JP2003225952A

JP2003225952A - タイヤ製造工程のシミュレーション方法、この方法を実行するためのプログラム、空気入りタイヤの製造方法および空気入りタイヤ

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Publication number: JP2003225952A
Application number: JP2002027139A
Authority: JP
Inventors: Maomi Morishita; 真臣森下; Ryoji Hanada; 亮治花田
Original assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Current assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Priority date: 2002-02-04
Filing date: 2002-02-04
Publication date: 2003-08-12

Abstract

(57)【要約】【課題】加硫前の各製造工程で発生するタイヤの変形状
態や各部材の歪みや応力や張力を算出することのできる
タイヤ製造工程のシミュレーション方法、およびこの方
法を実行させるためのプログラム、空気入りタイヤの製
造方法および空気リタイヤを提供する。【解決手段】タイヤ製造工程をシミュレートする、生タ
イヤケーシングモデルと、トレッド／ベルトモデルと、
ブラダーモデルと、加硫用モールドモデルとを生成する
工程（ステップＳ１００）と、前記生タイヤケーシング
モデルの内周面に圧力を与えて、前記生タイヤケーシン
グモデルを膨張させ、前記トレッド／ベルトモデルに圧
着させて、グリーンタイヤモデルを作成する工程（ステ
ップＳ１１０）と、前記ブラダーモデルの内周面に圧力
を与え、加硫用モールドモデルの内表面の形状を拡張限
界として前記グリーンタイヤモデルを拡張させる工程
（ステップＳ１２０）を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、空気入りタイヤを
製造する際のタイヤの製造工程をシミュレートするタイ
ヤ製造工程のシミュレーション方法、この方法をコンピ
ュータに実行させるためのプログラム、空気入りタイヤ
の製造方法および空気入りタイヤに関する。

【０００２】

【従来の技術】空気入りタイヤの製造は、一般に、図１
２（ａ），（ｂ）に示すように、カーカス部材Ｐ、１対
のビードコア部材Ｂ_d、１対のビードフィラー部材Ｂ_f
および１対のサイドトレッド部材Ｓを有する、回転体形
状の生タイヤケーシング１００を成形する第１成形工程
と、トレッド部材Ｔおよびベルト部材Ｂ_eを有する回転
体形状のトレッド／ベルト部１０６を成形し、この成形
されたトレッド／ベルト部１０６の内周面側に回転体の
中心軸を一致させるようにして生タイヤケーシング１０
０を配し、この状態で生タイヤケーシング１００を膨張
させて上記生タイヤケーシング１００をトレッド／ベル
ト部１０６の内周面に圧着させて完成生タイヤ１０８
（グリーンタイヤ）を成形する（図１２（ｂ）破線参
照）第２成形工程と、このグリーンタイヤ１０８を加硫
用金型（モールド）内に入れて、グリーンタイヤ１０８
の内周面側から伸縮自在な加硫用ブラダー（図示されな
い）を膨張させて、グリーンタイヤ１０８を加硫用モー
ルドの内表面の形状に沿わせるように拡張し、その後、
加硫用モールドおよび加硫用ブラダーを昇温して、拡張
したグリーンタイヤ１０８を加硫する加硫工程を有す
る。

【０００３】ここで、第２成形工程では、予め設けられ
たトレッド／ベルト部１０６の内周面に生タイヤケーシ
ング１００を圧着してグリーンタイヤ１０８が成形でき
るように、タイヤケーシング１００を膨張させるととも
に、加硫工程では、加硫用ブラダーを用いてグリーンタ
イヤ１０８の内周面側から圧力を加えてグリーンタイヤ
１０８を拡張させる。このような工程を経て、所望の空
気入りタイヤが製造される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記空気入り
タイヤの製造では、カーカス部材Ｐ、ビードコア部材Ｂ
_d、ビードフィラー部材Ｂ_f、サイドトレッド部材Ｓ、
トレッド部材Ｔやベルト部材Ｂ_e等の各部材の設定され
た設計寸法が不適切な場合、あるいは、各部材の寸法が
ばらつく場合、上記膨張や拡張の過程で得られた形状が
いびつになったり、各部材に余分な歪みがかかって部材
が局部的に屈曲したり、拡張されたグリーンタイヤ１０
８が加硫用モールドの内表面の形状に接触しないため
に、加硫工程で未加硫部分が発生する等の製造時の不具
合が生じる。

