JP7775745B2 - Method and device for predicting dynamic tire characteristics - Google Patents
Method and device for predicting dynamic tire characteristicsInfo
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Description
本開示は、タイヤの動的特性の予測方法及び予測装置に関する。 This disclosure relates to a method and device for predicting tire dynamic characteristics.
下記特許文献1には、タイヤのトラクション性能を評価するためのシミュレーション方法が記載されている。この方法には、路面モデル上でタイヤモデルを転動させるシミュレーション工程と、転動しているタイヤモデルからトラクション性能に関する物理量を取得する工程とが含まれている。 Patent Document 1 below describes a simulation method for evaluating tire traction performance. This method includes a simulation step of rolling a tire model on a road surface model, and a step of acquiring physical quantities related to traction performance from the rolling tire model.
近年、既存の教師データから予測モデルを作成して、種々の予測を行う技術が提案されている。各教師データには、予測に影響を及ぼす複数の説明変数が含まれる。 In recent years, technologies have been proposed that create predictive models from existing training data and perform various predictions. Each training data set contains multiple explanatory variables that affect the prediction.
例えば、タイヤの性能を予測する場合、その性能に影響を及ぼす多数の設計因子(説明変数)が必要となる。このような説明変数が多くなると、予測モデルの作成に多くの教師データが必要となるという問題があった。 For example, when predicting tire performance, a large number of design factors (explanatory variables) that affect that performance are required. The problem with a large number of such explanatory variables is that a large amount of training data is required to create a predictive model.
本開示は、以上のような実状に鑑み案出されたもので、予測モデルの作成に必要な教師データの個数を削減することが可能なタイヤの動的特性の予測方法を提供することを主たる目的としている。 This disclosure was devised in light of the above-mentioned circumstances, and its primary objective is to provide a method for predicting tire dynamic characteristics that can reduce the amount of training data required to create a predictive model.
本開示は、タイヤの動的特性を予測するための方法であって、タイヤの設計因子の少なくとも1つが異なる複数のタイヤについて、前記設計因子をコンピュータにそれぞれ入力する工程と、前記複数のタイヤの静的特性を、前記コンピュータにそれぞれ入力する工程と、前記複数のタイヤの動的特性を、前記コンピュータにそれぞれ入力する工程と、前記コンピュータが、前記複数のタイヤの前記設計因子、前記静的特性及び前記動的特性を教師データとして用いて、予測対象のタイヤの設計因子及び静的特性から、前記予測対象のタイヤの動的特性を出力可能な予測モデルを作成する工程と、前記コンピュータに、前記予測対象のタイヤの設計因子及び静的特性を入力する工程と、前記コンピュータが、前記予測対象のタイヤの設計因子及び静的特性を、前記予測モデルに入力して、前記予測対象のタイヤの動的特性を出力する工程とを含む、タイヤの動的特性の予測方法である。 The present disclosure relates to a method for predicting dynamic tire characteristics, including the steps of: inputting at least one design factor of a plurality of tires into a computer; inputting the static characteristics of the plurality of tires into the computer; inputting the dynamic characteristics of the plurality of tires into the computer; using the design factors, static characteristics, and dynamic characteristics of the plurality of tires as training data, the computer creates a prediction model capable of outputting the dynamic characteristics of the tire to be predicted from the design factors and static characteristics of the tire to be predicted; inputting the design factors and static characteristics of the tire to be predicted into the computer; and inputting the design factors and static characteristics of the tire to be predicted into the prediction model and outputting the dynamic characteristics of the tire to be predicted.
本開示のタイヤの動的特性の予測方法は、上記の工程を採用することにより、予測モデルの作成に必要な教師データの個数を削減することが可能となる。 By adopting the above steps, the tire dynamic characteristic prediction method disclosed herein makes it possible to reduce the amount of training data required to create a prediction model.
以下、本開示の実施形態が図面に基づき説明される。図面は、開示の内容の理解を助けるために、誇張表現や、実際の構造の寸法比とは異なる表現が含まれることが理解されなければならない。また、各実施形態を通して、同一又は共通する要素については同一の符号が付されており、重複する説明が省略される。さらに、実施形態及び図面に表された具体的な構成は、本開示の内容理解のためのものであって、本開示は、図示されている具体的な構成に限定されるものではない。 Embodiments of the present disclosure will be described below with reference to the drawings. It should be understood that the drawings may contain exaggerated representations and representations that differ from the dimensional proportions of the actual structure in order to facilitate understanding of the contents of the disclosure. Furthermore, identical or common elements are designated by the same reference numerals throughout each embodiment, and redundant explanations will be omitted. Furthermore, the specific configurations shown in the embodiments and drawings are intended to aid in understanding the contents of the present disclosure, and the present disclosure is not limited to the specific configurations shown.
本実施形態のタイヤの動的特性の予測方法(以下、単に「予測方法」ということがある。)は、タイヤの動的特性が、コンピュータを用いて予測される。図1は、本実施形態のタイヤの動的特性の予測方法が実行されるコンピュータ1(タイヤの動的特性の予測装置1A)を示すブロック図である。 In the tire dynamic characteristic prediction method of this embodiment (hereinafter sometimes simply referred to as the "prediction method"), tire dynamic characteristics are predicted using a computer. Figure 1 is a block diagram showing a computer 1 (tire dynamic characteristic prediction device 1A) on which the tire dynamic characteristic prediction method of this embodiment is executed.
[タイヤの動的特性の予測装置]
本実施形態のコンピュータ1は、入力デバイスとしての入力部2、出力デバイスとしての出力部3、及び、タイヤの物理量等を計算する演算処理装置4を有し、タイヤの動的特性の予測装置(以下、単に「予測装置」ということがある。)1Aとして構成されている。
[Device for predicting tire dynamic characteristics]
The computer 1 of this embodiment has an input unit 2 as an input device, an output unit 3 as an output device, and a processing unit 4 that calculates physical quantities of a tire, etc., and is configured as a tire dynamic characteristic prediction device (hereinafter, sometimes simply referred to as a "prediction device") 1A.
[入力部・出力部・演算処理装置]
入力部2には、例えば、キーボード又はマウス等が用いられる。出力部3には、例えば、ディスプレイ装置又はプリンタ等が用いられる。演算処理装置4は、各種の演算を行う演算部(CPU)4A、データやプログラム等が記憶される記憶部4B、及び、作業用メモリ4Cを含んで構成されている。
[Input section, output section, and processing unit]
The input unit 2 may be, for example, a keyboard or a mouse. The output unit 3 may be, for example, a display device or a printer. The arithmetic processing unit 4 includes a calculation unit (CPU) 4A that performs various calculations, a storage unit 4B that stores data, programs, etc., and a working memory 4C.
[記憶部]
記憶部4Bは、例えば、磁気ディスク、光ディスク又はSSD等からなる不揮発性の情報記憶装置である。記憶部4Bには、データ部5、及び、プログラム部6が設けられている。
[Storage]
The storage unit 4B is a non-volatile information storage device formed of, for example, a magnetic disk, an optical disk, an SSD, etc. The storage unit 4B includes a data unit 5 and a program unit 6.
[データ部]
本実施形態のデータ部5は、予測方法を実行するために必要なデータ等を記憶するためのものである。本実施形態のデータ部5は、第1記憶部5A、第2記憶部5B、第3記憶部5C及び第4記憶部5Dが含まれる。さらに、データ部5には、第5記憶部5E、第6記憶部5F、第7記憶部5G及び第8記憶部5Hが含まれる。なお、データ部5は、このような態様に限定されるわけではなく、必要に応じて、その他の記憶部が含まれてもよいし、これらの記憶部の一部が省略されてもよい。
[Data section]
The data unit 5 of this embodiment is for storing data and the like necessary for executing the prediction method. The data unit 5 of this embodiment includes a first memory unit 5A, a second memory unit 5B, a third memory unit 5C, and a fourth memory unit 5D. The data unit 5 further includes a fifth memory unit 5E, a sixth memory unit 5F, a seventh memory unit 5G, and an eighth memory unit 5H. Note that the data unit 5 is not limited to this configuration, and may include other memory units, or some of these memory units may be omitted, as necessary.
第1記憶部5Aは、タイヤの設計因子の少なくとも1つが異なる複数のタイヤについて、それらの設計因子をそれぞれ記憶するためのものである。第2記憶部5Bは、複数のタイヤの静的特性を記憶するためのものである。第3記憶部5Cは、複数のタイヤの動的特性を記憶するためのものである。第4記憶部5Dは、予測対象のタイヤの設計因子及び静的特性を記憶するためのものである。 The first memory unit 5A is for storing the design factors of multiple tires, each of which has at least one different design factor. The second memory unit 5B is for storing the static characteristics of multiple tires. The third memory unit 5C is for storing the dynamic characteristics of multiple tires. The fourth memory unit 5D is for storing the design factors and static characteristics of the tire to be predicted.
第5記憶部5Eは、後述のシミュレーションに必要なデータを記憶するためのものである。シミュレーションに必要なデータには、例えば、タイヤが走行する路面に関する情報、シミュレーションの境界条件、及び、シミュレーションの終了条件が含まれる。第6記憶部5Fは、シミュレーションで計算された演算結果を記憶するためのものである。第7記憶部5Gは、作成された予測モデルを記憶するためのものである。第8記憶部5Hは、予測対象のタイヤの動的特性を記憶するためのものである。 The fifth memory unit 5E is for storing data necessary for the simulation described below. The data necessary for the simulation includes, for example, information about the road surface on which the tire will travel, the boundary conditions of the simulation, and the termination conditions of the simulation. The sixth memory unit 5F is for storing the calculation results calculated in the simulation. The seventh memory unit 5G is for storing the created prediction model. The eighth memory unit 5H is for storing the dynamic characteristics of the tire to be predicted.
プログラム部6は、予測方法の実行に必要なプログラム(アプリケーション)である。プログラム部6は、演算部4Aによって実行される。 Program unit 6 is a program (application) required to execute the prediction method. Program unit 6 is executed by calculation unit 4A.
本実施形態のプログラム部6には、予測モデル作成部6Aと、動的特性出力部6Bとが含まれる。さらに、本実施形態のプログラム部6には、設計因子入力部6Cと、静的特性入力部6Dと、動的特性入力部6Eと、予測対象データ入力部6Fと、シミュレーション計算部6Gと、評価部6Hとが含まれる。なお、プログラム部6は、このような態様に限定されるわけではなく、必要に応じて、その他の入力部が含まれてもよいし、これらの一部が省略されてもよい。 The program unit 6 of this embodiment includes a prediction model creation unit 6A and a dynamic characteristic output unit 6B. Furthermore, the program unit 6 of this embodiment includes a design factor input unit 6C, a static characteristic input unit 6D, a dynamic characteristic input unit 6E, a prediction target data input unit 6F, a simulation calculation unit 6G, and an evaluation unit 6H. Note that the program unit 6 is not limited to this configuration, and other input units may be included, or some of these may be omitted, as necessary.
予測モデル作成部6Aは、予測対象のタイヤの設計因子及び静的特性から、予測対象のタイヤの動的特性を出力可能な予測モデルを作成するためのものである。動的特性出力部6Bは、予測対象のタイヤの動的特性を出力するためのものである。 The prediction model creation unit 6A is used to create a prediction model capable of outputting the dynamic characteristics of the tire to be predicted from the design factors and static characteristics of the tire to be predicted. The dynamic characteristics output unit 6B is used to output the dynamic characteristics of the tire to be predicted.
設計因子入力部6Cは、複数のタイヤの設計因子を入力するためのものである。静的特性入力部6Dは、複数のタイヤの静的特性を入力するためのものである。動的特性入力部6Eは、複数のタイヤの動的特性を入力するためのものである。予測対象データ入力部6Fは、予測対象のタイヤの設計因子及び静的特性を入力するためのものである。シミュレーション計算部6Gは、シミュレーションによって、予測対象のタイヤの静的特性を出力するためのものである。評価部6Hは、予測対象のタイヤの動的特性が良好か否かを判断するためのものである。なお、各プログラム部6の機能は、後述のシミュレーション方法の各工程において説明される。 The design factor input unit 6C is used to input the design factors of multiple tires. The static characteristic input unit 6D is used to input the static characteristics of multiple tires. The dynamic characteristic input unit 6E is used to input the dynamic characteristics of multiple tires. The prediction target data input unit 6F is used to input the design factors and static characteristics of the tire to be predicted. The simulation calculation unit 6G is used to output the static characteristics of the tire to be predicted through simulation. The evaluation unit 6H is used to determine whether the dynamic characteristics of the tire to be predicted are good. The functions of each program unit 6 will be explained in the respective steps of the simulation method described below.
[タイヤ]
図2は、本実施形態のタイヤ11の断面図である。本実施形態のタイヤ11は、例えば、乗用車用の空気入りタイヤである場合が例示される。但し、タイヤ11は、このような態様に限定されるものではなく、例えば、重荷重用の空気入りタイヤ等であってもよい。
[tire]
2 is a cross-sectional view of the tire 11 of this embodiment. The tire 11 of this embodiment is, for example, a pneumatic tire for a passenger car. However, the tire 11 is not limited to this form and may be, for example, a pneumatic tire for heavy loads.
本実施形態のタイヤ11には、トレッド部12からサイドウォール部13を経てビード部14のビードコア15に至るカーカス16と、このカーカス16のタイヤ半径方向外側かつトレッド部12の内部に配されるベルト層17及びバンド層18とが設けられている。 The tire 11 of this embodiment is provided with a carcass 16 that extends from the tread portion 12 through the sidewall portion 13 to the bead core 15 of the bead portion 14, and a belt layer 17 and a band layer 18 that are disposed radially outward of the carcass 16 and within the tread portion 12.
本実施形態のトレッド部12には、バンド層18のタイヤ半径方向外側に配されたトレッドゴム19が設けられている。トレッドゴム19は、ベースゴム19Aと、ベースゴム19Aのタイヤ半径方向外側に配されるキャップゴム19Bとを含んで構成されている。サイドウォール部13には、カーカス16のタイヤ軸方向外側に配されるサイドウォールゴム20が設けられる。ビード部14には、タイヤ11がリム26に装着されたときにリム26と接触するクリンチゴム21と、ビードコア15からタイヤ半径方向外側に延びるビードエーペックスゴム22とが設けられている。 In this embodiment, the tread portion 12 is provided with tread rubber 19 arranged radially outward of the band layer 18. The tread rubber 19 is composed of a base rubber 19A and a cap rubber 19B arranged radially outward of the base rubber 19A. The sidewall portion 13 is provided with sidewall rubber 20 arranged axially outward of the carcass 16. The bead portion 14 is provided with clinch rubber 21 that contacts the rim 26 when the tire 11 is mounted on the rim 26, and a bead apex rubber 22 that extends radially outward from the bead core 15.
