JP2022040965A - タイヤ性能の評価方法 - Google Patents

Abstract

【課題】コーナリング性能を正確に評価することが可能な方法を提供する。【解決手段】タイヤ性能の評価方法である。この評価方法は、タイヤをモデリングしたタイヤモデルを、コンピュータに入力する工程と、路面をモデリングした路面モデルを、コンピュータに入力する工程とを含み、コンピュータが、タイヤモデルを直進走行条件下で路面モデル上を転動させ、転動中のタイヤモデルのコーナリング性能に関する物理量を計算する第１工程、タイヤモデルを旋回走行条件下で路面モデル上を転動させ、転動中のタイヤモデルの物理量を取得する第２工程、及び、第１工程及び第２工程でそれぞれ得られた物理量の差に基づいて、コーナリング性能を評価する第３工程を実行する。【選択図】図３

Description

本発明は、タイヤ性能の評価方法に関する。

下記特許文献１には、タイヤ性能をシミュレーションするための方法が記載されている。この方法では、仮想路面に対して、タイヤ有限要素モデルを走行させるシミュレーションが行われ、タイヤ有限要素モデルから所定の情報が取得されている。

特許第４１１６３３７号公報

タイヤにスリップ角や横方向の外力が作用していない場合でも、タイヤが横力を発生する場合がある。したがって、単に旋回走行条件下でシミュレーションしても、コーナリング性能を正確に評価することが困難であった。

本発明は、以上のような実状に鑑み案出されたもので、コーナリング性能を正確に評価することが可能な方法を提供することを主たる目的としている。

本発明は、タイヤ性能の評価方法であって、タイヤをモデリングしたタイヤモデルを、コンピュータに入力する工程と、路面をモデリングした路面モデルを、前記コンピュータに入力する工程とを含み、前記コンピュータが、前記タイヤモデルを直進走行条件下で前記路面モデル上を転動させ、転動中の前記タイヤモデルのコーナリング性能に関する物理量を計算する第１工程、前記タイヤモデルを旋回走行条件下で前記路面モデル上を転動させ、転動中の前記タイヤモデルの前記物理量を取得する第２工程、及び前記第１工程及び前記第２工程でそれぞれ得られた前記物理量の差に基づいて、前記コーナリング性能を評価する第３工程を実行することを特徴とする。

本発明に係る前記タイヤ性能の評価方法において、前記第１工程及び前記第２工程において、転動中の前記タイヤモデルには、タイヤ軸方向への変位可能な条件が定義されてもよい。

本発明に係る前記タイヤ性能の評価方法において、前記物理量は、前記タイヤモデルのタイヤ軸方向への移動量を含んでもよい。

本発明に係る前記タイヤ性能の評価方法において、前記物理量は、前記タイヤモデルのタイヤ軸方向への移動速度を含んでもよい。

本発明に係る前記タイヤ性能の評価方法において、前記第１工程及び前記第２工程において、転動中の前記タイヤモデルには、タイヤ軸方向への変位不能な条件が定義されてもよい。

本発明に係る前記タイヤ性能の評価方法において、前記物理量は、前記タイヤモデルに作用するタイヤ軸方向の力を含んでもよい。

本発明に係る前記タイヤ性能の評価方法において、前記直進走行条件は、タイヤ軸方向の荷重及びスリップ角がそれぞれ零に設定されたものでもよい。

本発明に係る前記タイヤ性能の評価方法において、前記旋回走行条件は、タイヤ軸方向の荷重及びスリップ角の少なくとも１つが、零よりも大に設定されたものでもよい。

本発明に係る前記タイヤ性能の評価方法において、前記第１工程及び前記第２工程は、予め定められた回転速度で、前記タイヤモデルを転動させてもよい。

本発明に係る前記タイヤ性能の評価方法において、前記路面モデルは、軟弱路面をモデリングしたものであってもよい。

本発明に係る前記タイヤ性能の評価方法において、前記タイヤモデルは、不整地走行用のタイヤをモデリングしたものであってもよい。

本発明のタイヤ性能の評価方法は、上記の構成を採用することにより、コーナリング性能を正確に評価することが可能となる。

タイヤの性能の評価方法を実行するためのコンピュータの一例を示す斜視図である。 評価対象のタイヤのトレッド部の一例を示す展開図である。 タイヤ性能の評価方法の処理手順の一例を示すフローチャートである。 タイヤモデル及び路面モデルの一例を示す斜視図である。 タイヤモデルの一例を示す断面図である。 （ａ）、（ｂ）は、旋回走行条件が定義されたタイヤモデルの一例を示す平面図である。 タイヤモデルのタイヤ軸方向への移動量と、時間との関係の一例を示すグラフである。 旋回走行条件下での物理量から直進走行条件下での物理量を減じた移動量と、時間との関係の一例を示すグラフである。 タイヤＢのタイヤ軸方向への移動量と、時間との関係の一例を示すグラフである。 タイヤＢの旋回走行条件下での物理量から直進走行条件下での物理量を減じた移動量と、時間との関係の一例を示すグラフである。

以下、本発明の実施の一形態が図面に基づき説明される。
本実施形態のタイヤの性能の評価方法（以下、単に「評価方法」ということがある。）では、タイヤの性能のうち、少なくともコーナリング性能が評価される。なお、評価方法では、コーナリング性能以外に、例えば、直進走行性能などの性能が合わせて評価されてもよい。図１は、タイヤの性能の評価方法を実行するためのコンピュータ１の一例を示す斜視図である。

