JP-2026077373-A - タイヤシミュレーションモデルの作成方法

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Abstract

【課題】解析を安定かつ円滑に行い易いタイヤシミュレーションモデルの作成方法を提供すること。【解決手段】１ピッチボディモデル１０の第１界面１１に存在する第１節点１５と、１ピッチトレッドモデル２０の第２界面２１に存在する第２節点２５の最短距離がマージ許容範囲以下である場合、当該最短距離がマージ許容範囲よりも大きくなるように、第１界面１１に存在する複数の第１節点１５のうちの１以上の第１節点１５を第１界面１１から移動させることと、第２界面２１に存在する複数の第２節点２５のうちの１以上の第２節点２５を第２界面２１から移動させることのうちの少なくとも一方を行う。【選択図】図１０

Inventors

田原裕士

Assignees

ＴＯＹＯＴＩＲＥ株式会社

Dates

Publication Date: 20260513
Application Date: 20241025

Claims (5)

１ピッチのボディを３次元で有限要素に分割してなる１ピッチボディモデルを作成する第１ステップと、１ピッチのトレッドを３次元で有限要素に分割してなる１ピッチトレッドモデルを作成する第２ステップと、前記１ピッチボディモデルの第１界面に対する前記１ピッチトレッドモデルの第２界面の相対位置が所定位置に位置決めされた場合に前記１ピッチボディモデルの第１界面に存在する第１節点と、前記１ピッチトレッドモデルの第２界面に存在する第２節点の最短距離がマージ許容範囲よりも大きい場合、何も行わない一方、前記最短距離が前記マージ許容範囲以下である場合、前記最短距離が前記マージ許容範囲よりも大きくなるように、前記第１界面に存在する複数の前記第１節点のうちの１以上の前記第１節点を前記第１界面から移動させることと、前記第２界面に存在する複数の前記第２節点のうちの１以上の前記第２節点を前記第２界面から移動させることのうちの少なくとも一方を行う第３ステップと、前記第３ステップの後に前記第１界面に対する第２界面の相対位置が前記所定位置に位置決めされた状態で前記１ピッチボディモデルと前記１ピッチトレッドモデルを相対移動不可に統合して１ピッチモデルを作成する第４ステップと、前記１ピッチモデルを周方向にピッチ数分複製して並べて、周方向に隣り合う全ての２つの前記１ピッチモデルのペアに関して、一方の１ピッチモデルにおける他方の１ピッチモデル側の第３界面に存在する複数の第３節点と、前記他方の１ピッチモデルにおける前記一方の１ピッチモデル側の第４界面に存在する複数の第４節点とをマージして一体化する第５ステップと、を含む、タイヤシミュレーションモデルの作成方法。
前記第１界面に対する前記第２界面の相対位置を前記所定位置に位置決めすると共に、前記第１界面に存在する複数の前記第１節点のうちの１以上の前記第１節点を前記第１界面から移動させることと、前記第２界面に存在する複数の前記第２節点のうちの１以上の前記第２節点を前記第２界面から移動させることのうちの少なくとも一方を行う前の状態で、距離が前記マージ許容範囲以下になっている前記第１節点と前記第２節点の全ての組に関し、前記第１節点を径方向の外側を含む方向に移動させることと、前記第２節点を径方向の内側を含む方向に移動させることのうちの少なくとも一方を行って、前記第１節点と前記第２節点の最短距離がマージ許容範囲よりも長くなるようにする、請求項１に記載のタイヤシミュレーションモデルの作成方法。
前記第１界面に対する前記第２界面の相対位置を前記所定位置に位置決めすると共に、前記第１界面に存在する複数の前記第１節点のうちの１以上の前記第１節点を前記第１界面から移動させることと、前記第２界面に存在する複数の前記第２節点のうちの１以上の前記第２節点を前記第２界面から移動させることのうちの少なくとも一方を行う前の状態で、距離が前記マージ許容範囲以下になっている前記第１節点と前記第２節点の全ての組に関し、前記第１節点を共有する複数の第１メッシュにおける前記第１節点を起点とする複数の第１辺のうちで最長の第１辺に沿った方向に当該第１節点を移動させるか、又は、前記全ての組に関して、前記第２節点を共有する複数の第２メッシュにおける前記第２節点を起点とする複数の第２辺のうちで最長の第２辺に沿った方向に当該第２節点を移動させることで、前記第１節点と前記第２節点の最短距離がマージ許容範囲よりも長くなるようにする、請求項１に記載のタイヤシミュレーションモデルの作成方法。
前記第１界面から移動した前記第１節点と前記第２界面から移動した前記第２節点とで構成される移動節点に関し、前記移動節点における最小移動距離が、前記マージ許容範囲よりも０.０１ｍｍ長い距離以下である、請求項１から３のいずれか１つに記載のタイヤシミュレーションモデルの作成方法。
前記第１界面から移動した前記第１節点と前記第２界面から移動した前記第２節点とで構成される移動節点に関し、前記移動節点における最大移動距離が、前記マージ許容範囲よりも０.０１ｍｍ長い距離以上であり、前記マージ許容範囲よりも０.０９ｍｍ長い距離以下である、請求項１から３のいずれか１つに記載のタイヤシミュレーションモデルの作成方法。

