(57)【要約】【課題】制動性能に優れたタイヤを効率的に設計すること。【解決手段】まず、目的関数と設計パラメータとを設定する（ステップＳ１０１）。目的関数及び設計パラメータは、制動性能と相関の高いものを選択する。次に、トレッドパターンを構成するブロックの実験計画モデルを作成し（ステップＳ１０２）、圧縮力やせん断力、あるいは路面との摩擦係数等の境界条件を付与して演算することにより、ブロックの実験計画モデルの目的関数を求める（ステップＳ１０３）。そして、回帰分析等の手法によって、目的関数を設計パラメータの近似関数で表す（ステップＳ１０５）。この近似関数によって目的関数を最適化し（ステップＳ１０６）、最適化した設計パラメータによって設計したブロック及びトレッドパターンの健全性を評価する（ステップＳ１０７）。この評価結果に基づきトレッドパターンを設計する（ステップＳ１０８）。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
タイヤのトレッドパターンを構成する少なくとも１つのブロックの平面形状を複数の設計パラメータによってモデル化するとともに、前記タイヤの制動性能に関する目的関数を定める工程と、
実験計画の割付条件に基づいて前記設計パラメータを変更し、前記ブロックの実験計画モデルを前記割付条件分生成する工程と、
前記割付条件に従い、前記ブロックの実験計画モデルから前記目的関数を求める工程と、
前記割付条件分存在する前記目的関数と前記設計パラメータとの関係から、前記目的関数を前記設計パラメータによる近似関数に変換する工程と、
前記近似関数を用いて前記目的関数の最適値が得られる場合における前記設計パラメータを求める工程と、
を含むことを特徴とするタイヤの設計方法。
【請求項２】
前記ブロックを構成する弾性材料の弾性率、又は前記タイヤの周方向側における前記ブロック端部の傾斜角のうち少なくとも一方を前記設計パラメータに加えることを特徴とする請求項１に記載のタイヤの設計方法。
【請求項３】
無せん断変形状態の接地面積とせん断変形時の接地面積との面積比、又は無せん断変形状態におけるブロック端部接地圧に対するせん断変形状態におけるブロック端部接地圧の増減率のうち少なくとも一方を前記目的関数とすることを特徴とする請求項１又は２に記載のタイヤの設計方法。
【請求項４】
前記ブロックの実験計画モデルから前記目的関数を求める工程では、有限要素法に基づき前記ブロックの実験計画モデルをモデル化して解析するとともに、前記タイヤの周方向における前記ブロックの分割数を１２以上とすることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のタイヤの設計方法。
【請求項５】
有限要素法に基づいて前記ブロックの実験計画モデルをモデル化するにあたり、前記タイヤの周方向側における前記ブロックの端部近傍の分割数をそれ以外の部分における分割数よりも多くすることを特徴とする請求項４に記載のタイヤの設計方法。
【請求項６】
前記ブロックの実験計画モデルから前記目的関数を求める工程では、少なくとも前記ブロックに圧縮力とせん断力とを付与して解析することを特徴とする請求項４又は５に記載のタイヤの設計方法。
【請求項７】
タイヤのトレッドパターンを構成する少なくとも１つのブロックの平面形状を複数の設計パラメータによってモデル化するとともに、前記タイヤの制動性能に関する目的関数を定める手順と、
実験計画の割付条件に基づいて前記設計パラメータを変更し、前記ブロックの実験計画モデルを前記割付条件分生成する手順と、
前記割付条件に従い、前記ブロックの実験計画モデルから前記目的関数を求める手順と、
前記割付条件分存在する前記目的関数と前記設計パラメータとの関係から、前記目的関数を前記設計パラメータによる近似関数に変換する手順と、
前記近似関数を用いて前記目的関数の最適値が得られる場合における前記設計パラメータを求める手順と、
をコンピュータに実行させることを特徴とするタイヤの設計用コンピュータプログラム。
【請求項８】
前記ブロックを構成する弾性材料の弾性率、又は前記タイヤの周方向側における前記ブロック端部の傾斜角のうち少なくとも一方を前記設計パラメータに加えることを特徴とする請求項７に記載のタイヤの設計用コンピュータプログラム。
【請求項９】
無せん断変形状態の接地面積とせん断変形時の接地面積との面積比、又は無せん断変形状態におけるブロック端部接地圧に対するせん断変形状態におけるブロック端部接地圧の増減率のうち少なくとも一方を前記目的関数とすることを特徴とする請求項７又は８に記載のタイヤの設計用コンピュータプログラム。
【請求項１０】
前記ブロックの実験計画モデルから前記目的関数を求める手順では、有限要素法に基づき前記ブロックの実験計画モデルをモデル化して解析するとともに、前記タイヤの周方向における前記ブロックの分割数を１２以上とすることを特徴とする請求項７〜９のいずれか１項に記載のタイヤの設計用コンピュータプログラム。
【請求項１１】
前記ブロックの実験計画モデルから前記目的関数を求める手順では、少なくとも前記ブロックに圧縮力とせん断力とを付与するとともに、前記圧縮力と前記せん断力とを同じ計算ステップで与えて解析することを特徴とする請求項１０に記載のタイヤの設計用コンピュータプログラム。
【請求項１２】
タイヤのトレッドパターンを構成する少なくとも１つのブロックの平面形状を複数の設計パラメータによってモデル化するとともに、前記タイヤの制動性能に関する目的関数を定め、
実験計画の割付条件に基づいて前記設計パラメータを変更し、前記ブロックの実験計画モデルを前記割付条件分生成し、
前記割付条件に従い、前記ブロックの実験計画モデルから前記目的関数を求め、
前記割付条件分存在する前記目的関数と前記設計パラメータとの関係から、前記目的関数を前記設計パラメータによる近似関数に変換し、
前記近似関数を用いて前記目的関数の最適値が得られる場合における前記設計パラメータを求める処理部と、
前記設計パラメータ、前記目的関数、境界条件その他のデータを前記処理部に与える入力部と、
前記処理部で求めた設計パラメータを表示する表示部と、
を備えることを特徴とするタイヤの設計装置。
【請求項１３】
前記入力部は、前記ブロックを構成する弾性材料の弾性率、又は前記タイヤの周方向側における前記ブロック端部の傾斜角のうち少なくとも一方を前記設計パラメータとして前記処理部に与え、
前記処理部はこれらのうち少なくとも一方を前記設計パラメータに加えて前記ブロックの実験計画モデルを作成することを特徴とする請求項１２に記載のタイヤの設計装置。
【請求項１４】
前記入力部は、無せん断変形状態の接地面積とせん断変形時の接地面積との面積比、又は無せん断変形状態におけるブロック端部接地圧に対するせん断変形状態におけるブロック端部接地圧の増減率のうち少なくとも一方を前記目的関数として前記処理部に与え、
