JP2011245884A - タイヤのシミュレーション試験方法及びタイヤのシミュレーション用コンピュータプログラム並びにタイヤのシミュレーション試験装置 - Google Patents

Abstract

【課題】空気入りタイヤの耐空気漏れ性能の試験に要する時間を低減すること。
【解決手段】振動特性評価装置は、タイヤを表現するタイヤモデルと、タイヤが接触する路面を表現する路面モデルとの間に摩擦係数を設定し、タイヤモデルに所定の荷重を与えて路面モデルに接触させ、荷重を一定に保ちながら所定の条件が満たされるまでタイヤモデルを転動させ、所定の条件が満たされた以降のタイヤモデルの転動軸と路面モデルとの間の軸路面間距離を設定値とし、軸路面間距離を設定値で一定に保ちながら、転動解析を行って物理量を算出する。
【選択図】図４

Description

本発明は、シミュレーションによってタイヤの各種物理量を算出するタイヤのシミュレーション試験方法及びタイヤのシミュレーション用コンピュータプログラム並びにタイヤのシミュレーション試験装置に関する。

開発途中のタイヤは、試作品を用いた実験の他にも、シミュレーションによる試験も繰り返し行われる。シミュレーションによる試験は、試作品を実際に作成する必要がないため、試作品を用いた実験よりもタイヤの開発に要する期間を短縮できたり、タイヤの開発に要する費用を低減できたりする。例えば、特許文献１には、タイヤモデルに荷重を負荷しつつ路面モデル上を転動させ、次にタイヤモデルと路面モデルとの間に発生する接触反力を取得し、そして、取得した接触反力の変動に基づいて、タイヤモデルのパターンノイズを評価する技術が開示されている。

特開２００９−２０１２３号公報

実際のタイヤは、転動すると剛性が低下する。特許文献１には、この転動すると剛性が低下するというタイヤの性質が考慮されていない。よって、より正確にタイヤの各種物理量を算出するためには、転動すると剛性が低下するというタイヤの性質を考慮すると好ましい。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、タイヤの各種物理量をより正確に算出することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係るタイヤのシミュレーション試験方法は、タイヤを表現するタイヤモデルと、前記タイヤが接触する路面を表現する路面モデルとの間に摩擦係数を設定し、前記タイヤモデルに所定の荷重を与えて前記路面モデルに接触させ、前記荷重を一定に保ちながら所定の条件が満たされるまで前記タイヤモデルを転動させ、前記所定の条件が満たされた以降の前記タイヤモデルの転動軸と前記路面モデルとの間の軸路面間距離を設定値とし、前記軸路面間距離を前記設定値で一定に保ちながら、転動解析を行って物理量を算出することを特徴とする。

本発明の好ましい態様としては、前記タイヤモデルが転動して所定量移動する度に、前記タイヤモデルが前記転動して所定量移動する間の前記軸路面間距離の平均値を算出し、複数回算出した前記平均値のうち互いに隣接し合う２つの平均値の差が閾値以下になった場合に、前記所定の条件が満たされたと判定することが望ましい。

本発明の好ましい態様としては、前記タイヤモデルが転動を始めてから前記タイヤモデルが転動した距離が閾値以上になった場合に、前記所定の条件が満たされたと判定することが望ましい。

本発明の好ましい態様としては、前記閾値は、前記タイヤモデルの接地長以上の値であることが望ましい。

本発明の好ましい態様としては、前記設定値は、前記所定の条件が満たされた以降に、前記タイヤモデルが転動して所定量移動する間の前記軸路面間距離の平均値であることが望ましい。

本発明の好ましい態様としては、前記タイヤに形成されるパターンの１ピッチ以上の距離分前記タイヤモデルが転動する間の前記物理量を算出することが望ましい。

本発明の好ましい態様としては、前記タイヤに形成されるパターンの１／４ピッチ以下の距離分前記タイヤモデルが転動する度に、前記物理量を算出することが望ましい。

本発明の好ましい態様としては、前記転動解析は、準静的な解析であることが望ましい。

本発明の好ましい態様としては、前記タイヤモデルは、前記タイヤモデルと前記路面モデルとの相対的な変位にともなって自由に転動することが望ましい。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係るタイヤのシミュレーション用コンピュータプログラムは、上述したタイヤのシミュレーション試験方法をコンピュータに実行させることを特徴とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係るタイヤのシミュレーション試験装置は、上述したタイヤのシミュレーション用コンピュータプログラムを記憶する記憶部と、前記記憶部から前記タイヤのシミュレーション用コンピュータプログラムを取得し、前記タイヤのシミュレーション用コンピュータプログラムを実行する処理部と、を含んで構成されることを特徴とする。

