JP5545826B2 - タイヤ性能予測方法及びタイヤ性能予測装置 - Google Patents
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Description
先ず、本実施形態に係るタイヤ性能予測方法を実行するためのタイヤ性能予測装置について説明する。図1は、当該タイヤ性能予測装置としてのコンピュータ300を示す概略図である。
次に、本実施形態に係るタイヤ性能予測方法について説明する。図2は、本実施形態に係るタイヤ性能予測方法を示すフローチャートである。
図2のステップS1において、コンピュータ300は、解析の対象となるタイヤの設計案(タイヤ形状、構造、材料など)に基づいて、有限要素法を用いてブロックモデルを作成する。ブロックモデルとは、有限要素法に対応した要素分割(所謂メッシュ分割)によってタイヤのトレッドブロックを複数の要素の集合体としてモデル化したものである。なお、トレッドブロックとは、タイヤのトレッド部において溝により区画される陸部ブロックである。
次に、図2のステップS2において、コンピュータ300は、路面の設定(すなわち路面モデルの作成)と、境界条件の設定とを行う。ステップS2の処理により、変形解析用の基本インプットが作成される。
次に、図2のステップS3において、せん断変形方向が複数指定され、コンピュータ300は、せん断変形方向毎に境界条件を変更したインプットを作成する。このようにせん断変形方向を複数指定可能とすることにより、ブロックモデル220への入力が変化した場合の雪氷上性能を捉えることができる。たとえば、タイヤ周方向(制駆動時)又はタイヤ幅方向(旋回時)の少なくとも一方のエッジ効果に加え、左右45度方向(制駆動及び旋回)のエッジ効果も計算可能である。変形解析時において、複数条件のインプットは所定のプログラムにより境界条件を自動的に変更して実施される。
次に、図2のステップS4において、コンピュータ300は、ステップS3で設定された各境界条件に従い、有限要素法に基づいてブロックモデル220の接地を接地させた後にせん断変形させる変形解析(接地・せん断挙動のシミュレーション)を行い、ブロックモデル220の各要素に生じる物理量を計算する。せん断変形方向が複数指定されているため、せん断変形方向毎の変形解析を並列実行する。ステップS4の計算結果としては、例えば、タイヤ変形時の接地面積、タイヤ変形時の接地圧、せん断変形量、せん断応力分布などの物理量が得られる。なお、変形解析は、タイヤ転動時の状態を得るために(過渡的な状態を得るために)、ブロックモデル220の変形解析を繰り返し(例えば1msec以内の計算を繰り返して行い)、その度に境界条件を更新するようにしてもよい。また、変形解析は、タイヤ変形が定常状態となることを想定した予め定めた計算時間を採用できる。
次に、図2のステップS5において、コンピュータ300は、ステップS4で得られた物理量を用いて、ブロックモデル220の雪氷上の摩擦特性、具体的には各せん断変形方向それぞれのエッジ効果及びせん断時の接地面積を計算する。接地面積の計算では、変形解析において変形した状態のブロックモデル220について接地面積を計算する。
図2のステップS6において、コンピュータ300は、ステップS5で計算されたせん断変形方向毎のエッジ効果や、接地圧、接地面積等を可視化ファイルに変換し、これらを表示する。
以上説明したように、本実施形態に係るタイヤ性能予測方法は、有限要素法を用いたシミュレーションを活用して、実際のトレッドブロック22の挙動に近い変形をブロックモデル220で再現することにより、雪氷上におけるトレッドブロック22のタイヤ性能を簡便かつ高精度に予測することが可能である。
上記のように、本発明は実施形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなる。
