JP5466049B2 - タイヤ性能予測方法、及びタイヤ性能予測装置 - Google Patents

Description

空気入りタイヤを複数要素でモデル化したタイヤモデルを、路面を複数要素でモデル化した路面モデルに接触させて転動させることによりタイヤの性能を予測するタイヤ性能予測方法、及びタイヤ性能予測方法を実行するタイヤ性能予測装置に関する。

近年、空気入りタイヤの開発において、有限要素法などの数値解析手法や計算機環境の発達により、実際に空気入りタイヤを製造し、自動車に装着して走行試験を行わなくても、新たに設計した空気入りタイヤの走行性能や特性といったタイヤ性能の予測・評価が可能になってきた（例えば、特許文献１参照）。タイヤ性能予測方法を用いて、空気入りタイヤの設計・製造・評価といった開発サイクルの一部を数値解析で置き換えることで、空気入りタイヤの開発期間の短縮が実現されている。

特許３１３３７３８号公報 第２図

しかし、従来のタイヤ性能予測方法には、次のような問題点があった。すなわち、従来のタイヤ性能予測方法では、例えば、舗装された路面におけるウェット制動性能を予測する場合に、路面の微細な凹凸に入り込んだ水膜と、空気入りタイヤのトレッドパターンに形成される細溝と路面の微細な凹凸との間にできる微少な空隙を流れる水の挙動までは考慮されていなかった。そのため、従来のタイヤ性能予測方法では、複雑なトレッドパターンを有する空気入りタイヤのタイヤ性能を正しく評価できないことがあった。

そこで、本発明は、新たに設計されたトレッドパターンを有する空気入りタイヤのタイヤ性能を精度よく予測できるタイヤ性能予測方法、及びタイヤ性能予測方法を実行するタイヤ性能予測装置の提供を目的とする。

上述した課題を解決するため、本発明は以下の特徴を備える。すなわち、本発明の第１の特徴は、少なくとも空気入りタイヤの形状、構造、材料を有限個の要素に分割したタイヤモデル、及び前記空気入りタイヤのトレッド部に形成された溝と陸部とを有限個の要素に分割したトレッドパターンモデルを設定するタイヤモデル設定ステップと、平滑な路面を有限個の要素に分割した路面モデルを設定する路面モデル設定ステップと、前記タイヤモデル設定ステップにより設定されたトレッドパターンモデルを予め設定された初期境界条件の下で前記路面モデル上を転動させる転動計算を実行する転動計算ステップと、前記転動計算ステップによる計算結果から前記トレッドパターンモデルの変形軌跡を計算する変形計算ステップと、前記陸部の単位ブロックに細溝が形成された単位ブロックモデルを設定する単位ブロックモデル設定ステップと、前記単位ブロックが複数集合して形成される部分ブロックモデルを設定する部分ブロックモデル設定ステップと、前記路面モデルの少なくとも前記部分ブロックモデルに対応する領域に前記細溝の幅よりも細かい起伏を含む路面を有限個の要素に分割した路面起伏モデルを設定する路面起伏モデル設定ステップと、前記路面起伏モデル設定ステップにおいて設定された前記路面起伏モデル上に流体の膜を有限個の要素に分割した流体モデルを設定する流体モデル設定ステップと、前記変形計算ステップにおいて計算された前記トレッドパターンモデルの変形軌跡に基づいて前記流体モデル及び路面起伏モデルに境界条件を設定する境界条件設定ステップと、前記境界条件が設定された前記流体モデル及び路面起伏モデル上で前記部分ブロックモデルを転動させる部分ブロックモデル用転動計算を実行する部分ブロックモデル用転動計算ステップと、前記部分ブロックモデル用転動計算ステップによる計算結果から前記部分ブロックモデルの変形軌跡を計算する部分ブロックモデル変形計算ステップと、前記部分ブロックモデル変形計算ステップにおいて計算された前記部分ブロックモデルまたは前記流体モデルに生じる物理量を求める物理量計算ステップとを有するタイヤ性能予測方法であることを要旨とする。

