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JP6281190B2 - Tire model creation method, tire cross-section shape determination method, tire model creation device, tire cross-section shape determination device, and program - Google Patents
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JP6281190B2 - Tire model creation method, tire cross-section shape determination method, tire model creation device, tire cross-section shape determination device, and program - Google Patents

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本発明は、コンピュータを用いて作成するタイヤモデル作成方法、タイヤ断面形状決定方法、タイヤモデル作成装置、タイヤ断面形状決定装置、及びプログラムに関する。   The present invention relates to a tire model creation method, a tire cross-section shape determination method, a tire model creation device, a tire cross-section shape determination device, and a program that are created using a computer.

従来、構造体の構造や形状等の設計では、構造体を試作して実験を行うことによって性能評価が行われ、また、構造体の構造解析モデルを作成し、有限要素法等をはじめとする種々の構造解析手法を用いて数値実験を行って性能評価が行われる。そして、その性能評価の結果に基づいて、構造体や構造解析モデルの再試作・再作成が行われる、いわゆる試行錯誤による設計探索が多く行われている。そのため、設計者の所望する最適な構造体を設計するには、多大の労力や多大の時間、さらには多大の試作コストを費やす必要があった。   Conventionally, in the design of the structure and shape of a structure, performance evaluation is performed by making a prototype of the structure and conducting an experiment, and a structure analysis model of the structure is created, including the finite element method Performance evaluation is performed by conducting numerical experiments using various structural analysis methods. And many design searches by so-called trial and error, in which re-production / re-creation of structures and structural analysis models are performed based on the results of the performance evaluation, are performed. Therefore, to design an optimum structure desired by the designer, it has been necessary to spend a great deal of labor, a lot of time, and a lot of trial production costs.

この点については、タイヤ製造業者においても同様であり、空気入りタイヤ(以降、タイヤという)の設計は、試行錯誤による試作や数値実験により、多大な労力、時間およびコストを必要とした。特に、タイヤの回転軸を含む平面で切断した断面形状、すなわちタイヤ断面の形状は、タイヤ性能に大きな影響を及ぼすため、所望のタイヤ性能を得るためには特に慎重に設計する必要があった。
ところで、今日、コンピュータ等による数値計算の高速処理の向上により、最適な製品性能を得るための数値計算による最適設計手法が種々提案されている。これによると、上記問題を解決し、効率よく最適設計を行うことができるとされている。しかし、構造体であるタイヤは、タイヤ断面の形状の規定方法の複雑さに起因して上記最適設計手法が十分に活かされ難いといった問題があった。
This is also true for tire manufacturers, and the design of pneumatic tires (hereinafter referred to as tires) required a great deal of labor, time, and cost through trial and error trials and numerical experiments. In particular, the cross-sectional shape cut along the plane including the rotation axis of the tire, that is, the shape of the tire cross-section, has a great influence on the tire performance, so that it has been necessary to design it with particular care in order to obtain the desired tire performance.
By the way, various optimum design methods based on numerical calculation for obtaining optimum product performance have been proposed today by improving high-speed processing of numerical calculation by a computer or the like. According to this, it is said that the above problem can be solved and an optimum design can be efficiently performed. However, the tire as a structure has a problem that the optimum design technique is not sufficiently utilized due to the complexity of the method for defining the shape of the tire cross section.

これに対して、タイヤ設計に好適に用いられる最適形状設計方法が知られている(特許文献1)。
この最適形状設計方法では、製品形状の複数の基底断面形状を製品形状の固有振動モードの変形形状とし、この基底断面形状を実験計画法に基づき線型的に組み合わせて複数のサンプル製品形状を生成し、この生成されたサンプル製品形状の製品性能の評価値を求め、この製品性能の評価値に基づき、評価値が最適値となる最適製品形状を抽出する。
On the other hand, the optimal shape design method used suitably for tire design is known (patent document 1).
In this optimum shape design method, a plurality of base cross-sectional shapes of the product shape are made deformed shapes of the natural vibration mode of the product shape, and a plurality of sample product shapes are generated by linearly combining the base cross-sectional shapes based on the experimental design method. Then, the evaluation value of the product performance of the generated sample product shape is obtained, and the optimum product shape with the evaluation value being the optimum value is extracted based on the evaluation value of the product performance.

特開2002−15010号公報JP 2002-15010 A

上述の公知の最適形状設計方法をタイヤ断面形状に適用する場合、タイヤ断面形状の固有振動モードにおける変形形状をタイヤ断面形状の基底断面形状とするため、最適化しようとするタイヤのタイヤサイズや構造が複数ある場合、タイヤサイズや構造毎に異なる基底断面形状を用いて最適タイヤ断面形状を求めることになる。したがって、得られる最適タイヤ断面形状も、タイヤサイズが異なると大きく異なる場合がある。このため、上述の最適形状設計方法では、タイヤサイズを超えて、一貫した特徴をタイヤ断面形状に持つタイヤ断面形状を得ることができない。このような問題は、タイヤサイズや構造ばかりでなくタイヤ断面形状が互いに異なる2つのタイヤにおいても同様の問題が生じる。なお、タイヤ断面形状が異なることには、タイヤサイズが異なることも含まれるため、以降では、タイヤサイズが異なることも含めて、タイヤ断面形状が異なるという。   When the above-described known optimum shape design method is applied to the tire cross-sectional shape, the deformation shape in the natural vibration mode of the tire cross-sectional shape is the base cross-sectional shape of the tire cross-sectional shape, so the tire size and structure of the tire to be optimized When there are a plurality of tires, the optimum tire cross-sectional shape is obtained using a base cross-sectional shape that differs for each tire size and structure. Accordingly, the optimum tire cross-sectional shape obtained may vary greatly depending on the tire size. For this reason, the above-described optimum shape design method cannot obtain a tire cross-sectional shape having consistent characteristics in the tire cross-sectional shape exceeding the tire size. Such a problem occurs not only in the tire size and structure but also in two tires having different tire cross-sectional shapes. In addition, since the tire cross-sectional shape is different, the tire cross-sectional shape is different, including the tire size being different.

そこで、本発明は、タイヤ断面形状が異なっても、タイヤ断面形状を超えて一貫した特徴をタイヤ断面形状に持つ最適化タイヤ断面形状を得ることができるタイヤモデル作成方法、タイヤ断面形状決定方法、タイヤモデル作成装置、タイヤ断面形状決定装置及びタイヤモデル作成方法を実現するプログラムを提供することを目的とする。   Therefore, the present invention is a tire model creation method, a tire cross-sectional shape determination method, which can obtain an optimized tire cross-sectional shape having a consistent feature across the tire cross-sectional shape even if the tire cross-sectional shape is different, It is an object of the present invention to provide a program for realizing a tire model creation device, a tire cross-sectional shape determination device, and a tire model creation method.

本発明の一態様は、コンピュータが行うことを特徴とするタイヤモデル作成方法である。当該方法は、
基準タイヤを再現した有限要素モデルである基準タイヤモデルから、前記基準タイヤモデルのタイヤ断面形状が変形したタイヤ変形形状を有する変形タイヤモデルを複数定めるステップと、
タイヤ断面形状が前記基準タイヤと異なる解析対象基準タイヤを再現した有限要素モデルである解析対象基準タイヤモデルを作成するステップと、
前記変形タイヤモデルそれぞれと前記基準タイヤモデルとの間の形状の差を表す形状差分の分布を求めるステップと、
タイヤ断面形状を特徴付けるタイヤ外周表面上の複数の区間の各区間において、前記形状差分の分布に用いる前記区間毎のペリフェリ長さが、前記解析対象基準タイヤモデルの対応する区間のペリフェリ長さに一致するように、前記形状差分の分布における前記区間毎のペリフェリ長さを、前記区間毎に伸張あるいは圧縮して修正形状差分を求め、前記修正形状差分の分布を用いて、前記解析対象基準タイヤモデルに変形を与えることにより、有限要素モデルである解析対象基底タイヤモデルを複数作成するステップと、
作成した前記解析対象基底タイヤモデル毎の前記解析対象基準タイヤモデルからの変形量を線形加算することにより、有限要素モデルである試行タイヤモデルを作成するステップと、を有し、
コンピュータが、前記変形タイヤモデルを複数定めるステップ、前記解析対象基準タイヤモデルを作成するステップ、前記形状差分の分布を求めるステップ、前記解析対象基底タイヤモデルを複数作成するステップ、及び前記試行タイヤモデルを作成するステップを、実行する。
One embodiment of the present invention is a tire model creation method that is performed by a computer . The method is
A step of determining a plurality of modified tire models having a tire deformed shape obtained by deforming a tire cross-sectional shape of the reference tire model from a reference tire model that is a finite element model reproducing the reference tire;
Creating an analysis target reference tire model, which is a finite element model that reproduces an analysis target reference tire having a tire cross-sectional shape different from that of the reference tire;
Obtaining a shape difference distribution representing a difference in shape between each of the modified tire models and the reference tire model;
In each section of the plurality of sections on the outer circumferential surface of the tire characterizing the tire cross-sectional shape, the peripheral length for each section used for the distribution of the shape difference matches the peripheral length of the corresponding section of the reference tire model to be analyzed As described above, the peripheral length of each section in the distribution of the shape difference is expanded or compressed for each section to obtain a corrected shape difference, and the analysis target reference tire model is obtained using the distribution of the corrected shape difference. Creating a plurality of analysis target base tire models, which are finite element models, by giving deformation to
Creating a trial tire model that is a finite element model by linearly adding a deformation amount from the analysis target reference tire model for each of the generated analysis target base tire models,
A step of determining a plurality of the modified tire models, a step of generating the analysis target reference tire model, a step of obtaining a distribution of the shape difference, a step of generating a plurality of analysis target base tire models, and the trial tire model. The step to create is executed.

前記タイヤ断面形状を特徴付ける前記複数の区間は、タイヤセンターラインの位置とビード先端位置との間の領域を、タイヤ断面形状を特徴付ける、前記タイヤ外周表面上の複数の代表点により区分けされた区間である、ことが好ましい。   The plurality of sections characterizing the tire cross-sectional shape are sections divided by a plurality of representative points on the tire outer peripheral surface, characterized by a tire cross-sectional shape, in a region between a tire center line position and a bead tip position. It is preferable that there is.

このとき、前記代表点は、タイヤ最大幅を有する点、及びトレッドゴムの配置領域のうちの前記タイヤ外周表面上のタイヤ断面幅方向の端部の点を少なくとも含む、ことがより好ましい。   At this time, it is more preferable that the representative point includes at least a point having the maximum tire width and a point at an end portion in the tire cross-sectional width direction on the tire outer peripheral surface in the arrangement region of the tread rubber.

また、前記解析対象基底タイヤモデルは、前記解析対象基準タイヤモデルのタイヤ外周表面上の節点に強制変位を与えて前記コンピュータが変形計算を行うことにより得られる、ことが好ましい。 Further, it is preferable that the analysis target base tire model is obtained by applying a forced displacement to a node on a tire outer peripheral surface of the analysis target reference tire model and performing deformation calculation by the computer .

あるいは、前記解析対象基底タイヤモデルは、前記コンピュータが、前記解析対象基準タイヤモデルのタイヤ内周表面上の節点、あるいはタイヤ内周表面上の節点及びタイヤ外周表面上の節点に強制変位を与えて変形計算を行うことにより得られる、ことも同様に好ましい。 Alternatively, in the base tire model to be analyzed, the computer applies a forced displacement to nodes on the tire inner peripheral surface of the analysis target reference tire model, or nodes on the tire inner peripheral surface and nodes on the tire outer peripheral surface. It is likewise preferred that it is obtained by performing deformation calculations.

この時、前記解析対象基準タイヤモデルの変形計算を行うとき、前記解析対象基準タイヤモデルの各要素のポアソン比を0.1以下の一定値にし、かつ各要素の弾性定数および質量密度に一定の値である仮想の物性値を付与する、ことが好ましい。   At this time, when the deformation calculation of the analysis target reference tire model is performed, the Poisson's ratio of each element of the analysis target reference tire model is set to a constant value of 0.1 or less, and the elastic constant and mass density of each element are fixed. It is preferable to assign a virtual physical property value that is a value.

本発明の他の一態様は、コンピュータを用いて行うタイヤ断面形状決定方法である。当該方法は、
前記タイヤモデルの作成方法により複数作成された前記解析対象基底タイヤモデルそれぞれの前記解析対象基準タイヤモデルからの変形量を、重み付け係数を変えてコンピュータを用いて線形加算することにより、複数の試行タイヤモデルを作成するステップと、
前記複数の試行タイヤモデルを用いてタイヤの特性値を得るためのシミュレーション計算を、コンピュータを用いて行うことにより、少なくとも1つ以上のタイヤの特性値が予め設定された条件を満足する最適化タイヤ断面形状を見出すステップと、を有し、
コンピュータが、前記複数の試行タイヤモデルを作成するステップ及び前記最適化タイヤ断面形状を見出すステップを実行する。
Another aspect of the present invention is a tire cross-sectional shape determination method performed using a computer. The method is
A plurality of trial tires are obtained by linearly adding a deformation amount from the analysis target reference tire model of each of the analysis target base tire models created by the tire model creation method using a computer while changing a weighting coefficient. Creating a model,
An optimized tire in which at least one tire characteristic value satisfies a preset condition by performing a simulation calculation for obtaining the tire characteristic value using the plurality of trial tire models using a computer It possesses a step of finding the cross-sectional shape, and
A computer performs the steps of creating the plurality of trial tire models and finding the optimized tire cross-sectional shape.

さらに、コンピュータ、前記最適化タイヤ断面形状を見出すときに得られるタイヤ断面形状を特徴付けるパラメータと、前記タイヤの特性値との対応関係を可視化して画面表示させるステップ、を有する、ことが好ましい。 Furthermore, it is preferable that the computer has a step of visualizing and displaying a correspondence relationship between a parameter characterizing the tire cross-sectional shape obtained when finding the optimized tire cross-sectional shape and the characteristic value of the tire.

本発明のさらに他の一態様は、タイヤモデル作成装置である。当該装置は、
基準タイヤを再現した有限要素モデルである基準タイヤモデル、及びタイヤ断面形状が前記基準タイヤと異なる解析対象基準タイヤを再現した有限要素モデルである解析対象基準タイヤモデルを作成するモデル作成部と、
前記基準タイヤモデルから、前記基準タイヤモデルのタイヤ断面形状が変形したタイヤ変形形状を有する変形タイヤモデルを複数定める変形タイヤモデル設定部と、
前記変形タイヤモデルそれぞれと前記基準タイヤモデルとの間の形状の差を表す形状差分の分布を求めるとともに、タイヤ断面形状を特徴付けるタイヤ外周表面上の複数の区間の各区間において、前記形状差分の分布に用いる前記区間毎のペリフェリ長さが、前記解析対象基準タイヤモデルの対応する区間のペリフェリ長さに一致するように、前記形状差分の分布における前記区間毎のペリフェリ長さを、前記区間毎に伸張あるいは圧縮して修正形状差分を求め、前記修正形状差分の分布を用いて、前記解析対象基準タイヤモデルに変形を与えることにより、有限要素モデルである解析対象基底タイヤモデルを複数作成する解析対象基底タイヤモデル作成部と、
作成した前記解析対象基底タイヤモデルそれぞれの変形量を線形加算することにより、有限要素モデルである試行タイヤモデルを作成する試行タイヤモデル作成部と、を有する。
Yet another embodiment of the present invention is a tire model creation device. The device is
A model creating unit that creates a reference tire model that is a finite element model that reproduces a reference tire, and a reference tire model that is a finite element model that reproduces a reference tire that has a cross-sectional shape different from that of the reference tire.
From the reference tire model, a modified tire model setting unit for determining a plurality of modified tire models having a tire deformed shape in which a tire cross-sectional shape of the reference tire model is deformed,
A distribution of shape differences representing a difference in shape between each of the modified tire models and the reference tire model is obtained, and the distribution of the shape differences in each of a plurality of sections on the tire outer peripheral surface characterizing the tire cross-sectional shape. The peripheral length for each section in the distribution of the shape difference is set for each section so that the peripheral length for each section used for the same matches the peripheral length of the corresponding section of the reference tire model to be analyzed. Analyzing object to create a plurality of analysis target base tire models, which are finite element models, by obtaining a corrected shape difference by stretching or compressing, and using the distribution of the corrected shape difference to deform the analysis target reference tire model A base tire model creation unit;
A trial tire model creation unit that creates a trial tire model that is a finite element model by linearly adding the deformation amounts of the created base tire models to be analyzed.