Description

本開示は、タイヤシミュレーションモデルの作成方法に関する。特許文献１には、ゴム、ベルト、プライ、鉄、有機繊維等でできた補強コード、補強コードをシート状に束ねた補強材などの空気入りタイヤの内部構造のみが設定されたスムースタイヤモデルと、周方向の全体に対応する複数のピッチ分のケース部モデルと、周方向の全体に対応する複数のピッチ分のトレッドパターンモデルとを結合してタイヤモデルを作成することが開示されている。ここで、ケース部モデルは、一方のビードから他方のビードまで延在する部分であって、空気入りタイヤのうちでスムースタイヤ部でもなくトレッドでもない部分のモデルである。このタイヤモデルの作成方法では、１ピッチ分のケース部モデルと、１ピッチ分のトレッドパターンモデルを、多点拘束（ＭＰＣ：multi-point constraint）により結合するようになっている。特開２０１１－２１９０２７号公報本開示の一実施形態に係るタイヤシミュレーションモデルの作成方法の手順を説明するフローチャートである。１ピッチボディモデルの一例の斜視図である。１ピッチトレッドモデルの一例の斜視図である。第２界面を第１界面に対する所定位置に配置した際に、マージ許容範囲以下の距離になっている第１節点と第２節点の組の一例を説明するための図である。暫定１ピッチモデルでタイヤモデルを構築した場合に、距離がマージ許容範囲以下となっている第１節点と第２節点の組が存在する３次元位置を示す斜視図である、上記暫定１ピッチモデルで構築されたタイヤモデルにおける上記組の軸方向（タイヤ幅方向）の存在位置を示す図である。距離がマージ許容範囲以下となった第１節点と第２節点の組における第１界面からの第１節点の移動方向を示す図である。１ピッチモデルの一例の斜視図である。最終的な１ピッチモデルにおける上記組に所属していた第２節点に対する第１節点の相対位置を説明する図である。図９においてサークルＣ１,Ｃ２で囲まれた組を含む局所領域の拡大図である。タイヤシミュレーションモデルの一例の斜視図である。実施したシミュレーションの変位量について説明する図である。上記シミュレーションで解析が不安点となった試験結果を示すグラフである。距離がマージ許容範囲以下となった第１節点と第２節点の組において距離をマージ許容範囲よりも大きくする方法の変形例について説明する図である。以下、本開示に係るタイヤシミュレーションモデルの作成方法について、図面を参照しながら説明する。以下の図面の記載において、同一または類似の部分には、同一又は類似の符号を付して説明を省略する。また、図面は、模式図を含み、各寸法の比率などが現実のものと異なる図を含み、異なる図間において、各部位における、軸方向、径方向、及び周方向の寸法等は、必ずしも一致しない。また、以下で説明される構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素であり、必須の構成要素ではない。タイヤシミュレーションモデルは、例えば、製品候補となるタイヤモデルに対応するように作成される。そして、対応するタイヤモデルを用いたシミュレート、例えば、路面、例えば、雪上を転がる際のトラクションのシミュレート、ハンドルを回す動作に対応するタイヤの向きの単位時間当りの変化量と横力との関係のシミュレート、又は、タイヤの内側が拘束されている条件における、タイヤに作用した垂直抗力と、タイヤ中心での変位量との関係のシミュレート等が行われる。図１は、本開示の一実施形態に係るタイヤシミュレーションモデルの作成方法の手順を説明するフローチャートである。図１を参照して、このタイヤシミュレーションモデルの作成方法では、先ず、ステップＳ１で、図２に示すように１ピッチのボディを有限要素法（ＦＥＭ：Finite Element Method）を用いて３次元の有限要素に分割して１ピッチボディモデル１０を作成する。