(57)【要約】【目的】タイヤの向きを考慮して排水性、雪上性能、騒音性能等のタイヤ性能を予測及び評価を行う。【構成】タイヤ設計案から数値解析可能なタイヤモデル、流体モデル及び入力された路面状態を基に路面モデルを作成し（ステップ１００〜１０６）、タイヤの向きを表す付与条件と、タイヤモデルと流体モデルとの境界面を表した境界条件とを設定し（ステップ１０８）、タイヤモデルの変形計算（ステップ１１０、１１２）及び流体計算を行い（ステップ１１４、１１６）、タイヤモデルと流体モデルとの境界面を認識し境界条件を更新する（ステップ１１８）。計算結果に基づいて、タイヤモデルの性能評価を行い（ステップ１２０〜１２４）、良好であれば設計案を採用（ステップ１２６〜１３２）、不充分であれば再度設計案を見直す（ステップ１３４）。【選択図】図２
2007210475.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
次の各ステップを含むタイヤの性能予測方法。
（ａ）タイヤの向きを表す付与条件と、接地及び転動による変形を与えることが可能なパターン形状を有するタイヤモデルと、流体で一部または全部が満たされかつ前記タイヤモデルと少なくとも一部接触する流体モデルと、を定めるステップ。
（ｂ）前記ステップ（ａ）で定めた付与条件を前記タイヤモデルに与えるステップ。
（ｃ）前記タイヤモデルの変形計算を実行するステップ。
（ｄ）前記流体モデルの流体計算を実行するステップ。
（ｅ）前記ステップ（ｃ）での変形計算後のタイヤモデルと、前記ステップ（ｄ）での流体計算後の流体モデルとの境界面を認識し、認識した境界面に関する境界条件をタイヤモデル及び流体モデルに付加し、前記流体モデルが擬似流動状態となるまで計算させるステップ。
（ｆ）前記ステップ（ｅ）におけるタイヤモデル及び流体モデルに生じる物理量を求めるステップ。
（ｇ）前記物理量によりタイヤ性能を予測するステップ。
【請求項２】
前記付与条件は、タイヤの向きとしてキャンバー角及びスリップ角の少なくとも一方の角度を用いることを特徴とする請求項１に記載のタイヤ性能予測方法。
【請求項３】
前記ステップ（ａ）において、流体モデルと接触する路面モデルをさらに定めたことを特徴とする請求項１または２に記載のタイヤ性能予測方法。
【請求項４】
前記タイヤモデルは、部分的にパターンを有することを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載のタイヤ性能予測方法。
【請求項５】
前記ステップ（ｃ）は、所定時間だけ繰返し計算を行うことを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載のタイヤ性能予測方法。
【請求項６】
前記ステップ（ｄ）は、一定時間だけ繰返し計算を行うことを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか１項に記載のタイヤ性能予測方法。
【請求項７】
前記ステップ（ｅ）は、予め定めた時間だけ繰返し計算を行うことを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れか１項に記載のタイヤ性能予測方法。
【請求項８】
前記路面モデルは、ＤＲＹ、ＷＥＴ、氷上、雪上、非舗装などの路面状態を表す摩擦係数μを選択することによって路面状態を定めることを特徴とする請求項３乃至請求項７の何れか１項に記載のタイヤ性能予測方法。
【請求項９】
前記ステップ（ｅ）におけるタイヤモデルと流体モデルとの干渉部分を認識し、タイヤモデル表面を境界面として前記流体モデルの要素を分割することを特徴とする請求項１乃至請求項８の何れか１項に記載のタイヤ性能予測方法。
【請求項１０】
前記流体モデルは少なくとも水を含み、前記ステップ（ｇ）における物理量をタイヤモデルの接地面積あるいは接地圧の少なくとも一方を用いて、タイヤＷＥＴ性能を予測することを特徴とする請求項１乃至請求項９の何れか１項に記載のタイヤ性能予測方法。
【請求項１１】
前記流体モデルは少なくとも水を含み、前記ステップ（ｇ）における物理量を流体モデルの圧力、流量、流れ速度の少なくとも1つを用いて、タイヤＷＥＴ性能を予測することを特徴とする請求項１乃至請求項１０の何れか１項に記載のタイヤ性能予測方法。
【請求項１２】
前記流体モデルは少なくとも空気を含み、前記ステップ（ｇ）における物理量を流体モデルの圧力、流量、流れ速度、エネルギー、エネルギー密度の少なくとも１つを用いて、タイヤ騒音性能を予測することを特徴とする請求項１乃至請求項１１の何れか１項に記載のタイヤ性能予測方法。
【請求項１３】
次の各ステップを含むタイヤ挙動シミレーション方法。
（イ）タイヤの向きを表す付与条件と、接地及び転動による変形を与えることが可能なパターン形状を有するタイヤモデルと、流体で一部または全部が満たされかつ前記タイヤモデルと少なくとも一部接触する流体モデルと、を定めるステップ。
（ロ）前記ステップ（イ）で定めた付与条件を前記タイヤモデルに与えるステップ。
（ハ）前記タイヤモデルの変形計算を実行するステップ。
（二）前記流体モデルの流体計算を実行するステップ。
（ホ）前記ステップ（ハ）での変形計算後のタイヤモデルと、前記ステップ（二）での流体計算後の流体モデルとの境界面を認識し、認識した境界面に関する境界条件をタイヤモデル及び流体モデルに付加し、前記流体モデルが擬似流動状態となるまで計算させるステップ。
【請求項１４】
コンピュータによって利用可能であり、次の各ステップを含むタイヤ性能予測プログラムをコンピュータによって記憶している記憶媒体。
（１）タイヤの向きを表す付与条件と、接地及び転動による変形を与えることが可能なパターン形状を有するタイヤモデルと、流体で一部または全部が満たされかつ前記タイヤモデルと少なくとも一部接触する流体モデルと、を定めるステップ。
（２）前記ステップ（１）で定めた付与条件を前記タイヤモデルに与えるステップ。
（３）前記タイヤモデルの変形計算を実行するステップ。
（４）前記流体モデルの流体計算を実行するステップ。
（５）前記ステップ（３）での変形計算後のタイヤモデルと、前記ステップ（４）での流体計算後の流体モデルとの境界面を認識し、認識した境界面に関する境界条件をタイヤモデル及び流体モデルに付加し、前記流体モデルが擬似流動状態となるまで計算させるステップ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タイヤ性能の予測方法、タイヤ性能のシミュレーション方法、タイヤ性能予測プログラムを記録した記録媒体に関するもので、排水性、雪上性能、騒音性能など流体を介するタイヤ性能の予測方法、タイヤ性能のシミュレーション方法及びタイヤ性能予測プログラムを記録した記録媒体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、空気入りタイヤの開発において、タイヤ性能は実際にタイヤを設計・製造し、自動車に装着して性能試験を行うことにより得られるものであり、性能試験の結果に満足できなければ設計・製造からやり直す、という非効率的な手順を踏んできた。しかし、有限要素法等の数値解析手法や計算機環境の発達により、タイヤ内圧充填状態やタイヤ非転動時の荷重付加状態などが計算機で予測できるようになり、ここから幾つかの性能予測が可能となったため、数値計算によるタイヤ開発が実施可能となった。一例として、タイヤの直進状態での排水性や雪上性能、騒音性能等のように流体を考慮してタイヤ性能を予測する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特許第３１３３７３８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、前記特許文献１の技術は、タイヤの直進状態におけるタイヤ性能を予測するものである。このため、タイヤ性能を予測する状態としては不充分である。例えば、車輌旋回時に生じるタイヤの向きを考慮する必要がある。
