(57)【要約】【課題】二次元模様が正確に反映された三次元模様が得られる設計方法の提供。【解決手段】まずｘ−ｙ平面１２の上に、二次元セグメント１４が画かれる。次に、タイヤの半径及び断面形状に基づき、このタイヤ表面に存在する１個のユニット２２が、Ｘ−Ｙ−Ｚ空間に想定される。次に、二次元セグメント１４が多数の点の集合と見なされ、各点の座標（ｘ，ｙ）が決定される。次に、ｘ−ｙ平面１２の形状とユニット２２の形状との対比に基づき、各点の座標（ｘ，ｙ）が空間における座標（Ｘ，Ｙ）に変換される。次に、座標（Ｘ，Ｙ）とユニット２２の形状とに基づき、当該点の座標Ｚが算出される。次に、各点の座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）にもとづき、ユニット２２の上に三次元セグメント２８が画かれる。この三次元セグメント２８が、タイヤ全体に展開される。【選択図】  図３
2004362299.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
環状物体の表面における三次元模様がコンピュータの支援のもとで設計される方法であって、
上記物体の半径及び断面形状に基づき、この物体表面に存在する１個のユニットが、Ｘ−Ｙ−Ｚ空間に想定されるステップ、
ｘ−ｙ平面上に画かれた二次元セグメントが多数の点の集合と見なされ、各点の座標（ｘ，ｙ）が決定されるステップ、
上記ｘ−ｙ平面の形状とユニットの形状との対比に基づき、上記各点の座標（ｘ，ｙ）が空間における座標（Ｘ，Ｙ）に変換されるステップ、
上記座標（Ｘ，Ｙ）とユニットの形状とに基づき、当該点の座標Ｚが算出されるステップ
及び
各点の座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）にもとづき、ユニット上に三次元セグメントが画かれるステップ
を含む三次元模様の設計方法。
【請求項２】
上記ユニット上の三次元セグメントが物体の表面全体に展開されるステップをさらに含む請求項１に記載の設計方法。
【請求項３】
環状物体の表面における三次元模様がコンピュータの支援のもとで設計されるためのコンピュータプログラムであって、
上記物体の半径及び断面形状に基づき、この物体表面に存在する１個のユニットが、Ｘ−Ｙ−Ｚ空間に想定されるステップ、
ｘ−ｙ平面上に画かれた二次元セグメントが点の多数集合と見なされ、各点の座標（ｘ，ｙ）が決定されるステップ、
上記ｘ−ｙ平面の形状とユニットの形状との対比に基づき、上記各点の座標（ｘ，ｙ）が空間における座標（Ｘ，Ｙ）に変換されるステップ、
上記座標（Ｘ，Ｙ）とユニットの形状とに基づき、当該点の座標Ｚが算出されるステップ
及び
各点の座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）にもとづき、ユニット上に三次元セグメントが画かれるステップ
をコンピュータに実行させるように構成されたコンピュータプログラム。
【請求項４】
タイヤの半径及び断面形状に基づき、このタイヤ表面に存在する１個のユニットが、Ｘ−Ｙ−Ｚ空間に想定されるステップ、
ｘ−ｙ平面上に画かれた二次元セグメントが多数の点の集合と見なされ、各点の座標（ｘ，ｙ）が決定されるステップ、
上記ｘ−ｙ平面の形状とユニットの形状との対比に基づき、上記各点の座標（ｘ，ｙ）が空間における座標（Ｘ，Ｙ）に変換されるステップ、
上記座標（Ｘ，Ｙ）とユニットの形状とに基づき、当該点の座標Ｚが算出されるステップ
及び
各点の座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）にもとづき、ユニット上に三次元セグメントが画かれるステップ
を含むタイヤ設計方法。
【請求項５】
上記ユニット上の三次元セグメントがタイヤの表面全体に展開されるステップをさらに含む請求項４に記載の設計方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、タイヤ等の環状物体の表面における三次元の模様（この模様には、文字、図形及び記号が含まれる）がコンピュータの支援のもとで設計される方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