本実施形態のコンピュータ１は、例えば、本体１ａ、キーボード１ｂ、マウス１ｃ及びディスプレイ装置１ｄを含んで構成されている。本体１ａには、例えば、演算処理装置（ＣＰＵ）、ＲＯＭ、作業用メモリ、磁気ディスクなどの記憶装置、及び、ディスクドライブ装置１ａ１、１ａ２が設けられている。記憶装置には、評価方法を実行するためのソフトウェア等が予め記憶されている。したがって、コンピュータ１は、タイヤの性能を評価するためのシミュレーション装置として構成される。

図２は、評価対象のタイヤ２のトレッド部３の一例を示す展開図である。本実施形態のタイヤ２は、例えば、不整地走行用のものが例示されているが、特に限定されるわけではない。タイヤ２は、例えば、乗用車用、トラックやバスなどの重荷重用、建設車両用、及び、農業機械用として用いられるものでもよい。

本実施形態のトレッド部３は、一対のショルダー陸部４、４と、クラウン陸部５とに区分されている。ショルダー陸部４は、ショルダー主溝６のタイヤ軸方向外側にそれぞれ設けられている。一方、クラウン陸部５は、一対のショルダー主溝６、６の間に設けられている。

ショルダー陸部４には、ショルダー横溝７が、タイヤ周方向に隔設されている。これにより、ショルダー陸部４には、ショルダー横溝７によって区分された複数のショルダーブロック８が設けられる。一方、クラウン陸部５には、一対のショルダー主溝６、６の間を連通するクラウン横溝９が、タイヤ周方向に隔設されている。これにより、クラウン陸部５には、クラウン横溝９によって区分された複数のクラウンブロック１０が設けられている。

本実施形態のタイヤ２は、不整地における軟弱路面での走行性能を発揮するために、トレッド部３のランド比が小さく設定されている。ここで、「ランド比」とは、ブロック（本例では、ショルダーブロック８及びクラウンブロック１０）の踏面の合計面積Ｓｂと、溝底面を全て埋めた仮想接地面の全面積Ｓａとの比Ｓｂ／Ｓａとして定義される。

ところで、タイヤ２は、スリップ角やタイヤ軸方向（横方向）の外力が作用していない直進走行条件下で走行していても、タイヤ軸方向への力（横力）を発生させる場合がある。このような場合、直進走行条件下においてタイヤ軸方向への力を発生させている要因が、旋回走行条件下でのタイヤ軸方向の力に影響を及ぼす。ここで、「影響を及ぼす」とは、上記の要因の影響を受けて、旋回走行条件下でのタイヤ軸方向の力が、本来の力よりも大きくなったり、又は、小さくなったりすることを意味している。

上記の要因としては、例えば、ブロック（本例では、ショルダーブロック８及びクラウンブロック１０）や、溝（本例では、ショルダー主溝６、ショルダー横溝７及びクラウン横溝９）等で構成されるトレッドパターンが考えられる。このようなトレッドパターンに起因するタイヤ軸方向の力は、とりわけ、軟弱路面を走行中に大きく沈み込むタイヤ２において大きくなる傾向がある。なお、上記の要因は、トレッドパターンのみならず、例えば、タイヤ２の内部の構造（図示しないベルトコードの角度など）も考えられる。

例えば、コーナリング性能に差の無いと考えられる同一トレッドパターンを有するタイヤについて、旋回走行条件下でのタイヤ軸方向の力が測定された場合、装着条件等の違いによって、それらのタイヤ軸方向の力が互いに異なって測定される場合がある。したがって、単に旋回走行条件下でタイヤ軸方向の力を測定（シミュレーション）しても、コーナリング性能を正確に評価することは困難である。

次に、本実施形態の評価方法の一例が説明される。図３は、タイヤ性能の評価方法の処理手順の一例を示すフローチャートである。

本実施形態の評価方法では、先ず、タイヤ２（図２に示す）をモデリングしたタイヤモデルが、コンピュータ１に入力される（工程Ｓ１）。図４は、タイヤモデル１１及び路面モデル１２の一例を示す斜視図である。図５は、タイヤモデル１１の一例を示す断面図である。図４では、図５に示したタイヤモデル１１のトレッドパターン、及び、要素Ｆ（ｉ）が省略されている。

工程Ｓ１では、タイヤ２（図２に示す）に関する情報に基づいて、タイヤ２が数値解析法により取り扱い可能な有限個の要素Ｆ（ｉ）（ｉ＝１、２、…）で離散化されている。これにより、工程Ｓ１では、タイヤモデル１１が設定（モデリング）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が、本実施形態では有限要素法が採用されている。

要素Ｆ（ｉ）としては、例えば、４面体ソリッド要素、５面体ソリッド要素又は６面体ソリッド要素などが用いられるのが望ましい。これらの各要素Ｆ（ｉ）には、要素番号、節点２１の番号、節点２１の座標値、及び、材料特性（例えば密度、ヤング率及び／又は減衰係数等）などの数値データが定義される。なお、後述の路面モデルが軟弱路面として定義される場合には、タイヤモデル１１が、外力が与えられても変形しない剛体として定義されてもよい。この場合、タイヤモデル１１は、内圧充填後のタイヤの形状に基づいてモデリングされるのが望ましい。このようなタイヤモデル１１は、後述の変形計算を必要としないため、計算時間を短縮するのに役立つ。

タイヤモデル１１のトレッドパターンは、図２に示したタイヤ２のトレッドパターンに基づいて設定される。本実施形態のタイヤモデル１１のトレッド部１３には、タイヤ２のトレッド部３（図２に示す）と同様に、一対のショルダー陸部１４、１４、クラウン陸部１５、及び、一対のショルダー主溝１６、１６が設けられている。

