JP2001050848A - Design of pneumatic tire, optimization analyzer and storage medium storing optimization analyzing program - Google Patents
Design of pneumatic tire, optimization analyzer and storage medium storing optimization analyzing programInfo
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Landscapes
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、空気入りタイヤの
設計方法、最適化解析装置及びタイヤの最適化解析プロ
グラムを記憶した記憶媒体に関するもので、特に、タイ
ヤの単一目的性能、二律背反性能等を達成するタイヤの
構造、形状等の設計開発を効率的にかつ容易にし、しか
もタイヤのベストな構造、形状を求めかつコスト・パー
フォーマンスの高いタイヤを設計することができる空気
入りタイヤの設計方法、最適化解析装置及びタイヤの最
適化解析プログラムを記憶した記憶媒体に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for designing a pneumatic tire, an optimization analysis device, and a storage medium storing a tire optimization analysis program. A pneumatic tire design method that enables efficient and easy design and development of the structure and shape of the tire that achieves the target, and that enables the design of the best structure and shape of the tire and the design of a tire with high cost performance. , An optimization analysis device, and a storage medium storing a tire optimization analysis program.
【0002】[0002]
【従来の技術】タイヤの設計は、実験及び計算機を用い
た数値実験の繰り返しによる経験則から成り立ってい
た。このため、開発に必要な試作・試験の件数が膨大な
ものとなり、開発コストがアップし、開発期間もなかな
か短縮できなかった。2. Description of the Related Art Tire design has been based on empirical rules obtained by repeating experiments and numerical experiments using a computer. For this reason, the number of prototypes and tests required for development became enormous, the development cost increased, and the development period could not be shortened easily.
【0003】このタイヤの設計にはタイヤの構造、形
状、パターン設計等があり、タイヤの構造、形状、パタ
ーン設計は、目的とするタイヤの性能を得るための構
造、形状、パターンや製造条件等を求めることである。
このタイヤの性能とは計算や実験によって求められる物
理量または実車フィーリング評価結果である。従来のタ
イヤの構造、形状、及びパターン設計等のタイヤ設計方
法は、実験及び計算機を用いた数値実験の繰り返しによ
る試行錯誤的な経験則から成り立っていた。このため、
開発に必要な試作・試験の件数が膨大なものとなり、開
発コストがアップし、開発期間もなかなか短縮できなか
った。[0003] The tire design includes tire structure, shape, pattern design, and the like. The structure, shape, and pattern design of the tire include the structure, shape, pattern, manufacturing conditions, and the like for obtaining the desired tire performance. Is to seek.
The performance of the tire is a physical quantity or an actual vehicle feeling evaluation result obtained by calculation or experiment. Conventional tire design methods, such as tire structure, shape, and pattern design, have been based on trial and error empirical rules by repeating experiments and numerical experiments using a computer. For this reason,
The number of prototypes and tests required for development became enormous, the development costs increased, and the development period could not be shortened easily.
【0004】これを解決する手段として数理計画法や、
遺伝的アルゴリズムを用いた最適化法等のように、最適
解を求める技術が提案されてきた。この数理計画法に関
連するものとして、本出願人も既に出願済の国際公開番
号:WO94/16877に記載された設計方法を提案してい
る。[0004] To solve this problem, mathematical programming,
Techniques for finding an optimal solution, such as an optimization method using a genetic algorithm, have been proposed. The present applicant has proposed a design method described in International Publication No. WO94 / 16877, which has already been filed, in connection with this mathematical programming.
【0005】最適解を求めることは山登りにたとえられ
る。この時、山の高度は性能に関係しているので、最適
解は山の頂上に相当する。目的関数が単純な場合にはそ
の設計空間(山の形)はピークが一つの山型であるの
で、数理計画法をベースにした最適化手法で最適解を求
めることができる。[0005] Finding the optimal solution is likened to climbing a mountain. At this time, since the altitude of the mountain is related to the performance, the optimal solution corresponds to the top of the mountain. When the objective function is simple, the design space (mountain shape) has a peak shape with one peak, so that an optimal solution can be obtained by an optimization method based on mathematical programming.
【0006】ところで、空気入りタイヤ開発において、
考慮すべきタイヤ性能は実際にタイヤを設計・製造し、
自動車に装着して性能試験を行うことにより得られるも
のであり、性能試験の結果に満足できなければ設計・製
造からやり直す、という手順を踏んできた。最近では、
有限要素法等の数値解析手法や計算機環境の発達によ
り、タイヤ内圧充填状態やタイヤ非転動時の荷重負荷状
態等が計算機で予測できるようになり、この予測から幾
つかの性能予測が行えるようになってきた。In the development of pneumatic tires,
Tire performance to consider is actually designed and manufactured tires,
It is obtained by performing a performance test by attaching it to an automobile, and if the results of the performance test are not satisfactory, the procedure of designing and manufacturing has to be repeated. recently,
Due to the development of numerical analysis methods such as the finite element method and the computer environment, it is now possible for the computer to predict the filling state of tire internal pressure and the load state when the tire is not rolling, and to perform some performance predictions from this prediction. It has become
【0007】[0007]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、タイヤ
の性能は、タイヤ内圧充填状態やタイヤ非転動時のみで
評価されるものではない。例えば、タイヤには、所謂ス
リップ角やキャンバ角が発生する場合がある。すなわ
ち、車両にタイヤを取り付ける時点から設定されたり、
車両が曲線路で曲がろうとするときに傾倒させたり回転
させたりすることにより発生されたりする。このような
スリップ角やキャンバ角は、特に2輪車では顕著に現れ
ることになる。However, the performance of a tire is not evaluated only when the tire is filled with internal pressure or when the tire is not rolling. For example, a tire may have a so-called slip angle or camber angle. That is, it is set from the time of mounting the tire on the vehicle,
It is generated when the vehicle is tilted or rotated when trying to turn on a curved road. Such a slip angle and a camber angle appear particularly remarkably in a motorcycle.
【0008】このようにタイヤを傾倒させたり回転させ
たりする場合にタイヤ性能が影響することが予測される
が、これらの考慮はなされておらず、実際のタイヤに対
して実際の環境を想定した解析への考慮がなされていな
い。このため、実際の環境に則したタイヤ性能予測が行
えず、タイヤ開発を効率的に行うことができないのが現
状である。[0008] Tire performance is expected to be affected when the tire is tilted or rotated as described above, but these considerations are not taken into consideration, and the actual environment is assumed for the actual tire. No consideration has been given to the analysis. For this reason, at present, tire performance cannot be predicted in accordance with the actual environment, and tire development cannot be performed efficiently.
【0009】また、タイヤの設計開発ではある性能につ
いて目標値を定め、この目標値をクリアすれば一応終了
とされ、与えられた資源で最良の性能を得るものではな
かった。また、タイヤの設計とタイヤの性能試験とは独
立して行われており、タイヤの開発が試作・試験の試行
錯誤の繰返しで行われるため、非常に非効率であった。Further, in the design and development of a tire, a target value is set for a certain performance, and if this target value is cleared, the operation is tentatively terminated, and the best performance is not obtained with a given resource. Further, the design of the tire and the performance test of the tire are performed independently, and the development of the tire is performed through trial and error of trial manufacture and testing, which is very inefficient.
【0010】本発明は、上記事実を考慮して、実際に使
用するタイヤ性能の予測をしながら高効率化のタイヤの
設計・開発が可能な空気入りタイヤの設計方法、最適化
解析装置及びタイヤの最適化解析プログラムを記憶した
記憶媒体を得ることが目的である。The present invention, in consideration of the above facts, provides a pneumatic tire design method, an optimization analysis device, and a tire capable of designing and developing a highly efficient tire while predicting the performance of a tire to be actually used. It is an object of the present invention to obtain a storage medium storing an optimization analysis program of the above.
【0011】[0011]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明者等は種々検討を加えた結果、異分野に利用
されている「最適化設計手法」をタイヤと言う特殊分野
に応用することに着目し、あらゆる検討を試み、最適化
の過程で実際のタイヤの挙動に則した性能を予測し、特
にタイヤ接地時及び回転時に、過渡的解析を可能して、
タイヤ開発を効率化し、良好な性能のタイヤの提供を容
易にするため、具体的にそれをタイヤ設計方法として確
立したものである。In order to achieve the above object, the present inventors have made various studies, and as a result, have applied an "optimization design technique" used in a different field to a special field called a tire. Focusing on doing that, we tried all kinds of studies, predicted the performance according to the actual tire behavior in the process of optimization, and made it possible to perform transient analysis, especially at the time of tire contact and rotation,
In order to streamline tire development and facilitate the provision of tires with good performance, it has been specifically established as a tire design method.
【0012】詳細には、請求項1に記載の発明の空気入
りタイヤの設計方法は、空気入りタイヤの設計方法であ
って、(a)内部構造を含むタイヤ断面形状を少なくと
も含みかつ接地により変形を与えることが可能なタイヤ
モデルと、前記タイヤモデルと接触する路面モデルと、
前記タイヤモデル及び前記路面モデルの少なくとも一方
のモデルの転動に関係する初期条件と、タイヤ性能評価
用物理量を表す目的関数と、タイヤ断面形状またはタイ
ヤ構造またはパターン形状を決定する設計変数と、タイ
ヤ断面形状、タイヤ構造、パターン形状、性能評価用物
理量及びタイヤ寸度の少なくとも1つを制約する制約条
件と、を定めるステップ、(b)前記タイヤモデルの変
形によってタイヤモデルに生じる物理量によりタイヤ性
能を予測するステップ、(c)予測したタイヤ性能及び
制約条件を考慮しながら目的関数の最適値を与える設計
変数の値を求めるステップ、(d)目的関数の最適値を
与える設計変数に基づいてタイヤを設計するステップ、
の各ステップを含んでいる。More specifically, the method of designing a pneumatic tire according to the first aspect of the present invention is a method of designing a pneumatic tire, which comprises: (a) at least including a cross-sectional shape of a tire including an internal structure and deformed by grounding; A tire model capable of giving a, a road surface model in contact with the tire model,
Initial conditions related to rolling of at least one of the tire model and the road surface model, an objective function representing a physical quantity for evaluating tire performance, design variables for determining a tire cross-sectional shape or a tire structure or a pattern shape, and a tire. A step of defining at least one of a cross-sectional shape, a tire structure, a pattern shape, a physical quantity for performance evaluation, and a tire dimension; (b) tire performance is determined by a physical quantity generated in the tire model due to deformation of the tire model. Predicting, (c) obtaining a value of a design variable that gives an optimal value of the objective function in consideration of the predicted tire performance and constraints, and (d) tying the tire based on the design variable that gives the optimal value of the objective function. Steps to design,
Each step is included.
【0013】請求項2の発明は、請求項1に記載の空気
入りタイヤの設計方法であって、前記ステップ(a)に
おいて、前記タイヤモデルが転動するための角速度及び
前記路面モデルが移動するための移動速度の少なくとも
一方の速度を初期条件として定めることを特徴とする。According to a second aspect of the present invention, in the method of designing a pneumatic tire according to the first aspect, in the step (a), the angular velocity for rolling the tire model and the road surface model move. At least one of the moving speeds is determined as an initial condition.
【0014】請求項3の発明は、請求項1または2に記
載の空気入りタイヤの設計方法であって、前記ステップ
(a)において、内圧充填時及び荷重計算時の計算を施
すと共に、回転変位または速度或いは直進変位または速
度を付与したタイヤモデルを定めることを特徴とする。According to a third aspect of the present invention, there is provided the pneumatic tire designing method according to the first or second aspect, wherein in the step (a), the calculation at the time of filling the internal pressure and the calculation of the load are performed, and the rotational displacement is calculated. Alternatively, a tire model to which a speed, a linear displacement, or a speed is given is determined.
【0015】請求項4の発明は、請求項1乃至請求項3
の何れか1項に記載の空気入りタイヤの設計方法であっ
て、前記ステップ(b)は、(e)前記タイヤモデルの
変形計算を実行するステップ、(f)前記タイヤモデル
に付与条件を与えるステップ、(g)前記ステップ
(e)での変形計算後のタイヤモデルに、前記ステップ
(f)の付与条件を付与しかつ、(前記タイヤモデルが
過渡状態と)所定時間になるまで計算させるステップ、
(h)前記タイヤモデルに生じる物理量を求めるステッ
プ、(i)前記物理量によりタイヤ性能を予測するステ
ップ、を含むことを特徴とする。なお、前記計算は、所
定時間だけ繰返し計算することができる。According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the first to third aspects.
The pneumatic tire designing method according to any one of the above, wherein the step (b) is: (e) a step of performing a deformation calculation of the tire model; and (f) giving a condition to the tire model. And (g) a step of giving the condition of the step (f) to the tire model after the deformation calculation in the step (e) and calculating the tire model until a predetermined time is reached (the tire model is in a transient state). ,
(H) obtaining a physical quantity generated in the tire model; and (i) predicting tire performance based on the physical quantity. The above calculation can be repeatedly performed for a predetermined time.
【0016】請求項5の発明は、請求項1乃至請求項4
の何れか1項に記載の空気入りタイヤの設計方法であっ
て、前記タイヤモデルは、部分的にパターンを有するこ
とを特徴とする。The invention according to claim 5 is the invention according to claims 1 to 4.
The pneumatic tire designing method according to any one of the above, wherein the tire model partially has a pattern.
【0017】請求項6の発明は、請求項1乃至請求項5
の何れか1項に記載の空気入りタイヤの設計方法であっ
て、前記路面モデルは、DRY、WET、氷上、雪上、
及び非舗装の少なくとも1つの路面状態を表す摩擦係数
μを選択することによって路面状態を定めることを特徴
とする。The invention of claim 6 is the first to fifth aspects of the present invention.
The pneumatic tire designing method according to any one of the above, wherein the road surface model is DRY, WET, on ice, on snow,
And determining a road surface condition by selecting a friction coefficient μ representing at least one road surface condition of unpaved.
【0018】請求項7の発明は、請求項1乃至請求項6
の何れか1項に記載の空気入りタイヤの設計方法であっ
て、前記物理量としてタイヤモデルの接地面積及び接地
圧の少なくとも一方を用い、前記タイヤ性能としてタイ
ヤWET性能を予測することをと特徴とする。The invention of claim 7 is the first to sixth aspects of the present invention.
The pneumatic tire designing method according to any one of the above, wherein at least one of a contact area and a contact pressure of a tire model is used as the physical quantity, and a tire WET performance is predicted as the tire performance. I do.
【0019】請求項8の発明は、請求項1乃至請求項7
の何れか1項に記載の空気入りタイヤの設計方法であっ
て、前記物理量としてタイヤモデルの氷路面及び雪路面
の少なくとも一方の路面での接地面積、接地圧、及び剪
断力の少なくとも1つを用い、前記タイヤ性能としてタ
イヤ氷雪上性能を予測することを特徴とする。The invention of claim 8 is the first to seventh aspects of the present invention.
The pneumatic tire designing method according to any one of the above, wherein the physical quantity is at least one of a contact area, a contact pressure, and a shearing force on at least one of an ice road surface and a snow road surface of the tire model. The method is characterized in that a tire performance on ice and snow is predicted as the tire performance.
【0020】請求項9の発明は、請求項1に記載の空気
入りタイヤの設計方法であって、前記ステップ(c)で
は、設計変数の単位変化量に対する目的関数の変化量の
割合である目的関数の感度及び設計変数の単位変化量に
対する制約条件の変化量の割合である制約条件の感度に
基づいて制約条件を考慮しながら目的関数の最適値を与
える設計変数の変化量を予測すると共に、設計変数を予
測量に相当する量変化させたときの目的関数の値及び設
計変数を予測量に相当する量変化させたときの制約条件
の値を演算し、予測値と演算値とに基づいて、制約条件
を考慮しながら目的関数の最適値を与える設計変数の値
を求める、ことを特徴とする。According to a ninth aspect of the present invention, there is provided the pneumatic tire designing method according to the first aspect, wherein in the step (c), a ratio of a change amount of the objective function to a unit change amount of the design variable is set. While predicting the change amount of the design variable that gives the optimal value of the objective function while considering the constraint condition based on the sensitivity of the constraint condition, which is a ratio of the change amount of the constraint condition to the unit change amount of the function and the design variable, The value of the objective function when the design variable is changed by the amount corresponding to the predicted amount and the value of the constraint condition when the design variable is changed by the amount corresponding to the predicted amount are calculated based on the predicted value and the calculated value. And determining the value of a design variable that gives the optimum value of the objective function while considering the constraint conditions.
【0021】請求項10の発明は、請求項1に記載の空
気入りタイヤの設計方法であって前記設計変数は、カー
カスライン、折り返しプライライン、タイヤ外面形状を
表すライン、タイヤクラウン形状を表すライン、及び補
強材ラインの少なくとも1つのラインの形状を表す関数
と、ビードフィラーのゲージ分布、ゴムチェーファーの
ゲージ分布、サイドゴムのゲージ分布、トレッドゴムの
ゲージ分布、トレッドベースゴムのゲージ分布、内面補
強ゴムのゲージ分布、ベルト間ゴムのゲージ分布、及び
ベルトエンドゴムのゲージ分布の少なくとも1つのタイ
ヤゴム部材のゲージ分布を表す変数と、各ベルト層の角
度、幅、コード種類、及び打ち込み密度の少なくとも1
つのベルト部の構造を表す変数と、ブロックの形状及び
サイプの位置、本数、及び長さの少なくとも1つのパタ
ーンの形状を表す変数と、の少なくとも1つを含むこと
を特徴とする。According to a tenth aspect of the present invention, there is provided the pneumatic tire designing method according to the first aspect, wherein the design variables are a carcass line, a folded ply line, a line representing a tire outer shape, and a line representing a tire crown shape. And a function representing the shape of at least one of the reinforcing material lines, a bead filler gauge distribution, a rubber chafer gauge distribution, a side rubber gauge distribution, a tread rubber gauge distribution, a tread base rubber gauge distribution, and an inner surface reinforcement. A variable representing at least one of the tire rubber members of the rubber gauge distribution, the inter-belt rubber gauge distribution, and the belt end rubber gauge distribution, and at least one of the angle, width, cord type, and driving density of each belt layer;
It is characterized by including at least one of a variable representing the structure of one belt portion and a variable representing the shape of at least one pattern of the shape of the block and the position, number, and length of the sipes.
【0022】本発明では、まず、タイヤの設計案(タイ
ヤ形状・構造・材料・パターンの変更など)の性能を予
測するため、タイヤ設計案を数値解析上のモデルに落と
し込む。すなわち、数値解析が可能なタイヤモデル(数
値解析モデル)を作成する。そして、目標性能に関わる
路面のモデル化を行い、路面モデル(数値解析モデル)
を作成し、初期条件を付与して、タイヤ及び路面を同時
に考慮した数値解析を行い、目標性能について数値予測
する。この予測結果からタイヤ設計案の可否を判定する
ことができ、結果良好なら設計案を採用、もしくは更に
この設計案のさらなる性能評価向上が可能となる。これ
らの手順であれば、タイヤを製造して性能評価をする回
数が極めて少なくなるため、タイヤ開発を効率化でき
る。In the present invention, first, in order to predict the performance of a tire design plan (change in tire shape, structure, material, pattern, etc.), the tire design plan is converted into a numerical analysis model. That is, a tire model (numerical analysis model) capable of numerical analysis is created. Then, the road surface related to the target performance is modeled, and the road surface model (numerical analysis model)
Is created, initial conditions are given, a numerical analysis is performed in consideration of the tire and the road surface at the same time, and the target performance is numerically predicted. Whether or not a tire design plan can be determined can be determined from the prediction result. If the result is favorable, the design plan can be adopted, or the performance evaluation of the design plan can be further improved. According to these procedures, the number of times of manufacturing and evaluating the performance of the tire is extremely reduced, so that the efficiency of tire development can be increased.
【0023】従って、性能予測に基づくタイヤ開発を行
うためには、効率良く、精度の良いタイヤ性能予測のた
めの数値解析モデルが不可欠である。そこで、タイヤ性
能を予測するため、ステップ(a)において、内部構造
を含むタイヤ断面形状を少なくとも含みかつ接地により
変形を与えることが可能なタイヤモデルと、前記タイヤ
モデルと接触する路面モデルと、を定める。また、タイ
ヤ転動状態の解析を容易とするため、タイヤモデル及び
路面モデルの少なくとも一方のモデルの転動に関係する
初期条件、を定める。また、ステップ(a)では、タイ
ヤ性能評価用物理量を表す目的関数、タイヤ断面形状ま
たはタイヤ構造を決定する設計変数、及びタイヤ断面形
状またはタイヤ構造を制約する制約条件を定める。Therefore, in order to develop a tire based on performance prediction, a numerical analysis model for efficient and accurate tire performance prediction is indispensable. Therefore, in order to predict tire performance, in step (a), a tire model including at least a tire cross-sectional shape including an internal structure and capable of giving a deformation by ground contact, and a road surface model in contact with the tire model Determine. Further, in order to facilitate the analysis of the tire rolling state, an initial condition relating to the rolling of at least one of the tire model and the road surface model is determined. In step (a), an objective function representing a physical quantity for tire performance evaluation, a design variable for determining a tire cross-sectional shape or a tire structure, and a constraint condition for restricting the tire cross-sectional shape or the tire structure are determined.
【0024】タイヤモデルには、タイヤ外面形状を表す
ラインの他、タイヤクラウン形状を表すライン、タイヤ
内部のベルトを表すベルトライン、タイヤのカーカスを
表すカーカスライン、タイヤ内部のカーカスプライの折
り返しラインを表す折り返しプライライン、各種補強材
のラインを表す補強材ライン、タイヤゴム部材のゲージ
分布及びベルト部の構造を表す各ベルト層の角度、幅、
コード種類、打ち込み密度、並びにパターンの形状を表
す、ブロック形状、ブロック溝壁角度、サイプの位置、
本数、長さを含ませることができる。また、タイヤモデ
ルは、複数の要素に分割する有限要素法と呼ばれる手法
を用いても良く解析的手法を用いても良い。初期条件
は、タイヤモデル及び路面モデルの少なくとも一方のモ
デルの転動に関係する条件であり、タイヤモデルに与え
る初期回転角速度や路面モデルの移動速度がある。この
初期条件は、相対的にタイヤが転動した状態を得られれ
ばよい。従って、初期条件は、タイヤモデルの回転また
は路面モデルの移動の一方でもよく、タイヤモデルの回
転と路面モデルの移動との双方であってもよい。また、
タイヤモデルには、空気充填による等の内圧を与え、回
転変位及び直進変位(変位は力、速度でも良い)の少な
くとも一方と、予め定めた負荷荷重とを与えることがで
きる。なお、路面との摩擦を考慮する場合は、回転変位
(または力、速度でもよい)もしくは直進変位(または
力、速度でもよい)のどちらか一方のみでよい。In the tire model, in addition to the line representing the outer shape of the tire, a line representing the tire crown shape, a belt line representing the belt inside the tire, a carcass line representing the carcass of the tire, and a folding line of the carcass ply inside the tire are provided. Folded ply line to represent, reinforcing material line to represent the line of various reinforcements, gauge distribution of tire rubber members and angle, width of each belt layer to represent the structure of the belt portion,
Block type, block groove wall angle, sipe position, representing code type, implantation density, and pattern shape,
The number and length can be included. The tire model may use a method called a finite element method of dividing the tire model into a plurality of elements, or may use an analytical method. The initial condition is a condition related to the rolling of at least one of the tire model and the road surface model, and includes an initial rotational angular velocity given to the tire model and a moving speed of the road surface model. This initial condition may be any condition as long as a relatively rolling state of the tire can be obtained. Accordingly, the initial condition may be one of the rotation of the tire model or the movement of the road surface model, and may be both the rotation of the tire model and the movement of the road surface model. Also,
The tire model can be provided with an internal pressure such as by air filling, and can be provided with at least one of a rotational displacement and a linear displacement (the displacement may be a force or a speed) and a predetermined load. When friction with the road surface is taken into account, only one of rotational displacement (or force or speed) or linear displacement (or force or speed) may be used.
【0025】さらに、タイヤモデルは、部分的にパター
ンを有するものであっても良い。部分的なパターンを有
するタイヤモデルを用いることにより、全周に亘ってパ
ターンを有するタイヤモデルよりも計算時間を短縮化す
ることができる。また、前記路面モデルは、路面状態に
よりDRY、WET、氷上、雪上、非舗装などにより摩
擦係数μを適正な値に選択することで、実際の路面状態
を再現させることができる。Further, the tire model may have a pattern partially. By using a tire model having a partial pattern, the calculation time can be reduced as compared with a tire model having a pattern over the entire circumference. Further, the road surface model can reproduce an actual road surface condition by selecting an appropriate value of the friction coefficient μ by DRY, WET, on ice, on snow, on a non-paved surface or the like according to the road surface condition.
【0026】タイヤ性能評価用物理量を表す目的関数と
しては、操縦安定性を向上させるための空気充填時のタ
イヤ周方向ベルト張力や横ばね定数等のタイヤ性能の優
劣を支配する物理量を使用することができる。また、目
的関数として、キャンバースラストのリニアリティ等の
タイヤを傾倒させたり回転させたりするときにタイヤ性
能の優劣を支配する物理量を使用することができる。タ
イヤ断面形状を決定する設計変数としては、カーカスラ
イン、折り返しプライライン、タイヤ外面形状を表すラ
イン、タイヤクラウン形状を表すライン、各種補強材の
ラインを表す補強材ラインの少なくとも1つのラインを
表す関数等を用いることができ、タイヤ構造を決定する
設計変数としては、ビードフィラーのゲージ分布、ゴム
チェーファーのゲージ分布、サイドゴムのゲージ分布、
トレッドゴムのゲージ分布、トレッドベースゴムのゲー
ジ分布、内面補強ゴムのゲージ分布、ベルト間ゴムのゲ
ージ分布、及びベルトエンドゴムのゲージ分布の少なく
とも1つのタイヤゴム部材のゲージ分布を表す変数、ベ
ルト層の角度、ベルト層の幅、プライの高さ、プライの
折返し量、ビード部補強材の角度、幅、位置、材質等の
ベルト部及びビード、サイド部の構造を表す変数を用い
ることができる。また、他の設計変数としては、ブロッ
クの形状、ブロック溝壁角度、サイプの位置、本数、長
さ等のパターンの形状を表す変数を用いることができ
る。As the objective function representing the physical quantity for evaluating the tire performance, use is made of a physical quantity that governs the tire performance such as the tire circumferential belt tension and the lateral spring constant at the time of air filling for improving the steering stability. Can be. Further, as the objective function, a physical quantity that governs the tire performance when the tire is tilted or rotated, such as the linearity of camber thrust, can be used. As a design variable for determining the tire cross-sectional shape, a function representing at least one of a carcass line, a folded ply line, a line representing a tire outer shape, a line representing a tire crown shape, and a reinforcing material line representing various reinforcing material lines. Etc., and the design variables for determining the tire structure include a bead filler gauge distribution, a rubber chafer gauge distribution, a side rubber gauge distribution,
A variable representing the gauge distribution of at least one tire rubber member of the gauge distribution of the tread rubber, the gauge distribution of the tread base rubber, the gauge distribution of the inner surface reinforcing rubber, the gauge distribution of the rubber between belts, and the gauge distribution of the belt end rubber; Variables representing the structure of the belt, bead, and side such as the angle, the width of the belt layer, the height of the ply, the amount of ply folding, the angle, width, position, and material of the bead reinforcing material can be used. Further, as other design variables, variables representing the shape of the pattern such as the shape of the block, the angle of the block groove wall, the position of the sipe, the number, and the length can be used.
【0027】タイヤ断面形状やタイヤ構造を制約する制
約条件としては、カーカスラインのペリフェリ値の制
約、上下一次固有振動数の制約、ベルト層の角度の制
約、ベルト層の幅、タイヤ寸度、バネ定数、タイヤ変形
量、タイヤ重量、応力、歪、歪エネルギー、転がり抵抗
の制約等がある。なお、目的関数、設計変数及び制約条
件は、上記の例に限られるものではなく、タイヤ設計目
的に応じて種々のものを定めることができる。Restrictions for restricting the tire cross-sectional shape and the tire structure include a constraint on a peripheral value of a carcass line, a constraint on upper and lower primary natural frequencies, a constraint on an angle of a belt layer, a width of a belt layer, a tire dimension, and a spring. There are constants, tire deformation, tire weight, stress, strain, strain energy, and restrictions on rolling resistance. It should be noted that the objective function, the design variables, and the constraints are not limited to the above examples, and various ones can be determined according to the tire design purpose.
【0028】次に、ステップ(b)では、タイヤモデル
の変形によってタイヤモデルに生じる物理量によりタイ
ヤ性能を予測する。このステップ(b)の予測では、タ
イヤモデル接地面積、接地圧を物理量とすればタイヤW
ET性能を予測することができる。また、タイヤモデル
の氷路面及び雪路面の少なくとも一方の路面での接地面
積、接地圧、及び剪断力の少なくとも1つを物理量とし
て用いれば、タイヤ氷雪上性能を予測することができ
る。このステップ(b)の予測では、ステップ(e)で
タイヤモデルの変形計算を実行し、ステップ(f)でタ
イヤモデルに付与条件を与え、ステップ(g)でステッ
プ(e)での変形計算後のタイヤモデルに、ステップ
(f)の付与条件を付与し、付与した付与条件により、
前記タイヤモデルが過渡状態となるまで計算させ、ステ
ップ(h)でタイヤモデルに生じる物理量を求め、ステ
ップ(i)で前記物理量によりタイヤ性能を予測するこ
とができる。Next, in step (b), tire performance is predicted based on physical quantities generated in the tire model due to deformation of the tire model. In the prediction in step (b), if the tire model contact area and the contact pressure are physical quantities, the tire W
ET performance can be predicted. Further, if at least one of the contact area, the contact pressure, and the shearing force on at least one of the icy road surface and the snowy road surface of the tire model is used as a physical quantity, it is possible to predict the performance on the tire ice and snow. In the prediction of the step (b), the deformation calculation of the tire model is executed in the step (e), the giving condition is given to the tire model in the step (f), and the deformation calculation in the step (e) is performed in the step (g). To the tire model of step (f), and by the applied condition,
Calculation is performed until the tire model is in a transient state, and a physical quantity generated in the tire model is obtained in step (h), and tire performance can be predicted based on the physical quantity in step (i).
【0029】タイヤ性能を予測するとき、タイヤがとり
得る挙動に則した状態でなされることが必要である。こ
のため、タイヤモデルの変形計算を実行するにあたっ
て、付与条件を付与することが好ましい。付与条件と
は、タイヤがとり得る挙動に則した状態として、タイヤ
を傾倒させたり回転させたりする条件であり、キャンバ
ー角やスラスト角をタイヤモデルの回転軸に付与する条
件がある。この付与条件をタイヤモデルの変形計算に付
与することによって、タイヤモデルは実際のタイヤがと
り得る挙動に則した状態で計算することができる。これ
によって、操縦安定性や、キャンバースラストのリニア
リティ等のタイヤ性能を予測することが容易になる。When predicting tire performance, it is necessary to make a prediction in accordance with the possible behavior of the tire. For this reason, when executing the deformation calculation of the tire model, it is preferable to add an application condition. The giving condition is a condition in which the tire is tilted or rotated in a state in accordance with a behavior that the tire can take, and there is a condition in which a camber angle and a thrust angle are given to the rotation axis of the tire model. By applying the conditions for the deformation to the calculation of the deformation of the tire model, the tire model can be calculated in a state in accordance with the behavior that the actual tire can take. This makes it easy to predict tire performance such as steering stability and camber thrust linearity.
【0030】上記ステップ(e)のタイヤモデルの変形
計算は、接地により変形が与えられたときの変形計算を
実行することができる。また、前記タイヤモデルの変形
計算では繰返し計算を行うことができる。タイヤモデル
の変形計算では、繰返し計算を行う所定時間の経過時間
を、10msec以下を採用することができ、好ましく
は1msec以下、更に好ましくは1μ・sec以下を
採用することができる。この経過時間が長すぎると、路
面モデルに接するタイヤの挙動に合った擬似流動状態と
ならず、数値モデルとしての精度が悪化する。このた
め、経過時間は適正な値を採用する必要がある。In the deformation calculation of the tire model in the step (e), a deformation calculation when a deformation is given by the ground contact can be executed. Further, in the deformation calculation of the tire model, iterative calculation can be performed. In the deformation calculation of the tire model, the elapsed time of the predetermined time for performing the repeated calculation can be 10 msec or less, preferably 1 msec or less, more preferably 1 μ · sec or less. If the elapsed time is too long, the pseudo-flow state does not match the behavior of the tire in contact with the road surface model, and the accuracy of the numerical model deteriorates. For this reason, it is necessary to adopt an appropriate value for the elapsed time.
【0031】次に、ステップ(c)では、予測したタイ
ヤ性能及び制約条件を考慮しながら目的関数の最適値を
与える設計変数の値を求める。この場合には、設計変数
の単位変化量に対する目的関数の変化量の割合である目
的関数の感度及び設計変数の単位変化量に対する制約条
件の変化量の割合である制約条件の感度に基づいて制約
条件を考慮しながら目的関数の最適値を与える設計変数
の変化量を予測すると共に、設計変数を予測量に相当す
る量変化させたときの目的関数の値及び設計変数を予測
量に相当する量変化させたときの制約条件の値を演算
し、予測値と演算値とに基づいて制約条件を考慮しなが
ら目的関数の最適値を与える設計変数の値を求めると効
果的である。これによって、予測したタイヤ性能及び制
約条件を考慮し目的関数の値が最適になるときの設計変
数の値が求められる。Next, in step (c), the value of the design variable that gives the optimum value of the objective function is determined in consideration of the predicted tire performance and constraints. In this case, the constraint is based on the sensitivity of the objective function, which is the ratio of the change amount of the objective function to the unit change amount of the design variable, and the sensitivity of the constraint condition, which is the ratio of the change amount of the constraint condition to the unit change amount of the design variable. The amount of change of the design variable that gives the optimum value of the objective function is predicted while considering the conditions, and the value of the objective function and the design variable when the design variable is changed by the amount corresponding to the predicted amount are the amounts corresponding to the predicted amount. It is effective to calculate the value of the constraint condition at the time of the change, and obtain the value of the design variable that gives the optimal value of the objective function while considering the constraint condition based on the predicted value and the calculated value. As a result, the value of the design variable when the value of the objective function is optimized in consideration of the predicted tire performance and the constraint condition is obtained.
