(57)【要約】【課題】タイヤの転がり抵抗を効率よく低減するための手法を提供するために用いる、タイヤ構成部材を３つの変形領域に分類する方法、及びこの方法を実施する装置及びこの方法を用いて行うタイヤの設計方法を提供する。【解決手段】有限要素で構成されたタイヤモデルを作成し、内圧充填処理及び接地処理の施す。この処理の施されたタイヤモデルの各有限要素に作用する応力と歪みのタイヤ１周分の変動を１周期の振動としたとき、材料定数を変更したときに振動の振幅が変化する振幅の変化率を少なくとも用いて、有限要素のそれぞれに対応するタイヤの構成部材の部分を、定応力変形領域、定歪変形領域及び定損失エネルギ−変形領域の中から選択された１つに分類する。このため、この分類結果を用いて、転がり抵抗を低減するためのゴム部材の物性値の変更の方向を知ることができる。この変更の方向を用いて転がり抵抗の低いタイヤを設計する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
注目するタイヤ構成部材の変形挙動に基づいて、前記タイヤ構成部材を、定応力変形領域、定歪変形領域及び定損失エネルギ−変形領域の３つに分類する方法であって、
有限要素にて構成されたタイヤを再現するタイヤモデルを用いて、注目するタイヤ構成部材に相当する前記タイヤモデルの対応部分における材料定数を変えて作られた複数の異なる条件で、有限要素法を用いた内圧充填処理及び接地処理を繰り返すステップと、
前記内圧充填処理及び前記接地処理の施された前記タイヤモデルの前記有限要素に作用する応力と歪みの、タイヤ１周分の変動を１周期の振動としたとき、前記複数の条件に応じて前記振動の振幅が変化する前記振幅の変化率を少なくとも用いて、前記有限要素のそれぞれに対応する前記タイヤの構成部材の部分を、定応力変形領域、定歪変形領域及び定損失エネルギ−変形領域の中から選択された１つの変形領域に分類するステップと、を有することを特徴とする分類法。
【請求項２】
前記タイヤモデルに作用する応力と歪みを、前記有限要素のタイヤの周上の位置に応じて作られる局所座標系の応力及び歪みに変換し、
前記振幅の変化率は、変換した前記応力及び歪みの６分力成分毎に求められ、変換した前記応力及び歪みの各６分力成分を用いて算出される前記有限要素の損失エネルギーのうち、最も損失エネルギーの大きい成分の振幅の変化率を少なくとも用いて、前記有限要素のそれぞれに対応する前記タイヤ構成部材の部分を分類する請求項１に記載の分類方法。
【請求項３】
前記振幅の変化率の他に、前記複数の条件に応じて前記損失エネルギーが変化する変化率を用いて変形領域を分類し、
前記材料定数の基準とする値に対して前記材料定数の値を所定の範囲で増加及び低下させたときの損失エネルギーの変化率が設定された第１の値以下の場合、この有限要素に対応する前記タイヤ構成部材の部分を前記定損失エネルギ−変形領域に分類する請求項２に記載の分類方法。
【請求項４】
前記材料定数の基準とする値に対して前記材料定数の値を所定の範囲で増加及び低下させたときの損失エネルギーの変化率が設定された第１の値より大きく、前記応力の振幅の変化率が前記歪みの振幅の変化率に比べて大きく、かつ、前記歪みの振幅の変化率が設定された第２の値以下の場合、この有限要素に対応する前記タイヤ構成部材の部分を、前記定歪み変形領域に分類する請求項１〜３のいずれか１項に記載の分類方法。
【請求項５】
前記材料定数の基準とする値に対して前記材料定数の値を所定の範囲で増加及び低下させたときの損失エネルギーの変化率が設定された第１の値より大きく、前記歪みの振幅の変化率が前記応力の振幅の変化率に比べて大きく、かつ、前記応力の振幅の変化率が設定された第３の値以下の場合、この有限要素に対応する前記タイヤ構成部材の部分を、前記定応力変形領域に分類する請求項１〜４のいずれか１項に記載の分類方法。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の分類方法を用いたタイヤの設計方法であって、