本発明のさらに他の一態様は、タイヤ断面形状決定装置である。当該装置は、
基準タイヤを再現した有限要素モデルである基準タイヤモデル、及びタイヤ断面形状が前記基準タイヤと異なる解析対象基準タイヤを再現した有限要素モデルである解析対象基準タイヤモデルを作成するモデル作成部と、
前記基準タイヤモデルから、前記基準タイヤモデルのタイヤ断面形状が変形したタイヤ変形形状を有する変形タイヤモデルを複数定める変形タイヤモデル設定部と、
前記変形タイヤモデルそれぞれと前記基準タイヤモデルとの間の形状の差を表す形状差分の分布を求めるとともに、タイヤ断面形状を特徴付けるタイヤ外周表面上の複数の区間の各区間において、前記形状差分の分布に用いる前記区間毎のペリフェリ長さが、前記解析対象基準タイヤモデルの対応する区間のペリフェリ長さに一致するように、前記形状差分の分布における前記区間毎のペリフェリ長さを、前記区間毎に伸張あるいは圧縮して修正形状差分を求め、前記修正形状差分の分布を用いて、前記解析対象基準タイヤモデルに変形を与えることにより、有限要素モデルである解析対象基底タイヤモデルを複数作成する解析対象基底タイヤモデル作成部と、
作成した複数の前記解析対象基底タイヤモデルそれぞれの前記解析対象基準タイヤモデルからの変形量を、コンピュータを用いて、重み付け係数を変えて線形加算することにより、複数の試行タイヤモデルを作成する試行タイヤモデル作成部と、
前記複数の試行タイヤモデルを用いてタイヤの特性値を得るためのシミュレーション計算を行うことにより、少なくとも1つ以上のタイヤの特性値が予め設定された条件を満足する最適化タイヤ断面形状を見出して決定する最適形状決定部と、を有する。
Yet another embodiment of the present invention is a tire cross-sectional shape determining device. The device is
A model creating unit that creates a reference tire model that is a finite element model that reproduces a reference tire, and a reference tire model that is a finite element model that reproduces a reference tire that has a cross-sectional shape different from that of the reference tire.
From the reference tire model, a modified tire model setting unit for determining a plurality of modified tire models having a tire deformed shape in which a tire cross-sectional shape of the reference tire model is deformed,
A distribution of shape differences representing a difference in shape between each of the modified tire models and the reference tire model is obtained, and the distribution of the shape differences in each of a plurality of sections on the tire outer peripheral surface characterizing the tire cross-sectional shape. The peripheral length for each section in the distribution of the shape difference is set for each section so that the peripheral length for each section used for the same matches the peripheral length of the corresponding section of the reference tire model to be analyzed. Analyzing object to create a plurality of analysis target base tire models, which are finite element models, by obtaining a corrected shape difference by stretching or compressing, and using the distribution of the corrected shape difference to deform the analysis target reference tire model A base tire model creation unit;
Trial tires that create a plurality of trial tire models by linearly adding the amount of deformation from the reference tire model to be analyzed of each of the plurality of base tire models to be analyzed using a computer while changing the weighting coefficient A model creation unit;
By performing a simulation calculation for obtaining a tire characteristic value using the plurality of trial tire models, an optimized tire cross-sectional shape in which at least one tire characteristic value satisfies a preset condition is found. And an optimum shape determining unit for determining.

本発明のさらに他の一態様は、タイヤモデル作成方法をコンピュータに実行させるコンピュータが読み取り可能なプログラムである。当該プログラムは、
基準タイヤを再現した有限要素モデルである基準タイヤモデルから、前記基準タイヤモデルのタイヤ断面形状が変形したタイヤ変形形状を有する変形タイヤモデルを複数定める手順と、
タイヤ断面形状が前記基準タイヤと異なる解析対象基準タイヤを再現した有限要素モデルである解析対象基準タイヤモデル作成する手順と、
前記変形タイヤモデルそれぞれと前記基準タイヤモデルとの間の形状の差を表す形状差分の分布を求める手順と、
タイヤ断面形状を特徴付けるタイヤ外周表面上の複数の区間の各区間において、前記形状差分の分布に用いる前記区間毎のペリフェリ長さが、前記解析対象基準タイヤモデルの対応する区間のペリフェリ長さに一致するように、前記形状差分の分布における前記区間毎のペリフェリ長さを、前記区間毎に伸張あるいは圧縮して修正形状差分を求め、前記修正形状差分の分布を用いて、前記解析対象基準タイヤモデルに変形を与えることにより、有限要素モデルである解析対象基底タイヤモデルを複数作成する手順と、
作成した前記解析対象基底タイヤモデル毎の前記解析対象基準タイヤモデルからの変形量を線形加算することにより、有限要素モデルである試行タイヤモデルを作成する手順と、を有し、前記手順を、コンピュータを用いて実行させる。
Yet another embodiment of the present invention is a computer-readable program that causes a computer to execute a tire model creation method. The program is
From a reference tire model that is a finite element model reproducing the reference tire, a procedure for determining a plurality of modified tire models having a tire deformation shape in which a tire cross-sectional shape of the reference tire model is deformed,
A procedure for creating an analysis target reference tire model, which is a finite element model reproducing an analysis target reference tire having a tire cross-sectional shape different from that of the reference tire,
A procedure for obtaining a distribution of shape differences representing a difference in shape between each of the modified tire models and the reference tire model;
In each section of the plurality of sections on the outer circumferential surface of the tire characterizing the tire cross-sectional shape, the peripheral length for each section used for the distribution of the shape difference matches the peripheral length of the corresponding section of the reference tire model to be analyzed As described above, the peripheral length of each section in the distribution of the shape difference is expanded or compressed for each section to obtain a corrected shape difference, and the analysis target reference tire model is obtained using the distribution of the corrected shape difference. By creating multiple analysis target base tire models, which are finite element models, by giving deformation to
Creating a trial tire model, which is a finite element model, by linearly adding deformation amounts from the analysis target reference tire model for each of the generated analysis target base tire models, and the procedure is performed by a computer. To execute.

上述のタイヤモデル作成方法、タイヤ断面形状決定方法、タイヤモデル作成装置、タイヤ断面形状決定装置、及びプログラムによれば、タイヤ断面形状が異なっても、タイヤ断面形状を超えて一貫した特徴をタイヤ断面形状に持つ最適化タイヤ断面形状を得ることができる。   According to the tire model creation method, tire cross-section shape determination method, tire model creation apparatus, tire cross-section shape determination apparatus, and program described above, the tire cross-section has consistent characteristics beyond the tire cross-section shape even if the tire cross-section shape is different. An optimized tire cross-sectional shape having a shape can be obtained.

本実施形態のタイヤモデル作成方法を実施し、さらに、本実施形態のタイヤ断面形状決定方法を実施するタイヤ断面形状決定装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the tire cross-sectional shape determination apparatus which implements the tire model creation method of this embodiment, and also implements the tire cross-sectional shape determination method of this embodiment. (a)及び(b)は、本実施形態で用いる基準タイヤモデルと解析対象基準タイヤモデルの一例のプロファイル断面図である。(A) And (b) is profile sectional drawing of an example of the reference | standard tire model and analysis object reference | standard tire model which are used by this embodiment. (a)及び(b)は、本実施形態の基準タイヤモデルのタイヤ断面形状を変形させた変形タイヤモデルの一例のプロファイル断面図であり、(c)及び(d)は、解析対象基底タイヤモデルの一例のプロファイル断面図である。(A) And (b) is profile sectional drawing of an example of the deformation | transformation tire model which deform | transformed the tire cross-sectional shape of the reference | standard tire model of this embodiment, (c) And (d) is an analysis object base tire model. It is profile sectional drawing of an example. (a)〜(c)は、タイヤ断面形状の変形を説明する図であり、(d)及び(e)は、タイヤモデル外周表面上のペリフェリ長さに対する変形量の分布の例を示す図である。(A)-(c) is a figure explaining deformation | transformation of a tire cross-sectional shape, (d) And (e) is a figure which shows the example of distribution of deformation amount with respect to the peripheral length on a tire model outer peripheral surface. is there. (a)及び(b)は、本実施形態の解析対象基底タイヤモデルを説明する図である。(A) And (b) is a figure explaining the analysis object base tire model of this embodiment. 本実施形態の解析対象基底タイヤモデルから試行タイヤモデルを作成する方法を説明する図である。It is a figure explaining the method of creating a trial tire model from the analysis object base tire model of this embodiment. 本実施形態のタイヤ断面形状決定方法のフローを説明する図である。It is a figure explaining the flow of the tire section shape determination method of this embodiment. (a)及び(b)は、本実施形態におけるタイヤ断面形状を特徴付けるパラメータと、タイヤの特性値との対応関係を可視化した結果の例を示す図である。(A) And (b) is a figure which shows the example of the result of having visualized the correspondence of the parameter which characterizes the tire cross-sectional shape in this embodiment, and the characteristic value of a tire.

以下、本実施形態のタイヤモデル作成方法、タイヤ断面形状決定方法、タイヤモデル作成装置、タイヤ断面形状決定装置、及びプログラムについて、添付図面に示す実施形態に基いて説明する。本実施形態のタイヤモデル作成方法は、本実施形態のタイヤ断面形状決定方法の一部分に用いられる。   Hereinafter, a tire model creation method, a tire cross-sectional shape determination method, a tire model creation device, a tire cross-sectional shape determination device, and a program according to the present embodiment will be described based on the embodiments shown in the accompanying drawings. The tire model creation method of this embodiment is used as a part of the tire cross-sectional shape determination method of this embodiment.

(本実施形態の概要)
一般に、タイヤサイズを複数種類備えるタイヤ製品は、タイヤサイズを超えて一貫した特徴をタイヤ断面形状に持つ最適化タイヤ断面形状を有することが望まれる。最適化タイヤ断面形状は、定められたタイヤ性能が目標となる条件を満足するように、有限要素法による試行タイヤモデルを複数作成してシミュレーション計算を行うことにより最適化される。しかし、タイヤ断面形状の最適化は、タイヤサイズ毎に異なった基準タイヤモデルを用いて行うため、最適化タイヤ断面形状の特徴に、タイヤサイズによらない一貫性のある特徴が出ない場合がある。例えば、タイヤ幅が175サイズでは、タイヤ最大幅を大きくしたタイヤ断面形状が最適化タイヤ断面形状となり、タイヤ幅が225サイズでは、トレッド幅を小さくしたタイヤ断面形状が最適化タイヤ断面形状となる場合がある。これに対して、本実施形態では、タイヤサイズを超えて一貫した特徴をタイヤ断面形状に持つ最適化タイヤ断面形状を決定することができる。また、タイヤサイズの他に、タイヤ断面形状が異なる場合も、本実施形態は適用できる。タイヤ断面形状が異なる2つのタイヤは、タイヤ断面形状のタイヤ外周表面全体あるいはタイヤ外周表面の一部分のペリフェリ長さが異なる場合が多い。なお、タイヤ断面形状が異なることには、タイヤサイズが異なることも含まれる。
(Outline of this embodiment)
In general, a tire product having a plurality of tire sizes is desired to have an optimized tire cross-sectional shape having consistent characteristics in the tire cross-sectional shape beyond the tire size. The optimized tire cross-sectional shape is optimized by creating a plurality of trial tire models by the finite element method and performing simulation calculation so that the determined tire performance satisfies the target condition. However, since optimization of the tire cross-sectional shape is performed using different reference tire models for each tire size, there may be cases where the characteristics of the optimized tire cross-sectional shape do not have consistent features independent of the tire size. . For example, when the tire width is 175 size, the tire cross-sectional shape having the largest tire width is the optimized tire cross-sectional shape, and when the tire width is 225 size, the tire cross-sectional shape having the small tread width is the optimized tire cross-sectional shape. There is. On the other hand, in the present embodiment, an optimized tire cross-sectional shape having consistent characteristics in the tire cross-sectional shape exceeding the tire size can be determined. Moreover, this embodiment is applicable also when a tire cross-sectional shape differs in addition to a tire size. Two tires having different tire cross-sectional shapes often have different peripheral lengths of the entire tire outer peripheral surface or a part of the tire outer peripheral surface of the tire cross-sectional shape. Note that the difference in tire cross-sectional shape includes a difference in tire size.

具体的に説明すると、あるタイヤサイズで、あるタイヤ構造の基準タイヤを有限要素モデルである基準タイヤモデルを作成し、この基準タイヤモデルから、基準タイヤモデルのタイヤ断面形状が変形したタイヤ断面形状を有する、有限要素モデルである変形タイヤモデルを複数定める。この変形タイヤモデルを用いて、基準タイヤと異なるタイヤ断面形状を持つ解析対象基準タイヤモデルから試行タイヤモデルを有限要素法により作成する。このとき、変形タイヤモデルそれぞれと基準タイヤモデルとの間の形状の差を表す形状差分の分布を求める。さらに、タイヤ断面形状を特徴付けるタイヤ外周表面上の複数の区間の各区間において、上記形状差分の分布に用いる区間毎のペリフェリ長さが、作成した解析対象基準タイヤモデルの対応する区間のペリフェリ長さに一致するように、上記形状差分の分布における区間毎のペリフェリ長さを、区間毎に伸張あるいは圧縮して修正形状差分を求める。この修正形状差分の分布を用いて、解析対象基準タイヤモデルに変形を与えることにより、有限要素モデルである解析対象基底タイヤモデルを複数作成する。
最後に、作成した解析対象基底タイヤモデル毎の変形量を線形加算することにより、有限要素モデルである試行タイヤモデルを作成する。この試行タイヤモデルを用いてタイヤ断面形状の最適化を行う。
More specifically, a reference tire model, which is a finite element model of a reference tire having a tire structure with a certain tire size, is created, and a tire cross-sectional shape in which the tire cross-sectional shape of the reference tire model is deformed from the reference tire model. A plurality of modified tire models, which are finite element models, are defined. Using this modified tire model, a trial tire model is created by a finite element method from an analysis target reference tire model having a tire cross-sectional shape different from that of the reference tire. At this time, a distribution of shape differences representing a difference in shape between each of the modified tire models and the reference tire model is obtained. Further, in each section of the plurality of sections on the tire outer peripheral surface characterizing the tire cross-sectional shape, the peripheral length for each section used for the distribution of the shape difference is the peripheral length of the corresponding section of the created analysis target reference tire model. The corrected shape difference is obtained by expanding or compressing the peripheral length for each section in the distribution of the shape difference so as to match the above. A plurality of analysis target base tire models, which are finite element models, are created by deforming the analysis target reference tire model using the distribution of the corrected shape difference.
Finally, a trial tire model, which is a finite element model, is created by linearly adding the deformation amounts of the created base tire models to be analyzed. The trial tire model is used to optimize the tire cross-sectional shape.