【０００４】
本発明は、上記の事実を考慮して、タイヤの向きに拘らず排水性、雪上性能及び騒音性能などのタイヤ性能を予測する方法、タイヤ性能のシミュレーション方法及びタイヤ性能予測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】
【０００５】
上記目的を達成するために、本発明は、（ａ）タイヤの向きを表す付与条件と、接地及び転動による変形を与えることが可能なパターン形状を有するタイヤモデルと、流体で一部または全部が満たされかつ前記タイヤモデルと少なくとも一部接触する流体モデルと、を定めるステップと、（ｂ）前記ステップ（ａ）で定めた付与条件を前記タイヤモデルに与えるステップと、（ｃ）前記タイヤモデルの変形計算を実行するステップと、（ｄ）前記流体モデルの流体計算を実行するステップと、（ｅ）前記ステップ（ｃ）での変形計算後のタイヤモデルと、前記ステップ（ｄ）での流体計算後の流体モデルとの境界面を認識し、認識した境界面に関する境界条件をタイヤモデル及び流体モデルに付加し、前記流体モデルが擬似流動状態となるまで計算させるステップと、（ｆ）前記ステップ（ｅ）におけるタイヤモデル及び流体モデルに生じる物理量を求めるステップと、（ｇ）前記物理量によりタイヤ性能を予測するステップとを含んでいる。
【０００６】
本発明のステップ（ａ）では、付与条件を入力し、タイヤモデルと流体モデルとを定める。この付与条件は、タイヤがとり得る挙動に則した状態を表すものであり、タイヤの回転面を鉛直方向に揺動する等のようにタイヤを傾倒させたりタイヤの回転軸を水平方向に揺動する等のように進行方向へ回転させたりする条件である。次に、タイヤモデルとしては、接地及び転動によって変形したタイヤを表現することが可能なタイヤモデルであって、かつタイヤの外面形状としてパターンを有するタイヤモデルを定める。これと共に、流体モデルを定めるが、流体モデルはタイヤモデルと接触しており、かつ全て流体（例えば水）で満たされる場合や、少なくとも一部流体で満たされる場合（例えば、流体に空気を含んでいる場合や全て空気で満たされている場合）などを表すことが可能な流体モデルを定めている。次のステップ（ｂ）では、前記ステップ（ａ）で定めた付与条件をタイヤモデルに付与することによって、前記タイヤモデルの向きを表すことが可能である。また、ステップ（ｃ）においては、タイヤモデルの変形計算を行うことによってタイヤ挙動を表し、ステップ（ｄ）では、流体モデルの流体計算を行うことによって、流体の流動状態を表す。そして、ステップ（ｅ）では、前記ステップ（ｃ）での変形計算後のタイヤモデルと、前記ステップ（ｄ）での流体計算後の流体モデルとの境界面を認識し、前記境界面に関する境界条件をタイヤモデル及び流体モデルに付加し、前記流体モデルの流体がタイヤモデルの挙動に合うような擬似流動状態になるまで計算を行う。ステップ（ｆ）では、前記ステップ（ｅ）において、流体モデルの流体が擬似流動状態になった時点におけるタイヤモデルの物理量あるいは流体モデルの物理量を求め、ステップ（ｇ）では、前記ステップ（ｆ）で求めたタイヤモデルの物理量あるいは流体モデルの物理量からタイヤモデルの性能予測を行う。これによって、実際のタイヤの挙動に則したタイヤ性能の予測が可能となる。
【０００７】
請求項２記載の発明は、請求項１記載のタイヤ性能予測方法であって、前記付与条件は、タイヤの向きとしてキャンバー角及びスリップ角の少なくとも一方の角度を用いることを特徴とする。
【０００８】
前記ステップ（ａ）において定めた付与条件は、キャンバー角及びスリップ角の少なくとも一方を用いることができる。このキャンバー角とは、タイヤの回転軸を鉛直方向に揺動することによってタイヤを傾倒させる時に生じる角度（タイヤ回転軸に直行する面と鉛直線となす角）を表し、スリップ角とは、タイヤの回転軸を水平方向に揺動することによってタイヤを進行方向へ回転させる時に生じる角度（タイヤの進行方向とタイヤの回転軸に直行する面とのなす角）のことを表している。なお、スリップ角及びキャンバー角は、車輌において実測した値を用いるか、あるいは他のシミレーションによって得られた値を用いることが可能である。
【０００９】
請求項３記載の発明は、請求項１または２に記載のタイヤ性能予測方法であって、前記ステップ（ａ）において、流体モデルと接触する路面モデルをさらに定めたことを特徴とする。
【００１０】
前記ステップ（ａ）において、さらに路面モデルを定めるが、タイヤモデルと流体モデルとの境界面より路面モデル側に流体が存在するように前記流体モデルを路面モデルと接触するように定める。これによって、タイヤ、流体、路面の３者を同時に解析することが可能となり、実際のタイヤ使用時に則したタイヤの挙動を表すことが可能となる。
【００１１】
請求項４記載の発明は、請求項１乃至請求項３に記載のタイヤ性能予測方法であって、前記タイヤモデルは、部分的にパターンを有することを特徴とする。
【００１２】
部分的にパターンを有しているタイヤモデルを用いることによって、全周に亘ってパターンを有するタイヤモデルよりも計算時間を短縮化してタイヤ性能の予測を行うことが可能である。
【００１３】
請求項５記載の発明は、請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載のタイヤ性能予測方法であって、前記ステップ（ｃ）は、所定時間だけ繰返し計算を行うことを特徴とする。
【００１４】
タイヤの変形計算において、タイヤの変形が定常状態になるまで所定時間繰り返し計算を行うことが可能である。なお、前記所定時間が大きすぎると、流体モデル中の流体がタイヤの挙動に合った擬似流動状態とならず、数値モデルとしての精度が悪化するため、所定時間に１０ｍｓｅｃ以下とすることが可能である。また、所定時間としては、好ましくは１ｍｓｅｃ以下、更に好ましくは１μｓｅｃ以下を採用できる。
【００１５】
請求項６記載の発明は、請求項１乃至請求項５の何れか１項に記載のタイヤ性能予測方法であって、前記ステップ（ｄ）は、一定時間だけ繰返し計算を行うことを特徴とする。
【００１６】
流体の流体計算においても前記タイヤの変形計算と同様に、擬似流動状態とするため、ステップ（ｄ）を一定時間だけ繰り返し計算することが好ましい。この場合、一定時間としては、１０ｍｓｅｃ以下とすることが可能である。また、一定時間としては、好ましくは１ｍｓｅｃ以下、更に好ましくは１μｓｅｃ以下を採用できる。
【００１７】
