(57)【要約】【目的】複数の内圧と荷重との組み合わせを考慮してタイヤを設計する【構成】基本形状となるタイヤ基本モデルを定め、使用条件を複数入力し、その後、目的関数を定めると共に、設計変数と制約条件とを定める（ステップ１００〜ステップ１０４）。前記入力された複数の使用条件毎に制約条件を考慮しながら目的関数の初期値を求める（ステップ１０６）。求めた複数の目的関数、制約条件に基づいて、設計変数の単位変化量に対する目的関数及び制約条件の単位変化量を求め（ステップ１０８からステップ１１４）、目的関数の初期値、制約条件の初期値、設計変数の初期値及び前記の各々の単位変化量を用いて、数理計画法により制約条件を満たしながら全ての目的関数を良化もしくは許容範囲内の値とする最適な設計変数の変化量を予測する（ステップ１１６）。この変化量を基にしてタイヤ修正モデルを決定する（ステップ１１８〜ステップ１２２）。【選択図】図２
2007191094.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
次の各ステップを含む空気入りタイヤの設計方法。
（ａ）内部構造を含むタイヤ断面形状を表すタイヤ基本モデルを定め、タイヤ内圧及び荷重の少なくとも一方を含むタイヤの使用状態を表す使用条件を複数入力し、前記複数の使用条件毎にタイヤ性能評価用物理量を表す目的関数を定めると共に、タイヤ断面形状またはタイヤ構造を決定する設計変数と、タイヤ断面形状、タイヤ構造、性能評価用物理量及びタイヤ寸度の少なくとも１つを制約する制約条件とを定めるステップ。
（ｂ）制約条件を考慮しながら前記使用条件毎の目的関数全ての値が予め定めた許容範囲内にあり、且つ複数の目的関数に対して目的関数の初期値より良化した値を与える設計変数の値を求めるステップ。
（ｃ）前記ステップ（ｂ）で求めた設計変数に基づいてタイヤを設計するステップ。
【請求項２】
前記目的関数は、タイヤの接地特性を表すことを特徴とする請求項１記載の空気入りタイヤの設計方法。
【請求項３】
前記目的関数は、タイヤ荷重とタイヤ接地特性との関係を表し、前記設計変数がタイヤ外郭形状であることを特徴とする請求項２記載の空気入りタイヤの設計方法。
【請求項４】
前記タイヤ外郭形状は、タイヤトレッド部の外輪郭形状であることを特徴とする請求項３に記載の空気入りタイヤの設計方法。
【請求項５】
前記タイヤ外郭形状は、タイヤトレッド部のタイヤ半径方向の最外周部であることを特徴とする請求項３に記載の空気入りタイヤの設計方法。
【請求項６】
前記タイヤ荷重と接地特性との関係は、車両におけるタイヤ位置、貨物の積載量、及び車両内の乗員数何れかを表す車両条件を考慮することを特徴とする請求項３乃至請求項５の何れか１項に記載の空気入りタイヤの設計方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は空気入りタイヤの設計方法に関するもので、特に、タイヤの構造、形状等の設計開発を効率的にかつ容易にし、またタイヤのベストな構造、形状を求めつつタイヤを設計することができる空気入りタイヤの設計方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
タイヤ設計時において、タイヤ性能を評価するには、実際にタイヤの設計・製造を行い実車に取り付けて評価を実施していた為、性能が思わしくないケースは再度設計・製造をやり直し、実車に取り付けて性能を再評価することを行っていた。しかし、最近では時間の軽減のため、有限要素法等による数値解析手法や計算機（コンピュータ）環境の発展に伴って、タイヤの性能も予測が可能となった。ところで、タイヤ設計では、タイヤの内圧状態やタイヤへの荷重状態等が、タイヤと路面との接触面における接地圧分布と関連性をもち、接地圧分布に偏りがあると偏摩耗を生じ易く、操縦の安定性やタイヤ摩耗性能に影響する。例えば、標準荷重で設計を行い、接地圧に偏りがなくても、大荷重時にタイヤの接地圧がショルダ部とセンタ部とで偏りが生じる場合、偏摩耗が生じ操縦の安定性に悪影響を与えることがある。このため、タイヤの状態により、タイヤをモデル化して計算機による数値解析手法を用いてタイヤを設計する技術が知られている（特許文献１参照）。この技術では、タイヤの内圧状態やタイヤへの荷重状態等のように１つの状態を考慮してタイヤを設計することができる。また、他のタイヤ設計を行うものとして、接地圧分布を考慮してタイヤを設計する技術も知られている（特許文献２参照）。
