JP4566386B2 - 成形時の押出トレッド形状設計方法、成形時の押出トレッド形状設計支援システム、及びコンピュータ読み取り可能な記録媒体 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、生タイヤでのトレッド(グリーンプロファイル)形状の設計方法等に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
タイヤ成形時の押出トレッド形状(単に「トレッド形状」ともいう)はトレッドパターンによって異なり、新しいトレッドパターンを作るには、そのパターンでの成形時のゴム流れ等を考慮して新規の押出トレッド形状を設計する必要がある。
【0003】
従来、このトレッド形状の設計は、過去の類似トレッドパターンのトレッド形状を基に、設計者の経験・勘により行っていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記手法によると、熟練者でなければトレッド形状を設計するのは非常に困難である。しかも、熟練者であっても設計者の経験・勘による試行錯誤のため、最適なトレッド形状設定までに3〜4回の試作が必要であり面倒である。
さらに、過去の類似パターンがない場合は、より多くの試作が必要となり、トレッド形状の作成が一層大変なものとなっていた。
【0005】
本発明は、上記問題に鑑み、コンピュータを使って成形時の押出トレッド形状を容易に作成することができるトレッド形状作成方法等を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は次の技術的手段を採用した。すなわち、本発明に係る押出成形時の押出トレッド形状設計方法は、コンピュータを用いて押出成形時の押出トレッド形状を設計する方法であって、トレッドパターンを有するトレッド部のタイヤの周方向所定長さ分の3次元モデルをタイヤ幅方向に任意の分割幅で分割して各分割体の体積を算出し、各分割体の体積を分割幅で割った値に応じた頂点位置を持つように分割体の分割順に並べられた体積分布グラフを表示装置に表示し、前記体積分布グラフの各頂点を結ぶ形状に沿った形状を作成して押出トレッド形状を得る。
【0007】
タイヤを幅方向に分割して得られる各分割体の体積分布グラフの各頂点を結ぶ形状は、最適なトレッド形状に近い形状を示しているので、この体積分布グラフを表示装置に表示させて、体積分布グラフの各頂点を結ぶ形状に沿った形状を手動又は自動的に得ることで、容易にトレッド形状を得ることができる。
なお、画面表示させる体積分布グラフとしては、後述の実施形態で示す縦型の棒グラフの他、横型の棒グラフ、又は折れ線グラフとすることができるが、いずれの形式のグラフであってもコンピュータが保持するデータとしては実質的には同一のものとすることができる。
【0008】
このような体積分布グラフから前記押出成形時の押出トレッド形状を得るには、手動でトレッド形状を作図する他、体積分布グラフのある頂点と隣接する一又は複数の他の頂点との平均値を各頂点について算出し、算出された各平均値を頂点とするグラフを作成するのが好適である。
体積分布グラフの頂点を結ぶ形状をそのままトレッド形状とすることも可能であるが、成形時のゴム流れを考慮すると、隣接するグラフ頂点との平均値をとって、その平均値を頂点とするグラフの方が適切である。トレッド形状となるグラフは折れ線グラフとして画面表示するのが好ましいが、棒グラフでもよい。また、折れ線グラフをなだらかな曲線に変換して表示してもよい。
【0009】
作成されるトレッド形状は、その体積が3次元モデルの体積とほぼ等しいことが要求されるので、作成された押出トレッド形状の体積を算出し、当該押出トレッド形状の体積と前記3次元モデルの体積との差分を算出して、当該差分が小さくなるように前記押出トレッド形状を修正するのが好適である。
また、本発明に係るコンピュータを用いた押出成形時の押出トレッド形状設計支援システムは、トレッドパターンを有するトレッド部のタイヤ周方向所定長さ分の3次元モデルをタイヤ幅方向に任意の分割幅で分割して各分割体の体積を算出する手段と、各分割体の体積の大きさに応じた頂点位置を持つように分割体の分割順に並べられた体積分布グラフを画面表示する手段と、体積分布グラフの各頂点を結ぶ形状に沿った形状を作成する手段とを備えていることを特徴とする。
