(57)【要約】【課題】タイヤを製造するタイヤ加硫用金型の内面形状から、この金型を用いて製造されたタイヤを再現したタイヤ再現モデルを精度高く作成するタイヤモデル作成方法およびこの作成方法を用いてタイヤ特性を予測するタイヤ特性予測方法を提供し、さらにタイヤモデル作成装置、タイヤ特性予測装置およびタイヤモデル作成方法を実行するコンピュータが実行可能なプログラムを提供する。【解決手段】タイヤ加硫用金型の内面形状を外面形状として備えるタイヤモデルＭ０  を作成し、この作成されたタイヤモデルＭ０  に内圧充填処理を施し、内圧充填処理されて変形したタイヤモデルＭ０  の形状を内圧充填処理前のタイヤ形状として備えるタイヤ再現モデルＭ１  を作成する。さらに、このタイヤ再現モデルＭ１  に内圧充填処理し、接地処理してタイヤ特性の算出のための演算を行う。【選択図】図５
2004217075.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
タイヤ加硫用金型を用いて製造されるタイヤのタイヤ再現モデルを、前記金型の内面形状を用いて作成するタイヤモデル作成方法であって、
前記金型の内面形状を外面形状として備える第１のタイヤモデルを作成する第１のモデル作成ステップと、
作成された前記第１のタイヤモデルに内圧充填処理を施す第１の内圧充填処理ステップと、
内圧充填処理されて変形した前記第１のタイヤモデルの形状を内圧充填処理前の形状として備える第２のタイヤモデルを、タイヤ再現モデルとして作成する第２のモデル作成ステップと、を有することを特徴とするタイヤモデル作成方法。
【請求項２】
前記第１のタイヤモデルに用いる複数の材料定数のうち少なくとも１つの弾性定数は、この弾性定数に対応した前記第２のタイヤモデルに用いる弾性定数に比べて値が低いことを特徴とする請求項１に記載のタイヤモデル作成方法。
【請求項３】
前記第１の内圧充填処理ステップにおいて、前記第１のタイヤモデルの少なくとも一部分に予め初期応力を付与して内圧充填処理を施すことを特徴とする請求項１または２に記載のタイヤモデル作成方法。
【請求項４】
前記第１のタイヤモデルおよび前記第２のタイヤモデルは、タイヤの構成部材を複数の有限要素に分割して形成した有限要素モデルであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のタイヤモデル作成方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載のタイヤモデル作成方法によって作成されたタイヤ再現タイヤモデルを用いて、タイヤ特性を予測するタイヤ特性予測方法であって、
作成されたタイヤ再現モデルに内圧充填処理を施す第２の内圧充填処理ステップと、
内圧充填処理されたタイヤ再現モデルを接地面モデルに接地させる接地処理ステップとを有し、接地処理されたタイヤ再現モデルを用いてタイヤ特性を予測することを特徴とするタイヤ特性予測方法。
【請求項６】
前記第２の内圧充填処理ステップにおいて、前記タイヤ再現モデルの少なくとも一部分に予め初期応力を付与して内圧充填処理を施すことを特徴とする請求項５に記載のタイヤ特性予測方法。
【請求項７】
タイヤ加硫用金型を用いて製造されるタイヤのタイヤ再現モデルを、前記金型の内面形状を用いて作成するタイヤモデル作成装置であって、
前記金型の内面形状を外面形状として備える第１のタイヤモデルを作成する第１のモデル作成手段と、
作成された前記第１のタイヤモデルに内圧充填処理を施す第１の内圧充填処理手段と、
内圧充填処理されて変形した前記第１のタイヤモデルの形状を内圧充填処理前の形状として備える第２のタイヤモデルを、タイヤ再現モデルとして作成する第２のモデル作成手段と、を有することを特徴とするタイヤモデル作成装置。
【請求項８】
タイヤ加硫用金型を用いて製造されるタイヤのタイヤ再現モデルを、前記金型の内面形状を用いて作成し、このタイヤ再現モデルを用いてタイヤ特性を予測するタイヤ特性予測装置であって、
前記金型の内面形状を外面形状として備える第１のタイヤモデルを作成する第１のモデル作成手段と、
作成された前記第１のタイヤモデルに内圧充填処理を施す第１の内圧充填処理手段と、
内圧充填処理されて変形した前記第１のタイヤモデルの形状を内圧充填処理前の形状として備える第２のタイヤモデルを、タイヤ再現モデルとして作成する第２のモデル作成手段と、
作成されたタイヤ再現モデルの内面に内圧充填処理を施す第２の内圧充填処理手段と、
内圧充填処理されたタイヤ再現モデルを接地面モデルに接地させる接地処理手段と、を有することを特徴とするタイヤ特性予測装置。
【請求項９】
タイヤ加硫用金型を用いて製造されるタイヤのタイヤ再現モデルを、前記金型の内面形状を用いて作成するタイヤモデル作成方法をコンピュータに実行させるプログラムであって、
前記金型の内面形状を外面形状として備える第１のタイヤモデルをコンピュータの演算手段に作成させる第１のモデル作成手順と、
作成された前記第１のタイヤモデルに施す内圧充填処理をコンピュータの演算手段に実行させる内圧処理手順と、
