(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
周方向に繰り返しパターンを持つタイヤを、数値解析が可能な有限個の要素でモデル化したタイヤモデルを作成する初期モデル作成ステップと、
前記タイヤモデルを用いて接地解析を実行することにより、少なくとも１つの要素について前記パターンのタイヤ全周にわたる各ピッチにおける対応する要素の歪みデータを取得する初期モデル解析ステップと、
前記パターンの１ピッチに相当するタイヤ周方向角度θをｎ個（但し、ｎは２以上の整数）に分割した角度α（但し、α＝θ／ｎ）ずつ前記タイヤモデルを回転させながら、前記１ピッチに相当する回転角度での前記歪みデータを取得するまで前記接地解析を実行する回転モデル解析ステップと、
前記少なくとも１つの要素について、前記初期モデル解析ステップで取得したタイヤ全周にわたる各ピッチの対応する要素の歪みデータと、前記回転モデル解析ステップで取得したｎ個に分割した全ての回転角度でのタイヤ全周にわたる各ピッチの対応する要素の歪みデータとから、タイヤ１回転に相当する歪み履歴を計算する履歴計算ステップと、
前記歪み履歴から前記少なくとも１つの要素についてエネルギーロスを計算するエネルギーロス計算ステップと、
を有することを特徴とするタイヤ性能予測方法。
【請求項２】
前記初期モデル解析ステップにおける前記タイヤモデルの接地解析と、前記回転モデル解析ステップにおける各回転タイヤモデルの接地解析とを並列処理により行うことを特徴とする請求項１記載のタイヤ性能予測方法。
【請求項３】
前記タイヤ周方向角度θを分割する分割数であるｎ個が３〜１０個であることを特徴とする請求項１又は２記載のタイヤ性能予測方法。
【請求項４】
周方向に繰り返しパターンを持つタイヤを、数値解析が可能な有限個の要素でモデル化したタイヤモデルを作成する初期モデル作成部と、
前記タイヤモデルを用いて接地解析を実行することにより、少なくとも１つの要素について前記パターンのタイヤ全周にわたる各ピッチにおける対応する要素の歪みデータを取得する初期モデル解析部と、
前記パターンの１ピッチに相当するタイヤ周方向角度θをｎ個（但し、ｎは２以上の整数）に分割した角度α（但し、α＝θ／ｎ）ずつ前記タイヤモデルを回転させながら、前記１ピッチに相当する回転角度での前記歪みデータを取得するまで前記接地解析を実行する回転モデル解析部と、
前記少なくとも１つの要素について、前記初期モデル解析部で取得したタイヤ全周にわたる各ピッチの対応する要素の歪みデータと、前記回転モデル解析部で取得したｎ個に分割した全ての回転角度でのタイヤ全周にわたる各ピッチの対応する要素の歪みデータとから、タイヤ１回転に相当する歪み履歴を計算する履歴計算部と、
前記歪み履歴から前記少なくとも１つの要素についてエネルギーロスを計算するエネルギーロス計算部と、
を有することを特徴とするタイヤ性能予測装置。
【請求項５】
コンピュータに、
周方向に繰り返しパターンを持つタイヤを、数値解析が可能な有限個の要素でモデル化したタイヤモデルを作成する初期モデル作成機能と、
前記タイヤモデルを用いて接地解析を実行することにより、少なくとも１つの要素について前記パターンのタイヤ全周にわたる各ピッチにおける対応する要素の歪みデータを取得する初期モデル解析機能と、
前記パターンの１ピッチに相当するタイヤ周方向角度θをｎ個（但し、ｎは２以上の整数）に分割した角度α（但し、α＝θ／ｎ）ずつ前記タイヤモデルを回転させながら、前記１ピッチに相当する回転角度での前記歪みデータを取得するまで前記接地解析を実行する回転モデル解析機能と、
前記少なくとも１つの要素について、前記初期モデル解析機能で取得したタイヤ全周にわたる各ピッチの対応する要素の歪みデータと、前記回転モデル解析機能で取得したｎ個に分割した全ての回転角度でのタイヤ全周にわたる各ピッチの対応する要素の歪みデータとから、タイヤ１回転に相当する歪み履歴を計算する履歴計算機能と、
前記歪み履歴から前記少なくとも１つの要素についてエネルギーロスを計算するエネルギーロス計算機能と、
