Deprecated: The each() function is deprecated. This message will be suppressed on further calls in /home/zhenxiangba/zhenxiangba.com/public_html/phproxy-improved-master/index.php on line 456
JP7576445B2 - A method for evaluating tires to obtain parameters that can be used for tire design. - Google Patents
[go: Go Back, main page]

JP7576445B2 - A method for evaluating tires to obtain parameters that can be used for tire design. - Google Patents

A method for evaluating tires to obtain parameters that can be used for tire design. Download PDF

Info

Publication number
JP7576445B2
JP7576445B2 JP2020202950A JP2020202950A JP7576445B2 JP 7576445 B2 JP7576445 B2 JP 7576445B2 JP 2020202950 A JP2020202950 A JP 2020202950A JP 2020202950 A JP2020202950 A JP 2020202950A JP 7576445 B2 JP7576445 B2 JP 7576445B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
tire
peak
model
slip
variation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2020202950A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2022090512A (en
Inventor
直大 石神
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyo Tire Corp
Original Assignee
Toyo Tire Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyo Tire Corp filed Critical Toyo Tire Corp
Priority to JP2020202950A priority Critical patent/JP7576445B2/en
Publication of JP2022090512A publication Critical patent/JP2022090512A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7576445B2 publication Critical patent/JP7576445B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation

Landscapes

  • Tires In General (AREA)

Description

本発明は、タイヤ設計に利用可能なパラメータを取得するためのタイヤ評価方法に関する。 The present invention relates to a tire evaluation method for obtaining parameters that can be used in tire design.

従来から、制動性能を向上させるタイヤの設計が行われてきた。例えば特許文献1では、タイヤの制動性能に関するタイヤ特性を目的関数とし、目的関数を最適値とする設計パラメータを求め、求まった設計パラメータを用いてタイヤを設計することが提案されている。 Traditionally, tires have been designed to improve braking performance. For example, Patent Document 1 proposes using tire characteristics related to the braking performance of a tire as an objective function, determining design parameters that optimize the objective function, and designing a tire using the determined design parameters.

特開2005-8011号公報JP 2005-8011 A

しかし、制動性能はタイヤの重要な性能であるため、制動性能を更に向上させるタイヤの設計が望まれていた。 However, because braking performance is an important aspect of a tire, there was a need to design a tire that could further improve braking performance.

そこで本発明は、制動性能の良いタイヤの設計に利用できるタイヤ評価方法を提供することを課題とする。 The present invention aims to provide a tire evaluation method that can be used to design tires with good braking performance.

実施形態のタイヤ評価方法は、パラメータの異なる複数のタイヤモデルを取得するステップを含み、複数の前記タイヤモデルのそれぞれについて、前記タイヤモデルのトレッド部を複数の部位に分割するステップと、前記タイヤモデルを路面モデルに接地させて有限要素法により挙動解析するステップと、前記挙動解析の結果に基づき前記部位毎にスリップ率と摩擦係数との関係を求め、各部位において摩擦係数が最大となるときのスリップ率であるピークμスリップ率を求めるステップと、各部位の前記ピークμスリップ率のばらつきを求めるステップと、複数の前記タイヤモデルの中から、前記ピークμスリップ率のばらつきが最小となるタイヤモデルを特定するステップと、を含むことを特徴とする。 A tire evaluation method according to an embodiment includes a step of obtaining a plurality of tire models having different parameters, and for each of the plurality of tire models, a step of dividing a tread portion of the tire model into a plurality of portions, a step of contacting the tire model with a road surface model and analyzing its behavior using a finite element method, a step of determining a relationship between slip rate and friction coefficient for each portion based on the results of the behavior analysis, and determining a peak μ slip rate, which is the slip rate when the friction coefficient is maximum in each portion, a step of determining a variation in the peak μ slip rate for each portion, and a step of identifying a tire model having a minimum variation in the peak μ slip rate from among the plurality of tire models .

実施形態のタイヤ評価方法は、複数のタイヤモデルにおける部位毎のピークμスリップ率のばらつきを知ることができるので、制動性能の良いタイヤの設計に利用することができる。 The tire evaluation method of the embodiment can determine the variation in peak μ slip rate for each part in multiple tire models, and can be used to design tires with good braking performance.

タイヤ評価装置を示す図。FIG. タイヤ評価方法のフローチャート。3 is a flowchart of a tire evaluation method. タイヤの有限要素モデルの斜視図。FIG. 2 is a perspective view of a finite element model of a tire. タイヤの粘着領域と滑り領域を示す図。A diagram showing the adhesive and slippery areas of a tire. 制動力とスリップ率の関係を部位毎及び領域毎に積算した結果を示す図。FIG. 13 is a diagram showing the results of integrating the relationship between braking force and slip ratio for each part and each area. μ-S線図を示す図。FIG.

実施形態について図面に基づき説明する。なお、実施形態は本発明の一例に過ぎず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更されたものについては、本発明の範囲に含まれるものとする。 The embodiment will be described with reference to the drawings. Note that the embodiment is merely one example of the present invention, and any appropriate modifications that do not deviate from the spirit of the present invention are considered to be within the scope of the present invention.

