JP2001356080A

JP2001356080A - タイヤ性能シミュレーション方法、装置、及び記録媒体

Info

Publication number: JP2001356080A
Application number: JP2001059926A
Authority: JP
Inventors: Yasuo Osawa; 靖雄大沢
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2000-04-12
Filing date: 2001-03-05
Publication date: 2001-12-26

Abstract

(57)【要約】【課題】タイヤ性能をシミュレーションする際に、モデ
ル作成が容易でかつ複数のパターンを容易に変更できる
ようにする。【解決手段】性能を解析するタイヤ本体モデル、タイヤ
本体モデルに対するトレッドパターンモデル、タイヤを
組付けるホイールモデル、タイヤホイール組付体を取り
付けるための取付対象モデルを選択し（１００〜１０
６）、選択されたタイヤ本体モデルとドレッドパターン
モデルとを結合してタイヤモデルを作成すると共に、作
成したタイヤモデルにホイールモデルを結合してタイヤ
ホイール組付モデルを作成し（１０８）、タイヤホイー
ル組付モデルと取付対象モデルとを結合して解析対象モ
デルを作成し（１１０）、解析プログラムに従って４輪
のタイヤ性能の解析シミュレーションを行う（１１
２）。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、タイヤ性能シミュ
レーション方法、装置、及び記録媒体に係り、特に、パ
ターン付きタイヤの性能を使用状態で解析することがで
きるタイヤ性能シミュレーション方法、及び装置、並び
にパターン付きタイヤの性能を使用状態で解析するプロ
グラム等を記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒
体に関する。

【従来の技術】従来では、タイヤの騒音や振動乗り心地
性能を予測及び改良しようとするとき、タイヤ単体で試
験が行われていた。

【０００２】しかしながら、通常、タイヤ単体の試験機
は、ホイールを取り付ける部位が試験機に固定されてお
り、実際に装着された場合にタイヤ取り付け部位（すな
わち、サスペンション）が可動する車両の場合とは本質
的に異なっている。このため、タイヤパターン変更時の
タイヤ性能の小さな相違を正確に測定することは困難で
あった。すなわち、タイヤ単体試験では、複数の陸部か
らなるパターン、特に、ラグ溝、サイプ、ハイアングル
溝等を備えたパターン付きタイヤにおいて、パターンを
変更した場合の効果を正確に測定することは困難であっ
た。

【０００３】この問題を解決するため、タイヤ単体試験
機にサスペンションを取り付けることが行われている
が、サスペンションの幾何学的位置を厳密に車両と一致
させることが困難であると共に、様々な種類のサスペン
ションに対応するためには多種類のサスペンションを用
意しなければならない、という問題がある。

【０００４】また、実際にタイヤを車両に装着して試験
を行う場合には、タイヤ４本と車両とを準備しなければ
ならず、試験時に車両と共にタイヤが運動する（並進運
動）ので、測定が非常に難しく、時間と費用がかかる、
という問題もある。

【０００５】これらを解決するため数値解析を行うこと
もできるが、車内音解析や座席での振動乗り心地性能解
析のためには、車両に装着された状態でかつタイヤのパ
ターンを含めた解析をしなくてはならない。

【０００６】特開平１１−１５３５２０号公報には、複
数の陸部からなるパターン付きタイヤをタイヤボディ部
要素モデルとトレッドパターン部要素モデルとで表して
シミュレーションを行うシミュレーション方法が記載さ
れているが、タイヤを車両に装着した状態でのシミュレ
ーションを行うことはできない。

【０００７】また、車両とタイヤとを組み合わせたシミ
ュレーションとしては以下の（１）〜（３）の技術が知
られている。（１）Ｖｅｈｉｃｌｅｄｙｎａｍｉｃｓ
ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓｗｉｔｈｃｏｕｐｌｅｄｍ
ｕｌｔｉｂｏｄｙａｎｄｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎ
ｔｍｏｄｅｌｓ，Ｃ．Ｗ．Ｍｏｕｓｓｅａｕ，Ｔ．
Ａ．Ｌａｕｒｓｅｎ，Ｍ．ＬｉｄｂｅｒｇａｎｄＲ．
Ｌ．Ｔａｙｌｏｒ，ＦｉｎｉｔｅＥｌｅｍｅｎｔｓ
ｉｎＡｎａｌｙｓｉｓａｎｄＤｅｓｉｇｎ，３１，
〔１９９９〕２９５−３１５）。（２）ＦＥＭタイヤモ
デルを使用した自動車段差乗り越しシミュレーション
（林公博、ＪａｐａｎＬＳーＤＹＮＡＵｓｅｒＣｏ
ｎｆｅｒｅｎｃｅ '９９）。（３）メカニカルダイナミ
ックス社のＡＤＡＭＳタイヤの解析（ＵＲＬ：http://w
ww.adams.co.jp）。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記
（１）〜（３）の技術では、車両装着状態は考慮されて
いるものの実際のタイヤパターンは考慮されていない。
また、（３）の技術では、スムースタイヤにパターンの
等価剛性を入れてシミュレーションは可能だが、実際の
タイヤパターンではない。

