(57)【要約】【課題】タイヤ性能をシミュレーションする際に、モデル作成が容易でかつ複数のパターンを容易に変更できるようにする。【解決手段】性能を解析するタイヤ本体モデル、タイヤ本体モデルに対するトレッドパターンモデル、タイヤを組付けるホイールモデル、タイヤホイール組付体を取り付けるための取付対象モデルを選択し（１００〜１０６）、選択されたタイヤ本体モデルとドレッドパターンモデルとを結合してタイヤモデルを作成すると共に、作成したタイヤモデルにホイールモデルを結合してタイヤホイール組付モデルを作成し（１０８）、タイヤホイール組付モデルと取付対象モデルとを結合して解析対象モデルを作成し（１１０）、解析プログラムに従って４輪のタイヤ性能の解析シミュレーションを行う（１１２）。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の陸部からなるパターンを備えたパターン付きタイヤを複数の部品に分割し、各々の部品を多数要素に分割して形成した複数の部品モデルを組み合わせたタイヤモデル、及びホイールを多数要素に分割して形成したホイールモデルを作成すると共に、
サスペンションを多数要素に分割したサスペンションモデルを作成し、
タイヤモデルとホイールモデルとを組み合せることにより作成したタイヤホイール組付体モデルからなる第１の数値計算モデルとサスペンションモデルを含む第２の数値計算モデルとを１つの数値計算モデルとしてパターン付きタイヤの性能を使用状態で解析する、
タイヤ性能シミュレーション方法。
【請求項２】
前記タイヤモデル及び前記ホイールモデルを各々複数個作成し、選択した１つのホイールモデルと選択した１つのタイヤモデルとを組み合わせることにより前記タイヤホイール組付体モデルを作成する請求項１記載のタイヤ性能シミュレーション方法。
【請求項３】
複数の陸部からなるパターンを備えたパターン付きタイヤを複数の部品に分割し、各々の部品を多数要素に分割して形成した複数の部品モデルを組み合わせたタイヤモデル、及びホイールを多数要素に分割して形成したホイールモデルを作成すると共に、
サスペンションを多数要素に分割したサスペンションモデル、及び車体を多数要素に分割して形成した車体モデルを作成し、
タイヤモデルとホイールモデルとを組み合せることにより作成したタイヤホイール組付体モデルからなる第１の数値計算モデルと、サスペンションモデル及び車体モデルを組み合わせたモデルからなる第２の数値計算モデルとを１つの数値計算モデルとしてパターン付きタイヤの性能を使用状態で解析する、
タイヤ性能シミュレーション方法。
【請求項４】
前記タイヤモデルは、タイヤをパターンを除くタイヤ本体とパターンとの２つの部品に分割し、タイヤ本体を多数要素に分割して形成した部品モデルとパターンを多数要素に分割して形成した部品モデルとを作成し、タイヤ本体の部品モデルとパターンの部品モデルとを組み合せて作成されている請求項１〜請求項３のいずれか１項記載のタイヤ性能シミュレーション方法。
【請求項５】
前記タイヤ本体の部品モデル及び前記パターンの部品モデルを各々複数個作成し、選択した１つのタイヤ本体の部品モデルと選択した１つのパターンの部品モデルとを組み合わせることにより前記タイヤモデルを作成する請求項４記載のタイヤ性能シミュレーション方法。
【請求項６】
前記タイヤ本体の部品モデルとして標準的なモデルを１つ作成すると共に、前記パターンの部品モデルを複数個作成し、タイヤ本体の部品モデルと選択した１つのパターンの部品モデルとを組み合わせることにより前記タイヤモデルを作成する請求項５記載のタイヤ性能シミュレーション方法。
【請求項７】
前記サスペンションモデルを複数個作成し、選択した１つのサスペンションモデルと前記第１の数値計算モデルとを組み合わせて前記１つの数値モデルを作成する請求項１〜請求項６のいずれか１項記載のタイヤ性能シミュレーション方法。
【請求項８】
前記車体モデルを複数個作成し、前記第１の数値計算モデルと、サスペンションモデル及び選択した１つの車体モデルを組み合わせたモデルからなる第２の数値計算モデルとを組み合わせて前記１つの数値モデルを作成する請求項３〜請求項７のいずれか１項記載のタイヤ性能シミュレーション方法。
【請求項９】
前記車体モデルを剛体とした請求項３〜請求項７のいずれか１項記載のタイヤ性能シミュレーション方法。
【請求項１０】
前記ホイールモデルを剛体とした請求項１〜請求項９のいずれか１項記載のタイヤ性能シミュレーション方法。
【請求項１１】
前記第２の数値モデルは、サスペンションモデル、サスペンションモデル及び車体モデルの２モデル、車両の機構解析モデル、及びサスペンションの機構解析モデルのいずれか１つである請求項１〜請求項１０のいずれか１項記載のタイヤ性能シミュレーション方法。
【請求項１２】
車両の機構解析モデル、またはサスペンションの機構解析モデルに減衰に寄与する部品を含めた請求項１１記載のタイヤ性能シミュレーション方法。
【請求項１３】
クリート乗り越し時の軸力変動、クリート乗り越し時の上下力変動、定常円旋回試験、ロードノイズ路を直進走行させたときの運転者の頭の位置での車内音、レーンチェンジ試験、タイヤの制動試験、または、定常円旋回時における車体のロール角度を求める試験のシミュレーションを行なう請求項１〜請求項１２のいずれか１項記載のタイヤ性能シミュレーション方法。
【請求項１４】
