TRIZ手法を活用したタイヤ技術開発の事例紹介【第14回日本TRIZシンポジウム2018】2018/09/13（木）J04（A会場 16：45～17：25）

東洋ゴム工業株式会社
技術第一本部 タイヤ先行技術開発部
設計研究・技術企画グループ
榊原 一泰, 柏原 直人

発表概要（目次）
1.

会社紹介

2.

シンポジウム発表内容

3.

新技術のご紹介

4.

TRIZ手法適応解説(事例紹介)

5.

①

根本原因分析/デバイス分析②

進化パターン③

Effects

④

発明原理

⑤

QCD対応

結語
1

1.1 会社紹介: 概要
商号（英文表示）
設立資本
金株 式 総 数
従 業 員 数本

東洋ゴム工業株式会社
事業別売上高比率（2017年12月期）
Toyo Tire & Rubber Co., Ltd.
■ダイバーテックダイバー
1945年（昭和20年）8月1日
77,902百万円
テック事業30,484,627,991円
19.2％
127,179,073株（連結）11,759名 ※2017年12月31日現在

社 〒664-0847 兵庫県伊丹市藤ノ木2丁目2番13号

タイヤ事業80.8％■タイヤ
327,097百万円

タイヤと自動車用部品を中心として，国内の技術拠点からグローバル展開2

1.2 会社紹介: タイヤ事業について■３つのブランド戦略■技術コンセプト■商品ラインナップ例
ミニバン専用

スポーティー

低燃費

ピックアップトラック

スタッドレストラック・バス

そのタイヤに、驚きはあるか。
CS(顧客満足)⇒CD(顧客感動)■ビジネス形態

・市販品タイヤ ⇒ BtoC
ユニークな発想力でイノベーション
・新車向けタイヤ ⇒ BtoB
顧客に「驚き」を提供するには、従来と異なるアプローチ(イノベーション)が必要
3

2. シンポジウム発表内容■社内イノベーション推進：体系図

2017年度仕組み（ソリューションツール）

適用一覧
課題解決
シーン

2016年度

2018年度

ソフトウェア有効活用（考える時間増加）

テーマ
設定

課題
設定

原因
分析

アイデア
アイデア
発想

アイデア
アイデア
まとめ
まとめ

知識検索
GF

特許分析
BC

ニーズ探索

(QFD)

－－－－

○－

商品企画

(QFD)

○－－－－－

動向調査

○

○

○

－－

○

○

技術企画

○

○

－－

－

○

○

基礎研究(長期)

－○

○

○

○

○

○

先行開発(中期)

－○

○

○

○

○

○

商品開発(短期)

－

○

○

○

○

○

○

特許出願

－○

○

○

○

－○

品質改善

－○

○

○

○

○

○

VE

－

○

○

○

○

○

－

これまでは，社内のイノベーション推進に向けた体系の仕組みについて報告．
⇒本年度は，これらの仕組みを活用したタイヤ技術開発の事例についてご紹介．

4

3.1 新技術のご紹介: 背景①
 自動車業界のおかれている状況とは100年に1度の大変革期に直面している（※電動化, 自動運転, 通信, 共有化など，それに紐づくビジネス）

電動化
HEVEV

エンジン⇒モーター
静粛性

自動運転
車内⇒空間
快適性

モビリティ環境の変化により，車内環境にも求められるニーズが変化してきている． 5

3.2 新技術のご紹介: 背景②
 自動車の騒音とは車内騒音: ロードノイズ
 路面によるタイヤの振動がホイール車軸サスペンションを介して，ボディ，フロアの振動となり，車内に伝わる．
車外騒音: パターンノイズ
 路面とタイヤから発生する音が空気を伝播して伝わる．
固体伝播
空気伝播
路面

自動車の騒音には，『車外』で聞こえる騒音と『車内』で聞こえる騒音がある．
6

3.3 新技術のご紹介: 背景③
 タイヤに起因する自動車の騒音とはタイヤ空洞共鳴音 タイヤ内の空気の共鳴現象が車内に伝わり，発生する騒音です．
車内の騒音
車軸の振動

車軸を伝わり路面の凹凸によりタイヤが振動する

タイヤ内の空気が振動する(音)タイヤ内の空気が共鳴する(空洞共鳴)

車両のフロア振動が車内の騒音になる

タイヤが空気で満たされた空洞であるがゆえに発生する空洞共鳴音がある
7

3.4 新技術のご紹介: 背景④
 タイヤに起因する車内騒音『タイヤ空洞共鳴音』とは 200~250Hz付近の帯域に発生する騒音
鋭いピークをもつ音

空洞共鳴

共鳴周波数は管長と音速により決定される．

車内騒音(ロードノイズ)の周波数特性L𝑓𝑓𝑖𝑖 = 𝑖𝑖𝐶𝐶
𝐿𝐿

𝑓𝑓𝑖𝑖 : 𝑖𝑖次共鳴周波数[𝐻𝐻𝐻𝐻]
𝐶𝐶: 音速[𝑚𝑚⁄𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠.]
𝐿𝐿: 管長[𝑚𝑚] 荒れた路面を走行する際の『コー』という唸るような音や，高速道路や橋の継ぎ目などを通過する際の『パカーン』という音などです．
※車両との相性により感じられ方に差はあるが，常に聞こえている音．
タイヤサイズに依存する，決まった帯域に発生する耳障りな騒音．
8

