DE69924464T2

DE69924464T2 - Methode zur voraussage der leistungsfähigkeit eines reifens

Info

Publication number: DE69924464T2
Application number: DE69924464T
Authority: DE
Inventors: Eisuke Seta
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 1998-09-07
Filing date: 1999-09-07
Publication date: 2006-03-16
Anticipated expiration: 2019-09-08
Also published as: EP1489532A3; EP1030170A1; EP1030170B1; DE69924464D1; WO2000014504A1; ES2237140T3; EP1030170A4; EP1489532A2; US6430993B1

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entwickeln eines pneumatischen Reifens, ein Verfahren zum Entwickeln einer Vulkanisierungsform für einen Reifen, ein Verfahren zum Herstellen eines pneumatischen Reifens, einen Optimierungsanalysator und ein Aufzeichnungsmedium mit einem darauf aufgezeichneten Reifenoptimierungsanalyseprogramm. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Reifenleistungsfähigkeits-Schätzverfahren zum Schätzen der Leistungsfähigkeit bzw. eines Verhaltens eines pneumatischen Reifens, der bei einem Automobil oder ähnlichem verwendet wird, und insbesondere die Reifenleistungsfähigkeit bei dem Vorhandensein eines Fluids, wie beispielsweise die Drainageleistungsfähigkeit, die Leistungsfähigkeit im Schnee und die Lärm- Rauschleistungsfähigkeit, ein Fluidsimulationsverfahren zum Simulieren des Flusses eines Fluids um einen Reifen, ein Verfahren zum Entwickeln eines pneumatischen Reifens, ein Verfahren zum Entwickeln einer Vulkanisierungsform für einen Reifen zum Entwickeln einer Vulkanisierungsform zum Herstellen eines Reifens, ein Verfahren zum Herstellen eines pneumatischen Reifens und ein Aufzeichnungsmedium mit einem darauf aufgezeichneten Reifenleistungsfähigkeits-Schätzprogramm oder ein Verfahren zum Entwickeln eines pneumatischen Reifens, das es möglich macht, die Struktur, die Form und ähnliches eines Reifens effizient und einfach zu entwerfen und zu entwickeln, um die Einzelzweckleistungsfähigkeit, die wechselseitig nicht kompatiblen Leistungsfähigkeiten und ähnliches des Reifens zu erreichen, und das es möglich macht, eine optimale Struktur und Form des Reifens zu bestimmen und einen Reifen zu entwerfen, der eine sehr gute Leistungsfähigkeit zeigt, sowie einen Optimierungsanalysator und ein Aufzeichnungsmedium mit einem darauf aufgezeichneten Reifenoptimierungsanalyseprogramm.
STAND DER TECHNIK
Herkömmlich wird bei der Entwicklung eines pneumatischen Reifens eine Reifenleistungsfähigkeit durch Durchführen von Leistungsfähigkeitstests durch tatsächliches Entwerfen und Herstellen eines Reifens und durch Anbringen von ihm an einem Automobil erhalten, und es ist eine Prozedur angenommen worden, bei welcher die Entwicklung beginnend ab dem Entwurf und der Herstellung erneut durchgeführt wird, bis die Ergebnisse der Leistungsfähigkeitstests zufrieden stellend sind. In den letzten Jahren ist es aufgrund der Entwicklung von numerischen Analysetechniken, wie beispielsweise der Methode der endlichen Elemente, und der Computerumgebung möglich geworden, durch Computer solches wie den Zustand eines Aufpumpens des Reifens mit innerem Druck und den Zustand einer Belastung zu der Zeit, zu welcher der Reifen nicht rollt, zu schätzen, und es ist möglich geworden, eine Anzahl von Leistungsfähigkeiten aus dieser Schätzung zu schätzen. Jedoch ist es bislang unmöglich gewesen, diejenigen Reifenleistungsfähigkeiten zu berechnen, die durch das Verhalten eines Fluids, wie beispielsweise die Drainageleistungsfähigkeit, die Leistungsfähigkeit im Schnee und die Rauschleistungsfähigkeit, bestimmt werden. Aus diesem Grund ist die gegenwärtige Situation so, dass es unmöglich ist, die Schätzung einer Reifenleistungsfähigkeit durchzuführen und eine Reifenentwicklung effizient durchzuführen.
Das Entwerfen von Reifen basierte auf Erfahrungsregeln, die durch wiederholte numerische Experimente unter Verwendung von Experimenten und Computern erhalten werden. Aus diesem Grund ist die Anzahl von Versuchsherstellungen und Tests, die zur Entwicklung erforderlich sind, enorm groß gewesen, was in erhöhten Entwicklungskosten resultiert und was es unmöglich macht, eine Entwicklungsperiode ohne weiteres zu reduzieren.
Der Entwurf eines Reifens enthält den Entwurf der Struktur, der Form und des Musters des Reifens. Zum Entwerfen der Struktur, der Form und des Musters des Reifens gehört ein Bestimmen von beispielsweise der Struktur, der Form, des Musters und von Herstellungszuständen zum Erhalten der erwünschten Reifenleistungsfähigkeit bzw. Soll-Reifenleistungsfähigkeit. Diese Reifenleistungsfähigkeit ist ein Ergebnis einer Auswertung von physikalischen Größen, die durch Berechnungen und Experimente sowie ein Gefühl bei einem tatsächlichen Fahrzeug bestimmt werden. Die herkömmlichen Verfahren zum Entwerfen eines Reifens einschließlich beispielsweise des Entwurfs der Struktur, der Form und des Musters des Reifens basierten auf Erfahrungsregeln, die durch wiederholte numerische Experimente unter Verwendung von Experimenten und Computern auf einer Basis einer empirischen Methode erhalten werden. Aus diesem Grund ist die Anzahl von Versuchsherstellungen und Tests, die für eine Entwicklung erforderlich sind, enorm groß gewesen, was in erhöhten Entwicklungskosten resultiert und es unmöglich macht, die Entwicklungsperiode ohne weiteres zu reduzieren.
Als Mittel zum Überwinden dieser Probleme sind Techniken zum Erhalten optimaler Lösungen vorgeschlagen worden, wie beispielsweise Optimierungsverfahren, die eine mathematische Programmierung und genetische Algorithmen verwenden. Als Technik, die zu dieser mathematischen Programmierung gehört, schlug der gegenwärtige Anmelder bereits ein Entwurfsverfahren vor, das in der bereits eingereichten internationalen Veröffentlichung Nr. WO 94/16877 offenbart ist.
Ein Erhalten einer optimalen Lösung ist ähnlich einem Ersteigen eines Bergs. Zu dieser Zeit entspricht die optimale Lösung deshalb, weil die Höhe des Bergs auf die Leistungsfähigkeit bezogen ist, der Spitze des Bergs. In einem Fall, in welchem die objektive Funktion bzw. Objektfunktion einfach ist, hat ihr Entwurfsraum (Form des Bergs) die Form eines Bergs mit einer Spitze, so dass die optimale Lösung durch eine Optimierungstechnik erhalten werden kann, die auf einer mathematischen Programmierung basiert.
Bei der Entwicklung eines pneumatischen Reifens wird die zu berücksichtigende Reifenleistungsfähigkeit durch Durchführen von Leistungsfähigkeitstests durch tatsächliches Entwerfen und Herstellen eines Reifens und durch Anbringen von ihm an einem Automobil erhalten, und eine Prozedur ist angenommen worden, bei welcher die Entwicklung beginnend ab dem Entwurf und der Herstellung erneut durchgeführt wird, bis die Ergebnisse der Leistungsfähigkeitstests zufrieden stellend sind. In den letzten Jahren ist es aufgrund der Entwicklung von numerischen Analysetechniken, wie beispielsweise der Methode der endlichen Elemente, und der Computerumgebung möglich geworden, durch den Computer so etwas wie den Zustand eines Aufpumpens des Reifens mit innerem Druck und den Zustand einer Belastung, wenn der Reifen nicht rollt, zu schätzen, und es ist möglich geworden, eine Anzahl von Leistungsfähigkeiten aus dieser Schätzung zu schätzen. Jedoch ist es unmöglich gewesen, diejenigen Reifenleistungsfähigkeiten zu berechnen, die durch das Verhalten eines Fluids bestimmt werden, wie beispielsweise die Drainageleistungsfähigkeit, die Leistungsfähigkeit im Schnee und die Rauschleistungsfähigkeit. Aus diesem Grund ist die gegenwärtige Situation so, dass es unmöglich gewesen ist, die Schätzung einer Reifenleistungsfähigkeit durchzuführen und eine Reifenentwicklung effizient durchzuführen.
Es ist ein technisches Dokument bekannt, in welchem ein Versuch unternommen wurde, die Drainageleistungsfähigkeit, insbesondere ein Aquaplaning, eines Reifens in Bezug auf einen glatten Reifen (Reifen ohne Vertiefungen) und einen Reifen, der mit nur umfangsmäßigen Vertiefungen versehen ist, zu analysieren ("Tire Science and Technology, TSTCA, Vol. 25, No. 4, Oktober – Dezember, 1997, S. 265-287").
Jedoch wird bei einer derartigen herkömmlichen Betrachtung der Drainageleistungsfähigkeit des Reifens ein Versuch bezüglich der Analyse in Bezug auf nur den glatten Reifen und den Reifen, der mit nur umfangsmäßigen Vertiefungen versehen ist, unternommen, aber es ist weder ein Bezug zu Reifen mit Mustern gegeben, die geneigte Vertiefungen haben, die die Umfangsrichtung des Reifens schneiden, was stark zu der Drainageleistungsfähigkeit bei tatsächlichen Reifen beiträgt, noch diesbezüglich, wie das Fluid während der Bodenkontaktierung und des Rollens des Reifen nahe zu einem Fließzustand gebracht werden kann und wie eine Übergangsanalyse möglich gemacht werden kann. Das bedeutet, dass die Analyse nicht berücksichtigt ist, bei welcher eine tatsächliche Umgebung in Bezug auf einen tatsächlichen Reifen angenommen ist.
Der Artikel "An Interactive Tire-Fluid Model for Dynamic Hydroplaning" von A.L. Browne und D. Whicker, veröffentlicht in ASTM Spec. Tech. Publ., no 793 (1983), Seiten 130 bis 150, beschreibt ein numerisches Modell zum Simulieren eines dynamischen Aquaplanings von gemusterten pneumatischen Reifen. Das Modell erzeugt eine Reifenoberflächenverformung in einem Kontaktbereich und einen vertikalen Achsenversatz, und zwar beides aufgrund von Fluid-Trägheitskräften. Das Modell weist zwei Hauptanalysemodule auf, nämlich ein Modul für eine Reifenverformung und ein Modul für einen Fluidfluss.
Zusätzlich wird bei dem Entwurf und der Entwicklung eines Reifens ein Sollwert für eine bestimmte Leistungsfähigkeit eingestellt, und wenn dieser Sollwert gelöscht wird, werden der Entwurf und die Entwicklung des Reifens für gegenwärtig als beendet betrachtet, und sind nicht so gewesen, dass die beste Leistungsfähigkeit mit den gegebenen Betriebsmitteln erhalten wird. Zusätzlich werden der Reifenentwurf und die Reifenleistungsfähigkeitstests unabhängig durchgeführt und wird die Entwicklung des Reifens durch Wiederholen einer Versuchsherstellung und durch Testen auf einer Basis einer empirischen Methode bewirkt, so dass die Entwicklung des Reifens sehr ineffizient gewesen ist.
Angesichts der oben beschriebenen Tatsachen besteht die Aufgabe der Erfindung im Erhalten eines Verfahrens zum Entwerfen eines pneumatischen Reifens, das zu dem Entwurf und der Entwicklung eines Reifens mit hoher Effizienz fähig ist, während die Leistungsfähigkeit eines tatsächlich verwendeten Reifens beim Vorhandensein eines Fluids geschätzt wird, wie beispielsweise der Drainageleistungsfähigkeit, der Leistungsfähigkeit im Schnee und der Rauschleistungsfähigkeit, sowie einen Optimierungsanalysator und ein Aufzeichnungsmedium mit einem darauf aufgezeichneten Reifenoptimierungsanalyseprogramm.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Zum Erreichen der obigen Aufgaben wird bei der vorliegenden Erfindung die Leistungsfähigkeit eines tatsächlich verwendeten Reifens beim Vorhandensein eines Fluids, wie beispielsweise die Drainageleistungsfähigkeit, die Leistungsfähigkeit im Schnee und die Rauschleistungsfähigkeit, geschätzt. Insbesondere wird das Fluid während der Bodenkontaktierung und des Rollens des Reifens nahe zu einem Fließzustand gebracht, und eine Übergangsanalyse wird möglich gemacht. Zusätzlich wird die Entwicklung des Reifens effizient gemacht und wird das Bereitstellen des Reifens mit exzellenter Leistungsfähigkeit ermöglicht.
Spezifisch weist das Verfahren zum Entwerfen eines pneumatischen Reifens gemäß Anspruch 1 der Erfindung die folgenden Schritte auf: (1) Bestimmen eines Reifenmodells, das wenigstens eine Querschnittsform eines Reifens einschließlich einer internen Struktur enthält und das eine Musterkonfiguration hat, welcher eine Verformung durch wenigstens eines von einer Bodenkontaktierung und einem Rollen zugeteilt werden kann, eines Fluidmodells, das teilweise oder gänzlich mit einem Fluid gefüllt ist, und das in Kontakt mit wenigstens einem Teil des Reifenmodells gelangt, wobei eine Objektfunktion eine physikalische Größe zum Auswerten einer Reifenleistungsfähigkeit, eine Entwurfsvariable zum Bestimmen einer Querschnittsform des Reifens, einer Reifenstruktur oder einer Musterkonfiguration und eine Beschränkung zum Beschränken von wenigstens einem von der Querschnittsform des Reifens, der Reifenstruktur, der Musterkonfiguration, der physikalischen Größe zum Auswerten einer Leistungsfähigkeit und einer Reifengröße darstellt; (2) Schätzen der Reifenleistungsfähigkeit auf der Basis der physikalischen Größe, die in wenigstens einem von dem Reifenmodell und dem Fluidmodell in wenigstens einem eines Zustands einer Verformung des Reifenmodells und eines Zustands eines Pseudoflusses des Fluidmodells auftritt; (3) Bestimmen eines Werts der Entwurfsvariablen, welche einen optimalen Wert der Objektfunktion ergibt, während die geschätzte Reifenleistungsfähigkeit und die Beschränkung erfüllt wird; und (4) Entwerfen des Reifens auf der Basis der Entwurfsvariablen, welche den optimalen Wert der Objektfunktion ergibt.
Gemäß der Erfindung gemäß Anspruch 2 enthält das Verfahren zum Entwerfen eines pneumatischen Reifens gemäß Anspruch 1 im Schritt (2) die folgenden Schritte: (5) Ausführen einer Verformungsberechnung des Reifenmodells; (6) Ausführen einer Fluidberechnung des Fluidmodells; (7) Identifizieren einer Grenzfläche zwischen dem Reifenmodell nach der Verformungsberechnung im Schritt (5) und dem Fluidmodell nach der Fluidberechnung im Schritt (6), Zuteilen eines Grenzzustands in Bezug auf die identifizierte Grenzfläche zu dem Reifenmodell und dem Fluidmodell und Durchführen der Berechnungen, bis das Fluidmodell einen Zustand eines Pseudoflusses annimmt; (8) Bestimmen einer physikalischen Größe, die in wenigstens einem des Reifenmodells und des Fluidmodells im Schritt (5) oder im Schritt (6) auftritt; und (9) Schätzen der Reifenleistungsfähigkeit auf der Basis der physikalischen Größe.
Gemäß der Erfindung gemäß Anspruch 3 wird bei dem Verfahren zum Entwerfen eines pneumatischen Reifens gemäß Anspruch 1 oder 2 in dem Schritt (1) weiterhin ein Straßenflächenmodell in Kontakt mit dem Fluidmodell bestimmt.
Gemäß der Erfindung gemäß Anspruch 4 wird bei dem Verfahren zum Entwerfen eines pneumatischen Reifens gemäß Anspruch 2 oder 3 in dem Schritt (5) die Berechnung wiederholt für nur eine vorbestimmte Zeitdauer durchgeführt.
Gemäß der Erfindung gemäß Anspruch 5 wird bei dem Verfahren zum Entwerfen eines pneumatischen Reifens gemäß einem der Ansprüche 2 bis 4 im Schritt (6) die Berechnung wiederholt für nur eine feste Zeitdauer durchgeführt.
Gemäß der Erfindung gemäß Anspruch 6 wird bei dem Verfahren zum Entwerfen eines pneumatischen Reifens gemäß einem der Ansprüche 2 bis 5 im Schritt (7) die Berechnung wiederholt für nur eine Zeitdauer durchgeführt, die im Voraus bestimmt ist.
Gemäß der Erfindung gemäß Anspruch 7 wird bei dem Verfahren zum Entwerfen eines pneumatischen Reifens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6 in einem Fall, in welchem das Reifenmodell gerollt wird, im Schritt (1) das Reifenmodell bestimmt, für welches die Berechnungen für eine Zeit eines Ladens mit innerem Druck und eine Zeit einer Belastungsberechnung durchgeführt wird und welchem ein Drehversatz oder eine Geschwindigkeit oder ein Geradeausfahrtversatz oder eine Geschwindigkeit zugeteilt wird.
Gemäß der Erfindung gemäß Anspruch 8 werden bei dem Verfahren zum Entwerfen eines pneumatischen Reifens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7 in einem Fall, in welchem das Reifenmodell gerollt wird, im Schritt (1) Einfließ- und Ausfließbedingungen bzw. -zustände, die darstellen, dass das Fluid frei von einer obersten Oberfläche des Fluidmodells nach außen fließt und dass das Fluid nicht in Oberflächen fließt oder aus solchen herausfließt, die andere als die oberste Oberfläche des Fluidmodells sind, dem Fluidmodell zugeteilt.
Gemäß der Erfindung gemäß Anspruch 9 wird bei dem Verfahren zum Entwerfen eines pneumatischen Reifens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, in einem Fall, in welchem das Reifenmodell nicht gerollt wird, im Schritt (1) das Reifenmodell bestimmt, für welches die Berechnungen zum Laden mit innerem Druck durchgeführt werden und für welches nach den Berechnungen eine Lastberechnung durchgeführt wird.
Gemäß der Erfindung gemäß Anspruch 10 werden bei dem Verfahren zum Entwerfen eines pneumatischen Reifens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7 oder Anspruch 9 in einem Fall, in welchem das Reifenmodell nicht gerollt wird, im Schritt (1) Einfließ- und Ausfließbedingungen, die darstellen, dass das Fluid in eine vordere Oberfläche des Fluidmodells bei einer Fortschrittsgeschwindigkeit fließt, dass das Fluid frei von einer hinteren Oberfläche des Fluidmodells und einer obersten Oberfläche des Fluidmodells herausfließt und dass das Fluid nicht in Seitenflächen des Fluidmodells und eine untere Oberfläche des Fluidmodells hineinfließt oder aus diesen herausfließt, dem Fluidmodell zugeteilt.
Gemäß der Erfindung gemäß Anspruch 11 hat bei dem Verfahren zum Entwerfen eines pneumatischen Reifens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10 das Reifenmodell teilweise ein Muster.
Gemäß der Erfindung gemäß Anspruch 12 wird bei dem Verfahren zum Entwerfen eines pneumatischen Reifens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, in Bezug auf das Straßenflächenmodell ein Straßenflächenzustand durch Auswählen eines Reibkoeffizienten μ eingestellt, der wenigstens einen von Straßenflächenzuständen darstellt, die trockene, nasse, eisige, mit Schnee versehene oder nicht gepflasterte Zustände enthalten.
Gemäß der Erfindung gemäß Anspruch 13 wird bei dem Verfahren zum Entwerfen eines pneumatischen Reifens gemäß einem der Ansprüche 2 bis 12 im Schritt (7) ein interferierender Teil zwischen dem Reifenmodell und dem Fluidmodell erzeugt, wird der Interferenzteil identifiziert und wird das Fluidmodell durch Fluidelemente mit einer Oberfläche des Reifenmodells als Grenzfläche aufgeteilt.
Gemäß der Erfindung gemäß Anspruch 14 enthält bei dem Verfahren zum Entwerfen eines pneumatischen Reifens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13 das Fluidmodell wenigstens Wasser, wird wenigstens eines von einem Bodenkontaktbereich und einem Bodenkontaktdruck des Reifenmodells als die physikalische Größe verwendet und wird eine Leistungsfähigkeit des Reifens bei Nässe als die Reifenleistungsfähigkeit geschätzt.
Gemäß der Erfindung gemäß Anspruch 15 enthält bei dem Verfahren zum Entwerfen eines pneumatischen Reifens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 14 das Fluidmodell wenigstens Wasser, wird wenigstens eines von einem Druck, einem Fließvolumen und einer Fließgeschwindigkeit des Fluidmodells als die physikalische Größe verwendet und wird eine Leistungsfähigkeit des Reifens bei Nässe als die Reifenleistungsfähigkeit geschätzt.
Gemäß der Erfindung gemäß Anspruch 16 enthält bei dem Verfahren zum Entwerfen eines pneumatischen Reifens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 15 das Fluidmodell wenigstens eines von Wasser und Schnee, wird wenigstens eines von einem Bodenkontaktbereich, einem Bodenkontaktdruck und einer Scherkraft des Reifenmodells auf wenigstens einer einer eisigen Straßenfläche und einer Straßenfläche mit Schnee als die physikalische Größe verwendet und wird eine Leistungsfähigkeit des Reifens auf Eis und in Schnee als die Reifenleistungsfähigkeit geschätzt.
Gemäß der Erfindung gemäß Anspruch 17 enthält bei dem Verfahren zum Entwerfen eines pneumatischen Reifens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 16 das Fluidmodell wenigstens eines von Wasser und Schnee, wird wenigstens eines von einem Druck, einem Fließvolumen und einer Fließgeschwindigkeit des Fluidmodells auf wenigstens einer von einer eisigen Straßenfläche und einer Straßenfläche mit Schnee als die physikalische Größe verwendet und wird eine Leistungsfähigkeit des Reifens auf Eis und in Schnee als die Reifenleistungsfähigkeit geschätzt.
Gemäß der Erfindung gemäß Anspruch 18 enthält bei dem Verfahren zum Entwerfen eines pneumatischen Reifens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 17 das Fluidmodell wenigstens Wasser, wird wenigstens eines von einem Druck, einem Fließvolumen, einer Fließgeschwindigkeit, einer Energie und einer Energiedichte des Fluidmodells als die physikalische Größe verwendet und wird eine Rauschleistung des Reifens als die Reifenleistungsfähigkeit geschätzt.
Gemäß der Erfindung gemäß Anspruch 19 weist bei dem Verfahren zum Entwerfen eines pneumatischen Reifens gemäß Anspruch 1 der Schritt (3) folgendes auf: Schätzen eines Änderungsbetrags der Entwurfsvariablen, die einen optimalen Wert der Objektfunktion ergibt, während die Beschränkung auf der Basis einer Empfindlichkeit der Objektfunktion erfüllt wird, welche ein Verhältnis eines Änderungsbetrags der Objektfunktion zu einem Einheitsänderungsbetrag der Entwurfsvariablen ist, und einer Empfindlichkeit der Beschränkung, welche ein Verhältnis aus einem Änderungsbetrag der Beschränkung zu einem Einheitsänderungsbetrag der Entwurfsvariablen ist; Berechnen eines Werts der Objektfunktion, wenn die Entwurfsvariable um einen Betrag entsprechend dem geschätzten Betrag geändert wird, und eines Werts der Beschränkung, wenn die Entwurfsvariable um einen Betrag entsprechend dem geschätzten Betrag geändert wird; und Bestimmen eines Werts der Entwurfsvariablen, die einen optimalen Wert der Objektfunktion ergibt, auf der Basis des geschätzten Werts und der berechneten Werte, während die Beschränkung erfüllt wird.
Gemäß der Erfindung gemäß Anspruch 20 enthält bei dem Verfahren zum Entwerfen eines pneumatischen Reifens gemäß Anspruch 1 die Entwurfsvariable wenigstens eines von: einer Funktion, die eine Form von wenigstens einer Linie darstellt, die aus einer Karkassenlinie, einer Linie einer nach oben gerichteten Gewebelage, einer Linie, die eine Außenkonfiguration des Reifens darstellt, einer Linie, die eine Reifenrundungsform darstellt, und einer Verstärkungsmateriallinie ausgewählt ist; einer Variablen, die wenigstens eine Maßverteilung eines Reifengummielements darstellt, die ausgewählt ist aus einer Maßverteilung eines Wulstfüllers, einer Maßverteilung eines Gummiwulstes, einer Maßverteilung eines Seitengummis, einer Maßverteilung eines Laufflächengummis, einer Maßverteilung eines Laufflächenbasisgummis, einer Maßverteilung eines Innenflächenverstärkungsgummis, einer Maßverteilung eines Innengürtelgummis und einer Maßverteilung eines Gürtelendgummis; einer Variablen, die wenigstens eine Struktur eines Gürtelteils darstellt, ausgewählt aus einem Winkel von jeder Gürtelschicht, einer Breite davon, einem Seiltyp davon und einer Platzierungsdichte davon; und einer Variablen, die wenigstens eine Konfiguration eines Musters darstellt, ausgewählt aus einer Konfiguration eines Blocks einer Position einer Lamelle, einer Anzahl von Lamellen und einer Länge der Lamelle.
Bei der vorliegenden Erfindung wird zuerst ein Vorschlagsentwurfs des Reifens in ein Modell in einer numerischen Analyse eingebaut, um die Leistungsfähigkeit eines auszuwertenden Reifens zu schätzen (wie beispielsweise die Änderung der Form, der Struktur, der Materialien und des Musters des Reifens). Weiterhin wird eine Modellierung eines Fluids und einer Straßenfläche in Bezug auf die Sollleistungsfähigkeit durchgeführt, um ein Fluidmodell und ein Straßenflächenmodell (numerische Analysemodelle) zu bilden, wird eine numerische Analyse, die gleichzeitig den Reifen, das Fluid und die Straßenfläche berücksichtigt, ausgeführt und wird die Soll-Leistungsfähigkeit numerisch geschätzt. Die Akzeptanz des Vorschlagsentwurfs des Reifens kann aus dem Ergebnis dieser Schätzung bestimmt werden, und wenn das Ergebnis vorteilhaft ist, wird der Vorschlagsentwurf angenommen oder wird eine weitere Verbesserung der Bewertung der Leistungsfähigkeit des Vorschlagsentwurfs möglich. Wenn diese Prozeduren verwendet werden, kann die Anzahl von Malen, für welche der Reifen hergestellt wird und die Leistungsfähigkeit bewertet wird, minimiert werden, so dass die Entwicklung des Reifens effizient gemacht werden kann.
Demgemäß sind zum Vornehmen der Entwicklung des Reifens basierend auf der Schätzung einer Leistungsfähigkeit numerische Analysemodelle für die Reifenleistungsfähigkeitsschätzung, die effizient und äußerst genau ist, wesentlich. Demgemäß werden zum Schätzen der Reifenleistungsfähigkeit im Schritt (1) ein Reifenmodell, das wenigstens eine Querschnittsform des Reifens einschließlich einer inneren Struktur enthält und das eine Musterkonfiguration hat, welcher eine Verformung durch wenigstens eines von einer Bodenkontaktierung und einem Rollen zugeteilt werden kann, sowie ein Fluidmodell, das mit einem Fluid wenigstens teilweise gefüllt ist und in Kontakt mit wenigstens einem Teil des Reifenmodells gelangt, bestimmt. Übrigens kann weiterhin ein Straßenflächenmodell bestimmt werden.
Zusätzlich werden im Schritt (1) die Objektfunktion, die die physikalische Größe zum Auswerten einer Reifenleistungsfähigkeit darstellt, die Entwurfsvariable zum Bestimmen der Querschnittsform des Reifens oder der Reifenstruktur und die Beschränkung zum Beschränken der Querschnittsform des Reifens oder der Reifenstruktur bestimmt. Zusätzlich zu einer Linie, die die Außenkonfiguration des Reifens darstellt, kann dieses Reifenmodell eine Linie enthalten, die die Konfiguration einer Reifenrundung darstellt, eine Gürtellinie, die einen Gürtel im Inneren des Reifens darstellt, eine Karkassenlinie, die die Karkasse des Reifens darstellt, eine Linie für eine nach oben gerichtete Gewebelage, die eine nach oben gerichtete Linie der Karkassengewebelage im Inneren des Reifens darstellt, und eine Verstärkungsmateriallinie, die eine Linie von jedem von verschiedenen Verstärkungsmaterialien darstellt, die Maßverteilung eines Reifengummielements, den Winkel, die Breite, den Seiltyp und die Anordnungsdichte von jeder Gürtelschicht, die die Struktur des Gürtelteils darstellen, sowie die Konfiguration eines Blocks, den Blocknutenwandwinkel, die Position einer Lamelle, die Anzahl von Lamellen und die Länge der Lamelle, welche die Konfiguration des Musters darstellen.
Zusätzlich kann eine Technik für das Reifenmodell verwendet werden, die die Methode der finiten Elemente genannt wird, um das Reifenmodell in eine Vielzahl von Elementen aufzuteilen, oder eine analytische Technik. Als die Objektfunktion, die eine physikalische Größe zu Bewerten einer Reifenleistungsfähigkeit darstellt, ist es möglich, eine physikalische Größe zum Beherrschen der relativen Exzellenz der Reifenleistungsfähigkeit zu verwenden, einschließlich der lateralen Federkonstanten und der Gürtelspannung in der Umfangsrichtung des Reifens, wenn er mit Luft aufgepumpt ist, um eine Lenkstabilität zu verbessern. Es ist möglich, als die Entwurfsvariable unter anderem eine Funktion zu verwenden, die wenigstens eine Linie darstellt, die ausgewählt ist aus der Karkassenlinie, der Linie für eine nach oben gerichtete Gewebelage, der Außenkonfiguration des Reifens, der Linie, die die Konfiguration der Reifenrundung darstellt, und der Verstärkungsmateriallinie, die die Linie von jedem Verstärkungsmaterial darstellt. Es ist möglich, als die Entwurfsvariable zum Bestimmen der Reifenstruktur eine Variable zu verwenden, die wenigstens eine Maßverteilung eines Reifengummielements darstellt, ausgewählt aus einer Maßverteilung eines Wulstfüllers, einer Maßverteilung eines Gummiwulstes, einer Maßverteilung eines Seitengummis, einer Maßverteilung eines Laufflächengummis, einer Maßverteilung eines Laufflächenbasisgummis, einer Maßverteilung eines Innenflächenverstärkungsgummis, einer Maßverteilung eines Innengürtelgummis und einer Maßverteilung eines Gürtelendgummis, sowie eine Variable, die die Struktur des Gürtelteils, der Wulst- und Seitenteile, einschließlich eines Winkels einer Gürtelschicht, der Breite der Gürtelschicht, der Höhe der Gewebelage, eines Ausmaßes der nach oben gerichteten Gewebelage und des Winkels, der Breite, der Position, des Materials und von ähnlichem eines Wulstteil-Verstärkungsmaterials.
Zusätzlich ist es möglich, als die Entwurfsvariable zum Bestimmen des Musters eine Variable zu verwenden, die die Konfiguration des Musters darstellt, einschließlich der Konfiguration eines Blocks, des Blocknutenwandwinkels, der Position einer Lamelle, der Anzahl von Lamellen und der Länge der Lamelle. Als die Beschränkung zum Beschränkung der Querschnittskonfiguration des Reifens und der Reifenstruktur ist es möglich, beispielsweise eine Beschränkung bezüglich eines Peripheriewerts der Karkassenlinie, eine Beschränkung bezüglich der vertikalen primären Eigenfrequenz, eine Beschränkung bezüglich des Winkels der Gürtelschicht, eine Beschränkung bezüglich der Breite der Gürtelschicht und Beschränkungen, wie beispielsweise bezüglich der Reifengröße, der Federkonstanten, des Ausmaßes an Verformung des Reifens, des Reifengewichts, einer Spannung, einer Beanspruchung, einer Beanspruchungsenergie und eines Rollwiderstandes zu nennen. Es sollte beachtet werden, dass die Objektfunktion, die Entwurfsvariable und die Beschränkung nicht auf die vorgenannten Beispiele begrenzt sind und dass verschiedene Elemente eingesetzt werden können, wie solche, die von dem Objekt eines Reifenentwurfs abhängen.
Als Nächstes wird im Schritt (2) die Reifenleistungsfähigkeit auf der Basis der physikalischen Größe geschätzt, die in wenigstens einem des Reifenmodells und des Fluidmodells in wenigstens einem eines Zustands einer Verformung des Reifenmodells und eines Zustands eines Pseudoflusses des Fluidmodells auftritt. In diesem Schritt (2) wird eine Verformungsberechnung des Reifenmodells im Schritt (5) ausgeführt und wird eine Fluidberechnung des Fluidmodells im Schritt (6) ausgeführt. Im Schritt (7) wird eine Grenzfläche zwischen dem Reifenmodell nach der Verformungsberechnung im Schritt (5) und dem Fluidmodell nach der Fluidberechnung im Schritt (6) erkannt, wird ein Grenzzustand in Bezug auf die erkannte Grenzfläche dem Reifenmodell und dem Fluidmodell zugeteilt und wird die Berechnung durchgeführt, bis das Fluidmodell einen Zustand eines Pseudoflusses annimmt. Im Schritt (8) wird eine physikalische Größe, die in wenigstens einem des Reifenmodells und des Fluidmodells im Schritt (5) oder im Schritt (6) auftritt, bestimmt, und im Schritt (9) kann die Reifenleistungsfähigkeit auf der Basis der physikalischen Größe geschätzt werden.
Bei der Verformungsberechnung des Reifenmodells im Schritt (5) kann eine Verformungsberechnung zu einer Zeit ausgeführt werden, zu welcher eine Verformung durch wenigstens eines von einer Bodenkontaktierung und einem Rollen zugeteilt ist. In diesem Fall kann wenigstens eines von dem Kontaktieren des Bodens und dem Rollen als die Eingabe eingestellt werden.
Zusätzlich kann dann, wenn ein Grenzzustand in Bezug auf die erkannte Grenzfläche dem Reifenmodell und dem Fluidmodell zugeteilt wird, das Fluidmodell auf derartige Weise bestimmt werden, dass das Fluid auf der Straßenflächenmodellseite relativ zu der Grenzfläche vorhanden ist.
Es sollte beachtet werden, dass in wenigstens einer der Verformungsberechnung des Reifenmodells und der Fluidberechnung eine wiederholte Berechnung durchgeführt werden kann. Bei der Verformungsberechnung des Reifenmodells können 10 msek oder weniger als die verstrichene Zeit der vorbestimmten Zeitdauer angenommen werden, während welcher die wiederholte Berechnung durchgeführt wird. Vorzugsweise ist es möglich, 1 msek oder weniger anzunehmen, und noch bevorzugt 1 μsek oder weniger. Zusätzlich können bei der Fluidberechnung 10 msek oder weniger als die verstrichene Zeit der festen Zeitdauer angenommen werden, während welcher die wiederholte Berechnung durchgeführt wird. Vorzugsweise ist es möglich, 1 msek oder weniger anzunehmen, und noch bevorzugter 1 μsek oder weniger. Wenn diese verstrichene Zeit zu lang ist, schlägt das Fluid im Fluidmodell diesbezüglich fehl, einen Zustand eines Pseudoflusses anzunehmen, der konform mit dem Verhalten des Reifens ist, und die Genauigkeit als numerisches Modell verschlechtert sich. Aus diesem Grund ist es nötig, einen geeigneten Wert als die verstrichene Zeit anzunehmen.
Zusätzlich kann eine wiederholte Berechnung auch bei der Berechnung durchgeführt werden, bis das Fluidmodell den Zustand eines Pseudoflusses annimmt. Bei dieser Berechnung können 10 msek oder weniger als die verstrichene Zeit der vorbestimmten Zeitdauer angenommen werden, während welcher die wiederholte Berechnung durchgeführt wird. Vorzugsweise ist es möglich, 1 msek oder weniger anzunehmen, und noch bevorzugter 1 μsek oder weniger.
Das vorgenannte Reifenmodell kann teilweise ein Muster haben. Weiterhin kann in Bezug auf das Straßenflächenmodell ein tatsächlicher Straßenflächenzustand durch Auswählen eines Reibungskoeffizienten μ reproduziert werden, der einen Straßenflächenzustand unter den trockenen, nassen, eisigen, mit Schnee behafteten, nicht gepflasterten und anderen Zuständen darstellt, und zwar in Abhängigkeit von dem Straßenflächenzustand.
Wenn der Grenzzustand zugeteilt ist, ist es wichtig, dass das Fluidmodell die Oberfläche des Reifenmodells als die Grenzfläche des Fluids erkennt. Jedoch dann, wenn die sehr feinen Elemente, die das Fluidmodell bilden, immer ausreichend klein in Bezug auf das Reifenmodell (mit besonderem Muster) gemacht sind und die Anzahl von Bestandteilselementen des Fluidmodells somit größer wird, resultiert dies in einer Erhöhung bezüglich der Berechnungszeit, was eine Schwierigkeit mit sich bringt.
Demgemäß ist es vorzuziehen, eine Erhöhung bezüglich der Berechnungszeit zu verhindern, indem die sehr feinen Elemente, die das Fluidmodell bilden, bis zu einem bestimmten Maß groß zu machen. Gleichzeitig ist es vorzuziehen, einen interferierenden Teil zwischen das Reifenmodell und das Fluidmodell zu erzeugen (zu überlagern), den Interferenzteil zu erkennen und das Fluidmodell mit der Oberfläche des Reifenmodells als Grenzfläche zu teilen, um zuzulassen, dass die Grenzfläche zwischen dem Reifenmodell und dem Fluidmodell mit hoher Genauigkeit erkannt wird.
Zusätzlich ist es dann, wenn das Fluidmodell wenigstens Wasser enthält und der Bodenkontaktbereich oder der Bodenkontaktdruck des Reifenmodells als die physikalische Größe verwendet wird, möglich, die Leistungsfähigkeit des Reifens bei Nässe zu schätzen. Weiterhin ist es dann, wenn das Fluidmodell wenigstens Wasser enthält und der Druck, das Strömungsvolumen oder die Strömungsgeschwindigkeit des Fluidmodells als die physikalische Größe verwendet wird, möglich, die Leistungsfähigkeit des Reifens bei Nässe zu schätzen.
Weiterhin ist es dann, wenn das Fluidmodell wenigstens eines von Wasser und Schnee enthält und wenigstens eines von dem Bodenkontaktbereich, dem Bodenkontaktdruck und der Scherkraft des Reifenmodells auf wenigstens einer von einer eisigen Straßenfläche und einer Straßenfläche mit Schnee als die physikalische Größe verwendet wird, möglich, die Leistungsfähigkeit des Reifens auf Eis und im Schnee zu schätzen. Zusätzlich ist es dann, wenn das Fluidmodell wenigstens eines von Wasser und Schnee enthält und wenigstens eines von dem Druck, dem Strömungsvolumen und der Strömungsgeschwindigkeit des Fluidmodells auf wenigstens einer von einer eisigen Straßenfläche und einer Straßenfläche mit Schnee als die physikalische Größe verwendet wird, möglich, die Leistungsfähigkeit des Reifens auf Eis und im Schnee zu schützen.
Weiterhin ist es dann, wenn das Fluidmodell wenigstens Wasser enthält und wenigstens eines von dem Druck, dem Strömungsvolumen, der Strömungsgeschwindigkeit, der Energie und der Energiedichte des Fluidmodells als die physikalische Größe verwendet wird, möglich, die Rauschleistungsfähigkeit des Reifens zu schätzen.
Als Nächstes wird im Schritt (3) der Wert der Entwurfsvariablen, die einen optimalen Wert der Objektfunktion ergibt, während die geschätzte Leistungsfähigkeit und die Beschränkung berücksichtigt werden, bestimmt. In diesem Fall ist es effektiv, wenn ein Änderungsbetrag der Entwurfsvariablen, die den optimalen Wert der Objektfunktion ergibt, während die Beschränkung berücksichtigt wird, auf der Basis einer Empfindlichkeit der Objektfunktion, welche ein Verhältnis eines Änderungsbetrags der Objektfunktion zu einem Einheitsänderungsbetrag der Entwurfsvariablen ist, und einer Empfindlichkeit der Beschränkung, die ein Verhältnis eines Änderungsbetrags der Beschränkung zu einem Einheitsänderungsbetrag der Entwurfsvariablen ist, geschätzt wird, ein Wert der Objektfunktion, wenn die Entwurfsvariable um einen Betrag entsprechend dem geschätzten Betrag geändert wird, und ein Wert der Beschränkung, wenn die Entwurfsvariable um einen Betrag entsprechend dem geschätzten Betrag geändert wird, berechnet werden und der Wert der Entwurfsvariablen, die den optimalen Wert der Objektfunktion ergibt, während die Beschränkung berücksichtigt wird, auf der Basis des geschätzten Werts und der berechneten Werte bestimmt wird. Dadurch ist es möglich, den Wert der Entwurfsvariablen zu erhalten, der einen optimalen Wert der Objektfunktion ergibt, während die Beschränkung berücksichtigt wird.
Zusätzlich nahmen die gegenwärtigen Erfinder als Ergebnis eines Durchführens verschiedener Studien Notiz von der Tatsache, dass die "Technik von genetischen Algorithmen", die auf unterschiedlichen Gebieten verwendet wird, auf das spezielle Gebiet von Reifen anwendbar ist, und führten Studien unter verschiedenen Blickwinkeln durch, und bildeten spezifisch diese Technik spezifisch als Verfahren zum Entwerfen eines Reifens, um eine Reifenleistungsfähigkeit im Prozess des genetischen Algorithmus zu schätzen, d.h. die Leistungsfähigkeit eines tatsächlich verwendeten Reifens beim Vorhandensein eines Fluids, wie beispielsweise die Drainageleistungsfähigkeit, die Leistungsfähigkeit im Schnee und die Rauschleistungsfähigkeit zu schätzen, um das Fluid während der Bodenkontaktierung und des Rollens des Reifens nahe zu einem Fließzustand zu bringen und eine Übergangsanalyse zu ermöglichen, um die Entwicklung des Reifens effizient zu machen und um das Bereitstellen des Reifens mit exzellenter Leistungsfähigkeit zu ermöglichen.
Spezifisch weist gemäß der Erfindung gemäß Anspruch 21 bei dem Verfahren zum Entwerfen eines pneumatischen Reifens nach Anspruch 1 der Schritt (1) folgendes auf: Bestimmen einer Gruppe, die Subjekt einer Auswahl ist, einschließlich einer Vielzahl von Reifenmodellen, von welchen jedes wenigstens eine Querschnittsform des Reifens einschließlich einer inneren Struktur enthält und eine Musterkonfiguration hat, welcher eine Verformung durch wenigstens eines von einer Bodenkontaktierung und einem Rollen zugeteilt werden kann und in Bezug auf jedes der Reifenmodelle Bestimmen der Gruppe, die Subjekt für eine Auswahl ist, wobei die Objektfunktion die physikalische Größe zum Bewerten der Reifenleistungsfähigkeit, die Entwurfsvariable zum Bestimmen der Querschnittsform des Reifens oder der Reifenstruktur oder einer Musterkonfiguration, die Beschränkung zum Beschränken von wenigstens einem von der Querschnittsform des Reifens, der Reifenstruktur, der Musterkonfiguration, der physikalischen Größe zum Auswerten der Leistungsfähigkeit und der Reifengröße und eine adaptive Funktion, die aus der Objektfunktion und der Beschränkung ausgewertet werden kann, darstellt; und der Schritt (3) folgendes aufweist: Auswählen von zwei Reifenmodellen aus der Gruppe, die Subjekt einer Auswahl ist, auf der Basis der adaptiven Funktion; Bewirken von wenigstens einem eines Erzeugens eines neuen Reifenmodells durch Zulassen, dass sich Entwurfsvariablen der Reifenmodelle einander mit einer vorbestimmten Wahrscheinlichkeit überkreuzen und eines Erzeugens eines neuen Reifenmodells durch Ändern eines Teils der Entwurfsvariablen von wenigstens einem der Reifenmodelle; Bestimmen der Objektfunktion, der Beschränkung und der adaptiven Funktion des Reifenmodells mit der geänderten Entwurfsvariablen; Aufbewahren des Reifenmodells und des Reifenmodells mit der nicht geänderten Entwurfsvariablen, wobei die Verarbeitung wiederholt wird, bis die aufbewahrten Reifenmodelle eine vorbestimmte Anzahl erreichen; Bestimmen, ob eine neue Gruppe einschließlich der vorbestimmten Anzahl der aufbewahren Reifenmodelle das vorbestimmte Konvergenzkriterium erfüllt oder nicht; wenn das Konvergenzkriterium nicht erfüllt wird, Wiederholen der Verarbeitung, bis die Gruppe, die Subjekt einer Auswahl ist, das vorbestimmte Konvergenzkriterium erfüllt, durch Einstellen der neuen Gruppe als die Gruppe, die Subjekt einer Auswahl ist; und wenn das vorbestimmte Konvergenzkriterium erfüllt wird, Bestimmen eines Werts der Entwurfsvariablen, die einen optimalen Wert der Objektfunktion ergibt, unter der vorbestimmten Anzahl der aufbewahrten Reifenmodelle, während die Beschränkung erfüllt wird.
Gemäß der Erfindung gemäß Anspruch 22 wird bei dem Verfahren zum Entwerfen eines pneumatischen Reifens gemäß Anspruch 21 im Schritt (3) in Bezug auf das Reifenmodell mit der geänderten Entwurfsvariablen ein Änderungsbetrag der Entwurfsvariablen geschätzt, die den optimalen Wert der Objektfunktion ergibt, während die Beschränkung erfüllt wird, werden auf der Basis der Empfindlichkeit der Objektfunktion, welche ein Verhältnis eines Änderungsbetrags der Objektfunktion zu einem Einheitsänderungsbetrag der Entwurfsvariablen ist, und auf der Basis der Empfindlichkeit der Beschränkung, welche ein Verhältnis eines Änderungsbetrags der Beschränkung zu einem Einheitsänderungsbetrag der Entwurfsvariablen ist, ein Wert der Objektfunktion, wenn die Entwurfsvariable um einen Betrag entsprechend dem geschätzten Betrag geändert wird, und ein Wert der Beschränkung, wenn die Entwurfsvariable um einen Betrag entsprechend dem geschätzten Betrag geändert wird, berechnet, wird eine adaptive Funktion aus dem Wert der Objektfunktion und dem Wert der Beschränkung bestimmt, werden das Reifenmodell und das Reifenmodell mit der nicht geänderten Entwurfsvariablen aufbewahrt und wird die Verarbeitung wiederholt, bis die aufbewahrten Basismodelle des Reifens die vorbestimmte Anzahl erreichen.
Bei der Erfindung gemäß Anspruch 21 ist es effektiv, wenn der Schritt (1) folgendes aufweist: Bestimmen einer Gruppe, die Subjekt für eine Auswahl ist, bestehend aus einer Vielzahl von Reifenmodellen, die jeweils wenigstens eine Querschnittsform des Reifens einschließlich einer inneren Struktur enthalten und die eine Musterkonfiguration haben, welcher eine Verformung durch wenigstens eines von einer Bodenkontaktierung und einem Rollen zugeteilt wird; und, in Bezug auf jedes der Reifenmodelle der Gruppe, die Subjekt für eine Auswahl ist, Bestimmen der Objektfunktion, die die physikalische Größe zum Auswerten einer Reifenleistungsfähigkeit darstellt, der Entwurfsvariablen zum Bestimmen der Querschnittsform des Reifens oder der Reifenstruktur, der Beschränkung zum Beschränken von wenigstens einem von der Querschnittsform des Reifens, der Reifenstruktur, der Musterkonfiguration, der physikalischen Größe zum Auswerten einer Leistungsfähigkeit und der Reifengröße, und einer adaptiven Funktion, die aus der Objektfunktion und der Beschränkung ausgewertet werden kann; und der Schritt (3) folgendes aufweist: Auswählen von zwei Reifenmodellen aus der Gruppe, die Subjekt für eine Auswahl ist, auf der Basis der adaptiven Funktion; Bewirken von wenigstens einem einer Erzeugung eines neuen Reifenmodells durch Zulassen, dass Entwurfsvariablen der Reifenmodelle einander mit einer vorbestimmten Wahrscheinlichkeit überkreuzen, und eines Erzeugens eines neuen Reifenmodells durch Ändern eines Teils der Entwurfsvariablen von wenigstens einem der Reifenmodelle; Bestimmen der Objektfunktion, der Beschränkung und der adaptiven Funktion des Reifenmodells mit der geänderten Entwurfsvariablen; Aufbewahren des Reifenmodells und des Reifenmodells mit der nicht geänderten Entwurfsvariablen, wobei die Verarbeitung wiederholt wird, bis die aufbewahrten Reifenmodelle eine vorbestimmte Anzahl erreichen; Bestimmen, ob eine neue Gruppe bestehend aus der vorbestimmten Anzahl der aufbewahrten Reifenmodelle ein vorbestimmtes Konvergenzkriterium erfüllt oder nicht; wenn das Konvergenzkriterium nicht erfüllt wird, Wiederholen der Verarbeitung, bis die Gruppe, die Subjekt für eine Auswahl ist, ein vorbestimmtes Konvergenzkriterium erfüllt, durch Einstellen der neuen Gruppe als die Gruppe, die Subjekt für eine Auswahl ist; und wenn das vorbestimmte Konvergenzkriterium erfüllt wird, Bestimmen des Werts der Entwurfsvariablen, die den optimalen Wert der Objektfunktion ergibt, unter der vorbestimmten Anzahl der aufbewahrten Reifenmodelle, während die Beschränkung berücksichtigt wird.
In diesem Fall ist es effektiv, wenn im Schritt (3) in Bezug auf das Reifenmodell mit der geänderten Entwurfsvariablen der Änderungsbetrag der Entwurfsvariablen, die den optimalen Wert der Objektfunktion ergibt, während die Beschränkung berücksichtigt wird, auf der Basis der Empfindlichkeit der Objektfunktion, welche das Verhältnis des Änderungsbetrags der Objektfunktion zu dem Einheitsänderungsbetrag der Entwurfsvariablen ist, und auf der Basis der Empfindlichkeit der Beschränkung, welche das Verhältnis des Änderungsbetrags der Beschränkung zu dem Einheitsänderungsbetrag der Entwurfsvariablen ist, geschätzt wird, der Wert der Objektfunktion, wenn die Entwurfsvariable um einen Betrag entsprechend dem geschätzten Betrag geändert wird, und der Wert der Beschränkung, wenn die Entwurfsvariable um den Betrag entsprechend dem geschätzten Betrag geändert wird, berechnet werden, die adaptive Funktion aus dem Wert der Objektfunktion und dem Wert der Beschränkung bestimmt wird, das Reifenmodell und das Reifenmodell mit der nicht geänderten Entwurfsvariablen aufbewahrt werden und die Verarbeitung wiederholt wird, bis die aufbewahrten Basismodelle des Reifens die vorbestimmte Anzahl erreichen. Dadurch ist es auch möglich, den Wert der Entwurfsvariablen zu erhalten, die einen optimalen Wert der Objektfunktion ergibt, während die Beschränkung berücksichtigt wird. Es sollte beachtet werden, dass es in Bezug auf die adaptive Funktion, die aus der Objektfunktion und der Beschränkung ausgewertet werden kann, möglich ist, eine Funktion zum Bestimmen der Eignung in Bezug auf das Reifenmodell aus der Objektfunktion und der Beschränkung zu verwenden. Weiterhin sind die Objektfunktion, die Entwurfsvariable, die Beschränkung und die adaptive Funktion nicht auf die vorgenannten Beispiele begrenzt, und verschiedene Elemente können in Abhängigkeit von dem Objekt des Reifenentwurfs als solche eingestellt werden. Weiterhin gibt es bei der Kreuzung der Entwurfsvariablen der Basismodelle des Reifens ein Verfahren, bei welchem ein Teil der Entwurfsvariablen oder der Entwurfsvariablen bei oder nachfolgend zu einer vorbestimmten Position in Bezug auf die Entwurfsvariablen von zwei ausgewählten Reifenmodellen ausgetauscht werden. Weiterhin gibt es bei der Änderung eines Teils der Entwurfsvariablen des Reifenmodells ein Verfahren, bei welchem die Entwurfsvariable bei einer Position, die mit einer vorbestimmten Wahrscheinlichkeit bestimmt ist, geändert (verändert bzw. mutiert) wird.
