(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ゴムリボンを積層して成形するタイヤの成形形状を、タイヤ成形モデルを用いてシミュレートするタイヤ成形形状のシミュレーション装置であって、
タイヤ成形モデルの周方向の基準位置で、周方向に連続して複数周配置するゴムリボンの配置位置を設定する手段と、
タイヤ成形モデルのゴムリボンの積層面を基準位置で切り開いて展開し、展開積層面を取得する手段と、
ゴムリボンの設定された配置位置に基づき、展開積層面上のゴムリボンの積層位置を決定する手段と、
ゴムリボンの積層位置と予め設定されたゴムリボンの厚さに基づき、展開積層面上のゴムリボンの積層厚さを算出する手段と、を備え、
ゴムリボンの積層位置を決定する手段が、展開積層面の両切り開き端にゴムリボンの各配置位置に合わせてゴムリボンの端部位置を設定する手段と、両切り開き端の対応するゴムリボンの端部位置同士をつないで展開積層面上のゴムリボンの積層位置を算出する手段と、を有し、
ゴムリボンの積層厚さを算出する手段が、展開積層面に積層されたゴムリボンの重なりの数だけ、展開積層面の法線方向にゴムリボンの厚さ分の値を積み上げて、展開積層面の全体に亘って、ゴムリボンの積層厚さを算出する手段を有することを特徴とするタイヤ成形形状のシミュレーション装置。
【請求項２】
コンピュータにより、請求項１に記載されたタイヤ成形形状のシミュレーション装置の各手段を実現するためのプログラム。
【請求項３】
ゴムリボンを積層して成形するタイヤの成形形状を、タイヤ成形モデルを用いてシミュレートするシミュレーション装置におけるタイヤ成形形状のシミュレーション方法であって、
タイヤ成形モデルの周方向の基準位置で、周方向に連続して複数周配置するゴムリボンの配置位置を設定する工程と、
タイヤ成形モデルのゴムリボンの積層面を基準位置で切り開いて展開し、展開積層面を取得する工程と、
ゴムリボンの設定された配置位置に基づき、展開積層面上のゴムリボンの積層位置を決定する工程と、
ゴムリボンの積層位置と予め設定されたゴムリボンの厚さに基づき、展開積層面上のゴムリボンの積層厚さを算出する工程と、を有し、
ゴムリボンの積層位置を決定する工程が、展開積層面の両切り開き端にゴムリボンの各配置位置に合わせてゴムリボンの端部位置を設定する工程と、両切り開き端の対応するゴムリボンの端部位置同士をつないで展開積層面上のゴムリボンの積層位置を算出する工程と、を有し、
ゴムリボンの積層厚さを算出する工程が、展開積層面に積層されたゴムリボンの重なりの数だけ、展開積層面の法線方向にゴムリボンの厚さ分の値を積み上げて、展開積層面の全体に亘って、ゴムリボンの積層厚さを算出する工程を有することを特徴とするタイヤ成形形状のシミュレーション方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ゴムリボンを積層して成形するタイヤの成形形状をシミュレートするタイヤ成形形状のシミュレーション装置とシミュレーション方法、及び、プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
空気入りタイヤ等の各種のタイヤは、未加硫ゴム等からなる各タイヤ構成部材を被成形体に順次配置して未加硫のタイヤを成形した後、加硫成型して製造される。このタイヤの成形時に、従来、未加硫ゴムからなるゴムリボンを被成形体に螺旋状に巻き付けて積層し、トレッドゴム等のタイヤ構成部材を成形することが行われている（特許文献１、２参照）。
【０００３】