本実施形態のタイヤ評価方法を実行するタイヤ評価装置10を図1に示す。タイヤ評価装置10は、空気入りタイヤのモデルであるタイヤモデルを取得するタイヤモデル取得部11と、路面モデルを取得する路面モデル取得部12と、取得されたタイヤモデルの接地面を複数の部位に分割する部位設定部13と、タイヤの挙動解析を行うための境界条件を設定する境界条件設定部14と、タイヤの挙動解析を行う挙動解析部15と、タイヤモデルの節点を粘着領域又は滑り領域に分類する分類部16と、挙動解析部15による挙動解析で得られた節点の物理量を前記部位毎かつ前記領域毎に積算する積算部17と、部位毎のμ-S線図を作成し後述するピークμスリップ率を部位毎に求めるμ-S線図作成部18と、ピークμスリップ率を特定するμ-S線図分析部19と、ピークμスリップ率の部位毎のばらつきを求めるばらつき計算部20と、ばらつき計算部20の求めるばらつきが最小となるパラメータを特定する最適パラメータ特定部21とを備えている。 Figure 1 shows a tire evaluation device 10 that performs the tire evaluation method of this embodiment. The tire evaluation device 10 includes a tire model acquisition unit 11 that acquires a tire model, which is a model of a pneumatic tire; a road surface model acquisition unit 12 that acquires a road surface model; a part setting unit 13 that divides the contact surface of the acquired tire model into a plurality of parts; a boundary condition setting unit 14 that sets boundary conditions for tire behavior analysis; a behavior analysis unit 15 that performs tire behavior analysis; a classification unit 16 that classifies the nodes of the tire model into adhesion regions or slippage regions; an integration unit 17 that integrates the physical quantities of the nodes obtained by the behavior analysis by the behavior analysis unit 15 for each part and for each region; a μ-S diagram creation unit 18 that creates a μ-S diagram for each part and determines the peak μ slip rate for each part, which will be described later; a μ-S diagram analysis unit 19 that identifies the peak μ slip rate; a variation calculation unit 20 that determines the variation of the peak μ slip rate for each part; and an optimal parameter identification unit 21 that identifies the parameters that minimize the variation determined by the variation calculation unit 20.

これらの各部は、プロセッサ、ハードディスク、メモリ、入力装置(例えばキーボードやマウス)、表示装置(例えばディスプレイ)等を備えるコンピュータの前記プロセッサに、前記ハードディスク等に記憶されているプログラムを実行させることにより実現される。 Each of these components is realized by having the processor of a computer equipped with a processor, a hard disk, memory, an input device (e.g., a keyboard or mouse), a display device (e.g., a display), etc. execute a program stored on the hard disk, etc.

本実施形態のタイヤ評価方法を、図2のフローチャートに基づき説明する。 The tire evaluation method of this embodiment will be explained based on the flowchart in Figure 2.

まずST1では、タイヤモデル取得部11が図3に示すような3次元のタイヤモデル30を取得する。タイヤモデル30は、有限要素法による解析の対象となる有限要素モデルで、複数の要素にメッシュ分割されそれらの要素の頂点に節点を有するものである。タイヤモデル取得部11が取得する有限要素モデルは、CAD図等に基づき有限要素モデルの公知の作成方法で作成されたものである。 First, in ST1, the tire model acquisition unit 11 acquires a three-dimensional tire model 30 as shown in FIG. 3. The tire model 30 is a finite element model that is the subject of analysis by the finite element method, and is divided into a mesh of multiple elements with nodes at the vertices of these elements. The finite element model acquired by the tire model acquisition unit 11 is created using a known method for creating finite element models based on CAD drawings, etc.

各要素や各節点には、要素番号、節点番号、節点座標、物性値(例えば密度、ヤング率、ポアソン比、剛性等)等が設定されている。ここで、剛性は、後述するピークμスリップ率に影響を与えるパラメータである。トレッド部は後述するように複数の部位に分割されることとなるが、その部位毎に異なる剛性が設定されている。ただし、複数の部位で同じ剛性が設定されていても良い。また、剛性の設定は、トレッド部の分割の後に行われても良い。 Each element and each node is assigned an element number, node number, node coordinates, and physical property values (e.g., density, Young's modulus, Poisson's ratio, stiffness, etc.). Here, stiffness is a parameter that affects the peak μ slip ratio, which will be described later. The tread portion will be divided into multiple parts as will be described later, and a different stiffness is set for each part. However, the same stiffness may be set for multiple parts. The stiffness may also be set after the tread portion is divided.

剛性を表す物理量としては、硬度(例えばJIS K 6253に規定されたデュロメータ硬さ)、弾性率(例えばJIS K 6254に規定された弾性率)、モジュラス(100%モジュラス又は300%モジュラス)(例えばJIS K 6251に規定されたモジュラス)等が挙げられる。本実施形態における剛性は、これらのうちいずれか任意のものを指すこととする。 Physical quantities that represent rigidity include hardness (e.g., durometer hardness as defined in JIS K 6253), elastic modulus (e.g., elastic modulus as defined in JIS K 6254), modulus (100% modulus or 300% modulus) (e.g., modulus as defined in JIS K 6251), etc. In this embodiment, rigidity refers to any of these.

図3に示すように、タイヤモデル30にはトレッド部31が設けられている。トレッド部31には、タイヤ周方向に伸びる複数の主溝が形成され、それらの主溝に隔てられて複数のリブが形成されている。各リブはタイヤ周方向に延びている。さらに、トレッド部31には、タイヤ幅方向に伸びる複数の横溝が、タイヤ周方向に周期的に並べて設けられている。これらの溝によってトレッド部31にトレッドパターンが形成されている。 As shown in FIG. 3, the tire model 30 has a tread portion 31. In the tread portion 31, a plurality of main grooves extending in the tire circumferential direction are formed, and a plurality of ribs are formed spaced apart from the main grooves. Each rib extends in the tire circumferential direction. Furthermore, in the tread portion 31, a plurality of lateral grooves extending in the tire width direction are provided, which are periodically arranged in the tire circumferential direction. A tread pattern is formed in the tread portion 31 by these grooves.