本発明によれば、細溝が形成された単位ブロックモデルが複数集合して形成される部分ブロックモデルと、部分ブロックモデルに対応する領域に細溝の幅よりも細かい起伏を含む路面を有限個の要素に分割した路面起伏モデルとを設定し、部分ブロックモデルと、流体モデル及び路面起伏モデルとの物理量変化を計算するため、細溝を含む細やかなトレッドパターンを有する空気入りタイヤのタイヤ性能を精度よく予測できる。

また、本発明によれば、トレッドパターン、特に細溝の設計が変更された場合には、基本的なタイヤモデルが同一であれば、トレッドパターンモデルの計算（すなわち、Ｌ解析）だけを再度行えばよい。そのために、設計の変更と評価にかかる工数を短縮できるという利点がある。

本発明の第２の特徴は、本発明の第１の特徴に係り、前記路面モデル設定ステップでは、前記平滑な路面である路面モデルに濡れた路面における摩擦係数を設定することを要旨とする。

本発明の第３の特徴は、本発明の第１又は第２の特徴に係り、前記部分ブロックモデルは、前記単位ブロックが前記タイヤのトレッド幅方向及び周方向に複数配列されることによって形成されるものであることを要旨とする。

本発明の第４の特徴は、本発明の第１乃至３の何れか一つの特徴に係り、前記路面起伏モデル上を転動させられる前記部分ブロックモデルを構成する前記単位ブロックのうち前記路面起伏モデルとの接触面の法線が前記路面モデルの法線と一致する単位ブロックにのみ前記細溝を設定することを要旨とする。

本発明によれば、新たに設計されたトレッドパターンを有する空気入りタイヤのタイヤ性能を精度よく予測できるタイヤ性能予測方法及びタイヤ性能予測装置を提供できる。

図１は、本発明の実施形態に係るタイヤ性能予測方法を説明するフローチャートである。 図２（ａ）は、本実施形態に係るタイヤ性能予測方法において設定されるタイヤ断面モデルを説明する平面図であり、図２（ｂ）は、タイヤ断面モデルをタイヤ周方向に展開したタイヤの３次元モデルを説明する斜視図である。 図３は、トレッドパターンモデルを説明する斜視図である。 図４は、タイヤモデルの表面の一部に設定されたトレッドパターンモデルがタイヤモデルの転動により推移することを説明する模式図である。 図５は、単位ブロックモデルの斜視図である。 図６は、複数の単位ブロックモデルからなる部分ブロックモデルを説明する平面図である。 図７は、路面起伏モデル２００を示す拡大図である。 図８は、本実施形態に係るタイヤ性能予測方法によって設定される部分ブロックモデル３２と、流体モデル５０と、路面起伏モデル２００のイメージを説明する図である。 図９は、本発明の実施形態に係るタイヤ性能予測方法を実行するタイヤ性能予測装置の構成図である。

本発明に係るタイヤ性能予測方法の実施形態について、図面を参照しながら説明する。具体的には、（１）グローバルローカル解析（ＧＬ解析）、（２）タイヤ性能予測装置、（３）作用・効果、（４）その他の実施形態について説明する。

なお、以下の図面の記載において、同一または類似の部分には、同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なのものであり、各寸法の比率などは現実のものとは異なることを留意すべきである。従って、具体的な寸法などは以下の説明を参酌して判断すべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれる。

（１）グローバルローカル解析（ＧＬ解析）
本実施形態では、大域解析（Ｇｌｏｂａｌ・Ａｎａｌｙｓｉｓ：以下、Ｇ解析という）と局所解析（Ｌｏｃａｌ・Ａｎａｌｙｓｉｓ：以下、Ｌ解析という）とを組み合わせたＧＬ解析（Ｇｌｏｂａｌ−Ｌｏｃａｌ・Ａｎａｌｙｓｉｓ）を利用する。本出願人は、タイヤ性能予測方法に関連する技術（特許３１３３７３８号公報）を既に提案している。ＧＬ解析の詳細は、上記公報に開示されているため、以下では、本願発明の特徴について詳細に説明する。

