JP2024032301A - 解析装置 - Google Patents

Abstract

【課題】走行中の車両のタイヤによって路面から跳ね上げられた砕屑物の挙動を解析可能な解析装置を提供する。【解決手段】路面Ｒｓ上を走行中の車両のタイヤ３５の回転中心を通る鉛直線と、タイヤの外周面における路面から離れ始める位置と回転中心とを結ぶ直線と、がなす角度である接地角、及び、路面上に位置する砕屑物Ｓｄの大きさを表す砕屑物寸法に基づいて、タイヤによって飛ばされた砕屑物の移動方向及び移動力Ｆｍｉｘを推定する砕屑物挙動推定部を備える。【選択図】図９

Description

本発明は、解析装置に関する。

下記特許文献１には、車両のタイヤの路面との接地面積をコントロールし、タイヤによる路面上の砕屑物の吸着量を減らすことにより、タイヤによって跳ね上げられた砕屑物が車体に接触することにより発生する音を小さくする発明が開示されている。

特開２０２２－６９１００号公報

上記特許文献１の発明を用いて、砕屑物と車体に衝突に起因する音を解析するためには、車両を試験路において走行させる試験を行う必要がある。

本発明は上記事実を考慮し、走行中の車両のタイヤによって路面から跳ね上げられた砕屑物の挙動を解析可能な解析装置を得ることを目的とする。

請求項１の解析装置は、路面上を走行中の車両のタイヤの回転中心を通る鉛直線と、前記タイヤの外周面における前記路面から離れ始める位置と前記回転中心とを結ぶ直線と、がなす角度である接地角、及び、前記路面上に位置する砕屑物の大きさを表す砕屑物寸法に基づいて、前記タイヤによって飛ばされた前記砕屑物の移動方向及び移動力を推定する砕屑物挙動推定部を備える。

請求項１に記載の解析装置は、路面上を走行中の車両のタイヤの回転中心を通る鉛直線と、タイヤの外周面における路面から離れ始める位置と回転中心とを結ぶ直線と、がなす角度である接地角、及び、路面上に位置する砕屑物の大きさを表す砕屑物寸法に基づいて、タイヤによって路面から飛ばされた砕屑物の移動方向及び移動力を推定する。そのため請求項１の解析装置は、走行中の車両のタイヤによって路面から跳ね上げられた砕屑物の挙動を解析可能である。

以上説明したように、本発明に係る解析装置は、走行中の車両のタイヤによって路面から跳ね上げられた砕屑物の挙動を解析可能である、という優れた効果を有する。

実施形態に係る解析装置の解析対象の一つである車輪を有する車両の側面図である。 車輪の斜視図である。 タイヤの要部の断面図である。 解析装置のハードウェアの制御ブロック図である。 解析装置の機能ブロック図である。 （ａ）はタイヤ諸元及び車両諸元が基準値の場合のタイヤの変形形状であり、（ｂ）は径方向の剛性及び接線方向の剛性のみが基準値より小さい場合の変形形状であり、（ｃ）はタイヤ空気圧のみが基準値より大きい場合の変形形状である。 タイヤの空気圧とＲＲＣの変化率の関係を示すグラフである。 車輪の振動の周波数と伝達関数の関係を示すグラフである。 タイヤの溝によって跳ね上げられた第１寸法の砕屑物の挙動を説明するための模式図である。 タイヤのトレッドパターンによって跳ね上げられた第１寸法の砕屑物の挙動を説明するための模式図である。 タイヤによって跳ね上げられた第２寸法の砕屑物の挙動を説明するための模式図である。 ＣＰＵが実行する処理を示すフローチャートである。