ショルダー陸部１４には、ショルダー横溝（図示省略）によって区分された複数のショルダーブロック１８が設けられる。一方、クラウン陸部１５には、クラウン横溝（図示省略）によって区分された複数のクラウンブロック２０が設けられている。なお、工程Ｓ１では、計算時間の短縮などの必要に応じて、陸部や主溝等の一部が省略されてもよい。タイヤモデル１１は、コンピュータ１に記憶される。

次に、本実施形態の評価方法では、路面をモデリングした路面モデルが、コンピュータに入力される（工程Ｓ２）。図４に示されるように、本実施形態の路面モデル１２は、軟弱路面（図示省略）をモデリングした軟弱路面モデル１２Ａとして定義されているが、このような態様に限定されない。路面モデル１２は、例えば、アスファルト路面（図示省略）をモデリングしたものでもよい。軟弱路面には、例えば、雪路面、砂路面及び泥路面などが含まれる。本実施形態の軟弱路面は、十分な泥厚さを有する泥路面である場合が例示される。

本実施形態の軟弱路面モデル１２Ａの要素には、有限体積法にて取り扱い可能なオイラー要素が用いられる。軟弱路面モデル１２Ａは、平面剛要素２２の上の空間に定義された格子状の要素（メッシュ）Ｇ（ｉ）（ｉ＝１、２、…）と、要素Ｇ（ｉ）に定義された泥充填物２３とを含んで構成されている。各要素Ｇ（ｉ）において、泥充填物２３の有無は、自由界面の流れの計算で用いられるＶＯＦ（Volume of Fluid）法に基づいて計算される。

ＶＯＦ法は、二流体の界面の移動が直接計算されるのではなく、各要素（「セル」ということもある。）の体積中の流体の充填率（体積分率）が定義されて、自由界面が表現されるものである。なお、ＶＯＦが１の場合、要素Ｇ（ｉ）に泥（泥充填物）が詰まっていることを示している。ＶＯＦが０より大かつ１未満である場合、要素Ｇ（ｉ）の一部に泥が詰まっていることを示している。ＶＯＦが０の場合、要素Ｇ（ｉ）に泥が詰まっていないことを示している。

軟弱路面モデル１２Ａには、タイヤモデル１１と接触しかつタイヤモデル１１を転動させるのに、必要かつ十分な幅及び長さが与えられる。本実施形態のタイヤモデル１１の転動は、後述の第１工程Ｓ５及び第２工程Ｓ６での解析結果（本例では、タイヤモデル１１のコーナリング性能に関する物理量）を得るために必要な回転量が設定される。なお、タイヤモデル１１の回転量は、１回転よりも小さくてもよい。

路面モデル１２（軟弱路面モデル１２Ａ）は、例えば、特許文献（特開２０１７－１２６２７２号公報）の記載に基づいて、適宜設定されうる。路面モデル１２は、コンピュータ１（図１に示す）に記憶される。

次に、本実施形態の評価方法では、図４に示した路面モデル１２（本例では、軟弱路面モデル１２Ａ）上でタイヤモデル１１を転動させるための境界条件が、コンピュータ１（図１に示す）に入力される（工程Ｓ３）。境界条件には、タイヤモデル１１と路面モデル１２との間の摩擦係数、粘着力、及び、粘着摩擦力が含まれる。さらに、境界条件には、リム、内圧、タイヤモデル１１に負荷される軸荷重、タイヤモデル１１や路面モデル１２の変形計算時の初期の時間増分、並びに、タイヤモデル１１及び路面モデル１２の初期位置などの条件が含まれる。なお、タイヤモデル１１が剛体として定義される場合には、内圧の条件が省略されてもよい。さらに、境界条件には、路面モデル１２上でタイヤモデル１１を転動させるための回転速度（周速度）Ｖａ及び並進速度Ｖｂが含まれる。これらの境界条件は、例えば、特許文献（特開２０１７－１２６２７２号公報）の記載に基づいて適宜設定されうる。

さらに、本実施形態の境界条件には、タイヤモデル１１の直進走行条件、及び、旋回走行条件が含まれる。直進走行条件及び旋回走行条件は、適宜設定されうる。図６（ａ）及び（ｂ）は、旋回走行条件が定義されたタイヤモデル１１の一例を示す平面図である。図６（ａ）には、旋回走行条件として、タイヤ軸方向の荷重（外力）Ｆ１が定義されたタイヤモデル１１が示されている。一方、図６（ｂ）には、旋回走行条件として、スリップ角θ１が定義されたタイヤモデル１１が示されている。

直進走行条件は、タイヤモデル１１を路面モデル１２（本例では、軟弱路面モデル１２Ａ）上で直進走行させるための条件である。本実施形態の直進走行条件は、タイヤ軸方向の荷重（外力）Ｆ１（図６（ａ）に示す）、及び、スリップ角θ１（図６（ｂ）に示す）がそれぞれ零に設定される。このような直進走行条件は、走行中のタイヤモデル１１に作用する横力（タイヤ軸方向の力）Ｌを考慮せずに設定されている。このため、直進走行条件下で転動中のタイヤモデル１１に横力Ｌが発生した場合、タイヤモデル１１において、後述のコーナリング性能に関する物理量（例えば、タイヤモデル１１のタイヤ軸方向の移動量Ｍ１）が計算される。