図１は、本実施の形態にかかるタイヤ性能予測方法を説明するフローチャートである。

ステップＳ１では、タイヤ性能予測方法の評価対象とする新たな空気入りタイヤを設計する。具体的には、空気入りタイヤのタイヤのタイヤサイズ、形状、構造、材料、トレッドパターンなどを定める。後述するステップＳ１１乃至ステップＳ１６において、ステップＳ１において設計された空気入りタイヤのＧ解析を実行する。

ステップＳ１１として、タイヤモデル設定ステップが実行される。ステップＳ１１は、少なくとも空気入りタイヤの形状、構造、材料を有限個の要素に分割したタイヤモデルを設定するとともに、空気入りタイヤのトレッド部に形成された溝と陸部との基本構造を有限個の要素に分割したトレッドパターンモデルを設定する。ここで、トレッドパターンモデルの要素は、タイヤモデルを構成する要素よりも小さく設定することが好ましい。

具体的に、ステップＳ１１では、新たに設計された空気入りタイヤに基づいて数値解析上のモデル（タイヤモデルという）を作成する。タイヤモデルを作成するための数値解析手法として、本実施形態では、有限要素法（ＦＥＭ）を適用する。タイヤモデルは、実際の空気入りタイヤを数値的・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インプット可能なデータ形式に数値化したものである。

上記ステップＳ１１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ている。要素分割とは、空気入りタイヤ、路面、流体等を有限個の小部分（要素という）に分割することをいう。すなわち、タイヤモデルは、複数個の要素から構成されている。有限要素法は、例えば、変形、熱、粘弾性などの物理量の計算を、空気入りタイヤを構成する全要素について個別に計算した後、全要素に対する計算結果を積算することによって、タイヤモデル全体の物理量を算出する方法である。

図２は、次に説明するタイヤ断面モデル１０及び３次元モデル（スムースタイヤモデル２０）を説明する図である。ステップＳ１１では、まず、タイヤ径方向及びトレッド幅方向断面のモデル（タイヤ断面モデルという）を作成する（図２（ａ）参照）。タイヤ断面モデル１０は、例えば、設計図面から採取したデータに基づいて作成する。或いは、空気入りタイヤの外形をレーザー形状測定器等で計測して採取したデータに基づいて作成する。また、タイヤの断面内のゴム、ベルト、プライ、鉄・有機繊維等でできた補強コードをシート状に束ねた補強材などのタイヤモデルにおけるタイヤ内部の構造について、設計図面から採取したデータ、或いは実際のタイヤから採取したデータに基づいて、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。

続いて、タイヤ断面モデル１０をタイヤ周方向に一周分展開したタイヤの３次元（３Ｄ）モデル２０を作成する（図２（ｂ）参照）。なお、このステップＳ１１では、新たに設計されたトレッドパターンの全てをモデル化しない。３次元モデルは、タイヤ全周が平滑に設定されたスムースタイヤモデル２０である。Ｇ解析で設定するモデルは、スムースタイヤモデル２０に、ベルトモデル２１と、溝と陸部の基本構造のみが設定されたトレッドパターンモデル２２（図３参照）とが配置されたモデルである。トレッドパターンも含めた完全なタイヤをモデル化したものは、完全タイヤモデルと表記して、タイヤモデルと区別する。

次に、ステップＳ１２において、路面モデル設定ステップが実行される。路面モデル設定ステップでは、全面が平滑な平滑路面を有限個の要素に分割した路面モデルを設定する。路面モデル設定ステップでは、平滑な路面である平滑路面モデルに濡れた路面における摩擦係数を設定することもできる。濡れた路面における摩擦係数の一例としては、μ＝０．３〜１．０があげられる。より好ましくは、μ＝０．５〜０．８である。

次のステップＳ１３では、境界条件が設定される。境界条件とは、タイヤモデルの挙動をシミュレートする上でタイヤモデルに与える各種条件である。

ステップＳ１４では、転動計算ステップが実行される。転動計算ステップは、タイヤモデル設定ステップにより設定されたトレッドパターンモデル２２を予め設定された初期境界条件の下で平滑路面モデル上を転動させる転動計算を実行する。例えば、転動計算ステップは、タイヤモデルに内圧を与え、タイヤモデルに回転変位及び直進変位の少なくとも一方と、予め定めた負荷荷重とを与えた状態で、タイヤモデルが転動する転動計算を実行する。転動計算ステップで実行される転動計算には、制動時の転動条件も含む。