【0032】また、本発明者等は種々検討を加えた結
果、異分野に利用されている「遺伝的アルゴリズム手
法」をタイヤと言う特殊分野に応用することに着目し、
あらゆる検討を試み、遺伝的アルゴリズムの過程でタイ
ヤの性能予測、すなわち操縦安定性やキャンバースラス
トのリニアリティ等のタイヤ性能を予測して、特にタイ
ヤ接地時に傾くタイヤについて過渡的解析を可能して、
タイヤ開発を効率化し、良好な性能のタイヤの提供を容
易にするため、具体的にそれをタイヤ設計方法として確
立した。As a result of various studies, the present inventors have focused on applying the “genetic algorithm method” used in a different field to a special field called a tire.
Tried all kinds of studies, predicting tire performance in the course of the genetic algorithm, that is, predicting tire performance such as steering stability and linearity of camber thrust, enabling transient analysis especially for tires that tilt when tires touch down,
In order to streamline tire development and facilitate the provision of tires with good performance, it was specifically established as a tire design method.
【0033】詳細には、請求項11の発明は、請求項1
の空気入りタイヤの設計方法であって、前記ステップ
(a)では、内部構造を含むタイヤ断面形状を少なくと
も含みかつ接地により変形を与えることが可能な複数個
のタイヤモデルからなる選択対象集団を定め、前記選択
対象集団の各タイヤモデルについて、タイヤ性能評価用
物理量を表す目的関数、タイヤ断面形状またはタイヤ構
造またはパターン形状を決定する設計変数、タイヤ断面
形状、タイヤ構造、パターン形状、性能評価用物理量及
びタイヤ寸度の少なくとも1つを制約する制約条件、及
び目的関数及び制約条件から評価できる適応関数を定
め、かつ前記タイヤモデルと接触する路面モデルと、前
記タイヤモデル及び前記路面モデルの少なくとも一方の
モデルの転動に関係する初期条件とを定め、前記ステッ
プ(c)では、適応関数に基づいて前記選択対象集団か
ら2つのタイヤモデルを選択し、所定の確率で各タイヤ
モデルの設計変数を交叉させて新規のタイヤモデルを生
成すること及び少なくとも一方のタイヤモデルの設計変
数の一部を変更させて新規のタイヤモデルを生成するこ
との少なくとも一方を行い、設計変数を変化させたタイ
ヤモデルの目的関数、制約条件及び適応関数を求めて該
タイヤモデル及び設計変数を変化させなかったタイヤモ
デルを保存しかつ保存したタイヤモデルが所定数になる
まで繰り返し、保存した所定数のタイヤモデルからなる
新規集団が所定の収束条件を満たすか否かを判断し、収
束条件を満たさないときには該新規集団を前記選択対象
集団として該選択対象集団が所定の収束条件を満たすま
で繰り返すと共に、該所定の収束条件を満たしたときに
保存した所定数のタイヤモデルのなかで制約条件を考慮
しながら目的関数の最適値を与える設計変数の値を求め
る、ことを特徴とする。More specifically, the invention of claim 11 is based on claim 1
In the pneumatic tire designing method of (1), in the step (a), a selection target group including a plurality of tire models including at least a tire cross-sectional shape including an internal structure and capable of being deformed by grounding is defined. For each tire model of the selection target group, an objective function representing a tire performance evaluation physical quantity, a design variable for determining a tire cross-sectional shape or a tire structure or a pattern shape, a tire cross-sectional shape, a tire structure, a pattern shape, and a performance evaluation physical quantity. And a constraint that restricts at least one of the tire dimensions, and an objective function and an adaptive function that can be evaluated from the constraint, and a road surface model that contacts the tire model, and at least one of the tire model and the road surface model Initial conditions related to the rolling of the model are determined. Selecting two tire models from the selection target group based on the above, generating a new tire model by crossing design variables of each tire model with a predetermined probability, and a part of design variables of at least one tire model. And at least one of generating a new tire model by changing the tire model, obtaining the objective function, constraint, and adaptation function of the tire model in which the design variables are changed, and calculating the tire model and the tire in which the design variables are not changed. The model is saved and repeated until the number of saved tire models reaches a predetermined number, and it is determined whether a new group of the stored predetermined number of tire models satisfies a predetermined convergence condition. A group is used as the selection target group, and the selection target group is repeated until the predetermined convergence condition is satisfied. Determine the value of the design variable which gives the optimum value of the objective function while considering the constraint condition among the predetermined number of tire models stored when plus, characterized in that.
【0034】請求項12の発明は、請求項11に記載の
空気入りタイヤの設計方法であって、前記ステップ
(c)において、設計変数を変化させたタイヤモデルに
ついて、設計変数の単位変化量に対する目的関数の変化
量の割合である目的関数の感度及び設計変数の単位変化
量に対する制約条件の変化量の割合である制約条件の感
度に基づいて制約条件を考慮しながら目的関数の最適値
を与える設計変数の変化量を予測すると共に、設計変数
を予測量に相当する量変化させたときの目的関数の値及
び設計変数を予測量に相当する量変化させたときの制約
条件の値を演算し、目的関数の値及び制約条件の値から
適応関数を求めて該タイヤモデル及び設計変数を変化さ
せなかったタイヤモデルを保存しかつ保存したタイヤ基
本モデルが所定数になるまで繰り返すことを特徴とす
る。According to a twelfth aspect of the present invention, there is provided the pneumatic tire designing method according to the eleventh aspect, wherein in the step (c), the tire model in which the design variable has been changed is determined based on a unit change amount of the design variable. The optimum value of the objective function is given based on the sensitivity of the objective function, which is the ratio of the change amount of the objective function, and the sensitivity of the constraint condition, which is the ratio of the change amount of the constraint condition to the unit change amount of the design variable, while considering the constraints. In addition to predicting the amount of change in the design variable, the value of the objective function when the design variable is changed by the amount corresponding to the predicted amount and the value of the constraint condition when the design variable is changed by the amount corresponding to the predicted amount are calculated. An adaptive function is obtained from the value of the objective function and the value of the constraint to store the tire model and the tire model in which the design variables are not changed, and the number of stored tire basic models becomes a predetermined number. And repeating until.
【0035】本発明では、まず、前記ステップ(a)で
は、内部構造を含むタイヤ断面形状を少なくとも含みか
つ接地により変形を与えることが可能なパターン形状を
有する複数個のタイヤモデルからなる選択対象集団を定
め、該選択対象集団の各タイヤモデルについて、タイヤ
性能評価用物理量を表す目的関数、タイヤ断面形状また
はタイヤ構造を決定する設計変数、タイヤ断面形状、タ
イヤ構造、性能評価用物理量及びタイヤ寸度の少なくと
も1つを制約する制約条件、及び目的関数及び制約条件
から評価できる適応関数を定め、かつ前記タイヤモデル
と接触する路面モデルと、前記タイヤモデル及び前記路
面モデルの少なくとも一方のモデルの転動に関係する初
期条件とを定める。また、前記ステップ(c)では、適
応関数に基づいて前記選択対象集団から2つのタイヤモ
デルを選択し、所定の確率で各タイヤモデルの設計変数
を交叉させて新規のタイヤモデルを生成すること及び少
なくとも一方のタイヤモデルの設計変数の一部を変更さ
せて新規のタイヤモデルを生成することの少なくとも一
方を行い、設計変数を変化させたタイヤモデルの目的関
数、制約条件及び適応関数を求めて該タイヤモデル及び
設計変数を変化させなかったタイヤモデルを保存しかつ
保存したタイヤモデルが所定数になるまで繰り返し、保
存した所定数のタイヤモデルからなる新規集団が所定の
収束条件を満たすか否かを判断し、収束条件を満たさな
いときには該新規集団を前記選択対象集団として該選択
対象集団が所定の収束条件を満たすまで繰り返すと共
に、該所定の収束条件を満たしたときに保存した所定数
のタイヤモデルのなかで制約条件を考慮しながら目的関
数の最適値を与える設計変数の値を求めることも効果的
である。In the present invention, first, in the step (a), a selection target group including a plurality of tire models having at least a tire cross-sectional shape including an internal structure and having a pattern shape capable of being deformed by grounding. For each tire model of the selection target group, an objective function representing a tire performance evaluation physical quantity, a design variable for determining a tire cross-sectional shape or a tire structure, a tire cross-sectional shape, a tire structure, a performance evaluation physical quantity, and a tire dimension And a road surface model that is in contact with the tire model and a rolling condition of at least one of the tire model and the road surface model is determined. And the initial conditions related to In the step (c), a new tire model is generated by selecting two tire models from the selection target group based on the adaptation function and crossing design variables of the respective tire models at a predetermined probability. At least one of generating a new tire model by changing a part of the design variables of at least one tire model is performed, and an objective function, a constraint condition, and an adaptive function of the tire model in which the design variables are changed are obtained. The tire models and the tire models in which the design variables are not changed are stored and repeated until the stored number of the tire models reaches a predetermined number. Judgment is made, and when the convergence condition is not satisfied, the new group is set as the selection target group, and the new selection group remains in the predetermined convergence condition. With repeated, it is also effective for obtaining the value of the design variable which gives the optimum value of the objective function while considering the constraint condition among the predetermined number of tire models stored when filled with the predetermined convergence condition.
【0036】この場合、ステップ(c)において、設計
変数を変化させたタイヤモデルについて、設計変数の単
位変化量に対する目的関数の変化量の割合である目的関
数の感度及び設計変数の単位変化量に対する制約条件の
変化量の割合である制約条件の感度に基づいて制約条件
を考慮しながら目的関数の最適値を与える設計変数の変
化量を予測すると共に、設計変数を予測量に相当する量
変化させたときの目的関数の値及び設計変数を予測量に
相当する量変化させたときの制約条件の値を演算し、目
的関数の値及び制約条件の値から適応関数を求めて該タ
イヤモデル及び設計変数を変化させなかったタイヤ基本
モデルを保存しかつ保存したタイヤ基本モデルが所定数
になるまで繰り返すことが更に効果的である。これによ
っても、制約条件を考慮し目的関数の値が最適になると
きの設計変数の値が求められる。なお、目的関数及び制
約条件から評価できる適応関数は、目的関数及び制約条
件からタイヤモデルに対する適応度を求める関数を使用
することができる。また、目的関数、設計変数、制約条
件及び適応関数は、上記の例に限られるものではなく、
タイヤ設計目的に応じて種々のものを定めることができ
る。さらに、前記のタイヤ基本モデルの設計変数の交叉
には、選択した2つのタイヤモデルの設計変数について
その一部または所定部位以降の設計変数を交換する方法
がある。さらにまた、タイヤモデルの設計変数の一部の
変更には、予め定めた確率等で定まる位置の設計変数を
変更(突然変異)する方法がある。In this case, in step (c), for the tire model in which the design variables are changed, the sensitivity of the objective function, which is the ratio of the change of the objective function to the unit change of the design variables, and the change in the unit change of the design variables. Based on the sensitivity of the constraint, which is the ratio of the amount of change in the constraint, the change in the design variable that gives the optimal value of the objective function is predicted while considering the constraint, and the design variable is changed by an amount corresponding to the predicted amount. The value of the objective function and the value of the constraint when the design variable is changed by an amount corresponding to the predicted amount are calculated, and the adaptive function is obtained from the value of the objective function and the value of the constraint to obtain the tire model and the design. It is more effective to store the tire basic model in which the variables are not changed and repeat until the stored tire basic model reaches a predetermined number. Also in this case, the value of the design variable when the value of the objective function is optimized in consideration of the constraint condition is obtained. In addition, as the adaptation function that can be evaluated from the objective function and the constraint condition, a function that determines the fitness for the tire model from the objective function and the constraint condition can be used. Also, the objective function, design variables, constraints and adaptation functions are not limited to the above examples,
Various things can be determined according to the tire design purpose. Further, as for the crossover of the design variables of the tire basic models, there is a method of exchanging design variables of a part or a predetermined portion or later of the design variables of the two selected tire models. Further, as a method of partially changing the design variables of the tire model, there is a method of changing (mutating) the design variables at positions determined by a predetermined probability or the like.
【0037】さらに、本発明者は種々検討を加えた結
果、異分野に利用されている「高等動物の神経回路網を
工学的にモデル化された非線形予測技術、例えばニュー
ラル・ネットワーク」及び「最適化設計手法」をタイヤ
設計と言う特殊分野に応用することに着目し、検討を試
み、具体的にタイヤの設計方法として確立した。Further, the present inventor has made various studies, and as a result, has found that "non-linear prediction technology in which a neural network of a higher animal is modeled by engineering, for example, a neural network" and "optimum" which are used in different fields. Focusing on the application of the "customized design method" to the special field of tire design, we tried to study and established a concrete tire design method.
【0038】詳細には、請求項13の発明にも記載した
ように、請求項1に記載の空気入りタイヤの設計方法で
あって、前記ステップ(a)では、内部構造を含むタイ
ヤ断面形状を少なくとも含みかつ接地により変形を与え
ることが可能なタイヤモデルの設計パラメータと該タイ
ヤの性能との非線形な対応を関係付ける変換系を定め、
前記制約条件として前記タイヤ性能及び前記タイヤの製
造条件の少なくとも一方の許容範囲を制約する制約条件
を定め、前記ステップ(c)では前記ステップ(a)で
定めた変換系を用いて、前記目的関数及び前記制約条件
に基づいて目的関数の最適値を与えるタイヤの設計パラ
メータを求め、前記ステップ(d)ではタイヤの設計パ
ラメータに基づいてタイヤを設計することを特徴とす
る。More specifically, as described in the thirteenth aspect of the present invention, the method of designing a pneumatic tire according to the first aspect, wherein in the step (a), the tire cross-sectional shape including the internal structure is changed. Define a conversion system that associates at least the non-linear correspondence between the design parameters of the tire model capable of giving deformation by ground contact and the performance of the tire,
A constraint condition for limiting at least one of the allowable range of the tire performance and the tire manufacturing condition is defined as the constraint condition, and in the step (c), the objective function is determined by using the conversion system defined in the step (a). And determining a tire design parameter that gives an optimal value of the objective function based on the constraint condition. In the step (d), the tire is designed based on the tire design parameter.
【0039】請求項14の発明は、請求項13に記載の
空気入りタイヤの設計方法であって、前記ステップ
(c)では、前記タイヤモデルの設計パラメータを設計
変数と定め、制約条件を考慮しながら前記ステップ
(a)で定めた変換系を用いて目的関数の最適値を与え
る設計変数の値を求め、前記ステップ(d)では目的関
数の最適値を与える設計変数に基づいてタイヤを設計す
ることを特徴とする。According to a fourteenth aspect of the present invention, there is provided the pneumatic tire designing method according to the thirteenth aspect, wherein in the step (c), the design parameters of the tire model are determined as design variables, and the constraint conditions are considered. The value of the design variable that gives the optimal value of the objective function is determined using the conversion system determined in step (a), and the tire is designed based on the design variable that gives the optimal value of the objective function in step (d). It is characterized by the following.
【0040】請求項15の発明は、請求項13または1
4に記載の空気入りタイヤの設計方法であって、前記ス
テップ(a)において、前記タイヤモデルの設計パラメ
ータを前記タイヤ性能に変換するように学習された多層
フィードフォワード型ニューラルネットワークのデータ
で前記変換系を構成したことを特徴とする。The invention of claim 15 is the invention of claim 13 or 1
5. The method for designing a pneumatic tire according to claim 4, wherein the conversion is performed using data of a multilayer feedforward neural network learned to convert the design parameters of the tire model into the tire performance in the step (a). It is characterized by comprising a system.
【0041】タイヤ性能、例えば操縦安定性等の値はタ
イヤの設計パラメータ、例えば内部構造を含むタイヤ断
面形状やタイヤの構造で定まる。しかし、タイヤ断面形
状やタイヤ構造の値を線形的に変化させてもタイヤ性能
が線形に変化しない場合が多い。そこで、本発明のステ
ップ(a)では内部構造を含むタイヤ断面形状を少なく
とも含みかつ接地により変形を与えることが可能なタイ
ヤモデルの設計パラメータとタイヤ性能との非線形な対
応を関係付ける変換系を定めている。また、制約条件と
して前記タイヤ性能及びタイヤの製造条件の少なくとも
一方の許容範囲を制約する制約条件を定めている。この
変換系は、ニューラルネットワーク等の神経回路網を工
学的にモデル化した非線形予測技術を用いて定めること
ができる。The values of tire performance, for example, steering stability, are determined by tire design parameters, for example, the tire cross-sectional shape including the internal structure and the tire structure. However, in many cases, the tire performance does not change linearly even when the values of the tire cross-sectional shape and the tire structure are changed linearly. In view of this, in step (a) of the present invention, a conversion system is defined which relates at least a non-linear correspondence between the design parameters of a tire model including at least a tire cross-sectional shape including an internal structure and capable of giving deformation by grounding and tire performance. ing. In addition, a constraint condition for limiting at least one of the allowable range of the tire performance and the tire manufacturing condition is defined as the constraint condition. This conversion system can be determined by using a non-linear prediction technique in which a neural network such as a neural network is engineered.
【0042】ステップ(c)では前記ステップ(a)で
定めた変換系を用いて、前記目的関数及び前記制約条件
に基づいて目的関数の最適値を与えるタイヤモデルの設
計パラメータを求め、ステップ(d)でタイヤモデルの
設計パラメータに基づいてタイヤを設計する。これによ
り、タイヤの設計パラメータとタイヤ性能との非線形な
対応を関係付ける変換系が定められ、変換系により複数
のタイヤの設計パラメータとその性能との対応が関連付
けられる相互の関係を見出すことができる。従って、目
的関数の最適値を与えるタイヤの設計パラメータを求め
て該設計パラメータに基づいてタイヤを設計すること
で、高性能なタイヤの設計が可能となる。In the step (c), using the conversion system determined in the step (a), a design parameter of a tire model that gives an optimum value of the objective function is obtained based on the objective function and the constraint condition. The tire is designed based on the design parameters of the tire model. As a result, a conversion system for associating the non-linear correspondence between the tire design parameters and the tire performance is determined, and the conversion system can find a mutual relationship in which the correspondence between the plurality of tire design parameters and the performance is associated. . Therefore, by obtaining tire design parameters that give the optimum value of the objective function and designing the tire based on the design parameters, a high-performance tire can be designed.
【0043】タイヤを設計する場合、タイヤ(タイヤモ
デル)の設計パラメータを設計変数と定め、制約条件を
考慮しながらステップ(a)で定めた変換系を用いて目
的関数の最適値を与える設計変数の値を求め、目的関数
の最適値を与える設計変数に基づいてタイヤを設計する
ことができる。このように、制約条件を考慮することに
より、タイヤ性能及びタイヤの設計パラメータの少なく
とも一方の許容範囲を考慮することができ、設計範囲を
予め特定したり、所望の範囲を設定できる。When designing a tire, the design parameters of the tire (tire model) are determined as design variables, and the optimum value of the objective function is given by using the conversion system determined in step (a) while considering the constraints. , And the tire can be designed based on the design variables that give the optimal value of the objective function. As described above, by taking into account the constraint conditions, it is possible to consider the allowable range of at least one of the tire performance and the tire design parameter, and to specify the design range in advance or set a desired range.
【0044】また、設計変数の値を求める場合には、設
計変数の単位変化量に対する目的関数の変化量の割合で
ある目的関数の感度及び設計変数の単位変化量に対する
制約条件の変化量の割合である制約条件の感度に基づい
て制約条件を考慮しながら目的関数の最適値を与える設
計変数の変化量を予測すると共に、設計変数を予測量に
相当する量変化させたときの目的関数の値及び設計変数
を予測量に相当する量変化させたときの制約条件の値を
演算し、予測値と演算値とに基づいて、制約条件を考慮
しながらステップ(a) で定めた変換系を用いて目的関数
の最適値を与える設計変数の値を求めると効果的であ
る。これによって、制約条件を考慮し目的関数の値が最
適になるときの設計変数の値が求められる。そして、目
的関数の最適値を与える設計変数に基づいてタイヤの設
計パラメータ等を変更することによりタイヤを設計でき
る。When the value of the design variable is obtained, the sensitivity of the objective function, which is the ratio of the change amount of the objective function to the unit change amount of the design variable, and the ratio of the change amount of the constraint condition to the unit change amount of the design variable. The amount of change of the design variable that gives the optimal value of the objective function while considering the constraint condition based on the sensitivity of the constraint condition, and the value of the objective function when the design variable is changed by an amount corresponding to the predicted amount And calculate the value of the constraint condition when the design variable is changed by an amount corresponding to the predicted amount, and use the conversion system determined in step (a) based on the predicted value and the calculated value while considering the constraint condition. It is effective to determine the value of the design variable that gives the optimum value of the objective function. Thereby, the value of the design variable when the value of the objective function is optimized in consideration of the constraint condition is obtained. Then, the tire can be designed by changing the tire design parameters and the like based on the design variables giving the optimal value of the objective function.
【0045】さらにまた、本発明では、トレッドパター
ンに存在する各ブロック内のブロック高さを、タイヤが
受ける入力に対する接地圧に対応して一意的に適正化す
るタイヤを設計することによりタイヤパターン内または
ブロック内の接地圧の不均一を解消することができる。
すなわち、ブロック高さを一定に設定した踏面形状の場
合には、接地圧力分布特性は、ブロック内で不均一にな
る。本発明では、踏面形状を変更することによって、ブ
ロック内で略均一になる接地圧力分布特性を得るこのが
できる。Further, according to the present invention, a tire is designed such that the block height in each block existing in the tread pattern is uniquely optimized in accordance with the contact pressure with respect to the input received by the tire. Alternatively, the unevenness of the ground pressure in the block can be eliminated.
That is, in the case of the tread shape in which the block height is set to be constant, the contact pressure distribution characteristics become non-uniform in the block. According to the present invention, by changing the shape of the tread, it is possible to obtain a contact pressure distribution characteristic that is substantially uniform in the block.
【0046】このため、まず、形状基本モデルを作成
し、これに入力条件を与える。このときに求められる接
地圧から目的関数値を算出する。そして、設計変数をブ
ロックの踏面形状として、形状変更を行い、この新形状
を用いたモデルに再び入力を与え、接地圧の分布を得
る。この作業を目的関数の最適値が与えられるまで繰り
返す。なお、本発明は、制約条件を有した場合にも適用
が可能であり、この場合は入力を与えた後に目的関数値
及び制約関数値を求める。この場合の設計終了は、制約
条件内で目的関数の最適値が得られた場合となる。この
最適な設計変数に基づいてタイヤを設計する。For this purpose, first, a basic shape model is created and input conditions are given to it. The objective function value is calculated from the contact pressure obtained at this time. Then, the shape is changed using the design variable as the tread surface shape of the block, and an input is again provided to the model using the new shape to obtain the distribution of the contact pressure. This operation is repeated until the optimal value of the objective function is given. Note that the present invention can be applied to a case where there is a constraint condition. In this case, an objective function value and a constraint function value are obtained after an input is given. The end of the design in this case is when the optimum value of the objective function is obtained within the constraint conditions. The tire is designed based on the optimal design variables.
【0047】具体的には、請求項16に記載の発明の空
気入りタイヤの設計方法は、請求項1に記載の空気入り
タイヤの設計方法であって、前記ステップ(a)では、
内部構造を含むブロックの単体の形状、内部構造を含む
タイヤクラウン部のうち1部のパターン形状、及び内部
構造を含むタイヤ周方向に運続する陸部の形状のうち選
択された1つの形状を表す形状基本モデルをさらに定め
ると共に、前記形状基本モデルに少なくとも1つの入力
条件を与え、かつ前記ブロックの単体の形状またはパタ
ーン形状もしくは陸部の形状の少なくとも一部を表す踏
面形状を設計変数とし、前記入力条件におけるタイヤ接
地圧を演算して目的関数として定めることを特徴とす
る。More specifically, a pneumatic tire designing method according to a sixteenth aspect of the present invention is the pneumatic tire designing method according to the first aspect, wherein in the step (a),
One of the shapes of the block including the internal structure, the pattern shape of one portion of the tire crown portion including the internal structure, and the selected shape of the land portion continuing in the tire circumferential direction including the internal structure is selected. Further defining a shape basic model to represent, providing at least one input condition to the shape basic model, and a tread shape representing at least a part of the shape of a single unit of the block or the shape of a pattern or the shape of a land portion as a design variable, The tire contact pressure under the input condition is calculated and determined as an objective function.
【0048】請求項17に記載の発明は、請求項16に
記載の空気入りタイヤの設計方法であって、前記制約条
件として、タイヤ接地面積、及び設計変数の変化範囲の
少なくとも一方を更に定め、前記ステップ(c)は、前
記制約条件を考慮しながら前記目的関数の最適値が与え
られるまで設計変数の値を変化させることを特徴とす
る。According to a seventeenth aspect, in the pneumatic tire designing method according to the sixteenth aspect, at least one of a tire contact area and a change range of a design variable is further defined as the constraint condition, The step (c) is characterized in that the value of the design variable is changed until the optimum value of the objective function is given while considering the constraint condition.
【0049】請求項18の発明は、請求項17に記載の
空気入りタイヤの設計方法であって、前記設計変数は、
タイヤ平均接地圧より高い箇所及び低い箇所の少なくと
も一方の箇所の設計変数を変化させることを特徴とす
る。The invention of claim 18 is the method of designing a pneumatic tire according to claim 17, wherein the design variables are:
It is characterized in that the design variables of at least one of a portion higher and a portion lower than the tire average contact pressure are changed.
【0050】本発明では、内部構造を含むブロックの単
体の形状、内部構造を含むタイヤクラウン部のうち1部
のパターン形状、及び内部構造を含むタイヤ周方向に運
続する陸部の形状のうち選択された1つの形状を表す形
状基本モデルを定める。In the present invention, the shape of the block including the internal structure alone, the pattern shape of one portion of the tire crown portion including the internal structure, and the shape of the land portion extending in the tire circumferential direction including the internal structure are included. A shape basic model representing one selected shape is determined.
【0051】ブロック単体の形状を表す形状基本モデル
としては、ブロック単体の外面形状を特定するためのラ
インを表す関数や変曲点の座標値を表す変数から構成す
ることができる。また、内部構造を含むタイヤクラウン
部のうちの1部のパターン形状を表す形状基本モデルと
しては、タイヤクラウン部のうちの1つの陸部の路面接
地側のパターン形状を幾何学的に解析可能な関数、例え
ば長方形や菱形等の多角形を定めるための関数で構成で
きる。また、内部構造を含むタイヤ周方向に連続する陸
部の形状を表す形状基本モデルとしては、タイヤ断面形
状を表すラインを表す関数や変曲点の座標値を表す変数
から構成することができる。これら形状基本モデルは、
複数の要素に分割する有限要素法と呼ばれる手法による
モデルを用いても良く解析的手法によるモデルを用いて
も良い。The basic shape model representing the shape of a single block can be composed of a function representing a line for specifying the outer shape of the single block or a variable representing the coordinate value of an inflection point. In addition, as a shape basic model representing a pattern shape of a part of the tire crown portion including the internal structure, a pattern shape on a road surface ground side of one land portion of the tire crown portion can be geometrically analyzed. It can be composed of functions, for example, functions for defining polygons such as rectangles and rhombuses. In addition, the shape basic model representing the shape of the land portion continuous in the tire circumferential direction including the internal structure can be constituted by a function representing a line representing a tire sectional shape or a variable representing a coordinate value of an inflection point. These shape basic models are
A model based on a method called a finite element method that divides into a plurality of elements may be used, or a model based on an analytical method may be used.
【0052】また、前記形状基本モデルに少なくとも1
つの入力条件を与える。入力条件には、付加する荷重を
表す荷重条件、剪断方向を表す方向条件がある。次に、
前記ブロックの単体の形状またはパターン形状もしくは
陸部の形状の少なくとも一部を表す踏面形状を設計変数
とし、入力条件におけるタイヤ接地圧を演算して目的関
数として定める。In addition, at least one of the shape basic models
Give two input conditions. The input conditions include a load condition indicating a load to be added and a direction condition indicating a shear direction. next,
The tread shape representing at least a part of the shape of the block alone or the shape of the pattern or the shape of the land portion is used as a design variable, and the tire contact pressure under input conditions is calculated and determined as an objective function.
【0053】また、ステップ(c)では、目的関数の最
適値が与えられる設計変数の値を求めることができ、ま
た、目的関数の最適値が与えられるまで設計変数の値を
変化させながら演算することにより設計変数の値を求め
ることができる。In step (c), the value of the design variable to which the optimal value of the objective function is given can be obtained, and the calculation is performed while changing the value of the design variable until the optimal value of the objective function is given. Thus, the value of the design variable can be obtained.
【0054】前記踏面形状を設計変数とし、入力条件に
おけるタイヤ接地圧を演算して目的関数として定めると
き、計算負荷軽減等のために制約条件を考慮することが
好ましい。そこで、制約条件としてタイヤ接地面積及び
設計変数の変化範囲の少なくとも一方を更に定め、ステ
ップ(c)では、制約条件を考慮しながら目的関数の最
適値が与えられるまで設計変数の値を変化させる。この
設計変数の変化範囲は、踏面の範囲及びブロック高さの
何れかで表すことができる。When the tread shape is used as a design variable and the tire contact pressure under input conditions is calculated and determined as an objective function, it is preferable to consider constraints to reduce the calculation load. Therefore, at least one of the tire contact area and the change range of the design variable is further defined as the constraint condition, and in step (c), the value of the design variable is changed while giving the optimum value of the objective function while considering the constraint condition. The change range of the design variable can be represented by any of the range of the tread and the block height.
【0055】前記目的関数の最適値が与えられる設計変
数の値を求めるときは、タイヤ平均接地圧より高い箇所
及び低い箇所の少なくとも一方の箇所の設計変数を変化
させることができる。このように、タイヤ平均接地圧よ
り高い箇所の設計変数を変化させる場合には、ブロック
高さを減少させるように変化させることができる。ま
た、タイヤ平均接地圧より低い箇所の設計変数を変化さ
せる場合には、ブロック高さを増加させるように変化さ
せることができる。さらに、前記タイヤ平均接地圧から
の各偏差に応じてブロック高さを変化させることによ
り、設計変数を変化させることもできる。When the value of the design variable to which the optimum value of the objective function is given is obtained, the design variable at least one of a portion higher and lower than the tire average contact pressure can be changed. As described above, when a design variable at a location higher than the tire average contact pressure is changed, the change can be made so as to reduce the block height. When the design variable at a location lower than the tire average contact pressure is changed, it can be changed so as to increase the block height. Further, the design variables can be changed by changing the block height in accordance with each deviation from the tire average contact pressure.
【0056】なお、前記入力条件が複数ある場合には、
ブロック高さの変化量が大きい入力条件を優先して変化
させることができる。When there are a plurality of input conditions,
An input condition with a large change amount of the block height can be preferentially changed.
【0057】また、前記設計変数により表される踏面形
状の少なくとも1部は、多項式、区分多項式、スプライ
ン関数及び有理関数の何れかの数式で表すことができ
る。これらの数式で表した踏面形状の少なくとも1部を
変化させる場合には、計算時問や計算機の能力を考慮し
て、毎演算ごと或いは数演算に1回でも良い。Further, at least a part of the tread shape represented by the design variable can be represented by any one of a polynomial, a piecewise polynomial, a spline function and a rational function. In the case where at least a part of the tread shape represented by these formulas is changed, it may be performed for each calculation or once for each calculation in consideration of the calculation time and the capability of the computer.
【0058】なお、上記のタイヤの設計方法により設計
されたタイヤの設計パラメータによる構造等によってタ
イヤを形成することにより、形成されたタイヤは、性能
が最良の設計パラメータで構成されることになり、製造
条件やコスト等の適用条件により最適な設計パラメータ
の内容を直接的に決定することができる。Incidentally, by forming the tire by a structure or the like based on the design parameters of the tire designed by the above-described tire design method, the formed tire is constituted by the design parameters having the best performance. The contents of the optimal design parameters can be directly determined by the application conditions such as the manufacturing conditions and the cost.
【0059】上記タイヤの設計方法は、請求項1乃至請
求項18のステップ(a)及びステップ(b)の処理を
実行させるためのプログラムを記憶した記憶手段を備
え、前記記憶手段から前記プログラムを読み取りかつ、
タイヤの設計パラメータを用いて変形によってタイヤに
生じる物理量により該タイヤの性能を予測する予測手段
と、前記タイヤの設計パラメータと該タイヤの性能との
非線形な対応関係を求める変換系計算手段と、前記タイ
ヤ性能を表す目的関数を定めると共に、前記タイヤ性能
及び前記タイヤの製造条件の少なくとも一方の許容範囲
を制約する制約条件を定めて、最適化項目として入力す
る入力手段と、前記変換系計算手段を用いて前記入力手
段により入力された最適化項目に基づいて目的関数の最
適値を与えるタイヤの設計パラメータを求める最適化計
算手段と、を備えた最適化解析装置により実現できる。
請求項20の発明は、請求項19に記載の最適化解析装
置において、前記変換系計算手段は、前記タイヤの設計
パラメータを、前記タイヤ性能に変換するように学習さ
れた多層フィードフォワード型ニューラルネットワーク
であることを特徴とする。The above-described tire designing method includes storage means for storing a program for executing the processing of steps (a) and (b) according to claims 1 to 18, and the program is stored in the storage means. Read and
Prediction means for predicting the performance of the tire by physical quantities generated in the tire by deformation using the design parameters of the tire, conversion system calculation means for determining a non-linear correspondence between the tire design parameters and the performance of the tire, An input function for defining an objective function representing tire performance, defining a constraint condition for restricting at least one of the allowable range of the tire performance and the tire manufacturing condition, and inputting as an optimization item, and the conversion system calculating means. And an optimization calculation device for obtaining a tire design parameter that gives an optimal value of the objective function based on the optimization item input by the input device.