以下、本発明に係る解析装置１０について図面を参照しながら説明する。図中に適宜示される矢印ＦＲは車両前後方向の前側を示し、矢印ＵＰは車両上下方向の上側を示す。

解析装置１０を説明する前に、解析装置１０によって解析される解析対象物である車両３０について図１～図３を参照しながら説明する。

車両３０は、車体３１と、左右一対の前輪３２Ｆと、左右一対の後輪３２Ｒと、を有する。車体３１の左右両側部の下縁部の中央部は、側面視において略水平且つ略直線形状のロッカー部３１Ｃによって構成されている。車体３１の左右両側部の下縁部には、ロッカー部３１Ｃの直前に位置する前側ホイールハウス３１Ｆと、ロッカー部３１Ｃの直後に位置する後側ホイールハウス３１Ｒと、が形成されている。前輪３２Ｆ及び後輪３２Ｒは、車体３１に設けられた車軸（図示省略）に回転可能に支持されたホイール３３と、ホイール３３の外周面に装着されたゴム製のタイヤ３５と、を備える。図２及び図３に示されたようにタイヤ３５は、トレッド部３６、ショルダー部３７、サイドウォール部３８及びビード部３９を有する。タイヤ３５は、チューブレスタイプ及びチューブタイプの何れでもよい。

図２及び図３に示されたように、タイヤ３５には以下の諸元（タイヤ諸元）がある。
ａ：タイヤ外径［ｍｍ］
ｂ：タイヤ幅（左側のサイドウォール部３８とショルダー部３７の境界部と右側のサイドウォール部３８とショルダー部３７の境界部との間の距離）［ｍｍ］
ｃ：タイヤ空気圧［ｋＰａ］
ｄ：トレッド部３６の厚み［ｍｍ］
ｅ：トレッド部３６のゴムの密度［ｋｇ／ｍ^３］
ｆ：トレッド部３６のゴムのヤング率［Ｐａ］
ｇ：径方向の剛性［Ｎ／ｍ^２］
ｈ：接線方向の剛性［Ｎ／ｍ^２］

さらに図１に示されたように、車両３０には以下の諸元（車両諸元）がある。
ｉ：車速［ｋｐｈ］
ｊ：軸重［Ｎ］
ｋ：駆動力（タイヤ駆動力）［Ｎ］
ｌ：最低地上高［ｍｍ］
ｍ：ホイールベース［ｍｍ］

続いて図４を参照しながら解析装置１０について説明する。解析装置１０はハードウェア構成として、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ：プロセッサ）１２Ａ、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）１２Ｂ、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）１２Ｃ、ストレージ１２Ｄ、通信Ｉ／Ｆ（Ｉｎｔｅｒ Ｆａｃｅ）１２Ｅ及び入出力Ｉ／Ｆ１２Ｆを含んで構成されている。ＣＰＵ１２Ａ、ＲＯＭ１２Ｂ、ＲＡＭ１２Ｃ、ストレージ１２Ｄ、通信Ｉ／Ｆ１２Ｅ及び入出力Ｉ／Ｆ１２Ｆは、バス１２Ｚを介して相互に通信可能に接続されている。

ＣＰＵ１２Ａは、中央演算処理ユニットであり、各種プログラムを実行したり、各部を制御したりする。すなわち、ＣＰＵ１２Ａは、ＲＯＭ１２Ｂ又はストレージ１２Ｄからプログラムを読み出し、ＲＡＭ１２Ｃを作業領域としてプログラムを実行する。ＣＰＵ１２Ａは、ＲＯＭ１２Ｂ又はストレージ１２Ｄに記録されているプログラムに従って、各構成の制御及び各種の演算処理（情報処理）を行う。

ＲＯＭ１２Ｂは、各種プログラム及び各種データを格納する。このプログラムには、例えば、タイヤ変形解析プログラム、ＲＲＣ解析プログラム、振動解析プログラム、砕屑物挙動解析プログラム及び音解析プログラムが含まれる。ＲＡＭ１２Ｃは、作業領域として一時的にプログラム又はデータを記憶する。ストレージ１２Ｄは、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）又はＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）等の記憶装置により構成され、各種プログラム及び各種データを格納する。通信Ｉ／Ｆ１２Ｅは、このハードウェア構成が他の機器と通信するためのインタフェースである。入出力Ｉ／Ｆ１２Ｆは、様々な装置と通信するためのインタフェースである。