前記分類方法を用いて分類された前記タイヤ構成部材の部分に応じて、タイヤ構成部材の材料定数を変更するステップを有することを特徴とするタイヤの設計方法。
【請求項７】
注目するタイヤ構成部材の変形挙動に基づいて、前記タイヤ構成部材を、定応力変形領域、定歪変形領域及び定損失エネルギ−変形領域の３つに分類する装置であって、
有限要素にて構成されたタイヤを再現するタイヤモデルを用いて、注目するタイヤ構成部材に相当する前記タイヤモデルの対応部分における材料定数を変えて作られた複数の異なる条件で、有限要素法を用いた内圧充填処理及び接地処理を繰り返す手段と、
前記内圧充填処理及び前記接地処理の施された前記タイヤモデルの前記有限要素に作用する応力と歪みの、タイヤ１周分の変動を１周期の振動としたとき、前記複数の条件に応じて前記振動の振幅が変化する前記振幅の変化率を少なくとも用いて、前記有限要素のそれぞれに対応する前記タイヤの構成部材の部分を、定応力変形領域、定歪変形領域及び定損失エネルギ−変形領域の中から選択された１つの変形領域に分類する手段と、を有することを特徴とする分類装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タイヤ構成部材を、定応力変形領域、定歪変形領域及び定損失エネルギ−変形領域の３つに分類する方法、３つに分類する装置及び３つに分類する方法を用いて行うタイヤの設計方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
タイヤは、粘弾性材料からなる複数のゴム部材から構成されている。このため、タイヤが負荷荷重を与えられて地面に接地して転動している状態では、タイヤの各部分は、タイヤ周上で回転しながら、接地面に対して変形を受ける。このとき、タイヤを構成する粘弾性材料であるゴム部材は、タイヤの回転に合せて応力と歪みを受け、これに伴って損失エネルギーを発生し、このエネルギーロスがタイヤの転がり抵抗になる。
【０００３】
転がり抵抗を低減するためには、例えば、トレッドゴム部材の損失係数（ｔａｎδ）を低減し、またトレッドゴム部材の体積を低減すればよい。しかし、これらの低減手法は、タイヤの湿潤性能や操縦安定性を低下させるといった二律背反の問題が生じるため、トレッドゴム部材の損失係数（ｔａｎδ）やトレッドゴム部材の体積を自由に低減することはできない。
【０００４】
転がり抵抗を低減するために、下記特許文献１では、タイヤの転がり抵抗を精度よくシミュレーションすることのできる方法と、このシミュレーションに好適に用いられる数値解析モデルとその作製方法が記載されている。
当該公報では、路面をドラムでモデル化し、タイヤのゴム部材を弾性体としてモデル化して、路面上を一定速度にてタイヤが転動する解析を行ない、これにより得られたタイヤの各ゴム要素に発生する歪波形から、上記ゴム材料の歪の振幅と周波数を求めた後、ゴム材料の粘弾性試験を上記求められた歪の振幅と周波数で実施して、上記ゴム材料の粘弾性率を算出し、この粘弾性率を用いてタイヤモデルを作成するとともに、このタイヤモデルを用いてタイヤ・ホイール組立体の数値解析モデルを作成して転動解析を行い転がり抵抗の値を求める。
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−１３１２０９号公報
【０００６】