(タイヤ断面形状決定装置)
図1は、本実施形態のタイヤ断面形状決定装置の構成を示すブロック図である。本実施形態のタイヤ断面形状決定装置は、本実施形態のタイヤモデル作成装置を含み、タイヤモデル作成方法及びタイヤ断面形状決定方法を実行する。
(Tire cross-sectional shape determination device)
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of a tire cross-sectional shape determining apparatus according to the present embodiment. The tire cross-sectional shape determining device of the present embodiment includes the tire model creating device of the present embodiment, and executes a tire model creating method and a tire cross-sectional shape determining method.

本実施形態のタイヤ断面形状決定装置(以降、単に装置という)10は、コンピュータにより構成される。
装置10は、CPU12、メモリ14、入出力部16、及びバス17を有するコンピュータである。入出力部16は、マウスやキーボード等の入力操作デバイス18と、プリンタやディスプレイ等の出力装置20と接続されている。メモリ14には、本実施形態のタイヤモデル作成方法及びタイヤ断面形状決定方法を実行するためのプログラムが記憶されており、このプログラムが呼び出されて起動されることにより装置10が構築される。装置10がプログラムを呼び出して実行することにより、装置10に処理モジュール22が形成される。処理モジュール22の各部分は、実質的な計算をCPU12に行わせるソフトウェアモジュールである。したがって、処理モジュール22は、CPU12、メモリ14、及び入出力部16と、バス18を介して機能的に形成される部分である。
処理モジュール22は、モデル作成部24、変形タイヤモデル設定部26、解析対象基底タイヤモデル作成部28、試行タイヤモデル作成部30、評価部32、及び決定部34を有する。
試行タイヤモデルを作成するタイヤモデル作成装置は、モデル作成部24、変形タイヤモデル設定部26、解析対象基底タイヤモデル作成部28、及び試行タイヤモデル作成部30によって構成される。
A tire cross-sectional shape determining device (hereinafter simply referred to as a device) 10 according to the present embodiment is configured by a computer.
The device 10 is a computer having a CPU 12, a memory 14, an input / output unit 16, and a bus 17. The input / output unit 16 is connected to an input operation device 18 such as a mouse or a keyboard and an output device 20 such as a printer or a display. The memory 14 stores a program for executing the tire model creation method and the tire cross-sectional shape determination method of the present embodiment, and the apparatus 10 is constructed by calling and starting this program. The processing module 22 is formed in the apparatus 10 when the apparatus 10 calls and executes the program. Each part of the processing module 22 is a software module that causes the CPU 12 to perform substantial calculations. Therefore, the processing module 22 is a part functionally formed via the CPU 12, the memory 14, the input / output unit 16, and the bus 18.
The processing module 22 includes a model creation unit 24, a modified tire model setting unit 26, an analysis target base tire model creation unit 28, a trial tire model creation unit 30, an evaluation unit 32, and a determination unit 34.
A tire model creation device that creates a trial tire model includes a model creation unit 24, a modified tire model setting unit 26, an analysis target base tire model creation unit 28, and a trial tire model creation unit 30.

モデル作成部24は、互いにタイヤ断面形状が異なる基準タイヤと解析対象基準タイヤを再現した、有限要素モデルである基準タイヤモデルと解析対象基準タイヤモデルを作成する。タイヤ断面形状が異なる一形態であるタイヤサイズが異なるとは、トレッド表面のセンターラインの位置から、タイヤ断面幅方向にビード先端位置まで、タイヤ外周表面に沿った長さが異なることを言う。例えば、“225/60R15”といったタイヤ幅、扁平率、リム径の情報が1つでも異なる場合、タイヤサイズが異なる。解析対象基準タイヤモデルは、節点及び要素の位置座標と、要素を構成する節点の情報と、各要素の材料定数と、を含む、有限要素法によるシミュレーション計算が可能な有限要素モデルとなっている。図2(a),(b)には、モデル作成部24で作成される、タイヤサイズを含むタイヤ断面形状が互いに異なる基準タイヤモモデル40と解析対象基準タイヤモデル42の一例のタイヤ断面形状が示されている。作成された基準タイヤモモデル40と解析対象基準タイヤモデル42は、メモリ14に記憶される。なお、基準タイヤモデルと解析対象基準タイヤモデルは、各要素の材料定数が与えられておらず、シミュレーション計算ができないものであってもよい。この場合、シミュレーション計算をする直前に各要素の材料定数が与えられるとよい。   The model creation unit 24 creates a reference tire model and an analysis target reference tire model, which are finite element models, reproducing a reference tire and an analysis target reference tire having different tire cross-sectional shapes. The difference in tire size, which is one form with different tire cross-sectional shapes, means that the length along the tire outer peripheral surface is different from the position of the center line on the tread surface to the bead tip position in the tire cross-sectional width direction. For example, when even one piece of information such as “225 / 60R15” such as tire width, flatness ratio, and rim diameter is different, the tire size is different. The analysis target reference tire model is a finite element model that can be simulated by a finite element method, including the position coordinates of nodes and elements, information on the nodes constituting the elements, and material constants of each element. . FIGS. 2A and 2B show tire cross-sectional shapes of an example of a reference tire model 40 and an analysis target reference tire model 42 that are created by the model creating unit 24 and have different tire cross-sectional shapes including tire sizes. It is shown. The created reference tire model 40 and analysis target reference tire model 42 are stored in the memory 14. Note that the reference tire model and the analysis target reference tire model may not be able to perform simulation calculation because the material constant of each element is not given. In this case, the material constant of each element is preferably given immediately before the simulation calculation.

変形タイヤモデル設定部26は、有限要素モデルである基準タイヤモデル40から、基準タイヤモデル40のタイヤ断面形状が変形したタイヤ変形形状を有する変形タイヤモデルを複数定める。変形タイヤモデルのメッシュ分割構造は、基準タイヤモデル40のメッシュ分割構造と同じである。タイヤ変形形状の情報は、メモリ14に記憶されており、変形タイヤモデル設定部26がメモリ14からタイヤ変形形状の情報を呼び出して、変形タイヤモデルを作成する。あるいは、基準タイヤモデル40は、有限要素法によるシミュレーション計算が可能なように、材料定数が与えられている場合、基準タイヤモデル40の固有値解析を行って、タイヤ断面形状において変形形状に差異がある固有振動モードの変形形状を複数個、タイヤ変形形状として用いることもできる。このような固有振動モードの変形形状は、出力装置20に出力される。オペレータは、出力された複数の固有振動モードの中から固有振動モードを適宜選択するとよい。図3(a),(b)は、基準タイヤモデル40から得られた変形タイヤモデル1,2の断面形状の例を示す。図3(a)に示す変形タイヤモデル1は、基準タイヤモデル40に対してタイヤ最大幅が大きい変形形状を有する。図3(b)に示す変形タイヤモデル2は、基準タイヤモデル40に対してトレッド幅が大きい変形形状を有する。このように、変形タイヤモデル設定部26は、変形タイヤモデル1、2を含む複数の変形タイヤモデルを作成する。作成したタイヤ変形タイヤモデルは、メモリ14に記憶される。以降、変形タイヤモデル1,2を含む複数の変形タイヤモデルを変形タイヤモデル44とする。   The modified tire model setting unit 26 determines a plurality of modified tire models having a tire deformed shape in which the tire cross-sectional shape of the reference tire model 40 is deformed from the reference tire model 40 which is a finite element model. The mesh division structure of the modified tire model is the same as the mesh division structure of the reference tire model 40. The tire deformed shape information is stored in the memory 14, and the deformed tire model setting unit 26 calls the tire deformed shape information from the memory 14 to create a deformed tire model. Alternatively, the reference tire model 40 is subjected to eigenvalue analysis of the reference tire model 40 when a material constant is given so that simulation calculation by the finite element method is possible, and there is a difference in deformation shape in the tire cross-sectional shape. A plurality of natural vibration mode deformation shapes can be used as tire deformation shapes. Such a deformed shape of the natural vibration mode is output to the output device 20. The operator may appropriately select the natural vibration mode from the plurality of output natural vibration modes. 3A and 3B show examples of cross-sectional shapes of the modified tire models 1 and 2 obtained from the reference tire model 40. FIG. The modified tire model 1 shown in FIG. 3A has a deformed shape having a larger tire maximum width than the reference tire model 40. The deformed tire model 2 shown in FIG. 3B has a deformed shape having a larger tread width than the reference tire model 40. Thus, the modified tire model setting unit 26 creates a plurality of modified tire models including the modified tire models 1 and 2. The created tire deformation tire model is stored in the memory 14. Hereinafter, a plurality of modified tire models including the modified tire models 1 and 2 are referred to as a modified tire model 44.

解析対象基底タイヤモデル作成部28は、変形タイヤモデル44それぞれと基準タイヤモデル40との間の形状の差を表す形状差分の分布を求める。形状差分は、変形タイヤモデル44のタイヤ外周面上の節点の位置座標の値から基準タイヤモデル40のタイヤ外周面上の節点の位置座標の値を引いて、節点間の移動距離を求めることにより、対応する節点間の変形量を求めることができる。さらに、解析対象基底タイヤモデル作成部28は、タイヤ断面形状を特徴付けるタイヤ外周表面上の複数の区間の各区間において、求めた形状差分の分布に用いる区間毎のペリフェリ長さが、モデル作成部24で作成した解析対象基準タイヤモデル42の対応する区間のペリフェリ長さに一致するように、形状差分の分布における区間毎のペリフェリ長さを、区間毎に伸張あるいは圧縮して修正形状差分を求める。解析対象基底タイヤモデル作成部28は、さらに、求めた修正形状差分の分布を用いて、解析対象基準タイヤモデル42に変形を与えることにより、有限要素モデルである解析対象基底タイヤモデル46(図3(c),(d)参照)を複数作成する。   The analysis target base tire model creation unit 28 obtains a distribution of shape differences representing the difference in shape between each of the modified tire models 44 and the reference tire model 40. The shape difference is obtained by subtracting the value of the position coordinate of the node on the tire outer peripheral surface of the reference tire model 40 from the value of the position coordinate of the node on the outer peripheral surface of the modified tire model 44 to obtain the movement distance between the nodes. The amount of deformation between corresponding nodes can be obtained. Further, the analysis target base tire model creation unit 28 determines that the peripheral length for each section used for the distribution of the obtained shape difference in each section of the plurality of sections on the tire outer peripheral surface characterizing the tire cross-sectional shape is the model creation unit 24. The corrected shape difference is obtained by expanding or compressing the peripheral length for each section in the distribution of the shape difference so as to coincide with the peripheral length of the corresponding section of the analysis target reference tire model 42 created in the above. The analysis target base tire model creation unit 28 further deforms the analysis target reference tire model 42 by using the obtained distribution of the corrected shape difference, so that the analysis target base tire model 46 (FIG. 3). (See (c) and (d)).

図3(c),(d)には、解析対象基底タイヤモデル作成部28で作成される解析対象基底タイヤモデル46の例である基底タイヤモデル1,2のタイヤ断面形状を示している。
図3(c)に示す基底タイヤモデル1は、図3(a)に示す変形タイヤモデル1から求められたものであり、図3(d)に示す基底タイヤモデル2は、図3(b)に示す変形タイヤモデル2から求められたものである。
FIGS. 3C and 3D show tire cross-sectional shapes of base tire models 1 and 2 that are examples of the analysis target base tire model 46 created by the analysis target base tire model creation unit 28.
The base tire model 1 shown in FIG. 3 (c) is obtained from the modified tire model 1 shown in FIG. 3 (a), and the base tire model 2 shown in FIG. 3 (d) is shown in FIG. 3 (b). Is obtained from the modified tire model 2 shown in FIG.

図4(a)〜(c)は、タイヤの変形を説明する図であり、(d)及び(e)は、タイヤモデル外周表面上のペリフェリ長に対する変形量の分布の例を示す図である。具体的には、図4(a)は、基準タイヤモデル40と変形タイヤモデル44のタイヤ断面形状を示している。基準タイヤモデル40と変形タイヤモデル44は、タイヤ最大幅となる点A2のタイヤ径方向における位置が同じであり、タイヤ断面幅方向の位置が異なる例を示している。このような形状差分、すなわち変形量を解析対象基準タイヤモデル42に与えて、解析対象基底タイヤモデル46を作成するとき、形状差分の分布における複数の区間の区間毎のペリフェリ長さを、区間毎に伸張あるいは圧縮して修正形状差分を求める。区間として、タイヤセンターラインの位置Cとビード先端位置C’までの領域を、複数のタイヤ断面形状を特徴付ける、タイヤ外周表面上の複数の代表点により区分けされている。この代表点は、図4(c)に示されるように、タイヤ最大幅を有する点C2、及びトレッドゴムの配置領域のうちのタイヤ断面幅方向の端部の点C1を含む、ことが好ましい。なお、点C1は、セクターモールドとサイドモールドとの分割位置の点でもある。タイヤ最大幅を有する点C2、及びトレッドゴムの配置領域のうちのタイヤ断面幅方向の端部の点C1は、タイヤ断面形状を特徴付ける上で大きな役割を果たす。トレッドゴムの配置領域のうちのタイヤ断面幅方向の端部の点C1は、トレッド部とサイド部のモールド分割位置でもある。トレッドゴムの配置領域のうちのタイヤ断面幅方向の端部の点C1は、トレッド部の幅を決め、さらに、トレッド部の湾曲(曲率)の程度を特徴付けることができる。タイヤ最大幅を有する点C2は、サイド部の膨らみを特徴付けることができる。トレッド部の幅、トレッド部の湾曲(曲率)の程度、あるいは、サイド部の膨らみは、転がり抵抗、摩耗特性、ベルト耐久性、排水性、振動乗り心地性能、騒音、操縦安定性を含むタイヤ性能に大きな影響を与える。   4 (a) to 4 (c) are diagrams for explaining the deformation of the tire, and (d) and (e) are diagrams showing an example of the distribution of the deformation amount with respect to the peripheral length on the outer peripheral surface of the tire model. . Specifically, FIG. 4A shows tire cross-sectional shapes of the reference tire model 40 and the modified tire model 44. The reference tire model 40 and the modified tire model 44 show an example in which the position in the tire radial direction of the point A2 that is the tire maximum width is the same, but the position in the tire cross-sectional width direction is different. When the shape difference, that is, the amount of deformation is given to the analysis target reference tire model 42 to create the analysis target base tire model 46, the peripheral length for each section of the plurality of sections in the distribution of the shape difference is set for each section. The modified shape difference is obtained by expanding or compressing the image. As a section, the region from the tire center line position C to the bead tip position C ′ is divided by a plurality of representative points on the tire outer peripheral surface that characterize a plurality of tire cross-sectional shapes. As shown in FIG. 4C, the representative points preferably include a point C2 having the maximum tire width and a point C1 at the end in the tire cross-sectional width direction in the arrangement region of the tread rubber. Note that the point C1 is also a point at which the sector mold and the side mold are divided. The point C2 having the maximum tire width and the point C1 at the end in the tire cross-sectional width direction in the arrangement region of the tread rubber play a large role in characterizing the tire cross-sectional shape. The point C1 at the end in the tire cross-sectional width direction in the tread rubber arrangement region is also the mold division position of the tread portion and the side portion. The point C1 at the end of the tread rubber arrangement region in the tire cross-sectional width direction determines the width of the tread portion and can further characterize the degree of curvature (curvature) of the tread portion. The point C2 having the maximum tire width can characterize the swelling of the side portion. The width of the tread, the degree of curvature (curvature) of the tread, or the bulge of the side are tire performance including rolling resistance, wear characteristics, belt durability, drainage, vibration ride comfort, noise, and steering stability. It has a big influence on.