タイヤは、そのトレッド面に多数の溝を備えている。溝により、トレッドパターンが形成される。タイヤのサイドウォールには、レタリングが施されている。タイヤは環状物体なので、トレッドパターン及びレタリングは、三次元模様である。
【０００３】
一般に、三次元模様の設計には、コンピュータが用いられる。設計には、アプリケーションソフトウエアが使用される（いわゆるＣＡＤ）。三次元ＣＡＤに関する提案が、種々なされている（特開平１０−４９６５２号公報、特許第２９５０５３８号公報及び特許第３０３９３８７号公報を参照）。
【０００４】
タイヤの三次元模様の設計では、まず二次元模様が画かれる。この二次元模様は、多数のセグメントから構成される。この二次元模様がタイヤ表面に投影されることで、三次元模様が得られる。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１０−４９６５２号公報
【特許文献２】
特許第２９５０５３８号公報
【特許文献３】
特許第３０３９３８７号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
タイヤの表面は、周方向のみならず、軸方向にも湾曲している。従って、二次元模様の投影によって得られた三次元模様では、二次元模様の寸法及び形状が正確には反映されない。三次元模様には、歪みが生じる。この歪みにより、隣接するセグメント同士の位置関係もズレが生じる。例えば、本来離れているセグメント同士が重なり合うことがある。また、２つのセグメントの端点同士が二次元模様では一致してるにもかかわらず、三次元模様では一致しない場合がある。設計者は、三次元模様での歪みを考慮しつつ、二次元模様を設計する。この作業は、きわめて煩雑である。
【０００７】
本発明の目的は、二次元模様が正確に反映された三次元模様が得られる設計方法の提供にある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る設計方法では、環状物体の表面における三次元模様がコンピュータの支援のもとで設計される。この設計方法は、
（ａ）上記物体の半径及び断面形状に基づき、この物体表面に存在する１個のユニットが、Ｘ−Ｙ−Ｚ空間に想定されるステップ、
（ｂ）ｘ−ｙ平面上に画かれた二次元セグメントが多数点の集合と見なされ、各点の座標（ｘ，ｙ）が決定されるステップ、
（ｃ）上記ｘ−ｙ平面の形状とユニットの形状との対比に基づき、上記各点の座標（ｘ，ｙ）が空間における座標（Ｘ，Ｙ）に変換されるステップ、
（ｄ）上記座標（Ｘ，Ｙ）とユニットの形状とに基づき、当該点の座標Ｚが算出されるステップ
及び
（ｅ）各点の座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）にもとづき、ユニット上に三次元セグメントが画かれるステップ
を含む。この設計方法では、二次元模様が正確に反映された三次元模様が得られる。
【０００９】
好ましくは、この設計方法は、
（ｆ）上記ユニット上の三次元セグメントが物体の表面全体に展開されるステップ
をさらに含む。このステップにより、物体の表面全体に正確な模様が画かれうる。
【００１０】
他の発明に係るコンピュータプログラムでは、環状物体の表面における三次元模様がコンピュータの支援のもとで設計される。このコンピュータプログラムは、
（ａ）上記物体の半径及び断面形状に基づき、この物体表面に存在する１個のユニットが、Ｘ−Ｙ−Ｚ空間に想定されるステップ、
（ｂ）ｘ−ｙ平面上に画かれた二次元セグメントが多数の点の集合と見なされ、各点の座標（ｘ，ｙ）が決定されるステップ、
（ｃ）上記ｘ−ｙ平面の形状とユニットの形状とに基づき、上記各点の座標（ｘ，ｙ）が空間における座標（Ｘ，Ｙ）に変換されるステップ、
（ｄ）上記座標（Ｘ，Ｙ）とユニットの形状との対比に基づき、当該点の座標Ｚが算出されるステップ
及び
（ｅ）各点の座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）にもとづき、ユニット上に三次元セグメントが画かれるステップ