旋回走行条件は、タイヤモデル１１を路面モデル１２（本例では、軟弱路面モデル１２Ａ）上で旋回走行させるための条件である。本実施形態の旋回走行条件は、タイヤ軸方向の荷重（外力）Ｆ１（図６（ａ）に示す）、及び、スリップ角θ１（図６（ｂ）に示す）の少なくとも１つが、零よりも大に設定される。本実施形態の工程Ｓ３では、旋回走行条件として、図６（ａ）に示されるように、タイヤ軸方向の荷重（外力）Ｆ１が零よりも大に設定され、かつ、スリップ角θ１が零に設定されている。

さらに、本実施形態の境界条件には、転動中のタイヤモデル１１について、タイヤ軸方向への変位可能な条件が含まれる。この条件は、転動中のタイヤモデル１１にタイヤ軸方向への力（横力）Ｌが作用した際に、タイヤモデル１１のタイヤ軸方向（図６（ａ）において、ｘ軸方向）への移動（旋回を含む）を許容するものである。境界条件は、コンピュータ１に記憶される。

次に、本実施形態の評価方法では、コンピュータ１（図１に示す）が、内圧充填後のタイヤモデル１１（図５に示す）を計算する（工程Ｓ４）。工程Ｓ４では、工程Ｓ３で入力されたリム及び内圧を含む境界条件に基づいて、内圧充填後のタイヤモデル１１が計算される。なお、タイヤモデル１１が剛体として定義される場合には、工程Ｓ４の手順が省略される。

工程Ｓ４では、先ず、図５に示されるように、タイヤモデル１１のビード部２４、２４を拘束するように、リムモデル２５のタイヤモデル１１への嵌合が計算される。リムモデル２５は、図２示したタイヤ２がリム組みされるリム（図示省略）をモデル化したものである。さらに、工程Ｓ４では、内圧（内圧条件）に相当する等分布荷重ｗに基づいて、タイヤモデル１１の変形が計算される。これにより、工程Ｓ４では、内圧充填後のタイヤモデル１１が計算される。内圧充填後のタイヤモデル１１は、コンピュータ１（図１に示す）に記憶される。

タイヤモデル１１の変形計算は、各要素の形状及び材料特性などをもとに、各要素Ｆ（ｉ）の質量マトリックス、剛性マトリックス及び減衰マトリックスがそれぞれ作成される。さらに、これらの各マトリックスが組み合わされて、全体の系のマトリックスが作成される。そして、コンピュータ１が、前記各種の条件を当てはめて運動方程式を作成し、これらを単位時間Ｔ（ｘ）（ｘ＝０、１、…）ごと（例えば、１μ秒毎）にタイヤモデル１１の変形計算を行う。このような変形計算には、例えば、LSTC社製のLS-DYNA、Abaqus、ANSYS又はDytranなどの市販の有限要素解析アプリケーションソフトが用いられる。

次に、本実施形態の評価方法では、コンピュータ１（図１に示す）が、図４に示されるように、直進走行条件下で転動中のタイヤモデル１１のコーナリング性能に関する物理量Ｑ１を計算する（第１工程Ｓ５）。本実施形態の第１工程Ｓ５では、先ず、コンピュータ１が、直進走行条件下において、タイヤモデル１１を、路面モデル１２（本例では、軟弱路面モデル１２Ａ）上で転動させる。本実施形態の第１工程Ｓ５において、コンピュータ１は、予め定められた回転速度Ｖａで、タイヤモデル１１を転動させている。

本実施形態の第１工程Ｓ５では、先ず、タイヤモデル（本例では、内圧充填後のタイヤモデル）１１に、直進走行条件（本例では、図６（ａ）に示したタイヤ軸方向の荷重（外力）Ｆ１、及び、図６（ｂ）に示したスリップ角θ１がそれぞれ零）が定義される。そして、直進走行条件が定義されたタイヤモデル１１が、軟弱路面モデル１２Ａと接触しかつ転動する様子が、シミュレーションの単位時間（微小な時間増分）毎に計算される。

本実施形態の第１工程Ｓ５では、転動中のタイヤモデル１１に、タイヤ軸方向（図４において、ｘ軸方向）への変位可能な条件が定義されている。このため、第１工程Ｓ５では、直線走行条件下で転動中のタイヤモデル１１に、タイヤ軸方向の力（横力）Ｌ（図示省略）が作用した場合、タイヤモデル１１のタイヤ軸方向の移動が計算される。

本実施形態の第１工程Ｓ５では、タイヤモデル１１の転動開始から、予め定められた終了時間が経過するまで、タイヤモデル１１及び路面モデル１２（軟弱路面モデル１２Ａ）の変形計算（転動計算）が行われる。終了時間については、例えば、所望の計算結果（本例では、コーナリング性能に関する物理量Ｑ１）が得られるように、適宜設定されうる。第１工程Ｓ５での一連の処理には、例えば、上記した市販の有限要素解析アプリケーションソフトが用いられる。これらのタイヤモデル１１及び軟弱路面モデル１２Ａの変形計算は、例えば、特許文献（特開２０１７－１２６２７２号公報）の記載に基づいて、適宜実施されうる。

本実施形態の第１工程Ｓ５では、直進走行条件下で転動中のタイヤモデル１１について、コーナリング性能に関する物理量（以下、単に「物理量」ということがある。）Ｑ１が計算される。この物理量Ｑ１は、コーナリング性能の評価に用いられる物理量であれば、適宜設定されうる。本実施形態の物理量Ｑ１は、タイヤモデル１１のタイヤ軸方向への移動量Ｍ１が含まれる。

図７は、タイヤモデル１１のタイヤ軸方向への移動量と、時間との関係の一例を示すグラフである。図７では、タイヤモデル１１の転動開始時のタイヤ軸方向の位置を基準として（移動量が０cm）、タイヤモデル１１を旋回させる方向への移動量が正の値として示されている。このような移動量Ｍ１は、旋回走行時において、その値が大きいほど、コーナリング性能が優れていると評価されうる。