According to a twentieth aspect of the present invention, in the optimization analysis apparatus according to the nineteenth aspect, the conversion system calculating means has been trained to convert the design parameters of the tire into the tire performance. It is characterized by being.
【0060】変換系計算手段は、前記タイヤの設計パラ
メータ及びタイヤに対する適用条件と、前記タイヤ性能
との非線形な対応関係を求めることができる。この適用
条件にはタイヤを形成するときの製造条件やタイヤ重量
または総合的なコストがある。また、変換系計算手段
は、前記タイヤの設計パラメータを、前記タイヤの性能
に変換するように学習された多層フィードフォワード型
ニューラルネットワークで構成することができる。The conversion system calculating means can obtain a nonlinear correspondence between the tire design parameters and the tire application conditions and the tire performance. These application conditions include manufacturing conditions for forming the tire, tire weight, or overall cost. Further, the conversion system calculating means may be configured by a multilayer feedforward neural network that has been learned to convert the tire design parameters into the tire performance.
【0061】上記タイヤの設計方法は、以下の手順によ
るプログラムを含んだ記憶媒体により容易に持ち運びが
可能な最適化解析プログラムを記憶した記憶媒体を提供
できる。すなわち、コンピュータによってタイヤを設計
するためのタイヤの最適化解析プログラムを記憶した記
憶媒体であって、最適化解析プログラムは、請求項1乃
至請求項18のステップ(a)及びステップ(b)の処
理を実行させるための予測プログラムを含み、前記予測
プログラムを読み取りかつ、タイヤの設計パラメータを
用いて変形によってタイヤに生じる物理量により該タイ
ヤの性能を予測し、タイヤの設計パラメータと該タイヤ
の性能との非線形な対応関係を定め、前記タイヤの性能
を表す目的関数を定めると共に、前記タイヤの性能及び
前記タイヤの製造条件の少なくとも一方の許容範囲を制
約する制約条件を定め、前記定めた対応関係、前記目的
関数及び前記制約条件に基づいて目的関数の最適値を与
えるタイヤの設計パラメータを求めて該タイヤの設計パ
ラメータに基づいてタイヤを設計する。The above-described tire designing method can provide a storage medium storing an optimization analysis program which can be easily carried by a storage medium including a program according to the following procedure. That is, a storage medium storing a tire optimization analysis program for designing a tire by a computer, wherein the optimization analysis program performs the processing of steps (a) and (b) of claims 1 to 18. Including a prediction program for executing the, read the prediction program, and predict the performance of the tire by the physical quantity generated in the tire by deformation using the tire design parameters, the relationship between the tire design parameters and the performance of the tire A non-linear correspondence is defined, an objective function representing the performance of the tire is defined, and a constraint condition that restricts an allowable range of at least one of the performance of the tire and a manufacturing condition of the tire is determined. Tire design parameters that provide an optimal value of the objective function based on the objective function and the constraint conditions The seeking to design a tire based on the design parameters of the tire.
【0062】[0062]
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を詳細に説明する。本実施の形態は空気入りタ
イヤの設計に本発明を適用したものである。Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. In this embodiment, the present invention is applied to the design of a pneumatic tire.
【0063】図1には本発明の空気入りタイヤの設計方
法を実施するためのパーソナルコンピュータの概略が示
されている。このパーソナルコンピュータは、データ等
を入力するためのキーボード10、予め記憶された処理
プログラムに従ってタイヤの性能を予測しながら制約条
件を満たしかつ目的関数を最適、例えば最大または最小
にする設計変数を演算するコンピュータ本体12、及び
コンピュータ本体12の演算結果等を表示するCRT1
4から構成されている。FIG. 1 schematically shows a personal computer for carrying out the pneumatic tire designing method of the present invention. This personal computer calculates a design variable that satisfies constraints and optimizes an objective function, for example, a maximum or a minimum, while predicting the performance of a tire according to a keyboard 10 for inputting data and the like according to a processing program stored in advance. Computer main body 12 and CRT 1 for displaying calculation results and the like of computer main body 12
4.
【0064】なお、コンピュータ本体12には、記録媒
体としてのフロッピーディスク(FD)が挿抜可能なフ
ロッピーディスクユニット(FDU)を備えている。な
お、後述する処理ルーチン等は、FDUを用いてフロッ
ピーディスクFDに対して読み書き可能である。従っ
て、後述する処理ルーチンは、予めFDに記録してお
き、FDUを介してFDに記録された処理プログラムを
実行してもよい。また、コンピュータ本体12にハード
ディスク装置等の大容量記憶装置(図示省略)を接続
し、FDに記録された処理プログラムを大容量記憶装置
(図示省略)へ格納(インストール)して実行するよう
にしてもよい。また、記録媒体としては、CD−RO
M、DVD、MD,MO等のディスク記録媒体があり、
これらを用いるときには、上記FDUに代えてまたはさ
らにCD−ROM装置、DVD装置、MD装置、MO装
置等を用いればよい。The computer main body 12 has a floppy disk unit (FDU) into which a floppy disk (FD) as a recording medium can be inserted and removed. The processing routine and the like described later can be read from and written to the floppy disk FD using the FDU. Therefore, a processing routine described later may be recorded in the FD in advance, and the processing program recorded in the FD may be executed via the FDU. Also, a large-capacity storage device (not shown) such as a hard disk device is connected to the computer main body 12, and the processing program recorded in the FD is stored (installed) in the large-capacity storage device (not shown) and executed. Is also good. The recording medium is a CD-RO
There are disk recording media such as M, DVD, MD, MO, etc.
When these are used, a CD-ROM device, a DVD device, an MD device, an MO device, or the like may be used instead of the FDU or further.
【0065】〔第1実施の形態〕次に、操縦安定性を向
上させるために、タイヤの性能を予測しながらキャンバ
ースラストの線形性を最適値にするタイヤ外形の形状を
設計する第1実施の形態について説明する。[First Embodiment] Next, in order to improve the steering stability, the first embodiment of designing the outer shape of the tire to optimize the linearity of the camber thrust while predicting the performance of the tire. The form will be described.
【0066】図2は、第1実施の形態のプログラムの処
理ルーチンを示すものである。ステップ100では、設
計するタイヤの設計案(タイヤ形状、構造、材料、パタ
ーンの変更など)を数値解析上のモデルに落とし込むた
めのタイヤモデル、タイヤ性能評価のための路面モデル
の作成等の初期モデル作成処理が実行される。FIG. 2 shows a processing routine of the program of the first embodiment. In step 100, an initial model such as a tire model for converting a design plan of a tire to be designed (change of a tire shape, a structure, a material, a pattern, and the like) into a model for numerical analysis, and a road surface model for tire performance evaluation. The creation process is executed.
【0067】ステップ100では図3に示す処理ルーチ
ンが実行される。図3のステップ130では、評価する
タイヤの設計案(タイヤ形状、構造、材料、パターンの
変更など)を定め、次のステップ132でタイヤ設計案
を数値解析上のモデルに落とし込むためにタイヤモデル
を作成し、次のステップ136で路面モデルの作成と共
に路面状態の入力がなされ、次のステップ138でタイ
ヤに与える初期条件が設定される。In step 100, the processing routine shown in FIG. 3 is executed. In step 130 of FIG. 3, a design plan of the tire to be evaluated (change of tire shape, structure, material, pattern, etc.) is determined. Then, in step 136, the road surface state is input together with the preparation of the road surface model, and in the next step 138, the initial conditions given to the tires are set.
【0068】詳細には、図3のステップ130では、初
期のタイヤの設計案(タイヤ形状、構造、材料、パター
ンの変更など)を定め、次のステップ132では、タイ
ヤ設計案を数値解析上のモデルに落とし込むため、タイ
ヤモデルを作成する。More specifically, in step 130 of FIG. 3, an initial tire design plan (change of tire shape, structure, material, pattern, etc.) is determined. Create a tire model to put it into the model.
【0069】このタイヤモデルの作成は、用いる数値解
析手法により若干異なる。本実施の形態では数値解析手
法として有限要素法(FEM)を用いるものとする。従
って、上記ステップ132で作成するタイヤモデルは、
有限要素法(FEM)に対応した要素分割、例えば、メ
ッシュ分割によって複数の要素に分割され、タイヤを数
値的・解析的手法に基づいて作成されたコンピュータプ
ログラムヘのインプットデータ形式に数値化したものを
いう。この要素分割とはタイヤ、及び路面等の対象物を
小さな幾つかの(有限の)小部分に分割することをい
う。この小部分ごとに計算を行い全ての小部分について
計算した後、全部の小部分を足し合わせることにより全
体の応答を得ることができる。なお、数値解析手法には
差分法や有限体積法を用いても良い。The creation of the tire model differs slightly depending on the numerical analysis method used. In this embodiment, a finite element method (FEM) is used as a numerical analysis method. Therefore, the tire model created in step 132 is
Element division corresponding to the finite element method (FEM), for example, divided into a plurality of elements by mesh division, and the tires are converted into numerical data in the form of input data to a computer program created based on numerical and analytical methods Say. This element division refers to dividing an object such as a tire and a road surface into several small (finite) small parts. After performing the calculation for each of the small parts and calculating for all the small parts, the total response can be obtained by adding all the small parts. Note that a difference method or a finite volume method may be used as the numerical analysis method.
【0070】上記ステップ132のタイヤモデルの作成
では、タイヤ断面のモデルを作成した後に、パターンを
モデル化する。具体的には、図4に示すタイヤモデル作
成ルーチンが実行される。まず、ステップ140におい
て、タイヤ径方向断面のモデルを作成する。すなわちタ
イヤ断面データを作成する。このタイヤ断面データは、
タイヤ外形をレーザー形状測定器等で計測し値を採取す
ることができる。また、タイヤ内部の構造は設計図面お
よび実際のタイヤ断面データ等から正確なものを採取す
る。タイヤ断面内のゴム、補教材(ベルト、プライ等、
鉄・有機繊維等でできた補強コードをシート状に束ねた
もの)をそれぞれ有限要素法のモデル化手法に応じてモ
デル化する。このようにモデル化したタイヤ径方向断面
のモデルを図5に示した。次のステップ142では、2
次元データであるタイヤ断面データ(タイヤ径方向断面
のモデル)を周方向に一周分展開し、タイヤの3次元
(3D)モデルを作成する。この場合、ゴム部は8節点
ソリッド要素、補教材は角度を表現できる異方性シェル
要素でモデル化することが望ましい。例えば、ゴム部分
は、図6(A)に示すように、8節点ソリッド要素で扱
うことができ、補強材(ベルト、プライ)の扱いは、図
6(B)に示すように、シェル要素として2次元的に補
強材の角度θを考慮することができる。次のステップ1
44では、パターンをモデル化する。このパターンのモ
デル化は次の手順、の何れかで行う。In the creation of a tire model in step 132, a pattern is modeled after a model of a tire cross section is created. Specifically, a tire model creation routine shown in FIG. 4 is executed. First, in step 140, a model of a cross section in the tire radial direction is created. That is, tire section data is created. This tire cross section data
The outer shape of the tire can be measured with a laser shape measuring instrument or the like and the value can be collected. In addition, an accurate internal structure of the tire is obtained from a design drawing, actual tire sectional data, and the like. Rubber in the tire section, teaching materials (belts, plies, etc.
A reinforcing cord made of iron, organic fiber, or the like is bundled in a sheet shape), and each is modeled according to the modeling method of the finite element method. FIG. 5 shows a model of the tire radial cross section modeled in this manner. In the next step 142, 2
The three-dimensional (3D) model of the tire is created by developing the tire cross-section data (model of the cross section in the tire radial direction), which is the dimensional data, for one round in the circumferential direction. In this case, it is desirable that the rubber part is modeled by an eight-node solid element and the teaching aid is modeled by an anisotropic shell element capable of expressing an angle. For example, the rubber part can be handled by an 8-node solid element as shown in FIG. 6 (A), and the reinforcement (belt, ply) is handled as a shell element as shown in FIG. 6 (B). The angle θ of the reinforcing material can be considered two-dimensionally. Next Step 1
At 44, the pattern is modeled. This pattern is modeled by any of the following procedures.
【0071】手順:パターンの一部または全部を別個
にモデル化し、上記タイヤモデルにトレッド部分として
貼りつける。 手順:タイヤ断面データを周方向に展開する際にリブ
・ラグ成分を考慮してパターンを作成する。Procedure: A part or the whole of the pattern is separately modeled and attached to the tire model as a tread portion. Procedure: A pattern is created in consideration of the rib / lag components when developing the tire cross-section data in the circumferential direction.
【0072】図7には、上記の手順によって、パターン
をモデル化したものを示した。なお、図では、タイヤモ
デルの回転軸31を示した。この回転軸31は、後述す
るように、タイヤモデルに付与条件を付与するときに用
いられるものであり、回転軸31に力を付加することに
よって、キャンバー角CAやスリップ角SAを生じさせ
ることができる。スリップ角SAは、図8(A)に示す
ように、タイヤモデル(車両)の進行方向に対してタイ
ヤモデルがなす角度であり、路面に沿う方向の平面内で
回転軸31を回転させる条件を付与することにより生じ
させることができる。キャンバー角CAは、図8(B)
に示すように、路面の鉛直方向に対するタイヤモデルが
傾倒されたときのなす角度であり、路面に直行する方向
の平面内で回転軸31を回転させる条件を付与すること
により生じさせることができる。FIG. 7 shows a pattern modeled by the above procedure. In the drawings, the rotation axis 31 of the tire model is shown. The rotating shaft 31 is used when applying conditions to the tire model, as described later, and by applying a force to the rotating shaft 31, the camber angle CA and the slip angle SA can be generated. it can. The slip angle SA is an angle formed by the tire model with respect to the traveling direction of the tire model (vehicle), as shown in FIG. 8A, and is a condition for rotating the rotating shaft 31 in a plane along a road surface. It can be caused by giving. The camber angle CA is shown in FIG.
As shown in FIG. 7, the angle is an angle formed when the tire model is tilted with respect to the vertical direction of the road surface, and can be generated by giving a condition for rotating the rotary shaft 31 in a plane perpendicular to the road surface.
【0073】上記ステップ132におけるタイヤモデル
の作成の一例としては、自然平衡状態のタイヤ断面形状
を基準形状とし、この基準形状を有限要素法等のように
空気充填時のタイヤ周方向ベルト張力を数値的・解析的
に求めることができる手法によりモデル化し、内部構造
を含むタイヤ断面形状を表すと共にメッシュ分割によっ
て複数の要素に分割されたタイヤ基本モデルを求める。
なお、基準形状は、自然平衡状態のタイヤ断面形状に限
らず任意の形状でよい。ここで、モデル作成とは、タイ
ヤ形状、構造、材料、パターンを、数値的・解析的手法
に基づいて作成されたコンピュータプログラムへのイン
プットデータ形式に数値化することをいう。As an example of the preparation of the tire model in step 132, the tire cross-sectional shape in a natural equilibrium state is used as a reference shape, and this reference shape is used as a numerical value to calculate the tire circumferential belt tension at the time of air filling as in the finite element method. The model is modeled by a method that can be obtained analytically and analytically, a tire cross-sectional shape including an internal structure is represented, and a tire basic model divided into a plurality of elements by mesh division is obtained.
The reference shape is not limited to the tire cross-sectional shape in a natural equilibrium state, and may be any shape. Here, the model creation means to digitize the tire shape, structure, material, and pattern in a form of input data to a computer program created based on a numerical / analytical method.
【0074】図9はこのタイヤ基本モデルを示すもの
で、CLはカーカスライン、OLはタイヤ外面形状(ト
レッド外形)を表すライン(トレッドライン)、PLは
プライライン、B1,B2はベルトを表すラインを各々
示している。また、このタイヤ基本モデルは、トレッド
ラインOLの複数の法線NL1,NL2,NL3,・・・によ
って複数の要素に分割されている。なお、上記では、タ
イヤ基本モデルをトレッドラインの複数の法線によって
複数の要素に分割した例について説明したが、カーカス
ラインの複数の法線や折り返しプライラインの複数の法
線によって複数の要素に分割してもよく、また設計目的
によって3角形等の任意の形状に分割してもよい。FIG. 9 shows this basic tire model, where CL is a carcass line, OL is a line (tread line) representing the outer shape of the tire (tread outline), PL is a ply line, and B1 and B2 are lines representing a belt. Are respectively shown. The tire basic model is divided into a plurality of elements by a plurality of normals NL1 , NL2 , NL3 , ... Of the tread line OL. In the above description, an example in which the tire basic model is divided into a plurality of elements by a plurality of normals of a tread line has been described. It may be divided, or may be divided into an arbitrary shape such as a triangle depending on the design purpose.
【0075】上記のようにしてタイヤモデルを作成した
後には、図3のステップ136へ進み、路面モデルの作
成と共に路面状態の入力がなされる。このステップ10
6は、路面をモデル化し、そのモデル化した路面を実際
の路面状態に設定するために入力するものである。路面
のモデル化は、路面形状を要素分割してモデル化し、路
面の摩擦係数μを選択設定することで路面状態を入力す
る。すなわち、路面状態により乾燥(DRY)、濡れ
(WET)、氷上、雪上、非舗装等に対応する路面の摩
擦係数μが存在するので、摩擦係数μについて適正な値
を選択することで、実際の路面状態を再現させることが
できる。また、路面モデルは,タイヤモデルの少なくと
も一部と接していれば良く、その形状は平面状態でなく
てもよい。路面モデルの一例として、シャシダイナモ等
の路面をモデル化したものを図10に示した。図10に
示した路面モデルに図7に示したタイヤモデルを接地さ
せる。After the tire model is created as described above, the process proceeds to step 136 in FIG. 3, where the road surface state is input together with the creation of the road surface model. This step 10
Reference numeral 6 denotes an input for modeling a road surface and setting the modeled road surface to an actual road surface state. In modeling the road surface, the road surface shape is modeled by dividing the road surface shape into elements, and the road surface state is input by selectively setting the friction coefficient μ of the road surface. That is, since there is a friction coefficient μ of the road surface corresponding to dry (DRY), wet (WET), on ice, snow, unpaved, etc. depending on the road surface condition, by selecting an appropriate value for the friction coefficient μ, The road condition can be reproduced. Also, the road surface model only needs to be in contact with at least a part of the tire model, and its shape need not be a planar state. As an example of a road surface model, a model of a road surface such as a chassis dynamo is shown in FIG. The tire model shown in FIG. 7 is grounded to the road surface model shown in FIG.
【0076】このようにして、路面状態の入力がなされ
ると、図3のステップ138において、初期条件の設定
がなされる。タイヤモデルを解析するには、演算負荷を
軽減させるため、タイヤモデルに解析上の初期条件を与
えてタイヤの挙動をシミュレートすることが好ましい。
そこで、本実施の形態では、タイヤモデルを停止状態で
考えるのではなく、転動状態すなわちタイヤモデルに初
期角速度を与えている。When the road surface condition is input in this way, initial conditions are set in step 138 of FIG. To analyze the tire model, it is preferable to simulate the behavior of the tire by giving the tire model initial conditions for analysis in order to reduce the calculation load.
Therefore, in the present embodiment, the initial angular velocity is given to the rolling state, that is, the tire model, instead of considering the tire model in the stopped state.
【0077】図3のステップ138における初期条件の
設定では、図15(B)の処理ルーチンが実行される。
まず、ステップ150へ進み、タイヤモデルに初期角速
度を与える。このタイヤモデルに初期角速度を与えた
後、次のステップ152ではタイヤモデルには内圧を与
え、次のステップ154ではタイヤモデルに回転変位及
び直進変位(変位は力、速度でも良い)の少なくとも一
方と、予め定めた負荷荷重とを与える。なお、路面との
摩擦を考慮する場合は、回転変位(または力、速度でも
よい)もしくは直進変位(または力、速度でもよい)の
どちらか一方のみでよい。In setting the initial conditions in step 138 of FIG. 3, the processing routine of FIG. 15B is executed.
First, the routine proceeds to step 150, where an initial angular velocity is given to the tire model. After the initial angular velocity is given to the tire model, in a next step 152, an internal pressure is applied to the tire model, and in a next step 154, at least one of a rotational displacement and a rectilinear displacement (the displacement may be force or speed) is applied to the tire model. And a predetermined load. When friction with the road surface is taken into account, only one of rotational displacement (or force or speed) or linear displacement (or force or speed) may be used.
【0078】以上のようにして、初期モデル作成処理
(ステップ100)の処理が終了すると、図2のステッ
プ102へ進み、タイヤ性能評価用物理量を表す目的関
数、タイヤ断面形状を制約する制約条件及びタイヤ断面
形状を決定する設計変数を決定する。When the initial model creation processing (step 100) is completed as described above, the process proceeds to step 102 in FIG. 2, where the objective function representing the physical quantity for evaluating the tire performance, the constraint conditions for restricting the tire sectional shape, and Determine design variables that determine the tire cross-sectional shape.
【0079】本実施の形態では、操縦安定性を向上させ
るために、キャンバースラストの線形性を最適値にする
トレッドラインの形状を設計するため、キャンバースラ
ストの線形性の最大化を、目的関数OBJとして定めて
いる。なお、制約条件Gは、トレッドラインの形状につ
いて、その高さTh及び巾Tw(図12(A)参照)が
+5mm以内と定めている。また、特別に制約条件を設
定することなく、計算上に必要な数値制限のみを設定す
ることができる。なお、カーカスラインを最適化する場
合には、制約条件Gとして、「カーカスラインのペリフ
ェリ値がタイヤ基本モデルのカーカスラインのペリフェ
リ値の±5%以内」を定めてもよい。この場合、上記カ
ーカスラインのペリフェリ値は、タイヤ形状を変化させ
る範囲内のカーカスラインの節点(カーカスラインと法
線との交点)間の距離の総和として計算することができ
る。In the present embodiment, in order to improve the steering stability, the shape of the tread line that optimizes the linearity of the camber thrust is designed. Has been determined. Note that the constraint condition G specifies that the height Th and width Tw (see FIG. 12A) of the shape of the tread line are within +5 mm. In addition, it is possible to set only a numerical limit necessary for calculation without setting a special constraint condition. In the case of optimizing the carcass line, the constraint condition G may be set to “the peripheral value of the carcass line is within ± 5% of the peripheral value of the carcass line of the basic tire model”. In this case, the peripheral value of the carcass line can be calculated as the sum of the distances between the nodes (intersections of the carcass line and the normal) of the carcass line within the range in which the tire shape is changed.
【0080】タイヤ断面形状を決定する設計変数は、図
12(A)に示すように、トレッドラインOLの形状を
採用する。トレッドラインの形状は、図13の近似ルー
チンにより決定することができる。この近似ルーチンの
ステップ160では、タイヤ断面形状におけるタイヤ外
形を決定する。すなわち、タイヤモデルの赤道長さ(直
径)を算出する。次のステップ162では、タイヤ外形
上のうち上記長さを決定した直線とトレッドラインとの
交差点を基準点Pに設定する。図12(B)に示すよう
に、タイヤモデルの中心点Oから半径R1の距離の位置
に基準点Pが設定される。次のステップ164では、設
定した基準点Pから予め定めた距離s(例えば0.1m
m)がけトレッドラインに沿った方向に移動させて接点
Q(s)と設定して、次のステップ166において以下
の(1)式に従って、トレッドラインからの距離R
(s)を演算する。この距離R(s)に沿う直線は、各
接点Q(s)における法線と一致する。次のステップ1
68では、上記求めた距離R(s)を設計変数r1,
r2,r3,・・・(以下一般式でri と表す。ただし、
iは接点の数に相当し、i=1,2,・・・,最大値で
ある)として設定する。また、接点Q(s)も、以下、
一般式でQi と表す。 R(s)=a・s2+b・s+c ・・・(1) 但し、a,b,cは定数As the design variables for determining the tire cross-sectional shape, the shape of the tread line OL is adopted as shown in FIG. The shape of the tread line can be determined by the approximation routine of FIG. In step 160 of this approximation routine, the tire outer shape in the tire cross-sectional shape is determined. That is, the equator length (diameter) of the tire model is calculated. In the next step 162, the intersection of the tread line and the straight line whose length is determined on the outer shape of the tire is set as the reference point P. As shown in FIG. 12B, a reference point P is set at a position at a distance of radius R1 from the center point O of the tire model. In the next step 164, a predetermined distance s (for example, 0.1 m) from the set reference point P
m) Moved in the direction along the tread line to set the contact point Q (s), and in the next step 166, the distance R from the tread line according to the following equation (1).
(S) is calculated. The straight line along the distance R (s) matches the normal at each contact point Q (s). Next Step 1
At 68, the obtained distance R (s) is set to the design variables r 1 ,
r 2 , r 3 ,... (hereinafter represented as r i in the general formula.
i is equivalent to the number of contacts, and i = 1, 2,..., the maximum value). The contact Q (s) is also
Expressed as Q i in the general formula. R (s) = a · s 2 + b · s + c ··· (1) where, a, b, c are constants
【0081】なお、タイヤ断面形状としては、トレッド
ライン以外にサイド部があり、このサイド部の形状も設
計変数にさらに加えてもよい。詳細には、サイド部は、
曲線を近似する図14のラグランジェ補間ルーチンによ
って決定することができる。ラグランジェ補間ルーチン
のステップ170では、図15(A)に示すようにタイ
ヤ内部に基準点Pを設定する。次のステップ172で
は、ベルト端付近の節点q1 からリムに拘束される付近
の節点q2 までの範囲をタイヤ形状を変化させる範囲と
して指定する。ステップ174では、節点q1 と基準点
Pとを結ぶ直線を基準線として、この基準線と、節点q
2 と基準点Pとを結ぶ直線との成す角である見込み角θ
を演算し、ステップ176において近似式(dθ=θ/
ラグランジェ補間の次数:なお、ラグランジェ補間の次
数は使用者が予めインプットしておく)に従って角度増
分dθを演算する。ステップ178では、図15(B)
に示すように、基準線を基準として角度増分dθ毎に仮
想線L1,L2,L3,・・・を想定し、仮想線に最も近い法
線nl1,nl2,nl3,・・・を選択する。次のステップ
180では、図15(C)に示すように、選択された法
線nl1,nl2,nl3,・・・上の最内側の節点Qj+1,Q
j+2,Qj+3,・・・と基準点Pとの距離rj+1,r j+2,r
j+3,・・・(ただし、j=iの最大値であり、jの最終
値はラグランジェ補間の次数−1である)。そして、ス
テップ182において上記の距離を設計変数としてさら
に設定する。The cross section of the tire is tread.
There is a side part other than the line, and the shape of this side part is also set.
It may be added to the total variable. In detail, the side part,
According to the Lagrange interpolation routine of FIG.
Can be determined. Lagrange interpolation routine
In step 170 of FIG.
A reference point P is set inside the frame. In the next step 172
Is the node q near the belt end1Near the rim
Node q ofTwoThe range up to the range that changes the tire shape
To specify. In step 174, the node q1And reference point
A straight line connecting P and a reference line is referred to as a reference line.
TwoAngle θ, which is an angle formed by a straight line connecting
Is calculated, and in step 176, the approximate expression (dθ = θ /
The order of Lagrange interpolation: The order of Lagrange interpolation
(The number must be input by the user in advance.)
Calculate the minute dθ. In step 178, FIG.
As shown in the figure, a temporary
Imaginary line L1,L2,L3,... and the method closest to the virtual line
Line nl1,nl2,nl3,... is selected. Next steps
At 180, as shown in FIG.
Line nl1,nl2,nl3,... Top innermost node Qj + 1,Q
j + 2,Qj + 3,... and the distance r between the reference point Pj + 1,r j + 2,r
j + 3,... (however, j is the maximum value of i and the final value of j
The value is the order of Lagrange interpolation -1). And
In step 182, the above distance is used as a design variable.
Set to.
【0082】このようにして目的関数OBJ、制約条件
G及び設計変数Rn(またはさらにri を加える)を決
定した後、図2のステップ104において、初期のタイ
ヤ性能予測処理が実行される。このタイヤ性能予測処理
は、図16の処理ルーチンが実行されるものであり、こ
れまでに作成されたり設定されたりした数値モデルをも
とに、以下に詳述するタイヤモデルの変形計算の解析を
行う。本実施の形態では、過渡的な状態を得るために、
1msec以内の経過時間でタイヤモデルの変形計算を行い
付与条件を付与する。[0082] After determining the objective function OBJ in this manner, constraint condition G and the design variables Rn (or even adding r i), at step 104 of FIG. 2, an initial tire performance prediction processing is executed. In this tire performance prediction process, the process routine of FIG. 16 is executed, and based on the numerical models created or set so far, the analysis of the deformation calculation of the tire model described in detail below is analyzed. Do. In this embodiment, in order to obtain a transient state,
Deformation calculation of the tire model is performed within an elapsed time of 1 msec or less, and an application condition is provided.
【0083】図16のステップ200では、タイヤモデ
ルの変形計算(解析)を行い、次のステップ202でタ
イヤモデルの回転面を維持した状態でタイヤ回転軸に付
与条件を付与する。次のステップ204では経過時間が
1msec以内か否かを判断し、肯定されるとステップ20
0へ戻り、再度変形計算を行い、ステップ204で否定
されると、ステップ206へ進み、計算が終了したか否
かを判断する。ステップ206で否定されると、ステッ
プ200へ戻り、ステップ206で肯定されると、ステ
ップ208へ進む。In step 200 of FIG. 16, a deformation calculation (analysis) of the tire model is performed, and in the next step 202, a condition is given to the tire rotation axis while the rotating surface of the tire model is maintained. In the next step 204, it is determined whether or not the elapsed time is within 1 msec.
Returning to 0, the deformation calculation is performed again. If the result is negative in step 204, the process proceeds to step 206, where it is determined whether the calculation is completed. If negative in step 206, the process returns to step 200, and if positive in step 206, the process proceeds to step 208.
【0084】タイヤモデルの変形計算は、有限要素法に
基づいてタイヤモデルの変形計算するものであり、タイ
ヤモデルには回転面を維持した状態でタイヤ回転軸に付
与条件を与える。そして、過渡的な状態を得るために、
経過時間(単独経過時間)が1msec以下の間はタイヤモ
デルの変形計算を繰り返す。これを1msecごとに繰り返
すことにより、タイヤ性能予測に関わる過渡的状態を擬
似的に作り出すことができる。ここで1msecとは接地面
内のパターンがタイヤ転動により変形していく過程を十
分に表現できる時間である。付与条件は、回転面を維持
した状態でタイヤ回転軸に与えるものであり、本実施の
形態では、スリップ角及びキャンバー角を生じさせるた
めに、タイヤモデルの図示しない回転軸の位置を変動さ
せるものである(詳細は後述)。The deformation calculation of the tire model is a calculation of the deformation of the tire model based on the finite element method, and the tire model is given a condition to be applied to the tire rotation axis while maintaining the rotating surface. And to get the transitional state,
While the elapsed time (single elapsed time) is 1 msec or less, the deformation calculation of the tire model is repeated. By repeating this every 1 msec, it is possible to simulate a transient state related to tire performance prediction. Here, 1 msec is a time capable of sufficiently expressing the process in which the pattern in the ground contact surface is deformed by rolling of the tire. The application condition is to apply the condition to the tire rotation axis while maintaining the rotation surface, and in the present embodiment, to change the position of the rotation axis (not shown) of the tire model in order to generate the slip angle and the camber angle. (Details will be described later).
【0085】なお、上記の計算(解析)では、経過時間
(単独経過時間)が1msec以下の間の好ましい経過時間
の間で繰返し計算を行う場合を説明したが、本発明で経
過時間を1msecに限定するものではなく、10msec以下
の経過時間を採用することができ、好ましくは1msec以
下であり、更に好ましくは1μ・sec以下の経過時間を
採用することができる。この場合、付与条件を付与した
繰り返しの時間(単独経過時間)を定めたが、本発明は
付与条件を付与することに限定するものではなく、変形
計算のみの時間に採用することができる。In the above calculation (analysis), a case has been described in which the repeated calculation is performed during a preferable elapsed time in which the elapsed time (single elapsed time) is 1 msec or less. In the present invention, the elapsed time is reduced to 1 msec. There is no limitation, and an elapsed time of 10 msec or less can be employed, preferably 1 msec or less, and more preferably 1 μsec or less. In this case, the repetition time (single elapsed time) to which the provision condition is provided is determined. However, the present invention is not limited to the provision of the provision condition, and may be used only for the deformation calculation.
【0086】次のステップ206における計算終了か否
かの判断としては、次の例がある。タイヤモデルが、全
周パターン付転動モデルの場合には、対象とする物理量
(キャンバースラスト等)が定常状態とみなせる(以前
に計算した物理量と同じとみなせる状態)まで繰り返し
計算し、計算が終了した場合には肯定判断とする。さら
に、所定時間になったら終了させることも可能である。
この場合の所定時間は好ましくは100msec以上、
さらに好ましくは300msec以上である。The following example is used to determine whether or not the calculation is completed in the next step 206. If the tire model is a rolling model with an all-around pattern, the calculation is repeatedly performed until the target physical quantity (such as camber thrust) can be regarded as a steady state (a state where the physical quantity can be regarded as the same as the previously calculated physical quantity), and the calculation is completed. If so, a positive determination is made. Furthermore, it is also possible to end the processing when a predetermined time has elapsed.
The predetermined time in this case is preferably 100 msec or more,
More preferably, it is 300 msec or more.