をコンピュータに実行させるように構成されている。このコンピュータプログラムにより、二次元模様が正確に反映された三次元模様が得られる。
【００１１】
さらに他の発明に係るタイヤ設計方法は、
（ｇ）タイヤの半径及び断面形状に基づき、このタイヤ表面に存在する１個のユニットが、Ｘ−Ｙ−Ｚ空間に想定されるステップ、
（ｈ）ｘ−ｙ平面上に画かれた二次元セグメントが多数の点の集合と見なされ、各点の座標（ｘ，ｙ）が決定されるステップ、
（ｉ）上記ｘ−ｙ平面の形状とユニットの形状とに基づき、上記各点の座標（ｘ，ｙ）が空間における座標（Ｘ，Ｙ）に変換されるステップ、
（ｊ）上記座標（Ｘ，Ｙ）とユニットの形状との対比に基づき、当該点の座標Ｚが算出されるステップ
及び
（ｋ）各点の座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）にもとづき、ユニット上に三次元セグメントが画かれるステップ
を含む。この設計方法では、正確な三次元模様を備えたタイヤが得られる。
【００１２】
好ましくは、この設計方法は、
（ｌ）上記ユニット上の三次元セグメントがタイヤの表面全体に展開されるステップ
をさらに含む。このステップにより、タイヤの表面全体に正確な模様が画かれうる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、適宜図面が参照されつつ、好ましい実施形態に基づいて本発明が詳細に説明される。
【００１４】
図１は、本発明の一実施形態に係るタイヤ設計方法に用いられるシステム２が示された概念図である。このシステム２は、演算部４、記憶部６、表示部８及び入力部１０を備えている。典型的な演算部４は、ＣＰＵを備える。典型的な記憶部６は、ＲＡＭである。典型的な表示部８は、モニタである。典型的な入力部１０は、キーボード及びマウスである。このシステム２では、コンピュータプログラムにより各ステップが実行され、タイヤのトレッドパターン（このトレッドパターンは、三次元模様である）が設計される。
【００１５】
図２は、図１のシステム２が用いられたタイヤ設計方法の一例が示されたフローチャートである。この設計方法では、まずｘ−ｙ平面が想定される（ＳＴＥＰ１）。図３には、このｘ−ｙ平面１２が示されてる。このｘ−ｙ平面１２は、原点ｏ、点ａ及び点ｂを備えている。原点ｏの座標は（０，０）であり、点ａの座標は（１，０）であり、点ｂの座標は（０，１）である。原点ｏと点ａとの距離は、１である。原点ｏと点ｂとの距離は、１である。ｘ−ｙ平面１２は、表示部８に表示される。この例ではｘ−ｙ平面１２は矩形であるが、トレッドパターンの１つのユニットに対応した形状のｘ−ｙ平面１２が表示されてもよい。また、矩形のｘ−ｙ平面１２の上に、トレッドパターンの１つのユニットに対応する領域が画かれてもよい。図３では、ｘ−ｙ平面１２にグリッド線が画かれている。このグリッド線は、画かれなくてもよい。
【００１６】
次に、オペレータによりデータが入力され、このデータ入力に基づいてｘ−ｙ平面１２の上にセグメント１４が画かれる（ＳＴＥＰ２）。セグメント１４のデータは、記憶部６に記憶される。データ入力には、主としてマウスが用いられる。オペレータは、表示部８に表示される画像を参考にしつつ、データ入力（又は修正）を行う。画かれたセグメント１４は、表示部８に表示される。このセグメント１４は、二次元である。この例では１つのセグメント１４が画かれているが、通常は複数のセグメント１４が画かれ、これらのセグメント１４の組み合わせによって二次元模様が形成される。
【００１７】