しかし、上記特許文献１に記載の手法では、どのように転がり抵抗を低減すればよいのかの記載や示唆もない。このため、転がり抵抗を効率よく低減することが難しい、といった問題がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そこで、本発明は、タイヤの転がり抵抗を効率よく低減するための手法を提供するために用いる、タイヤ構成部材を３つの変形領域に分類する方法、及びこの方法を実施する装置及びこの方法を用いて行うタイヤの設計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】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明は、注目するタイヤ構成部材の変形挙動に基づいて、前記タイヤ構成部材を、定応力変形領域、定歪変形領域及び定損失エネルギ−変形領域の３つに分類する方法であって、有限要素にて構成されたタイヤを再現するタイヤモデルを用いて、注目するタイヤ構成部材に相当する前記タイヤモデルの対応部分における材料定数を変えて作られた複数の異なる条件で、有限要素法を用いた内圧充填処理及び接地処理を繰り返すステップと、前記内圧充填処理及び前記接地処理の施された前記タイヤモデルの前記有限要素に作用する応力と歪みの、タイヤ１周分の変動を１周期の振動としたとき、前記複数の条件に応じて前記振動の振幅が変化する前記振幅の変化率を少なくとも用いて、前記有限要素のそれぞれに対応する前記タイヤの構成部材の部分を、定応力変形領域、定歪変形領域及び定損失エネルギ−変形領域の中から選択された１つの変形領域に分類するステップと、を有することを特徴とする分類法を提供する。
【０００９】
ここで、前記タイヤモデルに作用する応力と歪みを、前記有限要素のタイヤの周上の位置に応じて作られる局所座標系の応力及び歪みに変換し、前記振幅の変化率は、変換した前記応力及び歪みの６分力成分毎に求められ、変換した前記応力及び歪みの各６分力成分を用いて算出される前記有限要素の損失エネルギーのうち、最も損失エネルギーの大きい成分の振幅の変化率を少なくとも用いて、前記有限要素のそれぞれに対応する前記タイヤ構成部材の部分を分類することが好ましい。
【００１０】
また、前記振幅の変化率の他に、前記複数の条件に応じて前記損失エネルギーが変化する変化率を用いて変形領域を分類し、前記材料定数の基準とする値に対して前記材料定数の値を所定の範囲で増加及び低下させたときの損失エネルギーの変化率が設定された第１の値以下の場合、この有限要素に対応する前記タイヤ構成部材の部分を前記損失エネルギ−変形領域に分類することが好ましい。
さらに、前記材料定数の基準とする値に対して前記材料定数の値を所定の範囲で増加及び低下させたときの損失エネルギーの変化率が設定された第１の値より大きく、前記応力の振幅の変化率が前記歪みの振幅の変化率に比べて大きく、かつ、前記歪みの振幅の変化率が設定された第２の値以下の場合、この有限要素に対応する前記タイヤ構成部材の部分を、前記定歪み変形領域に分類することが好ましい。
さらに、前記材料定数の基準とする値に対して前記材料定数の値を所定の範囲で増加及び低下させたときの損失エネルギーの変化率が設定された第１の値より大きく、前記歪みの振幅の変化率が前記応力の振幅の変化率に比べて大きく、かつ、前記応力の振幅の変化率が設定された第３の値以下の場合、この有限要素に対応する前記タイヤ構成部材の部分を、前記定応力変形領域に分類することが好ましい。
【００１１】
さらに、本発明は、前記分類方法を用いたタイヤの設計方法であって、前記分類方法を用いて分類された前記タイヤ構成部材の部分に応じて、タイヤ構成部材の材料定数を変更するステップを有することを特徴とするタイヤの設計方法を提供する。
【００１２】
