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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-01-10
(45)【発行日】2024-01-18
(54)【発明の名称】タイヤモデル作成方法、およびタイヤモデル作成装置
(51)【国際特許分類】
G01M 17/02 20060101AFI20240111BHJP
G01B 11/24 20060101ALI20240111BHJP
G06F 30/10 20200101ALI20240111BHJP
B60C 19/00 20060101ALI20240111BHJP
【ＦＩ】
G01M17/02
G01B11/24 A
G06F30/10
B60C19/00 H
B60C19/00 Z
【請求項の数】
8
(21)【出願番号】P 2020001251
(22)【出願日】2020-01-08
(65)【公開番号】P2021110578
(43)【公開日】2021-08-02
【審査請求日】2022-12-05
(73)【特許権者】
【識別番号】000006714
【氏名又は名称】横浜ゴム株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100152984
【弁理士】
【氏名又は名称】伊東 秀明
(74)【代理人】
【識別番号】100148080
【弁理士】
【氏名又は名称】三橋 史生
(74)【代理人】
【識別番号】100181179
【弁理士】
【氏名又は名称】町田 洋一郎
(74)【代理人】
【識別番号】100197295
【弁理士】
【氏名又は名称】武藤 三千代
(72)【発明者】
【氏名】児玉 勇司
【審査官】岩永 寛道
(56)【参考文献】
【文献】特開２００６－０２１６４８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１４－０２０８０７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００８－１２２０９８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００５－００１６４９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００６－０１７５７４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０３－０６３５０４（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０１Ｍ １７／０２
Ｂ６０Ｃ １／００－ １９／１２
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
複数の基材を有し、互いに分離可能な接地台にタイヤを所定の内圧とし、かつ所定の荷重負荷で接触させる接触工程と、前記接地台において、前記タイヤが接地している領域以外の前記基材を除去する除去工程と、
前記タイヤを前記接地台に載せた状態で、タイヤ外形状を計測する計測工程と、
前記タイヤ外形状の計測データを使用して、タイヤを表す、コンピューターで数値解析可能な要素で構成されたシミュレーション用タイヤモデルを作成する作成工程とを有することを特徴とするタイヤモデル作成方法。
【請求項2】
前記接地台を構成する複数の前記基材の１つ当たりの面積が、１～４００ｍｍ２である、請求項１に記載のタイヤモデル作成方法。
【請求項3】
前記シミュレーション用タイヤモデルは、多角形で構成される、請求項１または２に記載のタイヤモデル作成方法。
【請求項4】
前記計測工程は、レーザー光または超音波を用いて、前記タイヤ外形状を計測する工程である、請求項１～３のいずれか１項に記載のタイヤモデル作成方法。
【請求項5】
複数の基材を有し、互いに分離可能な接地台と、前記接地台にタイヤを所定の内圧とし、かつ所定の荷重負荷で接触させた状態で、前記接地台において、前記タイヤが接地している領域以外の前記基材を除去する除去部と、
前記タイヤを前記接地台に載せた状態で、タイヤ外形状を計測する計測部と、
前記タイヤ外形状の計測データを使用して、タイヤを表す、コンピューターで数値解析可能な要素で構成されたシミュレーション用タイヤモデルを作成する作成部とを有することを特徴とするタイヤモデル作成装置。
【請求項6】
前記接地台を構成する複数の前記基材の１つ当たりの面積が、１～４００ｍｍ２である、請求項５に記載のタイヤモデル作成装置。
【請求項7】
前記作成部で作成されるシミュレーション用タイヤモデルは、多角形で構成される、請求項５又は６に記載のタイヤモデル作成装置。
【請求項8】
前記計測部は、レーザー光または超音波を用いて、前記タイヤ外形状を計測する、請求項５～７のいずれか１項に記載のタイヤモデル作成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、コンピューターを用いた、数値シミュレーションに利用されるタイヤモデルを作成するタイヤモデル作成方法、およびタイヤモデル作成装置に関し、特に、精度よくモデル化したタイヤモデルを作成するタイヤモデル作成方法、およびタイヤモデル作成装置に関する。