前記定常円旋回試験のシミュレーションにおいて、リムサイズ、タイヤ空気圧、円旋回半径、及び横方向の重力加速度を入力して車体ロール角を求める請求項１３に記載のタイヤ性能シミュレーション方法。
【請求項１５】
前記レーンチェンジ試験のシミュレーションにおいて、ヨーレート変動が収束するまでの時間を求める請求項１３に記載のタイヤ性能シミュレーション方法。
【請求項１６】
前記レーンチェンジ試験のシミュレーションにおいて、サイン波の操舵入力を与え、ヨーレート変動が収束するまでの時間を求める請求項１５に記載のタイヤ性能シミュレーション方法。
【請求項１７】
前記タイヤの制動試験のシミュレーションにおいて、制動距離を求める請求項１３に記載のタイヤ性能シミュレーション方法。
【請求項１８】
前記パターン付きタイヤは、ラグ溝、サイプ、及びハイアングル溝を備えたパターン付きタイヤである請求項１〜請求項１７のいずれか１項記載のタイヤ性能シミュレーション方法。
【請求項１９】
サスペンションモデルを、サスペンション構成部品自身を剛体として近似し、かつ減衰に寄与する部品を含めて作成した請求項１〜請求項１８のいずれか１項記載のタイヤ性能シミュレーション方法。
【請求項２０】
複数の陸部からなるパターンを備えたパターン付きタイヤを複数の部品に分割し、各々の部品を多数要素に分割して形成した複数の部品モデルを組み合わせて作成したタイヤモデルを含む第１の数値計算モデル、及びサスペンションを多数要素に分割したサスペンションモデルを含む第２の数値計算モデルを記憶した第１の記憶手段と、
パターン付きタイヤの性能を使用状態で解析するためのプログラムを記憶した第２の記憶手段と、
第１の記憶手段に記憶された第１の数値計算モデル及び第２の数値モデルを１つの数値計算モデルとして、前記プログラムに応じてパターン付きタイヤの性能を使用状態で解析する解析手段と、
を含むタイヤ性能シミュレーション装置。
【請求項２１】
複数の陸部からなるパターンを備えたパターン付きタイヤを複数の部品に分割し、各々の部品を多数要素に分割して形成した複数の部品モデルを組み合わせて作成したタイヤモデルを含む第１の数値計算モデルと、
サスペンションを多数要素に分割したサスペンションモデルを含む第２の数値計算モデルと、
第１の記憶手段に記憶された第１の数値計算モデル及び第２の数値モデルを１つの数値計算モデルとして、パターン付きタイヤの性能を使用状態で解析するプログラムと、
を記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【請求項２２】
複数の陸部からなるパターンを備えたパターン付きタイヤを複数の部品に分割し、各々の部品を多数要素に分割して形成した複数の部品モデルを組み合わせたタイヤモデル、及びホイールを多数要素に分割して形成したホイールモデルを作成すると共に、
サスペンションを多数要素に分割すると共に、サスペンション構成部品自身を剛体として近似し、かつ減衰に寄与する部品を含めたサスペンションモデルを作成し、
タイヤモデルとホイールモデルとを組み合せることにより作成したタイヤホイール組付体モデルからなる第１の数値計算モデルとサスペンションモデルを含む第２の数値計算モデルとを１つの数値計算モデルとしてパターン付きタイヤの性能を使用状態で解析する、
タイヤ性能シミュレーション方法。
【請求項２３】
複数の陸部からなるパターンを備えたパターン付きタイヤを複数の部品に分割し、各々の部品を多数要素に分割して形成した複数の部品モデルを組み合わせたタイヤモデル、及びホイールを多数要素に分割して形成したホイールモデルを作成すると共に、
サスペンションを多数要素に分割すると共に、サスペンション構成部品自身を剛体として近似し、かつ減衰に寄与する部品を含めたサスペンションモデル、及び車体を多数要素に分割して形成した車体モデルを作成し、
タイヤモデルとホイールモデルとを組み合せることにより作成したタイヤホイール組付体モデルからなる第１の数値計算モデルと、サスペンションモデル及び車体モデルを組み合わせたモデルからなる第２の数値計算モデルとを１つの数値計算モデルとしてパターン付きタイヤの性能を使用状態で解析する、
タイヤ性能シミュレーション方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タイヤ性能シミュレーション方法、装置、及び記録媒体に係り、特に、パターン付きタイヤの性能を使用状態で解析することができるタイヤ性能シミュレーション方法、及び装置、並びにパターン付きタイヤの性能を使用状態で解析するプログラム等を記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来では、タイヤの騒音や振動乗り心地性能を予測及び改良しようとするとき、タイヤ単体で試験が行われていた。
【０００３】
しかしながら、通常、タイヤ単体の試験機は、ホイールを取り付ける部位が試験機に固定されており、実際に装着された場合にタイヤ取り付け部位（すなわち、サスペンション）が可動する車両の場合とは本質的に異なっている。このため、タイヤパターン変更時のタイヤ性能の小さな相違を正確に測定することは困難であった。すなわち、タイヤ単体試験では、複数の陸部からなるパターン、特に、ラグ溝、サイプ、ハイアングル溝等を備えたパターン付きタイヤにおいて、パターンを変更した場合の効果を正確に測定することは困難であった。