内圧充填処理されて変形した前記第１のタイヤモデルの形状を内圧充填処理前の形状として備える第２のタイヤモデルを、タイヤ再現モデルとしてコンピュータの演算手段に作成させる第２のモデル作成手順と、を有することを特徴とするプログラム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、タイヤ加硫用金型を用いて製造されたタイヤを再現したタイヤ再現モデルをタイヤ加硫用金型の内面形状の情報を用いて作成するタイヤモデル作成方法、この方法を実行するタイヤモデル作成装置およびこの方法をコンピュータに実行させるプログラムと、これらによって作成されたタイヤ再現モデルを用いてタイヤ特性を予測するタイヤ特性予測方法とタイヤ特性予測装置とに関する。
【０００２】
【従来の技術】
今日、空気入りタイヤ（以降、タイヤという）を、複数の有限要素に分割した有限要素（ＦＥ）モデルを用いてタイヤ特性を予測し、このタイヤ特性に基づいてタイヤを設計する方法が種々提案されている。
これらの方法は、いずれもコンピュータを用いて所定のタイヤ断面形状を備えた複数の有限要素からなるタイヤモデルを作成し、作成したタイヤモデルを用いて所望の静的状態あるいは動的状態を再現し、この時の特性物理量を算出してタイヤ特性を評価する。これによってタイヤ特性の優れたタイヤ断面形状を設定することができる。
【０００３】
特に、タイヤ断面形状は、タイヤ内の補強コードとして有機繊維を用いた場合、この補強コードにかかる張力の高低に影響を与え、また、タイヤを接地面に接地させた時のタイヤの接地形状（踏面形状）に影響を与え、さらに、この補強コードにかかる張力および接地形状は、タイヤ特性、例えば、転がり抵抗特性、摩耗特性、耐久特性、操縦安定性、振動乗り心地特性、ウェット特性および騒音特性等に大きな影響を与える。このことから、所定のタイヤ特性に優れたタイヤを設計するには、タイヤ断面形状を正確に設定することが重要である。
【０００４】
例えば、下記特許文献１〜６では、タイヤ特性の予測方法として、転がり抵抗を予測する方法（特許文献１）、旋回中のタイヤに発生するコーナリングフォースの予測方法（特許文献２）、振動特性の予測方法（特許文献３）、摩擦特性の予測方法（特許文献４）、接地圧分布の予測方法（特許文献５）、ハイドロプレーニングおよび騒音特性の予測方法（特許文献６）が提案され、これらの方法により良好な特性が予測されるタイヤ断面形状を探索して設定することができる。この後、設定されたタイヤ断面形状のうち外面形状をタイヤ加硫用金型の内面形状として金型を設計して作製し、この作製された金型を用いて上記タイヤ断面形状を備えるタイヤを製造する。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１１−２３７３３２号公報
【特許文献２】
特開平１１−１５３５２０号公報
【特許文献３】
特開平１１−２０１８７４号公報
【特許文献４】
特開平１１−２０１８７５号公報
【特許文献５】
特開２０００−３２１０５３号公報
【特許文献６】
特開２００１−９８３８号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、実際にタイヤを製造する場合、タイヤ加硫用金型から取り出された高温状態にあるタイヤの内面に内圧を負荷しつつ徐々に冷却することでタイヤ断面形状を安定させるポストキュアインフレーション（ＰＣＩ）処理を行う。したがって、製造されたタイヤのタイヤ断面形状は、未加硫ゴムシート等の各種部材を貼り合わせて成形された生タイヤを加硫するためのタイヤ加硫用金型の内面形状の影響を受ける他、上記ＰＣＩの処理条件の影響を受ける。ＰＣＩの処理条件とは、例えばタイヤ内面に負荷する内圧および処理時に位置を拘束する一対のビード間の幅をいう。特に、タイヤの補強コードに有機繊維を用いた場合、製造されるタイヤのタイヤ断面形状はＰＣＩの処理条件に大きく依存する。
このため、製造されたタイヤのタイヤ断面形状は、ＰＣＩの処理条件によって所定のタイヤ特性が良好であるものとして設定されたタイヤ断面形状とは異なったものとなる場合も多い。したがって、上記特許文献１〜６等によって望ましいタイヤ断面形状を定めることができても、このタイヤ断面形状を備えたタイヤを製造するタイヤ加硫用金型の内面形状を正確に定めることができないといった問題があった。
【０００７】
タイヤ加硫用金型の内面形状と実際に製造されたタイヤのタイヤ断面形状との関係を予め知っておき、設定されたタイヤ断面形状に補正を加えてタイヤ加硫用金型の内面形状を定めることもできるが、この補正はＰＣＩの処理条件によって大きく変わるため、正確な補正を行うことができない。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、タイヤを製造するタイヤ加硫用金型の内面形状から、この金型を用いて製造されたタイヤを再現したタイヤ再現モデルを精度高く作成するタイヤモデル作成方法およびこの作成方法を用いてタイヤ特性を予測するタイヤ特性予測方法を提供するとともに、このタイヤモデル作成方法を実施するタイヤモデル作成装置、このタイヤ特性予測方法を実施するタイヤ特性予測装置およびタイヤモデル作成方法を実行するコンピュータが実行可能なプログラムを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、タイヤ加硫用金型を用いて製造されるタイヤのタイヤ再現モデルを、前記金型の内面形状を用いて作成するタイヤモデル作成方法であって、前記金型の内面形状を外面形状として備える第１のタイヤモデルを作成する第１のモデル作成ステップと、作成された前記第１のタイヤモデルに内圧充填処理を施す第１の内圧充填処理ステップと、内圧充填処理されて変形した前記第１のタイヤモデルの形状を内圧充填処理前の形状として備える第２のタイヤモデルを、タイヤ再現モデルとして作成する第２のモデル作成ステップと、を有することを特徴とするタイヤモデル作成方法を提供する。