また、ゴムリボンを積層して成形するタイヤでは、シミュレーション装置によりゴムリボンを積層したタイヤの成形形状をシミュレートして、ゴムリボンの積層状態を確認することがある。ところが、このような従来のシミュレーション装置では、ゴムリボンを周方向に対して一定角度（通常は０°）で積層した状態で、タイヤ幅方向の１つの断面図を算出するのが一般的である。そのため、ゴムリボンの積層状態も、一定の積層の仕方で、かつ、周方向の一箇所の断面形状でしか確認できず、周方向に沿って積層の偏りや積層厚さのバラツキが発生するときに、それらを判断するのが困難である。従って、従来は、タイヤの生産開始前に、実際にゴムリボンを複数のパターンで積層してタイヤを試作し、各ゴムリボンの積層状態を確認して積層に伴う問題の発生を把握する必要があり、積層状態の確認に、多大な手間や時間を要して試作工数が増加する傾向がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−３５８７３８号公報
【特許文献２】特開２００５−２４６８４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、このような従来の問題に鑑みなされたものであって、その目的は、ゴムリボンの積層によるタイヤの周方向全体の成形形状をシミュレーションにより取得し、実際にゴムリボンを積層することなく積層状態を簡単に確認できるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、ゴムリボンを積層して成形するタイヤの成形形状を、タイヤ成形モデルを用いてシミュレートするタイヤ成形形状のシミュレーション装置であって、タイヤ成形モデルの周方向の基準位置で、周方向に連続して複数周配置するゴムリボンの配置位置を設定する手段と、タイヤ成形モデルのゴムリボンの積層面を基準位置で切り開いて展開し、展開積層面を取得する手段と、ゴムリボンの設定された配置位置に基づき、展開積層面上のゴムリボンの積層位置を決定する手段と、ゴムリボンの積層位置と予め設定されたゴムリボンの厚さに基づき、展開積層面上のゴムリボンの積層厚さを算出する手段と、を備え、ゴムリボンの積層位置を決定する手段が、展開積層面の両切り開き端にゴムリボンの各配置位置に合わせてゴムリボンの端部位置を設定する手段と、両切り開き端の対応するゴムリボンの端部位置同士をつないで展開積層面上のゴムリボンの積層位置を算出する手段と、を有し、ゴムリボンの積層厚さを算出する手段が、展開積層面に積層されたゴムリボンの重なりの数だけ、展開積層面の法線方向にゴムリボンの厚さ分の値を積み上げて、展開積層面の全体に亘って、ゴムリボンの積層厚さを算出する手段を有することを特徴とする。
また、本発明は、コンピュータにより、本タイヤ成形形状のシミュレーション装置の各手段を実現するためのプログラムである。
更に、本発明は、ゴムリボンを積層して成形するタイヤの成形形状を、タイヤ成形モデルを用いてシミュレートするシミュレーション装置におけるタイヤ成形形状のシミュレーション方法であって、タイヤ成形モデルの周方向の基準位置で、周方向に連続して複数周配置するゴムリボンの配置位置を設定する工程と、タイヤ成形モデルのゴムリボンの積層面を基準位置で切り開いて展開し、展開積層面を取得する工程と、ゴムリボンの設定された配置位置に基づき、展開積層面上のゴムリボンの積層位置を決定する工程と、ゴムリボンの積層位置と予め設定されたゴムリボンの厚さに基づき、展開積層面上のゴムリボンの積層厚さを算出する工程と、を有し、ゴムリボンの積層位置を決定する工程が、展開積層面の両切り開き端にゴムリボンの各配置位置に合わせてゴムリボンの端部位置を設定する工程と、両切り開き端の対応するゴムリボンの端部位置同士をつないで展開積層面上のゴムリボンの積層位置を算出する工程と、を有し、ゴムリボンの積層厚さを算出する工程が、展開積層面に積層されたゴムリボンの重なりの数だけ、展開積層面の法線方向にゴムリボンの厚さ分の値を積み