特許 7488760 タイヤモデル作成方法、タイヤモデル作成装置およびタイヤモデル作成プログラム

(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】2024-05-14

(45)【発行日】2024-05-22

(54)【発明の名称】タイヤモデル作成方法、タイヤモデル作成装置およびタイヤモデル作成プログラム

(51)【国際特許分類】

   G01M 17/02 20060101AFI20240515BHJP

   B60C 19/00 20060101ALI20240515BHJP

   G06F 30/10 20200101ALI20240515BHJP

   G06F 30/23 20200101ALI20240515BHJP

【ＦＩ】

G01M17/02

B60C19/00 Z

G06F30/10

G06F30/23

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2020214213

(22)【出願日】2020-12-23

(65)【公開番号】P2022100070

(43)【公開日】2022-07-05

【審査請求日】2023-10-13

(73)【特許権者】

【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】110003395

【氏名又は名称】弁理士法人蔦田特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】奥 祐樹

【審査官】岡村 典子

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１７－０４５１０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－２９０５０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１６／０３１８１１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開平１０－２８９２５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－０２８７２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】欧州特許出願公開第０２８３３３２８（ＥＰ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｍ １７／０２

Ｂ６０Ｃ １／００－１９／１２

Ｇ０６Ｆ ３０／００－３０／３９８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

コンピュータで解析可能な要素でモデル化されたタイヤモデルをコンピュータが作成する方法であって、
トレッドに少なくとも１つの主溝を有する基準タイヤモデルを設定するステップと、
前記基準タイヤモデルにおいて移動させる少なくとも１つの主溝を設定するとともに当該移動させる主溝をそれぞれ構成する節点群を設定するステップと、
前記移動させる主溝に対して主溝移動量を設定するステップと、
前記移動させる主溝毎に、トレッド表面の節点のうち３つの節点を指定して当該３つの節点を通る基準円の中心および半径を求めるステップと、
前記基準円の中心および半径に基づいて前記主溝移動量から移動角度を算出するとともに、移動させる前記節点群の各節点に対応した円の半径を算出するステップと、
前記節点群の各節点を前記基準円の中心を回転中心として前記移動角度で回転移動させるステップと、
を含むタイヤモデル作成方法。

【請求項2】

前記主溝移動量を設定するステップにおいて、前記移動させる主溝毎に複数の主溝移動量を設定し、
前記タイヤモデル作成方法は、
前記移動させる主溝毎に、前記複数の主溝移動量から最大移動量を求めるステップと、
前記移動させる主溝毎に、前記節点群を前記最大移動量で移動させることによりトレッド表面で要素つぶれが生じるか否かを判定するステップと、
前記要素つぶれが生じる場合に、前記最大移動量で移動させた位置から更に前記最大移動量に相当する移動量以上離れた節点を固定節点に設定し、前記要素つぶれを起こした節点から前記固定節点の手前までに含まれる節点を可変節点に設定するステップと、
前記可変節点が設定されている場合に、前記節点群の各節点を回転移動させたときにトレッド表面における回転移動後の節点と前記固定節点との間に前記可変節点を均等配置させるステップと、
をさらに含む、請求項１に記載のタイヤモデル作成方法。

【請求項3】

前記要素つぶれが生じるか否かを判定するステップにおいて、前記節点群を前記最大移動量で移動させる際に、前記節点群のトレッド表面における節点が他の節点を越えて移動するときに前記要素つぶれが生じると判定する、請求項２に記載のタイヤモデル作成方法。

【請求項4】

コンピュータで解析可能な要素でモデル化されトレッドに少なくとも１つの主溝を有する基準タイヤモデルを設定する基準モデル設定部と、
前記基準タイヤモデルにおいて移動させる少なくとも１つの主溝を設定するとともに当該移動させる主溝をそれぞれ構成する節点群を設定する節点群設定部と、
前記移動させる主溝に対して主溝移動量を設定する移動量設定部と、
前記移動させる主溝毎に、トレッド表面の節点のうち３つの節点を指定して当該３つの節点を通る基準円の中心および半径を求める基準円設定部と、
前記基準円の中心および半径に基づいて前記主溝移動量から移動角度を算出する移動角度算出部と、
前記基準円の中心に基づいて前記節点群の各節点に対応した円の半径を算出する半径算出部と、
前記節点群の各節点を前記基準円の中心を回転中心として前記移動角度で回転移動させる回転移動部と、
を有するタイヤモデル作成装置。

