特開 2022-182136 タイヤの接地形状の予測方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022182136

(43)【公開日】2022-12-08

(54)【発明の名称】タイヤの接地形状の予測方法

(51)【国際特許分類】

   B60C 19/00 20060101AFI20221201BHJP

【ＦＩ】

B60C19/00 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021089498

(22)【出願日】2021-05-27

(71)【出願人】

【識別番号】000183233

【氏名又は名称】住友ゴム工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100104134

【弁理士】

【氏名又は名称】住友 慎太郎

(74)【代理人】

【識別番号】100156225

【弁理士】

【氏名又は名称】浦 重剛

(74)【代理人】

【識別番号】100168549

【弁理士】

【氏名又は名称】苗村 潤

(74)【代理人】

【識別番号】100200403

【弁理士】

【氏名又は名称】石原 幸信

(74)【代理人】

【識別番号】100206586

【弁理士】

【氏名又は名称】市田 哲

(72)【発明者】

【氏名】今村 明夫

【テーマコード（参考）】

3D131

【Ｆターム（参考）】

3D131BB01

3D131BB03

3D131BB19

3D131LA34

(57)【要約】

【課題】 トレッド部の溝を含めたタイヤの接地形状を予測することが可能な方法を提供する。
【解決手段】 トレッド部に、溝と陸部とを含むトレッドパターンが形成されたタイヤの接地形状を予測するための方法である。この方法は、コンピュータに、タイヤを有限個の要素で離散化したタイヤモデルを入力する第１工程Ｓ１であって、陸部を複数の第１要素で離散化し、かつ、溝が形成する溝空間を複数の第２要素で離散化することで、トレッドパターンの少なくとも一部をプレーンパターン部としてモデリングする工程を含む。この方法は、タイヤモデルの各要素に物性を定義する第２工程Ｓ２であって、第２要素に、第１要素よりもヤング率が小さい物性を定義する工程を含む。この方法は、コンピュータが、プレーンパターン部を予め定められた条件で路面モデルに接地させる第４工程Ｓ４と、プレーンパターン部の接地形状を計算する第５工程Ｓ５とを含む。
【選択図】 図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

トレッド部に、溝と陸部とを含むトレッドパターンが形成されたタイヤの接地形状を予測するための方法であって、
コンピュータに、前記タイヤを有限個の要素で離散化したタイヤモデルを入力する第１工程であって、前記陸部を複数の第１要素で離散化し、かつ、前記溝が形成する溝空間を複数の第２要素で離散化することで、前記トレッドパターンの少なくとも一部をプレーンパターン部としてモデリングする工程を含む前記第１工程と、
前記タイヤモデルの各要素に物性を定義する第２工程であって、前記第２要素に、前記第１要素よりもヤング率が小さい物性を定義する工程を含む前記第２工程と、
前記コンピュータに、路面を有限個の要素で離散化した路面モデルを入力する第３工程と、
前記コンピュータが、前記タイヤモデルの前記プレーンパターン部を予め定められた条件で前記路面モデルに接地させる第４工程と、
前記コンピュータが、前記タイヤモデルの前記プレーンパターン部の接地形状を計算する第５工程とを含む、
タイヤの接地形状の予測方法。

【請求項2】

前記第５工程は、前記タイヤモデルの前記プレーンパターン部の各要素が受ける接触圧力を計算する工程と、
前記接触圧力が予め定められた閾値以上となる要素を、前記路面モデルに接地すると判断する工程とを含む、請求項１に記載のタイヤの接地形状の予測方法。

【請求項3】

前記第５工程は、前記路面モデルの各要素が受ける接触圧力を計算する工程と、
前記接触圧力が予め定められた閾値以上となる要素を、前記路面モデルに接地すると判断する工程とを含む、請求項１に記載のタイヤの接地形状の予測方法。

【請求項4】

前記第５工程は、前記タイヤモデルの前記プレーンパターン部のうち、前記路面モデルに接触している部分の輪郭を、前記タイヤの接地形状の輪郭として特定する工程を含む、請求項１ないし３のいずれか１項に記載のタイヤの接地形状の予測方法。

【請求項5】

前記第５工程は、前記路面モデルの表面から、その法線方向に予め定められた距離を隔てた面で、前記タイヤモデルの前記プレーンパターン部をカットした輪郭を、前記タイヤの接地形状の輪郭として特定する工程を含む、請求項１ないし３のいずれか１項に記載のタイヤの接地形状の予測方法。

【請求項6】

前記第２工程は、前記第２要素のヤング率を、前記第１要素のヤング率の１／１００以下に定義する工程を含む、請求項１ないし５のいずれか１項に記載のタイヤの接地形状の予測方法。

【請求項7】

前記第２工程は、前記第２要素のポアソン比を０．０～０．１の範囲内で定義する工程を含む、請求項１ないし６のいずれか１項に記載のタイヤの接地形状の予測方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、タイヤの接地形状の予測方法に関する。