【０００５】一方、第１成形工程で成形される生タイヤ
ケーシング１００および第２成形工程で成形されるトレ
ッド／ベルト部１０６から出発して、加硫用モールド内
でグリーンタイヤ１０８を拡張するまでに、各部材に歪
みや応力が発生して各部材が変形するが、この歪みや応
力や各部材の変形状態について現在解析されていないの
が現状である。従って、タイヤ製造時における空気入り
タイヤに不具合が発生した場合、例えば、加硫終了直後
のタイヤサイド部表面にバックリングが発生した場合、
過去の作業者の積み上げた勘と経験によってタイヤ製造
時の不具合を解消するための改善策を施すしか方法がな
かった。特に、不具合が頻発する場合、タイヤの不適切
な設計寸法に原因があるのか、各部材の寸法のばらつき
によって発生するのか、原因を特定するのが困難である
場合も多い。鋭意検討して原因を特定することもできる
が、多大の空気入りタイヤを製造して、統計的手法を用
いて原因を解明することとなり、多大の人件費、製造コ
ストおよび時間を必要とする。

【０００６】また、カーカス部材やベルト部材を構成す
る、予め所定の傾斜角度で配置された複数の有機繊維の
線材やスチール線材は、上記膨張や拡張によって角度変
化を起こし、しかも張力が発生する。この線材の角度変
化や張力の発生は、製造された空気入りタイヤの諸性能
（タイヤ振動性能、操縦安定性能、耐久性能、磨耗性
能）に大きな影響を与えることから、加硫直前の線材に
かかる張力や線材の角度変化を所望の状態にすることは
重要である。特に、各部材に殆ど歪みや応力や張力が発
生せず、しかも線材の傾斜角度が所定の状態となってい
る第１成形工程における生タイヤケーシング１００およ
び第２成形におけるトレッド／ベルト部１０６から出発
して、加硫用モールド内でグリーンタイヤの拡張が終了
するまでに線材に発生する張力や線材の受ける傾斜角度
の角度変化が適切になるように設定することは重要であ
る。

【０００７】そこで、本発明は、上記問題点を解消する
ために、空気入りタイヤの加硫前の各製造工程において
発生するタイヤの変形状態や各部材の歪みや応力や張力
を算出することのできるタイヤ製造工程のシミュレーシ
ョン方法を提供し、さらに、この方法をコンピュータに
実行させるためのプログラム、空気入りタイヤの製造方
法および空気入りタイヤを提供することを目的とする。

【０００８】

【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、タイヤの製造工程をシミュレートするタ
イヤ製造工程のシミュレーション方法であって、トレッ
ド部材およびベルト部材を有して形成されるトレッド／
ベルト部と、カーカス部材、ビードコア部材、ビードフ
ィラー部材およびサイドトレッド部材を有して形成さ
れ、前記トレッド／ベルト部の内周面側に配される生タ
イヤケーシングと、前記生タイヤケーシングと前記トレ
ッド／ベルト部を結合して一体化された生タイヤを加硫
するために、前記生タイヤの内周面側に配される加硫用
ブラダーと、前記生タイヤを加硫するために、前記生タ
イヤの外周面側に配される加硫用金型とを、それぞれモ
デル化して、トレッド／ベルトモデルと生タイヤケーシ
ングモデルとブラダーモデルと金型モデルとを生成する
モデル生成工程と、生タイヤケーシングの内周面に対応
する、前記生タイヤケーシングモデルの内周面に圧力を
与えて、前記生タイヤケーシングモデルを膨張させ、前
記トレッド／ベルトモデルに圧着させて、生タイヤ完成
モデルを作成する完成モデル作成工程と、前記ブラダー
モデルの内周面に圧力を与え、前記金型モデルの内表面
の形状を拡張限界として前記生タイヤ完成モデルを拡張
させる拡張工程とを有することを特徴とするタイヤ製造
工程のシミュレーション方法を提供する。

【０００９】ここで、前記モデル生成工程は、前記生タ
イヤケーシングモデルと前記トレッド／ベルトモデルと
前記ブラダーモデルを、複数の有限要素を有する有限要
素モデルで作成するのが好ましい。その際、タイヤ製造
工程のシミュレーション方法は、前記金型モデル内で拡
張された前記生タイヤ完成モデルにおける複数の有限要
素に発生する歪み、応力および張力のうち少なくとも１
つの物理量を算出する物理量算出工程を有するのが好ま
しい。

【００１０】また、前記完成モデル作成工程は、前記生
タイヤケーシングモデルの膨張により前記生タイヤケー
シングモデルを部分的に前記トレッド／ベルトモデルに
接触させ、さらに、前記トレッド／ベルトモデルの外周
面側から所定の分布荷重を与えて、前記生タイヤケーシ
ングモデルと対向する前記トレッド／ベルトモデルの面
を前記生タイヤケーシングモデルに接触させ、この接触
した部分を結合して一体化させるのが好ましい。また、
前記拡張工程は、前記生タイヤ完成モデルが前記金型モ
デルの内表面と接触する場合、前記金型モデルの内表面
に沿った前記生タイヤ完成モデルの滑りを許容するのが
好ましい。