【００１０】
ここで、前記第１のタイヤモデルに用いる複数の材料定数のうち少なくとも１つの弾性定数は、この弾性定数に対応した前記第２のタイヤモデルに用いる弾性定数に比べて値が低いことが好ましい。
また、前記第１の内圧充填処理ステップにおいて、前記第１のタイヤモデルの少なくとも一部分に予め初期応力を付与して内圧充填処理を施すことが好ましい。
なお、前記第１のタイヤモデルおよび前記第２のタイヤモデルは、タイヤの構成部材を複数の有限要素に分割して形成した有限要素モデルであるのが好ましい。
【００１１】
また、本発明は、前記タイヤモデル作成方法によって作成されたタイヤ再現タイヤモデルを用いて、タイヤ特性を予測するタイヤ特性予測方法であって、作成されたタイヤ再現モデルに内圧充填処理を施す第２の内圧充填処理ステップと、内圧充填処理されたタイヤ再現モデルを接地面モデルに接地させる接地処理ステップとを有し、接地処理されたタイヤ再現モデルを用いてタイヤ特性を予測することを特徴とするタイヤ特性予測方法を提供する。
【００１２】
ここで、前記第２の内圧充填処理ステップにおいて、前記タイヤ再現モデルの少なくとも一部分に予め初期応力を付与して内圧充填処理を施すことが好ましい。
【００１３】
また、本発明は、タイヤ加硫用金型を用いて製造されるタイヤのタイヤ再現モデルを、前記金型の内面形状を用いて作成するタイヤモデル作成装置であって、前記金型の内面形状を外面形状として備える第１のタイヤモデルを作成する第１のモデル作成手段と、作成された前記第１のタイヤモデルに内圧充填処理を施す第１の内圧充填処理手段と、内圧充填処理されて変形した前記第１のタイヤモデルの形状を内圧充填処理前の形状として備える第２のタイヤモデルを、タイヤ再現モデルとして作成する第２のモデル作成手段と、を有することを特徴とするタイヤモデル作成装置を提供する。
【００１４】
さらに、本発明は、タイヤ加硫用金型を用いて製造されるタイヤのタイヤ再現モデルを、前記金型の内面形状を用いて作成し、このタイヤ再現モデルを用いてタイヤ特性を予測するタイヤ特性予測装置であって、前記金型の内面形状を外面形状として備える第１のタイヤモデルを作成する第１のモデル作成手段と、作成された前記第１のタイヤモデルに内圧充填処理を施す第１の内圧充填処理手段と、内圧充填処理されて変形した前記第１のタイヤモデルの形状を内圧充填処理前の形状として備える第２のタイヤモデルを、タイヤ再現モデルとして作成する第２のモデル作成手段と、作成されたタイヤ再現モデルの内面に内圧充填処理を施す第２の内圧充填処理手段と、内圧充填処理されたタイヤ再現モデルを接地面モデルに接地させる接地処理手段と、を有することを特徴とするタイヤ特性予測装置を提供する。
【００１５】
また、タイヤ加硫用金型を用いて製造されるタイヤのタイヤ再現モデルを、前記金型の内面形状を用いて作成するタイヤモデル作成方法をコンピュータに実行させるプログラムであって、前記金型の内面形状を外面形状として備える第１のタイヤモデルをコンピュータの演算手段に作成させる第１のモデル作成手順と、作成された前記第１のタイヤモデルに施す内圧充填処理をコンピュータの演算手段に実行させる内圧処理手順と、内圧充填処理されて変形した前記第１のタイヤモデルの形状を内圧充填処理前の形状として備える第２のタイヤモデルを、タイヤ再現モデルとしてコンピュータの演算手段に作成させる第２のモデル作成手順と、を有することを特徴とするプログラムを提供する。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のタイヤモデル作成方法、タイヤ特性予測方法、タイヤモデル作成装置、タイヤ特性予測装置およびタイヤモデル作成方法を実行するプログラムについて、添付の図面に示される好適実施例を基に詳細に説明する。
【００１７】
図１は、本発明のタイヤモデル作成方法およびタイヤ特性予測方法を実施する、タイヤモデル作成装置を備えるタイヤ特性予測装置の構成を示すブロック図である。
【００１８】
図１に示すタイヤ特性予測装置１０は、本発明のタイヤモデル作成装置の一例であるタイヤモデル作成装置１２と、タイヤ特性演算部１４とを有して構成され、タイヤ特性予測装置１０は、タイヤモデル作成装置１２およびタイヤ特性演算部１４における各部位で得られた結果を画面表示するディスプレイ１６と接続されている。タイヤモデル作成装置１２は、モデル作成部１８と内圧充填処理部２０とを有して構成される。さらに、タイヤ特性予測装置１０は、各部位の機能を制御し、装置全体の処理を管理する中央処理ユニット（ＣＰＵ）２４と、各部位で得られた演算結果等を一時的に記憶したり、各部位の処理を効率よく行うための各種情報を記憶したメモリ２６を有し、上記各部位は、ＣＰＵ２４およびメモリ２６と接続されている。