このとき、解析対象基底タイヤモデル作成部28は、タイヤ断面形状を特徴付けるタイヤ外周表面上の複数の区間の各区間において、形状差分の分布に用いる区間毎のペリフェリ長さが、解析対象基準タイヤモデル42の対応する区間のペリフェリ長さに一致するように、形状差分の分布における区間毎のペリフェリ長さを、区間毎に伸張あるいは圧縮して修正形状差分を求める。図4(d)の□は、基準タイヤモデル40と変形タイヤモデル44の形状差分の分布である変形量の分布を示している。具体的には、タイヤモデルにおける対応する節点間の位置座標から算出されるタイヤ断面幅方向の変位量を、基準タイヤモデル40のセンターライン位置である点Aからのペリフェリ長さに沿ってグラフ上にプロットした分布である。図4(d)の△は、区間毎のペリフェリの長さを伸張あるいは圧縮することなく、センターライン位置である点B(図4(b)参照)からビード先端位置B’ (図4(b)参照)までのペリフェリ長さが解析対象基準タイヤモデル42のタイヤ外周表面のペリフェリの長さに一致するように、形状差分の分布、すなわち変形量の分布を圧縮あるいは伸張して得られる形状差分の分布を示している。このような形状差分を解析対象基準タイヤモデル42に与えたとき、図4(b)に示すように、変形タイヤ断面形状のタイヤ最大幅を有する点のタイヤ径方向の位置は、解析対象基準タイヤモデル42のタイヤ最大幅を有する点のタイヤ径方向の位置に比べて下側に位置し、タイヤ径方向の位置が一致しない。この場合、このタイヤ断面形状の違いはタイヤ特性に差異を与えるとともに、図4(a)に示すような、タイヤ最大幅を有する点におけるタイヤ径方向の位置が同じであり、なおかつタイヤ断面幅方向の位置が異なる変形を表現できていないため、好ましくない。このため、解析対象基底タイヤモデル作成部28は、区間毎のペリフェリ長さが、解析対象基準タイヤモデル40の対応する区間のペリフェリ長さに一致するように、形状差分の分布における区間毎のペリフェリ長さを、区間毎に伸張あるいは圧縮して修正形状差分を求める。   At this time, the analysis target base tire model creation unit 28 determines that the peripheral length for each section used for the distribution of the shape difference in each section of the plurality of sections on the tire outer peripheral surface characterizing the tire cross-sectional shape is the analysis target reference tire model. The corrected shape difference is obtained by expanding or compressing the peripheral length for each section in the distribution of shape differences so as to match the peripheral length of the corresponding section of 42. The squares in FIG. 4D indicate the distribution of the deformation amount, which is the distribution of the difference in shape between the reference tire model 40 and the modified tire model 44. Specifically, the amount of displacement in the tire cross-sectional width direction calculated from the position coordinates between corresponding nodes in the tire model is plotted on the graph along the peripheral length from the point A that is the center line position of the reference tire model 40. The distribution plotted in. In FIG. 4D, Δ indicates the bead tip position B ′ (FIG. 4B) from the center line point B (see FIG. 4B) without expanding or compressing the length of the peripheral for each section. The difference in shape obtained by compressing or expanding the distribution of the shape difference, that is, the distribution of the deformation amount, so that the peripheral length up to (see)) matches the length of the peripheral on the tire outer peripheral surface of the reference tire model 42 to be analyzed. The distribution of is shown. When such a shape difference is given to the analysis target reference tire model 42, as shown in FIG. 4B, the position in the tire radial direction of the point having the maximum tire width of the deformed tire cross-sectional shape is the analysis target reference tire. Compared with the position in the tire radial direction of the point having the maximum tire width of the model 42, the position in the tire radial direction does not match. In this case, the difference in the tire cross-sectional shape gives a difference in the tire characteristics, and the position in the tire radial direction at the point having the maximum tire width is the same as shown in FIG. Since the deformation | transformation from which the position of is not expressing is not preferable. For this reason, the analysis target base tire model creation unit 28 determines the peripheral length for each section in the distribution of the shape difference so that the peripheral length for each section matches the peripheral length for the corresponding section of the analysis target reference tire model 40. The length is expanded or compressed for each section to obtain a corrected shape difference.

上記区間は、例えば、タイヤセンターラインの位置の点Cとトレッドゴムの配置領域のうちのタイヤ断面幅方向の端部の点C1との間の区間、トレッドゴムの配置領域のうちのタイヤ断面幅方向の端部の点C1とタイヤ最大幅を有する点C2との間の区間、タイヤ最大幅を有する点C2とビード先端位置C’との間の区間を含むことが好ましい。図4(b)で示されているようなタイヤ最大幅を有する点のタイヤ径方向の位置がずれる問題点は、上述の区間毎のペリフェリ長さを圧縮あるいは伸張することにより修正形状差分の分布を求めることにより解消することができる。例えば、図4(c)に示されるように、解析対象基準タイヤモデル42におけるタイヤ最大幅を有する点C2のタイヤ径方向の位置は、区間毎の修正形状差分の分布を、解析対象基準タイヤモデル42に与えて求められる解析対象基底タイヤモデルにおけるタイヤ最大幅を有する点C2のタイヤ径方向の位置に一致する。図4(e)の○は、解析対象基準タイヤモデル42の区間毎のペリフェリ長さに対応するように、基準タイヤモデル40における区間(点A〜点A1,点A1〜点A2、点A2〜点A’)毎に形状差分の分布を修正して、修正形状差分の分布を表す。図4(e)の□は、図4(d)の□と同じ基準タイヤモデル40と変形タイヤモデル44との間の形状差分の分布を表す。このように、本実施形態で用いる図4(e)に示される○で表される修正形状差分の分布は、図4(d)の△に示す分布と異なる。解析対象基底タイヤモデル作成部28は、こうして解析対象基準タイヤモデル42のタイヤ外周表面の節点に修正形状差分の分布を与えて、解析対象基底タイヤモデル46のタイヤ断面形状を生成する。
なお、解析対象基準タイヤモデル42のメッシュ分割構造と、基準タイヤモデル40のメッシュ分割構造とは必ずしも一致せず、解析対象基準タイヤモデル42のタイヤ外周面上の節点は、基準タイヤモデル40のタイヤ外周面上の節点と必ずしも対応しない場合がある。この場合、求められた形状差分の分布を、直線近似あるいは曲線近似を用いて内挿補間することによって一旦関数として求め、この関数を用いて、修正差分の分布を求めることができる。
The section is, for example, a section between a point C at the position of the tire center line and a point C1 at the end in the tire cross-section width direction in the tread rubber arrangement area, and a tire cross-section width in the tread rubber arrangement area. It is preferable to include a section between the point C1 at the end of the direction and the point C2 having the tire maximum width and a section between the point C2 having the tire maximum width and the bead tip position C ′. The problem that the position in the tire radial direction of the point having the maximum tire width as shown in FIG. 4B is shifted is that the distribution of the corrected shape difference is obtained by compressing or expanding the peripheral length for each section described above. It can be solved by seeking. For example, as shown in FIG. 4C, the position in the tire radial direction of the point C2 having the maximum tire width in the analysis target reference tire model 42 is the distribution of the corrected shape difference for each section, and the analysis target reference tire model. 42 corresponds to the position in the tire radial direction of the point C2 having the maximum tire width in the analysis target base tire model obtained by giving to 42. The circles in FIG. 4 (e) correspond to the section (point A to point A1, point A1 to point A2, point A2 to point A2) in the reference tire model 40 so as to correspond to the peripheral length for each section of the analysis target reference tire model 42. The distribution of the shape difference is corrected for each point A ′) to represent the distribution of the corrected shape difference. The square in FIG. 4E represents the distribution of the shape difference between the reference tire model 40 and the modified tire model 44, which is the same as the square in FIG. As described above, the distribution of the corrected shape difference represented by ◯ shown in FIG. 4E used in the present embodiment is different from the distribution shown by Δ in FIG. 4D. The analysis target base tire model creation unit 28 thus generates the tire cross-sectional shape of the analysis target base tire model 46 by giving the distribution of the corrected shape difference to the nodes on the outer peripheral surface of the analysis target reference tire model 42.
Note that the mesh division structure of the analysis target reference tire model 42 and the mesh division structure of the reference tire model 40 do not necessarily match, and the nodes on the tire outer peripheral surface of the analysis target reference tire model 42 are tires of the reference tire model 40. It may not always correspond to a node on the outer peripheral surface. In this case, the distribution of the obtained shape difference can be obtained once as a function by interpolating using linear approximation or curve approximation, and the correction difference distribution can be obtained using this function.

解析対象基底タイヤモデル46のタイヤ断面形状を生成するとき、解析対象基底タイヤモデル作成部28は、解析対象基底タイヤモデル46のタイヤ外周表面の節点に、修正形状差分の分布に応じた強制変位を与えて、解析対象基底タイヤモデル46の変形計算をすることにより、解析対象基底タイヤモデル46を生成することが好ましい。これにより、解析対象基底タイヤモデル46の内部の節点やタイヤ空洞領域に面するタイヤ内表面の節点の情報を正確に得ることができる。このとき、解析対象基準タイヤモデル42の各要素のポアソン比を0.1以下の一定値にし、かつ弾性定数および質量密度に一定の値を付与することが好ましい。一般的に、ゴムに対応する要素のポアソン比は、ゴムの非圧縮性を考慮して例えば0.4999が用いられるが、解析対象基底タイヤモデル46の変形計算では、変形結果が適切に得られるように、解析対象基準タイヤモデル42の各要素(全要素)を圧縮要素とし、ポアソン比を例えば0.01とする。また、各要素(全要素)のヤング率やせん断剛性を含む弾性定数を、タイヤ性能のシミュレーション計算時に用いる値に対して例えば10分の1以下、好ましくは100分の1以下に設定する。同様に、質量密度も例えば100分の1以下、好ましくは1000分の1以下に設定する。このように、解析対象基準タイヤモデル42を、タイヤ性能のシミュレーション計算に用いるときの弾性定数に比べて軟らかい弾性定数を用いかつ圧縮性を有する仮想の物性値を用いて、変形計算を行うことにより、タイヤモデルの内部におけるメッシュ分割に悪影響を与えることなくタイヤ外周表面のタイヤ断面形状が、解析対象基準タイヤモデル42のタイヤ断面形状に修正形状差分の分布が付加されたタイヤ外周表面の形状を有する。ここで、メッシュ分割に及ぼす悪影響とは、要素の縦横比やゆがみが大きくなり、計算が破綻しやすくなることや計算精度が低下することを示す。   When generating the tire cross-sectional shape of the analysis target base tire model 46, the analysis target base tire model creation unit 28 applies a forced displacement according to the distribution of the corrected shape difference to the nodes on the tire outer peripheral surface of the analysis target base tire model 46. It is preferable to generate the analysis target base tire model 46 by performing deformation calculation of the analysis target base tire model 46. Thereby, the information of the nodes inside the analysis target base tire model 46 and the nodes on the inner surface of the tire facing the tire cavity region can be obtained accurately. At this time, it is preferable that the Poisson's ratio of each element of the analysis target reference tire model 42 is set to a constant value of 0.1 or less, and constant values are given to the elastic constant and the mass density. In general, for example, 0.4999 is used as the Poisson's ratio of the element corresponding to the rubber in consideration of the incompressibility of the rubber. However, in the deformation calculation of the base tire model 46 to be analyzed, a deformation result is appropriately obtained. As described above, each element (all elements) of the analysis target reference tire model 42 is a compression element, and the Poisson's ratio is, for example, 0.01. Further, the elastic constant including Young's modulus and shear rigidity of each element (all elements) is set to, for example, 1/10 or less, preferably 1/100 or less, with respect to the values used in the simulation calculation of the tire performance. Similarly, the mass density is set to, for example, 1/100 or less, preferably 1/1000 or less. In this way, by performing the deformation calculation using the analysis target reference tire model 42 using the elastic physical constant that is softer than the elastic constant used when calculating the tire performance simulation and using the virtual physical property value having compressibility. The tire cross-sectional shape of the tire outer peripheral surface has a shape of the tire outer peripheral surface in which the distribution of the corrected shape difference is added to the tire cross-sectional shape of the analysis target reference tire model 42 without adversely affecting the mesh division inside the tire model. . Here, the adverse effect on the mesh division means that the aspect ratio and distortion of the elements increase, and the calculation is likely to fail and the calculation accuracy is reduced.

図5(a)及び(b)は、本実施形態の解析対象基底タイヤモデルを説明する図である。図5(a)は、解析対象基準タイヤモデル42の各要素(全要素)を同一の物性値にて統一している。具体的には圧縮性を有し、非常に軟らかく、質量密度の非常に小さい仮想物性値としてポアソン比を0.01とし、ヤング率やせん断剛性を含む弾性定数を、タイヤ性能のシミュレーション計算時に用いる値(実際のゴム部材の値)の100分の1の値に設定し、質量密度を、タイヤ性能のシミュレーション計算時に用いる値(実際のゴム、スチール等のタイヤ構成部材の値)の100000分の1の値に設定したときの解析対象基準タイヤモデル42の変形計算後の結果を示す。図5(a)に示すように、タイヤモデル内部の節点は乱れることなく、整然と配置されている。図5(b)は、通常用いるポアソン比及び材料定数の値を用いたときの解析対象基準タイヤモデル42の変形計算後の結果を示す。図5(b)に示すように、タイヤモデル内部の節点は乱れ、要素がいびつな形状をしている。このように、本実施形態では、解析対象基準タイヤモデル42の変形計算によって生成される解析対象基底タイヤモデル46が適切なタイヤモデルとして得られる点で、解析対象基準タイヤモデル42の各要素(全要素)のポアソン比を0.1以下の一定値にし、かつ各要素の弾性定数および質量密度に一定の値を付与することが好ましい。
解析対象基準タイヤモデル42に与える変形は、解析対象基準タイヤモデル42のタイヤ外周表面の節点の他にタイヤ内周表面上の節点に強制変位を与えて変形計算を行うことにより得られることもできる。この場合、タイヤ内周表面上の節点にも修正形状差分の分布が強制変位として与えられる。
FIGS. 5A and 5B are diagrams for explaining the analysis-target base tire model of the present embodiment. FIG. 5A unifies each element (all elements) of the analysis target reference tire model 42 with the same physical property values. Specifically, it has a compressibility, is very soft, has a very low mass density, has a Poisson's ratio of 0.01, and uses elastic constants including Young's modulus and shear stiffness in simulation calculations of tire performance. The value (actual rubber member value) is set to 1 / 100th of the value, and the mass density is 100,000 times the value used for the tire performance simulation calculation (actual rubber, steel and other tire component values). The result after deformation | transformation calculation of the analysis object reference | standard tire model 42 when set to the value of 1 is shown. As shown in FIG. 5A, the nodes inside the tire model are arranged in an orderly manner without being disturbed. FIG. 5B shows the result after deformation calculation of the analysis target reference tire model 42 using the commonly used Poisson's ratio and material constant values. As shown in FIG.5 (b), the node inside a tire model is disordered and the element has an irregular shape. Thus, in the present embodiment, each element (all the analysis target reference tire model 42) is obtained in that the analysis target base tire model 46 generated by the deformation calculation of the analysis target reference tire model 42 is obtained as an appropriate tire model. It is preferable to set the Poisson's ratio of the element) to a constant value of 0.1 or less, and to give a constant value to the elastic constant and mass density of each element.
The deformation applied to the analysis target reference tire model 42 can also be obtained by performing a deformation calculation by applying a forced displacement to the nodes on the tire inner peripheral surface in addition to the nodes on the tire outer peripheral surface of the analysis target reference tire model 42. . In this case, the distribution of the corrected shape difference is also given as a forced displacement to the nodes on the tire inner peripheral surface.