【0087】タイヤモデルが、パターンを一部のみモデ
ル化した場合には、解析対象となるパターン部分の変形
が終了するまで繰り返し計算し、計算終了とした場合に
は肯定判断とする。パターン部分の変形とは、転動によ
りパターン部分が路面モデルに接触後に路面モデルから
離れるまでの間、もしくは転動によりパターン部分が流
体モデルに接触後に路面モデルに接触するまでの間の変
形を指す。このパターン部分の変形は、タイヤが1回転
以上転動した後に前記各モデルに接触するときからを対
象としてもよい。さらに、所定時間になったら終了させ
ることも可能である。この場合の所定時間は好ましくは
100msec以上、さらに好ましくは300msec
以上である。If the tire model models only a part of the pattern, the calculation is repeated until the deformation of the pattern part to be analyzed is completed. The deformation of the pattern portion refers to the deformation until the pattern portion comes into contact with the road surface model after rolling and then separates from the road surface model, or the rolling portion causes the pattern portion to come into contact with the road model after contacting the fluid model. . The deformation of the pattern portion may be performed when the tire comes into contact with each of the models after rolling one or more revolutions. Furthermore, it is also possible to end the processing when a predetermined time has elapsed. The predetermined time in this case is preferably 100 msec or more, more preferably 300 msec.
That is all.
【0088】次に、図16のステップ202の詳細を説
明する。ステップ202における、タイヤモデルに付与
条件を付加する処理では、図17の処理ルーチンが実行
される。まず、ステップ220において、変化させるス
リップ角SAの設定がなされている否かを判別すること
によりスリップ角SAを変化させるか否かを判断する。
ステップ220で否定されたときはそのままステップ2
24へ進み、肯定されたときはステップ222において
スリップ角SAを変化させる。このステップ222で
は、タイヤモデル(車両)の進行方向に対して路面に沿
う方向の平面内でタイヤモデルの回転軸31を予め定め
た設定値だけ回転させる(図8(A)参照)。次のステ
ップ224では、変化させるキャンバー角CAの設定が
なされている否かを判別することによりキャンバー角C
Aを変化させるか否かを判断する。ステップ224で否
定されたときはそのまま本ルーチンを終了し、肯定され
たときはステップ226においてキャンバー角CAを変
化させる。このステップ226では、路面の鉛直方向に
対するタイヤモデルを傾倒させるためにタイヤモデルの
回転軸31を予め定めた設定値だけ回転させる(図8
(B)参照)。Next, the details of step 202 in FIG. 16 will be described. In the processing of adding the application condition to the tire model in step 202, the processing routine of FIG. 17 is executed. First, in step 220, it is determined whether the slip angle SA to be changed is determined by determining whether the slip angle SA to be changed is set.
If the result in step 220 is negative, step 2
Proceeding to 24, if affirmative, step 222 changes the slip angle SA. In this step 222, the rotation axis 31 of the tire model is rotated by a predetermined set value in a plane along the road surface with respect to the traveling direction of the tire model (vehicle) (see FIG. 8A). In the next step 224, it is determined whether or not the camber angle CA to be changed has been set.
It is determined whether or not A is changed. If the result of the determination in step 224 is negative, the present routine is terminated. If the result is affirmative, the camber angle CA is changed in step 226. In this step 226, the rotation axis 31 of the tire model is rotated by a predetermined set value to incline the tire model with respect to the vertical direction of the road surface (FIG. 8).
(B)).
【0089】このように、タイヤモデルにスリップ角S
Aやキャンバー角CAを付与することで、タイヤモデル
を走行状態を考慮した計算を行うことができ、性能予測
を効率的に行うことができる。As described above, the slip angle S is added to the tire model.
By giving A and the camber angle CA, the tire model can be calculated in consideration of the running state, and the performance prediction can be performed efficiently.
【0090】このようにして、解析、および付与条件の
付与を行った後、解析に戻り、変更した付与条件で計算
を行う。これを計算終了まで繰り返し、計算が終了した
場合には、図16のステップ206で肯定され、ステッ
プ208へ進み、計算結果を予測結果として出力(評
価)する。After the analysis and the provision of the provision condition are performed in this way, the process returns to the analysis, and the calculation is performed under the changed provision condition. This is repeated until the calculation is completed. When the calculation is completed, the result in step 206 in FIG. 16 is affirmative, the process proceeds to step 208, and the calculation result is output (evaluated) as a prediction result.
【0091】なお、上記では、解析及び付与条件の付与
を繰り返し、計算が終了すると、計算結果を出力(評
価)する場合を説明したが,繰り返し計算中に、その時
点における計算結果を出力し、その出力について評価し
たり、逐次評価したりしてもよい。すなわち、計算中に
出力・評価してもよい。In the above description, a case has been described in which the analysis and the assignment of the assignment condition are repeated, and the calculation result is output (evaluated) when the calculation is completed. However, during the repeated calculation, the calculation result at that time is output. The output may be evaluated or may be evaluated sequentially. That is, output and evaluation may be performed during calculation.
【0092】予測結果の出力はキャンバースラスト、接
地圧力、接地面積、接地形状、エネルギー等の値もしく
は分布を採用することができる。予測結果の出力の具体
的な一例として、キャンバースラストの出力と可視化、
及びタイヤモデルと路面モデルとの接地部分に関連する
分布の出力と可視化がある。ここでは、タイヤモデル周
辺やパターン周辺とを共に線図等で表せば、可視化する
ことができる。また、分布の可視化では、タイヤモデル
周辺やパターン周辺を線図として作成し、その図形上に
値を色や模様に対応させて表示させればよい。As the output of the prediction result, values or distributions of camber thrust, contact pressure, contact area, contact shape, energy, and the like can be adopted. As specific examples of the output of the prediction result, output and visualization of camber thrust,
And output and visualization of the distribution related to the contact portion between the tire model and the road surface model. Here, if both the periphery of the tire model and the periphery of the pattern are represented by a diagram or the like, they can be visualized. Further, in visualizing the distribution, the periphery of the tire model and the periphery of the pattern may be created as a diagram, and the values may be displayed on the figure in association with the colors and patterns.
【0093】また、評価は、主観評価(熟練者の判断
等)、キャンバースラスト、接地圧力、接地面積、接地
形状、エネルギーが局所的に上昇したり変動が大きかっ
たりしていないか、十分な値が得られているか、等を採
用することができる。In addition, the evaluation is a subjective evaluation (judgment by a skilled person, etc.), whether the camber thrust, the contact pressure, the contact area, the contact shape, the energy locally rises or fluctuates, or a sufficient value. Is obtained, or the like can be adopted.
【0094】なお、予測結果の評価は、予測結果の出力
値や出力値の分布を用いて、予め定めた許容値や許容特
性を各出力値や出力値の分布にどの程度適合するかを数
値的に表現することによって、評価値を定めることがで
きる。The evaluation of the prediction result is based on the output value of the prediction result and the distribution of the output value. The evaluation value can be determined by expressing it in a typical manner.
【0095】従って,予測結果の評価から、予測性能が
良好であるか否かを判断することができる。この判断
は、キーボードによる入力によってなされてもよくま
た、上記評価値に、許容範囲を予め定めておき、予測結
果の評価値が許容範囲内に存在するときに、予測性能が
良好であると判断するようにしてもよい。Therefore, it is possible to judge whether or not the prediction performance is good from the evaluation of the prediction result. This determination may be made by input from a keyboard.Also, an allowable range is predetermined for the evaluation value, and when the evaluation value of the prediction result is within the allowable range, it is determined that the prediction performance is good. You may make it.
【0096】予測性能の評価の結果、目標性能に対して
不十分であるときは、この時点で処理を中止し、設計案
を変更(修正)した後に再度タイヤの設計を開始(これ
までの処理をやり直す)してもよいし、予測性能の評価
の結果を記憶しておき、最適化のときに参照しても良
い。As a result of the evaluation of the predicted performance, if the target performance is not sufficient, the processing is stopped at this point, and the design plan is changed (corrected), and then the tire design is started again (the processing performed so far). May be redone), or the result of the evaluation of the prediction performance may be stored and referred to at the time of optimization.
【0097】以上のようにして、初期のタイヤ性能予測
処理が終了すると、図2のステップ106へ進み、設計
変数ri の初期値roにおける目的関数OBJの初期値
OBJo及び制約条件Gの初期値Goを演算する。[0097] As described above, when the initial tire performance prediction process ends, the process proceeds to step 106 in FIG. 2, the initial value of the initial value OBJo and constraints G of the objective function OBJ at an initial value ro of the design variables r i Go is calculated.
【0098】次のステップ108では、タイヤ基本モデ
ルを変化させるために設計変数riを各々Δri ずつ変
化させ、次のステップ110では、タイヤ修正モデルを
決定する。このステップ110では、設計変数に対応す
る節点Qi 以外の節点と基準点Pとの距離sを変数rm
として次式によって演算することができる。この場合、
θm は当該節点と基準点Pとの間の見込み距離である。
なお、サイド部を最適化する場合、ステップ110で
は、設計変数に対応する節点Qi 以外の最内側の節点と
基準点Pとの距離rm を次式によって演算することがで
きる。この場合、θm は当該節点と基準点Pとを結ぶ直
線の、基準線からの見込み角である。[0098] In the next step 108, is changed by each [Delta] r i design variables r i in order to change the tire basic model, the next step 110, determines the tire correction model. In step 110, the distance s of the variable r m between nodes and the reference point P other than the node Q i corresponding to the design variable
Can be calculated by the following equation. in this case,
θ m is an estimated distance between the node and the reference point P.
Incidentally, when optimizing the side portion, may be step 110, the distance r m between the innermost node and the reference point P other than the node Q i corresponding to the design variable is calculated by the following equation. In this case, θ m is an estimated angle of a straight line connecting the node and the reference point P from the reference line.
【0099】[0099]
【数1】 (Equation 1)
【0100】また、このステップ110では、法線上の
他の節点(タイヤ外面形状を表すトレッドラインOL上
の節点)以外の節点、すなわち、カーカスライン、プラ
イラインPL及びベルトを表すラインB1,B2上の節
点との節点Qi との距離を求め、トレッドラインOL上
の節点Qi の座標に求めた距離を加算することで法線上
の他の節点座標を求め、設計変数をΔri 変化させた後
のタイヤ断面形状、すなわちタイヤ修正モデルを決定す
る。In step 110, nodes other than the other nodes on the normal (nodes on the tread line OL indicating the outer shape of the tire), that is, the lines B1 and B2 indicating the carcass line, the ply line PL, and the belt obtains distances between the node Q i of the nodes, seek other node coordinates on normal by adding the distance obtained in the coordinates of the node Q i on the tread line OL, were [Delta] r i changed design variables A later tire cross-sectional shape, that is, a tire correction model is determined.
【0101】このようにしてタイヤ修正モデルが決定さ
れると、次のステップ112において、上記ステップ1
04と同様にして、修正されたタイヤモデルのタイヤ性
能予測処理が実行される。なお、ステップ112におい
て、タイヤ性能予測処理が実行された場合、上記と同様
に、予測結果の評価から、予測性能が良好であるか否か
を判断することができる。この判断は、キーボードによ
る入力によってなされてもよくまた、上記評価値に、許
容範囲を予め定めておき、予測結果の評価値が許容範囲
内に存在するときに、予測性能が良好であると判断する
ようにしてもよい。また、予測性能の評価の結果、目標
性能に対して不十分であるときは、この時点で処理を中
止し、設計案を変更(修正)した後に再度タイヤの設計
を開始(これまでの処理をやり直す)してもよいし、予
測性能の評価の結果を記憶しておき、適宜参照しても良
い。After the tire correction model is determined in this way, in the next step 112, the above-described step 1 is performed.
In the same manner as in step 04, the tire performance prediction processing of the corrected tire model is executed. When the tire performance prediction processing is executed in step 112, it is possible to determine whether the prediction performance is good or not from the evaluation of the prediction result in the same manner as described above. This determination may be made by input from a keyboard.Also, an allowable range is predetermined for the evaluation value, and when the evaluation value of the prediction result is within the allowable range, it is determined that the prediction performance is good. You may make it. Also, as a result of the evaluation of the predicted performance, if the target performance is not sufficient, the process is stopped at this point, and the design proposal is changed (corrected), and then the tire design is started again. (Redo) or the result of the evaluation of the prediction performance may be stored and referred to as appropriate.
【0102】ステップ114では、ステップ110で求
めたタイヤ修正モデルについて設計変数をΔri 変化さ
せた後の目的関数の値OBJi 、制約条件の値Gi を演
算し、ステップ116で以下の式に従って、設計変数の
単位変化量に対する目的関数の変化量の割合である目的
関数の感度dOBJ/dri 及び設計変数の単位変化量
に対する制約条件の変化量の割合である制約条件の感度
dG/dri を各設計変数毎に演算する。In step 114, the value OBJ i of the objective function and the value G i of the constraint after the design variables are changed by Δr i with respect to the tire correction model obtained in step 110 are calculated. The sensitivity dOBJ / dr i of the objective function, which is the ratio of the change amount of the objective function to the unit change amount of the design variable, and the sensitivity dG / dr i of the constraint condition, which is the ratio of the change amount of the constraint condition to the unit change amount of the design variable. Is calculated for each design variable.
【0103】[0103]
【数2】 (Equation 2)
【0104】この感度によって、設計変数をΔri 変化
させたときに目的関数の値及び制約条件の値がどの程度
変化するか予測することができる。なお、この感度は、
タイヤのモデル化に用いた手法や設計変数の性質によっ
ては、解析的に求められる場合があるので、その際には
ステップ114の演算は不要になる。With this sensitivity, it is possible to predict how much the value of the objective function and the value of the constraint condition change when the design variable is changed by Δr i . This sensitivity is
Depending on the method used for modeling the tire and the nature of the design variables, the value may be obtained analytically. In this case, the calculation in step 114 becomes unnecessary.
【0105】次のステップ118では、目的関数の初期
値OBJo、制約条件の初期値Go、設計変数の初期値
ro及び感度を用いて、数理計画法により制約条件を満
たしながら目的関数を最大にする設計変数の変化量を予
測する。この設計変数の予測値を用いて、ステップ12
0でステップ110と同様の方法によりタイヤ修正モデ
ルを決定すると共に、目的関数値を演算する。In the next step 118, using the initial value OBJo of the objective function, the initial value Go of the constraint, the initial value ro of the design variable, and the sensitivity, the objective function is maximized while satisfying the constraint by mathematical programming. Predict changes in design variables. Step 12 is performed using the predicted values of the design variables.
At 0, a tire correction model is determined by the same method as in step 110, and an objective function value is calculated.
【0106】このステップ120でタイヤ修正モデルが
決定されると、次のステップ122において、上記ステ
ップ104及び112と同様にして、修正されたタイヤ
モデルのタイヤ性能予測処理が実行される。なお、ステ
ップ122において、タイヤ性能予測処理が実行された
場合、上記と同様に、予測結果の評価から、予測性能が
良好であるか否かを判断することができる。この判断
は、キーボードによる入力によってなされてもよくま
た、上記評価値に、許容範囲を予め定めておき、予測結
果の評価値が許容範囲内に存在するときに、予測性能が
良好であると判断するようにしてもよい。また、予測性
能の評価の結果、目標性能に対して不十分であるとき
は、この時点で処理を中止し、設計案を変更(修正)し
た後に再度タイヤの設計を開始(これまでの処理をやり
直す)してもよいし、予測性能の評価の結果を記憶して
おき、適宜参照しても良い。When the tire correction model is determined in step 120, in the next step 122, the tire performance prediction processing of the corrected tire model is executed in the same manner as in steps 104 and 112. When the tire performance prediction processing is executed in step 122, it is possible to determine whether or not the prediction performance is good from the evaluation of the prediction result in the same manner as described above. This determination may be made by input from a keyboard.Also, an allowable range is predetermined for the evaluation value, and when the evaluation value of the prediction result is within the allowable range, it is determined that the prediction performance is good. You may make it. Also, as a result of the evaluation of the predicted performance, if the target performance is not sufficient, the process is stopped at this point, and the design proposal is changed (corrected), and then the tire design is started again. (Redo) or the result of the evaluation of the prediction performance may be stored and referred to as appropriate.
【0107】次のステップ124では、ステップ120
で演算した目的関数値OBJとステップ104で演算し
た目的関数の初期値OBJoとの差と、予めインプット
されたしきい値とを比較することで目的関数の値が収束
したか否かを判断し、目的関数の値が収束していない場
合にはステップ118で求められた設計変数値を初期値
として、ステップ106からステップ124を繰り返し
実行する。目的関数の値が収束したと判断されたときに
は、このときの設計変数の値をもってタイヤ性能を考慮
しつつ制約条件を満たしながら目的関数を最大にする設
計変数の値とし、ステップ126でこの設計変数の値を
用いてタイヤの形状を決定する。In the next step 124, step 120
It is determined whether the value of the objective function has converged by comparing the difference between the objective function value OBJ calculated in step (1) and the initial value OBJo of the objective function calculated in step 104 with a threshold value input in advance. If the value of the objective function has not converged, steps 106 to 124 are repeatedly executed with the design variable value obtained in step 118 as an initial value. When it is determined that the value of the objective function has converged, the value of the design variable at this time is used as the design variable value that maximizes the objective function while satisfying the constraints while considering the tire performance. Is used to determine the shape of the tire.
【0108】このように本実施の形態では、タイヤモデ
ル、及び路面の状態を模擬しながら、制約条件を満たす
目的関数の最適値を与える設計変数を求め、この設計変
数からタイヤを設計しているので、設計・開発した場合
従来の試行錯誤を基本とした設計・開発と異なり、コン
ピューター計算を主体にしてベストモードの設計から設
計されたタイヤの性能評価までが可能となり、著しい効
率化を達成でき、開発にかかる費用が削減可能となるも
のである。As described above, in the present embodiment, while simulating a tire model and a road surface state, design variables that give the optimum value of the objective function satisfying the constraint conditions are obtained, and the tire is designed from the design variables. Therefore, when designing and developing, unlike conventional design and development based on trial and error, it is possible to perform from the best mode design to the performance evaluation of the designed tire mainly by computer calculation, and achieve significant efficiency improvement. Thus, development costs can be reduced.
【0109】特に、2輪車用タイヤでは直進時から旋回
時まで操縦安定性を向上するには、キャンバースラスト
のキャンバー角に対する線形性が重要である。ところ
が、トレッド外部の形状を1つまたは数個の曲率で近似
した場合に、何れかのキャンバー角において微小キャン
バー角が変化するとき、キャンバー角の変化率が不連続
になる。この現象は、その不連続になるキャンバー角で
のキャンバースラストに影響を与え、キャンバースラス
トの線形性を損なう原因となっていた。そこで、微小キ
ャンバー角変化時において、その変化率が滑らかに連続
するように成るようにトレッド外面形状を近似すること
により、キャンバースラストの線形性を向上させること
ができる。In particular, in the case of a two-wheeled vehicle tire, the linearity of the camber thrust with respect to the camber angle is important for improving the steering stability from straight running to turning. However, when the shape of the outer surface of the tread is approximated by one or several curvatures, when the small camber angle changes at any camber angle, the change rate of the camber angle becomes discontinuous. This phenomenon affected the camber thrust at the discontinuous camber angle, causing the linearity of the camber thrust to be impaired. Therefore, when the camber angle is slightly changed, the linearity of the camber thrust can be improved by approximating the outer surface shape of the tread so that the change rate becomes smoothly continuous.
【0110】また、上記性能を有するタイヤの製造は、
設計者の経験に頼ったり簡単な数式を用いたりすること
により、タイヤを試作し実験し改良を繰り返すという思
考錯誤によりなされていた。本実施の形態では、FEM
と最適化手法を用いることにより、試作の回数を低減し
て開発効率化を向上させることができる。The production of a tire having the above performance is as follows.
By relying on the experience of the designer or by using simple mathematical formulas, the idea was to make a prototype of the tire, test it, and repeat the improvement. In this embodiment, the FEM
By using the optimization method, it is possible to reduce the number of prototypes and improve the development efficiency.
【0111】さらに、タイヤ開発において用いられてい
たこれらの最適化手法においてFEM部分の計算時間が
膨大であったが、上記手法を用いることにより、より短
時間での最適化が可能となった。すなわち、タイヤモデ
ルを静止状態から転動状態へ移行させながら計算する場
合、FEMの計算に膨大な計算負荷を必要としていた。
このため、本実施の形態では、初期条件としてタイヤモ
デルに角速度を付与することによって、初動状態を任意
の角速度の転動状態として開始でき、最適化手法におい
て計算時間が膨大になるFEM部分の負荷軽減を実施で
き、より短時間で最適化することができる。Further, in these optimization methods used in tire development, the calculation time of the FEM portion was enormous, but by using the above method, optimization in a shorter time became possible. That is, when calculating while shifting the tire model from the stationary state to the rolling state, an enormous calculation load is required for the FEM calculation.
For this reason, in the present embodiment, the initial state can be started as a rolling state of an arbitrary angular velocity by giving an angular velocity to the tire model as an initial condition, and the load on the FEM portion where the calculation time becomes enormous in the optimization method is increased. Reduction can be performed and optimization can be performed in a shorter time.
【0112】図18には、最適化の初期段階のタイヤ外
形形状と、本実施の形態による最適化後のタイヤ外形形
状を示した。トレッドの中腹部で若干膨らんだ形状にな
っていることが理解される。また、図19には、図18
のタイヤを実際に評価した評価結果を示した。図19で
は、キャンバー角を変化させたときのキャンバースラス
トを示したものである。図19から理解されるように、
初期段階のタイヤではキャンバー角が20度近傍で大き
く屈曲している特性が、本実施の形態の最適化後には、
その屈曲が緩和され、線形性が向上されている。なお、
次の表には最適化の初期段階のタイヤと、本実施の形態
による最適化後のタイヤの各々について実車に装着し
て、各種特性を計測した結果を示した。次の表から最適
化後のタイヤの特性が向上されていることが理解され
る。FIG. 18 shows the tire outer shape at the initial stage of optimization and the tire outer shape after optimization according to the present embodiment. It can be seen that the tread has a slightly bulged shape in the middle abdomen. Also, FIG.
The evaluation results of the actual evaluation of the tire No. were shown. FIG. 19 shows the camber thrust when the camber angle is changed. As understood from FIG.
In the initial stage tire, the characteristic that the camber angle is largely bent at around 20 degrees, after the optimization of the present embodiment,
The bending is alleviated, and the linearity is improved. In addition,
The following table shows the results of measurement of various characteristics of each of the tires at the initial stage of optimization and the tires after optimization according to the present embodiment, which were mounted on an actual vehicle. It is understood from the following table that the characteristics of the tire after optimization are improved.
【0113】[0113]
【表1】 [Table 1]
【0114】なお、上記の実施の形態ではラインの形状
を表わす方法として曲線近似及びラグランジェ補間法等
を用いたが、この他に円弧補間法やMATHEMATICAL ELEME
NTSFOR COMPUTER GRAPHICS(David F.RogersおよびJ.Ala
n Adams著)に示されている様なスプライン曲線、Bス
プライン曲線、ベジェ曲線あるいはNURBS(重み付
Bスプライン)等を用いて補間するようにしてもよい。In the above embodiment, curve approximation, Lagrange interpolation, and the like are used as a method of expressing the shape of a line. In addition, circular interpolation, MATHEMATICAL ELEMEME, etc.
NTSFOR COMPUTER GRAPHICS (David F. Rogers and J. Ala
n Adams), a spline curve, a B-spline curve, a Bezier curve, or a NURBS (weighted B-spline) may be used for interpolation.
【0115】また、上記実施の形態では、トレッドライ
ンの形状を設計変数にしてタイヤ設計する場合を説明し
たが,本発明はこれに限定されるものではなく、カーカ
スライン上の節点を用いてカーカスラインの形状を変化
させるようにしてもよい。また、設計変数としてトレッ
ドラインの形状以外に、カーカスライン、プライライン
の形状、タイヤ外面形状を表すライン、補強材のライン
等を設計変数としてもよい。In the above-described embodiment, the case where the tire is designed by using the shape of the tread line as a design variable has been described. However, the present invention is not limited to this, and the carcass is formed by using the nodes on the carcass line. The shape of the line may be changed. In addition to the shape of the tread line, the shape of the carcass line, the ply line, the line representing the outer shape of the tire, the line of the reinforcing material, and the like may be used as the design variables.
【0116】また、本実施の形態は、複数のラインの形
状決定に適用することができる。すなわち、車両の乗り
心地を損ねることなく操縦安定性を向上させるトレッド
タインの形状(外面形状)、カーカスラインの形状、及
びプライラインの形状を決定することができる。例え
ば、この場合、目的関数として操縦安定性を向上させる
ための物理量として横ばね定数を用いることができ、制
約条件として乗り心地を支配する物理量である上下一次
固有値が一定という条件を採用することができる。そし
て、上下一次固有値が一定という条件の下で横ばね定数
が最大になるカーカスラインの形状、プライラインの形
状及びタイヤ外面形状を決定すればよい。設計変数は、
プライライン及びタイヤ外面形状を表すラインを採用す
ればよい。なお、設計変数として採用するライン数は、
複数すなわち2つ以上のラインを設計変数として採用し
てもよい。The present embodiment can be applied to the determination of the shape of a plurality of lines. That is, it is possible to determine the shape of the tread tine (outer surface shape), the shape of the carcass line, and the shape of the ply line that improve the steering stability without impairing the riding comfort of the vehicle. For example, in this case, the lateral spring constant can be used as a physical quantity for improving the steering stability as the objective function, and the condition that the upper and lower first-order eigenvalues, which are the physical quantities governing the riding comfort, are constant can be adopted as the constraint condition. it can. Then, the shape of the carcass line, the shape of the ply line, and the shape of the tire outer surface that maximize the lateral spring constant under the condition that the upper and lower primary eigenvalues are constant may be determined. The design variables are
A ply line and a line representing the outer shape of the tire may be employed. The number of lines used as design variables is
A plurality, ie, two or more lines, may be adopted as design variables.
【0117】複数のラインの形状決定は、タイヤのビー
ドフィラーおよびその周辺の部材の形状決定に適用でき
る。すなわち、ビード部分の耐久性を損ねることなく転
がり抵抗を軽減するビードフィラー形状およびゴムチェ
ーファー形状を決定することができる。この場合、目的
関数を転がり抵抗値、制約条件を折り返しプライ端部の
荷重時主歪が初期構造の+3%以内に定めることが好ま
しい。また、設計変数は、ビードフィラーの外形(ゲー
ジ分布)を定義するラインやゴムチェーファーとサイド
ゴムとの境界ラインを用いることが好ましい。The determination of the shape of the plurality of lines can be applied to the determination of the shape of the bead filler of the tire and members around the bead filler. That is, it is possible to determine a bead filler shape and a rubber chafer shape that reduce rolling resistance without impairing the durability of the bead portion. In this case, it is preferable that the objective function is set to a rolling resistance value and the constraint condition is set such that the principal strain under load at the end of the folded ply is within + 3% of the initial structure. As the design variables, it is preferable to use a line that defines the outer shape (gauge distribution) of the bead filler or a boundary line between the rubber chafer and the side rubber.
【0118】また、複数のラインの形状決定は、ベルト
部における各ベルト層間の厚みの決定に適用することが
でき、ベルト部分の耐久性を損ねることなく転がり抵抗
を軽減する各ベルト層間のゲージ分布を決定することが
できる。この場合、目的関数を転がり抵抗値、制約条件
をベルト端プライ端部の荷重時主歪が初期構造の+3%
以内に定めることが好ましい。また、設計変数は各ベル
ト層を表わすラインを用い、1または複数のラインが変
化することにより、目的関数を最適にする各ベルト層間
のゲージ分布が決定することができる。The determination of the shape of the plurality of lines can be applied to the determination of the thickness between the respective belt layers in the belt portion. Can be determined. In this case, the objective function is defined as the rolling resistance value, and the constraint condition is that the principal strain under load at the end of the belt end ply is + 3% of the initial structure.
It is preferable to determine within. In addition, a line representing each belt layer is used as a design variable, and one or a plurality of lines change, so that a gauge distribution between each belt layer that optimizes the objective function can be determined.
【0119】さらに、本発明は、ベルト構造に適用する
ことができる。この場合、ベルト部の重量を増すことな
く、ベルト部に生じる歪集中を最小化することにより耐
久性を向上させることができる。この場合、目的関数を
各ベルト層間に発生する荷重時主歪の最大値、制約条件
をベルト総重量が初期構造での総重量の+1%以内に定
めることが好ましい。また、設計変数は各ベルト層の角
度、打込み(例えば、打込み本数や打込み強度)及び幅
を定めることができる。Furthermore, the present invention can be applied to a belt structure. In this case, the durability can be improved by minimizing the strain concentration occurring in the belt portion without increasing the weight of the belt portion. In this case, it is preferable that the objective function is set to the maximum value of the principal strain under load generated between the belt layers and the constraint is set so that the total belt weight is within + 1% of the total weight of the initial structure. Further, the design variables can determine the angle, the driving (for example, the number of drivings and the driving strength) and the width of each belt layer.
【0120】また、本発明は、タイヤクラウン部の形状
決定に適用することができる。この場合、タイヤと地面
との接触領域の形状を変えることなく、接触領域の圧力
分布を均一化し、磨耗性能を向上させることができる。
この場合、目的関数を接触領域における圧力分布の標準
偏差、制約条件をクラウン部中心およびベルト端部にお
けるタイヤ周方向接触長が初期形状における接触長の±
5%以内に定めることが好ましい。また、設計変数はク
ラウン部形状として、ラグランジェ補間ルーチン等によ
り定めることが好ましい。The present invention can be applied to determining the shape of a tire crown. In this case, the pressure distribution in the contact area can be made uniform without changing the shape of the contact area between the tire and the ground, and the wear performance can be improved.
In this case, the objective function is the standard deviation of the pressure distribution in the contact area, and the constraint conditions are the contact length in the tire circumferential direction at the center of the crown and at the end of the belt at the contact length in the initial shape ±
It is preferable to set it within 5%. Further, it is preferable that the design variable is determined as a crown shape by a Lagrange interpolation routine or the like.
【0121】なお、タイヤクラウン部の形状決定の他の
適用では、目的関数を接触領域における圧力分布の標準
偏差、制約条件をクラウン部中心およびベルト端部にお
けるタイヤ周方向接触長が初期形状における接触長の±
5%以内に定め、設計変数であるクラウン部形状につい
ては、予め指定したクラウン部の範囲を複数個の円弧で
近似することが好ましい。In another application of determining the shape of the tire crown, the objective function is the standard deviation of the pressure distribution in the contact area, and the constraint is the contact length in the tire circumferential direction at the center of the crown and at the belt end. ± of length
With respect to the crown shape, which is determined within 5% and is a design variable, it is preferable that the range of the crown portion specified in advance is approximated by a plurality of arcs.
【0122】また、本発明は、タイヤのパターン表面の
形状決定に適用することができる。この場合、パターン
と地面とが接触した際の圧力分布を均一化し、磨耗性能
を向上させることができる。目的関数を接触領域におけ
る圧力分布の標準偏差、制約条件をパターンの総体積が
初期の体積の±5%以内に定めることが好ましい。ま
た、設計変数であるパターン表面の形状は、パターン表
面を、予めインプットされたラグランジェ補間次数に従
って格子状に分割し、得られた各点のパターン厚み方向
の座標値を設計変数とすることが好ましい。The present invention can be applied to the determination of the shape of the tire pattern surface. In this case, the pressure distribution when the pattern comes into contact with the ground can be made uniform, and the wear performance can be improved. It is preferable that the objective function is set to the standard deviation of the pressure distribution in the contact area, and the constraint condition is set so that the total volume of the pattern is within ± 5% of the initial volume. The shape of the pattern surface, which is a design variable, may be obtained by dividing the pattern surface into a lattice shape in accordance with a previously input Lagrange interpolation order, and using the obtained coordinate values in the pattern thickness direction of each point as design variables. preferable.
【0123】以上の各々は単独で実施される必要はな
く、例えばプライラインの決定とベルト構造の決定とを
同時に実施する、あるいはプライラインを用いてクラウ
ン部形状の決定を実施する等、各々を組み合わせてもよ
い。It is not necessary to carry out each of the above individually. For example, each of ply line determination and belt structure determination is performed simultaneously, or crown shape is determined using ply lines. They may be combined.
【0124】〔第2実施の形態〕次に、第2実施の形態
を説明する。上記の実施の形態では、1つの設計案につ
いてタイヤ性能予測及び評価を設計案を修正しながら繰
り返し、採用する設計案を求めた場合を説明したが、本
実施の形態は、複数の設計案から採用する設計案を求め
るものである。詳細には、操縦安定性を向上させるため
に、キャンバースラストを最適値である最大値にするト
レッドラインの形状を遺伝的にアルゴリズムによって設
計するものである。なお、本実施の形態は、上記実施の
形態と同様の構成のため、同一部分は同一符号を付して
詳細な説明を省略する。[Second Embodiment] Next, a second embodiment will be described. In the above-described embodiment, a case has been described in which the tire performance prediction and evaluation are repeated for one design proposal while modifying the design proposal, and a design proposal to be adopted is obtained. However, this embodiment is based on a plurality of design proposals. This is a request for a design plan to be adopted. Specifically, in order to improve steering stability, the shape of the tread line that maximizes the camber thrust, which is the optimum value, is genetically designed by an algorithm. In this embodiment, since the configuration is the same as that of the above-described embodiment, the same portions are denoted by the same reference numerals and detailed description is omitted.