上記実施形態では、ブロックモデル220が、小六面体状の要素(ボクセル)の集合体として構成されていたが、図9に示すように、複雑な形状の要素の集合体としてブロックモデル220を構成してもよい。ただし、複雑な形状の要素の集合体としてブロックモデル220を構成する場合には、ブロックモデル220の作成が困難であり、且つ長時間の作成時間を要するため、上記実施形態のように小六面体状の集合体としてブロックモデル220を構成することが好ましい。
上記実施形態では、1つのブロックモデル220についての雪氷上性能を予測するケースを説明した。しかしながら、上記実施形態に係るタイヤ性能予測方法をトレッドパターン上の個々のトレッドブロックに対して実施した後、結果を2次元に拡大することによって、タイヤ全体としての雪氷上性能を予測できる。
上記実施形態では、主に雪氷上性能の一つであるエッジ効果について説明したが、サイプを省略したタイヤ全体のタイヤモデルによる雪柱せん断力計算結果と合わせて、トータルの雪上性能を短時間に予測することも可能である。
上記実施形態に係るタイヤ性能予測方法を詳細パターンモデルを用いたタイヤ全体のタイヤモデルにて実施し、タイヤ全体としてのエッジ効果を一度に計算することも可能である。
Claims (8)
- タイヤに関する雪氷上性能を予測するタイヤ性能予測方法であって、
エッジ部を含むトレッドブロックを複数の要素でモデル化したブロックモデルを作成する作成ステップと、
前記作成ステップで作成された前記ブロックモデルを接地した後に所定方向にせん断変形させる変形解析により、該ブロックモデルのうち前記エッジ部と対応するエッジ要素に生じる接地圧を計算する接地圧計算ステップと、
前記作成ステップで作成された前記ブロックモデルについて、前記所定方向における前記エッジ要素の投影長さを計算する投影長さ計算ステップと、
前記接地圧計算ステップで計算された接地圧と前記投影長さ計算ステップで計算された投影長さとから、前記トレッドブロックの雪氷上性能の指標値を計算する指標値計算ステップと
を有することを特徴とするタイヤ性能予測方法。 - 前記投影長さ計算ステップでは、前記変形解析において変形した状態の前記ブロックモデルについて、前記所定方向における前記エッジ要素の投影長さを計算することを特徴とする請求項1に記載のタイヤ性能予測方法。
- 前記所定方向とは、前記ブロックモデルのタイヤ周方向又はタイヤ幅方向の少なくとも一方を含むことを特徴とする請求項1又は2に記載のタイヤ性能予測方法。
- 前記変形解析において変形した状態の前記ブロックモデルについて、前記ブロックモデルの接地面積を計算する接地面積計算ステップをさらに有することを特徴とする請求項1〜3の何れか一項に記載のタイヤ性能予測方法。
- 前記作成ステップでは、複数のブロックモデルを含み、タイヤ全体をモデル化したタイヤモデルを作成し、
前記接地圧計算ステップでは、前記複数のブロックモデルのそれぞれについて接地圧を計算し、
前記投影長さ計算ステップでは、前記複数のブロックモデルのそれぞれについて投影長さを計算し、
前記指標値計算ステップでは、前記複数のブロックモデルのそれぞれについて計算された接地圧及び投影長さから、タイヤ全体の雪氷上性能の指標値を計算することを特徴とする請求項1〜4の何れか一項に記載のタイヤ性能予測方法。 - 前記接地圧計算ステップは、複数指定されたせん断変形方向毎の変形解析を並列実行し、前記接地圧とともに、タイヤ変形時の接地面積、せん断変形量、せん断応力分布を計算し、
タイヤ転動時の状態を得るために、前記ブロックモデルの変形解析を繰り返し実行する、請求項1から請求項5の何れか一項に記載のタイヤ性能予測方法。 - 前記エッジ要素は、前記ブロックモデルの接地面において、タイヤのトレッドブロックのエッジと対応する要素と、サイプのエッジと対応する要素とを含み、
前記エッジ要素の1辺の長さは、サイプ幅と同一またはサイプ幅以下である、請求項1から請求項6の何れか一項に記載のタイヤ性能予測方法。 - 請求項1〜7の何れかに記載のタイヤ性能予測方法を実行することを特徴とするタイヤ性能予測装置。
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