(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
路面を面状に複数配置された突部の集合体と認識した路面モデルを求める第１のステップと、
路面と接する面に複数のリブを備えたタイヤが単一の突部を乗り越すことに起因するタイヤの振動による各リブの該リブを介してタイヤ懸架部分に作用する作用力を、少なくとも該タイヤの所定方向について求める第２のステップと、
前記第１のステップにより求められた路面モデルに基づいて、前記第２のステップにより各リブについて求められた前記作用力を、前記路面モデルにおける前記複数配置された突部分及び前記複数のリブ分合成する第３のステップと、
を有するタイヤの振動シミュレーション方法。
【請求項２】
前記第１のステップでは、突部の長さ、突部の高さ、単位長さ当たりの突部の個数を用いて前記路面モデルを求めることを特徴とする請求項１記載のタイヤの振動シミュレーション方法。
【請求項３】
前記第２のステップでは、実験又は有限要素法により、前記作用力を求めることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のタイヤの振動シミュレーション方法。
【請求項４】
前記第２のステップでは、前記作用力を、前記タイヤの上下方向、前後方向、及び左右方向の各方向について求め、
前記第３のステップでは、前記第２のステップにより前記各方向について求められた前記作用力を、各方向において合成する、
ことを特徴とする請求項１〜請求項３の何れか１項に記載のタイヤの振動シミュレーション方法。
【請求項５】
前記第２のステップでは、前記作用力を、更に前記タイヤのモーメント毎に求め、
前記第３のステップでは、前記第２のステップにより前記モーメント毎に求められた前記作用力を、更に前記モーメントにおいて合成する、
ことを特徴とする請求項１〜請求項４の何れか１項に記載のタイヤの振動シミュレーション方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、タイヤの振動・騒音シミュレーション方法に係り、より詳しくは、路面を面状に複数配置された突部の集合体と認識した路面モデルに基づいてタイヤの振動及び騒音の少なくとも一方を求めるタイヤの振動・騒音シミュレーション方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、有限要素法等により、タイヤの接地面全体を上下、前後、左右に動かした場合の応答を求めて、タイヤの振動や騒音を求めることが行われている。
【０００３】
しかし、路面を定量的にモデル化してタイヤの振動及び騒音を求める方法は提案されていなかったため、実際の路面を走行させてタイヤの振動や車内騒音を実測するしかなかった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記事実に鑑みて成されたもので、路面を定量的にモデル化してタイヤの振動及び騒音の少なくとも一方を求めることの可能なタイヤの振動・騒音シミュレーション方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的達成のため請求項１記載の発明は、路面を面状に複数配置された突部の集合体と認識した路面モデルを求める第１のステップと、路面と接する面に複数のリブを備えたタイヤが単一の突部を乗り越すことに起因するタイヤの振動による各リブの該リブを介してタイヤ懸架部分に作用する作用力を、少なくとも該タイヤの所定方向について求める第２のステップと、前記第１のステップにより求められた路面モデルに基づいて、前記第２のステップにより各リブについて求められた前記作用力を、前記路面モデルにおける前記複数配置された突部分及び前記複数のリブ分合成する第３のステップと、を有する。
【０００６】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、第１のステップでは、突部の長さ、突部の高さ、単位長さ当たりの突部の個数を用いて前記路面モデルを求めることを特徴とする。
【００１０】
請求項３記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の発明において、前記第２のステップでは、実験又は有限要素法により、振動及び騒音の少なくとも一方を求めることを特徴とする。
請求項４記載の発明は、前記第２のステップでは、請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の発明において、前記作用力を、前記タイヤの上下方向、前後方向、及び左右方向の各方向について求め、前記第３のステップでは、前記第２のステップにより前記各方向について求められた前記作用力を、各方向において合成することを特徴とする。
