(57)【要約】【課題】効率的に且つ精度良く、パンク時のランフラットタイヤの耐久性について予測する。【解決手段】本発明に係るシミュレーション方法は、タイヤを有限個の要素１０に分割することによってタイヤモデル１を生成する工程Ａと、タイヤモデル１のサイド部に対応する領域１Ｂにおいて、故障箇所Ａを設定する工程Ｂと、設定された故障箇所Ａの周辺の一定領域Ｂを決定する工程Ｃと、一定領域Ｂ内の発熱量分布を算出する工程Ｄと、かかる発熱量分布に基づいて、タイヤモデル１の耐久性を予測する工程Ｅとを有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
タイヤを有限個の要素に分割することによってタイヤモデルを生成する工程Ａと、
前記タイヤモデルのサイド部に対応する領域において、故障箇所を設定する工程Ｂと、
設定された前記故障箇所の周辺の一定領域を決定する工程Ｃと、
前記一定領域内の発熱量分布を算出する工程Ｄと、
前記発熱量分布に基づいて、前記タイヤモデルの耐久性を予測する工程Ｅとを有することを特徴とするシミュレーション方法。
【請求項２】
前記工程Ｄは、
前記一定領域内における各要素の発熱量を算出する工程Ｄ１と、
前記各要素の発熱量に基づいて、前記一定領域内の発熱量分布を算出する工程Ｄ２とを有することを特徴とする請求項１に記載のシミュレーション方法。
【請求項３】
前記工程Ｄ１において、前記タイヤモデルの変形解析結果及び前記タイヤを形成する材料の損失係数に基づいて、前記各要素の発熱量を算出することを特徴とする請求項２に記載のシミュレーション方法。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか一項に記載のシミュレーション方法を実行することを特徴とするシミュレーション装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シミュレーション方法及びシミュレーション装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
有限要素法（ＦＥＭ：Ｆｅｎｉｔｅ  Ｅｌｅｍｅｎｔ  Ｍｅｔｈｏｄ）を用いると、実物のタイヤを作成・試験せずに、各種タイヤ性能を予測することができるため、有限要素法は、開発上、極めて有効な手段であり、以下に述べるランフラットタイヤの耐久性の予測においても活用されている。
【０００３】
ランフラットタイヤは、パンク等により、空気圧が不十分か又はほとんどゼロとなった場合にも、一定距離を走行できるタイヤである。かかるランフラットタイヤとしては、特に、タイヤのサイド部をゴムにより補強したサイド補強型ランフラットタイヤが主流となっているが、ランフラット走行時（空気圧が不十分か又はほとんどゼロとなった場合）の耐久性を更に向上させる研究が現在進められている。
【０００４】
サイド補強型ランフラットタイヤの耐久性に関して、現在までに以下のような知見が得られている。
【０００５】
ランフラット走行時においては、タイヤ転動に伴い、サイド部が大きく変形を繰り返すため、サイド部が徐々に劣化し最終的に走行できなくなる。
【０００６】
また、サイド部の変形に伴い、サイド部を補強するゴムが発熱を起すが、かかるゴムの発熱により、さらに劣化が進行しやすくなることが知られている。
【０００７】
これらの知見から、ランフラットタイヤの耐久性の予測計算には、サイド部における変形・発熱を考慮する必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００５-３０６１１３号公報
【特許文献２】特許第４２５５０５３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、ランフラットタイヤの耐久性のシミュレーション計算は、ランフラットタイヤ走行時のサイド部の変形・発熱の影響が非常に大きいことから、多大な時間を要するという問題点があった。
【００１０】
そこで、本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、効率的に且つ精度良く、パンク時のランフラットタイヤの耐久性について予測することができるシミュレーション方法及びシミュレーション装置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】
【００１１】
本発明の第１の特徴は、シミュレーション方法であって、タイヤを有限個の要素に分割することによってタイヤモデルを生成する工程Ａと、前記タイヤモデルのサイド部に対応する領域において、故障箇所を設定する工程Ｂと、設定された前記故障箇所の周辺の一定領域を決定する工程Ｃと、前記一定領域内の発熱量分布を算出する工程Ｄと、前記発熱量分布に基づいて、前記タイヤモデルの耐久性を予測する工程Ｅとを有することを要旨とする。
【００１２】
本発明の第１の特徴において、前記工程Ｄは、前記一定領域内における各要素の発熱量を算出する工程Ｄ１と、前記各要素の発熱量に基づいて、前記一定領域内の発熱量分布を算出する工程Ｄ２とを有してもよい。