本実施形態の第１工程Ｓ５において、コーナリング性能に関する物理量Ｑ１（移動量Ｍ）は、タイヤモデル１１の転動開始から終了時間が経過するまでに、シミュレーションの単位時間（微小な時間増分）毎に計算される。

第１工程Ｓ５では、物理量Ｑ１として、例えば、各単位時間で計算されたタイヤ軸方向の移動量Ｍ１が取得されてもよいし、複数の単位時間で計算されたタイヤ軸方向の移動量Ｍ１の合計値（即ち、終了時間時でのタイヤモデル１１の移動量）が取得されてもよい。本実施形態の第１工程Ｓ５では、転動開始から終了時間までにおいて、単位時間で計算されたタイヤ軸方向の移動量Ｍ１が、物理量Ｑ１としてそれぞれ取得される。

図７に示されるように、直進走行条件下での物理量Ｑ１（移動量Ｍ１）は、タイヤモデル１１に作用するタイヤ軸方向の力（横力）Ｌ（図示省略）によって、タイヤ軸方向に移動していることを示している。物理量Ｑ１は、コンピュータ１（図１に示す）に記憶される。

次に、本実施形態の評価方法では、コンピュータ１（図１に示す）が、旋回走行条件下で転動中のタイヤモデル１１のコーナリング性能に関する物理量Ｑ２を計算する（第２工程Ｓ６）。本実施形態の第２工程Ｓ６では、先ず、第１工程Ｓ５と同様に、直進走行条件下で、路面モデル１２（本例では、軟弱路面モデル１２Ａ）上を転動するタイヤモデル１１が、シミュレーションの単位時間（微小な時間増分）毎に計算される。第２工程Ｓ６において、タイヤモデル１１は、第１工程Ｓ５と同様に、予め定められた回転速度（本例では、第１工程Ｓ５と同一の回転速度）Ｖａで転動している。

次に、第２工程Ｓ６では、直進走行中のタイヤモデル１１に、旋回走行条件（本例では、図６（ａ）に示されるように、タイヤ軸方向の荷重（外力）Ｆ１が零よりも大、かつ、スリップ角θ１が零）が定義される。これにより、第２工程Ｓ６では、旋回走行条件下で、路面モデル１２（本例では、軟弱路面モデル１２Ａ）上を転動するタイヤモデル１１が、シミュレーションの単位時間（微小な時間増分）毎に計算される。

本実施形態の第２工程Ｓ６では、転動中のタイヤモデル１１に、タイヤ軸方向への変位可能な条件が定義される。このため、第２工程Ｓ６では、旋回走行条件下で、転動中のタイヤモデル１１に作用するタイヤ軸方向の力（横力）Ｌ（図６（ａ）に示す）に応じて、タイヤモデル１１のタイヤ軸方向（本例では、ｘ軸方向）の移動が計算される。

本実施形態の第２工程Ｓ６では、タイヤモデル１１の転動開始から、予め定められた終了時間が経過するまで、タイヤモデル１１及び路面モデル１２（軟弱路面モデル１２Ａ）の変形計算（転動計算）が行われる。終了時間は、第１工程Ｓ５と同様の観点に基づいて適宜設定される。第２工程Ｓ６での一連の処理は、第１工程Ｓ５と同様に実施されうる。

本実施形態の第２工程Ｓ６では、旋回走行条件下で転動中のタイヤモデル１１について、コーナリング性能に関する物理量Ｑ２が計算される。本実施形態の物理量Ｑ２は、図７に示されるように、第１工程Ｓ５での直進走行条件下での物理量Ｑ１と同様に、タイヤモデル１１のタイヤ軸方向への移動量Ｍ２が含まれる

本実施形態の第２工程Ｓ６において、コーナリング性能に関する物理量Ｑ２（移動量Ｍ２）は、タイヤモデル１１の転動開始から終了時間が経過するまでに、シミュレーションの単位時間（微小な時間増分）毎に計算される。

第２工程Ｓ６では、物理量Ｑ２として、例えば、各単位時間で計算されたタイヤ軸方向の移動量Ｍ２が取得されてもよいし、複数の単位時間で計算されたタイヤ軸方向の移動量Ｍ２の合計値（即ち、終了時間時でのタイヤモデル１１の移動量）が取得されてもよい。本実施形態の第２工程Ｓ６では、転動開始から終了時間までにおいて、単位時間ごとに計算されたタイヤ軸方向の移動量Ｍ２が、物理量Ｑ２として取得される。

旋回走行条件下での物理量Ｑ２（移動量Ｍ２）は、タイヤモデル１１に作用するタイヤ軸方向の力（横力）Ｌ（図６（ａ）に示す）によって、タイヤ軸方向の一方側に移動していることを示している。この物理量Ｑ２（移動量Ｍ２）は、直進走行条件下でタイヤ軸方向への力を発生させる要因の影響を受けて、タイヤ軸方向の移動量Ｍ２（物理量Ｑ２）が僅かに増減している。物理量Ｑ２は、コンピュータ１に記憶される。

次に、本実施形態の評価方法では、コンピュータ１が、第１工程Ｓ５及び第２工程Ｓ６でそれぞれ得られた物理量Ｑ１、Ｑ２の差を計算する（工程Ｓ７）。本実施形態では、図７に示した第２工程Ｓ６で計算された旋回走行条件下での物理量Ｑ２（移動量Ｍ２）から、第１工程Ｓ５で計算された直進走行条件下での物理量Ｑ１（移動量Ｍ１）が減じられることで、これらの物理量の差が計算される。なお、工程Ｓ７では、物理量Ｑ１から物理量Ｑ２が減じられてもよいし、それらの差の絶対値が計算されてもよい。

