフ上の特性曲線を含む。
あるいは、タイヤ特性は、横軸にスリップ率、縦軸に横力あるいはセルフアライニングトルクで表したグラフ上で定まる特性曲線を含む。スリップ角、キャンバ角およびタイヤの負荷荷重を様々に変えた条件の場合、タイヤ特性は、これらの条件毎の上記グラフ上の特性曲線を含む。
あるいは、タイヤ特性は、横軸に前後力、縦軸に横力で表したグラフ上で定まる特性曲線を含む。例えば、スリップ角、スリップ率、キャンバ角、およびタイヤの負荷荷重を様々に変えた条件の場合、タイヤ特性は、これらの条件毎の上記グラフ上の特性曲線を含む。
あるいは、タイヤ特性は、横軸にキャンバ角、縦軸に横力あるいはセルフアライニングトルクで表したグラフ上で定まる特性曲線を含む。例えば、スリップ角、スリップ率、およびタイヤの負荷荷重を様々に変えた条件の場合、タイヤ特性は、これらの条件毎の上記グラフで定まる特性曲線を含む。
The tire characteristics include, for example, a characteristic curve determined on a graph represented by a slip angle on the horizontal axis and a lateral force or self-aligning torque on the vertical axis. In the case of conditions in which the slip ratio, camber angle, and tire load are varied, the tire characteristics include characteristic curves on the graph for each of these conditions.
Alternatively, the tire characteristics include a characteristic curve determined on a graph represented by a slip ratio on the horizontal axis and a lateral force or self-aligning torque on the vertical axis. In the case of conditions where the slip angle, camber angle and tire load are varied, the tire characteristics include characteristic curves on the graph for each of these conditions.
Alternatively, the tire characteristics include a characteristic curve determined on a graph represented by the longitudinal force on the horizontal axis and the lateral force on the vertical axis. For example, in the case of conditions in which the slip angle, the slip ratio, the camber angle, and the load load on the tire are variously changed, the tire characteristics include a characteristic curve on the graph for each of these conditions.
Alternatively, the tire characteristics include a characteristic curve determined on a graph represented by a camber angle on the horizontal axis and a lateral force or self-aligning torque on the vertical axis. For example, in the case of conditions in which the slip angle, the slip ratio, and the load load on the tire are variously changed, the tire characteristics include a characteristic curve determined by the above graph for each of these conditions.
パラメータ抽出部１１は、統合・管理部１４の指示に応じて、付与されたキャンバ角γと、このキャンバ角γにより発生する横力Ｆyとの関係を表す実験データをメモリ４から呼び出して取得し、タイヤ力学モデル演算部１２を利用して、取得した実験データからキャンバスティフネス（キャンバ剛性パラメータ）の値を抽出する。抽出結果はメモリ４に記憶される。この抽出結果を用いて、さらに、タイヤ特性算出部１０はタイヤ特性を算出することができる。 The parameter extraction unit 11 calls and acquires experimental data representing the relationship between the assigned camber angle γ and the lateral force F y generated by the camber angle γ from the memory 4 in accordance with an instruction from the integration / management unit 14. Then, using the tire dynamic model calculation unit 12, the value of canvas stiffness (camber stiffness parameter) is extracted from the acquired experimental data. The extraction result is stored in the memory 4. Further, the tire characteristic calculation unit 10 can calculate the tire characteristic using the extraction result.
タイヤ力学モデル演算部１２は、タイヤ力学要素パラメータの値をタイヤ力学モデルに与えて演算可能な状態にし、タイヤ特性算出部１０あるいはパラメータ抽出部１１から、負荷荷重、接地長、接地幅、スリップ角、スリップ率あるいはキャンバ角等の値の提供を受けると、演算可能な状態のタイヤ力学モデルを用いて、横力Ｆy、前後力Ｆx、あるいはセルフアライニングトルクＭzを算出し、算出結果をタイヤ特性算出部１０あるいはパラメータ抽出部１１に返す。
タイヤ力学モデルについては、後述する。
The tire dynamic model calculation unit 12 gives a value of the tire dynamic element parameter to the tire dynamic model so that it can be calculated. From the tire characteristic calculation unit 10 or the parameter extraction unit 11, the load load, the contact length, the contact width, and the slip angle are obtained. When a value such as a slip ratio or a camber angle is provided, a lateral force F y , a longitudinal force F x , or a self-aligning torque M z is calculated using a tire dynamic model that can be calculated. Is returned to the tire characteristic calculation unit 10 or the parameter extraction unit 11.
The tire dynamic model will be described later.
車両走行シミュレーション部１３は、設定部９で設定された車両諸元の各値を車両モデルに組み込んでシミュレーション可能な状態にする。さらに、車両走行シミュレーション部１３は、統合・管理部１４の指示に基づいて、タイヤ特性算出部１０で生成されたタイヤ特性のデータを用いて、設定部９で設定された走行条件で車両の走行シミュレーション（車両の運動解析）を実施する。走行シミュレーションでは、例えば、制駆動を含んだ車両の走行速度、操舵角、あるいは路面の凹凸等を含んだ走行条件が用いられる。算出結果は、メモリ４に記憶される。
その後、算出結果は、統合・管理部１４から呼び出され、タイヤの性能評価に用いられ、タイヤ試作に反映される。
車両の走行シミュレーションで用いる車両モデルは、例えば運動解析ソフトウェアCarSim、制御設計ソフトウェアMatLabにて定義される解析モデル、機構解析ソフトウェアADAMSで作成されたモデル等が用いられる。
なお、タイヤ特性を表す特性曲線のデータを、パラメータで規定される非線形近似式で近似し、車両の走行シミュレーションを行う際、非線形近似式のパラメータの値を用いて走行シミュレーションを行うこともできる。
非線形近似式は、例えば、周知の「Magic Formula」（http://www.tytlabs.co.jp/japanese/review/rev343pdf/343_039mizuno.pdf）を用いることができる。
The vehicle running simulation unit 13 incorporates each value of the vehicle specifications set by the setting unit 9 into the vehicle model so as to enable simulation. Further, the vehicle travel simulation unit 13 uses the tire characteristic data generated by the tire characteristic calculation unit 10 based on an instruction from the integration / management unit 14 and travels the vehicle under the travel conditions set by the setting unit 9. Carry out simulation (vehicle motion analysis). In the running simulation, for example, a running condition including a running speed of the vehicle including braking / driving, a steering angle, or road surface unevenness is used. The calculation result is stored in the memory 4.
Thereafter, the calculation result is called from the integration / management unit 14, used for tire performance evaluation, and reflected in the tire trial manufacture.
As the vehicle model used in the vehicle running simulation, for example, a motion analysis software CarSim, an analysis model defined by the control design software MatLab, a model created by the mechanism analysis software ADAMS, or the like is used.
In addition, when the characteristic curve data representing the tire characteristics is approximated by a non-linear approximation formula defined by parameters and a vehicle running simulation is performed, the running simulation can also be performed using the parameter values of the non-linear approximation formula.
For example, the well-known “Magic Formula” (http://www.tytlabs.co.jp/japanese/review/rev343pdf/343_039mizuno.pdf) can be used as the nonlinear approximation formula.
統合・管理部１４は、設定部９において設定された内容に応じて、モジュール群８において、タイヤ特性の算出、タイヤ力学要素パラメータの値の抽出、車両走行シミュレーション等の処理内容を指示する。さらに、統合・管理部１４は、タイヤ特性算出部１０にて得られたタイヤ特性のデータについて、あるいは、車両走行シミュレーション部１３にて得られた算出結果に基づいて、タイヤの性能評価を行う。例えば、統合・管理部１４は、タイヤ特性のデータあるいは走行シミュレーションの算出結果が目標に近づくように、タイヤ力学要素パラメータの値の修正、およびこの修正に対応したタイヤ構成部材の種類あるいはタイヤ形状の変更を、出力装置７を通してオペレータに示唆する。タイヤ特性あるいは走行シミュレーションの算出結果の目標はタイヤの開発前に定められているので、現在検討中のタイヤに用いるタイヤ構成部材の種類の変更を容易に行うことができる。例えば、タイヤ特性における横力Ｆyの値が目標に対して５％低い場合、統合・管理部１４は、出力装置７を通して、タイヤのトレッドゴム部材のモジュラスを８％上げるように示唆する。さらに、統合・管理部１４は、モジュラス８％の上昇のために必要なトレッドゴムのゴム配合を、出力装置７を通してオペレータに提案する。
このようなタイヤの設計を可能にするのは、タイヤ力学モデルのタイヤ力学要素パラメータとタイヤ構成部材との間に強い対応関係があるからである。この場合、効率よくタイヤの設計の示唆あるいは提案をするために、タイヤ力学要素パラメータの値とタイヤ構成部材の種類とが対応したテーブルを備えることが好ましい。
The integration / management unit 14 instructs processing contents such as calculation of tire characteristics, extraction of values of tire dynamic element parameters, vehicle running simulation, and the like in the module group 8 according to the contents set in the setting unit 9. Further, the integration / management unit 14 performs tire performance evaluation on the tire characteristic data obtained by the tire characteristic calculation unit 10 or based on the calculation result obtained by the vehicle travel simulation unit 13. For example, the integration / management unit 14 corrects the value of the tire dynamic element parameter so that the tire characteristic data or the calculation result of the running simulation approaches the target, and the type of tire constituent member or the tire shape corresponding to the correction. Changes are suggested to the operator through the output device 7. Since the target of the tire characteristic or the calculation result of the running simulation is determined before the development of the tire, the type of the tire constituent member used for the tire under investigation can be easily changed. For example, when the value of the lateral force F y in the tire characteristics is 5% lower than the target, the integration / management unit 14 suggests that the modulus of the tread rubber member of the tire is increased by 8% through the output device 7. Further, the integration / management unit 14 proposes to the operator the rubber composition of the tread rubber necessary for increasing the modulus by 8% through the output device 7.
The reason why such a tire can be designed is that there is a strong correspondence between the tire dynamic element parameters of the tire dynamic model and the tire constituent members. In this case, in order to efficiently suggest or propose a tire design, it is preferable to provide a table in which the values of the tire dynamic element parameters correspond to the types of the tire constituent members.
（タイヤ力学モデル）
このような装置１におけるタイヤ力学モデル演算部１２で用いるタイヤ力学モデルについて説明する。
(Tire dynamic model)
A tire dynamic model used in the tire dynamic model calculation unit 12 in the apparatus 1 will be described.
タイヤ力学モデル演算部１２で用いるタイヤ力学モデルは解析式で表されたモデルであり、設定された力学要素パラメータの値を用いて前後力、横力あるいはセルフアライニングトルクを算出する。
タイヤ力学モデルは、タイヤ特性算出部１０におけるタイヤ特性の算出、およびパラメータ抽出部１１におけるタイヤ力学要素パラメータの値の抽出を行う際に用いられる。パラメータ抽出部１１において、値が抽出されるタイヤ力学要素パラメータは、キャンバスティフネスＣγおよび横ねじり剛性Ｇmyである。
The tire dynamic model used in the tire dynamic model calculation unit 12 is a model represented by an analytical expression, and the longitudinal force, lateral force, or self-aligning torque is calculated using the set value of the dynamic element parameter.
The tire dynamic model is used when the tire characteristic calculation unit 10 calculates tire characteristics and the parameter extraction unit 11 extracts tire dynamic element parameter values. In the parameter extraction section 11, the tire dynamic element parameters which value is extracted is a canvas stiffness C gamma and lateral torsional rigidity G my.
タイヤ力学モデルは、図３（ａ）に示すように、剛体の円筒部材にサイドウォールのばね特性を表す複数のばね要素からなるサイドウォールモデルと、これらのばね要素に接続された弾性リング体からなるベルトモデルと、この弾性リング体の表面に接続された弾性要素からなるトレッドモデルとを有する。
タイヤ力学モデルは、複数の特化した部分モデルが統合されている。タイヤ力学モデルは、パラメータ抽出部１１で用いるキャンバスラスト（横力）の算出を行う部分モデル１と、制動状態における横力Ｆy、前後力ＦxあるいはセルフアライニングトルクＭzを算出する部分モデル２と、駆動状態における横力Ｆy、前後力ＦxあるいはセルフアライニングトルクＭzを算出する部分モデル３と、を有する。最初に、タイヤ力学モデルの理解を容易にするために、キャンバ角γとこのキャンバ角γに伴って生じるキャンバスラスト（横力Ｆy）を算出する部分モデル１から説明する。
As shown in FIG. 3 (a), the tire dynamic model includes a sidewall model composed of a plurality of spring elements representing the spring characteristics of the sidewalls on a rigid cylindrical member, and an elastic ring body connected to these spring elements. And a tread model composed of an elastic element connected to the surface of the elastic ring body.
The tire dynamic model is integrated with a plurality of specialized partial models. The tire dynamic model includes a partial model 1 for calculating the canvas last (lateral force) used in the parameter extracting unit 11, and a partial model for calculating the lateral force Fy , the longitudinal force Fx, or the self-aligning torque Mz in the braking state. 2 and a partial model 3 for calculating the lateral force F y , the longitudinal force F x, or the self-aligning torque M z in the driving state. First, in order to facilitate understanding of the tire dynamic model, a description will be given from the partial model 1 for calculating the camber angle γ and the canvas last (lateral force F y ) generated with the camber angle γ.