請求項７記載の発明は、請求項１乃至請求項６の何れか１項に記載のタイヤ性能予測方法であって、前記ステップ（ｅ）は、予め定めた時間だけ繰返し計算を行うことを特徴とする。
【００１８】
タイヤの変形計算と流体の流体計算とは、練成する必要がある。そこで、ステップ（ｅ）においても前記と同様に予め定めた時間だけ繰り返し計算を行うことが可能である。この場合、予め定めた時間として１０ｍｓｅｃ以下とすることが可能である。また、好ましくは１ｍｓｅｃ以下、更に好ましくは１μｓｅｃ以下を採用できる。
【００１９】
請求項８記載の発明は、請求項３乃至請求項７の何れか１項に記載のタイヤ性能予測方法であって、前記路面モデルは、ＤＲＹ、ＷＥＴ、氷上、雪上、非舗装などの路面状態を表す摩擦係数μを選択することによって路面状態を定めることを特徴とする。
【００２０】
前記路面モデルは、ＤＲＹ、ＷＥＴ、氷上、雪上、非舗装などの路面状態に応じて摩擦係数μを適正な値に再現することで、実際の路面状態を再現することができる。
【００２１】
請求項９記載の発明は、請求項１乃至請求項８の何れか１項に記載のタイヤ性能予測方法であって、前記ステップ（ｅ）におけるタイヤモデルと流体モデルとの干渉部分を認識し、タイヤモデル表面を境界面として前記流体モデルの要素を分割することを特徴とする。
【００２２】
前記ステップ（ｅ）において、境界条件を付与する際に、流体モデルにタイヤモデル表面を流体の境界面として認識させることが重要であるが、計算時間の増大を避けるため、流体モデルをタイヤ（特にパターン）モデルに対して常に十分小さく取ることは困難である。そこで流体モデルをある程度大きく取って計算時間の増大を防ぐ変わりに、タイヤモデルと流体モデルの干渉部分を有し（オーバーラップ）、その干渉部分を認識し、タイヤモデル表面を境界面として、前記流体モデルの要素を分割することでタイヤモデルと流体モデルとの境界面を効率よく認識させることが可能である。
【００２３】
請求項１０記載の発明は、請求項１乃至請求項９の何れか１項に記載のタイヤ性能予測方法であって、前記流体モデルは少なくとも水を含み、前記ステップ（ｇ）における物理量をタイヤモデルの接地面積あるいは接地圧の少なくとも一方を用いて、タイヤＷＥＴ性能を予測することを特徴とする。
【００２４】
前記流体モデルが少なくとも水を含み、前記ステップ（ｇ）における物理量を前記タイヤモデルの接地面積、接地圧を用いることによってタイヤＷＥＴ性能を予測することができる。
【００２５】
請求項１１記載の発明は、請求項１乃至請求項１０の何れか１項に記載のタイヤ性能予測方法であって、前記流体モデルは少なくとも水を含み、前記ステップ（ｇ）における物理量を流体モデルの圧力、流量、流れ速度の少なくとも1つを用いて、タイヤＷＥＴ性能を予測することを特徴とする。
【００２６】
前記流体モデルが少なくとも水を含み、前記ステップ（ｇ）における物理量を流体モデルの圧力、流量、流れ速度を用いて、タイヤＷＥＴ性能を予測することができる。
【００２７】
請求項１２記載の発明は、請求項１乃至請求項１１の何れか１項に記載のタイヤ性能予測方法であって、前記流体モデルは少なくとも空気を含み、前記ステップ（ｇ）における物理量を流体モデルの圧力、流量、流れ速度、エネルギー、エネルギー密度の少なくとも１つを用いて、タイヤ騒音性能を予測することを特徴とする。
【００２８】
前記流体モデルが少なくとも空気を含み、前記ステップ（ｇ）における物理量を流体モデルの圧力、流量、流れ速度、エネルギー、エネルギー密度を用いて、タイヤ騒音性能を予測することができる。
【００２９】
請求項１３記載の発明のタイヤ挙動シミレーション方法は、（イ）タイヤの向きを表す付与条件と、接地及び転動による変形を与えることが可能なパターン形状を有するタイヤモデルと、流体で一部または全部が満たされかつ前記タイヤモデルと少なくとも一部接触する流体モデルと、を定めるステップと、（ロ）前記ステップ（イ）で定めた付与条件を前記タイヤモデルに与えるステップと、（ハ）前記タイヤモデルの変形計算を実行するステップと、（二）前記流体モデルの流体計算を実行するステップと、（ホ）前記ステップ（ハ）での変形計算後のタイヤモデルと、前記ステップ（二）での流体計算後の流体モデルとの境界面を認識し、認識した境界面に関する境界条件をタイヤモデル及び流体モデルに付加し、前記流体モデルが擬似流動状態となるまで計算させるステップとを含んでいる。
【００３０】
タイヤの挙動に関してシミレーションを実施する場合、（イ）タイヤの向きを表す付与条件と、接地及び転動による変形を与えることが可能なパターン形状を有するタイヤモデルと、流体で一部または全部が満たされかつ前記タイヤモデルと少なくとも一部接触する流体モデルと、を定めるステップと、（ロ）前記ステップ（イ）で定めた付与条件を前記タイヤモデルに与えるステップと、（ハ）前記タイヤモデルの変形計算を実行するステップと、（二）前記流体モデルの流体計算を実行するステップと、（ホ）前記ステップ（ハ）での変形計算後のタイヤモデルと、前記ステップ（二）での流体計算後の流体モデルとの境界面を認識し、認識した境界面に関する境界条件をタイヤモデル及び流体モデルに付加し、前記流体モデルが擬似流動状態となるまで計算させることによって、タイヤ周りの流体の流れを評価し、流れのスムーズさ、乱れの発生を予測し、タイヤ性能予測に役立てることができる。
【００３１】
請求項１４記載の発明は、コンピュータによってタイヤ性能を予測するためのプログラムを記憶している記憶媒体であり、（１）タイヤの向きを表す付与条件と、接地及び転動による変形を与えることが可能なパターン形状を有するタイヤモデルと、流体で一部または全部が満たされかつ前記タイヤモデルと少なくとも一部接触する流体モデルと、を定めるステップと、（２）前記ステップ（１）で定めた付与条件を前記タイヤモデルに与えるステップと、（３）前記タイヤモデルの変形計算を実行するステップと、（４）前記流体モデルの流体計算を実行するステップと、（５）前記ステップ（３）での変形計算後のタイヤモデルと、前記ステップ（４）での流体計算後の流体モデルとの境界面を認識し、認識した境界面に関する境界条件をタイヤモデル及び流体モデルに付加し、前記流体モデルが擬似流動状態となるまで計算させるステップ、を含む。
【００３２】
コンピュータによってタイヤ性能を予測するには、（１）タイヤの向きを表す付与条件と、接地及び転動による変形を与えることが可能なパターン形状を有するタイヤモデルと、流体で一部または全部が満たされかつ前記タイヤモデルと少なくとも一部接触する流体モデルと、を定めるステップと、（２）前記ステップ（１）で定めた付与条件を前記タイヤモデルに与えるステップと、（３）前記タイヤモデルの変形計算を実行するステップと、（４）前記流体モデルの流体計算を実行するステップと、（５）前記ステップ（３）での変形計算後のタイヤモデルと、前記ステップ（４）での流体計算後の流体モデルとの境界面を認識し、認識した境界面に関する境界条件をタイヤモデル及び流体モデルに付加し、前記流体モデルが擬似流動状態となるまで計算させる、各ステップを含むプログラムを記憶して実行させることによって、データの収集を行うようにすれば、過去の性能評価と今後のデータの蓄積に役立てることが可能である。
【発明の効果】
【００３３】