を実現させるためのタイヤ性能予測プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、転がり抵抗等のタイヤ性能をコンピュータを用いて予測するためのタイヤ性能予測技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、空気入りタイヤの開発・設計効率を向上するために、コンピュータを用いた数値解析（シミュレーション）により、転がり抵抗等のタイヤ性能を予測することが行われている（下記特許文献１〜５参照）。
【０００３】
例えば、従来法１として、下記特許文献１には、タイヤモデルを転動させることなく、静的に接地させた変形状態でのタイヤ周方向における歪み分布からエネルギーロスを算出する手法が開示されている。また、従来法２として、下記特許文献２には、タイヤモデルを路面モデルに接地させ、転動（１回転）させて、要素のエネルギーロスを算出する手法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１８６９００号公報
【特許文献２】特開２００６−１７５９３７号公報
【特許文献３】特開２００７−１３１２０９号公報
【特許文献４】特開２００６−２１３２８４号公報
【特許文献５】特開２００５−３０６１７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来法１では、静的な変形状態でタイヤ１回転を表すために、解析対象とするタイヤモデルは、タイヤ周方向に同一の断面形状を連続して有する必要がある。そのため、トレッドにタイヤ軸方向に延びるスリット（横溝）やサイプを有したタイヤモデルについては、エネルギーロスの計算ができないという問題がある。
【０００６】
一方、従来法２であると、従来法１のように、解析対象となるタイヤモデルは、周方向に同一の断面形状を連続で有する必要はなく、トレッドにタイヤ軸方向に延びるスリットやサイプを有したタイヤモデルであっても、エネルギーロスの計算をすることが可能である。しかしながら、従来法２の場合、タイヤモデルを３６０度で１回転転動させるため、計算時間が非常に長くなるという問題がある。すなわち、従来法２では、タイヤを実際に転動させるため、数値計算の収束性を考慮すると、計算ステップをタイヤ周方向に細かく分割する必要があり、すなわち、必要な計算ステップ（回数）が最低でも５００ステップ以上は必要になる。従って、タイヤ性能の予測結果が出るまでの計算時間が非常に長くなってしまう。
【０００７】
本発明は、以上の点に鑑みてなされたものであり、タイヤ周方向に繰り返しパターンを持つタイヤモデルでありながら、予測時間を短くすることができるタイヤ性能予測方法、その装置及びプログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係るタイヤ性能予測方法は、周方向に繰り返しパターンを持つタイヤを、数値解析が可能な有限個の要素でモデル化したタイヤモデルを作成する初期モデル作成ステップと、前記タイヤモデルを用いて接地解析を実行することにより、少なくとも１つの要素について前記パターンのタイヤ全周にわたる各ピッチにおける対応する要素の歪みデータを取得する初期モデル解析ステップと、前記パターンの１ピッチに相当するタイヤ周方向角度θをｎ個（但し、ｎは２以上の整数）に分割した角度α（但し、α＝θ／ｎ）ずつ前記タイヤモデルを回転させながら、前記１ピッチに相当する回転角度での前記歪みデータを取得するまで前記接地解析を実行する回転モデル解析ステップと、前記少なくとも１つの要素について、前記初期モデル解析ステップで取得したタイヤ全周にわたる各ピッチの対応する要素の歪みデータと、前記回転モデル解析ステップで取得したｎ個に分割した全ての回転角度でのタイヤ全周にわたる各ピッチの対応する要素の歪みデータとから、タイヤ１回転に相当する歪み履歴を計算する履歴計算ステップと、前記歪み履歴から前記少なくとも１つの要素についてエネルギーロスを計算するエネルギーロス計算ステップと、を有するものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、トレッドパターンを持つタイヤモデルでありながら、予測時間を短くして、タイヤ性能を予測することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態に係るタイヤ性能予測装置のブロック図である。