解析装置１０には入力装置１５及びディスプレイ１７が接続されている。入力装置１５は、様々な情報を入力するための装置である。この情報には、例えば文字情報が含まれる。ディスプレイ１７は様々な情報を表示可能である。この情報には、例えば、入力装置１５によって入力された情報、並びに後述するＲＲＣ、振動伝達特性及び音量の演算結果が含まれる。

図５には解析装置１０の機能構成の一例がブロック図で示されている。解析装置１０は、機能構成として、変形解析部１２１、ＲＲＣ解析部１２２、振動解析部１２３、砕屑物挙動推定部１２４及び音解析部１２５を有する。これらは、解析装置１０のＣＰＵ１２ＡがＲＯＭ１２Ｂに記憶されたプログラムを読み出し、実行することにより実現される。

変形解析部１２１は、入力装置１５を介して解析装置１０に入力された上述のタイヤ諸元に基づいて、タイヤ３５の２次元断面での変形形状モデルを生成する。より詳細には、変形解析部１２１は、下記の論文１に記載された数式を用いて変形形状モデルを生成する。変形形状モデルには、径方向変形形状モデル及び周方向変形形状モデルが含まれる。

論文１：JAMES T. JENKINS(1982) The Circumferential Contact Problem for the Belted Radial Passenger Car Tire, Vehicle System Dynamics, 11:5-6,325-343,

さらに論文１では、タイヤが２次元形状の弾性円環と仮定され、タイヤの振動モード形状が推定される。さらに各振動モードの寄与率に基づいて、各振動モード形状が合算され、動的転動状態のタイヤの変形形状が予測される。

さらに変形解析部１２１は、径方向変形形状モデル及び周方向変形形状モデルに、様々な大きさのタイヤ諸元及び車両諸元を適用することにより、タイヤの転動時の変形形状を演算する。図６（ａ）～（ｃ）は、タイヤ諸元及び車両諸元として様々な値が適用された場合のタイヤの転動時の変形形状を表す。各図中の符号Ｃｔはタイヤの回転中心を表し、符号ＶＬは回転中心Ｃｔを通る鉛直線を表す。横軸のＬは前後方向の位置を表す。横軸の「０」は鉛直線ＶＬと路面との交点である。縦軸のＨは高さを表す。縦軸の「０」は路面の位置を表す。各図中の仮想線で表された直線Ｃｔｌはタイヤの外周面における路面との接地領域である。接地領域Ｃｔｌの後端と回転中心Ｃｔとを結ぶ直線ＲＬと、鉛直線ＶＬがなす角度θは、タイヤの路面との接地角である。さらに路面と直線ＲＬの交点におけるタイヤの外周面の接線をＴＬとする場合、接線ＴＬと路面とがなす角度もθである。

図６（ａ）は各タイヤ諸元及び各車両諸元が基準値の場合のタイヤの変形形状である。図６（ｂ）は径方向の剛性及び接線方向の剛性のみが基準値より小さい場合のタイヤの変形形状である。図６（ｂ）の接地領域Ｃｔｌ及び接地角θは図６（ａ）より大きい。図６（ｃ）はタイヤ空気圧のみが基準値より大きい場合のタイヤの変形形状である。図６（ｃ）の接地領域Ｃｔｌ及び接地角θは図６（ａ）より小さい。変形解析部１２１は、変形形状モデル、タイヤ諸元及び車両諸元を用いた演算処理を行ない、図６に示されたようにタイヤ３５がどのように変形するかを推定する。

ＲＲＣ解析部１２２は、変形解析部１２１が求めたタイヤ３５の転動時の変形形状に基づいて、タイヤ３５のＲＲＣ（転がり抵抗）を推定する。ＲＲＣとタイヤ３５の燃費性能は相関関係がある。ＲＲＣは、タイヤのヒステリシス減衰によって決まる。下記の論文２では、タイヤの変形形状（接地角θ）に基づいてＲＲＣを推定する方法が提案されている。ＲＲＣ解析部１２２は、論文２の理論及びタイヤ３５の変形形状（接地角θ）に基づいてタイヤ３５のＲＲＣを求める。