（部分モデル１）
図４は、キャンバスラスト（横力Ｆy）の算出を行う部分モデル１を説明する図である。
部分モデル１は、キャンバ角γが入力されると、図４中の式（２０）あるいは式（２１）に従ってキャンバスラストである横力Ｆyを計算する。このとき、タイヤ力学要素パラメータである横ねじり剛性Ｇmyおよびキャンバスティフネス（キャンバ剛性パラメータ）Ｃγに値が設定され、さらに、接地幅ｗ、接地長ｌ、距離ｈに値が設定されて、部分モデル１が演算可能状態になっている。
図４に示すように、式（２０）、（２１）は、横力Ｆyに関して再帰方程式となっているので、タイヤ特性算出部１０は、ニュートン・ラフソン法等を用いて、横力Ｆyを決定する。
(Partial model 1)
FIG. 4 is a diagram for explaining the partial model 1 for calculating the canvas last (lateral force F y ).
When the camber angle γ is input, the partial model 1 calculates the lateral force F y that is the canvas last according to the equation (20) or the equation (21) in FIG. At this time, values are set for the lateral torsional stiffness G my and the canvas stiffness (camber stiffness parameter) C γ that are the tire dynamic element parameters, and further, values are set for the contact width w, the contact length l, and the distance h. Model 1 is ready for computation.
As shown in FIG. 4, since the equations (20) and (21) are recursive equations with respect to the lateral force F y , the tire characteristic calculation unit 10 uses the Newton-Raphson method or the like to calculate the lateral force F y. To decide.
なお、パラメータ抽出部１１は、横ねじり剛性ＧmyおよびキャンバスティフネＣγの値をこの部分モデル１を用いて抽出することもできる。パラメータ抽出部１１は、取得された実験データの特性曲線に最適に近似するように、横ねじり剛性ＧmyおよびキャンバスティフネスＣγの値を変化させながら、最適値を探索する。したがって、パラメータ抽出部１１は、横ねじり剛性ＧmyおよびキャンバスティフネスＣγの値を逐次変化させながら、キャンバ角γの設定された範囲内で横力Ｆyが実験データの各値に略一致するように、横ねじり剛性ＧmyおよびキャンバスティフネＣγの値を求める。このとき、キャンバスラストである横力Ｆyの算出は、部分モデル１の再帰方程式である式（２０）、（２１）を用いるので、パラメータ抽出部１１は、ニュートン・ラフソン法等を用いる。 The parameter extraction unit 11 can also extract the values of the lateral torsional rigidity G my and canvas tiffine C γ using the partial model 1. The parameter extraction unit 11 searches for the optimum value while changing the values of the lateral torsional rigidity G my and canvas stiffness C γ so as to optimally approximate the characteristic curve of the acquired experimental data. Therefore, the parameter extraction unit 11 changes the values of the lateral torsional rigidity G my and canvas stiffness C γ sequentially, and the lateral force F y substantially matches each value of the experimental data within the set range of the camber angle γ. As described above, the values of the lateral torsional rigidity G my and canvas tiffine C γ are obtained. At this time, since the lateral force F y that is the canvas last is calculated using equations (20) and (21) that are recursive equations of the partial model 1, the parameter extraction unit 11 uses the Newton-Raphson method or the like.
図５（ａ），（ｂ）〜図７（ａ），（ｂ）は、部分モデル１のメカニズムを説明する図である。わかりやすく説明するために、図５（ａ）に示すように、タイヤの替わりに地面をキャンバ角γ分傾斜させて説明する。この場合、傾斜によるタイヤの撓みのうち、最も撓みが変化する部分は、センタ部に対してｗ・ｔａｎγ／２変化する。
一方、図５（ｂ）に示すように、タイヤを側面から見たとき、図５（ｂ）中のタイヤの接地端の接線勾配はｌ／（２ｈ）になるので、撓みの変化ｗ・ｔａｎγ／２を接線勾配ｌ／（２ｈ）で除算することにより、キャンバ角γによって最小接地長ｌa（＝ｌ−２ｈｗｔａｎγ／ｌ）および最大接地長ｌb（＝ｌ＋２ｈｗｔａｎγ／ｌ）が計算される。ｌはキャンバ角γ＝０における接地中心位置での接地長であり、ｈは接地中心とタイヤ中心との距離である。なお、接地中心位置における接地長は、キャンバ角γに対して不変な長さｌを有する。
このようにキャンバ角γの付与により、図５（ｂ）に示すように、接地形状は矩形形状から台形形状に変化する。さらに、キャンバ角γが大きくなると、接地形状は、最小接地形状ｌa＝０となって三角形形状に変化する。すなわち、接地形状は後述するηの絶対値である|η|が１より大きいとき三角形形状に変化する。このとき、接地幅ｗが狭くなる。
5A, 5B to 7A, 7B are diagrams for explaining the mechanism of the partial model 1. FIG. For easy understanding, as shown in FIG. 5 (a), the ground is inclined by the camber angle γ instead of the tire. In this case, the portion where the deflection changes most among the deflection of the tire due to the inclination changes by w · tan γ / 2 with respect to the center portion.
On the other hand, as shown in FIG. 5 (b), when the tire is viewed from the side, the tangential gradient of the ground contact edge of the tire in FIG. 5 (b) is l / (2h). By dividing / 2 by the tangential gradient l / (2h), the minimum contact length l a (= 1−2 ht wan γ / l) and the maximum contact length l b (= l + 2 ht γ γ / l) are calculated by the camber angle γ. l is the contact length at the contact center position at the camber angle γ = 0, and h is the distance between the contact center and the tire center. The contact length at the contact center position has a length l that is invariant with respect to the camber angle γ.
Thus, by giving the camber angle γ, as shown in FIG. 5B, the ground contact shape changes from a rectangular shape to a trapezoidal shape. Further, when the camber angle γ increases, the ground contact shape changes to a triangular shape with the minimum ground contact shape l a = 0. That is, the ground contact shape changes to a triangular shape when | η |, which is an absolute value of η described later, is larger than 1. At this time, the grounding width w is narrowed.
一方、図６は、部分モデル１において、タイヤにキャンバ角が付与されたときに生じるキャンバスラストである横力Ｆyの発生メカニズムを説明する図である。
図６に示すように、キャンバ角γが付与されて傾斜したタイヤのタイヤホイール中心面に平行な面に投影したタイヤの状態を考える。このとき、タイヤの縦撓みによって生じるタイヤの半径方向の力のｓｉｎγ成分が、キャンバスラストである横力Ｆyに相当する。
縦撓みは、図中のｘ1を用いてｌ2／（２ｒ）・ｘ1／ｌ・（１−ｘ1／ｌ）で表される。したがって、この縦たわみにスティフネスＣzを乗算し、さらに、キャンバ角γをγ＋η・Ｆy／Ｇmyに修正された修正キャンバ角を用いて、図３（ｂ）に示す台形形状の接地面に沿って面積積分をすることにより、キャンバスラストである横力Ｆyを算出することができる。上記スティフネスＣzにｗ・ｌ3／（１２ｒ）を乗算した積がキャンバスティフネスＣγに対応する。すなわち、Ｃγ＝ｗ・ｌ3／（１２ｒ）・Ｃzである。
On the other hand, FIG. 6 is a diagram for explaining a generation mechanism of the lateral force F y that is the canvas last generated when the camber angle is given to the tire in the partial model 1.
As shown in FIG. 6, the state of the tire projected onto a plane parallel to the tire wheel center plane of the tire inclined with the camber angle γ is considered. At this time, the sin γ component of the radial force of the tire caused by the longitudinal deflection of the tire corresponds to the lateral force F y that is the canvas last.
The longitudinal deflection is represented by l 2 / (2r) · x 1 / l · (1−x 1 / l) using x 1 in the figure. Therefore, the vertical deflection is multiplied by the stiffness C z , and the camber angle γ is corrected to γ + η · F y / G my to obtain the trapezoidal ground contact surface shown in FIG. By performing the area integration along the side, the lateral force F y which is the canvas last can be calculated. A product obtained by multiplying the stiffness C z by w · l 3 / (12r) corresponds to the canvas stiffness C γ . That is, C γ = w · l 3 / (12r) · C z .
上述のように、キャンバ角γを修正するのは、図７（ａ）に示すようにキャンバ角γが付与されても、図７（ｂ）に示すように、横力Ｆyに応じて、付与されたキャンバ角γが修正されるからである。具体的には、横力Ｆyに起因して生じるオーバーターニングモーメントＭxによってキャンバ角が修正されるからである。なお、キャンバ角γの修正量中のηは、キャンバ角γによる接地長変化率であり、接地面内のセンタ部分の接地長ｌ（センタ部分の接地長ｌはキャンバ角γに対して不変）に対する、最大接地長ｌbと最小接地長ｌaの差分の比率の２分の１の値をいう。すなわち、η＝（ｌb−ｌa）／（２ｌ）である。
以上の説明は、キャンバ角γが正の場合であり、図５（ａ），（ｂ）において、キャンバ角γが負の場合は、laが最大接地長，lbが最小接地長となり、ηも負値となる。
As described above, the camber angle γ is corrected even if the camber angle γ is given as shown in FIG. 7A, according to the lateral force F y as shown in FIG. This is because the assigned camber angle γ is corrected. Specifically, the camber angle is corrected by the overturning moment M x generated due to the lateral force F y . Η in the correction amount of the camber angle γ is a contact length change rate due to the camber angle γ, and the contact length l of the center portion in the contact surface (the contact length l of the center portion is invariable with respect to the camber angle γ). Is a half value of the ratio of the difference between the maximum contact length l b and the minimum contact length l a . That is, η = (l b −l a ) / (2l).
The above explanation, a case camber angle γ is positive, in FIG. 5 (a), (b) , if camber angle γ is negative, l a maximum contact length, l b is minimized contact length, η also takes a negative value.
具体的には、横力Ｆyによる接地面の移動によってオーバーターニングモーメントＭxが増加し、この増加によってキャンバ角γがどの程度修正されるかを定めるために、η・Ｆyは横ねじり剛性Ｇmyで除算される。したがって、このオーバーターニングモーメントＭxによるキャンバ角γの修正量はη・Ｆy／Ｇmyとなる。ここで接地長変化率ηを乗算するのは、接地面の形状変化および接地圧がオーバーターニングモーメントＭxに影響を与えることを考慮したためである。
こうして、下記式に示すように、接地面の面積積分を行うことにより、キャンバスラストである横力Ｆyが算出される。｜η｜が１より大きいか１以下であるか、によって、図４に示されるように、式（２０）または式（２１）が選択される。これは、｜η｜が１より大きいとき、台形形状から三角形形状の接地面になり、接地面の面積積分の値が変化するからである。
Specifically, the overturning moment M x is increased by the movement of the ground contact surface due to the lateral force F y , and in order to determine how much the camber angle γ is corrected by this increase, η · F y is the lateral torsional rigidity. Divide by G my . Therefore, the correction amount of the camber angle γ by the overturning moment M x is η · F y / G my . The reason why the contact length change rate η is multiplied here is that the change in the shape of the contact surface and the contact pressure influence the overturning moment M x .
Thus, as shown in the following equation, the lateral force F y that is the canvas last is calculated by performing area integration of the ground contact surface. Depending on whether | η | is greater than or less than 1, Equation (20) or Equation (21) is selected as shown in FIG. This is because when | η | is greater than 1, the trapezoidal shape changes to a triangular grounding surface, and the area integration value of the grounding surface changes.
このように、タイヤ力学モデルの部分モデル１は、式（２０）、（２１）に示すようにキャンバ角γを修正量η・Ｆy／Ｇmyにより修正することにより、再帰方程式となる。このため、キャンバスラストは、従来のように、キャンバ角γに応じて線形的に変化せず、非線形に変化する。 Thus, the partial model 1 of the tire dynamic model becomes a recursive equation by correcting the camber angle γ with the correction amount η · F y / G my as shown in the equations (20) and (21). For this reason, the canvas last does not change linearly according to the camber angle γ as in the prior art, but changes nonlinearly.
図８は、部分モデル１において、キャンバスティフネスＣγと横ねじり剛性Ｇmyの値を抽出するフローを示す図である。 FIG. 8 is a diagram showing a flow for extracting values of the canvas stiffness C γ and the lateral torsional rigidity G my in the partial model 1.
まず、パラメータ抽出部１１は、設定された負荷荷重Ｆｚ、キャンバ角γ＝０の条件における、接地面の接地幅ｗ、接地長ｌ、および接地中心とタイヤ中心との距離ｈ（図１参照）の値をメモリ４から呼び出して取得する（ステップＳ１０）。 First, the parameter extraction unit 11 sets the contact width w of the contact surface, the contact length l, and the distance h between the contact center and the tire center under the conditions of the set load load F z and the camber angle γ = 0 (see FIG. 1). ) Is retrieved from the memory 4 (step S10).
次に、パラメータ抽出部１１は、キャンバスラストである横力Ｆyのキャンバ角γ依存性の実験データ（キャンバ角γ毎の横力Ｆy）をメモリ４から呼び出して取得する（ステップＳ２０）。さらに、パラメータ抽出部１１は、キャンバスティフネスＣγおよび横ねじり剛性Ｇmyの初期値を設定する（ステップＳ３０）。初期値の設定方法は特に制限されない。過去に決定されたキャンバスティフネスＣγの値および横ねじり剛性Ｇmyの値を初期値として用いてもよい。 Next, the parameter extraction unit 11 retrieves and acquires experimental data (lateral force F y for each camber angle γ) on the camber angle γ of the lateral force F y that is the canvas last from the memory 4 (step S20). Furthermore, the parameter extracting unit 11 sets the canvas tiff initial value Ness C gamma and lateral torsional rigidity G my (step S30). The initial value setting method is not particularly limited. The value of canvas stiffness C γ determined in the past and the value of lateral torsional rigidity G my may be used as initial values.