【００１１】また、本発明は、タイヤの製造工程をシミ
ュレートするタイヤ製造工程のシミュレーション方法
を、コンピュータに実行させるプログラムであって、ト
レッド部材およびベルト部材を有して形成されるトレッ
ド／ベルト部と、カーカス部材、ビードコア部材、ビー
ドフィラー部材およびサイドトレッド部材を有して形成
され、前記トレッド／ベルト部の内周面側に配される生
タイヤケーシングと、前記生タイヤケーシングと前記ト
レッド／ベルト部を結合して一体化された生タイヤを加
硫するために、前記生タイヤの内周面側に配される加硫
用ブラダーと、前記生タイヤを加硫するために、前記生
タイヤの外周面側に配される加硫用金型とを、それぞれ
複数の有限要素を有する有限要素モデルにモデル化し
て、トレッド／ベルトモデルと生タイヤケーシングモデ
ルとブラダーモデルと金型モデルとを生成する工程を、
コンピュータの演算手段に実行させる手順と、生タイヤ
ケーシングの内周面に対応する前記生タイヤケーシング
モデルの内周面に圧力を与えて、前記生タイヤケーシン
グモデルを膨張させ、前記トレッド／ベルトモデルに圧
着させて、生タイヤ完成モデルを作成する工程を前記演
算手段に実行させる手順と、前記ブラダーモデルの内周
面に圧力を与え、加硫用金型の内表面の形状を拡張限界
として前記生タイヤ完成モデルを拡張させる工程を前記
演算手段に実行させ、拡張結果をコンピュータの記憶手
段に記憶させる手順と、前記記憶手段から拡張結果を呼
び出して、拡張した前記生タイヤ完成モデルにおける複
数の有限要素に発生する歪み、応力および張力のうち少
なくとも１つの物理量を算出する工程を前記演算手段に
実行させる手順とを有することを特徴とするプログラム
を提供する。

【００１２】さらに、本発明は、上述したタイヤ製造工
程のシミュレーション方法によって得られたシミュレー
ション結果に基づいて、空気入りタイヤを設計して空気
入りタイヤを製造する空気入りタイヤの製造方法を提供
する。また、本発明は、この空気入りタイヤの製造方法
で製造された空気入りタイヤを提供する。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明のタイヤ製造工程の
シミュレーション方法について、添付の図面に示される
好適実施例を基に詳細に説明する。図１は、本発明のタ
イヤ製造工程のシミュレーション方法を実施するシミュ
レーション装置１０の構成を示すブロック図である。

【００１４】シミュレーション装置１０は、空気入りタ
イヤ（以下、単にタイヤという）の製造、すなわち、図
１２（ａ），（ｂ）で示したように、カーカス部材Ｐ、
１対のビードコア部材Ｂ_d、１対のビードフィラー部材
Ｂ_fおよび１対のサイドトレッド部材Ｓを有する生タイ
ヤケーシング１００を膨張させて予め作られたベルト／
トレッド部１０６の内周面に圧着させてグリーンタイヤ
１０８を成形し、さらに、加硫用モールド内で、加硫用
ブラダーを膨張させて、グリーンタイヤ１０８を加硫直
前のインモールド形状にまで拡張して変形させる製造工
程をシミュレートする装置である。なお、加硫用ブラダ
ーとは、タイヤを加硫する際、加硫用モールド内の内側
から、加硫用モールド内にセットされたグリーンタイヤ
を拡張して、タイヤモールドの内表面に押し当てるため
の伸縮自在な袋状の部材である。

【００１５】シミュレーション装置１０は、モデル作成
部１２、グリーンタイヤモデル作成演算部１４、グリー
ンタイヤモデル変形演算部１６および物理量算出部１８
を主に有して構成される。また、シミュレーション装置
１０は、上記各部位の処理のタイミングを制御し駆動す
るＣＰＵ２０および上記各部位で得られた結果を記録す
るメモリ２２を有する。なお、シミュレーション装置１
０は、上記各部位がプログラムを実行することによって
機能するコンピュータによって構成されてもよいし、各
部位が専用回路等のハードウェアによって構成された専
用装置であってもよい。さらに、上記各部位の一部がプ
ログラムを実行することで機能するコンピュータ、残り
の部位がハードウェアによって構成されてもよい。な
お、コンピュータによってプログラムが実行されて各部
位が機能する場合、各部位の演算処理は、実質的にＣＰ
Ｕ２０によって成される。なお、シミュレーション装置
１０は、ＣＰＵ２０からバスケーブルを介して、キーボ
ードやマウス等の入力系２４とディスプレイ２６に接続
される。