また、本発明は、注目するタイヤ構成部材の変形挙動に基づいて、前記タイヤ構成部材を、定応力変形領域、定歪変形領域及び定損失エネルギ−変形領域の３つに分類する装置であって、有限要素にて構成されたタイヤを再現するタイヤモデルを用いて、注目するタイヤ構成部材に相当する前記タイヤモデルの対応部分における材料定数を変えて作られた複数の異なる条件で、有限要素法を用いた内圧充填処理及び接地処理を繰り返す手段と、前記内圧充填処理及び前記接地処理の施された前記タイヤモデルの前記有限要素に作用する応力と歪みの、タイヤ１周分の変動を１周期の振動としたとき、前記複数の条件に応じて前記振動の振幅が変化する前記振幅の変化率を少なくとも用いて、前記有限要素のそれぞれに対応する前記タイヤの構成部材の部分を、定応力変形領域、定歪変形領域及び定損失エネルギ−変形領域の中から選択された１つの変形領域に分類する手段と、を有することを特徴とする分類装置を提供する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明では、内圧充填処理及び接地処理の施されたタイヤモデルの有限要素に作用する応力と歪みのタイヤ１周分の変動を１周期の振動としたとき、材料定数を変更したときに振動の振幅が変化する振幅の変化率を少なくとも用いて、有限要素のそれぞれに対応するタイヤの構成部材の部分を、定応力変形領域、定歪変形領域及び定損失エネルギ−変形領域の中から選択された１つに分類する。このため、この分類結果を用いて、転がり抵抗を低減するためのゴム部材の物性値の変更の方向を知ることができる。この変更の方向を用いて転がり抵抗の低いタイヤを設計することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明のタイヤ構成部材の分類方法、分類装置及びこの分類方法を用いたタイヤの設計方法について、添付の図面に示される好適実施例を基に詳細に説明する。
【００１５】
図１は、本発明のタイヤ構成部材の分類方法を実施する本発明の分類装置の構成を示す図である。
図１に示す分類装置１０は、タイヤモデルを用いてタイヤの内圧充填処理及び接地処理を施し、接地処理後のタイヤモデルに作用する応力及び歪みを用いて、タイヤ構成部材の各部分を定応力変形領域、定歪変形領域及び定損失エネルギー変形領域の３つの変形領域に分類するものである。
【００１６】
分類装置１０は、ＣＰＵ１２、メモリ１４および入出力ポート１６を有して構成されるコンピュータで構成された装置である。メモリ１４に記憶されたプログラムを起動させることによりシミュレーション条件設定部１８、シミュレーション演算部２０及び変形挙動判定部２２がコンピュータ上に形成されて、分類装置１０が構成される。ＣＰＵ１２は、シミュレーション条件設定部１８、シミュレーション演算部２０及び変形挙動判定部２２
の処理の管理及び制御を行い、各部分の処理の実質的な計算を行う部分である。
入出力ポート１６には、プリンタ２４、ディスプレイ２６及び入力操作系２８が接続されている。
【００１７】
シミュレーション条件設定部１８は、後述するシミュレーション演算部２０で行う有限要素法を用いてタイヤモデルの処理を行うために、タイヤの材料定数、タイヤの内圧条件およびタイヤの負荷荷重条件等を設定する部分である。具体的には、オペレータが、ディスプレイ２６に表示された入力画面を見ながら、マウスやキーボード等の入力操作系２８を用いて指示入力した情報に基づいて、材料定数、内圧条件および負荷荷重条件等が設定される。設定された材料定数、内圧条件および負荷荷重条件等の設定情報は、メモリ１４に記憶される。材料定数の設定の際、トレッド部材の材料定数としてモジュラス（伸び１００％時の引張応力である１００％モジュラス）の基準値が設定されると、この基準値に対して所定の範囲で材料定数の値が所定の範囲で増加及び低下した設定値が追加される。例えば基準値に対して１５０％の値が高いモジュラスの設定値として、この基準値に対して５０％の値が低いモジュラスの設定値として追加設定される。設定された基準値を含む３つのモジュラスの値は、後述するシミュレーション演算部２０でシミュレーション条件として用いられる。設定された基準値を含む３つのモジュラスの値を含む材料定数、内圧条件及び負荷荷重条件を、以降シミュレーション条件という。
【００１８】