前記処理部は、前記ブロックの実験計画モデルからこれらのうち少なくとも一方を目的関数として求めることを特徴とする請求項１２又は１３に記載のタイヤの設計装置。
【請求項１５】
タイヤのトレッドパターンを構成する少なくとも１つのブロックの平面形状を複数の設計パラメータによってモデル化するとともに、前記タイヤの制動性能に関する目的関数を定める工程と、
実験計画の割付条件に基づいて前記設計パラメータを変更し、前記ブロックの実験計画モデルを前記割付条件分生成する工程と、
前記割付条件に従い、前記ブロックの実験計画モデルから前記目的関数を求める工程と、
前記割付条件分存在する前記目的関数と前記設計パラメータとの関係から、前記目的関数を前記設計パラメータによる近似関数に変換する工程と、
前記近似関数を用いて前記目的関数の最適値が得られる場合における前記設計パラメータを求める工程と、
を含むことを特徴とするタイヤ加硫金型の設計方法。
【請求項１６】
前記ブロックを構成する弾性材料の弾性率、又は前記タイヤの周方向側における前記ブロック端部の傾斜角のうち少なくとも一方を前記設計パラメータに加えることを特徴とする請求項１５に記載のタイヤ加硫金型の設計方法。
【請求項１７】
無せん断変形状態の接地面積とせん断変形時の接地面積との面積比、又は無せん断変形状態におけるブロック端部接地圧に対するせん断変形状態におけるブロック端部接地圧の増減率のうち少なくとも一方を前記目的関数としたことを特徴とする請求項１５又は１６に記載のタイヤ加硫金型の設計方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、タイヤの設計に関し、さらに詳しくは、制動性能に優れたタイヤを効率的に設計できるタイヤの設計方法、タイヤの設計用コンピュータプログラム及びタイヤの設計装置、並びにタイヤ加硫金型の設計方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
タイヤのトレッド面には複数のブロックが形成されており、トレッドパターンを構成する。トレッドパターンは、排水性能、制動性能、騒音等に対して大きな影響を与えるものであり、最適なトレッドパターンを設計することが求められる。特許文献１には、初期設計の後、ブロックを有限要素法によりモデル化して性能を評価し、その評価結果に基づいてさらに設計変更する手順を繰り返すことによってトレッドパターンを設計する設計手法が開示されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−５２７１６号公報  図１、図２
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１に開示されたトレッドパターンの設計手法では、目的の性能が得られるまで設計変更の手順を繰り返すので、トレッドパターンの設計に時間を要するという問題があった。また、特許文献１に開示されたトレッドパターンの設計手法は、タイヤの径方向に平行なブロックの断面形状に対してのみ適用できるものであり、制動性能に大きな影響を与えるブロックの平面形状に対しては適用できない。そこで、この発明は、上記に鑑みてなされたものであって、制動性能に優れたタイヤを効率的に設計できるタイヤの設計方法、タイヤの設計用コンピュータプログラム及びタイヤの設計装置、並びにタイヤ加硫金型の設計方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するために、この発明によるタイヤの設計方法は、タイヤのトレッドパターンを構成する少なくとも１つのブロックの平面形状を複数の設計パラメータによってモデル化するとともに、前記タイヤの制動性能に関する目的関数を定める工程と、実験計画の割付条件に基づいて前記設計パラメータを変更し、前記ブロックの実験計画モデルを前記割付条件分生成する工程と、前記割付条件に従い、前記ブロックの実験計画モデルから前記目的関数を求める工程と、前記割付条件分存在する前記目的関数と前記設計パラメータとの関係から、前記目的関数を前記設計パラメータによる近似関数に変換する工程と、前記近似関数を用いて前記目的関数の最適値が得られる場合における前記設計パラメータを求める工程と、を含むことを特徴とする。
【０００６】
また、次の発明によるタイヤの設計用コンピュータプログラムは、タイヤのトレッドパターンを構成する少なくとも１つのブロックの平面形状を複数の設計パラメータによってモデル化するとともに、前記タイヤの制動性能に関する目的関数を定める手順と、実験計画の割付条件に基づいて前記設計パラメータを変更し、前記ブロックの実験計画モデルを前記割付条件分生成する手順と、前記割付条件に従い、前記ブロックの実験計画モデルから前記目的関数を求める手順と、前記割付条件分存在する前記目的関数と前記設計パラメータとの関係から、前記目的関数を前記設計パラメータによる近似関数に変換する手順と、前記近似関数を用いて前記目的関数の最適値が得られる場合における前記設計パラメータを求める手順と、をコンピュータに実行させることを特徴とする。
【０００７】
このタイヤの設計方法及びタイヤの設計用コンピュータプログラムでは、タイヤの制動性能に着目して、ブロックの平面形状に関する設計パラメータでブロックをモデル化するとともに、タイヤの制動性能と相関の高い目的関数を選択する。このように、制動性能に対して影響の強い目的関数及び設計パラメータを選択して使用するようにしたので、制動性能を適切に評価することができ、その結果、制動性能に優れたブロックの形状及びトレッドパターンを効率的に設計することができる。また、最適な設計パラメータの探索に、実験計画法によって求めた目的関数と設計パラメータとの関係を関数近似した近似関数を用いる。これによって、有限要素法等による数値シミュレーションを繰り返すことなく目的関数を最適化する設計変数を探索できるので、ブロック及びトレッドパターンを効率的に設計できる。また、制動性能に対して影響の強い目的関数及び設計パラメータを選択して使用することにより、制動性能の高いブロック形状及びトレッドパターンを高い精度で設計できる。また、このタイヤの設計用コンピュータプログラムによれば、前述のタイヤの設計方法がコンピュータを利用して実現できる。
【０００８】
また、次の発明によるタイヤの設計方法は、上記タイヤの設計方法において、前記ブロックを構成する弾性材料の弾性率、又は前記タイヤの周方向側における前記ブロック端部の傾斜角のうち少なくとも一方を前記設計パラメータに加えることを特徴とする。
【０００９】
また、次の発明によるタイヤの設計用コンピュータプログラムは、上記タイヤの設計用コンピュータプログラムにおいて、前記ブロックを構成する弾性材料の弾性率、又は前記タイヤの周方向側における前記ブロック端部の傾斜角のうち少なくとも一方を前記設計パラメータに加えることを特徴とする。
【００１０】