ボディは、タイヤのうちでトレッド以外の部分である。例えば、タイヤが、トレッド、ショルダー、サイドウォール、及びビードを備え、トレッドが、路面と直接接するトレッド面を含み、トレッド面には、トレッドパタンが刻み込まれていたとする。また、ショルダーは、トレッドの軸方向外側に位置する一対の肩部で構成され、サイドウォールは、ショルダーの径方向内側に位置し、ビードは、ビードコア及びビードフィラーを有し、例えば、高炭素鋼を束ねた構造を含んでいたとする。また、トレッド、ショルダー、及びサイドウォールは、軸方向一方のビードから他方のビードにかけて掛け渡される図示しないカーカスを保護し、ビードが、カーカスの両端部を固定すると同時にタイヤをリムに固定させる役目を担っていたとする。そして、カーカスの外径側には図示しないベルトが設けられ、ベルトの外径側に、トレッドゴム（路面と接するゴム層）で構成される上記トレッドが配置され、カーカスの内側にインナーライナーが設けられていたとする。この場合においては、ボディは、タイヤにおけるトレッドゴム以外の部分で構成される。次にステップＳ２では、図３に示すように、１ピッチのトレッドを有限要素法を用いて３次元の有限要素に分割して１ピッチトレッドモデル２０を作成する。トレッドは、路面と接触する部分の厚いゴムの層で構成され、このゴム層は、路面からの衝撃・外傷から内部（カーカス・チューブなど）を保護すると共に、駆動・制動・摩耗・操縦性能などの役割を果たす。タイヤ性能は、トレッドに依存する部分が大きく、トレッドの特性は、そこに設けられる複数の溝の構成や、ゴムの原材料の配合によって変動する。トレッドの３次元の有限要素への分解は、トレッドに設けられる複数溝の構成に依存する。なお、ステップＳ１とステップＳ２は、どちらを先に行ってもよく、同時に行っているタイミングが存在してもよい。次に、ステップＳ３では、１ピッチボディモデル１０の第１界面１１に対する１ピッチトレッドモデル２０の第２界面２１の相対位置が所定位置に位置決めされた場合での、１ピッチボディモデル１０の第１界面１１に存在する複数の第１節点１５と、１ピッチトレッドモデル２０の第２界面２１に存在する複数の第２節点２５の３次元空間上の仮の位置を決定する。なお、図２において、濃い線で描かれている部分は、第１界面１１上のメッシュであり、図３において、濃い線で描かれている部分は、第２界面２１上のメッシュである。本実施形態では、第１界面１１が第２界面２１に一致する位置が所定位置であり、第１界面１１は第２界面２１と一致するように位置決めされる。本開示の方法では、１ピッチボディモデル１０と１ピッチトレッドモデル２０を、接着剤等を用いて結合することが想像され、第１節点１５に対する第２節点２５の相対位置に対する拘束条件は、設定されない。よって、例えば、接着剤等の層が存在してもよいため、上記所定位置で、第１界面１１と第２界面２１が一致していなくてもよい。続く、ステップＳ４では、ステップＳ３の所定位置で複数の第１節点１５及び複数の第２節点２５のうちで閾値であるマージ許容範囲以下の距離になっている第１節点１５と第２節点２５の組を全て特定する。マージ許容範囲の技術的な意味については、後で説明する。図４は、第２界面２１を第１界面１１に対する相対位置（所定位置）に配置した際に、マージ許容範囲以下の距離になっている第１節点１５と第２節点２５の組の一例を説明するための図である。図４に示す例では、１ピッチボディモデル１０と１ピッチトレッドモデル２０を所定位置に配置した暫定１ピッチモデルの局所領域に、距離がマージ許容範囲以下となっている３つの第１節点１５と第２節点２５の組が存在している。それら３つの組の存在位置は、サークルで囲まれて、Ｋ１～Ｋ３で示されている。