シミュレーション演算部２０は、メモリ１４から呼び出された設定情報を用いて、有限要素で構成されたタイヤモデルを予め定められた方法により作成し、さらに、タイヤモデルに対して内圧充填処理及び接地処理を行う部分である。内圧充填処理及び接地処理は、上述の３つのシミュレーション条件毎に別々に演算し、３つシミュレーション条件における演算結果をメモリ１４に記憶する。
【００１９】
変形挙動判定部２２は、メモリ１４から呼び出された演算結果から各有限要素に作用する応力及び歪みを求め、この応力及び歪みを用いてタイヤ構成部材の各部分を、定応力変形領域、定歪変形領域及び定損失エネルギ−変形領域の３つの変形領域に分類する部分である。分類方法については、後述する。
タイヤ構成部材の各部分の分類結果は、メモリ１４にファイルとして記憶されるとともに、入出力ポート１６を通して、プリンタ２４やディスプレイ２６に供給され、プリント出力され、あるいは画面表示される。この分類結果は、タイヤの設計方法に利用される。
【００２０】
このような分類装置１０において行われる分類方法について、より細かく説明する。
図２は、本発明の分類方法の一例のフローを示す図である。
まず、シミュレーション条件が、シミュレーション条件設定部１８にて設定される（ステップＳ１００）。シミュレーション条件は、内圧充填処理のための内圧の値、及び、接地処理のための負荷荷重の値が設定され、この他、タイヤモデルの各要素に定める材料定数、例えば、１００％モジュラス及びポアソン比の各値が基準値として設定される。シミュレーション条件は、材料定数、特に１００％モジュラスの値が基準値に対して、例えば１５０％の値及び５０％の値をそれぞれ設定値として自動設定することにより、基準値で構成された材料定数を有する、基準となるシミュレーション条件の他に、基準値に対して値が高いまたは低い設定値で構成された材料定数を有する２つのシミュレーション条件が設定される。
【００２１】
このように、シミュレーション条件を３つ設定するのは、後述するように、タイヤ構成部材の各部分を分類するとき、材料定数を変更したときの応力及び歪みの振幅の変化率を調べるためである。なお、材料定数の異なるシミュレーション条件は、少なくとも２つ以上設定されればよく、少なくとも３つ設定されることが好ましい。材料定数として基準値が定められたシミュレーション条件の他、材料定数の値が基準値に対して高くまたは低く設定された２つのシミュレーション条件が設定されることで、効率よく応力及び歪みの振幅の変化率を調べることができる。このような３つのシミュレーション条件はメモリ１４に記憶さる。
【００２２】
次に、シミュレーション演算部２０にて、シミュレーション演算が行われる（ステップＳ１０２）。シミュレーション演算では、具体的には、まず、タイヤモデルが作成される。タイヤモデルは、図３（ａ）に示されるような３次元モデルである。図３（ａ）は、タイヤモデルを回転中心軸を含む平面で切断したとの斜視図である。タイヤモデルの生成とは、コンピュータ上で、有限要素モデルを構成する節点の位置情報、節点の番号、要素番号等の情報がまとめられたファイルが作成されることをいう。
次に、メモリ１４に記憶された３つのシミュレーション条件が呼び出され、各シミュレーション条件の下、タイヤモデルに材料定数が与えられ、実行可能なモデルとされる。この実行可能なモデルに対して、内圧充填処理及び接地処理が施される。内圧充填処理及び接地処理は、公知の有限要素法を用いて処理される。
【００２３】
内圧充填処理は、タイヤの空洞領域に所定の内圧を与えることを再現するものである。具体的には、タイヤモデルの空洞領域に接する節点に所定の力を付与する。接地処理は、剛体要素からなる地面モデルに対して、内圧充填処理の施されたタイヤモデルを接地させて設定された負荷荷重条件をタイヤモデルに付与するものである。図３（ｂ）には、内圧充填処理及び接地処理が施されて変形したタイヤモデルの例が示されている。このような内圧充填処理及び接地処理が、設定された３つのシミュレーション条件の下に行われる。