【0010】
3次元モデルの各分割体の体積を算出し、各分割体の体積に応じて高さ(トレッド形状としての高さ)が変化する曲線(又は折れ線)を描くことで、当該曲線をトレッド形状とすることができる。
さらに、前記3次元モデルの分割幅は調節自在とされているのが好ましく、分割幅をユーザの経験等に基づいて自由に調節することで、色々な分割幅を試して最適な押出成形時の押出トレッド形状を得ることができる。
【0011】
分割幅を入力又は分割幅を調節する手段としては、例えば、前記3次元モデルを画面表示する手段と、表示された3次元モデル上で分割位置を指示する手段とから構成することができる。この場合、ユーザが画面表示された3次元モデルを見ながら分割位置を指示することができるので、容易に分割幅を調節することができる。
【0012】
さらに、分割された各分割体を分割された状態で、画面表示する手段を備えているのが好適である。この場合、ユーザは各分割体がどのように分割されたのかを容易に把握できる。
また、体積分布グラフから前記押出トレッド形状を得るための手段として、例えば、画面表示された体積分布グラフ上で、押出トレッド形状となる曲線の曲点位置を指示する手段を備えているのが好適である。体積分布グラフの各頂点を結ぶ形状は最適なトレッド形状に近い形状をしているので、画面表示された体積分布グラフ上でトレッド形状を作図することで、容易に適切なトレッド形状を描くことができる。なお、トレッド形状となる曲線は例えば、折れ線(折れ線グラフ)とし、折れ線の折れ点(曲点)を指示することによって描かれるものとすることができるが、なだらかな曲線でもよい。
【0013】
また、体積グラフから押出成形時の押出トレッド形状を得るための他の手段として、体積分布グラフのある頂点と隣接する一又は複数の他の頂点との平均値を各頂点について算出し、算出された平均値を頂点とするグラフを作成する手段を備えているのが好適である。
さらに、予め設定された分割幅で前記3次元モデルを分割して各分割体の体積を求めて体積分布グラフを画面表示し、体積分布グラフのある頂点と隣接する一又は複数の他の頂点との平均値を各頂点について算出し、算出された各平均値を頂点とするグラフを作成する一連の処理工程を一の実行開始操作によって自動実行する手段を備えていれば、押出成形時の押出トレッド形状作成を一層容易に行うことができる。
【0014】
また、コンピュータによって作成された押出トレッド形状となるグラフの頂点位置を変更する手段を備えていれば、最適な押出成形時の押出トレッド形状になるように微調整をすべくトレッド形状の修正が行える。
そして、作成された押出トレッド形状の体積を算出し、当該押出トレッド形状の体積と前記3次元モデルの体積との差分を算出する手段を備えているのが好ましい。
【0015】
なお、本発明に係る押出成形時の押出トレッド形状設計支援システムにおける各手段は、後述の実施形態においては、コンピュータの有する各種機能として実現されている。
また、本発明に係るコンピュータ読み取り可能な記録媒体は、押出成形時の押出トレッド形状設計支援のためコンピュータに行わせるプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体であって、トレッドパターンを有するトレッド部のタイヤの周方向所定長さ分の3次元モデルをタイヤ幅方向に任意の分割幅で分割して各分割体の体積を算出する処理と、各分割体の体積の大きさ応じた頂点位置を持つように分割体の分割順に並べられた体積分布グラフに基づいて作成された押出トレッド形状の体積と前記3次元モデルの体積との差分を表示装置に表示させる処理と、をコンピュータに行わせる。このコンピュータプログラムは、コンピュータのハードディスク又はその他の記録装置に記録されてコンピュータにより実行可能なものであり、CD−ROM等の記録媒体又はネットワークを介して第三者に提供される。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施形態を説明する。