【０００９】また、パターン（特に、ラグ溝、サイプ、
ハイアングル溝等）付きタイヤの場合、タイヤと車両と
を合わせた数値計算を行う場合、数値計算モデルが大規
模になり、モデル作成が難しくなる。また、パターンの
タイヤ性能に対する影響を解析するためには、複数のパ
ターンを容易に変更できる解析モデルを作成する必要が
ある。

【００１０】本発明は、上記問題を解決すべく成された
もので、モデル作成が容易で、かつ複数のパターンを容
易に変更できるタイヤ性能シミュレーション方法、装
置、及びタイヤ性能シミュレーションプログラムを記録
した記録媒体を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１の発明は、複数の陸部からなるパターンを
備えたパターン付きタイヤを複数の部品に分割し、各々
の部品を多数要素に分割して形成した複数の部品モデル
を組み合わせてタイヤモデルを作成すると共に、サスペ
ンションを多数要素に分割したサスペンションモデルを
作成し、タイヤモデルを含む第１の数値計算モデルとサ
スペンションモデルを含む第２の数値計算モデルとを１
つの数値計算モデルとしてパターン付きタイヤの性能を
使用状態で解析するようにしたものである。

【００１２】請求項２の発明は、複数の陸部からなるパ
ターンを備えたパターン付きタイヤを複数の部品に分割
し、各々の部品を多数要素に分割して形成した複数の部
品モデルを組み合わせて作成したタイヤモデルを含む第
１の数値計算モデル、及びサスペンションを多数要素に
分割したサスペンションモデルを含む第２の数値計算モ
デルを記憶した第１の記憶手段と、パターン付きタイヤ
の性能を使用状態で解析するためのプログラムを記憶し
た第２の記憶手段と、第１の記憶手段に記憶された第１
の数値計算モデル及び第２の数値モデルを１つの数値計
算モデルとして、前記プログラムに応じてパターン付き
タイヤの性能を使用状態で解析する解析手段と、を含ん
で構成したものである。

【００１３】そして、請求項３の発明は、コンピュータ
読み取り可能な記録媒体に、複数の陸部からなるパター
ンを備えたパターン付きタイヤを複数の部品に分割し、
各々の部品を多数要素に分割して形成した複数の部品モ
デルを組み合わせて作成したタイヤモデルを含む第１の
数値計算モデルと、サスペンションを多数要素に分割し
たサスペンションモデルを含む第２の数値計算モデル
と、第１の記憶手段に記憶された第１の数値計算モデル
及び第２の数値モデルを１つの数値計算モデルとして、
パターン付きタイヤの性能を使用状態で解析するプログ
ラムとを記録したものである。

【００１４】本発明は、複数の陸部からなるパターン
（特に、ラグ溝、サイプ、ハイアングル溝）を備えたパ
ターン付きタイヤを、例えば、有限要素モデル（ＦＥ
Ｍ）等の数値計算モデルで作成し、またサスペンション
を含む車両も数値計算モデル（例えばＦＥＭ）で作成
し、これらの数値モデルを結合して１つの数値計算モデ
ルとして解析し、パターン付きタイヤの性能を使用状態
でシミュレーションするものである。

【００１５】本発明では、大規模の数値計算モデル作成
時に、個々の部品毎、例えばパターンとケース、タイヤ
とホイール、サスペンションアームとブッシュ等にモデ
ル化した後組み合わせることで、効率的にモデルを作成
し、かつ容易にパターン変更することが可能である。

【００１６】複数の陸部からなるパターン付き、特にラ
グ溝、サイプ、ハイアングル溝等の場合、タイヤと車両
とを合わせた数値解析を行えば、タイヤ取り付け部はサ
スペンションになるので可動し、車両での装着状態を容
易に再現する事ができ、パターン変更時のタイヤ性能の
小さな違いを正確に解析することができる。またサスペ
ンションの幾何学的位置を厳密に車両と合わせることも
可能で、様々な種類のサスペンションに容易に対応する
ことができる。

【００１７】本発明のタイヤモデルは、パターン付きタ
イヤを複数の部品に分割し、各々の部品を多数要素に分
割して形成した複数の部品モデルを組み合わせて作成さ
れている。このため、解析モデルである数値計算モデル
を作成するときに個々の部品毎にモデルを作成して組み
合わせることで作成することができるので、大規模モデ
ルでも容易に短い時間で作成することができる。

