JP2018086892A - タイヤ温度予測方法及びタイヤ温度予測装置 - Google Patents

Abstract

【課題】タイヤの温度分布の予測精度を向上可能なタイヤ温度予測方法及びタイヤ温度予測装置を提供することを目的とする。【解決手段】予測発熱量が、タイヤモデルに、予め設定された基準速度と複数の異なる基準荷重とを設定し、異なる荷重毎の応力及びひずみを算出する転動解析ステップと、異なる荷重毎に算出された応力及びひずみに基づいて、荷重毎の基準発熱量を算出する基準発熱量算出ステップと、荷重毎に算出された各基準発熱量に基づいて、荷重に対する発熱量を算出する発熱特性式を各要素に設定する発熱特性式設定ステップと、荷重情報の所定時刻における荷重を発熱特性式に入力し、各要素の発熱量を算出する発熱量算出ステップと、速度情報の所定時刻における速度を基準速度で除して補正係数を算出し、該補正係数を発熱量に乗じて発熱量を補正する発熱量補正ステップとを含んで算出されるようにした。【選択図】図６

Description

本発明は、タイヤ温度予測方法及びタイヤ温度予測装置に関し、特に、使用中のタイヤの温度分布の予測精度を向上可能なタイヤの温度の予測方法及び装置に関する。

従来、タイヤの劣化、故障進展のような耐久性を評価するには、走行中のタイヤの温度を精度良く予測することが重要であることが知られている。例えば、特許文献１には、タイヤ、空気、ホイールをモデル化して応力、熱解析を行うことで、タイヤの温度分布を精度良く求められることが開示されている。

特開２００７−２１０５２８号公報

確かに、特許文献１に開示される技術によれば、一定の速度、一定の荷重で走行した場合には、発熱量が常に一定であるため、タイヤの温度分布を正確に予測することができる。
しかしながら、実際のタイヤ使用時には、速度や荷重は常時変化するとともに、走行距離に応じてトレッドゴムの摩耗によりトレッドゴムの厚さが変化するため、タイヤの温度分布の予測精度が悪化する虞がある。
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、タイヤの温度分布の予測精度を向上可能なタイヤ温度予測方法及びタイヤ温度予測装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するためのタイヤ温度予測方法の態様として、タイヤ使用時の荷重情報と速度情報とに基づいて、複数の要素で構成されたタイヤモデルの要素毎の予測発熱量を算出し、算出された予測発熱量に基づいてタイヤの温度分布をコンピュータにより予測するタイヤ温度予測方法であって、予測発熱量は、タイヤモデルに、予め設定された基準速度と複数の異なる基準荷重とを設定し、異なる荷重毎の応力及びひずみを算出する転動解析ステップと、異なる荷重毎に算出された応力及びひずみに基づいて、荷重毎の基準発熱量を算出する基準発熱量算出ステップと、荷重毎に算出された各基準発熱量に基づいて、荷重に対する発熱量を算出する発熱特性式を各要素に設定する発熱特性式設定ステップと、荷重情報の所定時刻における荷重を発熱特性式に入力し、各要素の発熱量を算出する発熱量算出ステップと、速度情報の所定時刻における速度を基準速度で除して補正係数を算出し、該補正係数を発熱量に乗じて発熱量を補正する発熱量補正ステップと、を含んで算出される態様とした。
本態様によれば、実際のタイヤ使用状態に近い発熱量が得られるので、タイヤ内部における温度分布を精度良く算出することができる。
また、複数の基準荷重は、第１の基準荷重としてのタイヤ使用時の空車時における平均荷重と、第２の基準荷重としてのタイヤ使用時の積車時における平均荷重とを含むので、実際のタイヤの使用状態に近い発熱量を算出することができる。
また、荷重情報は車両重量、及び積載量の時系列変化の平均値を含むので、発熱量算出ステップにおける計算速度を向上させることができる。
また、タイヤモデルは、トレッド部における溝深さが新品時の溝深さに対して１００％摩耗したタイヤをモデル化した１００％摩耗タイヤモデルと、５０％摩耗したタイヤをモデル化した５０％摩耗タイヤモデルと、新品のタイヤをモデル化した新品タイヤモデルとを含み、転動解析ステップでは、１００％摩耗タイヤモデル及び５０％摩耗タイヤモデル及び新品タイヤモデルの少なくとも一つに基づいて転動解析を実行することにより、タイヤの摩耗状態を考慮したタイヤの発熱特性を取得できる。
また、上記課題を解決するためのタイヤ温度予測装置の構成として、タイヤ使用時の荷重情報と速度情報とに基づいて、複数の要素で構成されたタイヤモデルの要素毎の予測発熱量を算出し、算出された予測発熱量に基づいてタイヤの温度分布を予測するタイヤ温度予測装置であって、タイヤモデルに、予め設定された基準速度と複数の異なる基準荷重とを設定し、異なる荷重毎の応力及びひずみを算出する転動解析手段と、異なる荷重毎に算出された応力及びひずみに基づいて、荷重毎の基準発熱量を算出する基準発熱量算出手段と、荷重毎に算出された各基準発熱量に基づいて、荷重に対する発熱量を算出する発熱特性式を各要素に設定する発熱特性式設定手段と、荷重情報の所定時刻における荷重を前記発熱特性式に入力し、各要素の発熱量を算出する発熱量算出手段と、速度情報の所定時刻における速度を基準速度で除して補正係数を算出し、該補正係数を発熱量に乗じて発熱量を補正し、予測発熱量を算出する発熱量補正手段と、を備える構成とした。
本構成によれば、実際のタイヤ使用状態に近い発熱量が得られるので、タイヤ内部における温度分布を精度良く算出することができる。