上げて、展開積層面の全体に亘って、ゴムリボンの積層厚さを算出する工程を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、ゴムリボンの積層によるタイヤの周方向全体の成形形状をシミュレーションにより取得でき、実際にゴムリボンを積層することなく積層状態を簡単に確認できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本実施形態のタイヤ成形形状のシミュレーション装置の概略構成を示す機能ブロック図である。
【図２】本実施形態のタイヤ成形モデルを模式的に示す図である。
【図３】本実施形態のタイヤ成形形状のシミュレーション処理の手順を示すフローチャートである。
【図４】ゴムリボンの配置位置の設定について説明するための図である。
【図５】タイヤ成形モデルの展開積層面を示す概略平面図である。
【図６】図５の展開積層面にゴムリボンを積層した状態を模式的に示す図である。
【図７】展開積層面上のゴムリボンの積層厚さを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明のタイヤ成形形状のシミュレーション装置とシミュレーション方法の一実施形態について、図面を参照して説明する。
本実施形態のタイヤ成形形状のシミュレーション装置（以下、シミュレーション装置という）は、ゴムリボンを積層して成形するタイヤの成形形状をシミュレートするシミュレータであり、タイヤ成形モデルを用いてタイヤ成形形状を算出してシミュレートする。なお、ゴムリボンは、タイヤ成形時に被成形体に積層される、所定断面形状のリボン状に形成された未加硫ゴムからなるゴム部材（ゴムストリップ）である。また、タイヤ成形モデルは、成形中のタイヤをモデル化した仮想上のモデルである。
【００１０】
図１は、本実施形態のシミュレーション装置の概略構成を示す機能ブロック図である。
このシミュレーション装置１は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）と、シミュレーション処理のための各種プログラムを格納するＲＯＭ（Read Only Memory）と、ＣＰＵが直接アクセスするデータを一時的に格納するＲＡＭ（Random Access Memory）等を備えたコンピュータから構成されている。また、シミュレーション装置１は、ＣＰＵによりＲＯＭに格納されたプログラムを実行することで得られる機能実現手段として、シミュレーションに関する処理を実行する後述する各手段（機能部）を有する。
【００１１】
具体的には、シミュレーション装置１は、図示のように、タイヤ成形形状をシミュレートするシミュレート部１０と、入出力部２と、記憶部３とを有し、それらがバス１５を介して互いに接続されている。入出力部２は、外部機器と接続してデータを入出力するインターフェースであり、ユーザがデータや指令の入力や操作に使用するキーボードやマウス等の入力装置４と、ユーザに対してシミュレーションに関する各種の情報を表示する表示装置５が接続されている。記憶部３は、シミュレーションに関する各種データ、例えば、シミュレーションの設定条件、タイヤ成形モデル、ゴムリボンの寸法や形状、及び、シミュレーション結果等を記憶する。
【００１２】
シミュレーション装置１は、入力装置４を介して、ユーザからシミュレーションに関する上記した各データが予め入力されて、それらを記憶部３に記憶し、シミュレート部１０が記憶部３から各データを読み出して使用する。シミュレート部１０は、各データに基づき、タイヤ成形形状をシミュレートして、その結果を記憶部３に記憶するとともに、表示装置５に出力して所定形式で表示させる。また、シミュレート部１０は、ゴムリボンの配置位置設定部１１と、展開積層面取得部１２と、ゴムリボンの積層位置決定部１３と、積層厚さ算出部１４とを有し、これら各部（手段）により、タイヤ成形モデルを用いて各シミュレーション処理を実行する。