【００１８】第１の数値計算モデルには、ホイールを多
数要素に分割して形成したホイールモデルを更に含ませ
ることができる。このホイールモデルとタイヤモデルと
を組み合わせることによりタイヤホイール組付体のモデ
ルを作成することができる。また、第２の数値計算モデ
ルには、サスペンションモデルの他、車体を多数要素に
分割して形成した車体モデルを含ませることができる。

【００１９】また、タイヤをパターンを除くタイヤ本体
とパターンとの２つの部品に分割し、タイヤ本体を多数
要素に分割して形成した部品モデルとパターンを多数要
素に分割して形成した部品モデルとを作成し、各部品モ
デルについて各々複数個用意し、選択した１つのタイヤ
本体の部品モデルと選択した１つのパターンの部品モデ
ルとを組み合わせてタイヤモデルを作成することで、効
率良く異なるタイヤ本体と異なるパターンとを組み合わ
せたモデル解析をすることができる。また、パターン変
更も容易にできる。なお、同じサイズのタイヤを解析す
る場合には、タイヤ本体の部品モデルについては、標準
的なモデルを１つ用意するようにすればよい。

【００２０】また、タイヤモデルとは別に作成したホイ
ールモデルを複数個作成して選択した１つのホイールモ
デルと選択した１つのタイヤモデルと組み合わせること
によりタイヤホイール組付体モデルを作成し、効率良く
異なるタイヤと異なるホイールとを組み合わせた組合体
の性能を解析することができる。

【００２１】さらに、タイヤホイール組付モデルと別に
作成したサスペンションモデルを組み合わせたり、さら
に車体モデルを組み合わせることにより、効率良く性能
予測ができる。

【００２２】大規模の数値計算モデル作成時に、個々の
部品（パーツ）毎、例えばパターンとケース、タイヤと
ホイール、サスペンションアームとブッシュ等にモデル
化した後組み合わせることで、効率的にモデルを作成
し、かつ容易にパターン変更が可能である。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を詳細に説明する。本実施の形態のタイヤ性能
シミュレーション装置は、図１に示すように、パーソナ
ルコンピュータと、タイヤやサスペンションの数値計算
モデル及びタイヤ性能解析プログラムから構成されたタ
イヤ性能シミュレーションプログラムが記録された記録
媒体としてのフロッピー（登録商標）ディスクＦＤとか
ら構成されている。

【００２４】このパーソナルコンピュータは、データ等
を入力するためのキーボード１０、内部に設けられた記
録媒体に予め記憶された処理プログラムに従ってタイヤ
性能をシミュレートするコンピュータ本体１２、及びコ
ンピュータ本体１２のシミュレート結果等を表示するＣ
ＲＴ等の表示装置１４から構成されている。

【００２５】コンピュータ本体１２には、記録媒体とし
てのフロッピーディスクＦＤが抜き差し可能なフロッピ
ーディスクドライブユニット（ＦＤＵ）を備えている。
後述する処理ルーチン等は、ＦＤＵを用いてフロッピー
ディスクＦＤから読み込み可能である。従って、後述す
る処理ルーチンは、予めＦＤに記録しておき、ＦＤＵを
介してＦＤに記録された処理プログラムを実行してもよ
い。また、コンピュータ本体１２にハードディスク装置
等の大容量記憶装置（図示省略）を接続し、ＦＤに記録
された処理プログラムを大容量記憶装置（図示省略）へ
格納（インストール）して実行するようにしてもよい。
また、記録媒体としては、Ｚｉｐ（商品名）、Ｊａｚｚ
（商品名）等の大容量磁気ディスクや、ＣＤ−ＲＯＭ等
の光ディスクや、ＭＤ，ＭＯ等の光磁気ディスクがあ
り、これらを用いるときには、上記ＦＤＵに代えてまた
はさらに前記大容量磁気ディスク装置や、ＣＤ−ＲＯＭ
装置、ＭＤ装置、ＭＯ装置等を用いればよい。

【００２６】次に、図２を参照して、本実施の形態の有
限要素法で表されたタイヤモデルについて説明する。図
２に示すように、このタイヤモデル２０は、タイヤ本体
モデル２２とトレッドパターンモデル２４とを結合する
ことにより作成されている。タイヤ本体モデル２２及び
トレッドパターンモデル２４は、複数の陸部からなるパ
ターンを備えたパターン付きタイヤを、タイヤ本体とト
レッドパターン部とに分割し、タイヤ本体及びトレッド
パターン部各々を多数要素に分割した有限要素で表すこ
とにより作成されている。