本発明は、タイヤの各種物理量をより正確に算出できる。

図１は、タイヤの回転軸を含む子午面で切ったタイヤ断面を示す一部断面図である。 図２は、トレッド面に形成されるトレッドパターンの一例を示す一部平面図である。 図３は、本実施形態のタイヤの振動特性評価装置の構成を示す説明図である。 図４は、本実施形態のタイヤの振動特性評価方法の処理手順を示すフローチャートである。 図５は、タイヤを微小要素に分割したタイヤモデルの一例を示す斜視図である。 図６は、ホイールモデルの一例を示す斜視図である。 図７は、タイヤモデルをホイールモデルに組み付けた一例を示す斜視図である。 図８は、タイヤモデルが路面モデルに接触した様子を示す説明図である。 図９は、所定条件が満たされたか否かを判定するための一連の手順を示すフローチャートである。 図１０は、転動角度毎の軸路面間距離を示すグラフである。 図１１は、所定条件が満たされたか否かを判定するための他の一連の手順を示すフローチャートである。 図１２は、軸路面間距離の設定値をタイヤモデルが静止している際の軸路面間距離で一定に保つと共に一定の荷重をタイヤモデルに作用させた場合に、タイヤモデルが路面モデルから受ける反力をタイヤモデルの回転角度毎に示すグラフである。 図１３は、軸路面間距離の設定値を定常となった値で一定に保つと共に一定の荷重をタイヤモデルに作用させた場合に、タイヤモデルが路面モデルから受ける反力をタイヤモデルの回転角度毎に示すグラフである。

以下、本発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、発明を実施するための最良の形態により、本発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるものあるいは実質的に同一のものが含まれる。なお、本発明はタイヤ全般に対して適用でき、空気入りタイヤに限定されるものではない。

（実施形態）
以下の説明では、シミュレーション試験の一例として、タイヤモデルと路面モデルとの間に発生する反力に基づいてタイヤの振動特性（パターンノイズ）を評価する試験を説明する。但し、本実施形態のシミュレーション試験は、タイヤモデルを転動させながらタイヤの各種物理量を解析する手法、すなわち転動解析を行うものであれば、タイヤの振動特性（パターンノイズ）を評価する試験に限定されない。本実施形態のタイヤの振動特性評価方法について説明する前に、評価対象であるタイヤについて説明する。

図１は、タイヤの回転軸を含む子午面で切ったタイヤ断面を示す一部断面図である。図２は、トレッド面に形成されるトレッドパターンの一例を示す一部平面図である。タイヤ１０は、キャップトレッド１１と、アンダトレッド１３と、サイドトレッド１４と、ベルト１５と、カーカス１６と、ビード１７と、ビードフィラ１８とを含んで構成される。キャップトレッド１１は、路面と接触する部分である。キャップトレッド１１は、ベルト１５と、カーカス１６とを覆うゴム層である。キャップトレッド１１が路面と接する面をトレッド面１１ａという。トレッド面１１ａは、図２に示すように、複数の溝１２によって区切られる。溝１２は、複数の縦溝１２ａと、複数の横溝１２ｂとを含む。トレッド面１１ａは、横溝１２ｂによってタイヤ１０の周方向（図２の矢印方向）で分割される。また、トレッド面１１ａは、縦溝１２ａによって、タイヤ１０の周方向に直交する方向で分割される。これにより、トレッド面１１ａは、複数のブロック１１ｂが形成される。この１つのブロック１１ｂの周方向の長さを１ピッチＰという。