図3は、図2の部分拡大図である。本実施形態のトレッド部12は、タイヤ赤道Cを含むクラウン領域23Aと、トレッド接地端12tを含むショルダー領域23Cと、クラウン領域23Aとショルダー領域23Cとの間に配されるミドル領域23Bとを含んでいる。なお、トレッド部12は、このような態様に限定されない。 Figure 3 is a partially enlarged view of Figure 2. The tread portion 12 of this embodiment includes a crown region 23A including the tire equator C, shoulder regions 23C including the tread ground-contact edge 12t, and a middle region 23B disposed between the crown region 23A and the shoulder regions 23C. However, the tread portion 12 is not limited to this configuration.
図2に示されるように、トレッド接地端12tは、正規状態のタイヤ11に正規荷重を負荷して、キャンバー角0°で平面に接地させたときのトレッド部12の接地面12Sのタイヤ軸方向の最外端として特定される。正規状態において、一対のトレッド接地端12t、12t(図2において、他方のトレッド接地端12tを省略)間のタイヤ軸方向の距離が、トレッド接地幅TWとして定められる。 As shown in Figure 2, the tread edge 12t is identified as the axially outermost end of the contact surface 12S of the tread portion 12 when a normal load is applied to a tire 11 in a normal state and the tire is in contact with the ground at a flat surface with a camber angle of 0°. In the normal state, the axial distance between a pair of tread edges 12t, 12t (the other tread edge 12t is omitted in Figure 2) is defined as the tread width TW.
正規状態とは、タイヤ11が正規リム(リム26)にリム組みされ、かつ、正規内圧が充填された無負荷の状態である。本明細書では、特に断りがない場合、タイヤ各部の寸法等は、正規状態で測定された値で示される。なお、タイヤ各部の寸法等は、ゴム成形品に含まれる通常の誤差が許容されるものとする。 The normal state refers to a state in which the tire 11 is mounted on a normal rim (rim 26), inflated to the normal internal pressure, and no load is applied. Unless otherwise specified, the dimensions of each tire part are shown as values measured in the normal state. Note that the dimensions of each tire part are assumed to allow for normal tolerances inherent in rubber molded products.
「正規リム」とは、タイヤ11が基づいている規格を含む規格体系において、当該規格がタイヤ毎に定めるリムである。したがって、正規リムは、例えば、JATMAであれば "標準リム" 、TRAであれば"Design Rim" 、ETRTOであれば"Measuring Rim" である。 A "genuine rim" is a rim specified for each tire by the standard system that includes the standard on which tire 11 is based. Therefore, a genuine rim is, for example, a "standard rim" for JATMA, a "design rim" for TRA, or a "measuring rim" for ETRTO.
「正規内圧」とは、タイヤ11が基づいている規格を含む規格体系において、各規格がタイヤ毎に定めている空気圧である。したがって、正規内圧は、例えば、JATMAであれば "最高空気圧" 、TRAであれば表"TIRE LOAD LIMITS AT VARIOUS COLD INFLATION PRESSURES" に記載の最大値、ETRTOであれば "INFLATION PRESSURE" である。 "Normal internal pressure" refers to the air pressure specified for each tire by each standard in the standard system, including the standard on which tire 11 is based. Therefore, normal internal pressure is, for example, "maximum air pressure" for JATMA, the maximum value listed in the "TIRE LOAD LIMITS AT VARIOUS COLD INFLATION PRESSURES" table for TRA, and "INFLATION PRESSURE" for ETRTO.
「正規荷重」とは、タイヤ11が基づいている規格を含む規格体系において、各規格がタイヤ毎に定めている荷重である。したがって、正規荷重は、例えば、JATMAであれば "最大負荷能力" 、TRAであれば表 "TIRE LOAD LIMITS AT VARIOUS COLD INFLATION PRESSURES" に記載の最大値、ETRTOであれば "LOAD CAPACITY" である。 "Normal load" refers to the load specified for each tire in the standard system, including the standard on which tire 11 is based. Therefore, normal load is, for example, "maximum load capacity" for JATMA, the maximum value listed in the "TIRE LOAD LIMITS AT VARIOUS COLD INFLATION PRESSURES" table for TRA, and "LOAD CAPACITY" for ETRTO.
[タイヤの設計因子]
タイヤ11は、予め定められた設計因子に基づいて製造されている。図3に示されるように、本実施形態の設計因子には、クラウン領域23Aの第1ラジアスTR1と、ミドル領域23Bの第2ラジアスTR2と、ショルダー領域23Cの第3ラジアスTR3とが含まれる。さらに、設計因子には、トレッド接地端12tとサイドウォール部13との間のバットレス領域23Dの第4ラジアスTR4が含まれる。
[Tire design factors]
The tire 11 is manufactured based on predetermined design parameters. As shown in Fig. 3, the design parameters in this embodiment include a first radius TR1 of the crown region 23A, a second radius TR2 of the middle region 23B, and a third radius TR3 of the shoulder region 23C. The design parameters also include a fourth radius TR4 of the buttress region 23D between the tread ground-contact edge 12t and the sidewall portion 13.
本実施形態の設計因子には、クラウン領域23Aとミドル領域23Bとの境界である第1境界P1について、タイヤ赤道Cからの第1境界P1の距離L1が含まれる。さらに、設計因子には、ミドル領域23Bとショルダー領域23Cとの境界である第2境界P2について、タイヤ赤道Cからの第2境界P2の距離L2が含まれる。さらに、設計因子には、ショルダー領域23Cとバットレス領域23Dとの境界である第3境界P3について、タイヤ赤道Cからの第3境界P3の距離L3が含まれる。さらに、設計因子には、サイドウォール部13の外面の曲率が含まれる。 The design factors in this embodiment include the distance L1 of the first boundary P1, which is the boundary between the crown region 23A and the middle region 23B, from the tire equator C. Furthermore, the design factors include the distance L2 of the second boundary P2, which is the boundary between the middle region 23B and the shoulder region 23C, from the tire equator C. Furthermore, the design factors include the distance L3 of the third boundary P3, which is the boundary between the shoulder region 23C and the buttress region 23D, from the tire equator C. Furthermore, the design factors include the curvature of the outer surface of the sidewall portion 13.
本実施形態の設計因子には、キャップゴム19Bの複素弾性率E*、ベースゴム19Aの複素弾性率E*、サイドウォールゴム20の複素弾性率E*及びビードエーペックスゴム22(図2に示す)の複素弾性率E*が含まれる。各複素弾性率E*は、JIS K6394の規定に準拠して、下記の測定条件により、GABO社製の動的粘弾性測定装置(イプレクサーシリーズ)を用いて測定される。
周波数:10Hz
初期歪:5%
動歪 :±1%
温度 :30℃
変形モード:引張
The design factors of this embodiment include the complex modulus E* of the cap rubber 19B, the complex modulus E* of the base rubber 19A, the complex modulus E* of the sidewall rubber 20, and the complex modulus E* of the bead apex rubber 22 (shown in FIG. 2). Each complex modulus E* is measured in accordance with the provisions of JIS K6394 using a dynamic viscoelasticity measuring device (Iplexer series) manufactured by GABO under the following measurement conditions:
Frequency: 10Hz
Initial strain: 5%
Dynamic strain: ±1%
Temperature: 30℃
Deformation mode: tension
本実施形態の設計因子には、図2に示したバンド層18を構成するタイヤ周方向に配列されたバンドコード(図示省略)について、タイヤ周方向に対する角度、及び、バンドコードの材料が含まれる。さらに、設計因子には、ベルト層17を構成するベルトコード(図示省略)のタイヤ周方向に対する角度と、ベルト層17のタイヤ軸方向の幅W1と、ビードエーペックスゴム22のタイヤ半径方向の長さL4とが含まれる。 The design factors for this embodiment include the angle of the band cords (not shown) arranged in the circumferential direction of the tire that make up the band layer 18 shown in Figure 2 relative to the tire circumferential direction, and the material of the band cords. Furthermore, the design factors include the angle of the belt cords (not shown) that make up the belt layer 17 relative to the tire circumferential direction, the axial width W1 of the belt layer 17, and the radial length L4 of the bead apex rubber 22.
本実施形態の設計因子には、図3に示されるように、第1ゲージG1、第2ゲージG2、第3ゲージG3及び第4ゲージG4が含まれる。第1ゲージG1は、タイヤ赤道Cでのトレッドゴム19の最大厚さである。第2ゲージG2は、第1境界P1でのトレッドゴム19の最大厚さである。第3ゲージG3は、第3境界P3でのトレッドゴム19の最大厚さである。第4ゲージG4は、バットレス領域23Dとサイドウォール部13の第4境界P4でのサイドウォールゴム20の最大ゴム厚さである。 As shown in FIG. 3, the design factors of this embodiment include a first gauge G1, a second gauge G2, a third gauge G3, and a fourth gauge G4. The first gauge G1 is the maximum thickness of the tread rubber 19 at the tire equator C. The second gauge G2 is the maximum thickness of the tread rubber 19 at the first boundary P1. The third gauge G3 is the maximum thickness of the tread rubber 19 at the third boundary P3. The fourth gauge G4 is the maximum rubber thickness of the sidewall rubber 20 between the buttress region 23D and the fourth boundary P4 of the sidewall portion 13.
本実施形態の設計因子には、第5ゲージG5、第6ゲージG6及び第7ゲージG7が含まれる。図2に示されるように、第5ゲージG5は、タイヤ最大幅位置P5でのサイドウォールゴム20の厚さである。なお、タイヤ最大幅位置P5は、カーカス16が、タイヤ軸方向の最も外側となる位置である。第6ゲージG6は、クリンチゴム21の最大幅である。図3に示されるように、第7ゲージG7は、第2境界P2でのトレッドゴム19の最大厚さである。 The design factors of this embodiment include the fifth gauge G5, sixth gauge G6, and seventh gauge G7. As shown in FIG. 2, the fifth gauge G5 is the thickness of the sidewall rubber 20 at the tire's maximum width position P5. The tire's maximum width position P5 is the position where the carcass 16 is at its outermost axial position. The sixth gauge G6 is the maximum width of the clinch rubber 21. As shown in FIG. 3, the seventh gauge G7 is the maximum thickness of the tread rubber 19 at the second boundary P2.
本実施形態の設計因子には、図2に示したリム幅W2、タイヤに充填される内圧、及び、タイヤに負荷される荷重が含まれる。リム幅W2は、タイヤ11の上記正規リム(リム26)のリム幅である。内圧は、タイヤ11の上記正規内圧である。荷重は、タイヤ11の上記の正規荷重である。 The design factors for this embodiment include the rim width W2 shown in Figure 2, the internal pressure of the tire, and the load applied to the tire. The rim width W2 is the rim width of the standard rim (rim 26) of the tire 11. The internal pressure is the standard internal pressure of the tire 11. The load is the standard load of the tire 11.
上記の設計因子は、タイヤ11の設計因子の一例であり、これらの以外の設計因子が含まれてもよい。 The above design factors are examples of design factors for tire 11, and other design factors may also be included.
[タイヤの動的特性の予測方法(第1実施形態)]
次に、本実施形態の予測方法が説明される。本実施形態では、上記の設計因子の少なくとも1つが異なる設計因子が異なる複数のタイヤ11について、これらのタイヤ11の設計因子を含んだ教師データに基づく予測モデルを作成し、予測対象のタイヤ11Aの動的特性が予測される。動的特性とは、走行中のタイヤ11の特性を示すものであり、例えば、コーナリングフォース及びコーナリングパワー等が挙げられる。
[Method for predicting tire dynamic characteristics (first embodiment)]
Next, a prediction method of this embodiment will be described. In this embodiment, for a plurality of tires 11 having different design factors, at least one of which is different, a prediction model is created based on training data including the design factors of these tires 11, and the dynamic characteristics of the tire 11A to be predicted are predicted. The dynamic characteristics indicate the characteristics of the tire 11 during running, and examples thereof include cornering force and cornering power.
一般に、タイヤ11Aの動的特性を予測するには、その動的特性に影響を及ぼす多数の設計因子(説明変数)を含んだ教師データが必要となる。多数の設計因子は、例えば、上記のようなものが含まれる。このような説明変数が多くなると、予測モデルの作成に多くの教師データが必要となるという問題がある。 In general, predicting the dynamic characteristics of tire 11A requires training data that includes numerous design factors (explanatory variables) that affect those dynamic characteristics. Examples of numerous design factors include those listed above. The problem is that the greater the number of such explanatory variables, the greater the amount of training data required to create a prediction model.
また、教師データが多くなると、予測モデルの作成に多くの時間を要することから、予測対象のタイヤ11Aの性能の予測に、多くの時間を要するという問題もある。さらに、教師データが本来示唆する傾向から大きく外れるといった過学習が発生するという問題もある。 Furthermore, as the amount of training data increases, it takes a lot of time to create a prediction model, which means that it takes a lot of time to predict the performance of the tire 11A being predicted. Furthermore, there is the problem of over-learning, which can lead to significant deviations from the trends originally suggested by the training data.
開示者らは、鋭意研究を重ねた結果、タイヤ11の動的特性の予測に必要な設計因子(説明変数)のうち、複数の設計因子を、一つ静的特性で代替できることを知見した。静的特性とは、静止中の(荷重のみが負荷された)タイヤ11の特性を示すものである。静的特性には、例えば、トレッド部12の接地形状に関するパラメータや、バネに関するパラメータ等が含まれる。 As a result of extensive research, the present inventors have discovered that among the design factors (explanatory variables) necessary for predicting the dynamic characteristics of a tire 11, several design factors can be replaced by a single static characteristic. The static characteristic indicates the characteristics of the tire 11 when stationary (when only a load is applied). The static characteristic includes, for example, parameters related to the contact shape of the tread portion 12 and parameters related to springs.