【特許文献１】国際公開番号ＷＯ９４／１６８７７号公報
【特許文献２】特開２０００−０５２７１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、タイヤが使用される使用条件は、タイヤの内圧状態やタイヤへの荷重（以下、タイヤ荷重という）等の単一の状態であるとは限らない。従って、任意の１つの状態を考慮してタイヤ設計すると、他の状態においてタイヤ性能が発揮できるとは限らない。例えば空気入りタイヤの外部形状を設計する場合、タイヤが使用される使用条件におけるタイヤの接地特性を考慮することが好ましい。ところが、同一サイズのタイヤであっても使用時のタイヤの内圧状態や荷重状態は、車両への取付軸（前軸や後軸等）により異なる。また車両内の乗員数や貨物の積載量による荷重変動によっても異なる。これらの使用条件を考慮してタイヤ設計することが好ましい。
【０００４】
本発明は、上記事実を考慮して、タイヤの使用条件に応じて良好なタイヤ性能を発揮するタイヤ形状を設計する方法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】
【０００５】
上記目的を達成するために、本発明の空気入りタイヤの設計方法は、（ａ）内部構造を含むタイヤ断面形状を表すタイヤ基本モデルを定め、タイヤ内圧及び荷重の少なくとも一方を含むタイヤの使用状態を表す使用条件を複数入力し、前記複数の使用条件毎にタイヤ性能評価用物理量を表す目的関数を定めると共に、タイヤ断面形状またはタイヤ構造を決定する設計変数と、タイヤ断面形状、タイヤ構造、性能評価用物理量及びタイヤ寸度の少なくとも１つを制約する制約条件とを定めるステップと、（ｂ）制約条件を考慮しながら前記使用条件毎の目的関数全ての値が許容範囲内にあり、且つ複数の目的関数に対して目的関数の初期値より良化した値を与える設計変数の値を求めるステップと、（ｃ）目的関数の最適値を与える設計変数に基づいてタイヤを設計するステップとからなることを含んでいる。
【０００６】
本発明のステップ（ａ）では、タイヤ基本モデルを定め、使用条件を複数入力し、その後に目的関数を定めると共に、設計変数と、制約条件とを定める。このタイヤ基本モデルは、内部構造を含むタイヤ断面形状を表すものである。タイヤ基本モデルは、複数の要素に分割して解析をするためのものである。タイヤ基本モデルの他例としては、タイヤ内部のベルト、カーカス、カーカスプライの折り返しライン、各種補強材のラインを表す各種ラインを含ませることができる。また、複数入力する使用条件は、タイヤ使用時に想定されるタイヤ内圧及び荷重の少なくとも一方を含む使用状態を表すものである。これら入力した複数の使用条件毎にタイヤ性能評価用物理量を表す目的関数を定める。この目的関数としては、タイヤ接地特性等を用いることができる。なお、接地特性とは、例えば、タイヤの接地形状、接地圧や接地面積等がある。これと共に、タイヤ断面形状またはタイヤ構造を決定する設計変数を定める。この設計変数として、タイヤ外面形状またはタイヤ構造を表す一例としてタイヤ外面形状を表す関数等を用いることができる。次に、タイヤ断面形状、タイヤ構造、性能評価用物理量及びタイヤ寸度の少なくとも１つを制約する制約条件を定める。この制約条件の一例としては、トレッドの外郭形状の周長、トレッド厚、接地長、接地幅及びタイヤ寸度等がある。なお、目的関数、設計変数及び制約条件は、上記の例に限られるものではなく、タイヤ設計目的に応じて種々のものを定めることができる。