論文２：Bharat Mohan Redrouthu Sisharth Das; ''Tyre modelling for rolling resistance'', Master's thesis in automotive engineering, Chalmers University of Technology, 2014

即ち、ＲＲＣ解析部１２２は、様々な大きさのタイヤ空気圧を用いて、多数の図６（ｃ）に相当する変形形状を演算する。この変形形状を演算するために用いられるタイヤ空気圧以外の各タイヤ諸元及び各車両諸元は、各諸元固有の所定値（一定値）である。さらにＲＲＣ解析部１２２は、求めた各変形形状における接地角θを演算する。さらにＲＲＣ解析部１２２は、各タイヤ空気圧に対応する接地角θと論文２の理論を用いて、各接地角θに対応するＲＲＣ変化率を演算する。図７は、このようにして求めたＲＲＣ変化率とタイヤ空気圧との関係を表す。図７のグラフＡに対応するタイヤ空気圧以外の各タイヤ諸元及び各車両諸元の大きさと、グラフＢに対応するタイヤ空気圧以外の各タイヤ諸元及び各車両諸元の大きさは互いに異なる。図７の縦軸の単位は％である。即ち、縦軸の１００％は基準値であり、例えば１２０％とは基準値に対して２０％変化していることを表す。なお、ＲＲＣ解析部１２２は、様々な大きさのタイヤ空気圧の代わりに、様々な大きさのタイヤ空気圧とは異なるタイヤ諸元又は車両諸元を用いて、多数の図６（ｃ）に相当する変形形状を演算してもよい。

振動解析部１２３は、タイヤ３５の動的特性に基づいて、車輪（前輪３２Ｆ、後輪３２Ｒ）の振動伝達特性を求める。車輪の振動伝達特性とは、タイヤ３５の接地領域Ｃｔｌとホイール３３の中央部との間の振動の伝達特性のことである。この振動伝達特性は、タイヤ３５が持つ動的特性によって決定される。この動的特性には、例えば共振周波数が含まれる。変形解析部１２１が求めたタイヤ３５の転動時の変形形状は、振動モード形状（共振特性）の合算（重ね合わせ）で表現されている。そのため変形解析部１２１によるタイヤ３５の変形形状の演算過程において、タイヤ３５の動的特性が取得される。下記の論文３では、タイヤの動的特性に基づいて車輪の振動伝達特性を演算する方法が提案されている。振動解析部１２３は、論文３の理論を用いて車輪の振動伝達特性（伝達関数）を求める。

論文３：S. Gong, A Study of In-Plane Dynamics of Tires, Delft University, 1993.

図８は、振動解析部１２３が求めた車輪の伝達関数と、振動の周波数との関係を表すグラフである。なお、タイヤ諸元（例えば、タイヤ空気圧）の大きさが変化するとグラフの形状が変化する。なお、図８の縦軸の各目盛りの間隔（尺度）は５ｄＢである。

砕屑物挙動推定部１２４は、転動時のタイヤの変形形状（接地角θ）及び砕屑物Ｓｄの寸法（砕屑物寸法）に基づいて、路面Ｒｓ上を前進走行する車両３０のタイヤ３５によって路面Ｒｓから跳ね上げられた砕屑物Ｓｄの移動ベクトルＦｍｉｘ（移動方向及び移動力）を推定する。なお、砕屑物Ｓｄは、その大きさ（径）によって、泥、砂及び礫に分類される。