【背景技術】

【0002】

下記特許文献１には、タイヤの性能を、コンピュータを用いて予測するための方法が記載されている。この方法には、タイヤを数値解析法により取り扱い可能な要素でモデル化したタイヤモデルを設定するステップと、予め定めた条件に基づいてタイヤモデルに遠心力荷重を負荷するステップと、遠心力荷重が作用したタイヤモデルの接地面形状を計算するステップとが含まれている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００５－０７５２９６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

近年、タイヤモデルの接地面形状を詳細に解析するために、トレッド部の陸部だけでなく、溝も含めた接地面形状を予測したいというニーズがある。

【0005】

本発明は、以上のような実状に鑑み案出されたもので、トレッド部の溝を含めたタイヤの接地形状を予測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。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明は、トレッド部に、溝と陸部とを含むトレッドパターンが形成されたタイヤの接地形状を予測するための方法であって、コンピュータに、前記タイヤを有限個の要素で離散化したタイヤモデルを入力する第１工程であって、前記陸部を複数の第１要素で離散化し、かつ、前記溝が形成する溝空間を複数の第２要素で離散化することで、前記トレッドパターンの少なくとも一部をプレーンパターン部としてモデリングする工程を含む前記第１工程と、前記タイヤモデルの各要素に物性を定義する第２工程であって、前記第２要素に、前記第１要素よりもヤング率が小さい物性を定義する工程を含む前記第２工程と、前記コンピュータに、路面を有限個の要素で離散化した路面モデルを入力する第３工程と、前記コンピュータが、前記タイヤモデルの前記プレーンパターン部を予め定められた条件で前記路面モデルに接地させる第４工程と、前記コンピュータが、前記タイヤモデルの前記プレーンパターン部の接地形状を計算する第５工程とを含むことを特徴とする。

【0007】

本発明に係る前記タイヤの接地形状の予測方法において、前記第５工程は、前記タイヤモデルの前記プレーンパターン部の各要素が受ける接触圧力を計算する工程と、前記接触圧力が予め定められた閾値以上となる要素を、前記路面モデルに接地すると判断する工程とを含んでもよい。

【0008】

本発明に係る前記タイヤの接地形状の予測方法において、前記第５工程は、前記路面モデルの各要素が受ける接触圧力を計算する工程と、前記接触圧力が予め定められた閾値以上となる要素を、前記路面モデルに接地すると判断する工程とを含んでもよい。

【0009】

本発明に係る前記タイヤの接地形状の予測方法において、前記第５工程は、前記タイヤモデルの前記プレーンパターン部のうち、前記路面モデルに接触している部分の輪郭を、前記タイヤの接地形状の輪郭として特定する工程を含んでもよい。

【0010】

本発明に係る前記タイヤの接地形状の予測方法において、前記第５工程は、前記路面モデルの表面から、その法線方向に予め定められた距離を隔てた面で、前記タイヤモデルの前記プレーンパターン部をカットした輪郭を、前記タイヤの接地形状の輪郭として特定する工程を含んでもよい。

【0011】

本発明に係る前記タイヤの接地形状の予測方法において、前記第２工程は、前記第２要素のヤング率を、前記第１要素のヤング率の１／１００以下に定義する工程を含んでもよい。

【0012】

本発明に係る前記タイヤの接地形状の予測方法において、前記第２工程は、前記第２要素のポアソン比を０．０～０．１の範囲内で定義する工程を含んでもよい。

【発明の効果】

【0013】

本発明のタイヤの接地形状の予測方法は、上記の工程を採用することにより、トレッド部の溝を含めたタイヤの接地形状を予測することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本実施形態のタイヤの接地形状の予測方法を実行するためのコンピュータ１を示す斜視図である。

【図2】本実施形態の評価対象のタイヤの断面図である。

【図3】図２のトレッド展開図である。

【図4】本実施形態のタイヤの接地形状の予測方法の処理手順を示すフローチャートである。

【図5】タイヤモデル及び路面モデルを概念的に示す斜視図である。

【図6】タイヤモデルの断面図である。

【図7】プレーンパターン部の展開図である。

【図8】第５工程の処理手順を示すフローチャートである。

【図9】プレーンパターン部の接触圧力の分布図である。

【図10】本発明の他の実施形態の第５工程の処理手順を示すフローチャートである。

【図11】本発明のさらに他の実施形態のタイヤの接地形状の輪郭の特定を説明する概念図である。

【図12】比較例の接触圧力の分布図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、本発明の実施形態が図面に基づき説明される。図面は、発明の内容の理解を助けるために、誇張表現や、実際の構造の寸法比とは異なる表現が含まれることが理解されなければならない。また、各実施形態を通して、同一又は共通する要素については同一の符号が付されており、重複する説明が省略される。さらに、実施形態及び図面に表された具体的な構成は、本発明の内容理解のためのものであって、本発明は、図示されている具体的な構成に限定されるものではない。