ステップＳ１５では、計算結果が平滑路面モデル上におけるタイヤモデルの予測結果として出力される。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決めることができる。

ステップＳ１６では、変形計算ステップが実行される。変形計算ステップは、転動計算ステップによる計算結果から、タイヤ転動時におけるタイヤモデルの最外層の一部に設定されたトレッドパターンモデル２２（図３参照）が、平滑路面モデルに踏み込んでから蹴り出すまでの変形軌跡を計算する（図４参照）。

図３は、トレッドパターンモデル２２を説明する斜視図である。図４は、タイヤモデルの表面の一部に設定されたトレッドパターンモデル２２がタイヤモデルの転動により推移することを説明する模式図である。図４に示すように、平滑路面モデルＧが設定された空間Ｓにおいて、トレッドパターンモデル２２が変形を伴いながら、時間経過に伴って、Ｌ１，Ｌ２，…Ｌ１３の軌跡を描くことが計算により求められる。求められたトレッドパターンモデル２２の変形軌跡に基づいて、続くＬ解析を行う。Ｌ解析では、トレッドパターンモデルの一部に、具体的な設計値を導入したモデルの物理量変化などを求める。

図１では、ステップＳ２１乃至ステップＳ２７の処理がＬ解析に該当する。

ステップＳ２１では、単位ブロックモデル設定ステップが実行される。単位ブロックモデル設定ステップは、トレッドパターンモデルを構成する陸部ブロックのうち１ブロック（単位ブロックという）に細溝４１〜４５が形成された単位ブロックモデル３１を設定する。図５は、単位ブロックモデルをタイヤトレッド幅方向からみた側面図である。なお、本実施形態では、細溝とは、溝幅が、一例として、０．３ｍｍ〜４ｍｍ程度の溝である。このような溝は、接地した際に、接地圧により閉塞する。

ステップＳ２２において、部分ブロックモデル設定ステップが実行される。部分ブロックモデル設定ステップは、単位ブロックが複数集合して形成される部分ブロックモデル３２を設定する。

図６は、部分ブロックモデル３２を説明する平面図である。部分ブロックモデル３２は、単位ブロックモデル３１をタイヤトレッド幅方向ＴＷ及び周方向ＴＲに複数個配列されることによって形成される。

単位ブロックモデル設定ステップでは、部分ブロックモデル３２と路面起伏モデルとが接触するときの接触面の法線が路面モデルの法線（路面起伏モデルであれば、起伏を平均化した面の法線）と一致する基準単位ブロックモデルにのみ細溝を設定し、以外の単位ブロックは、細溝のないブロックとして扱っても良い。ここで、基準単位ブロックモデルとは、図６に示す部分ブロックモデルでは、タイヤ赤道線ＣＬの上に配置され、且つ、タイヤ幅方向の中央に配置される単位ブロックモデルを指す（図６における、単位ブロックモデル３１Ｃ）。

ステップＳ２３−１では、路面起伏モデル設定ステップが実行される。路面起伏モデル設定ステップは、平滑路面モデルの少なくとも部分ブロックモデルに対応する領域に細溝の幅よりも細かい起伏を含む路面を有限個の要素に分割した路面起伏モデルを設定する。

図７は、路面起伏モデル２００を示す拡大図である。ここで、実際の路面の起伏は、レーザー形状測定器等で計測して採取したデータに基づいて作成する。例えば、計測により採取した路面が所定サイズの要素の集合体（図７に示す２００ａ，２００ｂ，２００ｃ…）によりモデル化される。

なお、路面起伏モデル２００の各要素の一辺は、細溝の溝幅を考慮すると、一例として、０．３ｍｍ〜４ｍｍ程度とすることができる。路面起伏モデル２００は、細溝の寸法によって決定される。