【００２７】このタイヤ本体モデル２２及びトレッドパ
ターンモデル２４は、タイヤの種類に応じて各々複数個
作成されて、コンピュータ内部の記録媒体に記録されて
いる。

【００２８】この記録媒体には、複数種類のタイヤホイ
ールの各々を多数要素に分割して作成した複数のホイー
ルモデル、複数種類のサスペンションの各々を多数要素
に分割して作成した複数のサスペンションモデル、複数
種類の車体の各々を多数要素に分割して作成した複数の
車体モデル、複数の車両の機構解析モデル、複数のサス
ペンションの機構解析モデルも同様に記録されている。

【００２９】次に、図３を参照してタイヤ性能シミュレ
ーションプログラムの処理のルーチンを説明する。ステ
ップ１００では、オペレータから入力されたデータに基
づいて、性能を解析する１つのタイヤ本体モデルを記録
媒体に記録された複数のモデルから選択し、ステップ１
０２においてこのタイヤ本体モデルに対するトレッドパ
ターンモデルを１つ同様に選択する。

【００３０】ステップ１０４では、オペレータから入力
されたデータに基づいて、タイヤを組付けるホイールモ
デルを１つ同様に選択し、ステップ１０６でタイヤホイ
ール組付体を取り付けるための取付対象モデルを１つ同
様に選択する。取付対象モデルとしては、サスペンショ
ンモデル、サスペンションモデル及び車体モデルの２モ
デル、車両の機構解析モデル、及びサスペンションの機
構解析モデルのいずれか１つ等とすることができる。

【００３１】通常の使用状態でのタイヤ性能を解析する
場合には、サスペンションモデル及び車体モデルが選択
される。また、タイヤ性能解析の場合、タイヤ自身やサ
スペンションのバネ定数が、車体（ボディ）の弾性に比
べ低いのでボディを剛体として近似することが可能であ
る。車体の弾性変形を無視し剛体とし取り扱うことで、
より効率良く（早く）性能予測が可能になる。この場合
には、タイヤホイール組付体モデルを取り付ける対象モ
デルとしてサスペンションモデルが選択される。

【００３２】また、車体及びサスペンション構成部品自
身のバネ定数よりもタイヤ自身やサスペンションバネの
バネ定数の方が低い。従って、構成部品自身の弾性変形
を無視し剛体として近似し、この幾何学的動きのみを考
慮することで、より効率良く性能予測が可能になる。こ
の場合ダンパーやブッシュなどの減衰に寄与する部品を
解析モデルに含めることが望ましい。この理由は、減衰
の大きさは、タイヤ自身だけでなくダンパーやブッシュ
等の寄与も大きいからである。この場合には、車両の機
構解析モデル、またはサスペンションの機構解析モデル
が選択される。

【００３３】次のステップ１０８では、選択されたタイ
ヤ本体モデルとドレッドパターンモデルとを結合してタ
イヤモデルを作成すると共に、作成したタイヤモデルに
ホイールモデルを結合してタイヤホイール組付モデルを
作成する。次のステップ１１０では、タイヤホイール組
付モデルと取付対象モデルとを結合して解析対象モデル
を作成する。図４〜図７に解析対象モデルの例を示す。
図４は、車体モデル、サスペンションモデル、及びタイ
ヤホイール組付体モデルの３つのモデルを結合した解析
対象モデルを示すものであり、図５は、車体モデル無し
（ボディー無し）で、サスペンションモデルとタイヤホ
イール組付体モデルとを結合した解析対象モデルを示す
ものであり、図６は、車両を表す機構解析モデルとタイ
ヤホイール組付体モデルとを結合した解析対象モデルを
示すものであり、図７は、車体モデル無しで、サスペン
ションを表す機構解析モデルとタイヤホイール組付体モ
デルとを結合した解析対象モデルを示すものである。ま
た、剛体ホイールモデルを組付けたタイヤホイールモデ
ルとサスペンションモデルとを結合したモデル、車両を
表す機構解析モデルとタイヤホイール組付体モデルとを
結合したモデル、サスペンションを表す機構解析モデ
ル、車体モデル、及びタイヤホイール組付体モデルの３
つのモデルを結合したモデル、車両を表す機構解析モデ
ルとタイヤホイール組付体モデルとを結合したモデルを
解析対象モデルとして使用することもできる。