【背景技術】
【0002】
現在、コンピューターが解析可能なタイヤモデル等を作成し、タイヤ等の性能を数値シミュレーションする方法が提案されている。数値シミュレーションには、タイヤを有限個の要素に分割して得られたタイヤモデルが必要である。タイヤモデルを得るために、タイヤを計測する必要がある。
例えば、特許文献１には、タイヤの表面に格子面を設け、格子面の形状を測定することによってタイヤの形状を測定するタイヤの形状測定装置が記載されている。特許文献１のタイヤの形状測定装置は、タイヤを回転させる回転手段と、回転手段によって回転するタイヤの格子面の画像を、異なる場所から入力するための複数の画像入力手段と、複数の画像入力手段によって入力した複数の格子面の画像から格子面の各点の位置を求める位置算出手段と、位置算出手段によって測定された格子面の各点の位置から、格子面が設けられたタイヤの形状を再生するタイヤ形状再生手段とよりなる。
例えば、特許文献１には、タイヤの表面に格子面を設け、格子面の形状を測定することによってタイヤの形状を測定するタイヤの形状測定装置が記載されている。特許文献１のタイヤの形状測定装置は、タイヤを回転させる回転手段と、回転手段によって回転するタイヤの格子面の画像を、異なる場所から入力するための複数の画像入力手段と、複数の画像入力手段によって入力した複数の格子面の画像から格子面の各点の位置を求める位置算出手段と、位置算出手段によって測定された格子面の各点の位置から、格子面が設けられたタイヤの形状を再生するタイヤ形状再生手段とよりなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特許平１０－３８５３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
昨今、自動車の低燃費性能として空気抵抗の低減要求が厳しくなってきている。タイヤを変えると自動車の空気抵抗が大幅に悪化する場合があることがわかってきており、数値シミュレーションによりタイヤの空力的影響を調査する必要性が増している。このため、数値シミュレーションでは、タイヤの変形状態を精密にモデル化する必要がある。
特許文献１に、タイヤの転動時のサイド部形状が示されている（特許文献１の図６参照）。しかしながら、特許文献１ではトレッドと路面との接触領域まで測定できておらず、数値シミュレーションに必要なタイヤの変形状態を精密にモデル化できない。
特許文献１に、タイヤの転動時のサイド部形状が示されている（特許文献１の図６参照）。しかしながら、特許文献１ではトレッドと路面との接触領域まで測定できておらず、数値シミュレーションに必要なタイヤの変形状態を精密にモデル化できない。
【0005】
本発明の目的は、コンピューターによる、数値シミュレーションに利用される、タイヤモデルを精度よくモデル化するタイヤモデル作成方法、およびタイヤモデル作成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上述の目的を達成するために、本発明の第１の態様は、複数の基材を有し、互いに分離可能な接地台にタイヤを所定の内圧とし、かつ所定の荷重負荷で接触させる接触工程と、接地台において、タイヤが接地している領域以外の基材を除去する除去工程と、タイヤを接地台に載せた状態で、タイヤ外形状を計測する計測工程と、タイヤ外形状の計測データを使用して、タイヤを表す、コンピューターで数値解析可能な要素で構成されたシミュレーション用タイヤモデルを作成する作成工程とを有することを特徴とするタイヤモデル作成方法を提供するものである。
【0007】
接地台を構成する複数の基材の１つ当たりの面積が、１～４００ｍｍ２であることが好ましい。
接地台の高さは、５ｍｍ～タイヤ直径の範囲であることが好ましい。
シミュレーション用タイヤモデルは、多角形で構成されることが好ましい。
計測工程は、レーザー光または超音波を用いて、タイヤ外形状を計測する工程であることが好ましい。
接地台の高さは、５ｍｍ～タイヤ直径の範囲であることが好ましい。
シミュレーション用タイヤモデルは、多角形で構成されることが好ましい。
計測工程は、レーザー光または超音波を用いて、タイヤ外形状を計測する工程であることが好ましい。
【0008】
本発明の第２の態様は、複数の基材を有し、複数の基材は互いに分離可能である接地台と、接地台にタイヤを所定の内圧とし、かつ所定の荷重負荷で接触させた状態で、接地台において、タイヤが接地している領域以外の基材を取り除く除去部と、タイヤを接地台に載せた状態で、タイヤ外形状を計測する計測部と、タイヤ外形状の計測データを使用して、タイヤを表す、コンピューターで数値解析可能な要素で構成されたシミュレーション用タイヤモデルを作成する作成部とを有することを特徴とするタイヤモデル作成装置を提供するものである。
【0009】
接地台を構成する複数の基材の１つ当たりの面積が、１～４００ｍｍ２であることが好ましい。
接地台の高さは、５ｍｍ～タイヤ直径の範囲であることが好ましい。