【図２】該タイヤ性能予測装置の動作を示すフローチャートである。
【図３】実施形態で用いたタイヤモデルの斜視図である。
【図４】該タイヤモデルの断面図である。
【図５】該タイヤモデルの要部拡大斜視図である。
【図６】（ａ）は初期タイヤモデルの接地解析時における側面模式図であり、（ｂ）は回転タイヤモデルの接地解析時における側面模式図である。
【図７】タイヤパターンの各ピッチの要素の対応関係を示す平面模式図である。
【図８】ある要素の歪み履歴の一例を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の一実施形態について図１〜８に基づいて説明する。
【００１２】
実施形態に係るタイヤ性能予測装置１０は、有限要素法を用いて空気入りタイヤの転がり抵抗を予測するものである。ここで、有限要素法とは、構造物のつりあいを計算するために、構造物を有限要素（Finite Element）に分割し、それぞれ要素で記述される運動方程式を微積分演算により求める手法である。
【００１３】
図１に示すように、タイヤ性能予測装置１０は、入力部１２、初期モデル作成部１４、初期モデル解析部１６、回転モデル解析部１８、履歴計算部２０、エネルギーロス計算部２２、及び、出力部２４を有している。
【００１４】
なお、このタイヤ性能予測装置１０は、例えば、汎用のコンピュータを基本ハードウェアとして用いることで実現することができる。すなわち、入力部１２、初期モデル作成部１４、初期モデル解析部１６、回転モデル解析部１８、履歴計算部２０、エネルギーロス計算部２２、出力部２４は、上記のコンピュータに搭載されたプロセッサにプログラムを実行させることにより実現することができる。このとき、タイヤ性能予測装置１０は、上記のプログラムをコンピュータに予めインストールすることで実現してもよいし、ＣＤ−ＲＯＭやＤＶＤなどのコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶して、又はネットワークを通じて上記のプログラムを配布して、このプログラムをコンピュータに適宜インストールすることにより実現してもよい。
【００１５】
上記各部１２〜２４の機能について順番に説明する。
【００１６】
入力部１２は、解析対象とする空気入りタイヤについて初期タイヤモデルを作成するために必要な情報を取得する。具体的には、タイヤの外形形状や内部構造等の各寸法諸元、タイヤを構成するトレッド、ベルト、カーカスなどの各部材についてヤング率、ポアソン比や比重などの材料特性、更には評価条件である内圧や荷重などの各種条件が入力される。これらの情報の入力は、キーボードを用いたり、ＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体やネットワーク等を通じて行われてもよい。
【００１７】
解析対象となる空気入りタイヤとしては、図３〜５に示されるように、周方向に繰り返しパターンを持つタイヤが用いられる。すなわち、解析対象のタイヤとしては、トレッド表面に、タイヤ周方向に延びる複数の主溝５２を有するとともに、該主溝５２に交差する方向に延びるスリット（横溝）５４やサイプ５６を有し、これにより、タイヤ周方向に所定のパターンが繰り返し設けられたものが用いられる。図５に示すように、この例ではタイヤ周方向に隣り合う２本のスリット５４，５４間でトレッドパターンの１ピッチが規定され、タイヤは、その周方向の全周において、数十ピッチ（より具体的には、例えば２２〜９０ピッチ）の繰り返しパターンを備える。このようにタイヤのパターンは、トレッドパターンにより規定されるが、単にパターンという場合、トレッド部だけでなく、トレッドパターンの各ピッチ毎にタイヤをその子午線を含む断面で切断したタイヤ断面全体（従って、サイドウォール部やビード部も含まれる）での繰り返しパターンを意味する。なお、入力部１２で入力される上記寸法諸元には、パターンの１ピッチに相当するタイヤ周方向角度θ（図６（ａ）参照）も含まれる。
