(57)【要約】【課題】トレッドブロック列のタイヤ周方向位置をずらした修正トレッドパターンのパターンノイズ性能を少ない工数で且つ比較的良好な精度で評価することができる。【解決手段】タイヤ性能シミュレーション方法は、タイヤの周方向に配置された複数のトレッドブロック列毎に、タイヤが路面と接地する接地面内において発生する接地面内変動力の時刻歴である接地面内変動力波形を算出し、複数のトレッドブロック列の周方向の予め定めた基準位置に対するずらし量を各々設定した複数のずらしパターンを設定し、複数のずらしパターンの各々について、複数のトレッドブロック列の周方向の予め定めた基準位置に対するずらし量に応じて、接地面内変動力波形を各々シフトして加算し、複数のずらしパターンの各々について、加算された接地面内変動力波形から接地面内変動力の最大値と最小値との差を求め、求めた差が予め定めた閾値以下となるずらしパターンを選択する。【選択図】図３
2013180740.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
タイヤの周方向に配置された複数のトレッドブロック列毎に、前記タイヤが路面と接地する接地面内において発生する接地面内変動力の時刻歴である接地面内変動力波形を算出する算出ステップと、
前記複数のトレッドブロック列の前記周方向の予め定めた基準位置に対するずらし量を各々設定した複数のずらしパターンを設定する設定ステップと、
前記複数のずらしパターンの各々について、前記複数のトレッドブロック列の前記周方向の予め定めた基準位置に対するずらし量に応じて、前記接地面内変動力波形を各々シフトして加算する加算ステップと、
前記複数のずらしパターンの各々について、加算された前記接地面内変動力波形から接地面内変動力の最大値と最小値との差を求め、求めた差が予め定めた閾値以下となるずらしパターンを選択するステップと、
を含むタイヤ性能シミュレーション方法。
【請求項２】
前記ずらし量は、前記複数のトレッドブロック列のピッチのうち最大のピッチに対して、５〜１５％の範囲内で設定される
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】
タイヤの周方向に配置された複数のトレッドブロック列毎に、前記タイヤが路面と接地する接地面内において発生する接地面内変動力の時刻歴である接地面内変動力波形を算出する算出手段と、
前記複数のトレッドブロック列の前記周方向の予め定めた基準位置に対するずらし量を各々設定した複数のずらしパターンを設定する設定手段と、
前記複数のずらしパターンの各々について、前記複数のトレッドブロック列の前記周方向の予め定めた基準位置に対するずらし量に応じて、前記接地面内変動力波形を各々シフトして加算する加算手段と、
前記複数のずらしパターンの各々について、加算された前記接地面内変動力波形から接地面内変動力の最大値と最小値との差を求め、求めた差が予め定めた閾値以下となるずらしパターンを選択する選択手段と、
を含むタイヤ性能シミュレーション装置。
【請求項４】
タイヤの周方向に配置された複数のトレッドブロック列毎に、前記タイヤが路面と接地する接地面内において発生する接地面内変動力の時刻歴である接地面内変動力波形を算出する算出ステップと、
前記複数のトレッドブロック列の前記周方向の予め定めた基準位置に対するずらし量を各々設定した複数のずらしパターンを設定する設定ステップと、
前記複数のずらしパターンの各々について、前記複数のトレッドブロック列の前記周方向の予め定めた基準位置に対するずらし量に応じて、前記接地面内変動力波形を各々シフトして加算する加算ステップと、
前記複数のずらしパターンの各々について、加算された前記接地面内変動力波形から接地面内変動力の最大値と最小値との差を求め、求めた差が予め定めた閾値以下となるずらしパターンを選択するステップと、
を含む処理をコンピュータに実行させるためのタイヤ性能シミュレーションプログラム。
【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、タイヤ性能シミュレーション装置、及びタイヤ性能シミュレーションプログラムに係り、より詳しくは、有限要素法によりタイヤの性能を解析するためのタイヤ性能シミュレーション方法、タイヤ性能シミュレーション装置、及びタイヤ性能シミュレーションプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
タイヤのトレッドパターンに起因する騒音の中で問題となる現象の１つに、パターンノイズ（走行中の車室内騒音）がある。パターンノイズは、例えば特許文献１に記載されているように、ラグ溝などの剛性的な不連続部分で発生するタイヤ車軸力の変動に起因する。
【０００３】