本実施形態の予測方法では、予測モデル及び教師データの説明変数に、タイヤ11の静的特性が含まれる。これにより、説明変数(設計因子)の個数を少なくし、予測精度の高い予測モデルの作成に必要な教師データの個数の削減が図られている。図4は、本実施形態のタイヤのシミュレーション方法の処理手順を示すフローチャートである。 In the prediction method of this embodiment, the explanatory variables of the prediction model and training data include the static characteristics of the tire 11. This reduces the number of explanatory variables (design factors) and the amount of training data required to create a prediction model with high prediction accuracy. Figure 4 is a flowchart showing the processing steps of the tire simulation method of this embodiment.
[複数のタイヤの設計因子を入力]
本実施形態の予測方法では、先ず、タイヤの設計因子の少なくとも1つが異なる複数のタイヤ11(図2に示す)について、それらの設計因子がコンピュータ1(図1に示す)にそれぞれ入力される(工程S1)。
[Enter multiple tire design factors]
In the prediction method of this embodiment, first, for a plurality of tires 11 (shown in FIG. 2) each having at least one different tire design factor, the design factors are input into the computer 1 (shown in FIG. 1) (step S1).
本実施形態の工程S1では、先ず、図1に示されるように、設計因子入力部6Cが作業用メモリ4Cに読み込まれる。そして、設計因子入力部6Cが、演算部4Aによって実行されることにより、コンピュータ1を、複数のタイヤ11(図2及び図3に示す)の設計因子をそれぞれ入力するための手段として機能させている。 In step S1 of this embodiment, first, as shown in FIG. 1, the design factor input unit 6C is loaded into the working memory 4C. The design factor input unit 6C is then executed by the calculation unit 4A, causing the computer 1 to function as a means for inputting the design factors of each of multiple tires 11 (shown in FIGS. 2 and 3).
本実施形態の工程S1では、上記の設計因子の少なくとも1つが異なる複数のタイヤ11について、それらの設計因子が特定される。設計因子の特定には、例えば、各タイヤ11の設計データ(CADデータ)が用いられているが、実際のタイヤ11の測定結果が用いられてもよい。これらの設計因子は、予測モデルの教師データの説明変数に用いられる。また、動的特性を精度よく予測可能な予測モデル31を作成する観点から、複数のタイヤ11は、予測対象のタイヤ11Aと同一カテゴリー(例えば、乗用車用の空気入りタイヤ)であってもよい。 In step S1 of this embodiment, the design factors are identified for multiple tires 11 that differ in at least one of the above design factors. To identify the design factors, for example, design data (CAD data) for each tire 11 is used, but measurement results of the actual tire 11 may also be used. These design factors are used as explanatory variables for the training data of the prediction model. Furthermore, from the perspective of creating a prediction model 31 that can accurately predict dynamic characteristics, the multiple tires 11 may be in the same category as the tire 11A to be predicted (e.g., pneumatic tires for passenger cars).
上述したように、本実施形態の予測方法では、教師データ(予測モデル)の説明変数に、タイヤ11の静的特性が含まれることで、説明変数の個数を少なくしている。静的特性として、トレッド部12の接地形状に関するパラメータや、バネに関するパラメータが含まれる場合、各静的特性は、上述の設計因子のうち、複数の設計因子に密接に関連しており、それらの設計因子を代替することができる。 As described above, in the prediction method of this embodiment, the explanatory variables of the training data (prediction model) include static characteristics of the tire 11, thereby reducing the number of explanatory variables. When the static characteristics include parameters related to the contact shape of the tread portion 12 and parameters related to springs, each static characteristic is closely related to multiple of the design factors described above and can replace those design factors.
代替可能な設計因子には、例えば、図3に示した第1ラジアスTR1、第2ラジアスTR2、第3ラジアスTR3、第4ラジアスTR4、第1境界P1の距離L1、第2境界P2の距離L2、第3境界P3の距離L3及びサイドウォール部13の外面の曲率が含まれる。他の代替可能な設計因子には、ベースゴム19Aの複素弾性率E*、サイドウォールゴム20の複素弾性率E*及びビードエーペックスゴム22(図2に示す)の複素弾性率E*、バンドコード(図示省略)の角度、バンドコードの材料が含まれる。他の代替可能な設計因子には、図2及び図3に示したビードエーペックスゴム22の長さL4、第2ゲージG2、第4ゲージG4~第7ゲージG7、リム幅W2、内圧及び荷重が含まれる。これらの設計因子は、いずれもタイヤの形状やバネ特性に影響を与える因子である。したがって、これらの設計因子は、静的特性に密接に関連している(相関関係がある)ため、静的特性で代替できる。 Substitutable design factors include, for example, the first radius TR1, second radius TR2, third radius TR3, fourth radius TR4, distance L1 of the first boundary P1, distance L2 of the second boundary P2, distance L3 of the third boundary P3, and the curvature of the outer surface of the sidewall portion 13, all shown in Figure 3. Other substitutable design factors include the complex modulus E* of the base rubber 19A, the complex modulus E* of the sidewall rubber 20, the complex modulus E* of the bead apex rubber 22 (shown in Figure 2), the angle of the band cord (not shown), and the material of the band cord. Other substitutable design factors include the length L4 of the bead apex rubber 22, the second gauge G2, the fourth gauge G4 to the seventh gauge G7, the rim width W2, the internal pressure, and the load, all of which are shown in Figures 2 and 3. All of these design factors affect the tire's shape and spring characteristics. Therefore, these design factors are closely related (correlated) to static characteristics and can be substituted with static characteristics.
一方、キャップゴム19B(図3に示す)の複素弾性率E*、ベルトコードの角度(図示省略)、ベルト層17の幅W1(図2に示す)、図3に示した第1ゲージG1及び第3ゲージG3は、いずれも転動中タイヤの接地面内の剛性に大きく影響を与える因子である。したがって、これらの設計因子は、静的特性だけでは代替できない。このため、本実施形態では、複数のタイヤ11の設計因子として、キャップゴム19Bの複素弾性率E*、ベルトコードの角度、ベルト層17の幅W1、第1ゲージG1及び第3ゲージG3が、図1に示した第1記憶部5A(コンピュータ1)にそれぞれ記憶される。 On the other hand, the complex modulus E* of the cap rubber 19B (shown in FIG. 3), the angle of the belt cord (not shown), the width W1 of the belt layer 17 (shown in FIG. 2), and the first and third gauges G1 and G3 shown in FIG. 3 are all factors that significantly affect the rigidity of the tire's contact patch during rolling. Therefore, these design factors cannot be replaced by static characteristics alone. For this reason, in this embodiment, the complex modulus E* of the cap rubber 19B, the angle of the belt cord, the width W1 of the belt layer 17, the first and third gauges G1 and G3 are each stored in the first memory unit 5A (computer 1) shown in FIG. 1 as design factors of multiple tires 11.
[複数のタイヤの静的特性を入力]
次に、本実施形態の予測方法では、複数のタイヤ11(図2に示す)の静的特性が、コンピュータ1(図1に示す)にそれぞれ入力される(工程S2)。
[Enter static properties of multiple tires]
Next, in the prediction method of this embodiment, the static characteristics of a plurality of tires 11 (shown in FIG. 2) are input to the computer 1 (shown in FIG. 1) (step S2).
本実施形態の工程S2では、先ず、図1に示されるように、静的特性入力部6Dが作業用メモリ4Cに読み込まれる。そして、静的特性入力部6Dが、演算部4Aによって実行されることにより、コンピュータ1を、複数のタイヤ11(図2に示す)の静的特性をそれぞれ入力するための手段として機能させている。 In step S2 of this embodiment, first, as shown in FIG. 1, the static characteristic input unit 6D is loaded into the working memory 4C. Then, the static characteristic input unit 6D is executed by the calculation unit 4A, causing the computer 1 to function as a means for inputting the static characteristics of each of multiple tires 11 (shown in FIG. 2).
上述したように、静的特性には、トレッド部12の接地形状に関するパラメータや、バネに関するパラメータが含まれる。 As mentioned above, static characteristics include parameters related to the contact shape of the tread portion 12 and parameters related to springs.
トレッド部12(図2に示す)の接地形状にパラメータには、例えば、図示しない接地面のタイヤ軸方向の幅(以下、単に「接地幅」ということがある。)、接地面のタイヤ周方向の長さ(以下、単に「接地長」ということがある。)、及び、接地面積が含まれる。これらの接地幅、接地長及び接地面積は、スリップ角がゼロであってもよいし、スリップ角がつけられていてもよい。また、接地幅、接地長及び接地面積は、正規状態のタイヤ11に、正規荷重が負荷された状態で測定される。なお、接地形状に関するパラメータは、接地幅、接地長及び接地面積に限定されるわけではなく、接地形状に関するものであれば、適宜設定されうる。 Parameters for the contact patch shape of the tread portion 12 (shown in Figure 2) include, for example, the axial width of the contact patch (not shown) (hereinafter sometimes simply referred to as "contact patch width"), the circumferential length of the contact patch (hereinafter sometimes simply referred to as "contact patch length"), and the contact patch area. The contact patch width, contact patch length, and contact patch area may have a zero slip angle or may have a slip angle. Furthermore, the contact patch width, contact patch length, and contact patch area are measured with the tire 11 in a normal state and a normal load applied. Note that the parameters related to the contact patch shape are not limited to the contact patch width, contact patch length, and contact patch area, and can be set as appropriate as long as they relate to the contact patch shape.
バネに関するパラメータには、例えば、タイヤ11(図2に示す)の縦バネ定数、及び、タイヤ11の横バネ定数が含まれる。縦バネ定数は、例えば、静的試験機を用いて、正規状態のタイヤ11に縦荷重を付加したときの縦荷重/横たわみ量の比で取得されうる。横バネ定数は、例えば、静的試験機を用いて、正規状態のタイヤ11に横荷重を負荷したときの横荷重/横たわみ量の比で取得されうる。なお、バネに関するパラメータは、縦バネ定数や横バネ定数に限定されるわけではなく、タイヤ11のバネ関するものであれば、適宜設定されうる。 Spring-related parameters include, for example, the vertical spring constant of tire 11 (shown in Figure 2) and the lateral spring constant of tire 11. The vertical spring constant can be obtained, for example, using a static testing machine, as the ratio of vertical load to lateral deflection when a vertical load is applied to tire 11 in a normal state. The lateral spring constant can be obtained, for example, using a static testing machine, as the ratio of lateral load to lateral deflection when a lateral load is applied to tire 11 in a normal state. Note that spring-related parameters are not limited to the vertical spring constant and lateral spring constant, and can be set as appropriate as long as they relate to the springs of tire 11.
本実施形態の工程S2では、複数のタイヤ11の静的特性として、横バネ定数、接地幅及び接地長が取得される。これらの静的特性は、図1に示す第2記憶部5B(コンピュータ1)に記憶される。 In step S2 of this embodiment, the lateral spring constant, contact patch width, and contact patch length are acquired as static characteristics of multiple tires 11. These static characteristics are stored in the second memory unit 5B (computer 1) shown in Figure 1.
[複数のタイヤの静的特性を入力]
次に、本実施形態の予測方法では、複数のタイヤ11(図2に示す)の動的特性が、コンピュータ1(図1に示す)にそれぞれ入力される(工程S3)。
[Enter static properties of multiple tires]
Next, in the prediction method of this embodiment, the dynamic characteristics of a plurality of tires 11 (shown in FIG. 2) are input to the computer 1 (shown in FIG. 1) (step S3).
本実施形態の工程S3では、先ず、図1に示されるように、動的特性入力部6Eが作業用メモリ4Cに読み込まれる。そして、動的特性入力部6Eが、演算部4Aによって実行されることにより、コンピュータ1を、複数のタイヤ11(図2に示す)の動的特性をそれぞれ入力するための手段として機能させている。 In step S3 of this embodiment, first, as shown in FIG. 1, the dynamic characteristics input unit 6E is loaded into the working memory 4C. The dynamic characteristics input unit 6E is then executed by the calculation unit 4A, causing the computer 1 to function as a means for inputting the dynamic characteristics of each of multiple tires 11 (shown in FIG. 2).
上述したように、動的特性には、走行中のタイヤ11の特性を示すものであり、例えば、コーナリングフォース及びコーナリングパワーが挙げられる。 As mentioned above, dynamic characteristics indicate the characteristics of the tire 11 while it is running, and include, for example, cornering force and cornering power.
コーナリングフォースとは、スリップ角αで横すべりしながら自由転動しているタイヤ11に発生している力のうち、転動抵抗が小さいものとして省略して、タイヤ11の横変形によって発生するタイヤ軸方向の横力の進行方向に直角の成分を意味している。一方、コーナリングパワーとは、コーナリングスティフネスが、スリップ角0(原点)におけるコーナリングフォースの立ち上がりの勾配であって、通常、スリップ角1°におけるコーナリングフォースを測定して求められる。コーナリングフォース及びコーナリングパワーは、例えば、ドラム試験機を用いて測定されうる。 Cornering force refers to the component perpendicular to the direction of travel of the axial lateral force generated by the lateral deformation of the tire 11, which is generated by the tire 11 sliding freely at a slip angle α and causing a small rolling resistance. Cornering power, on the other hand, is the slope of the rise of cornering force at a slip angle of 0° (origin), and is typically determined by measuring cornering force at a slip angle of 1°. Cornering force and cornering power can be measured, for example, using a drum testing machine.
本実施形態の工程S3では、複数のタイヤ11の動的特性として、コーナリングパワーが取得される。動的特性(コーナリングパワー)は、第3記憶部5C(コンピュータ1)に記憶される。 In step S3 of this embodiment, cornering power is acquired as the dynamic characteristic of multiple tires 11. The dynamic characteristic (cornering power) is stored in the third memory unit 5C (computer 1).
[予測モデルを作成]
次に、本実施形態の予測方法では、コンピュータ1(図1に示す)が、予測モデルを作成する(工程S4)。本実施形態の工程S4では、複数のタイヤ11(図2に示す)の設計因子、静的特性及び動的特性を教師データとして用いて、予測対象のタイヤ11Aの設計因子及び静的特性から、予測対象のタイヤ11Aの動的特性を出力可能な予測モデルが作成される。
[Create a predictive model]
Next, in the prediction method of this embodiment, the computer 1 (shown in FIG. 1) creates a prediction model (step S4). In step S4 of this embodiment, the computer 1 uses the design factors, static characteristics, and dynamic characteristics of a plurality of tires 11 (shown in FIG. 2) as training data to create a prediction model that can output the dynamic characteristics of the tire 11A to be predicted from the design factors and static characteristics of the tire 11A to be predicted.