パラメータ抽出部１１は、接地幅ｗ、接地長ｌ、および距離ｈと、実験データと、キャンバスティフネスＣγの初期値および横ねじり剛性Ｇmyの初期値とを、タイヤ力学モデル演算部１２に提供し、タイヤ力学モデルの部分モデル１を演算可能な状態にする。これにより、タイヤ力学モデル演算部１２は、実験データの横力Ｆyを用いて、部分モデル１の式（２０）、（２１）に従ってキャンバ角γ毎の横力Ｆy’を算出する（ステップＳ４０）。算出したキャンバ角γ毎の横力Ｆy’は、パラメータ抽出部１１に提供される。
パラメータ抽出部１１は、算出されたキャンバ角γ毎の横力Ｆy’と、実験データの対応する横力Ｆyとの間で二乗残差和を算出し（ステップＳ５０）、この二乗残差和が所定の値以下であるか否か、すなわち、横力Ｆy’が横力Ｆyに収束したか否か、を判別する（ステップＳ６０）。
Parameter extracting unit 11, provides contact width w, and the contact length l, and the distance h, the experimental data, the initial value and the initial value of the lateral torsional rigidity G my canvas stiffness C gamma, the tire dynamic model computing section 12 Then, the partial model 1 of the tire dynamic model is put into a state where calculation is possible. Accordingly, the tire dynamic model calculation unit 12 calculates the lateral force F y ′ for each camber angle γ according to the equations (20) and (21) of the partial model 1 using the lateral force F y of the experimental data (step) S40). The calculated lateral force F y ′ for each camber angle γ is provided to the parameter extraction unit 11.
The parameter extraction unit 11 calculates a square residual sum between the calculated lateral force F y ′ for each camber angle γ and the corresponding lateral force F y of the experimental data (step S50), and this square residual is calculated. It is determined whether or not the sum is equal to or less than a predetermined value, that is, whether or not the lateral force F y ′ has converged on the lateral force F y (step S60).
上記判別において、横力Ｆy’が収束していない場合（Ｎｏの場合）、キャンバスティフネスＣγ、横ねじり剛性Ｇmyの値が調整される（ステップＳ７０）。値の調整は、例えばニュートン・ラフソン法を用いて行われる。
上記判別において、横力Ｆy’が収束する場合（Ｙｅｓの場合）、パラメータ抽出部１１は、設定されているキャンバスティフネスＣγ、横ねじり剛性Ｇmyの値を、タイヤ特性を再現するタイヤ力学要素パラメータの値として決定する（ステップＳ８０）。決定された値は、メモリ４に記憶され、出力装置７に出力される。
このような処理は、装置１においてプログラムを用いて実行される。
In the above determination, when the lateral force F y ′ has not converged (in the case of No), the values of canvas stiffness C γ and lateral torsional rigidity G my are adjusted (step S70). The value is adjusted using, for example, the Newton-Raphson method.
In the above determination, when the lateral force F y ′ converges (in the case of Yes), the parameter extraction unit 11 uses the values of the canvas stiffness C γ and the lateral torsional rigidity G my that are set to reproduce the tire characteristics. It determines as a value of an element parameter (step S80). The determined value is stored in the memory 4 and output to the output device 7.
Such processing is executed in the apparatus 1 using a program.
図９は、部分モデル１において、キャンバスティフネスＣγと横ねじり剛性Ｇmyの値を用いて、スリップ角α＝０における横力Ｆyのキャンバ角γ依存性を表すタイヤ特性を算出するフローを示す図である。 FIG. 9 shows a flow of calculating tire characteristics representing the camber angle γ dependence of the lateral force F y at the slip angle α = 0 in the partial model 1 using the values of the canvas stiffness C γ and the lateral torsional rigidity G my. FIG.
まず、タイヤ特性算出部１０は、設定部９により設定されたキャンバ角γの範囲を受け、さらに、設定部９により設定されたタイヤの負荷荷重Ｆｚの条件下における接地幅ｗ、接地長ｌ、および距離ｈの値をメモリ４から呼び出して取得する（ステップＳ１００）。さらに、タイヤ特性算出部１０は、メモリ４からキャンバスティフネスＣγおよび横ねじり剛性Ｇmyの値を呼び出して取得する（ステップＳ１１０）。
次に、タイヤ特性算出部１０は、横力Ｆyの値を初期設定する（ステップＳ１２０）。初期設定の設定方法に制限はないが、例えば過去に算出した横力を参照して値が設定される。
First, the tire characteristic calculation unit 10 receives the range of the camber angle γ set by the setting unit 9, and further, the contact width w and the contact length l under the condition of the tire load load F z set by the setting unit 9. And the value of the distance h is retrieved from the memory 4 (step S100). Moreover, the tire characteristic calculation unit 10 obtains from the memory 4 by calling the canvas tiff value Ness C gamma and lateral torsional rigidity G my (step S110).
Next, the tire characteristic calculation unit 10, the value of the lateral force F y is initially set (step S120). The initial setting method is not limited, but the value is set with reference to the lateral force calculated in the past, for example.
次に、タイヤ特性算出部１０は、設定された各値をタイヤ力学モデル演算部１２に提供し、タイヤ力学モデルの部分モデル１を演算可能な状態にする。タイヤ力学モデル演算部１２は、設定されたキャンバ角γおよび設定された横力Ｆyを用いて部分モデル１の式（２０）、（２１）に従って、横力Ｆy’を算出する（ステップＳ１３０）。算出された横力Ｆy’は、タイヤ特性算出部１０に提供される。
タイヤ特性算出部１０は、横力Ｆy’と横力Ｆyの誤差を算出し（ステップＳ１４０）、この誤差の絶対値が所定の値以下であるか否かによって、横力Ｆyが収束したか否かを判別する（ステップＳ１５０）。
Next, the tire characteristic calculation unit 10 provides the set values to the tire dynamic model calculation unit 12 so that the partial model 1 of the tire dynamic model can be calculated. Tire dynamic model computing section 12, wherein the partial model 1 using the lateral force F y, which is the camber angle γ and setting set (20), calculates the according (21), the lateral force F y '(step S130 ). The calculated lateral force F y ′ is provided to the tire characteristic calculation unit 10.
The tire characteristic calculator 10 calculates an error between the lateral force F y ′ and the lateral force F y (step S140), and the lateral force F y converges depending on whether or not the absolute value of this error is equal to or less than a predetermined value. It is determined whether or not (step S150).
上記判別の結果、横力Ｆyが収束していない場合（Ｎｏの場合）、タイヤ特性算出部１０は横力Ｆyの値を調整する（ステップＳ１６０）。横力Ｆyの調整方法は、特に制限されないが、例えば、ニュートン・ラフソン法を用いて行われる。横力Ｆyが収束している場合、タイヤ特性算出部１０は、横力Ｆyの値がタイヤ特性を表す値であるとして決定する（ステップＳ１７０）。 Result of the determination, if the lateral force F y is not converged (in the case of No), the tire characteristic calculating unit 10 adjusts the value of the lateral force F y (step S160). The method for adjusting the lateral force F y is not particularly limited, but is performed using, for example, the Newton-Raphson method. If the lateral force F y is converged, the tire characteristic calculation unit 10, the value of the lateral force F y is determined as a value representing a tire characteristic (step S170).
次に、タイヤ特性算出部１０は、すべてのキャンバ角γについて横力Ｆyを決定したか否かを判別する（ステップＳ１８０）。この判別において、すべてのキャンバ角γについて横力Ｆyを決定していない場合（Ｎｏの場合）、予め定められた刻み幅でキャンバ角γを変更して（ステップＳ１９０）、ステップＳ１２０に戻り、再度、横力Ｆyの初期設定を行う。
すべてのキャンバ角γについて横力Ｆyを決定した場合（Ｙｅｓの場合）、タイヤ特性算出部１０は、タイヤ特性の算出を終了し、算出結果をメモリ４に記憶させる。さらに、タイヤ特性算出部１０は算出結果を出力装置７に出力させる。
このような処理は、装置１においてプログラムを用いて実行される。
Next, the tire characteristic calculation unit 10 determines whether or not to determine the lateral force F y for all camber angle gamma (step S180). In this determination, when the lateral force F y is not determined for all the camber angles γ (in the case of No), the camber angle γ is changed by a predetermined step size (step S190), and the process returns to step S120. again, the initial setting of the lateral force F y.
When the lateral force F y is determined for all the camber angles γ (in the case of Yes), the tire characteristic calculation unit 10 ends the calculation of the tire characteristics and stores the calculation result in the memory 4. Further, the tire characteristic calculation unit 10 causes the output device 7 to output the calculation result.
Such processing is executed in the apparatus 1 using a program.
図１０は、２１５／５５Ｒ１７ ６３Ｖのタイヤ（空気圧２３０ｋＰａ，負荷荷重４．転動速度５ｋｍ／時）のキャンバスラストのキャンバ角γ依存性を示す図である。
図中の「本発明」は、取得した実験データに近似するように横ねじり剛性ＧmyおよびキャンバスティフネスＣγ（＝Ｃz・ｗ・ｌ3／（１２ｒ））の値を抽出し、これを用いて、タイヤ特性算出部１０にて、キャンバスラストのキャンバ角γの依存性を算出した結果である。
従来例は、キャンバ角γに対して線形的に変化する。一方、キャンバ角γが修正量η・Ｆy／Ｇmyだけ修正された修正キャンバ角を採用したタイヤ力学モデルを用いる「本発明」は、、実測のキャンバスラストの実験データに近似した算出結果を得ることができる。
FIG. 10 is a diagram showing the camber angle γ dependency of the canvas last of a tire of 215 / 55R17 63V (air pressure 230 kPa, load load 4. rolling speed 5 km / hour).
The “present invention” in the figure extracts the values of the lateral torsional rigidity G my and canvas stiffness C γ (= C z · w · l 3 / (12r)) so as to approximate the obtained experimental data, It is the result of having used the tire characteristic calculation part 10 and calculating the dependence of the camber angle γ of the canvas last.
The conventional example changes linearly with respect to the camber angle γ. On the other hand, the present invention using a tire dynamic model that adopts a modified camber angle in which the camber angle γ is corrected by a correction amount η · F y / G my is a calculation result that approximates the experimental data of the actual canvas last. Can be obtained.
（部分モデル２，３）
次に、部分モデル２，３について説明する。
部分モデル２、３は、上述の部分モデル１を組み込んだ、タイヤの制駆動状態におけるタイヤ特性を算出するモデルである。部分モデル２，３は、タイヤ力学モデルで力が釣り合い状態(平衡状態)にある、制動状態，駆動状態の前後力Ｆx、横力Ｆy及びセルフアライニングトルクＭzを算出する。部分モデル２はスリップ率が制動状態であるとき用いられ、部分モデル３はスリップ率が駆動状態であるとき用いられる。
なお、タイヤ力学モデル演算部１２は、力学要素パラメータの値を用いて前後力Ｆx、横力ＦyあるいはセルフアライニングトルクＭzを算出する。算出結果は、メモリ４に記憶されるとともに、出力装置７に出力される。
(Partial models 2 and 3)
Next, the partial models 2 and 3 will be described.
The partial models 2 and 3 are models that incorporate the above-described partial model 1 and calculate tire characteristics in the braking / driving state of the tire. The partial models 2 and 3 calculate a longitudinal force F x , a lateral force F y and a self-aligning torque M z in a braking state and a driving state in which the force is in a balanced state (equilibrium state) in the tire dynamic model. The partial model 2 is used when the slip ratio is in a braking state, and the partial model 3 is used when the slip ratio is in a driving state.
The tire dynamic model calculation unit 12 calculates the longitudinal force F x , the lateral force F y, or the self-aligning torque M z using the value of the dynamic element parameter. The calculation result is stored in the memory 4 and output to the output device 7.
なお、後述する部分モデル２，３は、キャンバ角γの大小によって接地面の接地形状が台形形状、あるいは台形形状が更に進んで三角形形状になる。接地長変化率の絶対値｜η｜が１以下のとき接地面は台形形状となり、｜η｜が１より大きいとき、接地面は三角形形状となる。車両に用いる実用的なキャンバ角γの範囲において｜η｜は１以下であるため、以降の説明では、好適な実施形態として、｜η｜が１以下である例を中心に説明する。｜η｜が１より大きい場合、後述する式（４）は下記式（４Ａ）に、式（６）は下記式（６Ａ）に、式（７）は下記式（７Ａ）に、式（８）は下記式（８Ａ）に、式（１４）は下記式（１４Ａ）に、式（１６）は式（６Ａ）に、式（１７）は下記式（１７Ａ）に、式（１８）は下記式（１８Ａ）に変更される。 In the partial models 2 and 3 to be described later, the grounding shape of the grounding surface becomes a trapezoidal shape or the trapezoidal shape further advances to a triangular shape depending on the magnitude of the camber angle γ. When the absolute value | η | of the contact length change rate is 1 or less, the contact surface has a trapezoidal shape. When | η | is greater than 1, the contact surface has a triangular shape. Since | η | is 1 or less in the range of the practical camber angle γ used in the vehicle, the following description will focus on an example in which | η | is 1 or less as a preferred embodiment. When | η | is larger than 1, Expression (4) described later is represented by the following Expression (4A), Expression (6) is represented by the following Expression (6A), Expression (7) is represented by the following Expression (7A), and Expression (8 ) In the following formula (8A), formula (14) in the following formula (14A), formula (16) in the formula (6A), formula (17) in the following formula (17A) and formula (18) in the following formula. It is changed to Formula (18A).