こうして、解析対象基底タイヤモデル作成部28は、変形タイヤモデル設定部26で設定された変形タイヤモデル44の種類だけ、変形タイヤモデル44に応じて定まる修正形状差分の分布を解析対象基準タイヤモデル42に与えて、解析対象基底タイヤモデル46を作成する。作成された解析対象基底タイヤモデル46は、メモリ14に記憶される。このとき、解析対象基底タイヤモデル46は、節点の位置情報、節点によって構成される要素の情報、タイヤ構成部材のポアソン比、タイヤ構成部材の弾性定数、及びタイヤ構成部材の質量密度の情報等によって構成されているので、これらの情報がメモリ14に記憶される。   In this way, the analysis target base tire model creation unit 28 analyzes the distribution of the corrected shape difference determined according to the modified tire model 44 for the type of the modified tire model 44 set by the modified tire model setting unit 26. The analysis target base tire model 46 is created. The created analysis target base tire model 46 is stored in the memory 14. At this time, the base tire model 46 to be analyzed is based on the position information of the nodes, the information of the elements constituted by the nodes, the Poisson's ratio of the tire constituent members, the elastic constants of the tire constituent members, the information on the mass density of the tire constituent members, etc. Since it is configured, these pieces of information are stored in the memory 14.

試行タイヤモデル作成部30は、メモリ14に記憶された複数の解析対象基底タイヤモデル46を呼び出して、解析対象基底タイヤモデル46毎の変形量を線形加算することにより、有限要素モデルである試行タイヤモデルを作成する。図6は、本実施形態の解析対象基底タイヤモデルから試行タイヤモデルを作成する方法を説明する図である。
図6に示すように、解析対象基底タイヤモモデル1〜Nが作成されているとき、試行タイヤモデル作成部30は、各モデルの変形量、すなわち、解析対象基底タイヤモデル46それぞれの解析対象基準タイヤモデル42からの変形量に重み付け係数α〜αを乗算し、この乗算結果を加算し、加算により得られた変形量を解析対象基準タイヤモデル42に付与することにより、試行タイヤモデルを作成する。
なお、重み付け係数α〜αは、設定された値が用いられる。重み付け係数α〜αについては、例えば、モンテカルロ法やラテン超方格法、準乱数法などの実験計画に従って水準を振ってもよいし、実験計画法における直交表を用いて水準を振ってもよい。重み付け係数α〜αの値は、決定部34によって定められる。なお、重み付け係数α〜αの値の総和が常に1となるように設定されていることが好ましい。
本実施形態の試行タイヤモデル作成部30では、解析対象基底タイヤモデル46毎の変形量を線形加算することにより、試行タイヤモデルを作成するが、解析対象基底タイヤモデル46毎の各節点の位置情報である位置座標の値に重み付け係数α〜αを乗算して累積することにより、試行タイヤモデルを作成してもよい。この場合においても、重み付け係数α〜αの値の総和が常に1となるように設定されていることが好ましい。
The trial tire model creation unit 30 calls a plurality of analysis target base tire models 46 stored in the memory 14 and linearly adds deformation amounts for each analysis target base tire model 46, so that the trial tire is a finite element model. Create a model. FIG. 6 is a diagram for explaining a method of creating a trial tire model from the analysis target base tire model of the present embodiment.
As shown in FIG. 6, when the analysis target base tire models 1 to N are generated, the trial tire model generation unit 30 determines the deformation amount of each model, that is, the analysis target reference of each analysis target base tire model 46. The trial tire model is obtained by multiplying the deformation amount from the tire model 42 by weighting coefficients α 1 to α N , adding the multiplication results, and giving the deformation amount obtained by the addition to the analysis target reference tire model 42. create.
Note that set values are used as the weighting coefficients α 1 to α N. For the weighting coefficients α 1 to α N , for example, the levels may be assigned according to an experimental design such as Monte Carlo method, Latin hypersquare method, or quasi-random method, or the levels may be changed using orthogonal tables in the experimental design method. Also good. The values of the weighting coefficients α 1 to α N are determined by the determination unit 34. It is preferable that the total sum of the values of the weighting coefficients alpha 1 to? N is always set to be 1.
In the trial tire model creation unit 30 of the present embodiment, the trial tire model is created by linearly adding the deformation amount for each analysis target base tire model 46. However, the position information of each node for each analysis base tire model 46 The trial tire model may be created by multiplying the value of the position coordinates by the weighting coefficients α 1 to α N and accumulating them. In this case, it is preferable that the total sum of the values of the weighting coefficients alpha 1 to? N is always set to be 1.

評価部32は、試行タイヤモデル作成部30で作成された試行タイヤモデルを用いてタイヤ性能のシミュレーション計算を行うことにより、試行タイヤモデルのタイヤ断面形状に関してタイヤ性能の評価を行う。タイヤ性能は、例えば、タイヤの転がり抵抗、トレッドの摩耗寿命、トレッドの偏摩耗、振動乗心地性能、タイヤ騒音、ベルトの耐久性能、タイヤの横ばね定数(横剛性)あるいは縦ばね定数(縦剛性)等のタイヤの特性値を含む。
なお、前記基底タイヤモデル算出時において要素に仮想物性の値を用いた場合、タイヤ性能評価時における要素の材料物性は実際のゴム、スチール等のタイヤ構成部材の値が設定される。
The evaluation unit 32 evaluates the tire performance with respect to the tire cross-sectional shape of the trial tire model by performing a simulation calculation of the tire performance using the trial tire model created by the trial tire model creation unit 30. Tire performance includes, for example, tire rolling resistance, tread wear life, tread uneven wear, vibration ride performance, tire noise, belt durability, tire lateral spring constant (lateral stiffness) or longitudinal spring constant (longitudinal stiffness). ) And other tire characteristic values.
In addition, when the value of the virtual physical property is used for the element at the time of calculating the base tire model, the value of the actual tire constituent member such as rubber or steel is set as the material physical property of the element at the time of tire performance evaluation.

評価部32は、入力操作デバイス18により予め設定されたタイヤ性能における特性値、例えば固有振動数、縦ばね定数、横ばね定数、前後ばね定数、転がり抵抗、ベルト間における層間剪断歪み、摩耗予測値、あるいは、タイヤが地面に接地したときの接地圧力の値等を数値計算によって算出する。これらの具体的な計算は、周知の方法であるので説明は省略される。   The evaluation unit 32 has characteristic values in the tire performance preset by the input operation device 18, for example, natural frequency, longitudinal spring constant, transverse spring constant, front and rear spring constant, rolling resistance, interlaminar shear strain between belts, and predicted wear value. Alternatively, the value of the contact pressure when the tire contacts the ground is calculated by numerical calculation. These specific calculations are well-known methods and will not be described.

決定部34は、試行タイヤモデル作成部30において行う重み付け加算に用いる重み付け係数α〜αを変更して作成した試行タイヤモデルを用いて評価部32でタイヤ性能の評価を行わせる。重み付け係数α〜αの値は、予め定めた定義域内を連続的に変化させてもよいし、離散的に変化させてもよい。
決定部34は、公知の実験計画法に従って、重み付け係数α〜αについて水準を振り、この値を解析対象基底タイヤモデル46のそれぞれに割り付けることで、試行タイヤモデル作成部30に試行タイヤモデルを作成させる。
The determination unit 34 causes the evaluation unit 32 to evaluate the tire performance using the trial tire model created by changing the weighting coefficients α 1 to α N used for the weighted addition performed in the trial tire model creation unit 30. The values of the weighting coefficients α 1 to α N may be changed continuously within a predetermined domain or may be changed discretely.
The determination unit 34 assigns levels to the weighting coefficients α 1 to α N in accordance with a known experimental design method, and assigns this value to each of the analysis target base tire models 46, so that the trial tire model creation unit 30 has the trial tire model. To create.

決定部34は、作成した試行タイヤモデル毎に評価部32で得られるタイヤの特性値に基づいて、タイヤ断面形状の設計空間を、曲面近似関数を用いて応答曲面関数として定める。この応答曲面関数は、上記重み付け係数を設計変数とする。すなわち、応答曲面関数は、変形量の重み付け加算に用いる重み付け係数α〜αを設計変数として、タイヤの特性値を、曲面近似関数を用いて表したものである。例えば、6つの重み付け係数を定めることにより、1つのタイヤ断面が定まり、曲面近似関数により1つの評価値が得られる。ここで、曲面近似関数は、チェビシェフの直交多項式やn次多項式、動径基底関数法(RBF)やクリギング法等による関数が挙げられる。そして、得られた曲面近似関数に基づき、例えば多目的遺伝的アルゴリズム等の発見的手法や、勾配法などの数理計画法を用いて最適化タイヤ断面形状、すなわち、設定された条件を満足するタイヤの特性値を有する試行タイヤモデルのタイヤ断面形状の探索を行う。
決定部34は、複数の試行タイヤモデルを用いてタイヤの特性値を得るためのシミュレーション計算を行うことにより、少なくとも1つ以上のタイヤの特性値が予め設定された条件を満足する最適化タイヤ断面形状を見出す。
The determination unit 34 determines the tire cross-sectional shape design space as a response surface function using a curved surface approximation function based on the tire characteristic value obtained by the evaluation unit 32 for each created trial tire model. This response surface function uses the weighting coefficient as a design variable. That is, the response surface function is a tire characteristic value expressed using a curved surface approximation function with weighting coefficients α 1 to α N used for weighted addition of deformation amounts as design variables. For example, by defining six weighting factors, one tire cross section is determined, and one evaluation value is obtained by a curved surface approximation function. Here, examples of the curved surface approximation function include Chebyshev's orthogonal polynomial, n-order polynomial, radial basis function method (RBF), Kriging method, and the like. Then, based on the obtained curved surface approximation function, for example, a heuristic method such as a multi-purpose genetic algorithm or a mathematical programming method such as a gradient method is used to optimize the tire cross-sectional shape, that is, a tire satisfying a set condition. A tire cross-sectional shape of a trial tire model having a characteristic value is searched.
The determining unit 34 performs a simulation calculation for obtaining a tire characteristic value using a plurality of trial tire models, so that at least one tire characteristic value satisfies a preset condition. Find the shape.

決定部30は、こうしてタイヤの特性値が予め設定された条件に適合したタイヤ断面形状を決定する。予め設定された条件とは、例えば、タイヤの特性値の範囲、タイヤの特性値の最小値、あるいはタイヤの特性値の最大値等である。   The determination unit 30 thus determines a tire cross-sectional shape in which the tire characteristic value meets the preset condition. The preset condition is, for example, a range of tire characteristic values, a minimum value of tire characteristic values, or a maximum value of tire characteristic values.

決定部34では、重み付け係数α〜αを変更して最適なタイヤ断面形状を決定するので、タイヤの特性値が条件を満足する重み付け係数α〜αを抽出することで、最適化タイヤ断面形状を容易に求めることができる。 In decision section 34, because it determines the optimal tire cross section by changing the weighting coefficients alpha 1 to? N, by extracting the weighting coefficients alpha 1 to? N of characteristic values of the tire satisfies the condition, optimization The tire cross-sectional shape can be easily obtained.

なお、得られた最適化タイヤ断面形状の情報は、出力装置20に出力される他、図示されないタイヤ加硫用金型を作成するCADシステム等に送られる。あるいは、得られた最適なタイヤ断面形状は、タイヤデフレート時のタイヤ断面形状の情報として、あるいは、インモールドタイヤ断面形状の情報として、メモリ14に記憶され、さらに、図示されないハードディスクや記録メディア等に記録される。   The obtained information on the optimized tire cross-sectional shape is output to the output device 20, and is also sent to a CAD system or the like that creates a tire vulcanization mold (not shown). Alternatively, the optimum tire cross-sectional shape obtained is stored in the memory 14 as information on the tire cross-sectional shape at the time of tire deflation or as information on the cross-sectional shape of the in-mold tire, and is further stored in a hard disk or recording medium (not shown). To be recorded.

本実施形態では、試行タイヤモデル作成部30において、決定部34で定めた重み付け係数α〜αを用いて、複数の試行タイヤモデルを作成したが、決定部34は、評価部32で得られたタイヤの特性値に応じて、重み付け係数α〜αを変更しながら、試行タイヤモデルを1つずつ作成することもできる。すなわち、重み付け係数α〜αを変更して試行タイヤモデル作成部30において試行タイヤモデルを1つ作成し、この作成した試行タイヤモデルについてのタイヤの評価値を評価部32において求め、この評価値に応じて、決定部34は、先に定めた重み付け係数α〜αを変更することもできる。これにより、絶えず重み付け係数α〜αを変更しながら、予め設定された条件をタイヤの特性値が満足するような重み付け係数α〜αを探索し見出すことができる。 In the present embodiment, the trial tire model creation unit 30 creates a plurality of trial tire models using the weighting coefficients α 1 to α N determined by the determination unit 34, but the determination unit 34 obtains the evaluation unit 32. Trial tire models can be created one by one while changing the weighting coefficients α 1 to α N in accordance with the characteristic values of the obtained tires. That is, the trial tire model creation unit 30 creates one trial tire model by changing the weighting coefficients α 1 to α N , and the evaluation unit 32 obtains a tire evaluation value for the created trial tire model. Depending on the value, the determination unit 34 can also change the previously determined weighting coefficients α 1 to α N. Accordingly, while constantly change the weighting coefficients alpha 1 to? N, the preset condition can be found by searching the weighting coefficients alpha 1 to? N, such as characteristic values of the tire satisfactory.