本実施形態の工程S4では、先ず、図1に示されるように、第1記憶部5Aに入力されている複数のタイヤ11の設計因子、第2記憶部5Bに入力されている複数のタイヤ11の静的特性が、作業用メモリ4Cに読み込まれる。次に、第3記憶部5Cに入力されている複数のタイヤ11の動的特性が、作業用メモリ4Cに読み込まれる。次に、予測モデル作成部6Aが作業用メモリ4Cに読み込まれる。そして、予測モデル作成部6Aが、演算部4Aによって実行されることにより、コンピュータ1を、予測モデルを作成するための手段として機能させている。 In step S4 of this embodiment, first, as shown in FIG. 1, the design factors of the multiple tires 11 input into the first memory unit 5A and the static characteristics of the multiple tires 11 input into the second memory unit 5B are loaded into the working memory 4C. Next, the dynamic characteristics of the multiple tires 11 input into the third memory unit 5C are loaded into the working memory 4C. Next, the predictive model creation unit 6A is loaded into the working memory 4C. Then, the predictive model creation unit 6A is executed by the calculation unit 4A, causing the computer 1 to function as a means for creating a predictive model.
予測モデル31は、予測対象のタイヤ11Aの設計因子及び静的特性から、予測対象のタイヤ11Aの動的特性を出力可能なものであれば、適宜作成されうる。本実施形態の工程S4では、統計学的手法又は機械学習に基づいて、予測モデルが作成される。 The prediction model 31 can be created as appropriate, as long as it is capable of outputting the dynamic characteristics of the tire 11A to be predicted from the design factors and static characteristics of the tire 11A to be predicted. In step S4 of this embodiment, the prediction model is created based on statistical techniques or machine learning.
統計学的手法は、例えば、クリギング(Kriging)法や、ベイズ線形回帰等が挙げられる。統計学的手法に基づく予測モデルとしては、近似応答曲面(近似応答関数)が作成される。 Statistical methods include, for example, Kriging and Bayesian linear regression. A predictive model based on statistical methods creates an approximate response surface (approximate response function).
図5は、統計学的手法に基づく予測モデル(近似応答曲面)31を概念的に示すグラフである。予測モデル(近似応答曲面)31は、入力(本例では、タイヤの設計因子及び静的特性)と、出力(本例では、タイヤの動的特性)とが非線形性の強い関係であっても、精度良く表現することが可能である。 Figure 5 is a graph conceptually illustrating a prediction model (approximate response surface) 31 based on statistical techniques. The prediction model (approximate response surface) 31 is capable of accurately representing the relationship between the input (in this example, the tire's design factors and static characteristics) and the output (in this example, the tire's dynamic characteristics) even if there is a highly nonlinear relationship.
本実施形態では、例えば、市販のコンピュータソフトウエア(例えば、The MathWorks 社製のMATLAB(「MATLAB」は登録商標)や、ESTECO社製のmodeFRONTIER 等)に、教師データ(複数のタイヤ11の設計因子、静的特性及び動的特性)が代入される。これにより、タイヤ11の設計因子及び静的特性を説明変数とし、タイヤ11の動的特性を目的変数とする予測モデル31が作成される。このような予測モデル31は、例えば、任意のタイヤ11の設計因子及び静的特性が、説明変数として入力されることで、その任意のタイヤ11の動的特性を、既知の複数のタイヤ11の設計因子、静的特性及び動的特性で補完して求めることができる。そして、求められた任意のタイヤ11の動的特性は、目的変数として予測(出力)されうる。 In this embodiment, training data (design factors, static characteristics, and dynamic characteristics of multiple tires 11) are substituted into commercially available computer software (e.g., MATLAB ("MATLAB" is a registered trademark) by The MathWorks, Inc., or modeFRONTIER by ESTECO, Inc.). This creates a prediction model 31 in which the design factors and static characteristics of the tires 11 are used as explanatory variables and the dynamic characteristics of the tires 11 are used as response variables. By inputting the design factors and static characteristics of an arbitrary tire 11 as explanatory variables, such a prediction model 31 can obtain the dynamic characteristics of the arbitrary tire 11 by complementing them with the design factors, static characteristics, and dynamic characteristics of multiple known tires 11. The obtained dynamic characteristics of the arbitrary tire 11 can then be predicted (output) as response variables.
機械学習に基づく予測モデル31は、例えば、人工知能(AI:Artificial Intelligence)を用いたディープラーニング(深層学習)によって生成されうる。図6は、機械学習に基づく予測モデル31の概念図である。 The machine learning-based prediction model 31 can be generated, for example, by deep learning using artificial intelligence (AI). Figure 6 is a conceptual diagram of the machine learning-based prediction model 31.
機械学習に基づく予測モデル31は、入力層32と、出力層33と、中間層(隠れ層)34とによって定義される。入力層32は、複数のタイヤ11の設計因子及び静的特性32a、32b、32c、・・・を含んでいる。出力層33は、複数のタイヤの動的特性33a、33b、33c、・・・を含んでいる。中間層34は、機械学習によって生成される。 The machine learning-based predictive model 31 is defined by an input layer 32, an output layer 33, and an intermediate layer (hidden layer) 34. The input layer 32 includes design factors and static characteristics 32a, 32b, 32c, etc. of multiple tires 11. The output layer 33 includes dynamic characteristics 33a, 33b, 33c, etc. of multiple tires. The intermediate layer 34 is generated by machine learning.
入力層32の設計因子及び静的特性32a、32b、32c、・・・は、例えば、出力層33のいずれかの動的特性33a、33b、33c、・・・と紐付けられている。すなわち、複数のタイヤ11の設計因子及び静的特性32a、32b、32c、・・・は、いずれかの動的特性33a、33b、33c、・・・と紐付けられた状態で記憶されており、ディープラーニングの教師データとして利用可能である。 The design factors and static characteristics 32a, 32b, 32c, etc. of the input layer 32 are linked to, for example, any of the dynamic characteristics 33a, 33b, 33c, etc. of the output layer 33. In other words, the design factors and static characteristics 32a, 32b, 32c, etc. of multiple tires 11 are stored in a linked state with any of the dynamic characteristics 33a, 33b, 33c, etc., and can be used as training data for deep learning.
中間層34は、多段階に階層化された複数のニューロン(ノード)35と最適化された重み付け係数36(パラメーター)との組み合わせを含んでいる。各ニューロン35は、重み付け係数36によって接続されている。このような中間層34は、ニューラルネットワークと称される。すなわち、本実施形態の予測モデル31は、ニューラルネットワークを含んでいる。 The intermediate layer 34 includes a combination of multiple neurons (nodes) 35 arranged in multiple layers and optimized weighting coefficients 36 (parameters). Each neuron 35 is connected by a weighting coefficient 36. Such an intermediate layer 34 is called a neural network. In other words, the prediction model 31 of this embodiment includes a neural network.
重み付け係数36は、例えば、各ニューロン35について、入力に対する出力と、真の出力(教師データ)との差分を小さくするように、それぞれの重み付け係数36を調整することにより学習される。このような学習手法は、誤差逆伝搬法( Backpropagation )と称される。各ニューロン35と各重み付け係数36が定められる。これにより、タイヤ11の設計因子及び静的特性を説明変数とし、タイヤ11の動的特性を目的変数とする予測モデル31が作成される。このような予測モデル31は、例えば、任意のタイヤ11の設計因子及び静的特性が、説明変数として入力されることにより、中間層(ニューラルネットワーク)34を介して、任意のタイヤ11の動的特性を、目的変数として予測(出力)することができる。また、機械学習に基づく予測モデル31の作成には、機械学習ソフトウェア(例えば、ESTECO社製のmodeFRONTIER等)が用いられる。 The weighting coefficients 36 are learned by adjusting the weighting coefficients 36 of each neuron 35, for example, so as to reduce the difference between the output in response to the input and the true output (teaching data). This type of learning method is called backpropagation. Each neuron 35 and each weighting coefficient 36 are determined. This creates a predictive model 31 that uses the design factors and static characteristics of the tire 11 as explanatory variables and the dynamic characteristics of the tire 11 as the objective variable. By inputting the design factors and static characteristics of an arbitrary tire 11 as explanatory variables, this predictive model 31 can predict (output) the dynamic characteristics of the arbitrary tire 11 as the objective variable via the intermediate layer (neural network) 34. Machine learning software (e.g., modeFRONTIER by ESTECO) is used to create the machine learning-based predictive model 31.
本実施形態では、予測モデル31の説明変数に静的特性が含まれることで、設計因子(説明変数)の個数を少なくできる。これにより、本実施形態では、高い予測精度を有する予測モデル31の作成に必要な教師データの個数を削減することが可能となる。また、教師データの個数が削減されることにより、予測モデル31の作成時間を短縮することが可能となる。さらに、教師データの個数が削減されることで、教師データが本来示唆する傾向から大きく外れるといった過学習の発生を抑制でき、タイヤ11の動的特性を高い精度で予測することが可能となる。 In this embodiment, static characteristics are included in the explanatory variables of the prediction model 31, which allows for a reduction in the number of design factors (explanatory variables). As a result, in this embodiment, it is possible to reduce the amount of training data required to create a prediction model 31 with high prediction accuracy. Furthermore, by reducing the amount of training data, it is possible to shorten the time required to create the prediction model 31. Furthermore, by reducing the amount of training data, it is possible to prevent over-learning, which occurs when the training data deviates significantly from the trends originally suggested, and it becomes possible to predict the dynamic characteristics of the tire 11 with high accuracy.
本実施形態の工程S4では、統計学的手法(クリギング(Kriging)法)に基づいて、予測モデル31(図5に示す)が作成されるが、機械学習に基づいて予測モデル31(図6に示す)が作成されてもよい。予測モデル31は、図1に示した第7記憶部5G(コンピュータ1)に記憶される。 In step S4 of this embodiment, a prediction model 31 (shown in FIG. 5) is created based on a statistical method (Kriging), but a prediction model 31 (shown in FIG. 6) may also be created based on machine learning. The prediction model 31 is stored in the seventh memory unit 5G (computer 1) shown in FIG. 1.
[予測対象のタイヤの設計因子及び静的特性を入力]
次に、本実施形態の予測方法では、コンピュータ1(図1に示す)に、予測対象のタイヤ11A(図2に示す)の設計因子及び静的特性が入力される(予測対象データ入力工程S5)。
[Enter the design factors and static characteristics of the tire to be predicted]
Next, in the prediction method of this embodiment, design factors and static characteristics of the tire 11A (shown in FIG. 2) to be predicted are input to the computer 1 (shown in FIG. 1) (prediction target data input step S5).
本実施形態の予測対象データ入力工程S5では、先ず、図1に示されるように、予測対象データ入力部6Fが、作業用メモリ4Cに読み込まれる。そして、予測対象データ入力部6Fが、演算部4Aによって実行されることにより、コンピュータ1を、予測対象のタイヤの設計因子及び静的特性を入力するための手段として機能させている。図7は、予測対象データ入力工程S5の処理手順の一例を示すフローチャートである。 In the prediction target data input step S5 of this embodiment, first, as shown in FIG. 1, the prediction target data input unit 6F is loaded into the working memory 4C. Then, the prediction target data input unit 6F is executed by the calculation unit 4A, causing the computer 1 to function as a means for inputting the design factors and static characteristics of the tire to be predicted. Figure 7 is a flowchart showing an example of the processing procedure for the prediction target data input step S5.
[予測対象のタイヤの設計因子を入力]
本実施形態の予測対象データ入力工程S5では、先ず、予測対象のタイヤ11A(図2に示す)の設計因子が、コンピュータ1(図1に示す)に入力される(工程S51)。予測対象のタイヤ11Aは、動的特性が予測されるものであれば、実際に製造されているものに限定されるわけではなく、設計段階(未製造)のタイヤ11であってもよい。
[Enter the design factors of the tire to be predicted]
In the prediction target data input step S5 of this embodiment, first, design factors of the prediction target tire 11A (shown in FIG. 2) are input to the computer 1 (shown in FIG. 1) (step S51). The prediction target tire 11A is not limited to a tire that is actually manufactured, and may be a tire 11 in the design stage (unmanufactured) as long as the dynamic characteristics can be predicted.
本実施形態の工程S51では、予測対象のタイヤ11Aの設計因子のうち、工程S1で入力された複数のタイヤ11の設計因子と同一の設計因子が入力される。本実施形態の予測対象のタイヤ11Aの設計因子には、図2及び図3に示したキャップゴム19Bの複素弾性率E*、ベルトコードの角度(図示省略)、ベルト層17の幅W1、第1ゲージG1及び第3ゲージG3が含まれる。これらの設計因子は、図1に示した第4記憶部5D(コンピュータ1)に入力される。 In step S51 of this embodiment, the same design factors of the tire 11A to be predicted as the design factors of the multiple tires 11 input in step S1 are input. The design factors of the tire 11A to be predicted in this embodiment include the complex modulus E* of the cap rubber 19B shown in Figures 2 and 3, the angle of the belt cord (not shown), the width W1 of the belt layer 17, the first gauge G1, and the third gauge G3. These design factors are input into the fourth memory unit 5D (computer 1) shown in Figure 1.
[予測対象のタイヤの静的特性を入力]
次に、本実施形態の予測対象データ入力工程S5では、予測対象のタイヤ11Aの静的特性が、コンピュータ1(図1に示す)に入力される(静的特性入力工程S52)。本実施形態の静的特性入力工程S52では、予測対象のタイヤ11Aの静的特性のうち、工程S2で入力された複数のタイヤ11の静的特性と同一の静的特性が、第4記憶部5D(コンピュータ1)に入力される。本実施形態の予測対象のタイヤ11Aの静的特性には、横バネ定数、接地幅及び接地長が含まれる。
[Enter static tire characteristics to be predicted]
Next, in the prediction target data input step S5 of this embodiment, the static characteristics of the tire 11A to be predicted are input to the computer 1 (shown in FIG. 1) (static characteristic input step S52). In the static characteristic input step S52 of this embodiment, of the static characteristics of the tire 11A to be predicted, those that are the same as the static characteristics of the multiple tires 11 input in step S2 are input to the fourth storage unit 5D (computer 1). The static characteristics of the tire 11A to be predicted in this embodiment include the lateral spring constant, contact patch width, and contact patch length.