【００１６】モデル作成部１２は、カーカス部材Ｐ、１
対のビードコア部材Ｂ_d、１対のビードフィラー部材Ｂ
_fおよび１対のサイドトレッド部材Ｓを有して回転体形
状に形成される生タイヤケーシング１００と、トレッド
部材Ｔおよびベルト部材Ｂ_eを有して回転体形状に形成
されるトレッド／ベルト部１０６と、生タイヤケーシン
グ１００とトレッド／ベルト部１０６を結合して一体化
されたグリーンタイヤを加硫するためにグリーンタイヤ
の内周面側に配される加硫用ブラダーとを、それぞれモ
デル化して、有限要素モデルの生タイヤケーシングモデ
ル３０（図３参照）と、有限要素モデルのトレッド／ベ
ルトモデル３２（図３参照）と、有限要素モデルのブラ
ダーモデル３４（図３参照）とを生成する他、グリーン
タイヤを加硫するために、グリーンタイヤの外周面側に
配される加硫用モールドをモデル化した加硫用モールド
モデル３８（図３参照）を作成する部位であり、後述す
るモデル作成工程を実施する部位である。加硫用モール
ドモデル３８は、変形を許容しない剛表面あるいは剛体
要素で形成される。生タイヤケーシング１００はトレッ
ド／ベルト部１０６の内周面側に配されるように、作成
される生タイヤケーシングモデル３０が、トレッド／ベ
ルトモデル３２の内周面側に、回転体形状の中心軸を一
致させて配される。

【００１７】有限要素モデルは、タイヤや加硫用ブラダ
ーを構成する各部材を複数の有限要素に分割して作成さ
れたモデルである。有限要素の形状は特に限定されない
が、３次元モデルの場合、特に立体要素は６面体要素が
好適に用いられ、２次元軸対称モデルの場合、４角形軸
対称要素が好適に用いられる。有限要素モデルの作成
は、具体的には、節点の座標値と、各節点を番号化して
各有限要素の形状を規定した節点の番号の組の数値デー
タからなるモデル形状のファイルが作成され、さらに、
有限要素によって表される各部材の材料定数の数値デー
タが付加されて、有限要素モデルのファイルが作成され
る。このような有限要素モデルは、入力系２４によって
モデル形状の数値データやモデル形状の数値データを表
す情報や、材料定数の数値データや材料定数の数値デー
タを表す情報がオペレータによって入力されて作成され
る。作成されたファイルは、メモリ２２に記憶されると
ともに、グリーンタイヤモデル作成演算部１４に供給さ
れる。

【００１８】グリーンタイヤモデル作成演算部１４は、
１対のビードコア部材間の間隔に対応する、生タイヤケ
ーシングモデル３０における間隔を、変位を与えること
によって狭くするとともに、生タイヤケーシングの内周
面に対応する、生タイヤケーシングモデル３０の内周面
に圧力を付与して、生タイヤケーシングモデル３０を膨
張させ、トレッド／ベルトモデル３２に圧着させて、生
タイヤ完成モデル（グリーンタイヤモデル）３６（図４
参照）を作成する部位であり、後述するグリーンタイヤ
モデル作成工程を実施する部位である。なお、生タイヤ
ケーシングの内周面は、回転体形状を成した生タイヤケ
ーシングの内側表面であって、製造されたタイヤに内圧
を充填する際の空洞領域に接する内表面に相当する面を
いう。作成されたグリーンタイヤモデル３６は、１つの
ファイルとしてメモリ２２に記憶されるとともに、グリ
ーンタイヤモデル変形演算部１６に供給される。

【００１９】グリーンタイヤモデル変形計算部１６は、
ブラダーモデルの内周面に圧力を付与してグリーンタイ
ヤモデルを、加硫用モールドモデル３８内で拡張させ
て、インモールド形状に変形させるグリーンタイヤモデ
ル拡張工程を実施する部位である。この拡張工程につい
ては後述する。拡張したグリーンタイヤモデルの算出結
果は、ファイルとしてメモリ２２に記憶されるととも
に、物理量算出部１８に供給される。

【００２０】物理量算出部１８は、グリーンタイヤモデ
ル３６における複数の有限要素に発生する歪み、応力お
よび張力のうち少なくとも１つの物理量を算出する部位
である。算出された物理量は、プリンタ等に出力される
とともに、ＣＰＵ２０を介してディスプレイ２６に供給
されて、グラフや数値データとして画面表示される。