タイヤ温度予測装置の構成図である。 タイヤ温度予測装置のブロック図である。 タイヤ断面図、及びタイヤモデルを示す図である。 荷重データ及び速度データを示すグラフである。 タイヤ温度予測装置１の概略処理を示すフロー図である。 発熱特性設定処理１００の詳細処理を示す詳細フロー図である。 発熱量算出処理２００の詳細処理を示すフロー図である。 温度解析処理３００の詳細処理を示すフロー図である。 実施例の結果を示すグラフである。 実測温度と計算温度を纏めた表である。

以下、発明の実施形態を通じて本発明を詳説するが、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではなく、また実施形態の中で説明される特徴の組み合わせのすべてが発明の解決手段に必須であるとは限らず、選択的に採用される構成を含むものである。

図１は、タイヤ温度予測装置１の構成図である。タイヤ温度予測装置１は、タイヤの使用状態に基づき、タイヤ内部における温度分布をシミュレーションにより予測する装置である。具体的には、予め記憶手段１２に入力された解析モデルに、タイヤの使用状態であるタイヤの回転速度、タイヤに負荷された荷重、タイヤの摩耗状態を設定し、転動解析を実施することによりタイヤの発熱量を予測値として算出し、算出されたタイヤの発熱量に基づいて、タイヤの温度分布を予測する。

タイヤ温度予測装置１は、いわゆるコンピュータにより構成されており、ハードウェア資源として設けられた演算手段としてのＣＰＵ１０、ＲＯＭ，ＲＡＭ等を含む記憶手段１２、キーボードやマウス、或いは、磁気，光学ドライブ等の入力手段１４、モニター等の表示手段１６、ネットワークインターフェイスや外部機器等を接続する外部接続インターフェース（外部ＩＦ）１８等を備える。ＣＰＵ１０が記憶手段１２に格納されたプログラムに従って後述の処理を実行することにより、タイヤ温度予測装置１を後述の各手段として機能させる。

図２は、タイヤ温度予測装置１のブロック図である。
図２（ａ）に示すように、タイヤ温度予測装置１は、発熱特性設定手段２０と、発熱量算出手段３０と、発熱量補正手段３５と、温度解析手段４０とを備える。
図２（ｂ）に示すように、発熱特性設定手段２０は、応力解析モデル読込部２１と、物性値設定部２２と、応力解析条件設定部２３と、応力解析部２４と、基準発熱量算出部２５と、発熱量算出係数設定部２６とを備える。