図５は、暫定１ピッチモデルでタイヤモデルを構築した場合に、距離がマージ許容範囲以下となっている第１節点１５と第２節点２５の組が存在する３次元位置を示す斜視図であり、図６は、上記暫定１ピッチモデルで構築されたタイヤモデルにおける上記組の軸方向（タイヤ幅方向）の存在位置を示す図である。図５及び図６に示す例では、距離がマージ許容範囲以下となっている第１節点１５と第２節点２５の組が、周方向に間隔をおいて現れ、各周方向位置で、軸方向に間隔をおいて４つ現れる。ステップＳ５では、距離がマージ許容範囲以下になっている第１節点１５と第２節点２５の全ての組に関し、第１節点１５を第１界面１１から径方向の外側を含む方向に移動させることと、第２節点２５を第２界面２１から径方向の内側を含む方向に移動させることのうちの少なくとも一方を行って、上記各組において第１節点１５と第２節点２５の最短距離がマージ許容範囲よりも長くなるようにする。本実施形態では、上記各組に対して、第２節点２５を第２界面２１から図７に矢印Ａで示す径方向内側に移動させることで、上記各組において第１節点１５と第２節点２５の最短距離がマージ許容範囲よりも長くなるようにする。ここで、各組における第２節点２５のみの位置を径方向内側に移動させ、それ以外の第２節点２５及び全ての第１節点１５の位置は移動させない。なお、ステップＳ４で、マージ許容範囲以下の距離になっている第１節点１５と第２節点２５の組が存在しなかった場合には、ステップＳ５は、省略される。続く、ステップＳ６では、第１界面１１に対する第２界面２１の相対位置を上記所定位置に位置決めし、続いて、１ピッチボディモデル１０と１ピッチトレッドモデル２０を相対移動不可に統合して図８に示す１ピッチモデル３０を作成する。１ピッチボディモデル１０と１ピッチトレッドモデル２０を相対移動不可に統合する際、Ｔｉｅ結合の手法が用いられてもよく、Ｔｉｅ結合以外の公知又は非公知の結合手法が用いられてもよい。図９は、１ピッチモデル３０における上記組での第２節点２５に対する第１節点１５の相対位置を説明する図であり、図１０は、図９においてサークルＣ１,Ｃ２で囲まれた組を含む局所領域の拡大図である。図１０に示すように、１ピッチモデル３０では、各組において第２節点２５が径方向内側に移動したことで、各組において、第１節点１５と第２節点２５との間にマージ許容範囲よりも大きな隙間が生じている。最後のステップＳ７では、１ピッチモデル３０を周方向にピッチ数分複製して並べる。そして、周方向に隣り合う全ての２つの１ピッチモデル３０のペアに関して、一方の１ピッチモデル３０における他方の１ピッチモデル３０側の第３界面に存在する複数の第３節点と、他方の１ピッチモデル３０における一方の１ピッチモデル３０側の第４界面に存在する複数の第４節点とをマージして一体化する。このようにして、図１１に示すタイヤシミュレーションモデル４０を作成する。本開示の方法では、タイヤシミュレーションモデル４０は、同一の１ピッチモデル３０を周方向にピッチ数分複製して並べて一体化して作成されるので、複数の第３節点は、複数の第４節点に１対１に対応する。しかし、複数の第３節点の３次元位置は、複数の第４節点の３次元位置に厳密に一致しない。すなわち、１ピッチモデル３０を１周並べたときのピッチ数は、整数倍にならず、例えば、２５ピッチのタイヤでも、２４.９９８ピッチのような僅かな端数を含んだ倍率となる。これは、タイヤシミュレーションモデル４０作成の際に整合性を持たせるための自由度が必要になるためである。よって、隣同士の１ピッチモデル３０の対応する界面において、複数の第３節点と複数の第４節点を一体化する手続きが必要になり、その結果、周方向に隣り合う１ピッチモデル３０同士が一体化され、互いに統合される。複数の第３節点と複数の第４節点を同一点として一体化する手続きがマージであり、一体化するか否かを判定する節点距離の閾値がマージ許容範囲である。マージ許容範囲は、例えば、０.０５ｍｍ以