【請求項5】

コンピュータで解析可能な要素でモデル化されたタイヤモデルを作成するためのプログラムであって、
コンピュータに、
トレッドに少なくとも１つの主溝を有する基準タイヤモデルを設定するステップと、
前記基準タイヤモデルにおいて移動させる少なくとも１つの主溝を設定するとともに当該移動させる主溝をそれぞれ構成する節点群を設定するステップと、
前記移動させる主溝に対して主溝移動量を設定するステップと、
前記移動させる主溝毎に、トレッド表面の節点のうち３つの節点を指定して当該３つの節点を通る基準円の中心および半径を求めるステップと、
前記基準円の中心および半径に基づいて前記主溝移動量から移動角度を算出するとともに、移動させる前記節点群の各節点に対応した円の半径を算出するステップと、
前記節点群の各節点を前記基準円の中心を回転中心として前記移動角度で回転移動させるステップと、
を実行させるためのタイヤモデル作成プログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、コンピュータを用いたタイヤモデル作成方法、タイヤモデル作成装置、およびタイヤモデル作成プログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

コンピュータで解析可能な要素でモデル化したタイヤモデルは、コンピュータでタイヤ性能をシミュレーションすることにより最適形状を持つタイヤの設計に用いられている。

【0003】

形状の異なるタイヤモデルを作成する技術としてモーフィングがある。モーフィングは、有限要素モデルの節点や要素を直接変更する技術であり、タイヤモデルの準備工数を削減することができる。

【0004】

例えば、特許文献１には、モーフィングをタイヤモデルの形状と厚みに適用し、最適なタイヤ形状の探索に使用している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２０１７－０９１００７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

タイヤの設計初期段階において、トレッドに設ける主溝の位置は、モールドプロファイルの決定にあたって重要なファクターである。主溝の位置を最適化するために、主溝の位置が異なるタイヤモデルを複数準備する必要があるが、主溝の位置を変更したタイヤモデルを複数準備するには工数がかかる。

【0007】

本発明の実施形態は、以上の点に鑑み、主溝の位置が異なるタイヤモデルを容易に得ることができるタイヤモデルの作成方法、作成装置および作成プログラムを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明に係る第１の態様は、コンピュータで解析可能な要素でモデル化されたタイヤモデルをコンピュータが作成する方法であって、トレッドに少なくとも１つの主溝を有する基準タイヤモデルを設定するステップと、前記基準タイヤモデルにおいて移動させる少なくとも１つの主溝を設定するとともに当該移動させる主溝をそれぞれ構成する節点群を設定するステップと、前記移動させる主溝に対して主溝移動量を設定するステップと、前記移動させる主溝毎に、トレッド表面の節点のうち３つの節点を指定して当該３つの節点を通る基準円の中心および半径を求めるステップと、前記基準円の中心および半径に基づいて前記主溝移動量から移動角度を算出するとともに、移動させる前記節点群の各節点に対応した円の半径を算出するステップと、前記節点群の各節点を前記基準円の中心を回転中心として前記移動角度で回転移動させるステップと、を含む、タイヤモデル作成方法である。

【0009】

本発明に係る第２の態様は、コンピュータで解析可能な要素でモデル化されトレッドに少なくとも１つの主溝を有する基準タイヤモデルを設定する基準モデル設定部と、前記基準タイヤモデルにおいて移動させる少なくとも１つの主溝を設定するとともに当該移動させる主溝をそれぞれ構成する節点群を設定する節点群設定部と、前記移動させる主溝に対して主溝移動量を設定する移動量設定部と、前記移動させる主溝毎に、トレッド表面の節点のうち３つの節点を指定して当該３つの節点を通る基準円の中心および半径を求める基準円設定部と、前記基準円の中心および半径に基づいて前記主溝移動量から移動角度を算出する移動角度算出部と、前記基準円の中心に基づいて前記節点群の各節点に対応した円の半径を算出する半径算出部と、前記節点群の各節点を前記基準円の中心を回転中心として前記移動角度で回転移動させる回転移動部と、を有するタイヤモデル作成装置である。