【０００４】
この問題を解決するため、タイヤ単体試験機にサスペンションを取り付けることが行われているが、サスペンションの幾何学的位置を厳密に車両と一致させることが困難であると共に、様々な種類のサスペンションに対応するためには多種類のサスペンションを用意しなければならない、という問題がある。
【０００５】
また、実際にタイヤを車両に装着して試験を行う場合には、タイヤ４本と車両とを準備しなければならず、試験時に車両と共にタイヤが運動する（並進運動）ので、測定が非常に難しく、時間と費用がかかる、という問題もある。
【０００６】
これらを解決するため数値解析を行うこともできるが、車内音解析や座席での振動乗り心地性能解析のためには、車両に装着された状態でかつタイヤのパターンを含めた解析をしなくてはならない。
【０００７】
特許文献１には、複数の陸部からなるパターン付きタイヤをタイヤボディ部要素モデルとトレッドパターン部要素モデルとで表してシミュレーションを行うシミュレーション方法が記載されているが、タイヤを車両に装着した状態でのシミュレーションを行うことはできない。
【０００８】
また、車両とタイヤとを組み合わせたシミュレーションとしては以下の非特許文献１〜非特許文献３の技術が知られている。
【特許文献１】特開平１１−１５３５２０号公報
【非特許文献１】Ｖｅｈｉｃｌｅ ｄｙｎａｍｉｃｓ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓ ｗｉｔｈ ｃｏｕｐｌｅｄ  ｍｕｌｔｉｂｏｄｙ ａｎｄ ｆｉｎｉｔｅ  ｅｌｅｍｅｎｔｍｏｄｅｌｓ，Ｃ．Ｗ．Ｍｏｕｓｓｅａｕ，Ｔ．Ａ．Ｌａｕｒｓｅｎ，Ｍ．Ｌｉｄｂｅｒｇ ａｎｄ Ｒ．Ｌ．Ｔａｙｌｏｒ， Ｆｉｎｉｔｅ Ｅｌｅｍｅｎｔｓ ｉｎ  Ａｎａｌｙｓｉｓａｎｄ Ｄｅｓｉｇｎ，３１，〔１９９９〕２９５−３１５）。
【非特許文献２】ＦＥＭタイヤモデルを使用した自動車段差乗り越しシミュレーション（林公博、Ｊａｐａｎ ＬＳーＤＹＮＡ Ｕｓｅｒ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ '９９）。
【非特許文献３】メカニカルダイナミックス社のＡＤＡＭＳタイヤの解析（ＵＲＬ：http://www.adams.co.jp）。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記非特許文献１〜非特許文献３の技術では、車両装着状態は考慮されているものの実際のタイヤパターンは考慮されていない。また、非特許文献３の技術では、スムースタイヤにパターンの等価剛性を入れてシミュレーションは可能だが、実際のタイヤパターンではない。
【００１０】
また、パターン（特に、ラグ溝、サイプ、ハイアングル溝等）付きタイヤの場合、タイヤと車両とを合わせた数値計算を行う場合、数値計算モデルが大規模になり、モデル作成が難しくなる。また、パターンのタイヤ性能に対する影響を解析するためには、複数のパターンを容易に変更できる解析モデルを作成する必要がある。
【００１１】
本発明は、上記問題を解決すべく成されたもので、モデル作成が容易で、かつ複数のパターンを容易に変更できるタイヤ性能シミュレーション方法、装置、及びタイヤ性能シミュレーションプログラムを記録した記録媒体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】
【００１２】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、複数の陸部からなるパターンを備えたパターン付きタイヤを複数の部品に分割し、各々の部品を多数要素に分割して形成した複数の部品モデルを組み合わせたタイヤモデル、及びホイールを多数要素に分割して形成したホイールモデルを作成すると共に、サスペンションを多数要素に分割したサスペンションモデルを作成し、タイヤモデルとホイールモデルとを組み合せることにより作成したタイヤホイール組付体モデルからなる第１の数値計算モデルとサスペンションモデルを含む第２の数値計算モデルとを１つの数値計算モデルとしてパターン付きタイヤの性能を使用状態で解析するようにしたものである。
【００１３】
請求項２の発明は、複数の陸部からなるパターンを備えたパターン付きタイヤを複数の部品に分割し、各々の部品を多数要素に分割して形成した複数の部品モデルを組み合わせて作成したタイヤモデルを含む第１の数値計算モデル、及びサスペンションを多数要素に分割したサスペンションモデルを含む第２の数値計算モデルを記憶した第１の記憶手段と、パターン付きタイヤの性能を使用状態で解析するためのプログラムを記憶した第２の記憶手段と、第１の記憶手段に記憶された第１の数値計算モデル及び第２の数値モデルを１つの数値計算モデルとして、前記プログラムに応じてパターン付きタイヤの性能を使用状態で解析する解析手段と、を含んで構成したものである。
【００１４】
そして、請求項３の発明は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に、複数の陸部からなるパターンを備えたパターン付きタイヤを複数の部品に分割し、各々の部品を多数要素に分割して形成した複数の部品モデルを組み合わせて作成したタイヤモデルを含む第１の数値計算モデルと、サスペンションを多数要素に分割したサスペンションモデルを含む第２の数値計算モデルと、第１の記憶手段に記憶された第１の数値計算モデル及び第２の数値モデルを１つの数値計算モデルとして、パターン付きタイヤの性能を使用状態で解析するプログラムと、を記録したものである。