以上説明したように本発明によれば、タイヤの向きを表す付与条件を付与したタイヤモデルによるタイヤ性能の予測が可能であるので、タイヤの向きを考慮して、排水性、雪上性能及び騒音性能等のタイヤ性能について、実際のタイヤの挙動に則したタイヤ性能の予測及び評価が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
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。
【００３５】
本実施の第１の形態は空気入りタイヤの性能予測に本発明を適用したものである。
【００３６】
図１には本発明の空気入りタイヤの性能予測を実施するためのパーソナルコンピュータの概略が示されている。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、予め記憶された処理プログラムに従ってタイヤの性能を予測するコンピュータ本体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。
【００３７】
なお、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）が挿抜可能なフロッピー（登録商標）ディスクユニット（ＦＤＵ）を備えている。なお、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に対して読み書き可能である。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、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ＣＤ−ＲＯＭ装置、ＭＤ装置、ＭＯ装置等を用いればよい。
【００３８】
図２は、本実施の形態の性能予測評価プログラムの処理ルーチンを示すものである。ステップ１００では、評価するタイヤの設計案（タイヤ形状、構造、材料、パターンの変更など）を定める。次のステップ１０２では、タイヤ設計案を数値解析上のモデルに落とし込むため、タイヤモデルを作成する。このタイヤモデルの作成は、用いる数値解析手法により若干異なる。本実施の形態では数値解析手法として有限要素法（ＦＥＭ）を用いるものとする。従って、上記ステップ１０２で作成するタイヤモデルは、有限要素法（ＦＥＭ）に対応した要素分割、例えば、メッシュ分割によって複数の要素に分割され、タイヤを数値的・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ヘのインプットデータ形式に数値化したものをいう。この要素分割とはタイヤ、流体、及び路面等の対象物を小さな幾つかの（有限の）小部分に分割することをいう。この小部分ごとに計算を行い全ての小部分について計算した後、全部の小部分を足し合わせることにより全体の応答を得ることができる。なお、数値解析手法には差分法や有限体積法を用いても良い。
【００３９】
上記ステップ１０２のタイヤモデルの作成では、タイヤ断面のモデルを作成した後に、パターンをモデル化する。具体的には、図３に示すタイヤモデル作成ルーチンが実行される。まず、ステップ２００において、タイヤ径方向断面のモデルを作成する。すなわちタイヤ断面データを作成する。このタイヤ断面データは、タイヤ外形をレーザー形状測定器等で計測し値を採取したものを用いることができる。また、タイヤ内部の構造は設計図面および実際のタイヤ断面データ等から正確なものを採取する。タイヤ断面内のゴム、補教材（ベルト、プライ等、鉄・有機繊維等でできた補強コードをシート状に束ねたもの）をそれぞれ有限要素法のモデル化手法に応じてモデル化する。このようにモデル化したタイヤ径方向断面のモデルを図４に示した。次のステップ２０２では、２次元データであるタイヤ断面データ（タイヤ径方向断面のモデル）を周方向に一周分展開し、タイヤの３次元（３Ｄ）モデルを作成する。この場合、ゴム部は８節点ソリッド要素、補教材は角度を表現できる異方性シェル要素でモデル化することが望ましい。
【００４０】
例えば、ゴム部分は、図７（Ａ）に示すように、８節点ソリッド要素で扱うことができ、補強材（ベルト、プライ）の扱いは、図７（Ｂ）に示すように、シェル要素として２次元的に補強材の角度θを考慮することができる。このようにして３次元的にモデル化した３Ｄモデルを図５に示した。次のステップ２０４では、パターンをモデル化する。このパターンのモデル化は次の手順[１]、[２]の何れかで行う。この手順[１]または手順[２]によって、パターンをモデル化したものを図６に示した。
【００４１】
手順[１]：パターンの一部または全部を別個にモデル化し、上記タイヤモデルにトレッド部分として貼りつける。
【００４２】
手順[２]：タイヤ断面データを周方向に展開する際にリブ・ラグ成分を考慮してパターンを作成する。
【００４３】
上記のようにしてタイヤモデルを作成した後には、図２のステップ１０４へ進み、流体モデルを作成する。このステップ１０４では、図８の処理ルーチンが実行される。図８のステップ３００では、タイヤの一部（または全部）および接地面、タイヤが移動・変形する領域を含む流体領域を分割し、モデル化する。流体領域は直方体で分割することが好ましく、この分割する直方体である流体要素は８節点のオイラーメッシュで分割することが望ましい。また、タイヤモデルと流体モデルは一部重なって定義されている。タイヤモデルはパターン部分が複雑な表面形状をしており、この表面形状にあわせて流体メッシュを定義しないで済むことは、流体モデルのモデル化の手間を大幅に削減でき、性能予測を効率的に行う上で重要である。
【００４４】
なお、流体モデルとなる流体領域はタイヤが移動する領域を含むため、タイヤモデルを転動させる（以下、タイヤ転動という）状態のモデル化では、例えば、幅方向は接地幅の３〜５倍以上、深さ方向は、水深１０mmの場合、３０mm以上の領域をモデル化する。また、進行方向に例えば、タイヤ一回転分以上の流体領域をモデル化する。これは車輌旋回時にスリップ角及びキャンバー角を付加したことで発生する横力が安定するにはタイヤを一回転以上させる必要があるためである。このようにしてモデル化した流体モデルを図９に示す。図９（Ａ）は流体モデルの斜視図であり、図９（Ｂ）は流体モデルの平面図である。
【００４５】
上記のようにして、流体モデルの作成が終了すると、図２のステップ１０６へ進み、路面モデルの作成と共に路面状態の入力がなされる。このステップ１０６は、路面をモデル化し、そのモデル化した路面を実際の路面状態に設定するために入力するものである。路面のモデル化は、路面形状を要素分割してモデル化し、路面の摩擦係数μを選択設定することで路面状態を入力する。すなわち、路面状態により乾燥（ＤＲＹ）、濡れ（ＷＥＴ）、氷上、雪上、非舗装等に対応する路面の摩擦係数μが存在するので、摩擦係数μについて適正な値を選択することで、実際の路面状態を再現させることができる。また、路面モデルは，前記流体モデルの少なくとも一部と接していれば良く，流体モデル内部に配置することも可能である。
【００４６】
