特開 2024-77271 シミュレーション装置、シミュレーション方法、及びプログラム

(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】P2024077271

(43)【公開日】2024-06-07

(54)【発明の名称】シミュレーション装置、シミュレーション方法、及びプログラム

(51)【国際特許分類】

   G06F 30/23 20200101AFI20240531BHJP

   B60C 19/00 20060101ALI20240531BHJP

   G06F 30/15 20200101ALI20240531BHJP

【ＦＩ】

G06F30/23

B60C19/00 Z

G06F30/15

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022189262

(22)【出願日】2022-11-28

(71)【出願人】

【識別番号】000003148

【氏名又は名称】ＴＯＹＯ ＴＩＲＥ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001210

【氏名又は名称】弁理士法人ＹＫＩ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】山本 裕介

【テーマコード（参考）】

3D131

5B146

【Ｆターム（参考）】

3D131BB03

3D131BC55

3D131LA34

5B146AA05

5B146DJ01

5B146DJ02

5B146DJ07

5B146DJ11

5B146DJ14

(57)【要約】

【課題】タイヤの接地性能を計算するシミュレーション装置において、簡易、かつより高い精度で接地性能を予測できるようにする。
【解決手段】シミュレーション装置２０は、タイヤＦＥＭモデルを取得するモデル取得部と、予圧解析部５２と、接地解析部５５とを含む。予圧解析部は、ベルト部材の弾性率を常温の弾性率より所定以上高く設定すると共に、予圧を、実際の前記予圧工程における実予圧の２．８８～７．１４倍に設定することを含む予圧解析条件に基づいてタイヤＦＥＭモデルの予圧工程後の形状を計算する。接地解析部は、タイヤＦＥＭモデルのベルト部材を除く各部材について予圧解析部で設定された物性値と同じ物性値を設定すると共に、ベルト部材の弾性率を常温の弾性率に設定することを含む接地解析条件と、予圧工程後のタイヤＦＥＭモデルの形状とに基づいて、タイヤの接地性能を計算する。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

タイヤを複数の要素に分割したタイヤＦＥＭモデルを取得するモデル取得部と、
前記タイヤの加硫成形直後に行う予圧工程を模擬した予圧解析を実行する予圧解析部と、
前記予圧工程後の前記タイヤの接地状態を模擬した接地解析を実行する接地解析部と、を備え、
前記予圧解析部は、ベルト部材の弾性率を常温の弾性率より所定以上高く設定すると共に、予圧を、実際の前記予圧工程における実予圧の２．８８～７．１４倍に設定することを含む予圧解析条件に基づいて前記タイヤＦＥＭモデルの前記予圧工程後の形状を計算し、
前記接地解析部は、前記タイヤＦＥＭモデルの前記ベルト部材を除く各部材について前記予圧解析部で設定された物性値と同じ物性値を設定すると共に、前記ベルト部材の弾性率を常温の弾性率に設定することを含む接地解析条件と、前記予圧工程後の前記タイヤＦＥＭモデルの形状とに基づいて、前記タイヤの接地性能を計算する、
シミュレーション装置。

【請求項2】

前記タイヤは、前記ベルト部材として３枚以上の前記ベルト部材を含むタイヤであって、トラックまたはバス用、または小型トラック用のタイヤである、
請求項１に記載のシミュレーション装置。

【請求項3】

タイヤを複数の要素に分割したタイヤＦＥＭモデルを取得するステップと、
前記タイヤの加硫成形直後に行う予圧工程を模擬した予圧解析を実行するステップと、
前記予圧工程後の前記タイヤの接地状態を模擬した接地解析を実行するステップと、を含み、
前記予圧解析は、ベルト部材の弾性率を常温の弾性率より所定以上高く設定すると共に、予圧を、実際の前記予圧工程における実予圧の２．８８～７．１４倍に設定することを含む予圧解析条件に基づいて前記タイヤＦＥＭモデルの前記予圧工程後の形状を計算し、
前記接地解析は、前記タイヤＦＥＭモデルの前記ベルト部材を除く各部材について前記予圧解析で設定された物性値と同じ物性値を設定すると共に、前記ベルト部材の弾性率を常温の弾性率に設定することを含む接地解析条件と、前記予圧工程後の前記タイヤＦＥＭモデルの形状とに基づいて、前記タイヤの接地性能を計算する、
シミュレーション方法。