【００１１】
請求項５記載の発明は、請求項１〜請求項４の何れか１項に記載の発明において、前記第２のステップでは、前記作用力を、更に前記タイヤのモーメント毎に求め、前記第３のステップでは、前記第２のステップにより前記モーメント毎に求められた前記作用力を、更に前記モーメントにおいて合成することを特徴とする。
【００１２】
請求項１記載の発明に係る第１のステップでは、路面を面状に複数配置された突部の集合体と認識した路面モデルを求める。即ち、路面は、面状にランダムに配置された多数の突起の集合体と考えられ、車両が路面を走行すると、タイヤは、各突起を乗り越えることにより、各突起から力（軸力）を受けていると考えられる。そして、この力が、振動及び騒音の原因となる。そこで、第２のステップでは、路面と接する面に複数のリブを備えたタイヤが単一の突部を乗り越すことに起因するタイヤの振動による各リブの該リブを介してタイヤ懸架部分に作用する作用力を、少なくとも該タイヤの所定方向について求める。
【００１３】
なお、経時的には、第１のステップの後に第２のステップを行ってもよく、第２のステップの後に第１のステップを行ってもよく、第１のステップ及び第２のステップを同時に行ってもよい。
【００１４】
そして、第３のステップでは、第１のステップにより求められた路面モデルに基づいて、第２のステップにより各リブについて求められた前記作用力を、前記路面モデルにおける前記複数配置された突部分及び前記複数のリブ分合成する。
【００１５】
このように、タイヤが単一の突部を乗り越すことに起因するタイヤの振動による各リブの該リブを介してタイヤ懸架部分に作用する作用力を、少なくとも該タイヤの所定方向について求め、各リブについて求められた該作用力を、路面モデルにおける複数配置された突部分及び複数のリブ分合成する。
【００１６】
なお、第１のステップでは、請求項２記載の発明のように、突部の長さ、突部の高さ、単位長さ当たりの突部の個数を用いて路面モデルを求めることができる。
【００１７】
第２のステップでは、請求項３記載の発明のように、実験又は有限要素法により、作用力を求めることができる。
【００１８】
なお、請求項５記載の発明のように、第２のステップでは、作用力を、更にタイヤのモーメント毎に求め、第３のステップでは、第２のステップによりモーメント毎に求められた作用力を、更にモーメントにおいて合成する。
【００１９】
なお、上記請求項１乃至請求項５記載の各タイヤの振動・騒音シミュレーション方法を実行するためのプログラムは記録媒体に記録しておくようにしてもよい。
【００２０】
ところで、以上はタイヤの振動・騒音をシミュレートするものであるが、車両のタイヤ懸架部分及び該タイヤ懸架部分を固定する車両のボディーについても同様にシミュレートすることができる。
【００２１】
そこで、次の発明が提案される。即ち、路面を面状に複数配置された突部の集合体と認識した路面モデルを求める第１のステップと、タイヤが単一の突部を乗り越したときの振動及び騒音の少なくとも一方を求める第２のステップと、前記第１のステップにより求められた路面モデルに基づいて、前記第２のステップにより求められた振動及び騒音の少なくとも一方を合成する第３のステップと、前記第３のステップにより合成された振動及び騒音の少なくとも一方から、車両のタイヤ懸架部分及び該タイヤ懸架部分を固定する車両のボディーの少なくとも一方の振動及び騒音の少なくとも一方を求める第４のステップと、を有する車両の振動・騒音シミュレーション方法。
【００２２】
ここで、本発明の第１のステップでは、突部の長さ、突部の高さ、単位長さ当たりの突部の個数を用いて路面モデルを求めることができる。また、第１のステップでは、しきい値を用いて突部の平均サイズを求めて、路面モデルを求めることができる。
【００２３】
一方、第２のステップでは、第１のステップにおける突部を用いて、振動及び騒音の少なくとも一方を求めることができる。また、第２のステップでは、タイヤ面の各リブ毎に振動及び騒音の少なくとも一方を求めることができる。更に、第２のステップでは、実験又は有限要素法により、振動及び騒音の少なくとも一方を求めることができる。なお、第３のステップでは、振動及び騒音の少なくとも一方を、タイヤ面の各リブ毎に、かつ、上下方向、前後方向、左右方向、及びモーメント毎に合成することができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