【００１９】
このようなタイヤモデル作成装置１２は、各部位が回路によって構成された専用機であってもよいし、各部位がプログラムを実行することでＣＰＵ２４にて演算を実質的に行って処理結果を出力する、モジュール化されたサブルーチンによって実現されるものであってもよい。
【００２０】
モデル作成部１８は、入力されたタイヤ加硫用金型の内面形状の情報およびモデル作成条件が付与されて、付与された情報およびモデル作成条件を用いて図２に示すような加硫直後のタイヤモデルＭ０  を作成するとともに、図３に示すような後述するタイヤ再現モデルＭ１  を作成する部分である。作成されるタイヤモデルＭ０  はタイヤ加硫用金型の内面形状を外面形状として備える。
なお、加硫直後のタイヤモデルＭ０  およびタイヤ再現モデルＭ１  は、タイヤのベルト部材、カーカス部材、ビード部材、トレッドゴム部材、サイドゴム部材、スティフナ部材およびベルト補強層を形成するカバー部材等の各種構成部材を複数の有限要素に分割した有限要素モデルである。
【００２１】
ここで、タイヤモデルＭ０  およびタイヤ再現モデルＭ１  の各有限要素は、三角形、四角形等の固体要素、膜要素あるいはシェル要素によって構成される。なお、図２および３に示されるタイヤモデルＭ０  およびタイヤ再現モデルＭ１  は、各有限要素の幾何学形状の情報と各有限要素の節点位置情報とを設定することによって作成され、さらに、各有限要素の材料定数が設定されて計算可能な有限要素モデルとなる。特に、タイヤモデルＭ０  は、予め設定されたタイヤ加硫用金型の内面形状の情報を用いてタイヤの外面形状を作成し、タイヤの構成部材の配置の情報とを用いて、構成部材毎にメッシュ分割を行って各有限要素の節点と各有限要素の形状を規定し、これらの情報をファイルに記録するとともに、構成部材に対応する剛性や密度等の材料定数を数値データとして上記ファイルに記録することによって作成される。すなわち、有限要素モデルは、実質的には、各有限要素の節点の座標値と、各節点を番号化して各有限要素の形状を規定した番号の組と、各有限要素によって表される構成部材の材料定数の数値データとによって構成されたもので、これら座標値、番号の組および数値データは一つのファイルとしてメモリ２６に記憶される。
【００２２】
なお、図２および図３に示すタイヤモデルＭ０  およびタイヤ再現モデルＭ１  は、タイヤ回転軸を含む径方向に沿ってタイヤを切断したときの断面形状（タイヤ断面形状）を表したものであるが、図２および図３に示すようなタイヤ断面形状がタイヤ周上に形成された軸対称モデルとして計算を行う。
なお、モデル作成部１８は、図２や図３に示すようなタイヤモデルＭ０  およびタイヤ再現モデルＭ１  を作成する替わりに、図２や図３に示すようなタイヤモデルＭ０  およびタイヤ再現モデルＭ１  をタイヤ周方向に一様に有し、３次元固体要素、３次元膜要素、あるいは３次元シェル要素を有する３次元タイヤモデルを作成するものであってもよい。
なお、モデル作成部１８にて作成されるタイヤ再現モデルＭ１  については後述する。
【００２３】
ここで、タイヤモデルＭ０  に用いる複数の材料定数のうち少なくとも１つの弾性定数は、この弾性定数に対応したタイヤ再現モデルＭ１  に用いる弾性定数に比べて値が低く設定されており、例えば、カーカス部材の弾性定数をタイヤ再現モデルＭ１  に用いるカーカス部材の弾性定数に比べて低く設定される。カーカス部材がＰＥＴ（ポリエチレンテレナフタレート）、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）あるいはアクリル等を材料とする補強コードを用いて構成されている場合、タイヤモデルＭ０  に用いるカーカス部材の弾性定数の値は、タイヤ再現モデルＭ１  に用いるカーカス部材の弾性定数の値の２０〜５０％に設定され、カーカス部材がナイロン、アラミドあるいはレーヨンを材料とするコードを用いて構成されている場合、タイヤモデルＭ０  に用いるカーカス部材の弾性定数の値は、タイヤ再現モデルＭ１  に用いるカーカス部材の弾性定数の値の６０〜９０％に設定される。
このようにタイヤモデルＭ０  とタイヤ再現モデルＭ１  とにおいて設定する材料定数、とりわけ弾性定数の値に差を設けるのは、タイヤ再現モデルＭ１  がＰＣＩの処理が施された常温の温度状態にあるタイヤを再現したものであり、タイヤモデルＭ０  が加硫直後の最高で略１８０度近くにある高温状態にあるタイヤを再現したものであるからである。
【００２４】
内圧充填処理部２０は、モデル作成部１８にて作成されたタイヤモデルＭ０  およびタイヤ再現モデルＭ１  に内圧充填処理を行う部分で、タイヤ特性予測装置１０に入力された内圧充填処理の処理条件に基づいて内圧充填処理を行う。
ここで、内圧充填処理とは、タイヤモデルＭ０  やタイヤ再現モデルＭ１  の一部分、例えば一対のビード周りの部分を、部分的に拘束した状態でタイヤモデルＭ０  やタイヤ再現モデルＭ１  の内周面側から一様に圧力を負荷する処理をいう。この場合、拘束する一対のビード周りの部分間の距離（ビード間の幅）を予め自在に設定することができる。この設定は、本装置に入力された上記内圧充填処理の処理条件によって行われる。