(タイヤ断面形状決定方法)
図7は、本実施形態のタイヤ断面形状決定方法のフローを説明する図である。
まず、モデル作成部24は、基準タイヤを再現した、有限要素モデルである基準タイヤモデル40を作成し、変形タイヤモデル設定部26は、基準タイヤのタイヤ断面形状が変形したタイヤ断面形状を有する有限要素モデルである変形タイヤモデル44を設定する(ステップS10)。基準タイヤモデル40は、有限要素法によるシミュレーション計算が可能なタイヤモデルとなっている。なお、下記に示す固有値解析をしない場合は、各要素の材料定数を含まず、単にメッシュ分割構造が規定されたタイヤモデルであってもよい。このタイヤモデルは、オペレータが入力操作デバイス18を用いて入力設定した情報に基いてモデル作成部24により作成されてもよく、あるいは、メモリ14に記憶されていた各情報を組み合わせて、モデル作成部24により作成されてもよい。
変形タイヤモデル設定部26は、タイヤ断面形状が互いに異なる複数種類の変形タイヤモデル44を設定する。変形タイヤモデル44の設定は、変形タイヤモデルのタイヤ断面形状を、メモリ14に記憶されたタイヤ断面形状を呼び出して、このタイヤ断面形状を持つタイヤモデルを作成することにより行う。あるいは、基準タイヤモデル40の固有値解析を行って、異なる変形形状を有する固有振動モードのタイヤ断面形状を変形タイヤモデル44のタイヤ断面形状とし、このタイヤ断面形状を持つタイヤモデルを作成することにより変形タイヤモデルを設定することができる。この場合、基準タイヤモデル40の材料定数を、ベルト構成部材やビードコア等の金属で構成される部分と、トレッドゴムやサイドゴムのようなゴム材料で構成される部分の区別なく、一定の小さな値にすることが好ましい。作成された変形タイヤモデル44には、実際のタイヤの構成部材の材料定数が付与される。あるいは、メモリ14に記憶されているタイヤ断面形状が互いに異なる、有限要素モデルであるタイヤモデルを複数呼び出して、変形タイヤモデル44として設定することもできる。
(Tire cross-sectional shape determination method)
FIG. 7 is a diagram illustrating the flow of the tire cross-sectional shape determination method of the present embodiment.
First, the model creation unit 24 creates a reference tire model 40 that is a finite element model that reproduces the reference tire, and the modified tire model setting unit 26 has a finite shape having a tire cross-sectional shape obtained by deforming the tire cross-sectional shape of the reference tire. A modified tire model 44, which is an element model, is set (step S10). The reference tire model 40 is a tire model that can be simulated by a finite element method. In the case where the eigenvalue analysis shown below is not performed, a tire model that does not include the material constants of each element and that simply defines a mesh division structure may be used. The tire model may be created by the model creation unit 24 based on information input and set by the operator using the input operation device 18, or by combining each information stored in the memory 14, the model creation unit 24 may be created.
The modified tire model setting unit 26 sets a plurality of types of modified tire models 44 having different tire cross-sectional shapes. The modified tire model 44 is set by calling the tire sectional shape stored in the memory 14 as the tire sectional shape of the modified tire model and creating a tire model having this tire sectional shape. Alternatively, the eigenvalue analysis of the reference tire model 40 is performed, the tire cross-sectional shape of the natural vibration mode having a different deformed shape is set as the tire cross-sectional shape of the deformed tire model 44, and the tire model having the tire cross-sectional shape is created. A tire model can be set. In this case, the material constant of the reference tire model 40 is set to a constant small value without distinction between a portion made of metal such as a belt constituent member or a bead core and a portion made of rubber material such as tread rubber or side rubber. It is preferable to do. The created modified tire model 44 is given the material constants of the actual tire components. Alternatively, a plurality of tire models that are finite element models having different tire cross-sectional shapes stored in the memory 14 can be called and set as the modified tire model 44.

さらに、モデル作成部24は、解析対象基準タイヤモデル42を作成する(ステップS12)。解析対象基準タイヤモデル42は、基準タイヤとタイヤ断面形状が異なる解析対象基準タイヤをモデル化した有限要素タイヤモデルである。解析対象基準タイヤモデル42も、基準タイヤモデル40と同様に、有限要素法によるシミュレーション計算が可能なタイヤモデルとなっている。解析対象基準タイヤモデル42のメッシュ分割構造は、基準タイヤモデル40のメッシュ分割構造と一致していなくてもよい。メッシュ分割構造が一致とは、節点の位置座標が異なっていてもよいが、節点により構成される要素が互いに対応していることをいう。作成された解析対象基準タイヤモデル42の各情報はメモリ14に記憶される。   Further, the model creation unit 24 creates an analysis target reference tire model 42 (step S12). The analysis target reference tire model 42 is a finite element tire model obtained by modeling an analysis target reference tire having a tire cross-sectional shape different from that of the reference tire. Similar to the reference tire model 40, the analysis target reference tire model 42 is a tire model that can be simulated by a finite element method. The mesh division structure of the analysis target reference tire model 42 may not match the mesh division structure of the reference tire model 40. Matching mesh division structure means that the position coordinates of the nodes may be different, but the elements constituted by the nodes correspond to each other. Each information of the created analysis target reference tire model 42 is stored in the memory 14.

次に、解析対象基底タイヤモデル作成部28は、複数の解析対象基底タイヤモデル46を作成する(ステップS16)。
具体的には、解析対象基底タイヤモデル作成部28は、まず、ステップS10で作成した変形タイヤモデル44それぞれと基準タイヤモデル40との間の形状の差を表す形状差分の分布を求める。図4(e)は、符号○によって、形状差分の分布の一例を示している。区間は、タイヤセンターラインの位置(図4(c)の例では、点Cの位置)とビード先端位置(図4(c)の例では、点C’の位置)までの領域を、複数のタイヤ断面形状を特徴付ける、タイヤ外周表面上の代表点により、区分けされていることが好ましい。より具体的には、代表点は、タイヤ最大幅を有する点(図4(c)の例では、点C2)、及びトレッドゴムの配置領域のうちのタイヤ断面幅方向の端部の点(図4(c)の例では、点C1)を含むことが好ましい。
次に、解析対象基底タイヤモデル作成部28は、タイヤ断面形状を特徴付けるタイヤ外周表面上の複数の区間の各区間において、求めた形状差分の分布に用いる区間毎のペリフェリ長さが、解析対象基準タイヤモデル42の対応する区間のペリフェリ長さに一致するように、形状差分の分布における区間毎のペリフェリ長さを、区間毎に伸張あるいは圧縮して修正形状差分を求める。
さらに、解析対象基底タイヤモデル作成部28は、求めた修正形状差分の分布を用いて、解析対象基準タイヤモデル42に変形を与えることにより、有限要素モデルである解析対象基底タイヤモデル46を複数作成する。
このとき、解析対象基準タイヤモデル42に与える変形は、解析対象基準タイヤモデル42のタイヤ外周表面上の節点に強制変位を与えて、あるいは、タイヤ外周表面上の節点及びタイヤ内周表面上の節点に強制変位を与えて、変形計算を行うことにより得られることが、タイヤモデルを効率よく作成する上で好ましい。
また、変形計算を行うとき、解析対象基準タイヤモデル42の各要素のポアソン比を0.1以下の一定値にし、かつ弾性定数および質量密度に一定の値を付与することが、図5(a)に示すように、タイヤモデルの内部の節点の位置が乱れることなく整然と配置される点で好ましい。作成された複数の解析対象基底タイヤモデル46は、メモリ14に記憶される。
Next, the analysis target base tire model creation unit 28 creates a plurality of analysis target base tire models 46 (step S16).
Specifically, the analysis target base tire model creation unit 28 first obtains a distribution of shape differences representing the shape difference between each of the modified tire models 44 created in step S10 and the reference tire model 40. FIG. 4E shows an example of the distribution of the shape difference by the symbol ◯. The section includes a region extending from the position of the tire center line (the position of point C in the example of FIG. 4C) to the bead tip position (the position of point C ′ in the example of FIG. 4C). It is preferable that the tire is sectioned by representative points on the tire outer peripheral surface that characterize the tire cross-sectional shape. More specifically, the representative point is a point having the maximum tire width (point C2 in the example of FIG. 4C) and a point at the end in the tire cross-sectional width direction in the arrangement region of the tread rubber (see FIG. In the example of 4 (c), it is preferable to include the point C1).
Next, the analysis target base tire model creation unit 28 determines that the peripheral length for each section used for the distribution of the obtained shape difference in each section of the plurality of sections on the tire outer peripheral surface characterizing the tire cross-sectional shape is the analysis target criterion. The corrected shape difference is obtained by expanding or compressing the peripheral length for each section in the distribution of the shape difference so as to coincide with the peripheral length of the corresponding section of the tire model 42.
Further, the analysis target base tire model creation unit 28 creates a plurality of analysis target base tire models 46, which are finite element models, by deforming the analysis target reference tire model 42 using the obtained distribution of the corrected shape difference. To do.
At this time, the deformation applied to the analysis target reference tire model 42 applies a forced displacement to the nodes on the tire outer peripheral surface of the analysis target reference tire model 42, or the nodes on the tire outer peripheral surface and the nodes on the tire inner peripheral surface. It is preferable to obtain a tire model efficiently by applying a forced displacement to the tire and performing deformation calculation.
Further, when the deformation calculation is performed, the Poisson's ratio of each element of the analysis target reference tire model 42 is set to a constant value of 0.1 or less, and constant values are given to the elastic constant and the mass density as shown in FIG. ) Is preferable in that the positions of the nodes inside the tire model are arranged orderly without being disturbed. The created plurality of analysis target base tire models 46 are stored in the memory 14.

次に、試行タイヤモデル作成部30は、複数の解析対象基底タイヤモデル46を用いて試行タイヤモデルを作成する(ステップS16)。具体的には、試行タイヤモデル作成部30は、メモリ14に記憶された複数の解析対象基底タイヤモデル46を呼び出して、解析対象基底タイヤモデル46毎の変形量を線形加算することにより、有限要素モデルである試行タイヤモデルを作成する。図6に示すように、解析対象基底タイヤモモデル1〜Nが作成されているとき、試行タイヤモデル作成部30は、各モデルの変形量、すなわち、解析対象基準タイヤモデル42からの変形量、に重み付け係数α〜αを乗算し、この乗算結果を加算し、加算により得られた変形量を解析対象基準タイヤモデル42に付与することにより、試行タイヤモデルを作成する。重み付け係数α〜αは、設定された値が用いられる。重み付け係数α〜αについては、例えば、モンテカルロ法やラテン超方格法、準乱数法などの実験計画に従って水準を振ってもよいし、直交表を用いて水準を振ってもよい。重み付け係数α〜αの値は、決定部34によって定められ、試行タイヤモデル作成部30に送られる。
解析対象基底タイヤモデルは固定されている一方、重み付け係数α〜αが変化することにより試行タイヤモデルが作成されているので、試行タイヤモデルと重み付け係数α〜αの組とは一対一に対応する。
Next, the trial tire model creation unit 30 creates a trial tire model using the plurality of analysis target base tire models 46 (step S16). Specifically, the trial tire model creation unit 30 calls a plurality of analysis target base tire models 46 stored in the memory 14, and linearly adds the deformation amount for each analysis target base tire model 46, thereby providing a finite element. Create a trial tire model that is a model. As shown in FIG. 6, when the analysis target base tire models 1 to N are generated, the trial tire model creation unit 30 determines the deformation amount of each model, that is, the deformation amount from the analysis target reference tire model 42, Is multiplied by weighting coefficients α 1 to α N , the multiplication results are added, and the deformation amount obtained by the addition is added to the analysis target reference tire model 42 to create a trial tire model. As the weighting coefficients α 1 to α N , set values are used. For the weighting coefficients α 1 to α N , for example, the levels may be assigned according to an experimental design such as a Monte Carlo method, a Latin hypersquare method, or a quasi-random number method, or may be assigned using an orthogonal table. The values of the weighting coefficients α 1 to α N are determined by the determination unit 34 and sent to the trial tire model creation unit 30.
While analyzed base tire model is fixed, since the weighting factor alpha 1 to? N attempts tire model is created by varying the pair is a set of trial tire model and the weighting factor alpha 1 to? N Corresponding to one.

次に、評価部32は、作成された試行タイヤモデルを用いてタイヤのシミュレーション計算を行って、タイヤ性能の評価を行う(ステップS18)。評価部32は、予め設定されたタイヤ性能における特性値、例えば固有振動数、縦ばね定数、横ばね定数、前後ばね定数、転がり抵抗、ベルト間における層間剪断歪み、摩耗予測値、あるいは、タイヤが地面に接地したときの接地圧力の値等を数値計算によって算出する。算出結果は、メモリ14に記憶される。評価部32は、作成された全ての試行タイヤモデルのシミュレーション計算が行われたか否かを判定する(ステップS20)。判定の結果が否定である場合(Noである場合)、評価部32は、ステップS18に戻り、まだシミュレーション計算されていない試行タイヤモデルのシミュレーション計算を行う。こうして、作成された試行タイヤモデル全てがシミュレーション計算されて、タイヤ特性値が得られるまで、ステップS18,20を繰り返す。   Next, the evaluation unit 32 performs a tire simulation calculation using the created trial tire model to evaluate the tire performance (step S18). The evaluation unit 32 is a characteristic value in a preset tire performance, such as a natural frequency, a longitudinal spring constant, a transverse spring constant, a longitudinal spring constant, a rolling resistance, an interlaminar shear strain between belts, a predicted wear value, or a tire The value of contact pressure when touching the ground is calculated by numerical calculation. The calculation result is stored in the memory 14. The evaluation unit 32 determines whether or not simulation calculation has been performed for all the created trial tire models (step S20). When the result of the determination is negative (when it is No), the evaluation unit 32 returns to Step S18 and performs simulation calculation of a trial tire model that has not yet been calculated by simulation. Thus, steps S18 and S20 are repeated until all of the created trial tire models are calculated by simulation and tire characteristic values are obtained.

次に、決定部34は、試行タイヤモデルのタイヤ特性値をメモリ14から呼び出して、これらのタイヤ特性値を用いて、タイヤ特性値が条件を満足するような重み付け係数α〜αを探索する。これにより、決定部34は、タイヤ特性値が条件を満足するような最適化タイヤ断面形状を抽出する(ステップS22)。
決定部34は、作成した試行タイヤモデル毎に評価部32で得られるタイヤの特性値に基づいて、タイヤ断面形状の設計空間を、曲面近似関数を用いて応答曲面関数として定める。この応答曲面関数は、上記重み付け係数α〜αを設計変数とする。例えば、6つの重み付け係数α〜αを定めることにより、1つのタイヤ断面が定まり、曲面近似関数により1つのタイヤ性能の評価値が得られる。この定めた曲面近似関数に基づき、例えば多目的遺伝的アルゴリズム等の進化的計算手法や、勾配法などの数理計画法を用いて最適化タイヤ断面形状、すなわち、設定された条件を満足するタイヤの特性値を有する試行タイヤモデルのタイヤ断面形状の探索を行う。
なお、決定部34は、複数の試行タイヤモデルを用いて作られた応答曲面関数を用いて最適化タイヤ断面形状を抽出する方法の代わりに、1つの試行タイヤモデルを用いて求められたタイヤ特性値に基いて、タイヤ特性値が設定された条件を満足するように、多目的遺伝的アルゴリズム等の進化的計算手法を用いて改良したタイヤ断面形状を有する試行タイヤモデルを逐次作成しながら、最適化タイヤ断面形状を抽出することもできる。
すなわち、決定部34は、前記改良したタイヤ断面形状を有する試行タイヤモデルを逐次作成しながら、最適化タイヤ断面形状を抽出する方法と、試行タイヤモデルのタイヤ特性値から応答曲面を作成し、最適化タイヤ断面形状を抽出する方法の両方が備わっている。オペレータは、2つの方法のいずれかを予め入力操作デバイス18を用いて選択可能である。なお、抽出される最適化タイヤ断面形状はひとつに限定されない。例えば、目的特性が複数あるときにはパレート解の全てもしくは一部が抽出されてもよい。
Next, the determination unit 34 retrieves the tire characteristic values of the trial tire model from the memory 14, and uses these tire characteristic values to search for weighting coefficients α 1 to α N that satisfy the conditions of the tire characteristic values. To do. Thereby, the determination part 34 extracts the optimized tire cross-sectional shape that a tire characteristic value satisfies conditions (step S22).
The determination unit 34 determines the tire cross-sectional shape design space as a response surface function using a curved surface approximation function based on the tire characteristic value obtained by the evaluation unit 32 for each created trial tire model. This response surface function uses the weighting coefficients α 1 to α N as design variables. For example, by defining six weighting factors α 1 to α N , one tire cross section is determined, and one evaluation value of tire performance is obtained by a curved surface approximation function. Based on this defined curved surface approximation function, for example, using an evolutionary calculation method such as a multi-objective genetic algorithm or a mathematical programming method such as a gradient method, the tire cross-sectional shape optimized, that is, the characteristics of a tire that satisfies the set conditions A tire cross-sectional shape of a trial tire model having a value is searched.
Note that the determination unit 34 determines the tire characteristics obtained using one trial tire model instead of the method of extracting the optimized tire cross-sectional shape using the response surface function created using a plurality of trial tire models. Based on the values, optimization is performed while successively creating trial tire models with tire cross-sectional shapes improved using evolutionary calculation methods such as multi-purpose genetic algorithms so that the tire characteristic values satisfy the set conditions The tire cross-sectional shape can also be extracted.
That is, the determination unit 34 creates a response curved surface from the tire characteristic value of the trial tire model and a method of extracting the optimized tire cross-section shape while sequentially creating the trial tire model having the improved tire cross-section shape, Both methods of extracting the modified tire cross-sectional shape are provided. The operator can select one of two methods using the input operation device 18 in advance. The extracted optimized tire cross-sectional shape is not limited to one. For example, when there are a plurality of target characteristics, all or a part of the Pareto solution may be extracted.