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。
【００２５】
図１に示すように、本形態に係るタイヤ振動・騒音シミュレーション装置１０は、パーソナルコンピュータ又はワークステーション等で構成されている。即ち、ディスプレイ３２、ワークステーション１２、及びワークステーション１２に接続された各種の入出力機器を備えている。
【００２６】
ワークステーション１２は、図２に示すように、ＣＰＵ１４、ＲＯＭ１６、ＲＡＭ１８及び入出力ポート２０を備え、これらはバスによって互いに接続されている。更に、ワークステーション１２は、入出力ポート２０に接続され、フロッピーディスクに記憶された各種データが読み取られると共にデータが書き込まれる記憶装置２２を備えている。
【００２７】
ワークステーション１２及び各入出力機器をタイヤ振動・騒音シミュレーション装置１０として作用させるためのタイヤ振動・騒音シミュレーションプログラム（図３（図４）、図９、図１１）は記憶装置２２に記憶されている。このプログラムはタイヤ振動・騒音シミュレーション装置１０を構成する各機器に電源が投入されると読み出される。
【００２８】
本実施の形態では入出力ポート２０に接続される入出力機器として、記憶装置２２以外に、作業者がデータ等を入力したり各種の指示を与えるためのキーボード２４及びマウス２８が用いられている。
【００２９】
次に、本実施の形態の作用を説明する。
【００３０】
図３には、図示しないスタートキーがオンされてスタートして、路面を面状に複数配置された突部の集合体と認識した路面モデルを求める路面形状モデル化処理ルーチンが示されている。
【００３１】
図３のステップ３４で、路面データを入力する。即ち、本実施の形態では、図５に示すように、予め、レーザ変位計７４を移動させながら路面７６までの距離を測定することにより、路面７６の凹凸形状を測定し、これを２次元状に繰り返して、路面の所定面積の測定値を得る。この測定値を路面データとして記憶媒体に記録している。本ステップ３４では、この記憶媒体から路面データを入力する。
【００３２】
ステップ３６で、図６に示すように、路面データに基づいて、路面の平均高さを演算し、ステップ３８で、平均高さが０となるように路面データを変換（シフト）し、ステップ４０で、高さが、平均高さより小さい路面データ、即ち、変換後の路面データが負である路面データを消去する。これにより、図６に示すように、平均高さより小さい路面データの部分Ｒが消去される。これは、平均高さ以上の路面データの部分によりタイヤが支えられて浮いていると考えられ、平均高さより小さい路面データの部分Ｒは、タイヤの振動・騒音に寄与しないと考えられるからである。これにより、後述の演算量を少なくすることができる。
【００３３】
ステップ４２で、スライス高さを徐々に変化させて路面の代表値を演算する。路面の代表値としては、突起（本発明の突部に対応する）の平均長さ、突起の断面積、突起の平均高さ、単位長さ当たりの突起の個数（突起の頻度）がある。
【００３４】
ここで、本ステップ４２の路面の代表値を演算する代表値演算サブルーチン（図４参照）を説明する。即ち、図４のステップ５０で、突起をスライスする高さを表す変数（以下、スライス高さという）ｈを初期化し、ステップ５２で、スライス高さｈをΔｈ大きくする。
【００３５】
路面データは路面の所定面積の測定値であり、ステップ５４で、路面の２次元のパラメータ（ｘ−ｙ方向）の内のｙ方向の位置を表す変数（以下、ｙ方向の位置という）ｙを初期化（Ｙ＝０）する。これにより、ｙにより、ｙ方向の位置が特定される。なお、ｘ軸−ｙ軸は、上記路面の端を、原点としている。
【００３６】
ステップ５６で、図６に示すように、２次元状の路面データの内、ｙ方向の位置ｙの路面データを、ｘ軸方向に沿って、突起をスライス高さｈでスライスする。即ち、突起のスライス高さｈの部分Ｑ１、Ｑ２・・を抽出する。ステップ５８で、スライスされた突起の長さを記憶する。即ち、突起のスライス高さｈの部分Ｑ１、Ｑ２の長さＬ１、Ｌ２、・・を算出して記憶する。
【００３７】
一方、ｙ方向の位置ｙが、路面の他方の端の位置を表すΔｈに等しい場合には、ステップ６４で、各突起の平均の長さを演算する。即ち、各突起毎に、ステップ５８で記憶されたスライスの長さの平均を演算する。ステップ６６で、各突起の断面積を演算する。即ち、図７に示すように、各ｙ方向の位置ｙ毎に得られた各突起のスライスの長さを積算することにより、各突起の断面積Ｓを演算（積分）する。ステップ６８で、各突起毎に、断面積／平均の長さを演算することにより、突起の平均高さを演算する。そして、ステップ７０で、ｘ軸方向の単位長さ当たりの突起の個数（突起の頻度）を演算する。