【0010】

本発明に係る第３の態様は、コンピュータで解析可能な要素でモデル化されたタイヤモデルを作成するためのプログラムであって、コンピュータに、トレッドに少なくとも１つの主溝を有する基準タイヤモデルを設定するステップと、前記基準タイヤモデルにおいて移動させる少なくとも１つの主溝を設定するとともに当該移動させる主溝をそれぞれ構成する節点群を設定するステップと、前記移動させる主溝に対して主溝移動量を設定するステップと、前記移動させる主溝毎に、トレッド表面の節点のうち３つの節点を指定して当該３つの節点を通る基準円の中心および半径を求めるステップと、前記基準円の中心および半径に基づいて前記主溝移動量から移動角度を算出するとともに、移動させる前記節点群の各節点に対応した円の半径を算出するステップと、前記節点群の各節点を前記基準円の中心を回転中心として前記移動角度で回転移動させるステップと、を実行させるためのタイヤモデル作成プログラムである。

【0011】

上記第１～３の態様においては、前記主溝移動量を設定する際に、前記移動させる主溝毎に複数の主溝移動量を設定してもよい。そして、前記移動させる主溝毎に、前記複数の主溝移動量から最大移動量を求めること、前記移動させる主溝毎に、前記節点群を前記最大移動量で移動させることによりトレッド表面で要素つぶれが生じるか否かを判定すること、前記要素つぶれが生じる場合に、前記最大移動量で移動させた位置から更に前記最大移動量に相当する移動量以上離れた節点を固定節点に設定し、前記要素つぶれを起こした節点から前記固定節点の手前までに含まれる節点を可変節点に設定すること、および、前記可変節点が設定されている場合に、前記節点群の各節点を回転移動させたときにトレッド表面における回転移動後の節点と前記固定節点との間に前記可変節点を均等配置させること、をさらに含んでもよい。

【0012】

また、前記要素つぶれが生じるか否かを判定する場合において、前記節点群を前記最大移動量で移動させる際に、前記節点群のトレッド表面における節点が他の節点を越えて移動するときに前記要素つぶれが生じると判定してもよい。

【発明の効果】

【0013】

本発明の実施形態によれば、主溝の位置が異なるタイヤモデルを容易に得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】一実施形態に係るタイヤモデル作成方法のフローチャート

【図2】同実施形態に係るタイヤモデル作成装置のブロック図

【図3】タイヤモデルの一例を示す図

【図4】タイヤモデルのトレッドにおける拡大図であり、（Ａ）セリアル側のショルダー主溝、（Ｂ）はセンター主溝、（Ｃ）は反セリアル側のショルダー主溝をそれぞれ示す図

【図5】要素つぶれが生じる場合を説明するための図

【図6】可変節点の設定方法を説明するための図

【図7】可変節点の修正方法を説明するための図

【図8】主溝位置を最適化する最適化方法の一例を示すフローチャート

【図9】主溝位置を最適化する最適化方法の他の例を示すフローチャート

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、本発明の実施形態について図面に基づいて説明する。

【0016】

図１は一実施形態に係るタイヤモデル作成方法のフローチャートであり、図２は同作成方法を実現するための一実施形態に係るタイヤモデル作成装置１０のブロック図である。該タイヤモデル作成方法は、モーフィングにより主溝位置の異なるタイヤモデルを作成する方法であり、基準となるタイヤモデルに対し、移動させる主溝毎にトレッド表面の３つの節点を指定して当該３つの節点を通る円の中心と半径を求め、主溝を構成する節点群をこの円に基づいて移動させるものであり、これにより主溝位置の異なるタイヤモデルを容易に得ることができる。