3.5 新技術のご紹介: 開発品
 タイヤ空洞共鳴音を対策する開発品とは
先行他社とは異なる独自の形態によるデバイス※2018年6月29日プレスリリース

タイヤ内面に配置することで空洞共鳴音を効果的に低減するデバイスを開発

9

3.6 新技術のご紹介: 技術説明①
 開発品の構造とは円筒状スポンジ

多孔フィルム

周上に配置
タイヤ

クッション材+両面テープ

山なりに配置した多孔フィルムと円筒状スポンジを組み合わせた構造
10

3.7 新技術のご紹介: 技術説明②
 多孔板(フィルム)の効果とは板(フィルム)にあけた穴に音を通過させることで音のエネルギーを低減することができる
11

3.8 新技術のご紹介: 技術説明③
音＜音

スポンジ

穴（空気）

スポンジ

スポンジ

穴（空気）

スポンジ＝音

スポンジ

スポンジ

スポンジ

＜穴（空気）

 円筒状スポンジの効果とは音音
音

スポンジにあけた穴と形状により少ない量のスポンジでも効果的に吸音できる
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3.9 新技術のご紹介: 技術説明④
 開発品の低減効果とは

車内の騒音レベル※

うるさい
Noise level [dB(A)]

開発品搭載なし
開発品搭載あり-12dB

静か50※評価条件

100

150

200

250

Frequency [Hz]車両: 国産車LLミニバン
タイヤ: 235/50R18, 内圧240kPa, リム: 18x7.5
計測位置: 乗員耳元位置, 場所: 弊社試験場

300

350

400200~250Hz
空洞共鳴帯域

独自の形態/構成により，ターゲットの空洞共鳴音のピークを大幅に低減する．
13

4. TRIZ手法適応解説(事例紹介)
 開発品におけるアプローチ

アプローチ①
ターゲットの現象を捉えるアプローチ②
ヒントをどうやって利用するか

アプローチ④
現実問題への対応

アプローチ③
アイデアをどうやって実現するかアプローチ⑤
QCDバランス対応

開発におけるTRIZ手法を用いた5つのアプローチについてご紹介
14

4.1 アプローチ①: ターゲットの現象把握
 車内騒音問題の本質化:『根本原因分析』,『デバイス分析』
 根本原因分析により，タイヤ内の『空気』に着目．
根本原因分析例:車内騒音が発生する車内の空気が振動する

タイヤに起因する音/振動

ターゲット
車軸振動
(固体伝播)

タイヤ内の空気がタイヤ内の空気が共鳴を起こす

タイヤ内の空気がタイヤ内の空気が振動する

タイヤが共振を起こす
タイヤが振動する車両に起因する音/振動(エンジン音など)
車外環境に起因する音/振動(風切り音など)

車外放射音(空気伝播)＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊

タイヤが接地変形する＊＊＊＊＊＊＊

ターゲットの原因『音』を『空気の現象』と捉え，タイヤ内の『空気』に着目．
15

4.1.1 現象の把握・観察: 可視化①
 タイヤ内の空気はどうなっているのか?
タイヤ内の空気はどうなっているのか？
タイヤと一緒に回っている？
空気の流れがあるのか？

?
Air flow
タイヤ内の空気に着目, 転動中の空気の状態を可視化し, 確認することを試みた．
16

4.1.2 現象の把握・観察: 可視化②
 タイヤ内の空気をどうやって可視化するか
 粒子画像流速計測法: PIV(Particle Imaging Velocimetry)
Acrylic water-tank
Load plate

Slit

Motor
Tire model (Tube)
Slit

Light unit

Light unit
Light sheet

Light sheet

Tilted mirror

High speed camera

空気を水に置き換えて水槽と透明な浮き輪を使って確認した．
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4.1.3 現象の把握・観察: 可視化③
 タイヤ内の空気はどうなっているのか?
『タイヤの接地変形によって動いており，流れが存在している』ことが分かった．
※接地変形がなければ空気は一緒に回っており，流れは発生しない．

 周方向の流れ 半径方向の流れ

タイヤ内の空気にはタイヤの接地変形による流れが発生していることが確認された．
18

4.2 アプローチ②
 タイヤ内の音を低減するには？
 主機能の強化⇒進化パターン『物質-場』, Effects(音場)※有用作用: 快適性の為に音を低減(音圧を下げる)※先行技術と同様にタイヤ内の音エネルギーを低減するアプローチ※先行技術ではスポンジを使用している

音(エネルギー)
路面入力(接地変形)