パターンノイズ性能を予測評価するには、例えば特許文献２に記載されているように、パターン付きタイヤモデルによるＦＥＭ転動計算により求められる車軸力変動、各リブ毎（各トレッドブロック列毎）の接地面内変動力（全トレッドブロック列の接地面内変動力を合算したものが車軸力変動と対応）の転動時系列波形から予測する。
【０００４】
また、パターンノイズを改善するため、各トレッドブロック列の周方向位置をずらすことで接地形状と溝の幾何学的な関係を変化させ、各トレッドブロック列毎の接地面内変動力時系列波形の位相をずらし各々を打消す手法が用いられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−２１１９１６号公報
【特許文献２】特許第４０８７１９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、トレッドブロック列のタイヤ周方向位置をずらした修正パターンのパターンノイズ性能を確認するには、再度パターンモデリングからＦＥＭ転動計算を実施するか、実際のタイヤを用いて実測する必要があり、工数及びコストが増大する、という問題があった。
【０００７】
本発明は、上記事実を鑑みて成されたものであり、トレッドブロック列のタイヤ周方向位置をずらした修正トレッドパターンのパターンノイズ性能を少ない工数で且つ比較的良好な精度で評価することができるタイヤ性能シミュレーション方法、タイヤ性能シミュレーション装置、及びタイヤ性能シミュレーションプログラム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】
【０００８】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明のタイヤ性能シミュレーション方法は、タイヤの周方向に配置された複数のトレッドブロック列毎に、前記タイヤが路面と接地する接地面内において発生する接地面内変動力の時刻歴である接地面内変動力波形を算出する算出ステップと、前記複数のトレッドブロック列の前記周方向の予め定めた基準位置に対するずらし量を各々設定した複数のずらしパターンを設定する設定ステップと、前記複数のずらしパターンの各々について、前記複数のトレッドブロック列の前記周方向の予め定めた基準位置に対するずらし量に応じて、前記接地面内変動力波形を各々シフトして加算する加算ステップと、前記複数のずらしパターンの各々について、加算された前記接地面内変動力波形から接地面内変動力の最大値と最小値との差を求め、求めた差が予め定めた閾値以下となるずらしパターンを選択するステップと、を含むことを特徴とする。
【０００９】
この発明によれば、トレッドブロック列のタイヤ周方向位置をずらしたタイヤモデルを作成することなく、各トレッドブロック列の接地面内変動力波形をシフトさせて加算することによりトレッドブロック列全体の接地面内変動力波形が得られるので、修正したトレッドパターンのパターンノイズ性能を少ない工数で且つ比較的良好な精度で評価することができる。
【００１０】
なお、請求項２に記載したように、前記ずらし量は、前記複数のトレッドブロック列のピッチのうち最大のピッチに対して、５〜１５％の範囲内で設定されることが好ましい。
【００１１】
請求項３記載の発明のタイヤ性能シミュレーション装置は、タイヤの周方向に配置された複数のトレッドブロック列毎に、前記タイヤが路面と接地する接地面内において発生する接地面内変動力の時刻歴である接地面内変動力波形を算出する算出手段と、前記複数のトレッドブロック列の前記周方向の予め定めた基準位置に対するずらし量を各々設定した複数のずらしパターンを設定する設定手段と、前記複数のずらしパターンの各々について、前記複数のトレッドブロック列の前記周方向の予め定めた基準位置に対するずらし量に応じて、前記接地面内変動力波形を各々シフトして加算する加算手段と、前記複数のずらしパターンの各々について、加算された前記接地面内変動力波形から接地面内変動力の最大値と最小値との差を求め、求めた差が予め定めた閾値以下となるずらしパターンを選択する選択手段と、を含むことを特徴とする。
【００１２】
請求項４記載の発明のタイヤ性能シミュレーションプログラムは、タイヤの周方向に配置された複数のトレッドブロック列毎に、前記タイヤが路面と接地する接地面内において発生する接地面内変動力の時刻歴である接地面内変動力波形を算出する算出ステップと、前記複数のトレッドブロック列の前記周方向の予め定めた基準位置に対するずらし量を各々設定した複数のずらしパターンを設定する設定ステップと、前記複数のずらしパターンの各々について、前記複数のトレッドブロック列の前記周方向の予め定めた基準位置に対するずらし量に応じて、前記接地面内変動力波形を各々シフトして加算する加算ステップと、前記複数のずらしパターンの各々について、加算された前記接地面内変動力波形から接地面内変動力の最大値と最小値との差を求め、求めた差が予め定めた閾値以下となるずらしパターンを選択するステップと、を含む処理をコンピュータに実行させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、トレッドブロック列のタイヤ周方向位置をずらした修正トレッドパターンのパターンノイズ性能を少ない工数で且つ比較的良好な精度で評価することができる、という効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】タイヤの性能予測を実施するためのコンピュータの概略図である。