【００２１】入力系２４は、マウスやキーボードからな
り、有限要素モデルを設定するための入力情報を設定
し、あるいは、上記各部位における算出結果をグラフや
数値として表示するためのパラメータ情報を設定する部
位である。ディスプレイ２６は、モデル作成部１２で有
限要素モデルを作成するための、座標値や有限要素の形
状や材料定数を設定するための入力設定画面を表示した
り、各部位における算出結果を用いて、各部材の変形状
態や、有限要素に発生する歪み、応力あるいは張力の変
化をグラフや数値で表した画面を表示する部位である。

【００２２】なお、シミュレーション装置１０の各部位
がプログラムを実行することによって機能するコンピュ
ータによって構成される場合、以下のプログラムが実行
される。すなわち、プログラムは、トレッド部材Ｔおよ
びベルト部材Ｂ_eを有して形成されるトレッド／ベルト
部１０６と、カーカス部材Ｐ、ビードコア部材Ｂ_d、ビ
ードフィラー部材Ｂ_fおよびサイドトレッド部材Ｓを有
して形成され、トレッド／ベルト部１０６の内周面側に
配される生タイヤケーシング１００と、生タイヤケーシ
ング１００とトレッド／ベルト部１０６を結合して一体
化されたグリーンタイヤ１０８を加硫するために、生タ
イヤケーシング１００の内周面側に配される加硫用ブラ
ダーと、グリーンタイヤ１０８を加硫するために、グリ
ーンタイヤ１０８の外周面側に配される加硫用モールド
とを、それぞれ有限要素モデルにモデル化して、トレッ
ド／ベルトモデル３２と生タイヤケーシングモデル３０
とブラダーモデル３４と加硫用モールドモデル３８とを
生成するモデル生成工程を、ＣＰＵ２０に実行させる手
順と、生タイヤケーシングの内周面に対応する、生タイ
ヤケーシングモデル３０の内周面に圧力を付与して、生
タイヤケーシングモデル３０を膨張させ、トレッド／ベ
ルトモデル３２に圧着させて、グリーンタイヤモデル３
６を作成するグリーンタイヤモデル作成工程をＣＰＵ２
０に実行させる手順と、ブラダーモデル３４の内周面に
圧力を付与し、設定された加硫用モールドモデル３８の
内表面の形状を拡張限界としてグリーンタイヤ３６を拡
張させるグリーンタイヤモデル拡張工程をＣＰＵ２０に
実行させ、拡張結果をメモリ２２に記憶させる手順と、
メモリ２２から拡張結果を呼び出して、拡張したグリー
ンタイヤモデル３６における複数の有限要素に発生する
歪み、応力および張力のうち少なくとも１つの物理量を
算出する算出工程をＣＰＵ２０に実行させる手順とを有
する。

【００２３】次に、本発明のタイヤ製造工程のシミュレ
ーション方法について、図２に示すフローチャートに沿
って説明する。タイヤ製造工程のシミュレーション方法
は、主に、モデル作成工程（ステップＳ１００）と、グ
リーンタイヤモデル作成工程（ステップＳ１１０）と、
グリーンタイヤモデル拡張工程（ステップＳ１２０）
と、物理量算出工程（ステップＳ１３０）とを有する。

【００２４】モデル作成工程は、トレッド部材Ｔおよび
ベルト部材Ｂ_eを有して形成されるトレッド／ベルト部
１０６と、カーカス部材Ｐ、ビードコア部材Ｂ_d、ビー
ドフィラー部材Ｂ_fおよびサイドトレッド部材Ｓを有し
て形成され、トレッド／ベルト部１０６の内周面側に配
される生タイヤケーシング１００と、生タイヤケーシン
グ１００とトレッド／ベルト部１０６を結合して一体化
されたグリーンタイヤ１０８を加硫するために、生タイ
ヤケーシング１００の内周面側に配される加硫用ブラダ
ーと、グリーンタイヤ１０８を加硫するために、グリー
ンタイヤ１０８の外周面側に配される加硫用モールドと
がそれぞれモデル化されて、トレッド／ベルトモデル３
２と生タイヤケーシングモデル３０とブラダーモデル３
４と加硫用モールドモデル３８とが、モデル作成部１２
において作成される。

【００２５】図３には、一例として各モデルの右半分の
断面図が示されている。図３に示す生タイヤケーシング
モデル３０およびトレッド／ベルトモデル３２は、タイ
ヤサイズが４２５／６５Ｒ２２．５のトラックバス用タ
イヤの生タイヤケーシング１００およびトレッド／ベル
ト部１０６のモデルであり、第２成形工程が開始される
直前の配置を再現している。