作成部で作成されるシミュレーション用タイヤモデルは、多角形で構成されることが好ましい。
計測部は、レーザー光または超音波を用いて、タイヤ外形状を計測することが好ましい。
接地台の高さは、５ｍｍ～タイヤ直径の範囲であることが好ましい。
作成部で作成されるシミュレーション用タイヤモデルは、多角形で構成されることが好ましい。
計測部は、レーザー光または超音波を用いて、タイヤ外形状を計測することが好ましい。
【発明の効果】
【0010】
本発明によれば、コンピューターによる、数値シミュレーションに利用される、タイヤモデルを精度よくモデル化できる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【図1】本発明の実施形態のタイヤモデル作成方法に利用されるタイヤモデル作成装置の一例を示す模式図である。
【図2】（ａ）は接地台の第１の例を示す模式的斜視図であり、（ｂ）は接地台の第２の例を示す模式的斜視図であり、（ｃ）は接地台の第３の例を示す模式図である。
【図3】（ａ）は本発明の実施形態のタイヤモデル作成方法で作成されたタイヤモデルの一例を示す模式図であり、（ｂ）は本発明の実施形態のタイヤモデル作成方法で作成されたタイヤモデルの他の例を示す模式図である。
【図4】（ａ）は本発明の実施形態のタイヤモデル作成方法で作成されたタイヤモデルの一例を示す模式図であり、（ｂ）は本発明の実施形態のタイヤモデル作成方法で作成されたタイヤモデルの他の例を示す模式図である。
【図5】（ａ）～（ｃ）は本発明の実施形態のタイヤモデル作成方法を工程順に示す模式的斜視図である。
【図6】（ａ）は従来のタイヤの計測方法の第１の例を示す模式図であり、（ｂ）は従来のタイヤの計測方法の第２の例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【0012】
以下に、添付の図面に示す好適実施形態に基づいて、本発明のタイヤモデル作成方法、およびタイヤモデル作成装置を詳細に説明する。
なお、以下に説明する図は、本発明を説明するための例示的なものであり、以下に示す図に本発明が限定されるものではない。
なお、以下に説明する図は、本発明を説明するための例示的なものであり、以下に示す図に本発明が限定されるものではない。
【0013】
［タイヤモデル作成装置］
図１は本発明の実施形態のタイヤモデル作成方法に利用されるタイヤモデル作成装置の一例を示す模式図である。図２（ａ）は接地台の第１の例を示す模式的斜視図であり、（ｂ）は接地台の第２の例を示す模式的斜視図である。
本実施形態のタイヤモデル作成方法には、図１に示すタイヤモデル作成装置１０が用いられる。タイヤモデル作成方法は、図１に示すタイヤモデル作成装置１０に限定されるものではない。また、タイヤモデル作成方法の各工程を手順としてコンピューターに実行させるためのプログラムが利用される。以下、タイヤモデル作成装置１０のことを、単に作成装置１０という。
図１は本発明の実施形態のタイヤモデル作成方法に利用されるタイヤモデル作成装置の一例を示す模式図である。図２（ａ）は接地台の第１の例を示す模式的斜視図であり、（ｂ）は接地台の第２の例を示す模式的斜視図である。
本実施形態のタイヤモデル作成方法には、図１に示すタイヤモデル作成装置１０が用いられる。タイヤモデル作成方法は、図１に示すタイヤモデル作成装置１０に限定されるものではない。また、タイヤモデル作成方法の各工程を手順としてコンピューターに実行させるためのプログラムが利用される。以下、タイヤモデル作成装置１０のことを、単に作成装置１０という。
【0014】
作成装置１０は、接地台１２と、ステージ１４と、タイヤ支持部１６と、除去部１８と計測部２０と、制御部２２とを有する。さらに、作成部２４、メモリ２６、入力部２７および表示部２８を有する。ステージ１４と、タイヤ支持部１６と、除去部１８と、計測部２０と、作成部２４と、メモリ２６と、入力部２７と、表示部２８とは制御部２２に接続されている。制御部２２は、計測部２０、作成部２４、メモリ２６および表示部２８の動作を管理するとともに、入力部２７からの入力に応じて、計測部２０、作成部２４、メモリ２６および表示部２８に特定の動作を実行させるものである。
【0015】
接地台１２は、タイヤ３０を計測する際に載せる台である。接地台１２は、図２（ａ）に示すように複数の基材１３を有する。複数の基材１３は、例えば、四角柱であり、すき間なく接して配置されている。接地台１２を構成する複数の基材１３は、互いに分離可能である。基材１３は、四角柱に限定されるものではなく、三角柱でも、六角柱でもよく、これらが混在していてもよい。
なお、分離可能とは、例えば、基材１３同士が、接着剤等を介することなく単に接触していることである。また、分離可能とは、基材１３同士が、例えば、磁石（磁力）により接触する構成、基材１３に設けられた係合突起により接触する構成でもよい。
接地台１２におけるタイヤ３０の接地領域の大きさは、タイヤ３０のサイズ、タイヤ３０の内圧（空気圧）、およびタイヤ３０の荷重負荷条件に応じて変わるため、容易に分離でき、かつ容易にまとめることができることが好ましい。このため、接地台１２としては、上述のように基材１３同士が接着剤等を介することなく単に接触している形態が好ましい。