【００１３】
図２は、タイヤ成形モデルを模式的に示す図であり、その軸芯を含む面で切断した幅方向断面図を例として示している。
タイヤ成形モデル２０は、図示のように、一対のビードコア２１間に亘ってトロイダル状に延びるカーカス２２、カーカス２２の外周側のベルト２３、及び、外面や部材間のゴム等、複数のタイヤ構成部材のデータからなる。また、データ中には、各タイヤ構成部材の配置位置、形状、寸法、他のタイヤ構成部材との関係、及び、成形や配置の順序が含まれ、これらから、成形の各段階のタイヤに対応するタイヤ成形モデル２０が構築される。これにより、タイヤ成形モデル２０は、内外面や全体の形状、寸法、及び、内部構造が設定される。
【００１４】
本実施形態では、次にトレッドゴムを配置する段階のタイヤ成形モデル２０を用い、その外周面である凹凸を有する積層面２４に対し、ゴムリボンＲを積層してトレッドゴムを成形したときのタイヤ成形形状（ゴムリボンＲの積層形状）をシミュレートする。その際、ゴムリボンＲを、タイヤ成形モデル２０の周方向に巻き付けつつ幅方向に徐々に変位させて、積層面２４に螺旋状に巻き付け、連続して複数周配置（図では一部のみ示す）して積層するときの形状を算出する。以下、この積層条件に基づき、シミュレーション装置１により、タイヤ成形形状をシミュレーションする処理の手順や流れ、及び、このシミュレーション装置１におけるタイヤ成形形状のシミュレーション方法について説明する。
【００１５】
図３は、シミュレーション装置１によるタイヤ成形形状のシミュレーション処理の手順を示すフローチャートである。
このシミュレーション装置１では、図示のように、まず、ユーザの指定に基づき、シミュレート部１０が、記憶部３から、成形するタイヤの予め記憶されたタイヤ成形モデル２０を取得する（Ｓ１０１）。次に、ユーザから入力されたゴムリボンＲの配置位置データに基づき、配置位置設定部１１が、積層面２４に対するゴムリボンＲの配置位置を設定する（Ｓ１０２）。
【００１６】
図４は、ゴムリボンＲの配置位置の設定について説明するための図であり、図２のＦ範囲を拡大して概略形状を示している。
ここでは、ゴムリボンＲの配置位置を、図示のように、タイヤ成形モデル２０の所定の周方向位置に設定された周方向の基準位置Ｋで、ゴムリボンＲの積層面２４に対し設定する。即ち、この配置位置は、タイヤ成形モデル２０の幅方向（図４の左右方向）断面において、積層面２４に配置される各ゴムリボンＲの位置であり、ユーザから、ゴムリボンＲの各配置位置が幅方向に沿って複数入力される。これに基づき、配置位置設定部１１は、タイヤ成形モデル２０の周方向の基準位置Ｋで、周方向に連続して複数周配置するゴムリボンＲの配置位置を設定する。
【００１７】
その際、ゴムリボンＲの配置位置とともに、タイヤ成形モデル２０への巻き付けの順番も設定され、例えば、Ｎ巻目はゴムリボンＲ（Ｎ）、Ｎ＋１巻目はゴムリボンＲ（Ｎ＋１）、Ｎ＋２巻目はゴムリボンＲ（Ｎ＋２）と設定される。また、図示の例では、ゴムリボンＲは、幅方向に沿って順に間隔を開けた位置に配置されて、互いに離れた配置位置が積層面２４に設定される。続いて、シミュレーション装置１は、展開積層面取得部１２により、タイヤ成形モデル２０のゴムリボンＲが積層される積層面２４を上記した基準位置Ｋで切り開いて、円筒状の形状から平面状の形状に展開し、展開積層面を取得する（図３、Ｓ１０３）。
【００１８】
図５は、タイヤ成形モデル２０の展開積層面を示す概略平面図であり、タイヤ成形モデル２０の周方向位置も、それぞれ基準位置Ｋからの角度Ａ（°）で示す。