振動

タイヤ内の空気振動

車軸多孔板
 建築音響の分野: 音楽室やコンサートホールの壁など
 道路騒音対策の分野: 高速道路の防音壁など

建築音響や道路交通騒音対策に用いられる『多孔板』に着目した．
19

4.2.1 多孔板の特徴
 タイヤ内の空気の流れを利用できないか?
 多孔板は，空気の流れで効果が高められる．
空気流れなし空気流れ
𝑢𝑢: 粒子速度
Particle velocity
𝜇𝜇: 粘度
Viscosityあり𝜌𝜌: 空気密度
Density of air𝜉𝜉0 : 圧力損失係数 Pressure loss coefficient

多孔板
perforated panel

粘性減衰
Viscous damping音

摩擦: Friction
孔(pore)渦: Vortex

Flow velocity U

圧力損失減衰Pressure loss damping

多孔板の効果は，場の空気の流れによって低減効果を高められる．

20

4.3 アプローチ③
 原因の『音』
 利用する『空気の流れ』

に対してどう多孔板を配置するか?

多孔板

音・流れ(周方向)
音・流れ
(径方向)
半径方向の音と流れ，周方向の音と流れにあてるように配置する必要がある．
21

4.3.1 多孔板の配置
 原因の『音』
 利用する『空気の流れ』

に対してどう多孔板を配置するか?

 進化パターン『幾何学的進化』
山なりの多孔板(フィルム)

タイヤ内

タイヤ 半径方向の流れ
 周方向の流れ
多孔フィルムを山なりに配置することで２方向の音と流れに対応した．
22

4.4 アプローチ④: 問題発生
 タイヤに取り付けての効果確認において発生した問題とは
 低速度～中速度域での効果に対し, 高速度域では効果が低くなる傾向が確認された．

多孔フィルム効果

良タイヤ

悪低速度

中速度速度

高速度

多孔フィルム(高速走行時)多孔フィルム
遠心力
タイヤ

山なり形状に配置した多孔フィルムは，高速走行時の遠心力によりつぶれてしまう．
23

4.4.1 矛盾モデル①
 矛盾モデル⇒発明原理
フィルム状の多孔板を山なりに改善パラメータ
形状, エネルギー損失,静止物体の面積

音の減衰効果多孔板(遠心力により)潰れる
考え方①

悪化パラメータ
強度, 信頼性

考え方②

考え方③

改善パラメータ 形状

エネルギー損失

静止物体の面積悪化パラメータ 強度

信頼性

強度

推奨発明原理11
11 事前保護原理
事前保護原理10
10 先取り作用原理
先取り作用原理
35 パラメータ変更原理

40
40 複合材料原理
複合材料原理30 薄幕利用原理
30
薄幕利用原理14 曲面原理
14
曲面原理
10 先取り作用原理
10
先取り作用原理
40 複合材料原理
40
複合材料原理考え方による複数の発明原理を総合的に検討．
24

4.4.2 発明原理の適応
 多孔フィルムが遠心力でつぶれないようにするには 発明原理: 先取り作用の原理, 事前保護原理, 複合材料原理

山なり形状の多孔フィルムの問題点
高速走行時に効果が出ない．
⇒遠心力によるつぶれ．

多孔板
(高速時)

多孔板
遠心力
タイヤ

フィルムの間にスポンジを配置

多孔フィルムのつぶれを抑制．※形状の維持⇒つぶれない様に補強．
タイヤ
スポンジによる低減効果
スポンジ⇒スポンジ自身の吸音効果．
⇒多孔フィルムとの組み合わせ効果(背面空気層への吸音材配置)
多孔フィルムの間にスポンジを配置し，山なりの形状を維持．
25

4.5 アプローチ⑤
 QCD対応: 材料･加工工数の削減，効果の向上
 形状維持のスポンジを適応することで材料・加工工数が増加．
 先行以上の低減効果を示せるか．
スポンジを固定するために，2枚のフィルムで挟み込むスポンジ

トリミング
多孔フィルム

挟み込んだフィルムを固定するために，フィルムを溶着加工

分割原理
溶着加工

進化パターン: 空隙『そのタイヤに驚きはあるか？』
先行以上の低減効果

QCD対応における材料・加工工数削減，性能の向上に各種の手法を適応．
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4.5.1 QCD対応の構成
 QCD対応: 材料･加工工数の削減，効果の向上
 フィルムにスリット，2枚⇒1枚：材料減，工数減
 スポンジに空洞: 材料減，軽量化，効果向上
多孔フィルム

スポンジ

断面

スリット
スポンジ
円筒状スポンジ
空洞

開発品形態

QCD対策により，開発品の構成/形態に至った．
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5. 結語 開発した新規技術における『5つのアプローチ』についてご紹介．
アプローチ①
ターゲットの現象を捉えるアプローチ②
ヒントをどうやって利用するか

アプローチ③
アイデアをどうやって実現するか

原因分析, デバイス分析,⇒現象の把握/観察

進化パターン, Effects

進化パターンアプローチ④
現実問題への対応

アプローチ⑤QCDバランス対応

矛盾モデル⇒発明原理

トリミング, 発明原理, 進化パターン

 技術開発における種々の課題解決には，TRIZ手法を活用したアプローチは有効であると考える．
 今後も, ユニークかつお客様に感動や驚きを提供できる技術開発に努めてまいります．
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