【００１５】
本発明は、複数の陸部からなるパターン（特に、ラグ溝、サイプ、ハイアングル溝）を備えたパターン付きタイヤを、例えば、有限要素モデル（ＦＥＭ）等の数値計算モデルで作成し、またサスペンションを含む車両も数値計算モデル（例えばＦＥＭ）で作成し、これらの数値モデルを結合して１つの数値計算モデルとして解析し、パターン付きタイヤの性能を使用状態でシミュレーションするものである。
【００１６】
本発明では、大規模の数値計算モデル作成時に、個々の部品毎、例えばパターンとケース、タイヤとホイール、サスペンションアームとブッシュ等にモデル化した後組み合わせることで、効率的にモデルを作成し、かつ容易にパターン変更することが可能である。
【００１７】
複数の陸部からなるパターン付き、特にラグ溝、サイプ、ハイアングル溝等の場合、タイヤと車両とを合わせた数値解析を行えば、タイヤ取り付け部はサスペンションになるので可動し、車両での装着状態を容易に再現する事ができ、パターン変更時のタイヤ性能の小さな違いを正確に解析することができる。またサスペンションの幾何学的位置を厳密に車両と合わせることも可能で、様々な種類のサスペンションに容易に対応することができる。
【００１８】
本発明のタイヤモデルは、パターン付きタイヤを複数の部品に分割し、各々の部品を多数要素に分割して形成した複数の部品モデルを組み合わせて作成されている。このため、解析モデルである数値計算モデルを作成するときに個々の部品毎にモデルを作成して組み合わせることで作成することができるので、大規模モデルでも容易に短い時間で作成することができる。
【００１９】
第１の数値計算モデルには、ホイールを多数要素に分割して形成したホイールモデルを更に含ませることができる。このホイールモデルとタイヤモデルとを組み合わせることによりタイヤホイール組付体のモデルを作成することができる。また、第２の数値計算モデルには、サスペンションモデルの他、車体を多数要素に分割して形成した車体モデルを含ませることができる。
【００２０】
また、タイヤをパターンを除くタイヤ本体とパターンとの２つの部品に分割し、タイヤ本体を多数要素に分割して形成した部品モデルとパターンを多数要素に分割して形成した部品モデルとを作成し、各部品モデルについて各々複数個用意し、選択した１つのタイヤ本体の部品モデルと選択した１つのパターンの部品モデルとを組み合わせてタイヤモデルを作成することで、効率良く異なるタイヤ本体と異なるパターンとを組み合わせたモデル解析をすることができる。また、パターン変更も容易にできる。なお、同じサイズのタイヤを解析する場合には、タイヤ本体の部品モデルについては、標準的なモデルを１つ用意するようにすればよい。
【００２１】
また、タイヤモデルとは別に作成したホイールモデルを複数個作成して選択した１つのホイールモデルと選択した１つのタイヤモデルと組み合わせることによりタイヤホイール組付体モデルを作成し、効率良く異なるタイヤと異なるホイールとを組み合わせた組合体の性能を解析することができる。
【００２２】
さらに、タイヤホイール組付モデルと別に作成したサスペンションモデルを組み合わせたり、さらに車体モデルを組み合わせることにより、効率良く性能予測ができる。
【００２３】
大規模の数値計算モデル作成時に、個々の部品（パーツ）毎、例えばパターンとケース、タイヤとホイール、サスペンションアームとブッシュ等にモデル化した後組み合わせることで、効率的にモデルを作成し、かつ容易にパターン変更が可能である。
【発明の効果】
【００２４】
以上説明したように本発明によれば、数値計算モデルを作成するときに個々の部品毎にモデルを作成して組み合わせることで作成するので、大規模モデルでも容易に短い時間で作成しかつ容易にパターン変更し、タイヤの性能を使用状態でシミュレーションすることができる、という効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。本実施の形態のタイヤ性能シミュレーション装置は、図１に示すように、パーソナルコンピュータと、タイヤやサスペンションの数値計算モデル及びタイヤ性能解析プログラムから構成されたタイヤ性能シミュレーションプログラムが記録された記録媒体としてのフロッピー（登録商標）ディスクＦＤとから構成されている。
【００２６】
このパーソナルコンピュータは、データ等を入力するためのキーボード１０、内部に設けられた記録媒体に予め記憶された処理プログラムに従ってタイヤ性能をシミュレートするコンピュータ本体１２、及びコンピュータ本体１２のシミュレート結果等を表示するＣＲＴ等の表示装置１４から構成されている。
【００２７】