【００１８】
入力部１２では、また、該１ピッチに相当するタイヤ周方向角度θを、ｎ個に均等分割するための分割数が入力される。ｎは２以上の整数であり、３〜１０であることが好ましい。上記タイヤ周方向角度θをｎ分割した角度α（但し、α＝θ／ｎ）は、後述する回転モデル解析部１８において、タイヤモデルをタイヤ軸周りに回転させてタイヤモデルを更新させる際の、１回分の回転角度に相当する。そのため、分割数ｎが入力されることにより、更新時の回転角度αが決まる。
【００１９】
初期モデル作成部１４は、入力部１２で入力された各寸法諸元、材料特性及び評価条件に基づいて、上記のトレッドパターンを持つタイヤについて、数値解析が可能な有限個の要素でモデル化した初期タイヤモデル（タイヤ有限要素モデル）を作成する。図３には、タイヤモデル５０の一例を３次元的に視覚化して示しており、図４には、その断面図を示している。また、図５は、そのトレッドパターンを拡大して示している。
【００２０】
詳細には、自然平衡状態のタイヤ形状を基準形状とし、この基準形状をＦＥＭによりモデル化して、メッシュ分割によって多数の有限要素に分割されたタイヤＦＥＭモデルを作成する。かかる要素としては、４面体ソリッド要素、５面体ソリッド要素、６面体ソリッド要素などが挙げられ、これらの要素は３次元座標（例えば、タイヤ進行方向をＸ軸、タイヤ幅方向をＹ軸、上下方向をＺ軸とするＸ−Ｙ−Ｚ座標）を用いて逐一特定される。なお、このようなタイヤモデルの作成方法自体は公知であり、かかる公知の方法を用いてモデル化することができる。
【００２１】
初期モデル解析部１６は、接地解析を有限要素法によって実行する。接地解析は、タイヤモデル５０を回転させることなく静止した状態で、路面モデル７０に接地させ、かつ図６（ａ）に示すように、上記評価条件に基づく鉛直荷重を作用させることにより行う。路面モデル７０としては、図６（ａ）に示すように、平坦な剛表面を有する平面要素によってモデル化されたものでもよく、あるいはまた、表面に凹凸を有するものでもよい。
【００２２】
該接地解析により、初期モデル解析部１６は、タイヤモデル５０の各要素について、上記パターンの各ピッチにおける対応する要素の歪みデータを取得する。この例では、初期モデル解析部１６は、タイヤモデル５０の全要素についての歪みデータを取得する。すなわち、１ピッチ分のパターン内に存在する各要素について、各ピッチにおける対応する要素の歪みを算出する。詳細には、タイヤのパターンは、タイヤ周上に数十ピッチが繰り返し設けられており、各ピッチにはそれぞれのパターン中で同一位置に存在している対応する要素が存在する。１回の静止した接地解析において、各ピッチにおける同一の位置の要素について歪みを算出してこれらを関連づけて記憶する。
【００２３】
図７は、上記パターンの一部を展開して示した平面図である。第１ピッチのある要素ｅ１−１については、第２ピッチにおいてｅ１−２、第３ピッチにおいてｅ１−３、第４ピッチにおいてｅ１−４がそれぞれ対応しているので、タイヤ全周のピッチについて、これらの対応する要素の歪みを算出する。第１ピッチの別の要素ｅ２−１、第２ピッチの要素ｅ２−２、第３ピッチの要素ｅ２−３、第４ピッチの要素ｅ２−４についても同様にそれぞれ対応しているので、タイヤ全周のピッチについて、これらの対応する要素の歪みを算出する。このようにして１ピッチ分のパターン内の全ての要素について各ピッチにおける対応する要素の歪みを算出し、記憶しておく。
【００２４】
なお、各要素に作用する歪みは、タイヤ子午線方向、タイヤ周方向及びタイヤ厚み方向それぞれの垂直歪みと剪断歪みとの合計６成分の歪みとして計算されるので、これら６成分の歪みをそれぞれ算出し、記憶する。
【００２５】
