(57)【要約】【課題】ノイズの小さい加速度を算出することができるタイヤ性能解析方法を提供する。【解決手段】  タイヤ性能解析方法は、節点における速度の時間変化を計測する計測ステップと、計測ステップにおいて計測された速度の時間変化を近似する近似ステップと、近似ステップにおいて近似された速度の時間変化を時間微分して加速度を算出する算出ステップとを有する。【選択図】図２
2007015465.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくともトレッド部を有する空気入りタイヤを、有限個の要素でモデル化したタイヤモデルを用いて空気入りタイヤの性能を数値解析するタイヤ性能解析方法において、
前記タイヤモデルの節点における速度の時間変化を計測する計測ステップと、
前記計測ステップにおいて計測された前記速度の時間変化を近似する近似ステップと、
前記近似ステップにおいて近似された前記速度の時間変化を時間微分して加速度を算出する算出ステップとを有することを特徴とするタイヤ性能解析方法。
【請求項２】
前記計測ステップにおける前記速度の時間変化は、前記タイヤモデルの節点における変位の時間変化を計測し、前記変位の時間変化を近似した後に、前記近似された変位の時間変化を時間微分して計測されることを特徴とする請求項１に記載のタイヤ性能解析方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくともトレッド部を有する空気入りタイヤを、有限個の要素でモデル化したタイヤモデルを用いて空気入りタイヤの性能を数値解析するタイヤ性能解析方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、空気入りタイヤを有限個の要素でモデル化することによってタイヤモデルを作成し、有限要素法(Ｆｉｎｉｔｅ  Ｅｌｅｍｅｎｔ  Ｍｅｔｈｏｄ(ＦＥＭ))を用いてこのタイヤモデルの性能を解析する方法が知られている。
【０００３】
近年においては、タイヤモデルの性能解析における計算のアルゴリズムとして、陽解法が用いられている(例えば、特許文献１)。これにより、時間軸にて解析が行われるため、注目する節点における加速度が、解析結果から直接得られることとなる。
【特許文献１】特許３４３１８１７号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記の方法を用いると、直接得られる変位、速度や加速度は、ノイズが大きいという問題があった。
【０００５】
特に、加速度は、タイヤモデル内部に伝播する応力波やタイヤモデルの離散化による振動や、タイヤモデルの要素毎に異なる変形より発生する力等により、図６に示すようにノイズが大きい。このようなノイズが大きい状態の結果では、構造や形状等が異なるタイヤモデル間における比較ができない場合があった。
【０００６】
そこで、本発明は、上述の問題に鑑み、ノイズの小さい加速度を算出することができるタイヤ性能解析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】
【０００７】
本発明のタイヤ性能解析方法が、節点における速度の時間変化を計測する計測ステップと、計測ステップにおいて計測された速度の時間変化を近似する近似ステップと、近似ステップにおいて近似された速度の時間変化を時間微分して加速度を算出する算出ステップとを有するため、ノイズの小さい加速度を算出することができる。
【０００８】
また、解析の種類や条件によって速度もノイズが大きい場合には、計測ステップにおける速度の時間変化が、節点における変位の時間変化を計測し、変位の時間変化を近似した後に、近似された変位の時間変化を時間微分して計測されるため、ノイズの小さい速度を算出することができ、これを用いてノイズの小さい加速度を算出することができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によると、ノイズの小さい加速度を算出することができるタイヤ性能解析方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
(タイヤ性能解析装置)
以下において、本実施形態におけるタイヤ性能解析装置２００について、図面を参照しながら説明する。
【００１１】
本実施形態におけるタイヤ性能解析装置２００の構成は、図１に示すように、入力部２１１と、処理部２１２と、記憶部２１３と、表示部２１４と、プログラム保持部２１５とを備える。
【００１２】
入力部２１１は、キーボード及びマウス等の機器であり、タイヤモデル１を解析するための必要な情報を入力する。入力部２１１に対して入力操作が行われることにより、対応するキー情報や位置情報が処理部２１２に伝達される。
【００１３】
処理部２１２は、各種情報設定部２１２ａと、タイヤモデル作成部２１２ｂと、速度計測部２１２ｃと、速度近似部２１２ｄと、加速度算出部２１２ｅと、結果出力部２１２ｆとから構成されている。
【００１４】
具体的に、各種情報設定部２１２ａは、入力部２１１に入力された各種情報を、記憶部２１３にデータとして設定する。