このタイヤの設計方法及びタイヤの設計用コンピュータプログラムで用いる設計パラメータは、いずれも制動性能に対して大きな設計要因となるので、これらを変化させることで制動性能を大きく変化させることができる。このため、これらを設計パラメータに加えておけば、制動性能に優れたブロックの形状及びトレッドパターンを効率的に設計できる。また、このタイヤの設計用コンピュータプログラムによれば、前述のタイヤの設計方法がコンピュータを利用して実現できる。
【００１１】
また、次の発明によるタイヤの設計方法は、上記タイヤの設計方法において、無せん断変形状態の接地面積とせん断変形時の接地面積との面積比、又は無せん断変形状態におけるブロック端部接地圧に対するせん断変形状態におけるブロック端部接地圧の増減率のうち少なくとも一方を前記目的関数とすることを特徴とする。
【００１２】
また、次の発明によるタイヤの設計用コンピュータプログラムは、上記タイヤの設計用コンピュータプログラムにおいて、無せん断変形状態の接地面積とせん断変形時の接地面積との面積比、又は無せん断変形状態におけるブロック端部接地圧に対するせん断変形状態におけるブロック端部接地圧の増減率のうち少なくとも一方を前記目的関数とすることを特徴とする。
【００１３】
このタイヤの設計方法及びタイヤの設計用コンピュータプログラムで用いる目的関数は、いずれも制動性能に対して影響が大きな設計要因である。このため、これらを目的関数に加えておけば、制動性能に優れたブロックの形状及びトレッドパターンを効率的にブロックの形状を設計できる。また、このタイヤの設計用コンピュータプログラムによれば、前述のタイヤの設計方法がコンピュータを利用して実現できる。
【００１４】
また、次の発明によるタイヤの設計方法は、上記タイヤの設計方法において、前記ブロックの実験計画モデルから前記目的関数を求める工程では、有限要素法に基づき前記ブロックの実験計画モデルをモデル化して解析するとともに、前記タイヤの周方向における前記ブロックの分割数を１２以上とすることを特徴とする。
【００１５】
また、次の発明によるタイヤの設計用コンピュータプログラムは、上記タイヤの設計用コンピュータプログラムにおいて、前記ブロックの実験計画モデルから前記目的関数を求める手順では、有限要素法に基づき前記ブロックの実験計画モデルをモデル化して解析するとともに、前記タイヤの周方向における前記ブロックの分割数を１２以上とすることを特徴とする。
【００１６】
このタイヤの設計方法及びタイヤの設計用コンピュータプログラムは、ブロックの実験計画モデルから目的関数を求めるにあたって有限要素法を用い、タイヤの周方向におけるブロックの分割数を１２分割以上とする。ブロックの分割数は、計算精度に大きく影響する。本発明における事前検討では、ブロックの平面形状の一辺を少なくとも１２分割以上にする必要があることが分かっている。１２分割よりも分割数が小さい場合は、分割数による計算結果の変化が大きくなり、形状の変更による接地面積やせん断変形の違いを精度よく表現できないという問題が生じてしまう。これにより、計算時間を無闇に増大させることなく、目的関数に対の近似関数を精度よく求めることができる。また、このタイヤの設計用コンピュータプログラムによれば、前述のタイヤの設計方法がコンピュータを利用して実現できる。
【００１７】
また、次の発明によるタイヤの設計方法は、上記タイヤの設計方法において、有限要素法に基づいて前記ブロックの実験計画モデルをモデル化するにあたり、前記タイヤの周方向側における前記ブロックの端部近傍の分割数をそれ以外の部分における分割数よりも多くすることを特徴とする。
【００１８】
制動性能に着目した場合には、タイヤの周方向側におけるブロックの端部近傍の接地圧や浮き上がり等をできるだけ細かく、正確に把握する必要がある。このタイヤの設計方法では、タイヤの周方向側におけるブロックの端部近傍における分割数を、ブロックの中央部よりも多くしたので、前記端部近傍における接地圧等の分布を細かく、正確に把握できる。また、全体の分割数を変更せずに前記端部近傍における分割数を細かくすれば、計算の負荷を重くすることなく、必要な箇所における把握したい情報を詳細に、かつ正確に知ることができる。
【００１９】
次の発明によるタイヤの設計方法は、上記タイヤの設計方法において、前記ブロックの実験計画モデルから前記目的関数を求める工程では、少なくとも前記ブロックに圧縮力とせん断力とを付与して解析することを特徴とする。
【００２０】
このタイヤの設計方法では、制動性能に大きく影響を与える要因である圧縮力とせん断力とを付与するので、このようにすれば、制動性能を正確に評価することができる。
【００２１】
また、次の発明によるタイヤの設計用コンピュータプログラムは、上記タイヤの設計用コンピュータプログラムにおいて、前記ブロックの実験計画モデルから前記目的関数を求める手順では、少なくとも前記ブロックに圧縮力とせん断力とを付与するとともに、前記圧縮力と前記せん断力とを同じ計算ステップで与えて解析することを特徴とする。
【００２２】
このタイヤの設計用コンピュータプログラムでは、ブロックの実験計画モデルから目的関数を求めるにあたって有限要素法を用い、有限要素法の解析中、同じ計算ステップで圧縮力とせん断力とを付与するので、計算を短時間で終了させることができる。
【００２３】
また、次の発明によるタイヤの設計装置は、タイヤのトレッドパターンを構成する少なくとも１つのブロックの平面形状を複数の設計パラメータによってモデル化するとともに、前記タイヤの制動性能に関する目的関数を定め、実験計画の割付条件に基づいて前記設計パラメータを変更し、前記ブロックの実験計画モデルを前記割付条件分生成し、前記割付条件に従い、前記ブロックの実験計画モデルから前記目的関数を求め、前記割付条件分存在する前記目的関数と前記設計パラメータとの関係から、前記目的関数を前記設計パラメータによる近似関数に変換し、前記近似関数を用いて前記目的関数の最適値が得られる場合における前記設計パラメータを求める処理部と、前記設計パラメータ、前記目的関数、境界条件その他のデータを前記処理部に与える入力部と、前記処理部で求めた設計パラメータを表示する表示部と、を備えることを特徴とする。
【００２４】
このタイヤの設計装置は、タイヤの制動性能に着目して、ブロックの平面形状に関する設計パラメータでブロックをモデル化するとともに、タイヤの制動性能と相関の高い目的関数を選択する。このように、制動性能に対して影響の強い目的関数及び設計パラメータを選択して使用するようにしたので、制動性能を適切に評価することができ、その結果、制動性能に優れたブロックの形状及びトレッドパターンを効率的に設計することができる。また、最適な設計パラメータの探索に、実験計画法によって求めた目的関数と設計パラメータとの関係を近似した関数を用いる。これによって、有限要素法等による数値シミュレーションを繰り返すことなく目的関数を最適化する設計変数を探索できるので、ブロック及びトレッドパターンを効率的に設計できる。また、制動性能に対して影響の強い目的関数及び設計パラメータを選択して使用することにより、制動性能の高いブロック形状及びトレッドパターンを高い精度で設計できる。