【図２】コンピュータの概略ブロック図である。
【図３】タイヤ性能シミュレーションプログラムのフローチャートである。
【図４】タイヤモデルの一部平面図である。
【図５】各トレッドブロック列の接地面内変動力波形の一例を示す図である。
【図６】各トレッドブロック列の接地面内変動力波形を加算した接地面内変動力波形を示す図である。
【図７】各トレッドブロック列のタイヤの周方向位置をずらした場合の接地面内変動力波形の一例を示す図である。
【図８】各トレッドブロック列のタイヤの周方向位置をずらした場合の接地面内変動力波形を加算した接地面内変動力波形を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。
【００１６】
図１には一例として空気入りタイヤのタイヤモデルの作成や設計、性能解析等を実施するためのタイヤ性能シミュレーション装置としてのコンピュータの概略が示されている。このコンピュータは、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３次元モデルの作成や設計等を実行するコンピュータ１２、コンピュータ１２による演算結果や各種画面等を表示するディスプレイ１４、及びディスプレイ１４に表示されたカーソルを所望の位置に移動させたり、カーソル位置のメニュー項目やオブジェクト等を選択したり選択解除したりドラッグしたりする操作を行うためのマウス１６を含んで構成されている。
【００１７】
コンピュータ１２は、図２に示すように、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）１２Ａ、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）１２Ｂ、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）１２Ｃ、不揮発性メモリ１２Ｄ、及び入出力インターフェース（Ｉ／Ｏ）１２Ｅがバス１２Ｆを介して各々接続された構成となっている。
【００１８】
Ｉ／Ｏ１２Ｅには、キーボード１０、ディスプレイ１４、マウス１６、ハードディスク１８、及び記録媒体としてのＣＤ−ＲＯＭ２０が挿抜可能なＣＤ−ＲＯＭドライブ２２が接続されている。
【００１９】
ハードディスク１８には、後述するタイヤ性能シミュレーションプログラムや、これらの実行に必要な各種パラメータやデータ等が記憶されている。ＣＰＵ１２Ａは、ハードディスク１８に記憶されたタイヤ性能シミュレーションプログラムを読み込んで実行する。
【００２０】
なお、後述するタイヤ性能シミュレーションプログラム等は、例えばＣＤ−ＲＯＭドライブ２２を用いてＣＤ−ＲＯＭ２０に対して読み書き可能とすることもできるので、後述するタイヤ性能シミュレーションプログラムは、予めＣＤ−ＲＯＭ２０に記録しておき、ＣＤ−ＲＯＭドライブ２２を介してＣＤ−ＲＯＭ２０に記録されたタイヤ性能シミュレーションプログラムを読み込んで実行してもよい。また、記録媒体としては、ＣＤ−ＲＯＭに限らず、ＤＶＤ−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ＣＤ−ＲＯＭドライブ２２に代えて、またはさらにＤＶＤ−ＲＯＭドライブ、ＭＤドライブ、ＭＯドライブ等を用いればよい。
【００２１】
次に、本実施の形態の作用として、コンピュータ１２で実行されるタイヤ性能シミュレーションプログラムの処理ルーチンについて図３に示すフローチャートを参照して説明する。
【００２２】
まず、ステップ１００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のタイヤの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。数値解析手法としては、例えば有限要素法（ＦＥＭ）を用いることができる。
【００２３】
従って、上記ステップ１００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、すなわち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、及び路面（後述）等の対象物を小さな幾つかの（有限の）小部分、すなわち要素に分割することをいう。この要素ごとに計算を行い全ての要素について計算した後、全部の要素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。