【0016】

本実施形態のタイヤの接地形状の予測方法（以下、単に「予測方法」ということがある。）では、トレッド部に、溝と陸部とを含むトレッドパターンが形成されたタイヤの接地形状が予測される。本実施形態の予測方法には、コンピュータが用いられる。

【0017】

［コンピュータ］
図１は、本実施形態のタイヤの接地形状の予測方法を実行するためのコンピュータ１を示す斜視図である。コンピュータ１は、本体１ａ、キーボード１ｂ、マウス１ｃ及びディスプレイ装置１ｄを含んで構成される。この本体１ａには、演算処理装置（ＣＰＵ）、ＲＯＭ、作業用メモリー、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などが設けられる。なお、記憶装置には、本実施形態の予測方法を実行するための処理手順（プログラム）が予め記憶される。

【0018】

［タイヤ］
図２は、本実施形態の評価対象のタイヤ２の断面図である。図３は、図２のトレッド展開図である。タイヤ２としては、乗用車用の空気入りタイヤ（本例では、四輪駆動車に適したオールシーズン用タイヤ）が例示されるが、トラック・バスなどの重荷重用タイヤ、及び、エアレスタイヤ等、他のカテゴリーのタイヤであってもよい。また、タイヤ２は、実在するか否かについては問われない。

【0019】

タイヤ２には、トレッド部２ａからサイドウォール部２ｂを経てビード部２ｃのビードコア５に至るカーカス６と、このカーカス６のタイヤ半径方向外側かつトレッド部２ａの内部に配されるベルト層７とが設けられている。

【0020】

カーカス６は、少なくとも１枚以上、本実施形態では１枚のカーカスプライ６Ａで構成される。一方、ベルト層７は、ベルトコード（図示省略）を、タイヤ周方向に対して例えば１０～３５度の角度で傾けて配列した内、外２枚のベルトプライ７Ａ、７Ｂを含んで構成されている。これらのベルトプライ７Ａ、７Ｂは、ベルトコードが互いに交差する向きに重ね合わされている。

【0021】

トレッド部２ａには、溝８と陸部９とを含むトレッドパターン１０が形成されている。本実施形態の溝８は、タイヤ周方向に連続して延びる少なくとも１本（本例では、複数本）の周方向溝８Ａが含まれる。これにより、トレッド部２ａには、周方向溝８Ａ、及び、トレッド接地端２ｔで区分された複数の陸部９が設けられている。図３に示されるように、各陸部９は、周方向溝８Ａ、８Ａ間を連通する横溝８Ｂによって、複数のブロック１１に区分されている。ブロック１１には、サイプ（図示省略）が設けられてもよい。本明細書において、サイプとは、幅が２．０mm以下の切れ込みであり、溝８は、サイプよりも大きな幅を有するものである。

【0022】

「正規リム」とは、タイヤ２が基づいている規格を含む規格体系において、当該規格がタイヤ毎に定めるリムであり、例えばＪＡＴＭＡであれば "標準リム" 、ＴＲＡであれば "Design Rim" 、ＥＴＲＴＯであれば "Measuring Rim" とする。

【0023】

「正規内圧」とは、タイヤ２が基づいている規格を含む規格体系において、各規格がタイヤ毎に定めている空気圧である。したがって、正規内圧は、ＪＡＴＭＡであれば "最高空気圧" 、ＴＲＡであれば表 "TIRE LOAD LIMITS AT VARIOUS COLD INFLATION PRESSURES" に記載の最大値、ＥＴＲＴＯであれば "INFLATION PRESSURE" とする。なお、タイヤが乗用車用である場合には１８０ｋＰａとする。

【0024】

「正規荷重」とは、前記規格がタイヤ２毎に定めている荷重である。正規荷重は、ＪＡＴＭＡであれば最大負荷能力、ＴＲＡであれば表 "TIRE LOAD LIMITS AT VARIOUS COLD INFLATION PRESSURES" に記載の最大値、ＥＴＲＴＯであれば "LOAD CAPACITY"である。

【0025】

本明細書において、タイヤ各部の寸法等は、特に断りがない場合、正規状態で測定された値として特定される。正規状態とは、タイヤ２が正規リム（図２に示したリム１２）にリム組みされ、かつ、正規内圧が充填され、しかも、無負荷の状態である。

【0026】

［タイヤの接地形状の予測方法（第１実施形態）］
次に、タイヤの接地形状の予測方法が説明される。図４は、本実施形態のタイヤの接地形状の予測方法の処理手順を示すフローチャートである。