本発明に係るトレッド形状設計支援システム1は、コンピュータにトレッド形状設計支援用のコンピュータプログラムを搭載して構成されている。このコンピュータは、処理装置及び記憶装置の他、画面表示を行う表示装置(ディスプレイ)、キーボード又はマウス(ポインティングデバイス)等の入力装置を備え、必要に応じてプリンタが接続される(図示省略)。
【0017】
トレッド形状設計支援システム1は、3次元CAD(システムD)を用いて作成されたタイヤの3次元モデルを用いてトレッド形状の作成するためのものである。
図1に示すように、システムDでタイヤ1ピッチのトレッド部の3次元モデルを作成し、このシステムDで作成された3次元モデルのデータファイルはトレッド形状作成支援システム1から読み込み可能とされている。
【0018】
なお、トレッド形状設計支援システム1とシステムDとは同一のコンピュータによって構成してもよいし、3次元モデルのデータファイルを共有可能にネットワーク接続された別々のコンピュータによって構成されていてもよい。
トレッド形状設計支援システム1が、前記3次元モデル(タイヤソリッドモデル)Mのデータファイルを読み込むと、システム1の表示装置に図2のようにトレッドパターンを有するトレッド部の1ピッチ分の3次元モデルMが表示される。
【0019】
トレッド形状(グリーンプロファイル形状)を得るための第1工程として、この3次元モデルMのタイヤ幅方向(ショルダー方向)の分割を行う。図1に示すように、分割機能としては、手動操作による手動分割機能2とコンピュータによる自動分割機能3の2つが用意されている。
手動分割機能2は、ユーザが表示装置に画面表示された3次元モデルMを見ながら、画面上でマウス等のポインティングディバイスを用いて3次元モデルM上で任意の場所で任意の数の分割位置(切断位置)Cを指示して任意の分割幅を決定することができるものである(図3参照)。手動分割機能2においては、コンピュータは、タイヤ幅方向における分割位置Cの指示入力を受け付けると、3次元モデルMの表示空間における座標系に基づいて、分割位置座標や分割幅を算出し、各分割区間の分割幅等4を数値により画面表示する(図3参照)。
【0020】
なお、ユーザは、画面表示された分割幅等4を参照して、分割位置をキーボード等の入力装置から数値入力することにより、分割位置Cを微調整することもできる。
また、タイヤがタイヤ赤道線に対して対称的なトレッドパターンを有する場合には、図3のように、幅方向半分の範囲の分割位置を設定すればよい。一方、非対称のトレッドパターンに対しては、幅方向全体の範囲の分割位置を設定することになる。
【0021】
自動分割機能3は、予め設定された分割幅で3次元モデルを自動分割するものであり、自動分割3実行前に、分割幅を例えば、4mm、5mm又は6mmに設定しておき、設定された一定の分割幅で分割を行うものである。なお、分割幅の初期値を例えば5mmとしておき、分割幅の設定を行わない場合には、初期値を分割幅とすることができる。なお、自動分割3実行後に手動分割機能2を用いて、分割位置の微調整を行うこともできる。
【0022】
トレッド形状を得るための第2工程として、分割された各分割体(分割ソリッド)の体積の計算5が行われる。各分割体の体積計算5は、予め設定されたトレッドパターン特性のパラメータ(3次元モデルを形作るパラメータ)、例えば、タイヤ径、ピッチ幅、ピッチ長さ、ピッチ数等、に基づいてコンピュータにより算出される。なお、タイヤ全周のピッチ数を掛けて、全周の体積も計算できる。
【0023】
トレッド形状を得るための第3工程として、各分割体の体積分布グラフ6の作成とその画面表示が行われる。体積分布グラフ6は、横軸(一方の軸)Xがタイヤ幅方向を示し、縦軸(他方の軸)Yが分割体の体積に応じた値を示す棒グラフである。
図4の体積分布グラフ6では、1本の棒グラフが1つの分割体に対応し、1つの棒グラフの幅が対応する分割体の分割幅を示し、同じく棒グラフの高さが対応する分割体の体積をその分割幅で割った値(高さ)を示している。
【0024】