Zusätzlich nahmen die gegenwärtigen Erfinder als Ergebnis eines Durchführens verschiedener Studien Notiz von der Tatsache, dass eine "nichtlineare Vorhersagetechnik, bei welcher ein neuronales Schaltungsnetz der höher entwickelten Tiere beim ingenieurmäßigen Entwickeln modelliert wird, z.B. ein neuronales Netz", und die "Optimierungsentwurfstechnik", die auf unterschiedlichen Gebieten verwendet werden, auf das spezielle Gebiet von Reifen anwendbar sind, und führten Studien durch und bildeten spezifisch diese Techniken spezifisch als Verfahren zum Entwerfen eines Reifens.
Spezifisch wird gemäß der Erfindung gemäß Anspruch 23 bei dem Verfahren zum Entwerfen eines pneumatischen Reifens gemäß Anspruch 1 im Schritt (1) ein Transformationssystem bestimmt, in welchem eine nichtlineare Korrespondenz zwischen einem Entwurfsparameter des Reifens, der wenigstens die Querschnittsform des Reifens einschließlich der inneren Struktur enthält und der die Musterkonfiguration hat, welcher eine Verformung durch wenigstens eines von einer Bodenkontaktierung und einem Rollen zugeteilt werden kann, einerseits und der Leistungsfähigkeit des Reifens andererseits korreliert ist, und eine Beschränkung zum Beschränken des zulässigen Bereichs von wenigstens einem der Reifenleistungsfähigkeit und eines Herstellungszustands des Reifens als die Beschränkung bestimmt wird; im Schritt (3) der Entwurfsparameter des Reifens, der den optimalen Wert der Objektfunktion ergibt, auf der Basis der Objektfunktion und der Beschränkung durch Verwenden des im Schritt (1) bestimmten Transformationssystem bestimmt wird; und im Schritt (4) der Reifen auf der Basis des Entwurfsparameters des Reifens entworfen wird.
Gemäß der Erfindung gemäß Anspruch 24 wird bei dem Verfahren zum Entwerfen eines pneumatischen Reifens gemäß Anspruch 23 im Schritt (3) der Entwurfsparameter des Reifens als die Entwurfsvariable eingestellt und wird der Wert der Entwurfsvariablen, die den optimalen Wert der Objektfunktion ergibt, durch Verwenden des im Schritt (1) bestimmten Transformationssystems bestimmt, während die Beschränkung erfüllt wird; und wird im Schritt (4) der Reifen auf der Basis der Entwurfsvariablen entworfen, die den optimalen Wert der Objektfunktion ergibt.
Gemäß der Erfindung gemäß Anspruch 25 wird bei dem Verfahren zum Entwerfen eines pneumatischen Reifens gemäß Anspruch 23 oder 24 ein Transformationssystem durch Daten eines mehrschichtigen neuronalen Netzes vom vorwärts gerichteten Typ gebildet, das einem Lernen unterzogen ist, um den Entwurfsparameter des Reifens in die Reifenleistungsfähigkeit zu transformieren.
Die Reifenleistungsfähigkeit, z.B. die Werte der Lenkstabilität und der Gürtelhaltbarkeit und ähnliches, wird durch die Entwurfsparameter des Reifenentwurfs bestimmt, wie z.B. die Querschnittskonfiguration des Reifens einschließlich der inneren Struktur und der Reifenstruktur. Jedoch gibt es viele Fälle, in welchen selbst dann, wenn die Werte der Querschnittskonfiguration des Reifens und die Reifenstruktur linear variiert werden, die Reifenleistungsfähigkeit sich nichtlinear ändert. Demgemäß wird im Schritt (1) der Erfindung ein Transformationssystem bestimmt, in welchem eine nichtlineare Korrespondenz zwischen einem Entwurfsparameter des Reifens, der wenigstens eine Querschnittsform des Reifens einschließlich einer inneren Struktur enthält und der eine Musterkonfiguration hat, welcher eine Verformung durch wenigstens eines von einer Bodenkontaktierung und einem Rollen zugeteilt werden kann, einerseits und der Leistungsfähigkeit des Reifens andererseits korreliert ist.
Zusätzlich wird eine Beschränkung zum Beschränken eines zulässigen Bereichs von wenigstens einem der Reifenleistungsfähigkeit und eines Herstellungszustands des Reifens als die Beschränkung bestimmt. Dieses Transformationssystem kann durch Verwenden einer nichtlinearen Vorhersagetechnik bestimmt werden, bei welcher ein neuronales Schaltungsnetz der höher entwickelten Tiere bei einer ingenieurmäßigen Entwicklung modelliert ist, wie beispielsweise eines neuronalen Netzes. Zusätzlich ist es möglich, als die Objektfunktion, die eine physikalische Größe zum Auswerten einer Reifenleistungsfähigkeit darstellt, eine physikalische Größe zum Beherrschen der relativen Exzellenz der Reifenleistungsfähigkeit zu verwenden, einschließlich der lateralen Fehlerkonstanten und der Gürtelspannung in der Umfangsrichtung des Reifens, wenn er mit Luft aufgepumpt ist, um eine Lenkstabilität zu verbessern, oder die Bodenkontaktierungscharakteristik innerhalb der Bodenkontaktebene während eines Geradeausfahrens oder eines Auftretens einer lateralen Kraft. Als die Beschränkung zum Beschränken eines zulässigen Bereichs von wenigstens einem der Reifenleistungsfähigkeit und des Entwurfsparameters des Reifens, wie z.B. als die Beschränkung zum Beschränken der Querschnittskonfiguration des Reifens und der Reifenstruktur, ist es beispielsweise möglich, eine Beschränkung bezüglich eines Peripheriewerts der Karkassenlinie, eine Beschränkung bezüglich der vertikalen primären Eigenfrequenz, eine Beschränkung bezüglich des Winkels der Gürtelschicht, eine Beschränkung bezüglich der Breite der Gürtelschicht und Beschränkungen, wie beispielsweise die Reifengröße, die Fehlerkonstanten, das Ausmaß an Verformung des Reifens, ein Reifengewicht, eine Spannung, eine Beanspruchung, eine Beanspruchungsenergie und einen Rollwiderstand zu nennen. Es sollte beachtet werden, dass die Objektfunktion und die Beschränkung nicht auf die vorgenannten Beispiele begrenzt sind und verschiedene Elemente in Abhängigkeit vom Objekt des Reifenentwurfs als solche eingestellt werden können.
Im Schritt (3) wird der Entwurfsparameter des Reifens, der den optimalen Wert der Objektfunktion ergibt, auf der Basis der Objektfunktion und der Beschränkung unter Verwendung des im Schritt (1) bestimmten Transformationssystems bestimmt; und im Schritt (4) wird der Reifen auf der Basis des Entwurfsparameters des Reifens entworfen. Als Ergebnis wird ein Transformationssystem bestimmt, in welchem eine nichtlineare Korrespondenz zwischen dem Entwurfsparameter des Reifens und der Reifenleistungsfähigkeit korreliert ist, und es ist möglich, eine wechselseitige Beziehung einer Korrespondenz sicherzustellen, bei welcher Entwurfsparameter des Reifens und ihre Leistungsfähigkeiten korreliert sind. Somit wird der Entwurf eines Reifens hoher Leistungsfähigkeit durch Entwerfen des Reifens auf der Basis der Entwurfsparameter durch Bestimmen der Entwurfsparameter des Reifens möglich, welche optimale Werte der Objektfunktion ergeben.
In dem Fall, in welchem der Reifen entworfen wird, kann der Entwurfsparameter des Reifens als die Entwurfsvariable eingestellt werden und kann der Wert der Entwurfsvariablen, die den optimalen Wert der Objektfunktion ergibt, durch Verwenden des im Schritt (1) bestimmten Transformationssystems bestimmt werden, während die Beschränkung berücksichtigt wird, was es möglich macht, den Reifen auf der Basis der Entwurfsvariablen zu entwerfen, die den optimalen Wert der Objektfunktion ergibt. Somit ist es durch Berücksichtigen der Beschränkung möglich, den zulässigen Bereich von wenigstens einem der Reifenleistungsfähigkeit und des Entwurfsparameters des Reifens zu berücksichtigen, und es ist möglich, den Entwurfsbereich im Voraus zu spezifizieren oder einen erwünschten Bereich einzustellen.
Zusätzlich ist es in einem Fall, in welchem der Wert der Entwurfsvariablen bestimmt wird, effektiv, wenn ein Änderungsbetrag der Entwurfsvariablen, die den optimalen Wert der Objektfunktion ergibt, während die Beschränkung berücksichtigt wird, auf der Basis einer Empfindlichkeit der Objektfunktion, die ein Verhältnis eines Änderungsbetrags der Objektfunktion zu einem Einheitsänderungsbetrag der Entwurfsvariablen ist, und einer Empfindlichkeit der Beschränkung, die ein Verhältnis eines Änderungsbetrags der Beschränkung zu einem Einheitsänderungsbetrag der Entwurfsvariablen ist, geschätzt wird, ein Wert der Objektfunktion, wenn die Entwurfsvariable um einen Betrag entsprechend dem geschätzten Betrag geändert wird, und ein Wert der Beschränkung, wenn die Entwurfsvariable um den Betrag entsprechend dem geschätzten Betrag geändert wird, berechnet werden, und der Wert der Entwurfsvariablen, die den optimalen Wert der Objektfunktion ergibt, während die Beschränkung berücksichtigt wird, auf der Basis des geschätzten Werts und der berechneten Werte durch Verwenden des im Schritt (1) bestimmten Transformationssystems bestimmt wird. Dadurch ist es möglich, den Wert der Entwurfsvariablen, die den optimalen Wert der Objektfunktion ergibt, während die Beschränkung berücksichtigt wird, zu erhalten. Dann kann der Reifen durch Ändern des Entwurfsparameters und von ähnlichem des Reifens auf der Basis der Entwurfsvariablen entworfen werden, die den optimalen Wert der Objektfunktion ergibt.
Weiterhin wird bei der vorliegenden Erfindung durch Entwerfen eines Reifens, bei welchem die Blockhöhe innerhalb jedes Blocks, der im Laufflächenmuster vorhanden ist, eindeutig entsprechend einem Bodenkontaktdruck für die Eingabe optimiert ist, welcher der Reifen unterzogen wird, eine Uneinheitlichkeit des Bodenkontaktdrucks innerhalb des Reifenmusters oder innerhalb des Blocks korrigiert. Das bedeutet im Fall der Laufflächenkonfiguration, bei welcher die Blockhöhe auf einen festen Pegel bzw. ein festes Ausmaß eingestellt ist, dass die Bodenkontaktdruckverteilungscharakteristik innerhalb des Blocks uneinheitlich wird. Bei der vorliegenden Erfindung ist es durch Ändern der Laufflächenkonfiguration möglich, eine Bodenkontaktdruckverteilungscharakteristik zu erhalten, die innerhalb des Blocks im Wesentlichen einheitlich wird.
Aus diesem Grund wird bei der vorliegenden Erfindung zuerst ein Basismodell der Konfiguration konstruiert und wird ihr ein Eingabezustand zugeteilt. Der Wert der Objektfunktion wird aus dem zu diesem Zeitpunkt bestimmten Bodenkontaktdruck berechnet. Dann wird die Entwurfsvariable als die Laufflächenkonfiguration des Blocks eingestellt, wird eine Änderung der Konfiguration gemacht, wird dem Modell unter Verwendung dieser neuen Konfiguration wieder eine Eingabe zugeteilt und wird die Verteilung des Bodenkontaktdrucks erhalten. Diese Operation wird wiederholt, bis ein optimaler Wert der Objektfunktion gegeben ist. Es sollte beachtet werden, dass die vorliegende Erfindung auf einen Fall anwendbar ist, bei welchem die Beschränkung vorgesehen ist, in welchem Fall der Wert der Objektfunktion und der Wert der Beschränkung nach einem Zuteilen einer Eingabe zu dem Basismodell erhalten werden. Der Entwurf endet in diesem Fall dann, wenn ein optimaler Wert der Objektfunktion innerhalb der Beschränkung erhalten wird. Der Reifen wird auf der Basis dieser optimalen Entwurfsvariablen entworfen.
Spezifisch wird gemäß der Erfindung gemäß Anspruch 26 bei dem Verfahren zum Entwerfen eines pneumatischen Reifens gemäß Anspruch 1 im Schritt (1) ein Basismodell einer Konfiguration, die eine Konfiguration darstellt, die aus einer Konfiguration eines Einheitskörpers eines Blocks einschließlich einer inneren Struktur, einer Teilmusterkonfiguration eines Reifenrundungsteils einschließlich der inneren Struktur und eine Konfiguration eines Landteils, der in einer Umfangsrichtung des Reifens fortgesetzt ist und der die innere Struktur enthält, darstellt, weiter bestimmt; wird wenigstens ein Eingabezustand dem Basismodell der Konfiguration zugeteilt; wird eine Laufflächenkonfiguration, die wenigstens einen Teil der Konfiguration des Einheitskörpers des Blocks, die Musterkonfiguration oder die Konfiguration des Landteils darstellt, als die Entwurfsvariable eingestellt; und wird ein Bodenkontaktdruck des Reifens unter dem Eingabezustand berechnet und als die Objektfunktion eingestellt.
Gemäß der Erfindung gemäß Anspruch 27 wird bei dem Verfahren zum Entwerfen eines pneumatischen Reifens gemäß Anspruch 26 wenigstens eines von einem Reifenkontaktbereich und einem Bereich einer Änderung der Entwurfsvariablen weiterhin als die Beschränkung eingestellt, und wird im Schritt (3) der Wert der Entwurfsvariablen geändert, bis ein optimaler Wert der Objektfunktion gegeben ist, während die Beschränkung erfüllt wird.
Gemäß der Erfindung gemäß Anspruch 55 ist bei dem Verfahren zum Entwerfen eines pneumatischen Reifens gemäß Anspruch 54 in Bezug auf die Entwurfsvariablen die Entwurfsvariable für wenigstens eine einer Stelle, wo der Bodenkontaktdruck höher als ein durchschnittlicher Bodenkontaktdruck ist, und eine Stelle, wo der Bodenkontaktdruck niedriger als ein durchschnittlicher Bodenkontaktdruck ist, geändert.
Das Basismodell der Konfiguration stellt eine Konfiguration dar, die ausgewählt ist aus der Konfiguration eines Einheitskörpers eines Blocks einschließlich einer inneren Struktur, einer Teilmusterkonfiguration eines Reifenrundungsteils einschließlich der inneren Struktur und der Konfiguration eines Landteils, der sich in der Umfangsrichtung des Reifens fortsetzt und die innere Struktur enthält.
Das Basismodell der Konfiguration, die die Konfiguration eines Einheitskörpers eines Blocks darstellt, kann durch eine Funktion gebildet sein, die eine Linie zum Spezifizieren der Außenkonfiguration des Einheitskörpers des Blocks darstellt oder eine Variable, die die Koordinatenwerte einer Beugungs- bzw. Biegungsstelle darstellt. Zusätzlich kann das Basismodell der Konfiguration, die die Teilmusterkonfiguration des Reifenrundungsteils einschließlich der inneren Struktur darstellt, durch eine Funktion gebildet sein, die zum geometrischen Analysieren der Musterkonfiguration auf der Bodenflächenkontaktierungsseite eines Landteils unter den Reifenrundungsteilen fähig ist, z.B, eine Funktion zum Bestimmen eines Polygons, wie beispielsweise eines Rechtecks oder eines Rhomboids. Zusätzlich kann das Basismodell der Konfiguration, die die Konfiguration eines Landteils darstellt, der sich in der Umfangsrichtung des Reifens fortsetzt und die innere Struktur enthält, durch eine Funktion gebildet sein, die eine Linie darstellt, die die Querschnittskonfiguration des Reifens darstellt, oder eine Variable, die die Koordinatenwerte einer Biegungsstelle darstellt. Es ist möglich, als diese Basismodelle der Konfiguration ein Modell basierend auf der Technik zu verwenden, die die Methode der finiten Elemente genannt wird, um das Modell in eine Vielzahl von Elementen zu unterteilen, oder ein Modell, das auf einer analytischen Methode basiert.
Zusätzlich wird wenigstens ein Eingabezustand dem Basismodell der Konfiguration zugeteilt. Die Eingabezustände enthalten einen Lastzustand, der die aufzubringende Last darstellt, und einen Richtungszustand, der die Scherrichtung darstellt. Als Nächstes wird die Laufflächenkonfiguration, die wenigstens einen Teil der Form des Einheitskörpers des Blocks darstellt, die Musterkonfiguration oder die Konfiguration des Landteils als die Entwurfsvariable eingestellt und wird der Bodenkontaktdruck des Reifens unter dem Eingabezustand berechnet und wird als die Objektfunktion eingestellt.
Zusätzlich ist es im Schritt (3) möglich, den Wert der Entwurfsvariablen, die einen optimalen Wert der Objektfunktion ergibt, zu bestimmen, und es ist möglich, den Wert der Entwurfsvariablen durch Berechnen des Werts der Entwurfsvariablen zu bestimmen, während der Wert der Entwurfsvariablen geändert wird, bis der optimale Wert der Objektfunktion gegeben ist.
Wenn die Laufflächenkonfiguration als die Entwurfsvariable eingestellt wird und der Bodenkontaktdruck des Reifens und dem Eingabezustand berechnet wird und als die Objektfunktion eingestellt wird, ist es vorzuziehen, die Beschränkung zu berücksichtigen, um die Rechenbelastung und ähnliches zu mildern. Demgemäß wird wenigstens einer von dem Reifenkontaktbereich und einem Bereich einer Änderung der Entwurfsvariablen weiterhin als die Beschränkung eingestellt, und wird im Schritt (3) der Wert der Entwurfsvariablen geändert, bis ein optimaler Wert der Objektfunktion gegeben ist, während die Beschränkung berücksichtigt wird. Der Bereich einer Änderung der Entwurfsvariablen kann durch entweder den Bereich der Lauffläche oder die Blockhöhe dargestellt sein.
Wenn der Wert der Entwurfsvariablen, die den optimalen Wert der Objektfunktion ergibt, bestimmt wird, kann die Entwurfsvariable für wenigstens eine einer Stelle, wo der Bodenkontaktdruck höher als ein durchschnittlicher Bodenkontaktdruck des Reifens ist, und einer Stelle, wo der Bodenkontaktdruck niedriger als ein durchschnittlicher Bodenkontaktdruck des Reifens ist, geändert werden kann. In einem Fall, in welchem die Entwurfsvariable für eine Stelle, wo der Bodenkontaktdruck höher als ein durchschnittlicher Bodenkontaktdruck des Reifens ist, so geändert wird, kann die Entwurfsvariable auf eine derartige Weise geändert werden, dass die Blockhöhe erniedrig wird. Zwischenzeitlich kann in einem Fall, in welchem die Entwurfsvariable für eine Stelle, wo der Bodenkontaktdruck niedriger als ein durchschnittlicher Bodenkontaktdruck des Reifens ist, geändert wird, die Entwurfsvariable auf eine derartige Weise geändert werden, dass die Blockhöhe erhöht wird. Weiterhin kann die Entwurfsvariable durch Änderung der Blockhöhe entsprechend einer jeweiligen Abweichung vom durchschnittlichen Bodenkontaktdruck des Reifens geändert werden.
Es sollte beachtet werden, dass in einem Fall, in welchem es eine Vielzahl von Eingabezuständen gibt, die Entwurfsvariable durch Zuteilen einer Priorität zu einem Eingabezustand geändert werden kann, dessen Änderungsbetrag der Blockhöhe größer ist.
Zusätzlich kann der wenigstens eine Teil der durch die Entwurfsvariable dargestellten Laufflächenkonfiguration durch einen mathematische Formel von irgendeinem eines Polynoms, eines Teilungspolynoms, einer Splinefunktion und einer rationalen Funktion dargestellt werden. In einem Fall, in welchem wenigstens ein Teil der durch eine solche mathematische Formel dargestellten Laufflächenkonfiguration geändert wird, kann die Änderung für jede Berechnung bewirkt werden oder einmal für eine Anzahl von Berechnungen, indem die Berechnungszeit und die Kapazität des Computers berücksichtigt wird.
Es sollte beachtet werden, dass durch Ausbilden des Reifens durch die Struktur und ähnliches unter Verwendung der Entwurfsparameter des Reifens, der durch das oben beschriebene Verfahren zum Entwerfen eines Reifens entworfen ist, die Leistungsfähigkeit des so gebildeten Reifens mit optimalen Entwurfsparametern entworfen wird, so dass es möglich ist, die Details von optimalen Entwurfsparametern in Abhängigkeit von den Anwendungszuständen wie beispielsweise den Herstellungsbedingungen und Kosten, direkt zu bestimmen.
Es sollte beachtet werden, dass dann, wenn der durch das oben beschriebene Verfahren zum Entwerfen eines pneumatischen Reifens entworfene Reifen hergestellt wird, es möglich ist, einen Reifen zu erhalten, der eine zufrieden stellende Reifenleistungsfähigkeit zeigt. Demgemäß ist es bei der vorliegenden Erfindung möglich, die Vulkanisierungsform für einen Reifen zu entwerfen und den Reifen auf die nachfolgend beschriebene Weise herzustellen.
Bei dem Verfahren zum Entwerfen einer Vulkanisierungsform für einen Reifen gemäß der Erfindung gemäß Anspruch 29 wird eine Vulkanisierungsform für einen Reifen auf der Basis des Reifens oder des Reifenmodells entworfen, der bzw. das durch das Verfahren zum Entwerfen eines pneumatischen Reifens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 28 entworfen ist.
Bei dem Verfahren zum Herstellen einer Vulkanisierungsform für einen Reifen gemäß der Erfindung gemäß Anspruch 30 wird eine Vulkanisierungsform für einen Reifen hergestellt, der durch das Verfahren zum Entwerfen einer Vulkanisierungsform eines Reifens gemäß Anspruch 29 entworfen ist.
Bei dem Verfahren zum Herstellen eines pneumatischen Reifens gemäß der Erfindung gemäß Anspruch 31 wird eine Vulkanisierungsform für einen Reifen, der durch das Verfahren zum Entworfen einer Vulkanisierungsform für einen Reifen gemäß Anspruch 29 entworfen ist, hergestellt und wird ein pneumatischer Reifen durch Verwenden der Vulkanisierungsform hergestellt.
Bei dem Verfahren zum Entwerfen eines pneumatischen Reifens gemäß der Erfindung gemäß Anspruch 30 wird ein pneumatischer Reifen auf der Basis des Reifens oder des Reifenmodells, der bzw. das durch das Verfahren zum Entwerfen eines pneumatischen Reifens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 28 entworfen ist, hergestellt.
Das bedeutet, dass in dem Fall, in welchem die Vulkanisierungsform für einen Reifen zum Herstellen eines Reifens entworfen wird, die Vulkanisierungsform für einen Reifen auf der Basis des Reifens oder des Reifenmodells entworfen wird, der bzw. das durch das Verfahren zum Entwerfen eines pneumatischen Reifens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 28 entworfen ist. Da die Reifenleistungsfähigkeit auf diese Weise geschätzt wird und die Vulkanisierungsform für einen Reifen auf der Basis des Reifenmodells mit dieser Reifenleistungsfähigkeit entworfen wird, ist es möglich, den Strom des Fluids um den Reifen, der herzustellen ist, auszuwerten und die Ruhe eines Stroms bzw. Flusses und das Auftreten von einer Störung zu schätzen, um es dadurch möglich zu machen, zu dem Entwurf der Form zum Herstellen eines Reifens beizutragen, während die Reifenleistungsfähigkeit geschätzt wird.
Wenn die Vulkanisierungsform für einen so entworfenen Reifen hergestellt wird, wird die Herstellung des mit der geschätzten Reifenleistungsfähigkeit zu versehenen Reifens erleichtert. Zusätzlich stimmt dann, wenn diese Vulkanisierungsform für einen Reifen hergestellt wird und der Reifen unter Verwendung derselben hergestellt wird, seine Reifenleistungsfähigkeit im Wesentlichen mit der geschätzten Reifenleistungsfähigkeit überein, und es ist möglich, einen Reifen zu erhalten, bei welchem die Auswertung des Stroms des Fluids, die Glätte des Stroms, das Auftreten einer Störung und ähnliches berücksichtigt worden sind.
Zusätzlich wird in dem Fall, in welchem der Reifen hergestellt wird, die Vulkanisierungsform für einen durch das Verfahren zum Entwerfen einer Vulkanisierungsform für einen Reifen gemäß Anspruch 29 entworfenen Reifen hergestellt und wird der pneumatische Reifen unter Verwendung dieser Vulkanisierungsform hergestellt. Alternativ dazu stimmt dann, wenn der pneumatische Reifen auf der Basis des Reifens oder des Reifenmodells hergestellt wird, der bzw. das durch das Verfahren zum Entwerfen eines pneumatischen Reifens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 28 entworfen ist, wie es im Anspruch 32 beschrieben ist, seine Reifenleistungsfähigkeit im Wesentlichen mit der geschätzten Leistungsfähigkeit überein, und es ist möglich, einen Reifen zu erhalten, bei welchem die Auswertung des Flusses des Fluids, die Glätte des Flusses, das Auftreten einer Störung und ähnliches, berücksichtigt worden sind.
Wie es auch im Anspruch 33 beschrieben ist, kann das oben beschriebene Verfahren zum Entwerfen eines Reifens durch einen Optimierungsanalysator realisiert werden, der folgendes aufweist:
eine Einrichtung zum Bestimmen eines Reifenmodells, das wenigstens eine Querschnittsform eines Reifens einschließlich einer inneren Struktur enthält und das eine Musterkonfiguration hat, welcher eine Verformung durch wenigstens eines einer Bodenkontaktierung und eines Rollens zugeteilt werden kann;
eine Einrichtung zum Bestimmen eines Fluidmodells, das teilweise oder gänzlich mit einem Fluid gefüllt ist und das in Kontakt mit wenigstens einem Teil des Reifenmodells gelangt;
eine Einrichtung zum Bestimmen einer Objektfunktion, die durch eine physikalische Größe dargestellt ist, zum Auswerten einer Reifenleistungsfähigkeit;
eine Einrichtung zum Bestimmen einer Entwurfsvariablen zum Bestimmen einer Querschnittsform des Reifens, einer Reifenstruktur oder einer Musterkonfiguration;
eine Einrichtung zum Bestimmen einer Beschränkung zum Beschränken von wenigstens einer der Querschnittsform des Reifens, der Reifenstruktur, der Musterkonfiguration, der physikalischen Größe zum Auswerten einer Leistungsfähigkeit und einer Reifengröße;
eine Einrichtung zum Abschätzen der Reifenleistungsfähigkeit auf der Basis der physikalischen Größe, die in wenigstens einem des Reifenmodells und des Fluidmodells in wenigstens einem eines Zustands einer Verformung des Reifenmodells und Zustands eines Pseudoflusses des Fluidmodells auftritt;
eine Einrichtung zum Bestimmen eines Werts der Entwurfsvariablen, die einen optimalen Wert der Objektfunktion ergibt, während die geschätzte Reifenleistungsfähigkeit und die Beschränkung erfüllt werden;
und
eine Einrichtung zum Entwerfen des Reifens auf der Basis der Entwurfsvariablen, die den optimalen Wert der Objektfunktion ergibt.
Wie es auch im Anspruch 34 beschrieben ist, weist der oben beschriebene Optimierungsanalysator weiterhin folgendes auf: eine Schätzeinrichtung zum Schätzen der Leistungsfähigkeit eines Reifens aus einem Entwurfsparameter des Reifens; eine Transformationssystem-Berechnungseinrichtung zum Bestimmen einer nichtlinearen Beziehung einer Entsprechung zwischen dem Entwurfsparameter des Reifens und der Leistungsfähigkeit des Reifens; eine Eingabeeinrichtung zum Bestimmen einer Objektfunktion, die die Reifenleistungsfähigkeit darstellt, zum Bestimmen einer Beschränkung zum Beschränken eines zulässigen Bereichs von wenigstens einem der Reifenleistungsfähigkeit und eines Herstellungszustands des Reifens und zum Eingeben von ihnen als Elemente einer Optimierung; und eine Optimierungs-Berechnungseinrichtung zum Bestimmen des Entwurfsparameters des Reifens, der den optimalen Wert der Objektfunktion ergibt, auf der Basis der Elemente einer Optimierung, die durch die Eingabeeinrichtung eingegeben sind, durch Verwenden der Transformationssystem-Berechnungseinrichtung.
Wie es auch im Anspruch 35 beschrieben ist, kann diese Transformationssystem-Berechnungseinrichtung eine nichtlineare Beziehung einer Entsprechung zwischen dem Entwurfsparameter des Reifens und einem Anwendungszustand für den Reifen einerseits und der Leistungsfähigkeit des Reifens andererseits bestimmen. Die anwendbaren Zustände enthalten die Bestandteilselemente des Reifens, ihre Volumina und Größen, die Herstellungszustände, das Gewicht des Reifens und die Gesamtkosten. Zusätzlich kann die Transformationssystem-Berechnungseinrichtung durch ein mehrschichtiges neuronales Netz vom vorwärts gerichteten Typ gebildet sein, das sich einem Lernen unterzogen hat, um den Entwurfsparameter des Reifens in die Reifenleistungsfähigkeit zu transformieren.
Wie es auch im Anspruch 36 beschrieben ist, kann das oben beschriebene Verfahren zum Entwerfen eines Reifens ein Aufzeichnungsmedium zur Verfügung stellen, auf welchem ein darauf aufgezeichnetes Reifenoptimierungsanalyseprogramm ist, und das auf einfache Weise mittels des Aufzeichnungsmediums herumgetragen werden kann, das ein Programm enthält, das auf den folgenden Prozeduren basiert: das bedeutet, dass dieses Aufzeichnungsmedium ein Aufzeichnungsmedium mit einem darauf aufgezeichneten Reifenoptimierungsanalyseprogramm zum Entwerfen eines Reifens durch einen Computer ist, wobei das Optimierungsanalyseprogramm eingerichtet ist, um: die Leistungsfähigkeit eines Reifens aus einem Entwurfsparameter des Reifens zu schätzen; eine nichtlineare Beziehung einer Entsprechung zwischen dem Entwurfsparameter des Reifens und der Leistungsfähigkeit des Reifens zu bestimmen; eine Objektfunktion, die die Reifenleistungsfähigkeit darstellt, zu bestimmen, eine Beschränkung zum Beschränken eines zulässigen Bereichs von wenigstens einem der Reifenleistungsfähigkeit und eines Herstellungszustands des Reifens zu bestimmen; und den Entwurfsparameter des Reifens zu bestimmen, der den optimalen Wert der Objektfunktion ergibt, auf der Basis der bestimmten Beziehung einer Entsprechung, der Objektfunktion und der Beschränkung, und den Reifen auf der Basis des Entwurfsparameters des Reifens zu entwerfen.
Wie es oben beschrieben ist, wird gemäß der vorliegenden Erfindung ein Vorteil angeboten, dass es möglich ist, einen Reifen zu erhalten, der eine Reifenleistungsfähigkeit in einer Umgebung einer tatsächlichen Anwendung beim Vorhandensein eines Fluids, wie beispielsweise die Drainageleistungsfähigkeit, die Leistungsfähigkeit im Schnee und die Rauschleistungsfähigkeit zu schätzen, der eine Analyse ermöglichen kann, bei welcher das Fluid während der Bodenkontaktierung und des Rollens des Reifens berücksichtigt wird, und der die Effizienz bei einer Reifenentwicklung verbessern kann und eine exzellente Leistungsfähigkeit hat.
Zusätzlich wird ein derartiger Vorteil angeboten, dass es möglich ist, einen Reifen zu erhalten, der eine Entwurfsvariable bestimmen kann, die einen optimalen Wert der Objektfunktion ergibt, die die Beschränkung erfüllt, während eine Reifenleistungsfähigkeit in der Umgebung einer tatsächlichen Anwendung beim Vorhandensein eines Fluids geschätzt wird, wie beispielsweise die Drainageleistungsfähigkeit, die Leistungsfähigkeit im Schnee und die Rauschleistungsfähigkeit, und einen Reifen auf der Basis dieser Entwurfsvariablen entwerfen kann, der eine Analyse ermöglichen kann, bei welcher das Fluid während der Bodenkontaktierung und des Rollens des Reifens berücksichtigt wird, und der es möglich macht, die Effizienz bei einer Reifenentwicklung zu verbessern, und eine exzellente Leistungsfähigkeit hat.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein schematisches Diagramm eines Personalcomputers zum Ausführen eines Verfahrens zum Schätzen einer Reifenleistungsfähigkeit gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
2 ist ein Ablaufdiagramm, das den Verarbeitungsablauf eines Programms zum Auswerten der Schätzung der Leistungsfähigkeit eines pneumatischen Reifens gemäß dem Ausführungsbeispiel darstellt;
3 ist ein Ablaufdiagramm, das den Ablauf einer Reifenmodell-Konstruktionsverarbeitung darstellt;
4 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Modell des Reifens in einem radialen Querschnitt darstellt;
5 ist eine perspektivische Ansicht, die ein dreidimensionales Modell des Reifens darstellt;
6 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Bild eines modellierten Musters darstellt;
7A ist ein Bilddiagramm eines Elements zur der Zeit eines Modellierens und erklärt das Handhaben eines Gummiteils;
7B ist ein Bilddiagramm eines Elements zu der Zeit eines Modellierens und erklärt die Handhabung eines Verstärkungselements;
8 ist ein Ablaufdiagramm, das den Ablauf einer Fluidmodell-Konstruktionsverarbeitung darstellt;
9A ist eine perspektivische Ansicht, die ein Fluidmodell darstellt;
9B ist eine Draufsicht, die das Fluidmodell darstellt;
10 ist ein Ablaufdiagramm, das den Ablauf einer Grenzzustands-Einstellverarbeitung während eines Rollens darstellt;
11 ist ein Ablaufdiagramm, das den Ablauf einer Grenzzustands-Einstellverarbeitung während keines Rollens darstellt;
12 ist ein erklärendes Diagramm zum Erklären des Einstellens eines Grenzzustands während eines Rollens;
13 ist ein erklärendes Diagramm zum Erklären des Einstellens des Grenzzustands während keines Rollens;
14 ist ein Ablaufdiagramm, das den Ablauf einer Grenzzustands-Additionsverarbeitung darstellt;
15 ist ein Diagramm, das einen Interferenzbereich zwischen dem Reifenmodell und dem Fluidmodell darstellt;
16A ist ein erklärendes Diagramm zum Erklären eines Fluidelements vor seiner Aufteilung;
16B stellt die Fluidseite des Fluidelements nach einer Aufteilung dar;
17 ist ein Diagramm, das in vereinfachter Form eines rechtsseitigen Halbschnitts des Schnitts in einer Ebene darstellt, die die Drehachse des pneumatischen radialen Reifens enthält;
18 ist ein erklärendes Diagramm zum Erklären einer nach oben gerichteten hydrodynamischen Kraft zum Stoßen des Reifens nach oben;
19A ist ein Diagramm, das den Ablauf eines im Wesentlichen ganzen Teils in der Nähe des Laufflächenmusters des Reifens darstellt;
19B ist eine vergrößerte Ansicht, die den Ablauf eines mit Q markierten Bereichs und seiner Nähe des in 19A gezeigten Laufflächenmusters darstellt;
20A ist ein Diagramm, das die Verteilung von Wasserdruck in dem im Wesentlichen ganzen Teil des Laufflächenmusters des Reifens darstellt;
20B ist eine vergrößerte Ansicht, die die Verteilung des Wasserdrucks in einem mit Q markierten Bereich und seine Nähe des in 20A gezeigten Laufflächenmusters darstellt;
21 ist ein Diagramm, das das Laufflächenmuster eines Musters A darstellt, wobei die Größe eines Rippennutteils geändert worden ist;
22 ist ein Diagramm, das das Laufflächenmuster eines Musters B darstellt, wobei die Größe des Rippennutteils geändert worden ist;
23 ist ein Diagramm, das die Verteilung eines Wasserdrucks im Laufflächenmuster des Musters A darstellt;
24 ist ein Diagramm, das die Verteilung von Wasserdruck im Laufflächenmuster des Musters B darstellt;
25 ist ein Diagramm, das den Fluss des Fluids im Laufflächenmuster des Musters A darstellt;
26 ist ein Diagramm, das den Fluss des Fluids im Laufflächenmuster des Musters B darstellt;
27 ist ein erklärendes Diagramm zum Erklären eines umgebenden Teils des Reifenmodells in der Nähe der Bodenkontaktfläche;
28A ist ein erklärendes Diagramm zum Erklären der Beziehung eines Drucks in der Nähe der Bodenkontaktfläche und ist ein Diagramm, das die positionsmäßige Beziehung zwischen der Straßenfläche, dem Reifenmodell und dem Fluid darstellt;
28B ist ein erklärendes Diagramm zum Erklären der Beziehung eines Drucks in der Nähe der Bodenkontaktfläche und ist ein Diagramm, das die Beziehung eines Drucks entsprechend der Position darstellt;
29 ist eine perspektivische Ansicht, die ein glattes Reifenmodell, ein Mustermodell (einen Teil) und einen Teil eines Gürtelmodells, um auf das Muster geklebt zu werden, darstellt.
30 ist ein Bilddiagramm, das das Rollen des glatten Reifens darstellt;
31 ist ein Bilddiagramm, das einen Teil des Mustermodells darstellt, das auf das glatte Reifenmodell geklebt ist, und zwar aufgrund des Rollens des Reifens verschoben;
32 ist ein Bilddiagramm, das einen Zustand eines Wasserversatzes zu einem Zeitpunkt darstellt, zu welchem der Musterteil aufgrund des Rollens des Reifenmodells in Kontakt mit der Straßenfläche gelangt;
33 ist ein Bilddiagramm, das einen Zustand eines Wasserversatzes zu einem Zeitpunkt darstellt, zu welchem der Musterteil, nach einem Beginnen eines Kontaktierens der Straßenfläche, leicht auf die Straßenfläche getreten ist;
34 ist ein Bilddiagramm, das einen Zustand eines Wasserversatzes zu einem Zeitpunkt darstellt, zu welchem ein Mittelteil des Musterteils in Kontakt mit der Straßenfläche ist;
35 ist ein Ablaufdiagramm, das den Ablauf einer Verarbeitung gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellt;
36 ist ein Ablaufdiagramm, das den Ablauf einer Verarbeitung zum Bestimmen einer Entwurfsvariablen darstellt;
37 ist ein Diagramm, das ein Basismodell des Reifens darstellt;
38 ist ein Diagramm, das einen Zustand darstellt, in welchem Phantomlinien, die eine Referenzstelle P bei dθ durchlaufen, jeweils auf dem Basismodell des Reifens gezeichnet sind;
39 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen ausgewählten Knoten, Abständen r1 und Anstiegswinkeln θ_i für die Knoten und ähnlichem darstellt;
40 ist ein Ablaufdiagramm, das den Ablauf einer Verarbeitung gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellt;
41 ist ein Ablaufdiagramm, das den Ablauf einer Schnittstellenverarbeitung darstellt;
42A ist ein Diagramm, das eine kontinuierliche zickzackleistenförmige Abbildungsfunktion darstellt;
42B ist ein Diagramm, das eine lineare zickzackleistenförmige Abbildungsfunktion darstellt;
43A ist ein Diagramm, das eine kontinuierliche muldenförmige Abbildungsfunktion darstellt;
43B ist ein Diagramm, das eine lineare muldenförmige Abbildungsfunktion darstellt;
44 ist ein Ablaufdiagramm, das den Ablauf einer Änderungsverarbeitung darstellt;
45 ist ein schematisches Diagramm eines Optimierers gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
46 ist ein schematisches Blockdiagramm des Optimierers durch einen Typ von Funktionen;
47 ist ein Konzeptdiagramm eines neuronalen Netzes;
48 ist ein Ablaufdiagramm, das den Betriebsablauf des Optimierers gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel darstellt;
49 ist ein Ablaufdiagramm, das den Ablauf des Lernprozesses des neuronalen Netzes darstellt;
50 ist ein Ablaufdiagramm, das den Ablauf einer Optimierungsverarbeitung gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel darstellt;
51 ist ein Ablaufdiagramm, das den Ablauf der Verarbeitung eines Programms zum Entwerfen eines pneumatischen Reifens gemäß einem siebten Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellt;
52 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Basismodell der Konfiguration darstellt;
53A ist eine konzeptmäßige perspektivische Ansicht, die eine dem Basismodell der Konfiguration zugeteilte Eingabe darstellt;
53B ist ein Diagramm, das die Richtung der dem Basismodell der Konfiguration zugeteilten Eingabe darstellt;
54A ist eine Querschnittsansicht, die die Konfiguration eines Bodenkontaktrands des Blocks und seine Nähe zum Erklären einer Kurvenanpassungsverarbeitung darstellt;
54B ist eine perspektivische Ansicht des Bodenkontaktierungsrands des Blocks und seiner Nähe zum Erklären einer Kurvenanpassungsverarbeitung;
55 ist ein Diagramm, das eine Blockkonfiguration als Ergebnis einer Berechnung darstellt;
56 ist eine perspektivische Ansicht aus der Richtung des Pfeils B;
57 ist ein Diagramm, das die Blockkonfiguration darstellt, welche das Ergebnis eines Unterziehens der Blockkonfiguration einer Kurvenanpassungsverarbeitung ist;
58 ist ein Ablaufdiagramm, das den Ablauf einer Verarbeitung in einem Fall darstellt, in welchem die Konfiguration für jede Berechnung angenähert bzw. approximiert wird;
59 ist ein Ablaufdiagramm, das den Ablauf einer Verarbeitung darstellt, wobei eine optimale Konfiguration selbst auf den Reifenentwurf angewendet wird, ohne eine Formenapproximation zu verwenden;
60 ist ein Konzeptdiagramm zum Erklären des Zustands einer Abnutzung in Bezug auf eine herkömmliche Reifenkonfiguration;
61 ist ein Konzeptdiagramm zum Erklären des Zustands einer Abnutzung in Bezug auf die Reifenkonfiguration gemäß der Erfindung;
62 ist ein Ablaufdiagramm, das den Ablauf einer Verarbeitung eines Programms zum Entwerfen eines pneumatischen Reifens gemäß einem neunten Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellt;
63 ist ein Ablaufdiagramm, das den Ablauf einer Verarbeitung der Berechnung einer Drainageleistungsfähigkeit durch eine GL-Analyse darstellt;
64 ist eine seitliche Höhenansicht des Karamellblocks vor der Optimierung;
65 ist eine seitliche Höhenansicht des Karamellblocks nach der Optimierung;
66 ist ein Bilddiagramm, das die Art darstellt, auf welche der Widerstand des Fluids durch Entfernen einer Blockspitze durch eine Optimierung reduziert wird;
67 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Zustand darstellt, in welchem das Muster teilweise modelliert ist;
68 ist ein Diagramm, das geänderte Positionen der Form der Blockspitze in einem Mustermodell darstellt;
69 ist ein Diagramm, das ein Fluidnetz darstellt;
70 ist ein Diagramm, das einen Zustand darstellt, in welchem das Fluidnetz und das Mustermodell einander überlagern;
71 ist ein Diagramm, das eine geänderte Position Ag1 der Form der Blockspitze darstellt;
72A ist ein Diagramm, das den Fluss von Wasser bei der geänderten Position Ag1 vor einer Optimierung darstellt; und
72B ist ein Diagramm, das den Fluss von Wasser bei der geänderten Position Ag1 nach einer Optimierung darstellt.
BESTE ART ZUM AUSFÜHREN DER ERFINDUNG
Nimmt man nun Bezug auf die Zeichnungen, wird eine detaillierte Beschreibung der Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung angegeben werden.
[Erstes Ausführungsbeispiel]
Bei einem ersten Ausführungsbeispiel wird die vorliegende Erfindung auf die Schätzung der Leistungsfähigkeit eines pneumatischen Reifens angewendet. 1 zeigt ein Schema eines Personalcomputers zum Ausführen der Schätzung der Leistungsfähigkeit eines pneumatischen Reifens gemäß der Erfindung. Der Personalcomputer besteht aus eine Tastatur 10 zum Eingeben von Daten und ähnlichem, einer Haupteinheit 12 eines Computers zum Schätzen einer Reifenleistungsfähigkeit gemäß einem im Voraus gespeicherten Verarbeitungsprogramm und einer CRT 14 zum Anzeigen von beispielsweise den Ergebnissen einer Berechnung durch die Haupteinheit 12 des Computers.
Es sollte beachtet werden, dass die Haupteinheit 12 des Computers eine Disketteneinheit (FDU) hat, in Bezug auf welche eine Diskette (FD), die als Aufzeichnungsmedium dient, geladen und entladen werden kann. Übrigens können das Lesen und das Schreiben der Verarbeitungsroutine und von ähnlichem, was später beschrieben werden wird, in Bezug auf die Diskette FD durch Verwenden der FDU gelesen und geschrieben werden. Demgemäß können die Verarbeitungsroutinen, die später beschrieben werden, im Voraus auf der FD aufgezeichnet werden, und das auf der FD aufgezeichnete Verarbeitungsprogramm kann mittels der FDU ausgeführt werden. Zusätzlich kann eine Speichervorrichtung mit großer Kapazität (nicht gezeigt) wie beispielsweise ein Festplattenlaufwerk an die Haupteinheit 12 des Computers angeschlossen sein und kann das auf der FD aufgezeichnete Verarbeitungsprogramm in der Speichervorrichtung mit großer Kapazität (nicht gezeigt) gespeichert (installiert) werden, um das Verarbeitungsprogramm auszuführen. Zusätzlich sind optische Platten, wie beispielsweise eine CD-ROM und magnetooptische Scheiben, wie beispielsweise MD und MO, als Aufzeichnungsmedien verfügbar, und wenn sie zu verwenden sind, genügt es, wenn ein CD-ROM-Laufwerk, ein MD-Laufwerk und ein MO-Laufwerk und ähnliches anstelle von oder zusätzlich zu der vorgenannten FDU verwendet werden.
2 zeigt eine Verarbeitungsroutine eines Leistungsfähigkeitsschätz-Auswertungsprogramms gemäß diesem Ausführungsbeispiel. In einem Schritt 100 wird ein Vorschlagsentwurf des auszuwertenden Reifens (wie beispielsweise die Änderung der Form, der Struktur, der Materialien und des Musters des Reifens) eingestellt. In einem nachfolgenden Schritt 102 wird ein Reifenmodell konstruiert, um bei einer numerischen Analyse den Vorschlagsentwurf des Reifens in ein Modell einzubauen. Diese Konstruktion des Reifenmodells unterscheidet sich in Abhängigkeit von der verwendeten numerischen Analysemethode etwas. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist angenommen, dass die Methode der finiten Elemente (FEM) als die numerische Analysemethode verwendet wird. Demgemäß bezieht sich das Reifenmodell, das im vorgenannten Schritt 102 konstruiert wird, auf eines, bei welchem ein Subjektbereich in eine Vielzahl von Elementen durch eine Teilung in Elemente entsprechend der Methode der finiten Elemente (FEM) aufgeteilt wird, wie z.B. durch enges Verbinden, und der Reifen wird numerisch in einem Datenformat für eine Eingabe in ein Computerprogramm dargestellt, das gemäß einer numerischen und analytischen Technik vorbereitet ist. Diese Aufteilung in Elemente bezieht sich auf ein Aufteilen eines Objekts, wie beispielsweise des Reifens, des Fluids, der Straßenfläche oder von ähnlichem, in eine Anzahl von (eine endliche Anzahl von) kleinen Unterbereichen. Berechnungen werden für die jeweiligen Unterbereiche durchgeführt, und nach einer Beendigung der Berechnung für alle Unterbereiche werden alle Unterbereiche aufsummiert, um es dadurch möglich zu machen, eine Antwort für das Gesamte zu erhalten. Übrigens kann die Differenzmethode oder die Methode der finiten Volumina als die numerische Analysemethode verwendet werden.
Bei der Konstruktion des Reifenmodells im vorgenannten Schritt 102 wird, nachdem das Modell des Querschnitts des Reifens vorbereitet ist, ein Muster in ein Modell ausgebildet. Insbesondere wird eine in 3 gezeigte Reifenmodell-Konstruktionsroutine ausgeführt. Zuerst in einem Schritt 136 ein radialer Querschnitt des Reifens konstruiert. Das bedeutet, dass die Reifenquerschnittsdaten vorbereitet werden. Bei diesen Reifenquerschnittsdaten wird die externe Form des Reifens durch ein Laser-Formmessinstrument oder ähnliches gemessen, und Werte werden gesammelt. Zusätzlich werden wie für die innere Struktur des Reifens genaue Werte aus den Entwurfszeichnungen und Querschnittsdaten eines tatsächlichen Reifens und aus ähnlichem gesammelt. Der Gummi und die Verstärkungselemente (diejenigen, bei welchen Verstärkungsseile, die beispielsweise aus Eisen oder organischen Fasern ausgebildet sind, in Bögen gebündelt werden, wie beispielsweise als Gürtel und Gewebelagen) werden im Querschnitt des Reifens jeweils gemäß einer Modellierungstechnik der Methode der finiten Elemente modelliert. Ein Modell des radialen Querschnitts des so modellierten Reifens ist in 4 gezeigt. In einem nachfolgenden Schritt 138 werden Reifenquerschnittsdaten (ein Modell des radialen Querschnitts des Reifens), die zweidimensionale Daten sind, durch einen Umfangsteil in der Umfangsrichtung entwickelt, um ein dreidimensionales (3D) Modell des Reifens zu konstruieren. In diesem Fall ist es vorzuziehen, den Gummiteil durch feste Elemente mit 8 Knoten zu modellieren und die Verstärkungselemente durch anisotrope Schalenelemente zu modellieren, die Winkel darstellen können.
Beispielsweise kann, wie es in 7A gezeigt ist, der Gummiteil durch feste Elemente mit 8 Knoten behandelt werden, und können, wie es in 7B gezeigt ist, die Verstärkungselemente (Gürtel, Gewebelagen) durch Schalenelemente behandelt werden, was es möglich macht, den Winkel θ des Verstärkungselements zweidimensional zu berücksichtigen. Ein 3D-Modell, in welchem der Reifen dreidimensional modelliert ist, ist in 5 gezeigt. In einem nachfolgenden Schritt 140 wird das Muster modelliert. Dieses Modellieren des Musters wird durch eine der nachfolgenden Prozeduren (1) und (2) bewirkt. Ein durch Modellieren des Musters gemäß der Prozedur (1) oder (2) erhaltenes Reifenmodell ist in 6 gezeigt.