トレッドパターンでは、溝によって形成される特定の形状部分が、タイヤ周方向に複数個並んでいる。この特定の形状部分を1ピッチと言い、1ピッチのタイヤ周方向の長さをピッチ長と言う。図3にピッチ長をLで示す。 In a tread pattern, multiple grooves with specific shapes are arranged in the circumferential direction of the tire. These specific shapes are called one pitch, and the length of one pitch in the circumferential direction of the tire is called the pitch length. The pitch length is indicated by L in Figure 3.

タイヤモデル取得部11は、複数のタイヤモデルを取得する。本実施形態においては、タイヤモデル取得部11が取得する複数のタイヤモデルは、トレッド部の各部位の剛性がそれぞれ異なるものとする。 The tire model acquisition unit 11 acquires multiple tire models. In this embodiment, the multiple tire models acquired by the tire model acquisition unit 11 have different stiffnesses in each part of the tread.

次に、ST2では、路面モデル取得部12が、挙動解析においてタイヤモデルを押し付ける相手である路面モデルを取得する。路面モデルも有限要素モデルである。路面モデルには、必要に応じて、特殊な路面状況(例えば凹凸状態やウェット状態)が設定される。 Next, in ST2, the road surface model acquisition unit 12 acquires a road surface model against which the tire model is pressed in the behavior analysis. The road surface model is also a finite element model. Special road surface conditions (e.g., uneven conditions or wet conditions) are set in the road surface model as necessary.

次に、ST3では、部位設定部13により、タイヤモデルのトレッド部が複数の部位に分割される。ここで、「部位」の定義は任意である。例えば1つのリブを1つの部位と定義しても良いし、1つのブロックを1つの部位と定義しても良い。また、1つのリブやブロックをさらに細かい部分に分割し、その各部分を部位と定義しても良い。また、タイヤ接地端からの距離により部位を定義しても良い。 Next, in ST3, the part setting unit 13 divides the tread portion of the tire model into multiple parts. Here, the definition of "part" is arbitrary. For example, one rib may be defined as one part, or one block may be defined as one part. Also, one rib or block may be divided into even smaller parts, and each part may be defined as a part. Also, parts may be defined by the distance from the tire contact edge.

次に、ST4では、境界条件設定部14により、タイヤの挙動解析を行うための各種の境界条件が設定される。境界条件としては、タイヤの内圧、タイヤに負荷する荷重、タイヤと路面との摩擦係数、リム組み条件、スリップ角、走行速度等が挙げられる。境界条件として、入力装置から入力された条件や、ハードディスクに記憶されている条件等が使用される。 Next, in ST4, the boundary condition setting unit 14 sets various boundary conditions for analyzing tire behavior. The boundary conditions include the tire internal pressure, the load on the tire, the friction coefficient between the tire and the road surface, the rim assembly conditions, the slip angle, the running speed, etc. The boundary conditions used may be conditions input from an input device or conditions stored on a hard disk.

なお実際の摩擦係数は、タイヤと路面との間の圧力により、また、タイヤの滑り速度により、変化する。そこで、摩擦係数は、圧力及び滑り速度に依存するものとして設定されることが望ましい。例えば、摩擦係数、圧力、滑り速度の関係を予め実験等により求め、圧力を行、滑り速度を列とする摩擦係数の表を作成し設定しておく。表に存在しない圧力や滑り速度の摩擦係数については、最も近い圧力及び滑り速度の摩擦係数を代用したり、表にある摩擦係数、圧力、滑り速度の値からそれらの近似式を求めて該近似式から算出したりするように設定しても良い。ただし、摩擦係数を圧力や滑り速度に依存しない一定値としても良い。 Note that the actual friction coefficient changes depending on the pressure between the tire and the road surface and on the sliding speed of the tire. Therefore, it is desirable to set the friction coefficient as one that depends on the pressure and sliding speed. For example, the relationship between the friction coefficient, pressure, and sliding speed is obtained in advance by experiment or the like, and a table of friction coefficients is created and set with pressure as rows and sliding speed as columns. For friction coefficients of pressures and sliding speeds that are not in the table, the friction coefficient of the closest pressure and sliding speed may be substituted, or an approximate formula for the friction coefficient, pressure, and sliding speed values in the table may be found and the coefficient may be calculated from the approximate formula. However, the friction coefficient may also be a constant value that does not depend on pressure or sliding speed.

次に、ST5では、挙動解析部15において、有限要素法による挙動解析が行われる。例えば、路面に押し付けられたタイヤに対し前後方向や横方向の力が加わることが再現され、その際のタイヤの挙動が解析される。解析では、時間の経過とともに、各節点における接地圧や滑り速度等の物理量が決定されていく。挙動解析の具体的な方法としては、陽解法を用いた動的転動解析や、陰解法を用いた準静的解析や定常輸送解析(Lagrange/Euler混合法)がある。本実施形態のような接地面挙動に着目する詳細な分析においては、解の安定性に優れる陰解法を用いるのが望ましい。 Next, in ST5, the behavior analysis unit 15 performs behavior analysis using the finite element method. For example, the application of longitudinal and lateral forces to a tire pressed against a road surface is reproduced, and the behavior of the tire at that time is analyzed. In the analysis, physical quantities such as ground pressure and slip speed at each node are determined over time. Specific methods of behavior analysis include dynamic rolling analysis using an explicit method, and quasi-static analysis and steady-state transport analysis (mixed Lagrangian/Euler method) using an implicit method. In a detailed analysis focusing on the behavior of the contact patch as in this embodiment, it is desirable to use an implicit method, which has excellent solution stability.

この挙動解析の結果として、節点番号と、各節点の物理量が出力される。物理量には様々なものがあるが、例えば、せん断応力、接地圧、滑り速度、節点に割り当てられる面積等が挙げられる。 As a result of this behavior analysis, the node number and the physical quantity of each node are output. There are various physical quantities, such as shear stress, contact pressure, sliding velocity, and area assigned to the node.