応力解析モデル読込部２１は、記憶手段１２からタイヤの応力を解析するための応力解析モデルを読み込む。応力解析モデルは、トレッド部が１００％摩耗したタイヤをモデル化した１００％摩耗タイヤモデルＭｔ１００（以下、単にタイヤモデルＭｔ１００という）と、トレッド部が５０％摩耗したタイヤをモデル化した５０％摩耗タイヤモデルＭｔ５０（以下単にタイヤモデルＭｔ５０という）と、新品タイヤモデルＭｔ０（以下単にタイヤモデルＭｔ０という）と、タイヤがリム組みされるリムをモデル化したリムモデルＭｒと、路面をモデル化した路面モデルＭｄとで構成される。
なお、１００％摩耗したとは、トレッドウェアインジケータの頂部が、接地面と同一面上にある状態をいい、５０％摩耗したとは、新品の接地面からトレッドウェアインジケータの頂部までの溝深さの半分の位置をいう。

図３（ａ）は、予測対象となるタイヤＲの一例を示す断面図である。同図に示すように、タイヤＲは、ビードコア８１とビードフィラー８４とで形成される一対のビードスティフナー間にトロイダル状に延在する一枚以上のカーカスプライからなるカーカス８２のクラウン域の外周側に、一枚以上のベルトプライからなるベルト８３が設けられている。カーカス８２とベルト８３の端部側との間には、ベルトアンダーゴム９０が設けられている。ベルト８３のタイヤ半径方向外側には、ベースゴム８８、トレッドゴム８９が順に設けられている。カーカス８２のサイド域外側には、ビード部側からリムに当接するリムクッションゴム８６、サイドゴム８７が設けられている。カーカス８２の内側全域には、気室内の気密性を高めるためのインナーライナー８５が設けられている。

図３（ｂ）は、図３（ａ）に示すタイヤＲをモデル化したタイヤモデルの一例（タイヤモデルＭｔ１００，Ｍｔ５０，Ｍｔ０）、リムモデルＭｒ、気室モデルＭｃの一例を示す断面図である。図３（ｃ）は、路面モデルＭｄに接地した状態を示す３次元のタイヤモデルＭｔの斜視図である（なお、図３（ｃ）においてリムモデルＭｒについては省略した）。
タイヤモデルＭｔ１００，Ｍｔ５０，Ｍｔ０及びリムモデルＭｒは、例えば、タイヤ設計時の３次元のＣＡＤデータ（タイヤ設計データ）や、リム設計時の３次元のＣＡＤデータ（リム設計データ）に基づいて、メッシュ化ソフトウェアを用いることにより、数値解析法で取り扱い可能な有限個の３次元の要素でモデル化（離散化）される。数値解析法としては、例えば、有限要素法、有限体積法、差分法、又は、境界要素法を適宜採用することができる。本実施形態では、有限要素法を採用した。

タイヤモデルＭｔ１００，Ｍｔ５０，Ｍｔ０を構成する各要素は、例えば、トレッド部やサイド部などを構成するベースゴム８８、トレッドゴム８９、ベルトアンダーゴム９０、リムクッションゴム８６、サイドゴム８７等のゴム部材とビードコア８１、ビードフィラー８４と、インナーライナー８５をソリッド要素でモデル化し、カーカス８２、ベルト８３等の補強部材はシェル要素、膜要素、リバー要素等ででモデル化した。
また、リムモデルＭｒを構成する各要素は、ソリッド要素でモデル化した。
また、路面モデルＭｄについては、平坦な剛体シェル要素でモデル化した。なお、実際の路面の凹凸をモデル化することも可能である。

物性値設定部２２は、タイヤモデルＭｔ１００，Ｍｔ５０，Ｍｔ０を構成する各要素に、密度ρ、弾性係数（縦弾性係数、横弾性係数）、損失正接ｔａｎδ、ビードコアの弾性率等の材料特性を設定する。

応力解析条件設定部２３は、タイヤモデルＭｔ１００，Ｍｔ５０，Ｍｔ０に応力解析を実施するための解析条件を設定する。応力解析では、走行時を転動解析により再現するため、所定の基準速度、基準荷重、基準内圧等の解析条件が設定される。
基準速度には、解析対象となるタイヤの使用状況に基づいて算出された平均速度が設定される。
また、基準荷重には、第１の基準荷重としての空車時の平均荷重と、第２の基準荷重としての積車時の平均荷重との２つの水準の荷重値が設定される。なお、基準荷重は、上述の２つの荷重値のいずれか一方でも良く、また２つ以上の複数の荷重値を設定するようにしても良いが、上記空車時の平均荷重と、積車時の平均荷重を含むことが好ましい。基準内圧には、ＪＡＴＭＡにより規定された規定内圧が設定される。