タイヤ力学モデルに用いられるタイヤ力学要素パラメータは、以下のものが例示される。
（ａ）タイヤトレッド部の横方向の剪断剛性によって定められる横剛性Ｋｙ、
（ｂ）タイヤトレッド部の前後方向（制駆動方向）の剪断剛性によって定められる前後剛性Ｋｘ、
（ｃ）タイヤトレッド部のタイヤ中心軸周りのねじり剛性Ａｙ、
（ｄ）路面とタイヤ間の静止摩擦係数、μｓ、
（ｅ）路面とタイヤ間の動摩擦係数μｄ(μｄ0,ｂV)、
（ｆ）ベルト部材の横方向曲げ係数ε、
（ｇ）タイヤのタイヤ中心軸周りのねじり剛性の逆数であるねじりコンプライアンス（１／Ｇｍｚ）、
（ｈ）キャンバスラストを生じさせるキャンバスティフネスＣγ、
（ｉ）接地面の横ねじり剛性Ｇmy、
（ｊ）横力発生中の接地面の接地圧力分布を規定する係数ｎ，ｑ０
（ｋ）接地圧力分布の偏向の程度を表す係数Ｃｑ、
（ｌ）タイヤの接地面の中心位置の前後方向への移動の程度を示す移動係数Ｃｘｃ、
（ｍ）横力発生時の実効接地長ｌ、等である。
Examples of the tire dynamic element parameters used in the tire dynamic model are as follows.
(A) the lateral stiffness K y determined by the lateral shear stiffness of the tire tread portion,
(B) longitudinal rigidity K x determined by shear rigidity in the longitudinal direction (braking / driving direction) of the tire tread portion;
(C) Torsional rigidity A y around the tire central axis of the tire tread portion,
(D) Coefficient of static friction between road surface and tire, μ s ,
(E) Coefficient of dynamic friction between road surface and tire μ d (μ d0 , b V ),
(F) the transverse bending coefficient ε of the belt member,
(G) Torsional compliance (1 / Gmz ) which is the reciprocal of torsional rigidity around the tire central axis of the tire,
(H) Canvas Tiffness C γ that produces canvas last,
(I) Lateral torsional rigidity G my of the ground plane
(J) Coefficients n, q 0 that specify the contact pressure distribution on the contact surface during lateral force generation
(K) a coefficient C q representing the degree of deflection of the ground pressure distribution,
(L) a movement coefficient C xc indicating the degree of movement of the center position of the tire contact surface in the front-rear direction
(M) The effective contact length l when the lateral force is generated.
ここで、横剛性Ｋｙ、前後剛性Ｋｘ、ねじり剛性Ａｙは、それぞれタイヤトレッド部の剪断変形に対する横方向の剛性パラメータ、前後方向の剛性パラメータ、タイヤの接地中心を通り、接地面に垂直な軸周りのねじりの剛性パラメータである。横方向曲げ係数ε、ねじりコンプライアンス（１／Ｇｍｚ）のＧｍｚは、ベルト部材の横曲げ変形に対するタイヤの剛性パラメータ及びタイヤのねじり変形に対する剛性パラメータである。キャンバスティフネスＣγは、図６に示す縦撓みに応じてタイヤの半径方向の力を発生させる。接地面の横ねじり剛性Ｇｍｙは、接地面における横方向に引っ張られてタイヤがねじられるときの剛性である。
なお、横力の発生する方向である横方向とは、タイヤ回転軸の軸方向であるので、タイヤが直進状態で転動する場合の横方向はタイヤの進行方向に対して直交する方向となって方向が一致するが、スリップ角が付いた場合の横方向はスリップ角分ずれる。また、タイヤ中心軸（図１４（ａ），（ｂ）中の軸ＣＬをいう）は、タイヤ回転軸に直交し、かつタイヤ中心を通る、路面に垂直な軸である。
Here, the lateral stiffness K y , the longitudinal stiffness K x , and the torsional stiffness A y are perpendicular to the ground contact surface through the lateral stiffness parameter, the longitudinal stiffness parameter, the tire ground contact center with respect to the shear deformation of the tire tread portion, respectively. This is a stiffness parameter of torsion around a specific axis. Lateral bending coefficient epsilon, G mz of the torsional compliance (1 / G mz) is a stiffness parameter with respect to the stiffness parameter and torsional deformation of tires with respect to the lateral bending deformation of the belt member. Canvas stiffness C gamma, generates a radial force of the tire according to the deflection vertical shown in Figure 6. The lateral torsional rigidity G my of the contact surface is a rigidity when the tire is twisted by being pulled in the lateral direction on the contact surface.
Note that the lateral direction, which is the direction in which the lateral force is generated, is the axial direction of the tire rotation axis, so the lateral direction when the tire rolls in a straight traveling state is a direction orthogonal to the traveling direction of the tire. Although the directions match, the lateral direction with a slip angle is shifted by the slip angle. Further, the tire center axis (referred to as the axis CL in FIGS. 14A and 14B) is an axis perpendicular to the road surface that is orthogonal to the tire rotation axis and passes through the tire center.
タイヤ力学モデルの部分モデル２，３では、より具体的には、以下の処理が行われる。
図１１は、制駆動方向のスリップ率Ｓが制動である時の処理内容を、図１２は、制駆動方向のスリップ率Ｓが駆動である時の処理内容をそれぞれ示している。
制動の場合、キャンバスティフネスＣγ、横ねじり剛性Ｇmy及びベルト部材の横方向曲げ係数ε、係数Ｃｑ、横剛性Ｋｙやねじり剛性Ａｙ等の非線形パラメータおよび線形パラメータからなるタイヤ力学要素パラメータの値が設定され、キャンバ角γ、スリップ角α、制動時のスリップ率Ｓ、タイヤ走行速度Ｖｒ、及び前後力Ｆx、横力Ｆy、セルフアライニングトルクＭｚ、さらに、接地幅ｗ、接地長ｌ、距離ｈを入力することで、図１１中の式（１）〜（８）に従って演算された前後力、横力及びセルフアライニングトルクの値（以降、前後力Ｆx’、横力Ｆy’、セルフアライニングトルクＭｚ’とする）が算出される。勿論、タイヤ特性算出部１０は、入力された前後力Ｆx，横力Ｆy及びセルフアライニングトルクＭｚの値と、算出された前後力Ｆx’、横力Ｆy’及びセルフアライニングトルクＭｚ’の値との誤差が所定値以下、すなわち略一致した（収束した、タイヤ力学モデルで力が釣り合い状態となった）場合にのみ、前後力Ｆx、横力Ｆy及びセルフアライニングトルクＭｚの値を、力の釣り合い状態を実現するタイヤの前後力、横力及びトルクの値として決定する。
なお、線形パラメータとは、式（６）〜（８）において線形の形式で表されている力学要素パラメータをいい、非線形パラメータとは、式（６）〜（８）において非線形の形式で表されている力学要素パラメータをいう。
In the partial models 2 and 3 of the tire dynamic model, more specifically, the following processing is performed.
FIG. 11 shows the processing contents when the slip ratio S in the braking / driving direction is braking, and FIG. 12 shows the processing contents when the slip ratio S in the braking / driving direction is driving.
In the case of braking, the tire dynamic element parameter is composed of nonlinear parameters and linear parameters such as canvas stiffness C γ , lateral torsional rigidity G my, belt member lateral bending coefficient ε, coefficient C q , lateral rigidity K y and torsional rigidity A y. The camber angle γ, slip angle α, braking slip ratio S, tire running speed V r , longitudinal force F x , lateral force F y , self-aligning torque M z , and contact width w , By inputting the contact length l and the distance h, the values of the longitudinal force, lateral force and self-aligning torque calculated according to the equations (1) to (8) in FIG. 11 (hereinafter referred to as the longitudinal force F x ′, Lateral force F y ′ and self-aligning torque M z ′ are calculated). Of course, the tire characteristic calculation unit 10 calculates the input longitudinal force F x , lateral force F y and self-aligning torque M z values, and the calculated longitudinal force F x ′, lateral force F y ′ and self-aligning. The longitudinal force F x , the lateral force F y, and the self-force only when the error from the value of the torque M z ′ is equal to or less than a predetermined value, that is, substantially coincides (has converged and the force is balanced in the tire dynamic model). The value of the lining torque Mz is determined as the value of the longitudinal force, the lateral force, and the torque of the tire that realizes the force balance state.
The linear parameter means a dynamic element parameter expressed in a linear form in the equations (6) to (8), and the nonlinear parameter is expressed in a non-linear form in the equations (6) to (8). It is a dynamic element parameter.
部分モデル２は、図１３（ａ）に示され、さらに図１１中の式（１）に示されるように、入力されたセルフアライニングトルクＭｚとねじりコンプライアンス（１／Ｇｍｚ）とによって求められるねじり戻し角を算出し、このねじり戻し角を、付与されたスリップ角αから差し引くことにより、実効スリップ角αｅを算出する。図１３（ａ）は、スリップ角αが付与された際、スリップ角αによって生じるセルフアライニングトルクによってスリップ角αを減ずるようにタイヤ自身に作用し、実効スリップ角αｅとなっている状態を示している。このように実効スリップ角αｅを算出するのは、スリップ角αが比較的小さい場合、セルフアライニングトルクＭｚは、付与されたスリップ角αを低減するようにタイヤ自身に作用しねじり戻す作用を有するからである。したがって、スリップ角αが比較的小さい場合、図１３（ａ）に示すように、実際に付与されたスリップ角αに対して実効スリップ角αｅは小さくなる。
なお、図１３（ｂ）は、この実効スリップ角αｅによって生じる横方向変位とベルトの横曲げ変形によって生じる横方向変位の関係を示している。この内容は、式（７）に示されている。図１３（ｃ）はタイヤの接地面が前後力によって前後方向に移動することを示している。この内容は、式（３）に示されている。
The partial model 2 is obtained by the input self-aligning torque M z and the torsional compliance (1 / G mz ) as shown in FIG. 13A and further as shown in the equation (1) in FIG. An effective slip angle α e is calculated by calculating a twist return angle to be obtained and subtracting the twist return angle from the applied slip angle α. FIG. 13A shows a state in which, when the slip angle α is applied, the tire itself acts so as to reduce the slip angle α by the self-aligning torque generated by the slip angle α, and the effective slip angle α e is obtained. Show. Thus, the effective slip angle α e is calculated when the slip angle α is relatively small, and the self-aligning torque M z acts on the tire itself to reduce the applied slip angle α and twist back. It is because it has. Therefore, when the slip angle alpha is relatively small, as shown in FIG. 13 (a), the effective slip angle alpha e respect actually granted slip angle alpha is small.
Incidentally, FIG. 13 (b) shows the relationship between the lateral displacement caused by the lateral bending deformation of the lateral displacement and the belt caused by the effective slip angle alpha e. This content is shown in equation (7). FIG. 13C shows that the ground contact surface of the tire moves in the front-rear direction due to the front-rear force. This content is shown in equation (3).
さらに、図１１中の式（２）により、前後力Ｆxから接地圧分布の形状を規定する偏向係数ｑを算出する。偏向係数ｑは、前後力Ｆxが０のとき、値ｑ0を持つ。偏向係数ｑとは、スリップ角α＝０の直進状態の接地圧分布（図１４（ａ）参照）が、図１４（ｂ）に示すように前後力Ｆxが発生して接地圧分布が進行方向前方（接地面における踏込み端）に向かって偏向した接地圧分布の形状を表すパラメータである。偏向係数ｑは、前後力Ｆxが０のとき０に設定される。この接地圧分布をｐ（ｔ）（ｔは、図１４（ａ），（ｂ）中の進行方向の後方向に向かってｔ軸をとった場合の接地長さで規格化した座標位置）とすると、接地圧分布ｐ（ｔ）の形状は、図１４（ｂ）中の式（９）で表される関数Ｄｇｓｐ(ｔ；ｎ，ｑ)で規定される。
ここで、関数Ｄｇｓｐ(ｔ；ｎ，ｑ)中の係数ｎは横力発生中の接地面の接地圧分布を規定するもので、図１４（ｃ）に示すように接地圧分布の踏込み端及び蹴りだし端付近で角張る（曲率が大きくなる）ように接地圧分布を規定する係数である。また、図１４（ｄ）に示すように係数ｑが０から１になるにしたがって接地圧分布のピーク位置は踏込み端側に移動するように設定されている。このように係数q及び係数ｎは、接地圧分布の形状を規定する形状規定係数である。
Further, a deflection coefficient q that defines the shape of the contact pressure distribution is calculated from the longitudinal force F x by the equation (2) in FIG. The deflection coefficient q has a value q 0 when the longitudinal force F x is zero. The deflection coefficient q is a contact pressure distribution in a straight traveling state with a slip angle α = 0 (see FIG. 14A). As shown in FIG. 14B, a longitudinal force F x is generated and the contact pressure distribution advances. This is a parameter representing the shape of the contact pressure distribution deflected toward the front in the direction (the stepping end on the contact surface). The deflection coefficient q is set to 0 when the longitudinal force F x is 0. This contact pressure distribution is represented by p (t) (t is a coordinate position normalized by the contact length when the t-axis is taken in the backward direction of travel in FIGS. 14 (a) and 14 (b)). Then, the shape of the ground pressure distribution p (t) is defined by the function D gsp (t; n, q) represented by the equation (9) in FIG.