【0027】

［タイヤモデルを入力（第１工程）］
本実施形態の予測方法では、先ず、コンピュータ１（図１に示す）に、タイヤ２（図２及び図３に示す）を有限個の要素で離散化したタイヤモデルが入力される（第１工程Ｓ１）。図５は、タイヤモデル１５及び路面モデル１６を概念的に示す斜視図である。図６は、タイヤモデル１５の断面図である。図７は、プレーンパターン部２４を示す部分展開図である。図５では、タイヤモデル１５の要素が省略されている。

【0028】

本実施形態の第１工程Ｓ１では、図２及び図３に示したタイヤ２の設計情報（例えば、金型に関する情報）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、第１工程Ｓ１では、タイヤモデル１５が設定（モデリング）される。

【0029】

数値解析法には、例えば、有限要素法、有限体積法、差分法又は境界要素法が適宜採用されうる。本実施形態では、有限要素法が採用されている。要素Ｆ（ｉ）には、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うる。各要素Ｆ（ｉ）は、複数個の節点１８が設けられている。これらの各要素Ｆ（ｉ）には、要素番号、節点１８の番号、節点１８の座標値などの数値データが定義される。

【0030】

本実施形態の第１工程Ｓ１では、陸部９（図２及び図３に示す）が、複数の第１要素２１で離散化されている。さらに、第１工程Ｓ１では、溝８が形成する溝空間８ｓ（図２に示す）が、複数の第２要素２２で離散化される。これにより、第１工程Ｓ１では、トレッドパターン１０の少なくとも一部（本例では、トレッドパターンの全て）が、プレーンパターン部２４としてモデリングされる。本実施形態のプレーンパターン部２４は、陸部９をモデリングした陸部モデル４１と、溝空間８ｓをモデリングした溝空間モデル４２とが含まれる。

【0031】

プレーンパターン部２４は、溝８（図３に示す）が形成されてないスリック状のトレッドパターンを有するトレッド部（図示省略）をモデリングしたものである。なお、図３に示したトレッドパターン１０にサイプ（図示省略）が設けられている場合には、サイプが形成するサイプ空間（図示省略）が、複数の第２要素２２で離散化されてもよい。

【0032】

本実施形態の第１工程Ｓ１では、プレーンパターン部２４以外のボディ部２５が、複数の第３要素２３で離散化されている。ボディ部２５には、従来のタイヤモデルと同様に、カーカスプライ６Ａ（図２に示す）をモデリングしたカーカスプライモデル２６や、ベルトプライ７Ａ、７Ｂ（図２に示す）をモデリングしたベルトプライモデル２７Ａ、２７Ｂ等が含まれる。

【0033】

第１要素２１、第２要素２２及び第３要素２３は、上述の要素Ｆ（ｉ）を区別したものである。プレーンパターン部２４を有するタイヤモデル１５は、コンピュータ１に記憶される。

【0034】

［物性を定義（第２工程）］
次に、本実施形態の予測方法では、タイヤモデル１５の各要素Ｆ（ｉ）に物性が定義される（第２工程Ｓ２）。第２工程Ｓ２では、先ず、図６に示した第１要素２１及び第３要素２３に、離散化した対象（例えば、陸部９（トレッドゴム）や、カーカスプライ６Ａ等）の物性がそれぞれ定義される。物性には、例えば、ヤング率、密度及び／又は減衰係数等が含まれる。

【0035】

次に、第２工程Ｓ２では、第２要素２２に、第１要素２１よりもヤング率が小さい物性が定義される。これにより、第２要素２２は、後述の第４工程Ｓ４において、第１要素２１よりも変形しやすくなる。第２要素２２の物性は、適宜設定される。本実施形態の物性は、第１要素２１の変形に影響がないほど柔らかく、かつ、計算が安定的に解ける範囲に設定されるのが望ましい。第２要素２２の物性は、例えば、第１要素２１の物性と比較して、ヤング率が十分に小さい値（例えば、第１要素２１の１／１０００）に設定される。タイヤモデル１５の各要素Ｆ（ｉ）の物性は、コンピュータ１に記憶される。

【0036】

［路面モデルを入力（第３工程）］
次に、本実施形態の予測方法では、コンピュータ１（図１に示す）に、路面を有限個の要素Ｇ（ｉ）で離散化した路面モデル１６（図５に示す）が入力される（第３工程Ｓ３）。第３工程Ｓ３では、タイヤ２（図２に示す）が接地する路面に関する情報に基づいて、路面が、数値解析法（本実施形態では、有限要素法）により取り扱い可能な有限個の要素Ｇ（ｉ）（ｉ＝１、２、…）を用いて離散化される。これにより、路面モデル１６が設定される。

【0037】

要素Ｇ（ｉ）は、変形不能に定義された剛平面要素として定義される。要素Ｇ（ｉ）には、複数の節点２８が設けられている。さらに、要素Ｇ（ｉ）は、要素番号や、節点２８の座標値等の数値データが定義される。