こうして、決定部34は、最適化タイヤ断面形状を抽出することができるが、最適化タイヤ断面形状の探索過程を、出力装置20に画面表示することが好ましい。すなわち、決定部34は、最適化タイヤ断面形状を見出すときに得られるタイヤ断面形状を特徴付けるパラメータと、タイヤの特性値との対応関係を可視化して画面表示することが好ましい。上記パラメータには、重み付け係数α〜αの他、タイヤ最大幅を有する点、及びセクターモールドとサイドモールドとの分割位置の点、例えばトレッドゴムの配置領域のうちの前記タイヤ外周表面上のタイヤ断面幅方向の端部の点やタイヤ外径やトレッドセンター部の曲率半径等、形状を特徴付ける寸法情報を含めることが好ましい。
図8(a),(b)には、重み付け係数α、α2の値とタイヤの特性値との関係を示す図である。このような重み付け係数α、α2の値とタイヤの特性値の組は、最適化タイヤ断面形状の探索過程で得られたものである。図8(a)では、重み付け係数αの値によらず、タイヤの特性値の変化は小さいことが示され、図8(b)では、重み付け係数α2の値が大きいほど、タイヤの特性値は低下することが示されている。これより、画面表示を見たオペレータは、上記タイヤの特性値が予め定めた条件を満足するような重み付け係数α2の値が、大きいほど望ましいのか、小さいほど望ましいのか、もしくはある所定の値に近づくほど望ましいのかといった傾向を知ることができる。このように、画面表示により、オペレータは、タイヤ断面形状を特徴付けるパラメータのうち、どのパラメータが上記特性値に影響を与えるものであるか、知見することができ、この知見をタイヤ設計の指針として用いることができる。
Thus, the determination unit 34 can extract the optimized tire cross-sectional shape, but it is preferable to display the search process for the optimized tire cross-sectional shape on the output device 20. That is, it is preferable that the determination unit 34 visualizes and displays the correspondence relationship between the parameter characterizing the tire cross-sectional shape obtained when finding the optimized tire cross-sectional shape and the characteristic value of the tire. The above parameters include weighting coefficients α 1 to α N , a point having the maximum tire width, and a point of a division position of the sector mold and the side mold, for example, on the tire outer peripheral surface in the arrangement region of the tread rubber. It is preferable to include dimensional information characterizing the shape, such as the end point in the tire cross-sectional width direction, the tire outer diameter, and the radius of curvature of the tread center portion.
FIGS. 8A and 8B are diagrams showing the relationship between the values of the weighting coefficients α 1 and α 2 and the tire characteristic values. Such sets of weighting coefficients α 1 and α 2 and tire characteristic values are obtained in the process of searching for an optimized tire cross-sectional shape. In FIG. 8 (a), regardless of the value of the weighting factor alpha 1, changes in the characteristic values of the tire is shown to be smaller, in FIG. 8 (b), as the value of the weighting coefficient alpha 2 is large, the characteristics of the tire The value is shown to decrease. From this, the operator who sees the screen display, whether the value of the weighting coefficient α 2 that satisfies the predetermined condition of the tire is larger is more desirable, smaller is more desirable, or a certain predetermined value. You can see the trend of the better the closer you are. Thus, the screen display allows the operator to know which parameter affects the characteristic value among the parameters characterizing the tire cross-sectional shape, and uses this knowledge as a guideline for tire design. be able to.

(プログラム)
上記タイヤ断面形状決定方法は、コンピュータでプログラムを起動させることにより、実現することができる。このようなプログラムは、以下の手順を含む。すなわち、以下の手順をコンピュータに実行させるコンピュータが読み取り可能なプログラムであって、
(A)有限要素モデルである基準タイヤモデル40から、基準タイヤモデル40のタイヤ断面形状が変形したタイヤ変形形状を有する変形タイヤモデル44を複数定める手順と、
(B)基準タイヤモデル40のタイヤ断面形状とタイヤ断面形状が異なる、有限要素モデルである解析対象基準タイヤモデル42作成する手順と、
(C)変形タイヤモデル44それぞれと基準タイヤモデル40との間の形状の差を表す形状差分の分布を求める手順と、
(D)タイヤ断面形状を特徴付けるタイヤ外周表面上の複数の区間の各区間において、求めた形状差分の分布に用いる区間毎のペリフェリ長さが、解析対象基準タイヤモデルの対応する区間のペリフェリ長さに一致するように、形状差分の分布における区間毎のペリフェリ長さを、区間毎に伸張あるいは圧縮して修正形状差分を求め、求めた修正形状差分の分布を用いて、解析対象基準タイヤモデル42に変形を与えることにより、有限要素モデルである解析対象基底タイヤモデル46を複数作成する手順と、
(E)作成した解析対象基底タイヤモデル46毎の変形量を線形加算することにより、有限要素モデルである試行タイヤモデルを作成する手順と、を有する。
(program)
The tire cross-sectional shape determination method can be realized by starting a program with a computer. Such a program includes the following procedures. That is, a computer-readable program that causes a computer to execute the following procedure,
(A) A procedure for determining a plurality of modified tire models 44 having a tire deformation shape in which the tire cross-sectional shape of the reference tire model 40 is deformed from the reference tire model 40 which is a finite element model;
(B) a procedure of creating a reference tire model 42 to be analyzed, which is a finite element model, in which the tire cross-sectional shape of the reference tire model 40 is different from the tire cross-sectional shape;
(C) a procedure for obtaining a distribution of shape differences representing a difference in shape between each of the modified tire models 44 and the reference tire model 40;
(D) In each section of the plurality of sections on the tire outer peripheral surface characterizing the tire cross-sectional shape, the peripheral length for each section used for the distribution of the obtained shape difference is the peripheral length of the section corresponding to the analysis target reference tire model The peripheral length of each section in the distribution of shape differences is expanded or compressed for each section to obtain a corrected shape difference, and the analysis target reference tire model 42 is used using the obtained distribution of the corrected shape difference. A procedure for creating a plurality of analysis target base tire models 46, which are finite element models, by giving deformation to
(E) A procedure for creating a trial tire model, which is a finite element model, by linearly adding deformation amounts for each created base tire model 46 to be analyzed.

さらに、
(F)(A)〜(E)のステップにより作成された複数の解析対象基底タイヤモデルそれぞれの変形量を、重み付け係数を変えてコンピュータに線形加算させることにより、複数の試行タイヤモデルを作成させる手順と、
(G)複数の試行タイヤモデルを用いてタイヤの特性値を得るためのシミュレーション計算を、コンピュータに行わせることにより、少なくとも1つ以上のタイヤの特性値が予め設定された条件を満足する最適化タイヤ断面形状を、コンピュータに見出させる手順と、を有することが好ましい。
further,
(F) A plurality of trial tire models are created by causing the computer to linearly add the deformation amounts of the plurality of analysis target base tire models created in steps (A) to (E) while changing the weighting coefficient. Procedure and
(G) Optimization in which at least one tire characteristic value satisfies a preset condition by causing a computer to perform simulation calculation for obtaining the tire characteristic value using a plurality of trial tire models Preferably having a computer to find the tire cross-sectional shape.

本実施形態のタイヤモデル作成方では、基準タイヤモデル40と変形タイヤモデル44との間の形状差分の分布を、タイヤ断面形状を特徴付けるタイヤ外周表面上の複数の区間の各区間においてペリフェリ長さが、解析対象基準タイヤモデルの対応する区間のペリフェリ長さに一致するように、伸張あるいは圧縮して修正形状差分を求め、この修正形状差分の分布を用いて、解析対象基底タイヤモデル46を作成する。このため、タイヤ断面形状が異なっても、タイヤ断面形状を超えて一貫した特徴をタイヤ断面形状に持つ最適化タイヤ断面形状を得ることができる。したがって、本実施形態で得られる最適化タイヤ断面形状は、タイヤサイズ間で同様のタイヤ特性にバランスを持たせることが可能であるため、タイヤサイズを超えて1つの商品名で販売されるシリーズ化されたタイヤに好適に用いられる。   In the tire model creation method according to the present embodiment, the distribution of the shape difference between the reference tire model 40 and the modified tire model 44 is determined so that the peripheral length in each section of the plurality of sections on the tire outer peripheral surface characterizing the tire cross-sectional shape is as follows. Then, a corrected shape difference is obtained by expansion or compression so as to match the peripheral length of the corresponding section of the analysis target reference tire model, and the analysis target base tire model 46 is created using the distribution of the corrected shape difference. . For this reason, even if the tire cross-sectional shape is different, an optimized tire cross-sectional shape having consistent characteristics in the tire cross-sectional shape beyond the tire cross-sectional shape can be obtained. Therefore, the optimized tire cross-sectional shape obtained in this embodiment can balance the same tire characteristics among tire sizes, so that it is made into a series that is sold under one product name beyond the tire size. It is used suitably for the used tire.

また、タイヤ断面形状を特徴付ける複数の区間として、タイヤセンターラインの位置とビード先端位置までの領域を、複数のタイヤ断面形状を特徴付ける、タイヤ外周表面上の代表点により、区分けされた区間を用いることで、タイヤの特性値が設定した条件を満足する最適化タイヤ断面形状を効果的に得ることができる。特に、代表点は、タイヤ最大幅を有する点C2、及びトレッドゴムの配置領域のうちのタイヤ外周表面上のタイヤ断面幅方向の端部の点C1を含むことにより、最適化タイヤ断面形状をより効果的に得ることができる。   In addition, as a plurality of sections characterizing the tire cross-sectional shape, the sections from the tire center line position to the bead tip position are divided by representative points on the tire outer peripheral surface that characterize the plurality of tire cross-sectional shapes. Thus, an optimized tire cross-sectional shape that satisfies the conditions set by the tire characteristic values can be effectively obtained. In particular, the representative points include the point C2 having the maximum tire width and the point C1 at the end in the tire cross-sectional width direction on the tire outer peripheral surface in the arrangement region of the tread rubber. Can be obtained effectively.

また、本実施形態では、解析対象基底タイヤモデル46を得るために、解析対象基準タイヤモデル42のタイヤ外周表面上の節点に強制変位を与えて、あるいは、タイヤ外周表面上の節点及びタイヤ内周表面上の節点に強制変位を与えて、変形計算を行うことが、修正形状差分の分布を反映したタイヤ断面形状を容易に得る点で、好ましい。
さらに、解析対象基準タイヤモデル42の変形計算を行うとき、解析対象基準タイヤモデル42の各要素のポアソン比を0.1以下の一定値にし、かつ各要素の弾性定数および質量密度に一定の値を付与することで、タイヤモデル内部の節点の位置が乱されない点で好ましい。
In the present embodiment, in order to obtain the analysis target base tire model 46, a forced displacement is applied to the nodes on the tire outer peripheral surface of the analysis target reference tire model 42, or the nodes on the tire outer peripheral surface and the tire inner periphery It is preferable to apply a forced displacement to the nodes on the surface and perform the deformation calculation from the viewpoint of easily obtaining the tire cross-sectional shape reflecting the distribution of the corrected shape difference.
Further, when the deformation calculation of the analysis target reference tire model 42 is performed, the Poisson's ratio of each element of the analysis target reference tire model 42 is set to a constant value of 0.1 or less, and the elastic constant and the mass density of each element are fixed values. Is preferable in that the position of the node inside the tire model is not disturbed.

さらに、解析対象基底タイヤモデル46それぞれの変形量を、重み付け係数を変えて線形加算することにより、複数の試行タイヤモデルを作成し、複数の試行タイヤモデルを用いてタイヤの特性値を得るためのシミュレーション計算を行うことにより、少なくとも1つ以上のタイヤの特性値が予め設定された条件を満足する最適化タイヤ断面形状を、効率よくコンピュータで見出すことができる。   Further, a plurality of trial tire models are created by linearly adding the deformation amounts of the analysis target base tire models 46 while changing the weighting coefficients, and tire characteristic values are obtained using the plurality of trial tire models. By performing the simulation calculation, an optimized tire cross-sectional shape in which at least one or more tire characteristic values satisfy a preset condition can be efficiently found by a computer.

以上、本発明のタイヤモデル作成方法、タイヤ断面形状決定方法、タイヤモデル作成装置、タイヤ断面形状決定装置、及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。   The tire model creation method, tire cross-section shape determination method, tire model creation device, tire cross-section shape determination device, and program according to the present invention have been described in detail above, but the present invention is not limited to the above-described embodiments, and Various improvements and changes may be made without departing from the spirit of the invention.