【００２４】
タイヤモデルの作成では、まず、タイヤ径方向断面のモデル（タイヤ断面モデル）を作成する。タイヤ断面モデルの外形は、例えばタイヤ外形をレーザー形状測定器等で計測した値を用いて作成することができる。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の正確な値を用いることができる。
【００２５】
タイヤの断面モデルを作成した後は、タイヤ断面モデルを周方向に一周分（３６０度）展開し、タイヤの３次元（３Ｄ）モデルを作成する。このようにして、タイヤモデルが作成される。
【００２６】
図４には、作成したタイヤモデルの一部の平面図を示した。同図に示すように、タイヤモデル３０は、複数のトレッドブロックがタイヤの周方向Ｓに沿って配置されたトレッドブロック列Ｒｉｂ１〜Ｒｉｂ４を備えている。
【００２７】
上記のようにしてタイヤモデルを作成した後には、ステップ１０２において、路面モデルを作成する。この路面モデルは、タイヤが接地する路面を複数の要素に要素分割することにより作成する。
【００２８】
上記のようにしてタイヤモデル及び路面モデルを作成した後には、ステップ１０４へ進み、境界条件の設定がなされる。この境界条件とは、タイヤモデルに解析上すなわちタイヤの挙動をシミュレートする上で必要なものであり、タイヤモデルに付与する各種条件である。
【００２９】
例えば、タイヤモデルを転動させるタイヤ転動時の場合、ステップ１０４の境界条件の設定は、タイヤモデルに内圧や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。
【００３０】
次のステップ１０６では、タイヤモデルの転動計算を行う。すなわち、タイヤモデルの変形計算を行う。このタイヤモデルの変形計算は、有限要素法に基づいて、境界条件が与えられたタイヤモデルの変形計算を行うものである。本実施形態では、図４に示したトレッドブロック列Ｒｉｂ１〜Ｒｉｂ４の各々について、タイヤが路面と接地する接地面内において発生する接地面内変動力の時刻歴である接地面内変動力波形を求める。図５には、トレッドブロック列Ｒｉｂ１〜Ｒｉｂ４の各々の接地面内変動力波形の一例を示した。
【００３１】
ステップ１０８では、トレッドブロック列Ｒｉｂ１〜Ｒｉｂ４の各々の接地面内変動力波形を加算する。すなわち、トレッドブロック列Ｒｉｂ１〜Ｒｉｂ４の各時間における接地面内変動力を各々加算することにより、トレッドブロック列Ｒｉｂ１〜Ｒｉｂ４の全体における接地面内変動力波形を求める。図６には、図５に示したトレッドブロック列Ｒｉｂ１〜Ｒｉｂ４の接地面内変動力波形を全て加算した接地面内変動力波形を示した。このトレッドブロック列Ｒｉｂ１〜Ｒｉｂ４の接地面内変動力波形を全て加算した接地面内変動力波形は、車軸力変動波形に対応する。
【００３２】
ステップ１１０では、トレッドブロック列Ｒｉｂ１〜Ｒｉｂ４のうち、図４に示すタイヤの周方向Ｓの予め定めた基準位置に対して上方又は下方へずらすトレッドブロック列、ずらす方向、及びずらし量を含むずらしパターンを複数設定する。このずらしパターンの設定は、ユーザーに設定させてもよいし、予め定めておいてもよい。
【００３３】
以下に、ずらしパターンの一例を示す。
【００３４】
【表１】
2013180740.tif 000003
なお、トレッドブロック列Ｒｉｂ１〜Ｒｉｂ４の各々をタイヤの周方向Ｓの予め定めた基準位置に配置したパターンを基本パターンとしている。すなわち、ステップ１００で作成したタイヤモデルにおけるトレッドブロック列Ｒｉｂ１〜Ｒｉｂ４の配置を基本パターンとして、ずらしパターン１は、基本パターンに対して、トレッドブロック列Ｒｉｂ１をタイヤの周方向Ｓに沿って図４において下方に２ｍｍずらすと共に、トレッドブロック列Ｒｉｂ４をタイヤの周方向Ｓに沿って図４において上方に２ｍｍずらしたパターンである。また、ずらしパターン２は、基本パターンに対して、トレッドブロック列Ｒｉｂ２をタイヤの周方向Ｓに沿って図４において下方に２ｍｍずらすと共に、トレッドブロック列Ｒｉｂ３をタイヤの周方向Ｓに沿って図４において上方に２ｍｍずらしたパターンである。また、ずらしパターン３は、基本パターンに対して、トレッドブロック列Ｒｉｂ１、Ｒｉｂ２をタイヤの周方向Ｓに沿って図４において下方に２ｍｍずらすと共に、トレッドブロック列Ｒｉｂ３、Ｒｉｂ４をタイヤの周方向Ｓに沿って図４において上方に２ｍｍずらしたパターンである。
【００３５】
なお、ずらし量の範囲を大きくすると、それに伴って計算時間が増大し、かつ予測精度が悪化する。このため、ずらし量の設定は、トレッドブロック列Ｒｉｂ１〜Ｒｉｂ４のピッチ（タイヤ周方向におけるトレッドブロック間の距離）のうち最大のピッチに対して５〜１５％の範囲内の量（長さ）とすることが好ましい。
【００３６】