Prozedur (1): Ein Teil oder das Gesamte des Musters wird separat modelliert und wird an das vorgenannte Reifenmodell als Laufflächenteil angeklebt.
Prozedur (2): Das Muster wird durch Berücksichtigen von Rippen- und Ansatzteilen beim Entwickeln der Reifenquerschnittsdaten in der Umfangsrichtung vorbereitet.

Nach einem Konstruieren des Reifenmodells, wie es oben beschrieben ist, geht die Operation weiter zu einem Schritt 104 in 2, um ein Fluidmodell zu konstruieren. In diesem Schritt 104 wird die in 8 gezeigte Verarbeitungsroutine ausgeführt. In einem Schritt 142 in 8 wird ein Fluidbereich, der einen Teil (oder das Gesamte) des Reifens, der Bodenkontaktfläche und des Bereichs, wo sich der Reifen bewegt und verformt, aufgeteilt und modelliert. Der Fluidbereich sollte vorzugsweise durch rechteckförmige Parallelepipede aufgeteilt werden, und Fluidelemente, die diese rechteckförmigen Parallelepipede zur Aufteilung senden, sollten vorzugsweise durch ein Euler-Netz mit 8 Knoten aufgeteilt werden. Zusätzlich werden das Reifenmodell und das Fluidmodell auf eine teilweise überlagernde Weise definiert. Der Musterteil des Reifenmodells hat eine komplexe Oberflächengeometrie und die Tatsache, dass es nötig ist, das Fluidnetz in Übereinstimmung mit der Oberflächengeometrie zu definieren, macht es möglich, die Zeit und die Schwierigkeit wesentlich zu reduzieren, die zum Modellieren des Fluidmodells erforderlich sind, und ist wichtig beim effizienten Bewirken der Leistungsfähigkeitsschätzung.
Es sollte beachtet werden, dass deshalb, weil der für das Fluidmodell verwendete Fluidbereich den Bereich enthält, wo sich der Reifen bewegt, beim Modellieren in einem Zustand, in welchem das Reifenmodell nicht gerollt wird (was hierin nachfolgend Nichtrollen des Reifens genannt wird) ein Bereich modelliert wird, der fünfmal oder mehr solang wie die Bodenkontaktlänge in der Richtung eines Fahrens nach vorn ist, dreimal oder mehr so breit wie die Bodenkontaktbreite in der Breitenrichtung und beispielsweise 30 mm oder mehr in der Tiefenrichtung. Beim Modellieren in einem Zustand, in welchem das Reifenmodell gerollt wird (was hierin nachfolgend als Rollen des Reifens bezeichnet wird), wird ein Fluidbereich modelliert, der beispielsweise 2 m oder mehr (ein Teil für eine Umdrehung des Reifens oder mehr) in der Richtung für ein Fahren nach vorn ist. Ein so modelliertes Fluidmodell ist in 9A und 9B gezeigt.
Wenn die Konstruktion des Fluidmodells beendet ist, wie sie oben beschrieben ist, geht die Operation weiter zu einem Schritt 106 in 2, um ein Straßenflächenmodell zu konstruieren und den Zustand der Straßenfläche einzugeben. In diesem Schritt 106 wird eine Straßenfläche modelliert und wird eine Eingabe durchgeführt, um die modellierte Straßenfläche in den tatsächlichen Zustand der Straßenfläche einzustellen. Beim Modellieren der Straßenfläche wird die Geometrie der Straßenfläche dadurch modelliert, dass sie in Elemente aufgeteilt wird, und der Straßenflächenzustand wird durch Auswählen und Einstellen des Reibkoeffizienten μ der Straßenfläche eingegeben. Das bedeutet, dass deshalb, weil es Reibkoeffizienten μ der Straßenfläche entsprechend den trockenen, nassen, eisigen, mit Schnee versehenen, nicht gepflasterten und anderen Zuständen in Abhängigkeit von dem Straßenflächenzustand gibt, ein tatsächlicher Zustand der Straßenfläche durch Auswählen eines geeigneten Werts für den Reibkoeffizienten μ wiedergegeben werden kann. Zusätzlich genügt es, wenn das Straßenflächenmodell in Kontakt mit wenigstens einem Teil des vorgenannten Fluidmodells ist, und es kann innerhalb des Fluidmodells angeordnet sein.
Nachdem der Straßenflächenzustand so mit eingegeben ist, werden in einem nachfolgenden Schritt 108 Grenzzustände eingegeben. Das bedeutet, dass es deshalb, weil ein Teil des Reifenmodells in einem Teil des Fluidmodells vorhanden ist, nötig ist, das Verhalten des Reifens und des Fluids zu simulieren, indem analytische Grenzzustände dem Fluidmodell und dem Reifenmodell zugeteilt werden. Diese Prozedur unterscheidet sich zwischen dem Fall eines Rollens des Reifens und dem Fall eines Nichtrollens des Reifens. Diese Auswahl zwischen dem Fall eines Rollens des Reifens und dem Fall eines Nichtrollens des Reifens kann im Voraus eingegeben werden oder kann zum Beginn einer Ausführung dieser Verarbeitung ausgewählt werden, oder beide Fälle können ausgeführt werden, und einer kann nach einem Bestimmen von beiden Fällen ausgewählt werden.
Beim Einstellen von Grenzzuständen im Fall eines Rollens des Reifens im Schritt 108 wird die in 10 gezeigte Verarbeitungsroutine ausgeführt. Zuerst geht die Operation weiter zu einem Schritt 144, um Grenzzustände in Bezug auf ein Einfließen und ein Ausfließen zu einem Fluidmodell (Fluidbereich) 20 zuzuteilen. Wie es in 12 gezeigt ist, werden diese Grenzzustände in Bezug auf ein Einfließen und Ausfließen unter der Annahme behandelt, dass das Fluid frei aus einer obersten Oberfläche 20A des Fluidmodells (Fluidbereichs) 20 frei herausfließt, und dass die anderen Oberflächen einschließlich einer Vorderfläche 20B, einer Rückfläche 20C, von Seitenflächen 20D und einer Bodenfläche 20E, Wände (weder ein Einfließen noch ein Ausfließen) sind. Bei einem nachfolgenden Schritt 146 wird ein interner Druck dem Reifenmodell zugeteilt. Bei einem nachfolgenden Schritt 148 werden wenigstens eines von einem Drehversatz und einem Versatz für ein Geradeausfahren (der Versatz kann eine Kraft oder eine Geschwindigkeit sein) sowie eine vorbestimmte Last dem Reifenmodell zugeteilt. Übrigens kann in einem Fall, in welchem die Reibung mit der Straßenfläche berücksichtigt wird, nur einer von dem Drehversatz (welcher eine Kraft oder eine Geschwindigkeit sein kann) und dem Versatz für ein Geradeausfahren (welcher eine Kraft oder eine Geschwindigkeit sein kann) zugeteilt werden.
Zusätzlich wird beim Einstellen von Grenzzuständen im Fall eines Nichtrollens des Reifens im Schritt 108 die in 11 gezeigte Verarbeitungsroutine ausgeführt. Zuerst werden in einem Schritt 150 Grenzzustände in Bezug auf ein Einfließen und ein Ausfließen dem Fluidmodell zugeteilt. Hier ist zum Durchführen der Analyse in dem Ruhezustand bzw. dem eingeschwungenen Zustand angenommen, dass das Reifenmodell in der Vorwärtsfahrrichtung stationär ist, und ein Fluidmodell wird berücksichtigt, bei welchem das Fluid in Richtung zu dem Reifenmodell mit einer Vorwärtsfahrgeschwindigkeit fließt. Das bedeutet, dass in einem Schritt 152 die Fließgeschwindigkeit dem Fluid im Fluidmodell (Fluidbereich) zugeteilt wird. Wie es in 13 gezeigt ist, ist in Bezug auf die Grenzzustände in Bezug auf ein Einfließen und ein Ausfließen angenommen, dass das Fluid durch die Vorderfläche des Fluidmodells (Fluidbereichs) 20 mit der Fortschreitgeschwindigkeit herein fließt und aus der Rückfläche heraus fließt, und dass die oberste Oberfläche, die Seitenfläche und die untere Oberfläche gleich denjenigen im Fall eines Nichtrollens sind. Dann wird in einem Schritt 154 dem Reifenmodell ein interner Druck zugeteilt, und in einem nachfolgenden Schritt 156 wird dem Reifenmodell eine vorbestimmte Last zugeteilt.
Als Nächstes werden die Berechnung einer Verformung des Reifenmodells als Analyse A und die Berechnung des Fluids (eine Fließberechnung) als Analyse B, die nachfolgend beschrieben werden, auf der Basis der numerischen Modelle durchgeführt, die konstruiert worden sind, oder durch die Schritte einschließlich des Schritts 108 eingestellt sind. Zum Erhalten eines Übergangszustands werden die Berechnung einer Verformung eines Reifenmodells und des Fluid des Fluidmodells jeweils unabhängig innerhalb von 1 msek durchgeführt, und Grenzzustände zwischen ihnen werden für alle 1 msek aktualisiert.
Das bedeutet, dass dann, wenn das Einstellen der Grenzzustände im vorgenannten Schritt 108 beendet ist, die Operation zu einem Schritt 110 weitergeht, um die Berechnung der Verformung des Reifenmodells durchzuführen. In einem nachfolgenden Schritt 112 wird eine Bestimmung diesbezüglich durchgeführt, ob die verstrichene Zeit 1 msek oder weniger ist oder nicht. Wenn die Antwort im Schritt 112 JA ist, springt die Operation zurück zum Schritt 110, um die Berechnung der Verformung des Reifenmodells wieder durchzuführen. Wenn die Antwort im Schritt 112 NEIN ist, geht die Operation weiter zu einem Schritt 114, um die Berechnung des Fluids durchzuführen. In einem nachfolgenden Schritt 116 wird eine Bestimmung diesbezüglich durchgeführt, ob die verstrichene Zeit 1 msek oder weniger ist. Wenn die Antwort JA ist, springt die Operation zurück zum Schritt 114 um die Berechnung des Fluids wieder durchzuführen. Wenn die Antwort im Schritt 116 NEIN ist, geht die Operation weiter zu einem Schritt 118.
(Analyse A) Berechnung einer Verformung des Reifenmodells
Die Berechnung einer Verformung des Reifenmodells wird auf der Basis der Methode der finiten Elemente unter Verwendung des Reifenmodells und der gegebenen Grenzzustände durchgeführt. Zum Erhalten eines Übergangszustands wird die Berechnung einer Verformung des Reifenmodells wiederholt, während die verstrichene Zeit (die unabhängige verstrichene Zeit) 1 msek oder weniger ist, und nach dem Verstreichen von 1 msek geht die Operation weiter zu der nachfolgenden Berechnung (Fluid).
(Analyse B) Berechnung des Fluids
Die Berechnung des Fluids wird auf der Basis der Methode der finiten Elemente unter Verwendung des Fluidmodells und der gegebenen Grenzzustände durchgeführt. Zum Erhalten eines Übergangszustands wird die Berechnung des Fluids wiederholt, während die verstrichene Zeit (die unabhängige verstrichene Zeit) 1 msek oder weniger ist, und nach dem Verstreichen von 1 msek geht die Operation weiter zu der nachfolgenden Berechnung (Verformung des Reifenmodells).
Es sollte beachtet werden, dass die Berechnung zuerst mit entweder der Analyse A oder der Analyse B begonnen werden kann oder dass die Berechnungen parallel bewirkt werden können. Das bedeutet, dass die Schritte 110 und 112 einerseits und die Schritte 114 und 116 andererseits bezüglich der Reihenfolge verschoben werden können.
Zusätzlich ist, obwohl bei den vorgenannten Berechnungen (der Analyse A und der Analyse B) eine Beschreibung über den Fall angegeben worden ist, in welchem die Berechnung wiederholt während einer bevorzugten verstrichenen Zeit durchgeführt wird, d.h. der verstrichenen Zeit (der unabhängigen verstrichenen Zeit) von 1 msek oder weniger, die verstrichene Zeit bei der vorliegenden Erfindung nicht auf 1 msek beschränkt, und es ist möglich, eine verstrichene Zeit von 10 msek oder weniger anzunehmen. Die bevorzugte verstrichene Zeit ist 1 msek oder weniger, und bevorzugter ist es möglich, eine verstrichene Zeit von 1 μsek oder weniger anzunehmen. Weiterhin können als diese verstrichene Zeit unterschiedliche Zeitdauern für die Analyse A und die Analyse B eingestellt werden.
In einem nachfolgenden Schritt 118 wird, nachdem unabhängige Berechnungen jeweils für 1 msek jeweils in Bezug auf die Berechnung einer Verformung des Reifenmodells und die Berechnung des Fluids durchgeführt sind, um eine Verbindung zwischen ihnen zu bilden, die Grenzfläche des Fluidmodells entsprechend der Verformung des Reifenmodells erkannt und werden die Grenzzustände aktualisiert (wovon Details später beschrieben werden). In diesem Schritt 118 wird nach der Aktualisierung der Grenzzustände der in der Berechnung des Fluids berechnete Druck auf das Reifenmodell als ein Grenzzustand (Oberflächenkraft) des Reifenmodells angewendet, so dass die Verformung des Reifenmodells in einer nachfolgenden Berechnung einer Verformung des Reifenmodells (Analyse A) berechnet werden wird. Das bedeutet, dass auf der Fluidseite die Oberflächengeometrie des Reifenmodells nach einer Verformung in die Grenzzustände als neue Wand eingebaut ist, während auf der Reifenmodellseite der Druck des Fluids in die Grenzzustände als die auf das Reifenmodell ausgeübte Oberflächenkraft eingebaut ist. Durch Wiederholen des Schritts für alle 1 msek ist es möglich, einen Übergangsfluss in Bezug auf die Schätzung einer Reifenleistungsfähigkeit künstlich zu erzeugen. Hier ist 1 msek die Zeit, innerhalb welcher es möglich ist, den Prozess ausreichend darzustellen, in welchem das Muster innerhalb der Bodenkontaktebene sich aufgrund des Rollens des Reifens einer Verformung unterzieht.
Es sollte beachtet werden, dass, obwohl in der obigen Beschreibung die wiederholte Zeit (die unabhängige verstrichene Zeit) für einen Einbau in die Grenzzustände auf 1 msek oder weniger eingestellt ist, die vorliegende Erfindung nicht auf 1 msek beschränkt ist und dass es möglich ist, eine Zeitdauer von 10 msek oder weniger anzunehmen. Die bevorzugte verstrichene Zeit ist 1 msek oder weniger und bevorzugter ist es möglich, eine Zeitdauer von 1 μsek oder weniger anzunehmen.
In einem nachfolgenden Schritt 120 wird eine Bestimmung diesbezüglich durchgeführt, ob die Berechnungen beendet worden sind oder nicht. Wenn die Antwort im Schritt 120 JA ist, geht die Operation weiter zu einem Schritt 122, während dann, wenn die Antwort im Schritt 120 NEIN ist, die Operation zum Schritt 110 zurückspringt, um die unabhängigen Berechnungen einer Verformung des Reifenmodells und des Fluids wieder für alle 1 msek durchzuführen. Übrigens ist es möglich, die folgenden Beispiele als spezifische Methoden für eine Bestimmung zu nennen.
(1) In einem Fall, in welchem das Reifenmodell ein nicht gerolltes Modell oder ein gerolltes Modell mit einem Muster für einen vollen Umfang ist, wird die Berechnung wiederholt, bis die physikalischen Objektgrößen (Fluidreaktionskraft, Druck, Fließgeschwindigkeit, etc.) derart angesehen werden können, dass sie in eingeschwungenen Zuständen sind (in Zuständen, in welchen die physikalischen Größen angesehen werden können, dass sie dieselben wie diejenigen sind, die zuvor berechnet sind). Wenn die Berechnung beendet ist, wird JA als die Antwort bei der Bestimmung gegeben. Alternativ dazu wird die Berechnung wiederholt, bis die Verformung des Reifenmodells derart angesehen werden kann, dass sie im eingeschwungenen Zustand ist. Weiterhin kann die Berechnung beendet werden, wenn eine vorbestimmte Zeit verstrichen ist. Die vorbestimmte Zeit ist in diesem Fall vorzugsweise 100 msek oder darüber, und bevorzugter 300 msek oder darüber.
(2) In einem Fall, in welchem das Reifenmodell ein gerolltes Modell oder ein Modell, bei welchem nur ein Teil des Musters modelliert ist, wird die Berechnung wiederholt, bis die Verformung des Musterteils, der einer Analyse unterzogen wird, beendet ist, und wenn die Berechnung beendet ist, wird JA als die Antwort bei der Bestimmung gegeben. Die Verformung der Musterteileinrichtung bezieht sich auf die Verformung, die ab der Zeit andauert, zu welcher der Musterteil aufgrund eines Rollens in Kontakt mit dem Straßenflächenmodell gebracht wird, bis er sich von dem Straßenflächenmodell weg bewegt oder von der Zeit an, zu welcher der Musterteil aufgrund eines Rollens in Kontakt mit dem Fluidmodell gebracht wird, bis er in Kontakt mit dem Straßenflächenmodell gelangt. Diese Verformung des Musterteils kann von der Zeit an erfolgen, zu welcher der Reifenteil in Kontakt mit jedem der Modelle gebracht wird, nachdem der Reifen um eine Drehung oder mehr gerollt ist. Weiterhin kann die Berechnung beendet werden, wenn eine vorbestimmte Zeit verstrichen ist. Die vorbestimmte Zeit ist in diesem Fall vorzugsweise 100 msek oder mehr, und bevorzugter 300 msek oder mehr.
Hier wird eine detaillierte Beschreibung des Schritts 118 angegeben werden. Bei der Verarbeitung, bei welcher die Grenzfläche des Fluids entsprechend der Verformung des Reifenmodells erkannt wird und die Grenzzustände hinzugefügt werden, wird die in 14 gezeigte Verarbeitungsroutine ausgeführt. Zuerst wird in einem Schritt 158, um zu bestimmen, welcher Teil des Fluidmodells (Fluidbereichs) 20 in einem Reifenmodell 30 versteckt ist, ein interferierender Teil 40 zwischen dem Fluidmodell 20 und dem Reifenmodell 30 berechnet. Diese Berechnung wird in Bezug auf alle Elemente (Fluidelemente) durchgeführt, die durch Aufteilen des Fluidmodells 20, d.h. des Fluidbereichs, in Unterbereiche erhalten werden (siehe 15).
In einem nachfolgenden Schritt 160 wird eine Bestimmung diesbezüglich durchgeführt, ob das Fluidelement im Reifenmodell vollständig versteckt ist oder nicht. Wenn das Fluidmodell vollständig im Reifenmodell versteckt ist, wird JA als die Antwort bei der Bestimmung im Schritt 160 gegeben und geht die Operation weiter zu einem Schritt 162, in welchem deshalb, weil dieses Element innerhalb des Reifenmodells ist und das Einfließen und Ausfließen des Fluids nicht stattfindet, ein Grenzzustand zu ihm als Wand hinzugefügt.
Andererseits geht dann, wenn die Antwort im Schritt 160 NEIN ist, die Operation weiter zu einem Schritt 164, um zu bestimmen, ob ein Teil des Fluidmodells im Reifenmodell versteckt ist oder nicht. Wenn ein Teil des Fluidmodells im Reifenmodell versteckt ist, wird JA als die Antwort bei der Bestimmung im Schritt 164 gegeben und in einem nachfolgenden Schritt 166 wird eine Schnittfläche, d.h. eine Ebene, die das Fluidelement durch eine Oberfläche 32 des Reifenmodells 30 schneidet, berechnet (siehe 16A und 16B). In einem nachfolgenden Schritt 168 wird ein Fluidelement 22 durch diese Schnittfläche weiter aufgeteilt. In einem nachfolgenden Schritt 170 wird ein Bereich 22a, der nicht im Reifenmodell versteckt ist, unter den aufgeteilten Fluidelementen neu als ein Fluidmodell (Fluidbereich) definiert, und dieser Teil wird bei der Berechnung des Fluids verwendet. Zusätzlich ist die Ebene, die der Schnittfläche des neuen Fluidelements entspricht, in Kontakt mit dem Reifenmodell, und ein Grenzzustand wird als Wand ihr hinzugefügt.
Es sollte beachtet werden, dass deshalb, weil die Aufteilung der aufgeteilten Fluidelemente in weitere kleinere Teile zu einer Erhöhung bezüglich der Rechenzeit führt und daher nicht erwünscht ist. Somit ist es vorzuziehen, eine Grenze für die Aufteilung der Fluidelemente einzustellen (in diesem Fall eine Grenze, dass ein einmal aufgeteiltes Element nicht unterteilt wird).
In einem nachfolgenden Schritt 172 wird eine Bestimmung diesbezüglich durchgeführt, ob die oben beschriebene Verarbeitung für alle Fluidelemente ausgeführt worden ist oder nicht. Wenn ein nicht verarbeitetes Fluidelement bleibt, wird NEIN als die Antwort im Schritt 172 gegeben und die Operation springt zurück zum Schritt 158. Wenn andererseits die oben beschriebene Verarbeitung für alle Fluidelemente beendet worden ist, endet diese Routine. Infolge davon ist es möglich, die Oberflächengeometrie des Reifenmodells in die Berechnung des Fluids als Grenzzustände einzubauen.
Somit kann die Technik, durch welche das Reifenmodell und das Fluidmodell auf eine teilweise überlagernde Weise definiert werden können, die Zeit und die Schwierigkeit wesentlich reduzieren, die bei der Konstruktion eines berechneten Modells erforderlich sind. Weiterhin ist es durch Schneiden des Fluidmodells, das im Reifenmodell teilweise versteckt ist, möglich, ein großes anfängliches Fluidnetz zu erhalten, mit dem Ergebnis, dass es möglich ist, eine Erhöhung bezüglich der Rechenzeit aufgrund einer Erhöhung der Anzahl von Fluidelementen zu verhindern, um es dadurch möglich zu machen, die Leistungsfähigkeitsschätzung effizient durchzuführen.
Nach einem derartigen Durchführen der Analyse A, der Analyse B und der Änderung bezüglich der Grenzzustände für ihre Verbindung springt die Operation zurück zur Analyse A, und die Berechnung wird unter den geänderten Grenzzuständen durchgeführt. Dieser Schritt wird wiederholt, bis die Rechnung beendet ist, und wenn die Rechnung beendet ist, wird JA als die Antwort im Schritt 120 gegeben, und die Operation geht weiter zu einem Schritt 122, um die Ergebnisse einer Berechnung als die Ergebnisse einer Schätzung auszugeben und die Ergebnisse einer Schätzung zu bewerten bzw. auszuwerten.
Obwohl oben eine Beschreibung über den Fall angegeben worden ist, in welchem eine Analyse A, eine Analyse B und die Änderung bezüglich der Grenzzustände wiederholt werden, und wenn die Berechnung beendet ist, die Ergebnisse der Berechnung ausgegeben werden und die Ergebnisse der Schätzung ausgewertet werden, während die wiederholte Berechnung gerade durchgeführt wird, können die Ergebnisse der Berechnung zu dem Zeitpunkt ausgegeben werden, und ihre Ausgabe kann ausgewertet werden, oder ihre Ausgaben können aufeinander folgend ausgewertet werden. Anders ausgedrückt können Ausgaben und Auswertungen während der Berechnung durchgeführt werden.
Als die Ausgabe der Ergebnisse einer Schätzung ist es möglich, Werte oder Verteilungen der Fließkraft, der Fließgeschwindigkeit, des Fließvolumens, des Drucks, der Energie und von ähnlichem anzunehmen. Spezifische Beispiele der Ausgabe der Ergebnisse einer Schätzung enthalten die Ausgabe einer Fluidreaktionskraft, die Ausgabe und Visualisierung des Fluidflusses und die Ausgabe und Visualisierung und Verteilung eines Wasserdrucks. Die Fluidreaktionskraft die Kraft, mit welcher das Fluid (z.B. Wasser) den Reifen nach oben drückt. Der Fluidfluss kann aus dem Geschwindigkeitsvektor des Fluids berechnet werden, und dann, wenn sein Fluss, das Reifenmodell und seine Umgebungen und das Muster und seine Umgebungen alle zusammen in einem Diagramm oder ähnlichem dargestellt sind, kann der Fluidfluss visualisiert werden. Bezüglich der Visualisierung der Verteilung von Wasserdruck des Fluids genügt es, wenn das Reifenmodell und seine Umgebungen und das Muster und seine Umgebungen in einem Diagramm ausgedruckt werden und Werte des Wasserdrucks auf dem Diagramm in entsprechenden Farben und Mustern dargestellt werden.
Zusätzlich ist es möglich, als die Auswertung unter anderem eine subjektive Auswertung (Bestimmung diesbezüglich, ob das Fluid auf dem Gesamten ruhig fließt, ob eine Störung in der Richtung des Flusses vorhanden ist, etc.) anzunehmen, sowie solche Kriterien, wie, ob ein Druck und eine Energie sich lokal nicht erhöht haben, ob ein nötiges Volumen eines Flusses erhalten worden ist, ob eine hydrodynamische Kraft sich nicht erhöht hat, ob der Fluss nicht stagniert hat, usw. Weiterhin ist es in dem Fall des Musters möglich, anzunehmen, ob das Fluid entlang der Vertiefungen bzw. Nuten fließt. Zusätzlich ist es in dem Fall des Reifenmodells möglich, anzunehmen, ob die Menge eines Sprühens in Vorwärtsrichtung groß ist, in welchem Fall der Reifen, wenn sich der Reifen dreht, auf seiner Bodenkontaktfläche ist und in seiner Umgebung das Fluid, wie beispielsweise Wasser, durchschneidet und es in Vorwärtsrichtung stößt, und ob das Fluid in lateraler Richtung auf der Straßenfläche fließt.
Es sollte beachtet werden, dass in Bezug auf die Auswertung der Ergebnisse einer Schätzung ein Auswertungswert durch numerisches Ausdrücken bestimmt werden kann, bis zu welchem Ausmaß die Ausgabewerte und die Verteilung der Ausgabewerte mit vorbestimmten zulässigen Werten und zulässigen Charakteristiken übereinstimmen, indem die Verteilung der Ausgabewerte und der Ausgabewerte der Ergebnisse einer Schätzung verwendet werden.
Als Nächstes wird in einem Schritt 124 aus der oben beschriebenen Auswertung der Ergebnisse einer Schätzung eine Bestimmung diesbezüglich durchgeführt, ob die geschätzte Leistungsfähigkeit zufrieden stellend ist oder nicht. Diese Bestimmung im Schritt 124 kann durch eine Eingabe von einer Tastatur aus durchgeführt werden, oder nach einem Einstellen eines zulässigen Bereichs im Voraus in Bezug auf den vorgenannten Auswertungswert kann eine Bestimmung durchgeführt werden, dass die geschätzte Leistungsfähigkeit zufrieden stellend ist, wenn der Wert einer Auswertung der Ergebnisse einer Schätzung in den zulässigen Bereich fällt.
Wenn die geschätzte Leistungsfähigkeit in Bezug auf die Soll-Leistungsfähigkeit als Ergebnis der Auswertung der geschätzten Leistungsfähigkeit nicht zufrieden stellend ist, wird NEIN als die Antwort in dem Schritt 124 gegeben, und in einem nachfolgenden Schritt 134 wird der Vorschlagsentwurf geändert (modifiziert) und die Operation springt zurück zum Schritt 102, um die vorangehende Verarbeitung noch einmal auszuführen. Wenn andererseits die Leistungsfähigkeit zufrieden stellend ist, wird JA als die Antwort im Schritt 124 gegeben. In einem nachfolgenden Schritt 126 wird der Reifen des im Schritt 100 eingestellten Vorschlagsentwurfs hergestellt und in einem nachfolgenden Schritt 128 wird eine Leistungsfähigkeitsauswertung in Bezug auf den hergestellten Reifen durchgeführt. Wenn das Ergebnis der Leistungsfähigkeitsauswertung im Schritt 128 eine zufrieden stellende Leistungsfähigkeit (zufrieden stellende Leistungsfähigkeit) ist, wird JA als die Antwort im Schritt 130 gegeben, und in einem nachfolgenden Schritt 132 wird der im Schritt 100 eingestellte oder im Schritt 134 korrigierte Vorschlagsentwurf als einer angenommen, der eine zufrieden stellende Leistungsfähigkeit hat, und diese Routine endet. Beim Annehmen des Vorschlagsentwurfs im Schritt 132 wird die Tatsache, dass der Vorschlagsentwurf eine zufrieden stellende Leistungsfähigkeit hat, ausgegeben (angezeigt oder ausgedrückt) und die Daten über den Vorschlagsentwurf werden gespeichert.
Obwohl bei dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel eine Beschreibung über den Fall angegeben worden ist, in welchem die Schätzung der Reifenleistungsfähigkeit und eine Auswertung davon in Bezug auf einen Vorschlagsentwurf wiederholt werden, während der Vorschlagsentwurf korrigiert wird, um einen anzunehmenden Vorschlagsentwurf zu erhalten, ist die vorliegende Erfindung nicht auf dieses beschränkt und der anzunehmende Vorschlagsentwurf kann aus einer Vielzahl von Vorschlagsentwürfen erhalten werden. Beispielsweise kann die Schätzung der Reifenleistungsfähigkeit und die Auswertung davon jeweils in Bezug auf eine Vielzahl von Vorschlagsentwürfen durchgeführt werden und der beste Vorschlagsentwurf kann aus den jeweiligen Ergebnissen einer Auswertung ausgewählt werden. Zusätzlich ist es durch Ausführen des oben beschriebenen Ausführungsbeispiels in Bezug auf den ausgewählten besten Vorschlagsentwurf möglich, einen noch besseren Vorschlagsentwurf zu erhalten.
[Zweites Ausführungsbeispiel]
Als Nächstes wird eine Beschreibung über ein zweites Ausführungsbeispiel angegeben werden. Es sollte beachtet werden, dass deshalb, weil der Aufbau dieses Ausführungsbeispiels im Wesentlichen gleich demjenigen des oben beschriebenen Ausführungsbeispiels ist, identische Teile mit denselben Bezugszeichen bezeichnet sein werden, und eine detaillierte Beschreibung davon wird weggelassen werden. Zusätzlich ist bei diesem Ausführungsbeispiel Wasser als das Fluid angenommen.
Wenn eine Analyse durch Versehen des Reifenmodells mit einem Muster um seinen gesamten Umfang durchgeführt wird, das Ausmaß an Berechnung enorm groß, so dass die Ergebnisse nicht auf einfache Weise erhalten werden können. Demgemäß wird bei diesem Ausführungsbeispiel die Reifenleistungsfähigkeit durch Versehen von nur einem Teil des Reifenmodells mit dem Muster geschätzt, um die Ergebnisse einer Schätzung einer Reifenleistungsfähigkeit auf einfache Weise zu erhalten, während die Drainageleistungsfähigkeit des Reifens berücksichtigt wird. Beim Schätzen der Reifenleistungsfähigkeit nahmen die gegenwärtigen Erfinder Notiz von dem Wasserversatz des Musters an seinem führenden Rand. Der führende Rand bezieht sich auf den Bereich, wo sich der Reifen der Straßenfläche nähert oder diese kontaktiert, wenn der Reifen rollt.

Wie es in 27 gezeigt ist, kann in Bezug auf die Drainageleistungsfähigkeit, insbesondere ein Aquaplaning des Reifens der periphere Teil des Reifens in die folgenden drei Bereiche einschließlich der Bereiche A bis C in der Nähe der Bodenkontaktfläche klassifiziert werden.

Bereich A:	lokalisiert auf einem dicken Wasserfilm (hauptsächlich charakterisiert durch den Trägheitseffekt von Wasser und dynamischem Wasserdruck; dynamisches Aquaplaning)
Bereich B:	lokalisiert auf dünnem Wasserfilm (hauptsächlich charakterisiert durch den Viskoseeffekt; viskoses Aquaplaning)
Bereich C:	vollständig trockenes Bodenkontaktieren

Es sollte beachtet werden, dass in einem Fall, in welchem die Wassertiefe groß ist (10 mm oder darum), oder in einem Fall, in welchem die Straßenfläche Unregelmäßigkeiten hat und der Viskositätseffekt vernachlässigbar ist, ein dynamisches Aquaplaning im Bereich A wichtig ist.
Als Ursachen für das Auftreten des vorgenannten dynamischen Aquaplanings (Bereich A) sind die folgenden zwei Ursachen denkbar.

1: Der Reifen und das Fluid (bei diesem Ausführungsbeispiel Wasser) stoßen mit hoher Geschwindigkeit aufeinander, und dynamischer Wasserdruck, der proportional zum Quadrat der Geschwindigkeit ist, wirkt.
2: Wenn der dynamische Wasserdruck bei dem Eintrittsteil den Bodenkontaktdruck übersteigt, wird der Reifen nach oben gehoben. Übrigens wird dann, wenn das Wasser beim Eintrittsteil durch das Muster versetzt bzw. verdrängt wird, dynamischer Wasserdruck kleiner, was es möglich macht, Aquaplaning zu unterdrücken.