なお、分離可能とは、例えば、基材１３同士が、接着剤等を介することなく単に接触していることである。また、分離可能とは、基材１３同士が、例えば、磁石（磁力）により接触する構成、基材１３に設けられた係合突起により接触する構成でもよい。
接地台１２におけるタイヤ３０の接地領域の大きさは、タイヤ３０のサイズ、タイヤ３０の内圧（空気圧）、およびタイヤ３０の荷重負荷条件に応じて変わるため、容易に分離でき、かつ容易にまとめることができることが好ましい。このため、接地台１２としては、上述のように基材１３同士が接着剤等を介することなく単に接触している形態が好ましい。
【0016】
図２（ａ）に示す接地台１２は、基材１３の表面１３ａの大きさおよび形状が同じである。しかしながら、接地台１２を構成する基材１３の表面１３ａの大きさは同じであってもよく、異なっていてもよい。基材１３の表面１３ａの形状は、同じであってよく、異なっていてもよい。接地台１２としては、例えば、複数の形状を組み合わせた構成でもよい。この場合、タイヤ３０の接地領域の外縁に相当する領域では、基材１３を小さくしてもよい。
また、図２（ｂ）に示すように、接地台１２のように基材１３の表面１３ａの形状が四角形と三角形との組合せでもよい。この場合、タイヤ３０の接地領域の外縁に相当する領域では、基材１３を小さくしてもよく、より細かく分離できるように表面の形状を三角形にしてもよい。
接地台１２は、表面１２ａが平面に限定されるものではなく曲面でもよい。この場合、図２（ｃ）に示すように、所定の曲率で湾曲した接地台１２に枠１９ａを設ける。さらに、接地台１２の裏面１２ｂに支持体１９ｂを設ける。接地台１２において、基材１３は分離可能であり、タイヤ３０を所定の負荷荷重で載置した後、枠１９ａを外すことにより、荷重がかかっていない基材１３が分離する。このようにして、タイヤ３０が接地している領域以外の基材１３を除去することができる。
また、接地台１２は、想定される路面状況等に応じて、平面、曲面以外の面とすることができる。
また、図２（ｂ）に示すように、接地台１２のように基材１３の表面１３ａの形状が四角形と三角形との組合せでもよい。この場合、タイヤ３０の接地領域の外縁に相当する領域では、基材１３を小さくしてもよく、より細かく分離できるように表面の形状を三角形にしてもよい。
接地台１２は、表面１２ａが平面に限定されるものではなく曲面でもよい。この場合、図２（ｃ）に示すように、所定の曲率で湾曲した接地台１２に枠１９ａを設ける。さらに、接地台１２の裏面１２ｂに支持体１９ｂを設ける。接地台１２において、基材１３は分離可能であり、タイヤ３０を所定の負荷荷重で載置した後、枠１９ａを外すことにより、荷重がかかっていない基材１３が分離する。このようにして、タイヤ３０が接地している領域以外の基材１３を除去することができる。
また、接地台１２は、想定される路面状況等に応じて、平面、曲面以外の面とすることができる。
【0017】
また、接地台１２を構成する複数の基材１３の１つ当たりの面積が１～４００ｍｍ２であることが好ましい。基材１３の１つ当たりの面積とは、タイヤ３０と接する接地台１２の表面１２ａに対応する部分の面積のことであり、基材１３の表面１３ａの面積である。
基材１３の１つ当たりの面積が１～４００ｍｍ２であれば、タイヤ３０の接地台１２への接地時の荷重を保持しつつ、接地台１２自身の変形を抑制し、かつ計測の際に、邪魔にならない。なお、計測にレーザー光を用いた場合に、レーザー光を阻害しない大きさの範囲であり、所定の計測精度を確保できる。これにより、タイヤモデルを精度よくモデル化できる。
基材１３の１つ当たりの面積が１～４００ｍｍ２であれば、タイヤ３０の接地台１２への接地時の荷重を保持しつつ、接地台１２自身の変形を抑制し、かつ計測の際に、邪魔にならない。なお、計測にレーザー光を用いた場合に、レーザー光を阻害しない大きさの範囲であり、所定の計測精度を確保できる。これにより、タイヤモデルを精度よくモデル化できる。
【0018】
また、接地台１２の高さｈ（図２（ａ）、（ｂ）参照）は、５ｍｍ～タイヤ直径の範囲であることが好ましい。なお、タイヤ直径とは、図１において、中心軸Ｃと接地台１２の表面１２ａとの距離Ｈである。接地台１２の高さｈを５ｍｍ～タイヤ直径（距離Ｈ）の範囲とすることにより、接地台１２に対するタイヤの接地端付近でのレーザー光の死角をなくし、かつ接地台１２の弾性変形を抑制して、計測の安定性を確保することができる。
接地台１２、すなわち、基材１３は、金属、樹脂、木材等のタイヤトレッドゴムよりも弾性率が大きい材質で構成することが好ましい。上述のように、タイヤトレッドゴムよりも弾性率が大きい材料で構成することにより、タイヤ３０の計測時に所定の負荷荷重で接地台１２に接地させても、接地台１２の変形を抑制できる。これにより、タイヤ３０の接地台１２との接地領域の不要な変形を抑制でき、計測の再現安定性を確保することができ、高い計測精度を維持できる。また、接地台１２の変形を抑制できるため、接地台１２を繰り返し利用することができる。