このようにして、路面状態の入力がなされると、次のステップ１０８において、付与条件及び境界条件の設定がなされる。旋回中のタイヤモデルは、タイヤの向きとして傾倒したり回転軸進行方向に向かって角度を有したりする。また、タイヤモデルの一部は流体モデルの一部に介在する場合がある。このため、ステップ１０８では後述するように、流体モデルおよびタイヤモデルに解析上の付与条件及び境界条件を与えて、その後にタイヤおよび流体の挙動をシミュレートする。この時、タイヤの挙動は、タイヤ転動時とタイヤ非転動時の場合で異なることになるので、このタイヤ転動時とタイヤ非転動時とを選択することが好ましい。この選択は、予め入力するようにしてもよく、また本処理の実行当初に選択しても良く、さらに双方を実行し、各々について求めた後に選択するようにしても良い。
【００４７】
タイヤ転動時における図２のステップ１０８の処理は、図１０の処理ルーチンが実行される。まず、ステップ４００へ進み、流体モデル（流体領域）２０に流入・流出に関する境界条件を与える。この流入・流出に関する境界条件は図１２（Ａ）に示すように、流体モデル（流体領域）２０の上面２０Ａは自由に流体が流出し、その他の前面２０Ｂ、後面２０Ｃ、側面２０Ｄ、下面２０Ｅは壁（流入・流出なし）として扱う。次のステップ４０２ではタイヤモデルには内圧を与え、次のステップ４０４では、実測あるいは他のシミレーションによって得られた旋回時のスリップ角ＳＡ（図１３（Ａ）参照）及びキャンバー角ＣＡ（図１３（Ｂ）参照）を付与する。これによりタイヤモデルは路面モデルに対してスリップ角ＳＡとキャンバー角ＣＡ分だけ傾くことになる。ステップ４０６ではタイヤモデルに回転変位及び直進変位（変位は力、速度でも良い）の少なくとも一方と、予め定めた負荷荷重とを与える。なお、路面との摩擦を考慮する場合は、回転変位（または力、速度でもよい）もしくは直進変位（または力、速度でもよい）のどちらか一方のみでよい。
【００４８】
また、タイヤ非転動時における図２のステップ１０８の処理は、図１１の処理ルーチンが実行される。まず、ステップ４１０において、流体モデルに流入・流出に関する境界条件を与える。ここでは、解析を定常状態で行うため、タイヤモデルは進行方向に静止し、流体が進行速度でタイヤモデルに向かって流れる流体モデルを考える。すなわち、ステップ４１２において流体モデル（流体領域）内の流体に流速を与える。流入・流出に関する境界条件は図１２（Ｂ）に示すように、流体モデル（流体領域）２０の前面は進行速度で流入、後面は流出とし、上面、側面、下面は転動時と同様である。そして、ステップ４１４においてタイヤモデルには内圧を与え、次のステップ４１６においてタイヤモデルに負荷荷重を与える。次のステップ４１８では、実測あるいは他のシミレーションによって得られた旋回時のスリップ角ＳＡ（図１３（Ａ）参照）及びキャンバー角ＣＡ（図１３（Ｂ）参照）を付与する。これによりタイヤモデルは路面モデルに対してスリップ角ＳＡとキャンバー角ＣＡ分だけ傾くことになる。
【００４９】
次に、ステップ１０８までに作成されたり設定されたりした数値モデルをもとに、以下に詳述する解析Ａとしてのタイヤモデルの変形計算及び解析Ｂとしての流体計算（流動計算）を行う。過渡的な状態を得るために、タイヤモデルの変形計算及び流体モデルの流体計算をそれぞれ１ｍｓｅｃ以内で単独計算を行い、１ｍｓｅｃ毎に両者の境界条件を更新する。
【００５０】
すなわち、上記ステップ１０８で付与条件及び境界条件の設定が終了すると、ステップ１１０へ進み、タイヤモデルの変形計算を行い、次のステップ１１２で経過時間が１ｍｓｅｃ以内か否かを判断する。ステップ１１２で肯定されるとステップ１１０へ戻り、再度タイヤモデルの変形計算を行い、ステップ１１２で否定されると、ステップ１１４へ進み流体計算を行う。次のステップ１１６では経過時間が１ｍｓｅｃ以内か否かを判断し、肯定されるとステップ１１４へ戻り、再度流体計算を行い、ステップ１１６で否定されると、ステップ１１８へ進む。
【００５１】
（解析Ａ）タイヤモデルの変形計算
付与条件及び境界条件が与えられたタイヤモデルにより、有限要素法に基づいてタイヤモデルの変形計算を行う。過渡的な状態を得るために、経過時間（単独経過時間）が１ｍｓｅｃ以下の間はタイヤモデルの変形計算を繰り返し、１ｍｓｅｃ経過したら次の計算（流体）に移る。
【００５２】
（解析Ｂ）流体計算
流体モデル及び与えた境界条件より、有限要素法に基づいて流体計算を行う。過渡的な状態を得るために、経過時間（単独経過時間）が１ｍｓｅｃ以下の間は流体計算を繰り返し、１ｍｓｅｃ経過したら次の計算（タイヤモデルの変形）に移る。
【００５３】
なお、（解析Ａ）と（解析Ｂ）はどちらを先に計算しても良いし、また並行して計算しても良い。すなわち、ステップ１１０、１１２と、ステップ１１４、１１６とは交換した順序であってもよい。
【００５４】
また、上記の計算（解析Ａと解析Ｂ）では、経過時間（単独経過時間）が１ｍｓｅｃ以下の間の好ましい経過時間の間で繰返し計算を行う場合を説明したが、本発明で経過時間を１ｍｓｅｃに限定するものではなく、１０ｍｓｅｃ以下の経過時間を採用することができ、好ましくは１ｍｓｅｃ以下であり、更に好ましくは１μ・ｓｅｃ以下の経過時間を採用することができる。また、この経過時間は、解析Ａと解析Ｂとで異なる時間を定めても良い。
【００５５】
次のステップ１１８では、タイヤモデルの変形計算および流体計算それぞれ単独の計算を１ｍｓｅｃずつ行った後、これらを連成させるため、タイヤモデルの変形に応じて流体モデルの境界面を認識し、境界条件を更新させる（詳細は後述）。このステップ１１８では、境界条件更新の後に、タイヤモデルに流体計算で計算した圧力をタイヤモデルの境界条件（表面力）として付加し、流体力によるタイヤモデルの変形を次のタイヤモデルの変形計算（解析Ａ）で計算させるようにする。すなわち、流体側は変形後のタイヤモデルの表面形状を新たな壁として境界条件に取り入れ、タイヤモデル側は流体の圧力をタイヤモデルにかかる表面力として境界条件に取り入れる。これを１ｍｓｅｃごとに繰り返すことにより、タイヤ性能予測に関わる過渡的な流れを擬似的に作り出すことができる。ここで１ｍｓｅｃとは接地面内のパターンがタイヤ転動により変形していく過程を十分に表現できる時間である。
【００５６】
なお、上記では境界条件に取り入れる繰り返しの時間（単独経過時間）を１ｍｓｅｃに定めたが、本発明は１ｍｓｅｃに限定するものではなく、１０ｍｓｅｃ以下の時間を採用することができ、好ましくは１ｍｓｅｃ以下であり、更に好ましくは１μ・ｓｅｃ以下の時間を採用することができる。
【００５７】
次のステップ１２０では、計算終了か否かを判断し、ステップ１２０で肯定されるとステップ１２２へ進み、ステップ１２０で否定されると、ステップ１１０へ戻り、再度タイヤモデルの変形計算および流体計算それぞれ単独の計算を１ｍｓｅｃずつ行う。なお、具体的な判断方法としては、次の例がある。
【００５８】
＜１＞タイヤモデルが、非転動モデル、全周パターン付転動モデルの場合には、対象とする物理量（流体反力、圧力、流速等）が定常状態とみなせる（以前に計算した物理量と同じとみなせる状態）まで繰り返し計算し、計算が終了した場合には肯定判断とする。または、タイヤモデルの変形が定常状態とみなせるようになるまで繰り返す。さらに、所定時間になったら終了させることも可能である。
【００５９】