内圧充填処理及び接地処理の施されたタイヤモデルの処理結果は、メモリ１４にシミュレーション条件ごとに分けられて記憶される。
【００２４】
次に、メモリ１４に記憶されたタイヤモデルの上記処理結果が呼び出され、変形挙動判定部２２にて、シミュレーション条件ごとに、各有限要素に作用する応力σi及び歪みεiが局所座標系の応力及び歪みに変換される（ステップＳ１０４）。局所座標系は、有限要素の、タイヤモデル周上の位置に応じて作られる、図３（ｂ）に示される局所座標系ｒ−ｓ−ｔである。図３（ｂ）中の座標系Ｘ−Ｙ−Ｚは、タイヤ回転中心軸がＹ軸に一致し、Ｙ軸に対して直交するＸ軸がタイヤの向きに一致するように定めたグローバル座標系であり、この座標系で、内圧充填処理及び接地処理が行われている。このため、処理結果である応力σi及び歪みεiは、タイヤ周方向をｒ軸とし、ラジアル方向をｔ軸、タイヤ幅方向をｓ軸とする局所座標系ｒ−ｓ−ｔの応力及び歪みに変換される。このような変換を行うのは、タイヤモデルが接地面に対して１周回転したときに受ける応力及び歪みの分布を求めるためである。算出された局所座標系ｒ−ｓ−ｔにおける応力及び歪みは、メモリ１４に記憶される。局所座標系ｒ−ｓ−ｔにおける応力及び歪みは、３つのシミュレーション条件ごとに求められる。
【００２５】
次に、メモリ１４に記憶された、局所座標系ｒ−ｓ−ｔで表した応力及び歪みが呼び出され、変形挙動判定部２２にて、損失エネルギー密度が算出される（ステップＳ１０６）。損失エネルギー密度ρiの計算は、以下のように行われる。
局所座標系ｒ−ｓ−ｔにおける、タイヤ１周回転したときに受ける応力及び歪みの分布の曲線に対して、一周分の応力、歪みの有限次数のフーリエ級数展開の演算を行う。この各フーリエ次数毎に曲線の振幅、位相を演算し、材料の損失係数に応じた位相遅れを与えて各フーリエ次数毎のヒステリシスループの面積の演算を行う。この演算結果に基づきフーリエ次数とヒステリシスループ面積の積の総和を導出する。以上の一連の演算過程を応力、ひずみの全成分について反復実行する。これによって、各成分毎の総和を演算することにより各位置における損失エネルギー密度を導出する。この点は、特開平１１−２３７３３２号公報に詳述されている。
損失エネルギー密度ρiは、各有限要素ごとに、シミュレーション条件ごとに算出され、算出された損失エネルギー密度ρiは、メモリ１４に記憶される。
【００２６】
次に、メモリ１４から損失エネルギー密度ρi及び局所座標系ｒ−ｓ−ｔにおける応力及び歪みが呼び出され、変形挙動判定部２２にて、６分力成分の損失エネルギー密度の寄与率の算出が行われる（ステップＳ１０８）。
６分力成分とは、３つの主応力及び主歪みと３つのせん断応力及びせん断歪をいう。このような６分力成分について、図４（ａ），（ｂ）に示すようなタイヤ一周分の分布を求め、この分布を用いて、図５（ａ）〜（ｆ）に示すような各６分力成分毎の応力及び歪みをそれぞれ横軸、縦軸にとった軌跡が求められる。
【００２７】
図４（ａ），（ｂ）は、６分力成分のうちのサイド部分のせん断歪みの分布を示している。荷重直下（θ＝π）の近傍の領域Ａ，Ｃにおいて、大きなせん断歪みが発生し、荷重直下（θ＝π）の領域Ｂにおいて、せん断歪みは大きな変化勾配を有していることがわかる。
図５（ａ）〜（ｆ）は、このような６分力成分ごとに、横軸を応力にとり、縦軸に歪みをとって６分力成分のタイヤ一周分の軌跡を示している。この各軌跡によって囲まれる面積が、損失エネルギーとなる。したがって、図５（ａ）〜（ｆ）に示す６分力成分の損失エネルギーを算出することで、損失エネルギー密度の寄与率を求めることができる。６分力成分の損失エネルギーを合計し、有限要素の体積で割り算した値が、ステップＳ１０６で求めた損失エネルギー密度となるので、６分力成分の損失エネルギー（軌跡で囲まれた面積）を求め、これを、ステップＳ１０６で求めた損失エネルギー密度に有限要素の体積を乗算した値で割ることで、損失エネルギーの寄与率を求めることができる。求められた寄与率は、メモリ１４に記憶される。また、６分力成分の損失エネルギーは、３つのシミュレーション条件ごとにメモリ１４に記憶される。