応力解析部２４は、物性値設定部２２及び応力解析条件設定部２３により設定された応力解析物性値及び応力解析条件に基づいて、タイヤモデルＭｔ１００，Ｍｔ５０，Ｍｔ０のそれぞれについて路面モデルＭｄに接地させて転動解析を実施する。つまり、応力解析部２４は、転動解析手段として機能する。応力解析部２４では、各タイヤモデルＭｔ１００，Ｍｔ５０，Ｍｔ０に対して、空車時の荷重を設定した場合と、積車時の平均荷重とを設定した場合との２種類の異なる荷重により転動解析を実施する。
即ち、応力解析部２４では、タイヤモデルＭｔ１００に空車時の荷重を設定して転動解析したときの各要素の応力σ１及びひずみε１、タイヤモデルＭｔ１００に積車時の平均荷重を設定して転動解析したときの各要素の応力σ２及びひずみε２、タイヤモデルＭｔ５０に空車時の荷重を設定して転動解析したときの各要素の応力σ３及びひずみε３、タイヤモデルＭｔ５０に積車時の平均荷重を設定して転動解析したときの各要素の応力σ４及びひずみε４、タイヤモデルＭｔ０に空車時の荷重を設定して転動解析したときの各要素の応力σ５及びひずみε５、タイヤモデルＭｔ０に積車時の平均荷重を設定して転動解析したときの各要素の応力σ６及びひずみε６を算出する。

基準発熱量算出部２５は、基準発熱量算出手段として機能し、異なるタイヤモデルＭｔ１００，Ｍｔ５０，ＭＴ０毎に算出された応力σ１〜σ６及びひずみε１〜ε６に基づいて、タイヤモデルＭｔ１００，Ｍｔ５０，ＭＴ０毎にトレッド部における発熱量（以下基準発熱量という）ｑ１、ｑ２、ｑ３、ｑ４、ｑ５、ｑ６を算出する。即ち、基準発熱量算出部２５では、応力解析部２４により算出された応力σ１乃至σ６及びひずみε１乃至ε６に基づいて、６種類の状態における各要素の基準発熱量ｑ１、ｑ２、ｑ３、ｑ４、ｑ５、ｑ６を算出する。
各要素における基準発熱量は、
［数式１］ｑｋ＝Ｖ×σｋ×εｋ×ｔａｎδ（ｋ＝１，２，３，４,５,６）により算出される。ここで、Ｖは各要素の体積、σは各要素の応力，εは各要素のひずみ、ｔａｎδは各要素の損失正接である。なお、各要素の体積Ｖは、各タイヤモデルＭｔ１００，Ｍｔ５０，Ｍｔ０の無負荷の形状のものを採用した。

発熱量算出係数設定部２６は、後述の発熱量算出手段３０によりタイヤの実際の予測値となる発熱量を算出するためのトレッド部発熱量算出式、ケース発熱量算出式における係数Ａ，Ｂ，Ｃ及び、発熱量補正係数Ｄを算出し、各式に設定する。なお、本実施形態では、トレッド部発熱量算出式では、図３（ａ）に示すタイヤＲのトレッドゴム８９に対応する要素の発熱量が算出される。なお、以下の説明では単にトレッド部ともいう。また、ケース発熱量算出式では、図３（ａ）に示すタイヤＲのトレッドゴム８９を除く要素の発熱量が算出される。なお、以下の説明では単にケースともいう。
トレッド部発熱量算出式は、Ｑｔ＝Ａ×ｄ^２＋Ｂ×ｄによって表される。ここで、Ｑｔは、トレッドゴム８９のうちトレッドウェアインジケータよりタイヤ半径方向外側における各要素の発熱量を示し、ｄは、トレッドウェアインジケータからトレッド外周面までの距離である溝深さを示し、Ａ，Ｂは、溝深さｄに基づいて発熱量Ｑｔを算出するための係数である。係数Ａ，Ｂは、基準発熱量算出部２５で算出された基準発熱量ｑ１乃至ｑ６に基づいて設定される。具体的には、タイヤモデルＭｔ５０及びＭｔ０から２水準のｄに対する発熱量Ｑｔを計算する。そして、２水準のｄでのＱｔが再現できるように係数Ａ，Ｂを決定する。