上述したようにタイヤモデルＭ０  に用いる複数の材料定数のうち少なくとも１つの弾性定数をタイヤ再現モデルＭ１  に用いる対応する弾性定数に比べて値を低く設定し、かつ、このタイヤモデルＭ０  に内圧充填処理を施すのは、加硫直後の高温状態でＰＣＩを施した後のタイヤを再現するためである。
【００２５】
ここで、モデル作成部１８にて作成されたタイヤモデルＭ０  に内圧充填処理部２０にて内圧充填処理が施されてタイヤモデルＭ０  のタイヤ断面形状が変形するが、この変形したタイヤ断面形状がモデル作成部１８にフィードバックされる。
すなわち、モデル作成部１８は、内圧充填処理によりタイヤモデルＭ０  の変形したタイヤ断面形状を内圧充填前のタイヤ断面形状として備えるタイヤモデルをタイヤ再現モデルＭ１  として作成する。作成されたタイヤ再現モデルＭ１  は、内圧充填処理部２０に送られて内圧充填処理が施される。この内圧充填処理は、実際に製造されたタイヤをリム組して内圧充填を行う処理に対応する。
このようにして、内圧充填処理部２０にて内圧充填処理が施されてタイヤ再現モデルＭ１  から図４に示すようにタイヤ断面形状の変形したタイヤ内圧充填モデルＭ２  が作成され、作成されたタイヤ内圧充填モデルＭ２  がタイヤ特性演算部１４に供給される。
図４にはタイヤ内圧充填モデルＭ２  の例が示されているが、図４に示す例では、ＰＣＩの処理時のビード間の幅に比べて狭いビード間の幅のリムにリム組された後内圧充填処理された状態を再現している。
【００２６】
タイヤ特性演算部１４は、タイヤ再現モデルＭ１  に内圧充填処理して得られたタイヤ内圧充填モデルＭ２  を、接地面を再現した接地面モデルに接地させる処理を行って静的状態のタイヤ内圧充填モデルＭ２  を作成し、さらに必要に応じて、接地処理の施されたタイヤ内圧充填モデルＭ２  を転動せて、転動状態（動的状態）にあるタイヤ内圧充填モデルＭ２  を作成する。作成された静的状態あるいは動的状態にあるタイヤ内圧充填モデルＭ２  を用いて、上記特許文献１〜６に示す方法等の公知の方法を用いて注目する特性物理量を抽出し出力する部分である。
このようなタイヤ内圧充填モデルＭ２  を用いてタイヤ特性のシミュレーションを行うが、このシミュレーションの種類やシミュレーションの条件は、本装置に入力される特性演算条件に基づいて設定される。
【００２７】
例えば、静的状態あるいは動的状態にあるタイヤ内圧充填モデルＭ２  の注目する有限要素にかかる応力あるいは歪み、さらには、各有限要素の各節点の変位を特性物理量として抽出する。あるいは、接地面モデルに作用する接地圧力や横力分布や接地形状を特性物理量として抽出する。あるいは、接地面モデルの上に流体モデルを作成し、動的状態のタイヤ内圧充填モデルＭ２  を流体モデルの上を通過させ、タイヤ内圧充填モデルＭ２  と流体モデルとの力のやりとりを再現して、流体モデルの受ける圧力やタイヤ内圧充填モデルＭ２  にかかる揚力等を特性物理量として抽出してもよい。
こうして抽出された特性物理量は、ディスプレイ１６に出力されたり、プリンタ等の外部機器に出力される。
【００２８】
ディスプレイ１６は、タイヤ加硫用金型の内面形状の情報やモデル作成条件、処理条件あるいは特性演算条件等の各種の条件を、図示されない操作系を用いて入力する際の入力画面の表示に用いたり、作成された各種タイヤモデルを鳥瞰図として表示したり、各タイヤモデルの有限要素の幾何学形状の情報、有限要素の節点位置情報、さらには、各有限要素の材料定数の情報が編集モードで数値として表示される。あるいは、タイヤ特性演算結果として特性物理量が表示される。
タイヤ特性予測装置１０は以上のように構成される。
【００２９】
タイヤ特性予測装置１０は、コンピュータ上でプログラムを実行させて上記機能を発揮するものであってもよい。
この場合、プログラムは、タイヤ加硫用金型を用いて製造されるタイヤのタイヤ再現モデルを、この金型の内面形状を用いて作成するタイヤモデル作成方法をコンピュータに実行させるプログラムであって、タイヤ加硫用金型の内面形状を外面形状としてコンピュータの演算ユニットにタイヤモデルＭ０  を作成させる第１のモデル作成手順と、作成されたタイヤモデルＭ０  に施す内圧充填処理をコンピュータの演算ユニットに実行させる第１の内圧処理手順と、内圧充填処理されて変形したタイヤモデルＭ０  の形状を内圧充填処理前の形状として備えるタイヤ再現モデルＭ１  をコンピュータの演算ユニットに作成させる第２のモデル作成手順と、を有し、さらに、作成されたタイヤ再現モデルＭ１  に施す内圧充填処理をコンピュータの演算ユニットに実行させる第２の内圧充填処理手順と、内圧充填処理されたタイヤ再現モデルＭ１  を接地面モデルに接地させる処理をコンピュータの演算ユニットに行わせる接地処理手順と、接地処理されたタイヤ再現モデルＭ１  を用いてコンピュータの演算ユニットにタイヤ特性を予測させる特性予測手順とを有する。
【００３０】