【請求項4】

前記タイヤは、前記ベルト部材として３枚以上の前記ベルト部材を含むタイヤであって、トラックまたはバス用、または小型トラック用のタイヤである、
請求項３に記載のシミュレーション方法。

【請求項5】

コンピュータにおいて、請求項３に記載のシミュレーション方法を実行させるためのプログラム。

【請求項6】

前記タイヤは、前記ベルト部材として３枚以上の前記ベルト部材を含むタイヤであって、トラックまたはバス用、または小型トラック用のタイヤである、
請求項５に記載のプログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、タイヤの接地性能を計算するシミュレーション装置、シミュレーション方法、及びプログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、タイヤの接地性能を計算するシミュレーション装置であって、タイヤの加硫成形直後に行う予圧工程を模擬した予圧解析において、弾性率の温度依存性が低いベルト部材の弾性率のみを予圧工程で高くし、接地解析では常温の弾性率に設定するように、予圧解析と接地解析とで条件を変える装置が記載されている。これにより、接地解析の解析条件で、多くの部材の弾性率を再設定する手間を軽減できるので、予圧工程後のタイヤの外面形状を高精度かつ簡易に再現して接地解析を実行できるとされている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２０－１００２０８号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、特許文献１のシミュレーション装置では、予圧解析でベルト部材の剛性を実際の剛性よりも上げるので、予圧解析におけるタイヤの変形が小さくなり、タイヤ実物の形状の再現度が十分ではない可能性がある。このため、簡易、かつより高い精度で接地性能を予測する面から改良の余地がある。

【0005】

本発明の目的は、タイヤの接地性能を計算するシミュレーション装置、シミュレーション方法、及びプログラムにおいて、簡易、かつより高い精度で接地性能を予測できるようにすることである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明に係るシミュレーション装置は、タイヤを複数の要素に分割したタイヤＦＥＭモデルを取得するモデル取得部と、前記タイヤの加硫成形直後に行う予圧工程を模擬した予圧解析を実行する予圧解析部と、前記予圧工程後の前記タイヤの接地状態を模擬した接地解析を実行する接地解析部と、を備え、前記予圧解析部は、ベルト部材の弾性率を常温の弾性率より所定以上高く設定すると共に、予圧を、実際の前記予圧工程における実予圧の２．８８～７．１４倍に設定することを含む予圧解析条件に基づいて前記タイヤＦＥＭモデルの前記予圧工程後の形状を計算し、前記接地解析部は、前記タイヤＦＥＭモデルの前記ベルト部材を除く各部材について前記予圧解析部で設定された物性値と同じ物性値を設定すると共に、前記ベルト部材の弾性率を常温の弾性率に設定することを含む接地解析条件と、前記予圧工程後の前記タイヤＦＥＭモデルの形状とに基づいて、前記タイヤの接地性能を計算する、シミュレーション装置である。

【0007】

本発明に係るシミュレーション方法は、タイヤを複数の要素に分割したタイヤＦＥＭモデルを取得するステップと、前記タイヤの加硫成形直後に行う予圧工程を模擬した予圧解析を実行するステップと、前記予圧工程後の前記タイヤの接地状態を模擬した接地解析を実行するステップと、を含み、前記予圧解析は、ベルト部材の弾性率を常温の弾性率より所定以上高く設定すると共に、予圧を、実際の前記予圧工程における実予圧の２．８８～７．１４倍に設定することを含む予圧解析条件に基づいて前記タイヤＦＥＭモデルの前記予圧工程後の形状を計算し、前記接地解析は、前記タイヤＦＥＭモデルの前記ベルト部材を除く各部材について前記予圧解析で設定された物性値と同じ物性値を設定すると共に、前記ベルト部材の弾性率を常温の弾性率に設定することを含む接地解析条件と、前記予圧工程後の前記タイヤＦＥＭモデルの形状とに基づいて、前記タイヤの接地性能を計算する、シミュレーション方法である。