図１に示すアンダトレッド１３は、キャップトレッド１１とベルト１５との間に配置されるゴム層である。サイドトレッド１４は、サイドウォール部の最も外側に配置される。ベルト１５は、キャップトレッド１１とカーカス１６との間に配置されるコード層である。なお、バイアスタイヤの場合にはブレーカと呼ぶ。カーカス１６はタイヤ１０の骨格をなすゴム引きコード層である。カーカス１６は、タイヤ１０に空気を充填した際に圧力容器としての役目を果たす強度メンバーである。カーカス１６は、空気の内圧によって荷重を支え、走行中の動的荷重に耐える構造に構成される。ビード１７は、スチールワイヤの束を硬質ゴムで固めたリングである。ビード１７は、タイヤ１０をホイールのリムに固定させる役割を果たすと共に、タイヤ１０の強度を確保する。ビードフィラ１８は、カーカス１６をビードワイヤの周囲に巻き込む際に生ずる空間へ充填されるゴムである。ビードフィラ１８は、カーカス１６をビード１７に固定すると共にその部分の形状を整える。また、ビードフィラ１８は、ビード部全体の剛性を高める。

トレッド面１１ａに溝１２が形成されているタイヤが転動する際、ブロック１１ｂが路面に接触する。このブロック１１ｂが路面から離れる時にノイズが発生する。このノイズは、パターンノイズと呼ばれており、溝１２がなすトレッドパターンの形状によって変化する。トレッドパターンを持つタイヤでは、このパターンノイズを低減できるように設計されることが好ましい。以下、このパターンノイズを低減するためのシミュレーション試験を行う振動特性評価装置について説明する。

図３は、本実施形態のタイヤの振動特性評価装置の構成を示す説明図である。シミュレーション試験装置としての振動特性評価装置３０は、処理部４０と、記憶部３１と、入出力ポート（Ｉ／Ｏ）３２とを含んで構成される。処理部４０と記憶部３１とは、入出力ポート３２を介して電気的に接続される。処理部４０は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）で構成させる。処理部４０は、モデル作成部４１と、タイヤ装着部４２と、転動解析部４３と、接触反力解析部４４とを含んで構成される。これらが本実施形態のタイヤの振動特性評価方法を実行する。モデル作成部４１と、タイヤ装着部４２と、転動解析部４３と、接触反力解析部４４とは、それぞれ、入出力ポート３２に電気的に接続される。これにより、モデル作成部４１と、タイヤ装着部４２と、転動解析部４３と、接触反力解析部４４とは、互いにデータをやり取りできる。

本実施形態の入出力ポート３２には、端末装置５０が電気的に接続される。端末装置５０は、本実施形態のタイヤの振動特性評価方法を実行するために必要なデータ、例えば、タイヤ１０を構成するゴムの物性値やホイールの物性値、あるいは転動解析における境界条件や走行条件等を振動特性評価装置３０へ与えるための装置である。これらのデータは、端末装置５０に電気的に接続される入力装置５１によって入力される。また、端末装置５０は、振動特性評価装置３０からタイヤの振動特性評価結果を受け取り、端末装置５０に電気的に接続された表示装置５２に、その結果を表示する。さらに、入出力ポート３２には、各種データベースを記憶するデータサーバーが端末装置５０を介して電気的に接続されていてもよい。本実施形態のタイヤの振動特性評価方法を実行するにあたり、振動特性評価装置３０は、データサーバー内に格納されている各種データベースを取得できるように構成されている。

記憶部３１は、本実施形態のタイヤの振動特性評価方法の処理手順を含むコンピュータプログラムや、データサーバーから取得した、材料物性等のデータが記憶される。記憶部３１は、例えば、揮発性のメモリや、不揮発性のメモリや、これらの組み合わせにより構成される。また、処理部４０は、例えば、ＣＰＵにより構成することができる。また、記憶部３１は、処理部４０に内蔵されるものであっても、他の装置（例えばデータベースサーバ）内にあってもよい。このように、上記振動特性評価装置３０は、通信により端末装置５０から処理部４０や記憶部３１にアクセスするものであってもよい。

上記コンピュータプログラムは、処理部４０が備えるモデル作成部４１や接触反力解析部４４等へすでに記録されているコンピュータプログラムとの組み合わせによって、本実施形態のタイヤの振動特性評価方法の処理手順を実現できるものであってもよい。また、この振動特性評価装置３０は、前記コンピュータプログラムの代わりに専用のハードウェアを用いて、処理部４０が備えるモデル作成部４１、タイヤ装着部４２、転動解析部４３及び接触反力解析部４４の機能を実現するものであってもよい。次に、この振動特性評価装置３０を用いて、本実施形態のタイヤの振動特性評価方法を実現する手順を説明する。