【００２６】上記各モデルは２次元軸対称モデルであっ
て、図３に示す断面形状を、想定されるタイヤ回転軸を
中心に回転して得られる回転体の形状を成す。図３に
は、例えば、カーカス材Ｐに対応するカーカス材モデル
Ｐ’、１対のビードコア部材Ｂ _dに対応するビードコア
部材モデルＢ_d’、１対のビードフィラー部材Ｂ_fに対
応するビードフィラー部材モデルＢ_f’および１対のサ
イドトレッド部材Ｓに対応するサイドトレッド部材モデ
ルＳ’が示されている。また、補強層部材をモデル化し
た補強層部材モデルＣ_f’（図３参照）やベルトカバー
層部材をモデル化したモデル（図示されず）も作成され
る。

【００２７】なお、図３において、生タイヤケーシング
モデル３０とブラダーモデル３４が接触しているが、ス
テップＳ１１６までは生タイヤケーシングモデル３０と
ブラダーモデル３４とが接触するか否かをの接触判定を
行わず、ブラダーモデル３４はステップＳ１１６まで実
質的に存在しないものとして演算を行う。この後、ステ
ップＳ１２０からは生タイヤケーシングモデル３０とブ
ラダーモデル３４との間の接触判定を行う。すなわち、
ステップＳ１２０以降ブラダーモデル３４は実質的に存
在するものとして演算を行う。すなわち、図３は、第２
成形直前の生タイヤケーシング１００およびトレッド／
ベルト部１０６の配置状態と、加硫工程前の加硫用モー
ルドと加硫用ブラダーの配置状態を重ねて表現したもの
である。このような有限要素モデルを構成する構成要素
の種類は特に限定されないが、例えば、カーカス材モデ
ルＰ’やベルト材Ｂ_eのコードは６面体要素や４角形軸
対称要素とともにリバーを用いて、ビードコア部材モデ
ルＢ_d’、ビードフィラー部材モデルＢ_f’、サイドト
レッド部材モデルＳ’およびトレッド部材Ｔのモデルは
主に６面体要素や４角形軸対称要素等の要素を用いて構
成される。一方、加硫用モールドモデル３８のモデルも
特に制限されないが、例えば、上部モールドモデル３８
Ｕと下部モールドモデル３８Ｌを有し、変形を許容しな
い剛表面あるいは剛体要素で加硫用モールドモデル３８
の内表面の形状が作成される。

【００２８】次に、グリーンタイヤモデル作成工程が、
グリーンタイヤモデル作成演算部１４において行われ
る。グリーンタイヤモデル作成工程は、図２に示すよう
に、ステップＳ１１２、ステップＳ１１４およびステッ
プＳ１１６からなる。まず、図４に示すように、１対の
ビードコア部材Ｂ_d間の間隔に対応する、生タイヤケー
シングモデル３０における間隔を、変位を与えることに
よって狭くし、幅Ｆ_w（図３において、Ｆ_w／２の幅が
示されている）を狭くする（図４中の矢印Ａ方向にビー
ドコア部材モデルＢ_d’を強制的に移動する）ととも
に、生タイヤケーシング３０の内周面に対応する、生タ
イヤケーシングモデル３０における内周面に所定の圧力
Ｐ_r、例えば１ｋｇｆ／ｃｍ²を付与して、生タイヤケ
ーシングモデル３０を膨張させ、トレッド／ベルトモデ
ル３２の中央部分に接触させる演算が行われる（ステッ
プＳ１１２）。演算結果は、メモリ２２に記憶される。
上記ビードコア部材モデルＢ_d’間の幅Ｆ_wは、例えば
８００ｍｍから６５０ｍｍに狭められる。ビードコア部
材モデルＢ_d’は、矢印Ａ方向に移動した後固定され
る。

【００２９】次に、図５に示すように、圧力Ｐ_rを付与
した状態で、さらに、生タイヤケーシングモデル３０と
接触する部分と反対のトレッド／ベルトモデルの外表面
側から所定の分布荷重Ｗを付与して、生タイヤケーシン
グモデル３０と対向するトレッド／ベルトモデル３２の
面を生タイヤケーシングモデル３０に接触させて圧着す
る、すなわち、接触した部分を結合して一体化する演算
が行われる（ステップＳ１１４）。より具体的には、ト
レッド／ベルトモデル３２の中央で接触した部分から、
トレッド／ベルトモデルの両端側に向けて、分布荷重Ｗ
の付与と解除を順次繰り返して行う。その際、トレッド
／ベルトモデル３２と生タイヤケーシングモデル３０と
が一旦接触すると、接触した部分を結合して一体化する
処理が行われる。なお、分布荷重Ｗにおける圧力は、例
えば６ｋｇｆ／ｃｍ²である。次に、図６に示すように
圧力Ｐ_rを解除した演算が行われ、グリーンタイヤモデ
ル３６が生成され（ステップＳ１１６）。なお、ステッ
プＳ１１２において固定されたビードコア部材モデルＢ
_d’は、ステップＳ１１６において固定が解除される。
このようなグリーンタイヤモデル３６は、有限要素モデ
ルのファイルとして作成され、メモリ２２に記憶され
る。