予測対象のタイヤ11Aが実在している(製造されている)場合には、複数のタイヤ11の静的特性を入力する工程S2(図4に示す)での上述の手順に基づいて、静的特性が取得されうる。一方、予測対象のタイヤ11Aが設計段階(未製造)である場合には、静的特性を直接取得できない。このため、本実施形態の静的特性入力工程S52には、予測対象のタイヤ11Aの静的特性を、コンピュータ1(図1に示す)を用いたシミュレーションによって取得する工程が含まれる。 If the tire 11A to be predicted actually exists (has been manufactured), the static characteristics can be acquired based on the procedure described above in step S2 (shown in FIG. 4) of inputting the static characteristics of multiple tires 11. On the other hand, if the tire 11A to be predicted is still in the design stage (unmanufactured), the static characteristics cannot be acquired directly. For this reason, the static characteristic input step S52 in this embodiment includes a step of acquiring the static characteristics of the tire 11A to be predicted through simulation using a computer 1 (shown in FIG. 1).
本実施形態の静的特性入力工程S52では、先ず、図1に示されるように、シミュレーション計算部6Gが作業用メモリ4Cに読み込まれる。そして、シミュレーション計算部6Gが演算部4Aによって実行されることにより、コンピュータ1を、シミュレーションによって予測対象のタイヤ11Aの静的特性を取得するための手段として機能させている。図8は、静的特性入力工程S52の処理手順を示すフローチャートである。 In the static characteristic input step S52 of this embodiment, first, as shown in FIG. 1, the simulation calculation unit 6G is loaded into the working memory 4C. Then, the simulation calculation unit 6G is executed by the calculation unit 4A, causing the computer 1 to function as a means for obtaining the static characteristics of the tire 11A to be predicted through simulation. FIG. 8 is a flowchart showing the processing steps of the static characteristic input step S52.
[タイヤモデルを入力]
本実施形態の静的特性入力工程S52では、先ず、予測対象のタイヤ11A(図2に示す)をモデリングしたタイヤモデルが、コンピュータ1(図1に示す)に入力される(工程S521)。本実施形態の工程S521では、工程S51で入力された予測対象のタイヤ11Aの設計因子に基づいて、シミュレーション計算部6G(図1に示す)が、タイヤモデル24をモデリングする。タイヤモデル24のモデリングは、上記特許文献1と同様の手順で実施される。
[Enter tire model]
In the static characteristic input step S52 of this embodiment, first, a tire model that models the tire 11A (shown in FIG. 2) to be predicted is input to the computer 1 (shown in FIG. 1) (step S521). In step S521 of this embodiment, the simulation calculation unit 6G (shown in FIG. 1) models the tire model 24 based on the design factors of the tire 11A to be predicted input in step S51. The modeling of the tire model 24 is performed using the same procedure as in Patent Document 1.
図9は、タイヤモデル24及び路面モデル25を示す斜視図である。図10は、タイヤモデル24を示す断面図である。なお、図9では、トレッドパターンや、図10に示した要素F(i)などが省略されている。 Figure 9 is a perspective view showing a tire model 24 and a road surface model 25. Figure 10 is a cross-sectional view showing the tire model 24. Note that the tread pattern and the element F(i) shown in Figure 10 are omitted from Figure 9.
本実施形態の工程S521では、図10に示されるように、予測対象のタイヤ11A(図2に示す)が、有限個の要素F(i)(i=1、2、…)で離散化(モデリング)される。これにより、工程S521では、タイヤモデル24が設定される。 In step S521 of this embodiment, as shown in FIG. 10, the tire 11A (shown in FIG. 2) to be predicted is discretized (modeled) using a finite number of elements F(i) (i = 1, 2, ...). As a result, a tire model 24 is set in step S521.
要素F(i)は、数値解析法により取り扱い可能なものである。数値解析法としては、例えば、有限要素法、有限体積法、差分法、又は、境界要素法(本実施形態では、有限要素法)が適宜採用されうる。要素F(i)には、例えば、三次元の4面体ソリッド要素、5面体ソリッド要素、又は、6面体ソリッド要素などが用いられる。 Element F(i) can be handled using a numerical analysis method. Examples of numerical analysis methods that can be used include the finite element method, finite volume method, finite difference method, or boundary element method (in this embodiment, the finite element method). Element F(i) may be, for example, a three-dimensional tetrahedral solid element, pentahedral solid element, or hexahedral solid element.
各要素F(i)は、複数の節点37を含んで構成されている。各要素F(i)には、要素番号、節点37の番号、節点37の座標値、及び、材料特性(例えば密度、ヤング率、減衰係数、熱伝導率、及び、熱伝達率等)などの数値データが定義される。タイヤモデル24は、図1に示した第6記憶部5F(コンピュータ1)に入力される。 Each element F(i) is composed of multiple nodes 37. Numerical data such as the element number, node 37 number, node 37 coordinate values, and material properties (e.g., density, Young's modulus, damping coefficient, thermal conductivity, and heat transfer coefficient) are defined for each element F(i). The tire model 24 is input into the sixth memory unit 5F (computer 1) shown in Figure 1.
[路面モデルを入力]
次に、本実施形態の静的特性入力工程S52では、路面をモデリングした路面モデル25(図9に示す)が、コンピュータ1(図1に示す)に入力される(工程S522)。本実施形態の工程S522では、第5記憶部5E(図1に示す)に入力されている路面に関する情報(例えば、輪郭データ等)に基づいて、シミュレーション計算部6G(図1に示す)が、路面モデル25をモデリングする。路面モデル25のモデリングは、上記特許文献1と同様の手順に基づいて実施される。
[Enter road surface model]
Next, in a static characteristic input step S52 of this embodiment, a road surface model 25 (shown in FIG. 9) that models the road surface is input to the computer 1 (shown in FIG. 1) (step S522). In step S522 of this embodiment, the simulation calculation unit 6G (shown in FIG. 1) models the road surface model 25 based on information about the road surface (e.g., contour data, etc.) that has been input to the fifth storage unit 5E (shown in FIG. 1). The modeling of the road surface model 25 is performed based on the same procedure as in Patent Document 1.
図3に示されるように、本実施形態の工程S522では、路面(図示省略)に関する情報に基づいて、路面が、数値解析法(本実施形態では、有限要素法)により取り扱い可能な有限個の要素G(i)(i=1、2、…)を用いて離散化される。これにより、工程S522では、路面をモデリングした路面モデル25が設定される。要素G(i)は、変形不能に定義された剛平面要素として定義される。要素G(i)には、複数の節点38が設けられている。さらに、要素G(i)は、要素番号や、節点38の座標値等の数値データが定義される。路面モデル25は、図1に示した第6記憶部5F(コンピュータ1)に入力される。 As shown in FIG. 3, in step S522 of this embodiment, based on information about the road surface (not shown), the road surface is discretized using a finite number of elements G(i) (i = 1, 2, ...) that can be handled by a numerical analysis method (in this embodiment, the finite element method). As a result, in step S522, a road surface model 25 that models the road surface is set. The elements G(i) are defined as rigid plane elements that are defined to be non-deformable. The elements G(i) have multiple nodes 38. Furthermore, the elements G(i) are defined with numerical data such as element numbers and coordinate values of the nodes 38. The road surface model 25 is input to the sixth memory unit 5F (computer 1) shown in FIG. 1.
[境界条件を定義]
次に、本実施形態の静的特性入力工程S52では、シミュレーションの境界条件が、コンピュータ1(図1に示す)に定義される(工程S523)。境界条件には、例えば、図9及び図10に示したタイヤモデル24の内圧条件、負荷荷重条件L、キャンバー角、スリップ角及びタイヤモデル24と路面モデル25との摩擦係数等が含まれる。これらの境界条件は、予測対象のタイヤ11Aの仕様等に基づいて、図1に示した第5記憶部5E(コンピュータ1)に記憶される。
[Define boundary conditions]
Next, in the static characteristic input step S52 of this embodiment, boundary conditions for the simulation are defined in the computer 1 (shown in FIG. 1) (step S523). The boundary conditions include, for example, the internal pressure condition of the tire model 24, the applied load condition L, the camber angle, the slip angle, and the friction coefficient between the tire model 24 and the road surface model 25, which are shown in FIGS. 9 and 10. These boundary conditions are stored in the fifth storage unit 5E (computer 1) shown in FIG. 1 based on the specifications of the tire 11A to be predicted, etc.
[内圧充填後のタイヤモデルを計算]
次に、本実施形態の静的特性入力工程S52では、コンピュータ1(図1に示す)が、内圧充填後のタイヤモデル24を計算する(工程S524)。本実施形態の工程S524では、第5記憶部5E(図1に示す)に入力されている内圧条件(例えば、正規内圧)に基づいて、シミュレーション計算部6G(図1に示す)が、内圧充填後のタイヤモデル24を計算する。
[Calculating tire model after internal pressure filling]
Next, in the static characteristic input step S52 of this embodiment, the computer 1 (shown in FIG. 1) calculates the tire model 24 after inflation with internal pressure (step S524). In step S524 of this embodiment, the simulation calculation unit 6G (shown in FIG. 1) calculates the tire model 24 after inflation with internal pressure based on the internal pressure conditions (e.g., normal internal pressure) input to the fifth storage unit 5E (shown in FIG. 1).
工程S524では、先ず、図10に示されるように、リム26(図2に示す)がモデリングされたリムモデル28によって、タイヤモデル24のビード部24c、24cが拘束される。さらに、工程S524では、内圧条件に相当する等分布荷重wに基づいて、タイヤモデル24の変形が計算される。これにより、内圧充填後のタイヤモデル24が計算される。 In step S524, first, as shown in FIG. 10, the bead portions 24c, 24c of the tire model 24 are constrained by a rim model 28 that models the rim 26 (shown in FIG. 2). Furthermore, in step S524, the deformation of the tire model 24 is calculated based on a uniformly distributed load w that corresponds to the internal pressure condition. This allows the tire model 24 after internal pressure inflation to be calculated.
タイヤモデル24の変形計算は、各要素F(i)の形状及び材料特性などをもとに、各要素F(i)の質量マトリックス、剛性マトリックス、及び、減衰マトリックスがそれぞれ作成される。さらに、これらの各マトリックスが組み合わされて、全体の系のマトリックスが作成される。そして、コンピュータ1(図1に示す)が、前記各種の条件を当てはめて運動方程式を作成し、これらをシミュレーションの単位時間T(x)(x=0、1、…)毎にタイヤモデル24の変形計算を行う。このような変形計算(後述する転動計算等を含む)は、例えば、LSTC社製のLS-DYNA などの市販の有限要素解析アプリケーションソフトを用いて計算できる。なお、単位時間T(x)については、求められるシミュレーション精度によって、適宜設定することができる。 To calculate the deformation of the tire model 24, a mass matrix, stiffness matrix, and damping matrix are created for each element F(i) based on the shape and material properties of each element F(i). These matrices are then combined to create a matrix for the entire system. Computer 1 (shown in Figure 1) then applies the various conditions described above to create equations of motion, which are used to calculate the deformation of the tire model 24 for each unit time T(x) (x = 0, 1, ...) of the simulation. Such deformation calculations (including rolling calculations, etc., described below) can be performed using commercially available finite element analysis application software, such as LS-DYNA by LSTC. The unit time T(x) can be set appropriately depending on the required simulation accuracy.
[荷重負荷後のタイヤモデルを計算]
次に、本実施形態の静的特性入力工程S52では、コンピュータ1(図1に示す)が、荷重負荷後のタイヤモデル24を計算する(工程S525)。本実施形態では、第5記憶部5E(図1に示す)に入力されている負荷荷重条件L(正規荷重)、スリップ角、キャンバー角及び摩擦係数に基づいて、シミュレーション計算部6G(図1に示す)が、荷重負荷後のタイヤモデル24(図9に示す)を計算する。
[Calculating the tire model after loading]
Next, in the static characteristic input step S52 of this embodiment, the computer 1 (shown in FIG. 1) calculates the tire model 24 after loading (step S525). In this embodiment, the simulation calculation unit 6G (shown in FIG. 1) calculates the tire model 24 after loading (shown in FIG. 9) based on the applied load condition L (normal load), slip angle, camber angle, and friction coefficient input to the fifth storage unit 5E (shown in FIG. 1).
工程S525では、図9に示されるように、内圧充填後のタイヤモデル24(図10に示す)と、路面モデル25との接触が計算される。次に、工程S525では、負荷荷重条件L、スリップ角(図示省略)、キャンバー角(図示省略)及び摩擦係数に基づいて、タイヤモデル24の変形が計算される。負荷荷重条件Lは、タイヤモデル24の回転軸45に設定される。これにより、工程S525では、路面モデル25に接地した荷重負荷後のタイヤモデル24が計算される。 In step S525, as shown in FIG. 9, the contact between the tire model 24 (shown in FIG. 10) after internal pressure inflation and the road surface model 25 is calculated. Next, in step S525, the deformation of the tire model 24 is calculated based on the applied load condition L, slip angle (not shown), camber angle (not shown), and friction coefficient. The applied load condition L is set on the rotation axis 45 of the tire model 24. As a result, in step S525, the tire model 24 after the applied load is calculated, in contact with the road surface model 25.
[静的特性を計算]
次に、本実施形態の静的特性入力工程S52では、コンピュータ1(図1に示す)が、タイヤモデル24の静的特性を計算する(工程S526)。本実施形態では、内圧充填後のタイヤモデル24(図10に示す)、及び、荷重負荷後のタイヤモデル24(図9に示す)に基づいて、演算部4Aに実行されるシミュレーション計算部6G(図1に示す)が、予測対象のタイヤモデル24の静的特性を計算している。
Calculate static properties
Next, in the static characteristic input step S52 of this embodiment, the computer 1 (shown in FIG. 1) calculates the static characteristics of the tire model 24 (step S526). In this embodiment, the simulation calculation unit 6G (shown in FIG. 1) executed by the calculation unit 4A calculates the static characteristics of the tire model 24 to be predicted based on the tire model 24 after internal pressure filling (shown in FIG. 10) and the tire model 24 after load application (shown in FIG. 9).