図９は、砕屑物Ｓｄの寸法が所定の第１寸法の場合のタイヤ３５を示す。第１寸法は第１所定値以上の大きさである。第１所定値の一例は２．０ｍｍである。この場合、砕屑物Ｓｄの一部が、タイヤ３５のトレッドパターン（ブロックパターン）を形成する外周面に設けられた溝（図示略）内に位置するが、砕屑物Ｓｄは溝の内面によって挟まれない。そのためこの場合のタイヤ３５による砕屑物Ｓｄの保持力を表す保持力ベクトルＦｐの大きさ、砕屑物Ｓｄに及ぶ遠心力ベクトルＦｃの大きさ、及び、砕屑物Ｓｄに及ぶ車速ベクトルＦｍの大きさはゼロである。この溝は、タイヤ３５の周方向と平行ではない部位を有する。そのため、この回転するタイヤの溝の内面によって押された砕屑物Ｓｄは、タイヤ３５の接地領域Ｃｔｌの後端においてタイヤ３５から離れ且つ移動ベクトルＦｍｉｘが表す方向に移動する。この移動ベクトルＦｍｉｘは、タイヤ３５の初速ベクトルＶｉｎｔと、砕屑物Ｓｄと路面Ｒｓとの摩擦を表す摩擦ベクトルＦｆと、を合わせた合計ベクトルである。初速ベクトルＶｉｎｔは、タイヤ３５の回転力Ｆｒのタイヤ３５の外周面の接線方向の分力を表すベクトル（分力ベクトル）である。図９から明らかなように、この場合の砕屑物Ｓｄの移動ベクトルＦｍｉｘは、後ろ向き且つ接地領域Ｃｔｌの後端における接線方向と略平行になり易い。そのため、例えば前輪３２Ｆのタイヤ３５によって跳ね上げられた砕屑物Ｓｄは、ロッカー部３１Ｃの後端部及び車両３０の当該後端部より後方の部位に衝突する可能性が高い。

図１０は、砕屑物Ｓｄの寸法が第１寸法であり、且つ、砕屑物Ｓｄが接地領域Ｃｔｌに設けられたトレッドパターン（ブロックパターン）の表面にめり込んだ場合のタイヤ３５を示す。この場合のタイヤ３５による砕屑物Ｓｄの保持力ベクトルＦｐの大きさは、ゼロより大きい値である。そのため砕屑物Ｓｄは、接地領域Ｃｔｌの後端に到達してから微小時間が経過したときにタイヤ３５から離れて移動ベクトルＦｍｉｘが示す方向に移動する。この場合に砕屑物Ｓｄに及ぶ保持力ベクトルＦｐ、遠心力ベクトルＦｃ、及び車速ベクトルＦｍの大きさはゼロより大きい。そのため、移動ベクトルＦｍｉｘは、初速ベクトルＶｉｎｔと、摩擦ベクトルＦｆと、車速ベクトルＦｍと、保持力ベクトルＦｐと、遠心力ベクトルＦｃと、の合計である。この場合の移動ベクトルＦｍｉｘが示す方向は、真上より僅かに後ろ向きになり易い。そのため、例えば前輪３２Ｆのタイヤ３５によって跳ね上げられた砕屑物Ｓｄは、ロッカー部３１Ｃの前端部と後端部の間の領域に衝突する可能性が高い。

図１１は、砕屑物Ｓｄの寸法が所定の第２寸法の場合のタイヤ３５を示す。第２寸法は、第１所定値より小さい大きさである。この場合は、砕屑物Ｓｄはタイヤ３５の接地領域Ｃｔｌの溝に嵌り、且つ、接地領域Ｃｔｌに設けられたトレッドパターンの表面にめり込む。さらに、この場合のタイヤ３５による砕屑物Ｓｄの保持力ベクトルＦｐの大きさは図１０の場合より大きい。そのため砕屑物Ｓｄは、接地領域Ｃｔｌの後端に到達してから、上記微小時間より長いある程度の時間が経過したときにタイヤ３５から離れて移動ベクトルＦｍｉｘが示す方向に移動する。この場合の移動ベクトルＦｍｉｘは、初速ベクトルＶｉｎｔと、摩擦ベクトルＦｆと、車速ベクトルＦｍと、保持力ベクトルＦｐと、遠心力ベクトルＦｃと、の合計である。さらにこの場合は、砕屑物Ｓｄがタイヤ３５によって保持される時間が図１０の場合より長いので、砕屑物Ｓｄは車速ベクトルＦｍの影響を図１０の場合より大きく受ける。そのため、この場合の砕屑物Ｓｄの移動ベクトルＦｍｉｘが示す方向は、真上より前向きになり易い。そのため、例えば前輪３２Ｆのタイヤ３５によって跳ね上げられた砕屑物Ｓｄは、前側ホイールハウス３１Ｆ及びロッカー部３１Ｃの前端部に衝突する可能性が高い。