【0008】

本発明に係るプログラムは、コンピュータにおいて、本発明に係るシミュレーション方法を実行させるためのプログラムである。

【発明の効果】

【0009】

本発明に係るシミュレーション装置、シミュレーション方法及びプログラムによれば、予圧解析条件で設定する予圧を、実予圧に対し適切な範囲で高くできる。これにより、予圧解析でベルト部材を常温の弾性率より高い弾性率に設定するのにもかかわらず、タイヤ断面の外周部について主要な３点を通過するように設定される曲率半径（３点Ｒ）の解析値を、実際のタイヤの値に一致または近似させることができる。この曲率半径は、タイヤの接地性能に大きく影響する。このため、簡易、かつより高い精度で接地性能を予測できる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】空気入りタイヤの一例の断面図である。

【図2】実施形態の１例のシミュレーション装置のブロック図である。

【図3】実施形態の１例のシミュレーション方法を示すフローチャートである。

【図4】予圧解析部において、予圧解析条件で設定する予圧と、３点Ｒの解析値の実測値に対する差の割合との関係を示すグラフである。

【図5】予圧解析条件で設定した予圧を実予圧の５倍としたときの、予圧工程後のタイヤＦＥＭモデルの断面図と、予圧工程後のタイヤの外面形状の実測値から得られたタイヤ断面図とを比較して示す図である。

【図6】図５において、曲率半径が３点Ｒである円弧を重ねた図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、図面を参照しながら、本発明に係るシミュレーション装置、シミュレーション方法及びプログラムの実施形態の一例について詳細に説明する。以下で説明する実施形態はあくまでも一例であって、本発明は以下の実施形態に限定されない。

【0012】

本実施形態のシミュレーション装置は、自動車等に用いられる空気入りタイヤの接地解析を簡易、かつより高い精度で行うものである。特に本実施形態では、予圧工程後のタイヤの形状を簡易、かつ高精度に再現し、その再現されたタイヤの形状に基づいて、タイヤに所定内圧及び所定荷重をかけて路面に接地させ、所定条件の下、接地性能を算出する。

【0013】

[タイヤの構成]
まず、図１を用いて、空気入りタイヤ１の構成を説明する。図１は、空気入りタイヤ１の一例の子午線断面図である。以下では、空気入りタイヤ１は、タイヤ１と記載する。なお、図１では、断面を示すハッチングは省略している。また、以下では、タイヤ軸方向をＸで、タイヤ径方向をＹで示す場合がある。

【0014】

タイヤ１は、タイヤ本体１０と、リム１２とを備える。タイヤ本体１０は、一対のビードコア１３間にカーカス１４が掛け渡され、カーカス１４の中間部の外周側に巻き付けられたベルト部材１５と、ベルト部材１５のタイヤ径方向Ｙ外側に設けられたトレッド１６とを有する。ベルト部材１５は、トレッド１６を補強する。トレッド１６のタイヤ軸方向Ｘ外側にはサイドウォール１７が連続している。サイドウォール１７のタイヤ径方向Ｙ内側には、ビード１８が連続している。ビード１８において、タイヤ本体１０がリム１２と接続され。

【0015】

リム１２は、タイヤ径方向Ｙ外側に向かって開口した段付きの凹形状を有する凹み１２ａを含む。リム１２は、アルミニウム合金製、マグネシウム合金製、または鋼鉄製などの金属製である。