【００２５】
また、次の発明によるタイヤの設計装置は、上記タイヤの設計装置において、前記入力部は、前記ブロックを構成する弾性材料の弾性率、又は前記タイヤの周方向側における前記ブロック端部の傾斜角のうち少なくとも一方を前記設計パラメータとして前記処理部に与え、前記処理部はこれらのうち少なくとも一方を前記設計パラメータに加えて前記ブロックの実験計画モデルを作成することを特徴とする。
【００２６】
このタイヤの設計装置で用いる設計パラメータは、いずれも制動性能に対して大きな設計要因となるので、これらを変化させることで制動性能を大きく変化させることができる。このため、これらを設計パラメータに加えておけば、制動性能に優れたブロックの形状及びトレッドパターンを効率的にブロックの形状を設計できる。
【００２７】
また、次の発明によるタイヤの設計装置は、上記タイヤの設計装置において、前記入力部は、無せん断変形状態の接地面積とせん断変形時の接地面積との面積比、又は無せん断変形状態におけるブロック端部接地圧に対するせん断変形状態におけるブロック端部接地圧の増減率のうち少なくとも一方を前記目的関数として前記処理部に与え、前記処理部は、前記ブロックの実験計画モデルからこれらのうち少なくとも一方を目的関数として求めることを特徴とする。
【００２８】
このタイヤの設計装置で用いる目的関数は、いずれも制動性能に対して大きな設計要因となる。このため、これらを目的関数に加えておけば、制動性能に優れたブロックの形状及びトレッドパターンを効率的にブロックの形状を設計できる。
【００２９】
また、次の発明によるタイヤ加硫金型の設計方法は、タイヤのトレッドパターンを構成する少なくとも１つのブロックの平面形状を複数の設計パラメータによってモデル化するとともに、前記タイヤの制動性能に関する目的関数を定める工程と、実験計画の割付条件に基づいて前記設計パラメータを変更し、前記ブロックの実験計画モデルを前記割付条件分生成する工程と、前記割付条件に従い、前記ブロックの実験計画モデルから前記目的関数を求める工程と、前記割付条件分存在する前記目的関数と前記設計パラメータとの関係から、前記目的関数を前記設計パラメータによる近似関数に変換する工程と、前記近似関数を用いて前記目的関数の最適値が得られる場合における前記設計パラメータを求める工程と、を含むことを特徴とする。
【００３０】
このタイヤ加硫金型の設計方法では、タイヤの制動性能に着目して、ブロックの平面形状に関する設計パラメータでブロックをモデル化するとともに、タイヤの制動性能と相関の高い目的関数を選択する。このように、制動性能に対して影響の強い目的関数及び設計パラメータを選択して使用するようにしたので、制動性能を適切に評価することができ、その結果、制動性能に優れたトレッドパターンを持つタイヤを製造するための加硫金型を、効率的に設計することができる。また、最適な設計パラメータの探索に、実験計画法によって求めた目的関数と設計パラメータとの関係を関数近似した近似関数を用いる。これによって、評価／設計を繰り返すことなく設計できるので、タイヤ加硫金型を効率的に設計できる。
【００３１】
また、次の発明によるタイヤ加硫金型の設計方法は、上記タイヤの加硫金型の設計方法において、前記ブロックを構成する弾性材料の弾性率、又は前記タイヤの周方向側における前記ブロック端部の傾斜角のうち少なくとも一方を前記設計パラメータに加えることを特徴とする。
【００３２】
このタイヤの加硫金型の設計方法で用いる設計パラメータは、いずれも制動性能に対して大きな設計要因となるので、これらを変化させることで制動性能を大きく変化させることができる。このため、これらを設計パラメータに加えておけば、制動性能に優れたトレッドパターンを持つタイヤを製造するタイヤ加硫金型を、効率的に設計できる。
【００３３】
また、次の発明によるタイヤの加硫金型の設計方法は、上記タイヤの加硫金型の設計方法において、無せん断変形状態の接地面積とせん断変形時の接地面積との面積比、又は無せん断変形状態におけるブロック端部接地圧に対するせん断変形状態におけるブロック端部接地圧の増減率のうち少なくとも一方を前記目的関数としたことを特徴とする。
【００３４】
このタイヤの加硫金型の設計方法で用いる目的関数は、いずれも制動性能に対して大きな設計要因となる。このため、これらを目的関数に加えておけば、制動性能に優れたトレッドパターンを持つタイヤを製造するタイヤ加硫金型を、効率的に設計できる。
【００３５】
【発明の実施の形態】
以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施の形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるものあるいは実質的に同１のものが含まれる。なお、本発明はタイヤの種類は問わず適用できるが、特に空気入りタイヤの設計に好適である。
【００３６】
（実施の形態１）
実施の形態１に係る本発明は、次の点に特徴がある。すなわち、まず、タイヤのブロックの平面形状に関する設計パラメータを用いて実験計画法に基づく実験計画に従いブロックの実験計画モデルを作成する。次に、当該実験計画モデルを有限要素法等の解析手法により解析することによってタイヤの制動性能と相関の高い目的関数を求め、前記設計パラメータによる近似関数で目的関数を表す。そして、求めた近似関数によって目的関数を最適化する設計パラメータを求めて、ブロックの形状を最適化する。
【００３７】
実施の形態１に係る本発明を説明する前に、本発明の適用対象であるタイヤ及びそのトレッドパターンについて説明する。図１は、タイヤを、その回転軸を含む子午面で切った断面を示す一部断面図である。同図を用いて、本実施の形態における予測対象構造体であるタイヤ１０の構造について、簡単に説明する。キャップトレッド１１は、タイヤ１０の路面接地部に配置されており、カーカス１５、ベルト１４又はブレーカの外側を覆うゴム層である。キャップトレッド１１は、カット衝撃に対してカーカス１５やベルト１４を保護する役目を持っている。
【００３８】
アンダトレッド１２は、キャップトレッド１１とベルト１４との間に配置されるゴム層で、発熱性、接着性等を向上させる目的で用いられる。サイドトレッド１３は、サイドウォール部の最も外側に配置されて外からの傷がカーカス１５に達するのを防止するとともに、ラジアルタイヤの場合には、車軸からの駆動力を路面に伝える補助的役割も担っている。
【００３９】