【0125】図20は、第2実施の形態のプログラムの
処理ルーチンを示すものである。ステップ300では、
N個のタイヤ断面形状を有限要素法等のように空気充填
時のタイヤ周方向ベルト張力を数値的・解析的に求める
ことができる手法によりモデル化し、内部構造を含むタ
イヤ基本モデルを求める。なお、Nは予め使用者がイン
プットする。本実施の形態で用いるタイヤ基本モデル
は、図9に示したものと同様であり、また、タイヤ基本
モデルの分割は、実施の形態と同様である。FIG. 20 shows a processing routine of a program according to the second embodiment. In step 300,
The N tire cross-sectional shapes are modeled by a method capable of numerically and analytically obtaining the tire circumferential belt tension at the time of air filling, such as the finite element method, and a tire basic model including the internal structure is obtained. The user inputs N in advance. The basic tire model used in the present embodiment is the same as that shown in FIG. 9, and the division of the basic tire model is the same as in the embodiment.
【0126】次のステップ302では、タイヤ性能評価
用物理量を表す目的関数、タイヤ断面形状を制約する制
約条件及びN個のタイヤモデルのタイヤ断面形状を決定
する設計変数を決定する。なお、目的関数OBJ及び制
約条件Gは上記実施の形態と同様であるため、説明を省
略する。なお、設計変数は、上記で述べた、曲線近似に
よって、N個のタイヤモデル各々について決定される。In the next step 302, an objective function representing a physical quantity for evaluating tire performance, constraints for restricting the tire cross-sectional shape, and design variables for determining the tire cross-sectional shapes of the N tire models are determined. Note that the objective function OBJ and the constraint condition G are the same as those in the above-described embodiment, and a description thereof will be omitted. The design variables are determined for each of the N tire models by the curve approximation described above.
【0127】このようにして、目的関数OBJ、制約条
件G及びN個のタイヤモデルの各々の設計変数riJ(J
=1,2,・・・,N)を決定した後に、ステップ30
3において、初期世代N個のタイヤモデルの各々につい
て、上記説明した図2のステップ104と同様にして、
タイヤ性能予測処理が実行される。なお、ステップ30
3では、タイヤ性能予測処理が実行された場合、予測結
果の評価から、予測性能が良好であるか否かを判断する
ことができるが、ここでは、予測結果の出力及び予測性
能の評価の結果を記憶でき、適宜参照可能な構成とす
る。As described above, the objective function OBJ, the constraint condition G, and the design variables r iJ (J
= 1, 2,..., N).
3, for each of the N tire models of the initial generation, in the same manner as in step 104 of FIG. 2 described above,
A tire performance prediction process is executed. Step 30
In No. 3, when the tire performance prediction process is executed, it is possible to determine whether or not the prediction performance is good from the evaluation of the prediction result. Can be stored and can be referred to as appropriate.
【0128】タイヤ性能予測処理が終了した後の、図2
0のステップ304ではN個のタイヤモデルの各々の設
計変数riJの各々の目的関数OBJJ 及び制約条件GJ
を演算する。次のステップ306では、ステップ304
で求めたN個のタイヤモデルの各々の目的関数OBJJ
及び制約条件GJ を用いて、N個のタイヤモデルの各々
の適応関数FJ を以下の式(4)に従って演算する。本
実施の形態では、例えばキャンバースラストを最大にす
るため、適応関数による値(適応度)は、キャンバース
ラストが大きくなると大きくなる。FIG. 2 after the tire performance prediction processing is completed.
In step 304 of 0, each objective function OBJ J and constraint condition G J of each design variable r iJ of each of the N tire models
Is calculated. In the next step 306, step 304
Objective function OBJ J for each of the N tire models determined by
Then, the adaptive function F J of each of the N tire models is calculated according to the following equation (4) using the constraint conditions G J. In the present embodiment, for example, in order to maximize the camber thrust, the value (fitness) based on the adaptive function increases as the camber thrust increases.
【0129】 ΦJ =−OBJJ +γ・max(GJ 、O) FJ =−ΦJ ・・・(4) または、 FJ =1/ΦJ または、 FJ =−a・ΦJ +bΦ J = −OBJ J + γ · max (G J , O) F J = −Φ J (4) or F J = 1 / Φ J or F J = −a · Φ J + b
【0130】[0130]
【数3】 c:定数 γ:ペナルティ係数 Φmin =min(Φ1 、Φ2 、・・・ΦN ) ΦJ :N個のタイヤモデルのJ番目のタイヤモデルのペ
ナルティ関数(J=1、2、3、・・・N) なお、c及びγは使用者が予め入力する。(Equation 3) c: constant γ: penalty coefficient Φ min = min (Φ 1 , Φ 2 ,... Φ N ) Φ J : penalty function of the J-th tire model of N tire models (J = 1, 2, 3,. .. N) Note that the user inputs c and γ in advance.
【0131】次のステップ308では、N個のモデルの
中から交叉させるモデルを2個選択する。選択方法とし
ては、一般に知られている適応度比例戦略を用い、N個
のタイヤモデルのある個体lが各々選択で選ばれる確率
Pl は以下の式で表わされる。In the next step 308, two models to be crossed are selected from the N models. As a selection method, a generally known fitness proportional strategy is used, and the probability P l that an individual l of N tire models is selected by selection is represented by the following equation.
【0132】[0132]
【数4】 但し、 Fl :N個のタイヤモデルの中のある個体l
の適応関数 FJ :N個のタイヤモデルのJ番目の適応関数 J=1、2、3、・・・N 上記実施の形態では、選択方法として適応度比例戦略を
用いたが、この他、遺伝的アルゴリズム(北野宏明
編)に示されている様な、期待値戦略、ランク戦略、エ
リート保存戦略、トーナメント選択戦略、あるいはGE
NITORアルゴリズム等を用いてもよい。(Equation 4) Here, F l : an individual l among N tire models
F J : J-th adaptive function of N tire models J = 1, 2, 3,... N In the above embodiment, the fitness proportional strategy was used as the selection method. Genetic algorithm (Hiroaki Kitano
Edition), expectation strategy, rank strategy, elite preservation strategy, tournament selection strategy, or GE
A NITOR algorithm or the like may be used.
【0133】次のステップ310では、選択された2個
のタイヤモデルを、使用者が予め入力した確率Tによっ
て交叉させるか否かを決定する。ここでいう、交叉と
は、後述するように、2個のタイヤモデルの要素の一部
を交換することをいう。否定判定で交叉させない場合
は、ステップ312において現在の2個のタイヤモデル
をそのままの状態でステップ316へ進む。一方、肯定
判定で交叉させる場合には、ステップ314において後
述するように2個のタイヤモデルを交叉させる。In the next step 310, it is determined whether or not the two selected tire models are crossed according to the probability T input by the user in advance. As used herein, the term “crossover” refers to exchanging some of the elements of the two tire models. If no crossover is determined in the negative determination, the process proceeds to step 316 in step 312 with the current two tire models as they are. On the other hand, when the vehicle is crossed in the affirmative determination, the two tire models are crossed in step 314 as described later.
【0134】2個のタイヤモデルの交叉は、図21に示
す交叉ルーチンによって行われる。先ず、図20のステ
ップ308において選択された2個のタイヤモデルをタ
イヤモデルa及びタイヤモデルbとすると共に、各々の
タイヤモデルa,bの設計変数について並びを含む設計
変数ベクトルで表し、タイヤモデルaの設計変数ベクト
ルをVra =(r1 a 、r2 a 、・・・、ri a 、・・
・、rn-1 a )、タイヤモデルbの設計変数ベクトルを
Vrb =(r1 b ,r2 b 、・・・ri b 、・・・r
n-1 b )とする。The crossing of the two tire models is performed by a crossing routine shown in FIG. First, the two tire models selected in step 308 of FIG. 20 are referred to as a tire model a and a tire model b, and the design variables of each of the tire models a and b are represented by a design variable vector including a sequence. Vr the design variable vector of a a = (r 1 a, r 2 a, ···, r i a, ··
·, R n-1 a) , Vr a design variable vector of the tire model b b = (r 1 b, r 2 b, ··· r i b, ··· r
n-1 b ).
【0135】図21のステップ350では、予め定めた
乱数を生成し、この乱数に応じてタイヤモデルa,bの
設計変数ベクトルに関する交叉場所iを決定する。次の
ステップ352では、交叉すると決定されたタイヤモデ
ルa,bの設計変数ri a ,ri b に対して、以下の式
に従って距離dを求める。 d=|ri a −ri b |In step 350 of FIG. 21, a predetermined random number is generated, and an intersection point i of the tire model a, b with respect to the design variable vector is determined according to the random number. In the next step 352, cross the determined tire model a, b design variables r i a, the relative r i b, determine the distance d according to the following equation. d = | r i a -r i b |
【0136】次のステップ354では、ri a 、ri b
の取り得る範囲の最小値BL 及び最大値Bu を用いて、
以下の式に従って正規化距離d’を求める。In the next step 354, r i a , r i b
With the possible range of the minimum value B L and the maximum value B u in,
The normalized distance d 'is obtained according to the following equation.
【0137】[0137]
【数5】 (Equation 5)
【0138】ステップ356では、正規化距離d’の値
を適度に分散させるために、図22(a),(b)に示
すような山型の写像関数Z(x)(0≦x≦1,0≦Z
(x)≦0.5)を用いて、以下の式に従って関数値Z
abを求める。 Zab=Z(d’) このようにして、関数値Zabを求めた後、ステップ35
8において新しい設計変数ri ’a 、ri ’b を次の式
に従って求める。In step 356, in order to appropriately disperse the value of the normalized distance d ', a mountain-shaped mapping function Z (x) (0≤x≤1) as shown in FIGS. , 0 ≦ Z
(X) ≦ 0.5) and the function value Z according to the following equation:
Ask for ab . Zab = Z (d ') in this way, after obtaining the function values Z ab, Step 35
The new design variables r i 'a, r i' in 8 Request b according to the following equation.
【0139】[0139]
【数6】 (Equation 6)
【0140】このようにして、ri ’a 、ri ’b を求
めた後、ステップ360で新しい設計変数の並びである
設計変数ベクトルVr’a 、Vr’b は以下のように求
められる。 Vr’a =(r1 a 、r2 a 、・・・ri ' a 、ri+1
b 、・・・、rn-1 b ) Vr’b =(r1 b 、r2 b 、・・・ri ’b 、ri+1
a 、・・・、rn-1 a )After obtaining r i ′ a and r i ′ b in this manner, design variable vectors Vr ′ a , Vr ′ b , which are new arrangements of design variables, are obtained in step 360 as follows. Vr 'a = (r 1 a , r 2 a, ··· r i' a, r i + 1
b, ···, r n-1 b) Vr 'b = (r 1 b, r 2 b, ··· r i' b, r i + 1
a , ..., r n-1 a )
【0141】なお、ri の取り得る範囲の最小値BL 及
び最大値Buは、使用者が予め入力しておく。また、写
像関数Z(x)は図23(a),(b)に示すような、
谷型の関数でもよい。また、上記例では交叉場所iは1
ヶ所であるが、この他に遺伝的アルゴリズム(北野 宏
明 編)に示されているような、複数点交叉または一様
交叉等を用いてもよい。The minimum value B L and maximum value Bu of the possible range of r i are input by the user in advance. Further, the mapping function Z (x) is as shown in FIGS. 23 (a) and 23 (b).
It may be a valley-shaped function. Also, in the above example, the crossover location i is 1
In addition to the above, a multi-point crossover or a uniform crossover as shown in a genetic algorithm (edited by Hiroaki Kitano) may be used.
【0142】このような交叉によって新規な2個のタイ
ヤモデルを生成した後、図20のステップ316では、
使用者が予め入力した確率Sで、突然変異させるか否か
を決定する。この突然変異は、後述するように、設計変
数の一部を微小に変更することをいい、最適な設計変数
となりうる母集団を含む確度を高くするためである。ス
テップ316で、否定判定で突然変異させない場合に
は、ステップ318で現在の2個のタイヤモデルを維持
したまま、次のステップ321進む。肯定判定で突然変
異させる場合には、次のステップ320で以下のように
して突然変異処理を行う。After generating two new tire models by such crossover, in step 316 of FIG.
At the probability S input in advance by the user, it is determined whether or not to mutate. As will be described later, this mutation means to change a part of the design variables minutely, and to increase the accuracy including a population that can be an optimal design variable. If it is determined in step 316 that the mutation is not to be performed, the process proceeds to step 321 while maintaining the current two tire models in step 318. When the mutation is performed in the affirmative determination, the mutation is performed in the following step 320 as follows.
【0143】この突然変異は、図24に示す突然変異ル
ーチンによって行われる。先ず、ステップ362では乱
数を生成し、乱数によって突然変異の場所iを決定す
る。次のステップ364では、距離d’を 0≦d’≦1 の範囲で乱数により決定する。This mutation is performed by the mutation routine shown in FIG. First, in step 362, a random number is generated, and the location i of the mutation is determined by the random number. In the next step 364, the distance d 'is determined by a random number in the range of 0≤d'≤1.
【0144】次のステップ366では、図22(a),
(b)に示すような山型の写像関数Z(x)(0≦x≦
1で、0≦Z(x)≦0.5)あるいは図23(a),
(b)に示すような谷型の写像関数Z(x)を用いて、
以下の式に従って、関数値Zdを求める。 Zd=Z(d’)In the next step 366, FIG.
A mountain-shaped mapping function Z (x) (0 ≦ x ≦
1, 0 ≦ Z (x) ≦ 0.5) or FIG.
Using a valley-shaped mapping function Z (x) as shown in FIG.
The function value Zd is obtained according to the following equation. Zd = Z (d ')
【0145】このようにして、関数値Zdを求めた後、
ステップ368において新しい設計変数ri ’を以下の
式に従って求める。After obtaining the function value Zd in this way,
In step 368, a new design variable r i ′ is obtained according to the following equation.
【0146】[0146]
【数7】 (Equation 7)
【0147】このようにして、設計変数ri ’を求めた
後、ステップ370で求められる、新しい設計変数の並
びである設計変数ベクトルVr’は以下のようになる。 Vr’=(r1 、r2 、・・・ri ’、ri+1 、・・
・、rn-1 )After the design variables r i ′ have been obtained in this manner, the design variable vector Vr ′, which is a sequence of new design variables, obtained in step 370 is as follows. Vr '= (r 1, r 2, ··· r i', r i + 1, ··
·, R n-1 )
【0148】このようにして、新たに生成された2個の
ダイヤモデルについて、次のステップ321では、上記
ステップ303と同様にして(図2のステップ10
4)、各タイヤモデルについて、タイヤ性能予測処理が
実行される。なお、ステップ321では、タイヤ性能予
測処理が実行された場合、予測結果の評価から、予測性
能が良好であるか否かを判断することができるが、ここ
では、予測結果の出力及び予測性能の評価の結果を記憶
でき、適宜参照可能な構成とする。In the next step 321 for the two newly generated diamond models in the same manner as in step 303 (step 10 in FIG. 2).
4) A tire performance prediction process is executed for each tire model. In step 321, when the tire performance prediction process is executed, it is possible to determine whether or not the prediction performance is good from the evaluation of the prediction result. Here, the output of the prediction result and the prediction performance The configuration is such that the result of the evaluation can be stored and can be referred to as appropriate.
【0149】次のステップ322では、新たに生成され
た2個のダイヤモデルについて、目的関数の値と制約条
件の値を演算する。次のステップ324では、得られた
目的関数の値と制約条件の値から前記実施の形態例と同
様に(4)式を用いて適応関数を演算する。In the next step 322, the value of the objective function and the value of the constraint condition are calculated for the two newly generated diamond models. In the next step 324, an adaptive function is calculated from the obtained value of the objective function and the value of the constraint condition by using the equation (4) in the same manner as in the embodiment.
【0150】次のステップ326では、上記2個のタイ
ヤモデルを保存する。次のステップ328では、ステッ
プ326で保存したタイヤモデルの数が、N個に達した
か否かを判断し、N個に達していない場合は、N個にな
るまでステップ308からステップ328を繰り返し実
行する。一方、タイヤモデルの数がN個に達した場合に
は、ステップ330で収束判定をし、収束していない場
合には、N個のタイヤモデルをステップ326で保存さ
れたタイヤモデルに更新し、ステップ308からステッ
プ330を繰り返し実行する。一方、ステップ330で
収束したと判断された場合には、N個のタイヤモデルの
中で制約条件を略満たしながら目的関数の値が最大とな
るタイヤモデルの設計変数の値をもって制約条件を略満
たしながら目的関数を最大にする設計変数の値とし、ス
テップ332においてこの設計変数の値を用いてタイヤ
の形状を決定する。In the next step 326, the two tire models are stored. In the next step 328, it is determined whether or not the number of tire models stored in step 326 has reached N. If the number has not reached N, steps 308 to 328 are repeated until the number becomes N. Execute. On the other hand, if the number of tire models reaches N, convergence determination is made in step 330, and if not, the N tire models are updated to the tire models stored in step 326, Steps 308 to 330 are repeatedly executed. On the other hand, if it is determined in step 330 that the convergence has been achieved, the constraint condition is substantially satisfied with the design variable value of the tire model that maximizes the objective function value while substantially satisfying the constraint condition among the N tire models. In step 332, the shape of the tire is determined using the value of the design variable while maximizing the objective function.
【0151】なお、ステップ330の収束判定は以下の
条件のいずれかを満足したら収束とみなす。 1)世代数がM個に達した 2)一番目的関数の値が大きい線列の数が全体のq%以
上になった 3)最大の目的関数の値が、続くp回の世代で更新され
ない。The convergence determination in step 330 is regarded as convergence if any of the following conditions is satisfied. 1) The number of generations has reached M 2) The number of line strings with the largest value of the objective function has become q% or more of the whole 3) The value of the largest objective function is updated in the next p generations Not done.
【0152】なお、M、q、pは使用者が予め入力して
おく。また、この収束判定には、タイヤ性能の出力を用
いることができる。The user inputs M, q, and p in advance. The output of the tire performance can be used for the convergence determination.
【0153】このように、本実施の形態では、第1実施
の形態に対比して計算量が増加するため、設計開発に要
した時間は若干増加するが、より良い性能のタイヤ設計
を行うことができる、という効果がある。As described above, in this embodiment, since the amount of calculation is increased as compared with the first embodiment, the time required for the design and development slightly increases, but it is necessary to design a tire having better performance. There is an effect that can be.
【0154】なお、ベルト構造に本実施の形態を適用す
ることにより、車両の乗り心地を損ねることなく操縦安
定性を向上させる二律背反する性能を最適なベルト構造
を決定することができる。この場合、目的関数、制約条
件及び設計変数の選定、交叉方法、突然変異の方法を異
ならせることで実現できる。例えば、目的関数として操
縦安定性を向上させるための物理量である横ばね定数を
用い、制約条件として乗り心地を支配する物理量である
縦ばね定数が一定という条件を採用し、縦ばね定数が一
定という条件の下で横ばね定数が最大になるベルト構造
を決定することができる。By applying the present embodiment to the belt structure, it is possible to determine a belt structure that is optimal in terms of opposing performances for improving the steering stability without impairing the riding comfort of the vehicle. In this case, it can be realized by making the selection of the objective function, the constraint condition and the design variable, the crossover method, and the mutation method different. For example, a lateral spring constant, which is a physical quantity for improving steering stability, is used as an objective function, and a condition in which a vertical spring constant, which is a physical quantity that governs ride comfort, is used as a constraint, and a constant vertical spring constant is used. Under the conditions, the belt structure that maximizes the lateral spring constant can be determined.
【0155】また、設計変数としてベルト構造を採用し
たが、その他の補強材等を設計変数として決定してもよ
い。また、ビード部へ補強材等を入れるか否かに適用可
能である。Although the belt structure is used as a design variable, other reinforcing materials and the like may be determined as design variables. Further, the present invention can be applied to a case where a reinforcing material or the like is inserted into the bead portion.
【0156】さらに、ブロック化したタイヤのブロック
形状決定に適用することもできる。この場合、タイヤ周
方向に並んだ大きさの異なるブロック間のブロック剛性
差を少なくすると共に一つのブロックにおいて各方向の
ブロック剛性を均一にするパターンにより偏磨耗性能を
向上させることができる。Further, the present invention can be applied to determination of a block shape of a block-formed tire. In this case, the uneven wear performance can be improved by reducing the block rigidity difference between blocks of different sizes arranged in the tire circumferential direction and making the block rigidity in each direction uniform in one block.
【0157】この場合、ブロックの性能評価用物理量を
表す目的関数として各方向のブロック剛性を均一を用い
ることが好ましく、制約条件にはブロックの面積、サイ
プの長さ、サイプの長さ×サイプの深さ、サイプの個数
等を制約するものがあり、サイプの長さの変化量が初期
モデルでのサイプ長さの±5%以内、サイプの節点座標
がブロックの節点座標で囲まれた図形内に在る、サイプ
節点座標とブロックの外部を表わす直線間の距離が2mm
以上を定めることが好ましい。また、設計変数には、ブ
ロックの節点座標、サイプの節点座標、ブロックの各辺
の溝角度、ブロックの各辺の溝深さ、サイプの幅、サイ
プの埋込み角度、サイプの深さに関したものがあり、サ
イプの節点座標(ブロックの節点座標は固定)を用いる
ことが好ましい。In this case, it is preferable to use uniform block stiffness in each direction as the objective function representing the physical quantity for evaluating the performance of the block. The constraints include the area of the block, the sipe length, and the sipe length × sipe length. There are restrictions on the depth, number of sipes, etc., the amount of change in the sipe length is within ± 5% of the sipe length in the initial model, and the node coordinates of the sipe are in the figure surrounded by the node coordinates of the block The distance between the sipe node coordinates and the line representing the outside of the block is 2mm
It is preferable to determine the above. The design variables are related to the node coordinates of the block, the node coordinates of the sipe, the groove angle of each side of the block, the groove depth of each side of the block, the sipe width, the sipe embedding angle, and the sipe depth. It is preferable to use sipe node coordinates (block node coordinates are fixed).
【0158】なお、第1実施の形態と、第2実施の形態
とを組み合わせてもよい。すなわち、交叉、突然変異に
よって得られた設計案をもとに目的関数、制約条件を演
算する場合には、Goldberg,D.E.,"Genetic Algorithms
in Search,Optimization andMachineイ Learning",Addis
on-Wesley(1989)に記載されているように局所的な最適
解に落ち込まないものの、真の最適解を求めることが難
しいという問題点がある。このため、第2実施の形態の
ステップ222の演算処理として、第1実施の形態のス
テップ104〜116の処理を用いて、各方法を組み合
わせれば、上記問題点を解決できる。このような、局所
的な最適解に落ち込まず、真の最適解を得る方法は、こ
こで述べた手法以外に、前記参考文献に記載されてある
焼きなまし法(Simulated Annealing)と呼ばれる方法を
組み合わせることもできる。Note that the first embodiment and the second embodiment may be combined. In other words, when calculating an objective function and constraints based on a design plan obtained by crossover and mutation, Goldberg, DE, "Genetic Algorithms
in Search, Optimization and Machine Learning i ", Addis
As described in on-Wesley (1989), there is a problem that it is difficult to find a true optimal solution although it does not fall into a local optimal solution. Therefore, the above problem can be solved by combining the methods using the processing of steps 104 to 116 of the first embodiment as the arithmetic processing of step 222 of the second embodiment. Such a method of obtaining a true optimal solution without falling into a local optimal solution is to combine a method called Simulated Annealing described in the above-mentioned reference in addition to the method described here. Can also.
【0159】〔第3実施の形態〕本実施の形態は、最適
なタイヤの設計パラメータを求める最適化装置に本発明
を適用したものである。本実施の形態の最適化装置で
は、高等動物の神経回路網が工学的にモデル化された非
線形予測技術である学習後のニューラル・ネットワーク
を変換系として最適化計算によって設計パラメータを求
めている。なお、本実施の形態は、上記実施の形態と略
同様の構成のため、同一部分には同一符号を付して詳細
な説明を省略する。[Third Embodiment] In the present embodiment, the present invention is applied to an optimizing device for obtaining optimum tire design parameters. In the optimizing device of the present embodiment, a design parameter is obtained by optimization calculation using a neural network after learning, which is a nonlinear prediction technique in which a neural network of a higher animal is modeled by engineering, as a conversion system. In this embodiment, since the configuration is substantially the same as that of the above-described embodiment, the same portions are denoted by the same reference numerals and detailed description thereof will be omitted.
【0160】本実施の形態に係る最適化の実施をするた
めの最適化装置60は、図1の空気入りタイヤの設計方
法を実施するためのパーソナルコンピュータと同様の構
成で実施でき、コンピュータ本体12は予め記憶された
プログラムに従って非線形化予測手法によるニューラル
ネットワークを用いてタイヤの形状、構造、パターンの
設計パラメータ等からその性能を予測すると共に制約条
件を満たしかつ目的関数を最適(例えば、最大または最
小)にする設計変数を演算する。CRT14は。コンピ
ュータ本体12の演算結果等を表示する。The optimizing device 60 for performing the optimization according to the present embodiment can be embodied in the same configuration as the personal computer for practicing the pneumatic tire designing method shown in FIG. Predicts the performance of tires from the shape, structure, pattern design parameters, etc. using a neural network based on a nonlinear prediction method according to a program stored in advance and satisfies constraints and optimizes an objective function (for example, maximum or minimum). ) Is calculated. CRT14. The calculation result of the computer main body 12 is displayed.
【0161】詳細には図25に示すように、最適化装置
60は、マイクロコンピュータを含んで構成されたコン
ピュータ本体12、データ入出力装置28、データやコ
マンドを入力するためのキーボード10、及びモニター
14から構成されている。コンピュータ本体12は、C
PU16、ROM18、RAM50、変換系等(詳細は
後述)を記憶するためのメモリ52、本体と他の装置と
の間でデータ等をやりとりするための入出力装置(以
下、I/Oという)56及びこれらをデータやコマンド
が入出力可能なように接続されたバス54から構成され
ている。なお、ROM18には、後述する処理プログラ
ムが記憶されている。なお、データ入出力装置28は、
数値表現されたタイヤの形状、構造、パターンの設計パ
ラメータ、製造条件、タイヤ性能(本実施の形態ではタ
イヤの形状、構造、パターン等)が外部記憶手段に記憶
されている場合に、外部記憶手段から読み込むための装
置であり、キーボード10を入力装置として用いる場合
には不要である。More specifically, as shown in FIG. 25, the optimizing device 60 includes a computer main body 12 including a microcomputer, a data input / output device 28, a keyboard 10 for inputting data and commands, and a monitor. 14. The computer body 12 is C
PU 16, ROM 18, RAM 50, memory 52 for storing a conversion system and the like (details will be described later), and input / output device (hereinafter referred to as I / O) 56 for exchanging data and the like between the main body and another device. And a bus 54 connected to these so that data and commands can be input and output. The ROM 18 stores a processing program described later. The data input / output device 28
When the numerically expressed tire shape, structure, pattern design parameters, manufacturing conditions, and tire performance (in this embodiment, tire shape, structure, pattern, etc.) are stored in the external storage means, the external storage means And is unnecessary when the keyboard 10 is used as an input device.
【0162】図26は本実施の形態の最適化装置60の
機能別概略構成を示すブロック図である。本実施の形態
の最適化装置60では、最大化もしくは最小化すべきタ
イヤ性能(これを目的関数という)を最適化してその最
適化したタイヤ性能に対する設計パラメータを出力す
る。FIG. 26 is a block diagram showing a schematic configuration for each function of the optimizing device 60 according to the present embodiment. The optimization device 60 of the present embodiment optimizes the tire performance to be maximized or minimized (this is called an objective function) and outputs design parameters for the optimized tire performance.
【0163】この最適化装置60は、機能別に、非線形
演算部62、最適化演算部64、性能予測データ入力部
70、最適化項目入力部72及び最適化結果出力部74
に分類される。非線形演算部62は、ニューラルネット
ワークで構成された(詳細後述)変換系の計算部として
機能し、性能予測データ入力部70から入力されたデー
タに基づいて、タイヤの形状、構造、パターン、製造条
件とその性能とが関連付けられた変換系を求めるための
ものである。なお、ここでいう変換系とは、タイヤの形
状、構造、パターンの設計パラメータ及び製造条件等と
その性能とが1対1に対応するように変換及び逆変換が
可能な変換系そのものをいい、学習後のニューラルネッ
トワークを数式で表現するときは数式及びその係数を含
めたものをいう。性能予測データ入力部70は、タイヤ
の形状、構造、パターンの設計パラメータ及び製造条件
等と、それらに対応する性能との各データを入力するた
めのものである。この場合の性能はタイヤ性能予測処理
によって求められるものである。The optimizing device 60 includes, for each function, a nonlinear operation unit 62, an optimization operation unit 64, a performance prediction data input unit 70, an optimization item input unit 72, and an optimization result output unit 74.
are categorized. The non-linear operation unit 62 functions as a calculation unit of a conversion system formed by a neural network (details will be described later), and based on the data input from the performance prediction data input unit 70, the shape, structure, pattern, and manufacturing conditions of the tire. And a conversion system in which the performance of the conversion system is associated. Here, the conversion system means a conversion system itself that can perform conversion and inverse conversion such that the shape, structure, pattern design parameters, manufacturing conditions, and the like of the tire correspond to the performance one-to-one. When the neural network after learning is expressed by a mathematical expression, it refers to the expression including the mathematical expression and its coefficient. The performance prediction data input unit 70 is for inputting data such as tire shape, structure, pattern design parameters, manufacturing conditions, and the like, and performance corresponding thereto. The performance in this case is obtained by the tire performance prediction processing.
【0164】最適化項目入力部72は、最大化もしく
は最小化すべきタイヤの予測もしくは計測される物理量
等タイヤ性能(後述の目的関数)、最大化、もしくは
最小化する時に制約を設けるタイヤの予測もしくは計測
される物理量、及びタイヤの形状・構造・パターンの設
計パラメータ並びに加硫温度や等の製造条件、タイヤ
の形状・構造・パターンの設計パラメータ及び製造条件
のとりうる範囲、、最適化に関する方法の選択及びそ
の時のパラメータ等を入力するためのものである。The optimization item input section 72 predicts a tire to be maximized or minimized or measures tire performance such as measured physical quantity (objective function described later), or predicts or estimates a tire to be restricted when maximizing or minimizing. Physical parameters to be measured, design parameters for tire shape, structure, and pattern, as well as manufacturing conditions such as vulcanization temperature, possible ranges of design parameters and manufacturing conditions for tire shape, structure, and pattern, and methods for optimization. This is for inputting selection and parameters at that time.
【0165】なお、上記の最適化に関する方法は、数理
計画法及び遺伝的アルゴリズム等の最適化手法がある
が、本実施の形態では数理計画法による最適化手法を選
択するものとする。The above-mentioned optimization methods include optimization methods such as mathematical programming and genetic algorithms. In the present embodiment, it is assumed that an optimization method based on mathematical programming is selected.
【0166】最適化演算部64は、目的関数を収束する
まで最適化するためのものであり、目的関数・制約条件
演算部66及び目的関数最適化演算部68から構成され
る。目的関数・制約条件演算部66は非線形演算部62
による変換系を用いてタイヤの形状、構造、パターンの
設計パラメータ及び製造条件からそのタイヤ性能を予測
するためのものであり、目的関数最適化演算部68は最
適化項目入力部72で入力した目的関数を制約条件を満
たしつつ収束するまで最適化するためのものである。The optimization operation section 64 is for optimizing the objective function until it converges, and is composed of an objective function / constraint condition operation section 66 and an objective function optimization operation section 68. The objective function / constraint condition calculation unit 66 is a non-linear calculation unit 62
Is used to predict the tire performance from the design parameters and manufacturing conditions of the shape, structure, and pattern of the tire by using the conversion system according to the above. This is to optimize the function until it converges while satisfying the constraints.
【0167】最適化結果出力部74は、最適化演算部6
4による最適化の結果として、入力された最適化項目を
満足するように最適化された、タイヤの形状、構造、パ
ターンの設計パラメータと製造条件を出力するためのも
のである。The optimization result output unit 74 includes the optimization operation unit 6
As a result of the optimization according to No. 4, the tire shape, structure, pattern design parameters and manufacturing conditions optimized to satisfy the input optimization item are output.
【0168】なお、本実施の形態では、非線形演算部6
2は、図25に示すハードウェア資源及び後述するソフ
トウェア資源を用いて構成され、後述するように概念的
なニューラルネットワークで構成された変換機能を有す
ると共に、それを学習する学習機能を有している。ま
た、非線形演算部62は、学習機能を有さない変換機能
のみを有する構成とすることも可能である。すなわち、
後述するように、非線形演算部62は、タイヤの形状、
構造、パターンの設計パラメータ及び製造条件とそのタ
イヤ性能とが関連付けられた変換系を求めるものである
が、タイヤの形状、構造、パターンの設計パラメータ及
び製造条件とその性能との間で変換できればよい。従っ
て、タイヤの形状、構造、パターンの設計パラメータ及
び製造条件とその性能との対応を予め他のニューラルネ
ットワークで学習し、学習された他のニューラルネット
ワークの変換係数を入力するようにして、この変換係数
を用いてタイヤの形状、構造、パターンの設計パラメー
タ及び製造条件とその性能とが関連付けられた変換系を
求めてもよい。つまり、変換係数が入力される構成であ
れば、変換係数を用いてタイヤの形状、構造、パターン
の設計パラメータ及び製造条件とそのタイヤ性能との間
で変換する変換のみの機能でよい。また、これらの対応
をルックアップテーブルとして記憶して、記憶されたル
ックアップテーブルを参照することによって、変換して
もよい。In the present embodiment, the nonlinear operation unit 6
2 is configured using the hardware resources shown in FIG. 25 and software resources to be described later, has a conversion function formed by a conceptual neural network as described later, and has a learning function to learn the same. I have. Further, the non-linear operation unit 62 may be configured to have only a conversion function without a learning function. That is,
As will be described later, the non-linear operation unit 62 determines the shape of the tire,
A conversion system in which the design parameters and manufacturing conditions of the structure and the pattern and the tire performance are associated with each other is obtained. However, it is sufficient that the design parameters and the manufacturing conditions of the tire shape, structure and pattern and the manufacturing condition and the performance can be converted. . Therefore, the correspondence between the design parameters and the manufacturing conditions of the tire shape, structure, and pattern and the performance thereof is learned in advance by another neural network, and the learned conversion coefficient of the other neural network is input. The conversion system in which the design parameters of the tire, the design parameters of the pattern, and the manufacturing conditions are associated with the performance using the coefficients may be obtained. That is, as long as the conversion coefficient is input, a function of only conversion for converting between the tire shape, structure, pattern design parameters and manufacturing conditions and the tire performance using the conversion coefficient may be used. Alternatively, these correspondences may be stored as a look-up table and converted by referring to the stored look-up table.