展開積層面取得部１２は、タイヤ成形モデル２０のゴムリボンＲの積層面２４を切り開いて、図示のように、平面視矩形状の展開積層面２４Ｔに展開する。展開積層面２４Ｔは、切り開かれた両側の切り開き端（図の上下端）がタイヤ成形モデル２０の基準位置Ｋに対応し、それぞれ周方向位置が０°と３６０°となる。
【００１９】
ゴムリボンＲは、展開積層面２４Ｔに対し、０°の基準位置Ｋに設定された配置位置から周方向に沿って３６０°の位置まで配置されて１周巻き付けられた後、連続して０°の基準位置Ｋに設定された次の配置位置から周方向に配置される。ゴムリボンＲは、このように連続して周方向に順に複数周配置されて展開積層面２４Ｔに積層される。従って、０°の位置から配置されるＮ巻目のゴムリボンＲ（Ｎ）は、３６０°の位置では、次のＮ＋１巻目のゴムリボンＲ（Ｎ＋１）の配置位置に配置される。同様に、ゴムリボンＲ（Ｎ＋１）は、３６０°の位置で次のＮ＋２巻目のゴムリボンＲ（Ｎ＋２）の配置位置に配置される。ただし、最後に巻き付けられるゴムリボンＲ（Ｎ＋２）は、周方向に沿って直線的に配置されて、３６０°の位置でも同じ配置位置に配置される。シミュレーション装置１は、このゴムリボンＲの配置条件に基づき、積層位置決定部１３により算出して、展開積層面２４Ｔ上に配置されたゴムリボンＲの積層位置を決定する。
【００２０】
積層位置決定部１３は、まず、展開積層面２４Ｔの両切り開き端（基準位置Ｋ）に、配置位置設定部１１により設定されたゴムリボンＲの各配置位置（図４参照）に合わせて、ゴムリボンＲの端部位置を設定する。その際、０°の切り開き端では、ゴムリボンＲの設定された配置位置に一致するように端部位置（図５参照）を設定する。一方、３６０°の切り開き端では、上記のように、次に巻き付けられるゴムリボンＲに設定された配置位置に端部位置を設定し、最後に巻き付けられるゴムリボンＲ（Ｎ＋２）のみ配置位置と同じ端部位置を設定する。これにより、展開積層面２４Ｔの両切り開き端に、それぞれ展開されたゴムリボンＲ（Ｎ）、Ｒ（Ｎ＋１）、Ｒ（Ｎ＋２）の各端部位置（切り開き端位置）を設定する。
【００２１】
次に、積層位置決定部１３は、両切り開き端の対応するゴムリボンＲの端部位置同士をつないで（図５の二点鎖線）、展開積層面２４Ｔ上のゴムリボンＲの積層位置を算出する。具体的には、展開積層面２４Ｔに対して、タイヤ成形モデル２０の幅方向に沿ってＸ座標を設定し、ゴムリボンＲの各周方向位置（角度）におけるＸ座標を算出して、ゴムリボンＲの周方向の全体に亘るＸ座標を取得する。その際、例えば、ゴムリボンＲ（Ｎ）では、角度ＡにおけるＸ座標をＸ（Ａ）、０°でのＸ座標をＸ（Ｎ）、３６０°でのＸ座標（＝ゴムリボンＲ（Ｎ＋１）の０°でのＸ座標）をＸ（Ｎ＋１）とすると、Ｘ（Ａ）は次の式（数１）で算出される。
【００２２】
【数１】
0005566094.tif 000002
【００２３】
積層位置決定部１３は、この算出式により、端部位置同士をつなぐゴムリボンＲのＸ座標を、その幅方向の所定位置（例えば、端部や中央部）において全角度Ａで算出する。また、予め設定されたゴムリボンＲの幅に基づき、ゴムリボンＲの幅方向の各部のＸ座標を算出して、それぞれのゴムリボンＲの積層位置を求める。ただし、最後に巻き付けられるゴムリボンＲ（Ｎ＋２）は、その０°でのＸ座標が周方向全体の積層位置となる。このようにして、積層位置決定部１３は、配置位置設定部１１により設定されたゴムリボンＲの配置位置に基づき、展開積層面２４Ｔ上のゴムリボンＲの積層位置を決定する（図３、Ｓ１０４）。次に、積層厚さ算出部１４が、記憶部３からゴムリボンＲの予め設定された厚さを読み出し、ゴムリボンＲの決定された積層位置と予め設定された厚さに基づき、展開積層面２４Ｔ上のゴムリボンＲの積層厚さを算出する（図３、Ｓ１０５）。
【００２４】