また、各棒グラフは、分割体の分割順に並べられている。すなわち、図4の棒グラフV1は図3の分割体1の体積を分割幅で割った値を示しており、同様に棒グラフV2は分割体2を、棒グラフV3は分割体3を、棒グラフV4は分割体4を、棒グラフV5は分割体5を、棒グラフV6は分割体6を示している。
なお、体積分布グラフ5は、図4に示すようにスケールグラフ7付きで画面表示される。
【0025】
トレッド形状を得るための第4工程として、トレッド形状(グリーンプロファイル形状)作成が行われる。図1に示すように、トレッド形状作成機能としては、手動作成機能9と自動作成機能10の2つが用意されている。
手動作成機能9は、コンピュータ画面上の作図機能(CAD)を用いて、ユーザが画面表示された体積分布グラフ6を見ながら、マウス等のポインティングデバイスを用いて体積分布グラフ6(スケールグラフ7)上でトレッド形状12を作図するものである。この手動作成機能9においては、コンピュータは、作図された形状をトレッド形状として定義・記憶する。
【0026】
前記体積分布グラフ6は、図4のように、各棒グラフの各頂点を結ぶ形状が最適なトレッド形状に近いものとなっており、グラフ5の頂点に沿った形状を描くことにより、適切なトレッド形状を作図することができる。
なお、ここでトレッド形状は、折れ点を指示入力することによりスケールグラフ7上に描かれる折れ線グラフとされている。
【0027】
さらに、第5工程として、作成されたトレッド形状の体積算出がコンピュータにより行われ、3次元モデルMの体積との比較11が行われる。比較結果である体積差分(体積差の値又は割合)は、画面表示される。3次元モデルMの体積と作成されたトレッド形状の体積は一致する必要があるから、ユーザは、画面表示された比較結果を参照しながら、体積差分が0に近づくように折れ点の位置を再設定してトレッド形状を修正し、これを繰り返して最適なトレッド形状を得る。また、分割位置も変えて修正を行うこともできる。
【0028】
なお、作成されたトレッド形状の体積算出は、折れ線グラフ12の下方範囲の面積に基づいて算出することができる。
自動作成機能10は、適切なトレッド形状を手動作成9より更に容易に得るためのものであり、コンピュータが折れ線グラフ12の各頂点位置を体積分布グラフに基づいて自動計算して、折れ線グラフ12を自動作成するものである。
【0029】
自動作成機能10において、折れ線グラフの頂点は、次のように求められる。
まず、折れ線グラフ12の頂点は体積分布グラフ6の各棒グラフ毎に算出され、次の規則に基づいて各頂点の位置が算出される。
(規則1)ある棒グラフV2の左右両側に棒グラフ(V1,V3)が存在する場合は、頂点AのX成分は3つの棒グラフ(V1,V2,V3)の中間位置とし、頂点AのY成分は、3つの棒グラフ(V1,V2,V3)の高さの平均(V1+V2+V3)/3とする(図5(a)(b)参照)。
【0030】
(規則2)タイヤ幅方向(ショルダー方向)の端の棒グラフ(V3)については、頂点BのX成分は、その棒グラフ(V3)の中間位置とし、頂点BのY成分はその棒グラフ(V3)の高さとする(図5(a)参照)。
(規則3)対称性があるトレッドパターンの場合の中心軸(Y軸)部分の棒グラフ(V1)については、頂点CのX成分は中心軸(Y軸)位置とし、頂点CのY成分は、中心軸よりの棒グラフ(V1)2つ分とその隣りの棒グラフ(V2)との平均(V1+V1+V2)/3とする(図5(a)参照)。
【0031】
なお、上記規則は例示的なものであり、隣接する棒グラフの頂点の値(高さ)との平均値を利用して折れ線グラフ12の各頂点位置を求めるのであれば他の規則であってもよく、平均値計算に利用する棒グラフの数はさらに増加させることも可能である。また、中心軸(Y軸)付近やタイヤ幅方向端の棒グラフのように隣接する棒グラフとの平均値を求めるために特別の規則(規則2,3)が必要な場合のように、規則1が利用されない範囲があってもよい。
【0032】
このように自動作成された折れ線グラフは、トレッド形状として定義・記憶され、さらに、第5工程として、作成されたトレッド形状の体積算出がコンピュータにより行われ、3次元モデルMの体積との比較が行われる。比較結果である体積差分(体積差の値又は割合)は画面表示される。上記自動生成規則によって生成されたトレッド形状の体積は、一般に3次元モデルMに対する体積差が小さく適切な形状が容易に得られる。