回転モデル解析部１８は、上記パターンの１ピッチに相当するタイヤ周方向角度θをｎ個に分割した角度α（＝θ／ｎ）ずつ、上記タイヤモデルを回転させながら、１ピッチに相当する回転角度での歪みデータを取得するまで、上記接地解析を実行する。従って、回転モデル解析部１８は、より詳細には、図６（ｂ）に示すような初期タイヤモデルを角度α×ｍ回転させた回転タイヤモデル６０を作成する回転モデル作成部２６と、該回転タイヤモデル６０を路面モデル７０に接地させて上記初期タイヤモデル５０と同様の接地解析を実行する接地解析部２８と、１ピッチに相当する回転角度分のタイヤモデルについて歪みデータが取得されたかどうかを判定する更新判定部３０とを備える。
【００２６】
ここで、ｍは、タイヤモデルの回転更新回数を示し、初期値は０であり（ｍ＝０の場合は、初期タイヤモデルの段階）、ｍ＝ｎで回転角度はθとなるので、更新回数の上限はｎ−１である。
【００２７】
更新判定部３０では、初期タイヤモデル５０を用いた接地解析と、回転タイヤモデル６０の接地解析との合計で、上記ｎ分割した１ピッチ分の全ての回転角度での接地解析が終了したかどうかを判定し、終了していないと判定した場合には、更にタイヤモデルを角度α回転させて新たな回転タイヤモデルを作成し、逆に、終了したと判定した場合には、更なる回転タイヤモデルは作成せずに回転モデル解析部１８での処理を終了するようになっている。
【００２８】
履歴計算部２０は、各回転角度での歪みデータから、全要素について、タイヤ１回転に相当する歪み履歴を計算する。図８は、ある要素について、上記６成分の１つであるタイヤ周方向における垂直歪みの履歴を示したものである。
【００２９】
上記のように１回の接地解析で各ピッチにおける同一位置の要素について歪みを算出しており、かつ、上記ｎ分割した１ピッチ分の全ての回転角度について上記歪みを算出しているので、かかる歪みデータをタイヤ周方向につなぎ合わせることにより、図８に示すようなタイヤ１周分の歪み履歴が求められる。詳細には、例えば、図８に示すように、初期タイヤモデルの接地解析により、タイヤ周方向角度でθおきに、即ちθ×ｋ（但し、ｋは０から全ピッチ数までの整数）の位置での歪みが求められ（図８中で「×」により示す。）、角度αだけ回転させた回転タイヤモデルの接地解析により、タイヤ周方向角度がα＋θ×ｋの位置での歪みが求められ（図８中で「△」により示す。）、角度２αだけ回転させた回転タイヤモデルの接地解析により、タイヤ周方向角度が２α＋θ×ｋの位置での歪みが求められる（図８中で「○」により示す。）。そのため、これらを繋げることによりタイヤ１回転分の歪み履歴が得られる。
【００３０】
この例では、このような歪み履歴を、各要素について上記６成分のそれぞれについて算出するとともに、１ピッチ分のパターン内の全ての要素について求める。
【００３１】
エネルギーロス計算部２２は、上記で得られた歪み履歴から各要素についてタイヤ１回転分のエネルギーロスを計算する。エネルギーロスの計算自体は、公知の方法により行うことができ、例えば、下記式（１）により、ある要素について、上記６成分中の１成分についてのタイヤ１回転時の単位体積当たりのエネルギーロスＷＤを算出することができる。
【００３２】
ＷＤ ＝ π・Ｅ・（ε０）２・ｔａｎδ    …（１）
式中、πは円周率、Ｅはヤング率、ε０は歪み振幅、ｔａｎδは損失正接である。ε０は、例えば図８に示すように、上記歪み履歴の最大値と最小値の差により求められる。
【００３３】
従って、６成分の全てについて同様にエネルギーロスＷＤを算出し、合計することにより、ある要素についてのタイヤ一周分（１回転分）の単位体積当たりのエネルギーロスが得られるので、これをタイヤの全ての要素について算出して、それぞれの体積を乗じた上で合計することにより、タイヤ全体での１回転時のエネルギーロスを算出することができる。
【００３４】
この例では、上記のように１ピッチ分のパターン内の各要素について歪み履歴を求めているので、これらの各要素についてエネルギーロスを算出し、合計することにより、タイヤ全体でのエネルギーロスを効率的に求めることができる。
【００３５】