さらに砕屑物挙動推定部１２４は、ＲＯＭ１２Ｂに記録されている車両３０の形状を表す車両形状情報及び移動ベクトルＦｍｉｘに基づいて、車体３１に砕屑物Ｓｄが衝突したときの力である加振力、並びに、車体３１における砕屑物Ｓｄが衝突する位置である加振位置を推定する。車両形状情報には、車体３１、前輪３２Ｆ、後輪３２Ｒの形状に関する情報、並びに、前輪３２Ｆ及び後輪３２Ｒと車体３１との相対位置に関する情報が含まれる。さらに車両形状情報には、最低地上高及びホイールベースが含まれる。

音解析部１２５は、車体３１の加振位置及びその周辺部の仕様（材質、板材の肉厚など）と加振力に基づいて、加振位置において発生すると予想される音量（音圧）を推定する。この推定方法には、様々な周知の方法が存在する。

続いて、解析装置１０のＣＰＵ１２Ａが行う処理の流れについて、図１２のフローチャートを用いて説明する。

まずステップＳ１０（以下、「ステップ」の文字を省略する）においてＣＰＵ１２Ａは、入力装置１５によってタイヤ諸元が入力されたか否かを判定する。

Ｓ１０でＹｅｓと判定されたとき、ＣＰＵ１２ＡはＳ１１へ進み、各タイヤ諸元に基づいてタイヤ３５の変形形状モデルを生成する。

続いてＣＰＵ１２ＡはＳ１２において、入力装置１５によって車両諸元が入力されたか否かを判定する。

Ｓ１２でＹｅｓと判定されたとき、ＣＰＵ１２ＡはＳ１３へ進み、各タイヤ諸元及び各車両諸元に基づいてタイヤ３５の転動時の変形形状を演算する。

続いてＣＰＵ１２ＡはＳ１４において、タイヤ３５の転動時の変形形状に基づいて、タイヤ３５のＲＲＣを演算する。さらにＣＰＵ１２Ａはディスプレイ１７を制御して、ディスプレイ１７にＲＲＣの演算結果を表示させる。

続いてＣＰＵ１２ＡはＳ１５において、タイヤ３５の振動伝達特性を求める。さらにＣＰＵ１２Ａはディスプレイ１７を制御して、ディスプレイ１７に振動伝達特性の演算結果を表示させる。

続いてＣＰＵ１２ＡはＳ１６において、タイヤ３５の転動時の変形形状（接地角θ）及び砕屑物寸法に基づいて、車両３０のタイヤ３５によって路面Ｒｓから跳ね上げられた砕屑物Ｓｄの移動ベクトルＦｍｉｘを演算する。

続いてＣＰＵ１２ＡはＳ１７において、車両３０の車両形状情報及び移動ベクトルＦｍｉｘに基づいて、車体３１に砕屑物Ｓｄが衝突したときの加振力及び車体３１における砕屑物Ｓｄの加振位置を演算する。

続いてＣＰＵ１２ＡはＳ１８において、加振位置及びその周辺部の仕様に関する情報並びに加振力に基づいて、加振位置において発生すると予想される音量（音圧）を演算する。さらにＣＰＵ１２Ａはディスプレイ１７を制御して、ディスプレイ１７に音量の演算結果を表示させる。