Wie es in 28A gezeigt ist, akkumuliert sich in einem Fall, in welchem der Reifen (das Reifenmodell 30) auf einer Straßenfläche 18 in der Rollrichtung (in der Richtung des Pfeils M in 28A) rollt, in einer Umgebung 50 des führenden Rands das Fluid 20 hauptsächlich auf der Reifenrollseite zwischen dem Reifenmodell 30 und der Straßenfläche 18. Wenn die Druckbeziehung in diesem Fall betrachtet wird, wird eine in 28B gezeigte erhalten. Das Reifenmodell 30 und das Fluid (bei diesem asu1 Wasser) stoßen aufeinander, und ein Druck 52 (der durch die gestrichelte Linie in 28B angezeigt ist), der proportional zum Quadrat der Geschwindigkeit ist, tritt dort auf. In dem Bereich, in welchem das Reifenmodell 30 und die Straßenfläche 18 in Kontakt miteinander sind, tritt ein im Wesentlichen konstanter Druck 54 (durch die gestrichelte Linie in 28B angezeigt) auf. Auf diese Weise ist ein Druck bei einem dynamischen Aquaplaning (Bereich A) dominant.
Demgemäß wird bei diesem Ausführungsbeispiel, um auf einfache Weise die Ergebnisse einer Schätzung einer Reifenleistungsfähigkeit zu erhalten, während die Drainageleistungsfähigkeit des Reifens berücksichtigt wird, als das Reifenmodell 30 ein glattes Reifenmodell mit einer flachen gesamten Peripherie als Basis eingestellt, und eine Analyse wird durch Versehen des glatten Reifenmodells mit einem Teilmuter durchgeführt, das zum Ermöglichen der Analyse des führenden Rands nötig ist. Übrigens wird in der Beschreibung, die folgt, diese Analyse Global-Lokal-(GL)-Analyse genannt werden.
Als Nächstes wird eine Beschreibung über die GL-Analyse bei diesem Ausführungsbeispiel angegeben werden. Im Allgemeinen kann diese GL-Analyse durch die folgenden Prozeduren 1 bis 4 implementiert werden.
<Prozeduren der GL-Analyse>

Prozedur 1: Ein glattes Reifenmodell, ein Mustermodell (ein Teil) und ein Teil eines Gürtelmodells, um an das Muster geheftet zu werden, werden vorbereitet (siehe 29).
Prozedur 2: Rollen des glatten Reifenmodells und Aquaplaning-Analyse (globale Analyse: G-Analyse; siehe 30).
Prozedur 3: Die Stelle eines Rollens des Gürtelmodells (desselben wie den Teil des Mustermodells), um an den Musterteil (einen Teil) geheftet zu werden, wird durch die Ergebnisse für das glatte Reifenmodell berechnet. Insbesondere werden Versätze von allen Knoten des Gürtelmodells (Schalen) während eines Rollen ausgegeben (die Versätze können in Geschwindigkeiten umgewandelt werden und können ausgegeben werden; übrigens ist es dann, wenn es Beschränkungen bezüglich der FEM-Software gibt und wenn die Versätze in der Form von Versätzen erhalten werden können, möglich, dies zu tun), das Mustermodell (ein Teil) wird an das Gürtelmodell geheftet, und erzwungene Geschwindigkeiten (die Versätze sein können) werden dem Knoten des Gürtelmodells zugeteilt.
Prozedur 4: Da nur der Musterteil (ein Teil durch die Prozeduren bis zur Prozedur 3 gerollt werden kann, wird ein Fluidnetz entsprechend dem Musterteil vorbereitet und eine Analyse der Wasserversatzcharakteristik wird für den Musterteil allein durchgeführt.

(Lokale Analyse: L-Analyse; siehe 30)
Es sollte beachtet werden, dass Auswertungen bei der Analyse der Fluidreaktionskraft, der Wasserdruckverteilung und des Flusses durchgeführt werden.
Die Details sind im Wesentlichen gleich denjenigen des oben beschriebenen Ausführungsbeispiels. Zuerst werden ein Reifenmodell und ein Fluidmodell konstruiert, und dann wird ein Straßenflächenmodell konstruiert, und der Straßenflächenzustand wird durch Auswählen des Reibkoeffizienten μ eingegeben (Schritte 100 bis 106 in 2). In diesem Fall ist das Reifenmodell ein glattes Reifenmodell. Zusätzlich werden ein Mustermodell (ein Teil) und ein Teil des Gürtelmodells, um an das Muster angeheftet zu werden, konstruiert.
Als Nächstes werden die Grenzzustände während eines Rollens des Reifens oder während eines Nichtrollens des Reifens eingestellt (Schritt 108 in 2) und werden die Verformungsberechnung und die Fluidberechnung des Reifenmodells und ähnliches ausgeführt (Schritte 110 bis 120 in 2). Dies enthält das Rollen des glatten Reifenmodells und eine Aquaplaning-Analyse (globale Analyse: G-Analyse; siehe 30).
Dann wird aus den Ergebnissen des glatten Reifenmodells die Stelle eines Rollens des Gürtelmodells (desselben wie von einem Teil des Mustermodells), um an den Musterteil (einen Teil) angeheftet zu werden, berechnet. Folglich wird deshalb, weil nur der Musterteil (ein Teil) gerollt wird (31), ein Fluidnetz entsprechend dem Musterteil vorbereitet und eine Analyse der Drainageleistungsfähigkeit wird in Bezug auf den Musterteil allein durchgeführt. Dies ist die Analyse (die lokale Analyse: L-Analyse) von nur dem Musterteil, der ein Teil des Mustermodells ist. Hier verschiebt sich, wie es in 31 gezeigt ist, da der Musterteil (ein Teil) rollt, der Musterteil durch einen Positionszustand L1 zu einem Positionszustand L13.
Somit ist es bei diesem Ausführungsbeispiel deshalb, weil das glatte Reifenmodell als eine Basis eingestellt ist und eine Global-Lokal-(GL)-Analyse zum Analysieren durch Verwenden von einem Teil des Musters durchgeführt wird, möglich, die folgenden drei Vorteile zu erhalten:

1: Eine Reduzierung der Rechenzeit. Die gegenwärtigen Erfinder bestätigten, dass die Rechenzeit, die beim Durchführen der Analyse durch Verwenden eines Mustermodells mit vollständigem Umfang mit einem feinen Netz etwa einen Monat dauerte, auf etwa zwei Tage reduziert werden kann.
2: Die Konstruktion von verschiedenen Modellen kann vereinfacht werden. Insbesondere ist es unnötig, ein Muster mit vollem Umfang im Reifenmodell vorzubereiten.
3: Es ist möglich, auf einfache Weise nur die Wasserversatzcharakteristik während des Eintritts in Wasser von dem Muster des führenden Rands zu analysieren, was bei einem (dynamischen) Aquaplaning wichtig ist.

Die 32, 33 und 34 zeigen Beispiele der Ergebnisse einer Analyse der Drainageleistung, wenn der Musterteil (ein Teil) gerollt wurde. Die 32 bis 34 zeigen zeitserielle Zustände des Musterteils, wobei die 32 den Zustand zu dem Zeitpunkt zeigt, zu welchem der Musterteil nach einem Rollen in Kontakt mit der Straßenfläche gelangt. 33 zeigt den Zustand zu dem Zeitpunkt, zu welchem der Musterteil nach einem Beginnen eines Kontaktierens der Straßenfläche etwas auf die Straßenfläche getreten ist. 34 zeigt den Zustand zu dem Zeitpunkt, zu welchem ein mittlerer Teil des Musterteils in Kontakt mit der Straßenfläche ist. Wie aus den Zeichnungen gesehen werden kann, wird zu Beginn dann, wenn der Musterteil in Kontakt mit der Straßenfläche gelangt, das Fluid (Wasser) auf eine derartige Weise zerstreut, dass es in der Rollrichtung des Reifenmodells gesprüht wird (32). Wenn der Musterteil etwas auf die Straßenfläche tritt, wird das Fluid (Wasser), welches entlang der Vertiefungen im Reifenmodell geführt wird, mehr, und das Fluid (Wasser) in Sprühform wird weniger (33). Wenn der mittlere Teil des Musterteils in Kontakt ist, d.h. wenn ein im Wesentlichen gesamter Teil des Musterteils in Kontakt mit der Straßenfläche ist, wird das Meiste des Fluids (Wassers) entlang der Vertiefungen im Reifenmodell geführt (34).
[Drittes Ausführungsbeispiel]
Als Nächstes wird eine Beschreibung eines dritten Ausführungsbeispiels angegeben. Es sollte beachtet werden, dass deshalb, weil der Aufbau dieses Ausführungsbeispiels im Wesentlichen gleich demjenigen der oben beschriebenen Ausführungsbeispiele ist, identische Teile mit denselben Bezugszeichen bezeichnet sein werden und eine detaillierte Beschreibung davon weggelassen sein wird. Zusätzlich ist Wasser als das Fluid bei diesem Ausführungsbeispiel angenommen. Dieses Ausführungsbeispiel zeigt ein spezifisches Beispiel, bei welchem die Schätzung einer Reifenleistungsfähigkeit bei den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen auf die Schätzung der Leistungsfähigkeit eines radialen Reifens angewendet wird.
17 ist ein Diagramm, das einen Probenreifen darstellt, der in vereinfachter Form einen linken Halbabschnitt des Abschnitts in einer Ebene darstellt, die die Drehachse eines pneumatischen Radialreifens enthält. Der rechte Halbabschnitt ist gleich dem linken Halbabschnitt einschließlich asymmetrischer Teile.
Die hierin verwendete Last ist eine Standardlast, was eine maximale Last eines einzelnen Rads (maximale Lastkapazität) einer anwendbaren Größe bedeutet, die in den nachfolgend angegebenen Standards beschrieben ist. Der interne Druck ist in diesem Fall der Luftdruck entsprechend der maximalen Last eines einzelnen Rads (maximale Lastkapazität) einer anwendbaren Größe, die in den nachfolgend angegebenen Standards beschrieben ist. Zusätzlich ist die Felge eine Standardfelge (oder eine "bewährte Felge" oder eine "empfohlene Felge") einer anwendbaren Größe, die in den nachfolgend angegebenen Standards beschrieben ist. Zusätzlich sind die Standards durch die industriellen Standards bestimmt, die in einem Gebiet effektiv sind, wo die Reifen hergestellt oder verwendet werden. Beispielsweise sind im Fall der Vereinigten Staaten von Amerika die Standards im Jahrbuch von The Tire and Rim Association Inc. definiert; im Fall von Europa im Standards Manual of the European Tire and Rim Technical Organization; und im Fall von Japan im JATMA Year Book von The Japan Automobile Tire Manufacturers' Association, Inc.
Ein Modellieren für eine Leistungsfähigkeitsschätzung wurde auf der Basis dieses Reifens bewirkt. Insbesondere wurde die Leistungsfähigkeit von zwei Arten von Reifenmodellen einschließlich eines Musters und eines Musters B geschätzt, und sowohl die Ergebnisse einer Schätzung als auch die Ergebnisse einer tatsächlichen Messung sind gezeigt.
Bezüglich der modellierten und als Versuch hergestellten Reifen war die Reifengröße bei diesem Ausführungsbeispiel 205/55R16 und war die Soll-Leistungsfähigkeit eine Aquaplaning-Leistungsfähigkeit. Die Außenkonfiguration des Reifens wurde durch ein Laser-Formmessinstrument gemessen, ein Reifen-Querschnittsmodell wurde auf der Basis der Querschnittsdaten aus Entwurfszeichnungen und einem tatsächlichen Reifen konstruiert und wurde in der Umfangsrichtung entwickelt, um dadurch ein 3D-Modell des Reifens (ein numerisches Modell) zu konstruieren. In Bezug auf das Muster wurde ein 3D-Modell auf der Basis von Entwurfszeichnungen konstruiert und wurde an das 3D-Modell des Reifens als Laufflächenteil angeheftet. In Bezug auf das Fluidmodell wurde die Tiefe von Wasser auf 10 mm eingestellt, und ein Bereich, der 30 mm in der Tiefenrichtung bedeckt, 20,00 mm in der Vorwärtsfahrrichtung und 300 mm in der Breitenrichtung, wurde modelliert. Eine Drehzahl entsprechend 80 km pro Stunde wurde dem Reifen zugeteilt, während ein Reibkoeffizient μ = 0,3 dem Straßenflächenmodell zugeteilt wurde.
Bei dem Aquaplaning-Leistungsfähigkeits-Bewertungstest der als Versuch hergestellten Reifen wurden die oben angegebenen Reifen an Felgen von 7J–16 mit einem internen Druck von 2,2 kg/cm² angebracht, wurden in einem Passagierauto montiert und wurden veranlasst, in einen Pool von Wasser mit einer Tiefe von 10 mm mit veränderten Geschwindigkeiten einzutreten, und die Geschwindigkeit bei einem Auftreten von Aquaplaning wurde durch den Testfahrer ausgewertet. Die Ergebnisse wurden durch Indizes der Aquaplaning-Auftrittsgeschwindigkeit ausgedrückt und um so kleiner der Index ist, um so besser ist es.
Die 19A und 19B zeigen den Fluss (Geschwindigkeit, Richtung) des Fluids in der Umgebung des Laufflächenmuster des Reifens basierend auf der Auswertung der Schätzung einer Reifenleistungsfähigkeit gemäß diesem Ausführungsbeispiel und die 20A und 20B zeigen Verteilungen eines Wasserdrucks. In 19A wird der Fluss (die Geschwindigkeit) des Fluids in der Umgebung bzw. Nähe des Laufflächenmusters in vier Stufen klassifiziert, und die Fließgeschwindigkeit in jedem Bereich ist durch dasselbe Muster (die Art eines Liniensegments) gezeigt. Die langsamste Fließgeschwindigkeit (z.B. 0; siehe die rechte Seite in 19B) ist durch eine gestrichelte Linie ausgedruckt, wobei das Ausdrucken derart durchgeführt ist, dass das Intervall zwischen benachbarten Punkten um so schmaler ist, je schneller die Fließgeschwindigkeit ist, und die schnellste Fließgeschwindigkeit (z.B. 5; siehe die rechte Seite in 19B) ist durch eine durchgezogene Linie ausgedruckt. Das bedeutet in Bezug auf die Stromlinie, die denselben Fluss darstellt, dass die gestrichelte Linie näher zu der durchgezogenen Linie gelangt, wenn die Fließgeschwindigkeit von der langsamen Fließgeschwindigkeit schneller zu der schnellen Fließgeschwindigkeit gelangt, wohingegen sich die Linie von der durchgezogenen Linie zu der gestrichelten Linie ändert, wenn die Fließgeschwindigkeit von der schnellen Fließgeschwindigkeit aus langsamer wird. Die linke Seite der 19B zeigt eine vergrößerte Ansicht des mit Q markierten Bereichs und seine Umgebung in 19A, und es kann verstanden werden, dass der Fluss des Fluids teilweise stark in dem Fluss in der Richtung der Rippe ist, und dass die Aquaplaning-Leistungsfähigkeit verbessert werden kann, wenn der Wasserverdrängungseffekt der Rippenvertiefungen erhöht ist.
In 20A ist Wasserdruck in der Nachbarschaft des Laufflächenmusters in vier Stufen klassifiziert, ist ein Bereich, der Wasserdruck in jedem Bereich darstellt, durch dasselbe Muster wie die Verteilung gezeigt. Der Bereich des niedrigsten Wasserdrucks (z.B. 0; siehe die rechte Seite in 20B) ist durch gestrichelte Linien ausgedruckt, wobei das Ausdrucken derart durchgeführt ist, dass das Intervall zwischen benachbarten der Punkte um so schmaler wird, je höher der Wasserdruck ist, und der Bereich des höchsten Wasserdrucks (z.B. 2; siehe die rechte Seite in 20B) ist durch durchgezogene Linien ausgedruckt. Die linke Seite der 20B zeigt eine vergrößerte Ansicht eines mit R markierten Bereichs und seine Umgebung in 20A, und dies ist ein Bereich, wo der Fluss des Fluids stark ist und ein Wasserdruck ansteigt. Demgemäß kann es verstanden werden, dass dann, wenn der Anstieg bezüglich eines Wasserdrucks durch Verbessern der Drainageleistungsfähigkeit des Bereichs unterdrückt wird, wo der Wasserdruck größer wird, der auf das Gesamtmuster ausgeübte Wasserdruck kleiner wird und die nach oben gerichtete hydrodynamische Kraft (siehe 18), die den Reifen nach oben drückt, kleiner wird, um dadurch die Aquaplaning-Leistungsfähigkeit zu verbessern.
Durch Berücksichtigen der oben beschriebenen Aspekte wurden zwei Typen (Muster A und Muster B) als Laufflächenmuster vorbereitet, wobei Dimensionen der Rippenvertiefungsteile geändert wurden, und ein Vergleich wurde in Bezug auf den Wasserdruck, das Volumen eines Flusses und die Fließgeschwindigkeit der Rippenvertiefungsteile durchgeführt, auf welche besonders geachtet wurde. 21 zeigt das Muster A und 22 zeigt das Muster B. Die Muster A und B hatten dieselben Konfigurationen, was anders als die zentralen Rippenvertiefungsbreiten ist. Insbesondere war die zentrale Rippenvertiefungsbreite W1 des Musters A 10 mm und war die zentrale Rippenvertiefungsbreite W2 des Musters B 15 mm. Im Fall des Musters A wurden der Wasserdruck, das Volumen eines Flusses und die Fließgeschwindigkeit für den mit P1 markierten Bereich und seine Umgebung gemessen, wie es in 21 gezeigt ist. Im Fall des Musters B wurden der Wasserdruck, das Volumen eines Flusses und die Fließgeschwindigkeit für den mit P2 markierten Bereich und seine Umgebung gemessen, wie es in 21 gezeigt ist. Weiterhin wurde auch ein Vergleich bezüglich der nach oben ausgerichteten hydrodynamischen Kraft durchgeführt, die auf den gesamten Reifen ausgeübt wird, und wurde ein Vergleich mit der durch ein tatsächliches Herstellen der Reifen ausgewerteten Aquaplaning-Leistungsfähigkeit gemacht. In Bezug auf diese Messungen sind die Ergebnisse in der nachfolgenden Tabelle 1 gezeigt, bei welchen Werte in Bezug auf den Reifen mit dem Muster B durch Einstellen von Werten in Bezug auf den Reifen mit dem Muster A auf 100 erhalten wurden.
[Tabelle 1]
Wie es aus der Tabelle 1 erkannt werden kann, war der Wasserdruck niedriger und waren das Volumen eines Fließens und die Fließgeschwindigkeit größer für den Reifen mit dem Muster B als den Reifen mit dem Muster A, und war die nach oben gerichtete hydrodynamische Kraft kleiner. 23 zeigt die Wasserdruckverteilung S1 (der schattierte Bereich in 23) im Reifen mit dem Muster A, während die 24 die Wasserdruckverteilung S2 (den schattierten Bereich in 24) im Reifen mit dem Muster B zeigt, welche denselben Wasserdruck wie denjenigen bei der Wasserdruckverteilung im Muster A zeigt. 25 zeigt das Fließen T1 (Pfeile in 25) des Fluids an dem Reifen mit dem Muster A, während 26 das Fließen T2 (Pfeile in 26) des Fluids an dem Reifen mit dem Muster B zeigt. Wie es aus den 23 bis 26 gesehen werden kann, ist der Reifen mit dem Muster B bezüglich der Drainageleistungsfähigkeit überlegen. Weiterhin kann es verstanden werden, dass der Reifen mit dem Muster B bezüglich der Aquaplaning-Leistungsfähigkeit bei der tatsächlich gemessenen Leistungsfähigkeit auch überlegen ist.
Somit entsteht ein Unterschied bezüglich der geschätzten Leistungsfähigkeit zwischen dem Reifen mit dem Muster A und dem Reifen mit dem Muster B und es kann erkannt werden, dass die relative Überlegenheit oder Unterlegenheit der geschätzten Leistungsfähigkeit zwischen den Mustern in Übereinstimmung mit der relativen Überlegenheit oder Unterlegenheit der tatsächlich gemessenen Aquaplaning-Leistungsfähigkeit ist. Demgemäß ist die Schätzung einer Reifenleistungsfähigkeit gemäß diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung effektiv bei der Schätzung einer Leistungsfähigkeit eines Vorschlagsentwurfs eines Reifens, und durch Verwenden von ihr kann die Effizienz der Reifenentwicklung verbessert werden.
[Viertes Ausführungsbeispiel]
Als Nächstes wird eine Beschreibung eines vierten Ausführungsbeispiels angegeben werden. Es sollte beachtet werden, dass deshalb, weil die Anordnung dieses Ausführungsbeispiels im Wesentlichen gleich demjenigen der oben beschriebenen Ausführungsbeispiele ist, identische Teile durch dieselben Bezugszeichen bezeichnet sein werden und eine detaillierte Beschreibung davon weggelassen sein wird. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird die vorliegende Erfindung auf das Entwerfen der Konfiguration einer Karkassenlinie zum Einstellen der Gürtelspannung in der Umfangsrichtung des Reifens auf einen maximalen Wert, d.h. einen optimalen Wert angewendet, während die Reifenleistungsfähigkeit geschätzt wird, um eine Lenkstabilität zu verbessern.
35 zeigt eine Verarbeitungsroutine des Programms gemäß diesem Ausführungsbeispiel. In einem Schritt 200 wird eine Anfangsmodellkonstruktionsverarbeitung ausgeführt, einschließlich der Konstruktion eines Reifenmodells, um den Vorschlagsentwurf (wie beispielsweise die Änderung der Form, der Struktur, von Materialien und des Musters des Reifens) des zu entwerfenden Reifens in ein Modell in einer numerischen Analyse einzubauen, sowie ein Fluidmodell und ein Straßenflächenmodell zum Auswerten einer Reifenleistungsfähigkeit, usw.
Im Schritt 200 wird eine Verarbeitung gleich Teilen der in 2 (Schritte 100 bis 108 in 2) gezeigten Verarbeitungsroutine ausgeführt. Zuerst wird ein Vorschlagsentwurf des auszuwertenden Reifens (wie beispielsweise die Änderung der Form, der Struktur von Materialien und des Musters des Reifens) eingestellt (Schritt 100 in 2); ein Reifenmodell wird konstruiert, um den Vorschlagsentwurf des Reifens in ein Modell in einer numerischen Analyse einzubauen (Schritt 102 in 2); ein Fluidmodell wird konstruiert (Schritt 104 in 2); ein Straßenflächenmodell wird konstruiert, und der Straßenflächenzustand wird eingegeben (Schritt 106 in 2); und Grenzzustände werden eingestellt (Schritt 108 in 2).
Um eine detaillierte Beschreibung anzugeben, wird im Schritt 100 in 2 ein anfänglicher Vorschlagsentwurf des Reifens (wie beispielsweise die Änderung der Form, der Struktur, von Materialien und des Musters des Reifens) eingestellt. In einem nachfolgenden Schritt 102 wird ein Reifenmodell konstruiert, um den Vorschlagsentwurf des Reifens in ein Modell in einer numerischen Analyse einzubauen.
Diese Konstruktion des Reifenmodells unterscheidet sich in Abhängigkeit von der verwendeten numerischen Analysemethode etwas. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist angenommen, dass die Methode der finiten Elemente (FEM) als die numerische Analysemethode verwendet wird. Demgemäß bezieht sich das Reifenmodell, das im vorgenannten Schritt 102 konstruiert ist, auf eines, bei welchem ein Subjektbereich in eine Vielzahl von Elementen durch eine Aufteilung in Elemente entsprechend der Methode der finiten Elemente (FEM) aufgeteilt wird, wie z.B. durch eine Netzbildung, und der Reifen wird numerisch in einem Datenformat zur Eingabe in ein Computerprogramm dargestellt, das gemäß einer numerischen und analytischen Technik vorbereitet ist. Diese Aufteilung in Elemente bezieht sich auf ein Aufteilen eines Objekts, wie beispielsweise des Reifens, des Fluids, der Straßenfläche und von ähnlichem, in eine Anzahl von (eine endliche Anzahl von) kleinen Unterbereichen. Berechnungen werden für die jeweiligen Unterbereiche durchgeführt, und nach einer Beendigung der Berechnung für alle Unterbereiche werden alle Unterbereiche aufsummiert, um es dadurch möglich zu machen, eine Antwort für das Gesamte zu erhalten. Übrigens kann die Differenzmethode oder die Methode der finiten Volumina als die numerische Analysemethode verwendet werden.
Bei der Konstruktion des Reifenmodells im vorgenannten Schritt 102 wird, nachdem das Modell des Querschnitts des Reifens vorbereitet ist, ein Muster in ein Modell ausgebildet. Insbesondere wird eine in 3 gezeigte Reifenmodell-Konstruktionsroutine ausgeführt. Zuerst wird in einem Schritt 136 ein Modell eines radialen Querschnitts des Reifens konstruiert. Das bedeutet, dass Reifenquerschnittsdaten vorbereitet werden. Bei diesen Reifenquerschnittsdaten wird die äußere Form des Reifens durch ein Laser-Formmessinstrument oder ähnliches gemessen, und Werte können gesammelt werden. Zusätzlich werden in Bezug auf die innere Struktur des Reifens genaue Werte aus den Entwurfszeichnungen und den Querschnittsdaten eines tatsächlichen Reifens und aus ähnlichem gesammelt. Der Gummi und die Verstärkungselemente (diejenigen, bei welchen Verstärkungsseile als so etwas ausgebildet sind, wie Eisen und organische Fasern, werden in Lagen gebündelt, wie beispielsweise Gürtel und Gewebelagen) im Querschnitt des Reifens werden jeweils gemäß einer Modellierungstechnik der Methode der finiten Elemente modelliert. Ein Modell des radialen Querschnitts des so modellierten Reifens ist in 4 gezeigt. In einem nachfolgenden Schritt 138 werden Reifenquerschnittsdaten (ein Modell des radialen Querschnitts des Reifens), welche zweidimensionale Daten sind, durch einen Umfangsteil in der Umfangsrichtung entwickelt, um ein dreidimensionales (3D-)Modell des Reifens zu konstruieren. In diesem Fall ist es vorzuziehen, den Gummiteil durch feste Elemente mit 8 Knoten zu modellieren und die Verstärkungselemente durch anisotrope Schalenelemente zu modellieren, die Winkel darstellen können. Beispielsweise kann, wie es in 7A gezeigt ist, der Gummiteil durch feste Elemente mit 8 Knoten behandelt werden, und können, wie es in 7B gezeigt ist, die Verstärkungselemente (Gürtel, Gewebelagen) durch Schalenelemente behandelt werden, was es möglich macht, den Winkel θ des Verstärkungselements zweidimensional zu berücksichtigen. Ein 3D-Modell, bei welchem der Reifen somit dreidimensional modelliert ist, ist in 5 gezeigt. In einem nachfolgenden Schritt 144 wird das Muster modelliert. Dieses Modellieren des Musters wird durch eine der nachfolgenden Prozeduren (1) und (2) bewirkt. Ein durch Modellieren des Musters gemäß der Prozedur (1) oder (2) erhaltenes Reifenmodell ist in 6 gezeigt.

Prozedur (1): Ein Teil oder das Gesamte des Musters wird separat modelliert und wird an das vorgenannte Reifenmodell als Laufflächenteil angeheftet.
Prozedur (2): Das Muster wird durch Berücksichtigen von Rippen- und Ansatzteile beim Entwickeln der Reifenquerschnittsdaten in der Umfangsrichtung vorbereitet.