【0017】

タイヤモデル作成装置１０は、図２に示すように、処理部１２と、入力部１４と、出力部１６とを有する。処理部１２は、基準モデル設定部１８と、節点群設定部２０と、移動量設定部２２と、最大移動量取得部２４と、要素つぶれ判定部２６と、可変節点設定部２８と、基準円設定部３０と、移動角度算出部３２と、半径算出部３４と、回転移動部３６と、可変節点修正部３８と、判定部４０と、メモリ４２と、制御部４４とを有する。タイヤモデル作成装置１０は、コンピュータを基本ハードウェアとして用いることにより実現することができ、コンピュータに搭載されたプロセッサにプログラムを実行させることにより、上記の各部を実現することができる。このとき、作成装置１０は、上記のプログラムをコンピュータに予めインストールすることで実現してもよいし、ＣＤ－ＲＯＭ等の記憶媒体に記憶して、又はネットワークを介して上記のプログラムを配布して、このプログラムをコンピュータに適宜インストールすることで実現してもよい。

【0018】

入力部１４は、各種情報をオペレータの指示により入力するための入力デバイスであり、マウスやキーボード等が挙げられる。出力部１６は、タイヤモデル作成方法により得られた結果であるタイヤモデルを出力するデバイスであり、ディスプレイやプリンタ等が挙げられる。

【0019】

処理部１２は、制御部４４により制御されて、基準モデル設定部１８、節点群設定部２０、移動量設定部２２、最大移動量取得部２４、要素つぶれ判定部２６、可変節点設定部２８、基準円設定部３０、移動角度算出部３２、半径算出部３４、回転移動部３６、可変節点修正部３８および判定部４０の各部での処理を実現するものである。これら各部はメモリ４２に接続されており、メモリ４２に記憶された情報を読み出し、また処理結果をメモリ４２に出力できるように構成されている。

【0020】

以下、上記各部の構成とともに、一実施形態に係るタイヤモデル作成方法について図１のフローチャートに基づいて説明する。

【0021】

ステップＳ１において、基準モデル設定部１８が、トレッドに少なくとも１つの主溝を有する基準タイヤモデルを設定する。基準タイヤモデルは、モーフィングにより主溝位置の異なる複数のタイヤモデルを作成する際の基準（初期形状）となるタイヤモデルである。タイヤモデルは、空気入りタイヤをコンピュータで数値解析が可能な有限個の要素でモデル化したものであり、ここではタイヤ子午線方向断面における２次元タイヤ有限要素モデル（２次元ＦＥモデル）を用いる。

【0022】

基準タイヤモデルとしては、予め作成されたタイヤモデルを入力部１４を介して入力したものでもよく、入力部１４を介して入力されたモデル作成条件に基づいて公知の方法により作成したものでもよい。

【0023】

一例として図３に示すように、基準タイヤモデル５０は、上記有限個の要素として四辺形要素により構成されている。基準タイヤモデル５０は、左右一対のビード５２，５２と、ビード５２，５２からタイヤ半径方向外側に延びる一対のサイドウォール５４，５４と、左右のサイドウォール５４，５４の外端同士を連結するように両サイドウォール５４，５４間に設けられたトレッド５６とを備える。基準タイヤモデル５０では、一対のビード５２，５２間に跨がってトロイド状に延びるカーカスプライ５８と、トレッド５６におけるカーカスプライ５８の外周側に配された複数枚のベルト６０もモデル化されている。

【0024】

基準タイヤモデル５０のトレッド５６には、タイヤ周方向に延びる少なくとも１つ、通常は複数の主溝６２が設けられている。この例では、トレッド５６の中央部に設けられた一対のセンター主溝６２Ａ，６２Ａと、その外側に設けられた左右一対のショルダー主溝６２Ｂ，６２Ｂとの４つの主溝６２が設けられている。

【0025】

次いで、ステップＳ２において、節点群設定部２０が、基準タイヤモデルにおいて移動させる少なくとも１つの主溝を設定するとともに、当該移動させる主溝をそれぞれ構成する節点群を設定する。

【0026】

移動させる主溝は、トレッドに設けられた少なくとも１つの主溝のうち、その全てでもよく、一部でもよい。この例では、複数の主溝を移動させる場合について説明する。なお、移動させる主溝とは、モーフィングによりタイヤ子午線方向における位置を変更する主溝をいう。節点群設定部２０は、例えば入力部１４を介して指定された主溝を上記移動させる主溝として設定してもよく、またメモリ４２に記憶された情報に基づいて例えば全ての主溝を上記移動させる主溝として設定してもよい。