【００３４】そして、ステップ１１２において予め定め
られた解析プログラムに従って４輪のタイヤ性能の解析
シミュレーションを行い、必要なデータを取得する。

【００３５】なお、上記の実施の形態において、車両走
行状態の解析は、車両モデルに簡易タイヤモデルを結合
した機構解析等で行うかもしくは実験で行い、その結果
からサスペンション取り付け点の軌跡を取り出し、この
軌跡を用いて、１輪もしくは１軸のサスペンションとタ
イヤを取り出して詳細に解析を行えば、効率良く精度の
高い性能予測が可能である。この場合には、例えば、図
８に示すように、車体モデル無しで、サスペンションモ
デルとタイヤホイール組付体モデルと結合したモデルを
用い、サスペンション取り付け点の軌跡データは車両モ
デルと簡易タイヤモデルとの機構解析結果、別の車両の
解析結果、または実験結果を利用するこことができる。
なお、図８において、○は、サスペンション取付点、す
なわち軌跡データを与える点を示す。

【００３６】

【実施例】以下、上記で説明した本実施の形態のタイヤ
性能シミュレーション装置を利用して、タイヤ性能をシ
ミュレートした実施例を以下に説明する。

【００３７】（１）ＰＳＲ１９５／６５Ｒ１５で４本主
溝のみタイヤ、４本周方向溝にキャラメルパターンを備
えたタイヤ、この４本周方向溝にキャラメルパターンの
各ブロックセンターに幅０.５ｍｍ、深さ５ｍｍのタイ
ヤ幅方向サイプが１本入ったタイヤの３種類のタイヤに
ついて、高さ５ｍｍ、幅１０ｍｍのクリート乗り越し時
の上下力を室内試験、実車試験、従来の有限要素モデル
を用いた解析方法、本実施の形態のタイヤ性能シミュレ
ーション装置を利用した実施例の各々について比較し
た。

【００３８】室内試験は、内圧２００ｋPa、荷重４.０
０ｋＮで直径３ｍのドラムにクリートを付け、タイヤ取
り付け軸を試験機に固定し、時速４０ｋｍ／ｈでクリー
ト乗り越し時の軸力変動を測定した。

【００３９】実車試験は、平坦路面にクリートを置き、
時速４０ｋｍ／ｈでその上を通過するときの前輪軸力変
動を測定した。

【００４０】従来解析方法は、剛体ホイールにビード部
を固定たホイール付きタイヤのみの解析で、平坦路面に
置かれたクリート乗り越し時の軸力変動を得た。

【００４１】実施例では、剛体ホイールモデルを組付け
たタイヤホイールモデルを実車試験と同じサスペンショ
ンの解析モデル（サスペンションモデル）と結合し、平
坦路面に置かれたクリート乗り越し時の軸力変動を得
た。

【００４２】結果は、４本主溝のみのタイヤ軸力を１０
０として上下軸力変動の最大最小の差を指数で表１に示
すように表した。

【表１】より、軸固定でサスペンション無しの室内試験や従来解
析方法では、実車と傾向は同じであるが定量的に異なる
結果がでている。一方、サスペンションモデルを結合し
た実施例ではパターンの影響を実車同様に正しく捕らえ
ている。

【００４３】（２）ＰＳＲ１８５／７０Ｒ１４で３本周
方向溝にキャラメルパターンを備えたタイヤと、この３
本周方向溝にキャラメルパターンの各ブロックセンター
に幅０.５ｍｍ、深さ５ｍｍのタイヤ幅方向サイプ１本
が入ったタイヤの２種類のタイヤについて時速６０ｋｍ
／ｈにて、高さ１０ｍｍ、幅５０ｍｍのクリート乗り越
し時の上下力変動の最大と最小の差を従来解析方法と本
実施例とを比較した。

【００４４】従来解析方法は、剛体ホイールにビード部
を固定たホイール付きタイヤのみの解析である。本実施
例では、（ａ）車体モデル、サスペンションモデル、及
びタイヤホイール組付体モデルの３つのモデルを結合し
たＦＥＭ（有限要素モデル）を利用したシミュレーショ
ン、（ｂ）車体モデル無し（ボディー無し）で、サスペ
ンションモデルとタイヤホイール組付体モデルとを結合
したＦＥＭを利用したシミュレーション、（ｃ）車両を
表す機構解析モデルとタイヤホイール組付体モデルとを
結合したＦＥＭを利用したシミュレーション、（ｄ）車
体モデル無しで、サスペンションを表す機構解析モデル
とタイヤホイール組付体モデルとを結合したＦＥＭを利
用したシミュレーション、（ｅ）車体モデル無しで、サ
スペンションモデルとタイヤホイール組付体モデルと結
合したＦＥＭを用い、サスペンション取り付け点の軌跡
データは車両モデルと簡易タイヤモデルとの機構解析結
果を利用したシミュレーションを行った。