＜２＞タイヤモデルが、転動モデル、パターンを一部のみモデル化した場合には、解析対象となるパターン部分の変形が終了するまで繰り返し計算し、計算終了とした場合には肯定判断とする。パターン部分の変形とは、転動によりパターン部分が路面モデルに接触後に路面モデルから離れるまでの間、もしくは転動によりパターン部分が流体モデルに接触後に路面モデルに接触するまでの間の変形を指す。このパターン部分の変形は、タイヤが１回転以上転動した後に前記各モデルに接触するときからを対象としてもよい。さらに、所定時間になったら終了させることも可能である。
【００６０】
ここで、ステップ１１８の詳細を説明する。ステップ１１８における、タイヤモデル変形に応じて流体の境界面を認識し、境界条件を付加する処理は、図１４の処理ルーチンが実行される。まず、ステップ５００において、流体モデル（流体領域）２０のどの部分がタイヤモデル３０に隠れているのか判定するため、流体モデル２０とタイヤモデル３０の干渉部分４０を計算する。これは流体モデル２０すなわち流体領域を小部分に分割した要素（流体要素）全てについて行う（図１５参照）。
【００６１】
次のステップ５０２では、流体要素がタイヤモデルに完全に隠れているか否かを判断し、流体要素がタイヤモデルに完全に隠れている場合はステップ５０２で肯定され、ステップ５０４へ進み、この要素はタイヤモデル内部にあり、流体の流入・流出は行われないため壁としての境界条件を付加する。
【００６２】
一方、ステップ５０２で否定されると、ステップ５０６へ進み、タイヤモデルに流体要素の一部が隠れているか否かを判断する。タイヤモデルに流体要素の一部が隠れている場合は、ステップ５０６で肯定され、次のステップ５０８において、タイヤモデル３０の表面３２で流体要素を２分する面である切断面を計算し（図１６参照）、次のステップ５１０でこの切断面で流体要素２２を更に分割する。次のステップ５１２では、上記分割した流体要素のうちタイヤモデルに隠れていない領域２２Ａを、新たに流体モデル（流体領域）として定義し、この部分を流体計算に用いるものとする。また、新たな流体要素の切断面に対応する面は、タイヤモデルと接しているため壁としての境界条件を付加する。
【００６３】
なお、分割した流体要素を更に細かく分割していくのは計算時間の増大につながり好ましくないため、流体要素の分割には制限（この場合は、一度分割した要素は分割しないという制限）を設けることが好ましい。
【００６４】
次のステップ５１４では、上記の処理が全ての流体要素についてなされたか否かを判断し、未処理の流体要素が残存する場合、ステップ５１４で否定され、ステップ５００へ戻る。一方、全ての流体要素について上記処理が終了した場合には，本ルーチンを終了する。これによって、タイヤモデルの表面形状を境界条件として流体計算に取り込むことができる。
【００６５】
このように、タイヤモデルと流体モデルを一部重ねて定義できる手法は計算モデル作成の手間を大幅に減らすことができる。更にタイヤモデルに一部隠れる流体要素を２分することによって初期の流体メッシュを大きく取ることができ、流体要素が増えて計算時間が増大することを防ぐことができ、性能予測を効率的に行える。
【００６６】
このようにして、解析Ａ、解析Ｂ、および両者の連成のための境界条件変更を行った後、解析Ａに戻り、変更した境界条件で計算を行う。これを計算終了まで繰り返し、計算が終了した場合には、ステップ１２０で肯定され、ステップ１２２へ進み、計算結果を予測結果として出力し、予測結果の評価を行う。
【００６７】
なお、上記では、解析Ａ、解析Ｂ、及び境界条件変更を繰り返し、計算が終了すると、計算結果を出力し、予測結果を評価する場合を説明したが，繰り返し計算中に、その時点における計算結果を出力し、その出力について評価したり、逐次評価したりしてもよい。すなわち、計算中に出力・評価してもよい。
【００６８】
予測結果の出力は流体力、流れ速度、流量、圧力、エネルギー等の値もしくは分布を採用することができる。予測結果の出力の具体的な一例として、流体反力の出力、流体の流れの出力と可視化、及び水圧分布の出力と可視化がある。流体反力は、流体（例えば，水）がタイヤを上方へ押し上げる力である。流体の流れは、流体の速度ベクトルから計算することができ、その流れとタイヤモデル周辺やパターン周辺とを共に線図等で表せば、可視化することができる。流体の水圧分布の可視化は、タイヤモデル周辺やパターン周辺を線図として作成し、その図形上に水圧値を色や模様に対応させて表示させればよい。
【００６９】
また、評価は、主観評価（全体的に、スムーズに流れているか、流れの方向による乱れの判断等）、圧力・エネルギーが局所的に上昇していないか、必要な流量が得られているか、流体力が上昇していないか、流れが停滞していないか等を採用することができる。また、パターンの場合、溝内を流れているかを採用することもできる。また、タイヤモデルの場合、タイヤが回転することにより、接地面及び接地面近傍でタイヤが水等の流体を挟み込み、前方に押し出す前方スプレーの量が多いか、路面内では横に流れているか、を採用することができる。
【００７０】
なお、予測結果の評価は、予測結果の出力値や出力値の分布を用いて、予め定めた許容値や許容特性を各出力値や出力値の分布にどの程度適合するかを数値的に表現することによって、評価値を定めることができる。
【００７１】
次に、ステップ１２４では、上記予測結果の評価から、予測性能が良好であるか否かを判断する。このステップ１２４の判断は、キーボードによる入力によってなされてもよくまた、上記評価値に、許容範囲を予め定めておき、予測結果の評価値が許容範囲内に存在するときに、予測性能が良好であると判断するようにしてもよい。
【００７２】
予測性能の評価の結果、目標性能に対して不十分であるときは、ステップ１２４で否定され、次のステップ１３４において設計案を変更（修正）してステップ１０２へ戻りこれまでの処理をやり直す。一方、性能が十分であるときは、ステップ１２４で肯定され、次のステップ１２６において、上記ステップ１００で設定した設計案のタイヤを製造し、その製造したタイヤについて次のステップ１２８において性能評価を行う。ステップ１２８の性能評価の結果が満足のいく性能（良好な性能）であるときは、ステップ１３０で肯定され、次のステップ１３２において、上記ステップ１００またはステップ１３４で修正した設計案を良好な性能のものとして採用し、本ルーチンを終了する。ステップ１３２の設計案の採用は、その設計案が良好な性能であることを出力（表示したり、印刷したり）すると共に、その設計案のデータを記憶する。
【００７３】
なお、上記の実施の形態では、１つの設計案についてタイヤ性能予測及び評価を設計案を修正しながら繰り返し、採用する設計案を求めた場合を説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、複数の設計案から採用する設計案を求めても良い。例えば、複数の設計案について、各々タイヤ性能予測及び評価して、各々の評価結果のうち最良の設計案を選択すればよい。また、選択した最良の設計案について、上記実施の形態を実行することによって、さらに最良の設計案を求めることができる。
【００７４】
次に、第２実施の形態を説明する。なお、本実施の形態は、上記実施の形態と同様の構成のため、同一部分には同一符号を付して詳細な説明を省略する。また、本実施の形態では、流体として水を採用している。