図４は、本実施形態のタイヤの振動特性評価方法の処理手順を示すフローチャートである。図５は、タイヤを微小要素に分割したタイヤモデルの一例を示す斜視図である。図６は、ホイールモデルの一例を示す斜視図である。本実施形態のタイヤの振動特性評価方法では、タイヤの振動特性を評価するために用いる解析手法として、有限要素法（ＦＥＭ：Finite Element Method）を使用する。なお、本実施形態のタイヤの振動特性評価方法に適用できる解析手法は有限要素法に限られず、境界要素法（ＢＥＭ：Ｂoundary Element Method）、有限差分法（ＦＤＭ：Finite Differences Method）等も使用できる。また、境界条件等によって最も適当な解析手法を選択し、又は複数の解析手法を組み合わせて使用することもできる。なお、有限要素法は、構造解析に適した解析手法なので、特にタイヤやホイールのような構造体に対して好適に適用できる。また、本発明は、特に有限要素法の陽解法によってタイヤの諸性能を予測する際に好適である。

図４に示すステップＳＴ１０１で、図３に示すモデル作成部４１は、図１に示すタイヤ１０を複数の微小要素で表現する、すなわち図５に示すようなタイヤモデル６１を作成する。また、モデル作成部４１は、路面を複数の微小要素で表現する、すなわち図５に示すような路面モデル６２を作成する。また、モデル作成部４１は、ホイールを複数の微小要素で表現する、すなわち図６に示すようなホイールモデル６３を作成する。有限要素法に基づく微小要素とは、例えば二次元平面では四辺形要素、三次元体としては四面体ソリッド要素、五面体ソリッド要素、六面体ソリッド要素等のソリッド要素や、三角形シェル要素、四角形シェル要素等のシェル要素である。このようにして分割された微小要素は、解析の過程では三次元座標を用いて特定される。

モデル作成部４１は、例えば、タイヤモデル６１や、路面モデル６２や、ホイールモデル６３を、プリポストプロセッサを構成するコンピュータプログラムを実行することで作成する。なお、タイヤモデル６１の作成と、路面モデル６２の作成と、ホイールモデル６３の作成との順序は問わない。また、本実施形態の路面モデル６２は平面であるが、路面モデル６２は凹凸を含んでもよい。また、例えば、路面モデル６２やホイールモデル６３があらかじめ図３に示す記憶部３１や、データサーバーに記憶されている場合、モデル作成部４１は、入出力ポート３２を介してこれらのモデルを取得してもよい。

図７は、タイヤモデルをホイールモデルに組み付けた一例を示す斜視図である。次に、図４に示すステップＳＴ１０２で、タイヤ装着部４２は、図７に示すように、タイヤモデル６１をホイールモデル６３に組み付ける。具体的には、タイヤ装着部４２は、まず、ホイールモデル６３のリムモデルのリム幅を、タイヤモデル６１のビード部の幅よりも大きく広げる。そして、タイヤ装着部４２は、リムモデルをタイヤモデル６１のビード部へ嵌合させる。その後、タイヤ装着部４２は、タイヤモデル６１の幅方向の並進自由度をリムモデルの両リム間で一致させる。これにより、タイヤ装着部４２は、タイヤモデル６１がホイールモデル６３に組み付けられた組立体モデルを作成する。次に、図４に示すステップＳＴ１０３で、図３に示すタイヤ装着部４２は、タイヤモデル６１へ内圧を負荷する。

図８は、タイヤモデルが路面モデルに接触した様子を示す説明図である。次に、図４に示すステップＳＴ１０４で、図３に示す転動解析部４３は、タイヤモデル６１を転動させる。このとき転動解析部４３は、図８に示すようにタイヤモデル６１に働く荷重Ｆを一定に保ち、また、タイヤモデル６１と路面モデル６２との間の摩擦係数を所定の値とする。なお、転動解析部４３は、その他の条件として、例えば、スリップ角や、キャンバー角、スリップ率、横力、前後力、等を設定してもよい。また、転動解析部４３は、タイヤモデル６１を構成する微小要素や、ホイールモデル６３を構成する微小要素に、遠心力に相当する物理力を作用させるとより好ましい。この理由を以下に説明する。