図６は、図５の展開積層面２４Ｔの各積層位置にゴムリボンＲを積層した状態を模式的に示す図である。
積層厚さ算出部１４は、ゴムリボンＲに厚さを付加して、展開積層面２４Ｔの法線方向に設定されたＹ座標を算出する。Ｙ座標は、ゴムリボンＲの各積層位置で厚さ分の値を加算し、ゴムリボンＲが重なる部分では重なりの数だけ法線方向に厚さ分の値を積み上げて、展開積層面２４Ｔの全体に亘って算出する。これにより、積層厚さ算出部１４は、展開積層面２４Ｔに積層された全ゴムリボンＲのＹ座標、及び、Ｙ座標に対応するゴムリボンＲの各部の積層厚さを算出する。
【００２５】
図７は、展開積層面２４Ｔ上のゴムリボンＲの積層厚さを示す図であり、積層厚さを厚さ毎に区画して模式的に示す表示装置５への表示例である。
シミュレート部１０は、図示のように、ゴムリボンＲの積層厚さを算出し、算出結果から、展開積層面２４Ｔ上におけるゴムリボンＲの積層形状を判別して、積層形状と積層形状に応じたタイヤ成形形状を取得する（図３、Ｓ１０６）。シミュレーション装置１は、このようにして、ゴムリボンＲを積層して成形するタイヤの成形形状を、タイヤ成形モデル２０を用いてシミュレートし、ゴムリボンＲの積層形状を含むタイヤ成形形状を取得して、シミュレーション処理を終了する。
【００２６】
以上説明したように、本実施形態では、タイヤ成形モデル２０を用い、展開積層面２４Ｔ上のゴムリボンＲの積層位置を決定して積層厚さを算出等することで、ゴムリボンＲの積層によるタイヤの周方向全体の成形形状をシミュレーションにより取得できる。そのため、実際にゴムリボンＲを積層してタイヤを試作することなく、その積層状態を簡単に精度よく確認できるとともに、ゴムリボンＲの積層パターンを変更して様々な積層パターンでの積層状態を容易に確認できる。これに伴い、タイヤの生産開始前に、予めゴムリボンＲの積層に伴う問題を把握でき、周方向に沿って積層の偏りや積層厚さのバラツキが発生するか否かを正確に判断して、最適な積層パターンを決定できる。また、積層状態の確認に要する手間や時間、及び、タイヤの試作工数を大幅に削減して、タイヤの生産コストを減少させることもできる。
【００２７】
なお、タイヤ成形モデル２０の基準位置Ｋ（図４参照）で、ゴムリボンＲの配置位置を設定するときには、任意に各配置位置を設定すればよく、複数の配置位置を同じ間隔で設定してもよく、互いに異なる間隔で設定してもよい。その際、ゴムリボンＲの配置位置は、一部又は全体を、積層面２４の法線方向に複数重ねて設定してもよい。また、ゴムリボンＲを積層して成形するタイヤ構成部材は、トレッドゴムに限らず、サイドウォールゴム等の他のタイヤ構成部材であってもよく、それぞれシミュレーション装置１により上記と同様にして積層形状を取得できる。加えて、本発明は、コンピュータにより、タイヤ成形形状のシミュレーション装置１の以上説明した処理を実行する各手段を実現するためのプログラムとすることもできる。
【符号の説明】
【００２８】
１・・・タイヤ成形形状のシミュレーション装置、２・・・入出力部、３・・・記憶部、４・・・入力装置、５・・・表示装置、１０・・・シミュレート部、１１・・・配置位置設定部、１２・・・展開積層面取得部、１３・・・積層位置決定部、１４・・・積層厚さ算出部、１５・・・バス、２０・・・タイヤ成形モデル、２４・・・積層面、２４Ｔ・・・展開積層面、Ｋ・・・基準位置、Ｒ・・・ゴムリボン。
【図１】
0005566094.tif 000003
【図２】
0005566094.tif 000004
【図３】
0005566094.tif 000005
【図４】
0005566094.tif 000006
【図５】
0005566094.tif 000007
【図６】
0005566094.tif 000008
【図７】
0005566094.tif 000009