Here, the coefficient n in the function D gsp (t; n, q) defines the contact pressure distribution of the contact surface during the generation of the lateral force. As shown in FIG. And a coefficient that regulates the contact pressure distribution so that it is angular (the curvature increases) in the vicinity of the kicking edge. Further, as shown in FIG. 14D, the peak position of the contact pressure distribution is set so as to move toward the stepping-end side as the coefficient q is changed from 0 to 1. Thus, the coefficient q and the coefficient n are shape defining coefficients that define the shape of the contact pressure distribution.
さらに、式（３）により、前後力Ｆxの発生により、タイヤの接地面の中心位置が前後方向に移動する量が算出される。図１３（ｃ）に示されるように、前後力Ｆxの発生時のタイヤの接地中心位置が前後方向へ移動する程度を表す値（xc／ｌ）を、式（３）に従って、前後力Ｆxと関連づけて算出する。すなわち、制駆動方向のスリップ率が与えられたとき、タイヤ軸力として発生する前後力によってタイヤの路面に対する接地面の位置が前後方向に移動するように、発生する前後力に応じて接地面の中心位置が移動するようにモデルが構成されている。この移動量を表す（ｘｃ／ｌ）は、後述するセルフアライニングトルクＭzを算出する式（８）にて用いられる。ここでｌは、センタ部分の接地長である。このように式（３）においてタイヤの接地面の中心位置の移動を定めるのは、実際にタイヤ制動時の接地近傍のタイヤ変形は、図１３（ｄ）に示すように、制動時と駆動時におけるタイヤの接地面近傍の形状は互いに異なっており、制駆動により接地中心位置が移動するからである。なお、図１３（ｄ）は、１９５／６５Ｒ１５ ９１Ｈ（内圧２３０ｋＰａ、荷重４ｋＮ、走行速度６０ｋｍ／時）のタイヤ形状についてレーザスキャナで測定した実測結果を示す図である。 Further, the amount by which the center position of the ground contact surface of the tire moves in the front-rear direction due to the generation of the front-rear force F x is calculated from Equation (3). As shown in FIG. 13 (c), a value (x c / l) representing the degree to which the ground contact center position of the tire moves in the front-rear direction when the front-rear force F x is generated is determined according to the expression (3). Calculated in association with F x . That is, when a slip ratio in the braking / driving direction is given, the position of the ground contact surface according to the generated longitudinal force is such that the position of the ground contact surface with respect to the road surface of the tire moves in the longitudinal direction due to the longitudinal force generated as the tire axial force. The model is configured so that the center position moves. This amount of movement (x c / l) is used in equation (8) for calculating a self-aligning torque M z described later. Here, l is the ground contact length of the center portion. In this way, the movement of the center position of the ground contact surface of the tire is determined in the equation (3) because the tire deformation near the ground contact during the tire braking is actually performed during braking and during driving as shown in FIG. This is because the shape of the tire in the vicinity of the ground contact surface is different from each other and the ground contact center position is moved by braking / driving. In addition, FIG.13 (d) is a figure which shows the measurement result measured with the laser scanner about the tire shape of 195 / 65R15 91H (internal pressure 230kPa, load 4kN, traveling speed 60km / h).
さらに、式（４）により、スリップ率（制駆動方向のスリップ率Ｓ及びスリップ角α）が大きいときに起こる接地面内での滑り摩擦と凝着摩擦との境界位置（ｌh／ｌ）が算出される。境界位置（ｌh／ｌ）は、以下のように定義される。
図１５（ａ）〜（ｃ）に示される最大摩擦曲線は、凝着摩擦係数μｓに接地圧分布ｐ（ｔ）を乗算したものである。
踏込み端で路面と接地したタイヤのトレッド部材は、蹴りだし端に移動するにつれてスリップ角αによって徐々に路面から横方向の剪断を受け、トレッド部材に横方向剪断力（凝着摩擦力）が発生する。さらに、路面の移動速度（タイヤの走行速度）とタイヤの回転速度と差によって生じる制駆動方向のスリップ率Ｓによって、トレッド部材は徐々に路面から前後方向に剪断を受け、トレッド部材に前後方向剪断力（凝着摩擦力）が発生する。タイヤと路面との間に発生する剪断力は、横方向剪断力と前後方向剪断力との合力により表される。
この剪断力の合力は、徐々に大きくなって最大摩擦曲線に達すると、路面に凝着していたタイヤトレッド部材は滑り出し、滑り摩擦係数μｄに接地圧分布ｐ（ｔ）を乗算した滑り摩擦曲線に従って滑り摩擦力が発生する。図１５（ａ）では、境界位置（ｌh／ｌ）より踏込み端側の領域がタイヤトレッド部材が路面に凝着した凝着域となり、蹴りだし側の領域がタイヤトレッド部材が路面に対して滑る滑り域となる。境界位置（ｌh／ｌ）は、式（４）により定まる。
Further, according to the equation (4), the boundary position (l h / l) between the sliding friction and the adhesion friction in the contact surface that occurs when the slip ratio (the slip ratio S and the slip angle α in the braking / driving direction) is large is obtained. Calculated. The boundary position (l h / l) is defined as follows.
The maximum friction curves shown in FIGS. 15A to 15C are obtained by multiplying the adhesion friction coefficient μs by the contact pressure distribution p (t).
The tread member of the tire that is in contact with the road surface at the stepping end is gradually sheared laterally from the road surface by the slip angle α as it moves to the kicking end, and a lateral shearing force (adhesion frictional force) is generated on the tread member. To do. Further, the tread member is gradually sheared in the longitudinal direction from the road surface by the slip ratio S in the braking / driving direction caused by the difference between the road surface moving speed (tire traveling speed) and the tire rotational speed, and the tread member is sheared in the longitudinal direction. Force (adhesion frictional force) is generated. The shearing force generated between the tire and the road surface is represented by the resultant force of the lateral shearing force and the longitudinal shearing force.
Resultant of the shear forces, reaching the maximum friction curve gradually increases, tire tread elements which have adhesion to the road surface Suberidashi, sliding friction multiplied by the contact pressure distribution p (t) sliding friction coefficient mu d A sliding friction force is generated according to the curve. In FIG. 15 (a), the region at the stepping-in end side from the boundary position (l h / l) is an adhesion region where the tire tread member is adhered to the road surface, and the region on the kicking side is the tire tread member relative to the road surface. It will be a sliding area. The boundary position (l h / l) is determined by equation (4).
なお、スリップ角αは、横方向のスリップ率ｔａｎαと表すことで、制駆動方向のスリップ率Ｓと同じ無次元の単位で表すことができ、制駆動方向のスリップ率Ｓとともに、スリップ率として統合することができる。以下の説明では、制駆動方向のスリップ率Ｓとスリップ角αとを統合したスリップ率に替えて、主にスリップ角αを用いて説明する。
図１５（ｂ）は、スリップ角αが図１５（ａ）に示すスリップ角αよりも大きくなった状態を示している。境界位置（ｌh／ｌ）は図１５（ａ）に比べて踏込み端側に移動している。さらに、スリップ角αが大きくなると、図１５（ｃ）に示すように接地面の踏込み端の位置から滑り摩擦が発生する状態となる。
The slip angle α can be expressed in the same dimensionless unit as the slip ratio S in the braking / driving direction by representing the slip ratio tanα in the lateral direction, and is integrated as a slip ratio together with the slip ratio S in the braking / driving direction. can do. In the following description, a description will be given mainly using the slip angle α in place of the slip rate obtained by integrating the slip rate S in the braking / driving direction and the slip angle α.
FIG. 15B shows a state where the slip angle α is larger than the slip angle α shown in FIG. The boundary position (l h / l) has moved to the stepping end side as compared with FIG. Further, when the slip angle α is increased, as shown in FIG. 15C, a sliding friction is generated from the position of the stepping end of the ground contact surface.
図１５（ａ）〜（ｃ）からわかるように、スリップ角αによって凝着域と滑り域の割合が大きく変化する。このような凝着域及び滑り域の横方向摩擦力、すなわち横力成分をタイヤ幅方向に沿って積分することによって横力Ｆy’を算出することができ、さらにタイヤの接地中心周りのモーメントを算出することによってセルフアライニングトルクＭｚ’を算出することができる。
同様に、前後方向についても、凝着域及び滑り域の前後方向摩擦力、すなわち前後力成分をタイヤ幅方向に沿って積分することによって前後力Ｆx’を算出することができる。なお、上述したように、部分モデル２，３は、いずれもキャンバ角γによって接地面が矩形から台形形状に変化するが、そのときの凝着域とすべり域との境界位置（ｌh／ｌ）は、接地面内の幅方向で変化しない。すなわち、境界位置（ｌh／ｌ）は、タイヤの幅方向において、一定であると、仮定されている。
As can be seen from FIGS. 15 (a) to 15 (c), the ratio of the adhesion area and the sliding area varies greatly depending on the slip angle α. The lateral force F y ′ can be calculated by integrating the lateral frictional force in the adhesion region and the slip region, that is, the lateral force component along the tire width direction, and the moment around the ground contact center of the tire. By calculating, self-aligning torque M z ′ can be calculated.
Similarly, also in the front-rear direction, the front-rear force F x ′ can be calculated by integrating the front-rear direction frictional force in the adhesion region and the slip region, that is, the front-rear force component along the tire width direction. As described above, in the partial models 2 and 3, the ground contact surface changes from a rectangular shape to a trapezoidal shape depending on the camber angle γ, but the boundary position (l h / l) between the adhesion region and the sliding region at that time. ) Does not change in the width direction in the ground plane. That is, the boundary position (l h / l) is assumed to be constant in the tire width direction.
図１１中の式（６）では、上述の凝着域及び滑り域に分けて前後力Ｆx’を算出し、さらに式（７），（８）では、実効スリップ角αｅを用いて横力Ｆy’及びトルクＭｚ’を算出する。式（６）〜（８）には、キャンバ角γによる接地長変化率ηが含まれており、キャンバ角γによる接地形状の変化が考慮されている。なお、滑り摩擦係数μdは、式（５）に示すように、滑り速度依存性（式（５）の右辺第２項）を有するように規定されている。滑り速度依存性を表す係数は、スリップ角αと制駆動方向のスリップ率Ｓに応じて変化する。 In the equation (6) in FIG. 11, the longitudinal force F x ′ is calculated separately for the above-mentioned adhesion region and the slip region, and in the equations (7) and (8), the lateral force is calculated using the effective slip angle α e. The force F y ′ and torque M z ′ are calculated. Expressions (6) to (8) include the contact length change rate η depending on the camber angle γ, and the change in the contact shape due to the camber angle γ is taken into consideration. The sliding friction coefficient μ d is defined to have a sliding speed dependency (the second term on the right side of Expression (5)) as shown in Expression (5). The coefficient representing the slip speed dependency changes according to the slip angle α and the slip ratio S in the braking / driving direction.
次に、式（６）〜（８）についてより詳しく説明する。
式（６）は、２つの項（２つの前後力成分）の和によって前後力Ｆx’を算出する。第１項は積分範囲が０〜（ｌh／ｌ）の積分結果であって、凝着域に発生する凝着前後力成分を表す。第２項は積分範囲が（ｌh／ｌ）〜１の積分であって滑り域に発生する滑り前後力成分を表す。
式（７）では３つの項（３つの横力成分）の和によって横力Ｆy’を算出する。第１項は積分範囲が０〜（ｌh／ｌ）の積分であって、凝着域に発生する凝着横力成分を表す。第２項は積分範囲が（ｌh／ｌ）〜１の積分であって滑り域に発生する滑り横力成分を表す。第３項は、キャンバスラストの横力成分を表す。式（７）中の第１項の凝着横力成分は凝着域における横力であり、式（７）では、実効スリップ角αｅによって生じるトレッド部材の横方向変位がベルトの横曲げ変形によって緩和された状態を表すことによって凝着横力成分を算出する。第２項の滑り横力成分は滑り域における横力であり、式（７）では、実効スリップ角αｅによって生じる接地圧分布ｐ（ｔ）の形状を関数Ｄｇｓｐ(ｔ；ｎ，ｑ)で表して滑り横力成分を算出する。第３項のキャンバスラストの横力成分は、図４中の式（２０）に従って算出される横力と同じである。
Next, equations (6) to (8) will be described in more detail.
Formula (6) calculates the longitudinal force F x ′ by the sum of two terms (two longitudinal force components). The first term is an integration result in an integration range of 0 to (l h / l), and represents an adhesion longitudinal force component generated in the adhesion region. The second term is an integral having an integration range of (l h / l) to 1, and represents a slip longitudinal force component generated in the slip region.