上記のようにして算出されたエネルギーロスを用いて、空気入りタイヤの転がり抵抗ＲＲを計算するためには、例えば、下記式（２）で示すように、タイヤ全体での１回転時のエネルギーロスＷを、その際の転動距離で割って算出することができる。
【００３６】
ＲＲ ＝ Ｗ／２πｒ    …（２）
式中、ｒはタイヤの荷重半径である。
【００３７】
出力部２４は、上記のようにして算出されたエネルギーロス又は転がり抵抗を、タイヤ性能の予測結果として、モニター等の表示部に出力する。
【００３８】
次に、タイヤ性能予測装置１０の動作状態について、図２に示した同装置１０のフローチャートに基づいて説明する。
【００３９】
ステップＳ１において、入力部１２が、解析対象とする空気入りタイヤについて初期タイヤモデルを作成するために必要な情報を取得するとともに、上記パターンの１ピッチに相当するタイヤ周方向角度θを分割する分割数ｎを取得する。これにより、タイヤモデルの回転角度α（＝θ／ｎ）が定まる。ここで、タイヤモデルの回転更新回数ｍは、初期値の０とされる。
【００４０】
ステップＳ２において、初期モデル作成部１４が、上記で取得した各寸法諸元等に基づいて、タイヤを構成するトレッドやベルトなどの各部材の材料特性を表すヤング率やポアソン比、比重などを規定し、評価条件である内圧や荷重を定義した、トレッドパターン付きの初期タイヤモデルを作成する。
【００４１】
ステップＳ３において、初期モデル解析部１６が、上記初期タイヤモデルを用いた接地解析を有限要素法によって実行することにより、タイヤパターンの各ピッチにおける同一位置の要素の歪みデータを取得する。
【００４２】
ステップＳ４において、上記により取得したタイヤモデルの各要素の歪みデータをハードディスクなどの記憶装置に保存する。
【００４３】
ステップＳ５において、更新判定部３０は、タイヤモデルの回転更新回数ｍに１を加えてｍ＋１とし、これをｍに置き換える。１回目のステップＳ５では、ｍは初期値＝０なので、０＋１＝１が置換後のｍとなる。
【００４４】
ステップＳ６において、更新判定部３０は、α×ｍがパターン１ピッチ相当分の周方向角度θと一致しているかどうか判定する。１回目のステップＳ６では、ｍ＝１であり、α×ｍ＝θにはならないので（ｎは２以上の整数なので）、ステップＳ７に進む。
【００４５】
ステップＳ７において、回転モデル作成部２６は、初期タイヤモデル５０をα×ｍ回転させた回転タイヤモデル６０を作成する。１回目のステップＳ７では、ｍ＝１なので、タイヤ周方向にα回転させた回転タイヤモデルを作成し、ステップＳ３に進み、１ピッチに相当する回転角度での歪みデータを取得するまで、ステップＳ３〜Ｓ７を繰り返す。
【００４６】
詳細には、ステップＳ３において、回転モデル解析部１８の接地解析部２８が、回転タイヤモデルを用いた接地解析を実行してタイヤパターンの各ピッチにおける同一位置の要素の歪みデータを取得し、ステップＳ４において、得られた各要素の歪みデータを記憶装置に保存し、ステップＳ５において、更新判定部３０がタイヤモデルの回転更新回数ｍに１を加えてｍ＋１とし、これをｍに置き換え、ステップＳ６において、α×ｍがパターン１ピッチ相当分の周方向角度θと一致しているかどうか判定する。ｍが分割数であるｎになるまで、ステップＳ３〜Ｓ７を繰り返すと、α×ｍ＝θとなるので、１ピッチに相当する回転角度での歪みデータを取得したと判断して、ステップＳ８に進む。
【００４７】
ステップＳ８において、履歴計算部２０は、各回転角度α×ｍでの上記歪みデータからタイヤ１回転に相当する歪み履歴を計算する。
【００４８】
ステップＳ９において、エネルギーロス計算部２２は、上記で得られた歪み履歴からタイヤモデルのエネルギーロスを計算する。更に得られたエネルギーロスから転がり抵抗を算出してもよい。
【００４９】
ステップＳ１０において、出力部２４は、上記のようにして算出されたエネルギーロス又は転がり抵抗を、タイヤ性能の予測結果として、モニター等の表示部に出力する。
【００５０】