【００４５】これを実車試験結果と比較した結果を表２
に示す。値はサイプ付きパターンタイヤの上下力がサイ
プ無しキャラメルパターンに対してどれだけ減ったかを
指数で表示した。

【００４６】

【表２】従来解析方法では定性的には良いが定量性に欠けてい
る。本実施例の解析時間は新（ａ）を１００とすると、
以下の表に示すようになる。

【００４７】

【表３】（３）ＰＳＲ２０５／５０Ｒ１６で４本溝のキャラメル
パターンを備えたタイヤで、周方向のピッチ個数が４０
個のタイヤと、６０個のタイヤとの２種類のタイヤにつ
いて、速度を１０ｋｍ／ｈから漸増させていく定常円旋
回（５０Ｒ）試験を行い、０.５Ｇ発生時の車両ロール
角度を実車試験結果と本実施例とで比較した。

【００４８】本実施例は、（ａ）車体モデル、サスペン
ションモデル、タイヤホイール組付体モデルの３つのモ
デルを結合したＦＥＭ、（ｂ）車両を表す機構解析モデ
ルとタイヤホイール組付体モデルとを結合したＦＥＭの
２つの解析モデルについてシミュレーションを行った。

【００４９】実車試験のピッチ個数６０個のキャラメル
の結果を１００として解析結果を指数にて下記の表４に
示す。

【表４】（４）ＰＳＲ２３５／７０Ｒ１６で４本溝のキャラメル
パターンを備えたタイヤと、この４本周方向溝のキャラ
メルパターンの各ブロックセンターに幅０.５ｍ、深さ
５ｍｍのタイヤ幅方向サイプが２本と周方向サイプが１
本入ったタイヤとの２種類のタイヤについて、ロードノ
イズ路のような平坦路面に直径１０ｍｍの球の直径の３
／４の部分を４ｃｍ²に１つの密度で埋め込んだ路面
上、すなわち、４ｃｍ²に１つの密度で直径１０ｍｍの
球の直径の１／４部分が路面上に突出した路面状を直進
走行させた時の運転者の頭の位置での車内音を実車試験
と本実施例とで比較した。

【００５０】このシミュレーションは、従来のタイヤモ
デルのみの解析方法では実行不可能である。また、本実
施例では、（ａ）車体モデル、サスペンションモデル、
及びタイヤホイール組付体モデルの３つのモデルを結合
したＦＥＭシミュレーション、（ｂ）車体モデル無し
（ボディ無し）で、サスペンションモデルとタイヤホイ
ール組付体モデルを結合したＦＥＭを利用したシミュレ
ーション、（ｃ）車両を表す機構解析モデルとタイヤホ
イール組付体モデルとを結合したＦＥＭについてシミュ
レーションを行った。

【００５１】これを実車結果と比較した結果を表５に示
す。値はサイプ付きパターンタイヤの車内音がキャラメ
ルパターン付きタイヤに対してどれだけ減ったかを指数
で表示した。

【表５】また、本実施例の解析時間は実施例（ａ）を１００とす
ると、以下のようになる。

【表６】（５）ＰＲＳ２０５／５５Ｒ１６でピッチ長が３５ｍｍ
と４０ｍｍの２種類のタイヤについてレーンチェンジ試
験を実施し、ヨーレート変動が収束するまでの時間を、
実車試験と本実施例とで比較した。使用したタイヤのト
レッドパターンは図９に示すとおりである。なお、図
中の一点鎖線ＣＬはタイヤのセンターラインである。２
種類のタイヤはパターンのピッチ長だけが異なり断面積
や構造、ゴムは全く同一のものを使用した。

【００５２】実車試験では、タイヤは６.５×１６のリ
ムに装着しタイヤ空気圧を２２０ｋＰａにした。また、
レーンチェンジにはサイン波の操舵入力を与え、サイン
波の舵角５０度（振幅）、周期２秒、車速６０ｋｍ／ｈ
とした。

【００５３】タイヤ性能シミュレーション装置には実舵
角２．５度をサイン波の振幅として入力し、その他の条
件（リムサイズ、タイヤ空気圧、サイン波の周期、車速
等）については実車試験と同一の条件を入力した。な
お、従来の解析手法ではこのような複雑な条件を入力し
て解析することは不可能である。

【００５４】また実施例（ａ）では、車体モデル、サス
ペンションモデル、タイヤホイール組付体モデルの３つ
のモデルを結合したＦＥＭシミュレーション、実施例
（ｂ）では、車両を表す機構解析モデルとタイヤホイー
ル組付体モデルとを結合したＦＥＭシミュレーションを
行った。