【0016】

本例のシミュレーション装置は、上述の特許文献１に記載された構成と同様に、タイヤ本体１０の外面形状を再現する際に予圧工程が考慮される。予圧工程は、タイヤ１の加硫成形後にタイヤを金型から取り出した後、自然冷却で温度低下するときに生じる熱収縮を避けるために、タイヤの加硫成形直後に、タイヤに予圧となる空気圧を付加して、タイヤの内圧を上げながら温度低下をさせる工程である。

【0017】

この際、シミュレーション装置は、予圧工程を模擬した予圧解析において、弾性率の温度依存性が低いベルト部材１５の弾性率のみを予圧工程で常温の弾性率より高くし、接地解析では常温の弾性率に設定するように、予圧解析と接地解析とで条件を変える。これにより、接地解析の解析条件で、多くの部材の弾性率を再設定する手間を軽減しながら、タイヤの接地性能を予測できる。

【0018】

一方、予圧解析で単にベルト部材１５の剛性を実際の剛性よりも上げた場合には、予圧解析におけるタイヤの変形が小さくなり、タイヤ実物の形状の再現度が十分ではない可能性がある。これにより、簡易、かつより高い精度で接地性能を予測する面から改良の余地がある。

【0019】

本発明の発明者は、このような問題について鋭意分析した結果、予圧解析でベルト部材１５の剛性を実際の剛性よりも上げるのにもかかわらず、予圧解析条件で設定する予圧として実予圧を用いていることが、予圧解析でタイヤの変形が小さくなり、タイヤ実物の形状の再現度が十分ではないことの原因であると考えた。一方、予圧解析で設定する予圧が高すぎるとタイヤの変形が大きくなりすぎると考えた。そこで、本発明の発明者は鋭意分析した結果、シミュレーション装置において、予圧解析条件で設定する予圧を、実際の予圧工程における実予圧の２．８８～７．１４倍に設定し、そのことを含む予圧解析条件に基づいてタイヤＦＥＭモデルの予圧工程後の形状を計算する構成を考えるに至った。この構成によれば、予圧解析でベルト部材を常温の弾性率より高い弾性率に設定するのにもかかわらず、後述のように、簡易、かつより高い精度でタイヤの接地性能を予測できる。以下、実施形態の構成をより具体的に説明する。

【0020】

[シミュレーション装置]
図２は、実施形態の１例のシミュレーション装置２０のブロック図である。シミュレーション装置２０は、プロセッサ及びメモリを含む制御装置５０を備えたコンピュータで構成され、タイヤの接地解析を実行する。シミュレーション装置は、１つのコンピュータで構成されてもよく、また、複数のコンピュータで構成されてもよい。また、シミュレーション装置の機能の一部が、通信網を介して接続されるサーバー等に存在していてもよい。

【0021】

シミュレーション装置２０は、入力装置２２と、表示装置３０と、記憶部４０と、制御装置５０とを含む。入力装置２２は、シミュレーションの実行に必要な情報を入力するための入力インターフェイスであって、例えば、キーボード、マウス、タッチパネル等により構成される。ユーザは、入力装置２２を介して解析条件、タイヤモデルの作成条件等を制御装置５０に入力できる。

【0022】

表示装置３０は、入力装置２２を用いた入力情報の画像、解析結果等の出力画像等を表示するディスプレイであり、例えば、液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ等により構成される。

【0023】

記憶部４０は、制御装置５０で稼働するプログラムや、解析のためのモデル生成に必要なデータ等が記録されている。

【0024】

制御装置５０は、タイヤのＦＥＭ（Finite Element Method）モデルを作成するＦＥＭモデリング部５１と、予圧解析を実行する予圧解析部５２と、接地解析を実行する接地解析部５５とを含む。これらは、ハードウェア資源であるプロセッサと、記憶部４０などに記録されるソフトウェアであるプログラムとの協働により実現される。ＦＥＭモデリング部５１は、モデル取得部に相当する。