【0027】

移動させる主溝を構成する節点群とは、ある主溝の位置を移動させる際に動かす節点の集合であり、少なくとも当該主溝の断面形状における輪郭線上にある全ての節点を含む。この例では、主溝の溝底からタイヤ内面に至るまでに存在する節点も含み、すなわち例えば、図３に示す右側のショルダー主溝６２Ｂであれば、鎖線Ｘで囲んだ範囲に含まれる全ての節点を節点群とする。節点群は、移動させる全ての主溝についてそれぞれ設定する。

【0028】

ステップＳ３において、移動量設定部２２が、移動させる主溝に対して主溝移動量を設定する。主溝移動量は、１つの主溝について１つ設定してもよいが、通常は移動させる各主溝に対してそれぞれ複数の主溝移動量を設定する。主溝移動量は、主溝をトレッド表面に沿ってタイヤ子午線方向における一方側と他方側にそれぞれ移動させる量であり、一実施形態としてトレッド表面における移動量として定義される。なお、この例では、主溝はその断面形状を維持したまま、タイヤ子午線方向に移動させる。

【0029】

一実施形態において、移動量設定部２２は、モーフィングにより生成したい複数のデザインについての主溝移動量のリストを設定する。例えば、タイヤ子午線方向における主溝移動量をタイヤ子午線方向の一方側と他方側にそれぞれ複数の大きさで指定し（例えば、±２ｍｍ、±４ｍｍなど）、これを移動させる主溝毎に定めたリストを設定する。

【0030】

移動量設定部２２は、例えば入力部１４を介して入力された主溝毎の移動量を上記主溝移動量として設定してもよく、またメモリ４２に記憶された情報に基づいて移動させる主溝に対して主溝移動量を設定してもよい。

【0031】

次いで、ステップＳ４において、最大移動量取得部２４が、移動させる主溝毎に、複数の主溝移動量から最大移動量を求める。詳細には、移動させる各主溝において、上記で設定された複数の主溝移動量のうち最大のものを、タイヤ子午線方向の一方側と他方側のそれぞれについて最大移動量として特定する。

【0032】

次いで、ステップＳ５において、要素つぶれ判定部２６が、移動させる主溝毎に、節点群を最大移動量で移動させることにより、トレッド表面で要素つぶれが生じるか否かを判定する。要素つぶれとは、主溝を構成する節点群を最大移動量で移動させたときに、当該節点群の節点が隣接する節点を追い越すことで要素形状が維持できなくなり、あるいはまた、有限要素法による数値計算の安定性が損なわれるほど要素幅が所定以下（例えば０．５ｍｍ以下）と非常に小さくなることをいう。

【0033】

一実施形態において、要素つぶれが生じるか否かは、節点群を最大移動量で移動させる際に、節点群のトレッド表面における節点が他の節点を越えて移動するか否かで判定してもよく、他の節点を越えて移動するときに要素つぶれが生じると判定してもよい。

【0034】

図５は、要素つぶれが生じる場合の一例を示す図である。主溝６２を構成する節点群６４の節点６６を、上記指定された最大移動量で一方側（右側）に移動させたとき、主溝６２の一方側（右側）の溝壁面を規定する節点６６は、一方側（右側）に隣接する節点６８を越えて更にその一方側（右側）に移動し、二点鎖線により符号６６Ａで示す位置まで移動する。そのため、節点６８と主溝６２との間で形成されていた要素６９は、節点群６４の移動によりつぶれており、要素つぶれが生じている。

【0035】

ステップＳ５で要素つぶれが生じると判定されると、ステップＳ６において、可変節点設定部２８が、最大移動量で移動させた位置から更に最大移動量に相当する移動量以上離れた節点を固定節点に設定するとともに、要素つぶれを起こした節点から固定節点の手前までに含まれる節点を可変節点に設定する。