本実施形態の解析では、タイヤ装着部４２は、準静的な解析を行う。準静的な解析とは、タイヤモデル６１が静止しているものとして取り扱いできるような速度（タイヤモデル６１と路面モデル６２との相対的な変位量）で、タイヤモデル６１が転動していることを再現した解析である。すなわち、転動解析部４３は、タイヤモデル６１が静止している場合を想定したアルゴリズムで、微小な速度（微小な変位量）で各種物理量を算出する。タイヤモデル６１は、タイヤモデル６１と路面モデル６２との相対的な変位にともなって自由に転動するように設定される。すなわち、転動解析部４３は、タイヤモデル６１が自由転動状態であるものとする。

ここで、微小な速度であってもタイヤモデル６１及びホイールモデル６３が転動している以上、タイヤモデル６１及びホイールモデル６３には、遠心力が働くことになる。よって、転動解析部４３は、タイヤモデル６１及びホイールモデル６３の各微小要素に、遠心力に相当する物理力を作用させることで、各種物理量をより正確に算出できる。次に、図４に示すステップＳＴ１０５で、転動解析部４３は、所定の条件が満たされたか否かを判定する。所定の条件が満たされたか否かを判定する具体的な手順は複数考えられる。よって、以下、それらの手順を別のフローチャートを用いて説明する。

図９は、所定条件が満たされたか否かを判定するための一連の手順を示すフローチャートである。図１０は、転動角度毎の軸路面間距離を示すグラフである。図９に示す一連の手順を行うことにより、転動解析部４３は、軸路面間距離ｈを複数回算出する。軸路面間距離ｈとは、図８に示すように、タイヤモデル６１の回転軸ＲＬと路面モデル６２との間の距離である。これは、図１０に示すように、タイヤモデル６１の転動が始まると軸路面間距離ｈが変化するためである。軸路面間距離ｈが変化する理由は、転動によってタイヤモデル６１の剛性が変化するためである。

ステップＳＴ２０１で、転動解析部４３は、図８に示す軸路面間距離ｈを算出する。次に、ステップＳＴ２０２で、転動解析部４３は、一区間分の軸路面間距離ｈをすべて算出したか否かを判定する。一区間とは、タイヤモデル６１が転動した角度（以下、転動角度）によって区分される範囲である。一区間は、例えば、５°毎に区切られた範囲である。本実施形態では、タイヤ装着部４２は、一区間の間に軸路面間距離ｈを例えば６回算出する。一区間分の軸路面間距離ｈをすべて算出していないと判定されると（ステップＳＴ２０２、Ｎｏ）、転動解析部４３はステップＳＴ２０１に戻る。一区間分の軸路面間距離ｈをすべて算出したと判定されると（ステップＳＴ２０２、Ｙｅｓ）、ステップＳＴ２０３で、一区間分の軸路面間距離ｈの平均値ＡＶｎを算出する。なお、ｎは、各区間での平均値を区別するための数字である。すなわち、最初の区間である０°から５°の区間Ｂ１での軸路面間距離ｈの平均は平均値ＡＶ１であり、ｎ番目の区間Ｂｎでの軸路面間距離ｈの平均は平均値ＡＶｎである。

次に、ステップＳＴ２０４で、記憶部３１は、平均値ＡＶｎを記憶する。次に、ステップＳＴ２０５で、転動解析部４３は、平均値ＡＶｎ及び平均値ＡＶｎ−１を記憶部３１から取得する。平均値ＡＶｎ−１は、ｎ番目の区間Ｂｎよりも１つ前の区間Ｂｎ−１での軸路面間距離ｈの平均である。なお、ｎが１の場合、平均値ＡＶｎ−１は存在しない。よって、この場合、転動解析部４３は、例えば、平均値ＡＶｎ−１に所定の初期値を代入する。前記初期値は、次に説明するステップＳＴ２０６で必ず否定判定が成されるような値に設定される。