In equation (7), the lateral force F y ′ is calculated by the sum of three terms (three lateral force components). The first term is an integral having an integration range of 0 to (l h / l), and represents an adhesion lateral force component generated in the adhesion region. The second term is an integral having an integration range of (l h / l) to 1, and represents a slip lateral force component generated in the slip region. The third term represents the lateral force component of the canvas last. Adhesive lateral force component of the first term in equation (7) is a lateral force in the adhesive region, in Formula (7), lateral transverse displacement of the belt tread element caused by the effective slip angle alpha e bending deformation The adhesion lateral force component is calculated by expressing the state relaxed by. The sliding lateral force component of the second term is a lateral force in the sliding region. In the equation (7), the shape of the contact pressure distribution p (t) generated by the effective slip angle α e is expressed by the function D gsp (t; n, q). The sliding lateral force component is calculated by The lateral force component of the canvas last of the third term is the same as the lateral force calculated according to the equation (20) in FIG.
また、式（８）中、第１項は積分範囲が０〜（ｌh／ｌ）の積分であって、凝着域に発生する凝着横力成分によって生じるトルク成分を表し、第２項は積分範囲が（ｌh／ｌ）〜１の積分であって滑り域に発生する滑り横力成分によって生じるトルク成分を表す。第３項は、接地形状が台形形状になったことにより、粘着域の前後力がＭz’に与える成分を、第４項は、接地形状が台形形状になったことにより、すべり域の前後力がＭz’に与える成分を表す。さらに、第５項が設けられている。第５項は（ｌh／ｌ）・ｔａｎαｅに比例した項であり、タイヤの接地面が実行スリップ角αｅによって横方向に移動し、この時の移動量とタイヤに生じる粘着域およびすべり域の前後力によって生じるタイヤ中心周りのトルク成分を表す。しかも、これらの項のいずれにも、キャンバ角γによって接地形状が台形形状になる効果が接地長変化率ηを通して含まれている。 In Equation (8), the first term is an integral with an integration range of 0 to (l h / l), and represents the torque component generated by the adhesion lateral force component generated in the adhesion region, and the second term. Is an integral with an integration range of (l h / l) to 1 and represents a torque component generated by a slip lateral force component generated in the slip region. The third term is the component that the longitudinal force of the adhesive zone gives to M z 'due to the trapezoidal shape of the ground contact, and the fourth term is the front and back of the slip zone due to the trapezoidal shape of the ground contact shape. This represents the component that the force gives to M z '. Furthermore, a fifth term is provided. The fifth term is a term proportional to (l h / l) · tan α e , and the ground contact surface of the tire moves laterally by the effective slip angle α e , and the amount of movement at this time and the adhesion area and slip generated on the tire This represents the torque component around the tire center caused by the longitudinal force in the region. In addition, in any of these terms, the effect that the ground contact shape becomes trapezoidal due to the camber angle γ is included through the contact length change rate η.
滑り域における滑り摩擦係数μdについて、前後力を算出する式（６）と横力を算出する式（７）では、同じ滑り摩擦係数を用いているが、トレッドパターンによって滑り摩擦係数が異なるように、式（６）と式（７）において、異なるパラメータとして扱ってもよい。
又、式（６）〜（８）中で用いられるβは、制駆動時における接地面の滑り域における滑り方向の角度を表し、スリップ角と制駆動方向のスリップ率とによって定められる。この滑り方向に対して摩擦力が働くため、式（６）では滑り方向に対する前後力のｃｏｓ成分が、式（７）では滑り方向に対する横力のｓｉｎ成分が、式（８）では、トルクに寄与する横力のｓｉｎ成分がそれぞれ、前後力Ｆx’、横力Ｆy’及びセルフアライニングトルクＭｚ’に寄与する。すなわち、この滑り方向の角度βを用いて前後力Ｆx’、横力Ｆy’及びセルフアライニングトルクＭｚ’を算出する。滑り域における滑り方向は、制駆動方向の滑りとスリップ角αによる滑りが同時に発生するため、必ずしもスリップ角αの方向及び制駆動方向の滑りにならない。具体的には、図１３（ｅ）に示すように、タイヤの走行速度Ｖｗとタイヤの回転速度Ｖｒの向きが異なり、この向きの違いから、滑り速度Ｖs、滑り方向の角度βが定められる。このときの滑り方向の角度βが、式（６）〜（８）、又後述する図１２中の式（１６）〜（１８）の括弧内に定義される。式（６）〜（８）と式（１６）〜（１８）におけるβの定義が異なるのは、後述するように制動時と駆動時における制駆動方向のスリップ率Ｓの定義が異なることによる。
Regarding the sliding friction coefficient μ d in the sliding region, the same sliding friction coefficient is used in the formula (6) for calculating the longitudinal force and the formula (7) for calculating the lateral force, but the sliding friction coefficient varies depending on the tread pattern. Moreover, you may treat as a different parameter in Formula (6) and Formula (7).
Further, β used in the equations (6) to (8) represents an angle in the sliding direction in the sliding area of the ground contact surface during braking / driving, and is determined by the slip angle and the slip ratio in the braking / driving direction. Since the frictional force acts on this sliding direction, in Equation (6), the cosine component of the longitudinal force relative to the sliding direction, in Equation (7) the sin component of the lateral force relative to the sliding direction, and in Equation (8) the torque The sin component of the contributing lateral force contributes to the longitudinal force F x ′, the lateral force F y ′, and the self-aligning torque M z ′, respectively. That is, the longitudinal force F x ′, the lateral force F y ′, and the self-aligning torque M z ′ are calculated using the angle β in the sliding direction. The slip direction in the slip region does not necessarily result in the slip angle α direction and the braking / driving direction because the slip in the braking / driving direction and the slip due to the slip angle α occur simultaneously. Specifically, as shown in FIG. 13 (e), different running speed V w and the direction of the rotational velocity V r of the tires, the difference in this orientation, the slip velocity V s, the slip direction of the angle β Determined. The angle β in the sliding direction at this time is defined in parentheses of formulas (6) to (8) and formulas (16) to (18) in FIG. The definition of β in the equations (6) to (8) and the equations (16) to (18) is different because the definition of the slip ratio S in the braking / driving direction during braking and during driving is different as described later.
駆動時の場合、部分モデル３が用いられる。図１２に示すように、制動時の場合と同様に、線形パラメータ及び非線形パラメータからなる力学要素パラメータの値が設定され、スリップ角α、キャンバ角γ、制駆動方向のスリップ率Ｓ、タイヤの走行速度Ｖｒ、及び前後力Ｆx、横力Ｆy、セルフアライニングトルクＭｚ、接地長ｌ、接地幅ｗ、距離ｈを入力することで、図１２中の式（１１）〜（１８）によって処理された前後力、横力及びトルクの値（以降、前後力Ｆx’、横力Ｆy’、セルフアライニングトルクＭｚ’とする）が算出される。勿論、タイヤ特性算出部１０は、入力された前後力Ｆx、横力Ｆy及びセルフアライニングトルクＭｚの値と、演算され算出された前後力Ｆx’、横力Ｆy’及びセルフアライニングトルクＭｚ’の値との誤差が所定値以下、すなわち略一致した（収束した、タイヤ力学モデルで力が釣り合い状態となった）場合にのみ、前後力Ｆx、横力Ｆy及びセルフアライニングトルクＭｚの値を、力の釣り合い状態を実現するタイヤの横力及びセルフアライニングトルクの値として決定する。 In the case of driving, the partial model 3 is used. As shown in FIG. 12, as in the case of braking, dynamic element parameter values including linear parameters and nonlinear parameters are set, slip angle α, camber angle γ, slip ratio S in the braking / driving direction, and tire travel. By inputting the speed V r , the longitudinal force F x , the lateral force F y , the self-aligning torque M z , the contact length l, the contact width w, and the distance h, the equations (11) to (18) in FIG. The longitudinal force, lateral force and torque values (hereinafter referred to as longitudinal force F x ′, lateral force F y ′, and self-aligning torque M z ′) processed by the above are calculated. Of course, the tire characteristic calculation unit 10 calculates the input longitudinal force F x , lateral force F y, and self-aligning torque M z and the calculated longitudinal force F x ′, lateral force F y ′, and self-calculation. Only when the error from the value of the aligning torque M z ′ is equal to or less than a predetermined value, that is, substantially coincides (converged, the force is balanced in the tire dynamic model), the longitudinal force F x , the lateral force F y, and The value of the self-aligning torque Mz is determined as the value of the lateral force and the self-aligning torque of the tire that realizes the force balance state.
式（１４）、式（１５）、式（１６）〜（１８）のそれぞれは、図１１中の式（４）、式（５）、式（６）〜（８）と異なるが、この違いは、スリップ率の定義の違いに拠るものである。具体的には、制動時のスリップ率Ｓは、Ｓ＝（Ｖｒｃｏｓα−Ｖｗ）／Ｖｒｃｏｓα（タイヤの走行速度Ｖｒ、タイヤの回転速度Ｖｗ、スリップ角α）で定義され、駆動時のスリップ率Ｓは、Ｓ＝（Ｖｒｃｏｓα−Ｖｗ）／Ｖｗで定義される。このため、タイヤに発生する力を考えるとき、上記スリップ率で定義されるタイヤ側の移動速度（上記定義における右辺の分母）が異なるため、式（１４）、式（１５）、式（１６）〜（１８）のそれぞれは、図１１中の式（４）、式（５）、式（６）〜（８）と異なっている。その他の式は、図１１中の対応する式と同じである。従って、これらの式の説明は省略する。 Although each of Formula (14), Formula (15), and Formulas (16) to (18) is different from Formula (4), Formula (5), and Formulas (6) to (8) in FIG. Is due to the difference in definition of slip ratio. Specifically, the slip ratio S during braking is defined by S = (V r cos α−V w ) / V r cos α (tire running speed V r , tire rotational speed V w , slip angle α), The slip ratio S during driving is defined by S = (V r cos α−V w ) / V w . For this reason, when considering the force generated in the tire, the tire side moving speed (the denominator on the right side in the above definition) defined by the slip ratio is different, and therefore the expressions (14), (15), and (16) Each of (18) is different from the expressions (4), (5), and (6) to (8) in FIG. Other expressions are the same as the corresponding expressions in FIG. Therefore, explanation of these equations is omitted.
図１６は、スリップ角α、キャンバ角γ及び制駆動方向のスリップ率Ｓ、層構想度Ｖrが付与され、タイヤ力学モデルの部分モデル２，３に基づいて前後力Ｆx’、横力Ｆy’及びセルアライニングトルクＭｚ’が算出されるまでの処理ブロック図である。図１６からわかるように、タイヤ力学モデルの部分モデル２，３は、前後力Ｆx’、横力Ｆy’及びセルアライニングトルクＭｚ’の算出の際、ベルトの横曲げ変形、接地圧分布の前方偏向化及び接地面の後方シフト、タイヤサイドウォールの捩じり変形、接地部分の横ねじり変形のそれぞれがフィードバックされて式（６）〜（８）又は式（１６）〜（１８）において算出される。なお、前後力Ｆx’、横力Ｆy’及びセルアライニングトルクＭｚ’を算出する際に用いるベルトの横曲げ変形、接地圧分布の前方偏向化及び接地面の後方シフト、タイヤサイドウォールの捩じり変形、接地面内の横ねじり変形には、付与される前後力Ｆx、横力Ｆy、セルフアライニングトルクＭzが用いられる。勿論、前後力Ｆx’、横力Ｆy’及びセルアライニングトルクＭｚ’を算出する際、図３（ｂ）に示すように、接地面がキャンバ角γにより台形形状に変化することも含まれている。 FIG. 16 shows that the slip angle α, the camber angle γ, the slip ratio S in the braking / driving direction, and the layer conception degree V r are given, and the longitudinal force F x ′ and the lateral force F based on the partial models 2 and 3 of the tire dynamic model. It is a processing block diagram until y 'and cell aligning torque Mz ' are calculated. As can be seen from FIG. 16, the partial models 2 and 3 of the tire dynamic model have the lateral bending deformation of the belt and the contact pressure when calculating the longitudinal force F x ′, the lateral force F y ′, and the cell aligning torque M z ′. Formulas (6) to (8) or formulas (16) to (18) are fed back by the forward deflection of the distribution and the rearward shift of the ground contact surface, the torsional deformation of the tire sidewall, and the lateral torsional deformation of the ground contact portion. Is calculated in In addition, the lateral bending deformation of the belt used for calculating the longitudinal force F x ′, the lateral force F y ′, and the cell aligning torque M z ′, forward deflection of the contact pressure distribution, rearward shift of the contact surface, tire sidewall The applied longitudinal force F x , lateral force F y , and self-aligning torque M z are used for torsional deformation and lateral torsional deformation in the ground plane. Of course, when calculating the longitudinal force F x ′, the lateral force F y ′, and the cell aligning torque M z ′, as shown in FIG. 3B, the ground contact surface may change to a trapezoidal shape due to the camber angle γ. include.
なお、タイヤ力学モデル演算部１２において算出される前後力Ｆx’、横力Ｆy’及びセルアライニングトルクＭｚ’は、付与された前後力Ｆx、横力Ｆy及びセルフアライニングトルクＭｚと必ずしも一致しない。しかし、タイヤ特性算出部１０あるいはパラメータ抽出部１１において行なわれるシーケンス処理により、付与される前後力Ｆx、横力Ｆy及びセルフアライニングトルクＭｚと算出される前後力Ｆx’、横力Ｆy’及びセルアライニングトルクＭｚ’とが略一致する（力の釣り合い状態となる）ように、前後力Ｆx、横力Ｆy及びセルフアライニングトルクＭｚが探索され、タイヤ力学モデルにおいて釣り合い状態にある前後力、横力及びセルフアライニングトルクが算出される。 Note that the longitudinal force F x ′, lateral force F y ′ and cell aligning torque M z ′ calculated by the tire dynamic model calculation unit 12 are the applied longitudinal force F x , lateral force F y and self-aligning torque. It does not necessarily match Mz . However, the longitudinal force F x , lateral force F y, and self-aligning torque M z that are applied and the longitudinal force F x ′ calculated by the sequence processing performed in the tire characteristic calculation unit 10 or the parameter extraction unit 11, and the lateral force are calculated. The longitudinal force F x , the lateral force F y and the self-aligning torque M z are searched so that F y ′ and the cell aligning torque M z ′ substantially coincide (become a force balance state), and the tire dynamic model The front-rear force, the lateral force, and the self-aligning torque in the balanced state are calculated.