図８は、旋回走行条件下での物理量Ｑ２から直進走行条件下での物理量Ｑ１を減じた移動量と、時間との関係の一例を示すグラフである。物理量の差（本例では、Ｑ２－Ｑ１）は、上記の要因の影響を受けた旋回走行条件下でのタイヤ軸方向の力（横力Ｌ）から、上記の要因による直進走行条件下でのタイヤ軸方向の力（横力）を取り除いたものである。したがって、物理量の差（本例では、Ｑ２－Ｑ１）は、上記の要因の影響を受けていない旋回走行条件下のみに起因する物理量（本実施形態では、タイヤ軸方向の移動量）として特定されうる。

本実施形態の評価方法は、第１工程Ｓ５及び第２工程Ｓ６において、予め定められた回転速度Ｖａ（図４に示す）で、タイヤモデル１１を転動させている。このため、第１工程Ｓ５及び第２工程Ｓ６では、直進走行条件及び旋回走行条件を除いて、同一の走行条件で物理量Ｑ１、Ｑ２が取得される。したがって、工程Ｓ７では、物理量Ｑ２から物理量Ｑ１が減じられることにより、旋回走行条件下のみに起因する物理量を精度よく取得することができる。物理量の差は、コンピュータ１（図１に示す）に記憶される。

次に、本実施形態の評価方法では、コンピュータ１（図１に示す）が、物理量の差（本例では、Ｑ２－Ｑ１）に基づいて、コーナリング性能を評価する（第３工程Ｓ８）。本実施形態の第３工程Ｓ８では、図８に示した物理量の差（本例では、Ｑ２－Ｑ１）が、予め定められた目標値に達しているか否かが判断される。目標値は、例えば、タイヤ２（図２に示す）に求められるコーナリング性能に基づいて、適宜設定される。目標値は、単位時間ごとに設定されてもよいし、終了時間で計算された物理量の差（Ｑ２－Ｑ１）のみを対象に設定されてもよい。

第３工程Ｓ８において、物理量の差（本例では、Ｑ２－Ｑ１）が目標値に達していると判断された場合（第３工程Ｓ８で、「Ｙ」）、コーナリング性能が良好であると判断される。この場合、タイヤ２（図２に示す）の設計因子に基づいて、タイヤ２が製造される（工程Ｓ９）。一方、第３工程Ｓ８において、物理量の差が目標値に達していないと判断された場合（第３工程Ｓ８で、「Ｎ」）、タイヤ２に求められるコーナリング性能に達していないと判断される。この場合、タイヤ２の設計因子を変更して（工程Ｓ１０）、工程Ｓ１～第３工程Ｓ８が再度実施される。これにより、本実施形態では、コーナリング性能が良好なタイヤ２を、確実に設計及び製造することができる。

本実施形態の第３工程Ｓ８では、上記の要因の影響を受けていない旋回走行条件下のみに起因する物理量（本例では、物理量の差（Ｑ２－Ｑ１））に基づいて、コーナリング性能が評価される。これにより、本実施形態の評価方法は、コーナリング性能を精度よく評価することが可能となる。したがって、本実施形態では、コーナリング性能が良好なタイヤ２（図２に示す）を、より確実に設計及び製造することができる。

これまでの実施形態の評価方法では、図７に示されるように、直進走行条件下の物理量Ｑ１、及び、旋回走行条件下の物理量Ｑ２として、タイヤモデル１１のタイヤ軸方向への移動量Ｍ１、Ｍ２がそれぞれ取得されたが、このような態様に限定されない。例えば、物理量Ｑ１、Ｑ２として、タイヤモデル１１のタイヤ軸方向への移動速度Ｖ１、Ｖ２（図示省略）がそれぞれ取得されてもよい。これらの移動速度Ｖ１、Ｖ２は、例えば、タイヤモデル１１の転動開始時のタイヤ軸方向への移動速度を基準として（移動速度が０）、タイヤモデル１１を旋回させる方向への移動速度を正の値として示される。このような移動速度Ｖ１、Ｖ２（例えば、mm／秒）は、旋回走行時において、その値が大きいほど、コーナリング性能が優れていると評価されうる。この実施形態において、これまでの実施形態と同一の構成については、同一の符号を付し、説明を省略することがある。

この実施形態の第１工程Ｓ５では、直進走行条件下の物理量Ｑ１として、予め定められた一つの単位時間でのタイヤ軸方向の移動速度Ｖ１（図示省略）が取得されてもよいし、各単位時間で計算されたタイヤ軸方向の移動速度Ｖ１の平均値が取得されてもよい。この実施形態の第１工程Ｓ５では、物理量Ｑ１として、移動速度Ｖ１の平均値が取得される。また、この実施形態の第２工程Ｓ６では、物理量Ｑ１と同様に、旋回走行条件下の物理量Ｑ２として、移動速度Ｖ２（図示省略）の平均値が取得される。

この実施形態の評価方法では、工程Ｓ７において、物理量Ｑ１及びＱ２の差（この例では、Ｑ２－Ｑ１）が求められることにより、上記の要因の影響を受けていない旋回走行条件下のみに起因する物理量（この例では、タイヤ軸方向の移動速度）が求められる。そして、第３工程Ｓ８では、この旋回走行条件下のみに起因する物理量に基づいて、コーナリング性能を正確に評価することが可能となる。