ベルト１４は、キャップトレッド１１とカーカス１５との間に配置されたゴム引きコード層である。なお、バイアスタイヤの場合にはブレーカと呼ぶ。ラジアルタイヤにおいて、ベルト１４は形状保持及び強度メンバーとして重要な役割を担っている。カーカス１５はタイヤ１０の骨格をなすゴム引きコード層である。カーカス１５は、タイヤ１０に空気を充填した際に圧力容器としての役目を果たす強度メンバーであり、その内圧によって荷重を支え、走行中の動的荷重に耐える構造を持っている。
【００４０】
ビード１６は、内圧によって発生するカーカス１５のコード張力を支えているスチールワイヤの束を、硬質ゴムで固めたリングである。タイヤ１０をホイールのリムに固定させる役割を果たす他、カーカス１５、ベルト１４及びトレッドとともに、タイヤ１０の強度部材となる。ビードフィラ１７は、カーカス１５をビードワイヤの周囲に巻き込む際に生ずる空間へ充填するゴムである。カーカス１５をビード１６に固定するとともに、その部分の形状を整え、ビード部全体の剛性を高める。
【００４１】
図２は、トレッドパターンの一例を示す平面図である。この例におけるトレッドパターンは、複数のブロック２０、２１を組み合わせて構成されており、キャップトレッド面１１ｐ（図１参照）に形成される。以下、ブロック２０において、前進時においてタイヤ１０（図１参照）が回転する方向（図２中Ｒ方向）における端部を前端部２０ｌｅ、前端部２０ｌｅの反対側における端部を後端部２０ｔｅ、タイヤのサイドトレッド１３（図１参照）側の端部を第１側縁２０ｓ１、第１側縁２０ｓ１の反対側における端部を第２側縁２０ｓ２と呼ぶものとする。なお、前端部２０ｌｅ及び後端部２０ｔｅは、ともにタイヤの周方向側におけるブロック２０の端部である。
【００４２】
図３は、実施の形態１に係る本発明におけるトレッドパターンの設計方法及びタイヤ加硫金型の設計方法を説明するフローチャートである。また、図４は、ブロックの形状と設計パラメータとの対応を示す平面図である。本発明に係るタイヤの設計方法は、まず実験計画法に基づいた実験計画の割付条件により、設計対象であるトレッドパターンを構成する少なくとも１つのブロックについての実験計画モデルを作成する。ブロックの実験計画モデルは、少なくともブロックの平面形状を表す設計パラメータを複数用いて設計対象であるブロックを表したものであり、前記設計パラメータの水準を変更することによって得られた複数の割付条件の個数分存在する。
【００４３】
次に、各割付条件におけるブロックの実験計画モデルの目的関数を有限要素法（Ｆｉｎｉｔｅ  Ｅｌｅｍｅｎｔ  Ｍｅｔｈｏｄ：以下ＦＥＭという）によって求める。これにより、前記割付条件の数だけ目的関数と実験パラメータとの関係が得られるので、当該関係を用いて、目的関数Ｆを設計パラメータＰ１、Ｐ２等による近似関数（応答曲面）で表す。そして、この近似関数から前記目的関数を最適化する設計パラメータを求め、求めた設計パラメータに基づいてトレッドパターンを設計する。このため、まず実験計画法によって設計パラメータによる近似関数で目的関数を表すため、目的関数と設計パラメータとを設定する（ステップＳ１０１）。
【００４４】
本発明においては、特に制動性能に着目して目的関数を選択する。かかる観点から、目的関数Ｆは、例えば、ブロック２０の接地面積Ｓ、接地圧Ｐの分布、圧縮せん断変形時のブロック剛性等の、制動性能と相関の高いものを使用する。図５は、ブロックがせん断変形を受けていない場合と受けている場合とを示す側面図である。図５中矢印Ａ方向が、タイヤ１０を装着した車両の進行方向であり、ブロック２０が地面Ｇに接地している状態を示している。
【００４５】
ここで、無せん断変形状態の接地面積Ｓ０とせん断変形時の接地面積Ｓ１との面積比（以下、接地面積比）Ｓ０／Ｓ１をρ（図５（ａ））とする。また、無せん断変形状態におけるブロック端部接地圧Ｐｌｅ０（Ｐｔｅ０）に対する、せん断変形状態におけるブロック端部接地圧Ｐｌｅ１（Ｐｔｅ１）の増減率（以下、接地圧増減率）をη（図５（ｂ））とする。なお、ηは、（Ｐｌｅ１−Ｐｌｅ０）／Ｐｌｅ０、又は（Ｐｔｅ１−Ｐｔｅ０）／Ｐｔｅ０である。これらは、いずれも制動性能に対して大きな影響要因なので、接地面積比ρ、又は接地圧増減率ηのうち少なくとも一方を目的関数として採用すれば、制動性能を適切に評価することができる。その結果、制動性能に優れたブロックの形状及びトレッドパターンを効率的に設計することができる。
【００４６】
設計パラメータＰ１、Ｐ２等は、ブロック２０の形状や物理的特性等を定義するための設計変数である。本発明においては、特に制動性能に着目するので、これに対する影響の大きい設計要因となる寸法パラメータやゴム材料の弾性率等を設計パラメータとして選択することが好ましい。かかる観点から、設計パラメータにはブロック２０を構成する弾性材料であるゴム材料の弾性率Ｅ、又はタイヤの周方向におけるブロック２０の端部の傾斜角（前端部傾斜θｌ又は後端部傾斜角θｔ）のうち少なくとも一方を採用することが好ましい（図２参照）。これらの設計パラメータは、いずれも制動性能に対して大きな設計要因であり、これらを変化させることで制動性能を大きく変化させることができるので、これらを設計パラメータに加えておけば、効率的にブロック２０の形状を設計できる。本実施の形態においては、図４に示すように、７個の設計パラメータＰ１〜Ｐ７を用いる。そして、それぞれの設計パラメータを、例えばＰ１１、Ｐ１２、Ｐ１３のように、３水準に変化させる。表１に、設計パラメータＰ１〜Ｐ７の内容を示す。なお、設計パラメータの変化水準は３水準に限られず、３水準より多くても、また２水準でもよく、実験計画によって適宜好ましい水準を選択することができる。
【００４７】
【表１】
2005008011.tif 000003
【００４８】
図６は、各設計パラメータ間における交互作用の有無を示す説明図である。ブロック２０の実験計画モデルは、図４に示す各設計パラメータＰ１〜Ｐ７の水準、及び各設計パラメータ間の交互作用を考慮した割付条件に対して作成される（ステップＳ１０２）。本実施の形態において、設計パラメータは７変数であり、また３水準で変化させる。図６に示す交互作用を考慮すると、目的関数Ｆに対する設計パラメータ及びそれらの水準を組み合わせた割付条件が計８１通り得られる（Ｌ８１）。そして、各割付条件に従い、ブロック２０の各実験計画モデルのＦＥＭモデルを８１通り作成し、圧縮力やせん断力、あるいは路面との摩擦係数等の境界条件を付与して演算することにより、各割付条件における目的関数Ｆを求める（ステップＳ１０３）。前記８１通りの割付条件すべてに対して目的関数Ｆを算出するまでＦＥＭモデルの演算を繰り返し（ステップＳ１０４：Ｎｏ）、すべての割付条件下において目的関数Ｆを求めたら（ステップＳ１０４：Ｙｅｓ）、次のステップへ移行する。
【００４９】