次に、ステップＳＴ２０６で、転動解析部４３は、複数回算出した平均値ＡＶｎのうち互いに隣接し合う２つの平均値の差、すなわち、平均値ＡＶｎから平均値ＡＶｎ−１を減算した値が閾値α以下であるか否かを判定する。閾値αは、図１０に示す区間Ｂ５以降のように、軸路面間距離ｈが定常になったと判定できる値である。平均値ＡＶｎから平均値ＡＶｎ−１を減算した値が閾値α以下ではないと判定されると（ステップＳＴ２０６、Ｎｏ）、転動解析部４３はステップＳＴ２０１に戻る。平均値ＡＶｎから平均値ＡＶｎ−１を減算した値が閾値α以下であると判定されると（ステップＳＴ２０６、Ｙｅｓ）、転動解析部４３は、一連の手順の実行を終了して、図４に示すステップＳＴ１０６へ進む。

図１１は、所定条件が満たされたか否かを判定するための他の一連の手順を示すフローチャートである。図１１に示す一連の手順は、軸路面間距離ｈを算出しない点で図９に示す一連の手順と異なる。図１１に示すステップＳＴ３０１で、図３に示す転動解析部４３は、タイヤモデル６１が転動し始めてから転動した距離Ｌを算出する。距離Ｌは、タイヤモデル６１が転動し始めてからのタイヤモデル６１が転動した角度で求められる。次に、ステップＳＴ３０２で、転動解析部４３は、距離Ｌが閾値β以上であるか否かを判定する。閾値βは、図１０に示す区間Ｂ５以降のように、軸路面間距離ｈが定常になったと判定できる値である。具体的な閾値βは、図８に示すタイヤモデル６１の接地長Ｌ０である。接地長Ｌ０は、タイヤモデル６１のうち路面モデル６２と接触する部分の、路面モデル６２に沿う方向の寸法である。タイヤモデル６１の多くは、接地長Ｌ０分、タイヤモデル６１が回転すれば、軸路面間距離ｈが定常になる。よって、転動解析部４３は、距離Ｌが閾値β以上であれば、軸路面間距離ｈが定常になったと判定する。

ステップＳＴ３０２を実行すると、転動解析部４３は、一連の手順の実行を終了して、図４に示すステップＳＴ１０６へ進む。図１１に示す一連の手順は、図９に示す一連の手順よりも、転動解析部４３が実行すべき手順の数が少ない。よって、転動解析部４３は、図１１に示す一連の手順を実行することにより、より迅速に軸路面間距離ｈが定常になったか否かを判定できる。一方、転動解析部４３は、図９に示す一連の手順を実行することにより、軸路面間距離ｈを算出し、その結果に基づいて軸路面間距離ｈが定常になったかを判定する。よって、転動解析部４３は、図９に示す一連の手順を実行することにより、より正確に軸路面間距離ｈが定常になったか否かを判定できる。

図４に示す一連の手順の説明に戻る。所定の条件が満たされたと判定されると（ステップＳＴ１０５、Ｙｅｓ）、転動解析部４３は、ステップＳＴ１０６へ進む。ステップＳＴ１０６で、転動解析部４３は、所定条件が満たされた以降の一区間Ｂｎでの軸路面間距離ｈの平均値ＡＶｎを算出する。本実施形態では、図１０に示すように、区間Ｂ５で所定条件が満たされているため、転動解析部４３は、区間Ｂ５での平均値ＡＶ５を算出する。なお、図１０に示すように、所定条件が満たされた以降の各区間Ｂｎでの平均値ＡＶｎの差異は僅かである。よって、転動解析部４３は、例えば、区間Ｂ６での平均値ＡＶ６を算出してもよいし、それ以降の平均値ＡＶｎを算出してもよい。また、転動解析部４３は、所定条件が満たされた直前の区間Ｂｎ（図１０では区間Ｂ４）での平均値ＡＶｎ（図１０では平均値ＡＶ４）を算出してもよいが、定常時の軸路面間距離ｈのより正確な値を求める場合は、所定条件が満たされた以降の区間Ｂｎでの平均値ＡＶｎを算出する方が好ましい。

次に、ステップＳＴ１０７で、転動解析部４３は、ステップＳＴ１０６で算出した平均値ＡＶｎを一定値として解析の条件に設定する。次に、ステップＳＴ１０８で、転動解析部４３は、タイヤモデル６１を転動させる。このとき、軸路面間距離ｈは、平均値ＡＶｎで一定に保たれている。次に、ステップＳＴ１０９で、転動解析部４３は、各種物理量を算出する。前記各種物理量は、例えば、タイヤモデル６１の変形状態を示す値や、タイヤモデル６１の各部の応力や、タイヤモデル６１の各部のひずみや、タイヤモデル６１と路面モデル６２との接触面の圧力や、接触せん断応力や、タイヤモデル６１が路面モデル６２から受ける反力や、図８に示す回転軸ＲＬ中心の応力等である。