図１７は、タイヤ特性を算出するフローの一例を示す図である。この例は、制駆動方向のスリップ率Ｓ及び負荷荷重Ｆzを一定値に固定して、前後力、横力及びセルフアライニングトルクのスリップ角αの依存性を表す特性曲線を算出する例である。
タイヤ特性算出部１２は、まず、線形パラメータの値及び非線形パラメータの値をメモリ４から読み出して各パラメータの値を設定する（ステップＳ２００）。非線形パラメータには、パラメータ抽出部１１により値が抽出されたキャンバスティフネスＣγの値および接地面における横ねじり剛性Ｇｍｙの値が含まれている。さらに、負荷荷重Ｆzにおける前後力Ｆx、横力Ｆy及びセルフアライニングトルクＭｚの値を初期設定する（ステップＳ２１０）。
FIG. 17 is a diagram illustrating an example of a flow for calculating tire characteristics. This example, by fixing the slip ratio S and the applied load F z of the braking-driving direction at a constant value, in the example of calculating the characteristic curve representing the longitudinal force, lateral force, and dependence of the slip angle α of the self-aligning torque is there.
First, the tire characteristic calculation unit 12 reads the value of the linear parameter and the value of the nonlinear parameter from the memory 4 and sets the value of each parameter (step S200). The nonlinear parameter includes the value of canvas stiffness C γ from which the value is extracted by the parameter extraction unit 11 and the value of the lateral torsional rigidity G my on the contact surface. Furthermore, the longitudinal force F x under the applied load F z, the value of the lateral force F y, and self-aligning torque M z is initialized (step S210).
この後、スリップ角依存性を表す特性曲線を算出する場合、タイヤ特性算出部１０は、設定されたスリップ角α＝Δαとともに線形パラメータ及び非線形パラメータ及び初期設定された前後力Ｆx、横力Ｆy及びセルフアライニングトルクＭｚ、さらに、種々の値をタイヤ力学モデル演算部１２に付与する。タイヤ力学モデル演算部１２は、付与された線形パラメータ及び非線形パラメータと、初期設定された前後力Ｆx、横力Ｆy及びセルフアライニングトルクＭｚを用いて式（６）〜（８）又は式（１６）〜（１８）に従って前後力Ｆx’、横力Ｆy’、セルアライニングトルクＭｚ’を算出する（ステップＳ２２０）。 Thereafter, when calculating the characteristic curve representing the slip angle dependency, the tire characteristic calculating unit 10 sets the linear and non-linear parameters, the initial longitudinal force F x and the lateral force F together with the set slip angle α = Δα. y and the self-aligning torque M z and various values are given to the tire dynamic model calculation unit 12. The tire dynamic model calculation unit 12 uses the given linear and non-linear parameters, and the initially set longitudinal force F x , lateral force F y, and self-aligning torque M z to obtain equations (6) to (8) or The longitudinal force F x ′, lateral force F y ′, and cell aligning torque M z ′ are calculated according to the equations (16) to (18) (step S220).
こうして算出された前後力Ｆx’、横力Ｆy’、セルアライニングトルクＭｚ’はタイヤ特性算出部１０に返される。タイヤ特性算出部１０は、タイヤ力学モデル演算部１２に付与した前後力Ｆx、横力Ｆy及びセルフアライニングトルクＭｚの設定値と算出された前後力Ｆx’、横力Ｆy’、セルアライニングトルクＭｚ’の計算値との二乗残差和を算出する（ステップＳ２３０）。
次に、タイヤ特性算出部１０は、算出された二乗残差和が所定値以下となって収束しているか否かを判別する（ステップＳ２４０）。収束していないと判別すると、先に設定された前後力Ｆx、横力Ｆy、セルアライニングトルクＭｚの設定値を調整する（ステップＳ２５０）。この調整された前後力Ｆx、横力Ｆy及びセルフアライニングトルクＭｚと線形パラメータ及び非線形パラメータの値とが再度タイヤ力学モデル演算部１２に付与される。
The longitudinal force F x ′, lateral force F y ′, and cell aligning torque M z ′ calculated in this way are returned to the tire characteristic calculator 10. The tire characteristic calculation unit 10 sets the longitudinal force F x , lateral force F y, and self-aligning torque M z applied to the tire dynamic model calculation unit 12 and the calculated longitudinal force F x ′ and lateral force F y ′. Then, a square residual sum with the calculated value of the cell aligning torque M z ′ is calculated (step S230).
Next, the tire characteristic calculation unit 10 determines whether or not the calculated sum of squared residuals is equal to or smaller than a predetermined value (step S240). If it is determined that it has not converged, the set values of the longitudinal force F x , lateral force F y , and cell aligning torque M z set previously are adjusted (step S250). The adjusted longitudinal force F x , lateral force F y, self-aligning torque M z , values of linear parameters and nonlinear parameters are again applied to the tire dynamic model calculation unit 12.
こうして、タイヤ特性算出部１０は、二乗残差和が所定値以下となって収束するまで、前後力Ｆx、横力Ｆy及びトルクＭｚの設定値を調整する。この設定値の調整は、例えばニュートン・ラフソン法に従って行なわれる。こうして、前後力Ｆx’、横力Ｆy’、セルアライニングトルクＭｚ’を決定する（ステップＳ２６０）。 Thus, the tire characteristic calculation unit 10 adjusts the set values of the longitudinal force F x , the lateral force F y, and the torque M z until the sum of squared residuals converges to a predetermined value or less. This set value is adjusted according to, for example, the Newton-Raphson method. Thus, the longitudinal force F x ′, the lateral force F y ′, and the cell aligning torque M z ′ are determined (step S260).
次に、タイヤ特性算出部１０は、スリップ角αが所定のスリップ角以下であるか否かを判別する（ステップＳ２７０）。タイヤ特性算出部１０は、スリップ角αが所定のスリップ角以下であると判別した場合、スリップ角αの条件が変更される（α→α＋Δα）（ステップＳ２８０）。この後、変更されたスリップ角αにおける前後力Ｆx、横力Ｆy、トルクＭｚの初期値が設定され（ステップＳ２１０）、前後力Ｆx’、横力Ｆy’及びセルフアライニングトルクＭｚ’が算出され（ステップＳ２２０）、二乗残差和が算出され（ステップＳ２３０）、この二乗残差和により収束が判別される（ステップＳ２４０）。こうして、スリップ角αが所定スリップ角となるまで繰り返し変更される（ステップＳ２７０）。このスリップ角の変更の度に、タイヤ力学モデル演算部１２は、前後力Ｆx’、横力Ｆy’及びセルフアライニングトルクＭｚ’を算出し、タイヤ特性算出部１０は、収束する前後力Ｆx、横力Ｆy及びセルフアライニングトルクＭｚを決定する。決定された前後力Ｆx、横力Ｆy及びセルフアライニングトルクＭｚのデータはメモリ４に記憶され、出力装置７に出力される。
このような処理は、装置１においてプログラムを用いて実行される。
Next, the tire characteristic calculation unit 10 determines whether or not the slip angle α is equal to or less than a predetermined slip angle (step S270). When the tire characteristic calculation unit 10 determines that the slip angle α is equal to or less than the predetermined slip angle, the condition of the slip angle α is changed (α → α + Δα) (step S280). Thereafter, initial values of the longitudinal force F x , lateral force F y , and torque M z at the changed slip angle α are set (step S210), and the longitudinal force F x ′, lateral force F y ′, and self-aligning torque are set. M z ′ is calculated (step S220), a square residual sum is calculated (step S230), and convergence is determined based on the square residual sum (step S240). Thus, the slip angle α is repeatedly changed until the predetermined slip angle is reached (step S270). Each time the slip angle is changed, the tire dynamic model calculation unit 12 calculates the longitudinal force F x ′, the lateral force F y ′, and the self-aligning torque M z ′. The force F x , lateral force F y and self-aligning torque M z are determined. The determined longitudinal force F x , lateral force F y and self-aligning torque M z data are stored in the memory 4 and output to the output device 7.
Such processing is executed in the apparatus 1 using a program.
図１８（ａ），（ｂ）〜図２０（ａ），（ｂ）は、パラメータ抽出部１１で値が抽出されたキャンバスティフネスＣγの値と接地面の横ねじり剛性Ｇｍｙの値と、メモリ４に記憶されている他のタイヤ力学要素パラメータの値を用いて、キャンバ角γ＝０度、キャンバ角γ＝＋４度、キャンバ角γ＝−４度の条件下、スリップ角度αを−２０度〜＋２０度の範囲で設定して、横力Ｆy及びセルフアライニングトルクＭｚを算出した結果である。メモリ４に記憶されるタイヤ力学要素パラメータの値は、予めキャンバ角γ＝０において取得したものである。キャンバスティフネスＣγの値と接地面の横ねじり剛性Ｇｍｙの値以外のタイヤ力学要素パラメータの値は、例えば、特開２００８−４９７２５号公報に記載されている方法を用いて予め取得することができる。 18 (a), 18 (b) to 20 (a), 20 (b) show the values of the canvas stiffness C γ from which values are extracted by the parameter extraction unit 11 and the values of the lateral torsional rigidity G my of the contact surface, Using the values of the other tire dynamic element parameters stored in the memory 4, the slip angle α is set to −20 under the conditions of the camber angle γ = 0 degrees, the camber angle γ = + 4 degrees, and the camber angle γ = -4 degrees. This is a result of calculating the lateral force Fy and the self-aligning torque Mz by setting in the range of degrees to +20 degrees. The value of the tire dynamic element parameter stored in the memory 4 is acquired in advance at the camber angle γ = 0. The values of the tire dynamic element parameters other than the value of the canvas stiffness C γ and the value of the lateral torsional rigidity G my of the contact surface can be obtained in advance using, for example, a method described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-49725. it can.
図１８（ａ），（ｂ）〜図２０（ａ），（ｂ）の例では、２０５／５０Ｒ１６ ８９Ｖのタイヤを、空気圧２３０ｋＰａ、負荷加重５．７２ｋＮ、走行速度８０ｋｍ／時、スリップ率Ｓ＝０、キャンバ角γ＝０の条件下、測定して得られたタイヤ特性の実験データ（スリップ角依存性のデータ）からタイヤ力学要素パラメータの値を取得した。タイヤ力学要素パラメータの値の取得方法は、特開２００８−４９７２５号公報に記載されている方法を用いて行った。さらに、スリップ角α＝０、スリップ率Ｓ＝０の条件下、キャンバ角γを変化させて得られたキャンバスラストのキャンバ角依存性を示すタイヤ特性の実験データからキャンバスティフネスＣγの値と横ねじり剛性Ｇｍｙの値を抽出した。抽出したキャンバスティフネスＣγの値と横ねじり剛性Ｇｍｙを含むタイヤ力学要素パラメータの値を用いて、キャンバ角γ＝０、±４度の条件下、横力Ｆy及びセルフアライニングトルクＭｚを算出した。このようなタイヤ特性の算出結果は、メモリ４に記憶され、さらに出力装置７に出力される。なお、図中、「＋」表示は実験データであり、タイヤ特性算出部１０で得られたタイヤ特性の算出結果は実線で示されている。 In the examples shown in FIGS. 18A, 18B to 20A, 20B, a 205 / 50R16 89V tire is operated with an air pressure of 230 kPa, a load load of 5.72 kN, a running speed of 80 km / hour, and a slip ratio S = The values of tire dynamic element parameters were obtained from experimental data (slip angle dependency data) of tire characteristics obtained by measurement under the conditions of 0 and camber angle γ = 0. The method of acquiring the value of the tire dynamic element parameter was performed using the method described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-49725. Furthermore, from the experimental data of the tire characteristics indicating the camber angle dependency of the canvas last obtained by changing the camber angle γ under the conditions of the slip angle α = 0 and the slip ratio S = 0, the value of the canvas stiffness C γ and extracts the value of the torsional rigidity G my. Using the values of the tire dynamic element parameters including the extracted canvas stiffness C γ and the lateral torsional rigidity G my , the lateral force F y and the self-aligning torque M z under the conditions of the camber angle γ = 0 and ± 4 degrees. Was calculated. Such tire characteristic calculation results are stored in the memory 4 and further output to the output device 7. In the figure, “+” is experimental data, and the tire characteristic calculation results obtained by the tire characteristic calculator 10 are indicated by solid lines.