次にオペレータは、入力部１０を用いてタイヤの半径を入力する（ＳＴＥＰ３）。図３において符号Ｒで示されているのが、半径線である。次にオペレータは、入力部１０を用いて断面形状特定データを入力する（ＳＴＥＰ４）。断面形状特定データにより、溝が形成されていないと仮定されたときのトレッド表面の断面形状が特定される。図３において符号１６で示されているのが、断面形状線である。通常のタイヤのトレッドパターンは赤道面１８を中心とした鏡面対象なので、図３の例では、断面形状線１６は赤道面１８よりも上側の半分のみが示されている。この断面形状線１６が直線Ｊを回転軸として回転されることにより、タイヤの半分の輪郭２０が得られる。次にオペレータは、ユニット情報を入力する（ＳＴＥＰ５）。このタイヤのトレッドパターンでは、基本パターンが周方向にくり返されている。この基本パターンを含む領域がユニットである。典型的なユニット情報は、中心角θである。図３において符号２２で示されているのが、ユニットである。ユニット２２は、曲面である。ユニット２２は、Ｘ−Ｙ−Ｚ空間に想定される。このユニット２２は、原点Ｏ、点Ａ及び点Ｂを備えている。原点Ｏの座標は、（Ｘ０，Ｙ０，Ｚ０）である。原点Ｏと点Ａとは、円弧２４によって結ばれている。原点Ｏと点Ｂとは、曲線２６によって結ばれている。
【００１８】
次に、記憶部６に記憶されたデータに基づき、二次元のセグメント１４が点列化される（ＳＴＥＰ６）。換言すれば、セグメント１４が多数の点の集合と見なされ、各点の座標（ｘ，ｙ）が決定される。この決定は、演算部４によってなされる。ｘの値は、０以上１以下である。ｙの値は、０以上１以下である。図３の例では、セグメント１４がｎ個の点の集合と見なされている。セグメント１４の一端は点ｐ１であり、他端は点ｐｎである。点ｐ１の座標は（ｘ１，ｙ１）であり、点ｐｎの座標は（ｘｎ，ｙｎ）である。
【００１９】
次に、ｘ−ｙ平面１２の点ｐ１の座標（ｘ１，ｙ１）が座標（Ｘ１，Ｙ１）へと変換される（ＳＴＥＰ７）。座標変換は、ｘ−ｙ平面１２の形状とユニット２２の形状との対比に基づいて行われる。具体的には、原点Ｏと点Ａとを結ぶ円弧の距離がＬＸとされたとき、座標Ｘ１は下記数式によって得られる。
Ｘ１  ＝  Ｘ０  ＋  ＬＸ  ・  ｘ１
原点Ｏと点Ｂとを結ぶ曲線の距離がＬＹとされたとき、座標Ｙ１は下記数式によって得られる。
Ｙ１  ＝  Ｙ０  ＋  ＬＹ  ・  ｙ１
座標変換は、演算部４によってなされる。ユニット２２の曲面は既に定義されているので、得られた座標（Ｘ１，Ｙ１）に基づき、当該点の座標Ｚ１が算出される（ＳＴＥＰ８）。算出は、演算部によってなされる。こうして、ユニット２２の上の点Ｐ１の三次元座標（Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１）が得られる。
【００２０】
このような座標変換（ＳＴＥＰ７）及びＺ座標算出（ＳＴＥＰ８）が、ｘ−ｙ平面１２の上のｎ個の点について行われる。これにより、ユニット２２上に存在するｎ個の点の三次元座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）が得られる。図３では、ユニット２２の上の点Ｐ１がｘ−ｙ平面１２の上の点ｐ１に対応しており、ユニット２２の上の点ＰＮがｘ−ｙ平面１２の上の点ｐｎに対応している。図示されていないが、点Ｐ１と点ＰＮとの間にも、三次元座標が決定された多数の点が存在する。
【００２１】
次に、これら多数の点を通過する三次元セグメントが画かれる（ＳＴＥＰ９）。図３において符号２８で示されているのが、三次元セグメントである。この三次元セグメント２８は、表示部８に表示される。こうして、ユニット２２の中の三次元模様が得られる。この三次元模様は、タイヤの表面全体に展開される（ＳＴＥＰ１０）。展開では、まずユニット２２の模様が周方向に繰り返される。さらに、繰り返しによって得られた模様が、赤道面を中心としてミラー反転される。こうして、タイヤ全体のトレッドパターンが得られる。赤道面よりも上側の模様と下側の模様とが、周方向に所定角度ずらされてもよい。この例では、１つの二次元セグメント１４に基づく模様が得られたが、複数の二次元セグメント１４に基づく模様が得られる場合は、点列化（ＳＴＥＰ６）から三次元セグメント２８の作成（ＳＴＥＰ９）が繰り返される。繰り返しの数は、セグメント１４の数と一致する。
【００２２】
この設計方法では、ｘ−ｙ平面１２の形状とユニット２２の形状との対比に基づいて座標変換が行われるので、得られる三次元セグメント２８同士の位置関係に歪みが生じない。従って、本来一致している点同士が離れた状態、及び本来離れている点同士が一致する状態が生じない。
【００２３】