【００７５】
タイヤモデルの全周にパターンを有させて解析を行うと、計算量が膨大となり、結果を簡単に得ることができない。そこで、本実施の形態は、スリップ角とキャンバー角を付与したタイヤの排水性を考慮しつつもタイヤの性能予測結果を容易に得るため、タイヤモデルの一部にのみパターンを有させてタイヤの性能予測をするものである。
【００７６】
本発明者は、タイヤの性能予測をするにあたって、タイヤの挙動について、踏込み部のパターン排水に着目した。踏込み部とは、タイヤが転動するときに、タイヤが路面に近づくまたは接触する付近を示している。
【００７７】
図２７に示すように、タイヤの排水性、特にハイドロプレーニング（以下、ハイプレという）に関して、タイヤの周辺部は、接地面近傍で次のＡ領域からＣ領域の３つの領域に分類できる。
【００７８】
Ａ領域：厚い水膜上（水の慣性効果、動水圧主体、ダイナミックハイプレ）
Ｂ領域：薄い水膜上 (粘性効果が主体、ビスカスハイプレ）
Ｃ領域：完全にＤＲＹ接地
なお、水深が厚い（１０mm程度の）場合や、路面に凹凸があって粘性効果が無視できる場合はＡ領域のダイナミックハイプレが重要である。
【００７９】
上記ダイナミックハイプレ（Ａ領域）が生じる理由としては、次の２つの理由が考えられる。
【００８０】
１：タイヤと流体（本実施の形態では、水）が高速で衝突し、その速度の２乗に比例する動水圧が作用すること。
【００８１】
２：踏込み部の動水圧が接地圧を超えると浮き上がる。なお、踏込み部の水をパターンで排水させると動水圧が下がり、ハイプレを抑制することができる。
【００８２】
図２８（Ａ）に示すように、路面１８上をタイヤ（タイヤモデル３０）が転動方向（図２８（Ａ）の矢印Ｍ方向）に転動する場合には、踏込み部付近５０において、タイヤモデル３０と路面１８との間でタイヤ転動側に流体２０が主に貯留する。この場合の圧力関係を考えると、図２８（Ｂ）に示すようになる。タイヤモデル３０と流体（水）が衝突し、その速度の２乗に比例して踏込み部に圧力５２（図２８（Ｂ）に一点鎖線で示す）が発生する。タイヤモデル３０と路面１８とが接触している付近は、圧力５４（図２８（Ｂ）に点線で示す）が発生している。このように、ダイナミックハイプレ（Ａ領域）における圧力が支配的になる。
【００８３】
そこで、本実施の形態では、タイヤモデル３０として、全周が平坦なスムースタイヤモデルを基本とし、踏込み部の解析が容易となるに必要な一部のパターンをスムースタイヤモデルに有させて解析を行う。なお、以下の説明では、本解析を、ＧＬ (Ｇｌｏｂａｌ−Ｌｏｃａｌ）解析と呼ぶ。
【００８４】
次に、本実施の形態におけるＧＬ解析を説明する。このＧＬ解析の概略は、次の手順１〜手順４により実施できる。
【００８５】
＜ＧＬ解析の手順＞
手順１：スムースタイヤモデル、パターンモデル(一部）とパターンに貼りつける部分のベルトモデルを準備（図２９参照）
手順２：スムースタイヤモデルの転動及びハイプレ解析
（global analysys:Ｇ解析、図３０参照）
手順３：スムースタイヤモデルの結果から、パターン部(一部）に貼り付けるベルトモデル（パターンモデルの一部と同じ）の転動軌跡を計算する。具体的には、ベルトモデル（シェル）の全節点の転動中の変位を出力し（これを速度に変換して出力してもよい。なお、ＦＥＭソフト上の制約や、変位のまま求めることができればそれでも良い）、パターンモデル(一部）をベルトモデルに貼りつけ、ベルトモデルの節点に強制速度（変位でも可）を付与
手順４：手順３までによってパターン部(一部）のみを転動させることが可能であるので、パターン部に対応する流体メッシュを準備し、パターン部のみを排水性解析
（local analysys:Ｌ解析、図３１参照）
なお、評価は流体反力・水圧分布・流れ解析で行なう。
【００８６】
詳細には、上記実施の形態と略同様であり、まず、タイヤモデル、流体モデルを作成し、路面モデルの作成と共に摩擦係数μの選択により路面状態を入力する（図２のステップ１００〜１０６）。この場合、タイヤモデルは、スムースタイヤモデルである。また、パターンモデル(一部）とパターンに貼りつける部分のベルトモデルを作成する。
【００８７】
次に、タイヤ転動時またはタイヤ非転動時の境界条件、タイヤの向きを表す付与条件の両条件を設定し（図２のステップ１０８）、タイヤモデルの変形計算及び流体計算等を行う（図２のステップ１１０〜１２０）。これは、スムースタイヤモデルの転動及びハイプレ解析（global analysys:Ｇ解析、図３０参照）である。
【００８８】
そして、スムースタイヤモデルの結果から、パターン部(一部）に貼り付けるベルトモデル（パターンモデルの一部と同じ）の転動軌跡を計算する。これによってパターン部(一部）のみが転動されるので（図３１）、パターン部に対応する流体メッシュを準備し、パターン部のみを排水性解析する。これは、パターンモデルの一部であるパターン部のみの解析（local analysys:Ｌ解析）である。ここで、図３１に示すように、パターン部(一部）の転動により、パターン部は、位置状態Ｌ１〜位置状態Ｌ１３に推移することになる。
【００８９】
このように、本実施の形態では、スムースタイヤモデルを基本とし、パターンの一部を用いて解析するＧＬ (Ｇｌｏｂａｌ−Ｌｏｃａｌ）解析を行っているので、次の３つの利点を得ることができる。
１：計算時間の短縮。本発明者は、細かいメッシュで全周のパターンモデルで解析した場合、約１ヶ月を必要とした計算時間を、約２日に短縮することができることを確認した。
２：各種モデル作成が簡単になる。特に、タイヤモデルにおいてパターンを全周用意する必要がない。
３：（ダイナミック）ハイプレで重要な、踏込み部パターンの入水時の排水性だけを簡単に解析できる。
【実施例】
【００９０】
以下、図面を参照して、本発明の実施例を説明する。本実施例は、ラジアルタイヤの性能予測に本発明を適用したものである。
【００９１】
図１７は、空気入りラジアルタイヤの回転軸を含む平面による断面のうち、左半断面を簡略図解した線図である。右半断面も非対称を含め左半同様である。ここでのリム及び内圧は、日本自動車タイヤ協会の”ＪＡＴＭＡ  ＹＥＡＲ  ＢＯＯＫ”にて規定されているラジアルプライタイヤに対応した適用サイズのリム及び空気圧−負荷能力対応表に基づいている。このタイヤを基にして、性能予測のためのモデル化を行い、特にパターンＡ、パターンＢの２種のタイヤ性能を行い、予測結果、実測結果を合わせて示した。
【００９２】
本実施例としてモデル化・試作したタイヤは、タイヤサイズは２０５／６５Ｒ１５であり、目標性能は、旋回ハイドロプレーニング性能とした。タイヤの外面形状をレーザーで測定し、設計図面・実際のタイヤからの断面データよりタイヤ断面モデルを作成し、周方向に展開してタイヤの３Ｄモデル（数値モデル）を作成した。パターンは設計図面に基づき３Ｄモデルを作成し、タイヤ３Ｄモデルにトレッド部として貼り付けた。流体モデルは水深１０ｍｍ、深さ方向３０ｍｍ、進行方向２５００ｍｍ、幅方向３００ｍｍの領域をモデル化し、タイヤには時速７５ｋｍに相当する回転速度を与え、路面モデルには摩擦係数μ＝０．３を与えている。
【００９３】