【0169】上記の非線形演算部62は、タイヤの形状
・構造・パターンの設計パラメータ及び製造条件の各値
毎の入力を可能とするために入力層としてタイヤの形状
・構造・パターンの設計パラメータ及び製造条件の数に
応じたニューロンを有し、中間層を介して出力層として
目的関数や制約条件に関係した予測するタイヤ性能項目
の数に応じたニューロンを有して各々のニューロンがシ
ナプスによって結合されたニューラルネットワークを構
成している。この非線形演算部62は、後述する学習後
に、タイヤの形状・構造・パターンの設計パラメータ及
び製造条件の各値が入力されると、それに対応する性能
が出力される。学習時には、タイヤの形状・構造・パタ
ーンの設計パラメータ及び製造条件に対応する既知の性
能が教師として入力され、出力の性能と既知の性能との
誤差差分等の大小により、タイヤの形状・構造・パター
ンの設計パラメータ及び製造条件の各値と、その性能と
が対応されるように設定される。The above-mentioned non-linear operation section 62 is used as an input layer to input design parameters of tire shape, structure and pattern and design parameters of tire shape, structure and pattern. It has neurons according to the number of manufacturing conditions, and as output layers via the intermediate layer, neurons according to the number of tire performance items to be predicted related to objective functions and constraints, and each neuron is connected by synapses. Of the neural network. When the values of the design parameters and the manufacturing conditions of the shape, structure, and pattern of the tire are input after learning, which will be described later, the non-linear operation unit 62 outputs the performance corresponding thereto. At the time of learning, the known performance corresponding to the design parameters of the tire shape / structure / pattern and the manufacturing conditions are input as a teacher, and the shape / structure / tire / size of the tire is determined by the magnitude of the error difference between the output performance and the known performance. Each value of the pattern design parameter and the manufacturing condition is set so as to correspond to the performance.
【0170】この非線形演算部62に用いられているニ
ューラルネットワークの一例としては、図27に示すよ
うに、ニューロンに対応する所定数のユニットI1、I
2、・・・、Ip(p>1)から成る入力層、多数のユ
ニットM1、M2、・・・、Mq(q>1)から成る中
間層、及び所定数の出力ユニットU1、U2、・・・、
Ur(r>1)から成る出力層から構成されている。な
お、入力層のユニット数、及び出力層のユニット数はタ
イヤの形状・構造・パターンの設計パラメータ及び製造
条件個数、性能の個数に応じて設定すればよい。また、
中間層の各ユニット及び出力層の各ユニットには出力値
を所定値だけオフセットさせるためのオフセットユニッ
ト46、48に接続されている。上記入力層のユニット
には例えば、タイヤのベルトの幅、ベルトの角度、ベル
トの材質、タイヤ形状をあらわすパラメータ、そしてコ
ストを入力値として用いることができる。出力層のユニ
ットには例えば、転がり抵抗、応力・歪み、タイヤのバ
ネ特性、タイヤの接地特性等を出力値として用いること
ができる。As an example of the neural network used in the non-linear operation unit 62, as shown in FIG. 27, a predetermined number of units I1, I
, Ip (p> 1), an intermediate layer composed of a number of units M1, M2,..., Mq (q> 1), and a predetermined number of output units U1, U2,.・ ・ 、
It is composed of an output layer made of Ur (r> 1). The number of units in the input layer and the number of units in the output layer may be set in accordance with the design parameters of tire shape, structure, and pattern, the number of manufacturing conditions, and the number of performances. Also,
Each unit of the intermediate layer and each unit of the output layer are connected to offset units 46 and 48 for offsetting the output value by a predetermined value. For the unit of the input layer, for example, a parameter representing the width of the tire belt, the angle of the belt, the material of the belt, the shape of the tire, and the cost can be used as input values. For the output layer unit, for example, rolling resistance, stress / strain, tire spring characteristics, tire grounding characteristics, and the like can be used as output values.
【0171】なお、本実施の形態では、中間層のユニッ
ト及び出力層のユニットは入出力関係がシグモイド関数
によって表されるシグモイド特性を有する神経回路素子
により構成され、入力層のユニットは入出力関係が線形
の神経回路素子で構成されている。このシグモイド特性
を有するように構成することによって、出力値は実値
(正の数)となる。In this embodiment, the unit of the intermediate layer and the unit of the output layer are constituted by neural circuit elements having sigmoid characteristics whose input / output relation is represented by a sigmoid function, and the unit of the input layer is connected to the input / output relation. Are composed of linear neural circuit elements. By configuring so as to have this sigmoid characteristic, the output value becomes a real value (positive number).
【0172】非線形演算部62における、中間層のユニ
ット及び出力層のユニットの各々の出力は、次の
(5)、(6)式で表すことができる。すなわち、或る
ユニットについて、入力側のシナプスの個数をpとし、
各シナプス結合の強さに相当する重み(ユニットの結合
係数)をwji(1≦j≦N,1≦i≦p)とし、各入力
信号をxj とするとき、ニューロンの膜電位の平均値に
相当する仮想的な内部状態変数uは次の(5)で表すこ
とができ、出力yはニューロンの特性を表す非線形関数
fにより次の(6)式で表すことができる。The outputs of the units of the intermediate layer and the units of the output layer in the nonlinear operation unit 62 can be expressed by the following equations (5) and (6). That is, for a unit, the number of synapses on the input side is p,
Assuming that a weight (coupling coefficient of a unit) corresponding to the strength of each synaptic connection is w ji (1 ≦ j ≦ N, 1 ≦ i ≦ p) and each input signal is x j , an average of the membrane potential of the neuron The virtual internal state variable u corresponding to the value can be expressed by the following (5), and the output y can be expressed by the following equation (6) using a nonlinear function f indicating the characteristics of the neuron.
【0173】[0173]
【数8】 (Equation 8)
【0174】但し、bj はオフセットユニットから供給
されるオフセット値、Wjiは異なる層のi番目とj番目
のユニット間の重みを表す。Here, b j represents the offset value supplied from the offset unit, and W ji represents the weight between the i-th and j-th units in different layers.
【0175】従って、入力層のユニットへタイヤの形
状、構造、パターンの設計パラメータ及び製造条件の各
値を入力することによって、出力層のユニットから、タ
イヤ性能の個数に応じた各値が出力される。Therefore, by inputting each value of the design parameter and the manufacturing condition of the tire shape, structure, and pattern to the unit of the input layer, each value corresponding to the number of tire performances is output from the unit of the output layer. You.
【0176】なお、上記の入力層の各ユニットの特性は
入力をそのまま出力する特性でよい。また、非線形演算
部62(ニューラルネットワーク)の各ユニットの重み
(結合係数)は、後述する学習処理により、既知である
予測データについて誤差が最小となるように学習・修正
される。Note that the characteristics of each unit in the input layer described above may be characteristics that output the input as it is. Further, the weight (coupling coefficient) of each unit of the non-linear operation unit 62 (neural network) is learned / corrected by a learning process described later so that the error of the known prediction data is minimized.
【0177】次に、非線形演算部62におけるニューラ
ルネットワークの学習の処理の詳細を図28を参照して
説明する。本実施の形態では、タイヤの形状、構造、パ
ターンの設計パラメータ及び製造条件の各値によってタ
イヤを試作・評価、またはタイヤをモデル化しコンピュ
ータで予測することによってタイヤの性能に関するデー
タを得る。また、タイヤの形状、構造、パターンの設計
パラメータ及び製造条件の各値と、その性能を表す各値
との対応をデータとして学習に用いる。Next, the details of the neural network learning process in the nonlinear operation section 62 will be described with reference to FIG. In the present embodiment, data relating to the performance of the tire is obtained by trial production / evaluation of the tire based on the values of the design parameters and manufacturing conditions of the shape, structure, and pattern of the tire, or by modeling and predicting the tire by a computer. In addition, the correspondence between each value of the design parameters and manufacturing conditions of the shape, structure, and pattern of the tire and each value representing its performance is used as learning data.
【0178】なお、複数のデータのうち所定数(例え
ば、全体の90%)のデータを学習データとすると共
に、それ以外(例えば、残り10%)のデータをテスト
データとしている。これは予測データを、ニューラルネ
ットワークの学習時に用いるデータと、学習が終了した
ニューラルネットワークが最適に学習がなされたかを確
認するデータとに用いるためである。また、これらタイ
ヤの形状、構造、パターンの設計パラメータ及び製造条
件の各値を入力データとすると共に、タイヤの性能を表
す各値を出力教師データとしている。A predetermined number (for example, 90% of the entire data) of a plurality of data is used as learning data, and the other data (for example, the remaining 10%) is used as test data. This is because the prediction data is used for data to be used at the time of learning of the neural network and data for confirming whether or not the neural network after the learning has been optimally learned. Each value of the design parameters and manufacturing conditions of the shape, structure, and pattern of the tire is used as input data, and each value representing the performance of the tire is used as output teacher data.
【0179】まず、図28のステップ460では、予め
求めた、学習データ及びテストデータを読み取る。次の
ステップ462では、ニューラルネットワークにおける
各ユニットのの結合係数(重み)及びオフセット値を予
め定めた値に設定することによって初期化する。次のス
テップ464では、タイヤの形状、構造、パターンの設
計パラメータ及び製造条件が既知の複数の学習データを
用いてニューラルネットワークを学習させるため、中間
層及び出力層の各々のユニットの誤差を求める。First, in step 460 of FIG. 28, the learning data and the test data obtained in advance are read. In the next step 462, initialization is performed by setting the coupling coefficient (weight) and offset value of each unit in the neural network to predetermined values. In the next step 464, an error of each unit of the intermediate layer and the output layer is determined in order to train the neural network using a plurality of learning data whose design parameters and manufacturing conditions of the shape, structure, and pattern of the tire are known.
【0180】出力層の誤差は学習データのタイヤ性能に
対する差を誤差とすることができる。各結合係数及びオ
フセット値の少なくとも1つを僅かづつ変化させること
によって出力層の誤差、すなわちユニットの誤差が最小
になるようにすることができる。また、中間層の誤差
は、出力層の誤差を用いて誤差逆伝搬法等の逆計算によ
り求めることができる。The error of the output layer can be the difference between the learning data and the tire performance. By slightly changing at least one of each coupling coefficient and offset value, the error of the output layer, that is, the error of the unit can be minimized. The error in the intermediate layer can be obtained by an inverse calculation such as an error back propagation method using the error in the output layer.
【0181】次のステップ466では、上記求めた各結
合係数及びオフセット値を更新(書換え)して、次のス
テップ468においてその更新された各結合係数及びオ
フセット値によるニューラルネットワークによってテス
トデータの各々をテストしてテスト結果の値としてタイ
ヤの性能を表すデータを得る。次のステップ470で
は、上記ステップ468で求めたテスト結果の値が収束
判定の基準である所定範囲内の値か否かを判別すること
により収束したか否かを判断するか、または上記の処理
を所定回数繰り返ししたか否かを判断し、肯定判断の場
合には本ルーチンを終了する。一方、否定判断の場合に
はステップ464へ戻り、上記処理を繰り返す。これに
よって、学習データを入力した場合に、中間層及び出力
層の各々のユニットの誤差が最小になるように各結合係
数及びオフセット値が定まる。In the next step 466, each of the obtained coupling coefficients and offset values is updated (rewritten), and in the next step 468, each of the test data is converted by the neural network based on the updated coupling coefficients and offset values. The test is performed to obtain data representing the performance of the tire as a value of the test result. In the next step 470, it is determined whether or not the value of the test result obtained in the above step 468 is within a predetermined range which is a criterion of convergence determination, thereby determining whether or not the convergence is achieved. Is repeated a predetermined number of times, and in the case of an affirmative determination, this routine ends. On the other hand, if a negative determination is made, the process returns to step 464 and the above processing is repeated. Thus, when learning data is input, each coupling coefficient and offset value are determined so that the error of each unit of the intermediate layer and the output layer is minimized.
【0182】このようにして、タイヤの形状、構造、パ
ターンの設計パタメータ及び製造条件が既知の複数の予
測データを用いてニューラルネットワークを学習させ
る。すなわち、教師信号に対するニューラルネットワー
クの出力層からの出力値の誤差が最小となるように学習
される。このように、学習することによって非線形演算
部32では、タイヤの形状、構造、パターンの設計パラ
メータ及び製造条件の値が入力されると、タイヤの性能
を表す値を出力することになる。As described above, the neural network is trained by using a plurality of prediction data whose tire shape, structure, pattern design parameters and manufacturing conditions are known. That is, learning is performed so that the error of the output value from the output layer of the neural network with respect to the teacher signal is minimized. As described above, by learning, when the values of the design parameters of the shape, structure, and pattern of the tire and the values of the manufacturing conditions are input, the nonlinear operation unit 32 outputs a value representing the performance of the tire.
【0183】なお、以上の処理が終了し、ニューラルネ
ットワークの学習が十分に行われた後に、ネットワーク
の構造、すなわち結合係数やオフセット値をメモリ52
に記憶し、変換系を構築するようにしてもよい。After the above processing is completed and the learning of the neural network is sufficiently performed, the network structure, that is, the coupling coefficient and the offset value are stored in the memory 52.
And a conversion system may be constructed.
【0184】上記では非線形演算部62としてニューラ
ルネットワークを用いた場合を説明したが、次の(7)
式に示すように、多項式による応答曲面法を利用した変
換系を用いることもできる。In the above, the case where a neural network is used as the non-linear operation section 62 has been described.
As shown in the equation, a conversion system using a response surface method based on a polynomial can also be used.
【0185】[0185]
【数9】 (Equation 9)
【0186】次に、本実施の形態の最適化装置60の作
動を図29のフローチャートを参照してさらに説明す
る。最適化装置60の電源が投入または実行開始の指示
がキーボードよりなされると、図29のステップ400
へ進み、タイヤの形状、構造、パターンの設計パラメー
タxi (i=1〜p)、目的関数、最大実験回数を設定
する。すなわち、何れの性能を改良するか、またその場
合、何回程度の実験回数までに最適なタイヤの形状、構
造、パターンの設計パラメータを決定したいかを設定す
る。Next, the operation of the optimizing device 60 according to the present embodiment will be further described with reference to the flowchart in FIG. When the power of the optimizing device 60 is turned on or an instruction to start execution is given from the keyboard, step 400 in FIG.
Then, the design parameters x i (i = 1 to p) of the tire shape, structure, and pattern, the objective function, and the maximum number of experiments are set. That is, which performance is to be improved, and in that case, how many times the number of experiments is desired to determine the optimal tire shape, structure, and pattern design parameters are determined.
【0187】次のステップ402では、ステップ400
で設定したタイヤの形状、構造、パターンの設計パラメ
ータxi の許容範囲を設定し(xi L ≦xi ≦xi U :
xi L は下限値、xi U は上限値)、次のステップ40
4では実験または数値計算による解析回数M及びタイヤ
の形状、構造、パターンの設計パラメータの位置を表す
変数eを初期化する(M=0、i=1)。In the next step 402, the step 400 is executed.
Design parameters for tire shape, structure and pattern set in
Data xiSet the tolerance of (xi L≤xi≤xi U:
xi LIs the lower limit, xi UIs the upper limit), the next step 40
In the fourth section, the number of analysis M and the tires by experiment or numerical calculation
Represents the position of the design parameters of the shape, structure, and pattern
The variable e is initialized (M = 0, i = 1).
【0188】次のステップ406では、ステップ400
で設定したタイヤの形状、構造、パターンの設計パラメ
ータxi 、タイヤ性能に関して、過去の実験データを利
用できるか否かを判定し、肯定判定で利用できるときは
ステップ408へ進み、否定判定で新規に求めなければ
ならないときはステップ420へ進む。In the next step 406, step 400
It is determined whether or not past experimental data can be used with respect to the tire shape, structure, pattern design parameters x i , and tire performance set in the step. If it is necessary to obtain the value, go to step 420.
【0189】ステップ420では、直交表または最適実
験計画等を用いて、何れのタイヤの形状、構造、パター
ンの設計パラメータxi を変化させて実験を行うかを決
定することによってタイヤの形状、構造、パターンの設
計パラメータパラメータを決定する。このタイヤの形
状、構造、パターンの設計パラメータの決定は、「Boxa
nd Draper;"Empirical Model Builing and Response Su
rfaces",John Wiley &Sons,New York 」に記載の方法を
利用することができる。[0189] At step 420, using the orthogonal array or optimal experimental design, etc., the shape of any of the tire structure, shape of the tire by determining whether to perform experiments by changing the design parameters x i of pattern, structure And the design parameters of the pattern are determined. The determination of the design parameters for the shape, structure and pattern of this tire is described in Boxa
nd Draper; "Empirical Model Builing and Response Su
rfaces ", John Wiley & Sons, New York".
【0190】次のステップ422では、ステップ420
で決定した実験計画に従ったタイヤの形状、構造、パタ
ーンの設計パラメータにより各設計変数を変化させたタ
イヤモデルを作成する。すなわち、全実験数または数値
解析の回数をni として、n i 個のタイヤ断面形状を有
限要素法等のように空気充填時のタイヤ周方向ベルト張
力を数値的・解析的に求めることができる手法によりモ
デル化し、内部構造を含むタイヤ基本モデルを求める。In the next step 422, step 420
Tire shape, structure, and pattern according to the experimental plan determined in
The design parameters for each parameter are changed according to the
Create an ear model. That is, the total number of experiments or numerical values
Number of analysis is niAs n iTire cross section
Tension in the tire circumferential direction at the time of air filling as in the limiting element method
The method is capable of calculating the force numerically and analytically.
Delling and obtaining a tire basic model including the internal structure.
【0191】また、このステップ422では、タイヤ性
能評価用物理量を表す目的関数、タイヤ断面形状を制約
する制約条件及びni 個のタイヤモデルのタイヤ断面形
状を決定する設計変数を決定する。この後に、ステップ
424において、ni 個のタイヤモデルの各々につい
て、上記説明した図2のステップ104と同様にして、
タイヤ性能予測処理を実行する。これにより、タイヤ性
能予測結果が得られることになる。In step 422, an objective function representing a physical quantity for tire performance evaluation, constraints for restricting the tire cross-sectional shape, and design variables for determining the tire cross-sectional shapes of the n i tire models are determined. Thereafter, in step 424, for each of the n i tire models, in the same manner as in step 104 of FIG. 2 described above,
Execute tire performance prediction processing. As a result, a tire performance prediction result is obtained.
【0192】タイヤ性能予測処理が終了した後の、図2
9のステップ426ではni 個のタイヤモデルの各設計
変数の各々の目的関数OBJJ 及び制約条件GJ を演算
し、記憶する。FIG. 2 after the tire performance prediction processing is completed.
In step 426 of step 9, the objective function OBJ J and the constraint condition G J of each of the design variables of the n i tire models are calculated and stored.
【0193】次のステップ428では、上記で説明した
ようにしてニューラルネットワークを学習する。すなわ
ち、入力層へ入力する値をタイヤの形状、構造、パター
ンの設計パラメータの各値、出力層から出力される値を
タイヤの性能の各値としてニューラルネットワークを学
習する。At the next step 428, the neural network is learned as described above. That is, the neural network learns the values input to the input layer as the values of the design parameters of the shape, structure, and pattern of the tire, and the values output from the output layer as the values of the performance of the tire.
【0194】次のステップ430では、目標物性・特性
に対して寄与が少ないタイヤの形状、構造、パターンの
設計パラメータの有無を判断する。例えば、入力層の少
なくとも1つのユニットへ入力したタイヤの形状、構
造、パターンの設計パラメータxi を僅か変化させたと
きに対する出力層のタイヤ性能の変化傾向を示す感度、
及び入力層の少なくとも1つのユニットからの出力を零
にしたときに対する、出力層のタイヤ性能の予測精度の
低下度合を計算し、寄与が少ないタイヤの形状、構造、
パターンの設計パラメータを決定する。これは感度が小
さくその入力を無視しても予測精度が低下しないタイヤ
の形状、構造、パターンの設計パラメータは寄与が少な
いと考えられるためである。In the next step 430, it is determined whether or not there are tire shape, structure, and pattern design parameters that have little contribution to the target physical properties and characteristics. For example, the sensitivity showing a changing trend in the tire performance of the output layer for the time obtained by slightly changing the shape of at least one of the tire enter into the unit, structure, pattern design parameter x i of the input layer,
And calculating the degree of decrease in the prediction accuracy of the tire performance of the output layer with respect to the case where the output from at least one unit of the input layer is made zero, and the shape, structure,
Determine the design parameters for the pattern. This is because the design parameters of the tire shape, structure, and pattern, which have low sensitivity and do not reduce the prediction accuracy even if the input is ignored, are considered to have little contribution.
【0195】寄与が少ないタイヤの形状、構造、パター
ンの設計パラメータが有るときは、ステップ430で肯
定判断され、次のステップ432において寄与が少ない
タイヤの形状、構造、パターンの設計パラメータxi を
削除し、その削除された後のタイヤの形状、構造、パタ
ーンの設計パラメータによって再度学習する(ステップ
428)。一方、寄与が少ないタイヤの形状、構造、パ
ターンの設計パラメータが無のときはステップ430で
否定判断され、次のステップ434において上記学習さ
れたニューラルネットワークの入力層(タイヤの形状、
構造、パターンの設計パラメータ)と出力層(タイヤ性
能)の関係を記憶する。すなわち、各結合係数及びオフ
セット値を記憶する。[0195] The shape of less contributing tire, when the structure, design parameters of the pattern is present, an affirmative determination in step 430, deletes the shape of less contributing tire in a next step 432, the structure, the design parameters x i of the pattern Then, learning is performed again based on the design parameters of the shape, structure, and pattern of the tire after the deletion (step 428). On the other hand, when there is no design parameter of the shape, structure, or pattern of the tire having a small contribution, a negative determination is made in step 430, and in the next step 434, the input layer (the tire shape,
The relationship between the structure and pattern design parameters) and the output layer (tire performance) is stored. That is, each coupling coefficient and offset value are stored.
【0196】次のステップ436では、記憶された入力
層(タイヤの形状、構造、パターンの設計パラメータ)
と出力層(タイヤ性能)の関係を用いて後述するように
して目的関数を最適化することによって最良のタイヤの
形状、構造、パターンの設計パラメータxi を求める
(図30)。At the next step 436, the stored input layer (design parameters of the shape, structure and pattern of the tire)
Determining the shape of the best tire, structure, design parameters x i of the pattern by optimizing the objective function as described later using the relationship between the output layer (tire performances) and (Figure 30).
【0197】最適化が終了すると、次のステップ438
で実験回数または解析回数Mが増加され(M=M+
ni )、次のステップ440において、M<(設定され
た最大の実験回数または解析回数)か否かが判断され、
小さい場合には、ステップ442へ進む。When the optimization is completed, the next step 438
Increases the number of experiments or analysis M by (M = M +
n i ), in the next step 440, it is determined whether M <(the set maximum number of experiments or analysis) or not,
If smaller, the process proceeds to step 442.
【0198】ステップ442では変数iをインクリメン
トし、次のステップ444で、以下の(8)〜(10)
式に示すようにタイヤの形状、構造、パターンの設計パ
ラメータの許容範囲を再設定してステップ420へ戻
る。この処理を繰り返すことで、最適なタイヤの形状、
構造、パターンの設計パラメータxi OPT の精度を向上
することができる。なお、ステップ444の許容範囲の
再設定は、ステップ402で定めたタイヤの形状、構
造、パターンの設計パラメータの許容範囲を狭め設定を
行い、ステップ420ではこの狭めた領域について再実
験点の計画を行う。In step 442, the variable i is incremented. In the next step 444, the following (8) to (10)
As shown in the equation, the allowable range of the design parameters of the shape, structure, and pattern of the tire is reset, and the process returns to step 420. By repeating this process, the optimal tire shape,
The accuracy of the structure and pattern design parameters x i OPT can be improved. The re-setting of the allowable range in step 444 is performed by narrowing the allowable range of the design parameters of the tire shape, structure, and pattern determined in step 402, and in step 420, the re-experiment point is planned for the narrowed region. Do.
【0199】[0199]
【数10】 (Equation 10)
【0200】ここで、NNは、タイヤの形状、構造、パ
ターンの設計パラメータの許容範囲を狭める程度を定め
るための係数であり、1.5から5程度の値を設定する
ことが望ましい。Here, NN is a coefficient for determining the degree of narrowing the allowable range of the design parameters of the shape, structure and pattern of the tire, and it is desirable to set a value of about 1.5 to 5.
【0201】一方、ステップ440で否定判断、すなわ
ち予め定めた最大の実験回数または解析回数より多く実
験または数値解析した場合には、ステップ446で最後
に得られたタイヤの形状、構造、パターンの設計パラメ
ータを最適タイヤ設計として出力する。次のステップ4
48では、過去の実験データ内に同様な実験または数値
解析があるか否かを判断し、否定判断の場合には次のス
テップ450で最適タイヤ設計の性能をメモリ22また
はデータ入出力装置28を介して外部記憶装置等のデー
タベースへ登録する。なお、再度実験または数値解析し
てタイヤの性能を求めてもよい。On the other hand, if a negative determination is made in step 440, that is, if the number of experiments or numerical analyzes is larger than the predetermined maximum number of experiments or analysis, the design of tire shape, structure, and pattern finally obtained in step 446 is performed. Output parameters as optimal tire design. Next step 4
At 48, it is determined whether or not there is a similar experiment or numerical analysis in the past experimental data. If a negative determination is made, the performance of the optimal tire design is checked in the next step 450 by the memory 22 or the data input / output device 28. Via an external storage device or the like. It should be noted that the performance of the tire may be obtained by an experiment or a numerical analysis again.
【0202】なお、最大の実験回数または解析回数は、
実験または数値解析にかかる費用及び最適タイヤ設計を
求めるのに用する時間等によって定められた定数であ
る。次に、上記ステップ406で肯定判断された場合に
は、ステップ408において、予め用意されたデータベ
ースからステップ400で設定した各項目に関連した過
去のタイヤの形状、構造、パターンの設計パラメータ、
タイヤ性能を読み取り、次のステップ410において、
その読み取ったデータを以下の(11)〜(14)式を
用いて尖度、歪度が小さくなるように変換する。Note that the maximum number of experiments or analysis is
It is a constant determined by the cost of an experiment or a numerical analysis and the time used to find the optimal tire design. Next, if the determination in step 406 is affirmative, in step 408 the past tire shape, structure, pattern design parameters related to each item set in step 400 from the prepared database,
The tire performance is read, and in the next step 410,
The read data is converted by using the following equations (11) to (14) so that the kurtosis and the skewness are reduced.
【0203】[0203]
【数11】 [Equation 11]
【0204】次のステップ412では、上記ステップ4
28と同様にニューラルネットワークを学習し、次のス
テップ414で上記ステップ434と同様に学習結果を
記憶する。次のステップ416では実験データ(予測デ
ータ)に戻すために、ステップ410による変換の逆変
換を行い、次のステップ418で全実験数niをリセッ
トし(=0)、ステップ436へ進む。In the next step 412, the above step 4
The neural network is learned in the same manner as in step 28, and the learning result is stored in the next step 414 as in step 434. In the next step 416, in order to return to the experimental data (predicted data), the inverse conversion of the conversion in step 410 is performed. In the next step 418, the total number of experiments ni is reset (= 0), and the process proceeds to step 436.
【0205】次に、図29のステップ436の最適化処
理の詳細を説明する。図30のステップ460では、改
良したいタイヤ性能を表す目的関数、或るタイヤ性能を
改良するときに悪化してはならないタイヤ性能等を制約
する制約条件及びタイヤの形状、構造、パターンの設計
パラメータを決定する設計変数を定め、次のステップ4
62でタイヤの形状、構造、パターンの設計パラメータ
の数を表す変数jをリセット(=0)する。Next, details of the optimization processing in step 436 in FIG. 29 will be described. In step 460 of FIG. 30, the objective function representing the tire performance to be improved, the constraints that restrict the tire performance that should not be degraded when a certain tire performance is improved, and the design parameters of the shape, structure, and pattern of the tire are defined. The design variables to be determined are determined, and the next step 4
At 62, a variable j representing the number of design parameters for the tire shape, structure, and pattern is reset (= 0).
【0206】次のステップ464では、最適化するとき
の初期値として用いるタイヤの形状、構造、パターンの
設計パラメータを設定する。タイヤの形状、構造、パタ
ーンの設計の最適化問題は、入力値(例えばベルトの幅
と確度)を2次元平面にプロットして目的関数の値を高
さ方向にプロットしたイメージによる3次元的に捉える
とタイヤの性能に関する設計空間が多峰性を有するため
に、異なった初期値から最適化を行って最適解の解空間
を知る必要がある。初期値としては、例えば、以下に示
す(15)式を用いることができる。At the next step 464, design parameters of the shape, structure and pattern of the tire to be used as initial values when optimizing are set. The problem of optimizing the design of tire shape, structure, and pattern is that the input values (eg, belt width and accuracy) are plotted on a two-dimensional plane, and the value of the objective function is plotted in the height direction. When grasped, since the design space relating to the performance of the tire has multi-modality, it is necessary to know the solution space of the optimal solution by performing optimization from different initial values. As the initial value, for example, the following equation (15) can be used.
【0207】[0207]
【数12】 (Equation 12)
【0208】但し、xi (i=1〜p) :タイヤの形
状、構造、パターンの設計パラメータ xi L ≦xi ≦xi U :タイヤの形状、構造、パターン
の設計パラメータの取りうる範囲 k=0〜Munit Munit :タイヤの形状、構造、パターン
の設計パラメータの許容範囲の分割数[0208] However, x i (i = 1~p) : shape of the tire, the structure, the design parameters of the pattern x i L ≦ x i ≦ x i U: shape of the tire, the structure may take the design parameters of the pattern range k = 0 to Munit Munit: the number of divisions of the allowable range of the design parameters of the shape, structure and pattern of the tire
【0209】次のステップ466では、ステップ304
で設定した初期のタイヤの形状、構造、パターンの設計
パラメータを入力としてニューラルネットワークによる
出力を実行し、入力したタイヤの形状、構造、パターン
の設計パラメータに対応したタイヤの性能を予測する。
その結果を用いて、目的関数、制約条件の初期値を演算
する。In the next step 466, step 304 is executed.
The output of the neural network is executed by using the initial tire shape, structure, and pattern design parameters set in the above as input, and the performance of the tire corresponding to the input tire shape, structure, and pattern design parameters is predicted.
The initial values of the objective function and the constraint condition are calculated using the result.
【0210】次のステップ468では、タイヤの形状、
構造、パターンの設計パラメータを変化させるためにス
テップ464で設定されたタイヤの形状、構造、パター
ンの設計パラメータxi を各々△xi づつ変化させて、
次のステップ470で、設計変数をΔxi 変化させた後
の目的関数の値OBJi 及び制約条件の値Gi を演算
し、ステップ472で以下の式(16)、(17)に従
って、設計変数の単位変化量に対する目的関数の変化量
の割合である目的関数の感度dOBJ/dxi 及び設計
変数の単位変化量に対する制約条件の変化量の割合であ
る制約条件の感度dG/dxi を各設計変数毎に演算す
る。In the next step 468, the tire shape,
Structure, the shape of the tire is set in step 464 to change the design parameters of the pattern, structure, and design parameters x i of pattern each △ x i increments varied,
In the next step 470 calculates a value G i of the value OBJ i and constraints of the objective function after the design variable was [Delta] x i changes, the following expression in step 472 (16), according to (17), design variables each design sensitivity dG / dx i ratio is a constraint variation constraints for unit variation in sensitivity Dobj / dx i and design variables of the objective function is the ratio of the amount of change in the objective function to a unit variation amount of Calculate for each variable.
【0211】[0211]
【数13】 (Equation 13)
【0212】この感度によって、設計変数をΔxi 変化
させたときに目的関数の値がどの程度変化するか予測す
ることができる。この予測、すなわち、最適化の過程
は、登山にたとえることができ、目的関数の値の変化を
予測することは登山の方向を指示することに相当する。[0212] This sensitivity can be predicted whether a value how much change of the objective function when the design variable was [Delta] x i changes. This prediction, that is, the process of optimization can be compared to mountain climbing, and predicting a change in the value of the objective function is equivalent to instructing the direction of mountain climbing.
【0213】次のステップ474では、全てのタイヤの
形状、構造、パターンの設計パラメータについて演算が
終了したか否かを判断し、全てのタイヤの形状、構造、
パターンの設計パラメータについて演算が終了していな
い場合には、ステップ468からステップ474を繰り
返し実行する。In the next step 474, it is determined whether or not the calculation has been completed for all tire shape, structure, and pattern design parameters.
If the calculation has not been completed for the pattern design parameters, steps 468 to 474 are repeatedly executed.