【0038】

本実施形態では、平滑な表面を有する路面モデル１６が定義されているが、このような態様に限定されない。例えば、アスファルト路面のような微小凹凸、不規則な段差、窪み、うねり、又は、轍等の実走行路面に近似した凹凸などが設けられた路面モデル１６（図示省略）が定義されてもよい。路面モデル１６は、コンピュータ１に記憶される。

【0039】

［プレーンパターン部を路面モデルに接地（第４工程）］
次に、本実施形態の予測方法では、コンピュータ１が、タイヤモデル１５のプレーンパターン部２４を、予め定められた条件で路面モデル１６に接地させる（第４工程Ｓ４）。

【0040】

本実施形態の第４工程Ｓ４では、先ず、図６に示されるように、タイヤ２のリム１２（図２に示す）がモデリングされたリムモデル２９によって、タイヤモデル１５のビード部１５ｃ、１５ｃが拘束される。さらに、タイヤモデル１５は、正規内圧に相当する等分布荷重ｗに基づいて変形計算される。これにより、内圧充填後のタイヤモデル１５が計算される。

【0041】

次に、本実施形態の第４工程Ｓ４では、図５に示されるように、内圧充填後のタイヤモデル１５と路面モデル１６との接触が計算される。そして、予め定められた条件に基づいて、タイヤモデル１５の変形が計算される。接地させるための条件には、例えば、正規荷重に相当する負荷荷重条件Ｌ、キャンバー角（図示省略）及び摩擦係数が含まれる。これにより、第４工程Ｓ４では、タイヤモデル１５のプレーンパターン部２４を、路面モデル１６に接地させることができる。

【0042】

タイヤモデル１５の変形計算は、図６及び図７に示した各要素Ｆ（ｉ）（本例では、第１要素２１～第３要素２３を含む）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、前記各種の条件を当てはめて運動方程式が作成され、これらが微小時間（単位時間Ｔ（ｘ）（ｘ＝０、１、…））毎に計算される。これにより、タイヤモデル１５の変形計算が行われる。

【0043】

このような変形計算は、例えば、Dassault Systems社製のAbaqus、LSTC社製のLS-DYNA、又は、MSC社製のNASTRANなどの市販の有限要素解析アプリケーションソフトを用いて計算できる。単位時間Ｔ（ｘ）は、求められる計算精度に応じて、適宜設定されうる。

【0044】

本実施形態の第２要素２２は、第１要素２１よりもヤング率が小さい物性が定義されている。このため、第２要素２２は、路面モデル１６への接地による変形計算によって歪が生じても、応力が小さく計算されるため、第１要素２１の変形を妨げない。これにより、第１要素２１は、路面モデル１６への接地による変形計算により、トレッドパターン１０が形成されている場合（すなわち、第２要素２２が存在しない場合）と同様の変形をなしうる。

【0045】

［プレーンパターン部の接地形状を計算（第５工程）］
次に、本実施形態の予測方法では、コンピュータ１が、タイヤモデル１５のプレーンパターン部２４の接地形状を計算する（第５工程Ｓ５）。図８は、本実施形態の第５工程Ｓ５の処理手順を示すフローチャートである。

【0046】

［接触圧力の計算（第５工程）］
本実施形態の第５工程Ｓ５では、先ず、コンピュータ１が、タイヤモデル１５のプレーンパターン部２４の各要素Ｆ（ｉ）が受ける接触圧力を計算する（工程Ｓ５１）。図９は、プレーンパターン部２４の接触圧力の分布図である。図９のトレッドパターンは、図３及び図７で簡略化されたトレッドパターンとは異なっている。また、図９では、色が濃くなるほど、接地圧が大きいことを示している。

【0047】

本実施形態の工程Ｓ５１では、図６及び図７に示したプレーンパターン部２４を構成する第１要素２１及び第２要素２２を構成する各節点１８において、接触圧力がそれぞれ計算される。なお、工程Ｓ５１では、例えば、任意の要素（第１要素２１又は第２要素２２）の接触圧力が、その要素を構成する複数の節点１８で計算された接触圧力の平均値として特定されてもよい。接触圧力は、コンピュータ１に記憶される。

【0048】

［接地形状の輪郭を特定（第５工程）］
次に、本実施形態の第５工程Ｓ５では、コンピュータ１が、タイヤ２の接地形状の輪郭が特定される（工程Ｓ５２）。本実施形態の工程Ｓ５２では、先ず、図５に示されるように、タイヤモデル１５のプレーンパターン部２４のうち、路面モデル１６に接触している部分３１が特定される。接触している部分３１は、プレーンパターン部２４を構成する第１要素２１及び第２要素２２（図６及び図７に示す）のうち、路面モデル１６から受ける接触圧力がゼロよりも大きい第１要素２１及び第２要素２２で特定される。