【００５５】このシミュレーションの結果を実車結果と
比較して表７に示す。値はピッチ長３５ｍｍのタイヤの
ヨーレート変動が収束するまでの時間を１００として、
ピッチ長４０ｍｍのタイヤのヨーレート変動が収束する
までの時間を指数で表示した。

【表７】また、本実施例の解析時間は実施例（ａ）を１００とす
ると、以下のようになる。

【表８】（６）ＰＳＲ２０５／５５Ｒ１６で、トレッド表面の模
様が図１０（Ａ）に示すようなパターン（図中ＣＬはタ
イヤのセンターライン）で方向性をもった２種類のタイ
ヤの制動試験を行い、制動距離を実車試験と本実施例と
で比較した。２種類のタイヤのうち一のタイヤは図１０
（Ｂ）に示すように、ブロックの壁面がトレッド表面と
なす角度が踏み込み側と蹴り出し側の両者とも８４度で
あり、他のタイヤは図１０（Ｃ）に示すように、ブロッ
クの壁面がトレッド表面となす角度が蹴り出し側では８
１度、踏み込み側では８７度とした。

【００５６】実車試験では、タイヤを６.５×１６のリ
ムに装着してタイヤ空気圧を２２０ｋＰａとし、車両に
装着したアンチロックブレーキシステム（ＡＢＳ）を作
動させて制動した。本実施例のシミュレーションではタ
イヤの路面に対するスリップ率が１０％になるように
し、その他の条件（リムサイズ、タイヤ空気圧等）は実
車試験と同一の条件を入力して制動シミュレーションを
行った。なお、従来の解析手法ではこのような複雑な条
件を入力して解析することは不可能である。即ち、制動
により荷重変動や制動力が発生するが、従来のタイヤ単
体での解析方法ではこれらを加味して車両が減速する状
態を解析することはできず、またＡＤＡＭＳ解析結果を
用いて解析するだけでは連成が不十分なため、制動力を
発生させながら車両が減速する状態を解析することはで
きない。

【００５７】また、実施例（ａ）では、車体モデル、サ
スペンションモデル、タイヤホイール組付体モデルの３
つのモデルを結合したＦＥＭシミュレーション、実施例
（ｂ）では、車両を表す機構解析モデルとタイヤホイー
ル組付体モデルとを結合したＦＥＭシミュレーション、
を行った。

【００５８】このシミュレーションの結果を実車結果と
比較して表９に示す。値は、ブロックの壁面がトレッド
表面となす角度が踏み込み側と蹴り出し側の両者とも８
４度のタイヤの制動距離を１００として、ブロックの壁
面がトレッド表面となす角度が蹴り出し側では８１度踏
み込み側では８７度のタイヤの制動距離を指数で表示し
た。

【表９】また、本実施例の解析時間は実施例（ａ）を１００とす
ると、以下のようになる。

【表１０】（７）ＰＳＲ２０５／５５Ｒ１６で、トレッド表面の模
様が図１１（Ａ）に示すようなパターン（図中ＣＬはタ
イヤのセンターライン）で方向性をもった２種類のタイ
ヤについて定常円旋回時における車体のロール角度を求
める試験を行い、車体のロール角度を実車試験と本実施
例とで比較した。２種類のタイヤのうち一のタイヤは図
１１（Ｂ）に示すように、ブロックの壁面がトレッド表
面となす角度をタイヤ幅方向の内外両側とも８４度と
し、他のタイヤは図１１（Ｃ）に示すように、ブロック
の壁面がトレッド表面となす角度をタイヤ幅方向の外側
で８１度内側で８７度とした。

【００５９】実車試験では、タイヤを６.５×１６のリ
ムに装着してタイヤ空気圧を２２０ｋＰａとし、半径４
０ｍの円上で速度を変化させて定常円旋回させ、横方向
の重力加速度が０．２Ｇのときの車体のロール角度を求
めた。タイヤ性能シミュレーション装置にも実車試験と
同一の条件（リムサイズ、タイヤ空気圧、円の半径、横
方向の重力加速度等）を入力して車体のロール角度を求
めた。なお、従来の解析手法ではこのような複雑な条件
を入力して解析することは不可能である。即ち、コーナ
リングにより荷重変動やコーナリング力が発生するが、
従来のタイヤ単体での解析方法ではこれらを伴って車両
が運動する状態を解析することはできない。またＡＤＡ
ＭＳ解析結果を用いて解析するだけでは連成が不十分な
ためコーナリング力による車体挙動の変化を解析するこ
とはできない。

【００６０】なお実施例（ａ）では、車体モデル、サス
ペンションモデル、タイヤホイール組付体モデルの３つ
のモデルを結合したＦＥＭシミュレーション、実施例
（ｂ）では、車両を表す機構解析モデルとタイヤホイー
ル組付体モデルとを結合したＦＥＭシミュレーションを
行った。