Ｓ１８の処理を終えたとき又はＳ１０、１２でＮｏと判定したとき、ＣＰＵ１２Ａは図９のフローチャートの処理を一旦終了する。

以上説明したように本実施形態の解析装置１０は、接地角θ及び砕屑物Ｓｄの寸法に基づいて、タイヤ３５によって飛ばされた砕屑物Ｓｄの移動ベクトルＦｍｉｘ（移動方向及び移動力）を推定する。より詳細には、解析装置１０は、接地角θ、砕屑物Ｓｄの寸法、初速ベクトルＶｉｎｔ、車速ベクトルＦｍ、保持力ベクトルＦｐ、遠心力ベクトルＦｃ及び摩擦ベクトルＦｆに基づいて、砕屑物Ｓｄの移動ベクトルＦｍｉｘを推定する。このように解析装置１０は、多数のパラメータを用いるので、前進走行中の車両３０のタイヤ３５によって路面Ｒｓから跳ね上げられた砕屑物Ｓｄの挙動を高い精度で予測可能である。

さらに解析装置１０は、第１寸法の砕屑物Ｓｄがタイヤ３５の溝に入ったときの車速ベクトルＦｍ、保持力ベクトルＦｐ及び遠心力ベクトルＦｃの大きさをゼロとして扱う。また解析装置１０は、第１寸法の砕屑物Ｓｄがタイヤ３５のトレッドパターンの表面にめり込んだとき、並びに、第２寸法の砕屑物Ｓｄがタイヤ３５の溝に入ったとき及びトレッドパターンの表面にめり込んだときの車速ベクトルＦｍ、保持力ベクトルＦｐ及び遠心力ベクトルＦｃの大きさをゼロより大きい値として扱う。さらに解析装置１０は、第２寸法の砕屑物Ｓｄがタイヤ３５の溝に入ったとき及びトレッドパターンの表面にめり込んだときの保持力ベクトルＦｐの大きさを、第１寸法の砕屑物Ｓｄがトレッドパターンの表面にめり込んだときの保持力ベクトルＦｐの大きさより大きい値として扱う。このように解析装置１０は、砕屑物Ｓｄの大きさの違い及びタイヤ３５による砕屑物Ｓｄの保持状態の違いに基づいて、車速ベクトルＦｍ、保持力ベクトルＦｐ及び遠心力ベクトルＦｃの大きさを適切な値に設定するので、移動ベクトルＦｍｉｘを正確に推定できる。

さらに解析装置１０は、車両３０の車両形状情報及び移動ベクトルＦｍｉｘに基づいて、車体３１に砕屑物Ｓｄが衝突したときの力である加振力、並びに、車体３１における砕屑物Ｓｄが衝突した位置である加振位置を高い精度で推定できる。

さらに解析装置１０は、加振位置及び加振力に基づいて、加振位置において発生すると予想される音の特性（砕屑物の跳ね上げ特性）を推定できる。さらに解析装置１０はタイヤの変形形状モデルに基づいて、タイヤ３５のＲＲＣ特性及び車輪３２Ｆ、３２Ｒの振動伝達特性を推定できる。従って、解析装置１０は、解析対象であるタイヤ３５の砕屑物の跳ね上げ特性、ＲＲＣ特性及び振動伝達特性が、それぞれ適正であるか否かを推定できる。

さらに解析装置１０は、タイヤ諸元に基づいてタイヤの変形形状モデルを生成し、且つ、タイヤ諸元及び車両諸元と変形形状に基づいて接地角θを推定する。そのため解析装置１０は、ＣＡＥ(Computer Aided Engineering)解析を利用する場合よりも簡単な手法により、タイヤの変形形状モデルを生成し且つ接地角θを推定できる。

以上、実施形態に係る解析装置１０について説明したが、解析装置１０は本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、適宜設計変更可能である。

例えば、砕屑物Ｓｄの寸法を２つの大きさ（第１寸法、第２寸法）に分類したが、３つ以上の大きさに分類してもよい。

車両３０が後進走行する場合に本発明が適用されてもよい。

解析装置１０が、車両３０の後輪３２Ｒ（タイヤ３５）によって跳ね上げられた砕屑物Ｓｄの移動ベクトルＦｍｉｘ（移動方向及び移動力）を推定し、且つ、車両３０に追従走行する後続車両（図示省略）の車体（例えば、フロントウィンドシールド）における砕屑物Ｓｄの加振位置及び加振力を求めてもよい。