10 タイヤ断面形状決定装置
12 CPU
14 メモリ
16 入出力部
17 バス
18 入力操作デバイス
20 出力装置
22 処理モジュール
24 モデル作成部
26 変形タイヤモデル設定部
28 解析対象基底タイヤモデル作成部
30 試行タイヤモデル作成部
32 評価部
34 決定部
40 基準タイヤモデル
42 解析対象基準タイヤモデル
44 変形タイヤモデル
46 解析対象基底タイヤモデル
10 Tire cross-sectional shape determining device 12 CPU
14 Memory 16 Input / output unit 17 Bus 18 Input operation device 20 Output device 22 Processing module 24 Model creation unit 26 Modified tire model setting unit 28 Analysis target base tire model creation unit 30 Trial tire model creation unit 32 Evaluation unit 34 Determination unit 40 Standard Tire model 42 Analysis target reference tire model 44 Deformed tire model 46 Analysis target base tire model

Claims (11)

基準タイヤを再現した有限要素モデルである基準タイヤモデルから、前記基準タイヤモデルのタイヤ断面形状が変形したタイヤ変形形状を有する変形タイヤモデルを複数定めるステップと、
タイヤ断面形状が前記基準タイヤと異なる解析対象基準タイヤを再現した有限要素モデルである解析対象基準タイヤモデルを作成するステップと、
前記変形タイヤモデルそれぞれと前記基準タイヤモデルとの間の形状の差を表す形状差分の分布を求めるステップと、
タイヤ断面形状を特徴付けるタイヤ外周表面上の複数の区間の各区間において、前記形状差分の分布に用いる前記区間毎のペリフェリ長さが、前記解析対象基準タイヤモデルの対応する区間のペリフェリ長さに一致するように、前記形状差分の分布における前記区間毎のペリフェリ長さを、前記区間毎に伸張あるいは圧縮して修正形状差分を求め、前記修正形状差分の分布を用いて、前記解析対象基準タイヤモデルに変形を与えることにより、有限要素モデルである解析対象基底タイヤモデルを複数作成するステップと、
作成した前記解析対象基底タイヤモデル毎の前記解析対象基準タイヤモデルからの変形量を線形加算することにより、有限要素モデルである試行タイヤモデルを作成するステップと、を有し、
コンピュータが、前記変形タイヤモデルを複数定めるステップ、前記解析対象基準タイヤモデルを作成するステップ、前記形状差分の分布を求めるステップ、前記解析対象基底タイヤモデルを複数作成するステップ、及び前記試行タイヤモデルを作成するステップを、実行することを特徴とするタイヤモデル作成方法。
A step of determining a plurality of modified tire models having a tire deformed shape obtained by deforming a tire cross-sectional shape of the reference tire model from a reference tire model that is a finite element model reproducing the reference tire;
Creating an analysis target reference tire model, which is a finite element model that reproduces an analysis target reference tire having a tire cross-sectional shape different from that of the reference tire;
Obtaining a shape difference distribution representing a difference in shape between each of the modified tire models and the reference tire model;
In each section of the plurality of sections on the outer circumferential surface of the tire characterizing the tire cross-sectional shape, the peripheral length for each section used for the distribution of the shape difference matches the peripheral length of the corresponding section of the reference tire model to be analyzed As described above, the peripheral length of each section in the distribution of the shape difference is expanded or compressed for each section to obtain a corrected shape difference, and the analysis target reference tire model is obtained using the distribution of the corrected shape difference. Creating a plurality of analysis target base tire models, which are finite element models, by giving deformation to
Creating a trial tire model that is a finite element model by linearly adding a deformation amount from the analysis target reference tire model for each of the generated analysis target base tire models,
A step of determining a plurality of the modified tire models, a step of generating the analysis target reference tire model, a step of obtaining a distribution of the shape difference, a step of generating a plurality of analysis target base tire models, and the trial tire model. A tire model creating method characterized by executing the creating step .
前記タイヤ断面形状を特徴付ける前記複数の区間は、タイヤセンターラインの位置とビード先端位置との間の領域を、タイヤ断面形状を特徴付ける、前記タイヤ外周表面上の複数の代表点により区分けされた区間である、請求項1に記載のタイヤモデル作成方法。   The plurality of sections characterizing the tire cross-sectional shape are sections divided by a plurality of representative points on the tire outer peripheral surface, characterized by a tire cross-sectional shape, in a region between a tire center line position and a bead tip position. The tire model creation method according to claim 1, wherein: 前記代表点は、タイヤ最大幅を有する点、及びトレッドゴムの配置領域のうちの前記タイヤ外周表面上のタイヤ断面幅方向の端部の点を少なくとも含む、請求項2に記載のタイヤモデル作成方法。   The tire model creation method according to claim 2, wherein the representative points include at least a point having a maximum tire width and a point at an end portion in a tire cross-sectional width direction on the tire outer peripheral surface in a tread rubber arrangement region. . 前記解析対象基底タイヤモデルは、前記解析対象基準タイヤモデルのタイヤ外周表面上の節点に強制変位を与えて前記コンピュータが変形計算を行うことにより得られる、請求項1〜3のいずれか1項に記載のタイヤモデル作成方法。 The analysis target base tire model is obtained by applying a forced displacement to a node on a tire outer peripheral surface of the analysis target reference tire model, and the computer performs deformation calculation according to any one of claims 1 to 3. The tire model creation method described. 前記解析対象基底タイヤモデルは、前記コンピュータが、前記解析対象基準タイヤモデルのタイヤ内周表面上の節点、あるいはタイヤ内周表面上の節点及びタイヤ外周表面上の節点に強制変位を与えて変形計算を行うことにより得られる、請求項1〜3のいずれか1項に記載のタイヤモデル作成方法。 The analyzed base tire model, the computer, deformation calculation gives forced displacement the analyzed reference tire model nodes on the circumference surface tire, or to a node on the node and the tire outer peripheral surface on the inner circumferential surface of the tire The tire model creation method according to any one of claims 1 to 3, which is obtained by performing the steps. 前記解析対象基準タイヤモデルの変形計算を行うとき、前記解析対象基準タイヤモデルの各要素のポアソン比を0.1以下の一定値にし、かつ各要素の弾性定数および質量密度に一定の値である仮想の物性値を付与する、請求項4または5に記載のタイヤモデル作成方法。   When the deformation calculation of the analysis target reference tire model is performed, the Poisson's ratio of each element of the analysis target reference tire model is set to a constant value of 0.1 or less, and the elastic constant and mass density of each element are fixed values. The tire model creation method according to claim 4 or 5, wherein a virtual physical property value is given. 請求項1〜6のいずれか1項に記載のタイヤモデル作成方法により複数作成された前記解析対象基底タイヤモデルそれぞれの前記解析対象基準タイヤモデルからの変形量を、重み付け係数を変えて線形加算することにより、複数の試行タイヤモデルを作成するステップと、
前記複数の試行タイヤモデルを用いてタイヤの特性値を得るためのシミュレーション計算を行うことにより、少なくとも1つ以上のタイヤの特性値が予
め設定された条件を満足する最適化タイヤ断面形状を見出すステップと、を有し、
コンピュータが、前記複数の試行タイヤモデルを作成するステップ及び前記最適化タイヤ断面形状を見出すステップを実行することを特徴とするタイヤ断面形状決定方法。
The amount of deformation from the analysis target reference tire model of each of the analysis target base tire models created by the tire model creation method according to any one of claims 1 to 6 is linearly added by changing a weighting coefficient. Creating a plurality of trial tire models,
A step of finding an optimized tire cross-sectional shape in which at least one tire characteristic value satisfies a preset condition by performing a simulation calculation to obtain a tire characteristic value using the plurality of trial tire models and, the possess,
A tire cross-sectional shape determination method , wherein a computer executes the steps of creating the plurality of trial tire models and finding the optimized tire cross-sectional shape .
さらに、コンピュータ、前記最適化タイヤ断面形状を見出すときに得られるタイヤ断面形状を特徴付けるパラメータと、前記タイヤの特性値との対応関係を可視化して画面表示させるステップ、を有する、請求項7に記載のタイヤ断面形状決定方法。 Furthermore, the computer, and parameters characterizing the tire cross-sectional shape obtained when finding the optimization tire cross-sectional shape, having a step, which causes the screen display to visualize the relationship between the characteristic values of the tire, in claim 7 The tire cross-sectional shape determination method described. 基準タイヤを再現した有限要素モデルである基準タイヤモデル、及びタイヤ断面形状が前記基準タイヤと異なる解析対象基準タイヤを再現した有限要素モデルである解析対象基準タイヤモデルを作成するモデル作成部と、
前記基準タイヤモデルから、前記基準タイヤモデルのタイヤ断面形状が変形したタイヤ変形形状を有する変形タイヤモデルを複数定める変形タイヤモデル設定部と、
前記変形タイヤモデルそれぞれと前記基準タイヤモデルとの間の形状の差を表す形状差分の分布を求めるとともに、タイヤ断面形状を特徴付けるタイヤ外周表面上の複数の区間の各区間において、前記形状差分の分布に用いる前記区間毎のペリフェリ長さが、前記解析対象基準タイヤモデルの対応する区間のペリフェリ長さに一致するように、前記形状差分の分布における前記区間毎のペリフェリ長さを、前記区間毎に伸張あるいは圧縮して修正形状差分を求め、前記修正形状差分の分布を用いて、前記解析対象基準タイヤモデルに変形を与えることにより、有限要素モデルである解析対象基底タイヤモデルを複数作成する解析対象基底タイヤモデル作成部と、
作成した前記解析対象基底タイヤモデルそれぞれの変形量を線形加算することにより、有限要素モデルである試行タイヤモデルを作成する試行タイヤモデル作成部と、を有することを特徴とするタイヤモデル作成装置。
A model creating unit that creates a reference tire model that is a finite element model that reproduces a reference tire, and a reference tire model that is a finite element model that reproduces a reference tire that has a cross-sectional shape different from that of the reference tire.
From the reference tire model, a modified tire model setting unit for determining a plurality of modified tire models having a tire deformed shape in which a tire cross-sectional shape of the reference tire model is deformed,
A distribution of shape differences representing a difference in shape between each of the modified tire models and the reference tire model is obtained, and the distribution of the shape differences in each of a plurality of sections on the tire outer peripheral surface characterizing the tire cross-sectional shape. The peripheral length for each section in the distribution of the shape difference is set for each section so that the peripheral length for each section used for the same matches the peripheral length of the corresponding section of the reference tire model to be analyzed. Analyzing object to create a plurality of analysis target base tire models, which are finite element models, by obtaining a corrected shape difference by stretching or compressing, and using the distribution of the corrected shape difference to deform the analysis target reference tire model A base tire model creation unit;
A tire model creation device comprising: a trial tire model creation unit that creates a trial tire model that is a finite element model by linearly adding deformation amounts of the created base tire models to be analyzed.
基準タイヤを再現した有限要素モデルである基準タイヤモデル、及びタイヤ断面形状が前記基準タイヤと異なる解析対象基準タイヤを再現した有限要素モデルである解析対象基準タイヤモデルを作成するモデル作成部と、
前記基準タイヤモデルから、前記基準タイヤモデルのタイヤ断面形状が変形したタイヤ変形形状を有する変形タイヤモデルを複数定める変形タイヤモデル設定部と、
前記変形タイヤモデルそれぞれと前記基準タイヤモデルとの間の形状の差を表す形状差分の分布を求めるとともに、タイヤ断面形状を特徴付けるタイヤ外周表面上の複数の区間の各区間において、前記形状差分の分布に用いる前記区間毎のペリフェリ長さが、前記解析対象基準タイヤモデルの対応する区間のペリフェリ長さに一致するように、前記形状差分の分布における前記区間毎のペリフェリ長さを、前記区間毎に伸張あるいは圧縮して修正形状差分を求め、前記修正形状差分の分布を用いて、前記解析対象基準タイヤモデルに変形を与えることにより、有限要素モデルである解析対象基底タイヤモデルを複数作成する解析対象基底タイヤモデル作成部と、
作成した複数の前記解析対象基底タイヤモデルそれぞれの前記解析対象基準タイヤモデルからの変形量を、コンピュータを用いて、重み付け係数を変えて線形加算することにより、複数の試行タイヤモデルを作成する試行タイヤモデル作成部と、
前記複数の試行タイヤモデルを用いてタイヤの特性値を得るためのシミュレーション計算を行うことにより、少なくとも1つ以上のタイヤの特性値が予め設定された条件を満足する最適化タイヤ断面形状を見出して決定する最適形状決定部と、を有することを特徴とするタイヤ断面形状決定装置。
A model creating unit that creates a reference tire model that is a finite element model that reproduces a reference tire, and a reference tire model that is a finite element model that reproduces an analysis target reference tire having a tire cross-sectional shape different from the reference tire;
From the reference tire model, a modified tire model setting unit for determining a plurality of modified tire models having a tire deformed shape in which a tire cross-sectional shape of the reference tire model is deformed,
A distribution of shape differences representing a difference in shape between each of the modified tire models and the reference tire model is obtained, and the distribution of the shape differences in each of a plurality of sections on the tire outer peripheral surface characterizing the tire cross-sectional shape. The peripheral length for each section in the distribution of the shape difference is set for each section so that the peripheral length for each section used for the same matches the peripheral length of the corresponding section of the reference tire model to be analyzed. Analyzing object to create a plurality of analysis target base tire models, which are finite element models, by obtaining a corrected shape difference by stretching or compressing, and using the distribution of the corrected shape difference to deform the analysis target reference tire model A base tire model creation unit;
Trial tires that create a plurality of trial tire models by linearly adding the amount of deformation from the reference tire model to be analyzed of each of the plurality of base tire models to be analyzed using a computer while changing the weighting coefficient A model creation unit;
By performing a simulation calculation for obtaining a tire characteristic value using the plurality of trial tire models, an optimized tire cross-sectional shape in which at least one tire characteristic value satisfies a preset condition is found. And a tire cross-sectional shape determining device.
タイヤモデル作成方法をコンピュータに実行させるコンピュータが読み取り可能なプログラムであって、
基準タイヤを再現した有限要素モデルである基準タイヤモデルから、前記基準タイヤモデルのタイヤ断面形状が変形したタイヤ変形形状を有する変形タイヤモデルを複数定める手順と、
タイヤ断面形状が前記基準タイヤと異なる解析対象基準タイヤを再現した有限要素モデルである解析対象基準タイヤモデル作成する手順と、
前記変形タイヤモデルそれぞれと前記基準タイヤモデルとの間の形状の差を表す形状差分の分布を求める手順と、
タイヤ断面形状を特徴付けるタイヤ外周表面上の複数の区間の各区間において、前記形状差分の分布に用いる前記区間毎のペリフェリ長さが、前記解析対象基準タイヤモデルの対応する区間のペリフェリ長さに一致するように、前記形状差分の分布における前記区間毎のペリフェリ長さを、前記区間毎に伸張あるいは圧縮して修正形状差分を求め、前記修正形状差分の分布を用いて、前記解析対象基準タイヤモデルに変形を与えることにより、有限要素モデルである解析対象基底タイヤモデルを複数作成する手順と、
作成した前記解析対象基底タイヤモデル毎の前記解析対象基準タイヤモデルからの変形量を線形加算することにより、有限要素モデルである試行タイヤモデルを作成する手順と、を有し、前記手順を、コンピュータを用いて実行させるプログラム。
A computer-readable program that causes a computer to execute a tire model creation method,
From a reference tire model that is a finite element model reproducing the reference tire, a procedure for determining a plurality of modified tire models having a tire deformation shape in which a tire cross-sectional shape of the reference tire model is deformed,
A procedure for creating an analysis target reference tire model, which is a finite element model reproducing an analysis target reference tire having a tire cross-sectional shape different from that of the reference tire,
A procedure for obtaining a distribution of shape differences representing a difference in shape between each of the modified tire models and the reference tire model;
In each section of the plurality of sections on the outer circumferential surface of the tire characterizing the tire cross-sectional shape, the peripheral length for each section used for the distribution of the shape difference matches the peripheral length of the corresponding section of the reference tire model to be analyzed As described above, the peripheral length of each section in the distribution of the shape difference is expanded or compressed for each section to obtain a corrected shape difference, and the analysis target reference tire model is obtained using the distribution of the corrected shape difference. By creating multiple analysis target base tire models, which are finite element models, by giving deformation to
Creating a trial tire model, which is a finite element model, by linearly adding deformation amounts from the analysis target reference tire model for each of the generated analysis target base tire models, and the procedure is performed by a computer. A program to be executed using.
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