【００１３】
本発明の第１の特徴において、前記工程Ｄ１において、前記タイヤモデルの変形解析結果及び前記タイヤを形成する材料の損失係数に基づいて、前記各要素の発熱量を算出してもよい。
【００１４】
本発明の第２の特徴は、シミュレーション装置であって、上述の特徴を有するシミュレーション方法を実行することを要旨とする。
【発明の効果】
【００１５】
以上説明したように、本発明によれば、効率的に且つ精度良く、パンク時のランフラットタイヤの耐久性について予測することができるシミュレーション方法及びシミュレーション装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るシミュレーション方法について示すフローチャートである。
【図２】本発明の第１の実施形態に係るシミュレーション方法で用いられるタイヤモデルの一例を示す斜視図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係るシミュレーション方法で用いられるタイヤモデルの一例を示す断面図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係るシミュレーション方法で用いられるタイヤモデルにおける発熱量分布の一例を示す断面図である。
【図５】本発明の第１の実施形態に係るシミュレーション方法を実行するためのコンピュータ装置の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
（本発明の第１の実施形態に係るシミュレーション方法）
図１乃至図５を参照して、本発明の第１の実施形態に係るシミュレーション方法について説明する。具体的には、パンク時のランフラットタイヤの耐久性を予測するシミュレーション方法について説明する。
【００１８】
図１に示すように、ステップＳ１０１において、ランフラットタイヤを有限個の要素１０に分割することによってタイヤモデル１を生成する。図２に、タイヤモデル１の斜視図を示し、図３に、タイヤモデル１の断面図を示す。
【００１９】
例えば、タイヤモデル１は、有限要素法に対応した要素分割、すなわち、メッシュ分割を用いて、タイヤを複数の要素１０に分割することによって、コンピュータ装置によって取り扱い可能な形式に数値化されたものである。
【００２０】
具体的には、タイヤモデル１を生成する際には、タイヤモデル１を構成する要素１０の各々に対して、節点座標値や形状や材料定数（例えば、密度や弾性率や減衰係数や損失係数（ｔａｎσ）等）を設定する。
【００２１】
ステップＳ１０２において、タイヤモデル１において故障箇所Ａを設定する。例えば、かかるシミュレーション方法において、タイヤモデル１のサイド部に対応する領域１Ｂにおいて、かかる故障箇所Ａを設定することができるように規定されていてもよい。
【００２２】
ここで、複数の要素１０によって故障箇所Ａを設定してもよいし、要素１０単位で故障箇所Ａを設定してもよい。
【００２３】
ステップＳ１０３において、ステップＳ１０２において設定された故障箇所Ａの周辺の一定領域Ｂを決定する。
【００２４】
また、評価対象の故障箇所Ａが複数存在する場合、複数の一定領域Ｂを設定してもよい。
【００２５】
例えば、サイド補強ゴムにおける耐久性を予測する場合、補強ゴムにおける発熱量が最も大きく、補強ゴムから外表面に向かって熱が伝わるため、補強ゴムだけでなくサイドゴム（熱が伝わる方向の部材）を含めた全サイドウォール部材に対応する要素１０を含めた領域を、かかる一定領域Ｂとすることで、かかる予測の精度が向上する。
【００２６】
ステップＳ１０４において、故障箇所Ａの周辺の一定領域Ｂ内における各要素１０の発熱量を算出する。
【００２７】
ここで、タイヤモデル１の変形解析結果及びタイヤを形成する材料の損失係数（ｔａｎσ）に基づいて、各要素１０の発熱量を算出してもよい。
【００２８】
例えば、一般的なタイヤモデル１の変形解析を行い、得られた歪み及び応力からタイヤモデル１の１周分の歪み及び応力を算出し、フーリエ近似によって歪みエネルギーを算出し、かかる歪みエネルギーに材料の損失係数（ｔａｎσ）を乗算し、発熱量（歪みエネルギーロス）を算出してもよい（例えば、非特許文献１参照）。
【００２９】
また、一般的なタイヤモデル１の転動中の変形解析だけではなく、計算時間の短縮や計算の安定性を重視して、タイヤモデル１の平押し解析の結果を用いてもよい。
【００３０】
ステップＳ１０５において、故障箇所Ａの周辺の一定領域Ｂ内の発熱量分布を算出する。
【００３１】
具体的には、ステップＳ１０４において算出された各要素１０の発熱量に基づいて、故障箇所Ａの周辺の一定領域Ｂ内の発熱量分布を算出してもよい。例えば、ステップＳ１０４において算出された各要素１０の発熱量を積算することによって、故障箇所Ａの周辺の一定領域Ｂ内の発熱量分布を算出してもよい。図４に、算出された発熱量分布の一例を示す。
【００３２】