【0025】

ＦＥＭモデリング部５１は、加硫成形金型（図示せず）の内面形状に対応する外面形状を有するタイヤを複数の要素に分割したタイヤＦＥＭモデルＭ１を取得する。タイヤＦＥＭモデルＭ１は、例えば入力装置２２により入力されるモデル作成条件として、加硫成形金型の内面形状の情報に基づいて作成される。加硫成形金型の内面形状の情報は、予め記憶部４０に記録されていてもよい。

【0026】

予圧解析部５２は、タイヤの加硫成形直後に行う予圧工程を模擬した予圧解析を実行する。予圧解析部５２は、予圧解析条件設定部５３と、予圧解析演算部５４とを含んでいる。予圧解析条件設定部５３は、予圧解析の解析条件を設定する部分である。予圧解析条件設定部５３によって、例えば、トレッドゴム、サイドウォールゴム、ビード１８、ベルト部材１５、カーカス１４等、タイヤを構成する構成材料の物性値や、各種境界条件が設定される。ここで、ベルト部材１５の弾性率は、常温の弾性率よりも所定以上高く設定される。例えば、ベルト部材１５の弾性率は、常温の弾性率よりも所定倍数以上、または所定量以上高く設定される。ベルト部材１５以外の部材の弾性率は常温の弾性率に設定される。

【0027】

好ましくは、予圧解析条件設定部５３は、ベルト部材１５の弾性率を常温の弾性率よりも２倍以上高く設定する。より好ましくは、予圧解析条件設定部５３は、ベルト部材１５の弾性率を常温の弾性率よりも１０倍以上高く設定する。構成部材の弾性率の設定は、トレッドゴム等、ゴム部材の種類に応じて決定されてもよい。

【0028】

さらに、予圧解析条件設定部５３は、予圧工程でタイヤに付与する予圧を、実際の予圧工程における実予圧の２．８８～７．１４倍に設定する。これにより、予圧解析条件で設定する予圧を、実予圧に対し適切な範囲で高くできる。このため、予圧解析でベルト部材１５を常温の弾性率より高い弾性率に設定するのにもかかわらず、タイヤ断面の外周部について主要な３点を通過するように設定される曲率半径である３点Ｒの予圧工程後の解析値を、実際のタイヤの３点Ｒの値に一致または近似させることができる。予圧解析での予圧を上記の範囲に設定した理由は、後で詳しく説明する。

【0029】

ここで、「３点Ｒ」は、タイヤの子午線断面において、外周部の３点、具体的には、トレッド１６の接地面のタイヤ軸方向Ｘ中央の点（例えば図１の点Ｐ１）と、タイヤ軸方向Ｘ両端の接地端（例えば図１の点Ｐ２、点Ｐ３）とを通過するように設定される円弧αの曲率半径Ｒａである。この３点Ｒは、タイヤの接地性能を算出する際に必要となるタイヤの接地形状に大きく影響するので、３点Ｒは接地性能に大きく影響する。このため、３点Ｒの解析値が、実際の値に一致、または近似する場合には、接地性能を高精度に予測できる。

【0030】

ここで、「接地端」とは、未使用のタイヤを正規リムに装着して所定の内圧となるように空気を充填した状態で、所定の内圧における所定の荷重の負荷を加えたときに平坦な路面に接地する領域のタイヤ軸方向両端を意味する。

【0031】

ここで、「正規リム」とは、タイヤ規格により定められたリムであって、ＪＡＴＭＡであれば「標準リム」、ＴＲＡであれば「Design Rim」、ＥＴＲＴＯであれば「Measuring Rim」である。

【0032】

予圧解析演算部５４は、予圧解析条件設定部５３によって設定された解析条件に基づいてタイヤＦＥＭモデルＭ１の予圧工程後の形状を計算する。予圧解析演算部５４は、予圧工程を模擬すべく、ビード１８を拘束した状態で、付加する内圧である予圧を付与してタイヤＦＥＭモデルＭ１を変形させる。これにより、変形後のタイヤＦＥＭモデルＭ２の外面形状は、ＦＥＭモデリング部５１で取得されたタイヤＦＥＭモデルＭ１の外面形状から、僅かに膨張する。