図７は、ＦＥＭモデル化したブロックの一例を示す説明図である。図７中矢印Ｒは、タイヤの回転方向を示す。上述した通り、本発明においては、ブロック２０の目的関数Ｆを、前記８１通りの割付条件下で求める際の解析手法としてＦＥＭを使用する。なお、実施の形態１においてはＦＥＭによって実験計画モデルを解析するが、本発明に適用できる解析手法はＦＥＭに限られず、ＢＥＭ（Ｂｏｕｎｄａｒｙ  Ｅｌｅｍｅｎｔ  Ｍｅｔｈｏｄ：境界要素法）、ＦＤＭ（Ｆｉｎｉｔｅ  Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｓ  Ｍｅｔｈｏｄ：有限差分法）等も使用できる。目的関数Ｆ、設計パラメータ、あるいは境界条件等によって最も適当な解析手法を選択し、又は複数の解析手法を組み合わせて使用することが好ましい。
【００５０】
図７に示すように、タイヤ１０のブロック２０は、ＦＥＭに基づく有限個の微小要素２０１、２０２、・・・２０ｎに分割される。ＦＥＭに基づく微小要素とは、例えば２次元平面においては四辺形要素、３次元体としては四面体ソリッド要素、五面体ソリッド要素、六面体ソリッド要素等のソリッド要素や、三角形シェル要素、四角形シェル要素等のシェル要素等、コンピュータで用いうる要素とすることが望ましい。このようにして分割された微小要素は、解析の過程においては、３次元座標を用いて逐一特定される。
【００５１】
また、本発明においては、特に制動性能に着目しているので、ＦＥＭによって上記実験計画モデルを解析する際には、少なくとも圧縮力ＰＦとせん断力ＳＦとをブロックの実験計画モデルに付与する。圧縮力ＰＦとせん断力ＳＦとは制動性能に大きく影響を与える要因なので、このようにすれば、制動性能を正確に評価することができるようになる。なお、圧縮力ＰＦとは、タイヤの径方向に対してブロック２０を圧縮する力であり、せん断力ＳＦとは、前記圧縮力に対して直交する方向にブロック２０をせん断する力である。ここで、少なくとも圧縮力ＰＦとせん断力ＳＦとを付与するにあたり、ＦＥＭの計算ステップにおいて同じステップで両者を付与すると、計算を短時間で終了させることができ、好ましい。また、ＦＥＭの計算ステップにおいて、圧縮力ＰＦを与えるステップが終了したらせん断力ＳＦを与えてもよい。
【００５２】
図８は、目的関数Ｆの解析結果例を示す説明図である。図８中、矢印Ｒ方向はタイヤの回転方向を示す。前記８１通りの割付条件の下で実験計画モデルを解析すると、目的関数Ｆの解析値を８１通り得ることができる。図８においては、接地面積Ｓを目的関数として採用した場合の解析結果例を示しており、Ｌ１、Ｌ４０、Ｌ８１の割付条件下で解析したブロック２０のＦＥＭモデルの接地面形状を示している。このように、各割付条件においては、設計パラメータＰ１〜Ｐ７が異なるので、異なる接地面形状が得られ、これにともなって異なる接地圧分布が得られることになる。
【００５３】
ＦＥＭによって全８１通りの割付条件下で目的関数Ｆを計算したら、回帰分析等の手法によって多項式近似することにより、目的関数Ｆを設計パラメータＰ１〜Ｐ７の近似関数（応答曲面）に変換する（ステップＳ１０５）。例えば、目的関数を接地面積Ｓとした場合、この近似関数は、Ｓ＝ａ＋ｂ×Ｐ１＋ｃＰ１２＋ｄ×Ｐ２＋ｅ×Ｐ２２＋ｆ×Ｐ３＋ｇ×Ｐ３２＋ｈ×Ｐ４＋ｉ×Ｐ４２＋ｊ×Ｐ５＋・・・のように表される（ａ、ｂ、ｃ等は定数）。
【００５４】
近似関数を求めたら、これを用いて目的関数Ｆを最適化する（ステップＳ１０６）。例えば、目的関数を接地面積Ｓとした場合において接地面積Ｓを最小化したい場合には、接地面積Ｓが最小になるように近似関数に含まれる設計パラメータＰ１〜Ｐ７を変化させる。このようにして最適化した設計パラメータＰ１〜Ｐ７によって設計したブロック２０及びトレッドパターンの精度及び健全性を評価する（ステップＳ１０７）。そして、この評価結果に基づき、必要に応じて設計パラメータＰ１〜Ｐ７を修正して、ブロック２０及びトレッドパターンを設計する（ステップＳ１０８）。
【００５５】
ここで、トレッドパターンは、タイヤ加硫金型内でゴムを加硫する際に形成される。タイヤ加硫金型にはトレッドパターンの凸部と凹部とが反転した転写パターンが形成されており、当該転写パターンをタイヤの表面に転写することによって、トレッドパターンを形成する。したがって、上記トレッドパターンの設計方法によって設計したトレッドパターンを反転した転写パターンをタイヤ加硫金型内に形成することにより、上記トレッドパターンが形成されたタイヤを製造するタイヤ加硫金型を製造することができる。この場合、上記手順によって設計したトレッドパターンを反転させた転写パターンからタイヤ加硫金型を設計し（ステップＳ１０９）、ＮＣ（Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）加工等によってマスターピースを削り出し、このマスターピースから物理的に転写することにより製造することができる。このように、本発明に係るタイヤの設計方法は、タイヤ加硫金型の設計方法に対しても適用することができる。
【００５６】
次に、実施の形態１に係る本発明のタイヤの設計装置について説明する。図９は、この発明の実施の形態１に係るタイヤの設計装置を示す説明図である。このタイヤの設計装置５０は、処理部５２と記憶部５４とで構成される。また、このタイヤの設計装置５０には、入出力装置５１が接続されており、ここに備えられた入力部５３で、設計パラメータＰ１〜Ｐ７、目的関数Ｆ、境界条件等を処理部５２へ入力する。ここで、入力部５３には、キーボード、マウス等の入力デバイスを使用することができる。
【００５７】
記憶部５４には、本発明に係るタイヤの設計方法をコンピュータに実行させるためのコンピュータプログラムが格納されている。ここで、記憶部５４は、ハードディスク装置や光磁気ディスク装置、又はフラッシュメモリ等の不揮発性のメモリ（ＣＤ−ＲＯＭ等のような読み出しのみが可能な記憶媒体）や、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）のような揮発性のメモリ、あるいはこれらの組み合わせにより構成することができる。
【００５８】
また、上記コンピュータプログラムは、コンピュータシステムにすでに記録されているコンピュータプログラムとの組み合わせによって、本発明に係る空気入りタイヤの設計方法を実現できるものであってもよい。また、図９における処理部５２の機能を実現するための上記コンピュータプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたコンピュータプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより本発明に係る空気入りタイヤの設計方法を実行してもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器などのハードウェアを含むものとする。
【００５９】