【0214】次のステップ476では、目的関数、制約
条件の設計変数に関する感度を用いて、数理計画法によ
り制約条件を満たしながら目的関数を最小又は最大にす
る設計変数の変化量を予測する。この設計変数の予測値
を用いて、ステップ478で各タイヤの形状、構造、パ
ターンの設計パラメータを修正すると共に、修正された
各タイヤの形状、構造、パターンの設計パラメータによ
る目的関数値を演算する。次のステップ480では、ス
テップ488で演算した目的関数値OBJとステップ4
66で演算した目的関数の初期値OBJoとの差と、予
め入力されたしきい値とを比較することで目的関数の値
が収束したか否かを判断し、目的関数の値が収束してい
ない場合にはステップ476で求められた設計変数値を
初期値として、ステップ466からステップ480を繰
り返し実行する。目的関数の値が収束したと判断された
ときには、このときの設計変数の値をもって制約条件を
満たしながら目的関数を最良にする設計変数の値とし、
ステップ482においてこの設計変数の値を用いてタイ
ヤの形状、構造、パターンの設計パラメータを決定し、
次のステップ484で変数jをインクリメントしてステ
ップ486へ進む。In the next step 476, the change amount of the design variable which minimizes or maximizes the objective function while satisfying the constraint condition is predicted by mathematical programming using the sensitivity of the objective function and the constraint condition with respect to the design variable. Using the predicted values of the design variables, the design parameters of the shape, structure, and pattern of each tire are modified in step 478, and the objective function value based on the modified design parameters of the shape, structure, and pattern of each tire is calculated. . In the next step 480, the objective function value OBJ calculated in step 488 and step 4
It is determined whether the value of the objective function has converged by comparing the difference between the initial value OBJo of the objective function calculated at 66 and a threshold value input in advance, and the value of the objective function has converged. If not, steps 466 to 480 are repeatedly executed using the design variable value obtained in step 476 as an initial value. When it is determined that the value of the objective function has converged, the value of the design variable at this time is used as the design variable value that optimizes the objective function while satisfying the constraints,
In step 482, the design parameters of the tire shape, structure, and pattern are determined using the values of the design variables,
In the next step 484, the variable j is incremented, and the flow advances to step 486.
【0215】ステップ486ではjが初期のタイヤの形
状、構造、パターンの設計パラメータの許容数:(1+
Munit)p を越えるか否かを判断し、越えない場合
には、ステップ464へ戻り初期のタイヤの形状、構
造、パターンの設計パラメータの値を変更して上記ステ
ップ464からステップ486を繰り返し実行する。In step 486, j is the allowable number of design parameters for the initial tire shape, structure, and pattern: (1+
Munit) p is determined, and if not, the process returns to step 464 to change the initial design parameters of the tire shape, structure, and pattern, and repeats steps 464 to 486. .
【0216】一方、ステップ486で肯定判断の場合に
は次のステップ488で最適タイヤ設計を決定し、本ル
ーチンを終了する。本実施の形態のステップ488にお
ける最適タイヤ設計の決定は、次の2つの条件を考慮し
て求めるものであり、条件に対する一致度が大きいもの
を最適タイヤ設計とする。On the other hand, if a positive determination is made in step 486, the optimal tire design is determined in the next step 488, and this routine ends. The determination of the optimal tire design in step 488 of the present embodiment is determined in consideration of the following two conditions, and the one having a high degree of coincidence with the condition is determined as the optimal tire design.
【0217】[条件] 目的関数OBJが小さい値を有する。(目的関数に選
んだタイヤ性能が小さい方が良いように設定する。大き
い方が良い場合にはマイナス符号を付与して対応す
る。) 求められた最適解の周りでタイヤの形状、構造、パタ
ーンの設計パラメータを少し変更しても目的関数、制約
条件が余り変化しない。[Conditions] The objective function OBJ has a small value. (Set the smaller the tire performance selected as the objective function, the better. If the larger the better, add a minus sign to deal with it.) The shape, structure, and pattern of the tire around the obtained optimal solution Even if the design parameters are slightly changed, the objective function and constraints do not change much.
【0218】以上説明したように、本実施の形態では、
変換系を定めるために、ニューラルネットワークによる
非線形演算部において、タイヤの形状、構造、パターン
の設計パラメータ、製造条件とタイヤの性能との対応関
係を実験または数値解析によるデータにより学習してい
るので、変換系を計算する手段として関数型を仮定する
必要がなく、タイヤの形状、構造、パターンの設計パラ
メータ及び製造条件と、タイヤの性能との対応が関連付
けられた相互の関係を見出すことのできる変換系を、精
度が高く任意性の少なく作成することができる。また、
その変換系と最適化演算部を組み合わせることによっ
て、有効性のあるタイヤの形状、構造、パターンの最適
設計案を出力することができる。As described above, in the present embodiment,
In order to determine the conversion system, in the non-linear operation unit by the neural network, the correspondence between tire shape, structure, pattern design parameters, manufacturing conditions and tire performance is learned by data from experiments or numerical analysis, It is not necessary to assume a functional type as a means for calculating a conversion system, and a conversion that can find a mutual relationship in which correspondence between tire shape, structure, pattern design parameters and manufacturing conditions and tire performance is associated. The system can be created with high accuracy and low arbitrariness. Also,
By combining the conversion system and the optimization calculation unit, it is possible to output an effective design plan of the effective shape, structure, and pattern of the tire.
【0219】なお、上記実施形態における感度解析(図
30)に代えて遺伝的アルゴリズムの手法によって、最
適化するようにしてもよい。なお、遺伝的アルゴリズム
の手法は、図20の処理からステップ303及びステッ
プ321のタイヤ性能予測処理を除いた処理を実行すれ
ばよい。The optimization may be performed by a genetic algorithm instead of the sensitivity analysis (FIG. 30) in the above embodiment. Note that the method of the genetic algorithm may execute a process excluding the tire performance prediction process of step 303 and step 321 from the process of FIG.
【0220】〔第4実施の形態〕次に、第4実施の形態
を説明する。本実施の形態は、偏磨耗抑制性能と操縦安
定性能を向上させるために、接地面積を減少させずに接
地圧を均一にする直方体ブロック踏面形状を設計し、タ
イヤを設計するものである。[Fourth Embodiment] Next, a fourth embodiment will be described. In the present embodiment, in order to improve uneven wear suppression performance and steering stability performance, a tire is designed by designing a tread shape of a rectangular parallelepiped block that makes the contact pressure uniform without reducing the contact area.
【0221】図31は、本実施の形態のプログラムの処
理ルーチンを示すものである。ステップ500では、図
2のステップ100と同様に、設計するタイヤの設計案
(タイヤ形状、構造、材料、パターンの変更など)を数
値解析上のモデルに落とし込むためのタイヤモデル、タ
イヤ性能評価のための路面モデルの作成等の初期モデル
作成処理が実行される。FIG. 31 shows a processing routine of the program according to the present embodiment. In step 500, similar to step 100 in FIG. 2, a tire model for transforming a tire design plan (change in tire shape, structure, material, pattern, etc.) into a model for numerical analysis, and tire performance evaluation Initial model creation processing such as creation of a road surface model is performed.
【0222】本実施の形態では、接地面積を減少させず
に接地圧を均一にする直方体ブロック踏面形状を設計
し、タイヤを設計するために、ステップ500におい
て、タイヤを構成する1ブロックについて、さらにモデ
ル化を進め、踏面が平面のブロック形状を基準形状と
し、この基準形状を有限要素法等のように路面入力時の
応答を数値的・解析的に求めることができる手法により
モデル化し、ブロック形状を表すと共にメッシュ分割に
よって複数の要素に分割されたブロック基本モデルを求
める。なお、基準形状は、踏面が平面のものに限らず任
意の形状で良い。ここで、モデル化とは、パターン形
状、ブロック形状、構造、材料等を数値的・解析的手法
に基づいて作成されたコンピュータプログラムヘのイン
プットデータ形式に数値化することをいう。In this embodiment, in order to design a tread shape of a rectangular parallelepiped block for making the contact pressure uniform without reducing the contact area, and to design the tire, in step 500, one block constituting the tire is further processed. Modeling is advanced, and the block shape with a flat tread is used as the reference shape, and this reference shape is modeled by a method that can numerically and analytically determine the response when the road surface is input, such as the finite element method, etc. And obtain a block basic model divided into a plurality of elements by mesh division. The reference shape is not limited to a flat tread and may be any shape. Here, modeling refers to digitizing a pattern shape, a block shape, a structure, a material, and the like into an input data format to a computer program created based on a numerical / analytical method.
【0223】図32はブロック基本モデルの一例を示す
ものである。また、このブロック基本モデルはメッシュ
分割によって複数の要素に分割、すなわち図中、複数の
線分PLによって複数の要素に分割されている。なお、
上記ではブロック基本モデルを図32に示されるように
複数の要素に分割した例について示したが、この分割方
法は任意であり、目的に応じて分割幅を変化させたり、
また、三角形等の任意の形状に分割しても良い。本実施
の形態の場合ではブロック踏面形状を決定する節点Di
(i:節点の番号、i≧1)の、ブロック高さ方向(図
32の矢印UP方向)の座標を設計変数ri としてい
る。FIG. 32 shows an example of a block basic model. The block basic model is divided into a plurality of elements by mesh division, that is, divided into a plurality of elements by a plurality of line segments PL in the drawing. In addition,
Although an example in which the block basic model is divided into a plurality of elements as shown in FIG. 32 has been described above, this division method is arbitrary, and the division width can be changed according to the purpose,
Further, it may be divided into an arbitrary shape such as a triangle. Node D i in the case of this embodiment for determining the block tread surface shape
(I: number of nodes, i ≧ 1) of, and the coordinates of the design variables r i in the block height direction (arrow UP direction in FIG. 32).
【0224】次に、図2のステップ102及びステップ
104と同様にして、ステップ502では、タイヤ性能
評価用物理量を表す目的関数、タイヤ断面形状を制約す
る制約条件及びタイヤ断面形状を決定する設計変数を決
定し、次のステップ504では初期のタイヤ性能を予測
する。Next, in the same manner as in steps 102 and 104 of FIG. 2, in step 502, an objective function representing a physical quantity for evaluating tire performance, constraints for restricting the tire cross-sectional shape, and design variables for determining the tire cross-sectional shape. Is determined, and in the next step 504, the initial tire performance is predicted.
【0225】次のステップ506では、上記ステップ5
00でモデル化されたブロック基本モデルに少なくとも
一つの入力Ij (j:入力の番号、j≧1)を与える。
本実施の形態では合計9個の入力Ij を与えている。図
33(A)に示すように、ブロック基本モデルに対して
略垂直に荷重付与したときの平押し荷重(例えば、面圧
4kgf/cm2 )を入力I1 とする。この平押し荷重下にお
いて、図33(B)に示すように、ブロック基本モデル
の中心部からブロック高さ方向UPと交差する方向(踏
面Cに沿う方向)でかつ等角度で8方向の入力、すなわ
ち約45度ピッチ(8方向)の剪断方向入力をそれぞれ
1mm与え、これらの入力を入力I2 〜I9 としてい
る。この1mmとは、基準となるブロック底面に対して
路面を1mm動かしたことに相当する。これらの入力I
1 〜I9 は、入力条件に相当する。入力条件は、与える
入力を規定するための条件であり、入力の力(荷重)、
方向、及び複数入力の組み合わせをいうものである。In the next step 506, the above step 5
At least one input I j (j: input number, j ≧ 1) is given to the block basic model modeled at 00.
In the present embodiment, a total of nine inputs I j are given. As shown in FIG. 33A, a flat push load (for example, a surface pressure of 4 kgf / cm 2 ) when a load is applied substantially perpendicularly to the block basic model is set as an input I 1 . Under this flat push load, as shown in FIG. 33 (B), inputs are made in eight directions from the center of the block basic model in the direction intersecting with the block height direction UP (along the tread surface C) and at equal angles. That is, the shear direction inputs of about 45 degrees pitch (eight directions) are given 1 mm each, and these inputs are input I 2 to I 9 . This 1 mm is equivalent to moving the road surface by 1 mm with respect to the reference block bottom surface. These inputs I
1 to I 9 correspond to input conditions. The input condition is a condition for defining an input to be given, and the input force (load),
Direction and a combination of multiple inputs.
【0226】なお、本実施の形態では複数の入力I1 〜
I9 を与える場合を説明するが、上記入力数に限定され
るものではなく、目的に応じて、荷重条件を2つ以上の
複数にしてもよい。また、剪断方向入力は、5つに限定
されるものではなく、1つ以上であればよく、また、剪
断方向入力の各々を荷重設定してもよい。In this embodiment, a plurality of inputs I 1 to I 1
Will be described a case of giving the I 9, is not limited to the number of the input, depending on the purpose, may be a load condition on two or more of the plurality. Also, the number of shear direction inputs is not limited to five, and may be one or more, and the load may be set for each of the shear direction inputs.
【0227】次のステップ508では、上記ステッブ5
06で与えられた入力Ij に対する接地圧pi,j を演算
し、パターン性能評価用物理量やブロック性能評価用物
理量(以下、パターン/ブロック性能評価用物理量と記
載する)を表す目的関数OBJ、パターン/ブロック踏
面形状を制約する制約条件Gを決定する。本実施の形態
では、操縦安定性を向上させ同時に偏摩耗抑制の効果を
狙い、目的関数(OBJ及び制約条件(G1,G2)を
次のように定めている。In the next step 508, the above step 5 is executed.
06, the ground pressure p i, j with respect to the input I j given is calculated, and an objective function OBJ representing a pattern performance evaluation physical quantity or a block performance evaluation physical quantity (hereinafter, referred to as a pattern / block performance evaluation physical quantity), A constraint condition G for restricting a pattern / block tread shape is determined. In the present embodiment, the objective function (OBJ and constraint conditions (G1, G2)) is determined as follows, with the aim of improving steering stability and simultaneously suppressing uneven wear.
【0228】目的関数OBJ:接触領域における接地圧
分布の標準偏差 制約条件G1:接地面積が同じ入力のブロック基本モデ
ル同等以上 制約条件G2;ブロック最大高さがブロック基本モデル
と同じであることObjective function OBJ: Standard deviation of contact pressure distribution in contact area Constraint condition G1: Equal to or greater than block basic model of input having the same contact area Constraint condition G2: Maximum block height is the same as block basic model
【0229】なお、本実施の形態では接地性重視の観点
から接地面積を制約条件Gとして設け、さらにタイヤ半
径を変えない目的でブロック最大高さを不変としてい
る。しかし、上記制約条件Gは目的に応じて他の物理量
を用いることも可能であり、制約条件Gが単数または複
数もしくは制約条件Gを用いなくても本設計方法は成立
する。In the present embodiment, the contact area is provided as the constraint condition G from the viewpoint of attaching importance to the contact property, and the maximum block height is not changed for the purpose of keeping the tire radius unchanged. However, other physical quantities can be used for the constraint condition G according to the purpose, and the present design method is satisfied even if the constraint condition G is singular or plural, or does not use the constraint condition G.
【0230】また、上記では、ステップ508において
入力に対する接地圧を求めているが、ステップ506で
入力が与えられた時点で接地圧分布を求めてもよい。In the above description, the contact pressure with respect to the input is obtained in step 508, but the contact pressure distribution may be obtained when the input is given in step 506.
【0231】次のステップ510では、各節点の接地圧
偏差を感度情報として用い、設計変数ri の変化量を予
測する(ブロック踏面の形状の変化量を予測する)。す
なわち、各節点の接地圧から平均より高ければ(低けれ
ば)ブロック高さを減少(増加)方向に設計変数の改良
方向の変化量を予測する。本実施の形態のステップ51
0では、次に示す(18)式に則って設計変数ri の変
化量を予測している。[0231] In the next step 510, using the ground pressure deviation of each node as sensitivity information, (predicts the amount of change in the shape of a block tread) to predict the amount of change in the design variables r i. That is, if it is higher (lower) than the average from the contact pressure of each node, the amount of change in the improvement direction of the design variable is predicted in the direction of decreasing (increasing) the block height. Step 51 of the present embodiment
In 0 predicts a variation of the design variable r i in accordance with the following equation (18).
【0232】[0232]
【数14】 [Equation 14]
【0233】上記(18)式は、「各節点は、複数の入
力条件を考えたときに、最も平均接地圧との比率が大き
い入力条件にしたがって、その比率にある比例定数αを
かけた距離だけ変化する」ということを表している。な
お、この(18)式は、接地圧均一化を想定した場合
に、接地圧が低い部分の踏面形状(ブロック高さ)を高
くする、接地圧が高い部分の踏面形状(ブロック高さ)
を低くする、という設計変数ri の変更を可能にするた
めに用いている。The above equation (18) indicates that, when considering a plurality of input conditions, a distance is obtained by multiplying the ratio by a proportional constant α according to the input condition having the largest ratio with the average contact pressure. Only changes. " In the equation (18), when assuming a uniform contact pressure, the tread shape (block height) of a portion having a low contact pressure is increased, and the tread shape (block height) of a portion having a high contact pressure is increased.
Is used to make it possible to change the design variable r i .
【0234】次のステップ512では、設計変数ri の
変化量の予測値に対応する修正モデルを作成する。この
ステップ512では、修正モデルすなわちブロックから
タイヤモデルを形成し、修正されたタイヤモデルを生成
することができる。次のステップ514では、図2のス
テップ104と同様にして、修正されたタイヤモデルの
タイヤ性能予測処理が実行される。なお、ステップ51
4において、タイヤ性能予測処理が実行された場合、上
記と同様に、予測結果の評価から、予測性能が良好であ
るか否かを判断することができる。この判断は、キーボ
ードによる入力によってなされてもよくまた、上記評価
値に、許容範囲を予め定めておき、予測結果の評価値が
許容範囲内に存在するときに、予測性能が良好であると
判断するようにしてもよい。また、予測性能の評価の結
果、目標性能に対して不十分であるときは、この時点で
処理を中止し、設計案を変更(修正)した後に再度タイ
ヤの設計を開始(これまでの処理をやり直す)してもよ
いし、予測性能の評価の結果を記憶しておき、適宜参照
しても良い。[0234] In the next step 512, the system produces a modified model corresponding to the predicted value of the amount of change of the design variable r i. In this step 512, a tire model can be formed from the modified model or block and a modified tire model can be generated. In the next step 514, a tire performance prediction process of the corrected tire model is executed in the same manner as in step 104 of FIG. Step 51
In 4, when the tire performance prediction processing is executed, it is possible to determine whether the prediction performance is good or not from the evaluation of the prediction result in the same manner as described above. This determination may be made by input from a keyboard.Also, an allowable range is predetermined for the evaluation value, and when the evaluation value of the prediction result is within the allowable range, it is determined that the prediction performance is good. You may make it. Also, as a result of the evaluation of the predicted performance, if the target performance is not sufficient, the process is stopped at this point, and the design proposal is changed (corrected), and then the tire design is started again. (Redo) or the result of the evaluation of the prediction performance may be stored and referred to as appropriate.
【0235】タイヤ性能予測処理が終了した後は、ステ
ップ516において、接地圧、目的関数及び制約条件を
求め、次のステップ518において、上記ステップ51
6で求めた目的関数OBJの値と、前回の繰り返し処理
までに求められている目的関数の値(前回の繰り返し処
理におけるステップ516で求めた目的関数の値)とを
比較することで、目的関数の値が収束したか否かを判断
する。制約条件を満たす目的関数の収束値が得られたと
きは、ステップ518で肯定され、ステップ520へ進
む。一方、制約条件を満たす目的関数の収束値が得られ
なかったときは、ステップ518で否定され、ステップ
506へ戻り、上記処理を繰り返し実行する。After the tire performance prediction processing is completed, in step 516, the contact pressure, the objective function, and the constraint condition are obtained, and in step 518, the above-described step 51 is performed.
By comparing the value of the objective function OBJ obtained in step 6 with the value of the objective function obtained up to the previous iteration (the value of the objective function obtained in step 516 in the previous iteration), the objective function is obtained. It is determined whether or not the value of has converged. When a convergence value of the objective function that satisfies the constraint condition is obtained, the result is affirmative in step 518, and the process proceeds to step 520. On the other hand, if a convergence value of the objective function that satisfies the constraint condition is not obtained, the result in step 518 is negative, and the process returns to step 506 to repeatedly execute the above processing.
【0236】本実施の形態では、目的関数である、接触
領域における接地圧分布の標準偏差が小さい程、偏磨耗
抑制性能と操縦安定性能とが向上することが予想される
ので、目的関数OBJの値が小さくなる方向に収束され
る。従って、本実施の形態では、目的関数OBJの最小
値が得られるまでステップ506からステップ518の
処理を繰り返し実行する。In this embodiment, it is expected that the smaller the standard deviation of the contact pressure distribution in the contact area, which is the objective function, the better the uneven wear suppression performance and the steering stability performance. The value is converged in the direction of decreasing value. Therefore, in the present embodiment, the processing from step 506 to step 518 is repeatedly executed until the minimum value of the objective function OBJ is obtained.
【0237】なお、本実施の形態では制約条件Gがある
ため、この制約条件Gを満たす中で目的関数OBJの最
小値が得られたとき、繰り返し処理(ステップ506〜
ステップ518)が終了する。形状の変化を定義する数
式は、上記(18)式以外を用いてもよく、様々な方法
が可能である。例えば、複数の入力の中で特定の入力が
重視されるような重みwを乗算して各入力からの応答を
混ぜ合わせる数式等も用いることができる。以下の(1
9)式に一例を示す。In this embodiment, since there is a constraint condition G, when the minimum value of the objective function OBJ is obtained while satisfying the constraint condition G, iterative processing (steps 506 to 506) is performed.
Step 518) ends. The equation defining the change in shape may be other than equation (18), and various methods are possible. For example, a mathematical expression that multiplies a weight w such that a particular input is emphasized among a plurality of inputs and mixes responses from the respective inputs can be used. The following (1
An example is shown in equation 9).
【0238】[0238]
【数15】 但し、wj :入力Ij に対する重み(Equation 15) Where wj is the weight for the input Ij
【0239】なお、本実施の形態の目的関数は小さい程
よいというメジャーを採用したため最小値を求めるが、
目的に応じて値が大きい程よい目的関数や、ある特定の
値を最良とする目的関数の選定も可能である。Although the objective function of the present embodiment employs a measure that the smaller the objective function, the better, the minimum value is obtained.
Depending on the purpose, it is possible to select a better objective function with a larger value or an objective function that optimizes a specific value.
【0240】次のステップ520では、ブロック踏面形
状をカーブフイット処理する。このカーブフィット処理
は、ブロックの接地縁付近の形状について予め定めた曲
率半径Rの形状に揃える処理である。具体的には、図3
4(A)及び図34(B)に示すように、ブロックの接
地縁付近について、ブロック端から、ブロックへ垂直方
向(方向UPに沿う方向及び逆方向)に予め定めた長さ
Hの位置と、ブロックへ水平方向(方向UPの交差方
向)に予め定めた長さLの位置とを結ぶ曲線を、曲率半
径Rとなるようにブロック形状を揃える。これは、踏面
全体が設計変数r i となり、上記ステップ518までの
処理によって、接地縁付近または踏面全体の形状は複雑
になるので、製造上の手間やコストを考慮して、より単
純な形状にするためである。At the next step 520, the block tread shape
Curve the shape. This curve fitting process
Is a predetermined curve for the shape near the grounding edge of the block.
This is a process of making the shape of the radius R equal. Specifically, FIG.
4 (A) and FIG. 34 (B),
From the edge of the block to the block
Length (direction along direction UP and direction opposite to direction UP)
H position and the block in the horizontal direction (intersection of direction UP
Direction) and a curve connecting a position of a predetermined length L
The block shape is made uniform so as to have a diameter R. This is the tread
The whole is the design variable r iAnd the above step 518
Due to processing, the shape of the area near the contact edge or the entire tread is complicated
In consideration of manufacturing labor and cost,
This is to make the shape pure.
【0241】図35に、ステップ518までに計算した
ブロック形状の一例を示す。図36に、図35の矢印B
方向から見た斜視図を示す。ステップ520のカーブフ
ィット処理を行った結果を図37に示した。従って、図
36に示すブロックの形状は、図37に示すブロックの
形状に置き換えられる。この各ブロック端に配される曲
率半径Rは最小二乗近似により最も最適な設計変数ri
に近い形状を得ることができる。この近似はブロック端
断面の数箇所で行い、他の部分はその数点の間をラグラ
ンジェ多項式で補間して形状決定することができる。FIG. 35 shows an example of the block shape calculated up to step 518. FIG. 36 shows the arrow B in FIG.
2 shows a perspective view from the direction. FIG. FIG. 37 shows the result of performing the curve fitting processing in step 520. Therefore, the shape of the block shown in FIG. 36 is replaced with the shape of the block shown in FIG. The radius of curvature R arranged at each block end is determined by the least squares approximation to be the most optimal design variable r i.
Can be obtained. This approximation is performed at several points on the block end section, and the other parts can be determined by interpolating the Lagrange polynomial between the points.
【0242】なお、本実施の形態では近似に曲率半径R
を用いているが、この曲率半径Rは多項式、区分多項
式、スプライン、NURBS、有理関数等を用いても良
い。さらに、その指定断面の間の部分はラグランジェ多
項式で補間したが、上記曲率半径Rと同様に他の多項
式、区分多項式、スプライン関数、NURBS、有理関
数等を用いてもよい。また、断面を指定するのではな
く、踏面形状そのものを多項式補間曲面、区分多項式曲
面、スプライン曲面、NURBS曲面などで表現するこ
ともできる。近似においても、最小二乗近似以外の近似
方法を用いてもよい。このように、本実施の形態では最
適な目的関数値を与える設計変数が得られた後に製造を
考慮して形状の近似を行っている。In this embodiment, the radius of curvature R is approximately
Is used, the radius of curvature R may be a polynomial, a piecewise polynomial, a spline, a NURBS, a rational function, or the like. Further, although the portion between the designated cross sections is interpolated by the Lagrange polynomial, another polynomial, a piecewise polynomial, a spline function, a NURBS, a rational function, or the like may be used in the same manner as the radius of curvature R. Instead of specifying a cross section, the tread surface shape itself can be represented by a polynomial interpolated surface, a piecewise polynomial surface, a spline surface, a NURBS surface, or the like. In the approximation, an approximation method other than the least squares approximation may be used. As described above, in the present embodiment, the shape is approximated in consideration of the manufacturing after the design variable giving the optimal objective function value is obtained.
【0243】以上の処理が終了すると、次のステップ5
22において踏面形状を決定する。このステップ114
では、上記演算から得られた最良の目的関数値を与える
設計変数に基づいてタイヤを設計、すなわち、上記決定
した踏面形状を有するブロックを配置したタイヤを設計
する。なお、このステップ522では、タイヤの設計に
代えてタイヤ加硫用金型の設計を行うことができる。When the above processing is completed, the next step 5
At 22, the tread shape is determined. This step 114
Then, the tire is designed based on the design variable that gives the best objective function value obtained from the above calculation, that is, the tire in which the block having the determined tread shape is arranged. In step 522, a tire vulcanizing mold can be designed instead of the tire design.
【0244】上記では、最適な目的関数値を与える設計
変数が得られた後に製造を考慮して形状を近似した場合
を説明したが、上記関数あるいは数式に従い形状を変化
させる処理は、計算時間や計算機の能力を考慮して、毎
演算あるいは数演算に1回でも良い。毎演算ごとに形状
近似する場合の処理の流れの一例を図38に示す。図3
8の処理は、図31のステップ520の処理、すなわち
最適な目的関数値を与える設計変数が得られた後に製造
を考慮して形状近似する処理を、ステップ512とステ
ップ514との間で処理させるものである。In the above description, the case where the shape is approximated in consideration of manufacturing after the design variable giving the optimal objective function value has been obtained has been described. In consideration of the capacity of the computer, the calculation may be performed once or every time. FIG. 38 shows an example of a processing flow in the case where the shape is approximated for each operation. FIG.
The process of step 8 is to perform the process of step 520 in FIG. 31, that is, the process of approximating the shape in consideration of manufacturing after the design variable giving the optimal objective function value is obtained, between steps 512 and 514. Things.
【0245】図38の処理では、ステップ512におい
て、設計変数ri の変化量の予測値に対応する修正モデ
ルを作成し、次のステップ520でブロック踏面形状を
カーブフイット処理する。そして、ステップ514にお
いて、タイヤ性能予測を実行しする。[0245] In the process of FIG. 38, in step 512, to create a modified model corresponding to the predicted value of the amount of change of the design variable r i, processes curve Fuitto block tread surface shape in the next step 520. Then, in step 514, a tire performance prediction is executed.
【0246】従って、毎演算ごとに形状近似することに
よって、近似した形状で目的関数の収束を判断すること
ができる。なお、数演算に1回の近似を行う場合には、
図38において、ステップ520の処理を数演算に1回
行うように判定条件を負荷すればよい。Therefore, the convergence of the objective function can be determined with the approximate shape by approximating the shape for each operation. In addition, when performing one approximation to the numerical operation,
In FIG. 38, the determination condition may be applied so that the process of step 520 is performed once for each numerical operation.
【0247】なお、形状の近似を毎演算ごとに行う場
合、設計変数に与える制約条件としての機能を果たすこ
とになる。In the case where the shape is approximated for each calculation, the function as a constraint condition applied to the design variables is achieved.
【0248】一方、形状近似を用いずに最適形状そのも
のをタイヤ設計に適用することも可能である。形状近似
を行わない場合のフローチャートを図39に示す。図3
9の処理は、図31のステップ520の処理すなわち最
適な目的関数値を与える設計変数が得られた後に製造を
考慮して形状近似する処理を削除したものである。On the other hand, it is also possible to apply the optimum shape itself to tire design without using shape approximation. FIG. 39 shows a flowchart when the shape approximation is not performed. FIG.
The process of No. 9 is obtained by deleting the process of Step 520 in FIG. 31, that is, the process of approximating the shape in consideration of manufacturing after the design variable giving the optimal objective function value is obtained.
【0249】以上説明したように、本実施の形態では、
パターンやブロック踏面形状を適正化するので、操縦安
定性及び耐偏摩耗性能を向上させたタイヤを提供するこ
とができる。As described above, in the present embodiment,
Since the pattern and the block tread shape are optimized, it is possible to provide a tire with improved steering stability and uneven wear resistance.
【0250】また、これらのタイヤについての摩耗の様
子を概念図として図40及び図41に示す。実線は摩耗
前、破線は摩耗後の接地端付近断面図を表す。図40に
示すように、従来形状のタイヤでは、接地端部が局所的
に激しく摩耗する。一方、図41に示すように、本実施
例のタイヤは略均等な摩耗状態になる。これにより、適
正な踏面形状により局所的な偏摩耗が抑制されることが
理解される。FIG. 40 and FIG. 41 are conceptual diagrams showing how the tires are worn. The solid line is a cross-sectional view before the wear and the broken line is a cross-sectional view near the ground end after the wear. As shown in FIG. 40, in the tire having the conventional shape, the contact edge portion is locally severely worn. On the other hand, as shown in FIG. 41, the tire of this example is in a substantially uniform wear state. Accordingly, it is understood that local uneven wear is suppressed by an appropriate tread shape.
【0251】以上のように、本実施の形態によりパター
ン/ブロック踏面形状を適正化することにより、操縦安
定性及び耐偏摩耗性能を向上させたタイヤを提供するこ
とができる。As described above, by optimizing the pattern / block tread shape according to the present embodiment, it is possible to provide a tire having improved steering stability and uneven wear resistance.
【0252】〔第5実施の形態〕次に、第5実施の形態
を説明する。なお、本実施の形態は、上記実施の形態と
同様の構成のため、同一部分には同一符号を付して詳細
な説明を省略する。[Fifth Embodiment] Next, a fifth embodiment will be described. Note that, in this embodiment, since the configuration is the same as that of the above-described embodiment, the same portions are denoted by the same reference numerals and detailed description is omitted.
【0253】タイヤモデルの全周にパターンを有させて
解析を行うと、計算量が膨大となり、結果を簡単に得る
ことができない。そこで、本実施の形態は、タイヤの設
計を容易にするため、タイヤモデルの一部にのみパター
ンを有させてタイヤ設計をするものである。If the analysis is performed with patterns all around the tire model, the amount of calculation becomes enormous and the results cannot be obtained easily. Therefore, in the present embodiment, in order to facilitate the design of the tire, the tire is designed by giving a pattern only to a part of the tire model.
【0254】そこで、本実施の形態では、タイヤ設計を
容易にするため、タイヤモデル30として、全周が平坦
なスムースタイヤモデルを基本とし、踏込み部、接地部
及び蹴りだし部の解析が容易となるに必要な一部のパタ
ーンをスムースタイヤモデルに有させて解析を行う。な
お、以下の説明では、本解析を、GL (Global−
Local)解析と呼ぶ。Therefore, in the present embodiment, in order to facilitate the tire design, the tire model 30 is based on a smooth tire model whose entire circumference is flat, and it is easy to analyze the stepped portion, the ground contact portion, and the kick-out portion. The analysis is performed by including some necessary patterns in the smooth tire model. In the following description, this analysis is referred to as GL (Global-
Local) analysis.
【0255】次に、本実施の形態におけるGL解析を説
明する。このGL解析の概略は、次の手順1〜手順4に
より実施できる。Next, the GL analysis in the present embodiment will be described. The outline of the GL analysis can be implemented by the following procedures 1 to 4.
【0256】<GL解析の手順> 手順1:スムースタイヤモデル、パターンモデル(一
部)とパターンに貼りつける部分のベルトモデルを準備 手順2:スムースタイヤモデルの転動解析(global ana
lysys:G解析) 手順3:スムースタイヤモデルの結果からパターン部
(一部)に貼り付けるベルトモデル(パターンモデルの
一部と同じ)の転動軌跡を計算する。具体的には、ベル
トモデル(シェル)の全節点の転動中の変位を出力し
(これを速度に変換して出力してもよい。なお、FEM
ソフト上の制約や変位のまま求めることができればそれ
でも良い)、パターンモデルの一部をベルトモデルに貼
りつけ、ベルトモデルの節点に強制速度(変位でも可)
を付与 手順4:手順3までによってパターン部の一部のみを転
動させることが可能であるので、パターン部に対応する
路面モデルを準備し、パターン部のみを解析(local an
alysys:L解析)。<Procedure of GL analysis> Step 1: Prepare a smooth tire model, a pattern model (part) and a belt model to be attached to a pattern Step 2: Rolling analysis of a smooth tire model (global ana
lysys: G analysis) Step 3: Pattern part from the result of the smooth tire model
Calculate the rolling locus of the belt model (same as part of the pattern model) to be attached to (part). Specifically, the displacements of all the nodes of the belt model (shell) during rolling are output (this may be converted to speed and output.