【0049】

次に、本実施形態の工程Ｓ５２では、図５及び図９に示されるように、特定された路面モデル１６に接触している部分３１の輪郭３２が、タイヤ２（図２に示す）の接地形状の輪郭（外側の輪郭）として特定される。輪郭３２は、例えば、路面モデル１６に接触している第１要素２１及び第２要素２２を構成する節点１８（図７に示す）の座標値に基づいて特定されうる。輪郭３２は、コンピュータ１に記憶される。

【0050】

本実施形態の予測方法では、陸部９（図２に示す）を離散化した第１要素２１（陸部モデル４１）と、溝空間８ｓ（図２に示す）を離散化した第２要素２２（溝空間モデル４２）との双方を、路面モデル１６に接触させることができる。これにより、トレッド部２ａの溝８を含めたタイヤ２の接地形状を、容易に予測することが可能となる。一方、第２要素２２を含まないタイヤモデルを用いた従来の方法では、第１要素２１のみで特定される接地形状の輪郭（外側の輪郭）に基づいて、オペレータが、接地面内に存在する溝８の輪郭（外側の輪郭）３８（図９に示す）を補完する必要があった。このため、路面モデル１６に接触する第１要素２１の位置（タイヤモデルの回転によって変化する接地形状の輪郭）や、オペレータの裁量によって、予測されたタイヤ２の接地形状にバラツキが生じていた。本実施形態の予測方法では、上述のような補完が不要となるため、溝８を含めたタイヤ２の接地形状を、容易かつ高い精度で予測することが可能となる。

【0051】

［接地判断（第５工程）］
次に、本実施形態の第５工程Ｓ５では、コンピュータ１が、接触圧力が予め定められた閾値以上となる要素Ｆ（ｉ）を、路面モデル１６に接地すると判断する（工程Ｓ５３）。本実施形態の工程Ｓ５３では、タイヤモデル１５のプレーンパターン部２４のうち、路面モデル１６に接触している部分３１において、図７に示した第１要素２１と第２要素２２とがそれぞれ識別される。

【0052】

閾値は、要素Ｆ（ｉ）が路面モデル１６に接地すると判断可能なものであれば、適宜設定されうる。上述したように、路面に接地する陸部９（図２に示す）を離散化した第１要素２１には、陸部９（トレッドゴム）の物性が定義されている。このため、実際の陸部９と同様の接触圧力が計算されうる。一方、路面に接地しない溝空間８ｓ（図２に示す）を離散化した第２要素２２は、第１要素２１よりもヤング率が小さい物性が定義されているため、第１要素２１に比べて変形しやすい。このため、図９に示されるように、第２要素２２では、第１要素２１に比べて、路面モデル１６との接触圧力が低く計算される。したがって、閾値には、路面モデル１６に接触しているプレーンパターン部２４の要素（第１要素２１及び第２要素２２）のうち、第２要素２２の接触圧力の最大値よりも小さい値が設定されるのが望ましい。本実施形態の閾値は、例えば、５０ｋＰａに設定される。

【0053】

本実施形態の工程Ｓ５３では、接触圧力が予め定められた閾値以上となる要素Ｆ（ｉ）が特定されることにより、路面モデル１６に接触しているプレーンパターン部２４の要素Ｆ（ｉ）から、第１要素２１及び第２要素２２を区別することができる。これにより、本実施形態の予測方法は、接触圧力の違いに着目することで、図９に示したプレーンパターン部２４の接地形状３３から、図２及び図３に示したトレッド部２ａの溝８と陸部９（陸部モデル４１及び溝空間モデル４２）とを、容易に識別できる。路面モデル１６に接地すると判断された要素Ｆ（ｉ）（本例では、第１要素２１）は、コンピュータ１に記憶される。

【0054】

第１要素２１及び第２要素２２を確実に区別するために、物性を定義する第２工程Ｓ２では、第２要素２２のヤング率が、第１要素２１のヤング率の１／１００以下に定義されるのが望ましい。これにより、第１要素２１の接触圧力に比べて、第２要素２２の接触圧力を確実に低くすることができるため、第１要素２１及び第２要素２２を確実に区別することができる。一方、第２要素２２のヤング率が小さすぎても、第２要素２２の接触圧力が低くなりすぎて、第２要素２２と路面モデル１６との接触が判断できないおそれがある。したがって、第２要素２２のヤング率は、第１要素２１のヤング率の１／１０００以上に定義されるのが望ましい。

【0055】

上記の作用を効果的に発揮させるために、第２工程Ｓ２では、第２要素の密度が、１００kg/m³程度に設定されるのが望ましい。これにより、第２要素２２の接触圧力を相対的に小さくすることができる。また、第２要素２２の接触圧力が必要以上に低くなるのを防ぐために、第２要素の密度は、１．０kg/m³以上に設定されるのが望ましい。

【0056】

さらに、第２要素２２が第１要素２１の変形を妨げるのを防ぐために、第２工程Ｓ２では、第２要素２２のポアソン比が、０．０～０．１の範囲内で定義されるのが望ましい。これにより、第２要素２２は、第１要素２１の変形に対する抵抗を小さくでき、第１要素２１の変形に追従して変形することができる。