【００２８】
次に、変形挙動判定部２２にて、６分力成分の振幅変化率の算出が行われる（ステップＳ１１０）。
振幅の変化率の算出のために、まず、図５（ａ）〜（ｆ）に示すような６分力成分のタイヤ一周分の変動を表した軌跡が求められる。この変動を１周期の振動としたとき、３つのシミュレーション条件における振動の振幅の変化率が求められる。例えば、図５（ａ）に示す１１−成分における歪みの振幅変化幅Δεは略０であるのに対して応力の振幅変化幅Δσは大きい。このような歪みの振幅変化幅Δε及び応力の振幅変化幅Δσを各６分力成分ごとに求め、これを、基準値を材料定数の値とするシミュレーション条件における応力及び歪みの振幅σ,εで割ることにより、応力及び歪みの振幅変化率が算出される。
【００２９】
次に、ステップＳ１０８で求めた寄与率及び各シミュレーション条件における損失エネルギーがメモリ１４から呼び出され、変形挙動判定部２２にて、寄与率及び損失エネルギーと、ステップＳ１１０で求めた振幅変化率とを用いて、タイヤ構成部材の各部分が、定応力変形領域、定歪変形領域及び定損失エネルギー変形領域の３つに分類される（ステップＳ１１２）。このような変形領域の分類は、タイヤモデルの有限要素ごとに行われる。
【００３０】
まず、３つのシミュレーション条件における損失エネルギーの最大値と最小値の差分を、基準値を材料定数の値とするシミュレーション条件における損失エネルギーの値で割り算した損失エネルギーの変化率が設定された第１の値、例えば２０％以下の場合、定損失エネルギ−変形領域に分類する。この変形領域は、材料定数を変化させても、損失エネルギーが変化しない領域をいう。
次に、損失エネルギーに対する６分力成分の寄与率のうち、寄与率が最大となる６分力成分の一成分を取り出し、この一成分の応力の振幅変化率及び歪みの振幅変化率を調べる。
具体的には、損失エネルギーの変化率が設定された第１の値、例えば２０％より大きく、応力の振幅変化率が、歪みの振幅変化率に比べて大きく、歪みの振幅変化率が設定された第２の値、例えば２０％以下の場合、この部分を、定歪変形領域に分類する。
さらに、損失エネルギーの変化率が設定された第１の値、例えば２０％より大きく、歪みの振幅変化率が、応力の振幅変化率に比べて大きく、応力の振幅変化率が設定された第３の値、例えば２０％以下の場合、この部分を、定応力変形領域に分類する。
【００３１】
図６は、上記分類方法で得られた分類結果を示す図であり、３つの変形領域に分類した結果をグラデーションを用いて色分けした結果を示している。例えば、タイヤセンター付近でトレッドゴム下部の領域Ｄは定応力変形領域に分類され、サイドゴムの領域Ｅは定歪み変形領域に分類され、さらに、ビードフィラーゴム下部の領域Ｆは、定損失エネルギー領域に分類される。さらにトレッドゴムの領域を細かく見ると、タイヤセンター付近の表面近傍の領域Ｇと、ショルダー付近で表面近傍の領域Ｈは定歪変形領域に分類され、領域Ｇと領域Ｈの中間の領域Ｉは定応力変形領域に分類される。
【００３２】
このように、タイヤ構成部材の各部分を３つの変形領域に分類することにより、転がり抵抗を低減するときのタイヤ構成部材の各部分に対して、ゴム部材の材料定数をどのように変更するとよいか知ることができ、タイヤの設計に有効である。
例えば、定歪み変形領域では、例えば、１００％モジュラスの低い、柔らかいゴムを用い、定応力変形領域では、例えば、１００％モジュラスの高い、硬いゴムを用い、定損失エネルギー変形領域では、例えば、ｔａｎδの低い、低損失エネルギーのゴムを用いることで、効果的に転がり抵抗を低減することができる。