これまでの実施形態では、直進走行条件下の物理量Ｑ１及び旋回走行条件下の物理量Ｑ２として、タイヤモデル１１のタイヤ軸方向への移動量Ｍ１、Ｍ２（図７に示す）や、移動速度Ｖ１、Ｖ２（図示省略）が取得されたが、このような態様に限定されない。例えば、物理量Ｑ１、Ｑ２として、タイヤモデル１１に作用するタイヤ軸方向の力（横力）Ｌ１、Ｌ２（例えば、図６（ａ）に示した横力Ｌ）がそれぞれ取得されてもよい。これらのタイヤ軸方向の力Ｌ１、Ｌ２は、タイヤモデル１１を旋回させる方向に作用する力を正の値として示される。このようなタイヤ軸方向の力Ｌ１、Ｌ２は、旋回走行時において、その値が大きいほど、コーナリング性能が優れていると評価されうる。この実施形態において、これまでの実施形態と同一の構成については、同一の符号を付し、説明を省略することがある。

この実施形態の第１工程Ｓ５では、直進走行条件下の物理量Ｑ１として、予め定められた一つの単位時間で計算されたタイヤ軸方向の力Ｌ１（図示省略）が取得されてもよいし、複数の単位時間で計算されたタイヤ軸方向の力Ｌ１の合計値が取得されてもよい。この実施形態の第１工程Ｓ５では、転動開始から終了時間までにおいて、単位時間ごとに計算されたタイヤ軸方向の力Ｌ１の合計値が、物理量Ｑ１として取得される。また、この実施形態の第２工程Ｓ６では、物理量Ｑ１と同様に、旋回走行条件下の物理量Ｑ２として、タイヤ軸方向の力Ｌ２（図示省略）の合計値が取得される。

この実施形態の評価方法では、工程Ｓ７において、物理量Ｑ１、Ｑ２の差（この例では、Ｑ２－Ｑ１）が求められることにより、上記の要因の影響を受けていない旋回走行条件下のみに起因する物理量（この例では、タイヤ軸方向の力）が求められる。そして、第３工程Ｓ８では、この旋回走行条件下のみに起因する物理量に基づいて、コーナリング性能を正確に評価することが可能となる。

これまでの実施形態の評価方法では、旋回走行条件として、図６（ａ）に示されるように、タイヤ軸方向の荷重（外力）Ｆ１が零よりも大に設定され、かつ、スリップ角θ１が零に設定される態様が例示されたが、このような態様に限定されない。図６（ｂ）に示されるように、旋回走行条件として、スリップ角θ１が零よりも大に設定され、かつ、タイヤ軸方向の荷重（外力）Ｆ１が零に設定されてもよい。このような旋回走行条件は、これまでの旋回走行条件と同様に、転動中のタイヤモデル１１のコーナリング性能に関する物理量が取得されうる。なお、旋回走行条件は、タイヤ軸方向の荷重（外力）Ｆ１、及び、スリップ角θ１がそれぞれ零よりも大に設定されてもよい。

これまでの実施形態の評価方法では、第１工程Ｓ５及び第２工程Ｓ６において、転動中のタイヤモデル１１に、タイヤ軸方向への変位可能な条件が定義されたが、このような態様に限定されない。第１工程Ｓ５及び第２工程Ｓ６において、転動中のタイヤモデル１１には、タイヤ軸方向への変位不能な条件が定義されてもよい。このような条件下では、転動中のタイヤモデル１１にタイヤ軸方向への力（横力）Ｌ（図６（ｂ）に示す）が作用しても、タイヤモデル１１のタイヤ軸方向（図６（ｂ）において、ｘ軸方向）への移動（旋回を含む）が許容されない。したがって、この実施形態では、直進走行条件下での物理量Ｑ１、及び、旋回走行条件下での物理量Ｑ２として、タイヤモデル１１のタイヤ軸方向への移動量Ｍ１、Ｍ２（図７に示す）及び移動速度Ｖ１、Ｖ２（図示省略）を取得することができない。このため、この実施形態の物理量Ｑ１、Ｑ２には、タイヤモデル１１に作用するタイヤ軸方向の力Ｌ１、Ｌ２（例えば、図６（ａ）に示した横力Ｌ）が計算される。

この実施形態の旋回走行条件は、図６（ｂ）に示されるように、スリップ角θ１が零よりも大に設定され、かつ、タイヤ軸方向の荷重（外力）Ｆ１が零に設定されている。このため、第２工程Ｓ６では、旋回走行条件下での物理量Ｑ２（タイヤ軸方向の力Ｌ２）として、スリップ角θ１が与えられたタイヤモデル１１に生じるタイヤ軸方向の横力（図６（ｂ）に示す）が取得される。なお、旋回走行条件として、図６（ａ）に示されるように、タイヤ軸方向の荷重（外力）Ｆ１が零よりも大に設定され、かつ、スリップ角θ１が零に設定される場合には、物理量Ｑ２として、荷重Ｆ１に対するタイヤ軸方向の抗力（図示省略）が取得される。

第１工程Ｓ５及び第２工程Ｓ６において、直進走行条件下の物理量Ｑ１、及び、旋回走行条件下の物理量Ｑ２は、これまでの実施形態と同様の手順に基づいて、タイヤ軸方向の力Ｌ１、Ｌ２（例えば、図６（ｂ）に示した横力Ｌ）からそれぞれ取得される。そして、この実施形態の評価方法では、旋回走行条件下のみに起因する物理量（この例では、タイヤ軸方向の力）が求められ、コーナリング性能が正確に評価されうる。