【0057】

［評価工程］
次に、本実施形態の予測方法では、タイヤ２（図２に示す）の予測された接地形状が、良好か否かが評価される（工程Ｓ６）。評価は、タイヤ２のカテゴリーや、タイヤ２に求められる性能（例えば、ウエット性能や、スノー性能など）等に基づいて、適宜実施されうる。

【0058】

工程Ｓ６において、接地形状が良好であると判断された場合（工程Ｓ６で「Ｙｅｓ」）、タイヤモデル１５の設計因子に基づいて、タイヤ２（図２に示す）が製造される（工程Ｓ７）。一方、接地形状が良好でないと判断された場合（工程Ｓ６で「Ｎｏ」）、タイヤの設計因子が変更され（工程Ｓ８）、第１工程Ｓ１～工程Ｓ６が再度実施される。

【0059】

本実施形態の予測方法では、トレッド部２ａの溝８（図２に示す）を含めたタイヤの接地形状を予測できるため、例えば、その接地形状において、ウエット性能やスノー性能等への影響が大きい溝８が配される割合（シー比など）を、容易かつ正確に予測できる。このため、タイヤの性能を適切に評価することができ、所望の性能を有するタイヤ２を、効率よくかつ確実に設計及び製造することが可能となる。なお、シー比は、トレッド部２ａの全ての溝を埋めた状態でのトレッド接地面積の合計に対する、溝面積の合計の比である。

【0060】

［第５工程（第２実施形態）］
これまでの実施形態では、タイヤモデル１５のプレーンパターン部２４の各要素（本例では、第１要素２１及び第２要素２２）が受ける接触圧力が閾値以上となる要素Ｆ（ｉ）が、路面モデル１６に接地すると判断されたが、このような態様に限定されない。図１０は、本発明の他の実施形態の第５工程Ｓ５の処理手順を示すフローチャートである。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、同一の符号が付され、説明が省略されることがある。

【0061】

［接触圧力の計算（第５工程）］
この実施形態の第５工程Ｓ５では、図５に示した路面モデル１６の各要素Ｇ（ｉ）が受ける接触圧力が計算される（工程Ｓ５４）。本実施形態の工程Ｓ５４では、路面モデル１６を構成する各要素Ｇ（ｉ）の節点２８において、接触圧力がそれぞれ計算される。なお、工程Ｓ５４では、例えば、任意の要素の接触圧力が、その要素Ｇ（ｉ）を構成する複数の節点２８で計算された接触圧力の平均値として特定されてもよい。接触圧力は、コンピュータ１に記憶される。

【0062】

［接地形状の輪郭を特定（第５工程）］
次に、本実施形態の第５工程Ｓ５では、コンピュータ１が、タイヤ２の接地形状の輪郭が特定される（工程Ｓ５５）。本実施形態の工程Ｓ５５では、先ず、路面モデル１６のうち、タイヤモデル１５のプレーンパターン部２４に接触している部分３１が特定される。接触している部分３１は、路面モデル１６の各要素Ｇ（ｉ）のうち、プレーンパターン部２４から受ける接触圧力がゼロ以上の要素Ｇ（ｉ）が特定される。

【0063】

次に、この実施形態の工程Ｓ５５では、特定されたプレーンパターン部２４に接触している部分３４の輪郭３５が、タイヤ２の接地形状の輪郭（外側の輪郭）として特定される。輪郭３５は、例えば、プレーンパターン部２４に接触している要素Ｇ（ｉ）の座標値に基づいて特定されうる。輪郭３５は、コンピュータ１に記憶される。

【0064】

この実施形態の予測方法では、これまでの実施形態と同様に、溝８を含めたタイヤ２（図２に示す）の接地形状を、容易かつ高い精度で予測することが可能となる。

【0065】

［接地判断（第５工程）］
次に、この実施形態の第５工程Ｓ５では、接触圧力が予め定められた閾値以上となる要素Ｇ（ｉ）を、路面モデル１６に接地すると判断する（工程Ｓ５６）。本実施形態の工程Ｓ５６では、路面モデル１６のうち、タイヤモデル１５のプレーンパターン部２４に接触している部分３４において、第１要素２１（図６に示す）に接触する要素Ｇ（ｉ）と、第２要素２２（図６に示す）に接触する要素Ｇ（ｉ）とが識別される。閾値は、これまでの実施形態と同様に設定されうる。