Bei diesem Ausführungsbeispiel wird als Beispiel der Konstruktion eines Reifenmodells im Schritt 102 in 2 die Querschnittsform des Reifens in einem Zustand eines natürlichen Gleichgewichts als Referenzform eingestellt. Diese Referenzform wird einer Modellierung durch eine Technik, wie beispielsweise eine Methode der finiten Elemente, unterzogen, was es möglich macht, die Gürtelspannung in der Umfangsrichtung des Reifens numerisch oder analytisch zu bestimmen, wenn er mit Luft aufgepumpt ist, um ein Basismodell des Reifens zu bestimmen, das eine Querschnittsform des Reifens darstellt, einschließlich seiner inneren Struktur, und wobei die Querschnittsform durch ein Vernetzen in eine Vielzahl von Elemente aufgeteilt wird. Es sollte beachtet werden, dass die Basisform nicht auf die Querschnittsform des Reifens in einem Zustand eines natürlichen Gleichgewichts beschränkt ist, sondern eine beliebige Form sein kann. Der Ausdruck Modellieren, auf den hierin Bezug genommen wird, bedeutet die numerische Darstellung der Form, der Struktur, von Materialien und des Musters des Reifens in ein Datenformat zur Eingabe in ein Computerprogramm, das gemäß einer numerischen und analytischen Technik vorbereitet ist. 37 zeigt ein solches Basismodell des Reifens, wobei CL eine Karkassenlinie bezeichnet; OL eine Linie, die eine Außenkonfiguration des Reifens darstellt; PL eine Linie für eine nach oben gerichtete Gewebelage; und B1 und B2 bezeichnen Linien, die Gürtel anzeigen. Zusätzlich ist dieses Basismodell des Reifens in eine Vielzahl von Elementen durch eine Vielzahl von Linien NL₁, NL₂, NL₃, ... normal zur Karkassenlinie CL aufgeteilt. Es sollte beachtet werden, dass, obwohl im Obigen eine Beschreibung für das Beispiel angegeben worden ist, bei welchem das Basismodell des Reifens in eine Vielzahl von Elementen durch eine Vielzahl von Linien normal zur Karkassenlinie aufgeteilt ist, das Basismodell des Reifens in eine Vielzahl von Elementen durch eine Vielzahl von Linien normal zu einer Linie aufgeteilt werden kann, die eine Außenkonfiguration des Reifens darstellt, oder durch eine Vielzahl von Linien normal zu einer Linie für eine nach oben gerichtete Gewebelage, oder in beliebige Formen aufgeteilt werden kann, wie beispielsweise Dreiecke, und zwar in Abhängigkeit von einem Entwurfsobjekt.
Nach einem Konstruieren des Reifenmodells, wie es oben beschrieben ist, wird ein Fluidmodell auf dieselbe Weise wie bei dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel (Schritt 104 in 2) konstruiert. Auf eine Beendigung der Konstruktion des Fluidmodells hin wird ein Straßenflächenmodell konstruiert und wird der Straßenflächenzustand eingegeben (Schritt 106 in 2). Nachdem der Straßenflächenzustand so mit eingegeben ist, werden Grenzzustände eingestellt (Schritt 108 in 2). Beim Einstellen der Grenzzustände wird auf dieselbe Weise wie bei dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel beim Einstellen der Grenzzustände während des Rollens des Reifens im Schritt 108 in 2 die Verarbeitungsroutine in 10 ausgeführt, und beim Einstellen der Grenzzustände während des Nichtrollens des Reifens wird die Verarbeitungsroutine in 11 ausgeführt. Das bedeutet, dass nach einem Konstruieren eines Reifenmodells ein Fluidmodell in einem Schritt 104 in 2 konstruiert wird.
In diesem Schritt 104 wird ein Fluidbereich einschließlich eines Teils (oder des Gesamten) des Reifens, der Bodenkontaktfläche und des Bereichs, wo sich der Reifen bewegt und verformt, aufgeteilt und modelliert. Der Fluidbereich sollte vorzugsweise durch rechteckförmige Parallelepipede aufgeteilt werden, und Fluidelemente, die diese rechteckförmigen Parallelepipede zur Aufteilung sind, sollten vorzugsweise durch ein Eulernetz mit 8 Knoten aufgeteilt werden. Zusätzlich sind das Reifenmodell und das Fluidmodell auf eine sich teilweise überlagernde Weise definiert. Der Musterteil des Reifenmodells hat eine komplexe Oberflächengeometrie, und die Tatsache, dass es unnötig ist, das Fluidnetz gemäß der Oberflächengeometrie zu definieren, macht es möglich, die Zeit und die Schwierigkeit wesentlich zu reduzieren, die zum Modellieren des Fluidmodells erforderlich sind, und ist beim effizienten Bewirken der Leistungsfähigkeitsschätzung wichtig.
Es sollte beachtet werden, dass deshalb, weil der für das Fluidmodell verwendete Fluidbereich den Bereich enthält, wo sich der Reifen bewegt, beim Modellieren in einem Zustand, in welchem das Reifenmodell nicht gerollt wird (was hierin nachfolgend als Nichtrollen des Reifens bezeichnet wird), ein Reifen modelliert wird, der fünfmal oder mehr so lang wie die Bodenkontaktlänge in der Vorwärtsfahrrichtung ist, dreimal oder mehr so breit wie die Bodenkontaktbreite in der Breitenrichtung und beispielsweise 30 mm oder mehr in der Tiefenrichtung. Beim Modellieren in einem Zustand, in welchem das Reifenmodell gerollt wird (was hierin nachfolgend Rollen des Reifens genannt wird) wird ein Fluidbereich modelliert, der beispielsweise 2 m oder mehr (ein Teil für eine Umdrehung des Reifens oder mehr) in der Vorwärtsfahrrichtung ist. Ein so modelliertes Fluidmodell ist in 9A und 9B gezeigt. 9A ist eine perspektivische Ansicht des Fluidmodells und 9B ist eine Draufsicht auf das Fluidmodell.
Wenn die Konstruktion des Fluidmodells beendet ist, wie es oben beschrieben ist, geht die Operation weiter zu einem Schritt 106 in 3, um ein Straßenflächenmodell zu konstruieren und um den Zustand der Straßenfläche einzugeben. In diesem Schritt 106 wird die Straßenfläche modelliert und wird eine Eingabe gemacht, um die modellierte Straßenfläche in den tatsächlichen Zustand der Straßenfläche einzustellen. Beim Modellieren der Straßenfläche wird die Geometrie der Straßenfläche dadurch modelliert, dass sie in Elemente aufgeteilt wird, und wird der Straßenflächenzustand durch Auswählen und Einstellen des Reibkoeffizienten μ der Straßenfläche eingegeben. Das bedeutet, dass deshalb, weil es Reibkoeffizienten μ der Straßenfläche entsprechend den trockenen, nassen, eisigen, mit Schnee behafteten, nicht gepflasterten und anderen Zuständen in Abhängigkeit vom Straßenflächenzustand gibt, ein tatsächlicher Zustand der Straßenfläche durch Auswählen eines geeigneten Werts für den Reibkoeffizienten μ wiedergegeben werden kann. Zusätzlich genügt es, wenn das Straßenflächenmodell in Kontakt mit wenigstens einem Teil des vorgenannten Fluidmodells ist, und es kann innerhalb des Fluidmodells angeordnet sein.
Nachdem der Straßenflächenzustand so eingegeben ist, werden Grenzzustände in einem Schritt 108 in 2 eingestellt. Da ein Teil des Reifenmodells in einem Teil des Fluidmodells vorhanden ist, ist es nötig, das Verhalten des Reifens und des Fluids durch Zuteilen von analytischen Grenzzuständen zu dem Fluidmodell und dem Reifenmodell zu simulieren. Diese Prozedur unterscheidet sich zwischen dem Fall eines Rollens des Reifens und dem Fall eines Nichtrollens des Reifens. Diese Auswahl zwischen dem Fall eines Rollens des Reifens und dem Fall eines Nichtrollens des Reifens kann im Voraus eingegeben werden oder kann zu Beginn einer Ausführung diese Verarbeitung ausgewählt werden, oder beide Fälle können ausgeführt werden, und einer kann nach einem Bestimmen von beiden Fällen ausgewählt werden.
Beim Einstellen von Grenzzuständen im Fall eines Rollens des Reifens im Schritt 108 in 2 wird die in 10 gezeigte Verarbeitungsroutine ausgeführt. Zuerst geht die Operation weiter zu einem Schritt 144, um Grenzzustände in Bezug auf ein Einfließen und ein Ausfließen zum Fluidmodell (Fluidbereich) 20 zuzuteilen. Wie es in 12 gezeigt ist, werden diese Grenzzustände in Bezug auf ein Einfließen und ein Ausfließen unter der Annahme behandelt, dass das Fluid von der obersten Oberfläche 20A des Fluidmodells (Fluidbereichs) 20 frei nach außen fließt, und dass die anderen Oberflächen, einschließlich der Vorderfläche 20B, der Rückseitenfläche 20C, den Seitenflächen 20D und der Bodenfläche 20E, Wände (kein Einfließen und auch kein Ausfließen) sind. In einem nachfolgenden Schritt 146 wird ein interner Druck dem Reifenmodell zugeteilt. In einem nachfolgenden Schritt 148 werden wenigstens eines von einem Drehversatz und einem Versatz für ein Geradeausfahren (der Versatz kann eine Kraft oder eine Geschwindigkeit sein) sowie eine vorbestimmte Last dem Reifenmodell zugeteilt. Übrigens kann in einem Fall, in welchem die Reibung mit der Straßenfläche berücksichtigt wird, nur eines von dem Drehversatz (was eine Kraft oder eine Geschwindigkeit sein kann) und dem Versatz für ein Geradeausfahren (was eine Kraft oder eine Geschwindigkeit sein kann) zugeteilt werden.
Zusätzlich wird beim Einstellen von Grenzzuständen im Fall eines Nichtrollens des Reifens im Schritt 108 in 2 die in 11 gezeigte Verarbeitungsroutine ausgeführt. Zuerst werden in einem Schritt 150 Grenzzustände in Bezug auf ein Einfließen und ein Ausfließen dem Fluidmodell zugeteilt. Hier ist zum Durchführen der Analyse im eingeschwungenen Zustand angenommen, dass das Reifenmodell in der Vorwärtsfahrrichtung stationär ist, und ein Fluidmodell wird betrachtet, bei welchem das Fluid in Richtung zu dem Reifenmodell mit einer Vorwärtsfahrgeschwindigkeit fließt. Das bedeutet, dass in einem Schritt 152 die Fließgeschwindigkeit dem Fluid im Fluidmodell (Fluidbereich) zugeteilt wird. Wie es in 13 gezeigt ist, ist in Bezug auf die Grenzzustände in Bezug auf ein Einfließen und ein Ausfließen angenommen, dass das Fluid durch die Vorderfläche des Fluidmodells (Fluidbereichs) 20 mit der Vorwärtsfahrgeschwindigkeit herein fließt und von der Rückseitenfläche herausfließt, und dass die oberste Oberfläche, die Seitenflächen und die untere Oberfläche gleich denjenigen im Fall eines Nichtrollens sind. Dann wird in einem Schritt 154 ein innerer Druck dem Reifenmodell zugeteilt und in einem nachfolgenden Schritt 156 wird eine vorbestimmte Last dem Reifenmodell zugeteilt.
Wenn die Verarbeitung der Anfangsmodell-Konstruktionsverarbeitung (Schritt 200) beendet ist, geht die Operation weiter zu einem Schritt 202 in 35, in welchem eine Objektfunktion, die eine physikalische Größe zum Auswerten einer Reifenleistungsfähigkeit darstellt, eine Beschränkung zum Beschränken der Querschnittsform des Reifens und eine Entwurfsvariable, die die Querschnittsform des Reifens bestimmt, bestimmt werden.
Bei diesem Ausführungsbeispiel werden die Objektfunktion OBJ und die Beschränkung G in einer Reihenfolge zum Entwerfen der Konfiguration der Karkassenlinie zum Maximieren der Gürtelspannung in der Umfangsrichtung des Reifens, wenn er mit Luft aufgepumpt ist, definiert, um die Lenkstabilität zu verbessern.
Objektfunktion OBJ: Die Gesamtsumme in der Breitenrichtung des Reifens von Komponenten der Gürtelspannung, die in der Umfangsrichtung des Reifens wirkt
Beschränkung G: Ein Peripheriewert der Karkassenlinie ist innerhalb von ±5 % des Peripheriewerts der Karkassenlinie des Basismodells des Reifens.
Es sollte beachtet werden, dass der vorgenannte Peripheriewert der Karkassenlinie als die Gesamtsumme von Abständen zwischen Knoten (Punkten einer Schnittstelle zwischen der Karkassenlinie und der jeweiligen normalen Linie) in der Karkassenlinie, die in einer Domäne angeordnet sind, die die Reifenform ändert, berechnet werden kann.
Zusätzlich wird die Konfiguration der Karkassenlinie, die eine Entwurfsvariable ist, durch eine Lagrange-Interpolationsroutine, die in 36 gezeigt ist, zum Approximieren einer Kurve bestimmt. In einem Schritt 230 in dieser Lagrange-Interpolationsroutine wird ein Referenzpunkt P im Inneren des Reifens eingestellt, wie es in 37 gezeigt ist. In einem nachfolgenden Schritt 232 wird die Domäne von einem Knoten q₁ in der Nähe eines Gürtelendes zu einem Knoten q₂ in einer Nähe des Teils, der durch die Felge beschränkt ist, als die Domäne zum Ändern der Form des Reifens spezifiziert. In einem Schritt 234 wird durch Verwenden einer geraden Linie, die den Knoten q₁ und den Referenzpunkt P verbindet, als Referenzlinie ein Anstiegswinkel θ, der ein durch diese Referenzlinie und die gerade Linie, die den Knoten q₂ und den Referenzpunkt P verbindet, gebildeter Winkel ist, berechnet. In einem Schritt 236 wird ein Winkelinkrement dθ gemäß der folgenden Formel berechnet: dθ = θ/die Ordnung einer Lagrange-Interpolation ... (1)
Es sollte beachtet werden, dass die Ordnung einer Lagrange-Interpolation durch den Anwender im Voraus eingegeben wird.
In einem Schritt 238 werden, wie es in 38 gezeigt ist, Phantomlinien L₁, L₂, L₃, für jeweilige Winkelinkremente dθ mit der Referenzlinie als Referenz eingestellt angenommen und werden normale Linie nl₁, nl₂, nl₃, ..., die den jeweiligen Phantomlinien am Nächsten sind, ausgewählt. In einem nachfolgenden Schritt 240 werden, wie es in 39 gezeigt ist, Abstände r₁, r₂, r₃, ... (hierin nachfolgend in einer allgemeinen Formel als r_i ausgedrückt, wobei i = 1, 2, 3, ...; die Ordnung der Lagrange-Interpolation-1) zwischen dem Referenzpunkt P und den innersten Knoten Q₁, Q₂, Q₃, ..., auf den ausgewählten normalen Linien nl₁, nl₂, nl₃, sowie Anstiegswinkel Q₁, Q₂, Q₃, ... (hierin nachfolgend in einer allgemeinen Formel als θ_i ausgedrückt, wobei i = 1, 2, 3, ...; die Ordnung der Lagrange-Interpolation-1) bei den Knoten Q₁, Q₂, Q₃, ... berechnet. Dann wird im Schritt 242 der Abstand r_i als eine Entwurfsvariable eingestellt.
Nachdem die Objektfunktion OBJ, die Beschränkung G und die Entwurfsvariable r_i somit bestimmt sind, wird in einem Schritt 204 in 35 eine anfängliche Reifenleistungs- Schätzverarbeitung ausgeführt. Bei dieser Reifenleistungsfähigkeits-Schätzverarbeitung wird die Verarbeitung von Teilen der in 2 (Schritte 110 bis 122 in 2) gezeigten Verarbeitungsroutine ausgeführt, und die Berechnung einer Verformung des Reifenmodells als Analyse A und die Berechnung des Fluids (eine Fließberechnung) als Analyse B werden auf der Basis der numerischen Modelle durchgeführt, die konstruiert oder eingestellt worden sind. Bei diesem Ausführungsbeispiel werden zum Erhalten eines Übergangszustands die Berechnung einer Verformung des Reifenmodells und die Berechnung des Fluids des Fluidmodells jeweils unabhängig innerhalb von 1 msek durchgeführt und werden Grenzzustände zwischen ihnen für alle 1 msek aktualisiert.
Als Nächstes wird in einem Schritt 110 in 2 die Berechnung einer Verformung des Reifenmodells (Analyse A) durchgeführt. In einem nachfolgenden Schritt 112 wird eine Bestimmung diesbezüglich durchgeführt, ob die verstrichene Zeit 1 msek oder weniger ist oder nicht. Wenn die Antwort im Schritt 112 JA ist, springt die Operation zurück zum Schritt 110, um die Berechnung der Verformung des Reifenmodells wieder durchzuführen. Wenn die Antwort im Schritt 112 NEIN ist, geht die Operation weiter zu einem Schritt 114, um die Berechnung des Fluids (Analyse B) durchzuführen. In einem nachfolgenden Schritt 116 wird eine Bestimmung diesbezüglich durchgeführt, ob die verstrichene Zeit 1 msek oder weniger ist oder nicht. Wenn die Antwort JA ist, springt die Operation zurück zum Schritt 114, um die Berechnung des Fluids wieder durchzuführen. Wenn die Antwort im Schritt 116 NEIN ist, geht die Operation weiter zum Schritt 118.
(Analyse A) Berechnung einer Verformung des Reifenmodells
Die Berechnung einer Verformung des Reifenmodells wird auf der Basis der Methode der finiten Elemente unter Verwendung des Reifenmodells und der gegebenen Grenzzustände durchgeführt. Zum Erhalten eines Übergangszustands wird die Berechnung einer Verformung des Reifenmodells wiederholt, während die verstrichene Zeit (die unabhängige verstrichene Zeit) 1 msek oder weniger ist, und nach dem Verstreichen von 1 msek geht die Operation weiter zu der nachfolgenden Berechnung (Fluid).
(Analyse B) Berechnung des Fluids
Die Berechnung des Fluids wird auf der Basis der Methode der finiten Elemente unter Verwendung des Fluidmodells und der gegebenen Grenzzustände durchgeführt. Zum Erhalten eines Übergangszustands wird die Berechnung des Fluids wiederholt, während die verstrichene Zeit (die unabhängige verstrichene Zeit) 1 msek oder weniger ist, und nach dem Verstreichen von 1 msek geht die Operation weiter zu der nachfolgenden Berechnung (Verformung des Reifenmodells).
Es sollte beachtet werden, dass die Berechnung zuerst mit entweder der Analyse A oder der Analyse B gestartet werden kann oder die Berechnungen parallel bewirkt werden können. Das bedeutet, dass die Schritte 110 und 112 einerseits und die Schritte 114 und 116 andererseits bezüglich der Reihenfolge verschoben werden können.
Zusätzlich ist, obwohl bei den vorgenannten Berechnungen (Analyse A und Analyse B) eine Beschreibung für den Fall angegeben worden ist, bei welchem die Berechnung während einer bevorzugten verstrichenen Zeit wiederholt durchgeführt wird, d.h. der verstrichenen Zeit (der unabhängigen verstrichenen Zeit) von 1 msek oder weniger, die verstrichene Zeit bei der vorliegenden Erfindung nicht auf 1 msek beschränkt ist, und es möglich ist, eine verstrichene Zeit von 10 msek oder weniger anzunehmen. Die bevorzugte verstrichene Zeit ist 1 msek oder weniger, und es ist bevorzugter möglich, eine verstrichene Zeit von 1 μsek oder weniger anzunehmen. Weiterhin können als diese verstrichene Zeit unterschiedliche Zeitdauern für die Analyse A und die Analyse B eingestellt werden.
In einem nachfolgenden Schritt 118 wird, nachdem unabhängige Berechnungen jeweils für 1 msek jeweils in Bezug zu der Berechnung einer Verformung des Reifenmodells und die Berechnung des Fluids durchgeführt sind, um eine Verbindung zwischen ihnen zu bilden, die Grenzfläche des Fluidmodells entsprechend der Verformung des Reifenmodells erkannt, und die Grenzzustände werden aktualisiert (wovon Details später beschrieben werden). In diesem Schritt 118 wird nach dem Aktualisieren der Grenzzustände der bei der Berechnung des Fluids berechnete Druck zu dem Reifenmodell als Grenzzustand (Oberflächenkraft) des Reifenmodells hinzugefügt, so dass die Verformung des Reifenmodells bei einer nachfolgenden Berechnung einer Verformung des Reifenmodells (Analyse A) berechnet werden wird. Das bedeutet, dass die Oberflächengeometrie des Reifenmodells nach einer Verformung auf der Fluidseite in die Grenzzustände als neue Wand eingebaut ist, während auf der Reifenmodellseite der Druck des Fluids in die Grenzzustände als die Oberflächenkraft eingebaut ist, die auf das Reifenmodell ausgeübt wird. Durch Wiederholen dieses Schritts für alle 1 msek ist es möglich, einen Übergangsfluss in Bezug auf die Schätzung einer Reifenleistungsfähigkeit künstlich zu erzeugen. Hier ist 1 msek die Zeit, innerhalb welcher es möglich ist, den Prozess ausreichend darzustellen, in welchem das Muster innerhalb der Bodenkontaktebene sich einer Verformung aufgrund des Rollens des Reifens unterzieht.
Es sollte beachtet werden, dass, obwohl bei der obigen Beschreibung die wiederholte Zeit (die unabhängige verstrichene Zeit) für einen Einbau in die Grenzzustände auf 1 msek oder weniger eingestellt ist, die vorliegende Erfindung nicht auf 1 msek beschränkt ist, und es möglich ist, eine Zeitdauer von 10 msek oder weniger anzunehmen. Die bevorzugte verstrichene Zeit ist 1 msek oder weniger, und bevorzugter ist es möglich, eine Zeitdauer von 1 μsek oder weniger anzunehmen.
In einem nachfolgenden Schritt 120 wird eine Bestimmung diesbezüglich durchgeführt, ob die Berechnungen beendet worden sind oder nicht. Wenn die Antwort im Schritt 120 JA ist, geht die Operation weiter zu einem Schritt 122, während dann, wenn die Antwort im Schritt 120 NEIN ist, die Operation zum Schritt 110 zurückspringt, um die unabhängigen Berechnungen einer Verformung des Reifenmodells und des Fluids wieder für jeweils 1 msek durchzuführen. Übrigens ist es möglich, die folgenden Beispiele als spezifische Methoden für eine Bestimmung zu nennen.
In einem Fall, in welchem das Reifenmodell ein nicht gerolltes Modell oder ein gerolltes Modell mit einem Muster am vollen Umfang ist, wird die Berechnung wiederholt, bis die physikalischen Größen des Objekts (Fluidreaktionskraft, Druck, Fließgeschwindigkeit, etc.) derart angesehen werden können, dass sie in eingeschwungenen Zuständen sind (Zuständen, in welchen die physikalischen Größen derart angesehen werden können, dass sie dieselben wie diejenigen sind, die zuvor berechnet sind). Wenn die Berechnung beendet ist, wird JA als die Antwort bei der Bestimmung gegeben. Alternativ dazu wird die Berechnung wiederholt, bis die Verformung des Reifenmodells derart angesehen werden kann, dass sie im eingeschwungenen Zustand ist. Weiterhin kann die Berechnung beendet werden, wenn eine vorbestimmte Zeit verstrichen ist. Die vorbestimmte Zeit ist in diesem Fall vorzugsweise 100 msek und darüber und bevorzugter 300 msek oder darüber.
In einem Fall, in welchem das Reifenmodell ein gerolltes Modell ist oder ein Modell, bei welchem nur ein Teil des Musters modelliert ist, wird die Berechnung wiederholt, bis die Verformung des Musterteils, der Subjekt einer Analyse ist, fertig gestellt ist, und wenn die Berechnung beendet ist, wird JA als die Antwort bei der Bestimmung gegeben. Die Verformung der Musterteileinrichtung bezieht sich auf die Verformung, die für die Zeit andauert, für welche der Musterteil in Kontakt mit dem Straßenflächenmodell aufgrund eines Rollens gebracht wird, bis er sich weg von dem Straßenflächenmodell bewegt, oder ab der Zeit, zu welcher der Musterteil in Kontakt mit dem Fluidmodell aufgrund eines Rollens gebracht wird, bis er in Kontakt mit dem Straßenflächenmodell gelangt. Diese Verformung des Musterteils kann von der Zeit an erfolgen, zu welcher der Reifenteil in Kontakt mit einem jeweiligen der Modelle gebracht wird, nachdem der Reifen um eine Umdrehung oder mehr gerollt ist. Weiterhin kann die Berechnung beendet werden, wenn eine vorbestimmte Zeit verstrichen ist. Die vorbestimmte Zeit ist in diesem Fall vorzugsweise 100 msek oder darüber und bevorzugter 300 msek oder darüber.
Als Nächstes wird eine detaillierte Beschreibung des Schritts 118 in 2 angegeben werden. Bei der Verarbeitung, bei welcher die Grenzfläche des Fluids entsprechend der Verformung des Reifenmodells erkannt wird und die Grenzzustände hinzugefügt werden, wird die in 14 gezeigte Verarbeitungsroutine ausgeführt. Zuerst wird in einem Schritt 158, um zu bestimmen, welcher Teil des Fluidmodells (Fluidbereichs) 20 in einem Reifenmodell 30 versteckt ist, der interferierende Teil 40 zwischen dem Fluidmodell 20 und dem Reifenmodell 30 berechnet (siehe 15). Diese Berechnung wird in Bezug auf alle Elemente (Fluidelemente) durchgeführt, die durch Aufteilen des Fluidmodells 20, d.h. des Fluidbereichs, in Unterbereiche erhalten werden.
In einem nachfolgenden Schritt 160 wird eine Bestimmung diesbezüglich durchgeführt, ob das Fluidmodell im Reifenmodell vollständig versteckt ist oder nicht. Wenn das Fluidmodell im Reifenmodell vollständig versteckt ist, wird JA als die Antwort bei der Bestimmung im Schritt 160 gegeben, und die Operation geht weiter zu einem Schritt 162, in welchem deshalb, weil dieses Element innerhalb des Reifenmodells ist und das Einfließen und Ausfließen des Fluids nicht stattfindet, ein Grenzzustand zu ihm als Wand hinzugefügt wird.
Andererseits geht dann, wenn die Antwort im Schritt 160 NEIN ist, die Operation weiter zu einem Schritt 164, um zu bestimmen, ob ein Teil des Fluidelements im Reifenmodell versteckt ist oder nicht. Wenn ein Teil des Fluidelements im Reifenmodell versteckt ist, wird JA als die Antwort bei der Bestimmung im Schritt 164 gegeben, und in einem nachfolgenden Schritt 166 wird eine Schnittfläche, d.h. eine Ebene, die das Fluidelement durch eine Fläche 32 des Reifenmodells 30 schneidet, berechnet (siehe 16A und 16B). In einem nachfolgenden Schritt 168 wird ein Fluidelement 22 durch diese Schnittfläche weiter geteilt. In einem nachfolgenden Schritt 170 wird der Bereich 22a, der nicht im Reifenmodell versteckt ist, unter den aufgeteilten Fluidelementen neu als Fluidmodell (Fluidbereich) definiert, und dieser Teil wird bei der Berechnung des Fluids verwendet. Zusätzlich ist die Ebene, die der Schnittfläche des neuen Fluidelements entspricht, in Kontakt mit dem Reifenmodell, und ein Grenzzustand wird als Wand dorthin hinzugefügt.
Es sollte beachtet werden, dass deshalb, weil die Aufteilung der aufgeteilten Fluidelemente in weitere kleinere Teile zu einer Erhöhung bezüglich der Rechenzeit führt und daher nicht erwünscht ist. Somit ist es vorzuziehen, eine Grenze für die Aufteilung der Fluidelemente einzustellen (in diesem Fall eine Grenze dafür, dass ein einmal aufgeteiltes Element nicht unterteilt wird).
In einem nachfolgenden Schritt 172 wird eine Bestimmung diesbezüglich durchgeführt, ob die oben beschriebene Verarbeitung für alle Fluidelemente ausgeführt worden ist oder nicht. Wenn ein nicht verarbeitetes Fluidelement übrig bleibt, wird NEIN als die Antwort im Schritt 172 gegeben, und die Operation springt zurück zum Schritt 158. Andererseits endet diese Routine dann, wenn die oben beschriebene Verarbeitung für alle Fluidelemente behandelt worden ist. Infolge davon ist es möglich, die Oberflächengeometrie des Reifenmodells in die Berechnung des Fluids als Grenzzustände einzubauen.
Somit kann die Technik, durch welche das Reifenmodell und das Fluidmodell auf eine sich teilweise überlagernde Weise definiert werden können, die Zeit und die Schwierigkeit wesentlich reduzieren, die bei der Konstruktion eines berechneten Modells erforderlich sind. Weiterhin ist es durch Schneiden des Fluidmodells, das im Reifenmodell teilweise versteckt ist, möglich, ein großes anfängliches Fluidnetz zu erhalten, mit dem Ergebnis, dass es möglich ist, eine Erhöhung bezüglich der Rechenzeit aufgrund einer Erhöhung bezüglich der Anzahl von Fluidelementen zu verhindern, um es dadurch möglich zu machen, die Leistungsfähigkeitsschätzung effizient durchzuführen.
Nach einem solchen Durchführen der Analyse A, der Analyse B und der Änderung bezüglich der Grenzzustände für ihre Verbindung springt die Operation zurück zur Analyse A und die Berechnung wird unter den geänderten Grenzzuständen durchgeführt. Dieser Schritt wird bis zur Beendigung der Berechnung wiederholt, und wenn die Berechnung beendet ist, wird JA als die Antwort im Schritt 120 in 2 gegeben, und die Operation geht weiter zum Schritt 122, um die Ergebnisse der Berechnung als die Ergebnisse einer Schätzung auszugeben und die Ergebnisse einer Schätzung auszuwerten.
Obwohl oben eine Beschreibung für den Fall angegeben worden ist, in welchem die Analyse A, die Analyse B und die Änderung bezüglich der Grenzzustände wiederholt werden, und wenn die Berechnung beendet ist, die Ergebnisse einer Berechnung ausgegeben (ausgewertet) werden, während die wiederholte Berechnung gerade durchgeführt wird, können die Ergebnisse einer Berechnung zu dem Zeitpunkt ausgegeben werden, und ihre Ausgabe kann ausgewertet werden, oder ihre Ausgaben können aufeinander folgend ausgewertet werden. Anders ausgedrückt können Ausgaben und Auswertungen während der Berechnung durchgeführt werden.
Es ist möglich, als die Ausgabe der Ergebnisse einer Schätzung Werte oder Verteilungen der Fließgeschwindigkeit, des Volumens eines Flusses, des Drucks, der Energie und von ähnlichem anzunehmen. Spezifische Beispiele für die Ausgabe der Ergebnisse einer Schätzung enthalten die Ausgabe einer Fluidreaktionskraft, die Ausgabe und die Visualisierung des Fluidflusses und die Ausgabe und die Visualisierung der Verteilung eines Wasserdrucks. Die Fluidreaktionskraft ist die Kraft, mit welcher das Fluid (z.B. Wasser) den Reifen nach oben drückt (siehe 22). Der Fluidfluss kann aus dem Geschwindigkeitsvektor des Fluids berechnet werden, und wenn sein Fluss, das Reifenmodell und seine Umgebungen und das Muster und seine Umgebungen alle zusammen in einem Diagramm oder ähnlichem dargestellt werden, kann der Fluidfluss visualisiert werden. In Bezug auf die Visualisierung der Verteilung eines Wasserdrucks des Fluids genügt es, wenn das Reifenmodell und seine Umgebungen und das Muster und seine Umgebungen in einem Diagramm ausgedruckt werden, und Werte eines Wasserdrucks auf dem Diagramm in entsprechenden Farben und Mustern dargestellt werden.
Zusätzlich ist es möglich, als die Auswertung unter anderem eine subjektive Auswertung anzunehmen (eine Bestimmung diesbezüglich, ob das Fluid ruhig an dem Gesamten fließt, in Bezug auf das Vorhandensein einer Störung in der Richtung des Flusses, etc.) sowie solche Kriterien, wie ob ein Druck und eine Energie sich lokal nicht erhöht haben, ob ein nötiges Volumen eines Flusses erhalten worden ist, ob eine hydrodynamische Kraft sich nicht erhöht hat, ob der Fluss nicht stagniert hat, usw. Weiterhin ist es in dem Fall des Musters möglich, anzunehmen, ob das Fluid entlang der Vertiefungen fließt. Zusätzlich ist es in dem Fall des Reifenmodells möglich, anzunehmen, ob das Ausmaß eines Sprühens nach vorn groß ist, in welchem Fall der Reifen, wenn sich der Reifen dreht, an seiner Bodenkontaktfläche und in seiner Umgebung das Fluid, wie beispielsweise Wasser, ansaugt und es nach vorne stößt, und ob das Fluid in lateraler Richtung auf der Straßenfläche fließt.
Es sollte beachtet werden, dass in Bezug auf die Auswertung der Ergebnisse einer Schätzung ein Auswertungswert bestimmt werden kann, in dem numerisch ausgedrückt wird, bis zu welchem Ausmaß die Ausgabewerte und die Verteilung der Ausgabewerte mit vorbestimmten zulässigen Werten und zulässigen Charakteristiken übereinstimmen, indem die Ausgabewerte der Ergebnisse einer Schätzung und die Verteilung der Ausgabewerte verwendet werden.
Demgemäß ist es aus der Auswertung der Ergebnisse einer Schätzung möglich, zu bestimmen, ob die geschätzte Leistungsfähigkeit zufrieden stellend ist oder nicht. Diese Bestimmung kann durch eine Eingabe von einer Tastatur aus durchgeführt werden oder nach einem Einstellen eines zulässigen Bereichs im Voraus in Bezug auf den vorgenannten Auswertungswert kann eine Bestimmung durchgeführt werden, dass die geschätzte Leistungsfähigkeit zufrieden stellend ist, wenn der Wert einer Auswertung der Ergebnisse einer Schätzung in den zulässigen Bereich fällt.
Wenn die geschätzte Leistungsfähigkeit in Bezug auf die Soll-Leistungsfähigkeit als Ergebnis der Auswertung der geschätzten Leistungsfähigkeit nicht zufrieden stellend ist, kann die Verarbeitung zu diesem Zeitpunk gestoppt werden und kann der Entwurf des Reifens noch einmal gestartet werden (die vorangehende Verarbeitung wird wieder ausgeführt) nach einem Ändern (Korrigieren) des Vorschlagsentwurfs. Alternativ dazu können die Ergebnisse einer Auswertung der geschätzten Leistungsfähigkeit gespeichert werden und auf sie kann zur Zeit einer Optimierung Bezug genommen werden.
Nachdem die anfängliche Reifenleistungsfähigkeits-Schätzverarbeitung somit beendet ist, geht die Operation weiter zu einem Schritt 206 in 35, in welchem ein Anfangswert OBJo der Objektfunktion OBJ und ein Anfangswert Go der Beschränkung G, wenn die Entwurfsvariable r_i bei einem Anfangswert ro ist, berechnet werden.
In einem nachfolgenden Schritt 208 wird die Entwurfsvariable r_i um Δr_i jeweils geändert, um das Basismodell des Reifens zu ändern. In einem nachfolgenden Schritt 210 wird ein Abstand r_m zwischen dem Referenzpunkt P und einem innersten Knoten, der ein anderer als der innerste Knoten Q_i entsprechend der Entwurfsvariable ist, gemäß der folgenden Formeln berechnet:
wobei θ_m ein Anstiegswinkel ist, der zwischen der Referenzlinie und einer geraden Linie ausgebildet ist, die diesem Knoten und den Referenzpunkt P verbindet.
Zusätzlich wird in einem Schritt 210 ein Abstand zwischen dem innersten Knoten Q_i und einem Knoten auf der normalen Linie, der ein anderer als der innerste Knoten ist (ein Knoten auf der Karkassenlinie), d.h. jedem Knoten auf der Linie OL, die die Außenkonfiguration des Reifens darstellt, auf der Linie PL für eine nach oben gerichtete Gewebelage, und auf den Linien B1, B2, die die Linien darstellen, bestimmt. Der so bestimmte Abstand wird zu den Koordinaten bei dem innersten Knoten Q_i addiert, um die Koordinaten des Knotens, der ein anderer als der innerste Knoten ist, auf der normalen Linie zu bestimmen. Somit wird die Querschnittsform des Reifens, nachdem die Entwurfsvariable um Δr_i geändert ist, d.h. ein korrigiertes Modell des Reifens bestimmt.
Wenn das korrigierte Modell des Reifens so bestimmt ist, wird in einem nachfolgenden Schritt 212 eine Reifenleistungsfähigkeits-Schätzverarbeitung des korrigierten Reifenmodells auf dieselbe Weise wie im oben angegebenen Schritt 204 ausgeführt (d.h. die Verarbeitung in den Schritten 110 bis 122 in 2). Übrigens ist es im Schritt 212 dann, wenn die Reifenleistungsfähigkeits-Schätzverarbeitung ausgeführt wird, auf dieselbe Weise, wie es oben beschrieben ist, möglich, aus der Auswertung der Ergebnisse einer Schätzung zu bestimmen, ob die geschätzte Leistungsfähigkeit zufrieden stellend ist. Diese Bestimmung kann durch eine Eingabe von einer Tastatur aus durchgeführt werden, oder nach einem Einstellen eines zulässigen Bereichs im Voraus in Bezug auf den vorgenannten Auswertungswert kann eine Bestimmung durchgeführt werden, dass die geschätzte Leistungsfähigkeit zufrieden stellend ist, wenn der Wert einer Auswertung der Ergebnisse einer Schätzung in den zulässigen Bereich fällt. Andererseits kann dann, wenn die geschätzte Leistungsfähigkeit in Bezug auf die Soll-Leistungsfähigkeit als Ergebnis der Auswertung der geschätzten Leistungsfähigkeit nicht zufrieden stellend ist, die Verarbeitung zu diesem Zeitpunkt gestoppt werden, und der Entwurf des Reifens kann noch einmal begonnen werden (die vorangehende Verarbeitung wird wieder ausgeführt), nach einem Ändern (Korrigieren) des Vorschlagsentwurfs. Alternativ dazu können die Ergebnisse einer Auswertung der geschätzten Leistungsfähigkeit gespeichert werden und auf sie kann Bezug genommen werden, wie es erforderlich ist.
In einem Schritt 214 werden ein Wert OBJ_i der Objektfunktion und ein Wert Gi der Beschränkung, nachdem die Entwurfsvariable um Δr_i geändert ist, in Bezug auf das korrigierte Modell des Reifens berechnet, das im Schritt 210 bestimmt ist. In einem Schritt 216 werden eine Empfindlichkeit dOBJ/dr_i der Objektfunktion, welche ein Verhältnis eines Änderungsbetrags der Objektfunktion zu einem Einheitsänderungsbetrag der Entwurfsvariable ist, sowie eine Empfindlichkeit dG/dr_i der Beschränkung, welche ein Verhältnis eines Änderungsbetrags der Beschränkung zu einem Einheitsänderungsbetrag der Entwurfsvariablen ist, für jede Entwurfsvariable gemäß der folgenden Formeln berechnet:
Mittels dieser Empfindlichkeiten ist es möglich, zu schätzen, bis zu welchem Ausmaß der Wert der Objektfunktion und der Wert der Beschränkung sich ändern, wenn die Entwurfsvariable um Δr_i geändert wird. Es sollte beachtet werden, dass diese Empfindlichkeiten manchmal analytisch in Abhängigkeit von der beim Modellieren des Reifens und der Art der Entwurfsvariablen verwendeten Technik bestimmt werden, in welchem Fall die Berechnung des Schritts 214 unnötig wird.
In einem nachfolgenden Schritt 218 wird der Änderungsbetrag der Entwurfsvariablen, der die Objektfunktion maximiert, während die Beschränkung erfüllt wird, mittels einer mathematischen Programmierung unter Verwendung des Anfangswerts OBJo der Objektfunktion, des Anfangswerts Go der Beschränkung, des Anfangswerts ro der Entwurfsvariablen und der Empfindlichkeiten geschätzt. In einem Schritt 220 wird durch Verwenden dieses geschätzten Werts der Entwurfsvariablen ein korrigiertes Modell des Reifens in einer Methode bestimmt, die gleich derjenigen des Schritts 210 ist, und ein Wert der Objektfunktion wird berechnet.
Nachdem das korrigierte Modell des Reifens in diesem Schritt 220 bestimmt ist, wird in einem nachfolgenden Schritt 222 eine Reifenleistungsfähigkeits-Schätzverarbeitung des korrigierten Reifenmodells auf dieselbe Weise wie im oben angegebenen Schritt 204 ausgeführt (d.h. die Verarbeitung in den Schritten 110 bis 122 in 2). Übrigens ist es im Schritt 222 dann, wenn die Reifenleistungsfähigkeits-Schätzverarbeitung ausgeführt wird, auf dieselbe Weise, wie es oben beschrieben ist, auf der Auswertung der Ergebnisse einer Schätzung möglich, zu bestimmen, ob die geschätzte Leistungsfähigkeit zufrieden stellend ist oder nicht. Diese Bestimmung kann durch Eingabe von einer Tastatur aus durchgeführt werden, oder nach einem Einstellen eines zulässigen Bereichs im Voraus in Bezug auf den vorgenannten Auswertungswert kann eine Bestimmung durchgeführt werden, dass die geschätzte Leistungsfähigkeit zufrieden stellen d ist, wenn der Wert einer Auswertung der Ergebnisse einer Schätzung in den zulässigen Bereich fällt. Andererseits kann dann, wenn die geschätzte Leistungsfähigkeit in Bezug auf die Soll-Leistungsfähigkeit als Ergebnis der Auswertung der geschätzten Leistungsfähigkeit nicht zufrieden stellend ist, die Verarbeitung zu diesem Zeitpunkt gestoppt werden, und der Entwurf des Reifens kann noch einmal gestartet werden (die vorangehende Verarbeitung wird wieder ausgeführt) nach einem Ändern (Korrigieren) des Vorschlagsentwurfs. Alternativ dazu können die Ergebnisse einer Auswertung der geschätzten Leistungsfähigkeit gespeichert werden und auf sie kann Bezug genommen werden, wie es erforderlich ist.
In einem nachfolgenden Schritt 224 wird eine Bestimmung diesbezüglich durchgeführt, ob der Wert der Objektfunktion konvergiert hat oder nicht, indem ein im Voraus eingegebener Schwellenwert mit der Differenz zwischen dem Wert OBJ der Objektfunktion, die im Schritt 220 berechnet ist, und dem Anfangswert OBJo der Objektfunktion, die im Schritt 206 berechnet ist, verglichen wird. Wenn der Wert der Objektfunktion nicht konvergiert hat, werden die Schritte 206 bis 224 wiederholt ausgeführt, indem als der Anfangswert der Wert der im Schritt 218 bestimmten Entwurfsvariablen als der Anfangswert eingestellt wird. Wenn bestimmt wird, dass der Wert der Objektfunktion konvergiert hat, wird der Wert der Entwurfsvariablen zu diesem Zeitpunkt als der Wert der Entwurfsvariablen eingestellt, der die Objektfunktion maximiert, während die Beschränkung erfüllt wird, und die Form des Reifens wird im Schritt 226 durch Verwenden dieses Werts der Entwurfsvariablen bestimmt.
Somit wird bei diesem Ausführungsbeispiel eine Entwurfsvariable, die einen optimalen Wert der Objektfunktion zuteilt, der die Beschränkung erfüllt, bestimmt, während das Reifenmodell, das Fluidmodell und der Straßenflächenzustand simuliert werden, und der Reifen wird auf der Basis dieser Entwurfsvariablen entworfen. Daher wird, ungleich dem herkömmlichen Entwurf und der herkömmlichen Entwicklung basierend auf einer empirischen Methode, der Prozess im Bereich vom Entwurf eines besten Modes bis zu der Leistungsfähigkeitsauswertung des entworfenen Reifens möglich, der hauptsächlich auf einer Computerberechnet basiert. Somit ist es möglich, eine bemerkenswert hohe Effizienz zu erreichen, um dadurch eine Reduzierung bezüglich der Kosten zuzulassen, die bei einer Entwicklung erforderlich sind.
Obwohl bei dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel die Lagrange-Interpolationsmethode und ähnliches als Methoden zum Darstellen der Formen von Linien verwendet werden, kann eine Interpolation zusätzlich zu diesen Methoden durch Verwenden der Kreisbogeninterpolationsmethode oder von Spline-Kurven, B-Spline-Kurven, von Bezier-Kurven, NURBS (nicht einheitlichen rationalen B-Splines) oder von ähnlichem bewirkt werden, die in Mathematical Elements for Computer Graphics (von David F. Rogers und J. Alan Adams) gezeigt sind.
Obwohl bei dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel eine Beschreibung für den Fall angegeben worden ist, in welchem der Reifen durch Verwenden der Konfiguration der Karkassenlinie als die Entwurfsvariable entworfen ist, ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt, und die Konfiguration der Karkassenlinie kann durch Verwenden der Knoten auf der Karkassenlinie geändert werden. Weiterhin können zusätzlich zu der Konfiguration der Karkassenlinie als die Entwurfsvariable die Form der Linie einer nach oben gerichteten Gewebelage, der Linie, die die Außenkonfiguration des Reifens darstellt, der Linien von Verstärkungselementen und von ähnlichem als die Entwurfsvariablen angenommen werden.
Zusätzlich kann dieses Ausführungsbeispiel auf die Bestimmung der Formen einer Vielzahl von Linien angewendet werden. Das bedeutet, dass es möglich ist, die Form der Karkassenlinie, die Form der Linie für eine nach oben gerichtete Gewebelage und die Außenkonfiguration des Reifens zu bestimmen, die eine Lenkstabilität verbessern, ohne den Fahrkomfort des Insassen des Fahrzeugs zu beeinträchtigen. In diesem Fall ist es vorzuziehen, als die Objektfunktion die laterale Steifheit bzw. Festigkeit zu verwenden, die eine physikalische Größe zum Verbessern der Lenkstabilität ist, während es vorzuziehen ist, als die Beschränkung den Zustand anzunehmen, dass eine vertikale natürliche Frequenz 1-ter Ordnung, d.h. eine physikalische Größe zum Beherrschen des Fahrkomforts, fest ist. Es genügt, die Form der Karkassenlinie, die Form der Linie für eine nach oben gerichtete Gewebelage und die Außenkonfiguration des Reifens zu bestimmen, die die laterale Steifheit unter dem Zustand maximieren, dass die vertikale natürliche Frequenz 1-ter Ordnung fest ist. Es genügt, als die Entwurfsvariablen die Linie für eine nach oben gerichtete Gewebelage, und die Linie, die die Außenkonfiguration des Reifens darstellt, anzunehmen. Übrigens kann in Bezug auf die Anzahl von Linien, die als die Entwurfsvariablen anzunehmen sind, eine Vielzahl von z.B. zwei oder mehreren Linien als die Entwurfsvariablen angenommen werden.
Die Bestimmung der Formen einer Vielzahl von Linien kann auf die Bestimmung der Formen eines Wulstfüllers des Reifens und seiner umgebenden Elemente angewendet werden. Das bedeutet, dass es möglich ist, die Form des Wulstfüllers und die Form eines Gummiwulstes zu bestimmen, um den Rollwiderstand abzumildern, ohne die Haltbarkeit des Wulstteils zu beeinträchtigen. In diesem Fall ist es vorzuziehen, den Rollwiderstandswert als die Objektfunktion einzustellen und als die Beschränkung den Zustand anzunehmen, dass die Hauptspannung, die an einem Ende einer nach oben gerichteten Last auftritt, innerhalb von +3 % der Anfangsstruktur ist. Zusätzlich ist es vorzuziehen, als die Entwurfsvariablen Linien zu verwenden, die eine Außenkonfiguration (Maßverteilung) des Wulstfüllers und eine Grenzlinie zwischen dem Gummiwulst und dem Seitengummi definieren.
Zusätzlich kann die Bestimmung der Formen einer Vielzahl von Linien auf die Bestimmung der Dicke von Gürtelschichten in einem Gürtelteil angewendet werden, und es ist möglich, die Maßverteilung der Gürtelschichten zu bestimmen, um den Rollwiderstand abzumildern, ohne die Haltbarkeit des Gürtelteils zu beeinträchtigen. In diesem Fall ist es vorzuziehen, den Rollwiderstandswert als die Objektfunktion zu verwenden und als die Beschränkung den Zustand zu verwenden, dass Hauptspannungen, die bei einem Gürtelende und einem Gewebelagenende unter einer Last auftreten, innerhalb von +3 % der Anfangsstruktur sind. Zusätzlich werden als die Entwurfsvariablen Linien, die die jeweiligen Gürtelschichten darstellen, verwendet, und wenn eine oder eine Vielzahl von Linien geändert wird, ist es möglich, die Maßverteilung der Gürtelschichten zum Optimieren der Objektfunktion zu bestimmen.
Zusätzlich kann die vorliegende Erfindung auf eine Gürtelstruktur angewendet werden. In diesem Fall ist es möglich, die Haltbarkeit durch Minimieren von Spannungskonzentrationen zu verbessern, die im Gürtelteil auftreten, ohne das Gewicht des Gürtelteils zu erhöhen. In diesem Fall ist es vorzuziehen, als die Objektfunktion einen maximalen Wert einer Hauptspannung einzustellen, die zwischen den jeweiligen Gürtelschichten unter einer Last auftritt, und als die Beschränkung den Zustand anzunehmen, dass das gesamte Gewicht des Gürtels innerhalb von +1 % des Gesamtgewichts der Anfangsstruktur ist. Weiterhin ist es möglich, als die Entwurfsvariablen den Winkel, die Platzierung (z.B. die Anzahl von Platzierungen und die Platzierungsstärke) und eine Breite von jeder Gürtelschicht zu verwenden.
Zusätzlich kann die vorliegende Erfindung auf die Bestimmung der Form des Rundungsteils des Reifens angewendet werden. In diesem Fall ist es möglich, die Druckverteilung eines Kontaktbereichs einheitlich zu machen und die Abnutzungswiderstandsfähigkeitsleistungsfähigkeit zu verbessern, ohne die Konfiguration des Bereichs eines Kontakts zwischen dem Reifen und des Bodens zu ändern. In diesem Fall ist es vorzuziehen, als die Objektfunktion eine Standardabweichung einer Druckverteilung im Kontaktbereich einzustellen und als die Beschränkung den Zustand anzunehmen, dass die Kontaktlänge in der Umfangsrichtung des Reifens bei dem Zentrum des Rundungsteils und dem Gürtelende innerhalb von ±5 % der Kontaktlänge bei der Anfangskonfiguration ist. Weiterhin ist es vorzuziehen, als die Entwurfsvariable die Konfiguration des Rundungsteils zu verwenden, die durch eine Lagrange-Interpolationsroutine oder ähnliches bestimmt wird.
Bei einer weiteren Anwendung der Bestimmung der Form des Rundungsteils des Reifens ist es vorzuziehen, als die Objektfunktion eine Standardabweichung einer Druckverteilung im Kontaktbereich einzustellen und als die Beschränkung den Zustand anzunehmen, dass die Kontaktlänge in der Umfangsrichtung des Reifens beim Zentrum des Rundungsteils und beim Gürtelende innerhalb von ±5 % der Kontaktlänge bei der Anfangskonfiguration ist. In Bezug auf die Form des Rundungsteils, der die Entwurfsvariable ist, sollte ein vorbestimmter Bereich des Rundungsteils vorzugsweise durch eine Vielzahl von Kreisbogen approximiert werden.
Zusätzlich kann die vorliegende Erfindung auf die Bestimmung der Konfiguration der Musteroberfläche eines Reifens angewendet werden. In diesem Fall ist es möglich, die Druckverteilung zu einer Zeit einheitlich zu machen, zu welcher das Muster in Kontakt mit dem Boden ist, und die Leistungsfähigkeit für eine Abnutzungsfestigkeit zu verbessern. Es ist vorzuziehen, als die Objektfunktion eine Standardabweichung einer Druckverteilung im Kontaktbereich einzustellen, und als die Beschränkung den Zustand anzunehmen, dass das Gesamtvolumen des Musters innerhalb von ±5 % des Anfangsvolumens ist. Weiterhin ist es in Bezug auf die Konfiguration der Musteroberfläche, die die Entwurfsvariable ist, vorzuziehen, die Musteroberfläche in die Form eines Gitters gemäß der Ordnung einer Lagrange-Interpolation aufzuteilen, die im Voraus eingegeben ist, und als die Entwurfsvariable eine Koordinate in der Richtung der Seite der Dicke des Musters bei jedem so erhaltenen Punkt einzustellen.
Die vorgenannten Bestimmungen müssen nicht unabhängig ausgeführt werden, und verschiedene Kombinationen sind möglich, wie beispielsweise durch gleichzeitiges Ausführen der Bestimmung der Gewebelagenlinien und der Bestimmung der Gürtelstruktur oder durch Ausführen der Bestimmung der Konfiguration des Rundungsteils durch Verwenden der Gewebelagenlinien.
[Fünftes Ausführungsbeispiel]
Als Nächstes wird eine Beschreibung eines fünften Ausführungsbeispiels angegeben werden. Obwohl bei den vorangehenden Ausführungsbeispielen eine Beschreibung für den Fall angegeben worden ist, bei welchem ein Vorschlagsentwurf, der anzunehmen ist, durch Wiederholen der Schätzung und der Auswertung einer Reifenleistungsfähigkeit in Bezug auf einen Vorschlagsentwurf bestimmt wird, während der Vorschlagsentwurf korrigiert wird, wird bei diesem Ausführungsbeispiel ein anzunehmender Vorschlagsentwurf aus einer Vielzahl von Vorschlagsentwürfen bestimmt. Insbesondere wird die Konfiguration einer Karkassenlinie mittels eines Algorithmus genetisch entworfen, um die Gürtelspannung in der Umfangsrichtung des Reifens, wenn er mit Luft aufgepumpt ist, einen maximalen Wert, d.h. einen optimalen Wert, werden zu lassen, um eine Lenkstabilität zu verbessern. Es sollte beachtet werden, dass deshalb, weil der Aufbau dieses Ausführungsbeispiels im Wesentlichen gleich demjenigen der oben beschriebenen Ausführungsbeispiele ist, identische Teile mit denselben Bezugszeichen bezeichnet sein werden und eine detaillierte Beschreibung davon weggelassen sein wird.
40 zeigt eine Verarbeitungsroutine des Programms gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel. In einem Schritt 300 werden Querschnittskonfigurationen von N Reifen einer Modellierung durch eine Technik unterzogen, die die Gürtelspannung in der Umfangsrichtung des Reifens, wenn er mit Luft aufgepumpt ist, numerisch und analytisch bestimmen kann, wie beispielsweise durch die Methode der finiten Elemente, und ein Basismodell des Reifens einschließlich seiner inneren Struktur wird bestimmt. Es sollte beachtet werden, dass N im Voraus durch den Anwender eingegeben wird. Das bei diesem Ausführungsbeispiel verwendete Basismodell des Reifens ist gleich demjenigen, das in 37 gezeigt ist. Zusätzlich kann auf dieselbe Weise wie bei dem Ausführungsbeispiel das Basismodell des Reifens in eine Vielzahl von Elementen durch eine Vielzahl von Linien normal zu einer Linie aufgeteilt werden, die eine Außenkonfiguration des Reifens darstellt, oder durch eine Vielzahl von Linien normal zu einer Linie einer nach oben gerichteten Gewebelage, oder kann in beliebige Formen, wie beispielsweise Dreiecke, in Abhängigkeit von einem Entwurfsobjekt aufgeteilt werden.
In einem nachfolgenden Schritt 302 werden eine Objektfunktion, die eine physikalische Größe zum Auswerten einer Reifenleistungsfähigkeit darstellt, eine Beschränkung zum Beschränken der Querschnittsform des Reifens und Entwurfsvariablen zum Bestimmen der Querschnittsformen von N Reifenmodellen bestimmt. Bei diesem Ausführungsbeispiel werden die Objektfunktion OBJ und die Beschränkung G wie folgt definiert, um die Konfiguration der Karkassenlinie zum Maximieren der Gürtelspannung in der Umfangsrichtung des Reifens, wenn er mit Luft aufgepumpt ist, zu entwerfen, um die Lenkstabilität zu verbessern:
Objektfunktion OBJ: die Gesamtsumme, in der Breitenrichtung des Reifens, von Komponenten der Gürtelspannung, die in der Umfangsrichtung des Reifens wirkt
Beschränkung G: Ein Peripheriewert der Karkassenlinie ist innerhalb von ±5 % eines eingestellten Werts.
Es sollte beachtet werden, dass der vorgenannte Peripheriewert der Karkassenlinie als die Gesamtsumme von Abständen zwischen Knoten (Punkten einer Schnittstelle zwischen der Karkassenlinie und der jeweiligen normalen Linie) in der Karkassenlinie berechnet werden kann, die in einer Domäne angeordnet sind, die die Reifenform ändert.
Zusätzlich wird die Konfiguration der Karkassenlinie, die eine Entwurfsvariable ist, durch die oben beschriebene Lagrange-Interpolationsroutine, die in 36 gezeigt ist, zum Approximieren einer Kurve in Bezug auf die jeweiligen N Reifenmodelle bestimmt. Da diese Lagrange-Interpolationsroutine gleich derjenigen des vierten Ausführungsbeispiels ist, wird eine Beschreibung davon weggelassen werden.
Durch N-maliges Wiederholen der Lagrange-Interpolationsroutine werden die Objektfunktion OBJ, die Beschränkung G und jeweilige Entwurfsvariablen r_iJ (J = 1, 2, ..., N) der N Reifenmodelle bestimmt. Darauf folgend wird in einem Schritt 303 auf dieselbe Weise wie im Schritt 204 in 35, auf welchen oben Bezug genommen ist (d.h. bei der Verarbeitung der Schritte 110 bis 122 in 2), eine Reifenleistungsfähigkeits-Schätzverarbeitung in Bezug auf jedes der N Reifenmodelle der Anfangsgeneration ausgeführt. Es sollte beachtet werden, dass im Schritt 303 dann, wenn die Reifenleistungsfähigkeits-Schätzverarbeitung ausgeführt wird, es möglich ist, aus der Auswertung der Ergebnisse einer Schätzung zu bestimmen, ob die geschätzte Leistungsfähigkeit zufrieden stellend ist oder nicht. In diesem Schritt ist ein Aufbau so vorgesehen, dass die Ausgabe der Ergebnisse einer Schätzung und der Ergebnisse einer Auswertung der geschätzten Leistungsfähigkeit gespeichert werden kann und auf diese Bezug genommen werden kann, wie es erforderlich ist.
Auf eine Beendigung der Reifenleistungsfähigkeits-Schätzverarbeitung hin werden in einem Schritt 304 in 40 Objektfunktionen OBJ_J und Beschränkungen G_J für die jeweiligen Entwurfsvariablen r_iJ der N Reifenmodelle berechnet. In einem nachfolgenden Schritt 306 werden durch Verwenden der Objektfunktionen OBJ_J und der Beschränkungen G_J der N Reifenmodelle, die im Schritt 304 bestimmt sind, adaptive Funktionen F_J der N Reifenmodelle gemäß den folgenden Formeln (4) berechnet. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird der Wert der adaptiven Funktion (Grad oder Güte) größer, wenn die Gürtelspannung größer wird, um die Gürtelspannung zu maximieren. ϕj = –OBJJ + γ·max (GJ, 0) FJ = –ϕJ ...(4)oder FJ = 1/ϕJoder FJ = –a·ϕJ + bwobei
c: Konstante
γ: Strafkoeffizient
ϕ_min: min (ϕ₁, ϕ₂, ..., ϕ_N)
ϕ_j: Straffunktion eines J-ten Reifenmodells unter den N Reifenmodellen (J = 1, 2, 3, ..., N)
Es sollte beachtet werden, dass c und g im Voraus durch den Anwender eingegeben werden.
In einem nachfolgenden Schritt 308 werden zwei Modelle, um zueinander überkreuzt zu sein, aus den N Modellen ausgewählt. Als die Methode zur Auswahl wird eine Eignungsanteilstrategie verwendet, die allgemein bekannt ist. Eine Wahrscheinlichkeit P₁, mit welcher bestimmte Individuen 1 unter den N Reifenmodellen jeweils bei der Auswahl ausgewählt werden, wird durch die folgende Formel ausgedrückt:
wobei
F₁: adaptive Funktion eines bestimmten Individuums 1 unter den N Reifenmodellen
F_J: J-te adaptive Funktion unter den N Reifenmodellen (J = 1, 2, 3, ..., N)
Obwohl beim oben beschriebenen Ausführungsbeispiel die Eignungsanteilstrategie als die Methode zur Auswahl verwendet wird, ist es möglich, alternativ dazu eine Erwartungswertstrategie, eine Reihenfolgenstrategie, eine Elitebewahrungsstrategie, eine Turnierauswahlstrategie, einen GENITOR-Algorithmus oder ähnliches zu verwenden, wie es in "Genetic Algorithms" (herausgegeben von Hiroaki Kitano) gezeigt ist.
In einem nachfolgenden Schritt 310 wird eine Bestimmung diesbezüglich durchgeführt, ob die zwei ausgewählten Reifenmodelle mit einer Wahrscheinlichkeit T einander zu überkreuzen sind oder nicht, die im Voraus durch den Anwender eingegeben ist. Der Ausdruck Überkreuzen, der hierin verwendet wird, bedeutet den Austausch von bestimmten Elementen von zwei Reifenmodellen, wie es später beschrieben werden wird. Wenn die Antwort bei der Bestimmung NEIN ist und ein Überkreuzen nicht ausgeführt wird, werden in einem Schritt 312 die gegenwärtigen zwei Reifenmodelle aufrechterhalten, und die Operation geht weiter zu einem Schritt 316. Zwischenzeitlich werden dann, wenn JA die Antwort bei der Bestimmung ist und ein Überkreuzen auszuführen ist, werden in einem Schritt 314 die zwei Reifenmodelle einander überkreuzt, wie es später beschrieben wird.
Das Überkreuzen der zwei Reifenmodelle wird gemäß einer in 41 gezeigten Zwischenabschnittsroutine ausgeführt. Zuerst werden die in einem Schritt 308 in 40 ausgewählten zwei Reifenmodelle als ein Reifenmodell a und ein Reifenmodell b eingestellt und werden die Entwurfsvariablen der Reifenmodelle a und b durch Entwurfsvariablenvektoren einschließlich Listen ausgedrückt.
Die Entwurfsvariablenvektoren des Reifenmodells a werden eingestellt als Vr^a = (r₁ ^a, r₂ ^a, ..., r_i ^a, ..., r_n–1 ^a) eingestellt, während die Entwurfsvariablenvektoren des Reifenmodells b als Vr^b = (r₁ ^b, r₂b, ..., r₁ ^b, ..., r_n–1 ^b) eingestellt werden.
In einem Schritt 350 in 41 werden vorbestimmte Zufallszahlen erzeugt, und eine Stelle einer Überk reuzung i in Bezug auf die Entwurfsvariablenvektoren der Reifenmodelle a, b wird gemäß den Zufallszahlen bestimmt. In einem nachfolgenden Schritt 352 wird ein Abstand d gemäß der folgenden Formel in Bezug auf die Entwurfsvariablen r₁ ^a, r₁ ^b der Reifenmodelle a, b bestimmt, die bestimmt sind, um einander zu überkreuzen: d = |r1 a – ri b|
In einem nachfolgenden Schritt 354 wird ein normalisierter Abstand d' gemäß der folgenden Formel durch Verwenden eines minimalen Werts B_L und eines maximalen Werts B_U bestimmt, die in Bereiche fallen, die durch r₁ ^a, r₁ ^b angenommen sein können.
In einem Schritt 356 wird zum Dispergieren der Werte des normalisierten Abstands d' auf geeignete Weise eine Funktion Z_ab gemäß der folgenden Formel durch Verwenden einer zickzackförmigen Abbildungsfunktion Z(x) (0 ≤ x ≤ 1,0 ≤ Z(x) ≤ 0,5) bestimmt, wie beispielsweise diejenige, die in 42A oder 42B gezeigt ist: Zab = Z(d')
Nachdem die Funktion Zab so bestimmt ist, werden neue Entwurfsvariablen r_i'^a, r_i'^b gemäß den folgenden Formeln in einem Schritt 358 bestimmt.
Nachdem r_i'^a und r_i'^b so bestimmt sind, werden in einem Schritt 360 Entwurfsvariablenvektoren V_r'^a und V_r'^b, die Listen von neuen Entwurfsvariablen sind, wie folgt bestimmt: Vr'a = (r1 a, r2 a, ..., ri'a, ri+1 b, ..., rn-1 b Vr'b = (r1 b, r2 b, ..., ri'b, ri+1 a, ..., rn-1 a
Es sollte beachtet werden, dass der minimale Wert B_L und der maximale Wert B_U in Bereiche fallen, die durch r₁ ^a, r₁ ^b angenommen werden können, im Voraus durch den Anwender eingegeben werden. Zusätzlich können die Abbildungsfunktionen Z(x) wannenförmige Funktionen sein, wie beispielsweise diejenigen, die in den 43A und 43B gezeigt sind. Obwohl es nur einen Punkt einer Überkreuzung i bei dem oben beschriebenen Beispiel gibt, ist es möglich, alternativ dazu eine Mehrpunktüberkreuzung oder eine einheitliche Überkreuzung zu verwenden, wie beispielsweise diejenigen, die in "Genetic Algorithms" (herausgegeben von Hiroaki Kitano) gezeigt sind.
Nachdem durch eine solche Überkreuzung zwei neue Reifenmodelle erzeugt sind, wird in einem Schritt 316 in 40 eine Bestimmung diesbezüglich durchgeführt, ob eine Änderung bei einer Wahrscheinlichkeit groß ist, die im Voraus durch den Anwender eingegeben wird, stattfinden soll oder nicht. Der Ausdruck Mutation bzw. Abänderung, auf den hierin Bezug genommen wird, bedeutet ein Ändern eines Teils der Entwurfsvariablen, um ein infinitesimales Ausmaß, und soll beim Erhöhen der Wahrscheinlichkeit eines Enthaltens einer Population optimale Entwurfsvariablen annehmen können. Wenn die Antwort bei der Bestimmung im Schritt 316 NEIN ist und eine Mutation nicht stattfinden soll, werden in einem Schritt 318 die gegenwärtigen zwei Reifenmodelle beibehalten und geht die Operation weiter zu einem nachfolgenden Schritt 321. Wenn die Antwort bei der Bestimmung JA ist und eine Mutation stattfinden soll, wird eine Mutationsverarbeitung ausgeführt, wie es in einem nachfolgenden Schritt 320 folgt.
Diese Mutation wird durch eine in 44 gezeigte Mutationsroutine ausgeführt. Zuerst werden in einem Schritt 362 Zufallszahlen erzeugt und wird die Stelle einer Mutation i durch die Zufallszahlen bestimmt. In einem nachfolgenden Schritt 364 wird der Abstand d' durch die Zufallszahlen im folgenden Bereich bestimmt: 0 ≤ d' ≤ 1
In einem nachfolgenden Schritt 366 wird die Funktion Zd gemäß der folgenden Formel durch Verwenden der zickzackförmigen Abbildungsfunktion Z(x) (0 ≤ x ≤ 1, und 0 ≤ Z(x) ≤ 0,5) bestimmt, wie beispielsweise derjenigen, die in 42A oder 42G gezeigt ist, oder der wannenförmigen Funktion, wie beispielsweise derjenigen, die in 43A oder 43B gezeigt ist. Zd = Z (d')
Nachdem die Funktion Zd so bestimmt ist, wird in einem Schritt 368 eine neue Entwurfsvariable r_i' gemäß der folgenden Formel bestimmt:
Nachdem die Entwurfsvariable r_i' so bestimmt ist, wird ein Entwurfsvariablenvektor Vr', d.h. eine Liste von neuen Entwurfsvariablen, die im Schritt 370 bestimmt wird, wie folgt: Vr' = (r1, r2, ..., ri', ri+1, ..., rn-1)
In einem nachfolgenden Schritt 321 wird, auf dieselbe Weise wie im Schritt 303 (Schritt 204 in 35), eine Reifenleistungsfähigkeits-Schätzverarbeitung für jedes Reifenmodell in Bezug auf die zwei Reifenmodelle ausgeführt, die auf die oben beschriebene Weise neu erzeugt sind. Es sollte beachtet werden, dass im Schritt 321 dann, wenn die Reifenleistungs-Schätzverarbeitung ausgeführt wird, aus der Auswertung der Ergebnisse einer Schätzung es möglich ist, zu bestimmen, ob die geschätzte Leistungsfähigkeit zufrieden stellend ist oder nicht. In diesem Schritt ist ein derartiger Aufbau vorgesehen, dass die Ausgabe der Ergebnisse einer Schätzung und der Ergebnisse einer Auswertung der geschätzten Leistungsfähigkeit gespeichert werden können und auf diese Bezug genommen werden kann, wie es erforderlich ist.
In einem nachfolgenden Schritt 322 werden in Bezug auf die neu erzeugten zwei Reifenmodelle der Wert der Objektfunktion und der Wert der Beschränkung berechnet. In einem nachfolgenden Schritt 324 wird eine adaptive Funktion aus den resultierenden Werten der Objektfunktion und der Beschränkung durch Verwenden der Formel (4) auf dieselbe Weise wie bei dem vorangehenden Ausführungsbeispiel berechnet.
In einem nachfolgenden Schritt 326 werden die vorgenannten zwei Reifenmodelle aufbewahrt. In einem nachfolgenden Schritt 328 wird eine Bestimmung diesbezüglich durchgeführt, ob die Anzahl von im Schritt 326 aufbewahrten Reifenmodellen N erreicht hat oder nicht, und wenn sie N nicht erreicht hat, werden die Schritte 308 bis 328 wiederholt ausgeführt, bis sie N erreicht. Zwischenzeitlich wird dann, wenn die Anzahl der Reifenmodelle N erreicht hat, eine Bestimmung in Bezug auf eine Konvergenz in einem Schritt 330 durchgeführt.
Wenn eine Konvergenz nicht erreicht worden ist, werden die N Reifenmodelle auf die im Schritt 326 aufbewahrten Reifenmodelle aktualisiert, und die Schritte 308 bis 330 werden wiederholt ausgeführt. Zwischenzeitlich werden, wenn im Schritt 330 bestimmt wird, dass eine Konvergenz erreicht worden ist, die Werte der Entwurfsvariablen eines Reifenmodells, die einen maximalen Wert der Objektfunktion ergeben, während sie im Wesentlichen die Beschränkung unter den N Reifenmodellen erfüllen, als Werte der Entwurfsvariablen eingestellt, die die Objektfunktion maximieren, während die Beschränkung im Wesentlichen erfüllt wird. In einem Schritt 332 wird die Konfiguration des Reifens bestimmt, indem die Werte dieser Entwurfsvariablen verwendet werden.
Es sollte beachtet werden, dass in Bezug auf die Bestimmung in Bezug auf eine Konvergenz im Schritt 330 angenommen ist, dass eine Konvergenz erreicht worden ist, wenn irgendeine der folgenden Bedingungen erfüllt ist:

1) Die Anzahl von Erzeugungen hat M erreicht.
2) Die Anzahl von Linienzeilen, in welchen der Wert der Objektfunktion der größte ist, hat sich insgesamt auf q% belaufen.
3) Der maximale Wert der Objektfunktion wird in nachfolgenden p Generationen bzw. Erzeugungen nicht aktualisiert.

Es sollte beachtet werden, dass M, q und P im Voraus durch den Anwender eingegeben werden. Zusätzlich kann als die Bestimmung über die Konvergenz die Ausgabe der Reifenleistungsfähigkeit verwendet werden.
Somit wird bei diesem Ausführungsbeispiel deshalb, weil sich das Ausmaß an Berechnung im Vergleich mit dem vierten Ausführungsbeispiel erhöht, die Zeit, die für einen Entwurf und eine Entwicklung erforderlich ist, etwas länger. Jedoch gibt es einen derartigen Vorteil, dass Reifen einer besseren Leistungsfähigkeit entworfen werden können.
Es sollte beachtet werden, dass es durch Anwenden dieses Ausführungsbeispiels auf die Gürtelstruktur möglich ist, eine Gürtelstruktur zum Optimieren wechselseitig nicht kompatibler Leistungsfähigkeiten zum Verbessern einer Lenkstabilität zu bestimmen, ohne den Fahrkomfort für den Insassen im Fahrzeug zu beeinträchtigen. In diesem Fall kann diese Bestimmung dadurch realisiert werden, dass die Auswahl der Objektfunktion, der Beschränkung und der Entwurfsvariablen unterschiedlich gemacht wird, sowie die Methode einer Überkreuzung und die Methode einer Mutation. Beispielsweise ist es durch Verwenden der lateralen Steifheit bzw. Festigkeit als die Objektfunktion, d.h. einer physikalischen Größe zum Verbessern der Lenkstabilität und durch Verwenden des Zustands als die Beschränkung, dass eine vertikale Steifheit, d.h. eine physikalische Größe zum Beherrschen des Fahrkomforts, fest ist, möglich, eine Gürtelstruktur zu bestimmen, so dass die laterale Steifheit unter dem Zustand maximal wird, dass die vertikale Steifheit fest ist.
Zusätzlich können, obwohl die Gürtelstruktur als die Entwurfsvariable angenommen ist, andere Verstärkungselemente und ähnliches als Entwurfsvariablen eingestellt werden. Weiterhin ist dieses Ausführungsbeispiel bei einer Bestimmung diesbezüglich anwendbar, ob ein Verstärkungselement und ähnliches in dem Wulstteil zu platzieren ist.
Weiterhin kann dieses Ausführungsbeispiel auf die Bestimmung der Konfiguration von Blöcken des Reifens mit Blöcken angewendet werden. In diesem Fall ist es möglich, den Unterschied bezüglich einer Festigkeit unter Blöcken zu reduzieren, die unterschiedliche Größen haben und die in der Umfangsrichtung des Reifens angeordnet sind, und die unregelmäßige Abnutzungsleistungsfähigkeit durch ein Muster zu verbessern, das die Blockfestigkeit in verschiedenen Richtungen in einem Block einheitlich macht.
In diesem Fall ist es vorzuziehen, als die Objektfunktion, die eine physikalische Größe zum Auswerten der Leistungsfähigkeit des Blocks darstellt, die Blockfestigkeit zu verwenden, die in verschiedenen Richtungen einheitlich gemacht ist. Als Beschränkungen gibt es diejenigen, die den Bereich des Blocks, die Lamellenlänge, die Lamellenlänge X die Lamellentiefe, die Anzahl von Lamellen und ähnliches beschränken, und es ist vorzuziehen, als die Beschränkungen die Zustände anzunehmen, dass der Änderungsbetrag bezüglich der Lamellenlänge innerhalb von ±5 % der Lamellenlänge in einem Anfangsmodell ist, das die Koordinaten des Knotens der Lamelle innerhalb einer Figur sind, die durch die Koordinaten der Knoten des Blocks umgeben ist, und dass der Abstand zwischen den Koordinaten eines Knotens der Lamelle und einer geraden Linie, die einen Außenteil des Blocks darstellt, 2 mm oder darüber ist. Zusätzlich gibt es als die Entwurfsvariablen diejenigen, die sich auf die Koordinaten der Knoten des Blocks beziehen, die Koordinaten der Knoten der Lamelle, den Nutwinkel auf jeder Seite des Blocks, die Nuttiefe auf jeder Seite des Blocks, die Lamellenbreite, den Winkel, unter welchem die Lamelle eingebettet ist, und die Lamellentiefe. Es ist vorzuziehen, als die Entwurfsvariable die Koordinaten der Knoten der Lamelle (Koordinaten der Knoten des Blocks sind fest) zu verwenden.
Es sollte beachtet werden, dass das vierte Ausführungsbeispiel und das fünfte Ausführungsbeispiel kombiniert werden können. Das bedeutet, dass in einem Fall, in welchem die Objektfunktion und die Beschränkung auf der Basis eines Vorschlagsentwurfs berechnet werden, der durch eine Überkreuzung und/oder eine Mutation erhalten wird, dies nicht zu einem kleinen Fehler in einer lokalen optimalen Lösung führen kann, wie es in Goldberg, D.E., "Genetic Algorithms in Search, Optimization and Machine Learning", Addison-Wesley (1989) beschrieben ist, und es noch ein derartiges Problem gibt, dass es schwierig ist, eine wahre optimale Lösung zu erhalten. Demgemäß kann dann, wenn die jeweiligen Methoden kombiniert werden, das vorgenannte Problem überwunden werden. Als die Methode zum Erhalten einer wirklichen optimalen Lösung ohne ein Führen zu einer lokalen optimalen Lösung mit kleinem Fehler, abweichend von der hierin beschriebenen Technik, ist es möglich, die Methode dieses Ausführungsbeispiels mit einer Methode zu kombinieren, die simuliertes Aushärten genannt wird, was in der vorgenannten Referenz beschrieben ist.
[Sechstes Ausführungsbeispiel]
Bei diesem Ausführungsbeispiel wird die Erfindung auf einen Optimierungsanalysator zum Bestimmen von optimalen Entwurfsparametern eines Reifens angewendet. Bei dem Optimierungsanalysator dieses Ausführungsbeispiels werden Entwurfsparameter durch eine Optimierungsberechnung unter Verwendung eines neuronalen Netzes mit einer Nachlernfunktion als Transformationssystem bestimmt, welches Netz eine nichtlineare Vorhersagetechnik ist, bei welcher ein Neuronenschaltnetz des höheren Tiers in einer Ingenieurtechnik modelliert wird. Es sollte beachtet werden, dass deshalb, weil der Aufbau dieses Ausführungsbeispiels im Wesentlichen gleich demjenigen der oben beschriebenen Ausführungsbeispiele ist, identische Teile mit denselben Bezugszeichen bezeichnet sein werden und eine detaillierte Beschreibung davon weggelassen sein wird.
Ein Optimierer 60 zum Ausführen der Optimierung gemäß diesem asu1 kann durch eine gleiche Konfiguration wie derjenigen des Personalcomputers zum Ausführen des Verfahrens zum Entwerfen eines pneumatischen Reifens implementiert sein, wie es in
1 gezeigt ist. Durch Verwenden eines neuronalen Netzes basierend auf einer nichtlinearen Vorhersagetechnik gemäß einem im Voraus gespeicherten Programm schätzt die Haupteinheit 12 des Computers eine Reifenleistungsfähigkeit auf der Basis von Entwurfsparametern der Form, der Struktur, des Musters oder von ähnlichem des Reifens und berechnet eine Entwurfsvariable zum Erfüllen einer Beschränkung und zum Optimieren (z.B. Maximieren oder Minimieren) einer Objektfunktion. Die CRT 14 zeigt so etwas wie die Ergebnisse einer Berechnung durch die Haupteinheit 12 des Computers an.
Insbesondere besteht der Optimierer 60, wie es in 45 gezeigt ist, aus dem Hauptkörper 12 des Computers einschließlich eines Mikrocomputers, einer Daten- Eingabe/Ausgabe-Einheit 28, der Tastatur 10 zum Eingeben von Daten und Befehlen und dem Monitor 14. Der Hauptkörper 12 des Computers besteht aus einer CPU 16, dem ROM 18, dem RAM 50, dem Speicher 52 zum Speichern eines Transformationssystems (von welchem Details später beschrieben werden) und ähnlichem, einer Eingabe/Ausgabe-Einheit (die hierin nachfolgend I/O-Einheit genannt wird) 56 zum Senden und Empfangen von Daten zwischen der Haupteinheit und anderen Vorrichtungen und einem Bus 54, der sie auf eine derartige Weise verbindet, dass sie diese Daten und Befehle eingeben und ausgeben kann. Es sollte beachtet werden, dass ein Verarbeitungsprogramm, das später beschrieben werden wird, im ROM 18 gespeichert ist. In einem Fall, in welchem Entwurfsparameter der Form, der Struktur und des Musters des Reifens, die numerisch dargestellt sind, sowie die Herstellungszustände und die Reifenleistungsfähigkeit (bei diesem Ausführungsbeispiel die Form, die Struktur, das Muster und ähnliches des Reifens) in einer externen Speichereinrichtung gespeichert sind, die Daten-Eingabe/Ausgabe-Einheit 28 eine Vorrichtung zum Lesen von solchen Daten aus der externen Speichereinrichtung ist. Die Daten-Eingabe/Ausgabe-Einheit 28 ist unnötig, wenn die Tastatur 10 als Eingabevorrichtung verwendet wird.
46 ist ein Blockdiagramm, das eine schematische Konfiguration durch einen Typ von Funktionen des Optimierers 60 bei diesem Ausführungsbeispiel darstellt. Der Optimierer 60 bei diesem Ausführungsbeispiel optimiert die zu maximierende oder zu minimierende Reifenleistungsfähigkeit (was als die Objektfunktion bezeichnet ist), und gibt Entwurfsparameter für die optimierte Reifenleistungsfähigkeit aus.
Durch einen Typ von Funktionen wird dieser Optimierer 60 in eine nichtlineare Recheneinheit 62, eine Optimierungsberechnungseinheit 64, eine Leistungsfähigkeitsschätz-Dateneingabeeinheit 70, eine Optimierungselement-Eingabeeinheit 72 und eine Optimierungsergebnis-Ausgabeeinheit 74 klassifiziert. Die nichtlineare Recheneinheit 62 fungiert als eine Berechnungseinheit eines Transformationssystems, das durch ein neuronales Netz ausgebildet ist (von welchem Details später beschrieben werden), und wird zum Bestimmen eines Transformationssystems verwendet, bei welchem die Form, die Struktur und das Muster des Reifens und die Herstellungszustände einerseits und die Reifenleistungsfähigkeit andererseits zueinander korreliert werden, und zwar auf der Basis der von der Leistungsschätz-Dateneingabeeinheit 70 eingegebenen Daten. Das Transformationssystem, auf das hierin Bezug genommen wird, bedeutet ein Transformationssystem per se, welches eine Transformation und eine inverse Transformation zulässt, so dass die Entwurfsparameter der Form, der Struktur und des Musters des Reifens, sowie die Herstellungszustände und ähnliches einerseits, und die Reifenleistungsfähigkeit andererseits einander auf einer Basis einer Eins-zu-Eins-Entsprechung entsprechen. In einem Fall, in welchem ein neuronales Netz nach einem Lernen durch mathematische Formeln ausgedrückt wird, bezieht sich das Transformationssystem auf eines, welches die mathematischen Formeln und ihre Koeffizienten enthält. Die Leistungsfähigkeitsschätz-Dateneingabeeinheit 70 dient zum Eingeben von verschiedenen Daten, einschließlich der Entwurfsparameter, der Form, der Struktur und des Musters des Reifens und der Herstellungszustände und von ähnlichem, sowie der Leistungsfähigkeit entsprechend dazu. Die Leistungsfähigkeit wird in diesem Fall durch die Reifenleistungsfähigkeits-Schätzverarbeitung bestimmt.
Die Optimierungselement-Eingabeeinheit 72 dient zum Eingeben von (1) der zu maximierenden oder zu minimierenden Reifenleistungsfähigkeit (die Objektfunktion, welche später beschrieben werden wird), wie beispielsweise eine geschätzte oder eine gemessene physikalische Größe des Reifens, (2) der geschätzten oder der gemessenen physikalischen Größe des Reifens, den Entwurfsparametern der Form, der Struktur und des Musters des Reifens sowie den Herstellungszuständen einschließlich der Vulkanisierungstemperatur und von ähnlichem, wofür eine Beschränkung während einer Maximierung oder einer Minimierung vorgesehen ist, (3) Bereichen, die durch die Entwurfsparameter der Form, der Struktur und des Musters des Reifens und den Herstellungszuständen angenommen werden können, und (4) einer Auswahl des Verfahrens in Bezug auf die Optimierung und die Parameter und ähnliches zu diesem Zeitpunkt.
Es sollte beachtet werden, dass, obwohl Verfahren in Bezug auf den oben angegebenen Optimierer Optimierungstechniken enthalten, wie beispielsweise eine mathematische Programmierung und einen genetischen Algorithmus, es angenommen wird, dass ein Optimierungsverfahren basierend auf einer mathematischen Programmierung bei diesem Ausführungsbeispiel ausgewählt ist.
Die Optimierungsberechnungseinheit 64 dient zum Optimieren der Objektfunktion, bis sie konvergiert, und besteht aus einer Objektfunktion/Beschränkung-Berechnungseinheit 66 und einer Objektfunktions-Optimierungsberechnungseinheit 68. die Objektfunktion/Beschränkung-Berechnungseinheit 66 dient zum Schätzen einer reifen Leistungsfähigkeit auf der Basis der Entwurfsparameter der Form, der Struktur und des Musters des Reifens und der Herstellungszustände durch Verwenden des Transformationssystems der nichtlinearen Recheneinheit 62. Die Objektfunktion-Optimierungsberechnungseinheit 68 dient zum Optimieren der Objektfunktion, die in der Optimierungselement-Eingabeeinheit 72 eingegeben wird, bis sie konvergiert, während die Beschränkung erfüllt ist.
Die Optimierungsergebnis-Ausgabeeinheit 74 dient zum Ausgeben als das Ergebnis einer Optimierung durch die Optimierungsberechnungseinheit 64 der Entwurfsparameter der Form, der Struktur und des Musters des Reifens und der Herstellungszustände, die optimiert worden sind, um die eingegebenen Optimierungselemente zu erfüllen.
Es sollte beachtet werden, dass bei diesem Ausführungsbeispiel die nichtlineare Recheneinheit 62 durch Verwenden der hardwaremäßigen Betriebsmittel konfiguriert ist, die in 45 gezeigt sind, und ein softwaremäßiges Betriebsmittel, welches später beschrieben wird, und eine Transformationsfunktion hat, die durch ein konzeptmäßiges neuronales Netz ausgebildet ist, wie es später beschrieben wird, und eine Lernfunktion zum Lernen von ihm hat. Zusätzlich kann die nichtlineare Recheneinheit 62 konfiguriert sein, um mit nur der Transformationsfunktion versehen zu sein, die keine Lernfunktion hat. Das bedeutet, wie es später beschrieben wird, dass die nichtlineare Recheneinheit 62 ein Transformationssystem bestimmt, in welchem Entwurfsparameter der Form, der Struktur und des Musters des Reifens und die Herstellungszustände einerseits und Reifenleistungsfähigkeiten andererseits miteinander korreliert werden, aber es genügt, wenn eine Transformation zwischen den Entwurfsparametern der Form, der Struktur und des Musters des Reifens und den Herstellungszuständen einerseits und den Reifenleistungsfähigkeiten andererseits bewirkt werden kann. Demgemäß können Entsprechungen zwischen den Entwurfsparametern der Form, der Struktur und des Musters des Reifens und den Herstellungszuständen einerseits und Reifenleistungsfähigkeiten andererseits im Voraus von einem anderen neuronalen Netz gelernt werden, und die gelernten Koeffizienten oder eine Transformation von dem anderen neuronalen Netz können eingegeben werden, um ein Transformationssystem zu bestimmen, bei welchem die Entwurfsparameter der Form, der Struktur und des Musters des Reifens und die Herstellungszustände einerseits und die Reifenleistungsfähigkeit andererseits miteinander korreliert sind. Anders ausgedrückt kann, insoweit der vorgesehene Aufbau so ist, dass Koeffizienten einer Transformation eingegeben werden, nur eine Transformationsfunktion zum Bewirken einer Transformation zwischen den Entwurfsparametern der Form, der Struktur und des Musters des Reifens und den Herstellungszuständen einerseits und Reifenleistungsfähigkeiten andererseits zur Verfügung gestellt sein, indem die Koeffizienten der Transformation verwendet werden. Zusätzlich können diese Entsprechungen als Nachschautabelle gespeichert werden und kann eine Transformation durch Bezugnahme auf die gespeicherte Nachschautabelle bewirkt werden.
Die nichtlineare Recheneinheit 62 bildet ein neuronales Netz, das eine Neuroneneingabeschicht entsprechend der Anzahl der Entwurfsparameter der Form, der Struktur und des Musters des Reifens und der Herstellungszustände hat, um die Eingabe für jeden Wert der Entwurfsparameter der Form, der Struktur und des Musters des Reifens und der Herstellungszustände zu ermöglichen, und hat eine Neuronen-Ausgabeschicht entsprechend der Anzahl von Elementen der zu schätzenden Reifenleistungsfähigkeit, und in Bezug auf die Objektfunktion und die Beschränkung, wobei die jeweiligen Neuronen miteinander durch Synapsen verbunden sind. Wenn die jeweiligen Werte der Entwurfsparameter der Form, der Struktur und des Musters des Reifens und der Herstellungszustände zur nichtlinearen Recheneinheit 62 nach dem Lernen eingegeben werden, was später beschrieben werden wird, gibt die nichtlineare Recheneinheit 62 Leistungsfähigkeiten aus, die diesen entsprechen. Das vorgesehene Einstellen ist so, dass während eines Lernens bekannte Leistungsfähigkeiten entsprechend den Entwurfsparametern der Form, der Struktur und des Musters des Reifens und den Herstellungszuständen als der Lehrer eingegeben werden und die jeweiligen Werte der Entwurfsparameter der Form, der Struktur und des Musters des Reifens und der Herstellungszustände einerseits und ihrer Leistungsfähigkeiten andererseits veranlasst werden, einander zu entsprechen, und zwar auf der Basis der relativen Größe der Fehlerdifferenz oder von ähnlichem zwischen der ausgegebenen Leistungsfähigkeit und der bekannten Leistungsfähigkeit.
Als ein Beispiel für das neuronale Netz, das bei der nichtlinearen Recheneinheit 62 verwendet wird, wie es in 47 gezeigt ist, besteht das neuronale Netz aus der Eingangsschicht, die eine vorbestimmte Anzahl von Einheiten I1, I2, ..., Ip (p > 1) entsprechend den Neuronen enthält, einer Zwischenschicht, die eine Vielzahl von Einheiten M1, M2, ..., Mq (q > 1) enthält und einer Ausgangsschicht, die eine vorbestimmte Anzahl von Ausgabeeinheiten U1, U2, .., Ur (r > 1) enthält. Übrigens können die Anzahl von Einheiten der Eingangsschicht und die Anzahl von Einheiten der Ausgangsschicht gemäß der Anzahl der Entwurfsparameter der Form, der Struktur und des Musters des Reifens und der Herstellungszustände und der Anzahl von Leistungsfähigkeiten eingestellt werden. Zusätzlich sind die jeweiligen Einheiten der Zwischenschicht und die jeweiligen Einheiten der Ausgabeschicht mit Offset- bzw. Versatzeinheiten 46 und 48 zum Versetzen der Ausgangswerte um vorbestimmte Werte verbunden. In Bezug auf die Einheiten der Eingabeschicht können beispielsweise Parameter, die die Breite des Gürtels des Reifens, den Winkel des Gürtels, das Material des Gürtels und die Reifenkonfiguration sowie die Kosten darstellen, als ihre Eingabewerte verwendet werden. In Bezug auf die Einheiten der Ausgabeschicht können beispielsweise der Rollwiderstand, eine Spannung und eine Beanspruchung, Federcharakteristiken des Reifens, Bodenkontaktierungscharakteristiken des Reifens und ähnliches als ihre Ausgabewerte verwendet werden.
Es sollte beachtet werden, dass bei diesem Ausführungsbeispiel die Einheiten der Zwischenschicht und die Einheiten der Ausgabeschicht durch Neuronenschaltungselemente mit einer halbmondförmigen Charakteristik bzw. Kennlinie gebildet sind, wobei die Eingabe/Ausgabe-Beziehung durch eine Halbmondfunktion dargestellt ist, während die Einheiten der Eingabeschicht durch Neuronenschaltkreiselemente gebildet sind, deren Eingabe/Ausgabe-Beziehung linear ist. Durch Konfigurieren des neuronalen Netzes, um mit der halbmondförmigen Kennlinie versehen zu sein, werden die Ausgabewerte reale Werte (positive Zahlen).
Die jeweiligen Ausgaben der Einheiten der Zwischenschicht und der Einheiten der Ausgabeschicht in der nichtlinearen Recheneinheit 62 können durch nachfolgende Formeln (5) und (6) ausgedrückt werden. Das bedeutet, dass dann, wenn angenommen wird, dass in Bezug auf eine bestimmte Einheit die Anzahl von Synapsen auf der Eingabeseite p ist, ein Gewicht (ein Koeffizient einer Verbindung der Einheit) entsprechend der Stärke von jeder Synapsenverbindung w_ji (1 ≤ j ≤ N, 1 ≤ i ≤ p) ist, und jedes Eingabesignal x_j ist, eine interne Zustandsvariable μ entsprechend einem Durchschnittswert des Membranpotentials von Neuronen durch nachfolgende Formel (5) ausgedrückt werden kann, während eine Ausgabe γ durch nachfolgende Formel (6) ausgedrückt werden kann, und zwar durch eine nichtlineare Funktion f, die die Charakteristik des Neurons darstellt.
wobei b_j einen Offsetwert darstellt, der von der Offseteinheit zugeführt wird, und W_ji das Gewicht zwischen i- ten und j-ten Einheiten in unterschiedlichen Schichten darstellt.
Demgemäß werden, wenn die Werte der Entwurfsparameter der Form, der Struktur und des Musters des Reifens und der Herstellungszustände zu den Einheiten der Eingabeschicht eingegeben werden, Werte entsprechend der Anzahl von Reifenleistungsfähigkeiten von den Einheiten der Ausgangsschicht ausgegeben.
Es sollte beachtet werden, dass die Charakteristik von jeder Einheit der vorgenannten Eingangsschicht eine Charakteristik sein kann, bei welcher die Eingabe ausgegeben wird, wie sie ist. Zusätzlich wird das Gewicht (ein Koeffizient einer Verbindung) von jeder Einheit der nichtlinearen Recheneinheit 62 durch eine Lernverarbeitung gelernt und korrigiert, was später beschrieben werden wird, so dass der Fehler in Bezug auf Schätzdaten, die bekannt sind, minimal wird.
Als Nächstes wird unter Bezugnahme auf 49 eine Beschreibung über die Details der Lernverarbeitung des neuronalen Netzes in der nichtlinearen Recheneinheit 62 angegeben werden. Bei diesem Ausführungsbeispiel werden Daten über eine Reifenleistungsfähigkeit durch eine Versuchsherstellung und eine Auswertung von Reifen unter Verwendung von Werten der Entwurfsparameter der Form, der Struktur und des Musters des Reifens und der Herstellungszustände erhalten, oder durch Modellieren von Reifen und durch Schätzen der Reifenleistungsfähigkeit durch einen Computer. Weiterhin werden Entsprechungen zwischen den Werten der Entwurfsparameter der Form, der Struktur und des Musters des Reifens und der Herstellungszustände einerseits und Werten, die ihre Leistungsfähigkeiten darstellen, andererseits als Daten beim Lernen verwendet.
Übrigens wird von einer Vielzahl von Stücken von Daten eine vorbestimmte Anzahl von (z.B. 90 % der Gesamtheit von) Daten als Lerndaten verwendet, und die übrigen Daten (z.B. die übrigen 10 %) werden als Testdaten verwendet. Dies dient zum Verwenden der Schätzdaten als Daten, die zur Zeit eines Lernens des neuronalen Netzes verwendet werden, und als Daten zum Bestätigen, ob das neuronale Netz, für welches ein Lernen beendet worden ist, optimal gelernt worden ist. Zusätzlich werden die Werte der Entwurfsparameter der Form, der Struktur und des Musters des Reifens und der Herstellungszustände als Eingabedaten eingestellt und werden die Werte, die die Reifenleistungsfähigkeiten darstellen, als Ausgabe-Lehrerdaten eingestellt.
Zuerst werden in einem Schritt 860 in 49 im Voraus bestimmte Lerndaten und Testdaten gelesen. In einem nachfolgenden Schritt 862 werden Koeffizienten einer Verbindung (Gewichte) der Einheiten und Offsetwerte im neuronalen Netz auf vorbestimmte Werte eingestellt, um dadurch eine Initialisierung zu bewirken. In einem nachfolgenden Schritt 864 werden Fehler der Einheiten der Zwischenzeit und der Ausgangsschicht bestimmt, um das neuronale Netz durch Verwenden einer Vielzahl von Lerndaten zu lernen, für welche Entwurfsparameter der Form, der Struktur und des Musters des Reifens und die Herstellungszustände bereits bekannt sind.
In Bezug auf den Fehler der Ausgangsschicht kann eine Differenz in Bezug auf die Reifenleistungsfähigkeit der Lerndaten als der Fehler eingestellt werden. Der Fehler der Ausgangsschicht, d.h. der Fehler der Einheiten, kann durch Ändern von wenigstens einem der Koeffizienten einer Verbindung und der Offsetwerte um geringe Ausmaße minimiert werden. Zwischenzeitlich kann der Fehler der Zwischenschicht durch eine inverse Berechnung, wie beispielsweise die Fehlerrückwärtsausbreitungsmethode unter Verwendung des Fehler der Ausgangsschicht bestimmt werden.
In einem nachfolgenden Schritt 866 werden die Koeffizienten einer Verbindung und die Offsetwerte, die oben bestimmt sind, aktualisiert (überschreiben) und in einem nachfolgenden Schritt 868 wird jeder der Testdaten durch das neuronale Netz basierend auf den aktualisierten Koeffizienten einer Verbindung und den Offsetwerten getestet, um Daten, die die Reifenleistungsfähigkeit darstellen, als den Wert des Testergebnisses zu erhalten. In einem nachfolgenden Schritt 870 wird eine Bestimmung diesbezüglich durchgeführt, ob eine Konvergenz erhalten worden ist oder nicht, indem bestimmt wird, ob der Wert des im obigen Schritt 868 erhaltenen Testergebnisses ein Wert ist oder nicht, der in einen vorbestimmten Bereich fällt, der das Kriterium der Bestimmung der Konvergenz ist, oder eine Bestimmung wird diesbezüglich durchgeführt, ob die vorgenannte Verarbeitung für eine vorbestimmte Anzahl von Malen wiederholt worden ist oder nicht. Wenn die Antwort bei der Bestimmung JA ist, endet die Routine. Andererseits springt dann, dann die Antwort bei der Bestimmung NEIN ist, die Operation zurück zum Schritt 865, um die vorangehende Verarbeitung zu wiederholen. Folglich werden die Koeffizienten einer Verbindung und die Offsetwerte so bestimmt, dass die Fehler der Einheiten der Zwischenschicht und der Ausgangsschicht minimal werden, wenn die Lerndaten eingegeben werden.
Das neuronale Netz wird somit durch Verwenden einer Vielzahl von Schätzdaten gelernt, für welche Entwurfsparameter der Form, der Struktur und des Musters des Reifens und die Herstellungszustände bereits bekannt sind. Das bedeutet, dass ein Lernen auf eine derartige Weise bewirkt wird, dass der Fehler von Ausgangswerten von der Ausgangsschicht des neuronalen Netzes in Bezug auf das Lehrersignal minimal wird. Somit gibt dann, wenn die Werte der Entwurfsparameter der Form, der Struktur und des Musters des Reifens und die Herstellungszustände eingegeben werden, die nichtlineare Recheneinheit 32 Werte, die die Reifenleistungsfähigkeit darstellen, durch ein Lernen aus.
Es sollte beachtet werden, dass die Struktur des neuronalen Netzes, die Koeffizienten einer Verbindung und die Offsetwerte, nachdem die vorangehende Verarbeitung beendet ist und das Lernen des neuronalen Netzes ausreichend ausgeführt worden ist, im Speicher 52 gespeichert werden kann, um das Transformationssystem zu strukturieren.
Obwohl oben eine Beschreibung über den Fall angegeben worden ist in welchem das neuronale Netz als die nichtlineare Recheneinheit 62 verwendet wird, ist es möglich, ein Transformationssystem zu verwenden, das eine Antwortoberflächenmethode basierend auf einem Polynom verwendet, wie es in der folgenden Formel (7) gezeigt ist:
Als Nächstes wird unter Bezugnahme auf das in 48 gezeigte Ablaufdiagramm eine weitere Beschreibung der Operation des Optimierers 60 gemäß diesem Ausführungsbeispiel angegeben werden. Wenn die Energiequelle des Optimierers 60 eingeschaltet wird oder eine Anweisung zum Starten der Ausführung von der Tastatur gegeben wird, geht die Operation weiter zu einem Schritt 400 in 48, um Entwurfsparameter x_i (i = 1 bis p) der Form, der Struktur und des Musters des Reifens, eine Objektfunktion und eine maximale Anzahl von Experimenten einzustellen. Das bedeutet, dass eine Einstellung diesbezüglich vorgesehen ist, welche der Leistungsfähigkeiten zu verbessern ist, und in diesem Fall die approximierte Anzahl von Experimenten, für welche optimale Entwurfsparameter der Form, der Struktur und des Musters des Reifens zu bestimmen sind.
In einem nachfolgenden Schritt 402 werden zulässige Bereiche der Entwurfsparameter x_i der Form, der Struktur und des Musters des Reifens, die im Schritt 400 eingestellt worden sind, eingestellt (x_i ^L ≤ x_i ^U ≤ x_i ^U; x_i ^L ist eine untere Grenze und x_i ^U ist eine obere Grenze). In einem nachfolgenden Schritt 404 werden die Anzahl von Analysen M basierend auf Experimenten oder numerischen Berechnungen sowie Variablen e, die Positionen der Entwurfsparameter der Form, der Struktur und des Musters des Reifens darstellen, initialisiert (M = 0, i = 1).
In einem nachfolgenden Schritt 406 wird eine Bestimmung diesbezüglich durchgeführt, ob vergangene experimentelle Daten als die Entwurfsparameter x_i der Form, der Struktur und des Musters des Reifens sowie die Leistungsfähigkeit, die im Schritt 400 eingestellt worden sind, verwendet werden können. Wenn die Antwort bei der Bestimmung JA ist und die vergangenen experimentellen Daten verwendet werden können, geht die Operation weiter zu einem Schritt 408, wohingegen dann, wenn die Antwort bei der Bestimmung NEIN ist und die Daten neu bestimmt werden müssen, die Operation weiter zum Schritt 420 geht.
Im Schritt 420 wird durch Verwenden einer orthogonalen Tabelle, eines optimalen Entwurfs eines Experiments und von ähnlichem eine Bestimmung diesbezüglich durchgeführt, welcher der Entwurfsparameter x_i der Form, der Struktur und des Musters des Reifens zu ändern ist, um das Experiment durchzuführen, um dadurch die Entwurfsparameter der Form, der Struktur und des Musters des Reifens zu bestimmen. Bei der Bestimmung der Entwurfsparameter der Form, der Struktur und des Musters des Reifens ist es möglich, eine Methode zu verwenden, die in "Box and Draper: "Empirical Model Building and Response Surfaces", John Wiley & Sons, New York" beschrieben ist.
In einem nachfolgenden Schritt 422 wird ein Reifenmodell konstruiert, bei welchem die Entwurfsvariablen unter Verwendung der Entwurfsparameter der Form, der Struktur und des Musters des Reifens gemäß dem Entwurf eines Experiments, das im Schritt 420 bestimmt ist, geändert werden. Das bedeutet, dass durch Einstellen der Gesamtanzahl von Experimenten oder der Anzahl von numerischen Analysen als ni Querschnittskonfiguraticnen von n1 Reifen einer Modellierung durch eine Technik unterzogen werden, die die Gürtelspannung in der Umfangsrichtung des Reifens, wenn der durch Luft aufgepumpt ist, numerisch und analytisch bestimmen kann, wie beispielsweise durch die Methode der finiten Elemente, und ein Basismodell des Reifens einschließlich seiner internen Struktur wird bestimmt.
Zusätzlich werden eine Objektfunktion, die eine physikalische Größe zum Auswerten einer Reifenleistungsfähigkeit darstellt, eine Beschränkung zum Beschränken der Querschnittsform des Reifens und Entwurfsvariablen zum Bestimmen der Querschnittsformen von n_i Reifenmodellen bestimmt. Darauf folgend wird in einem Schritt 424 eine Reifenleistungsfähigkeits-Schätzverarbeitung für jedes der n_i Reifenmodelle auf dieselbe Weise wie in dem Schritt 204 in 35 ausgeführt, auf welchen oben Bezug genommen ist (d.h. eine Verarbeitung in den Schritten 110 bis 122 in 2). Folglich kann das Ergebnis einer Schätzung einer Reifenleistungsfähigkeit erhalten werden.
In einem Schritt 426 in 48 werden nach einer Beendigung der Reifenleistungsfähigkeits-Schätzverarbeitung die jeweiligen Objektfunktionen OBJ_J und Beschränkungen G_J der Entwurfsvariablen der ni Reifenmodelle berechnet und gespeichert.
In einem nachfolgenden Schritt 428 wird das neuronale Netz auf die oben beschriebene Weise gelernt. Das bedeutet, dass das neuronale Netz durch Verwenden der Werte der Entwurfsparameter der Form, der Struktur und des Musters des Reifens als die zu der Eingangsschicht einzugebenden Werte gelernt wird, und durch Verwenden der von der Ausgangsschicht ausgegebenen Werte als die Werte der Reifenleistungsfähigkeit.
In einem nachfolgenden Schritt 430 wird eine Bestimmung über das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein von Entwurfsparametern der Form, der Struktur und des Musters des Reifens durchgeführt, deren Beitrag zu der physikalischen Solleigenschaft und Charakteristik gering ist. Beispielsweise werden die Entwurfsparameter der Form, der Struktur und des Musters des Reifens, deren Beitrag gering ist, durch Berechnen der Empfindlichkeit der Ausgangsschicht bestimmt, die eine Tendenz einer Änderung der Reifenleistungsfähigkeit anzeigt, wenn die Entwurfsparameter x_i der Form, der Struktur und des Musters des Reifens, die zu wenigstens einer der Einheiten der Eingangsschicht eingegeben sind, etwas geändert werden, sowie das Ausmaß einer Abnahme bezüglich der Schätzgenauigkeit der Reifenleistungsfähigkeit der Ausgangsschicht, wenn die Ausgabe von wenigstens einer Einheit der Eingangsschicht auf Null gesetzt wird. Dies ist deshalb so, weil diejenigen Entwurfsparameter der Form, der Struktur und des Musters des Reifens, deren Empfindlichkeiten gering sind und für welche die Schätzgenauigkeit nicht geringer wird, selbst wenn ihre Eingaben ignoriert werden, derart angesehen werden, dass sie einen geringen Beitrag haben.
Wenn es Entwurfsparameter der Form, der Struktur und des Musters des Reifens gibt, deren Beitrag gering ist, wird als die Antwort bei der Bestimmung im Schritt 430 JA gegeben. In einem nachfolgenden Schritt 432 werden die Entwurfsparameter x_i der Form, der Struktur und des Musters des Reifens, deren Beitrag gering ist, gelöscht, und ein Lernen wird wieder durch Verwenden der Entwurfsparameter der Form, der Struktur und des Musters des Reifens nach der Löschung durchgeführt (Schritt 428). Andererseits wird dann, wenn es keine Entwurfsparameter der Form, der Struktur und des Musters des Reifens gibt, deren Beitrag gering ist, NEIN als die Antwort bei der Bestimmung im Schritt 430 gegeben. In einem nachfolgenden Schritt 434 wird die Beziehung zwischen der Eingangsschicht (Entwurfsparameter der Form, der Struktur und des Musters des Reifens) und der Ausgangsschicht (Reifenleistungsfähigkeit) des neuronalen Netzes, das gelernt ist, wie es beschrieben ist, gespeichert. Das bedeutet, dass die jeweiligen Koeffizienten einer Verbindung und Offsetwerte gespeichert werden.
In einem nachfolgenden Schritt 436 wird durch Verwenden der gespeicherten Beziehung zwischen der Eingangsschicht (Entwurfsparameter der Form, der Struktur und des Musters des Reifens) und der Ausgangsschicht (Reifenleistungsfähigkeit) die Objektfunktion optimiert, wie es später beschrieben werden wird, um optimale Parameter x_i der Form, der Struktur und des Musters des Reifens zu bestimmen (50, die Details werden später beschrieben werden).
Auf eine Beendigung einer Optimierung hin wird die Anzahl von Analysen M in einem nachfolgenden Schritt 438 inkrementiert (M = M + n_i). In einem nachfolgenden Schritt 440 wird eine Bestimmung diesbezüglich durchgeführt, ob M < (eine eingestellte maximale Anzahl von Experimenten oder Analysen) gilt, und wenn die Anzahl von Experimenten oder die Anzahl von Analysen M kleiner ist, geht die Operation weiter zu einem Schritt 442.
Im Schritt 442 wird die Variable i inkrementiert, und in einem nachfolgenden Schritt 444 werden die zulässigen Bereiche der Entwurfsparameter der Form, der Struktur und des Musters des Reifens rückgesetzt, wie es in nachfolgenden Formeln (8) bis (10) gezeigt ist, und die Operation springt zurück zum Schritt 420. Durch Wiederholen dieser Verarbeitung ist es möglich, die Genauigkeit von optimalen Entwurfsparametern x_i ^OPT der Form, der Struktur und des Musters des Reifens zu verbessern. Es sollte beachtet werden, dass bei dem Rücksetzen der zulässigen Bereiche im Schritt 444 ein Einstellen vorgesehen ist, um die zulässigen Bereiche der Entwurfsparameter der Form, der Struktur und des Musters des Reifens, die im Schritt 402 eingestellt sind, zu verschmälern. In einem Schritt 420 werden Punkte eines neuen Experiments in Bezug auf diese verschmälerten Bereiche entworfen.
Hier ist NN ein Koeffizient zum Bestimmen des Ausmaßes eines Verschmälerns des zulässigen Bereichs von jedem der Entwurfsparameter der Form, der Struktur und des Musters des Reifens und sollte vorzugsweise auf einen Wert von 1,5 bis 5 oder darum herum eingestellt werden.
Andererseits werden dann, wenn NEIN die Antwort bei der Bestimmung im Schritt 440 ist, d.h. wenn die Anzahl von Experimenten oder numerischen Analysen, die durchgeführt sind, größer als eine vorbestimmte maximale Anzahl von Experimenten oder numerischen Analysen ist, die Entwurfsparameter der Form, der Struktur und des Musters des Reifens, die zuletzt erhalten werden, als der optimale Reifenentwurf im Schritt 446 ausgegeben. In einem nachfolgenden Schritt 448 wird eine Bestimmung diesbezüglich durchgeführt, ob es gleiche Experimente oder numerische Analysen bei den vergangenen experimentellen Daten gibt oder nicht. Wenn die Antwort bei der Bestimmung NEIN ist, wird in einem nachfolgenden Schritt 450 die Leistungsfähigkeit des optimalen Reifenentwurfs im Speicher 22 oder einer Datenbank einer externen Speichervorrichtung durch die Dateneingabe/ausgabevorrichtung 28 registriert. Übrigens kann die Leistungsfähigkeit des Reifens durch abermaliges Durchführen eines Experiments oder einer numerischen Analyse bestimmt werden.
Es sollte beachtet werden, dass die maximale Anzahl von Experimenten oder Analysen eine Konstante ist, die durch die Kosten bestimmt wird, die für die Experimente oder numerischen Analysen erforderlich sind, die Zeit, die zum Bestimmen eines optimalen Reifenentwurfs erforderlich ist, usw. Als Nächstes werden dann, wenn die Antwort bei der Bestimmung im Schritt 406 JA ist, in einem Schritt 408 die Entwurfsparameter der Form, der Struktur und des Musters des Reifens und die Reifenleistungsfähigkeit der Vergangenheit, welche auf die im Schritt 400 eingestellten Elemente bezogen sind, aus einer im Voraus vorbereiteten Datenbank gelesen. In einem nachfolgenden Schritt 410 werden die gelesenen Daten so transformiert, dass der Koeffizient einer Schärfe und der Koeffizient einer Schrägheit gering werden, indem die folgenden Formeln (11) bis (14) verwendet werden:
In einem nachfolgenden Schritt 412 wird das neuronale Netz auf dieselbe Weise wie im obigen Schritt 428 gelernt. In einem nachfolgenden Schritt 414 werden die Ergebnisse eines Lernens auf dieselbe Weise wie im obigen Schritt 434 gespeichert. In einem nachfolgenden Schritt 416 wird zum Zurückbringen der Daten zu experimentellen Daten (Schätzdaten) eine inverse Transformation der Transformation in einem Schritt 410 bewirkt, wird die Gesamtanzahl von Experimenten ni in einem nachfolgenden Schritt 418 rückgesetzt (= 0) und geht die Operation weiter zu einem Schritt 436.
Als Nächstes wird eine Beschreibung über die Details einer Optimierungsverarbeitung in einem Schritt 436 in 48 angegeben werden. Bei dieser Optimierungsverarbeitung wird die in 50 gezeigte Verarbeitungsroutine ausgeführt. Zuerst werden in einem Schritt 460 in 50 eine Objektfunktion, die die zu verbessernde Reifenleistungsfähigkeit darstellt, eine Beschränkung zum Beschränken der Reifenleistungsfähigkeit, welche sich nicht verschlechtern sollte, wenn eine bestimmte Reifenleistungsfähigkeit verbessert wird, und Entwurfsvariablen zum Bestimmen der Entwurfsparameter der Form, der Struktur und des Musters des Reifens bestimmt. In einem nachfolgenden Schritt 462 wird die Variable j, die die Anzahl der Entwurfsparameter der Form, der Struktur und des Musters des Reifens darstellt, rückgesetzt (= 0).
In einem nachfolgenden Schritt 464 werden die Entwurfsparameter der Form, der Struktur und des Musters des Reifens, die als Anfangswerte zu der Zeit einer Optimierung zu verwenden sind, eingestellt. In Bezug auf das Optimierungsproblem beim Entwerfen der Form, der Struktur und des Musters des Reifens hat dann, wenn die Eingabewerte (z.B. die Gürtelbreite und ein Winkel) in einer zweidimensionalen Ebene ausgedruckt werden und durch ein Bild dreidimensional ergriffen werden, in welchem der Wert der Objektfunktion in der Höhenrichtung ausgedruckt wird, der Entwurfsraum in Bezug auf die Reifenleistungsfähigkeit Mehrfachspitzen; daher ist es nötig, den Lösungsraum für eine optimale Lösung durch Bewirken einer Optimierung beginnend mit unterschiedlichen Anfangswerten sicherzustellen. Es ist möglich, als die Anfangswerte beispielsweise die folgende Formel (15) zu verwenden:
wobei
x_i (i = 1 bis p): Entwurfsparameter der Form, der Struktur, des Musters des Reifens
x_i ^L ≤ x_i ≤ x_i ^U: Bereiche, die durch die Entwurfsparameter der Form, der Struktur, des Musters des Reifens angenommen werden können
k = 0 bis Munit
Munit: Anzahl von Teilungen der zulässigen Bereiche der Entwurfsparameter der Form, der Struktur, des Musters des Reifens.
In einem nachfolgenden Schritt 466 wird eine Ausgabe durch das neuronale Netz durch Verwenden der anfänglichen Entwurfsparameter der Form, der Struktur, des Musters des Reifens, die im Schritt 304 eingestellt sind, als Eingabe ausgeführt, und werden Reifenleistungsfähigkeiten entsprechend den eingegebenen Entwurfsparametern der Form, der Struktur, des Musters des Reifens geschätzt. Durch Verwenden dieser Ergebnisse werden Anfangswerte der Objektfunktion und der Beschränkung berechnet.
In einem nachfolgenden Schritt 468 werden, um die Entwurfsparameter der Form, der Struktur, des Musters des Reifens zu ändern, die die im Schritt 464 eingestellten Entwurfsparameter x_i der Form, der Struktur, des Musters des Reifens jeweils um Δx_i geändert. In einem nachfolgenden Schritt 470 werden der Wert OBJ_i der Objektfunktion und der Wert G_i der Beschränkung nach einem Ändern der Entwurfsvariablen um Δx_i berechnet. In einem Schritt 472 werden eine Empfindlichkeit dOBJ/dx_i der Objektfunktion, welche ein Verhältnis eines Änderungsbetrags der Objektfunktion zu einem Einheitsänderungsbetrag der Entwurfsvariablen ist, sowie eine Empfindlichkeit dG/dx_i der Beschränkung, welche ein Verhältnis eines Änderungsbetrags der Beschränkung zu einem Einheitsänderungsbetrag der Entwurfsvariablen ist, für jede Entwurfsvariable gemäß den folgenden Formeln (16) und (17) berechnet:
Mittels dieser Empfindlichkeit ist es möglich, zu schätzen, bis zu welchem Ausmaß der Wert der Objektfunktion sich ändert, wenn die Entwurfsvariable um Δr_i geändert wird. Diese Schätzung, d.h. der Prozess einer Optimierung, kann mit einem Bergsteigen verglichen werden, und die Schätzung der Änderung des Werts der Objektfunktion entspricht einem Bestimmen der Richtung eines Bergsteigens.
In einem nachfolgenden Schritt 474 wird eine Bestimmung diesbezüglich durchgeführt, ob Berechnungen für alle Entwurfsparameter der Form, der Struktur und des Musters des Reifens beendet worden sind oder nicht, und wenn Berechnungen nicht für alle Entwurfsparameter der Form, der Struktur und des Musters des Reifens beendet worden sind, werden die Schritte 468 bis 474 wiederholt ausgeführt.
In einem nachfolgenden Schritt 476 wird ein Änderungsbetrag der Entwurfsvariablen, die die Objektfunktion minimiert oder maximiert, während die Beschränkung erfüllt wird, mittels einer mathematischen Programmierung durch Verwenden der Empfindlichkeiten der Objektfunktion und der Beschränkung in Bezug auf die Entwurfsvariable geschätzt. In einem Schritt 478 werden durch Verwenden dieses geschätzten Werts der Entwurfsvariablen die Entwurfsparameter der Form, der Struktur und des Musters des Reifens korrigiert und wird der Wert der Objektfunktion basierend auf den korrigierten Entwurfsparametern der Form, der Struktur und des Musters des Reifens berechnet. In einem nachfolgenden Schritt 480 wird eine Bestimmung diesbezüglich durchgeführt, ob der Wert der Objektfunktion konvergiert hat oder nicht, indem ein im Voraus eingegebener Schwellenwert mit der Differenz zwischen dem Wert OBJ der Objektfunktion, der im Schritt 488 berechnet ist, und dem Anfangswert OBJo der Objektfunktion, der im Schritt 466 berechnet ist, verglichen wird. Wenn der Wert der Objektfunktion nicht konvergiert hat, wird der Wert der im Schritt 476 bestimmten Entwurfsvariablen als der Anfangswert eingestellt und werden die Schritte 466 bis 480 wiederholt ausgeführt. Wenn bestimmt wird, dass der Wert der Objektfunktion konvergiert hat, wird der Wert der Entwurfsvariablen zu diesem Zeitpunkt als der Wert der Entwurfsvariablen eingestellt, die die Objektfunktion optimiert, während die Beschränkung erfüllt wird, und werden die Entwurfsparameter der Form, der Struktur und des Musters des Reifens in einem Schritt 482 durch Verwenden dieses Werts der Entwurfsvariablen bestimmt. In einem nachfolgenden Schritt 484 wird die Variable j inkrementiert und geht die Operation weiter zu einem Schritt 486.
Im Schritt 486 wird eine Bestimmung diesbezüglich durchgeführt, ob j die zulässige Anzahl der anfänglichen Entwurfsparameter der Form, der Struktur und des Musters des Reifens übersteigt: (1 + Munit)^p und wenn j ihn nicht übersteigt, springt die Operation zurück zum Schritt 464, um die Werte der anfänglichen Entwurfsparameter der Form, der Struktur und des Musters des Reifens zu ändern. Dann werden die Schritte 464 bis 486 wiederholt ausgeführt.
Andererseits wird dann, wenn die Antwort bei der Bestimmung m Schritt 486 JA ist, in einem nachfolgenden Schritt 488 ein optimaler Reifenentwurf bestimmt, und diese Routine endet. Die Bestimmung des optimalen Reifenentwurfs im Schritt 488 wird bei diesem Ausführungsbeispiel durch Berücksichtigen der folgenden zwei Bedingungen durchgeführt, und diejenige mit der größten Eignung in Bezug auf die Bedingungen wird als der optimale Reifenentwurf ausgewählt.
[Bedingungen]