以上よりなる本実施形態によれば、タイヤ周方向に繰り返しパターンを持つタイヤモデルに対し、パターンの１ピッチに相当するタイヤ周方向角度θをｎ分割した上で、この分割した角度αずつ回転させたタイヤモデルを作成し、これらタイヤモデルを接地解析することにより、１ピッチ分に相当する回転角度までのタイヤモデルを作成し解析するだけで、タイヤ１回転分の歪み履歴を求めることができる。そのため、パターン付きのタイヤモデルでありながら、予測時間を短くして、転がり抵抗等のタイヤ性能を予測することができる。
【００５１】
例えば、従来法２では、上記のように計算ステップが約５００ステップ以上必要なのに対し、本実施形態では、ステップＳ３〜Ｓ７の繰り返し回数が分割数であるｎであり、上記のように３〜１０程度で充分であるので、非常に短い時間で計算することができる。
【００５２】
そのため、本実施形態に係るシミュレーション方法をタイヤの設計ステップに組み込むことにより、転がり抵抗の小さいタイヤを短時間に設計することができる。
【００５３】
上記実施形態では、初期タイヤモデルの接地解析を行った後、各回転タイヤモデルの接地解析を順次繰り返して実施する場合について説明したが、これらの接地解析は、複数のコンピュータを同時に用いることにより、並列処理が可能である。すなわち、初期タイヤモデルを作成した後、各回転タイヤモデルも作成しておいてから、初期モデル解析ステップにおけるタイヤモデルの接地解析と、回転モデル解析ステップにおける各回転タイヤモデルの接地解析を並列で処理することにより、更に計算時間を短縮することができる。なお、各回転タイヤモデルの接地解析のみを並列処理してもよい。
【００５４】
上記実施形態では、タイヤ断面の全ての要素について、歪み履歴を求めてエネルギーロスを算出するようにしたが、例えば、開発のベースとなるタイヤに対して、トレッドパターンのみを変更して転がり抵抗を評価する場合には、トレッド部の要素のみについて、エネルギーロスを算出し、ベースとなるタイヤに対する転がり抵抗の改良幅を評価するようにしてもよい。その他、一々列挙しないが、本発明の趣旨を逸脱しない限り、種々の変更が可能である。
【実施例】
【００５５】
図３に示す空気入りラジアルタイヤについて、タイヤサイズ：２１５／６０Ｒ１６、空気圧：２００ｋＰａ、使用リム：１６×６．５ＪＪ、荷重：４０００Ｎとし、上記実施形態の手法と従来法２との各手法を用いて、タイヤのエネルギーロスを算出し、転がり抵抗ＲＲを算出した。タイヤモデルは、内部構造を含む全体の節点数を１２９８２１、要素数を１３３７２４とし、各パターンのピッチ長は一定でパターン１ピッチ相当分のタイヤ周方向角度θ＝６°であった。実施形態の手法では、分割数ｎ＝３とし、初期タイヤモデルの接地解析と、各回転タイヤモデルの接地解析について並列処理を実施した。
【００５６】
その結果、従来法２では、計算ステップが約５００回も必要であり、計算時間が５０時間と非常に長かった。これに対し、本実施形態の手法では、計算時間が３．６時間であり、大幅に計算時間を短縮することができた。
【００５７】
また、同サイズかつ同一構造の実タイヤを用いて、転がり抵抗の実測値を転がり抵抗試験機で計測して上記シミュレーションの精度を評価した。なお、試験条件は速度を８０ｋｍ／ｈとした。評価結果を、実測値を１００とした転がり抵抗指数により示したところ、従来法２では転がり抵抗指数が９５であったのに対し、本実施形態の手法では転がり抵抗指数が９７であった。従って、本実施形態によれば、従来法に対して、同等以上の精度を維持しながら、予測時間を大幅に短縮することができた。
【符号の説明】
【００５８】
１０…タイヤ性能予測装置    １４…初期モデル作成部    １６…初期モデル解析部
１８…回転モデル解析部      ２０…履歴計算部    ２２…エネルギーロス計算部
５０…初期タイヤモデル      ６０…回転タイヤモデル
【図１】
0005507405.tif 000002
【図２】
0005507405.tif 000003
【図３】
0005507405.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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