本実施形態の工程S526では、図9に示した荷重負荷後のタイヤモデル24に基づいて、路面モデル25に接触している接地面24Sが特定されることで、接地幅、接地長及び接地面積が計算される。さらに、本実施形態では、図10に示した内圧充填後のタイヤモデル24に、縦荷重又は横荷重が負荷されることで、縦バネ定数及び横バネ定数が計算されうる。予測対象のタイヤ11Aの静的特性として、横バネ定数、接地幅及び接地長が取得される。静的特性は、図1に示す第4記憶部5D(コンピュータ1)に記憶される。 In step S526 of this embodiment, the contact patch 24S in contact with the road surface model 25 is identified based on the loaded tire model 24 shown in FIG. 9, and the contact width, contact length, and contact area are calculated. Furthermore, in this embodiment, the vertical spring constant and lateral spring constant can be calculated by applying a vertical load or lateral load to the inflated tire model 24 shown in FIG. 10. The lateral spring constant, contact width, and contact length are obtained as static characteristics of the tire 11A to be predicted. The static characteristics are stored in the fourth memory unit 5D (computer 1) shown in FIG. 1.
[予測対象のタイヤの動的特性を出力]
次に、本実施形態の予測方法では、コンピュータ1(図1に示す)が、予測対象のタイヤ11A(図2に示す)の動的特性を出力する(工程S6)。本実施形態の工程S6では、予測対象のタイヤ11Aの設計因子及び静的特性が、予測モデル31(図5に示す)に入力されることにより、予測対象のタイヤ11Aの動的特性(本例では、コーナリングパワー)が出力される。
[Output the dynamic characteristics of the tire to be predicted]
Next, in the prediction method of this embodiment, the computer 1 (shown in FIG. 1) outputs the dynamic characteristics of the tire 11A (shown in FIG. 2) to be predicted (step S6). In step S6 of this embodiment, the design factors and static characteristics of the tire 11A to be predicted are input to a prediction model 31 (shown in FIG. 5), and the dynamic characteristics of the tire 11A to be predicted (cornering power in this example) are output.
本実施形態の工程S6では、先ず、図1に示されるように、第7記憶部5Gに入力されている予測モデル31(図5に示す)が、作業用メモリ4Cに読み込まれる。次に、第4記憶部5Dに入力されている予測対象のタイヤ11A(図2に示す)の設計因子及び静的特性が、作業用メモリ4Cに読み込まれる。次に、本実施形態の工程S6では、動的特性出力部6Bが作業用メモリ4Cに読み込まれる。そして、動的特性出力部6Bが演算部4Aによって実行されることにより、コンピュータ1を、予測対象のタイヤ11Aの動的特性を出力するための手段として機能させている。 In step S6 of this embodiment, first, as shown in FIG. 1, the prediction model 31 (shown in FIG. 5) input into the seventh memory unit 5G is loaded into the working memory 4C. Next, the design factors and static characteristics of the tire 11A (shown in FIG. 2) to be predicted input into the fourth memory unit 5D are loaded into the working memory 4C. Next, in step S6 of this embodiment, the dynamic characteristic output unit 6B is loaded into the working memory 4C. Then, the dynamic characteristic output unit 6B is executed by the calculation unit 4A, causing the computer 1 to function as a means for outputting the dynamic characteristics of the tire 11A to be predicted.
本実施形態の工程S6では、予測対象のタイヤ11A(図2に示す)の設計因子及び静的特性が、説明変数として、予測モデル31(図5に示す)に入力される。これにより、工程S6では、既知である複数のタイヤ11(図2に示す)の設計因子、静的特性及び動的特性で補完して、予測対象のタイヤ11Aの動的特性(本例では、コーナリングパワー)が、目的変数として出力される。予測対象のタイヤ11Aの動的特性は、例えば、ディスプレイ装置又はプリンタ等の出力部3(図1に示す)から出力される。さらに、本実施形態では、予測対象のタイヤ11Aの動的特性が、第8記憶部5H(図1に示す)に入力される。 In step S6 of this embodiment, the design factors and static characteristics of the tire 11A (shown in FIG. 2) to be predicted are input as explanatory variables to the prediction model 31 (shown in FIG. 5). As a result, in step S6, the dynamic characteristics of the tire 11A to be predicted (in this example, cornering power) are output as the objective variable, complemented by the design factors, static characteristics, and dynamic characteristics of multiple known tires 11 (shown in FIG. 2). The dynamic characteristics of the tire 11A to be predicted are output from the output unit 3 (shown in FIG. 1), such as a display device or printer. Furthermore, in this embodiment, the dynamic characteristics of the tire 11A to be predicted are input to the eighth memory unit 5H (shown in FIG. 1).
[タイヤの動的特性の予測方法及び予測装置の作用]
本実施形態の予測方法(予測装置1A)では、予測モデル31(図5に示す)の説明変数に、静的特性が含まれることで、説明変数(設計因子)の個数を少なくすることができる。これにより、予測モデル31による動的性能の予測精度を向上(教師データとは異なる未知のデータに対するロバスト性を高く維持)させつつ、高い予測精度を有する予測モデル31の作成に必要な教師データの個数が削減されうる。また、教師データの個数が削減されることにより、予測モデル31の作成時間が短縮されるため、予測対象のタイヤ11A(図2に示す)の動的特性(本例では、コーナリングパワー)が短時間で出力されうる。さらに、教師データの個数が削減されることで、教師データが本来示唆する傾向から大きく外れるといった過学習の発生を抑制でき、予測対象のタイヤ11Aの動的特性を高い精度で予測することが可能となる。
[Functions of the method and device for predicting tire dynamic characteristics]
In the prediction method (prediction device 1A) of this embodiment, the predictor variables of the prediction model 31 (shown in FIG. 5 ) include static characteristics, thereby reducing the number of explanatory variables (design factors). This improves the prediction accuracy of the dynamic performance of the prediction model 31 (maintaining high robustness against unknown data different from the training data), while reducing the amount of training data required to create the prediction model 31 with high prediction accuracy. Furthermore, reducing the amount of training data shortens the time required to create the prediction model 31, allowing the dynamic characteristics (in this example, cornering power) of the tire 11A (shown in FIG. 2 ) to be predicted to be output in a short time. Furthermore, reducing the amount of training data prevents overlearning, which can result in the results significantly deviating from the trends originally suggested by the training data, thereby enabling the dynamic characteristics of the tire 11A to be predicted to be predicted with high accuracy.
また、本実施形態の予測方法では、予測対象のタイヤ11A(図2に示す)の静的特性が、コンピュータ1(図1に示す)を用いたシミュレーションによって取得されるため、予測対象のタイヤ11Aを実際に製造する必要がない。このため、本実施形態の予測方法では、予測対象のタイヤ11Aの静的特性及び動的特性を、短時間かつ低コストで出力することができる。 Furthermore, in the prediction method of this embodiment, the static characteristics of the tire 11A (shown in Figure 2) to be predicted are obtained by simulation using a computer 1 (shown in Figure 1), so there is no need to actually manufacture the tire 11A to be predicted. Therefore, the prediction method of this embodiment can output the static and dynamic characteristics of the tire 11A to be predicted in a short time and at low cost.
[予測対象のタイヤの動的特性を評価]
次に、本実施形態の予測方法では、コンピュータ1(図1に示す)が、予測対象のタイヤ11A(図2に示す)の動的特性が良好か否かを評価する(工程S7)。図1に示されるように、本実施形態の工程S7では、先ず、第8記憶部5Hに入力されている予測対象のタイヤ11Aの動的特性、及び、評価部6Hが作業用メモリ4Cに読み込まれる。そして、評価部6Hが、演算部4Aによって実行されることにより、コンピュータ1を、予測対象のタイヤ11Aの動的特性を評価するための手段として機能させている。
[Evaluating the dynamic characteristics of the tire to be predicted]
Next, in the prediction method of this embodiment, the computer 1 (shown in FIG. 1) evaluates whether the dynamic characteristics of the tire 11A (shown in FIG. 2) to be predicted are good or not (step S7). As shown in FIG. 1, in step S7 of this embodiment, first, the dynamic characteristics of the tire 11A to be predicted, which are input into the eighth storage unit 5H, and the evaluation unit 6H are read into the working memory 4C. Then, the evaluation unit 6H is executed by the calculation unit 4A, causing the computer 1 to function as a means for evaluating the dynamic characteristics of the tire 11A to be predicted.
動的特性が良好か否かは、適宜評価されうる。本実施形態では、動的特性(本例では、コーナリングパワー)が、予め定められた閾値以上である場合に、動的特性が良好であると判断される。閾値は、予測対象のタイヤ11A(図2に示す)に求められる旋回性能等に応じて、適宜設定されうる。 Whether the dynamic characteristics are good or not can be evaluated as appropriate. In this embodiment, the dynamic characteristics are determined to be good when the dynamic characteristics (cornering power in this example) are equal to or greater than a predetermined threshold. The threshold can be set as appropriate depending on the cornering performance, etc., required for the tire 11A (shown in Figure 2) being predicted.
工程S7において、予測対象のタイヤ11A(図2に示す)の動的特性が良好であると判断された場合(工程S7で「Yes」)、予測対象のタイヤ11Aの設計因子に基づいて、タイヤ11が製造される(工程S8)。一方、工程S7において、予測対象のタイヤ11Aの動的特性が良好でないと判断された場合(工程S7で「No」)、予測対象のタイヤ11Aの設計因子の少なくとも1つが変更されて(工程S9)、予測対象データ入力工程S5~工程S7が再度実施される。これにより、本実施形態の予測方法では、動的特性が良好なタイヤ11を確実に設計及び製造することが可能となる。 If it is determined in step S7 that the dynamic characteristics of the tire 11A (shown in FIG. 2) to be predicted are good ("Yes" in step S7), the tire 11 is manufactured based on the design factors of the tire 11A to be predicted (step S8). On the other hand, if it is determined in step S7 that the dynamic characteristics of the tire 11A to be predicted are not good ("No" in step S7), at least one of the design factors of the tire 11A to be predicted is changed (step S9), and the prediction target data input steps S5 to S7 are performed again. This makes it possible for the prediction method of this embodiment to reliably design and manufacture a tire 11 with good dynamic characteristics.
[複数のタイヤの静的特性を入力(第2実施形態)]
これまでの実施形態の工程S2では、複数のタイヤ11(図2に示す)の静的特性が、実際のタイヤ11の測定結果に基づいて取得されたが、このような態様に限定されない。複数のタイヤ11の静的特性は、例えば、コンピュータ1(図1に示す)を用いたシミュレーションによって取得されてもよい。
[Input of static characteristics of multiple tires (second embodiment)]
In step S2 of the above-described embodiment, the static characteristics of the plurality of tires 11 (shown in FIG. 2 ) are acquired based on the measurement results of the actual tires 11, but the present invention is not limited to this. The static characteristics of the plurality of tires 11 may be acquired, for example, by a simulation using a computer 1 (shown in FIG. 1 ).
この実施形態の工程S2では、図8に示した静的特性入力工程S52と同様の手順に基づいて、複数のタイヤ11(図2に示す)の静的特性が、シミュレーションによってそれぞれ取得される。これにより、この実施形態では、複数のタイヤ11を実際に製造しなくても、複数のタイヤ11の静的特性を、短時間かつ低コストで出力することができる。これにより、この実施形態では、予測モデル31(図5及び図6に示す)の作成時間を短縮することが可能となる。 In step S2 of this embodiment, the static characteristics of multiple tires 11 (shown in FIG. 2) are obtained by simulation based on a procedure similar to the static characteristic input step S52 shown in FIG. 8. As a result, in this embodiment, the static characteristics of multiple tires 11 can be output in a short time and at low cost, without actually manufacturing the multiple tires 11. As a result, in this embodiment, it is possible to shorten the time required to create the prediction model 31 (shown in FIGS. 5 and 6).
[複数のタイヤの動的特性を入力(第3実施形態)]
これまでの実施形態の工程S3では、複数のタイヤ11(図2に示す)の動的特性が、実際のタイヤ11の測定結果に基づいて取得されたが、このような態様に限定されない。複数のタイヤ11の動的特性は、例えば、コンピュータ1を用いたシミュレーションによって取得されてもよい。
[Input of dynamic characteristics of multiple tires (third embodiment)]
In step S3 of the above-described embodiment, the dynamic characteristics of the plurality of tires 11 (shown in FIG. 2 ) are acquired based on the measurement results of the actual tires 11. However, the present invention is not limited to this. The dynamic characteristics of the plurality of tires 11 may be acquired, for example, by a simulation using the computer 1.
この実施形態の工程S3では、複数のタイヤ11(図2に示す)をそれぞれモデリングしたタイヤモデル24(図9に示す)を、路面モデル25(図9に示す)で転動させることにより、複数のタイヤモデル24の動的特性が取得される。複数のタイヤモデル24及び路面モデル25は、静的特性入力工程S52と同一の手順に基づいて入力される。 In step S3 of this embodiment, tire models 24 (shown in FIG. 9), which are modeled on multiple tires 11 (shown in FIG. 2), are rolled on a road surface model 25 (shown in FIG. 9) to obtain the dynamic characteristics of the multiple tire models 24. The multiple tire models 24 and road surface model 25 are input using the same procedure as in the static characteristic input step S52.
タイヤモデル24の転動計算には、静的特性入力工程S52と同一手順で取得された荷重負荷後のタイヤモデル24が用いられる。そして、予め定められた走行速度及び旋回角度に基づいて、荷重負荷後のタイヤモデル24の転動計算が行われる。これにより、この実施形態では、複数のタイヤ11を実際に製造しなくても、複数のタイヤ11(タイヤモデル24)の動的特性を、短時間かつ低コストで出力することができる。したがって、この実施形態では、予測モデルの作成時間を短縮することが可能となる。 The rolling calculation of the tire model 24 uses the post-load tire model 24 obtained using the same procedure as in the static characteristic input step S52. Then, the rolling calculation of the post-load tire model 24 is performed based on a predetermined traveling speed and turning angle. As a result, in this embodiment, the dynamic characteristics of multiple tires 11 (tire models 24) can be output in a short time and at low cost, without actually manufacturing multiple tires 11. Therefore, in this embodiment, it is possible to shorten the time required to create a predictive model.
[タイヤの動的特性予測モデルの作成方法]
これまでの実施形態の予測方法では、予測モデル31(図5及び図6に示す)を用いて、予測対象のタイヤ11の動的特性が出力されたが、予測モデル31のみが作成されてもよい。図11は、タイヤの動的特性予測モデルの作成方法の処理手順を示すフローチャートである。
[Method for creating a tire dynamic characteristic prediction model]
In the prediction methods of the above-described embodiments, the dynamic characteristics of the tire 11 to be predicted are output using the prediction model 31 (shown in FIGS. 5 and 6 ), but it is also possible to create only the prediction model 31. Fig. 11 is a flowchart showing the processing steps of a method for creating a tire dynamic characteristic prediction model.