この例ではタイヤのトレッドパターンが設計されるが、同様の手法でサイドウォールのレタリングが設計されてもよい。同様の手法で、タイヤ以外の環状物体の三次元模様が設計されてもよい。
【００２４】
以上の説明とは逆の変換により、三次元セグメント２８から二次元セグメント１４が得られてもよい。この場合は、まず三次元セグメント２８が点列化される。各点の座標（Ｘ，Ｙ）は、ユニット２２の形状とｘ−ｙ平面１２の形状との対比に基づき、ｘ−ｙ平面１２の上の座標（ｘ，ｙ）に変換される。そして、各点の座標（ｘ，ｙ）を通過する二次元セグメント１４が画かれる。得られた二次元セグメント１４は、他の三次元模様の設計に用いられうる。
【００２５】
図４から図７には、本発明の他の実施形態に係るタイヤ設計方法が示されている。この設計方法では、まず図４に示されるように、３つのｘ−ｙ平面３０、３２、３４が想定され、各ｘ−ｙ平面の上に二次元模様が画かれる。この二次元模様は、多数のセグメントから構成されている。
【００２６】
次に、タイヤの半径と、断面形状特定データとが入力される。図５において符号Ｒで示されているのが半径線であり、符号３６で示されているのが断面形状線である。次に、ユニット情報の入力により、Ｘ−Ｙ−Ｚ空間にユニットが想定される。図６には、このユニット３８が示されている。次に、１つのｘ−ｙ平面３０の上の二次元のセグメントが点列化され、各点の座標（ｘ，ｙ）が決定される。これら座標（ｘ，ｙ）が、座標（Ｘ，Ｙ）へと変換される。座標変換は、図２に示された設計方法と同様、ｘ−ｙ平面３０の形状とユニット３８の形状との対比に基づいて行われる。得られた座標（Ｘ，Ｙ）から、座標Ｚが算出される。こうして、ユニット上に存在する多数の三次元座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）が得られる。これら多数の点を通過する三次元セグメントが画かれて、図６に示される三次元模様が完成する。同様に、第二のｘ−ｙ平面３２に対応する第二のユニット４０、及び第三のｘ−ｙ平面３４に対応する第三のユニット４２が想定され、これらにも三次元模様が形成される。これら３つのユニット３８、４０、４２の三次元模様がセットとしてタイヤ全体に展開されることで、図７に示されたトレッドパターンを備えたタイヤ４４が設計される。この設計方法により、イレギュラーピッチバリエーションを有するトレッドパターンが容易に設計されうる。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明されたように、本発明に係る設計方法により、正確な三次元模様が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係るタイヤ設計方法に用いられるシステム２が示された概念図である。
【図２】図２は、図１のシステムが用いられたタイヤ設計方法の一例が示されたフローチャートである。
【図３】図３は、図２のタイヤ設計方法が説明されるための模式図である。
【図４】図４は、本発明の他の実施形態に係るタイヤ設計方法のｘ−ｙ平面が示された平面図である。
【図５】図５は、図４のタイヤ設計方法の半径線と断面形状線とが示された模式図である。
【図６】図６は、図４のタイヤ設計方法のユニットが示された斜視図である。
【図７】図７は、図４のタイヤ設計方法によって設計されたタイヤが示された斜視図である。
【符号の説明】
２・・・システム
４・・・演算部
６・・・記憶部
８・・・表示部
１０・・・入力部
１２・・・ｘ−ｙ平面
１４・・・セグメント
１６・・・断面形状線
２２・・・ユニット
２８・・・三次元セグメント
３０、３２、３４・・・ｘ−ｙ平面
３６・・・断面形状線
３８、４０、４２・・・ユニット
４４・・・タイヤ
【図１】
2004362299.tif 000003
【図２】
2004362299.tif 000004
【図３】
2004362299.tif 000005
【図４】
2004362299.tif 000006
【図５】
2004362299.tif 000007
【図６】
2004362299.tif 000008
【図７】
2004362299.tif 000009