接地台１２、すなわち、基材１３は、金属、樹脂、木材等のタイヤトレッドゴムよりも弾性率が大きい材質で構成することが好ましい。上述のように、タイヤトレッドゴムよりも弾性率が大きい材料で構成することにより、タイヤ３０の計測時に所定の負荷荷重で接地台１２に接地させても、接地台１２の変形を抑制できる。これにより、タイヤ３０の接地台１２との接地領域の不要な変形を抑制でき、計測の再現安定性を確保することができ、高い計測精度を維持できる。また、接地台１２の変形を抑制できるため、接地台１２を繰り返し利用することができる。
【0019】
ステージ１４は、接地台１２におけるタイヤ３０の接地の有無を判定するものである。接地台１２の裏面１２ｂに配置されている。
ステージ１４には、例えば、荷重センサ（図示せず）、または圧力センサ（図示せず）が配置されている。接地台１２を構成する基材１３毎に、荷重または圧力を検出できることが好ましい。
タイヤ３０の接地台１２を構成する基材１３への接地の有無の判定は、荷重センサまたは圧力センサの出力の有無で判定してもよく、また、荷重または圧力について閾値を設定しておき、閾値を用いて、接地の有無を判定してもよい。
なお、ステージ１４としては、荷重センサまたは圧力センサが設けられておらず、単に接地台１２を支えるものであってもよい。
ステージ１４には、例えば、荷重センサ（図示せず）、または圧力センサ（図示せず）が配置されている。接地台１２を構成する基材１３毎に、荷重または圧力を検出できることが好ましい。
タイヤ３０の接地台１２を構成する基材１３への接地の有無の判定は、荷重センサまたは圧力センサの出力の有無で判定してもよく、また、荷重または圧力について閾値を設定しておき、閾値を用いて、接地の有無を判定してもよい。
なお、ステージ１４としては、荷重センサまたは圧力センサが設けられておらず、単に接地台１２を支えるものであってもよい。
【0020】
タイヤ支持部１６は、測定対象となるタイヤ３０を支持すると共に、タイヤ３０に荷重を加えてタイヤ３０の外周面３０ｂを接地台１２に、所定の荷重負荷で押し付けるものである。タイヤ支持部１６は、駆動部１６ａと軸部１６ｂとを備える。
軸部１６ｂは、タイヤ３０を着脱可能にかつタイヤ３０を回転可能に支持するものである。駆動部１６ａは、軸部１６ｂをタイヤ３０の中心軸Ｃと直交する第１の方向（タイヤ３０の径方向）に移動可能に支持すると共に、軸部１６ｂを介してタイヤ３０に第１の方向に向かって荷重Ｗを加えるように構成されている。なお、タイヤ３０に対して荷重Ｗを加える機構は、特に限定されるものではなく、従来公知の様々な構成を利用することができる。
タイヤ支持部１６により、タイヤ３０は接地台１２に所定の荷重負荷で押し付けられた状態で、ステージ１４により、接地台１２における接地の有無を判定し、タイヤ３０が接地している領域以外の基材１３を取り除く。
軸部１６ｂは、タイヤ３０を着脱可能にかつタイヤ３０を回転可能に支持するものである。駆動部１６ａは、軸部１６ｂをタイヤ３０の中心軸Ｃと直交する第１の方向（タイヤ３０の径方向）に移動可能に支持すると共に、軸部１６ｂを介してタイヤ３０に第１の方向に向かって荷重Ｗを加えるように構成されている。なお、タイヤ３０に対して荷重Ｗを加える機構は、特に限定されるものではなく、従来公知の様々な構成を利用することができる。
タイヤ支持部１６により、タイヤ３０は接地台１２に所定の荷重負荷で押し付けられた状態で、ステージ１４により、接地台１２における接地の有無を判定し、タイヤ３０が接地している領域以外の基材１３を取り除く。
【0021】
除去部１８は、接地台１２において、タイヤ３０が接地している領域以外の基材１３を除去するものである。除去部１８の構成は、特に限定されるものではなく、例えば、接地台１２の裏面１２ｂのステージ１４が、部分的に小さくなる構成として、基材１３を落下させるものを用いることができる。
また、例えば、接地台１２の基材１３を接着剤等がなく単に接触させて分離可能とした場合、除去部１８としては、基材１３を吸引するか、または空気を吹き付けて基材１３を除去するものを用いることができる。この場合、タイヤ３０と接地していない基材１３は除去されるため、上述のステージ１４に、荷重センサまたは圧力センサを設ける必要がない。
また、例えば、接地台１２の基材１３を接着剤等がなく単に接触させて分離可能とした場合、除去部１８としては、基材１３を吸引するか、または空気を吹き付けて基材１３を除去するものを用いることができる。この場合、タイヤ３０と接地していない基材１３は除去されるため、上述のステージ１４に、荷重センサまたは圧力センサを設ける必要がない。
【0022】
計測部２０は、タイヤ３０を接地台１２に載せた状態で、タイヤ外形状を計測するものである。計測時、タイヤ３０は固定された状態である。計測部２０により、タイヤ３０の全周にわたって計測され、タイヤ外形状の３次元データ等の計測データを得ることができる。計測部２０は、例えば、レーザー光または超音波を用いて、タイヤ外形状を計測することが好ましく、レーザー光を用いて計測することがより好ましい。計測部２０は、タイヤ３０の外周面３０ｂに沿って、全周にわたって計測するものでもよく、レーザー光または超音波を利用した、ハンディタイプの３次元スキャナでもよい。