【０００７】
次に、ステップ（ｂ）では、前記入力された複数の使用条件毎の全ての制約条件を満たしながら、前記入力された複数の使用条件毎の全ての目的関数の値を良化させる設計変数の値を求める。多目的関数での最適化の手法としては、満足化トレードオフ法、多目的遺伝的アルゴリズムなどが使用可能である。全ての目的関数を良化させることが不可能な場合には、優先度の高い目的関数を良化させ、他の優先度の低い目的関数に関しては所定の許容範囲に収まるかを判定することが一例としてある。
【０００８】
次のステップ（ｃ）では、ステップ（ｂ）で求めた設計変数に基づいてタイヤ基本モデルを変更することによりタイヤを設計する。これによって、複数の使用条件を考慮したタイヤの設計を行うことが可能となる。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１記載の空気入りタイヤの設計方法であって、前記目的関数は、タイヤの接地特性を表すことを特徴とする。
【００１０】
タイヤ使用時において、タイヤの使用条件によっては、接地特性も変動するため、タイヤ性能に影響を与える。そのため、複数の使用条件下での接地特性を考慮すると好ましい。そこで、タイヤ性能評価用の物理量である目的関数を接地特性と定め、使用条件毎の接地特性を物理量として表すことによって、使用条件毎の接地特性を考慮しつつ全ての使用条件を満足するような最適化を行うことが可能となり、全ての使用条件下においても、良好な接地特性を持つタイヤ設計が可能となる。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、請求項２記載の空気入りタイヤの設計方法であって、前記目的関数は、タイヤ荷重とタイヤ接地特性との関係を表し、前記設計変数がタイヤ外郭形状であることを特徴とする。
【００１２】
前記のように、タイヤの接地特性を考慮するべく目的関数を設定する場合、他の使用条件が影響することがある。例えば、タイヤの荷重の大小によっても、タイヤの接地特性は変動することがある。そこで本発明では、目的関数としてタイヤの荷重とタイヤの接地特性との双方の関係を表すものを採用する。これにより、タイヤの荷重を含めたタイヤの接地特性を考慮することができる。これと共に、本発明は設計変数としてタイヤ外部形状を採用する。タイヤの接地特性は、タイヤが、タイヤ以外の物品（例えば路面）と接触する箇所の影響が大きい。従って、設計変数としてタイヤ外部形状を採用することで、タイヤの荷重とタイヤの接地特性を考慮したタイヤを容易に設計することができる。１例としては、目的関数を、大荷重時に接地圧の偏りを最小限且つ小荷重時に接地面積を最大限となるように各々設定し、制約条件を考慮しながら大荷重時と小荷重時の目的関数に対して所定の評価を行い、これらの目的関数の最良値を与える設計変数を求める。この所定評価としては、満足化トレードオフ法、多目的遺伝的アルゴリズム等の他に、使用条件毎の目的関数に対して重みをつけて加算した統合目的関数を設定したり、使用条件毎の目的関数に対して、予めしきい値を使用条件毎に定め、すべての目的関数がこのしきい値の範囲内に収まるような値を採用するといったことが一例としてある。これにより、タイヤ使用時、小荷重時に接地面積が大きく、また大荷重時に接地圧の偏りが小さい、複数の使用条件に対してタイヤ性能を十分に発揮することが可能なタイヤを設計できる。
【００１３】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の空気入りタイヤの設計方法であって、前記タイヤ外郭形状は、タイヤトレッド部の外輪郭形状であることを特徴とする。
【００１４】
タイヤ外郭形状が、接地特性に寄与する箇所は、主にタイヤトレッド部である。このため、タイヤトレッド部の外輪郭形状を設計変数とし、制約条件を考慮しながら接地特性を表す目的関数を最適化することによって、タイヤ外郭形状の全体を対象とする場合に比べて処理負荷が軽減される。