ステップＳ２３−２では、流体モデル設定ステップが実行される。流体モデル設定ステップは、路面起伏モデル設定ステップにおいて設定された路面起伏モデル上に流体の膜（水膜）を有限個の要素に分割した流体モデルを設定する。

図８は、本実施形態に係るタイヤ性能予測方法によって設定される部分ブロックモデル３２と、流体モデル５０と、路面起伏モデル２００のイメージを説明する図である。路面起伏モデル設定ステップ及び流体モデル設定ステップによって設定された、部分ブロックモデル３２と、流体モデル５０と、路面起伏モデル２００の３者モデルの間の物理量変化を算出することができる。

路面起伏モデル設定ステップ及び流体モデル設定ステップは、特開２００６−１９９２１７に開示された方法に準ずる。すなわち、有限要素法によって起伏を含む路面を設定し、その路面上に水膜を設定する。

ステップＳ２４では、境界条件設定ステップが実行される。境界条件設定ステップは、変形計算ステップにおいて計算されたトレッドパターンモデルの変形軌跡に基づいて路面起伏モデルに境界条件を設定する。

ステップＳ２５では、部分ブロックモデル用転動計算ステップが実行される。部分ブロックモデル用転動計算ステップは、境界条件が設定された流体モデル及び路面起伏モデル上で部分ブロックモデルを転動させる部分ブロックモデル用転動計算を実行する。

ステップＳ２６では、部分ブロックモデル用転動計算ステップによる計算結果から部分ブロックモデルの変形軌跡を計算する部分ブロックモデル変形計算ステップが実行され、結果が出力される。また、物理量計算ステップ及び予測ステップが実行される。物理量計算ステップでは、部分ブロックモデル変形計算ステップにおいて計算された部分ブロックモデルに生じる物理量が算出される。また、部分ブロックモデル変形計算ステップにおいて計算された流体モデルに生じる物理量が算出される。

予測ステップは、算出された物理量に基づいて、部分ブロックモデルがトレッド部の全周に亘って形成された空気入りタイヤ全体に相当する完全タイヤモデルのタイヤ性能を予測する。

ステップＳ２７では、予測結果を評価する。

ステップＳ２８において、上記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。ステップＳ２８では、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。また、例えば、予測結果の良否をオペレータがキーボードなどの入力部から入力するものであってもよい。

予測性能の評価の結果、目標とする性能に対して不十分であるときは、ステップＳ２９において否定され、ステップＳ２９において、設計案を変更又は修正してＬ解析をやり直す。性能が十分であるときは、ステップＳ２８で肯定され、ステップＳ３０において、上記ステップＳ１で設定した設計案のタイヤまたはステップＳ２９で修正した設計案を良好な性能として採用し、本ルーチンを終了する。

（２）タイヤ性能予測装置
図９には、本発明の実施形態に係るタイヤ性能予測方法を実行するタイヤ性能予測装置としてのコンピュータ３００の概略が示されている。図９に示すように、コンピュータ３００は、半導体メモリー、ハードディスクなどの記憶部（不図示）、処理部（不図示）などを備えた本体部３１０と、入力部３２０と、表示部３３０とを備える。処理部は、図１を用いて説明したタイヤ性能予測方法を実行する。

コンピュータ３００は、図示しないが着脱可能な記憶媒体と、この記憶媒体に対して書き込み・読み出しを可能にするドライバが備えられていてもよい。図１を用いて説明したタイヤ性能予測方法を実行するプログラムを予め記憶媒体に記録しておき、記憶媒体から読み出されたプログラムを実行してもよい。コンピュータ３００の記憶部にプログラムを格納（インストール）して実行してもよい。コンピュータ３００は、図示しないが、例えば、ネットワークに接続可能であってもよい。ネットワークを介して、タイヤ性能予測方法を実行するプログラムを取得してもよい。