次に、ST6では、分類部16により、接地面の各節点が粘着領域と滑り領域のいずれか一方に分類される。ここで粘着領域とは、タイヤの接地面のうち、タイヤが路面に対して滑っていないと判断される領域のことである。また滑り領域とは、タイヤが路面に対して滑っていると判断される領域のことである。 Next, in ST6, the classification unit 16 classifies each node of the contact surface into either an adhesive region or a slippery region. Here, an adhesive region is a region of the tire's contact surface where it is determined that the tire is not slipping on the road surface. A slippery region is a region where it is determined that the tire is slipping on the road surface.

接地面の各節点の粘着領域又は滑り領域への分類は、挙動解析で求められたその節点の滑り速度(その節点の路面に対する速度)に基づき行われる。具体的には、分類の基準として、下記の数1の式で定義される許容滑り速度γが用いられる。そして、節点の滑り速度がこの許容滑り速度γより遅い場合には、その節点は粘着領域に分類される。一方、節点の滑り速度が許容滑り速度γより速い場合には、その節点は滑り領域に分類される。節点の滑り速度が許容滑り速度γと一致する場合に、その節点を滑り領域と粘着領域のいずれに分類するかについては、任意である。 The classification of each node on the contact patch into an adhesive or slippery zone is based on the sliding speed of the node (the speed of the node relative to the road surface) determined by behavior analysis. Specifically, the allowable sliding speed γ defined by the following formula 1 is used as the classification criterion. If the sliding speed of a node is slower than this allowable sliding speed γ, the node is classified into the adhesive zone. On the other hand, if the sliding speed of a node is faster than the allowable sliding speed γ, the node is classified into the slippery zone. If the sliding speed of a node matches the allowable sliding speed γ, it is up to the user to decide whether to classify the node into a slippery zone or an adhesive zone.

Figure 0007576445000001
Figure 0007576445000001

ここで、fは任意に定められるスリップトレランス値、ωはタイヤの回転の角速度、Rはタイヤの有効半径(タイヤの回転中心から路面までの距離)である。なお、ω×Rは、タイヤの転動速度(タイヤが路面に対して滑らないと仮定した場合に、タイヤが自身の回転により単位時間あたりに進む距離)と一致する。タイヤにブレーキをかけると時間の経過に伴いタイヤの転動速度が変化するため、許容滑り速度γも時間の経過に伴い変化することになる。 Here, f is an arbitrarily determined slip tolerance value, ω is the angular velocity of the tire rotation, and R is the effective radius of the tire (the distance from the tire's center of rotation to the road surface). Note that ω x R is equal to the tire's rolling speed (the distance the tire travels per unit time due to its own rotation, assuming that the tire does not slip on the road surface). When the tire is braked, the tire's rolling speed changes over time, so the allowable slip speed γ also changes over time.

具体例として、スリップトレランス値fが0.02、タイヤの転動速度が40km/時間の場合を考える。この場合、許容滑り速度γは444mm/秒となる。よって、節点の滑り速度が444mm/秒より遅い場合には、その節点は粘着領域に分類される。また、節点の滑り速度が444mm/秒より速い場合には、その節点は滑り領域に分類される。 As a specific example, consider a case where the slip tolerance value f is 0.02 and the tire rolling speed is 40 km/hour. In this case, the allowable slip speed γ is 444 mm/second. Therefore, if the slip speed of a node is slower than 444 mm/second, the node is classified as being in the adhesive region. On the other hand, if the slip speed of a node is faster than 444 mm/second, the node is classified as being in the slip region.

このようにして各節点が粘着領域又は滑り領域に分類されると、タイヤの接地面は、図4に示すように、粘着領域32と滑り領域33に分かれる。 When each node is classified as an adhesive or slippery area in this manner, the tire's contact surface is divided into adhesive areas 32 and slippery areas 33, as shown in Figure 4.

次に、ST7では、積算部17において、節点が部位毎かつ領域毎に分類され、その分類された範囲内の各節点の持つ物理量がそれぞれ積算される。つまり、同じ部位かつ同じ領域に分類された複数の節点の物理量を積算することを、各部位の各領域について行う。なお物理量とは挙動解析の結果として取得された物理量のことである。 Next, in ST7, the nodes are classified by part and area in the integrating unit 17, and the physical quantities of each node within the classified range are integrated. In other words, the physical quantities of multiple nodes classified into the same part and the same area are integrated for each area of each part. The physical quantities are the physical quantities obtained as a result of the behavior analysis.

積算部17による積算結果の表示例として、トレッド部の1つのリブを1つの部位とした場合であって、4つのリブを有するタイヤモデルのスリップ率と制動力との関係を見た場合の表示を図5に示す。 As an example of the display of the integration results by the integration unit 17, FIG. 5 shows the relationship between the slip ratio and the braking force of a tire model having four ribs, where one rib of the tread is considered as one part.

この場合、部位設定部13により、タイヤモデルの接地面の各節点が、4つのリブ(部位)のいずれかのものとして分類されている。また、分類部16により、各節点が、各スリップ率の時にいずれかの領域(粘着領域又は滑り領域)に含まれるものとして分類されている。そして、積算部17により、各スリップ率の時に各グループかつ各領域に分類されている複数の節点の持つ制動力の大きさが積算されている。その結果を表示すると、横軸にスリップ率、縦軸に制動力を取った図5のようになる。 In this case, the part setting unit 13 classifies each node on the contact surface of the tire model as belonging to one of four ribs (parts). The classification unit 16 also classifies each node as being included in one of the regions (adhesive region or slipping region) at each slip ratio. The integration unit 17 then integrates the magnitude of the braking force of the multiple nodes classified into each group and region at each slip ratio. When the results are displayed, they will look like Figure 5, with the slip ratio on the horizontal axis and the braking force on the vertical axis.

