(57)【要約】【課題】タイヤを試作し実験で評価することなく、タイヤのレイングルーブワンダー性能の評価する手法を提供する。【解決手段】タイヤを複数の要素に分割してメッシュ化したタイヤモデルと、タイヤとホイールの接触範囲を剛体シェル要素でモデル化したホイールモデルと、タイヤ進行方向に傾斜角を付与した複数のレイングルーブを備えたタイヤ接地面の路面モデルとを使用して、有限要素法解析により、ＲＧＷ性能の評価指標算出の基礎となるタイヤ回転中のホイールに作用するサイドフォースを求め、レイングルーブが１ピッチ変化する解析時間内でのサイドフォースの時系列波形をフィルタリングし、その上下のピーク差（Ｐ−Ｐ値）をＲＧＷ性能の評価指標値として算出する。【選択図】　図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
タイヤを複数の要素に分割してメッシュ化したタイヤモデルと、タイヤとホイールの接触範囲を剛体シェル要素でモデル化したホイールモデルと、タイヤ進行方向に傾斜角を付与した複数のレイングルーブを備えたタイヤ接地面の路面モデルとを使用して、有限要素法解析によりレイングルーブワンダー性能を解析評価することを特徴とするタイヤのレイングルーブワンダー性能評価法。
【請求項２】
前記レイングルーブのタイヤ進行方向に対する傾斜角を、０．１〜２．０度に設定することを特徴とする請求項１に記載のタイヤのレイングルーブワンダー性能評価法。
【請求項３】
前記路面モデルのタイヤ進行方向メッシュ長を、５〜３０ｍｍに設定することを特徴とする請求項１に記載のタイヤのレイングルーブワンダー性能評価法。
【請求項４】
前記タイヤモデル内面に内圧を充填し、ホイールモデルの中心節点に縦荷重を負荷した後に、前記路面モデルをタイヤ反進行方向に移動させ、路面定速下において、レイングルーブが１ピッチ変化する解析時間内で、ホイールモデルに作用するサイドフォースの時系列波形をフィルタリングし、その上下のピーク差をレイングルーブワンダー性能の評価指標値として算出することを特徴とする請求項１に記載のタイヤのレイングルーブワンダー性能評価法。
【請求項５】
前記タイヤモデルは、タイヤを構成するゴム部材についてソリッド要素を採用し、ゴムとコードから成るコンポジット部材について異方性シェル要素を採用し、トレッド部の実パターンのモデル化に関して、トレッド部を構成するパターンブロックと、トレッド部以外のタイヤボディとの接合部は、パターンブロック内面とタイヤボディ外面とを面接合することを特徴とする請求項１に記載のタイヤのレイングルーブワンダー性能評価法。
【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、ホイール及びタイヤ進行方向に傾斜角を付与したレイングルーブを有する路面の有限要素法解析モデルを使用して、タイヤ回転中にホイールに作用するサイドフォースの上ピークと下ピークとの差（Ｐ−Ｐ値）により、レイングルーブワンダー（ＲＧＷ）性能を評価するタイヤのレイングルーブワンダー性能評価法に関するものである。
【０００２】
【従来技術】
タイヤの走行性能評価項目の一つとしてレイングルーブワンダー（以下、「ＲＧＷ」という）性能がある。これは、道路の排水性を良好にするために走行方向と平行に縦溝が刻設された路面上を自動車が走行すると、タイヤに刻設されたパターン溝と、路面のレイングルーブ（縦溝）とが相互に影響し合って自動車にふらつき現象（ＲＧＷ）が生じる。そのため、タイヤの設計に当たっては、このＲＧＷ性能をも評価要素としなければならない。
【０００３】
従来、この種のＲＧＷ性能評価法としては、以下の２通りの方法があった。
１）実路での実車官能評価法
実車官能評価法は、評価するタイヤを実車に装着してレイングルーブ路面にて走行させ、走行中のハンドル手ごたえ感により、ＲＧＷ性能を官能評価する方法である。
２）レイングルーブ模擬路ドラムによる室内試験評価法