また、ケース発熱量算出式は、トレッドゴム８９を除く要素、即ち、上記トレッド部発熱量算出式により発熱量が算出される要素を除く要素の発熱量を算出する。ケース発熱量算出式は、例えば、空車時における発熱量と、積車時における発熱量との間には線形性があると仮定し、例えばＱｃ＝Ｃ×Ｗによって表される。
Ｑｃは各要素の発熱量、係数Ｃは、（ｑ２−ｑ１）／（Ｗｍ−Ｗ０）によって算出される比例係数であって、ｑ２は積車時の発熱量、ｑ１は空車時の発熱量、Ｗｍは積車時の平均荷重、Ｗ０は空車時の平均荷重である。Ｗは荷重情報として入力された荷重データから入力される荷重値である。
即ち、発熱量算出係数設定部２６は、解析対象であるタイヤの発熱量を算出するための発熱特性式であるトレッド部発熱量算出式及びケース発熱量算出式を設定するための発熱特性式設定手段として機能する。
なお、溝深さｄは、例えば、温度予測時における実測値や、新品時から温度予測時までの走行距離に基づいて予測した値が入力される。
また、発熱量補正係数Ｄは、速度情報として入力された速度データの速度値Ｖｖを基準速度Ｖｂで割ることにより算出される。

発熱量算出手段３０は、タイヤモデルＭｔ５０を構成する各要素の発熱量Ｑを算出するトレッド部発熱量算出式、ケース発熱量算出式を備える。発熱量算出手段３０では、上記発熱量算出係数設定部２６により算出され、設定されたトレッド部発熱量算出式、ケース発熱量算出式に基づいて、入力された溝深さｄをトレッド部発熱量算出式に入力してトレッド部の発熱量Ｑｔを算出し、入力された荷重Ｗをケース発熱量算出式に入力してケースの発熱量Ｑｃを算出する。

発熱量補正手段３５は、発熱量算出係数設定部２６により算出、設定された発熱量補正係数Ｄを、発熱量算出手段３０により算出された発熱量Ｑｔ及び発熱量Ｑｃに乗じることで、タイヤモデルＭｔ５０を構成する各要素の予測発熱量である発熱量Ｑを算出する。

図４は、荷重データ及び速度データを示すグラフである。同図に示すように、本実施形態に係る荷重データ及び速度データはステップ状に構成される。
荷重データは、車両重量と積載量（積載重量）に基づいて構成される。具体的には、荷重データは、車両における積載状態の時系列変化を、空車時の荷重と、積車時の荷重との２つの状態で構成される。空車時の荷重は、車両に装着されたタイヤの装着位置の軸重量に基づいて設定される。例えば、同一軸に車輪が２輪の場合には軸重量の２分の１、４輪の場合には軸重量の４分の１となる。また、積車時の荷重は、空車時の荷重に積載時の積載重量を加えて設定される。積載重量は、例えば、空車状態から荷物を積載してから次の空車状態となるまでの間の平均値、或は、荷物の積載、荷卸がある場合には、空荷状態から次の空荷状態となるまでの積載重量の平均値で設定される。

速度データは、車両の走行状態の時系列変化を、停車中の速度ゼロ（０）と、移動時の平均速度との２つの状態で設定される。平均速度は、例えば、積載重量の変化に基づいて算出され、空車状態で走行したときの走行距離を移動時間で除すことで算出、或は、荷積場所から荷卸場所まで積車状態で走行したときの走行距離を移動時間で除すことで算出される。

図２（ｃ）に示すように、温度解析手段４０は、温度解析モデル読込部４１と、温度解析物性値設定部４２と、温度算出条件設定部４３と、温度算出部４４とを備える。
温度解析モデル読込部４１は、基準発熱量の算出において基準として適用したタイヤモデルＭｔ５０、気室モデルＭｃ、路面モデルＭｄ、リムモデルＭｒを読み込む。

温度解析物性値設定部４２は、タイヤモデルＭｔ５０、リムモデルＭｒ，気室モデルＭｃ、路面モデルＭｄを構成する各要素、或は各モデル間の境界に位置する要素の接点に熱伝導率及び熱伝達率を設定する。

温度算出条件設定部４３は、温度解析モデルに温度初期条件、温度境界条件、熱伝達条件を設定する。
温度初期条件は、タイヤモデルＭｔ、リムモデルＭｒ、気室モデルＭｃを構成する全ての要素に、所定の温度が設定される。
温度境界条件は、タイヤの外周面を構成する要素に雰囲気温度が設定される。