If it can be obtained as it is with software constraints and displacements, that is fine), paste a part of the pattern model on the belt model, and force the node at the node of the belt model (displacement is also possible)
Step 4: Since only part of the pattern portion can be rolled up to Step 3, a road surface model corresponding to the pattern portion is prepared, and only the pattern portion is analyzed (local an
alysys: L analysis).
【0257】詳細には、上記実施の形態と略同様であ
り、まず、タイヤ設計案からタイヤモデルを作成し、路
面モデル作成と共に摩擦係数μの選択で路面状態を入力
し、付与条件を設定し、設計変数及び制約条件を定める
(図2の100〜104)。この場合、タイヤモデル
は、スムースタイヤモデルであり、また、パターンモデ
ル(一部)とパターンに貼りつける部分のベルトモデル
を作成する。そして、付与条件を設定し、タイヤモデル
の変形計算等を行う。これは、スムースタイヤモデルの
転動解析(global analysys:G解析)である。The details are substantially the same as those of the above embodiment. First, a tire model is created from a tire design plan, and a road surface state is input by selecting a friction coefficient μ together with a road surface model, and setting conditions are set. , Design variables and constraints (100 to 104 in FIG. 2). In this case, the tire model is a smooth tire model, and a pattern model (part) and a belt model of a portion to be attached to the pattern are created. Then, setting conditions are set, and deformation calculation of the tire model is performed. This is a rolling analysis (global analysys: G analysis) of a smooth tire model.
【0258】次に、設計変数を単位量Δri 変化させた
モデルを求め(図2の106〜110)、タイヤモデル
変形計算及び付与条件を求めてタイヤ性能予測する(図
2の112)。すなわち、スムースタイヤモデルの結果
から、パターン部(一部)に貼り付けるベルトモデル
(パターンモデルの一部と同じ)の転動軌跡を計算す
る。これによってパターン部(一部)のみが転動される
ので、パターン部に対応する路面モデルを準備し、パタ
ーン部のみを解析する。これは、パターンモデルの一部
であるパターン部のみの解析(local analysys:L解
析)である。[0258] Next, (106-110 in FIG. 2) obtains the model obtained by the unit amount [Delta] r i changed design variables, tire performance prediction seeking tire model deformation calculation and giving condition (112 in FIG. 2). That is, the rolling locus of the belt model (same as a part of the pattern model) to be attached to the pattern part (part) is calculated from the result of the smooth tire model. As a result, only the pattern part (part) is rolled, so that a road surface model corresponding to the pattern part is prepared, and only the pattern part is analyzed. This is an analysis of only the pattern part which is a part of the pattern model (local analysis: L analysis).
【0259】そして、目的関数及び制約条件の値、設計
変数毎に感度を演算し、タイヤ性能予測しつつ制約条件
を考慮しながら目的関数の値を最大にする設計変数の変
化量の予測値を求め、目的関数の値が収束するまで繰り
返す(図2の114〜124)。目的関数の値が予測値
に収束したときの設計変数に基づいてタイヤの形状を決
定する。Then, the sensitivity is calculated for each of the objective function, the value of the constraint condition, and the design variable, and the predicted value of the change amount of the design variable that maximizes the value of the objective function while considering the constraint condition while predicting the tire performance is calculated. The calculation is repeated until the value of the objective function converges (114 to 124 in FIG. 2). The shape of the tire is determined based on the design variables when the value of the objective function converges to the predicted value.
【0260】このように、本実施の形態では、スムース
タイヤモデルを基本とし、パターンの一部を用いてタイ
ヤ性能を予測するGL (Global−Local)解
析を行っているので、次の3つの利点を得ることができ
る。 1:計算時間の短縮。本発明者は、細かいメッシュで全
周のパターンモデルで解析した場合、約1ヶ月を必要と
した計算時間を、約2日に短縮することができることを
確認した。 2:各種モデル作成が簡単になる。特に、タイヤモデル
においてパターンを全周用意する必要がない。 3:踏込み部、接地部及び蹴りだし部のパターンだけを
簡単に解析できる。As described above, in the present embodiment, the GL (Global-Local) analysis for predicting the tire performance using a part of the pattern is performed based on the smooth tire model. Therefore, the following three advantages are obtained. Can be obtained. 1: Reduction of calculation time. The present inventor has confirmed that the calculation time required for about one month can be reduced to about two days when the analysis is performed using a fine mesh and a pattern model around the entire circumference. 2: Various models can be easily created. In particular, it is not necessary to prepare the pattern all around in the tire model. 3: It is possible to easily analyze only the pattern of the step portion, the contact portion, and the kick portion.
【0261】[0261]
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、タ
イヤを傾倒したりなどの実際に使用する環境下における
タイヤの性能を予測しながら、制約条件を満たす目的関
数の最適値を与える設計変数を求め、この設計変数から
タイヤを設計することができ、タイヤ開発の効率を向上
できると共に、良好な性能のタイヤを得ることができ
る、という効果がある。As described above, according to the present invention, a design for giving an optimum value of an objective function satisfying the constraint condition while predicting the performance of the tire under the environment of actual use such as tilting the tire. Variables can be obtained, and a tire can be designed from the design variables, so that the tire development efficiency can be improved and a tire having good performance can be obtained.
【図1】本発明の実施の形態に使用されるパーソナルコ
ンピュータの概略図である。FIG. 1 is a schematic diagram of a personal computer used in an embodiment of the present invention.
【図2】本発明の第1実施の形態の処理の流れを示すフ
ローチャートである。FIG. 2 is a flowchart illustrating a processing flow according to the first embodiment of this invention.
【図3】初期モデル作成処理の流れを示すフローチャー
トである。FIG. 3 is a flowchart illustrating a flow of an initial model creation process.
【図4】タイヤモデル作成処理の流れを示すフローチャ
ートである。FIG. 4 is a flowchart showing a flow of a tire model creation process.
【図5】タイヤ径方向断面モデルを示す斜視図である。FIG. 5 is a perspective view showing a tire radial section model.
【図6】モデル化するときの要素を説明するためのイメ
ージ図であり、(A)はゴム部の扱いを説明するための
イメージ図、(B)補強材の扱いを説明するためのイメ
ージ図である。FIGS. 6A and 6B are image diagrams for explaining the elements at the time of modeling; FIG. 6A is an image diagram for explaining the handling of a rubber portion, and FIG. 6B is an image diagram for explaining the handling of a reinforcing material;
【図7】タイヤをモデル化したイメージを示す斜視図で
ある。FIG. 7 is a perspective view showing an image in which a tire is modeled.
【図8】スリップ角とキャンバー角を説明するための説
明図である。FIG. 8 is an explanatory diagram for explaining a slip angle and a camber angle.
【図9】タイヤ基本モデルを示す線図である。FIG. 9 is a diagram showing a tire basic model.
【図10】路面モデルを示す斜視図である。FIG. 10 is a perspective view showing a road surface model.
【図11】初期条件設定処理の流れを示すフローチャー
トである。FIG. 11 is a flowchart illustrating a flow of an initial condition setting process.
【図12】タイヤモデルを近似することの説明図であ
り、(A)はタイヤ断面図、(B)は近似過程の説明図
である。12A and 12B are explanatory diagrams of approximating a tire model, wherein FIG. 12A is a cross-sectional view of a tire, and FIG. 12B is an explanatory diagram of an approximation process.
【図13】設計変数を決定する処理の流れを示すフロー
チャートである。FIG. 13 is a flowchart illustrating a flow of a process for determining a design variable.
【図14】ラグランジェ補間処理の流れを示すフローチ
ャートである。FIG. 14 is a flowchart showing the flow of Lagrange interpolation processing.
【図15】ラグランジェ補間処理を説明するためのタイ
ヤモデルを示し、(A)はモデルの線図、(B)はタイ
ヤ基本モデルにdθ毎に基準点Pを通る仮想線を引いた
状態を示す線図、(C)は選択された節点、この節点に
ついての距離ri 及び見込み角θi 等の関係を示す線図
である。15A and 15B show a tire model for explaining Lagrange interpolation processing, in which FIG. 15A shows a model diagram, and FIG. 15B shows a state in which a virtual line passing through a reference point P is drawn for each dθ in a tire basic model. diagram showing a diagram showing a (C) is a node that has been selected, the relationship such as the distance r i and yaw angle theta i of this node.
【図16】タイヤ性能予測処理の流れを示すフローチャ
ートである。FIG. 16 is a flowchart showing a flow of a tire performance prediction process.
【図17】付与条件の付加する処理の流れを示すフロー
チャートである。FIG. 17 is a flowchart illustrating a flow of a process of adding an assignment condition.
【図18】タイヤ外形形状を示す線図である。FIG. 18 is a diagram showing a tire outer shape.
【図19】タイヤの性能評価結果を示す線図である。FIG. 19 is a diagram showing performance evaluation results of a tire.
【図20】本発明の第2実施の形態の処理の流れを示す
フローチャートである。FIG. 20 is a flowchart illustrating a flow of a process according to the second embodiment of this invention.
【図21】交叉処理の流れを示すフローチャートであ
る。FIG. 21 is a flowchart illustrating a flow of a crossover process.
【図22】山型写像関数を示す線図であり、(a)は連
続的な山型写像関数を示す線図、(b)は線型的な山型
写像関数を示す線図である。22A and 22B are diagrams illustrating a mountain-shaped mapping function, FIG. 22A is a diagram illustrating a continuous mountain-shaped mapping function, and FIG. 22B is a diagram illustrating a linear mountain-shaped mapping function.
【図23】谷型写像関数を示す線図であり、(a)は連
続的な谷型写像関数を示す線図、(b)は線型的な谷型
写像関数を示す線図である。23A and 23B are diagrams illustrating a valley mapping function, FIG. 23A is a diagram illustrating a continuous valley mapping function, and FIG. 23B is a diagram illustrating a linear valley mapping function.
【図24】突然変異処理の流れを示すフローチャートで
ある。FIG. 24 is a flowchart showing the flow of a mutation process.
【図25】本発明の第3実施の形態にかかる最適化装置
の概略構成図である。FIG. 25 is a schematic configuration diagram of an optimization device according to a third embodiment of the present invention.
【図26】最適化装置の機能別概略ブロック図である。FIG. 26 is a schematic block diagram for each function of the optimization device.
【図27】ニューラルネットワークの概念構成図であ
る。FIG. 27 is a conceptual configuration diagram of a neural network.
【図28】ニューラルネットワークの学習処理の流れを
示すフローチャートである。FIG. 28 is a flowchart showing a flow of a learning process of the neural network.
【図29】第3実施の形態の最適化装置の作動の流れを
示すフローチャートである。FIG. 29 is a flowchart showing a flow of operation of the optimization device of the third embodiment.
【図30】第3実施の形態の最適化処理の流れを示すフ
ローチャートである。FIG. 30 is a flowchart illustrating a flow of an optimization process according to the third embodiment.
【図31】本発明の第4実施の形態にかかり、空気入り
タイヤの設計プログラムの処理の流れを示すフローチャ
ートである。FIG. 31 is a flowchart showing a processing flow of a pneumatic tire design program according to the fourth embodiment of the present invention.
【図32】形状基本モデルを示す斜視図である。FIG. 32 is a perspective view showing a basic shape model.
【図33】形状基本モデルに与える入力を示す概念斜視
図である。FIG. 33 is a conceptual perspective view showing an input given to a basic shape model.
【図34】カーブフイット処理を説明するためのブロッ
クの接地縁付近の形状について示す線図である。FIG. 34 is a diagram illustrating a shape of a block near a ground contact edge for explaining a curve fitting process;
【図35】計算結果のブロック形状を示す線図である。FIG. 35 is a diagram showing a block shape as a result of calculation.
【図36】図35の矢印B方向から見た斜視図である。FIG. 36 is a perspective view seen from the direction of arrow B in FIG. 35;
【図37】ブロック形状を、カーブフィット処理した結
果のブロック形状を示す線図である。FIG. 37 is a diagram illustrating a block shape obtained by performing a curve fitting process on the block shape;
【図38】毎演算ごとに形状近似する場合の処理の流れ
を示すフローチャートである。FIG. 38 is a flowchart showing the flow of processing in the case where the shape is approximated for each calculation.
【図39】形状近似を用いずに最適形状そのものをタイ
ヤ設計に適用する処理の流れを示すフローチャートであ
る。FIG. 39 is a flowchart showing a flow of processing for applying an optimum shape itself to tire design without using shape approximation.
【図40】従来のタイヤ形状についての摩耗の様子を説
明するための概念図である。FIG. 40 is a conceptual diagram for explaining a state of wear in a conventional tire shape.
【図41】本発明によるタイヤ形状についての摩耗の様
子を説明するための概念図である。FIG. 41 is a conceptual diagram for explaining a state of wear of a tire shape according to the present invention.
10 キーボード 12 コンピュータ本体 14 CRT 30 タイヤモデル FD フロッピーディスク(記録媒体) FDU フロッピーディスクユニット Reference Signs List 10 keyboard 12 computer body 14 CRT 30 tire model FD floppy disk (recording medium) FDU floppy disk unit
Claims (21)
(a)内部構造を含むタイヤ断面形状を少なくとも含み
かつ接地により変形を与えることが可能なタイヤモデル
と、前記タイヤモデルと接触する路面モデルと、前記タ
イヤモデル及び前記路面モデルの少なくとも一方のモデ
ルの転動に関係する初期条件と、タイヤ性能評価用物理
量を表す目的関数と、タイヤ断面形状またはタイヤ構造
またはパターン形状を決定する設計変数と、タイヤ断面
形状、タイヤ構造、パターン形状、性能評価用物理量及
びタイヤ寸度の少なくとも1つを制約する制約条件と、
を定めるステップ、(b)前記タイヤモデルの変形によ
ってタイヤモデルに生じる物理量によりタイヤ性能を予
測するステップ、(c)予測したタイヤ性能及び制約条
件を考慮しながら目的関数の最適値を与える設計変数の
値を求めるステップ、(d)目的関数の最適値を与える
設計変数に基づいてタイヤを設計するステップ、 の各ステップを含むことを特徴とする空気入りタイヤの
設計方法。1. A method for designing a pneumatic tire, comprising:
(A) a tire model including at least a tire cross-sectional shape including an internal structure and capable of giving deformation by grounding, a road surface model in contact with the tire model, and at least one of the tire model and the road surface model; Initial conditions related to rolling, an objective function representing a physical quantity for tire performance evaluation, design variables for determining the tire cross-sectional shape or tire structure or pattern shape, tire cross-sectional shape, tire structure, pattern shape, physical quantity for performance evaluation And a constraint restricting at least one of the tire dimensions;
(B) predicting tire performance based on physical quantities generated in the tire model due to the deformation of the tire model; and (c) determining design variables that give the optimal value of the objective function in consideration of the predicted tire performance and constraints. A step of obtaining a value, and (d) a step of designing a tire based on a design variable giving an optimum value of an objective function.
ヤモデルが転動するための角速度及び前記路面モデルが
移動するための移動速度の少なくとも一方の速度を初期
条件として定めることを特徴とする請求項1に記載の空
気入りタイヤの設計方法。2. In the step (a), at least one of an angular velocity at which the tire model rolls and a moving velocity at which the road surface model moves is determined as an initial condition. 2. The method for designing a pneumatic tire according to 1.
時及び荷重計算時の計算を施すと共に、回転変位または
速度或いは直進変位または速度を付与したタイヤモデル
を定めることを特徴とする請求項1または2に記載の空
気入りタイヤの設計方法。3. The method according to claim 1, wherein, in the step (a), a calculation is performed at the time of filling the internal pressure and at the time of calculating the load, and a tire model to which a rotational displacement or a speed or a linear displacement or a speed is given is determined. 3. The method for designing a pneumatic tire according to 2.
ヤモデルの変形計算を実行するステップ、(f)前記タ
イヤモデルに付与条件を与えるステップ、(g)前記ス
テップ(e)での変形計算後のタイヤモデルに、前記ス
テップ(f)の付与条件を付与しかつ、所定時間になる
まで計算させるステップ、(h)前記タイヤモデルに生
じる物理量を求めるステップ、(i)前記物理量により
タイヤ性能を予測するステップ、 を含むことを特徴とする請求項1乃至請求項3の何れか
1項に記載の空気入りタイヤの設計方法。4. The step (b) includes: (e) a step of performing a deformation calculation of the tire model; (f) a step of giving an application condition to the tire model; and (g) a deformation in the step (e). Applying the conditions of step (f) to the tire model after the calculation and allowing the tire model to calculate until a predetermined time has elapsed; (h) obtaining a physical quantity generated in the tire model; and (i) tire performance based on the physical quantity. The method for designing a pneumatic tire according to any one of claims 1 to 3, further comprising:
を有することを特徴とする請求項1乃至請求項4の何れ
か1項に記載の空気入りタイヤの設計方法。5. The pneumatic tire designing method according to claim 1, wherein the tire model has a pattern partially.
上、雪上、及び非舗装の少なくとも1つの路面状態を表
す摩擦係数μを選択することによって路面状態を定める
ことを特徴とする請求項1乃至請求項5の何れか1項に
記載の空気入りタイヤの設計方法。6. The road surface model according to claim 1, wherein the road surface model determines a road surface condition by selecting a friction coefficient μ representing at least one road surface condition of DRY, WET, on ice, on snow, and unpaved. A method for designing a pneumatic tire according to claim 5.
積及び接地圧の少なくとも一方を用い、前記タイヤ性能
としてタイヤWET性能を予測することをと特徴とする
請求項1乃至請求項6の何れか1項に記載の空気入りタ
イヤの設計方法。7. The tire according to claim 1, wherein at least one of a contact area and a contact pressure of a tire model is used as the physical quantity, and a tire WET performance is predicted as the tire performance. 3. The method for designing a pneumatic tire according to 1.
及び雪路面の少なくとも一方の路面での接地面積、接地
圧、及び剪断力の少なくとも1つを用い、前記タイヤ性
能としてタイヤ氷雪上性能を予測することを特徴とする
請求項1乃至請求項7の何れか1項に記載の空気入りタ
イヤの設計方法。8. The on-ice and snow performance of the tire model is predicted as at least one of a contact area, a contact pressure, and a shearing force on at least one of an ice road surface and a snow road surface of the tire model as the physical quantity. The pneumatic tire designing method according to any one of claims 1 to 7, wherein:
位変化量に対する目的関数の変化量の割合である目的関
数の感度及び設計変数の単位変化量に対する制約条件の
変化量の割合である制約条件の感度に基づいて制約条件
を考慮しながら目的関数の最適値を与える設計変数の変
化量を予測すると共に、設計変数を予測量に相当する量
変化させたときの目的関数の値及び設計変数を予測量に
相当する量変化させたときの制約条件の値を演算し、予
測値と演算値とに基づいて、制約条件を考慮しながら目
的関数の最適値を与える設計変数の値を求める請求項1
の空気入りタイヤの設計方法。9. In step (c), the sensitivity of the objective function, which is the ratio of the change amount of the objective function to the unit change amount of the design variable, and the constraint, which is the ratio of the change amount of the constraint condition to the unit change amount of the design variable. Based on the sensitivity of the condition, the change amount of the design variable that gives the optimal value of the objective function is predicted while considering the constraint condition, and the value of the objective function and the design variable when the design variable is changed by an amount corresponding to the predicted amount Calculates the value of the constraint condition when the value of the target variable is changed by an amount corresponding to the predicted amount, and calculates the value of the design variable that gives the optimal value of the objective function based on the predicted value and the calculated value while considering the constraint condition. Item 1
How to design pneumatic tires.
状を表すライン、タイヤクラウン形状を表すライン、及
び補強材ラインの少なくとも1つのラインの形状を表す
関数と、 ビードフィラーのゲージ分布、ゴムチェーファーのゲー
ジ分布、サイドゴムのゲージ分布、トレッドゴムのゲー
ジ分布、トレッドベースゴムのゲージ分布、内面補強ゴ
ムのゲージ分布、ベルト間ゴムのゲージ分布、及びベル
トエンドゴムのゲージ分布の少なくとも1つのタイヤゴ
ム部材のゲージ分布を表す変数と、 各ベルト層の角度、幅、コード種類、及び打ち込み密度
の少なくとも1つのベルト部の構造を表す変数と、 ブロックの形状及びサイプの位置、本数、及び長さの少
なくとも1つのパターンの形状を表す変数と、 の少なくとも1つを含むことを特徴とする請求項1に記
載の空気入りタイヤの設計方法。10. A function representing the shape of at least one of a carcass line, a folded ply line, a line representing a tire outer shape, a line representing a tire crown shape, and a reinforcing material line, Gauge distribution, rubber chafer gauge distribution, side rubber gauge distribution, tread rubber gauge distribution, tread base rubber gauge distribution, inner surface reinforcing rubber gauge distribution, belt-to-belt rubber gauge distribution, and belt end rubber gauge distribution. Variables representing the gauge distribution of at least one tire rubber member; variables representing the structure of at least one belt portion of the angle, width, cord type, and driving density of each belt layer; block shapes and sipe positions; A variable representing the shape of at least one pattern of length and length; The pneumatic tire designing method according to claim 1, characterized in that it comprises Kutomo one.
含むタイヤ断面形状を少なくとも含みかつ接地により変
形を与えることが可能な複数個のタイヤモデルからなる
選択対象集団を定め、前記選択対象集団の各タイヤモデ
ルについて、タイヤ性能評価用物理量を表す目的関数、
タイヤ断面形状またはタイヤ構造またはパターン形状を
決定する設計変数、タイヤ断面形状、タイヤ構造、パタ
ーン形状、性能評価用物理量及びタイヤ寸度の少なくと
も1つを制約する制約条件、及び目的関数及び制約条件
から評価できる適応関数を定め、かつ前記タイヤモデル
と接触する路面モデルと、前記タイヤモデル及び前記路
面モデルの少なくとも一方のモデルの転動に関係する初
期条件とを定め、 前記ステップ(c)では、適応関数に基づいて前記選択
対象集団から2つのタイヤモデルを選択し、所定の確率
で各タイヤモデルの設計変数を交叉させて新規のタイヤ
モデルを生成すること及び少なくとも一方のタイヤモデ
ルの設計変数の一部を変更させて新規のタイヤモデルを
生成することの少なくとも一方を行い、設計変数を変化
させたタイヤモデルの目的関数、制約条件及び適応関数
を求めて該タイヤモデル及び設計変数を変化させなかっ
たタイヤモデルを保存しかつ保存したタイヤモデルが所
定数になるまで繰り返し、保存した所定数のタイヤモデ
ルからなる新規集団が所定の収束条件を満たすか否かを
判断し、収束条件を満たさないときには該新規集団を前
記選択対象集団として該選択対象集団が所定の収束条件
を満たすまで繰り返すと共に、該所定の収束条件を満た
したときに保存した所定数のタイヤモデルのなかで制約
条件を考慮しながら目的関数の最適値を与える設計変数
の値を求める、ことを特徴とする請求項1の空気入りタ
イヤの設計方法。11. In the step (a), a selection target group including a plurality of tire models including at least a tire cross-sectional shape including an internal structure and capable of being deformed by grounding is determined, and the selection target group is selected. For each tire model, an objective function representing a physical quantity for tire performance evaluation,
From design variables for determining a tire cross-sectional shape or a tire structure or a pattern shape, a constraint condition for restricting at least one of a tire cross-sectional shape, a tire structure, a pattern shape, a physical quantity for performance evaluation and a tire dimension, and an objective function and a constraint condition An adaptation function that can be evaluated is determined, and a road surface model that comes into contact with the tire model and an initial condition related to rolling of at least one of the tire model and the road surface model are determined. Selecting two tire models from the selection target group based on the function, crossing design variables of the respective tire models with a predetermined probability to generate a new tire model, and selecting one of the design variables of at least one of the tire models. Change the design variables by at least one of the following: The objective function, the constraint condition and the adaptive function of the tire model obtained are obtained, the tire model and the tire model in which the design variables are not changed are stored, and the stored tire model is repeated until the stored number of tire models reaches a predetermined number. Determine whether the new group consisting of tire models satisfies a predetermined convergence condition, and when the convergence condition is not satisfied, repeat the new group as the selection target group until the selection target group satisfies the predetermined convergence condition, 2. The air according to claim 1, wherein a value of a design variable that gives an optimum value of the objective function is determined from the predetermined number of tire models stored when the predetermined convergence condition is satisfied, while considering the constraint condition. How to design a tire with a hole.
数を変化させたタイヤモデルについて、設計変数の単位
変化量に対する目的関数の変化量の割合である目的関数
の感度及び設計変数の単位変化量に対する制約条件の変
化量の割合である制約条件の感度に基づいて制約条件を
考慮しながら目的関数の最適値を与える設計変数の変化
量を予測すると共に、設計変数を予測量に相当する量変
化させたときの目的関数の値及び設計変数を予測量に相
当する量変化させたときの制約条件の値を演算し、目的
関数の値及び制約条件の値から適応関数を求めて該タイ
ヤモデル及び設計変数を変化させなかったタイヤモデル
を保存しかつ保存したタイヤ基本モデルが所定数になる
まで繰り返すことを特徴とする請求項11に記載の空気
入りタイヤの設計方法。12. In the step (c), for the tire model in which the design variables are changed, the sensitivity of the objective function, which is the ratio of the change amount of the objective function to the unit change amount of the design variables, and the change in the unit amount of the design variables. Based on the sensitivity of the constraint, which is the rate of change of the constraint, the amount of change of the design variable that gives the optimal value of the objective function is predicted while considering the constraint, and the design variable is changed by an amount corresponding to the predicted amount. The value of the objective function and the value of the constraint when the design variable is changed by an amount corresponding to the predicted amount are calculated, and the adaptive function is obtained from the value of the objective function and the value of the constraint to obtain the tire model and the design. 12. The pneumatic tire designing method according to claim 11, wherein a tire model in which a variable is not changed is stored and the stored tire basic model is repeated until a predetermined number of tire models are stored. Law.
含むタイヤ断面形状を少なくとも含みかつ接地により変
形を与えることが可能なタイヤモデルの設計パラメータ
と該タイヤの性能との非線形な対応を関係付ける変換系
を定め、前記制約条件として前記タイヤ性能及び前記タ
イヤの製造条件の少なくとも一方の許容範囲を制約する
制約条件を定め、 前記ステップ(c)では前記ステップ(a)で定めた変
換系を用いて、前記目的関数及び前記制約条件に基づい
て目的関数の最適値を与えるタイヤの設計パラメータを
求め、 前記ステップ(d)ではタイヤの設計パラメータに基づ
いてタイヤを設計することを特徴とする請求項1に記載
の空気入りタイヤの設計方法。13. In the step (a), a non-linear correspondence between design parameters of a tire model including at least a tire cross-sectional shape including an internal structure and capable of giving deformation by grounding and performance of the tire is related. A conversion system is defined, and a constraint condition for limiting at least one of the tire performance and the manufacturing condition of the tire is defined as the constraint condition. In the step (c), the conversion system defined in the step (a) is used. Determining a tire design parameter that gives an optimal value of the objective function based on the objective function and the constraint condition, and designing the tire based on the tire design parameter in the step (d). 2. The method for designing a pneumatic tire according to 1.
モデルの設計パラメータを設計変数と定め、制約条件を
考慮しながら前記ステップ(a)で定めた変換系を用い
て目的関数の最適値を与える設計変数の値を求め、前記
ステップ(d)では目的関数の最適値を与える設計変数
に基づいてタイヤを設計することを特徴とする請求項1
3に記載の空気入りタイヤの設計方法。14. In the step (c), a design parameter of the tire model is determined as a design variable, and an optimum value of an objective function is given by using a conversion system determined in the step (a) while considering a constraint condition. 2. The tire according to claim 1, wherein a value of a design variable is determined, and in the step (d), the tire is designed based on a design variable that gives an optimum value of the objective function.
3. The method for designing a pneumatic tire according to 3.
イヤモデルの設計パラメータを前記タイヤ性能に変換す
るように学習された多層フィードフォワード型ニューラ
ルネットワークのデータで前記変換系を構成したことを
特徴とする請求項13または14に記載の空気入りタイ
ヤの設計方法。15. In the step (a), the conversion system is constituted by data of a multilayer feed-forward type neural network learned so as to convert design parameters of the tire model into the tire performance. The method for designing a pneumatic tire according to claim 13 or 14.
含むブロックの単体の形状、内部構造を含むタイヤクラ
ウン部のうち1部のパターン形状、及び内部構造を含む
タイヤ周方向に運続する陸部の形状のうち選択された1
つの形状を表す形状基本モデルをさらに定めると共に、
前記形状基本モデルに少なくとも1つの入力条件を与
え、かつ前記ブロックの単体の形状またはパターン形状
もしくは陸部の形状の少なくとも一部を表す踏面形状を
設計変数とし、前記入力条件におけるタイヤ接地圧を演
算して目的関数として定めることを特徴とする請求項1
に記載の空気入りタイヤの設計方法。16. In the step (a), the shape of a single block including the internal structure, the pattern shape of a part of the tire crown portion including the internal structure, and the land extending in the circumferential direction of the tire including the internal structure. 1 selected from the shape of the part
In addition to defining a basic shape model that represents two shapes,
The shape basic model is given at least one input condition, and a tread shape representing at least a part of the shape of the block alone or the shape of the pattern or the shape of the land portion is used as a design variable, and the tire contact pressure under the input condition is calculated. 3. The method according to claim 1, wherein
3. The method for designing a pneumatic tire according to 1.
積、及び設計変数の変化範囲の少なくとも一方を更に定
め、前記ステップ(c)は、前記制約条件を考慮しなが
ら前記目的関数の最適値が与えられるまで設計変数の値
を変化させることを特徴とする請求項16に記載の空気
入りタイヤの設計方法。17. The constraint condition further defines at least one of a tire contact area and a change range of a design variable. In the step (c), an optimum value of the objective function is given in consideration of the constraint condition. The method of designing a pneumatic tire according to claim 16, wherein the value of the design variable is changed up to the value.
り高い箇所及び低い箇所の少なくとも一方の箇所の設計
変数を変化させることを特徴とする請求項17に記載の
空気入りタイヤの設計方法。18. The pneumatic tire design method according to claim 17, wherein the design variable changes a design variable of at least one of a portion higher and a portion lower than the tire average contact pressure.
(a)及びステップ(b)の処理を実行させるためのプ
ログラムを記憶した記憶手段を備え、前記記憶手段から
前記プログラムを読み取りかつ、タイヤの設計パラメー
タを用いて変形によってタイヤに生じる物理量により該
タイヤの性能を予測する予測手段と、 前記タイヤの設計パラメータと該タイヤの性能との非線
形な対応関係を求める変換系計算手段と、 前記タイヤ性能を表す目的関数を定めると共に、前記タ
イヤ性能及び前記タイヤの製造条件の少なくとも一方の
許容範囲を制約する制約条件を定めて、最適化項目とし
て入力する入力手段と、 前記変換系計算手段を用いて前記入力手段により入力さ
れた最適化項目に基づいて目的関数の最適値を与えるタ
イヤの設計パラメータを求める最適化計算手段と、を備
えた最適化解析装置。19. A storage unit storing a program for executing the processing of steps (a) and (b) according to claim 1 to 18, reading said program from said storage unit, and Prediction means for predicting the performance of the tire by a physical quantity generated in the tire by deformation using the design parameters; conversion system calculation means for obtaining a non-linear correspondence between the design parameters of the tire and the performance of the tire; the tire performance And an input function for inputting as an optimization item, defining a constraint condition for restricting an allowable range of at least one of the tire performance and the tire manufacturing condition, and using the conversion system calculation means. A tire design parameter that gives an optimal value of an objective function is determined based on the optimization item input by the input means. And an optimization calculation means.
設計パラメータを、前記タイヤ性能に変換するように学
習された多層フィードフォワード型ニューラルネットワ
ークであることを特徴とする請求項19に記載の最適化
解析装置。20. The optimization according to claim 19, wherein said conversion system calculation means is a multilayer feedforward neural network learned to convert the tire design parameters into the tire performance. Analysis device.
るためのタイヤの最適化解析プログラムを記憶した記憶
媒体であって、 最適化解析プログラムは、 請求項1乃至請求項18のステップ(a)及びステップ
(b)の処理を実行させるための予測プログラムを含
み、前記予測プログラムを読み取りかつ、タイヤの設計
パラメータを用いて変形によってタイヤに生じる物理量
により該タイヤの性能を予測し、 タイヤの設計パラメータと該タイヤの性能との非線形な
対応関係を定め、 前記タイヤの性能を表す目的関数を定めると共に、前記
タイヤの性能及び前記タイヤの製造条件の少なくとも一
方の許容範囲を制約する制約条件を定め、 前記定めた対応関係、前記目的関数及び前記制約条件に
基づいて目的関数の最適値を与えるタイヤの設計パラメ
ータを求めて該タイヤの設計パラメータに基づいてタイ
ヤを設計することを特徴とするタイヤの最適化解析プロ
グラムを記憶した記憶媒体。21. A storage medium storing a tire optimization analysis program for designing a tire by a computer, the optimization analysis program comprising: steps (a) and (b) according to claim 1 to claim 18. A) predicting the performance of the tire by a physical quantity generated in the tire by deformation using the design parameters of the tire, reading the prediction program, and calculating the tire design parameters and the tire A non-linear correspondence relationship with performance is determined, an objective function representing the performance of the tire is determined, and a constraint condition that restricts at least one allowable range of the performance of the tire and manufacturing conditions of the tire is determined. Tire design that gives the optimal value of the objective function based on the relationship, the objective function and the constraint The storage medium storing the optimization analysis program of the tire, characterized by designing the tire based on the design parameters of the tire in search of parameters.
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