【００３８】
ステップ７２で、スライス高さｈが、最大高さｈ0 に等しいか否かを判断し、スライス高さｈが、最大高さｈ0 に等しくない場合には、スライス高さｈより高い部分について上記処理を実行していないので、以上の処理（ステップ５２〜ステップ７２）を繰り返す。一方、スライス高さｈが、最大高さｈ0 に等しい場合に、本サブルーチンを終了して、ステップ４４（図３参照）に戻る。これにより、各スライス高さ毎に、路面の代表値（突起の平均長さ、突起の断面積、突起の平均高さ、単位長さ当たりの突起の個数）を得る。
【００３９】
次のステップ４４で、図８に示すように、スライス高さと平均高さとをプロットする。ステップ４６で、プロットした結果に基づいて、しきい値を決定する。即ち、Ｅ路のように、ピークがある場合には、ピークになるときのスライス高さをしきい値と決定し、Ｃ路のように、ピークがない場合には、しきい値を０と決定する。
【００４０】
ステップ４８で、しきい値をスライス高さとして当該路面の代表値を演算する。即ち、スライス高さｈを上記しきい値として、図４のステップ５４〜７０を実行して、突起の平均長さ、突起の断面積、突起の平均高さ、単位長さ当たりの突起の個数（突起の頻度）を演算する。
【００４１】
図９には、図示しないスタートキーがオンされたときにスタートして、タイヤが単一の突部を乗り越したときの軸力（振動及び騒音）を求める単突起乗越軸力の演算処理ルーチンが示されている。
【００４２】
図９のステップ８２で、図１０に示すように、これから求めるタイヤ９０の表面に形成されている各リブを識別する変数Ｒを初期化し、ステップ８４で、変数Ｒを１インクリメントし、ステップ８６で、リブＲにおける単突起を乗り越した時の３方向（前後Ａ、上下Ｂ、左右Ｃ）の軸力Ｆを、有限要素法（ＦＥＭ）により演算する。
【００４３】
ステップ８８で、変数Ｒが、リブの総数Ｒ0 に等しいか否かを判断し、変数Ｒがリブの総数Ｒ0 に等しくない場合には、ステップ８４に戻って以上の処理（ステップ８４〜ステップ８８）を繰り返し、変数Ｒがリブの総数Ｒ0 に等しい場合には、本ルーチンを終了する。
【００４４】
以上により、タイヤが単一の突部を乗り越したときの各リブ毎の軸力（振動及び騒音）が求められる。なお、以上のように、タイヤが単一の突部を乗り越したときの各リブ毎の軸力（振動及び騒音）を、有限要素法（ＦＥＭ）により演算することに限定されず、実験により具体的に求めるようにしてもよい。
【００４５】
また、以上のように、路面形状のモデル化処理の後に、単突起乗越軸力の演算処理（又は実験）を行うようにしているが、本発明はこれに限定されず、何れを先に実行してもよい。
【００４６】
図１１には、図示しないスタートキーがオンされたときにスタートして、軸力（振動及び騒音）を合成する軸力合成処理ルーチンが示されている。図１１のステップ９２で、路面の代表値（図３のステップ４８で求められたもの）を取込み、ステップ９４で、単突起乗越軸力の演算処理（図９参照）により求められたタイヤが単一の突部を乗り越したときの各リブ毎の軸力（振動及び騒音）を取込む。
【００４７】
ステップ９６で、演算回数を表す変数ｎを初期化し、ステップ９８で、変数ｎを１インクリメントする。ステップ１００で、タイヤ９０の表面に形成されている各リブを識別する変数Ｒを初期化し、ステップ１０２で、変数Ｒを１インクリメントする。
【００４８】
ステップ１０４で、リブＲにおける単突起乗越軸力を、各方向毎に、突起の個数（上記突起の頻度）分時間軸上でずらして配置する。即ち、図１２に示すように、例えば、リブＲ＝１においては、単突起が接触を開始する位置から、当該突起がタイヤから離間するまでの区間において、５つの突起１２０Ａ１〜１２０Ａ５と接触するすれば、各突起１２０Ａ１〜１２０Ａ５を乗り越す際の軸力１２２Ａ１〜１２２Ａ５を、突起の位置に対応して、時間軸上でずらして配置する。
【００４９】
ステップ１０６で、変数Ｒが、リブの総数Ｒ0 に等しいか否かを判断し、変数Ｒがリブの総数Ｒ0 に等しくない場合には、ステップ１０２に戻って以上の処理（ステップ１０２〜ステップ１０６）を繰り返し、変数Ｒがリブの総数Ｒ0 に等しい場合には、図１２に示すように、各リブにおける単突起乗越軸力の全てが、各方向毎に、突起の個数（上記突起の頻度）分時間軸上でずらして配置される。ステップ１０８で、各リブの軸力を、各方向毎に足し合わせて軸力を合成する。これにより、図１２の最下に示したように、合成された軸力Ｋが得られる。ステップ１１０で、各方向毎の軸力各々を、周波数軸上に変換する。