処理部５２は、メモリ及びＣＰＵにより構成されている。ブロックの実験計画モデル解析及び関数近似の際には、設定した設計パラメータに基づいて、処理部５２が前記プログラムを当該処理部５２に組み込まれたメモリに読み込んで演算する。その際に処理部５２は、適宜記憶部５４へ演算途中の数値を格納し、また格納した数値を取り出して演算を進める。なお、この処理部５２は、前記コンピュータプログラムの代わりに専用のハードウェアにより実現されるものであってもよい。
【００６０】
近似関数を最適化して得られた設計パラメータは、入出力装置の表示部５５に表示される。ここで、表示部５５には、ＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ  Ｒａｙ  Ｔｕｂｅ）や液晶表示装置等を使用することができる。また、予測結果は、必要に応じて設けられたプリンタ（図示せず）に出力することもできる。また、記憶部５４は、処理部５２に内蔵されるものであっても、他の装置（データベースサーバ）内にあってもよい。このように、上記タイヤの設計装置５０は、入出力装置５１を備えた端末装置（図示せず）から通信により処理部５２や記憶部５４にアクセスするものであってもよい。
【００６１】
以上、実施の形態１に係る本発明によれば、タイヤの制動性能に着目してブロックの平面形状に関する設計パラメータを選択する。これにより、実験計画法によって求めた目的関数と設計パラメータとの関係を関数近似した近似関数の精度を向上させることができるので、制動性能の高いブロック形状及びトレッドパターンを高い精度で設計できる。また、目的関数及び設計パラメータに制動性能と相関の高いものを使用するようにしたので、制動性能を適切に評価することができ、その結果、制動性能に優れたブロックの形状及びトレッドパターンを効率的に設計することができる。さらに、前記近似関数を用いて最適化するので、評価／設計を繰り返すことなく設計でき、トレッドパターンを効率的に設計できる。なお、実施の形態１において開示した本発明の構成は、以下の実施例及び実施の形態においても適用することができる。
【００６２】
（実施例１）
この実施例では、接地面積Ｓ及び接線力Ｆｓｓを目的関数Ｆとして近似関数を求める。設計パラメータは上記実施の形態１において説明した表１に示すものと同様であり、各設計パラメータも３水準に変化させる。また、各設計パラメータ間の交互作用も、上記実施の形態１と同様の関係で考慮する（図６参照）。これにより、Ｌ８１の実験計画モデルを作成し、制動性能を評価するため、ブロック２０の実験計画モデルに圧縮力ＰＦとせん断力ＳＦとを付与して、それぞれの割付条件の下で前記ブロックの実験計画モデルをＦＥＭ解析して目的関数Ｆを求める。そして、得られた解析結果から、目的関数Ｆと設計パラメータＰ１〜Ｐ７との関係を、多項式で表される近似関数（応答曲面）Ｓ＝Ｆ（Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５、Ｐ６、Ｐ７）、及びＦｓｓ＝Ｆ（Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５、Ｐ６、Ｐ７）を得る。
【００６３】
図１０は、８１通りの割付条件の下で接地面積がどのように変化したかを示す説明図である。図１０のＲＳＭで表される値は、応答曲面、すなわちＳ＝Ｆ（Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５、Ｐ６、Ｐ７）に各割付条件の設計パラメータを代入して得られた接地面積である。ＦＥＭから求めたで示される値は、各割付条件の設計パラメータをブロック２０のＦＥＭモデルに与えて、これをＦＥＭによって解析して得られた接地面積である。このように、全８１通りの割付条件において両者はほぼ同じ値を示し、また、相関係数Ｒ２も０．９９２５と高い値を示す。これにより、この近似関数とＦＥＭ解析との相関は十分に高く、この近似関数の精度はブロック２０の設計に対して十分に使用できることが確認された。なお、接線力Ｆｓｓについては図示しないが、接地面積Ｓと同様の解析結果が得られ、ブロック２０の設計に対して十分に使用できることが確認された。
【００６４】
図１１は、求めた近似関数を用いてブロック形状を最適化した例を示す説明図である。図１１（ａ）は、ブロック２０の接地面積Ｓを最大化した例であり、また、図１１（ｂ）は、ブロック２０の接線力Ｆｓｓを最大化した例である。最適化は、求めた近似関数を用いて、ブロック２０の接地面積Ｓ又は接線力Ｆｓｓが最大になるように、Ｓ＝Ｆ（Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５、Ｐ６、Ｐ７）又はＦｓｓ＝Ｆ（Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５、Ｐ６、Ｐ７）を解いて、各設計パラメータＰ１〜Ｐ７を求める。求めた設計パラメータＰ１〜Ｐ７によって設計したブロックの平面形状を図１１に示す。図１１は、ブロック２０の平面形状とともにブロック２０の接地圧Ｐの分布も示してある。図１１（ａ）、（ｂ）中に示したブロック２０の色が薄くなるにしたがって接地圧Ｐが高くなっている。Ｒ方向（前進時においてタイヤが回転する方向）は接地圧が高く、反対方向は接地圧が低くなっていることがわかる。なお、接線力Ｆｓｓは、ブロック２０と地面Ｇとが接する部分においてブロック２０に作用する力であり、タイヤ１０の接線方向に向かう力である（図１１（ａ）、（ｂ））。
【００６５】
このように、本発明によれば、ブロック２０の接地面積Ｓ又は接線力Ｆｓｓを最大化したときの接地圧分布を求め、より好ましいブロック形状を設計することができる。なお、実施例１においては、ブロックの接地面積又は接線力を最適化したが、ブロックの前端部２０ｌｅにおける接地圧分布を目的関数Ｆとして、ブロックの形状を最適化してもよい。また、制動性能に対して大きな影響要因となる上記接地面積比ρ、あるいは上記接地圧増減率ηを目的関数Ｆとしてもよい。
【００６６】
（実施例２）
この実施例では、ブロックの後端部浮き上がりｈを目的関数Ｆとして近似関数を求める。図１２は、ブロックの後端部における浮き上がりを示す説明図である。図１２中矢印Ａ方向は、車両の進行方向を示す。図１２に示すように、ブロック２０は、制動によって後端部２０ｔｅが浮き上がる。この後端部浮き上がりｈが大きいと、制動時においてブロック２０の表面における接地面積が減少するため、制動性能が悪化してしまう。したがって、制動時における後端部浮き上がりｈを最小にするようにブロック２０を設計することが好ましい。
【００６７】
このため、目的関数Ｆとして後端部浮き上がりｈを採用する。そして、上記実施の形態で説明した手順によって実験計画モデルを作成し、ブロック２０のＦＥＭモデルを実験計画モデルの各割付条件下で解析して、目的関数Ｆと設計パラメータとの近似関数（応答曲面）を求める。この近似関数によって、目的関数である後端部浮き上がりｈを最適化する。最適化の方法は、実施例１で説明したように、例えば後端部浮き上がりｈを最小にするように、近似関数を構成する設計パラメータＰ１〜Ｐ７の値を定めるようにすればよい。