図5の曲線pはタイヤ全体での制動力の変化を示している。また、曲線qはタイヤの粘着領域で発生する制動力の変化を示している。従って、曲線qの高さはそのスリップ率においてタイヤの粘着領域で発生する制動力の大きさを示し、曲線qと曲線pとに挟まれた部分の高さはそのスリップ率においてタイヤのすべり領域で発生する制動力の大きさを示している。また、図5のリブ1~リブ4で示されている各領域の高さは、そのスリップ率においてそれぞれのリブで発生する制動力の大きさを示している。このように、各リブ(部位)の各領域で発生する制動力の大きさや、スリップ率の変化に伴うそれらの変化を知ることができる。 Curve p in Figure 5 shows the change in braking force across the entire tire. Curve q shows the change in braking force generated in the tire's adhesive region. Therefore, the height of curve q indicates the magnitude of braking force generated in the tire's adhesive region at that slip ratio, and the height of the portion sandwiched between curves q and p indicates the magnitude of braking force generated in the tire's slipping region at that slip ratio. Additionally, the height of each region shown as rib 1 to rib 4 in Figure 5 indicates the magnitude of braking force generated in each rib at that slip ratio. In this way, it is possible to know the magnitude of braking force generated in each region of each rib (part), and how this changes with changes in slip ratio.

なお、スリップ率とは、タイヤの前進の速度と転動速度との差の、タイヤの前進の速度に対する割合で、これが小さいほどタイヤの前進の速度とタイヤの転動速度が近いことを示す。タイヤが回転せず滑っている場合はスリップ率が100%、タイヤの前進の速度とタイヤの転動速度が同じ場合はスリップ率が0%となる。また制動力とは、転動するタイヤにブレーキをかけたときの前後方向のせん断応力である。 The slip ratio is the ratio of the difference between the tire's forward speed and rolling speed to the tire's forward speed; the smaller this ratio is, the closer the tire's forward speed and rolling speed are. When the tire is slipping and not rotating, the slip ratio is 100%, and when the tire's forward speed and rolling speed are the same, the slip ratio is 0%. Braking force is the shear stress in the fore-and-aft direction when the brakes are applied to a rolling tire.

次に、ST8では、μ-S線図作成部18により、図6に示すような部位毎(図6の場合リブ毎)のμ-S線図が作成される。μ-S線図は、スリップ率Sと摩擦係数μとの関係を示す図である。なお、摩擦係数μは制動力(粘着領域の制動力とすべり領域の制動力を足した制動力)を荷重で割ることにより算出される。 Next, in ST8, the μ-S diagram creation unit 18 creates a μ-S diagram for each part (each rib in the case of FIG. 6) as shown in FIG. 6. The μ-S diagram shows the relationship between the slip rate S and the friction coefficient μ. The friction coefficient μ is calculated by dividing the braking force (the braking force in the adhesion area plus the braking force in the slip area) by the load.

図6からわかるように、μ-S線図には、摩擦係数μが最大となるピークが現れる。このピークにおける摩擦係数μを「ピークμ」と言うこととし、摩擦係数がピークμとなるときのスリップ率Sを「ピークμスリップ率」と言うこととする。図6において、ピークから横軸に下した破線のスリップ率が、ピークμスリップ率である。図6からわかるように、一般的に、ピークμスリップ率は部位毎に異なる。 As can be seen from Figure 6, a peak appears on the μ-S diagram where the friction coefficient μ is at its maximum. The friction coefficient μ at this peak is referred to as "peak μ", and the slip ratio S when the friction coefficient reaches its peak μ is referred to as the "peak μ slip ratio". In Figure 6, the slip ratio indicated by the dashed line drawn down the horizontal axis from the peak is the peak μ slip ratio. As can be seen from Figure 6, the peak μ slip ratio generally differs from part to part.

なお、μ-S線図はゴムの剛性により変化する。ゴムの剛性(例えば硬度、弾性率又はモジュラス)が小さくなる程、μ-S線図はスリップ率が大きい方(つまり図6の右側)へ変形し、ピークμスリップ率が大きくなる。 The μ-S diagram changes depending on the rigidity of the rubber. As the rigidity of the rubber (e.g. hardness, elasticity or modulus) decreases, the μ-S diagram deforms toward the side with a larger slip ratio (i.e., toward the right in Figure 6), and the peak μ slip ratio increases.

次に、ST9では、μ-S線図分析部19により、各部位のピークμスリップ率が特定される。1つのタイヤに複数の部位があるが、全ての部位についてピークμスリップ率が特定される。 Next, in ST9, the peak μ slip rate for each part is identified by the μ-S diagram analysis unit 19. A single tire has multiple parts, and the peak μ slip rate is identified for all parts.

次に、ST10では、ばらつき計算部20により、各部位のピークμスリップ率のばらつきが計算される。本実施形態では、ばらつきとして、ピークμスリップ率の平均値と、ピークμスリップ率の最大値又は最小値との差(絶対値)の、平均値に対する割合が計算される。つまり、ばらつきdが次の式により計算される。 Next, in ST10, the variation of the peak μ slip ratio for each part is calculated by the variation calculation unit 20. In this embodiment, the variation is calculated as the ratio of the difference (absolute value) between the average value of the peak μ slip ratio and the maximum or minimum value of the peak μ slip ratio to the average value. In other words, the variation d is calculated by the following formula.