【００１５】
請求項５に記載の発明は、請求項３に記載の空気入りタイヤの設計方法であって、前記タイヤ外郭形状は、タイヤトレッド部のタイヤ半径方向の最外周部であることを特徴とする。
【００１６】
タイヤトレッド部が、接地特性に寄与する箇所は、主にパターン部すなわちタイヤトレッド部のタイヤ半径方向の最外周部である。従って、タイヤトレッド部のタイヤ半径方向の最外周部を設計変数として、制約条件を考慮しながら接地特性を表す目的関数を最適化することによって、前記よりもさらに処理負荷を軽減することができる。
【００１７】
請求項６に記載の発明は、請求項３乃至請求項５の何れか１項に記載の空気入りタイヤの設計方法であって、前記タイヤ荷重と接地特性との関係は、車両におけるタイヤ位置、貨物の積載量、及び車両内の乗員数何れかを表す車両条件を考慮することを特徴とする。
【００１８】
タイヤ荷重と接地特性については、車両におけるタイヤの位置や、貨物の積載量や、車両内の乗員数によって異なる。このため、車両条件によって、同一のタイヤであってもタイヤ性能が異なってしまう。そこで、車両におけるタイヤの位置や貨物の積載量や車両内の乗員数に応じた使用条件（タイヤの内圧状態及び荷重状態）を求め、全ての使用条件を考慮したタイヤ設計を行う。なお車両におけるタイヤ角度であるトー角やキャンバ角の発生時についても同じようなことが言えるため、タイヤのトー角やキャンバ角にも応じた使用条件を求めることによってタイヤ設計を行うことも可能である。これによって、車両条件によっても、良好な性能が得られるタイヤの設計を行うことが可能となる。
【発明の効果】
【００１９】
以上説明したように本発明によれば、内圧及び荷重の少なくとも一方を含むタイヤの使用条件を複数設定し、全ての使用条件を考慮して最適化するので、複数の使用条件下において優れたタイヤ性能を発揮するタイヤを設計することができる、という効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。図１は本発明の空気入りタイヤの設計方法を実施するためのパーソナルコンピュータの概略を示すものである。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、予め記憶されたプログラムに従って、タイヤの形状を決定するために演算処理を行うコンピュータ本体１２、及びコンピュータ本体１２の演算結果等を表示するＣＲＴ１４から構成されている。
【００２１】
次に、タイヤ性能を向上させるために、タイヤの外面形状を設計する実施形態を説明する。本実施形態では、大荷重時の接触領域における接地圧力分布の偏りを最小限、且つ小荷重時の接地面積を最大限にするものである。  
【００２２】
図２は、本実施形態のプログラムの処理ルーチンを示すものある。図３は、タイヤ断面形状の１例を表しており、代表的な部分としてタイヤトレッド部ＴＲ、タイヤベルトＢＬ、及びカーカスＣＳを示した。ステップ１００では、図３のタイヤ断面形状を基準形状とし、この基準形状を有限要素法等のようにタイヤ接地特性を数値的・解析的に求めることができる手法によりモデル化し、内部構造を含むタイヤ断面形状を表すと共にメッシュ分割によって複数の要素に分割されたタイヤ基本モデルを求める。ここで、モデル化とは、タイヤ形状、構造、材料、パターンを、数値的・解析的手法に基づいて作成されたコンピュータプログラムへのインプットデータ形式に数値化することをいう。図５はこのタイヤ基本モデルを示すもので、図５では、カーカスラインＣＬ、タイヤ外面形状を表すラインＯＬ、折り返しプライラインＰＬ、またはベルトＢ１、Ｂ２を表すラインを各々示している。また、このタイヤ基本モデルは、タイヤ外面形状を表すラインＯＬの複数の法線ＮＬ1、ＮＬ2、ＮＬ3、・・・によって複数の要素に分割されている。なお、上記では、タイヤ外面形状を表すラインの複数の法線によって、タイヤ基本モデルを複数の要素に分割した例について説明したが、カーカスラインの複数の法線や折り返しプライラインの複数の法線によって複数の要素に分割してもよく、また設計目的によって３角形等の任意の形状に分割してもよい。