砕屑物Ｓｄと車両との衝突により生じる音は、加振力に比例すると考えらえる。そのため解析装置１０が、車体に砕屑物Ｓｄが衝突したときの力である加振力を求める一方で、音の特性の推定を行わなくてもよい。

四輪車以外の車両に本発明が適用されてもよい。例えば、二輪車に本発明が適用されてもよい。

１０ 解析装置
１２１ 変形解析部
１２４ 砕屑物挙動推定部
３０ 車両
３１ 車体
３５ タイヤ
Ｃｔ タイヤの回転中心
Ｒｓ 路面
ＲＬ 直線
θ 接地角
Ｓｄ 砕屑物
Ｆｍｉｘ 移動ベクトル（）
Ｆｆ 摩擦ベクトル
Ｆｍ 車速ベクトル
Ｆｐ 保持力ベクトル
Ｆｃ 遠心力ベクトル
ＶＬ 鉛直線
Ｖｉｎｔ 初速ベクトル（分力ベクトル）

Claims (7)

1. 路面上を走行中の車両のタイヤの回転中心を通る鉛直線と、前記タイヤの外周面における前記路面から離れ始める位置と前記回転中心とを結ぶ直線と、がなす角度である接地角、及び、前記路面上に位置する砕屑物の大きさを表す砕屑物寸法に基づいて、前記タイヤによって飛ばされた前記砕屑物の移動方向及び移動力を推定する砕屑物挙動推定部を備える解析装置。
2. 前記砕屑物挙動推定部が、前記接地角、前記砕屑物寸法、前記タイヤの回転力の接線方向の分力を表す分力ベクトル、前記車両の車速ベクトル、前記タイヤが前記砕屑物を保持する力を表す保持力ベクトル、前記タイヤによって保持されている前記砕屑物に生じる遠心力を表す遠心力ベクトル、及び前記砕屑物と前記路面との摩擦を表す摩擦ベクトルに基づいて、前記砕屑物の前記移動方向及び前記移動力を推定する請求項１に記載の解析装置。
3. 前記砕屑物挙動推定部が、前記砕屑物寸法を、第１寸法及び前記第１寸法より小さい第２寸法に分類し、且つ、前記第１寸法の前記砕屑物が前記タイヤの溝に入ったときの前記車速ベクトル、前記保持力ベクトル及び前記遠心力ベクトルの大きさがゼロである請求項２に記載の解析装置。
4. 前記第１寸法の前記砕屑物が前記タイヤのトレッドパターンの表面にめり込んだとき、並びに、前記第２寸法の前記砕屑物が前記タイヤの前記溝に入ったとき及び前記トレッドパターンの表面にめり込んだときの前記車速ベクトル、前記保持力ベクトル及び前記遠心力ベクトルの大きさがゼロより大きい値である請求項３に記載の解析装置。
5. 前記第２寸法の前記砕屑物が前記タイヤの前記溝に入ったとき及び前記トレッドパターンの表面にめり込んだときの前記保持力ベクトルの大きさが、前記第１寸法の前記砕屑物が前記タイヤのトレッドパターンの表面にめり込んだときの前記保持力ベクトルの大きさより大きい値である請求項４に記載の解析装置。
6. 前記砕屑物挙動推定部が、前記車両の形状を表す車両形状情報、前記移動方向及び前記移動力に基づいて、前記車両の車体に前記砕屑物が衝突したときの力である加振力、及び、前記車体における前記砕屑物が衝突した位置である加振位置を推定する請求項１又は請求項２に記載の解析装置。
7. 前記タイヤの諸元であるタイヤ諸元に基づいて前記タイヤの変形形状モデルを生成し、且つ、前記タイヤ諸元及び前記車両の諸元である車両諸元と前記変形形状モデルとに基づいて前記接地角を推定するタイヤ変形解析部を備える請求項１又は請求項２に記載の解析装置。