(1) Die Objektfunktion OBJ hat einen kleinen Wert. (Ein Einstellen ist so vorgesehen, dass es um so besser ist, je kleiner die Reifenleistungsfähigkeit ist, die als die Objektfunktion ausgewählt wird. In einem Fall, in welchem je größer, um so besser gilt, wird ein Minuszeichen zugeteilt, um damit fertig zu werden.)
(2) Selbst wenn die Entwurfsparameter der Form, der Struktur und des Musters des Reifens in der Nachbarschaft der erhaltenen optimalen Lösung etwas geändert werden, ändern sich die Objektfunktion und die Beschränkung nicht viel.

Wie es oben beschrieben ist, wird bei diesem Ausführungsbeispiel, um ein Transformationssystem zu bestimmen, die Beziehung einer Entsprechung zwischen den Entwurfsparametern der Form, der Struktur und des Musters des Reifens und den Herstellungszuständen einerseits und den Reifenleistungsfähigkeiten andererseits in der nichtlinearen Recheneinheit des neuronalen Netzes durch Daten gelernt, die auf Experimenten oder einer numerischen Analyse basieren. Daher ist es unnötig, Funktionstypen als Mittel zum Berechnen des Transformationssystems anzunehmen und ein Transformationssystem, das wechselseitige Beziehungen finden kann, bei welchen die Entwurfsparameter der Form, der Struktur und des Musters des Reifens und die Herstellungszustände einerseits und die Reifenleistungsfähigkeiten andererseits miteinander korreliert sind, kann mit hoher Genauigkeit und reduzierten Willkürlichkeiten ausgebildet werden. Zusätzlich ist es durch Kombinieren dieses Transformationssystems und der Optimierungsberechnungseinheit möglich, effektive optimale Vorschlagsentwürfe für die Form, die Struktur und das Musters des Reifens auszugeben.
Es sollte beachtet werden, dass bei dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel eine Optimierung durch die Technik eines genetischen Algorithmus anstelle der Empfindlichkeitsanalyse (siehe 50) bewirkt werden kann. Übrigens genügt es bei der Technik eines genetischen Algorithmus, wenn die Verarbeitung, bei welcher die Reifenleistungsfähigkeit-Schätzverarbeitung in den Schritten 303 und 321 von der Verarbeitung ausgeschlossen ist, die in 40 gezeigt ist, ausgeführt wird.
[Siebtes Ausführungsbeispiel]
Als Nächstes wird eine Beschreibung eines siebten Ausführungsbeispiels angegeben werden. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird ein Reifen, um die Teilabnutzungs-Unterdrückungsleistungsfähigkeit und die Lenkstabilität zu verbessern, durch Entwerfen der Laufflächenkonfiguration eines rechteckigförmigen Parallelepipeds zum einheitlichen Ausbilden des Bodenkontaktdrucks entworfen, ohne den Bodenkontaktbereich zu reduzieren.
51 zeigt eine Verarbeitungsroutine für das Programm gemäß diesem Ausführungsbeispiel. In einem Schritt 500 wird auf dieselbe Weise wie im Schritt 200 der 35 eine Anfangsmodell-Konstruktionsverarbeitung ausgeführt, einschließlich der Konstruktion eines Reifenmodells, um den Vorschlagsentwurf (wie beispielsweise die Änderung der Form, der Struktur, der Materialien und des Musters des Reifens) des zu entwerfenden Reifens in ein Modell in einer numerischen Analyse einzubauen, sowie eines Fluidmodells und eines Straßenflächenmodells zum Auswerten einer Reifenleistungsfähigkeit, usw.
Bei diesem Ausführungsbeispiel wird zum Entwerfen eines Reifens durch Entwerfen der Laufflächenkonfiguration eines rechteckförmigen Parallelepipeds zum Vereinheitlichen des Bodenkontaktdrucks, ohne den Bodenkontaktbereich zu reduzieren, in einem Schritt 500 eine Modellierung weiter in Bezug auf einen Block fortgeführt, der einen Teil des Reifens bildet, und die Konfiguration eines Blocks mit einer planaren Lauffläche wird als Referenzform verwendet. Diese Referenzform wird einer Modellierung durch eine Technik, wie beispielsweise die Methode der finiten Elemente, unterzogen, was es möglich macht, die Antwort bzw. Reaktion zu der Zeit einer Eingabe der Straßenfläche numerisch oder analytisch zu bestimmen, um ein Basismodell des Reifens zu bestimmen, das die Konfiguration des Blocks darstellt, und das in eine Vielzahl von Elementen durch eine Vernetzung aufgeteilt ist. Es sollte beachtet werden, dass die Basisform nicht auf diejenige beschränkt ist, die eine planare Lauffläche hat, sondern eine beliebige Form sein kann. Der Ausdruck Modellierung, auf den hierin Bezug genommen wird, bedeutet die numerische Darstellung der Form des Musters, der Form des Blocks, der Struktur, der Materialien und von ähnlichem in ein Datenformat zur Eingabe in ein Computerprogramm, das gemäß einer numerischen und analytischen Technik vorbereitet ist.
52 zeigt ein Beispiel des Basismodells des Blocks. Zusätzlich ist dieses Basismodell des Blocks in eine Vielzahl von Elementen durch eine Vernetzung bzw. Vermaschung aufgeteilt, d.h. in eine Vielzahl von Elementen durch eine Vielzahl von Liniensegmenten PL in der Zeichnung. Es sollte beachtet werden, dass, obwohl im Obigen eine Beschreibung in Bezug auf das Beispiel angegeben worden ist, bei welchem das Basismodell des Blocks in eine Vielzahl von Elementen aufgeteilt ist, wie es in 52 gezeigt ist, diese Aufteilungsmethode willkürlich bzw. beliebig ist, und die Breite einer Aufteilung in Abhängigkeit vom Objekt variiert werden kann, oder der Block in beliebige Formen aufgeteilt werden kann, wie beispielsweise Dreiecke. Im Fall dieses Ausführungsbeispiels sind die Koordinaten in der Höhenrichtung des Blocks (in der Richtung eines Pfeils UP (=AUFWÄRTS) in 52) von Knoten D_i (i: Anzahl der Knoten; i ≥ 1) zum Bestimmen der Laufflächenkonfiguration des Blocks als die Entwurfsvariable r_i eingestellt.
Als Nächstes werden in einem Schritt 502 auf dieselbe Weise wie in den Schritten 202 und 204 in 35 eine Objektfunktion, die eine physikalische Größe zum Auswerten einer Reifenleistungsfähigkeit, eine Beschränkung zum Beschränken der Querschnittsform des Reifens und eine Entwurfsvariable zum Bestimmen der Querschnittsform des Reifens bestimmt. In einem nachfolgenden Schritt 504 wird eine anfängliche Reifenleistungsfähigkeit geschätzt.
In einem nachfolgenden Schritt 506 wird wenigstens eine Eingabe I_j (j: die Anzahl von Eingaben; j ≥ 1) dem Basismodell des Blocks zugeteilt, der im obigen Schritt 500 modelliert ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird eine Gesamtheit von neun Eingaben I_j zugeteilt. Wie es in 53A gezeigt ist, wird eine flach drückende Last (z.B. ein Oberflächendruck von 4 kgf/cm²) zu einer Zeit, zu welcher die Last im Wesentlichen senkrecht auf das Basismodell des Blocks ausgeübt wird, wie es in 53A gezeigt ist, als die Eingabe I₁ eingestellt. Unter dieser flach drückenden Last werden, wie es in 53B gezeigt ist, Eingaben in acht Richtungen unter gleichen Winkeln, d.h. in Richtungen (Richtungen entlang der Lauffläche C) senkrecht zu der Höhenrichtung UP des Blocks von einem zentralen Teil des Basismodells des Blocks aus, d.h. Eingaben in Scherrichtungen in Abständen von etwa 45 Grad (in acht Richtungen) durch jeweils 1 mm zugeteilt, und diese Eingaben werden als Eingaben I₂ bis I₉ eingestellt. Diese 1 mm entsprechen der Tatsache, dass die Straßenfläche in Bezug auf die untere Seite des Blocks, die als Referenz dient, um 1 mm bewegt wird. Diese Eingaben I₂ bis I₉ entsprechen den Eingabezuständen. Die Eingabezustände sind Zustände zum Definieren von zuzuteilenden Eingaben und beziehen sich auf die Kraft einer Eingabe (Last), die Richtung und eine Kombination aus einer Vielzahl von Eingaben.
Es sollte beachtet werden, dass, obwohl bei diesem Ausführungsbeispiel eine Beschreibung über den Fall angegeben ist, in welchem die Vielzahl von Eingaben I₂ bis I₉ zugeteilt werden, die Erfindung nicht auf die Anzahl von gerade angegebenen Eingaben beschränkt ist, und zwei oder mehrere Zustände einer Last als der Zustand der Last verwendet werden können. Weiterhin sind die Eingaben in der Scherrichtung nicht auf fünf beschränkt und es ist ausreichend, wenn eine oder mehrere Eingaben vorgesehen sind, und eine Lasteinstellung kann für jede der Eingaben in den Scherrichtungen vorgesehen sein.

In einem nachfolgenden Schritt 508 wird der Bodenkontaktdruck p_i,j in Bezug auf die Eingabe I_j, die im obigen Schritt 506 gegeben ist, berechnet, und werden die Objektfunktion OBJ, die eine physikalische Größe zum Auswerten einer Musterleistungsfähigkeit oder eine physikalische Größe zum Auswerten einer Blockleistungsfähigkeit (die hierin nachfolgend als physikalische Größe zum Auswerten einer Muster/Block-Leistungsfähigkeit bezeichnet sind) darstellt, sowie die Beschränkung G zum Beschränken der Laufflächenkonfiguration des Musters/Blocks bestimmt. Bei diesem Ausführungsbeispiel werden zum Erzielen der Effekte zum Verbessern der Lenkstabilität und der Unterdrückung einer teilweisen Abnutzung die Objektfunktion (OBJ) und die Beschränkungen (G1 und G2) wie folgt eingestellt:

Objektfunktion OBJ:	eine Standardabweichung der Verteilung eines Bodenkontaktdrucks in einem Konstantbereich
Beschränkung G1:	der Kontaktbereich, der größer als der oder gleich dem eines Basismodells des Blocks derselben Eingabe ist
Beschränkung G2:	die maximale Höhe des Blocks, die größer als oder gleich der des Basismodells des Blocks ist.

Es sollte beachtet werden, dass bei diesem Ausführungsbeispiel der Bodenkontaktbereich als die Beschränkung G unter dem Gesichtspunkt eines Platzierens einer Betonung auf die Bodenkontaktierungscharakteristiken eingestellt ist, und dass die maximale Höhe des Blocks zum Zwecke eines Nichtänderns des Reifenradius invariabel gemacht ist. Jedoch kann eine andere physikalische Größe als die vorgenannte Beschränkung verwendet werden, und zwar in Abhängigkeit von dem Objekt, und diese Entwurfsmethode ist selbst dann gültig, wenn eine einzige oder eine Vielzahl von Beschränkungen G verwendet wird oder die Beschränkung G nicht verwendet wird.
Zusätzlich kann, obwohl im Obigen der Bodenkontaktdruck in Bezug auf eine Eingabe im Schritt 508 bestimmt wird, die Verteilung eines Bodenkontaktdrucks zu dem Zeitpunkt bestimmt werden, zu welchem die Eingabe im Schritt 506 gegeben ist.
In einem nachfolgenden Schritt 510 wird der Änderungsbetrag der Entwurfsvariablen r_i geschätzt (der Änderungsbetrag der Form der Blocklauffläche wird geschätzt), indem die Abweichung des Bodenkontaktdrucks bei jedem Knoten als Empfindlichkeitsinformation verwendet wird. Das bedeutet, dass aus dem Bodenkontaktdruck bei jedem Knoten der Änderungsbetrag der Richtung einer Verbesserung der Entwurfsvariablen in der Richtung geschätzt wird, in welche die Blockhöhe kleiner geworden ist (größer geworden ist), wenn der Bodenkontaktdruck höher (niedriger) als der Durchschnitt ist. In einem Schritt 510 wird bei diesem Ausführungsbeispiel der Änderungsbetrag der Entwurfsvariablen r_i gemäß der folgenden Formel (18) geschätzt:
wobei
i: Anzahl der Knoten
dr_i: Änderungsbetrag der Form in der Höhenrichtung des Knotens i
α: Parameter (Konstante eines Anteils)
p_i: durchschnittlicher Bodenkontaktdruck bei der Eingabe
p_i,j: Bodenkontaktdruck bei dem Knoten D_i in Bezug auf die Eingabe I_j
Die obige Formel (18) stellt dar, dass dann, "wenn eine Vielzahl von Eingabezuständen betrachtet wird, jeder Knoten sich gemäß einem Eingabezustand, dessen Verhältnis mit dem durchschnittlichen Bodenkontaktdruck der größte ist, um einen Abstand ändert, der durch Multiplizieren dieses Verhältnisses mit einer Konstanten eines Anteils α erhalten wird". Es sollte beachtet werden, dass diese Formel (18) dazu verwendet wird, eine Änderung der Entwurfsvariablen r_i zuzulassen, wobei dann, wenn der Bodenkontaktdruck derart angenommen wird, dass er vereinheitlicht wird, die Form der Lauffläche (Blockhöhe) bei einem Teil mit niedrigem Bodenkontaktdruck hoch gemacht wird, wohingegen die Form der Lauffläche (Blockhöhe) bei einem Teil mit hohem Bodenkontaktdruck niedrig gemacht wird.
In einem nachfolgenden Schritt 512 wird ein korrigiertes Modell des Reifens konstruiert, das dem geschätzten Wert des Änderungsbetrags der Entwurfsvariablen r_i entspricht. In diesem Schritt 512 wird ein Reifenmodell aus dem korrigierten Modell, d.h. einem Block, ausgebildet, was es möglich macht, ein korrigiertes Reifenmodell zu erzeugen. In einem nachfolgenden Schritt 514 wird auf dieselbe Weise wie im Schritt 204 in 35 eine Reifenleistungsfähigkeits-Schätzverarbeitung für das korrigierte Reifenmodell ausgeführt. Übrigens ist es im Schritt 514, wenn die Reifenleistungsfähigkeits-Schätzverarbeitung ausgeführt wird, auf dieselbe Weise, wie es oben beschrieben ist, möglich, aus der Auswertung der Ergebnisse einer Schätzung bestimmen, ob die geschätzte Leistungsfähigkeit zufrieden stellend ist oder nicht. Diese Bestimmung kann durch eine Eingabe von der Tastatur aus durchgeführt werden oder nach einem Einstellen eines zulässigen Bereichs im Voraus in Bezug auf den vorgenannten Auswertungswert kann eine Bestimmung durchgeführt werden, dass die geschätzte Leistungsfähigkeit zufrieden stellend ist, wenn der Wert einer Auswertung der Ergebnisse einer Schätzung in den zulässigen Bereich fällt. Andererseits kann dann, wenn die geschätzte Leistungsfähigkeit in Bezug auf die Soll-Leistungsfähigkeit als Ergebnis der Auswertung der geschätzten Leistungsfähigkeit nicht zufrieden stellend ist, die Verarbeitung zu diesem Zeitpunkt gestoppt werden, und der Entwurf des Reifens kann wieder gestartet werden (die vorangehende Verarbeitung wird wieder ausgeführt), nach einem Ändern (Korrigieren) des Vorschlagsentwurfs. Alternativ dazu können die Ergebnisse der Auswertung der geschätzten Leistungsfähigkeit gespeichert werden, und es kann darauf Bezug genommen werden, wie es erforderlich ist.
Auf eine Beendigung der Reifenleistungs-Schätzverarbeitung hin, werden in einem Schritt 516 der Bodenkontaktdruck, die Objektfunktion und die Beschränkung bestimmt. In einem nachfolgenden Schritt 518 wird eine Bestimmung diesbezüglich gemacht, ob der Wert der Objektfunktion konvergiert hat oder nicht, indem ein Vergleich zwischen dem Wert der Objektfunktion OBJ, der im obigen Schritt 516 bestimmt ist, und dem Wert der Objektfunktion, der bei der vorangehenden wiederholten Verarbeitung bestimmt ist (der Wert der im Schritt 516 bei der vorherigen wiederholten Verarbeitung bestimmte Wert der Objektfunktion) durchgeführt wird. Wenn ein Konvergenzwert der Objektfunktion unter Erfüllung der Beschränkung erhalten worden ist, wird in dem Schritt 518 JA als Antwort gegeben, und die Operation geht weiter zu einem Schritt 520. Andererseits wird dann, wenn ein Konvergenzwert der Objektfunktion unter Erfüllung der Beschränkung nicht erhalten worden ist, NEIN als Antwort im Schritt 518 gegeben und die Operation springt zum Schritt 506 zurück, um die vorangehende Verarbeitung wiederholt auszuführen.
Bei diesem Ausführungsbeispiel konvergiert deshalb, weil es geschätzt wird, dass die Teilabnutzungs-Unterdrückungsleistungsfähigkeit und die Lenkstabilitätsleistungsfähigkeit sich um so mehr verbessern, je kleiner die Standardabweichung der Verteilung eines Bodenkontaktdrucks im Kontaktbereich ist, welcher die Objektfunktion ist, der Wert der Objektfunktion OBJ in der Richtung, in welcher er klein wird. Demgemäß wird bei diesem Ausführungsbeispiel die Verarbeitung der Schritte 506 bis 518 wiederholt ausgeführt, bis ein minimaler Wert der Objektfunktion OBJ erhalten wird.
Es sollte beachtet werden, dass bei diesem Ausführungsbeispiel deshalb, weil die Beschränkungen G vorgesehen sind, wenn ein minimaler Wert der Objektfunktion OBJ erhalten wird, während die Beschränkungen G erfüllt werden, die wiederholte Verarbeitung (Schritte 506 bis 518) endet. Als die mathematische Formel, die die Änderung der Form definiert, kann eine andere als die obige Formel (18) verwendet werden, und verschiedene Methoden sind möglich. Beispielsweise ist es möglich, unter anderem eine Formel zu verwenden, bei welcher, nachdem eine bestimmte Eingabe unter der Vielzahl von Eingaben mit einem Gewicht w multipliziert ist, um eine Betonung zuzulassen, die darauf zu platzieren ist, Antworten bzw. Reaktionen von den jeweiligen Eingaben gemischt werden. Ein Beispiel ist in der folgenden Formel (19) gezeigt:
wobei
w_j: Gewicht in Bezug auf die Eingabe I_j
Es sollte beachtet werden, dass deshalb, weil bei diesem Ausführungsbeispiel ein Einstellen angenommen ist, dass es um so besser ist, je kleiner die Objektfunktion ist, ein minimaler Wert bestimmt wird; jedoch ist es in Abhängigkeit von dem Objekt möglich, eine Objektfunktion auszuwählen, bei welcher es um so besser ist, je größer der Wert ist, oder eine Objektfunktion, bei welcher ein bestimmter Wert derart angesehen wird, dass er der beste ist.
In einem nachfolgenden Schritt 520 wird eine Kurvenanpassungsverarbeitung für die Laufflächenform des Blocks zur Verfügung gestellt. Diese Kurvenanpassungsverarbeitung ist eine Verarbeitung, bei welcher die Form des Bodenkontaktierungsrands des Blocks und seiner Umgebung auf die Form eines vorbestimmten Krümmungsradius R abgeglichen wird. Insbesondere wird, wie es in den 54A und 54B gezeigt ist, in Bezug auf den Bodenkontaktierungsrand des Blocks und seiner Umgebung die Form des Blocks so abgeglichen, dass eine Kurve, die die Position einer vorbestimmten Länge H in einer Richtung senkrecht zum Block (in einer Richtung entlang der Richtung UP und in einer dazu entgegengesetzten Richtung) von einem Blockende einerseits und die Position einer vorbestimmten Länge L in einer horizontalen Richtung des Blocks (in einer Richtung senkrecht zur Richtung UP) andererseits verbindet, einen vorbestimmten Krümmungsradius R annimmt. Der Grund dafür besteht im Erhalten einer vereinfachteren Form angesichts der Zeit und der Schwierigkeit bei der Herstellung und der Kosten, da die gesamte Lauffläche die Entwicklungsvariable r_i bildet und die Form des Bodenkontaktierungsrands des Blocks und seiner Umgebung oder die gesamte Lauffläche aufgrund der Verarbeitung bis zu und einschließlich dem obigen Schritt 518 komplex wird.
55 zeigt ein Beispiel der Form des Blocks, die bis zu und einschließlich dem obigen Schritt 518 berechnet ist. 56 zeigt eine perspektivische Ansicht von der Richtung eines Pfeils B in 55 aus. Das Ergebnis der Kurvenanpassungsverarbeitung im Schritt 520 ist in 40 gezeigt. Demgemäß kann die Form des in 56 gezeigten Blocks durch die Form des in 57 gezeigten Blocks ersetzt werden. Es ist möglich, als dem bei jedem Blockende angeordneten Krümmungsradius R eine Form zu erhalten, die nahe zu einer am besten geeigneten Entwurfsvariablen r_i ist, durch die Approximation eines kleinsten Fehlerquadrats. Diese Approximation wird bei einer Anzahl von Stellen im Querschnitt des Blocks bewirkt, und die Form der anderen Teile kann durch Durchführen einer Interpolation zwischen der Anzahl von Punkten durch das Lagrange-Polynom bestimmt werden.
Es sollte beachtet werden, dass, obwohl bei diesem Ausführungsbeispiel der Krümmungsradius R bei der Approximation verwendet wird, anstelle des Krümmungsradius R es möglich ist, Polynome, Teilungspolynome, Splines, NURBS (nicht einheitliche rationale B-Splines), rationale Funktionen oder ähnliches zu verwenden. Weiterhin ist es, obwohl die Teile zwischen den entworfenen Querschnitten durch das Lagrange-Polynom interpoliert werden, auf dieselbe weise wie beim Krümmungsradius R möglich, andere Polynome, Teilungspolynome, Spline-Funktionen, NURBS, rationale Funktionen oder ähnliches zu verwenden. Zusätzlich kann anstelle eines Bestimmens des Querschnitts die Konfiguration der Lauffläche selbst durch eine Polynom-Interpolationsoberfläche dargestellt werden, eine Teilungspolynomoberfläche, eine Spline-Oberfläche, eine NURBS-Oberfläche oder ähnliches. Bei der Approximation kann auch eine Methode einer Approximation verwendet werden, die eine andere als die Approximation eines kleinsten Fehlerquadrats ist. Somit wird bei diesem Ausführungsbeispiel die Approximation der Form durch Berücksichtigen der Herstellung durchgeführt, nachdem die Entwurfsvariablen, die einen optimalen Wert der Objektfunktion ergeben, erhalten worden sind.
Auf eine Beendigung der vorangehenden Verarbeitung hin, wird die Form der Lauffläche in einem nachfolgenden Schritt 522 bestimmt. In diesem Schritt 522 wird der Reifen auf der Basis der Entwurfsvariablen entworfen, die einen optimalen Wert der Objektfunktion ergeben, der aus der oben beschriebenen Berechnung erhalten wird, d.h. der Reifen wird entworfen, bei welchem Blöcke mit der Laufflächenform, die bestimmt sind, wie es oben beschrieben ist, angeordnet sind. Übrigens kann in diesem Schritt 522 der Entwurf einer Form zur Vulkanisierung des Reifens anstelle des Entwurfs des Reifens durchgeführt werden.
Obwohl im Obigen eine Beschreibung für den Fall angegeben worden ist, bei welchem die Approximation der Form durch Berücksichtigen der Herstellung durchgeführt wird, nachdem die Entwurfsvariablen, die einen optimalen Wert der Objektfunktion ergeben, erhalten worden sind, kann die Verarbeitung zum Ändern der Form gemäß der vorgenannten Funktion oder einer mathematischen Formel für jede Berechnung durchgeführt werden, oder einmal bei einer Anzahl von Berechnungen. Ein Beispiel für den Ablauf einer Verarbeitung in einem Fall, in welchem die Form für jede Berechnung approximiert wird, ist in 58 gezeigt. Bei der Verarbeitung in 58 wird die Verarbeitung des Schritts 520 in 51, d.h. die Verarbeitung zum Approximieren der Form unter Berücksichtigung der Herstellung, nachdem die Entwurfsvariablen, die einen optimalen Wert der Objektfunktion ergeben, erhalten worden sind, zwischen den Schritten 512 und 514 durchgeführt.
Bei der Verarbeitung der 58 wird in einem Schritt 512 ein korrigiertes Modell entsprechend dem geschätzten Wert des Änderungsbetrags der Entwurfsvariablen r_i konstruiert. In einem nachfolgenden Schritt 520 wird die Laufflächenkonfiguration des Blocks einer Kurvenanpassungsverarbeitung unterzogen. Dann wird die Reifenleistungsfähigkeitsschätzung in einem Schritt 514 ausgeführt.
Demgemäß ist es durch Approximieren der Form für jede Berechnung möglich, die Konvergenz der Objektfunktion durch die approximierte Form zu bestimmen. Es sollte beachtet werden, dass in einem Fall, in welchem eine Approximation für eine Anzahl von Berechnungen durchgeführt wird, es genügt, wenn in 58 der Zustand einer Beurteilung geladen wird, um die Verarbeitung des Schritts 520 einmal für eine Anzahl von Berechnungen durchzuführen.
Übrigens fungiert in dem Fall, in welchem die Approximation der Form für jede Berechnung durchgeführt wird, sie als Beschränkung, welche der Entwurfsvariablen zugeteilt ist.
Zwischenzeitlich kann die optimale Form selbst auf den Entwurf des Reifens angewendet werden, ohne die Approximation der Form zu verwenden. Ein Ablaufdiagramm in dem Fall, in welchem die Approximation der Form nicht ausgeführt wird, ist in 59 gezeigt. Bei der Verarbeitung der 59 ist die Verarbeitung des Schritts 520 in 51, d.h. die Verarbeitung, bei welcher die Form durch Berücksichtigen der Herstellung approximiert wird, nachdem die Entwurfsvariablen, die einen optimalen Wert der Objektfunktion ergeben, erhalten worden sind, weggelassen.
Wie es oben beschrieben ist, ist es bei diesem Ausführungsbeispiel deshalb, weil die Laufflächenform des Musters oder des Blocks optimiert wird, möglich, einen Reifen zur Verfügung zu stellen, dessen Lenkstabilitäts- und Teilabnutzungsfestigkeits-Leistungsfähigkeit verbessert sind.
Die Zustände einer Abnutzung dieser Reifen sind in 60 und 61 als konzeptmäßige Diagramme gezeigt. Die durchgezogene Linie zeigt eine Querschnittsansicht des Bodenkontaktierungsendes und seiner Umgebung vor der Abnutzung, während die gestrichelte Linie eine Querschnittsansicht des Bodenkontaktierungsendes und seiner Umgebung nach der Abnutzung zeigt. Wie es in 60 gezeigt ist, ist bei dem Reifen der herkömmlichen Form das Bodenkontaktierungsende lokal intensiv abgenutzt. Andererseits nimmt, wie es in 61 gezeigt ist, der Reifen gemäß diesem Ausführungsbeispiel einen derartigen Zustand an, dass er im Wesentlichen einheitlich abgenutzt ist. Daraus wird es erkannt werden, dass die lokale teilweise Abnutzung durch die geeignete Form der Lauffläche unterdrückt werden kann.
Wie es oben beschrieben ist, ist es gemäß diesem Ausführungsbeispiel deshalb, weil die Laufflächenform des Musters/Blocks optimiert wird, möglich, einen Reifen zur Verfügung zu stellen, dessen Lenkstabilitäts- und Teilabnutzungsfestigkeits-Leistungsfähigkeiten verbessert sind.
[Achtes Ausführungsbeispiel]
Als Nächstes wird eine Beschreibung eines achten Ausführungsbeispiels angegeben werden. Es sollte beachtet werden, dass deshalb, weil der Aufbau dieses Ausführungsbeispiels im Wesentlichen gleich demjenigen der oben beschriebenen Ausführungsbeispiele ist, identische Teile mit denselben Bezugszeichen bezeichnet sein werden und eine detaillierte Beschreibung davon weggelassen sein wird.
Zusätzlich ist Wasser als das Fluid bei diesem Ausführungsbeispiel angenommen.
Wenn eine Analyse durch Versehen des Reifenmodells mit einem Muster um seinen gesamten Umfang durchgeführt wird, wird der Rechenaufwand enorm groß, so dass die Ergebnisse nicht auf einfache Weise erhalten werden können. Demgemäß wird bei diesem Ausführungsbeispiel, auf dieselbe Weise wie beim zweiten Ausführungsbeispiel, der Reifen durch Versehen von nur einem Teil des Reifenmodells mit dem Muster entworfen, um den Entwurf des Reifens zu ermöglichen, während die Drainageleistungsfähigkeit des Reifens berücksichtigt wird.
Wie es zuvor beschrieben ist, kann in Bezug auf die Drainageleistungsfähigkeit, insbesondere auf ein Aquaplaning, des Reifens der periphere Teil des Reifens in die folgenden drei Bereiche einschließlich der Bereiche A bis C in der Umgebung der Bodenkontaktfläche klassifiziert werden (siehe 27). Zusätzlich ist dann, wenn der Druckbeziehung (siehe 28B) in einem Fall Beachtung geschenkt wird, in welchem der Reifen (das Reifenmodell 30) auf der Straßenfläche 18 in der Rollrichtung (in der Richtung eines Pfeils M in 28A) rollt, ein Druck bei einem dynamischen Aquaplaning (Bereich A) dominant.
Demgemäß wird bei diesem Ausführungsbeispiel, um den Entwurf des Reifens zu ermöglichen, während die Drainageleistungsfähigkeit des Reifens berücksichtigt wird, als das Reifenmodell 30 ein glattes Reifenmodell mit einer flachen gesamten Peripherie als Basis eingestellt, und wird eine GL-Analyse durch Versehen des glatten Reifenmodells mit einem Teilmuster durchgeführt, das zum Ermöglichen der Analyse des führenden Rands nötig ist. Übrigens wird deshalb, weil der Aufbau der GL-Analyse gleich den zuvor beschriebenen Prozeduren 1 bis 4 ist, eine Beschreibung davon weggelassen werden.
Die Details sind im Wesentlichen gleich denjenigen der oben beschriebenen Ausführungsbeispiele. Zuerst werden ein Reifenmodell und ein Fluidmodell auf der Basis des Vorschlagsentwurfs des Reifens konstruiert; wird der Straßenflächenzustand durch Auswählen des Reibkoeffizienten μ in Verbindung mit der Konstruktion eines Straßenflächenmodells eingegeben; werden die Grenzzustände während des Rollens des Reifens oder des Nichtrollens des Reifens eingestellt; und werden die Entwurfsvariable und die Beschränkung eingestellt (Schritte 200 bis 204 in 35). In diesem Fall ist das Reifenmodell ein glattes Reifenmodell und werden ein Mustermodell (ein Teil) und ein Teil des Gürtelmodells, das an das Muster anzuhaften ist, konstruiert. Dann werden die Grenzzustände während des Rollens des Reifens oder des Nichtrollens des Reifens eingestellt und werden die Verformungsberechnung und die Fluidberechnung des Reifenmodells und ähnliches ausgeführt. Dies enthält das Rollen des glatten Reifenmodells und eine Aquaplaning-Analyse (globale Analyse: G-Analyse; siehe 48).
Als Nächstes wird ein Modell, bei welchem die Entwurfsvariable um einen Einheitsbetrag Δr_i geändert ist, bestimmt (Schritte 206 bis 210), werden die Verformungsberechnung und die Fluidberechnung des Reifenmodells durchgeführt, werden die Grenzzustände bestimmt und wird die Reifenleistungsfähigkeit geschätzt (Schritt 212 in 35). Das bedeutet, dass aus den Ergebnissen des glatten Reifenmodells die Stelle eines Rollens des Gürtelmodells (dieselbe wie ein Teil des Mustermodells), um an den Musterteil (einen Teil) anzuhaften ist, berechnet wird. Folglich wird deshalb, weil nur der Musterteil (ein Teil) gerollt wird (31), ein Fluidnetz entsprechend dem Musterteil vorbereitet und eine Analyse der Drainageleistungsfähigkeit wird in Bezug auf den Musterteil allein durchgeführt. Dies ist die Analyse (lokale Analyse: L- Analyse) von nur dem Musterteil, der ein Teil des Mustermodells ist. Hier verschiebt sich, wie es in 31 gezeigt ist, wenn der Musterteil (ein Teil) rollt, der Musterteil durch den Positionszustand L1 zu dem Positionszustand L13.
Dann werden die Werte der Objektfunktion und der Beschränkung und die Empfindlichkeiten für jede Entwurfsvariable berechnet, wird ein geschätzter Wert des Änderungsbetrags der Entwurfsvariablen, die den Wert der Objektfunktion maximiert, bestimmt, während die Beschränkung berücksichtigt wird und während die Reifenleistungsfähigkeit geschätzt wird, und diese Verarbeitung wird wiederholt, bis der Wert der Objektfunktion konvergiert (Schritte 214 bis 224 in 35). Die Reifenkonfiguration wird auf der Basis der Entwurfsvariablen bestimmt, wenn der Wert der Objektfunktion zu dem geschätzten Wert konvergiert ist.
Somit ist es bei diesem Ausführungsbeispiel deshalb, weil das glatte Reifenmodell als Basis eingestellt wird und eine GL-(Global-Lokal-)Analyse zum Schätzen der Reifenleistungsfähigkeit durch Verwenden eines Teils des Musters durchgeführt wird, möglich, drei Vorteile zu erhalten, und zwar auf dieselbe Weise, wie es zuvor beschrieben ist.
Es sollte beachtet werden, dass es bei diesem Ausführungsbeispiel möglich ist, Ergebnisse gleich denjenigen von Beispielen der Ergebnisse einer Analyse der Drainageleistungsfähigkeit zu erhalten, wenn der Musterteil (ein Teil) gerollt wurde, die in den 32 bis 34 gezeigt sind. Das bedeutet, dass die 32 bis 34 zeitserielle Zustände des Musterteils zeigen, und wie es aus den Zeichnungen gesehen werden kann, wird zu Beginn, wenn der Musterteil in Kontakt mit der Straßenfläche gelangt, das Fluid (Wasser) auf eine derartige Weise streut, dass es in der Rollrichtung des Reifenmodells gesprüht wird (32). Wenn der Musterteil etwas auf die Straßenfläche tritt, wird das Fluid (Wasser), das entlang der Nuten im Reifenmodell geführt wird, mehr und wird das Fluid (Wasser) in einer Sprühform weniger (33). Wenn der Mittelteil des Musterteils in Kontakt ist, d.h. wenn ein im Wesentlichen gesamter Teil des Musterteils in Kontakt mit der Straßenfläche ist, wird das Meiste des Fluids (Wassers) entlang der Nuten im Reifenmodell geführt (34).
[Neuntes Ausführungsbeispiel]
Als Nächstes wird eine Beschreibung eines neunten Ausführungsbeispiels angegeben werden. Es sollte beachtet werden, dass deshalb, weil der Aufbau dieses Ausführungsbeispiels im Wesentlichen gleich demjenigen der oben beschriebenen Ausführungsbeispiele ist, identische Teile mit denselben Bezugszeichen bezeichnet sein werden und eine detaillierte Beschreibung davon weggelassen sein wird. Dieses Ausführungsbeispiel optimiert die Blockform zum Reduzieren des Widerstandes des Fluids durch Entfernen eines Teils einer Spitze des Blocks, der einen Teil des Reifens bildet.
62 zeigt eine Verarbeitungsroutine für das Programm gemäß diesem Ausführungsbeispiel. In einem Schritt 600 wird auf dieselbe Weise wie im Schritt 200 der 35 eine Anfangsmodell-Konstruktionsverarbeitung ausgeführt, einschließlich der Konstruktion eines Reifenmodells, um den Vorschlagsentwurf (wie beispielsweise die Änderung der Form, der Struktur, von Materialien und des Musters des Reifens) des zu entwerfenden Reifens in ein Modell in einer numerischen Analyse einzubauen, sowie eines Fluidmodells und eines Straßenflächenmodells zum Auswerten einer Reifenleistungsfähigkeit usw. Es sollte beachtet werden, dass bei diesem Ausführungsbeispiel auf dieselbe Weise wie beim zweiten und beim achten Ausführungsbeispiel eine Optimierung durch Vorsehen, dass nur ein Teil des Reifenmodells mit dem Muster versehen wird, bewirkt wird, um den Entwurf des Reifens zu ermöglichen, während die Drainageleistungsfähigkeit berücksichtigt wird, und um Rechenbelastung zu unterdrücken. Aus diesem Grund wird im Schritt 600 eine Verarbeitung zur Konstruktion von verschiedenen Modellen, einschließlich des glatten Reifenmodells, eines Modells des Teils des Musters, eines Gürtelmodells und eines Fluidmodells des Bodenkontaktierungsteils des Musters, ausgeführt.
Zusätzlich wird bei diesem Ausführungsbeispiel, um den Reifen durch Entwerfen einer Blockform zum Reduzieren des Widerstandes des Fluids durch Entfernen eines Teils der Spitze des Blocks, der einen Teil des Reifens bildet, zu entwerfen, im Schritt 600 eine Modellierung in Bezug auf einen Block weiter fortgeführt, der einen Teil des Reifens bildet, und die Konfiguration eines Blocks mit einer planaren Lauffläche wird als Referenzform verwendet, wie es in 52 gezeigt ist. Diese Referenzform wird einer Modellierung durch eine Technik, wie beispielsweise die Methode der finiten Elemente, unterzogen, was es möglich macht, die Reaktion zur Zeit einer Eingabe der Straßenfläche numerisch oder analytisch zu bestimmen, um ein Basismodell des Reifens zu enthalten, das die Konfiguration des Blocks darstellt, und welches in eine Vielzahl von Elementen durch eine Vernetzung aufgeteilt wird. Es sollte beachtet werden, dass die Basisform nicht auf eine solche beschränkt ist, die eine planare Lauffläche hat, sondern eine beliebige Form sein kann. Der Ausdruck Modellierung, auf den hierin Bezug genommen ist, bedeutet die numerische Darstellung der Form des Musters, der Form des Blocks, der Struktur, von Materialien und von ähnlichem in ein Datenformat zur Eingabe in ein Computerprogramm, das gemäß einer numerischen und analytischen Technik vorbereitet ist.
Die 64 und 65 zeigen Beispiele von Außenkonfigurationen von Basismodellen des Blocks. Wie es in 64 gezeigt ist, ist bei dem Basismodell des Blocks vor einer Optimierung ein Spitzenteil Tp auf der Laufflächenseite mit einer Höhe Wd versehen und ist die Position einer Länge Lg von dem Spitzenteil Tp in der Abwärtsrichtung als die Position zum Entfernen der Spitze des Blocks eingestellt. Nach einer Optimierung wird, wie es in 65 gezeigt ist, die Spitze des Blocks durch Verwenden der Position der Länge Lg von dem Spitzenteil Tp in der Abwärtsrichtung als Ursprung entfernt, und die Länge von dieser Lauffläche in der Höhenrichtung des Blocks wird als Ausmaß einer Entfernung A der Spitze des Blocks eingestellt. In dem Fall dieses Ausführungsbeispiels wird das Ausmaß einer Entfernung A der Spitze des Blocks (der Länge von der Lauffläche in der Höhenrichtung des Blocks) als die Entwurfsvariable r_i eingestellt. Übrigens ist veranlasst, dass das Basismodell des Blocks in eine Vielzahl von Elementen durch eine Vernetzung aufteilbar ist, obwohl es nicht gezeigt ist. Diese Aufteilungsmethode ist beliebig und die Breite der Aufteilung kann in Abhängigkeit vom Objekt verändert bzw. variiert werden oder der Block kann in beliebige Formen wie beispielsweise Dreiecke, aufgeteilt werden. Somit wird durch Entfernen der Spitze des Blocks geschätzt, dass der Widerstand des Fluids reduziert wird, wie es in 66 gezeigt is.
Als Nächstes werden in einem Schritt 602 auf dieselbe Weise wie im Schritt 202 in 35 eine Objektfunktion, die eine physikalische Größe zum Auswerten einer Reifenleistungsfähigkeit darstellt, eine Beschränkung zum Beschränken der Querschnittsform des Reifens und eine Entwurfsvariable, die die Querschnittsform des Reifens bestimmt, bestimmt. In einem nachfolgenden Schritt 604 werden Anfangswerte des Reifenmodells, welches die Reifenform unter Verwendung der Modelle ist, die konstruiert sind, wie es oben beschrieben ist, bestimmt.
Bei diesem Ausführungsbeispiel werden die Objektfunktion und die Beschränkung wie folgt eingestellt:
Objektfunktion: Fluidreaktionskraft (Minimierung)
Beschränkung: Das Volumen des Blocks ist innerhalb 60 % bis 100 % der Anfangsform
Die Entwurfsvariable ist das Ausmaß einer Entfernung A der Spitze des Blocks auf der Laufflächenseite (65).
Die Fluidreaktionskraft der Objektfunktion muss bei der Analyse der Drainageleistungsfähigkeit während eines Rollens des Reifens mit einem Muster bestimmt werden. Jedoch ist es im Fall eines Handhabens von Effekten in einem kleinen Bereich, wie beispielsweise der Form der Blockspitze, nötig, ausreichend fein die Vernetzung des Fluidbereichs (wenigstens des Bereichs, wo die Blockspitze in Kontakt mit dem Boden gelangt, und seiner Umgebung) zu bewirken, um eine Genauigkeit sicherzustellen. Und dennoch ist es bei der Analyse der Drainageleistungsfähigkeit während eines Rollens des Reifens, bei welchem das Muster der gesamten Lauffläche modelliert ist, nötig, das Fluidnetz über praktisch den gesamten Bereich fein aufzuteilen, um eine Genauigkeit sicherzustellen, und die Rechenzeit wird enorm groß, so dass eine solche Methode nicht für eine Optimierungstechnik geeignet ist, die wiederholte Berechnungen erfordert.
Demgemäß wird bei diesem Ausführungsbeispiel in einem nachfolgenden Schritt 606 die Drainageleistungsfähigkeitsberechnung auf der Basis einer GL-Analyse durchgeführt. In diesem Schritt 606 wird auf der Basis der Ergebnisse, die durch die Analyse der Drainageleistungsfähigkeit während eines Rollens des Reifens unter Verwendung eines groben Fluidnetzes erhalten sind, eine Auswertung bezüglich des Effekts der Form der Blockspitze auf die Fluidreaktionskraft durch eine GL-Analyse (Global/Lokal-Analyse; globale Analyse: Analyse der Drainageleistungsfähigkeit während eines Rollens eines glatten Reifens; lokale Analyse: Analyse der Drainageleistungsfähigkeit während eines Rollens von nur einem Teil des Musters) durchgeführt, welches die Analyse der Drainageleistungsfähigkeit ist, bei welcher nur ein Teil des Musters gerollt wird. Diese GL-Analyse wird in Prozeduren gleich den Prozeduren 1 bis 4 gemäß dem oben beschriebenen achten Ausführungsbeispiel durchgeführt.
Insbesondere wird bei der Verarbeitung der Berechnung der Drainageleistungsfähigkeit basierend auf der GL-Analyse im Schritt 606 die in 63 gezeigte Verarbeitungsroutine ausgeführt. In einem Schritt 630 in 63 werden ein glattes Reifenmodell, ein Mustermodell (ein Teil) und ein Teil eines Gürtelmodells, um an das Muster angeheftet zu werden, als die Prozedur 1 vorbereitet (siehe 29 und 30). Zusätzlich wird ein Fluidnetz entsprechend dem Bereich, wo der Musterteil in Kontakt mit dem Boden gelangt, vorbereitet. Dann wird die Roll-Aquaplaning-Analyse des glatten Reifens als die Prozedur 2 (globale Analyse) durchgeführt.
In einem nachfolgenden Schritt 632 wird die Stelle eines Rollens des Gürtelmodells, um an den Musterteil angeheftet zu werden, aus dem Ergebnis des glatten Reifens berechnet. Insbesondere werden Versätze von allen Knoten des Gürtelmodells während eines Rollens ausgegeben, und das Mustermodell wird an das Gürtelmodell angeheftet (Schritt 634), und erzwungene Geschwindigkeiten (die Versätze sein können) werden dem Knoten des Gürtelmodells zugeteilt. Übrigens kann zu der Zeit eines Anheftens des Mustermodells an das Gürtelmodell veranlasst werden, dass Vernetzungen der zwei Modelle identisch sind, um die Knoten gemeinsam zu nutzen, oder die zwei Modelle können durch eine Beschränkung durch Variieren der Vernetzungsdichte (wobei die Musterseite feiner gemacht wird) verbunden werden.
In einem nachfolgenden Schritt 636 wird als die Prozedur 4 eine Analyse der Drainageleistungsfähigkeit durch Rollen von nur dem Musterteil durchgeführt. Das bedeutet, dass deshalb, weil nur der Musterteil gerollt wird, eine Analyse der Drainageleistungsfähigkeit für den Musterteil allein durchgeführt wird. Folglich kann deshalb, weil der Fluidbereich nur in dem Bodenkontaktierungsbereich des Musterteils und seiner Umgebung angeordnet ist, der Fluidnetzbereich klein gemacht werden, und selbst wenn das Fluidnetz fein unterteilt ist, wird die Anzahl von Elementen nicht exzessiv groß, so dass eine Erhöhung bezüglich der Rechenzeit vermieden werden kann.
In einem nachfolgenden Schritt 638 wird die Fluidreaktionskraft ausgewertet. Das bedeutet, dass die Auswertung durch Bestimmen einer Zeitvorgeschichte der Fluidreaktionskraft in einem Hub durchgeführt wird, in welchem der Musterteil auf das Wasser schlägt und in Kontakt mit dem Boden gelangt, indem die Fluidreaktionskraft durch ein bestimmtes Zeitintervall aber der Zeit eines Schlagens in das Wasser bis zu der Bodenkontaktierungszeit integriert wird und in dem die integrierten Werte verglichen werden.
Es sollte beachtet werden, dass zu der Zeit der wiederholten Berechnung im Optimierungsprozess, der nachfolgend beschrieben werden wird, die Vorbereitung des Modells in der Prozedur 1 für nur die Korrektur der Form der Blockspitze des Mustermodells bewirkt werden kann, und es keine Notwendigkeit zum Berechnen der globalen Analyse in der Prozedur 2 gibt (eine Approximation wird so durchgeführt, dass selbst dann, wenn die Form der Blockspitze sich geändert hat, keine Wirkung auf die Stelle eines Rollens des Gürtels ausgeübt wird). 67 zeigt einen Zustand, in welchem das Muster teilweise modelliert ist, und 68 zeigt geänderte Positionen Ag1, Ag2, Ag3 und Ag4 der Form der Blockspitze im Mustermodell. Weiterhin zeigt 69 ein bei diesem Ausführungsbeispiel verwendetes Fluidnetz und zeigt 70 einen Zustand, in welchem das Fluidnetz und das Mustermodell einander überlagern.
Nachdem die Berechnung der Drainageleistungsfähigkeit durch die GL-Analyse im Schritt 606 somit beendet ist, geht die Operation weiter zu einem Schritt 608, in welchem auf dieselbe Weise wie im Schritt 206 in 35 ein Anfangswert OBJo der Objektfunktion OBJ und ein Anfangswert Go der Beschränkung G, wenn die Entwurfsvariable r_i bei einem Anfangswert ro ist, berechnet werden. In einem nachfolgenden Schritt 610 wird auf dieselbe Weise wie im Schritt 208 in 35 die Entwurfsvariable r_i, die das Ausmaß einer Entfernung der Blockspitze ist, jeweils um Δr_i geändert, um das Basismodell des Reifens zu ändern. In einem nachfolgenden Schritt 612 wird das Reifenmodell korrigiert. Das bedeutet, dass die Blockspitze um ein Ausmaß einer Entfernung entsprechend der Entwurfsvariablen entfernt wird und das Reifenmodell zu dem Block mit seiner entfernten Spitze korrigiert wird, d.h. ein korrigiertes Reifenmodell bestimmt wird.
Wenn das korrigierte Modell des Reifens somit bestimmt ist, werden in einem nachfolgenden Schritt 614 auf dieselbe Weise wie im Schritt 214 in 35 ein Wert OBJ_i der Objektfunktion und ein Wert G_i der Beschränkung, nachdem die Entwurfsvariable um Δr_i geändert ist, in Bezug auf das korrigierte Modell des Reifens berechnet. In einem nachfolgenden Schritt 616 werden auf dieselbe Weise wie im Schritt 216 in 35 eine Empfindlichkeit dOBJ/dr_i der Objektfunktion, welche ein Verhältnis eines Änderungsbetrags der Objektfunktion zu einem Einheitsänderungsbetrag der Entwurfsvariable ist, sowie eine Empfindlichkeit dG/dr_i der Beschränkung, welche ein Verhältnis eines Änderungsbetrags der Beschränkung zu einem Einheitsänderungsbetrag der Entwurfsvariablen ist, für jede Entwurfsvariable berechnet.
Mittels dieser Empfindlichkeiten ist es möglich, abzuschätzen, bis zu welchem Ausmaß der Wert der Objektfunktion und der Wert der Beschränkung sich ändern, wenn die Entwurfsvariable um Δr_i geändert wird. Es sollte beachtet werden, dass diese Empfindlichkeiten manchmal in Abhängigkeit von der beim Modellieren des Reifens verwendeten Technik und der Art der Entwurfsvariablen bestimmt werden, in welchem Fall die Berechnung des Schritts 214 unnötig wird.
In einem nachfolgenden Schritt 618 wird auf dieselbe Weise wie im Schritt 218 in 35 ein Änderungsbetrag der Entwurfsvariablen, die die Objektfunktion maximiert, während die Beschränkung erfüllt wird, mittels einer mathematischen Programmierung durch Verwenden des Anfangswerts OBJo der Objektfunktion, des Anfangswerts Go der Beschränkung, des Anfangswerts ro der Entwurfsvariablen und der Empfindlichkeiten geschätzt. In einem Schritt 620 wird unter Verwendung dieses geschätzten Werts der Entwurfsvariablen ein korrigiertes Modell des Reifens in einer Methode gleich derjenigen des Schritts 220 in 35 bestimmt, und ein Wert der Objektfunktion wird berechnet.
Nachdem das korrigierte Modell des Reifens bestimmt ist, wird in einem nachfolgenden Schritt 622 eine Bestimmung diesbezüglich durchgeführt, ob der Wert der Objektfunktion konvergiert hat oder nicht, indem ein im Voraus eingegebener Schwellenwert mit der Differenz zwischen dem Wert OBJ der berechneten Objektfunktion und dem Anfangswert OBJo der Objektfunktion, der im Schritt 206 berechnet ist, verglichen wird. Wenn der Wert der Objektfunktion nicht konvertiert hat, werden die Schritte 608 bis 622 wiederholt ausgeführt, indem als der Anfangswert der Wert der Entwurfsvariablen eingestellt wird, der im Schritt 618 bestimmt ist. Wenn bestimmt wird, dass der Wert der Objektfunktion konvergiert hat, wird der Wert der Entwurfsvariablen zu diesem Zeitpunkt als der Wert der Entwurfsvariablen eingestellt, die die Objektfunktion maximiert, während die Beschränkung erfüllt wird, und die Form des Reifens wird in einem Schritt 624 unter Verwendung dieses Werts der Entwurfsvariablen bestimmt.
Somit wird bei diesem Ausführungsbeispiel der Reifen entworfen, der den Widerstand des Fluids, wie beispielsweise Wasser, durch Entfernen der Form der Blockspitze reduziert. Daher wird dann, wenn ein Entwurf und eine Entwicklung durchgeführt werden, ungleich dem herkömmlichen Entwurf und der herkömmlichen Entwicklung basierend auf einer empirischen Methode, der Prozess im Bereich von dem Entwurf eines besten Modes bis zu der Leistungsfähigkeitsauswertung des entworfenen Reifens basierend hauptsächlich auf einer Computerberechnung möglich. Somit ist es möglich, eine merklich hohe Effizienz zu erreichen, um dadurch eine Reduzierung bezüglich der Kosten zuzulassen, die bei einer Entwicklung erforderlich sind.
Bei diesem Ausführungsbeispiel wurde die Reifengröße auf 205/55R16 eingestellt, wurde der interne Druck auf 220 kPa eingestellt, wurde die Last auf 4,500 N eingestellt, wurde die Reifengeschwindigkeit auf 60 km/h eingestellt und wurde die Wassertiefe auf 10 mm eingestellt, zur Verwendung bei einer Optimierung. Verschiedene Ergebnisse sind nachfolgend gezeigt.
Die durch eine Optimierung erhaltenen Ergebnisse sind in einer Tabelle 2 gezeigt. Das Ausmaß an Entfernung der Blockspitze war 6,4 mm, die Fluidreaktionskraft (integrierte Werte für eine Zeitvorgeschichte von 6 ms ab einem Eintauchen in Wasser bis zu einer Bodenkontaktierung), ausgedrückt in einer Indexanzeige, wurde von 100 auf 96 reduziert. Es kann somit gesehen werden, dass der Widerstand von Wasser bei der Blockspitze reduziert wurde und die Fluidreaktionskraft kleiner wurde.
Tabelle 2: Ergebnisse einer Optimierung
71 zeigt die geänderte Position Ag1 der Form der Blockspitze; 72A zeigt den Fluss von Wasser bei der geänderten Position Ag1 vor einer Optimierung; und 72B zeigt den Fluss von Wasser bei der geänderten Position Ag1 nach einer Optimierung. Es kann erkannt werden, dass in dem Zustand, in welchem die Blockspitze vor einer Optimierung nicht entfernt wurde, der Fluss von Wasser bei der Blockspitze verteilt wurde, wohingegen der Fluss von Wasser nach einer Optimierung stromab von der Blockspitze ruhig war.
Zusätzlich zeigt eine Tabelle 3 einen Vergleichen der Rechenzeit (pro Analyse) der Analyse der Drainageleistungsfähigkeit während eines Rollens zwischen dem Fall, in welchem die Analyse der Drainageleistungsfähigkeit während eines Rollens in Bezug auf nur den Musterteil durch die lokale Analyse unter Verwendung der GL-Analyse durchgeführt wurde.
Tabelle 3: Vergleich der Rechenzeit (pro Analyse) der Analyse der Wasserversatzcharakteristik bzw. Wasserverdrängungscharakteristik während eines Rollens
Aus dieser Tabelle kann erkannt werden, dass die Zeit pro Analyse der Drainageleistungsfähigkeit während eines Rollens durch die GL-Analyse wesentlich reduziert wurde, und dass die Reduzierung der Rechenzeit durch die Verwendung der GL-Analyse bei der Optimierungstechnik effektiv ist, für welche wiederholte Berechnungen erforderlich sind.
Eine Tabelle 4 zeigt das Ergebnis einer Bestätigung durch ein tatsächliches Fahrzeug von den Vorteilen der optimierten Form der durch eine Berechnung bestimmten Blockspitze. Zustände bzw. Bedingungen für eine Messung von Aquaplaning waren dieselben wie diejenigen zur Zeit einer Berechnung, und die optimierte Form der Blockspitze wurde durch Abschneiden der ursprünglichen Form dargestellt. Folglich wurde es gelernt, dass sich die Aquaplaning-Auftrittsgeschwindigkeit bei der optimierten Form um 1,0 km/h verbesserte und dass die optimierte Form basierend auf einer Berechnung bei dem tatsächlichen Auto ebenso effektiv ist.
Tabelle 4: Auswertung bei einem tatsächlichen Fahrzeug