この実施形態のタイヤの動的特性予測モデルの作成方法(以下、単に「作成方法」ということがある。)では、図4に示した予測方法の工程S1~S4に基づいて、タイヤ11の動的特性の予測モデル31(図5及び図6に示す)が作成される。 In this embodiment of the tire dynamic characteristic prediction model creation method (hereinafter sometimes simply referred to as the "creation method"), a tire 11 dynamic characteristic prediction model 31 (shown in Figures 5 and 6) is created based on steps S1 to S4 of the prediction method shown in Figure 4.
予測モデル31は、予測対象のタイヤ11A(図2に示す)の動的特性の予測に、汎用的に利用することができる。さらに、本実施形態の予測方法では、予測モデル31の説明変数に静的特性が含まれることで、設計因子(説明変数)の個数を少なくできるため、高い予測精度を有する予測モデル31の作成に必要な教師データの個数を削減することが可能となる。 The prediction model 31 can be used for general purposes to predict the dynamic characteristics of the tire 11A (shown in Figure 2) that is the target of prediction. Furthermore, in the prediction method of this embodiment, static characteristics are included in the explanatory variables of the prediction model 31, which reduces the number of design factors (explanatory variables). This makes it possible to reduce the amount of training data required to create a prediction model 31 with high prediction accuracy.
この実施形態の作成方法では、教師データの個数が削減されることにより、予測モデル31の作成時間を短縮することが可能となり、教師データが本来示唆する傾向から大きく外れるといった過学習の発生を抑制できる。したがって、予測対象のタイヤ11Aの動的特性を高い精度で予測することが可能となる。 In the creation method of this embodiment, the amount of training data is reduced, which shortens the time required to create the prediction model 31 and prevents over-learning, which can result in a significant deviation from the trends originally suggested by the training data. Therefore, it becomes possible to predict the dynamic characteristics of the tire 11A being predicted with high accuracy.
以上、本開示の特に好ましい実施形態について詳述したが、本開示は図示の実施形態に限定されることなく、種々の態様に変形して実施しうる。 The above describes in detail a particularly preferred embodiment of the present disclosure, but the present disclosure is not limited to the illustrated embodiment and can be modified and implemented in various ways.
図4に示した処理手順に基づいて、タイヤの動的特性が予測された(実施例)。実施例では、タイヤの設計因子の少なくとも1つが異なる複数のタイヤについて、設計因子、静的特性及び動的特性が、コンピュータに入力された。 The dynamic characteristics of a tire were predicted based on the processing procedure shown in Figure 4 (Example). In the Example, the design factors, static characteristics, and dynamic characteristics of multiple tires, each of which differed in at least one of the tire design factors, were input into a computer.
次に、実施例では、複数のタイヤの設計因子、静的特性及び動的特性を教師データとして用いて、予測対象のタイヤの設計因子及び静的特性から、予測対象のタイヤの動的特性を出力可能な予測モデルが作成された。そして、実施例では、教師データとして用いられた複数のタイヤの設計因子及び静的特性が、予測モデルに入力され、それらのタイヤの動的性能が予測された(ブラインドテスト)。さらに、実施例では、教師データとは異なる新たなタイヤの設計因子及び静的特性(予測対象データ)が、予測モデルに入力され、それらのタイヤの動的性能が予測された。 Next, in the examples, a prediction model was created that uses the design factors, static characteristics, and dynamic characteristics of multiple tires as training data, and is capable of outputting the dynamic characteristics of the tire to be predicted from the design factors and static characteristics of the tire to be predicted. Then, in the examples, the design factors and static characteristics of multiple tires used as training data were input into the prediction model, and the dynamic performance of those tires was predicted (blind test). Furthermore, in the examples, the design factors and static characteristics of new tires (prediction target data) different from the training data were input into the prediction model, and the dynamic performance of those tires was predicted.
比較のために、複数のタイヤの設計因子及び動的特性のみを教師データとして用いて、予測対象のタイヤの設計因子及び静的特性から、予測対象のタイヤの動的特性を出力可能な予測モデルが作成された(比較例)。そして、比較例では、教師データとして用いられた複数のタイヤの設計因子が、予測モデルに入力され、それらのタイヤの動的性能が予測された(ブラインドテスト)。さらに、比較例では、教師データとは異なる新たなタイヤの設計因子(予測対象データ)が、予測モデルに入力され、それらのタイヤの動的性能が予測された。共通仕様等は、次のとおりである。
タイヤサイズ:205/55R16、235/60R18
教師データ:25個
新たなタイヤ(予測対象データ):100個
動的特性:
コーナリングパワー
実施例の説明変数(合計:8個):
設計因子:
キャップゴムの複素弾性率E*
ベルトコードの角度
ベルト層の幅W1
第1ゲージG1
第3ゲージG3
静的特性:
横バネ定数
接地幅
接地長
比較例の説明変数(合計:26個):
設計因子:
第1ラジアスTR1~第4ラジアスTR4
第1境界の距離L1~第3境界の距離L3
サイドウォール部の外面の曲率
複素弾性率E*(キャップゴム、ベースゴム、サイドウォールゴム及び
ビードエーペックスゴム)
バンドコードのタイヤ周方向に対する角度
バンドコードの材料
ベルトコードのタイヤ周方向に対する角度
ベルト層の幅W1
ビードエーペックスゴムのタイヤ半径方向の長さL4
第1ゲージG1~第7ゲージG7
リム幅W2
タイヤに充填される内圧
タイヤに充填される荷重
For comparison, a prediction model capable of outputting the dynamic characteristics of a tire to be predicted from the design factors and static characteristics of the tire to be predicted was created using only the design factors and dynamic characteristics of multiple tires as training data (Comparative Example). In the Comparative Example, the design factors of multiple tires used as training data were input into the prediction model, and the dynamic performance of those tires was predicted (blind test). Furthermore, in the Comparative Example, new tire design factors (prediction target data) different from the training data were input into the prediction model, and the dynamic performance of those tires was predicted. Common specifications, etc. are as follows:
Tire sizes: 205/55R16, 235/60R18
Training data: 25 New tires (prediction target data): 100 Dynamic characteristics:
Cornering power Explanatory variables of the example (total: 8):
Design factors:
Complex modulus E* of cap rubber
Belt cord angle
Belt layer width W1
First gauge G1
3rd gauge G3
Static characteristics:
Lateral spring constant
Ground contact width
Contact length Explanatory variables for the comparative example (total: 26):
Design factors:
First radius TR1 to fourth radius TR4
Distance L1 of the first boundary to distance L3 of the third boundary
Outer curvature of the sidewall
Complex modulus of elasticity E* (cap rubber, base rubber, sidewall rubber and
Bead apex rubber)
Angle of band cord relative to the tire circumferential direction
Band cord materials
Angle of belt cord relative to the tire circumferential direction
Belt layer width W1
Length L4 of bead apex rubber in the tire radial direction
1st gauge G1 to 7th gauge G7
Rim width W2
The internal pressure of the tire
Load filled into the tire
図12は、実施例のコーナリングパワーの予測値と、コーナリングパワーの実測値との関係を示すグラフである。図13は、比較例のコーナリングパワーの予測値と、コーナリングパワーの実測値との関係を示すグラフである。図12及び図13では、教師データとして用いられた複数のタイヤのコーナリングパワーが「□」で表示されている。また、教師データとは異なる新たなタイヤ(予測対象データ)のコーナリングパワーが「▲」で表示されている。 Figure 12 is a graph showing the relationship between the predicted cornering power values and the actual measured cornering power values for the example. Figure 13 is a graph showing the relationship between the predicted cornering power values and the actual measured cornering power values for the comparative example. In Figures 12 and 13, the cornering power of multiple tires used as training data is displayed as "□". In addition, the cornering power of new tires (prediction target data) that differ from the training data is displayed as "▲".
教師データのタイヤのコーナリングパワーの予測値と実測値との決定係数R2について、実施例が0.9636であったのに対して、比較例が0.9698であった。このように、実施例と比較例とで決定係数R2が略同一であったため、教師データのタイヤのコーナリングパワーの予測精度については、実施例と比較例とで同程度であった。 The coefficient of determination R2 between the predicted value and the measured value of the tire cornering power of the training data was 0.9636 for the Example, while it was 0.9698 for the Comparative Example. As such, since the coefficient of determination R2 was approximately the same for the Example and the Comparative Example, the prediction accuracy of the tire cornering power of the training data was similar for the Example and the Comparative Example.
一方、教師データとは異なる新たなタイヤ(予測対象データ)のコーナリングパワーの予測値と実測値との決定係数R2について、実施例が0.9179であったのに対して、比較例が0.8704であった。 On the other hand, the coefficient of determination R2 between the predicted value and the actually measured value of the cornering power of a new tire (prediction target data) different from the training data was 0.9179 for the example, while it was 0.8704 for the comparative example.
また、新たなタイヤ(予測対象データ)のコーナリングパワーの予測値と実測値との差の絶対値を平均したMAE( Mean Absolute Error )について、実施例が103.28であるのに対して、比較例が123.74であった。さらに、新たなタイヤのコーナリングパワーの予測値と実測値との差を二乗した値を平均したRMSE( Root Mean Squared Error )について、実施例が127.48であるのに対して、比較例が160.27であった。 Furthermore, the MAE (Mean Absolute Error), which is the average of the absolute values of the difference between the predicted and measured values of the cornering power of the new tire (prediction target data), was 103.28 for the Example, while it was 123.74 for the Comparative Example. Furthermore, the RMSE (Root Mean Squared Error), which is the average of the squared values of the difference between the predicted and measured values of the cornering power of the new tire, was 127.48 for the Example, while it was 160.27 for the Comparative Example.
実施例では、比較例に比べて、決定係数R2が高くなっており、さらに、MAE及びRMSEが小さくなっている。したがって、実施例は、比較例に比べて、新たなタイヤ(予測対象データ)の予測精度が向上した。このように、実施例では、予測モデルの説明変数に静的特性が含まれることで、説明変数の個数を少なくでき、かつ、少ない教師データで、タイヤの動的性能の予測精度を向上(未知のデータに対するロバスト性を高く維持)させることができた。したがって、実施例では、高い予測精度を有する予測モデルの作成に必要な教師データの個数を削減することができた。 In the example, the coefficient of determination R2 was higher than in the comparative example, and furthermore, the MAE and RMSE were smaller. Therefore, in the example, the prediction accuracy of a new tire (prediction target data) was improved compared to the comparative example. In this way, in the example, by including static characteristics in the explanatory variables of the prediction model, it was possible to reduce the number of explanatory variables and improve the prediction accuracy of the tire's dynamic performance (maintain high robustness against unknown data) with a small amount of training data. Therefore, in the example, it was possible to reduce the amount of training data required to create a prediction model with high prediction accuracy.
[付記]
本開示は以下の態様を含む。
[Note]
The present disclosure includes the following aspects.
[本開示1]
タイヤの動的特性を予測するための方法であって、
タイヤの設計因子の少なくとも1つが異なる複数のタイヤについて、前記設計因子をコンピュータにそれぞれ入力する工程と、
前記複数のタイヤの静的特性を、前記コンピュータにそれぞれ入力する工程と、
前記複数のタイヤの動的特性を、前記コンピュータにそれぞれ入力する工程と、
前記コンピュータが、前記複数のタイヤの前記設計因子、前記静的特性及び前記動的特性を教師データとして用いて、予測対象のタイヤの設計因子及び静的特性から、前記予測対象のタイヤの動的特性を出力可能な予測モデルを作成する工程と、
前記コンピュータに、前記予測対象のタイヤの設計因子及び静的特性を入力する工程と、
前記コンピュータが、前記予測対象のタイヤの設計因子及び静的特性を、前記予測モデルに入力して、前記予測対象のタイヤの動的特性を出力する工程とを含む、
タイヤの動的特性の予測方法。
[本開示2]
前記予測対象のタイヤの静的特性を、前記コンピュータを用いたシミュレーションによって取得する工程をさらに含む、本開示1に記載のタイヤの動的特性の予測方法。
[本開示3]
前記静的特性は、トレッド部の接地形状に関するパラメータを含む、本開示1又は2に記載のタイヤの動的特性の予測方法。
[本開示4]
前記静的特性は、バネに関するパラメータを含む、本開示1ないし3のいずれかに記載のタイヤの動的特性の予測方法。
[本開示5]
前記動的特性は、コーナリングフォース及びコーナリングパワーの少なくとも1つを含む、本開示1ないし4のいずれかに記載のタイヤの動的特性の予測方法。
[本開示6]
前記予測モデルを作成する工程は、統計学的手法又は機械学習に基づいて、前記予測モデルを作成する、本開示1ないし5のいずれかに記載のタイヤの動的特性の予測方法。
[本開示7]
タイヤの動的特性を予測するための装置であって、
タイヤの設計因子の少なくとも1つが異なる複数のタイヤについて、前記設計因子を記憶するための第1記憶部と、
前記複数のタイヤの静的特性を記憶するための第2記憶部と、
前記複数のタイヤの動的特性を記憶するための第3記憶部と、
前記複数のタイヤの前記設計因子、前記静的特性及び前記動的特性を教師データとして用いて、予測対象のタイヤの設計因子及び静的特性から、前記予測対象のタイヤの動的特性を出力可能な予測モデルを作成する予測モデル作成部と、
前記予測対象のタイヤの設計因子及び静的特性を記憶する第4記憶部と、
前記予測対象のタイヤの設計因子及び静的特性を、前記予測モデルに入力して、前記予測対象のタイヤの動的特性を出力する動的特性出力部とを含む、
タイヤの動的特性の予測装置。
[本開示8]
タイヤの動的特性の予測モデルを作成するための方法であって、
タイヤの設計因子の少なくとも1つが異なる複数のタイヤについて、前記設計因子をコンピュータにそれぞれ入力する工程と、
前記複数のタイヤの静的特性を、前記コンピュータにそれぞれ入力する工程と、
前記複数のタイヤの動的特性を、前記コンピュータにそれぞれ入力する工程と、
前記コンピュータが、前記複数のタイヤの前記設計因子、前記静的特性及び前記動的特性を教師データとして用いて、予測対象のタイヤの設計因子及び静的特性から、前記予測対象のタイヤの動的特性を出力可能な予測モデルを作成する工程とを含む、
タイヤの動的特性予測モデルの作成方法。
[Disclosure 1]
1. A method for predicting dynamic properties of a tire, comprising:
a step of inputting at least one design factor of each of a plurality of tires, each of which is different from the others, into a computer;
inputting static characteristics of the plurality of tires into the computer;
inputting dynamic characteristics of the plurality of tires into the computer;
a step in which the computer uses the design factors, the static characteristics, and the dynamic characteristics of the plurality of tires as training data to create a prediction model capable of outputting the dynamic characteristics of the tire to be predicted from the design factors and static characteristics of the tire to be predicted;
A step of inputting design factors and static characteristics of the tire to be predicted into the computer;
and a step in which the computer inputs design factors and static characteristics of the tire to be predicted into the prediction model and outputs dynamic characteristics of the tire to be predicted.