図１８（ａ），（ｂ）〜図２０（ａ），（ｂ）によると、キャンバ角γ＝０では、横力Ｆy及びセルフアライニングトルクＭｚともに実験データ（計測値）に極めてよく近似していることがわかる。キャンバ角γ＝±４度では、タイヤ特性として重要なスリップ角α＝−５度〜＋５度の範囲で比較的良好に実験データに近似していることがわかる。 According to FIGS. 18 (a), 18 (b) to 20 (a), 20 (b), when the camber angle γ = 0, both the lateral force F y and the self-aligning torque M z are very good in the experimental data (measured values). It can be seen that they are approximate. It can be seen that when the camber angle γ = ± 4 degrees, the slip angle α, which is important as a tire characteristic, is approximated to experimental data relatively well in the range of −5 degrees to +5 degrees.
図２１（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ、図１８（ａ），（ｂ）〜図２０（ａ），（ｂ）の例と同様の方法によりタイヤ力学要素パラメータの値を取得して、キャンバ角γ＝０、＋４度、−４度における横力Ｆy及び前後力Ｆxのデータを纏めた図である。このようなタイヤ特性の算出結果は、メモリ４に記憶され、出力装置７に出力される。 21 (a) to 21 (c), respectively, acquire the values of the tire dynamic element parameters by the same method as in the examples of FIGS. 18 (a), (b) to 20 (a), (b), and angle gamma = 0, + 4 °, a diagram summarizing the data of the lateral force F y, and longitudinal force F x in -4 degrees. Such tire characteristic calculation results are stored in the memory 4 and output to the output device 7.
このように、装置１は、図７（ｂ）に示すように、横力に応じて、付与されたキャンバ角が修正された修正キャンバ角を用いることにより、キャンバスラストのキャンバ角依存性の実験データをよく再現することができる。このため、装置１は、タイヤ力学モデルを用いて、キャンバ角が付与された条件下のタイヤ特性（コーナリング特性、制駆動特性、およびこれらの複合特性）を比較的再現良く算出することができる。 Thus, as shown in FIG. 7B, the apparatus 1 uses the modified camber angle in which the applied camber angle is corrected according to the lateral force, thereby performing an experiment on the camber angle dependency of the canvas last. The data can be reproduced well. For this reason, the apparatus 1 can calculate tire characteristics (cornering characteristics, braking / driving characteristics, and composite characteristics thereof) under a condition in which a camber angle is given, with relatively good reproduction, using a tire dynamic model.
以上、本発明のタイヤ横力算出方法および装置、タイヤ剛性パラメータの値の抽出方法および装置、タイヤ特性算出方法および装置、および、プログラムについて詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良や変更をしてもよいのはもちろんである。 The tire lateral force calculation method and apparatus, the tire stiffness parameter value extraction method and apparatus, the tire characteristic calculation method and apparatus, and the program according to the present invention have been described above in detail, but the present invention is limited to the above-described embodiment. Needless to say, various improvements and modifications may be made without departing from the spirit of the present invention.
１ 装置
２ ＣＰＵ
３ バス
４ メモリ
５ 入力操作系
６ インターフェース
７ 出力装置
８ モジュール群
９ 設定部
１０ タイヤ特性算出部
１１ パラメータ抽出部
１２ タイヤ力学モデル演算部
１３ 車両シミュレーション部
１４ 統合・管理部
1 Device 2 CPU
3 Bus 4 Memory 5 Input operation system 6 Interface 7 Output device 8 Module group 9 Setting unit 10 Tire characteristic calculation unit 11 Parameter extraction unit 12 Tire dynamic model calculation unit 13 Vehicle simulation unit 14 Integration / management unit
Claims (14)
横力が算出可能なタイヤ力学モデルにおいて用いられるキャンバ剛性パラメータの値を設定するステップと、
設定された前記キャンバ剛性パラメータの前記値と付与されたキャンバ角を用いて前記タイヤ力学モデルに従って横力を算出するステップと、を有し、
前記タイヤ力学モデルは、前記横力を算出するとき、前記付与されたキャンバ角が前記横力に応じて修正された修正キャンバ角を用いる、ことを特徴とするタイヤ横力算出方法。 A calculation method for calculating a lateral force acting on a tire when a camber angle is given to the tire rolling on the ground,
Setting a camber stiffness parameter value used in a tire dynamic model capable of calculating a lateral force;
Calculating a lateral force in accordance with the tire dynamic model using the value of the set camber stiffness parameter and a given camber angle, and
The tire dynamic model uses the corrected camber angle in which the applied camber angle is corrected according to the lateral force when calculating the lateral force.
付与されたキャンバ角と、このキャンバ角により発生する横力との関係を表す実験データを取得するステップと、
横力を算出可能なタイヤ力学モデルで用いられるキャンバ剛性パラメータの値を、前記実験データを用いて抽出するステップと、
抽出したキャンバ剛性パラメータの値を出力するステップと、を有し、
前記タイヤ力学モデルは、前記付与されたキャンバ角が前記横力に応じて修正された修正キャンバ角を用いる、ことを特徴とするタイヤ剛性パラメータの値の抽出方法。 In a tire dynamic model for calculating a lateral force acting on a tire when a camber angle is given to a tire rolling on the ground, a camber stiffness parameter value used for calculating the lateral force is extracted. And
Obtaining experimental data representing a relationship between a given camber angle and a lateral force generated by the camber angle;
Extracting a value of a camber stiffness parameter used in a tire dynamic model capable of calculating a lateral force using the experimental data;
Outputting the value of the extracted camber stiffness parameter,
The tire dynamic model uses a modified camber angle in which the assigned camber angle is modified in accordance with the lateral force, and extracts a tire stiffness parameter value.
横力を算出可能なタイヤ力学モデルにおいて用いられるキャンバ剛性パラメータの値をコンピュータに設定させる手順と、
設定された前記キャンバ剛性パラメータの前記値と付与されたキャンバ角を用いて前記タイヤ力学モデルに従って横力を前記コンピュータに算出させて出力させる手順と、を有し、
前記タイヤ力学モデルを用いて前記横力が算出されるとき、前記付与されたキャンバ角が前記横力に応じて修正された修正キャンバ角が用いられる、ことを特徴とするプログラム。 A computer-executable program for causing a computer to calculate a lateral force acting on a tire when a camber angle is given to the tire rolling on the ground,
A procedure for causing the computer to set the value of the camber stiffness parameter used in the tire dynamic model capable of calculating the lateral force;
A step of causing the computer to calculate and output a lateral force according to the tire dynamic model using the value of the set camber stiffness parameter and a given camber angle, and
When the lateral force is calculated using the tire dynamic model, a modified camber angle obtained by correcting the applied camber angle according to the lateral force is used.
横力を算出可能なタイヤ力学モデルにおいて用いられるキャンバ剛性パラメータの値を設定する設定部と、
設定された前記キャンバ剛性パラメータの前記値と付与されたキャンバ角を用いて前記タイヤ力学モデルに従って横力を算出する算出部と、を有し、
前記算出部は、前記横力を算出するとき、前記付与されたキャンバ角が前記横力に応じて修正された修正キャンバ角を用いる、ことを特徴とするタイヤ横力算出装置。 A calculation device for calculating a lateral force acting on a tire when a camber angle is given to the tire rolling on the ground,
A setting unit for setting a value of a camber stiffness parameter used in a tire dynamic model capable of calculating a lateral force;
A calculation unit that calculates a lateral force according to the tire dynamic model using the value of the set camber stiffness parameter and a given camber angle;
When calculating the lateral force, the calculation unit uses a corrected camber angle in which the applied camber angle is corrected in accordance with the lateral force.
付与されたキャンバ角と、このキャンバ角により発生する横力との関係を表す実験データをコンピュータに取得させる手順と、
横力を算出可能なタイヤ力学モデルにおいて用いられるキャンバ剛性パラメータの値を、前記実験データを用いて、前記コンピュータに抽出させる手順と、
抽出したキャンバ剛性パラメータの値を出力させる手順と、を有し、
前記タイヤ力学モデルは、前記付与されたキャンバ角が前記横力に応じて修正された修正キャンバ角を用いる、ことを特徴とするプログラム。 In a tire dynamic model for calculating a lateral force acting on a tire when a camber angle is given to a tire that rolls on the ground, a computer extracts a value of a camber stiffness parameter used to calculate the lateral force A computer-executable program,
A procedure for causing a computer to acquire experimental data representing a relationship between a given camber angle and a lateral force generated by the camber angle;
A procedure for causing the computer to extract the value of the camber stiffness parameter used in the tire dynamic model capable of calculating the lateral force, using the experimental data;
And a procedure for outputting the extracted camber stiffness parameter value,
The tire dynamic model uses a modified camber angle in which the assigned camber angle is modified according to the lateral force.
付与されたキャンバ角と、このキャンバ角により発生する横力との関係を表す実験データを取得するデータ取得部と、
横力が算出可能なタイヤ力学モデルが用いるキャンバ剛性パラメータの値を、前記実験データを用いて抽出する抽出部と、
抽出したキャンバ剛性パラメータの値を出力する出力部と、を有し、
前記タイヤ力学モデルは、前記付与されたキャンバ角が前記横力に応じて修正された修正キャンバ角を用いる、ことを特徴とするタイヤ剛性パラメータの値の抽出装置。 In a tire dynamic model for calculating a lateral force acting on a tire when a camber angle is given to a tire rolling on the ground, an apparatus for extracting a value of a camber stiffness parameter used when calculating the lateral force There,
A data acquisition unit that acquires experimental data representing the relationship between the assigned camber angle and the lateral force generated by the camber angle;
An extraction unit for extracting the value of the camber stiffness parameter used by the tire dynamic model capable of calculating the lateral force using the experimental data;
An output unit that outputs the value of the extracted camber stiffness parameter;
The tire dynamic model uses a corrected camber angle in which the assigned camber angle is corrected in accordance with the lateral force, and the tire stiffness parameter value extracting apparatus.
タイヤ力学モデルに用いるタイヤ力学要素パラメータの値を設定するステップと、
設定された前記タイヤ力学要素パラメータの値を用いて、前記タイヤ力学モデルに従って、コーナリング特性および／または制駆動特性を算出するステップと、を有し、
前記タイヤ力学要素パラメータは、請求項３または４に記載の方法で抽出されたタイヤ剛性パラメータを含む、ことを特徴とするタイヤ特性算出方法。 A tire characteristic calculation method for calculating cornering characteristics and / or braking / driving characteristics of a tire under a condition in which a camber angle is given based on a tire dynamic model using a plurality of tire dynamic element parameters,
Setting a value of a tire dynamic element parameter used in the tire dynamic model;
Calculating cornering characteristics and / or braking / driving characteristics according to the tire dynamic model using the set tire dynamic element parameter values,
The tire characteristic calculation method according to claim 3, wherein the tire dynamic element parameter includes a tire stiffness parameter extracted by the method according to claim 3.
タイヤ力学モデルが用いるタイヤ力学要素パラメータの値をコンピュータに設定させる手順と、
設定された前記タイヤ力学要素パラメータの値を用いて、前記タイヤ力学モデルに従って、コーナリング特性および／または制駆動特性を前記コンピュータに算出させ、出力させる手順と、を有し、
前記タイヤ力学要素パラメータは、請求項３または４に記載の方法で抽出されたタイヤ剛性パラメータを含む、ことを特徴とするプログラム。 A computer-executable program for causing a computer to calculate cornering characteristics and / or braking / driving characteristics of a tire under a condition in which a camber angle is given based on a tire dynamic model using a plurality of tire dynamic element parameters,
A procedure for causing the computer to set the values of the tire dynamic element parameters used by the tire dynamic model;
Using the set value of the tire dynamic element parameter to cause the computer to calculate and output cornering characteristics and / or braking / driving characteristics according to the tire dynamic model, and
The program according to claim 3, wherein the tire dynamic element parameter includes a tire stiffness parameter extracted by the method according to claim 3 or 4.
前記タイヤ力学要素パラメータの値を設定する設定部と、
設定された前記タイヤ力学要素パラメータの値を用いて、前記タイヤ力学モデルに従って、コーナリング特性および／または制駆動特性を算出する算出部と、を有し、
前記タイヤ力学要素パラメータは、請求項３または４に記載の方法で抽出されたタイヤ剛性パラメータを含む、ことを特徴とするタイヤ特性算出装置。 An apparatus for calculating cornering characteristics and / or braking / driving characteristics of a tire under a condition in which a camber angle is given based on a tire dynamic model using a plurality of tire dynamic element parameters,
A setting unit for setting a value of the tire dynamic element parameter;
A calculation unit that calculates cornering characteristics and / or braking / driving characteristics according to the tire dynamic model using the set tire dynamic element parameter values;
The tire characteristic calculation device according to claim 3, wherein the tire dynamic element parameter includes a tire stiffness parameter extracted by the method according to claim 3 or 4.
この評価結果に応じて、前記タイヤ力学要素パラメータの値を実現するタイヤ形状あるいはタイヤ構成部材を変更する設計ステップと、を有することを特徴とするタイヤの設計方法。 An evaluation step for evaluating cornering characteristics and / or braking / driving characteristics calculated by the tire characteristic calculation method according to claim 9 or 10,
And a design step of changing a tire shape or a tire constituent member that realizes the value of the tire dynamic element parameter in accordance with the evaluation result.
車両を再現した車両モデルに、前記コーナリング特性および／または制駆動特性を適用して車両の運動特性を解析するステップと、を有することを特徴とする車両の運動解析方法。 Obtaining a cornering characteristic and / or a braking / driving characteristic calculated by the tire characteristic calculating method according to claim 9 or 10,
Applying a cornering characteristic and / or a braking / driving characteristic to a vehicle model reproducing the vehicle, and analyzing a movement characteristic of the vehicle.
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