【0033】
なお、体積差を更にゼロに近づけたい場合には、手動作成機能9を用いて、折れ線グラフ12の頂点の位置を微調整することができる。
トレッド形状が作成されると、タイヤ種別毎のパラメータテーブルにより、トレッド長さ、クラウン幅、トレッド全幅等をコンピュータにより自動計算させることができる。
【0034】
図6は、以上のような工程における画面表示の一例を示しており、3次元(3D)モデルM、棒グラフ(体積分布グラフ)6,分割体(分割ソリッド)の表示配置概念図である。なお、各分割体は、見やすいようにそれぞれ分離して表示される。また、図7は、実際の表示画面であり、3次元モデルM、体積分布グラフ、分割体の他、作成された折れ線グラフ12(トレッド形状)、スケールグラフ7が表示されている。図6又は図7のような画面表示は、プリンタにより出力することもできる。また、トレッド長さ、体積などの計算結果、クラウン幅、トレッド全幅の位置表示などの画面表示又はプリンタ出力が可能である。
【0035】
また、作成されたトレッド形状の座標、体積、トレッド長さ等の情報は、データファイルとして記憶装置に記録され、トレッド形状のデータファイルを別途利用できるようになっている。
また、本トレッド形状設計支援システム1では、上記第1工程から第4工程までの一連の処理工程を一の実行開始操作によって自動実行する自動実行機能を備えている。トレッド部の3次元モデルMのデータファイルを読み込んだ後、ユーザが自動実行開始操作を行うと、自動分割機能3により予め設定された分割幅で3次元モデルMを分割して各分割体の体積を求めて体積分布グラフ6を作成し、体積分布グラフから折れ線グラフの自動作成機能10により折れ線グラフ(トレッド形状)12を作成し、図7のような画面を表示すると共に作成されたトレッド形状の体積と3次元モデルMの体積との差分を画面表示する。この自動実行機能により、非常に容易にトレッド形状が得られる。
【0036】
また、作成されたトレッド形状は手動作成機能を用いて折れ線グラフの頂点位置を変更することにより、3次元モデルの体積差分がゼロに近づくようにトレッド形状を修正することも可能である。
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に示した範囲に含まれるすべての変形例を包含する。
【0037】
【発明の効果】
本発明によれば、トレッド部の3次元モデルを分割して得られた体積分布グラフを用いて、容易にトレッド形状を得ることができるので、トレッド作成経験者でなくともトレッド形状の設計を行うことができ、経験者であれば一層の効果がある。また、トレッド形状の試作の回数も減らすことができるので、コスト節減になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係るトレッド形状設計支援システムの概略構成図である。
【図2】 3次元モデルの画面表示図である。
【図3】 3次元モデルの分割の仕方の概念図及び分割幅の表示図である。
【図4】 スケールグラフ付きの体積分布グラフ及びトレッド形状を示す折れ線グラフである。
【図5】 折れ線グラフの自動作成規則の説明図である。
【図6】 3次元モデル、体積分布グラフ及び分割体の画面表示配置図である。
【図7】 図6に対応する実際の画面表示図である。
【符号の説明】
1 トレッド形状設計支援システム
2 手動分割
3 自動分割
4 分割幅表示
5 分割体の体積計算
6 体積分布グラフ
7 スケールグラフ
9 折れ線グラフの手動作成
10 折れ線グラフの自動作成
11 体積差計算
12 トレッド形状(折れ線)
M 3次元モデル
Claims (13)
- コンピュータを用いて押出成形時の押出トレッド形状を設計する方法であって、
トレッドパターンを有するトレッド部のタイヤの周方向所定長さ分の3次元モデルをタイヤ幅方向に任意の分割幅で分割して各分割体の体積を算出し、
各分割体の体積を分割幅で割った値に応じた頂点位置を持つように分割体の分割順に並べられた体積分布グラフを表示装置に表示し、