（３）作用・効果
本発明の実施形態に係るタイヤ性能予測方法によれば、細溝４１〜４５が形成された単位ブロックモデル３１が複数集合して形成される部分ブロックモデル３２と、部分ブロックモデル３２に対応する領域に細溝４１〜４５の幅よりも細かい起伏を含む路面起伏モデルとを設定し、部分ブロックモデル３２と、流体モデル及び路面起伏モデルとの物理量変化を計算することにより、細溝４１〜４５を含む細やかなトレッドパターンを有する空気入りタイヤのタイヤ性能を精度よく予測できる。

また、本実施形態に係るタイヤ性能予測方法では、単位ブロックモデル３１がタイヤトレッド幅方向ＴＷ及び周方向ＴＲに複数個配列されたモデルを部分ブロックモデル３２とする。すなわち、単位ブロックモデル３１を繰り返し単位として部分ブロックモデル３２を作成することにより、部分ブロックモデル３２を作成する工数を削減することができる。

また、単位ブロックモデル３１を繰り返し単位として部分ブロックモデル３２を作成することにより、隣接する単位ブロックモデル３１が排水性に及ぼす影響を算出することができ、排水性の予測精度が向上する。

更に、本実施形態に係るタイヤ性能予測方法では、単位ブロックモデル設定ステップにおいて、部分ブロックモデル３２と路面起伏モデルとが接触するときの接触面の法線が路面モデルの法線（路面起伏モデルであれば、起伏を平均化した面の法線）と一致する基準単位ブロックモデルにのみ細溝を設定し、これ以外の単位ブロックは、細溝のないブロックとして扱うことにより、演算量を大幅に削減することができる。少なくとも、基準単位ブロックにのみ細溝を定義することによって、Ｌ解析の演算量を削減することができる。

（４）その他の実施形態
上述したように、本発明の実施形態を通じて本発明の内容を開示したが、この開示の一部をなす論述及び図面は、本発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例が明らかとなる。例えば、本発明の実施形態は、次のように変更することができる。

本実施形態に係るタイヤ性能予測方法では、数値解析手法として、有限要素法を用いた場合について説明したが、差分法や有限体積法を用いることもできる。

本実施形態に係るタイヤ性能予測方法では、Ｇ解析のタイヤモデル設定ステップにおいて、空気入りタイヤの形状、構造、材料を有限個の要素に分割したタイヤモデル、及び空気入りタイヤのトレッド部に形成された溝と陸部の基本構造を有限個の要素に分割したトレッドパターンモデルを設定すると説明した。しかし、Ｇ解析では、スムースタイヤモデルとし、トレッド部に形成された細溝を含む溝と陸部の構造はＬ解析で設定してもよい。

このように、本発明は、ここでは記載していない様々な実施の形態などを含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は、上述の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。

本実施形態に係るシミュレーションと、従来手法に係るシミュレーションとで、予測完了までの時間を比較した。サンプルの空気入りタイヤとして、溝、陸部、陸部に細溝が形成されたタイヤを用いた。この空気入りタイヤをアメリカ合衆国では "The Tire and Rim Association Inc. の Year Book" 、欧州では"The European Tire and Rim Technical Organization の Standards Manual"、日本では日本自動車タイヤ協会の“JATMA Year Book"に規定された標準荷重、標準内圧、標準リムに装着し、ウェット路面を時速６０ｋｍで走行した状態から、フルブレーキングで急停止したときの制動性能について予測を行い、予測結果が算出されるまでの時間を比較した。なお、従来手法に係るシミュレーションは、完全タイヤモデルを転動計算する手法である。

本実施形態に係るシミュレーションにおいて、Ｇ解析にかかる時間の指数を１００としたとき、Ｌ解析の指数は２８４であった。従来手法では、１８２２であった。

表１に示す結果から、本実施形態に係るシミュレーションでは、Ｇ解析とＬ解析の合計（３８４）の計算時間が必要であるが、例えば、細溝を含むトレッドパターンの設計変更をした場合には、Ｌ解析のみを実行すればよいことになり、設計変更に伴う２回目以降の再計算に係る時間の指数は、２８４でよいことになる。従来手法では、設計変更の都度、１８２２を要することになる。従って、本実施形態に係るシミュレーションでは、計算すべきトレッドパターンの設計案が増えるほど、効率的に計算できることがわかる。これを活用することによって、タイヤ開発サイクルを早めることができる。