【0033】

一方、ベルト部材１５の弾性率が常温のベルト部材１５の弾性率より高く設定されている。このため、トレッド１６においては膨張量が小さく、サイドウォール１７（特にショルダー部分）において膨張量が大きい。そして、計算された予圧工程後のタイヤＦＥＭモデルＭ２の外面形状を自然状態の形状として、後述の接地解析が行われる。

【0034】

接地解析部５５は、予圧工程後のタイヤの接地状態を模擬した接地解析を実行する。接地解析部５５は、接地解析条件設定部５６と、接地解析演算部５７とを含んでいる。

【0035】

接地解析条件設定部５６は、接地解析の条件を設定する。接地解析条件設定部５６によって、例えば、タイヤの構成部材の物性値や各種境界条件が設定される。特に、接地解析条件は、予圧解析演算部５４で計算された予圧工程後のタイヤＦＥＭモデルＭ２のうち、ベルト部材１５を除く各部材について、予圧解析条件設定部５３において設定された物性値と同じ物性値を設定するとともに、ベルト部材１５の弾性率を常温の弾性率に設定することを含む。

【0036】

そして、接地解析条件設定部５６は、予圧工程後のタイヤＦＥＭモデルＭ２を自然状態の形状として、当該モデルに所定内圧及び所定荷重をかけて路面に接地させるように境界条件を設定する。

【0037】

接地解析演算部５７は、接地解析条件設定部５６において設定された接地解析条件、及び予圧工程後のタイヤＦＥＭモデルＭ２の形状に基づいて、タイヤの接地性能を計算する。タイヤの接地性能の計算では、接地形状や接地圧などが算出される。

【0038】

これにより、接地形状や接地圧分布が正確に予測されるので、タイヤの転がり抵抗特性、摩耗特性、耐久特性、操縦安定性、振動乗り心地特性、ウェット特性、および騒音特性等を正確に予測できる。

【0039】

[シミュレーション方法及びプログラム]
図３は、実施形態の１例のシミュレーション方法を示すフローチャートである。本例のシミュレーション方法では、まず、ステップＳ１０において、ＦＥＭモデリング部５１が、タイヤを複数の要素に分割した上記のタイヤＦＥＭモデルＭ１を取得する。

【0040】

次いで、ステップＳ１２において、予圧解析条件設定部５３が、上記のように予圧解析における各部材の物性値や各種境界条件等の予圧解析条件を設定する。特に、予圧解析条件は、上記のように、ベルト部材１５の弾性率を常温の弾性率より所定以上高く設定し、その他の部材の弾性率を常温の弾性率に設定すると共に、予圧を、実際の予圧工程における実予圧の２．８８～７．１４倍に設定することを含む。

【0041】

次いで、ステップＳ１４において、予圧解析演算部５４が、上記のように予圧解析条件に基づいて予圧解析を実行し、タイヤＦＥＭモデルの予圧工程後の形状を計算する。

【0042】

次いで、ステップＳ１６において、接地解析条件設定部５６が、接地解析条件を設定する。接地解析条件は、上記のように、タイヤＦＥＭモデルのベルト部材１５を除く各部材について予圧解析で設定された物性値と同じ物性値を設定すると共に、ベルト部材１５の弾性率を常温の弾性率に設定することを含む。

【0043】

次いで、ステップＳ１８において、接地解析演算部５７が、上記のように、設定された接地解析条件と、予圧工程後のタイヤＦＥＭモデルの形状とに基づいて、タイヤの接地性能を計算する。