前記体積分布グラフの各頂点を結ぶ形状に沿った形状を作成して押出トレッド形状を得る
ことを特徴とする押出成形時の押出トレッド形状設計方法。 - 前記押出トレッド形状は、
体積分布グラフのある頂点と隣接する一又は複数の他の頂点との平均値を各頂点について算出し、算出された各平均値を頂点とするグラフを作成することにより得る
ことを特徴とする請求項1記載の押出成形時の押出トレッド形状設計方法。 - 作成された押出トレッド形状の体積を算出し、
当該押出トレッド形状の体積と前記3次元モデルの体積との差分を算出して、
当該差分が小さくなるように前記押出トレッド形状を修正する
ことを特徴とする請求項1記載の押出成形時の押出トレッド形状設計方法。 - コンピュータを用いた押出成形時の押出トレッド形状設計支援システムであって、
トレッドパターンを有するトレッド部のタイヤ周方向所定長さ分の3次元モデルをタイヤ幅方向に任意の分割幅で分割して各分割体の体積を算出する手段と、
各分割体の体積の大きさに応じた頂点位置を持つように分割体の分割順に並べられた体積分布グラフを画面表示する手段と、
体積分布グラフの各頂点を結ぶ形状に沿った形状を作成する手段とを備えている
ことを特徴とする押出成形時の押出トレッド形状設計支援システム。 - 前記3次元モデルの分割幅が調節自在とされている
ことを特徴とする請求項4記載の押出成形時の押出トレッド形状設計支援システム。 - 前記3次元モデルを画面表示する手段を備え、
表示された3次元モデル上で分割位置を指示する手段を備えている
ことを特徴とする請求項4又は5記載の押出成形時の押出トレッド形状設計支援システム。 - 分割された各分割体を画面表示する手段を備えている
ことを特徴とする請求項4〜6のいずれか1項に記載の押出成形時の押出トレッド形状設計支援システム。 - 画面表示された体積分布グラフ上で、押出トレッド形状となる曲線の曲点位置を指示する手段を備えている
ことを特徴とする請求項4〜7のいずれか1項に記載の押出成形時の押出トレッド形状設計支援システム。 - 体積分布グラフのある頂点と隣接する一又は複数の他の頂点との平均値を各頂点について算出し、算出された平均値を頂点とするグラフを作成する手段を備えている
ことを特徴とする請求項4〜8のいずれか1項に記載の押出成形時の押出トレッド形状設計支援システム。 - 予め設定された分割幅で前記3次元モデルを分割して各分割体の体積を求めて体積分布グラフを画面表示し、
体積分布グラフのある頂点と隣接する一又は複数の他の頂点との平均値を各頂点について算出し、
算出された各平均値を頂点とするグラフを作成する一連の処理工程を一の実行開始操作によって自動実行する手段を備えている
ことを特徴とする請求項4〜8のいずれか1項に記載の押出成形時の押出トレッド形状設計支援システム。 - 押出トレッド形状となるグラフの頂点位置を変更する手段を備えている
ことを特徴とする請求項9又は10記載の押出成形時の押出トレッド形状設計支援システム。 - 作成された押出トレッド形状の体積を算出し、
当該押出トレッド形状の体積と前記3次元モデルの体積との差分を算出する手段を備えている
ことを特徴とする請求項4〜11のいずれか1項に記載の押出成形時の押出トレッド形状設計支援システム。 - 押出成形時の押出トレッド形状設計支援のためコンピュータに行わせるプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体であって、
トレッドパターンを有するトレッド部のタイヤの周方向所定長さ分の3次元モデルをタイヤ幅方向に任意の分割幅で分割して各分割体の体積を算出する処理と、
各分割体の体積の大きさ応じた頂点位置を持つように分割体の分割順に並べられた体積分布グラフに基づいて作成された押出トレッド形状の体積と前記3次元モデルの体積との差分を表示装置に表示させる処理と、
をコンピュータに行わせるプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
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