【００３０】次に、グリーンタイヤモデル拡張工程が、
グリーンタイヤモデル変形演算部１６において行われ
る。まず、図７に示すように、ブラダーモデル３４の内
周面に圧力Ｐ_r’を付与し、ブラダーモデル３４を膨張
させることでグリーンタイヤモデル３６を拡張するシェ
ーピングの演算が行われる（ステップＳ１２２）。圧力
Ｐ_r’は、例えば、０．８ｋｇｆ／ｃｍ²である。ブラ
ダーモデル３４は、きわめて剛性の低い材料定数で作成
されるため、０．８ｋｇｆ／ｃｍ²のような低い圧力で
も膨張する。このようなシェーピングの際、ブラダーモ
デル３４のクランプ部３４’（図７参照）を、圧力
Ｐ_r’の付与とともに矢印Ｂ方向に所定量移動させる演
算を行う。演算結果は、メモリ２２に記憶される。

【００３１】次に、圧力Ｐ_r’がブラダーモデル３４に
付与された状態のまま、グリーンタイヤモデル３６の周
りに配置された加硫モールドモデル３８のうち、上部モ
ールドモデル３８Ｕを図７に示す位置から図８中の矢印
Ｃ方向に、下部モールドモデル３８Ｌを図７に示す位置
から図８中の矢印Ｄ方向に移動して、図８に示すように
加硫用モールドモデル３８を閉じる演算が行われる（ス
テップＳ１２４）。その際、ブラダーモデル３４のクラ
ンプ部３４’は、下部モールドモデル３８Ｌの矢印Ｄ方
向の移動に合わせて矢印Ｅ方向に移動する演算が行われ
る。こうして加硫用モールドモデル３８が閉じられる
（ステップＳ１２４）。演算結果は、メモリ２２に記憶
される。

【００３２】次に、圧力Ｐ_r’が所定の圧力、例えば、
２０ｋｇｆ／ｃｍ²に上げられ、加硫用モールドモデル
３８の内表面を拡張限界としてグリーンタイヤモデル３
６を拡張して加硫直前のインモールド形状に変形させる
演算が行われる（ステップＳ１２６）。その際、拡張に
よって加硫用モールドモデル３８の内表面に接触したグ
リーンタイヤモデル３６の接触部分は、加硫用モールド
モデル３８の内表面に沿って滑りを許容する境界条件の
下に演算を行う。これにより、図９に示すように、グリ
ーンタイヤ３４のビード部領域Ｒ₁〜ショルダー部領域
Ｒ₂の外表面は、加硫用モールド３８の内表面の形状に
沿って変形される。演算結果は、メモリ２２に記憶され
る。

【００３３】最後に、加硫用モールド内で拡張されたグ
リーンタイヤモデル３４における複数の有限要素に発生
する歪み、応力および張力のうち少なくとも１つの物理
量が、物理量算出部１８で算出される（ステップＳ１３
０）。算出結果は、ディスプレイ２６にグラフとしてあ
るいは数値として表示され、あるいは、プリンタ等の外
部機器に出力される。また、オペレータの指示により、
ステップＳ１１２〜ステップＳ１２６の所望の処理の終
了後の各部材の歪みや応力や張力のうち少なくとも１つ
の物理量が算出されてもよい。さらに、図１０（ａ），
（ｂ）や図１１（ａ），（ｂ）に示すように、ディスプ
レイ２６にステップＳ１２６における演算結果を用いて
グリーンタイヤの変形状態が画面表示されてもよい。

【００３４】図１０（ａ），（ｂ）および図１１
（ａ），（ｂ）は、同一の生タイヤケーシングモデル３
０とトレッド／ベルトモデル３２と、異なる内面形状を
持った加硫用モールドモデル３８とを用いて、ステップ
Ｓ１１２〜Ｓ１２６に至る演算を行った際に得られるグ
リーンタイヤモデル３６の変形状態を示している。図１
０（ｂ）は、図１０（ａ）に示すビードフィラー部材モ
デルＢ_f’付近を拡大した拡大図である。同様に、図１
１（ｂ）は、図１１（ａ）に示すビードフィラー部材モ
デルＢ_f’付近を拡大した拡大図である。図１０（ｂ）
に示されるように、領域Ｒ₃において、サイドトレッド
部材モデルＳ’が内側に巻き込まれるとともに、領域Ｒ
₃の上方で加硫用モールドモデル３８と接触しない領域
が生ずる。このような状態で実際のグリーンタイヤを加
硫すると、サイド表面に未加硫部分やゴム部材の巻き込
みが発生し加硫故障とされる。一方、加硫用モールドモ
デル３８の内面形状を改善した場合、図１１（ｂ）に示
すように、領域Ｒ₄においてサイドトレッド部材モデル
Ｓ’が内側に巻き込まれる不具合が改善され、加硫用モ
ールドモデル３８と接触しない領域が低減する。