図５には、本発明のタイヤモデル作成方法およびタイヤ特性予測方法の流れが示されている。
まず、タイヤ加硫用金型から取り出された加硫直後の高温状態にあるタイヤを再現したタイヤモデルＭ０  を作成する（ステップＳ１０）。
タイヤモデルＭ０  は、タイヤ加硫用金型の内面形状を外面形状とし備え、この外面形状を基準にして各構成部材の要素を配置して複数の有限要素で分割したモデルである。タイヤ加硫用金型の内面形状の情報は、情報として予め入力される。さらに、材料定数が構成部材に対応させて付与される。材料定数は、例えば、弾性定数（ヤング率、剪断剛性）およびポアソン比を少なくとも含み、後述するタイヤ特性の予測において振動特性を予測する場合、材料定数として密度を含む。
【００３１】
ここで、弾性定数として、予め力学測定試験等によって測定された各構成部材の弾性率等の力学物性値やポアソン比等が用いられ、特に、カバー部材またはカーカス部材等における補強コードがＰＥＴ（ポリエチレンテレナフタレート）、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）あるいはアクリル等を材料とするコードの場合、タイヤモデルＭ０  に用いるカーカス部材の弾性定数の値は、タイヤ再現モデルＭ１  に用いるカーカス部材の弾性定数の値の２０〜５０％に設定され、カーカス部材がナイロン、アラミドあるいはレーヨンを材料とする補強コードの場合、タイヤモデルＭ０  に用いるカーカス部材の弾性定数の値は、タイヤ再現モデルＭ１  に用いるカーカス部材に用いる弾性定数の値の６０〜９０％に設定される。これは、常温（２０°）状態にあるタイヤ再現モデルＭ１  に対して加硫後の高温状態にあるタイヤモデルＭ０  を再現するためであり、各補強コードの材料定数は例えば、６０°〜１４０°の温度における力学物性値が用いられる。
【００３２】
次に、ＰＣＩの処理を再現するために、作成されたタイヤモデルＭ０  に内圧充填処理が行われる（ステップＳ１２）。
具体的には、タイヤモデルＭ０  の一部分、例えば一対のビード周りの部分が、部分的に拘束された状態でタイヤモデルＭ０  の内周面側から一様に所定の圧力が負荷される。
この場合、拘束する一対のビード部の距離（ビード間の幅）および負荷する圧力は予め入力された処理条件にて設定されたものが用いられる。
タイヤモデルＭ０  の設定された材料定数と内圧充填処理の処理条件とを用いて、ＰＣＩの処理を種々設定することができる。
【００３３】
次に、内圧充填処理により変形したタイヤモデルＭ０  のタイヤ断面形状を、内圧充填処理の施される前の初期形状として備えるタイヤ再現モデルＭ１  が作成される（ステップＳ１４）。
タイヤ再現モデルＭ１  の作成は、タイヤモデルＭ０  の各有限要素の幾何学形状の情報と内圧充填処理により変形したタイヤモデルＭ０  の各有限要素の節点位置情報とが用いられ、さらに、各有限要素の材料定数を常温状態における材料定数が設定されて計算可能な有限要素モデルとして作成される。図６（ａ）には、一例として、タイヤモデルＭ０  とタイヤ再現モデルＭ１  の違いを輪郭形状によって示している。図６（ａ）からわかるように、タイヤ再現モデルＭ１  のサイド部およびショルダー部は、タイヤモデルＭ０  に対して外側に向かって変形していることがわかる。
以上ステップＳ１０〜Ｓ１４が、タイヤ加硫用金型を用いて製造されるタイヤを再現したタイヤ再現モデルを、タイヤ加硫用金型の内面形状から作成するタイヤモデル作成方法である。
【００３４】
次に、内圧充填処理が行われる（ステップＳ１６）。
内圧充填処理では、予め設定されたリム幅のリムモデルが用意され、このリムモデルと作成されたタイヤ再現モデルＭ１  とが結合（マージ）されて、リム組されたタイヤモデルが再現された後、タイヤ再現モデルＭ１  の内面に処理条件の１つとして入力された圧力の情報に基づいて所定の圧力が負荷されて内圧充填が再現される。内圧充填処理は、ステップＳ１２と同様の処理であるが、この場合、ビード間の幅はリムモデルに拘束されて内圧充填処理が行われる。図６（ｂ）には、ステップＳ１２において用いたビード間の幅に比べて、リム幅が狭くなったタイヤモデルの輪郭形状の例を表している。ビード間の幅が狭くなることで、ショルダー部が外側にせりだすように変形している。このようにして、内圧充填処理がタイヤ再現モデルＭ１  に施されてタイヤ内圧充填モデルＭ２  が作成される。
【００３５】
次に、接地処理がタイヤ内圧充填モデルＭ２  に施される（ステップＳ１８）。
接地処理は、剛体の路面モデルに特性演算条件の１つとして入力された荷重条件でタイヤ内圧充填モデルＭ２  が路面モデルに接地するように処理が行われる。
【００３６】
この後、タイヤ内圧充填モデルＭ２  が転動され、例えば、所定の部位の有限要素にかかる応力、歪みおよび変位等が特性物理量として抽出され、転動中のタイヤ特性が予測される（ステップＳ２０）。
一例として、ウェット性能を予測する場合、路面モデル上に流体モデル作成しこの流体モデルを踏み込みながら通過する解析を行って、流体モデルがタイヤ内圧充填モデルＭ２  に作用する浮力、タイヤ内圧充填モデルＭ２  が路面モデルに作用する踏面力、流体モデルの圧力分布、あるいは、流体モデルにおける流れ速度、流量、エネルギー密度、またはエネルギーの分布、また、タイヤ内圧充填モデルＭ２  の接地形状、接地面積または接地圧分布等を物理量として算出し、転動中ウェット路面上でのタイヤ特性が予測される。