【００６８】
（実施の形態２）
実施の形態２においては、上記ブロックのＦＥＭモデルについて説明する。図１３は、ＦＥＭモデル化したブロックを示す説明図である。十分な精度で目的関数に対する近似関数（応答曲面）を求めるために、タイヤの周方向（図１３中の矢印Ｃ方向）に対するブロックの分割数Ｎｃは均等分割の場合８分割以上が好ましく、より好ましくは１２分割以上である。なお、２０分割を超えても前記近似式の精度はほとんど向上せず、計算時間を要するのみになってしまうので、均等分割の場合、周方向に対しては最大でも２０分割程度であれば十分である。同様の観点から、ブロック２０の高さ方向（図１３中の矢印Ｈ方向であり、タイヤ１０の半径方向）に対する分割数は、均等分割の場合５分割以上が好ましく、より好ましくは８分割以上である。前記近似式の精度向上と計算時間の増大とのバランスを考慮すると、ブロック２０の高さ方向に対する分割数は、均等分割の場合最大で１２分割程度である。
【００６９】
次に、目的関数Ｆとして、ブロックのエッジ部に生じる物理量を採用した場合のブロックの分割方法について説明する。図１４は、他のＦＥＭモデル例によるブロックを示す説明図である。例えば、目的関数Ｆとして接地圧Ｐをとり、制動性能に着目した場合には、ブロック２０の前端部２０ｌｅにおける接地圧Ｐの分布をできるだけ細かく、正確に把握する必要がある。このため、図１４（ａ）に示すように、前端部２０ｌｅ近傍の分割数Ｎ２を他の部分の分割数Ｎ１よりも細かくし、微小要素を他の部分よりも小さくする。このようにすれば、前端部２０ｌｅ近傍における接地圧Ｐの分布を細かく、正確に把握できる。また、全体の分割数を変更せずに前端部２０ｌｅ近傍における分割数を細かくすれば、計算の負荷を重くすることなく、必要な箇所における把握したい情報を詳細に、かつ正確に知ることができる。
【００７０】
また、目的関数Ｆとしてブロックの浮き上がり量ｈをとり、制動性能に着目した場合には、ブロック２０の後端部２０ｔｅにおける浮き上がり量ｈをできるだけ細かく、正確に把握する必要がある。この場合には、図１４（ｂ）に示すように、後端部２０ｔｅの分割数Ｎ３を他の部分の分割数Ｎ１よりも細かくし、微小要素を他の部分よりも小さくする。このようにすれば、後端部２０ｌｅにおける浮き上がり量ｈを細かく、正確に把握できる。このように、詳細に情報を得たい箇所の分割数を他の箇所よりも多くすることで、必要な箇所における把握したい情報を詳細に、かつ正確に知ることができる。また、全体の分割数を変更せずに詳細に情報を得たい箇所の分割数を細かくすれば、計算の負荷を重くすることなく、詳細に情報を得たい箇所において、把握したい情報を詳細に、かつ正確に知ることができる。
【００７１】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明に係るタイヤの設計方法では、タイヤの制動性能に着目して、ブロックの平面形状に関する設計パラメータでブロックをモデル化するとともに、タイヤの制動性能と相関の高い目的関数を選択するようにした。これにより、タイヤの制動性能を適切に評価することができるので、制動性能に優れたブロックの形状及びトレッドパターンを効率的に設計することができる。
【００７２】
また、この発明に係るタイヤの設計用コンピュータプログラムでは、前述のタイヤの設計方法がコンピュータを利用して実現できる。
【００７３】
また、この発明に係るタイヤの設計装置では、タイヤの制動性能に着目して、制動性能に対して影響の強い目的関数及び設計パラメータを使用するようにした。これにより、タイヤの制動性能を適切に評価することができるので、制動性能に優れたブロックの形状及びトレッドパターンを効率的に設計することができる。
【００７４】
また、この発明に係るタイヤ加硫金型の設計方法では、タイヤの制動性能に着目して、ブロックの平面形状に関する設計パラメータでブロックをモデル化するとともに、タイヤの制動性能と相関の高い目的関数を選択するようにした。これにより、タイヤの制動性能を適切に評価することができ、その結果、制動性能に優れたトレッドパターンを持つタイヤを製造するための加硫金型を、効率的に設計することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】タイヤを、その回転軸を含む子午面で切った断面を示す一部断面図である。
【図２】トレッドパターンの一例を示す平面図である。
【図３】実施の形態１に係る本発明におけるトレッドパターンの設計方法及びタイヤ加硫金型の設計方法を説明するフローチャートである。
【図４】図４は、ブロックの形状と設計パラメータとの対応を示す平面図である。
【図５】ブロックがせん断変形を受けていない場合と受けている場合とを示す側面図である。
【図６】各設計パラメータ間における交互作用の有無を示す説明図である。
【図７】ＦＥＭモデル化したブロックの一例を示す説明図である。
【図８】目的関数Ｆの解析結果例を示す説明図である。
【図９】この発明の実施の形態１に係るタイヤの設計装置を示す説明図である。
【図１０】８１通りの割付条件の下で接地面積がどのように変化したかを示す説明図である。
【図１１】求めた近似関数を用いてブロック形状を最適化した例を示す説明図である。
【図１２】ブロックの後端部における浮き上がりを示す説明図である。
【図１３】ＦＥＭモデル化したブロックを示す説明図である。
【図１４】他のＦＥＭモデル例によるブロックを示す説明図である。
【符号の説明】
１０  タイヤ
１１  キャップトレッド
１１ｐ  キャップトレッド面
１３  サイドトレッド
２０  ブロック
２０ｌｅ  前端部
２０ｔｅ  後端部
５０  設計装置
５１  入出力装置
５２  処理部
５３  入力部
５４  記憶部
５５  表示部
【図１】
2005008011.tif 000004
【図２】
2005008011.tif 000005
【図３】
2005008011.tif 000006
【図４】
2005008011.tif 000007
【図５】
2005008011.tif 000008
【図６】
2005008011.tif 000009
【図７】
2005008011.tif 000010
【図８】
2005008011.tif 000011
【図９】
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【図１０】
2005008011.tif 000013
【図１１】
2005008011.tif 000014
【図１２】
2005008011.tif 000015
【図１３】
2005008011.tif 000016
【図１４】
2005008011.tif 000017