次に、ステップＳＴ１１０で、転動解析部４３は、所定区間での各種物理量をすべて算出したか否かを判定する。ここでいう区間とは、タイヤモデル６１が転動した変位量のことである。例えば、図２に示すように、タイヤ１０は、各パターンが周上等ピッチで配置されるものがある。このようなタイヤ１０を転動解析する場合、転動解析部４３は、図２に示すタイヤ１０に形成されるパターンの１ピッチＰ以上の距離分、タイヤモデル６１が転動する間を所定区間として各種物理量を取得する。これは、この所定区間よりも後に算出される各種物理量と、この所定区間に算出される各種物理量との差異が僅かであるためである。これにより、転動解析部４３は、物理量を算出する回数を低減できるため、より迅速に転動解析を行える。

また、転動解析部４３は、所定区間の間に所定のタイミングで複数回、各種物理量を算出する。所定のタイミングは、例えば、図２に示す１／４ピッチＰ以下の距離分、タイヤモデル６１が転動するタイミングである。すなわち、転動解析部４３は、１／４ピッチＰ以下の距離（所定量）分タイヤモデル６１が転動する度に各種物理量を算出する。これにより、転動解析部４３は、所定区間で（１ピッチＰ以上の距離分タイヤモデル６１が転動する間に）、各種物理量を４回算出することになる。これにより、振動特性評価装置３０は、タイヤモデル６１と路面モデル６２との接触部分のパターンの変化による物理量の変動をユーザーに提供できる。なお、より詳細に前記接触部分のパターンの変化による物理量の変動をユーザーに提供するためには、転動解析部４３は、所定区間で、各種物理量を例えば等間隔で１０回取得すると好ましい。さらには、転動解析部４３は、１ピッチＰ以上の距離分タイヤモデル６１が転動する間に、各種物理量を例えば等間隔で２０回取得するとより好ましい。

所定区間での各種物理量をすべて算出していない判定すると（ステップＳＴ１１０、Ｎｏ）、転動解析部４３は、ステップＳＴ１０８に戻る。所定区間での各種物理量をすべて算出したと判定すると（ステップＳＴ１１０、Ｙｅｓ）、転動解析部４３は、一連の手順の実行を終了する。次に、本実施形態の振動特性評価装置３０が奏する効果を説明する。

図１２は、軸路面間距離の設定値をタイヤモデルが静止している際の軸路面間距離で一定に保つと共に一定の荷重をタイヤモデルに作用させた場合に、タイヤモデルが路面モデルから受ける反力をタイヤモデルの回転角度毎に示すグラフである。仮に軸路面間距離ｈの設定値をタイヤモデル６１が静止している際の軸路面間距離ｈで一定に保って転動解析を行うと、タイヤモデル６１に一定の荷重を作用させていた場合であっても、図１２に示すように、タイヤモデル６１が路面モデル６２から受ける反力ＲＦがタイヤモデル６１の回転角度０°から２５°の間で低下する。これは、タイヤモデル６１が転動すると、タイヤモデル６１の剛性が低下するためである。この場合、転動解析を開始直後は所望の反力ＲＦをタイヤモデル６１が路面モデル６２から受けることを再現できる。しかしながら、タイヤモデル６１が転動すると、所望の反力ＲＦをタイヤモデル６１が路面モデル６２から受けることを再現できなくなる。結果として、この場合、タイヤの各種物理量を正確に算出できないおそれがある。

図１３は、軸路面間距離の設定値を定常となった値で一定に保つと共に一定の荷重をタイヤモデルに作用させた場合に、タイヤモデルが路面モデルから受ける反力をタイヤモデルの回転角度毎に示すグラフである。しかしながら、本実施形態の振動特性評価装置３０は、まず、軸路面間距離ｈを一定の値とせずにタイヤモデル６１を転動させ、軸路面間距離ｈが定常となったらその定常時の軸路面間距離ｈの値を一定の設定値として転動解析を行う。定常時の軸路面間距離ｈの値は、タイヤモデル６１の剛性が低下した後の軸路面間距離である。よって、振動特性評価装置３０は、図１３に示すように、所望の反力ＲＦをタイヤモデル６１が路面モデル６２から受けることを再現できる。結果として、振動特性評価装置３０は、図１に示すタイヤ１０の各種物理量をより正確に算出できる。