Figure 0007576445000002
Figure 0007576445000002

ここで、aはピークμスリップ率の平均値、mはピークμスリップ率の最大値及び最小値のうち平均値からの差が大きい方である。ただし、ばらつきとして、分散や標準偏差等が計算されても良い。 Here, a is the average value of the peak μ slip ratio, and m is the maximum or minimum value of the peak μ slip ratio, whichever is greater in difference from the average value. However, variance, standard deviation, etc. may also be calculated as the variation.

次に、ST11では、全てのタイヤモデルについてのピークμスリップ率のばらつきの計算が終了したかが判断され、終了していない場合(ST11のNoの場合)は、次のタイヤモデルについてST3~ST10のステップが実行される。そして、全てのタイヤモデルについてのピークμスリップ率のばらつきの計算が終了した場合(ST11のYesの場合)は、ステップが次のST12に進む。 Next, in ST11, it is determined whether the calculation of the peak μ slip rate variation for all tire models has been completed. If not (No in ST11), steps ST3 to ST10 are executed for the next tire model. Then, if the calculation of the peak μ slip rate variation for all tire models has been completed (Yes in ST11), the process proceeds to the next step, ST12.

ST12では、最適パラメータ特定部21により、ばらつき計算部20が求めたばらつきが最小となるタイヤモデルが特定される。ばらつきが最小となるタイヤモデルが特定されることにより、ST13においてばらつきを最小とするパラメータが特定される。このパラメータを「最適パラメータ」と言うこととする。本実施形態では、最適パラメータとして、トレッド部の各部位の剛性が特定される。 In ST12, the optimal parameter identification unit 21 identifies a tire model that minimizes the variation found by the variation calculation unit 20. By identifying the tire model that minimizes the variation, parameters that minimize the variation are identified in ST13. These parameters are referred to as "optimum parameters." In this embodiment, the stiffness of each part of the tread portion is identified as the optimal parameter.

以上の方法で得られたパラメータ(剛性)は、タイヤの設計に利用される。具体的には、トレッド部の各部位の剛性が最適パラメータと一致するように、各部位のゴムの配合が決定される。それにより、各部位のピークμスリップ率が、タイヤ全体で揃う。なお、タイヤの設計は、前記プログラムによりST13の後に継続して実行されても良いが、設計者の手によって実行されても良い。 The parameters (rigidity) obtained by the above method are used in tire design. Specifically, the rubber compounding for each part of the tread is determined so that the rigidity of each part matches the optimal parameters. This ensures that the peak μ slip rate of each part is consistent throughout the tire. Note that tire design may be performed by the program following ST13, or may be performed manually by the designer.

各部位のピークμスリップ率がタイヤ全体で揃うことにより、同じスリップ率のときに、各部位の摩擦係数がピークμとなる。そのため、タイヤに制動力がかかったときにスリップ率がピークμスリップ率となれば、そのとき接地している全ての部位で摩擦係数がピークμとなり、接地面全体で最大の制動力が生じる。各部位のピークμスリップ率がタイヤ全体で揃うことにより、タイヤに制動力がかかったときにいずれの部位が接地していたとしても、この作用効果が生じる。 By having the peak μ slip rate of each part be consistent across the entire tire, the friction coefficient of each part will be at its peak μ when the same slip rate is applied. Therefore, if the slip rate reaches its peak μ slip rate when braking force is applied to the tire, the friction coefficient will be at its peak μ in all parts that are in contact with the ground at that time, and maximum braking force will be generated across the entire contact surface. By having the peak μ slip rate of each part be consistent across the entire tire, this effect will be achieved regardless of which part is in contact with the ground when braking force is applied to the tire.

このようにして設計されるタイヤにおいて、上記の数2の式で計算されるピークμスリップ率のばらつきdが、2%以内となることが好ましく、1%以内となることがより好ましい。 In a tire designed in this manner, the variation d of the peak μ slip ratio calculated by the above formula 2 is preferably within 2%, and more preferably within 1%.

以上のように、本実施形態のタイヤ評価方法は、パラメータの異なる複数のタイヤモデルを取得するステップを含む。そして、タイヤ評価方法は、複数のタイヤモデルについて、タイヤモデルのトレッド部を複数の部位に分割するステップと、タイヤモデルの挙動解析の結果に基づき部位毎にμ-S線図を求め、各部位のピークμスリップ率を求めるステップと、各部位のピークμスリップ率のばらつきを求めるステップと、を含んでいる。そのため、設計者は、パラメータの異なる複数のタイヤモデルについて、ピークμスリップ率のばらつきを知ることができる。ピークμスリップ率のばらつきの小さいタイヤほど、接地している全ての部位で大きな制動力が発生するので、設計者は、制動性能の良いタイヤモデルがいずれかを知ることができ、タイヤの設計に活かすことができる。 As described above, the tire evaluation method of this embodiment includes a step of acquiring multiple tire models with different parameters. The tire evaluation method further includes a step of dividing the tread portion of the multiple tire models into multiple parts, a step of obtaining a μ-S diagram for each part based on the results of the behavior analysis of the tire model and obtaining the peak μ slip rate of each part, and a step of obtaining the variation in the peak μ slip rate of each part. This allows the designer to know the variation in the peak μ slip rate for multiple tire models with different parameters. A tire with a smaller variation in the peak μ slip rate generates a larger braking force at all parts that come into contact with the ground, so the designer can know which tire model has better braking performance and use this information in tire design.

また、本実施形態では、タイヤ評価方法が、ピークμスリップ率のばらつきが最小となるタイヤモデルを特定するステップを含んでいる。そのため、設計者は、複数のタイヤモデルの中のいずれが制動性能の良いタイヤモデルなのか、容易に知ることができる。 In addition, in this embodiment, the tire evaluation method includes a step of identifying a tire model that minimizes the variation in peak μ slip rate. Therefore, the designer can easily know which of multiple tire models has good braking performance.