【００１５】
ここで、各種情報とは、空気入りタイヤのサイズやトレッドパターン、ゴムやコードの材料やその特性、空気圧や荷重等である。
【００１６】
タイヤモデル作成部２１２ｂは、各種情報設定部２１２ａによって設定された各種情報や、少なくともトレッド部を有するタイヤの形状や構造、トレッドパターン等のデータを示す設計データに基づいて、タイヤを有限個の要素でモデル化したタイヤモデル１を作成する。
【００１７】
なお、タイヤモデル１と共に、ホイールを有限個の要素でモデル化したホイールモデルや、路面を有限個の要素でモデル化した路面モデル等が必要な場合においては、タイヤモデル作成部２１２ｂが、タイヤモデル１と同様に、各種情報設定部２１２ａによって設定された各種情報のデータを示す設計データに基づいて、ホイールモデルや路面モデルを作成する。
【００１８】
速度計測部２１２ｃは、節点における速度の時間変化を計測する。
【００１９】
一般的に、計測された速度のノイズは小さいが、解析の種類や条件によってノイズが大きくなってしまう場合がある。このような場合には、節点における変位の時間変化を計測し、変位の時間変化を近似した後に、近似された変位の時間変化を時間微分して速度の時間変化を計測する。
【００２０】
速度近似部２１２ｄは、速度計測部２１２ｃにおいて計測された速度の時間変化を近似する。
【００２１】
加速度算出部２１２ｅは、速度近似部２１２ｄにおいて近似された速度の時間変化を時間微分して加速度を算出する。
【００２２】
結果出力部２１２ｆは、加速度算出部２１２ｅによって算出された加速度を、表示部２１４に表示させる。
【００２３】
記憶部２１３は、前述したように、入力部２１１に入力され、各種情報設定部２１２ａによって設定されたデータを記憶する。
【００２４】
表示部２１４は、前述したように、加速度算出部２１２ｅによって算出された加速度を表示する。また、この表示部２１４は、入力部２１１に入力された情報を表示してもよい。
【００２５】
プログラム保持部２１５は、加速度算出部２１２ｅ等を処理部２１２に実行させるためのタイヤ性能解析プログラムを保存する記憶媒体である。このタイヤ性能解析プログラムは、節点における速度の時間変化を計測する計測手順と、計測手順において計測された速度の時間変化を近似する近似手順と、近似手順において近似された速度の時間変化を時間微分して加速度を算出する算出手順とを実行させる。記憶媒体は、例えば、ＲＡＭ、ハードディスク、フレキシブルディスク、コンパクトディスク、ＩＣチップ、カセットテープ等が挙げられる。このようなプログラムを保持した記憶媒体によれば、プログラムの保存、運搬、販売等を容易に行うことができる。
【００２６】
(タイヤ性能解析方法)
次に、本実施形態に係るタイヤ性能解析方法について、図２乃至図５を用いて説明する。
【００２７】
図２のステップ１０において、各種情報設定部２１２ａは、入力部２１１に入力された各種情報を、記憶部２１３にデータとして設定する。
【００２８】
ステップ２０において、タイヤモデル作成部２１２ｂは、記憶部２１３に記憶された各種情報及び設計データに基づいて、タイヤを有限個の要素でモデル化したタイヤモデル１を作成する。また、タイヤモデル１と共に、ホイールモデルや路面モデル等が必要な場合においては、タイヤモデル作成部２１２ｂが、記憶部２１３に記憶された各種情報及び設計データに基づいて、ホイールや路面を有限個の要素でモデル化したホイールモデルや路面モデルを作成する。
【００２９】
図３は、本実施形態におけるタイヤモデル１と路面モデル３を示す図である。
【００３０】
同図に示すように、タイヤモデル１は、有限個の要素２でモデル化されている。
【００３１】
また、路面モデル３も、タイヤモデル１と同様に、有限個の要素２でモデル化されている。また、本実施形態において、路面モデル３は、突起４を有している。
【００３２】
図４は、図３のタイヤモデル１の、タイヤ幅方向における断面図である。同図に示すように、タイヤモデル１は、タイヤ表面のみではなく、内部においても、有限個の要素２でモデル化されている。
【００３３】
ステップ３０において、速度計測部２１２ｃは、節点における速度の時間変化を計測する。
【００３４】
図５に示すように、速度の時間変化(直接得られる速度)は、時間間隔を隔てて得られている。
【００３５】
また、一般的に、計測された速度のノイズは小さいが、解析種類や条件によっては、速度の時間変化においてもノイズが大きくなることがある。
【００３６】
このような場合に、速度の時間変化は、節点における変位の時間変化を計測し、変位の時間変化を近似した後に、近似された変位の時間変化を時間微分して計測される。
【００３７】
速度は変位の一階時間微分であるため、後述する速度の時間変化の近似方法と同一の方法を変位に対して行う。ここで、変位から加速度を算出するには、二階時間微分であるため、二階時間微分が連続になるような関数や多項式を用いて近似する。これにより、ノイズの少ない速度の時間変化を得ることができる。
【００３８】
ステップ４０において、速度近似部２１２ｄは、速度計測部２１２ｃにおいて計測された速度の時間変化を近似する。