室内評価法は、室内試験場において実路と同様な走行状態が得られるように、タイヤと接触する試験ドラム表面に、タイヤ進行方向に傾斜角を付与した複数のレイングルーブを備えた模擬路を巻き付けて、ドラム回転中にタイヤに発生するサイドフォースの時間的変化を計測し、そのサイドフォースの上ピークと下ピークとの差（Ｐ−Ｐ値）からＲＧＷ性能を評価する方法である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記実車官能評価法及び室内試験評価法のいずれの場合も、実物のタイヤを用いているため、設計変更タイヤのＲＧＷ性能評価には、パターン無しタイヤの試作・パターン彫り等を行う必要があり、場合によっては新規モールド製作が必要となり、タイヤ開発費用が増大し、またタイヤ開発期間が長期化するといった問題点があった。
【０００５】
本発明は、上記課題に鑑み、評価するタイヤを製作することなく、タイヤのＲＧＷ性能を評価できる手法の提供を目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明に係るタイヤのＲＧＷ性能評価法は、タイヤを複数の要素に分割してメッシュ化したタイヤモデルと、タイヤとホイールの接触範囲を剛体シェル要素でモデル化したホイールモデルと、タイヤ進行方向に傾斜角を付与した複数のレイングルーブを備えたタイヤの接地面の路面モデルとを使用して、有限要素法による解析によりＲＧＷ性能を解析評価することを特徴としている。
【０００７】
上記評価法によれば、タイヤモデル内面に内圧を充填し、ホイールモデルの中心節点に縦荷重を負荷した後に、路面モデルをタイヤ反進行方向に移動させ、路面定速下において、レイングルーブが１ピッチ変化する解析時間内で、ホイールに作用するサイドフォースの時系列波形をフィルタリングし、その上下のピーク差（Ｐ−Ｐ値）をＲＧＷ性能の評価指標値として算出するので、タイヤを試作することなく従来の室内試験法と同様なＲＧＷ性能の評価ができる。
【０００８】
なお、路面モデルにおいて、レイングルーブのタイヤ進行方向に対する傾斜角は、好適なＲＧＷ性能を評価する上において、０．１〜２．０度に設定するのが好適である。また、タイヤ進行方向に細メッシュ化を施さず解析すると、タイヤモデルの外周部が路面モデルのレイングルーブ内に異常に進入した解析結果が得られる場合がある。そのため、路面モデルにおいてもタイヤ進行方向に細メッシュ化して、タイヤモデルと路面モデルとの整合を図ることが必要であり、そのメッシュ長５〜３０ｍｍに設定するのが好適である。
【０００９】
ＲＧＷ性能評価指標の算出方法としては、路面モデルをタイヤ反進行方向に移動させ、路面定速下において、レイングルーブが１ピッチ変化する解析時間内で、ホイールに作用するサイドフォースの時系列波形をフィルタリングし、その上下のピーク差（Ｐ−Ｐ値）をＲＧＷ性能の評価指標値として算出するのが好ましい。
【００１０】
また、タイヤモデルは、タイヤを構成するゴム部材についてソリッド要素を、ゴムとコードから成るコンポジット部材について異方性シェル要素を夫々採用し、トレッド部の実パターンをモデル化する場合は、トレッド部を構成するパターンブロックと、トレッド部以外のタイヤボディとの接合部は、パターンブロック内面とタイヤボディ外面とを面接合するのが好ましい。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明に係るタイヤのＲＧＷ評価法で使用する全体モデル、図２は同じくタイヤモデルと路面モデルとの関係を示す平面図、図３はタイヤとホイールの組み合わせモデルを示す斜視図、図４はタイヤモデルの斜視図、図５はホイールモデルの斜視図、図６は図１のＡ部位拡大図、図７は図１のＢ部位拡大図、図８は図７の拡大図である。
【００１２】
図に示すように、タイヤ１のＲＧＷ評価法は、有限要素法に基づき、タイヤモデル２、ホイールモデル３、及び路面モデル４を作成し、次に、材料物性の設定、内圧・縦荷重の負荷条件、タイヤの転動条件、拘束条件等の条件を設定し、ＲＧＷ性能の評価指標算出の基礎となるタイヤ回転中のホイールに作用するサイドフォースを算出させるための有限要素法解析を実行する。
【００１３】