また、本実施形態では、ピークμスリップ率のばらつきが最小となるタイヤモデルのパラメータが特定されるので、設計者がそのパラメータを使用することにより、制動性能の良いタイヤを設計することができる。 In addition, in this embodiment, the parameters of the tire model that minimize the variation in the peak μ slip rate are identified, so that the designer can use those parameters to design a tire with good braking performance.

ここで、トレッド部の剛性がピークμスリップ率に影響するので、ST1においてトレッド部の各部位の剛性の異なる複数のタイヤモデルを取得し、ST13においてトレッド部の各部位の剛性を最適パラメータとして特定することにより、効果的に制動性能の良いタイヤを設計することができる。 Here, since the stiffness of the tread portion affects the peak μ slip rate, multiple tire models with different stiffnesses in each part of the tread portion are obtained in ST1, and the stiffness of each part of the tread portion is identified as the optimal parameter in ST13, making it possible to effectively design a tire with good braking performance.

以上の実施形態に対して、様々な変更を行うことができる。 Various modifications can be made to the above embodiments.

例えば、トレッドパターンのピッチ長は、トレッド部の各部位の剛性に影響し、ひいてはピークμスリップ率に影響する。ピッチ長が短いほど各部位の剛性が低く、ピークμスリップ率が大きくなる。 For example, the pitch length of the tread pattern affects the rigidity of each part of the tread, and thus the peak μ slip rate. The shorter the pitch length, the lower the rigidity of each part and the higher the peak μ slip rate.

そこで、変更例として、タイヤモデル取得部11が、ピッチ長の異なる複数のタイヤモデルを取得することとしても良い。なお、ピッチ長の異なる複数のタイヤモデルは、1つ1つ作成されたものでも良いし、基準となるタイヤモデルからモーフィングにより生成されたものでも良い。 As a modification, the tire model acquisition unit 11 may acquire multiple tire models with different pitch lengths. Note that the multiple tire models with different pitch lengths may be created one by one, or may be generated by morphing from a reference tire model.

この変更例の場合、図2のST1において、ピッチ長の異なる複数のタイヤモデルが取得される。次に、上記実施形態と同じ上記のST1~ST11のステップが実行される。そして、ST12において、最適パラメータ特定部21により、ピークμスリップ率のばらつきが最小となるタイヤモデルが特定され、ST13において、そのタイヤモデルのパラメータが最適パラメータとして特定される。この変更例では、最適パラメータとしてピッチ長が特定される。 In this modified example, in ST1 of FIG. 2, multiple tire models with different pitch lengths are obtained. Next, the same steps ST1 to ST11 as in the above embodiment are executed. Then, in ST12, the optimal parameter identification unit 21 identifies the tire model that minimizes the variation in peak μ slip rate, and in ST13, the parameters of that tire model are identified as optimal parameters. In this modified example, the pitch length is identified as the optimal parameter.

このようにして特定された最適パラメータとしてのピッチ長に基づき、タイヤの設計が行われる。それにより、各部位のピークμスリップ率が揃ったタイヤが設計できる。 The tire is designed based on the pitch length thus determined as the optimal parameter. This allows the design of a tire with consistent peak μ slip rates for each part.

10…タイヤ評価装置、11…タイヤモデル取得部、12…路面モデル取得部、13…部位設定部、14…境界条件設定部、15…挙動解析部、16…分類部、17…積算部、18…μ-S線図作成部、19…μ-S線図分析部、20…ばらつき計算部、21…最適パラメータ特定部、30…タイヤモデル、31…トレッド部、32…粘着領域、33…滑り領域
Reference Signs List 10: tire evaluation device, 11: tire model acquisition unit, 12: road surface model acquisition unit, 13: part setting unit, 14: boundary condition setting unit, 15: behavior analysis unit, 16: classification unit, 17: integration unit, 18: μ-S diagram creation unit, 19: μ-S diagram analysis unit, 20: variation calculation unit, 21: optimal parameter identification unit, 30: tire model, 31: tread portion, 32: adhesion region, 33: slippage region

Claims (4)

パラメータの異なる複数のタイヤモデルを取得するステップを含み、
複数の前記タイヤモデルのそれぞれについて、
前記タイヤモデルのトレッド部を複数の部位に分割するステップと、
前記タイヤモデルを路面モデルに接地させて有限要素法により挙動解析するステップと、
前記挙動解析の結果に基づき前記部位毎にスリップ率と摩擦係数との関係を求め、各部位において摩擦係数が最大となるときのスリップ率であるピークμスリップ率を求めるステップと、
各部位の前記ピークμスリップ率のばらつきを求めるステップと、
複数の前記タイヤモデルの中から、前記ピークμスリップ率のばらつきが最小となるタイヤモデルを特定するステップと、
を含むタイヤ評価方法。
obtaining a plurality of tire models having different parameters;
For each of the plurality of tire models,
Dividing a tread portion of the tire model into a plurality of portions;
a step of contacting the tire model with a road surface model and analyzing the behavior of the tire model by a finite element method;
determining a relationship between the slip ratio and the friction coefficient for each of the portions based on the results of the behavior analysis, and determining a peak μ slip ratio, which is the slip ratio when the friction coefficient is maximum in each portion;
determining a variation in the peak μ slip ratio for each portion;
identifying a tire model that minimizes the variation in peak μ slip ratio from among the plurality of tire models;
A tire evaluation method including:
前記ピークμスリップ率のばらつきが最小となるタイヤモデルのパラメータを特定するステップを含む、請求項に記載のタイヤ評価方法。 The tire evaluation method according to claim 1 , further comprising the step of identifying parameters of a tire model that minimize the variation in the peak μ slip rate. 前記ピークμスリップ率のばらつきが最小となるタイヤモデルのパラメータとして前記トレッド部の各部位の剛性を特定するステップを含む、請求項に記載のタイヤ評価方法。 3. The tire evaluation method according to claim 2 , further comprising a step of specifying stiffness of each portion of the tread portion as a parameter of a tire model that minimizes the variation in the peak μ slip rate. 前記トレッド部が、複数の溝がタイヤ周方向に周期的に並んだトレッドパターンを有し、
前記トレッドパターンに、1ピッチのタイヤ周方向への長さであるピッチ長が設定され、
前記ピークμスリップ率のばらつきが最小となるタイヤモデルのパラメータとして前記ピッチ長を特定するステップを含む、請求項に記載のタイヤ評価方法。
The tread portion has a tread pattern in which a plurality of grooves are periodically arranged in the tire circumferential direction,
The tread pattern has a pitch length, which is a length of one pitch in a tire circumferential direction,
The tire evaluation method according to claim 2 , further comprising the step of identifying the pitch length as a parameter of a tire model that minimizes the variation in the peak μ slip rate.
JP2020202950A 2020-12-07 2020-12-07 A method for evaluating tires to obtain parameters that can be used for tire design. Active JP7576445B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020202950A JP7576445B2 (en) 2020-12-07 2020-12-07 A method for evaluating tires to obtain parameters that can be used for tire design.