温度算出部４４は、発熱量補正手段３５により補正されたタイヤの発熱量Ｑ、物性値及び温度算出条件に基づいてタイヤ使用時におけるタイヤの温度をタイヤモデルＭｔ１００の要素毎に算出する。
温度算出部４４では、例えば、非定常熱伝導方程式を基礎方程式とし、この方程式を有限要素法の手法に基づいて有限要素方程式（離散方程式）に変換し、非定常熱伝導方程式における時間項を積分することで、所定時間Δｔ後の各要素における温度が算出される。

図５は、タイヤ温度予測装置１の概略処理を示すフロー図である。同図に示すように、温度予測装置１では、発熱量を算出するための前処理としてタイヤの各部における荷重、速度、溝深さに基づいた発熱特性を設定する発熱特性設定処理１００と、入力された荷重データ、速度データ及び溝深さデータにおける荷重Ｗ、速度Ｖｖ、溝深さｄの読み込み開始時刻や終了時刻、時間間隔等の所定時刻を設定する時刻設定処理１５０と、各時刻における発熱量の算出処理を実行する発熱量算出処理２００と、発熱量算出処理２００において算出された発熱量に基づいてタイヤ各部の温度を算出する温度解析処理３００と、温度を算出する時刻を更新する時刻更新処理３５０と、終了時刻を判定する終了時刻判定処理３６０で構成される。

［発熱特性設定処理］
図６は、発熱特性設定処理を示す詳細フロー図である。まず、記憶手段１２からタイヤモデルＭｔ１００、Ｍｔ５０、Ｍｔ０、リムモデルＭｒ、路面モデルＭｄ等の応力解析モデルを読み込む（Ｓ１０２）。
次に、Ｓ１０１において読み込んだタイヤモデルＭｔ１００，Ｍｔ５０，Ｍｔ０を構成する各要素に、密度ρ、弾性係数（縦弾性係数、横弾性係数）、損失正接ｔａｎδ、ビードコアの弾性率等の材料特性等の物性値を設定する（Ｓ１０４）。
次に、タイヤモデルＭｔ１００，Ｍｔ５０，Ｍｔ０に基準速度、基準荷重及び基準内圧の応力解析条件を設定する（Ｓ１０６）。基準荷重には、空車時の平均荷重及び積車時の平均荷重とが設定される。
次に、Ｓ１０６で設定された解析条件に基づいて、タイヤモデルＭｔ１００及びタイヤモデルＭｔ５０及びタイヤモデルＭｔ０の転動解析（転動解析ステップ）を実施し、タイヤモデルＭｔ１００を用いて空車時の荷重を設定して転動解析することにより各要素の応力σ１及びひずみε１を算出し、積車時平均の荷重を設定して転動解析することにより各要素の応力σ２及びひずみε２を算出する。また、タイヤモデルＭｔ５０を用いて空車時の荷重を設定して転動解析することにより各要素の応力σ３及びひずみε３を算出し、積車時平均の荷重を設定して転動解析することにより各要素の応力σ４及びひずみε４を算出する。また、タイヤモデルＭｔ０を用いて空車時の荷重を設定して転動解析することにより各要素の応力σ５及びひずみε５を算出し、積車時平均の荷重を設定して転動解析することにより各要素の応力σ６及びひずみε６を算出する（Ｓ１０８）。
次に、Ｓ１０８で算出された応力σ１，ひずみε１、応力σ２，ひずみε２、応力σ３，ひずみε３、応力σ４，ひずみε４、応力σ５、ひずみε５、応力σ６、ひずみε６の各組に基づいて、基準発熱量ｑ１，ｑ２，ｑ３，ｑ４，ｑ５，ｑ６を算出する（基準発熱量算出ステップ）（Ｓ１１０）。
次に、トレッド部発熱量算出式（Ｑｔ＝Ａ×ｄ^２＋Ｂ×ｄ）の係数Ａ，Ｂ、ケース発熱量算出式Ｑｃ＝Ｃ×Ｗの係数Ｃ、発熱量補正係数Ｄを算出する（発熱特性式設定ステップ）（Ｓ１１２）。