したがって、タイヤ構成部材の各部分の分類結果に応じて、転がり抵抗が低減するように、モジュラスやｔａｎδのゴム物性の異なるゴム部材を用いることにより、低転がり抵抗のタイヤを設計することができる。
【００３３】
〔実施例〕
本発明の分類方法の有効性を調べるために、本発明の分類方法で得られた分類結果を用いて、トレッドゴム及びサイドゴムの１００％モジュラスを調整したタイヤを作製した。タイヤサイズは１９５／６５Ｒ１５である。
具体的には、トレッドゴムの領域Ｇと領域Ｈが定歪変形領域であり、領域Ｉが定応力変形領域であり、サイドゴムの領域Ｅが定歪変形領域であることを考慮して、図７に示すように、トレッドゴムを３分割して配置した。トレッドゴムの領域Ｇ及び領域Ｈには、従来例となるタイヤに比べて、１００％モジュラスの低いゴムを、その中間の領域Ｉには、１００％モジュラスの高いゴムを配置した。更に、サイドゴムには、従来例となるタイヤに比べて、１００％モジュラスの低いゴムを配置した。作製したタイヤの重量は変化しないが、転がり抵抗は、従来例対比７％低減した。
転がり抵抗は、タイヤ内圧２００（ｋＰａ）、負荷荷重４ｋＮ、転動速度８０ｋｍ／時の条件で、ドラム径１７０７ｍｍの室内ドラムで測定した。比較例を１００とし、値が小さいほど転がり抵抗は小さいことを示す。
下記表１は作製したタイヤのトレッドゴム及びサイドゴムの１００％モジュラスの値と、転がり抵抗の結果を示す。
【００３４】
表１
2009190451.tif 000003
【００３５】
上記表１からわかるように、本発明による分類方法を用いて作製した実施例のタイヤは、従来例のタイヤに比べて、転がり抵抗が低減することがわかる。
【００３６】
以上、本発明のタイヤ構成部材の分類方法、分類装置及びこの分類方法を用いたタイヤの設計方法について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良や変更をしてもよいのはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明のタイヤ構成部材の分類方法を実施する本発明の分類装置の構成を示す図である。
【図２】本発明の分類方法の一例のフローを示す図である。
【図３】（ａ），（ｂ）は、本発明の分類方法で用いるタイヤモデルの一例を示す図である。
【図４】（ａ），（ｂ）は、本発明の分類方法で得られる歪みの一例を説明する図である。
【図５】（ａ）〜（ｇ）は、本発明の分類方法で求められる振幅変化率を説明する図である。
【図６】本発明の分類方法で得られる分類結果を示す図である。
【図７】本発明の分類方法に従って作成したタイヤの例を説明する図である。
【符号の説明】
【００３８】
１０  分類装置
１２  ＣＰＵ
１４  メモリ
１６  入出力ポート
１８  シミュレーション条件設定部
２０  シミュレーション演算部
２２  変形挙動判定部
【図１】
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【図２】
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【図４】
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【図５】
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【図７】
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【図３】
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【図６】
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