【0036】

図６は、上記図５において要素つぶれが生じた場合における、可変節点の設定方法の一例を示す図である。節点群６４を最大移動量で移動させた状態を示しており、この最大移動量で移動させた位置から更に最大移動量に相当する移動量以上離れたはじめの節点（即ち、当該移動量以上離れた節点のうち最も近い節点）を固定節点７０に設定する。図６の例では、図５に示す移動前の状態において、主溝６２の右側の溝壁面を規定する節点６６から右側に３つ目の節点を固定節点７０とする。

【0037】

そして、要素つぶれを起こした節点６８から固定節点７０の手前までに含まれる節点（この例では要素つぶれを起こした節点６８、およびその一方側（右側）に隣接する節点７２）を可変節点に設定する。

【0038】

上記の固定節点および可変節点の設定は、トレッド表面の節点だけでなく、移動させる節点群にあわせて、トレッドの厚み方向において少なくとも主溝深さまで存在する節点についても設定することが好ましく、トレッドの厚み全体の節点について設定してもよい。

【0039】

ここで、固定節点とは、モーフィングにより主溝位置を変更させる場合に移動させない節点をいい、可変節点とは、主溝位置の変更に伴って主溝を構成する節点群とともに移動させることが可能な節点をいう。

【0040】

このようにしてステップＳ６において可変節点を設定した後、ステップＳ７に進む。また、ステップＳ５で要素つぶれが生じないと判定したときは、そのままステップＳ７に進む。

【0041】

ステップＳ７において、基準円設定部３０が、移動させる主溝毎に、当該主溝近傍に位置するトレッド表面の節点のうち３つの節点を指定して当該３つの節点を通る基準円の中心および半径を求める。３点を指定すれば当該３点を通る円は１つに定まるので、節点群を回転移動させる基準となる円を一義的に定めることができる。

【0042】

基準円を定めるための３つの節点は、以下の選定範囲から指定してもよい。選定範囲は、主溝移動範囲とその両側から上記最大移動量以上離れたはじめの表面節点を含むトレッド表面に含まれる全ての節点である。また、その指定方法としては、選定範囲に含まれる全ての節点と円弧との平均二乗誤差が最小となるような円弧を規定する３点を指定する方法が挙げられる。ここで、主溝移動範囲とは、主溝をその両側にそれぞれ最大移動量で移動させたときの全移動範囲である。表面節点とは、トレッド表面に存在する節点である。

【0043】

図４は、セリアル側のショルダー主溝６２Ｂ（図４（Ａ））と、センター主溝６２Ａ（図４（Ｂ））と、反セリアル側のショルダー主溝６２Ｂ（図４（Ｃ））について、それぞれトレッド表面において選定した３つの節点を示した図である。各図において、選定した３つの節点は黒丸で示している。また、最大移動量をＭＡ、主溝移動範囲ＧＲ、選定範囲をＳＲで示している。図４（Ａ）の例では選定範囲ＳＲには６つの表面節点があり、図４（Ｂ）の例では選定範囲ＳＲには７つの表面節点であり、図４（Ｃ）の例では選定範囲ＳＲには７つの表面節点がある。

【0044】

次いで、ステップＳ８において、基準円設定部３０が、移動させる各主溝において、正とする移動方向を指定する。この例では、図４に示すように、セリアル側のショルダー主溝６２Ｂ、センター主溝６２Ａ、反セリアル側のショルダー主溝６２Ｂにおいて、トレッド表面に沿って右側（即ち、反セリアル側）への移動を「正」の移動とし、これと反対側の左側（即ち、セリアル側）への移動を「負」の移動と定義する。

【0045】

次いで、ステップＳ９において、基準円設定部３０は、移動させる全ての主溝、即ち全ての節点群について、基準円および移動方向を設定した否かを判定し、設定していなければステップＳ５に戻り、全ての節点群について設定するまでステップＳ５～Ｓ９を繰り返す。そして、全ての節点群により設定したと判定されれば、ステップＳ１０に進む。

【0046】

ステップＳ１０において、移動角度算出部３２が、基準円の中心および半径に基づいて、上記主溝移動量から移動角度を算出する。また、半径算出部３４が、基準円の中心に基づいて、移動させる節点群の各節点に対応した円の半径を算出する。