【0066】

この実施形態の工程Ｓ５６では、接触圧力が閾値以上となる要素Ｇ（ｉ）が特定されることにより、プレーンパターン部２４に接触する路面モデル１６において、第１要素２１に接触する要素Ｇ（ｉ）と、第２要素２２に接触する要素Ｇ（ｉ）とを区別できる。これにより、この実施形態の予測方法は、接触圧力の違いに着目することで、プレーンパターン部２４の接地形状３３（図９に示す）から、トレッド部２ａの溝８と陸部９（陸部モデル４１及び溝空間モデル４２）とを、容易に識別できる。路面モデル１６に接地すると判断された要素Ｇ（ｉ）（本例では、第１要素２１に接触する要素Ｇ（ｉ））は、コンピュータ１に記憶される。

【0067】

［第５工程（第３実施形態）］
これまでの実施形態の第５工程Ｓ５では、タイヤモデル１５のプレーンパターン部２４のうち、路面モデル１６に接触している部分の輪郭３２が、タイヤの接地形状３３の輪郭として特定されたが、このような態様に限定されない。図１１は、本発明のさらに他の実施形態のタイヤの接地形状３３の輪郭の特定を説明する概念図である。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、同一の符号が付され、説明が省略されることがある。

【0068】

この実施形態の第５工程Ｓ５では、路面モデル１６の表面１６ｓから、その法線方向に予め定められた距離Ｄ１を隔てた面３７で、タイヤモデル１５のプレーンパターン部２４をカットした輪郭（図示省略）が、タイヤ２の接地形状の輪郭として特定される。この実施形態の距離Ｄ１は、図２に示した陸部９（プレーンパターン部２４の外面）の９ｏと、溝底８ｄとの間の最短距離（溝深さ）Ｄ２よりも小さい値に設定される。

【0069】

この実施形態では、路面上の水膜や雪路等の軟弱路面に、トレッド部２ａ（図２に示す）が食い込んだときの接地形状の輪郭が予測されうる。また、距離Ｄ１が任意の値に設定されることにより、タイヤ半径方向の任意の位置でのシー比を求めることができるため、例えば、ウエット性能やスノー性能等を、より詳細に評価することが可能となる。

【0070】

これまでの実施形態のタイヤモデル１５は、タイヤ２のトレッドパターン１０（図２及び図３に示す）の全てが、プレーンパターン部２４としてモデリングされたが、このような態様に限定されない。タイヤモデル１５は、例えば、タイヤ周方向において、路面モデル１６に接触する領域のみが、プレーンパターン部２４としてモデリングされてもよい。これにより、タイヤモデル１５は、路面モデル１６に接触しない部分に、第２要素２２が設けられないため、例えば、負荷荷重条件Ｌに基づく変形等の計算精度を向上させることができる。

【0071】

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。

【実施例0072】

図４に示した処理手順に基づいて、タイヤの接地形状が予測された（実施例）。実施例では、先ず、コンピュータに、タイヤを有限個の要素で離散化したタイヤモデルが入力された。実施例では、陸部を複数の第１要素で離散化し、かつ、溝が形成する溝空間を複数の第２要素で離散化することで、トレッドパターンの少なくとも一部をプレーンパターン部としてモデリングされた。

【0073】

第２要素には、第１要素よりもヤング率が小さい物性が定義された。そして、実施例では、プレーンパターン部を路面モデルに接地させて、プレーンパターン部の接地形状が計算された。

【0074】

比較のために、従来の方法と同様に、第２要素を有さないタイヤモデルが作成された（比較例）。そして、比較例のタイヤモデルのトレッドパターン部を路面モデルに接地させて、トレッドパターン部の接地形状が計算された。共通仕様は、次のとおりである。
タイヤサイズ：２６５／７０Ｒ１７
内圧：５５０kPa
荷重（負荷荷重条件Ｌ）：５．６９kN
第２要素：
ヤング率：第１要素のヤング率の１／１０００
ポアソン比：０．００１
密度：第１要素の密度の１／１０

【0075】

図９は、実施例のプレーンパターン部の接触圧力の分布図である。図１２は、比較例のトレッドパターンの接触圧力の分布図である。テストの結果、実施例では、陸部を離散化した第１要素と、溝空間を離散化した第２要素との双方を、路面モデルに接触させることができた。一方、比較例では、溝空間に第２要素を有しないため、第１要素のみが路面モデルに接触した。したがって、実施例は、トレッド部の溝を含めたタイヤの接地形状を予測することができた。

【0076】

実施例では、第２要素に、第１要素よりもヤング率が小さい物性が定義されているので、接地する第１要素の変形が妨げられなかった。これにより、実施例の第１要素では、比較例の第１要素と同様の変形が計算された。

【0077】

実施例の第２要素は、ヤング率が小さく変形しやすいことから、第１要素に比べて、路面モデルとの接触圧力が低く計算された。このため、各要素の接触圧力の違いに着目することで、プレーンパターン部の接地形状から、トレッド部の溝と陸部とを容易に識別することができた。

【符号の説明】

【0078】

Ｓ１ 第１工程
Ｓ２ 第２工程
Ｓ４ 第４工程
Ｓ５ 第５工程

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】