なお、作業者がノギス等の計測器を用いてタイヤ３０を計測して計測データを取得してもよい。
接地台１２を用いることにより、タイヤ３０は接地面に相当する領域で支持されることになるため、タイヤ３０の接地端３０ｅ（図５（ｂ）参照）が覆われることがなくなり、計測できない領域をなくすことができる。これにより、例えば、タイヤ３０のトレッドと路面との接触領域まで測定することができる。このため、シミュレーション用タイヤモデル３２（図３（ａ）、（ｂ）参照）について高い計測精度を維持できる。
上述のように、タイヤの空力的影響を調査するために、タイヤの変形状態を精密にモデル化する必要があるが、タイヤモデル作成装置（タイヤモデル作成方法）では、タイヤの変形状態を精密にモデル化することができる。このように、モデル精度向上により計算精度を向上させることができ、タイヤの変形状態に関する計測精度を向上させることができる。
なお、作業者がノギス等の計測器を用いてタイヤ３０を計測して計測データを取得してもよい。
接地台１２を用いることにより、タイヤ３０は接地面に相当する領域で支持されることになるため、タイヤ３０の接地端３０ｅ（図５（ｂ）参照）が覆われることがなくなり、計測できない領域をなくすことができる。これにより、例えば、タイヤ３０のトレッドと路面との接触領域まで測定することができる。このため、シミュレーション用タイヤモデル３２（図３（ａ）、（ｂ）参照）について高い計測精度を維持できる。
上述のように、タイヤの空力的影響を調査するために、タイヤの変形状態を精密にモデル化する必要があるが、タイヤモデル作成装置（タイヤモデル作成方法）では、タイヤの変形状態を精密にモデル化することができる。このように、モデル精度向上により計算精度を向上させることができ、タイヤの変形状態に関する計測精度を向上させることができる。
【0023】
作成部２４は、計測部２０により得られた、タイヤ外形状の３次元データ等の計測データを使用して、タイヤを表す、コンピューターで数値解析可能な要素で構成されたシミュレーション用タイヤモデルを作成する。この場合、例えば、図３（ａ）および（ｂ）に示すように、接地端部３２ｅ迄、形状が取得されたシミュレーション用タイヤモデル３２が得られる。以下、シミュレーション用タイヤモデル３２のことを単にタイヤモデル３２ともいう。
【0024】
作成部２４は、タイヤ外形状の計測データを使用して上述のシミュレーション用タイヤモデルを作成することができれば、その構成は、特に限定されるものではない。例えば、計測終了後、計測データを元にして、３次元ＣＡＤソフトまたは３次元モデリングソフトを用いて、タイヤの表面形状を示すＣＡＤデータを作成する。３次元ＣＡＤソフトとしては、例えば、ＣＡＴＩＡ（登録商標、Computer graphics Aided Three dimensional Interactive Application）が用いられ、３次元モデリングソフトとしては、例えば、Rhinoceros（登録商標）が用いられる。
さらに、メッシュ作成ソフトを用いて、タイヤ３０の表面形状を示すＣＡＤデータに対してメッシュ生成を行う。メッシュ作成ソフトとしては、例えば、ＨｙｐｅｒＭＥＳＨ（登録商標）が用いられる。
さらに、メッシュ作成ソフトを用いて、タイヤ３０の表面形状を示すＣＡＤデータに対してメッシュ生成を行う。メッシュ作成ソフトとしては、例えば、ＨｙｐｅｒＭＥＳＨ（登録商標）が用いられる。
【0025】
シミュレーション用タイヤモデル（タイヤ外形状モデル）は、多角形で構成されることが好ましい。このため、メッシュの形状は、多角形であれば、特に限定されるものではなく、三角形でも四角形でもよく、または三角形と四角形が混在してもよい。
シミュレーション用タイヤモデルにおいて、多角形でタイヤ外形状を表現することにより、タイヤ形状の近似精度を保ちつつ汎用性が高い、例えば、ＳＴＬ（Standard Triangulated Language）形式、ＮＡＳＴＲＡＮ形式等のフォーマットへの変換が可能となる。例えば、図４（ａ）および（ｂ）に示すように、三角形の要素３３で構成されたタイヤモデル３２を得ることができる。図４（ａ）および（ｂ）に示すタイヤモデル３２はＳＴＬ形式である。
シミュレーション用タイヤモデルにおいて、多角形でタイヤ外形状を表現することにより、タイヤ形状の近似精度を保ちつつ汎用性が高い、例えば、ＳＴＬ（Standard Triangulated Language）形式、ＮＡＳＴＲＡＮ形式等のフォーマットへの変換が可能となる。例えば、図４（ａ）および（ｂ）に示すように、三角形の要素３３で構成されたタイヤモデル３２を得ることができる。図４（ａ）および（ｂ）に示すタイヤモデル３２はＳＴＬ形式である。
【0026】
また、多角形で構成されるシミュレーション用タイヤモデル（タイヤ外形状モデル）は閉じていることが好ましい。すなわち、シミュレーション用タイヤモデル（タイヤ外形状モデル）は表面に穴がないことが好ましい。