【0044】

次いで、ステップＳ２０において、表示装置３０が、接地形状や接地圧等のタイヤの接地性能の解析結果を出力して、シミュレーション方法の処理を終了する。

【0045】

また、シミュレーション装置には、上記のシミュレーション方法を実行させるためのプログラムが、記憶部４０に記録されている。

【0046】

[予圧解析における予圧範囲の設定理由]
次に、実施形態で上記のように、予圧解析の予圧工程でタイヤに付与する予圧範囲を、実際の予圧工程における実予圧の２．８８～７．１４倍に設定した理由を説明する。

【0047】

まず、本発明の発明者は、予圧解析でベルト部材１５の剛性を実際の剛性よりも上げた場合に、予圧解析におけるタイヤの変形が小さくなり、タイヤ実物の形状の再現度が十分ではないことから、予圧解析で設定する予圧を実予圧より適切な範囲で大きくすることにより、再現度を上げられる可能性があると考えた。

【0048】

そして、発明者は、その適切な範囲を求めるために、表１の「解析」の欄で示すように、予圧解析で設定する予圧を、０、２ｋｇｆ/ｃｍ^２、６ｋｇｆ/ｃｍ^２、１０ｋｇｆ/ｃｍ^２、１４ｋｇｆ/ｃｍ^２、２０ｋｇｆ/ｃｍ^２の６種類で異ならせ、予圧工程後のタイヤＦＥＭモデルを作成した。また、そのモデルの外径、タイヤ軸方向Ｘ全長、及び３点Ｒを計算した。表１では、「総幅」がタイヤ軸方向Ｘ全長を表している。また、解析で用いるタイヤのタイヤサイズは、２０５／８５Ｒ１６とした。後述の図５、図６では、予圧が１０ｋｇｆ/ｃｍ^２のときのタイヤＦＥＭモデルの外径ｄ１（図５）及びタイヤ軸方向Ｘ全長Ｗ１（図５）と、３点ＲであるＲ１（図６）とを示している。

【0049】

【表1】

【0050】

さらに、発明者は、解析で用いたタイヤのモデル作成条件と同じ条件で作製された実際のタイヤの外径、タイヤ軸方向全長及び３点Ｒを実測した。このとき、予圧工程での実予圧は、２ｋｇｆ/ｃｍ^２とした。

【0051】

そして、実際のタイヤの外径、タイヤ軸方向Ｘ全長及び３点Ｒの実測値と、上記の６種類の予圧で作成されたタイヤＦＥＭモデルの外径、タイヤ軸方向Ｘ全長及び３点Ｒとの比較を行った。

【0052】

表１では、「実測」の欄に、実際のタイヤの外径、タイヤ軸方向Ｘ全長及び３点Ｒの実測値を示している。また、「対実測[％]」の欄に、６種類の予圧で作成されたタイヤＦＥＭモデルの外径、タイヤ軸方向全長及び３点Ｒについて、解析値の実測値に対する差の割合(％)を計算した結果を示している。表１の太線枠部分で示すように、解析で設定する予圧を１０ｋｇｆ/ｃｍ^２と、実予圧（２ｋｇｆ/ｃｍ^２）の５倍とした解析結果によれば、３点Ｒの解析値の実測値に対する差の割合を－０．５９％と十分に小さくできることを確認できた。

【0053】

また、発明者は、図４に示すように、６種類の解析での予圧とそれに対応する、３点Ｒの解析値の実測値に対する差の割合との関係を示したグラフを作成した。このグラフの結果から、発明者は、３点Ｒの解析値の実測値に対する差の割合、すなわち｛（（３点Ｒの解析値）－（３点Ｒの実測値））／（３点Ｒの実測値）｝×１００（％）を、０から正負の両側で５％以内の目標域に抑えるために、解析での予圧を図４のＣ１からＣ２の範囲に対応して、実予圧との関係で設定する必要があると考えた。Ｃ１は、５．７６ｋｇｆ/ｃｍ^２である。Ｃ２は、４．２８ｋｇｆ/ｃｍ^２である。このことから、予圧解析の予圧範囲を、実予圧（２ｋｇｆ/ｃｍ^２）の２．８８～７．１４倍の範囲に設定することにより、３点Ｒの予圧工程後の解析値を、実際のタイヤの３点Ｒの値に一致または近似させることができると考えた。