【００３９】
なお、速度の時間変化は、時間間隔を隔てて得られているとして説明したが、実際は、物理現象として連続的であるため、速度近似部２１２ｄが、この速度の時間変化を近似する。この近似は、一階の時間微分が連続となるような関数や多項式を用いる。例えば、下記式(Ｉ)
ｆ(ｔ)＝ａ×ｔ２＋ｂ×ｔ＋ｃ・・・(Ｉ)
や、下記式(ＩＩ)
ｆ(ｔ)＝ａ×ｓｉｎ(ｂ×ｔ＋ｃ)＋ｄ×ｃｏｓ(ｅ×ｔ＋ｆ)・・・(ＩＩ)
が用いられる。また、より高次な多項式、ｅｘｐやｌｏｇ、また、これらの組み合せを用いて近似してもよい。さらに、誤差を最小限にするために、最小自乗法、数理計画的最適化手法、ニューラルネットワーク、遺伝的アルゴリズム等を利用することも可能である。速度の時間変化を近似させる方法としては、上述したような公知の方法を用いればよく、特に限定はされない。
【００４０】
また、解析を行った全時間領域を近似するのではなく、図５に示すように、注目する時間領域のみを設定し、その領域内のみを近似することで、簡単な関数や多項式で精度の良い近似が可能となる。
【００４１】
ステップ５０において、加速度算出部２１２ｅは、速度近似部２１２ｄにおいて近似された速度の時間変化を時間微分して加速度を算出する。
【００４２】
ステップ６０において、結果出力部２１２ｆは、加速度算出部２１２ｅによって算出された加速度を、表示部２１４に表示させる。
【００４３】
(本実施形態に係るタイヤ性能解析方法の作用・効果)
本発明のタイヤ性能解析方法によると、節点における速度の時間変化を計測する計測ステップと、計測ステップにおいて計測された速度の時間変化を近似する近似ステップと、近似ステップにおいて近似された速度の時間変化を時間微分して加速度を算出する算出ステップとを有するため、ノイズの小さい加速度を算出することができる。
【００４４】
本来、加速度は、速度変化が最も大きいところで大きくなるはずであるが、図５に示すように、直接得られた加速度では、本来大きくなるべきタイミングとはずれている。また、同図に示すように、ノイズが大きいという問題がある。
【００４５】
本発明の加速度の算出方法を用いることによって、図５に示すように、ノイズの小さい加速度を算出することができ、また、加速度が大きくなるタイミングを的確に算出することができる。
【００４６】
また、解析の種類や条件によって速度もノイズが大きい場合に、計測ステップにおける速度の時間変化が、節点における変位の時間変化を計測し、変位の時間変化を近似した後に、近似された変位の時間変化を時間微分して計測されるため、ノイズの小さい速度を算出することができ、これを用いてノイズの小さい加速度を算出することができる。
【実施例】
【００４７】
以下において、本発明のタイヤ性能解析方法における実施例について説明する。
【００４８】
タイヤモデルを作成し、このタイヤモデルが、図３に示すような突起上を通過する時点における加速度を、３つの方法(実施例１乃至実施例３)を用いて算出した。また、比較として、解析結果より直接加速度を得、実測の加速度の最大値を１００として、指数表示した。
【００４９】
なお、タイヤのサイズは、ＰＳＲ２０５／５５Ｒ１６、ホイールのサイズは、６．５ＪＪ×１５であり、内圧が２００ｋＰａ、荷重が４．０ｋＮ、突起の半円が２０ｍｍであった。
【００５０】
(実施例１)
実施例１においては、速度を、５次多項式を用いて近似した。
【００５１】
(実施例２)
実施例２においては、変位を、５次多項式を用いて近似した。
【００５２】
(実施例３)
実施例３においては、速度を、５次多項式と、ｓｉｎ、ｃｏｓとの組み合せを用いて近似した。
【００５３】
得られた結果を表１に示す。
【表１】
2007015465.tif 000003
【００５４】
表１の結果より、実施例１は、比較例１に比べて、実測値に近い指数を得ていることが分かった。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本実施形態に係るタイヤ性能解析装置の構成を示す図である。
【図２】本実施形態に係るタイヤ性能解析方法を示すフロー図である。
【図３】本実施形態に係るタイヤモデル及び路面モデルを示す図である。
【図４】本実施形態に係るタイヤモデルのタイヤ幅方向断面を示す図である。
【図５】本実施形態に係る速度及び加速度を示すグラフである。
【図６】従来の速度及び加速度を示すグラフである。
【符号の説明】
【００５６】
１…タイヤモデル
２…要素
３…路面モデル
２００…タイヤ性能解析装置
２１１…入力部
２１２…処理部
２１２ａ…各種情報設定部
２１２ｂ…タイヤモデル作成部
２１２ｃ…速度計測部
２１２ｄ…速度近似部
２１２ｅ…加速度算出部
２１２ｆ…結果出力部
２１３…記憶部
２１４…表示部
２１５…プログラム保持部
【図１】
2007015465.tif 000004
【図２】
2007015465.tif 000005
【図３】
2007015465.tif 000006
【図４】
2007015465.tif 000007
【図５】
2007015465.tif 000008
【図６】
2007015465.tif 000009