ステップ１１２では、設定したずらしパターンの各々について、各トレッドブロック列のずらし量に応じて基本パターンの各トレッドブロック列Ｒｉｂ１〜Ｒｉｂ４の接地面内変動力波形をシフトし、これらを加算（合算）する。
【００３７】
例えば、ずらしパターン１では、基本パターンに対して、トレッドブロック列Ｒｉｂ１を下方に２ｍｍずらしているので、下方に２ｍｍずらす分に相当する時間分、図５に示す接地面内変動力波形を左方向へシフトする。また、ずらしパターン１では、トレッドブロック列Ｒｉｂ４を上方に２ｍｍずらしているので、上方に２ｍｍずらす分に相当する時間分、図５に示す接地面内変動力波形を右方向へシフトする。その後、トレッドブロック列Ｒｉｂ１〜Ｒｉｂ４の接地面内変動力波形を加算する。ずらしパターン２、３についても同様に、接地面内変動力波形をずらし量に応じてシフトさせて、トレッドブロック列Ｒｉｂ１〜Ｒｉｂ４の接地面内変動力波形を加算する。
【００３８】
図７には、ずらしパターン３でトレッドブロック列Ｒｉｂ１〜Ｒｉｂ４をシフトした場合の接地面内変動力波形を示した。また、図８には、図７に示したトレッドブロック列Ｒｉｂ１〜Ｒｉｂ４の接地面内変動力波形を加算した接地面内変動力波形を示した。
【００３９】
ステップ１１４では、ステップ１１２で計算した基本パターン及びずらしパターンの接地面内変動力波形のうち、接地面内変動力の最大値と最小値との差が予め定めた閾値以下となるパターンを選択する。接地面内変動力の最大値と最小値との差が予め定めた閾値以下（例えば５Ｎ以下）となるパターンが複数存在する場合は、接地面内変動力の最大値と最小値との差が最小となるパターンを選択する。
【００４０】
例えば図６に示すように、基本パターンにおけるトレッドブロック列Ｒｉｂ１〜Ｒｉｂ４全体の接地面内変動力波形を見ると、接地面内変動力の最大値と最小値との差が１０Ｎ程度あるのに対し、図８に示すように、ずらしパターン３におけるトレッドブロック列Ｒｉｂ１〜Ｒｉｂ４全体の接地面内変動力波形を見ると、接地面内変動力の最大値と最小値との差が５Ｎ以下に小さくなっているのが判る。従って、この場合は、基本パターンよりもずらしパターン３の方がパターンノイズを軽減できることとなる。
【００４１】
このように、本実施形態では、各トレッドブロック列をずらしたタイヤモデルを作成してトレッドブロック列全体の接地面内変動力波形を計算するのではなく、各トレッドブロック列の接地面内変動力波形をシフトさせて加算することによりトレッドブロック列全体の接地面内変動力波形を計算するので、トレッドブロック列のタイヤ周方向位置をずらした修正トレッドパターンのパターンノイズ性能を少ない工数で且つ比較的良好な精度で評価することができる。
【００４２】
また、各トレッドブロック列毎の接地面内変動力波形の時系列シフト量を様々な値に変更して各トレッドブロック列毎の接地面内変動力を合算することで簡易的に車軸力変動を計算し、これが最小となるシフト量を探索することにより、各トレッドブロック列の周方向位置のパターンノイズ性能面からの最適化を簡便に実施することができる。
【００４３】
（実施例）
【００４４】
次に、本発明の実施例について説明する。表１に示したずらしパターン１〜３について、本実施形態で説明した図３に示す簡易計算を実行した場合と、トレッドブロック列をずらしたタイヤモデルを各々作成してＦＥＭ転動計算を実行した場合と、トレッドブロック列をずらしたタイヤを作成して実測した場合と、のそれぞれにおいて掛かった時間を以下に示す。
【００４５】
【表２】
2013180740.tif 000004
表２に示すように、本実施形態で説明した簡易計算を実行することにより、工数を大幅に短縮できることが判った。
【００４６】
また、上記の簡易計算、ＦＥＭ転動計算、実測の各々について、基本パターンのタイヤ性能を１００として正規化した場合におけるずらしパターン１〜３のタイヤ性能を以下に示す。
【００４７】
【表３】
2013180740.tif 000005
表３に示すように、簡易計算の結果が、ＦＥＭ転動計算及び実測と定性的にほぼ一致することが判り、簡易計算においても十分にタイヤ性能を評価できることが判った。
【符号の説明】
【００４８】
１０ キーボード
１２ コンピュータ
１４ ディスプレイ
１６ マウス
１８ ハードディスク
２０ ＣＤ−ＲＯＭ
２２ ＣＤ−ＲＯＭドライブ
【図１】
2013180740.tif 000006
【図２】
2013180740.tif 000007
【図３】
2013180740.tif 000008
【図４】
2013180740.tif 000009
【図５】
2013180740.tif 000010
【図６】
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【図７】
2013180740.tif 000012
【図８】
2013180740.tif 000013