【００２３】
ステップ１０２では、タイヤの使用条件Ｍｔ（１≦ｔ≦ｎ、ｎは使用条件の総数）として、荷重と内圧の値を入力する。この入力はユーザーによりキーボード等で入力された値を読み取るようにしてもよく、予め定めた値をメモリから読み取るようにしても良い。なお、使用条件とは、タイヤが主として使用されると予測される予め定めた内圧及び荷重の組み合わせを含むものである。この場合、荷重には、大荷重及び小荷重の複数の使用条件を入力する。なお、荷重の場合、荷重値を入力することが考えられるが、用途に応じた入力値でも良い。用途に応じた入力値の１例としては、乗員の人数や貨物の積載等がある。乗員の人数の場合、予め定めた標準体重を記憶しておき、入力された人数に標準体重及び予め定めた係数を乗じることにより荷重値を求めることができる。またドライバーを除く乗員人数について標準的な人数を予め実験的に求めておき、空車状態及び乗車状態を表す入力値としても良い。またこの場合、車両への乗員の乗車位置の分布により、タイヤへの荷重分布に差異が生じることがある。そこで、タイヤを車両に装着する位置、例えば、前軸装着や後軸装着を指定（入力）したり、その左右の位置を指定（入力）したりしても良い。さらに、他の使用条件として、車両アライメントの違いなども考慮してキャンバ角、トー角等を利用することも可能である。次のステップ１０４では、１０２で入力された複数の使用条件毎にタイヤ性能評価用物理量を表す目的関数を定め、タイヤ断面形状を制約する制約条件及びタイヤ断面形状を決定する設計変数を定める。実施形態では、複数の使用条件下の各々であっても、操縦安定性能が向上するタイヤ性能を有するタイヤを設計するため、目的関数ＯＢＪｔ（１≦ｔ≦ｎ、ｎは使用条件の総数)及び制約条件Ｇｔ（１≦ｔ≦ｎ、ｎは使用条件の総数)を次のように定めている。 
【００２４】
目的関数ＯＢＪ：大荷重時の接地圧の分布、
小荷重時の接地面積
制約条件Ｇ    ：接地圧の偏りが所定値以内または、接地面積が所定値以内
また、設計変数であるタイヤ外面形状は、１例として、曲線を近似する図４のラグランジェ補間ルーチンによって決定される。このラグランジェ補間ルーチンのステップ１３０では、図５に示すようにタイヤ内部に基準点Ｐを設定する。次のステップ１３２では、タイヤ外面形状を表すラインの中心の節点ｑ1 からリムに拘束される付近の節点ｑ2 までの範囲を、タイヤ形状を変化させる範囲として指定する。なお接地特性に寄与する箇所はタイヤトレッド部であるため、処理負荷軽減のために、タイヤ外面形状を表すラインの中心の節点ｑ1からタイヤトレッド部の端付近の節点ｑ3までの範囲を、タイヤ形状を変化させる範囲として指定しても良い。ステップ１３４では、節点ｑ1 と基準点Ｐとを結ぶ直線を基準線として、この基準線と、節点ｑ2 と基準点Ｐとを結ぶ直線との成す角である見込み角θを演算し、ステップ１３６において以下の式に従って角度増分ｄθを演算する。
【００２５】
ｄθ＝θ／ラグランジェ補間の次数        ・・・（１）
なお、ラグランジェ補間の次数は使用者が予めインプットしておく。
【００２６】
ステップ１３８では、図６に示すように、基準線を基準として角度増分ｄθ毎に仮想線Ｌ1、Ｌ2、Ｌ3、・・・を想定し、仮想線に最も近い法線ｎｌ1、ｎｌ2、ｎｌ3、・・・を選択する。次のステップ１４０では、図７に示すように、選択された法線ｎｌ1、ｎｌ2、ｎｌ3、・・・上の最外側の節点Ｑ1、Ｑ2、Ｑ3、・・・と基準点Ｐとの距離ｒ1、ｒ2、ｒ3、・・・（以下一般式でｒi と表す。ただし、ｉ＝１，２，・・・ラグランジェ補間の次数−１）、節点Ｑ1、Ｑ2、Ｑ3、・・・の見込み角θ1、θ2、θ3、・・・（以下一般式でθi と表す。ただし、ｉ＝１，２，・・・ラグランジェ補間の次数−１）とを演算する。そして、ステップ１４２において距離ｒi を設計変数として設定する。