Methods for predicting tire dynamic properties.
[Disclosure 2]
The method for predicting dynamic characteristics of a tire described in the present disclosure 1, further comprising a step of obtaining static characteristics of the tire to be predicted by simulation using the computer.
[Disclosure 3]
The method for predicting dynamic characteristics of a tire according to Disclosure 1 or 2, wherein the static characteristics include parameters related to the contact shape of the tread portion.
[Disclosure 4]
The method for predicting dynamic characteristics of a tire according to any one of Disclosures 1 to 3, wherein the static characteristics include parameters related to springs.
[Disclosure 5]
The method for predicting dynamic characteristics of a tire according to any one of Disclosures 1 to 4, wherein the dynamic characteristics include at least one of cornering force and cornering power.
[Disclosure 6]
The method for predicting dynamic characteristics of a tire according to any one of Disclosures 1 to 5, wherein the step of creating the prediction model creates the prediction model based on a statistical method or machine learning.
[Disclosure 7]
1. An apparatus for predicting dynamic characteristics of a tire, comprising:
a first storage unit for storing at least one design factor of a plurality of tires that are different from each other;
a second storage unit for storing static characteristics of the plurality of tires;
a third storage unit for storing dynamic characteristics of the plurality of tires;
a prediction model creation unit that uses the design factors, the static characteristics, and the dynamic characteristics of the plurality of tires as training data to create a prediction model that can output the dynamic characteristics of the tire to be predicted from the design factors and static characteristics of the tire to be predicted;
a fourth storage unit that stores design factors and static characteristics of the tire to be predicted;
a dynamic characteristic output unit that inputs design factors and static characteristics of the tire to be predicted into the prediction model and outputs dynamic characteristics of the tire to be predicted,
A tire dynamic characteristics prediction device.
[Disclosure 8]
1. A method for creating a predictive model of a tire dynamic characteristic, comprising:
a step of inputting at least one design factor of each of a plurality of tires, each of which is different from the others, into a computer;
inputting static characteristics of the plurality of tires into the computer;
inputting dynamic characteristics of the plurality of tires into the computer;
and a step of generating a prediction model capable of outputting the dynamic characteristics of a tire to be predicted from the design factors and static characteristics of the tire to be predicted, by the computer using the design factors, the static characteristics, and the dynamic characteristics of the plurality of tires as training data.
How to create a tire dynamic property prediction model.
S1 複数のタイヤの設計因子を入力する工程
S2 複数のタイヤの静的特性を入力する工程
S3 複数のタイヤの動的特性を入力する工程
S4 予測モデルを作成する工程
S5 予測対象のタイヤの設計因子及び静的特性を入力する工程
S6 予測対象のタイヤの動的特性を出力する工程
S1 Step of inputting design factors of a plurality of tires S2 Step of inputting static characteristics of a plurality of tires S3 Step of inputting dynamic characteristics of a plurality of tires S4 Step of creating a prediction model S5 Step of inputting design factors and static characteristics of a tire to be predicted S6 Step of outputting dynamic characteristics of a tire to be predicted
Claims (8)
前記タイヤは、トレッド部からサイドウォール部を経てビード部のビードコアに至るカーカスと、このカーカスのタイヤ半径方向外側かつ前記トレッド部の内部に配されるベルト層とが設けられ、かつ、前記トレッド部のトレッド接地端を含むショルダー領域と、前記トレッド接地端と前記サイドウォール部との間のバットレス領域とを含み、
前記トレッド部は、ベースゴムと、前記ベースゴムのタイヤ半径方向外側に配されるキャップゴムとを含むトレッドゴムを含み、
前記方法は、
タイヤの設計因子の少なくとも1つが異なる複数のタイヤについて、前記設計因子をコンピュータにそれぞれ入力する工程と、
前記複数のタイヤの静的特性を、前記コンピュータにそれぞれ入力する工程と、
前記複数のタイヤの動的特性を、前記コンピュータにそれぞれ入力する工程と、
前記コンピュータが、前記複数のタイヤの前記設計因子、前記静的特性及び前記動的特性を教師データとして用いて、予測対象のタイヤの設計因子及び静的特性から、前記予測対象のタイヤの動的特性を出力可能な予測モデルを作成する工程と、
前記コンピュータに、前記予測対象のタイヤの設計因子及び静的特性を入力する工程と、
前記コンピュータが、前記予測対象のタイヤの設計因子及び静的特性を、前記予測モデルに入力して、前記予測対象のタイヤの動的特性を出力する工程とを含み、
前記設計因子は、前記キャップゴムの複素弾性率、前記ベルト層を構成するベルトコードの角度、前記ベルト層の幅、タイヤ赤道での前記トレッドゴムの最大厚さである第1ゲージ、及び、前記ショルダー領域と前記バットレス領域との境界である第3境界での前記トレッドゴムの最大厚さである第3ゲージからなり、
前記静的特性は、前記トレッド部の接地形状に関するパラメータと、バネに関するパラメータとを含む、
タイヤの動的特性の予測方法。
1. A method for predicting dynamic properties of a tire, comprising:
The tire includes a carcass extending from a tread portion through sidewall portions to bead cores of bead portions, and a belt layer disposed radially outward of the carcass and within the tread portion, and also includes a shoulder region including a tread ground-contact edge of the tread portion, and a buttress region between the tread ground-contact edge and the sidewall portion,
the tread portion includes a tread rubber including a base rubber and a cap rubber disposed on the outer side of the base rubber in the tire radial direction,
The method comprises:
a step of inputting at least one design factor of each of a plurality of tires, each of which is different from the others, into a computer;
inputting static characteristics of the plurality of tires into the computer;
inputting dynamic characteristics of the plurality of tires into the computer;
a step in which the computer uses the design factors, the static characteristics, and the dynamic characteristics of the plurality of tires as training data to create a prediction model capable of outputting the dynamic characteristics of the tire to be predicted from the design factors and static characteristics of the tire to be predicted;
A step of inputting design factors and static characteristics of the tire to be predicted into the computer;
and a step in which the computer inputs design factors and static characteristics of the tire to be predicted into the prediction model and outputs dynamic characteristics of the tire to be predicted ,
the design factors include a complex elastic modulus of the cap rubber, an angle of a belt cord constituting the belt layer, a width of the belt layer, a first gauge which is a maximum thickness of the tread rubber at the tire equator, and a third gauge which is a maximum thickness of the tread rubber at a third boundary which is a boundary between the shoulder region and the buttress region,
The static characteristics include a parameter related to the ground contact shape of the tread portion and a parameter related to spring.
Methods for predicting tire dynamic properties.
3. The method for predicting dynamic characteristics of a tire according to claim 1, wherein the static characteristics of the plurality of tires are obtained by a simulation using the computer .
4. The method for predicting dynamic characteristics of a tire according to claim 1, wherein the dynamic characteristics of the plurality of tires are obtained by a simulation using the computer .
前記タイヤは、トレッド部からサイドウォール部を経てビード部のビードコアに至るカーカスと、このカーカスのタイヤ半径方向外側かつ前記トレッド部の内部に配されるベルト層とが設けられ、かつ、前記トレッド部のトレッド接地端を含むショルダー領域と、前記トレッド接地端と前記サイドウォール部との間のバットレス領域とを含み、
前記トレッド部は、ベースゴムと、前記ベースゴムのタイヤ半径方向外側に配されるキャップゴムとを含むトレッドゴムを含み、
前記装置は、
タイヤの設計因子の少なくとも1つが異なる複数のタイヤについて、前記設計因子を記憶するための第1記憶部と、
前記複数のタイヤの静的特性を記憶するための第2記憶部と、
前記複数のタイヤの動的特性を記憶するための第3記憶部と、
前記複数のタイヤの前記設計因子、前記静的特性及び前記動的特性を教師データとして用いて、予測対象のタイヤの設計因子及び静的特性から、前記予測対象のタイヤの動的特性を出力可能な予測モデルを作成する予測モデル作成部と、
前記予測対象のタイヤの設計因子及び静的特性を記憶する第4記憶部と、
前記予測対象のタイヤの設計因子及び静的特性を、前記予測モデルに入力して、前記予測対象のタイヤの動的特性を出力する動的特性出力部とを含み、
前記設計因子は、前記キャップゴムの複素弾性率、前記ベルト層を構成するベルトコードの角度、前記ベルト層の幅、タイヤ赤道での前記トレッドゴムの最大厚さである第1ゲージ、及び、前記ショルダー領域と前記バットレス領域との境界である第3境界での前記トレッドゴムの最大厚さである第3ゲージからなり、
前記静的特性は、前記トレッド部の接地形状に関するパラメータと、バネに関するパラメータとを含む、
タイヤの動的特性の予測装置。
1. An apparatus for predicting dynamic characteristics of a tire, comprising:
The tire includes a carcass extending from a tread portion through sidewall portions to bead cores of bead portions, and a belt layer disposed radially outward of the carcass and within the tread portion, and also includes a shoulder region including a tread ground-contact edge of the tread portion, and a buttress region between the tread ground-contact edge and the sidewall portion,
the tread portion includes a tread rubber including a base rubber and a cap rubber disposed on the outer side of the base rubber in the tire radial direction,
The device comprises:
a first storage unit for storing at least one design factor of a plurality of tires that are different from each other;
a second storage unit for storing static characteristics of the plurality of tires;
a third storage unit for storing dynamic characteristics of the plurality of tires;
a prediction model creation unit that uses the design factors, the static characteristics, and the dynamic characteristics of the plurality of tires as training data to create a prediction model that can output the dynamic characteristics of the tire to be predicted from the design factors and static characteristics of the tire to be predicted;
a fourth storage unit that stores design factors and static characteristics of the tire to be predicted;
a dynamic characteristic output unit that inputs design factors and static characteristics of the tire to be predicted into the prediction model and outputs dynamic characteristics of the tire to be predicted ,
the design factors include a complex elastic modulus of the cap rubber, an angle of a belt cord constituting the belt layer, a width of the belt layer, a first gauge which is a maximum thickness of the tread rubber at the tire equator, and a third gauge which is a maximum thickness of the tread rubber at a third boundary which is a boundary between the shoulder region and the buttress region,
The static characteristics include a parameter related to the ground contact shape of the tread portion and a parameter related to spring.
A tire dynamic characteristics prediction device.
前記タイヤは、トレッド部からサイドウォール部を経てビード部のビードコアに至るカーカスと、このカーカスのタイヤ半径方向外側かつ前記トレッド部の内部に配されるベルト層とが設けられ、かつ、前記トレッド部のトレッド接地端を含むショルダー領域と、前記トレッド接地端と前記サイドウォール部との間のバットレス領域とを含み、
前記トレッド部は、ベースゴムと、前記ベースゴムのタイヤ半径方向外側に配されるキャップゴムとを含むトレッドゴムを含み、
前記方法は、
タイヤの設計因子の少なくとも1つが異なる複数のタイヤについて、前記設計因子をコンピュータにそれぞれ入力する工程と、
前記複数のタイヤの静的特性を、前記コンピュータにそれぞれ入力する工程と、
前記複数のタイヤの動的特性を、前記コンピュータにそれぞれ入力する工程と、
前記コンピュータが、前記複数のタイヤの前記設計因子、前記静的特性及び前記動的特性を教師データとして用いて、予測対象のタイヤの設計因子及び静的特性から、前記予測対象のタイヤの動的特性を出力可能な予測モデルを作成する工程とを含み、
前記設計因子は、前記キャップゴムの複素弾性率、前記ベルト層を構成するベルトコードの角度、前記ベルト層の幅、タイヤ赤道での前記トレッドゴムの最大厚さである第1ゲージ、及び、前記ショルダー領域と前記バットレス領域との境界である第3境界での前記トレッドゴムの最大厚さである第3ゲージからなり、
前記静的特性は、前記トレッド部の接地形状に関するパラメータと、バネに関するパラメータとを含む、
タイヤの動的特性予測モデルの作成方法。 1. A method for creating a predictive model of a tire dynamic characteristic, comprising:
The tire includes a carcass extending from a tread portion through sidewall portions to bead cores of bead portions, and a belt layer disposed radially outward of the carcass and within the tread portion, and also includes a shoulder region including a tread ground-contact edge of the tread portion, and a buttress region between the tread ground-contact edge and the sidewall portion,
the tread portion includes a tread rubber including a base rubber and a cap rubber disposed on the outer side of the base rubber in the tire radial direction,
The method comprises:
a step of inputting at least one design factor of each of a plurality of tires, each of which is different from the others, into a computer;
inputting static characteristics of the plurality of tires into the computer;
inputting dynamic characteristics of the plurality of tires into the computer;
and a step of generating a prediction model capable of outputting the dynamic characteristics of a tire to be predicted from the design factors and static characteristics of the tire to be predicted, by the computer using the design factors, the static characteristics, and the dynamic characteristics of the plurality of tires as training data ,
the design factors include a complex elastic modulus of the cap rubber, an angle of a belt cord constituting the belt layer, a width of the belt layer, a first gauge which is a maximum thickness of the tread rubber at the tire equator, and a third gauge which is a maximum thickness of the tread rubber at a third boundary which is a boundary between the shoulder region and the buttress region,
The static characteristics include a parameter related to the ground contact shape of the tread portion and a parameter related to spring.
How to create a tire dynamic property prediction model.
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|---|
| 中島 幸雄,"タイヤ設計への計算工学の適用",計算工学 = Journal of the Japan Society for Computational Engineering and Science / 日本計算工学会会誌委員会 編,2003年01月31日,第8巻, 第1号,p.622-626 |
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