【００６１】このシミュレーションの結果を実車結果と
比較して表１１に示す。値は、ブロックの壁面がトレッ
ド表面となす角度がタイヤ幅方向の内外両側とも８４度
のタイヤの車体ロール角度を１００として、ブロックの
壁面がトレッド表面となす角度がタイヤ幅方向の外側で
８１度内側でが８７度のタイヤの車体ロール角度を指数
で表示した。

【表１１】また、本実施例の解析時間は実施例（ａ）を１００とす
ると、以下のようになる。

【表１２】

【００６２】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、数
値計算モデルを作成するときに個々の部品毎にモデルを
作成して組み合わせることで作成するので、大規模モデ
ルでも容易に短い時間で作成しかつ容易にパターン変更
し、タイヤの性能を使用状態でシミュレーションするこ
とができる、という効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態のブロック図である。

【図２】本発明の実施の形態に使用するタイヤモデルを
示す概略図である。

【図３】本発明の実施の形態のタイヤ性能シミュレーシ
ョン処理ルーチンを示す流れ図である。

【図４】本発明の実施の形態の車体、サスペンション、
及びタイヤホイール組付体の３つのモデルを結合した解
析対象モデルを示す概略図である。

【図５】車体無しでサスペンションモデルとタイヤホイ
ール組付体モデルとを結合した解析対象モデルを示す概
略図である。

【図６】車両を表す機構解析モデルとタイヤホイール組
付体モデルとを結合した解析対象モデルを示す概略図で
ある。

【図７】車体無しでサスペンションを表す機構解析モデ
ルとタイヤホイール組付体モデルとを結合した解析対象
モデルを示す概略図である。

【図８】車体無しでサスペンションモデルとタイヤホイ
ール組付体モデルと結合したモデルを用い、サスペンシ
ョン取り付け点の軌跡データを別の結果を利用してシミ
ュレーションする場合の概略図である。

【図９】本実施例（５）に使用するタイヤのトレッドの
一部の平面図である。

【図１０】（Ａ）は本実施例（６）に使用するタイヤの
トレッドの一部の平面図であり、（Ｂ）（Ｃ）は（Ａ）
の１−１に沿った断面図である。

【図１１】（Ａ）は本実施例（７）に使用するタイヤの
トレッドの一部の平面図であり、（Ｂ）−（ｉ）（Ｃ）
−（ｉ）は（Ａ）の２−２に沿った断面図であり、
（Ｂ）−（ii）（Ｃ）−（ii）は（Ａ）の３−３に沿っ
た断面図である。

【符号の説明】

１０キーボード２０タイヤモデル２２タイヤ本体モデル２４トレッドパターンモデル

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の陸部からなるパターンを備えたパタ
ーン付きタイヤを複数の部品に分割し、各々の部品を多
数要素に分割して形成した複数の部品モデルを組み合わ
せてタイヤモデルを作成すると共に、サスペンションを多数要素に分割したサスペンションモ
デルを作成し、タイヤモデルを含む第１の数値計算モデルとサスペンシ
ョンモデルを含む第２の数値計算モデルとを１つの数値
計算モデルとしてパターン付きタイヤの性能を使用状態
で解析する、タイヤ性能シミュレーション方法。
【請求項２】複数の陸部からなるパターンを備えたパタ
ーン付きタイヤを複数の部品に分割し、各々の部品を多
数要素に分割して形成した複数の部品モデルを組み合わ
せて作成したタイヤモデルを含む第１の数値計算モデ
ル、及びサスペンションを多数要素に分割したサスペン
ションモデルを含む第２の数値計算モデルを記憶した第
１の記憶手段と、パターン付きタイヤの性能を使用状態で解析するための
プログラムを記憶した第２の記憶手段と、第１の記憶手段に記憶された第１の数値計算モデル及び
第２の数値モデルを１つの数値計算モデルとして、前記
プログラムに応じてパターン付きタイヤの性能を使用状
態で解析する解析手段と、を含むタイヤ性能シミュレーション装置。
【請求項３】複数の陸部からなるパターンを備えたパタ
ーン付きタイヤを複数の部品に分割し、各々の部品を多
数要素に分割して形成した複数の部品モデルを組み合わ
せて作成したタイヤモデルを含む第１の数値計算モデル
と、サスペンションを多数要素に分割したサスペンションモ
デルを含む第２の数値計算モデルと、第１の記憶手段に記憶された第１の数値計算モデル及び
第２の数値モデルを１つの数値計算モデルとして、パタ
ーン付きタイヤの性能を使用状態で解析するプログラム
とを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。