【００５０】
ステップ１１２で、変数ｎが予め定めた総処理回数ｎ0 に等しいか否かを判断する。変数ｎが予め定めた総処理回数ｎ0 に等しくない場合には、ステップステップ９８に戻って、以上の処理（ステップ９８〜１１２）を繰り返し、変数ｎが予め定めた総処理回数ｎ0 に等しい場合には、各方向毎に周波数軸上に変換された軸力各々を平均化する。これにより、図１３〜図１５に示すように、平均化したそれぞれ前後、左右、上下の各方向毎の軸力Ｋ１〜Ｋ３が得られる。
【００５１】
ここで、図１３〜図１５には、実際に計測して得られた前後、左右、上下の各方向毎の軸力Ｊ１〜Ｊ３も記載されている。軸力Ｋ１〜Ｋ３と軸力Ｊ１〜Ｊ３とから、上記のように演算により求めた軸力Ｋ１〜Ｋ３は実際に計測した軸力Ｊ１〜Ｊ３に近いことが理解できる。
【００５２】
以上説明したように本実施の形態によれば、路面を面状に複数配置された突部の集合体と認識して路面モデルを求め、かつ、タイヤが単一の突部を乗り越したときの軸力を求めて、求められた軸力を合成するので、路面を定量的にモデル化してタイヤの軸力を求めることができる。
【００５３】
前述した実施の形態では、タイヤ軸力を、前後、左右、上下の３方向について演算しているが、本発明はこれに限定されず、各方向のモーメント成分についても同様に演算してもよい。
【００５４】
前述した実施の形態では、タイヤ振動・騒音シミュレーションプログラムを記憶装置に記録しているが、本発明はこれに限定されず、該プログラムをフロッピィーディスクに記憶すると共に、ワークステーションにハードディスクを備え、フロッピィーディスクから該プログラムを読み取り、ハードディスクにインストールしてもよい。また、優先又は無線のネットワークに電話回線等の伝送手段により伝送してインストールしてもよい。なお、該プログラムをフロッピィーディスクに記憶することに限定されず、ＣＤ−ＲＯＭ、磁気テープに該プログラムを格納し、該ＣＤ−ＲＯＭ、磁気テープからパソコンのハードディスクにインストールしてもよい。また、該プログラムを格納したハードディスクを備えるようにしてもよい。更に、パソコンのハードディスクやＲＡＭに直接プログラムを書き込むようにしてもよい。このように上記プログラムは、有形の記憶媒体及び伝送手段の少なくとも一方により流通することができる。
【００５５】
【発明の効果】
以上説明したように本発明は、路面を面状に複数配置された突部の集合体と認識して路面モデルを求め、かつ、タイヤが単一の突部を乗り越したときの振動及び騒音の少なくとも一方を求めて、求められた振動及び騒音の少なくとも一方を合成するので、路面を定量的にモデル化してタイヤの振動及び騒音の少なくとも一方を求めることができる、という効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態に係るタイヤ振動・騒音シミュレーション装置の斜視図である。
【図２】本実施の形態に係るタイヤ振動・騒音シミュレーション装置のブロック図である。
【図３】路面形状モデル化処理ルーチンを示したフローチャートである。
【図４】図３のステップ４２の代表値演算処理サブルーチンを示したフローチャートである。
【図５】路面データの計測方法を示した図である。
【図６】路面の代表値を求める方法を説明する説明図である。
【図７】突起の長さ、断面積を求める方法を説明する説明図である。
【図８】しきい値の決定方法を説明する説明図である。
【図９】単突起軸力乗越軸力の演算処理ルーチンを示したフローチャートである。
【図１０】単突起軸力乗越軸力の演算方法を説明する説明図である。
【図１１】軸力合成処理ルーチンを示したフローチャートである。
【図１２】軸力合成処理を説明する説明図である。
【図１３】前後方向の軸力の計算値及び実測定値を示したグラフである。
【図１４】左右方向の軸力の計算値及び実測定値を示したグラフである。
【図１５】上下方向の軸力の計算値及び実測定値を示したグラフである。
【符号の説明】
１２    ワークステーション
２２    記憶装置（記憶媒体）
２４    キーボード
２８    マウス
【図１】
0004278759.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
0004278759.tif 000014
【図１４】
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【図１５】
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