ステップＳ１０６において、ステップＳ１０５において算出された一定領域Ｂ内の発熱量分布に基づいて、タイヤモデル１の耐久性を予測する。
【００３３】
例えば、ランフラットタイヤにおけるパンク時の耐久性を予測する場合、補強ゴムにおいて故障が発生するという前提の下、補強ゴムにおける発熱量の大小から、かかる耐久性の善し悪しを評価してもよい。
【００３４】
通常、故障が発生する箇所に相当する要素１０（最大幅付近で最もＩ/Ｌ側の補強ゴム）を基準とし、タイヤ径方向に数個〜十数個の要素１０及びサイドウォールの厚さ方向の全体の要素１０からなる領域を、上述の一定領域Ｂとし、かかる一定領域Ｂを構成する全要素１０における歪みエネルギーロスを積算した値を、一定領域Ｂにおける発熱量としてもよい。
【００３５】
なお、図５に示すように、本実施形態に係るシミュレーション方法を実行するシミュレーション装置は、コンピュータ装置によって実現されてもよいし、かかるコンピュータ装置のプロセッサによって実行されるソフトウェアモジュールによって実施されてもよいし、両者の組み合わせによって実施されてもよい。
【００３６】
ソフトウェアモジュールは、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）や、フラッシュメモリや、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）や、ＥＰＲＯＭ（Ｅｒａｓａｂｌｅ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  ＲＯＭ）や、ＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃａｌｌｙ  Ｅｒａｓａｂｌｅ  ａｎｄ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  ＲＯＭ）や、レジスタや、ハードディスクや、リムーバブルディスクや、ＣＤ-ＲＯＭといった任意形式の記憶媒体内に設けられていてもよい。
【００３７】
本発明の第１の実施形態に係るシミュレーション方法によれば、パンク時のランフラットタイヤのサイド部のように、発熱による故障箇所Ａが予測できる場合に、熱解析の対象領域を、故障箇所Ａの周辺の一定領域Ｂに絞ることができ、精度を落とさずに短時間で、ランフラットタイヤタイヤの性能予測、特に、ランフラットタイヤの耐久性を予測することができる。
【００３８】
また、本発明の第１の実施形態に係るシミュレーション方法によれば、熱伝導計算や熱伝達計算を省略することができ、効率的に且つ精度良く、ランフラットタイヤタイヤの性能予測、特に、ランフラットタイヤの耐久性を予測することができる。
【００３９】
（比較評価）
次に、本発明の効果を更に明確にするために、従来のシミュレーション方法及び本発明に係るシミュレーション方法を用いて行った比較評価について説明する。なお、本発明は、これらの例によって何ら限定されるものではない。
【００４０】
本比較評価では、従来のシミュレーション方法及び本発明に係るシミュレーション方法を用いて、パンク走行時におけるサイド補強ゴムが破壊された場合のランフラットタイヤの耐久性を予測した。
【００４１】
具体的には、ランフラットタイヤのサイド補強ゴムにおける発熱量に基づいて、パンク時の走行距離を算出して、ランフラットタイヤの耐久性を評価した。
【００４２】
ここで、従来のシミュレーション方法では、タイヤモデル１の変形解析を行った後、タイヤモデル１における熱伝導を考慮してランフラットタイヤの耐久性の評価を行ったのに対して、本発明に係るシミュレーション方法では、タイヤモデル１の変形解析を行った後、上述のような発熱量分布に基づいてランフラットタイヤの耐久性の評価を行った。
【００４３】
以下、（表１）に、かかるランフラットタイヤの耐久性を予測する際に要した時間（具体的には、変形解析を行った後の時間）を示す。
【００４４】
【表１】
2013167539.tif 000003
【００４５】
（表１）の比較評価結果から、本発明に係るシミュレーション方法によってランフラットタイヤの耐久性を予測するのに係る時間は、従来のシミュレーション方法によってランフラットタイヤの耐久性を予測するのに係る時間と比べて大幅に短縮される。
【００４６】
以上、上述の実施形態を用いて本発明について詳細に説明したが、当業者にとっては、本発明が本明細書中に説明した実施形態に限定されるものではないということは明らかである。本発明は、特許請求の範囲の記載により定まる本発明の趣旨及び範囲を逸脱することなく修正及び変更態様として実施することができる。従って、本明細書の記載は、例示説明を目的とするものであり、本発明に対して何ら制限的な意味を有するものではない。
【符号の説明】
【００４７】
１…タイヤモデル、１０…要素、Ａ…故障箇所、Ｂ…一定領域
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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