【００２７】
このようにして使用条件Ｍｔ毎に複数の目的関数ＯＢＪｔ及び制約条件Ｇｔ、設計変数ｒiを決定した後、図２のステップ１０６において、使用条件毎に設計変数ｒi の初期値ｒｏにおける目的関数ＯＢＪｔの初期値ＯＢＪｏ,tを演算すると共に、制約条件Ｇｔの初期値Ｇ0,ｔを演算する。
【００２８】
次のステップ１０８では、タイヤ基本モデルを変化させるために設計変数ｒi を各々Δｒi ずつ変化させる。ステップ１１０では、設計変数に対応する最外側の節点Ｑi 以外の最外側の節点と基準点Ｐとの距離ｒm を次式によって演算する。ただし、θm は当該節点と基準点Ｐとを結ぶ直線の、基準線からの見込み角である。
【００２９】
【数１】
2007191094.tif 000003
【００３０】
また、このステップ１１０では、法線上の最外側の節点（タイヤ外面形状上の節点）以外の節点、すなわち、カーカスラインを表すラインＣＬ、折り返しプライラインＰＬ及びベルトを表すラインＢ１、Ｂ２上の節点と最外側の節点Ｑi との距離を求め、最外側の節点Ｑi の座標に求めた距離を加算することで法線上の最外側の節点以外の節点座標を求め、設計変数をΔｒi 変化させた後のタイヤ断面形状、すなわちタイヤ修正モデルを決定する。
【００３１】
ステップ１１２では、ステップ１１０で求めたタイヤ修正モデルについて設計変数をΔｒi 変化させた後の使用条件Ｍｔ毎の目的関数の値ＯＢＪi,t 、制約条件の値Ｇi,t を演算する。この結果、複数の使用条件Ｍｔ毎の目的関数及び制約条件の値が求められる。ステップ１１４では以下の（３）式に従って、設計変数の単位変化量に対する目的関数の変化量の割合である目的関数の感度ｄＯＢＪ／ｄｒを使用条件Ｍｔ毎に求めかつ各設計変数毎に求める。これと共に設計変数の単位変化量に対する制約条件の変化量の割合である制約条件の感度ｄＧ／ｄｒを使用条件Ｍｔ毎に求めかつ各設計変数毎に求める。
【００３２】
【数２】
2007191094.tif 000004
【００３３】
この感度によって、設計変数をΔｒi 変化させたときに使用条件Ｍｔ毎に目的関数の値及び制約条件の値がどの程度変化するか予測することができる。なお、この感度は、タイヤのモデル化に用いた手法や設計変数の性質によっては、解析的に求められる場合があるので、その際にはステップ１１２の演算は不要になる。
【００３４】
次のステップ１１６では、目的関数の初期値、制約条件の初期値、設計変数の初期値、及び感度を用いて、数理計画法により制約条件を満たしながら目的関数を最良にする設計変数の変化量を予測する。ここで上述のように、目的関数等は使用条件毎に定められており、その値も演算される。このため、ステップ１１６では、複数の目的関数等を同時に考慮する必要がある。そのため、使用条件毎の目的関数の初期値、制約条件の初期値及び感度、の複数のセットと設計変数の初期値とを用いて、数理計画法により各制約条件を満たしながら各目的関数を最大または最小にする設計変数の変化量を予測するものである。このことにより、全ての目的関数を最良にする設計変数の変化量が予測値として得ることができる。
【００３５】
ステップ１１８ではステップ１１０と同様の方法によりタイヤ修正モデルを決定すると共に、目的関数値を使用条件毎に求める。次のステップ１２０では、ステップ１１８で求めた目的関数値ＯＢＪi,ｔとステップ１０６で求めた目的関数の初期値ＯＢＪｏ,tとの差を使用条件毎に演算する。この演算結果の各々が、使用条件毎に予めインプットされたしきい値の範囲内に含まれるか否かを判別することで、目的関数の値が収束したか否かを判断する。目的関数の値が収束していないとの判断の場合、ステップ１１６で求められた設計変数を初期値としてステップ１０６からステップ１２０を繰り返し実行する。一方、目的関数が収束されたとの判断の場合、このときの設計変数の値をもって、ステップ１２２において、タイヤの形状を決定する。なお、ステップ１２０の判断では、肯定されずに否定され続ける場合がある。この場合は、一定回数で判断を肯定にすることができる。