コンピュータ本体１２には、記録媒体としてのフロッピー（登録商標）ディスクＦＤが抜き差し可能なフロッピー（登録商標）ディスクドライブユニット（ＦＤＵ）を備えている。後述する処理ルーチン等は、ＦＤＵを用いてフロッピー（登録商標）ディスクＦＤから読み込み可能である。従って、後述する処理ルーチンは、予めＦＤに記録しておき、ＦＤＵを介してＦＤに記録された処理プログラムを実行してもよい。また、コンピュータ本体１２にハードディスク装置等の大容量記憶装置（図示省略）を接続し、ＦＤに記録された処理プログラムを大容量記憶装置（図示省略）へ格納（インストール）して実行するようにしてもよい。また、記録媒体としては、Ｚｉｐ（商品名）、Ｊａｚｚ（商品名）等の大容量磁気ディスクや、ＣＤ−ＲＯＭ等の光ディスクや、ＭＤ，ＭＯ等の光磁気ディスクがあり、これらを用いるときには、上記ＦＤＵに代えてまたはさらに前記大容量磁気ディスク装置や、ＣＤ−ＲＯＭ装置、ＭＤ装置、ＭＯ装置等を用いればよい。
【００２８】
次に、図２を参照して、本実施の形態の有限要素法で表されたタイヤモデルについて説明する。図２に示すように、このタイヤモデル２０は、タイヤ本体モデル２２とトレッドパターンモデル２４とを結合することにより作成されている。タイヤ本体モデル２２及びトレッドパターンモデル２４は、複数の陸部からなるパターンを備えたパターン付きタイヤを、タイヤ本体とトレッドパターン部とに分割し、タイヤ本体及びトレッドパターン部各々を多数要素に分割した有限要素で表すことにより作成されている。
【００２９】
このタイヤ本体モデル２２及びトレッドパターンモデル２４は、タイヤの種類に応じて各々複数個作成されて、コンピュータ内部の記録媒体に記録されている。
【００３０】
この記録媒体には、複数種類のタイヤホイールの各々を多数要素に分割して作成した複数のホイールモデル、複数種類のサスペンションの各々を多数要素に分割して作成した複数のサスペンションモデル、複数種類の車体の各々を多数要素に分割して作成した複数の車体モデル、複数の車両の機構解析モデル、複数のサスペンションの機構解析モデルも同様に記録されている。
【００３１】
次に、図３を参照してタイヤ性能シミュレーションプログラムの処理のルーチンを説明する。ステップ１００では、オペレータから入力されたデータに基づいて、性能を解析する１つのタイヤ本体モデルを記録媒体に記録された複数のモデルから選択し、ステップ１０２においてこのタイヤ本体モデルに対するトレッドパターンモデルを１つ同様に選択する。
【００３２】
ステップ１０４では、オペレータから入力されたデータに基づいて、タイヤを組付けるホイールモデルを１つ同様に選択し、ステップ１０６でタイヤホイール組付体を取り付けるための取付対象モデルを１つ同様に選択する。取付対象モデルとしては、サスペンションモデル、サスペンションモデル及び車体モデルの２モデル、車両の機構解析モデル、及びサスペンションの機構解析モデルのいずれか１つ等とすることができる。
【００３３】
通常の使用状態でのタイヤ性能を解析する場合には、サスペンションモデル及び車体モデルが選択される。また、タイヤ性能解析の場合、タイヤ自身やサスペンションのバネ定数が、車体（ボディ）の弾性に比べ低いのでボディを剛体として近似することが可能である。車体の弾性変形を無視し剛体とし取り扱うことで、より効率良く（早く）性能予測が可能になる。この場合には、タイヤホイール組付体モデルを取り付ける対象モデルとしてサスペンションモデルが選択される。
【００３４】
また、車体及びサスペンション構成部品自身のバネ定数よりもタイヤ自身やサスペンションバネのバネ定数の方が低い。従って、構成部品自身の弾性変形を無視し剛体として近似し、この幾何学的動きのみを考慮することで、より効率良く性能予測が可能になる。この場合ダンパーやブッシュなどの減衰に寄与する部品を解析モデルに含めることが望ましい。この理由は、減衰の大きさは、タイヤ自身だけでなくダンパーやブッシュ等の寄与も大きいからである。この場合には、車両の機構解析モデル、またはサスペンションの機構解析モデルが選択される。
【００３５】
次のステップ１０８では、選択されたタイヤ本体モデルとドレッドパターンモデルとを結合してタイヤモデルを作成すると共に、作成したタイヤモデルにホイールモデルを結合してタイヤホイール組付モデルを作成する。次のステップ１１０では、タイヤホイール組付モデルと取付対象モデルとを結合して解析対象モデルを作成する。図４〜図７に解析対象モデルの例を示す。図４は、車体モデル、サスペンションモデル、及びタイヤホイール組付体モデルの３つのモデルを結合した解析対象モデルを示すものであり、図５は、車体モデル無し（ボディ無し）で、サスペンションモデルとタイヤホイール組付体モデルとを結合した解析対象モデルを示すものであり、図６は、車両を表す機構解析モデルとタイヤホイール組付体モデルとを結合した解析対象モデルを示すものであり、図７は、車体モデル無しで、サスペンションを表す機構解析モデルとタイヤホイール組付体モデルとを結合した解析対象モデルを示すものである。また、剛体ホイールモデルを組付けたタイヤホイールモデルとサスペンションモデルとを結合したモデル、車両を表す機構解析モデルとタイヤホイール組付体モデルとを結合したモデル、サスペンションを表す機構解析モデル、車体モデル、及びタイヤホイール組付体モデルの３つのモデルを結合したモデル、車両を表す機構解析モデルとタイヤホイール組付体モデルとを結合したモデルを解析対象モデルとして使用することもできる。
【００３６】
そして、ステップ１１２において予め定められた解析プログラムに従って４輪のタイヤ性能の解析シミュレーションを行い、必要なデータを取得する。
【００３７】