１０…タイヤ断面モデル、 ２０…スムースタイヤモデル、 ２１…ベルトモデル、 ２２…トレッドパターンモデル、 ３１…単位ブロックモデル、 ３１Ｃ…基準単位ブロックモデル、 ３２…部分ブロックモデル、４１〜４５…細溝、 ５０…流体モデル、 ２００…路面起伏モデル、 ３００…コンピュータ、 ３１０…本体部、 ３２０…入力部、 ３３０…表示部

Claims (6)

1. コンピュータがモデル化と計算を実行し、空気入りタイヤを複数要素でモデル化したタイヤモデルを、路面を複数要素でモデル化した路面モデルに接触させて転動させることによりタイヤの性能を予測するタイヤ性能予測方法であって、
   少なくとも空気入りタイヤの形状、構造、材料を有限個の要素に分割したタイヤモデル、及び前記空気入りタイヤのトレッド部に形成された溝と陸部との基本構造を有限個の要素に分割したトレッドパターンモデルを設定するタイヤモデル設定ステップと、
   平滑な路面を有限個の要素に分割した路面モデルを設定する路面モデル設定ステップと、
   前記タイヤモデル設定ステップにより設定されたトレッドパターンモデルを予め設定された初期境界条件の下で前記路面モデル上を転動させる転動計算を実行する転動計算ステップと、
   前記転動計算ステップによる計算結果から前記トレッドパターンモデルの変形軌跡を計算する変形計算ステップと、
   前記陸部の単位ブロックに細溝が形成された単位ブロックモデルを設定する単位ブロックモデル設定ステップと、
   前記単位ブロックが複数集合して形成される部分ブロックモデルを設定する部分ブロックモデル設定ステップと、
   前記路面モデルの少なくとも前記部分ブロックモデルに対応する領域に前記細溝の幅よりも細かい起伏を含む路面を有限個の要素に分割した路面起伏モデルを設定する路面起伏モデル設定ステップと、
   前記路面起伏モデル設定ステップにおいて設定された前記路面起伏モデル上に流体の膜を有限個の要素に分割した流体モデルを設定する流体モデル設定ステップと、
   前記変形計算ステップにおいて計算された前記トレッドパターンモデルの変形軌跡に基づいて前記流体モデル及び路面起伏モデルに境界条件を設定する境界条件設定ステップと、
   前記境界条件が設定された前記流体モデル及び路面起伏モデル上で前記部分ブロックモデルを転動させる部分ブロックモデル用転動計算を実行する部分ブロックモデル用転動計算ステップと、
   前記部分ブロックモデル用転動計算ステップによる計算結果から前記部分ブロックモデルの変形軌跡を計算する部分ブロックモデル変形計算ステップと、
   前記部分ブロックモデル変形計算ステップにおいて計算された前記部分ブロックモデルまたは前記流体モデルに生じる物理量を求める物理量計算ステップと
   を有するタイヤ性能予測方法。
2. 前記路面モデル設定ステップでは、前記平滑な路面である路面モデルに濡れた路面における摩擦係数を0.3〜1.0に設定する請求項１に記載のタイヤ性能予測方法。
3. 前記路面起伏モデル設定ステップは、前記路面起伏モデルの各要素の一辺を０．３ｍｍ〜４ｍｍに設定する、請求項１又は請求項２に記載のタイヤ性能予測方法。
4. 前記部分ブロックモデルは、前記単位ブロックが前記タイヤのトレッド幅方向及び周方向に複数配列されることによって形成されるものである請求項1から３の何れか一項に記載のタイヤ性能予測方法。
5. 前記路面起伏モデル上を転動させられる前記部分ブロックモデルを構成する前記単位ブロックのうち前記路面起伏モデルとの接触面の法線が前記路面モデルの法線と一致する単位ブロックにのみ前記細溝を設定する請求項１乃至４の何れか一項に記載のタイヤ性能予測方法。
6. 前記請求項１乃至５の何れか一項に記載のタイヤ性能予測方法を実行するタイヤ性能予測装置。

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