また、旋回特性を予測するには、転動するタイヤ内圧充填モデルＭ２  にスリップ角を与え、必要に応じてキャンバー角を与え、路面モデルにかかるコーナリングフォースを算出し、あるいは、タイヤ内圧充填モデルＭ２  の接地形状、接地面積または接地圧分布等を物理量として算出し、ドライ路面上での旋回中のタイヤ特性が予測される。
【００３７】
このようなタイヤモデルの作成およびタイヤ特性の予測におけるステップＳ１２あるいはステップＳ１６における内圧充填処理においては、図７（ａ）または（ｂ）に示すように、内圧充填処理前のカーカス部材やカバー部材等の有機繊維で構成される補強コードに予め初期張力（初期応力）を与えて内圧充填処理を行ってもよい。また、補強コードの他に、ゴム部材やスチールコード等に初期応力を付与して内圧充填処理を行ってもよい。
【００３８】
すなわち、図５に示すステップＳ１０とステップＳ１２との間に、補強コードに初期張力を設定するか否かの判定のステップＳ５０を設け、予め処理条件の１つとして初期張力の設定の有無を入力しておき、初期張力を設定するか否かの判定がステップＳ５０で自動的に行われる。ステップＳ５０で肯定された場合、初期張力の設定が行われる（ステップＳ５２）。
同様に、図５に示すステップＳ１４とステップＳ１６との間に、補強コードに初期張力を設定するか否かの判定のステップＳ５４を設け、予め処理条件の１つとして初期張力の設定の有無を入力しておき、初期張力を設定するか否かの判定がステップＳ５４で自動的に行われる。ステップＳ５４で肯定された場合、初期張力の設定が行われる（ステップＳ５６）。
【００３９】
この初期張力については、予め実際のタイヤの補強コードをタイヤから切り出すことによって補強コードの縮み量を測定することができ、この縮み量の情報から補強コードがタイヤにある時の歪みを求めることができ、さらに、応力−歪み曲線を用いることで張力の値を求めることができる。このような方法で補強コードに存在する初期張力の分布を求めることができる。求められた初期張力分布は予め記憶保持しておき、初期張力の設定の有無に応じて補強コードに対応する有限要素に初期張力が付与される。図８は、一例として、２層のカバー部材Ｒ１  ，Ｒ２  に対応する有限要素に付与する初期張力分布を示している。このような初期張力分布を設定することで、この後に行われる内圧充填処理におけるタイヤモデルＭ０  やタイヤ再現モデルＭ１  に生じる変形を実際のタイヤの変形に近付けることができる。
【００４０】
図９（ａ）および図９（ｂ）は、製造された乗用車タイヤ（タイヤサイズ、２１５／６５Ｒ１５）の外面形状をレーザ測定器で測定した実測プロファイルとタイヤ再現モデルＭ１  を内圧充填処理して得られたタイヤ内圧充填モデルＭ２  のプロファイルとの比較を示している。
図９（ａ）および（ｂ）に示す実測プロファイルは、１１００ｄｔｅｘ／２のＰＥＴ材を補強コードとし５０本／５０ｍｍの密度でこの補強コードを打ち込んだ未加硫ゴムシートをカーカス部材とし、９４０ｄｔｅｘ／２のナイロン６６を補強コードとし７０本／５０ｍｍの密度でこの補強コードを打ち込んだ未加硫ゴムシートをベルト補強層とするカバー部材とし、２＋２×０．２５の撚り構造よりなるスチールコードを４０本／５０ｍｍの密度で打ち込んだ未加硫ゴムシートをスチールベルト部材として成形した生タイヤを所定のタイヤ加硫用金型で加硫し、ＰＣＩの処理（圧力２００（ｋＰａ））を行って製造したタイヤのプロファイルである。
【００４１】
また、図９（ａ），（ｂ）には、本発明の方法で得られたタイヤ内圧充填モデルＭ２  の外面形状のプロファイルが実測プロファイルとの比較のために重書きされている。図９（ａ）は、補強コードに初期張力を設定しない場合、図９（ｂ）は、補強コードに初期張力を設定した場合のプロファイルを示している。初期張力として図８に示す初期張力分布をカバー部材に付与している。
ここで、タイヤ内圧充填モデルＭ２  の基となるタイヤ再現モデルＭ１  は、上記カーカス部材に対応する有限要素の材料定数の値を６（ＧＰａ）とし、上記カバー部材に対応する有限要素の材料定数の値を４．５（ＧＰａ）とし、高温状態の加硫直後のタイヤを再現したタイヤモデルＭ０  は、カーカス部材にあたるタイヤモデルＭ０  における有限要素の弾性定数の値として、タイヤ再現モデルＭ１  の対応する弾性定数の値の４０％を用い、カバー部材にあたるタイヤモデルＭ０  における有限要素の弾性定数の値として、タイヤ再現モデルＭ１  の対応する弾性定数の値の９０％を用いた。
【００４２】
一方、図１０は、従来の方法に従ってタイヤ加硫用金型の内面形状をタイヤモデルの外面形状として備えたタイヤモデルを作成し、このタイヤモデルに内圧充填処理を施した場合のタイヤモデルのプロファイルと上記実測プロファイルとの比較を示している。
【００４３】