なお、シミュレーション用タイヤモデルを構成する要素は、例えば、２次元平面では四辺形要素、３次元体では四面体ソリッド要素、五面体ソリッド要素、六面体ソリッド要素等のソリッド要素、三角形シェル要素、四角形シェル要素等のシェル要素、面要素等のコンピューターで解析可能な要素としてもよい。このようにして分割された要素は、コンピューターによる解析の過程においては、３次元モデルでは３次元座標を用いて、２次元モデルでは２次元座標を用いて逐一特定される。
なお、シミュレーション用タイヤモデルを構成する要素は、例えば、２次元平面では四辺形要素、３次元体では四面体ソリッド要素、五面体ソリッド要素、六面体ソリッド要素等のソリッド要素、三角形シェル要素、四角形シェル要素等のシェル要素、面要素等のコンピューターで解析可能な要素としてもよい。このようにして分割された要素は、コンピューターによる解析の過程においては、３次元モデルでは３次元座標を用いて、２次元モデルでは２次元座標を用いて逐一特定される。
【0027】
なお、作成部２４は、上述のシミュレーション用タイヤモデル以外に、例えば、タイヤが装着されるリム、ホイール、およびタイヤ回転軸を再現するものを、上述のシミュレーション用タイヤモデルにモデルとして再現してもよい。
必要に応じて、タイヤが装着される車両を再現するモデルを上述のシミュレーション用タイヤモデルに組み込んでもよい。この際、タイヤモデル、リムモデル（ホイールモデル）、およびタイヤ回転軸モデルを、予め設定された境界条件に基づいて一体化したモデルを作成することもできる。
必要に応じて、タイヤが装着される車両を再現するモデルを上述のシミュレーション用タイヤモデルに組み込んでもよい。この際、タイヤモデル、リムモデル（ホイールモデル）、およびタイヤ回転軸モデルを、予め設定された境界条件に基づいて一体化したモデルを作成することもできる。
【0028】
メモリ２６は、タイヤ３０の負荷荷重、タイヤ３０の空気圧等の設定条件、ステージ１４における荷重または圧力の閾値等が記憶されている。
また、メモリ２６は、計測部２０で計測されて得られた、タイヤ外形状の３次元データ等の計測データが記憶されるものである。作成部２４は、メモリ２６から計測データを読み出し、シミュレーション用タイヤモデルを作成する。
また、メモリ２６は、計測部２０で計測されて得られた、タイヤ外形状の３次元データ等の計測データが記憶されるものである。作成部２４は、メモリ２６から計測データを読み出し、シミュレーション用タイヤモデルを作成する。
【0029】
入力部２７は、制御部２２に各種情報をオペレータの指示により入力するための各種の入力デバイスである。入力部２７は、例えば、マウスおよびキーボード等である。
表示部２８は、例えば、タイヤモデル作成方法で得られた、タイヤを表す、コンピューターで数値解析可能な要素で構成されたシミュレーション用タイヤモデルを表示するものであり、公知の各種のディスプレイが用いられる。また、表示部２８には各種情報を出力媒体に表示するためのプリンタ等のデバイスも含まれる。
また、制御部２２は、入力部２７を介して入力される各種の情報等も表示部２８に表示させることもできる。
表示部２８は、例えば、タイヤモデル作成方法で得られた、タイヤを表す、コンピューターで数値解析可能な要素で構成されたシミュレーション用タイヤモデルを表示するものであり、公知の各種のディスプレイが用いられる。また、表示部２８には各種情報を出力媒体に表示するためのプリンタ等のデバイスも含まれる。
また、制御部２２は、入力部２７を介して入力される各種の情報等も表示部２８に表示させることもできる。
【0030】
［タイヤモデル作成方法］
図５（ａ）～（ｃ）は本発明の実施形態のタイヤモデル作成方法を工程順に示す模式的斜視図である。上述のように、タイヤモデル作成方法は作成装置１０が用いられる。
まず、例えば、図２（ａ）に示す、複数の基材１３を有し、互いに分離可能な接地台１２を用意する（準備工程）。この場合、例えば、四角柱の基材１３を複数用意する。そして、複数の基材１３（四角柱）を、それぞれ接着剤等がない状態で単に接触させて接地台１２を用意する。四角柱の基材１３は互いに分離可能な状態である。
図５（ａ）～（ｃ）は本発明の実施形態のタイヤモデル作成方法を工程順に示す模式的斜視図である。上述のように、タイヤモデル作成方法は作成装置１０が用いられる。
まず、例えば、図２（ａ）に示す、複数の基材１３を有し、互いに分離可能な接地台１２を用意する（準備工程）。この場合、例えば、四角柱の基材１３を複数用意する。そして、複数の基材１３（四角柱）を、それぞれ接着剤等がない状態で単に接触させて接地台１２を用意する。四角柱の基材１３は互いに分離可能な状態である。
【0031】
タイヤリムに装着され、かつ空気圧が所定の内圧にされたタイヤ３０を、図５（ａ）に示すように、複数の基材１３を有し、互いに分離可能な接地台１２の表面１２ａにタイヤ３０を載置する。そして、タイヤ３０の中心軸Ｃと直交する第１の方向に向かって所定の荷重Ｗを加え、タイヤ３０を所定の荷重負荷で接地台１２の表面１２ａに接触させる（接触工程）。接触工程では、上述のタイヤ支持部１６を用い、軸部１６ｂにタイヤ３０を取り付けた後、駆動部１６ａにより、タイヤ３０を所定の荷重負荷で接地台１２の表面１２ａに接触させる。例えば、１９５／６５Ｒ１５サイズのタイヤ３０において、内圧（空気圧）２３０ｋＰａ、接地荷重（荷重負荷）４．５ｋＮで接地台１２に接触させる。