【００３６】
このように、本実施の形態では、複数の使用条件の各々を考慮し、タイヤ外部形状を最適化しているので、それらの使用条件下によるタイヤ性能を発揮できるタイヤを設計することができる。すなわち目的関数の一例として大荷重時の接地圧の分布及び小荷重時の接地面積を採用し、タイヤ形状を最適化することで、小荷重時の接地面積を大きくしつつ、大荷重時の接地圧の偏りを最小限に抑制した複数の荷重水準において良好な接地特性を有するタイヤ性能のタイヤを設計することができる。
【実施例】
【００３７】
次に、本発明の実施例を説明する。本実施例は、従来の最適化手法により設計したタイヤモデルによるタイヤ性能と、上記実施形態により設計したタイヤモデルによるタイヤ性能とを各々求めて、比較を行ったものである。
【００３８】
本実施例としてモデル化したタイヤは、小型トラック用冬用タイヤ７．００−１６を採用している。この種のタイヤでは、荷重が小さいときに接地面積が減少してしまうと、小荷重時の雪氷路性能が劣り、大荷重時にショルダ部の接地圧がセンタ部に比して高くなると偏摩耗を生じることが知られている。従来の最適化手法により設計するタイヤは、大荷重時のショルダ接地圧を低く抑えることに主点を置くと、クラウン外輪郭形状を小さな円弧で表現することになるが、この場合、小荷重時の接地面積が小さくなってしまう。反対に、小荷重時の接地面積を大きくすることに主点を置くと、クラウン外輪郭形状を大きな円弧で表現することになるが、この場合、大荷重時のショルダ接地圧が上昇し、摩耗性能が悪化することになる。これに対して、上述のように本発明の実施形態では、複数の使用条件下の各々のタイヤ性能向上を図っている。
【００３９】
本実施例では、上記小型トラック用冬用タイヤにおいて、内圧６００ＫＰａを負荷・荷重は小荷重（３ＫＮ）及び大荷重（７．０ＫＮ）を設定し、接地面積及びショルダ接地圧とセンタ接地圧を求め、ショルダ接地圧／センタ接地圧の比を求めた結果を表１にした。なお、表１では、従来方法による結果を１００とした場合の指数を用いて算出している。また図８には、それら接地面積の計算結果をイメージとして示した。これにより、表１、図８の結果を得た。
【００４０】
【表１】
2007191094.tif 000005
【００４１】
上記表１からも理解されるように複数の内圧・荷重条件を考慮してタイヤ外部形状を最適化するので、異なる内圧・荷重条件下においてもタイヤ性能を良好に保つタイヤ設計が可能であり、そのタイヤ設計に基づくタイヤを製造することで、複数の使用条件下であっても高性能のタイヤを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の実施例に使用されるパーソナルコンピュータの概略図である。
【図２】本発明の第１実施例の処理ルーチンを示す流れ図である。
【図３】タイヤ基本モデルを表す線図である。
【図４】図２の設計変数を決定する処理ルーチンである。
【図５】タイヤ基本モデルをメッシュ分割した線図である。
【図６】図５のタイヤ基本モデルにｄθ毎に基準点Ｐを通る仮想線を引いた状態を示す線図である。
【図７】選択された節点Ｑi、この節点についての距離ｒi及び見込み角θi等の関係を示す線図である。
【図８】本発明の実施から求められたタイヤモデルに対してＦＥＭ計算を用いて接地特性を求めた図である。
【符号の説明】
【００４３】
１０  キーボード
１２  コンピュータ本体
１４  ＣＲＴ
【図１】
2007191094.tif 000006
【図２】
2007191094.tif 000007
【図３】
2007191094.tif 000008
【図４】
2007191094.tif 000009
【図５】
2007191094.tif 000010
【図６】
2007191094.tif 000011
【図７】
2007191094.tif 000012
【図８】
2007191094.tif 000013