なお、上記の実施の形態において、車両走行状態の解析は、車両モデルに簡易タイヤモデルを結合した機構解析等で行うかもしくは実験で行い、その結果からサスペンション取り付け点の軌跡を取り出し、この軌跡を用いて、１輪もしくは１軸のサスペンションとタイヤを取り出して詳細に解析を行えば、効率良く精度の高い性能予測が可能である。この場合には、例えば、図８に示すように、車体モデル無しで、サスペンションモデルとタイヤホイール組付体モデルと結合したモデルを用い、サスペンション取り付け点の軌跡データは車両モデルと簡易タイヤモデルとの機構解析結果、別の車両の解析結果、または実験結果を利用するこことができる。なお、図８において、○は、サスペンション取付点、すなわち軌跡データを与える点を示す。
【実施例】
【００３８】
以下、上記で説明した本実施の形態のタイヤ性能シミュレーション装置を利用して、タイヤ性能をシミュレートした実施例を以下に説明する。
【００３９】
（１）ＰＳＲ１９５／６５Ｒ１５で４本主溝のみタイヤ、４本周方向溝にキャラメルパターンを備えたタイヤ、この４本周方向溝にキャラメルパターンの各ブロックセンターに幅０.５ｍｍ、深さ５ｍｍのタイヤ幅方向サイプが１本入ったタイヤの３種類のタイヤについて、高さ５ｍｍ、幅１０ｍｍのクリート乗り越し時の上下力を室内試験、実車試験、従来の有限要素モデルを用いた解析方法、本実施の形態のタイヤ性能シミュレーション装置を利用した実施例の各々について比較した。
【００４０】
室内試験は、内圧２００ｋPa、荷重４.００ｋＮで直径３ｍのドラムにクリートを付け、タイヤ取り付け軸を試験機に固定し、時速４０ｋｍ／ｈでクリート乗り越し時の軸力変動を測定した。
【００４１】
実車試験は、平坦路面にクリートを置き、時速４０ｋｍ／ｈでその上を通過するときの前輪軸力変動を測定した。
【００４２】
従来解析方法は、剛体ホイールにビード部を固定したホイール付きタイヤのみの解析で、平坦路面に置かれたクリート乗り越し時の軸力変動を得た。
【００４３】
実施例では、剛体ホイールモデルを組付けたタイヤホイールモデルを実車試験と同じサスペンションの解析モデル（サスペンションモデル）と結合し、平坦路面に置かれたクリート乗り越し時の軸力変動を得た。
【００４４】
結果は、４本主溝のみのタイヤ軸力を１００として上下軸力変動の最大最小の差を指数で表１に示すように表した。
【００４５】
【表１】
2005263222.tif 000003
【００４６】
表１より、軸固定でサスペンション無しの室内試験や従来解析方法では、実車と傾向は同じであるが定量的に異なる結果がでている。一方、サスペンションモデルを結合した実施例ではパターンの影響を実車同様に正しく捕らえている。
【００４７】
（２）ＰＳＲ１８５／７０Ｒ１４で３本周方向溝にキャラメルパターンを備えたタイヤと、この３本周方向溝にキャラメルパターンの各ブロックセンターに幅０.５ｍｍ、深さ５ｍｍのタイヤ幅方向サイプ１本が入ったタイヤの２種類のタイヤについて時速６０ｋｍ／ｈにて、高さ１０ｍｍ、幅５０ｍｍのクリート乗り越し時の上下力変動の最大と最小の差を従来解析方法と本実施例とを比較した。
【００４８】
従来解析方法は、剛体ホイールにビード部を固定したホイール付きタイヤのみの解析である。本実施例では、（ａ）車体モデル、サスペンションモデル、及びタイヤホイール組付体モデルの３つのモデルを結合したＦＥＭ（有限要素モデル）を利用したシミュレーション、（ｂ）車体モデル無し（ボディ無し）で、サスペンションモデルとタイヤホイール組付体モデルとを結合したＦＥＭを利用したシミュレーション、（ｃ）車両を表す機構解析モデルとタイヤホイール組付体モデルとを結合したＦＥＭを利用したシミュレーション、（ｄ）車体モデル無しで、サスペンションを表す機構解析モデルとタイヤホイール組付体モデルとを結合したＦＥＭを利用したシミュレーション、（ｅ）車体モデル無しで、サスペンションモデルとタイヤホイール組付体モデルと結合したＦＥＭを用い、サスペンション取り付け点の軌跡データは車両モデルと簡易タイヤモデルとの機構解析結果を利用したシミュレーションを行った。
【００４９】
これを実車試験結果と比較した結果を表２に示す。値はサイプ付きパターンタイヤの上下力がサイプ無しキャラメルパターンに対してどれだけ減ったかを指数で表示した。
【００５０】
【表２】
2005263222.tif 000004
【００５１】
従来解析方法では定性的には良いが定量性に欠けている。
本実施例の解析時間は新（ａ）を１００とすると、以下の表に示すようになる。
【００５２】
【表３】
2005263222.tif 000005
【００５３】
（３）ＰＳＲ２０５／５０Ｒ１６で４本溝のキャラメルパターンを備えたタイヤで、周方向のピッチ個数が４０個のタイヤと、６０個のタイヤとの２種類のタイヤについて、速度を１０ｋｍ／ｈから漸増させていく定常円旋回（５０Ｒ）試験を行い、０.５Ｇ発生時の車両ロール角度を実車試験結果と本実施例とで比較した。
【００５４】
本実施例は、（ａ）車体モデル、サスペンションモデル、タイヤホイール組付体モデルの３つのモデルを結合したＦＥＭ、（ｂ）車両を表す機構解析モデルとタイヤホイール組付体モデルとを結合したＦＥＭの２つの解析モデルについてシミュレーションを行った。
【００５５】
実車試験のピッチ個数６０個のキャラメルの結果を１００として解析結果を指数にて下記の表４に示す。
【００５６】
【表４】
2005263222.tif 000006