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020202950A JP7576445B2 (en) 2020-12-07 2020-12-07 A method for evaluating tires to obtain parameters that can be used for tire design.

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2022090512A JP2022090512A (en) 2022-06-17
JP7576445B2 true JP7576445B2 (en) 2024-10-31

Family

ID=81990233

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2020202950A Active JP7576445B2 (en) 2020-12-07 2020-12-07 A method for evaluating tires to obtain parameters that can be used for tire design.

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP7576445B2 (en)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004155413A (en) 2002-07-04 2004-06-03 Soc De Technol Michelin Evaluation of tire wear
JP2008276469A (en) 2007-04-27 2008-11-13 Toyo Tire & Rubber Co Ltd Tire design method
WO2013145137A1 (en) 2012-03-27 2013-10-03 トヨタ自動車株式会社 Vehicle control apparatus
JP2015016756A (en) 2013-07-10 2015-01-29 横浜ゴム株式会社 Calculation method of friction coefficient of tread rubber, calculation method of tire characteristic, calculation device of friction coefficient of tread rubber, and program
JP2015219150A (en) 2014-05-19 2015-12-07 横浜ゴム株式会社 Tire wear prediction method and wear prediction computer program
JP2019100765A (en) 2017-11-29 2019-06-24 Toyo Tire株式会社 Braking performance evaluation method
JP2019217894A (en) 2018-06-19 2019-12-26 Toyo Tire株式会社 Tire performance simulation method and device

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004155413A (en) 2002-07-04 2004-06-03 Soc De Technol Michelin Evaluation of tire wear
JP2008276469A (en) 2007-04-27 2008-11-13 Toyo Tire & Rubber Co Ltd Tire design method
WO2013145137A1 (en) 2012-03-27 2013-10-03 トヨタ自動車株式会社 Vehicle control apparatus
JP2015016756A (en) 2013-07-10 2015-01-29 横浜ゴム株式会社 Calculation method of friction coefficient of tread rubber, calculation method of tire characteristic, calculation device of friction coefficient of tread rubber, and program
JP2015219150A (en) 2014-05-19 2015-12-07 横浜ゴム株式会社 Tire wear prediction method and wear prediction computer program
JP2019100765A (en) 2017-11-29 2019-06-24 Toyo Tire株式会社 Braking performance evaluation method
JP2019217894A (en) 2018-06-19 2019-12-26 Toyo Tire株式会社 Tire performance simulation method and device

Also Published As

Publication number Publication date
JP2022090512A (en) 2022-06-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7348198B2 (en) Tire wear estimation method
EP1262886B1 (en) Method and apparatus for estimating tire/wheel performance by simulation
KR101581467B1 (en) Simulation method of tire
KR20100100877A (en) Method for simulating tire noise performance and method for manufacturing tire
US20080270084A1 (en) Tire Design Method
JP4460337B2 (en) Tire simulation method
JP2005186900A (en) Tire simulation method
JP7003591B2 (en) Tire simulation method and simulation device
JP6415951B2 (en) Tire performance evaluation method, tire performance evaluation apparatus, and tire performance evaluation program
JP7576445B2 (en) A method for evaluating tires to obtain parameters that can be used for tire design.
JP2000289417A (en) Developing device and developing method for vehicle tire
JP2004243917A (en) Design method for wiper blade, and wiper blade
JP2006076404A (en) Tire model, tire behavior simulation method, program, and recording medium
JP6975624B2 (en) Braking performance evaluation method
JP7487567B2 (en) Tire simulation method and tire simulation device
JP6006576B2 (en) Tire simulation method
JP5513200B2 (en) How to create a tire model
JP6634840B2 (en) Tire simulation method
JP2019218021A (en) Method and apparatus for obtaining tire use condition frequency distribution, and method for estimating tire wear amount
JP2020163897A (en) Tire simulation method
JP7476685B2 (en) How to simulate tires
JP6154141B2 (en) Pattern noise simulation method
JP7042046B2 (en) Tire simulation methods, equipment, and programs on snowy roads
JP5636776B2 (en) Tire shape prediction method, tire shape prediction apparatus, and program
JP7615642B2 (en) How to simulate tires

Legal Events

Date Code Title Description
RD01 Notification of change of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7421

Effective date: 20230830

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20231013

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20240722

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20240730

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20240830

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20241015

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20241021

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7576445

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150