Claims

Verfahren zum Entwickeln eines Luftreifens, das die folgenden Schritte aufweist: (1) Bestimmen eines Reifenmodells, das wenigstens eine Querschnittsform eines Reifens mit einer inneren Struktur enthält und das eine Musterkonfiguration hat, welcher eine Verformung durch wenigstens eines von einer Bodenkontaktierung und einem Rollen zugeteilt werden kann, eines Fluidmodells, das teilweise oder gänzlich mit einem Fluid gefüllt ist und das in Kontakt mit wenigstens einem Teil des Reifenmodells gelangt, einer Objektfunktion, die eine physikalische Größe zum Bewerten einer Reifenleistungsfähigkeit darstellt, einer Entwicklungsvariablen zum Bestimmen einer Querschnittsform des Reifens, einer Reifenstruktur oder einer Musterkonfiguration, und einer Beschränkung zum Beschränken von wenigstens einem von der Querschnittsform des Reifens, der Reifenstruktur, der Musterkonfiguration, der physikalischen Größe zum Bewerten einer Leistungsfähigkeit und einer Reifengröße; (2) Abschätzen der Reifenleistungsfähigkeit auf der Basis der physikalischen Größe, die in wenigstens einem des Reifenmodells und des Fluidmodells auftritt, in wenigstens einem eines Zustands einer Verformung des Reifenmodells und eines Zustands eines Pseudoflusses des Fluidmodells; (3) Bestimmen eines Werts der Entwicklungsvariablen, der einen optimalen Wert der Objektfunktion angibt, während die abgeschätzte Reifenleistungsfähigkeit und die Beschränkung erfüllt wird; und (4) Entwickeln des Reifens auf der Basis der Entwicklungsvariablen, die den optimalen Wert der Objektfunktion angibt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt (2) die folgenden Schritt enthält: (5) Ausführen einer Verformungsberechnung des Reifenmodells; (6) Ausführen einer Fluidberechnung des Fluidmodells; (7) Identifizieren einer Grenzfläche zwischen dem Reifenmodell nach der Verformungsberechnung im Schritt (5) und dem Fluidmodell nach der Fluidberechnung im Schritt (6), Zuteilen eines Grenzzustands in Bezug auf die identifizierte Grenzfläche zu dem Reifenmodell und dem Fluidmodell und Durchführen der Berechnungen, bis das Fluidmodell einen Zustand eines Pseudoflusses annimmt; (8) Bestimmen einer physikalischen Größe, die in wenigstens einem des Reifenmodells und des Fluidmodells im Schritt (5) oder Schritt (6) auftritt; und (9) Abschätzen der Reifenleistungsfähigkeit auf der Basis der physikalischen Größe.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei im Schritt (1) ein Straßenoberflächenmodell in Kontakt mit dem Fluidmodell weiter bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, wobei im Schritt (5) die Berechnung wiederholt für nur eine vorbestimmte Zeitdauer durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei im Schritt (6) die Berechnung wiederholt für nur eine festgelegte Zeitdauer durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei im Schritt (7) die Berechnung wiederholt für nur eine im Voraus bestimmte Zeitdauer durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei in einem Fall, in welchem das Reifenmodell gerollt wird, im Schritt (1) das Reifenmodell bestimmt wird, für welches die Berechnungen für eine Zeit eines Belastens mit einem inneren Druck und eine Zeit einer Lastberechnung durchgeführt wird und welchem ein Drehversatz oder eine Drehgeschwindigkeit bzw. Drehzahl oder ein geradeaus gerichteter fortschreitender Versatz oder eine geradeaus gerichtete fortschreitende Geschwindigkeit zugeteilt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei in einem Fall, in welchem das Reifenmodell gerollt wird, im Schritt (1) dem Fluidmodell Bedingungen für ein Einströmen und ein Ausströmen zugeteilt werden, die darstellen, dass das Fluid von einer obersten Oberfläche des Fluidmodells frei ausfließt und dass das Fluid nicht in Oberflächen oder daraus ausfließt, die andere als die oberste Oberfläche des Fluidmodells sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei in einem Fall, in welchem das Reifenmodell nicht gerollt wird, im Schritt (1) das Reifenmodell bestimmt wird, für welches die Berechnungen zum Belasten mit innerem Druck durchgeführt werden und für welches nach den Berechnungen eine Lastberechnung durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7 oder nach Anspruch 9, wobei in einem Fall, in welchem das Reifenmodell nicht gerollt wird, im Schritt (1) dem Fluidmodell Bedingungen für ein Einströmen und ein Ausströmen zugeteilt werden, die darstellen, dass das Fluid bei einer fortschreitenden Geschwindigkeit in eine vordere Oberfläche des Fluidmodells fließt, dass das Fluid von einer hinteren Oberfläche des Fluidmodells und einer obersten Oberfläche des Fluidmodells frei heraus fließt und dass das Fluid nicht in Seitenflächen des Fluidmodells und eine untere Oberfläche des Fluidmodells hinein oder aus diesen heraus fließt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei das Reifenmodell teilweise ein Muster hat.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei in Bezug auf das Straßenoberflächemodell eine Straßenoberflächenbedingung durch Auswählen eines Reibkoeffizienten μ eingestellt wird, der wenigstens eine von Straßenoberflächenbedingungen darstellt, die trockene, nasse, eisige, mit Schnee versehene und nicht gepflasterte Bedingungen enthalten.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei im Schritt (7) ein störender Teil zwischen dem Reifenmodell und dem Fluidmodell erzeugt wird, der Störungsteil identifiziert wird und das Fluidmodell durch Fluidelemente mit einer Oberfläche des Reifenmodells als Grenzfläche geteilt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei das Fluidmodell wenigstens Wasser enthält, wenigstens eines von einem Bodenkontaktbereich und einem Bodenkontaktdruck des Reifenmodells als die physikalische Größe verwendet wird und eine Leistungsfähigkeit des Reifens bei Nässe als die Reifenleistungsfähigkeit abgeschätzt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei das Fluidmodell wenigstens Wasser enthält, wenigstens eines von einem Druck, einem Strömungsvolumen und einer Strömungsgeschwindigkeit des Fluidmodells als die physikalische Größe verwendet wird und eine Leistungsfähigkeit des Reifens bei Nässe als die Reifenleistungsfähigkeit abgeschätzt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, wobei das Fluidmodell wenigstens eines von Wasser und Schnee enthält, wenigstens eines von einem Bodenkontaktbereich, einem Bodenkontaktdruck und einer Scherkraft des Reifenmodells auf wenigstens einer von einer eisigen Straßenoberfläche und einer Straßenoberfläche mit Schnee als die physikalische Größe verwendet wird und eine Leistungsfähigkeit des Reifens auf Eis und in Schnee als die Reifenleistungsfähigkeit abgeschätzt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16, wobei das Fluidmodell wenigstens eines von Wasser und Schnee enthält, wenigstens eines von einem Druck, einem Strömungsvolumen und einer Strömungsgeschwindigkeit des Fluidmodells auf wenigstens einer von einer eisigen Straßenoberfläche und einer Straßenoberfläche mit Schnee als die physikalische Größe verwendet wird und eine Leistungsfähigkeit des Reifens auf Eis und in Schnee als die Reifenleistungsfähigkeit abgeschätzt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17, wobei das Fluidmodell wenigstens Wasser enthält, wenigstens eines von einem Druck, einem Strömungsvolumen, einer Strömungsgeschwindigkeit, einer Energie und einer Energiedichte des Fluidmodells als die physikalische Größe verwendet wird, und eine Rauschleistungsfähigkeit des Reifens als die Reifenleistungsfähigkeit abgeschätzt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt (3) folgendes aufweist: Abschätzen eines Änderungsbetrags der Entwicklungsvariablen, welche eine optimalen Wert der Objektfunktion angibt, während die Beschränkung auf der Basis einer Empfindlichkeit der Objektfunktion erfüllt wird, welche ein Verhältnis eines Änderungsbetrags der Objektfunktion zu einem Betrag einer Einheitenänderung der Entwicklungsvariablen ist, und einer Empfindlichkeit der Beschränkung, welche ein Verhältnis eines Änderungsbetrags der Beschränkung zu einem Betrag einer Einheitenänderung der Entwicklungsvariablen ist; Berechnen eines Werts der Objektfunktion, wenn die Entwicklungsvariable um einen Betrag entsprechend dem geschätzten Betrag geändert wird, und eines Werts der Beschränkung, wenn die Entwicklungsvariable um einen Betrag entsprechend dem geschätzten Betrag geändert wird; und Bestimmen eines Werts der Entwicklungsvariablen, der einen optimalen Wert der Objektfunktion angibt, auf der Basis des geschätzten Werts und der berechneten Werte, während die Beschränkung erfüllt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Entwicklungsvariable wenigstens eines von Folgendem enthält: eine Funktion, die eine Form von wenigstens einer Linie darstellt, die ausgewählt ist aus einer Karkassenlinie, einer Linie für eine aufwärts gerichtete Lage, einer Linie, die eine Außenkonfiguration des Reifens darstellt, einer Linie, die eine Reifenscheitelpunktsform darstellt und einer Verstärkungsmateriallinie; eine Variable, die wenigstens eine Maßverteilung eines Reifengummielements darstellt, die ausgewählt ist aus einer Maßverteilung eines Wulstfüllers, einer Maßverteilung eines Wulstbandes, einer Maßverteilung eines Seitengummis, einer Maßverteilung eines Spurgummis, einer Maßverteilung eines Spurbasisgummis, einer Maßverteilung eines Innenflächenverstärkungsgummis, einer Maßverteilung eines Innenbandgummis und einer Maßverteilung eines Gummis des Bandendes; eine Variable, die wenigstens eine Struktur eines Bandteils darstellt, die ausgewählt ist aus einem Winkel von jeder Bandschicht, einer Breite davon, einem Cordtyp davon und einer Platzierungsdichte davon; und eine Variable, die wenigstens eine Konfiguration eines Musters darstellt, die ausgewählt ist aus einer Konfiguration eines Blocks, einer Position von Lamellen, einer Anzahl von Lamellen und einer Länge der Lamellen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt (1) folgendes aufweist: Bestimmen eines Gruppensubjekts zur Auswahl, einschließlich einer Vielzahl von Reifenmodellen, von welchen jedes wenigstens eine Querschnittsform des Reifens mit einer Innenstruktur enthält und eine Musterkonfiguration hat, welcher eine Verformung durch wenigstens eines von einem Bodenkontakt und einem Rollen bzw. Schlingern zugeteilt werden kann; und in Bezug auf jedes der Reifenmodelle des Gruppensubjekts zur Auswahl Bestimmen der Objektfunktion, die die physikalische Größe zum Auswerten der Reifenleistungsfähigkeit darstellt, der Entwicklungsvariablen zum Bestimmen der Querschnittsform des Reifens oder der Reifenstruktur oder einer Musterkonfiguration, der Beschränkung zum Beschränken von wenigstens einem von der Querschnittsform des Reifens, der Reifenstruktur, der Musterkonfiguration, der physikalischen Größe zum Auswerten der Leistungsfähigkeit und der Reifengröße, und einer adaptiven Funktion, die aus der Objektfunktion und der Beschränkung ausgewertet werden kann; und der Schritt (3) folgendes aufweist: Auswählen von zwei Reifenmodellen aus dem Gruppensubjekt zur Auswahl auf der Basis der adaptiven Funktion; Bewirken von wenigstens einem von einem Erzeugen eines neuen Reifenmodells durch Zulassen, dass Entwicklungsvariablen der Reifenmodelle einander mit einer vorbestimmten Wahrscheinlichkeit überkreuzen, und einem Erzeugen eines neuen Reifenmodells durch Ändern eines Teils der Entwicklungsvariablen von wenigstens einem der Reifenmodelle; Bestimmen der Objektfunktion, der Beschränkung und der adaptiven Funktion des Reifenmodells mit der geänderten Entwicklungsvariablen; Aufbewahren des Reifenmodells und des Reifenmodells mit der nicht geänderten Entwicklungsvariablen, wobei die Verarbeitung wiederholt wird, bis die aufbewahrten Reifenmodelle eine vorbestimmte Anzahl erreichen; Bestimmen, ob eine neue Gruppe, die die vorbestimmte Anzahl von aufbewahrten Reifenmodellen enthält, das vorbestimmte Konvergenzkriterium erfüllt oder nicht; wenn das Konvergenzkriterium nicht erfüllt wird, Wiederholen der Verarbeitung, bis das Gruppensubjekt zur Auswahl das vorbestimmte Konvergenzkriterium erfüllt, durch Einstellen der neuen Gruppe als das Gruppensubjekt zur Auswahl; und wenn das vorbestimmte Konvergenzkriterium erfüllt wird, Bestimmen eines Werts der Entwicklungsvariablen, der einen optimalen Wert der Objektfunktion unter der vorbestimmten Anzahl der aufbewahrten Reifenmodelle ergibt, während die Beschränkung erfüllt wird.
Verfahren nach Anspruch 21, wobei im Schritt (3) in Bezug auf das Reifenmodell mit der geänderten Entwicklungsvariablen ein Änderungsbetrag der Entwicklungsvariablen, der den optimalen Wert der Objektfunktion ergibt, abgeschätzt wird, während die Beschränkung erfüllt wird, und zwar auf der Basis der Empfindlichkeit der Objektfunktion, die ein Verhältnis eines Änderungsbetrags der Objektfunktion zu einem Betrag einer Einheitenänderung der Entwicklungsvariablen ist, und auf der Basis der Empfindlichkeit der Beschränkung, welche ein Verhältnis eines Änderungsbetrags der Beschränkung zu einem Betrag einer Einheitenänderung der Entwicklungsvariablen ist, ein Wert der Objektfunktion, wenn die Entwicklungsvariable um einen Betrag entsprechend dem abgeschätzten Betrag geändert wird, und ein Wert der Beschränkung, wenn die Entwicklungsvariable um einen Betrag entsprechend dem abgeschätzten Betrag geändert wird, berechnet werden, eine adaptive Funktion aus dem Wert der Objektfunktion und dem Wert der Beschränkung bestimmt wird, das Reifenmodell und das Reifenmodell mit der nicht geänderten Entwicklungsvariablen aufbewahrt werden und die Verarbeitung wiederholt wird, bis die aufbewahrten Grundmodelle des Reifens die vorbestimmte Anzahl erreichen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei im Schritt (1) ein Transformationssystem bestimmt wird, in welchem eine nicht lineare Entsprechung korreliert ist zwischen einem Entwicklungsparameter des Reifens, der wenigstens die Querschnittsform des Reifens mit der inneren Struktur enthält und der die Musterkonfiguration hat, welcher eine Verformung durch wenigstens eines von einem Bodenkontaktieren und einem Rollen bzw. Schlingern zugeteilt werden kann, einerseits und der Leistungsfähigkeit des Reifens andererseits, und eine Beschränkung zum Beschränken eines zulässigen Bereichs von wenigstens einem der Reifenleistungsfähigkeit und einer Herstellungsbedingung des Reifens als die Beschränkung bestimmt wird; im Schritt (3) der Entwicklungsparameter des Reifens, der den optimalen Wert der Objektfunktion ergibt, auf der Basis der Objektfunktion und der Beschränkung durch Verwenden des im Schritt (1) bestimmten Transformationssystems bestimmt wird; und im Schritt (4) der Reifen auf der Basis des Entwicklungsparameters des Reifens entwickelt wird.
Verfahren nach Anspruch 23, wobei im Schritt (3) der Entwicklungsparameter des Reifens als die Entwicklungsvariable eingestellt wird und der Wert der Entwicklungsvariablen, der den optimalen Wert der Objektfunktion ergibt, durch Verwenden des im Schritt (1) bestimmten Transformationssystems bestimmt wird, während die Beschränkung erfüllt wird; und im Schritt (4) der Reifen auf der Basis der Entwicklungsvariablen entwickelt wird, die den optimalen Wert der Objektfunktion ergibt.
Verfahren nach Anspruch 23 oder 24, wobei das Transformationssystem durch Daten eines mehrschichtigen neuronalen Netzes vom vorwärts gekoppelten Typ ausgebildet ist, das einem Lernen unterzogen worden ist, um den Entwicklungsparameter des Reifens in die Reifenleistungsfähigkeit zu transformieren.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei im Schritt (1) ein Basismodell einer Konfiguration, die eine Konfiguration darstellt, die ausgewählt ist aus einer Konfiguration eines Einheitenkörpers eines Blocks mit einer inneren Struktur, einer Teilmusterkonfiguration eines Reifenscheitelpunktteils mit der inneren Struktur und einer Konfiguration eines Land- bzw. Bodenteils, der sich in einer Umfangsrichtung des Reifens fortsetzt und die innere Struktur enthält, weiter bestimmt wird; wenigstens eine Eingabebedingung dem Basismodell der Konfiguration zugeteilt wird; eine Spurkonfiguration, die wenigstens einen Teil der Konfiguration des Einheitenkörpers des Blocks, der Musterkonfiguration oder der Konfiguration des Landteils darstellt, als die Entwicklungsvariable eingestellt wird; und ein Bodenkontaktdruck des Reifens unter der Eingabebedingung berechnet und als die Objektfunktion eingestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 26, wobei wenigstens eines von einem Reifenkontaktbereich und einem Änderungsbereich der Entwicklungsvariablen weiter als die Beschränkung eingestellt wird, und im Schritt (3) der Wert der Entwicklungsvariablen geändert wird, bis ein optimaler Wert der Objektfunktion angegeben wird, während die Beschränkung erfüllt wird.
Verfahren nach Anspruch 27, wobei in Bezug auf die Entwicklungsvariable die Entwicklungsvariable für wenigstens eines von einer Stelle, wo der Bodenkontaktdruck höher als ein durchschnittlicher Bodenkontaktdruck des Reifens ist, und einer Stelle, wo der Bodenkontaktdruck niedriger als der durchschnittliche Bodenkontaktdruck des Reifens ist, geändert wird.
Verfahren zum Entwickeln einer Vulkanisierungsform für einen Reifen, wobei eine Vulkanisierungsform für einen Reifen auf der Basis des Reifens oder des Reifenmodells entwickelt wird, der bzw. das durch das Verfahren zum Entwickeln eines Luftreifens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 28 entwickelt ist.
Verfahren zum Herstellen einer Vulkanisierungsform für einen Reifen, wobei eine Vulkanisierungsform für einen Reifen, die durch das Verfahren zum Entwickeln einer Vulkanisierungsform für einen Reifen gemäß Anspruch 29 entwickelt ist, hergestellt wird.
Verfahren zum Herstellen eines Luftreifens, wobei eine Vulkanisierungsform für einen Reifen, die durch das Verfahren zum Entwickeln einer Vulkanisierungsform für einen Reifen nach Anspruch 29 entwickelt ist, hergestellt wird und ein Luftreifen durch Verwenden der Vulkanisierungsform hergestellt wird.
Verfahren zum Herstellen eines Luftreifens, wobei ein Luftreifen auf der Basis des Reifens oder des Reifenmodells hergestellt wird, der bzw. das durch das Verfahren zum Entwickeln eines Luftreifens nach einem der Ansprüche 1 bis 28 entwickelt ist.
Optimierungsanalysator zum Entwickeln eines Luftreifens, der folgendes aufweist: eine Einrichtung zum Bestimmen eines Reifenmodells, das wenigstens eine Querschnittsform eines Reifens mit einer inneren Struktur enthält und das eine Musterkonfiguration hat, welcher eine Verformung durch wenigstens eines von einem Bodenkontaktieren und einem Rollen bzw. Schlingern zugeteilt werden kann; eine Einrichtung zum Bestimmen eines Fluidmodells, das teilweise oder gänzlich mit einem Fluid gefüllt wird und das in Kontakt mit wenigstens einem Teil des Reifenmodells gelangt; eine Einrichtung zum Bestimmen einer Objektfunktion, die eine physikalische Größe zum Auswerten bzw. Bewerten einer Reifenleistungsfähigkeit darstellt; eine Einrichtung zum Bestimmen einer Entwicklungsvariablen zum Bestimmen einer Querschnittsform des Reifens, einer Reifenstruktur oder einer Musterkonfiguration; eine Einrichtung zum Bestimmen einer Beschränkung zum Beschränken von wenigstens einem von der Querschnittsform des Reifens, der Reifenstruktur, der Musterkonfiguration, der physikalischen Größe zum Auswerten einer Leistungsfähigkeit und einer Reifengröße; eine Einrichtung zum Abschätzen der Reifenleistungsfähigkeit auf der Basis der physikalischen Größe, die in wenigstens einem von dem Reifenmodell und dem Fluidmodell in wenigstens einem eines Zustands einer Verformung des Reifenmodells und eines Zustands eines Pseudoflusses des Fluidmodells auftritt; eine Einrichtung zum Bestimmen eines Werts der Entwicklungsvariablen, der einen optimalen Wert der Objektfunktion ergibt, während die abgeschätzte Reifenleistungsfähigkeit und die Beschränkung erfüllt werden; und eine Einrichtung zum Entwickeln des Reifens auf der Basis der Entwicklungsvariablen, die den optimalen Wert der Objektfunktion angibt.
Optimierungsanalysator nach Anspruch 33, der weiterhin folgendes aufweist: eine Abschätzeinrichtung zum Abschätzen einer Leistungsfähigkeit eines Reifens aus einem Entwicklungsparameter des Reifens; eine Transformationssystem-Berechnungseinrichtung zum Bestimmen einer nichtlinearen Beziehung einer Entsprechung zwischen dem Entwicklungsparameter des Reifens und der Leistungsfähigkeit des Reifens; eine Eingabeeinrichtung zum Bestimmen einer Objektfunktion, die die Reifenleistungsfähigkeit darstellt, zum Bestimmen einer Beschränkung zum Beschränken eines zulässigen Bereichs von wenigstens einem von der Reifenleistungsfähigkeit und einem Herstellungszustand des Reifens, und zum Eingeben der Objektfunktion und der Beschränkung als Elemente einer Optimierung; und eine Optimierungsberechnungseinrichtung zum Bestimmen des Entwicklungsparameters des Reifens, der einen optimalen Wert der Objektfunktion ergibt, auf der Basis der Elemente einer Optimierung, die durch die Eingabeeinrichtung eingegeben sind, durch Verwenden der Transformationssystem-Berechnungseinrichtung.
Optimierungsanalysator nach Anspruch 34, wobei die Transformationssystem-Berechnungseinrichtung ein mehrschichtiges neurales Netz vom vorwärts gekoppelten Typ ist, welches einem Lernen unterzogen worden ist, um den Entwicklungsparameter des Reifens in die Reifenleistungsfähigkeit zu transformieren.
Aufzeichnungsmedium mit einem Reifenoptimierungsanalyseprogramm des Verfahrens zum Entwickeln eines Luftreifens nach Anspruch 1, das darauf aufgezeichnet ist, zum Entwickeln eines Reifens durch einen Computer.