図９（ａ），（ｂ）および図１０におけるプロファイルの実測との差異を比較すると、従来の方法に比べて、本発明の方法は、図９（ａ），（ｂ）に示すいずれの場合も、実測プロファイルに近づいていることがわかる。特に、図９（ｂ）に示す初期張力を設定した場合、ショルダー部（図９（ｂ）中の領域Ｘ）が実測プロファイルに極めて近づいていることがわかる。
【００４４】
図１１（ａ），（ｂ）および図１２は、タイヤ内圧充填モデルＭ２  に接地処理を施した時の接地圧分布を示している。図１１（ａ）は、図９（ａ）に示すプロファイル（本発明（初期張力なし））を有するタイヤ内圧充填モデルＭ２  で生成される接地圧分布を、図１１（ｂ）は、本発明の方法による図９（ｂ）に示すプロファイル（本発明（初期張力あり））を有するタイヤ内圧充填モデルＭ２  で生成される接地圧分布を、図１２は、図１０に示す従来の方法によるプロファイルを有するタイヤモデルで生成される接地圧分布を、それぞれ示している。
接地処理における内圧は２３０（ｋＰａ）、負荷荷重は５．９（ｋＮ）である。
図１１（ａ），（ｂ）および図１２からわかるように、図１２に示す接地圧分布に比べて図１１（ａ）および（ｂ）に示す接地圧分布は、ショルダー部の接地圧が高い部分の領域Ｙが広がっていることがわかる。また、図１１（ａ）および（ｂ）に示すショルダー部の接地形状は、図１２に示すショルダー部の接地形状に比べて矩形形状に近いことがわかる。
このような接地圧分布の結果は、実際のタイヤの接地圧分布と極めて対応するものであった。
【００４５】
このように接地圧分布を正確に予測することにより、タイヤの転がり抵抗特性、摩耗特性、耐久特性、操縦安定性、振動乗り心地特性、ウェット特性および騒音特性等を正確に予測することができる。
このように、本発明はタイヤ加硫用金型の内面形状を設定することで、この金型を用いて製造されるタイヤのタイヤ特性を予測することができるので、タイヤ特性の良好なタイヤを製造する金型を正確に作製することができる。
【００４６】
以上、本発明のタイヤモデル作成方法、タイヤ特性予測方法、タイヤモデル作成装置、タイヤ特性予測装置およびタイヤモデル作成方法を実行するプログラムについて詳細に説明したが、本発明は上記実施例に限定はされず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良および変更を行ってもよいのはもちろんである。
【００４７】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明は、タイヤ加硫用金型の内面形状を外面形状として備えるタイヤモデルを作成し、この作成された第１のタイヤモデルに内圧充填処理を施し、内圧充填処理されて変形した第１のタイヤモデルの形状を内圧充填処理前の形状として備える第２のタイヤモデルを、タイヤ再現モデルとして作成するので、タイヤ加硫用金型を用いて製造されたタイヤを正確に再現したタイヤ再現モデルを作成することができる。さらに、このタイヤ再現モデルを用いてタイヤ特性を正確に予測することができるので、良好なタイヤ特性を有するタイヤを製造するタイヤ加硫用金型の内面形状を正確に設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のタイヤモデル作成方法およびタイヤ特性予測方法を実施する、本発明のタイヤモデル作成装置の一例であるタイヤ特性予測装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明のタイヤモデル作成方法で得られるタイヤモデルの一例を示す図である。
【図３】本発明のタイヤモデル作成方法で得られるタイヤ再現モデルの一例を示す図である。
【図４】本発明のタイヤモデル作成方法で得られるタイヤ内圧充填モデルの一例を示す図である。
【図５】本発明のタイヤモデル作成方法およびタイヤ特性予測方法の流れの一例を示すフローチャートである。
【図６】（ａ）は、本発明のタイヤモデル作成方法で得られるタイヤモデルとタイヤ再現モデルの輪郭形状の差異を示す図であり、（ｂ）は、本発明のタイヤモデル作成方法で得られるタイヤ再現モデルとタイヤ内圧充填モデルの輪郭形状の差異を示す図である。
【図７】（ａ）および（ｂ）は、図５に示す流れの一部分に他の処理を付加したフローチャートである。
【図８】図７に示す初期張力の設定において付与される初期張力分布の一例を示す図である。
【図９】（ａ）および（ｂ）は本発明で得られるタイヤ内圧充填モデルのプロファイルとタイヤの実測プロファイルとの比較を示す図である。
【図１０】従来の方法で得られるタイヤモデルのプロファイルとタイヤの実測プロファイルとの比較を示す図である。
【図１１】（ａ）および（ｂ）は、本発明で得られるタイヤ内圧充填モデルの接地圧分布の一例を示す図である。
【図１２】従来の方法で得られるタイヤモデルの接地圧分布を示す図である。
【符号の説明】
１０  タイヤ特性予測装置
１２  タイヤモデル作成装置
１４  タイヤ特性演算部
１６  ディスプレイ
１８  モデル作成部
２０  内圧充填処理部
２４  中央処理ユニット
２６  メモリ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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