以上のように、本発明に係る空気入りタイヤの耐空気漏れ性能シミュレーション試験方法及び空気入りタイヤの耐空気漏れ性能シミュレーション用コンピュータプログラム並びに空気入りタイヤの耐空気漏れ性能シミュレーション試験装置は、空気入りタイヤの耐空気漏れ性能の試験に有用であり、特に、空気入りタイヤの耐空気漏れ性能の試験に要する時間を低減することに適している。

１０ タイヤ
１１ キャップトレッド
１１ａ トレッド面
１１ｂ ブロック
１２ 溝
１２ａ 縦溝
１２ｂ 横溝
１３ アンダトレッド
１４ サイドトレッド
１５ ベルト
１６ カーカス
１７ ビード
１８ ビードフィラ
３０ 振動特性評価装置
３１ 記憶部
３２ 入出力ポート
４０ 処理部
４１ モデル作成部
４２ タイヤ装着部
４３ 転動解析部
４４ 接触反力解析部
５０ 端末装置
５１ 入力装置
５２ 表示装置
６１ タイヤモデル
６２ 路面モデル
６３ ホイールモデル

Claims (11)

1. タイヤを表現するタイヤモデルと、前記タイヤが接触する路面を表現する路面モデルとの間に摩擦係数を設定し、
   前記タイヤモデルに所定の荷重を与えて前記路面モデルに接触させ、
   前記荷重を一定に保ちながら所定の条件が満たされるまで前記タイヤモデルを転動させ、
   前記所定の条件が満たされた以降の前記タイヤモデルの転動軸と前記路面モデルとの間の軸路面間距離を設定値とし、
   前記軸路面間距離を前記設定値で一定に保ちながら、転動解析を行って物理量を算出することを特徴とするタイヤのシミュレーション試験方法。
2. 前記タイヤモデルが転動して所定量移動する度に、前記タイヤモデルが前記転動して所定量移動する間の前記軸路面間距離の平均値を算出し、複数回算出した前記平均値のうち互いに隣接し合う２つの平均値の差が閾値以下になった場合に、前記所定の条件が満たされたと判定する請求項１に記載のタイヤのシミュレーション試験方法。
3. 前記タイヤモデルが転動を始めてから前記タイヤモデルが転動した距離が閾値以上になった場合に、前記所定の条件が満たされたと判定する請求項１に記載のタイヤのシミュレーション試験方法。
4. 前記閾値は、前記タイヤモデルの接地長以上の値である請求項３に記載のタイヤのシミュレーション試験方法。
5. 前記設定値は、前記所定の条件が満たされた以降に、前記タイヤモデルが転動して所定量移動する間の前記軸路面間距離の平均値である請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のタイヤのシミュレーション試験方法。
6. 前記タイヤに形成されるパターンの１ピッチ以上の距離分前記タイヤモデルが転動する間の前記物理量を算出する請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のタイヤのシミュレーション試験方法。
7. 前記タイヤに形成されるパターンの１／４ピッチ以下の距離分前記タイヤモデルが転動する度に、前記物理量を算出する請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のタイヤのシミュレーション試験方法。
8. 前記転動解析は、準静的な解析である請求項１から請求項７のいずれか１項に記載のタイヤのシミュレーション試験方法。
9. 前記タイヤモデルは、前記タイヤモデルと前記路面モデルとの相対的な変位にともなって自由に転動する請求項１から請求項８のいずれか１項に記載のタイヤのシミュレーション試験方法。
10. 請求項１から請求項９のいずれか１項に記載のタイヤのシミュレーション試験方法をコンピュータに実行させることを特徴とするタイヤのシミュレーション用コンピュータプログラム。
11. 請求項１０に記載のタイヤのシミュレーション用コンピュータプログラムを記憶する記憶部と、
    前記記憶部から前記タイヤのシミュレーション用コンピュータプログラムを取得し、前記タイヤのシミュレーション用コンピュータプログラムを実行する処理部と、
    を含んで構成されることを特徴とするタイヤのシミュレーション試験装置。

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