【0047】

この例では、移動させる各主溝についてそれぞれ複数の主溝移動量を設定しているため、移動角度算出部３２は、複数の主溝移動量からそれぞれ対応する移動角度を算出する。具体的には、主溝移動量がトレッド表面における移動量として設定される場合、主溝を構成する節点群のうちトレッド表面に存在する節点について、基準円の中心及び半径と主溝移動量から、当該主溝移動量に対応する移動角度を求めることができる。

【0048】

半径算出部３４は、移動させる節点群の各節点について基準円の中心からの距離を求めることにより、節点群の各節点に対応した円の半径をそれぞれ算出する。

【0049】

次いで、ステップＳ１１において、回転移動部３６が、節点群の各節点を基準円の中心まわりに上記移動角度で回転移動させる。すなわち、節点群の各節点を、ステップＳ１０で求めた半径を用い、基準円の中心を回転中心として、ステップＳ１０で求めた移動角度にて回転移動させる。これにより、指定された主溝移動量にて、当該主溝の位置を変更することができる。

【0050】

次いで、ステップＳ１２において、可変節点修正部３８が、当該移動させた主溝に関連してステップＳ６で可変節点が設定されているか否かを判定する。そして、可変節点が設定されていれば、ステップＳ１３に進む。

【0051】

ステップＳ１３において、可変節点修正部３８は、トレッド表面における上記節点群の回転移動後の節点とステップＳ６で設定した固定節点との間に可変節点を均等配置させる。詳細には、節点群の回転移動後の節点と固定節点とが基準円においてなす角度を求め、この角度をトレッド表面における可変節点の数で割って平均化し、その平均化した角度ごとに可変節点を配置すればよい。

【0052】

図７は可変節点が存在する場合における、可変節点の修正方法を説明するための図であり、図５及び図６に示す例として主溝の一方側（右側）におけるトレッド表面に２つの可変節点６８，７２が存在する場合である。この場合、節点群６４の節点６６を回転移動させた後、トレッド表面における節点群６４の節点６６と固定節点７０との間に、２つの可変節点６８，７２が均等な角度で配置されるように、可変節点６８，７２の位置を修正して配置する。トレッドの厚み方向内側の可変節点についても、トレッド表面の可変節点と同様に、節点群６４の節点６６と固定節点７０との間に均等配置する。

【0053】

このようにしてステップＳ１３において可変節点を修正した後、ステップＳ１４に進む。また、ステップＳ１２で可変節点が存在しないと判定したときは、そのままステップＳ１４に進む。

【0054】

ステップＳ１４において、回転移動部３６は、移動させる全ての主溝、即ち全ての節点群について、回転移動させたか否かを判定し、移動させていない節点群があればステップＳ１０に戻り、全ての節点群について回転移動が完了するまでステップＳ１０～Ｓ１４を繰り返す。そして、全ての節点群について回転移動が完了したと判定されれば、ステップＳ１５に進み、移動させるべき全ての主溝についてその主溝位置が更新されたタイヤモデルが得られる。

【0055】

次いで、ステップＳ１６において、判定部４０は、ステップＳ３において設定された複数のデザインの全てについて主溝を変更したタイヤモデルが得られたか否かを判定し、得られていなければ、ステップＳ１０に戻り、全てのデザインのタイヤモデルを取得するまでステップＳ１０～Ｓ１６を繰り返す。そして、全てのデザインのタイヤモデルを取得されれば、得られたタイヤモデルを、出力部１６を介して出力する。出力は、ディスプレイによって表示したり、プリンタによって印刷したり、ディスクやデータベースなどの記憶手段に書き込んだりすることにより行うことができる。

【0056】

以上のように、本実施形態によれば、基準タイヤモデルに対し、移動させる主溝毎にトレッド表面の３つの節点を指定して当該３つの節点を通る円の中心と半径を求め、主溝を構成する節点群をこの円に基づいて移動させることにより、２次元タイヤＦＥモデルにおける主溝を容易に位置変化させることができる。そのため、主溝位置の異なる複数のタイヤモデルの取得が容易になり、その作成工数を大幅に削減することができる。

【0057】

また、主溝を構成する節点群の移動により要素つぶれが生じる場合においても、可変節点を設定してその位置を修正することにより、主溝移動量の大きなタイヤモデルについても容易に作成することができる。