この実施形態では、第１工程Ｓ５及び第２工程Ｓ６において、転動中のタイヤモデル１１には、タイヤ軸方向への変位不能な条件が定義されているため、路面モデル１２（軟弱路面モデル１２Ａ）の幅を小さくすることができる。このため、第１工程Ｓ５及び第２工程Ｓ６では、計算時間を短縮することが可能となる。

以上、本発明の特に好ましい実施形態について詳述したが、本発明は図示の実施形態に限定されることなく、種々の態様に変形して実施しうる。

図３に示した処理手順に基づいて、タイヤＡ及びタイヤＢのコーナリング性能が評価された（実施例）。タイヤＡのトレッドパターンは、タイヤＢのトレッドパターンを反転させたものである。したがって、タイヤＡ及びタイヤＢは、コーナリング性能が同等である。

実施例では、タイヤＡ及びタイヤＢについて、直進走行条件下でのコーナリング性能に関する物理量と、旋回走行条件下でのコーナリング性能に関する物理量とが取得され、物理量の差に基づいて、コーナリング性能が評価された。

比較のために、タイヤＡ及びタイヤＢについて、旋回走行条件下でのコーナリング性能に関する物理量に基づいて、コーナリング性能が評価された（比較例）。共通仕様は、次のとおりである。
タイヤサイズ：１６．９－２４
荷重：２０．６７kN
内圧：２４０kPa
走行速度：５km／ｈ
旋回走行条件：
タイヤ軸方向の荷重：９８０Ｎ
スリップ角：零
軟弱路面：雪路（新雪）
コーナリング性能に関する物理量：タイヤ軸方向の移動量

図７は、タイヤＡのタイヤ軸方向への移動量と、時間との関係の一例を示すグラフである。図８は、タイヤＡの旋回走行条件下での物理量から直進走行条件下での物理量を減じた移動量と、時間との関係の一例を示すグラフである。図９は、タイヤＢのタイヤ軸方向への移動量と、時間との関係の一例を示すグラフである。図１０は、タイヤＢの旋回走行条件下での物理量から直進走行条件下での物理量を減じた移動量と、時間との関係の一例を示すグラフである。テストの結果が表１に示される。

実施例では、表１に示されるように、タイヤＡ及びタイヤＢの移動量が一致した。さらに、実施例では、図８及び図１０に示されるように、タイヤＡ及びタイヤＢについて、移動量と時間との関係が一致した。したがって、実施例は、タイヤＡ及びタイヤＢのコーナリング性能が同等であると評価することができた。

一方、比較例では、表１、図７及び図９に示されるように、タイヤＡ及びタイヤＢの移動量が一致せず、移動量が相対的に大きいタイヤＡのコーナリング性能が良好であると評価された。

実施例では、比較例とは異なり、コーナリング性能が同等のタイヤＡ及びタイヤＢについて、コーナリング性能に関する物理量（移動量）を同等の値に計算することができた。実施例は、コーナリング性能を正確に評価することができた。

Ｓ１ タイヤモデルを入力する工程
Ｓ２ 路面モデルを入力する工程
Ｓ５ 第１工程
Ｓ６ 第２工程
Ｓ８ 第３工程

Claims (11)

1. タイヤ性能の評価方法であって、
   タイヤをモデリングしたタイヤモデルを、コンピュータに入力する工程と、
   路面をモデリングした路面モデルを、前記コンピュータに入力する工程とを含み、
   前記コンピュータが、
   前記タイヤモデルを直進走行条件下で前記路面モデル上を転動させ、転動中の前記タイヤモデルのコーナリング性能に関する物理量を計算する第１工程、
   前記タイヤモデルを旋回走行条件下で前記路面モデル上を転動させ、転動中の前記タイヤモデルの前記物理量を取得する第２工程、及び
   前記第１工程及び前記第２工程でそれぞれ得られた前記物理量の差に基づいて、前記コーナリング性能を評価する第３工程を実行する、
   タイヤ性能の評価方法。
2. 前記第１工程及び前記第２工程において、転動中の前記タイヤモデルには、タイヤ軸方向への変位可能な条件が定義される、請求項１記載のタイヤ性能の評価方法。
3. 前記物理量は、前記タイヤモデルのタイヤ軸方向への移動量を含む、請求項２記載のタイヤ性能の評価方法。
4. 前記物理量は、前記タイヤモデルのタイヤ軸方向への移動速度を含む、請求項２又は３記載のタイヤ性能の評価方法。
5. 前記第１工程及び前記第２工程において、転動中の前記タイヤモデルには、タイヤ軸方向への変位不能な条件が定義される、請求項１記載のタイヤ性能の評価方法。
6. 前記物理量は、前記タイヤモデルに作用するタイヤ軸方向の力を含む、請求項５記載のタイヤ性能の評価方法。
7. 前記直進走行条件は、タイヤ軸方向の荷重及びスリップ角がそれぞれ零に設定されたものである、請求項１ないし６のいずれか１項に記載のタイヤ性能の評価方法。
8. 前記旋回走行条件は、タイヤ軸方向の荷重及びスリップ角の少なくとも１つが、零よりも大に設定されたものである、請求項１ないし７のいずれか１項に記載のタイヤ性能の評価方法。
9. 前記第１工程及び前記第２工程は、予め定められた回転速度で、前記タイヤモデルを転動させる、請求項１ないし８のいずれか１項に記載のタイヤ性能の評価方法。
10. 前記路面モデルは、軟弱路面をモデリングしたものである、請求項１ないし９のいずれか１項に記載のタイヤ性能の評価方法。
11. 前記タイヤモデルは、不整地走行用のタイヤをモデリングしたものである、請求項１ないし１０のいずれか１項に記載のタイヤ性能の評価方法。

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