【００５７】
（４）ＰＳＲ２３５／７０Ｒ１６で４本溝のキャラメルパターンを備えたタイヤと、この４本周方向溝のキャラメルパターンの各ブロックセンターに幅０.５ｍ、深さ５ｍｍのタイヤ幅方向サイプが２本と周方向サイプが１本入ったタイヤとの２種類のタイヤについて、ロードノイズ路のような平坦路面に直径１０ｍｍの球の直径の３／４の部分を４ｃｍ2に１つの密度で埋め込んだ路面上、すなわち、４ｃｍ2に１つの密度で直径１０ｍｍの球の直径の１／４部分が路面上に突出した路面状を直進走行させた時の運転者の頭の位置での車内音を実車試験と本実施例とで比較した。
【００５８】
このシミュレーションは、従来のタイヤモデルのみの解析方法では実行不可能である。また、本実施例では、（ａ）車体モデル、サスペンションモデル、及びタイヤホイール組付体モデルの３つのモデルを結合したＦＥＭシミュレーション、（ｂ）車体モデル無し（ボディ無し）で、サスペンションモデルとタイヤホイール組付体モデルを結合したＦＥＭを利用したシミュレーション、（ｃ）車両を表す機構解析モデルとタイヤホイール組付体モデルとを結合したＦＥＭについてシミュレーションを行った。
【００５９】
これを実車結果と比較した結果を表５に示す。値はサイプ付きパターンタイヤの車内音がキャラメルパターン付きタイヤに対してどれだけ減ったかを指数で表示した。
【００６０】
【表５】
2005263222.tif 000007
【００６１】
また、本実施例の解析時間は実施例（ａ）を１００とすると、以下のようになる。
【００６２】
【表６】
2005263222.tif 000008
【００６３】
（５）ＰＲＳ２０５／５５Ｒ１６でピッチ長が３５ｍｍと４０ｍｍの２種類のタイヤについてレーンチェンジ試験を実施し、ヨーレート変動が収束するまでの時間を、実車試験と本実施例とで比較した。使用したタイヤのトレッドパターンは図９に示すとおりである。なお、図中の一点鎖線ＣＬはタイヤのセンターラインである。２種類のタイヤはパターンのピッチ長だけが異なり断面積や構造、ゴムは全く同一のものを使用した。
【００６４】
実車試験では、タイヤは６.５×１６のリムに装着しタイヤ空気圧を２２０ｋＰａにした。また、レーンチェンジにはサイン波の操舵入力を与え、サイン波の舵角５０度（振幅）、周期２秒、車速６０ｋｍ／ｈとした。
【００６５】
タイヤ性能シミュレーション装置には実舵角２．５度をサイン波の振幅として入力し、その他の条件（リムサイズ、タイヤ空気圧、サイン波の周期、車速等）については実車試験と同一の条件を入力した。なお、従来の解析手法ではこのような複雑な条件を入力して解析することは不可能である。
【００６６】
また実施例（ａ）では、車体モデル、サスペンションモデル、タイヤホイール組付体モデルの３つのモデルを結合したＦＥＭシミュレーション、実施例（ｂ）では、車両を表す機構解析モデルとタイヤホイール組付体モデルとを結合したＦＥＭシミュレーションを行った。
【００６７】
このシミュレーションの結果を実車結果と比較して表７に示す。値はピッチ長３５ｍｍのタイヤのヨーレート変動が収束するまでの時間を１００として、ピッチ長４０ｍｍのタイヤのヨーレート変動が収束するまでの時間を指数で表示した。
【００６８】
【表７】
2005263222.tif 000009
【００６９】
また、本実施例の解析時間は実施例（ａ）を１００とすると、以下のようになる。
【００７０】
【表８】
2005263222.tif 000010
【００７１】
（６）ＰＳＲ２０５／５５Ｒ１６で、トレッド表面の模様が図１０（Ａ）に示すようなパターン（図中ＣＬはタイヤのセンターライン）で方向性をもった２種類のタイヤの制動試験を行い、制動距離を実車試験と本実施例とで比較した。２種類のタイヤのうち一のタイヤは図１０（Ｂ）に示すように、ブロックの壁面がトレッド表面となす角度が踏み込み側と蹴り出し側の両者とも８４度であり、他のタイヤは図１０（Ｃ）に示すように、ブロックの壁面がトレッド表面となす角度が蹴り出し側では８１度、踏み込み側では８７度とした。
【００７２】
実車試験では、タイヤを６.５×１６のリムに装着してタイヤ空気圧を２２０ｋＰａとし、車両に装着したアンチロックブレーキシステム（ＡＢＳ）を作動させて制動した。本実施例のシミュレーションではタイヤの路面に対するスリップ率が１０％になるようにし、その他の条件（リムサイズ、タイヤ空気圧等）は実車試験と同一の条件を入力して制動シミュレーションを行った。なお、従来の解析手法ではこのような複雑な条件を入力して解析することは不可能である。即ち、制動により荷重変動や制動力が発生するが、従来のタイヤ単体での解析方法ではこれらを加味して車両が減速する状態を解析することはできず、またＡＤＡＭＳ解析結果を用いて解析するだけでは連成が不十分なため、制動力を発生させながら車両が減速する状態を解析することはできない。
【００７３】
また、実施例（ａ）では、車体モデル、サスペンションモデル、タイヤホイール組付体モデルの３つのモデルを結合したＦＥＭシミュレーション、実施例（ｂ）では、車両を表す機構解析モデルとタイヤホイール組付体モデルとを結合したＦＥＭシミュレーション、を行った。
【００７４】
このシミュレーションの結果を実車結果と比較して表９に示す。値は、ブロックの壁面がトレッド表面となす角度が踏み込み側と蹴り出し側の両者とも８４度のタイヤの制動距離を１００として、ブロックの壁面がトレッド表面となす角度が蹴り出し側では８１度踏み込み側では８７度のタイヤの制動距離を指数で表示した。