［時刻設定処理］
荷重データ、速度データから荷重Ｗ及び速度Ｖｖの読み込みを開始する開始時刻や読み込みを終了する終了時刻、タイヤの温度を予測する時間間隔Δｔを設定する（Ｓ１５０）。

［発熱量算出処理］
図７は、発熱量算出処理を示す詳細フロー図である。
次に、Ｓ１５０において設定された開始時刻又は更新された時刻における溝深さｄ、荷重Ｗ及び速度Ｖｖを溝深さデータ、荷重データ及び速度データから読み込む（Ｓ２０２）。
次に、読み込んだ溝深さｄ、荷重Ｗ及び速度Ｖｖを トレッド部発熱量算出式（Ｑｔ＝Ａ×ｄ^２＋Ｂ×ｄ）、ケース発熱量算出式（Ｑｃ＝Ｃ×Ｗ）に入力し、発熱量Ｑｔ及び発熱量Ｑｃを算出する（発熱量算出ステップ）（Ｓ２０４）。
次に、算出された発熱量Ｑｔ及び発熱量Ｑｃに発熱量補正係数Ｄを発熱量Ｑｔ及び発熱量Ｑｃに乗じることでタイヤモデルを構成する各要素の発熱量Ｑを算出する（発熱量補正ステップ）（Ｓ２０６）。これにより、予測発熱量が算出される。

［温度解析処理］
図８は、温度解析処理を示す詳細フロー図である。
温度解析モデル（タイヤモデルＭｔ５０、気室モデルＭｃ、路面モデルＭｄ、リムモデルＭｒ）を読み込む（Ｓ３０２）。
次に、タイヤモデルＭｔ５０、気室モデルＭｃ、路面モデルＭｄ、リムモデルＭｒに物性値（熱伝導率、熱伝達率）を設定する（Ｓ３０４）。
次に、温度解析モデルに温度初期条件、温度境界条件を設定する（Ｓ３０６）。
次に、Ｓ３０６で設定された条件に基づいて、タイヤモデルＭｔ５０を構成する各要素の温度を算出する（Ｓ３０８）。

［時間更新処理］
荷重データ、速度データの次の時刻における荷重Ｗ及び速度Ｖｖを読み込むために、所定の時間刻み幅Δｔ分だけ時間を更新する（Ｓ３５０）。
［時間判定処理］
Ｓ３５０で更新された時刻が終了時刻かどうかを判定し、終了時刻である場合には、全ての処理を終了し、終了時刻でない場合には、Ｓ２００に戻り、終了時刻となるまでＳ２００〜Ｓ３６０を繰り返す（Ｓ３６０）。
このように処理を行うことで、タイヤ使用時の各時刻におけるタイヤ各部における温度変化を予測することができる。

［実施例］
本実施形態のタイヤ温度予測方法の効果を検証するため、鉱山で実際に運行されている同一の車両３台についてのタイヤ使用時の情報として入力されるデータ（荷重データ、速度データ、溝深さデータ等）に基づいて、温度予測を行った。対象としたタイヤは、タイヤサイズが４０．００Ｒ５７、また全ての車両において装着位置を右前輪とした。
図９は、実際のタイヤの内周に装着された温度測定器により測定された温度の変化と、本実施形態による方法により当該温度測定器が装着された位置における温度を予測した予測値を示すグラフである。
同図に示すように、本実施形態による温度予測方法により予測された温度は、温度測定器により測定された温度とほぼ同じであることが示された。

＜従来例＞
図１０の表に示すように、新品タイヤのモデルで、平均的な荷重、速度の一定条件で走行していると仮定し、上記条件のもと転動解析を実施して発熱量を求め、その後、温度解析を実施した。
＜実施例１乃至３＞
実施例１乃至３に示す３台の車両については、上述した本実施形態の方法によりタイヤ温度の予測を行った。
図１０に示す表は、ベルト端部における温度を、従来例によるタイヤ温度の予測値及び本実施形態の方法による温度の予測値、針式の温度計によるタイヤの実計測値とを比較した結果である。
図１０の表から明らかなように、図９に示す荷重、速度、及び表１０に示す摩耗量に、実際に近い値を使用することで、温度予測精度が向上することが分かった。また、実施例１乃至実施例３において摩耗量の違いにより、従来例では得ることのできない、使用条件によるバラツキまで予測することが可能となった。