【0054】

図５は、表１の解析結果のうち、設定予圧を実予圧の５倍である１０ｋｇｆ/ｃｍ^２としたときの、予圧工程後のタイヤＦＥＭモデルの断面の外形を、実線Ｄ１で示している。図５では、表１の解析結果のうち、設定予圧が０の予圧工程後のタイヤＦＥＭモデルの断面の外形を、破線Ｄ２で示している。また、実際のタイヤの実測値を細線Ｄ３で示している。図５から分かるように、設定予圧が０の場合、すなわち予圧が付与されない場合には、加硫成形後のタイヤが自然冷却で熱収縮するので、トレッド表面の特にショルダー部分で、タイヤ外形がタイヤ内径側に小さくなっている。これにより、３点Ｒが小さくなる。

【0055】

一方、設定予圧が実予圧の５倍である場合には、適切な予圧がタイヤに付与される。これにより、解析で取得された接地面形状から得られる３点Ｒを、実際のタイヤのトレッド１６の接地面形状から得られる３点Ｒに略一致させることができた。

【0056】

図６は、図５において、曲率半径が３点Ｒである円弧を重ねた図を示している。図６の太実線Ｄ４が、設定予圧が実予圧の５倍の場合の予圧工程後のタイヤＦＥＭモデルから得られた円弧であって、３点ＲとしてＲ１を有する円弧を示している。この３点Ｒは、図６の太実線Ｄ４の円弧のタイヤ径方向Ｙ内側縁までの曲率半径である。この３点ＲのＲ１は、実際のタイヤの実測値から得られた３点Ｒと略一致している。

【0057】

［他のタイヤサイズでの評価結果］
表２は、表１のタイヤサイズとは異なるサイズである２０５／８０Ｒ１７．５において、設定予圧を実予圧の５倍としたときの、予圧工程後のタイヤＦＥＭモデルの外径、タイヤ軸方向Ｘ全長、及び３点Ｒの解析値を示している。表２では、実際のタイヤの外径、タイヤ軸方向Ｘ全長、及び３点Ｒの実測値も示している。表２では、外径、タイヤ軸方向Ｘ全長、及び３点Ｒについて、解析値の実測値に対する差の割合（％）も示している。

【0058】

【表2】

【0059】

表２に示した評価結果から分かるように、表２のようにタイヤサイズを表１の場合と異ならせた場合でも、３点Ｒの解析値の実測値に対する差の割合を、２．３％と、５％以内に収めることができた。これにより、本発明の効果を確認できた。

【0060】

また、本実施形態のシミュレーション装置、シミュレーション方法、及びプログラムを適用するタイヤは、種々の形状及び寸法のタイヤとすることができる。一方、本実施形態の構成によれば、ベルト部材の弾性率にかかわらず、簡易、かつより高い精度で接地性能を予測できる。これにより、本実施形態の構成を適用するタイヤは、ベルト部材として３枚以上のベルト部材を含むタイヤであって、トラックまたはバス用、または小型トラック用のタイヤとすることが好ましい。

【符号の説明】

【0061】

１ 空気入りタイヤ（タイヤ）、１０ タイヤ本体、１２ リム、１２ａ 凹み、１３ ビードコア、１４ カーカス、１５ ベルト部材、１６ トレッド、１７ サイドウォール、１８ ビード、２０ シミュレーション装置、２２ 入力装置、３０ 表示装置、４０ 記憶部、５０ 制御装置、５１ ＦＥＭモデリング部、５２ 予圧解析部、５３ 予圧解析条件設定部、５４ 予圧解析演算部、５５ 接地解析部、５６ 接地解析条件設定部、５７ 接地解析演算部。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】