【００７５】
【表９】
2005263222.tif 000011
【００７６】
また、本実施例の解析時間は実施例（ａ）を１００とすると、以下のようになる。
【００７７】
【表１０】
2005263222.tif 000012
【００７８】
（７）ＰＳＲ２０５／５５Ｒ１６で、トレッド表面の模様が図１１（Ａ）に示すようなパターン（図中ＣＬはタイヤのセンターライン）で方向性をもった２種類のタイヤについて定常円旋回時における車体のロール角度を求める試験を行い、車体のロール角度を実車試験と本実施例とで比較した。２種類のタイヤのうち一のタイヤは図１１（Ｂ）に示すように、ブロックの壁面がトレッド表面となす角度をタイヤ幅方向の内外両側とも８４度とし、他のタイヤは図１１（Ｃ）に示すように、ブロックの壁面がトレッド表面となす角度をタイヤ幅方向の外側で８１度内側で８７度とした。
【００７９】
実車試験では、タイヤを６.５×１６のリムに装着してタイヤ空気圧を２２０ｋＰａとし、半径４０ｍの円上で速度を変化させて定常円旋回させ、横方向の重力加速度が０．２Ｇのときの車体のロール角度を求めた。タイヤ性能シミュレーション装置にも実車試験と同一の条件（リムサイズ、タイヤ空気圧、円の半径、横方向の重力加速度等）を入力して車体のロール角度を求めた。なお、従来の解析手法ではこのような複雑な条件を入力して解析することは不可能である。即ち、コーナリングにより荷重変動やコーナリング力が発生するが、従来のタイヤ単体での解析方法ではこれらを伴って車両が運動する状態を解析することはできない。またＡＤＡＭＳ解析結果を用いて解析するだけでは連成が不十分なためコーナリング力による車体挙動の変化を解析することはできない。
【００８０】
なお実施例（ａ）では、車体モデル、サスペンションモデル、タイヤホイール組付体モデルの３つのモデルを結合したＦＥＭシミュレーション、実施例（ｂ）では、車両を表す機構解析モデルとタイヤホイール組付体モデルとを結合したＦＥＭシミュレーションを行った。
【００８１】
このシミュレーションの結果を実車結果と比較して表１１に示す。値は、ブロックの壁面がトレッド表面となす角度がタイヤ幅方向の内外両側とも８４度のタイヤの車体ロール角度を１００として、ブロックの壁面がトレッド表面となす角度がタイヤ幅方向の外側で８１度内側でが８７度のタイヤの車体ロール角度を指数で表示した。
【００８２】
【表１１】
2005263222.tif 000013
【００８３】
また、本実施例の解析時間は実施例（ａ）を１００とすると、以下のようになる。
【００８４】
【表１２】
2005263222.tif 000014
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】本発明の実施の形態のブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態に使用するタイヤモデルを示す概略図である。
【図３】本発明の実施の形態のタイヤ性能シミュレーション処理ルーチンを示す流れ図である。
【図４】本発明の実施の形態の車体、サスペンション、及びタイヤホイール組付体の３つのモデルを結合した解析対象モデルを示す概略図である。
【図５】車体無しでサスペンションモデルとタイヤホイール組付体モデルとを結合した解析対象モデルを示す概略図である。
【図６】車両を表す機構解析モデルとタイヤホイール組付体モデルとを結合した解析対象モデルを示す概略図である。
【図７】車体無しでサスペンションを表す機構解析モデルとタイヤホイール組付体モデルとを結合した解析対象モデルを示す概略図である。
【図８】車体無しでサスペンションモデルとタイヤホイール組付体モデルと結合したモデルを用い、サスペンション取り付け点の軌跡データを別の結果を利用してシミュレーションする場合の概略図である。
【図９】本実施例（５）に使用するタイヤのトレッドの一部の平面図である。
【図１０】（Ａ）は本実施例（６）に使用するタイヤのトレッドの一部の平面図であり、（Ｂ）（Ｃ）は（Ａ）の１−１に沿った断面図である。
【図１１】（Ａ）は本実施例（７）に使用するタイヤのトレッドの一部の平面図であり、（Ｂ）−（ｉ）（Ｃ）−（ｉ）は（Ａ）の２−２に沿った断面図であり、（Ｂ）−（ii）（Ｃ）−（ii）は（Ａ）の３−３に沿った断面図である。
【符号の説明】
【００８６】
１０ キーボード
２０ タイヤモデル
２２ タイヤ本体モデル
２４ トレッドパターンモデル
【図１】
2005263222.tif 000015
【図２】
2005263222.tif 000016
【図３】
2005263222.tif 000017
【図４】
2005263222.tif 000018
【図５】
2005263222.tif 000019
【図６】
2005263222.tif 000020
【図７】
2005263222.tif 000021
【図８】
2005263222.tif 000022
【図９】
2005263222.tif 000023
【図１０】
2005263222.tif 000024
【図１１】
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