試作したタイヤの旋回ハイドロプレーニング性能評価試験では、上記のタイヤを６ＪＪ−１５のリムに内圧２．２ｋｇ／ｃｍ2で組み付け、乗用車に装着して旋回半径１００Ｒの路面内に配置された水深１０ｍｍのプールに定速度で進入し、テストドライバーによる旋回ハイドロプレーニング発生速度の評価を行った。同時に、旋回時のスリップ角及びキャンバー角を測定し、上記で示したタイヤモデルをそれぞれの分だけ傾けた。結果はハイドロプレーニング発生速度の指数で表現し、指数小が良である。
【００９４】
図１９には、本発明によるタイヤのトレッドパターン付近の流れ（速度、方向）を示しており、ｏｕｔ側ショルダ部における流線が、ほぼ巾方向に伸びており、また、主溝に沿った流線はｏｕｔ側にシフトしている。図２０に示すように旋回時はタイヤの接地形状が左右非対称になる。図１９では、この接地形状を良く表現している。また、流れも形状の変化によって、左右非対称の流れとなっており、このことから、直進時、旋回時の両ハイドロプレーニング性能を向上するためには、直進時と旋回時の両方の排水性を考慮したパターン設計が必要であることが分かる。
【００９５】
そこでリブ溝部分とラグ溝部分の寸法を変更したトレッドパターン（パターンＡ（図２１）、パターンＢ（図２２）に示す）を準備し、水圧、流量、流れ速度を比較した。パターンＡとパターンＢはセンター陸部の両側にあるリブ溝幅と２nd部、ショルダ部に配置するラグ溝幅が異なる。パターンＡの溝幅に対して、パターンＢの溝幅は２倍の溝幅である。またタイヤ上向き流体力（図１８）も比較し、実際に製造して評価した旋回ハイドロプレーニング性能と比較した。
【００９６】
【表１】
2007210475.tif 000003
【００９７】
表１より、パターンＡよりパターンＢの方が水圧は低く、流量・流速が大となっており、上向き流体力も低減されている。図２３、図２４に両者の水圧を比較したものを示し、図２５、２６に流れを比較したものを示す。図２３〜２６からもパターンＢのほうが排水性に優れていることが分かる。また、実測旋回ハイドロプレーニング性能もパターンＢの方が優れていることが分かる。
【図面の簡単な説明】
【００９８】
【図１】本実施の形態においてタイヤ性能を予測するために利用するコンピュータである。
【図２】本実施の形態においてタイヤ性能を予測する処理手順を表したフロー図である。
【図３】タイヤ基本モデル作成の処理手順を表したフロー図である。
【図４】タイヤ径方向断面を表したタイヤモデルの平面図である。
【図５】タイヤ断面形状を表した３Ｄモデルの斜視図である。
【図６】タイヤを表した３Ｄモデルの斜視図である。
【図７】要素分析を行うときのモデルについて表したものであり、（Ａ）はゴム部分を、（Ｂ）は補強材を説明するためのイメージ図である。
【図８】流体モデル作成の処理手順を表したフロー図である。
【図９】流体モデルを表したものであり、（Ａ）は３Ｄモデルを表した斜視図、（Ｂ）は３Ｄモデルの上面を表した平面図である。
【図１０】転動時の付与条件及び境界条件を設定する処理手順を表したフロー図である。
【図１１】非転動時の付与条件及び境界条件を説明するための説明図である。
【図１２】（Ａ）は、転動時の境界条件を説明するための説明図であり、（Ｂ）は、非転動時の境界条件を説明するための説明図である。
【図１３】（Ａ）は、スリップ角を説明するための説明図であり、（Ｂ）は、キャンバー角を説明するための説明図である。
【図１４】境界条件を付加する処理手順を表したフロー図である。
【図１５】タイヤモデルと流体モデルの干渉領域を表した平面図である。
【図１６】流体モデルをタイヤモデルの断面で分割して計算することを説明する説明図であり、（Ａ）は分割前、（Ｂ）は分割後を表している。
【図１７】空気入りラジアルタイヤの回転軸心を含む平面による断面のうち左半断面を簡略した線図である。
【図１８】タイヤ全体にかかる上向きにかかる流体力を説明するための線図である。
【図１９】タイヤのトレッドパターン付近の流れ（速度、方向）を示す線図である。
【図２０】実タイヤの接地形状を説明するための線図である。
【図２１】リブ溝部分とラグ溝部分の寸法を変更したパターンＡのトレッドパターンを表した線図である。
【図２２】リブ溝部分とラグ溝部分の寸法を変更したパターンＢのトレッドパターンを表した線図である。
【図２３】パターンＡのトレッドパターンについての水圧を表した線図である。
【図２４】パターンＢのトレッドパターンについての水圧を表した線図である。
【図２５】パターンＡのトレッドパターンについての流体の流れを表した線図である。
【図２６】パターンＢのトレッドパターンについての流体の流れを表した線図である。
【図２７】接地面近傍のタイヤモデルの周辺部を説明するための説明図である。
【図２８】接地面近傍の圧力関係を説明するための説明図であり、（Ａ）は路面とタイヤモデルと流体との間の位置関係を示し、（Ｂ）は位置に対応する圧力関係を示している。
【図２９】スムースタイヤモデル、パターンモデル(一部）、及びパターンに貼りつける部分のベルトモデルを示す斜視図である。
【図３０】スムースタイヤモデルの転動を示すイメージ図である。
【図３１】スムースタイヤモデルに貼り付けたパターンモデルの一部がタイヤモデルの転動により推移することを示すイメージ図である。
【符号の説明】
【００９９】
１０  キーボード
１２  コンピュータ本体
１４  ＣＲＴ
【図１】
2007210475.tif 000004
【図２】
2007210475.tif 000005
【図３】
2007210475.tif 000006
【図４】
2007210475.tif 000007
【図５】
2007210475.tif 000008
【図６】
2007210475.tif 000009
【図７】
2007210475.tif 000010
【図８】
2007210475.tif 000011
【図１０】
2007210475.tif 000012
【図１１】
2007210475.tif 000013
【図１２】
2007210475.tif 000014
【図１３】
2007210475.tif 000015
【図１４】
2007210475.tif 000016
【図１５】
2007210475.tif 000017
【図１６】
2007210475.tif 000018
【図１７】
2007210475.tif 000019
【図１８】
2007210475.tif 000020
【図２１】
2007210475.tif 000021
【図２２】
2007210475.tif 000022
【図２３】
2007210475.tif 000023
【図２４】
2007210475.tif 000024
【図２５】
2007210475.tif 000025
【図２６】
2007210475.tif 000026
【図２７】
2007210475.tif 000027
【図２８】
2007210475.tif 000028
【図２９】
2007210475.tif 000029
【図３０】
2007210475.tif 000030
【図３１】
2007210475.tif 000031
【図９】
2007210475.tif 000032
【図１９】
2007210475.tif 000033
【図２０】
2007210475.tif 000034