【0032】
次に、図５（ｂ）に示すように、接地台１２において、タイヤ３０が接地している領域以外の基材１３を除去する（除去工程）。これにより、接地している領域にだけ接地台１２がある構成となる。上述のように接地台１２は基材１３が分離可能であるが、タイヤ３０が接地している領域ではタイヤ３０による押圧により基材１３を除去できない。このことを利用して、基材１３を物理的に除去する。
【0033】
次に、タイヤ３０を接地台１２に載せた状態で、タイヤ外形状を計測し、タイヤ外形状の計測データを得る（計測工程）。計測工程において、タイヤ外形状は、上述のように、例えば、レーザー光または超音波を用いて計測することが好ましい。
なお、図６（ａ）および（ｂ）に示す例では、タイヤ１００を平板１０２に接地させているが、タイヤ１００と、平板１０２との間の領域１０３は計測が困難である。この領域１０３が存在することにより、タイヤ１００のトレッドと路面との接触領域まで測定することができず、タイヤモデルの形状精度が低下する。結果として低精度のタイヤモデルを用いたシミュレーションの精度の低下を招く。このため、計測が困難な領域１０３をなくす必要がある。
タイヤモデル作成方法では、接地台１２を、上述のようにタイヤ３０が接地している領域の大きさにすることにより、上述の領域１０３（図６（ａ）および（ｂ）参照）をなくすことができ、タイヤ３０のトレッドと路面との接触領域まで測定することができる。これにより、タイヤモデルの形状精度が向上し、結果として高精度のタイヤモデルを用いた、高い精度のシミュレーションを実施できる。
なお、図６（ａ）および（ｂ）に示す例では、タイヤ１００を平板１０２に接地させているが、タイヤ１００と、平板１０２との間の領域１０３は計測が困難である。この領域１０３が存在することにより、タイヤ１００のトレッドと路面との接触領域まで測定することができず、タイヤモデルの形状精度が低下する。結果として低精度のタイヤモデルを用いたシミュレーションの精度の低下を招く。このため、計測が困難な領域１０３をなくす必要がある。
タイヤモデル作成方法では、接地台１２を、上述のようにタイヤ３０が接地している領域の大きさにすることにより、上述の領域１０３（図６（ａ）および（ｂ）参照）をなくすことができ、タイヤ３０のトレッドと路面との接触領域まで測定することができる。これにより、タイヤモデルの形状精度が向上し、結果として高精度のタイヤモデルを用いた、高い精度のシミュレーションを実施できる。
【0034】
次に、タイヤ外形状の計測データを使用して、タイヤを表す、コンピューターで数値解析可能な要素で構成されたシミュレーション用タイヤモデルを作成する（作成工程）。これにより、例えば、図５（ｃ）に示すシミュレーション用タイヤモデル３２を得ることができる。
なお、タイヤ外形状の計測データを使用した、シミュレーション用タイヤモデルの作成方法は、上述のとおりであるため、その詳細な説明は省略する。
なお、タイヤ外形状の計測データを使用した、シミュレーション用タイヤモデルの作成方法は、上述のとおりであるため、その詳細な説明は省略する。
【0035】
作成装置１０は、ＲＯＭ等に記憶されたプログラム（コンピュータソフトウェア）を、制御部２２で実行することにより、上述のシミュレーション用タイヤモデルを作成する。作成装置１０は、上述のようにプログラムが実行されることで各部位が機能するコンピューターによって構成されてもよいし、各部位が専用回路で構成された専用装置であってもよい。
【0036】
本発明は、基本的に以上のように構成されるものである。以上、本発明のタイヤモデル作成方法、タイヤモデル作成装置、およびプログラムについて詳細に説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良または変更をしてもよいのはもちろんである。
【符号の説明】
【0037】
１０ タイヤモデル作成装置（作成装置）
１２ 接地台
１２ａ、１３ａ 表面
１２ｂ 裏面
１３ 基材
１４ ステージ
１６ タイヤ支持部
１６ａ 駆動部
１６ｂ 軸部
１８ 除去部
１９ａ 枠
１９ｂ 支持体
２０ 計測部
２２ 制御部
２４ 作成部
２６ メモリ
２７ 入力部
２８ 表示部
３０ タイヤ
３０ｂ 外周面
３２ シミュレーション用タイヤモデル（タイヤモデル）
３２ｅ 接地端部
３３ 要素
１００ タイヤ
１０２ 平板
１０３ 領域
Ｃ 中心軸
Ｈ 距離
ｈ 高さ
１２ 接地台
１２ａ、１３ａ 表面
１２ｂ 裏面
１３ 基材
１４ ステージ
１６ タイヤ支持部
１６ａ 駆動部
１６ｂ 軸部
１８ 除去部
１９ａ 枠
１９ｂ 支持体
２０ 計測部
２２ 制御部
２４ 作成部
２６ メモリ
２７ 入力部
２８ 表示部
３０ タイヤ
３０ｂ 外周面
３２ シミュレーション用タイヤモデル（タイヤモデル）
３２ｅ 接地端部
３３ 要素
１００ タイヤ
１０２ 平板
１０３ 領域
Ｃ 中心軸
Ｈ 距離
ｈ 高さ
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