【0058】

上記実施形態に係るタイヤモデル作成方法は、例えば、タイヤ形状の最適化方法に用いることができ、主溝位置を最適化することができる。

【0059】

図８は、その一例として、クラスタ分析を用いて主溝位置を最適化する最適化方法のフローチャートである。クラスタ分析は、与えられたデータを外的基準なしに自動的に分類する手法であり、例えばウォード法、Ｋ平均法などがあり、特性値が近似するサンプル点同士をクラスタリングで分類する。

【0060】

図８に示す最適化方法では、まず、ステップＳ２１において、最適化を行うために必要な条件を設定する。具体的には、複数のタイヤモデルを作成する際の基準となる基準タイヤモデル、モーフィングにより生成したい複数の主溝移動量についてのリスト、タイヤ性能に関する特性値（目的関数）、特性値を取得するための有限要素解析条件、および、クラスタ分析を行うために必要な解析条件などを設定する。

【0061】

ついで、ステップＳ２２において、上述した図２に示すタイヤモデル作成方法を行い、主溝の位置の異なる複数のタイヤモデルを作成する。その後、ステップＳ２３において、複数のタイヤモデルについてそれぞれ有限要素解析を実施し、ステップＳ２４において、その結果として、各タイヤモデルに対して特性値としての目的関数を取得する。なお、ステップＳ２２で作成した２次元のタイヤモデルをタイヤ周方向に展開して３次元のタイヤモデルを生成してから、有限要素解析を実施してもよい。

【0062】

次いで、ステップＳ２５において、目的関数についてクラスタ分析を実施して目的関数の値が近いもの同士を同一のクラスタに分類し、ステップＳ２６において、各クラスタにおける主溝位置と目的関数の傾向を確認して、ステップＳ２７において、最適な主溝位置を決定する。

【0063】

図９は、他の例として、応答曲面法を用いて主溝位置を最適化する最適化方法のフローチャートである。応答曲面法とは、サンプル点のデータを元に作成した近似関数（応答曲面）を用いて、該近似曲面上で最適化を行う手法である。

【0064】

図９に示す最適化方法では、まず、ステップＳ３１において、最適化を行うために必要な条件を設定する。具体的には、複数のタイヤモデルを作成する際の基準となる基準タイヤモデル、モーフィングにより生成したい複数の主溝移動量についてのリスト、タイヤ性能に関する特性値（目的関数）、特性値を取得するための有限要素解析条件、応答曲面法による最適化計算を行うために必要な解析条件、制約条件などを設定する。

【0065】

ついで、ステップＳ３２において、上述した図２に示すタイヤモデル作成方法を行い、主溝の位置の異なる複数のタイヤモデルを作成する。その後、ステップＳ３３において、複数のタイヤモデルについてそれぞれ有限要素解析を実施し、ステップＳ３４において、その結果として、各タイヤモデルに対して特性値としての目的関数を取得する。なお、ステップＳ３２で作成した２次元のタイヤモデルをタイヤ周方向に展開して３次元のタイヤモデルを生成してから、有限要素解析を実施してもよい。

【0066】

次いで、ステップＳ３５において、得られた目的関数を用いて応答曲面を生成し、ステップＳ３６において、制約条件を設定し、ステップＳ３７において、これら応答曲面と制約条件を用いた最適化計算を行うことにより、最適な主溝位置を決定する。

【0067】

本実施形態に係るタイヤモデル作成方法を用いた、タイヤ形状の最適化方法、最適化装置及びそのためのプログラムは、これらクラスタ分析や応答曲面法を用いたものに限定されるものではなく、種々の最適化手法を用いて構成することができる。

【0068】

以上、いくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の主旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0069】

１０…タイヤモデル作成装置、１８…基準モデル設定部、２０…節点群設定部、２２…移動量設定部、２４…最大移動量取得部、２６…要素つぶれ判定部、２８…可変節点設定部、３０…基準円設定部、３２…移動角度算出部、３４…半径算出部、３６…回転移動部、３８…可変節点修正部、６２…主溝、６４…節点群、６６…節点群の節点、６８，７２…可変節点、７０…固定節点

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】