なお、上記実施形態では、応力解析部２４において、タイヤモデルＭｔ１００，Ｍｔ５０，Ｍｔ０のそれぞれについて路面モデルＭｄに接地させて転動解析を実施するものとして説明したが、例えば、Ｍｔ１００とＭｔ５０、或はＭｔ１００とＭｔ０、或はＭｔ５０とＭｔ０のように２つのタイヤモデルにより転動解析しても良く、Ｍｔ１００，Ｍｔ５０，Ｍｔ０のいずれか一つを転動解析するようにしても良い。この場合においても、転動解析するタイヤモデルに対して、空車時の荷重及び積車時の平均荷重、或はそのいずれか一方の荷重を設定して転動解析すれば良い。

１ タイヤ温度予測装置、２０ 発熱特性設定手段、３０ 発熱量算出手段、
３５ 発熱量補正手段、４０ 温度解析手段。

Claims (5)

1. タイヤ使用時の荷重情報と速度情報とに基づいて、複数の要素で構成されたタイヤモデルの要素毎の予測発熱量を算出し、算出された予測発熱量に基づいてタイヤの温度分布をコンピュータにより予測するタイヤ温度予測方法であって、
   前記予測発熱量は、
   前記タイヤモデルに、予め設定された基準速度と複数の異なる基準荷重とを設定し、異なる荷重毎の応力及びひずみを算出する転動解析ステップと、
   前記異なる荷重毎に算出された応力及びひずみに基づいて、前記荷重毎の基準発熱量を算出する基準発熱量算出ステップと、
   前記荷重毎に算出された各基準発熱量に基づいて、荷重に対する発熱量を算出する発熱特性式を各要素に設定する発熱特性式設定ステップと、
   前記荷重情報の所定時刻における荷重を前記発熱特性式に入力し、各要素の発熱量を算出する発熱量算出ステップと、
   前記速度情報の前記所定時刻における速度を前記基準速度で除して補正係数を算出し、該補正係数を前記発熱量に乗じて前記発熱量を補正する発熱量補正ステップと、を含んで算出されることを特徴とするタイヤ温度予測方法。
2. 前記複数の基準荷重は、第１の基準荷重としてのタイヤ使用時の空車時における平均荷重と、第２の基準荷重としてのタイヤ使用時の積車時における平均荷重とを含む請求項１に記載のタイヤ温度予測方法。
3. 前記荷重情報は車両重量、及び積載量の時系列変化の平均値を含む請求項１又は請求項２に記載のタイヤ温度予測方法。
4. 前記タイヤモデルは、トレッド部における溝深さが新品時の溝深さに対して１００％摩耗したタイヤをモデル化した１００％摩耗タイヤモデルと、５０％摩耗したタイヤをモデル化した５０％摩耗タイヤモデルと、新品のタイヤをモデル化した新品タイヤモデルとを含み、
   前記転動解析ステップでは、前記１００％摩耗タイヤモデル及び前記５０％摩耗タイヤモデル及び新品タイヤモデルの少なくとも一つに基づいて転動解析を実行する請求項１乃至請求項３いずれか記載のタイヤ温度予測方法。
5. タイヤ使用時の荷重情報と速度情報とに基づいて、複数の要素で構成されたタイヤモデルの要素毎の予測発熱量を算出し、算出された予測発熱量に基づいてタイヤの温度分布を予測するタイヤ温度予測装置であって、
   前記タイヤモデルに、予め設定された基準速度と複数の異なる基準荷重とを設定し、異なる荷重毎の応力及びひずみを算出する転動解析手段と、
   前記異なる荷重毎に算出された応力及びひずみに基づいて、前記荷重毎の基準発熱量を算出する基準発熱量算出手段と、
   前記荷重毎に算出された各基準発熱量に基づいて、荷重に対する発熱量を算出する発熱特性式を各要素に設定する発熱特性式設定手段と、
   前記荷重情報の所定時刻における荷重を前記発熱特性式に入力し、各要素の発熱量を算出する発熱量算出手段と、
   前記速度情報の前記所定時刻における速度を前記基準速度で除して補正係数を算出し、該補正係数を前記発熱量に乗じて前記発熱量を補正し、前記予測発熱量を算出する発熱量補正手段と、を備えることを特徴とするタイヤ温度予測装置。

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