タイヤモデル２は、以下の方法により作成する。まず、図４に示すように、目的とするタイヤをメッシュ状に分割する。トレッド部の実パターンをモデル化する場合は、トレッド部を構成するパターンブロックと、トレッド部以外のタイヤボディとの接合部は、パターンブロック内面とタイヤボディ外面とを面接合する。タイヤを構成する部材のうち、トレッドやサイドウォールなどのゴム部材はソリッド要素を採用し、カーカスやベルトなどのコードとゴムとのコンポジット部材については異方性シェル要素を採用する。
【００１４】
ホイールモデル３は、図５に示すように、タイヤとホイールとの接触範囲を剛体シェル要素とする。
【００１５】
路面モデルは、タイヤ進行方向に対して０．１〜２．０度の傾斜角を付与した複数のレイングループを形成する。また、路面モデル４にタイヤ進行方向へ細メッシュ化を施さず解析すると、タイヤモデルの外周部が路面モデルのレイングルーブ内に異常に進入した解析結果が得られる場合があるため、図７及び図８に示すように、タイヤ進行方向に細メッシュ化してタイヤモデルと路面モデルとの整合を図るようにする。図７におけるＸ方向（タイヤ進行方向）のメッシュ要素長さ（Ｌ）は５ｍｍ〜３０ｍｍに設定するのが好ましい。また、図８は溝５の間隔（ピッチ）が１９．０５ｍｍ、溝幅が２．４ｍｍ、溝深さが５ｍｍの路面モデルを例示している。
【００１６】
上記タイヤ、ホイール及び路面のモデル化を行った後、材料物性の設定、内圧・縦荷重の負荷条件、路面の並進条件、タイヤと路面との接触条件、ホイールと路面の拘束条件等の解析条件を設定する。
【００１７】
本実施形態では、テストタイヤが２２５／６０Ｒ１５、リムが１５＊６　１／２−ＪＪにおいて、タイヤ内面に内圧（２００ｋＰａ）を充填し、ホイール中心に縦荷重（４．９ｋＮ）を負荷した状態で、路面をタイヤ反進行方向に移動させる。
【００１８】
ＲＧＷ性能評価指標の算出方法としては、路面モデルをタイヤ反進行方向に移動させ、路面定速下において、レイングルーブが１ピッチ変化する解析時間内で、ホイールに作用するサイドフォースの時系列波形をノイズ除去のためにフィルタリングし、その上下のピーク差（Ｐ−Ｐ値：ｐｅａｋ　ｔｏ　ｐｅａｋ　値）を算出し、この値をＲＧＷ性能の評価指標値とする。
【００１９】
図９に、サイドフォースの時間的変化について、室内実験結果と本発明のＲＧＷ評価法に基づくＦＥＭ解析結果との相関図を示す。テストタイヤは２２５／６０Ｒ１５、リムは１５＊６　１／２−ＪＪ、内圧は２００ｋＰａ、縦荷重は４．９ｋＮ、走行速度は２０ｋｍ／ｈである。図９に示すように、室内実験結果と本発明のＲＧＷ評価法に基づくＦＥＭ解析結果は、ほぼ一致した波形が得られる。
【００２０】
従って、上記評価法によれば、タイヤ進行方向に傾斜角を付与した複数のレイングルーブを備えた路面モデル上で、タイヤモデルを回転させて、ＲＧＷに関与するサイドフォースを算出するので、タイヤを試作しなくても、従来の室内試験評価法と同様なＲＧＷ性能の評価ができる。
【００２１】
【発明の効果】
以上の説明から明らかな通り、本発明によると、タイヤモデルとホイールモデルと路面モデルを使用して有限要素法による解析により、ＲＧＷ性能を評価するので、タイヤを試作することなく、タイヤのＲＧＷ性能を評価することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るタイヤにＲＧＷ評価法に使用する全体モデル
【図２】同じくタイヤモデルと路面モデルとの関係を示す平面図
【図３】タイヤとホイールの組み合わせモデルを示す斜視図
【図４】タイヤモデルの斜視図
【図５】ホイールモデルの斜視図
【図６】図１のＡ部位拡大図
【図７】図１のＢ部位拡大図
【図８】図７の拡大図
【図９】サイドフォースの室内実験結果とＦＥＭ解析結果との相関図
【符号の説明】
１　タイヤ
２　タイヤモデル
３　ホイールモデル
４　路面モデル
５　溝
【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】
2004136815.tif 000009
【図８】
2004136815.tif 000010
【図９】
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