【００３５】このように生タイヤケーシングモデル３０
を膨張し、トレッド／ベルトモデル３２と結合して一体
化したグリーンタイヤモデル３４を作成し、この作成し
たグリーンタイヤモデル３４を、ブラダーモデル３６を
用いて加硫用モールドモデル３８内で拡張する演算を行
うので、第１成形工程終了後の、歪みや応力や張力が発
生していない状態から、上記膨張や拡張によって発生す
る各部材にかかる歪みや応力や張力を工程別に解析する
ことができる。しかも、製造工程において、ブラックボ
ックスとなっている加硫用モールド内でのグリーンタイ
ヤの拡張による各部材の変形状態を解析し、この変形状
態をディスプレイ２６上で見ることができる。

【００３６】従って、例えば、加硫用モールド内でタイ
ヤに不具合が発生した場合、どの製造工程の段階でどの
ような要因によって不具合が発生するか、例えば、加硫
用モールドの設計寸法に問題があるのか、各部材の設計
寸法に問題があるのか、各部材の製造時の寸法ばらつき
に問題があるのか、さらには、製造工程におけるパラメ
ータ（圧力Ｐ_r，Ｐ_r' やクランプ部３４’の移動位置
等）に問題があるのか、短時間で、人件費、製造コスト
をかけることなく効率よく予測することができ、さら
に、対処策も解析結果に基づいて容易に見いだすことが
できる。特に、コストが比較的高い加硫用モールドの内
表面の形状を設計する際、加硫用モールド内でタイヤの
各部材に不具合が生じるか否かを、予め短時間かつ効率
よく調べることができ、加硫用モールドの設計の効率
化、低コスト化を図ることができる。

【００３７】さらに、ベルト部材Ｂ_eを構成するスチー
ル線材やカーカス部材Ｐを構成する有機繊維からなる線
材に、膨張や拡張に伴って発生する張力や上記線材の傾
斜角度の角度変化を工程別に予測することができる。一
方、これらの線材の張力や傾斜角度の角度変化は、タイ
ヤの諸性能（タイヤ振動性能、操縦安定性能、耐久性
能、磨耗性能）に大きな影響を与えることから、上記製
造工程における各部材の設計寸法、各部材の製造のばら
つき、あるいは製造工程におけるパラメータ等をタイヤ
の諸性能と関連づけることもできる。すなわち、タイヤ
の製造工程における各部材の設計寸法、各部材の製造時
の寸法のばらつき、あるいは製造工程におけるパラメー
タ等を、上記シミュレーション方法を通して、タイヤの
諸性能を向上させるためのタイヤ設計要因として反映さ
せることができる。

【００３８】このようなタイヤ製造工程のシミュレーシ
ョン方法によって得られたシミュレーションの解析結果
に基づいて、製造工程における不具合を改善するための
原因、さらに改善策を見いだし、この改善策に基づいて
タイヤを設計してタイヤを製造することができる。ま
た、加硫直前の拡張されたグリーンタイヤにおける線材
にかかる張力や線材の傾斜角度の角度変化を解析して、
所望のタイヤ性能を有するタイヤを設計し製造すること
ができる。このようにして製造されたタイヤは、本発明
の空気入りタイヤに含まれる。

【００３９】以上、本発明のタイヤ製造工程のシミュレ
ーション方法、この方法を実行するためのプログラム、
空気入りタイヤの製造方法および空気入りタイヤについ
て詳細に説明したが、本発明は上記実施例に限定はされ
ず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改
良および変更を行ってもよいのはもちろんである。

【００４０】

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、生タイヤ
ケーシングモデルを膨張してトレッド／ベルトモデルと
結合して一体化されたグリーンタイヤモデルを作成し、
この作成したグリーンタイヤモデルを、ブラダーモデル
を用いて加硫用モールドモデル内で拡張する演算を行う
ので、タイヤの加硫前の各製造工程における空気入りタ
イヤの各部材の歪みや応力や張力の変化を算出や、製造
工程において、ブラックボックスとなっている加硫用モ
ールド内でのグリーンタイヤの拡張による各部材の変形
状態を解析し、この変形状態を表示することができる。
従って、タイヤ製造工程におけるタイヤの不具合を短時
間に容易に改善することができ、しかも、タイヤ製造工
程中の各種パラメータをタイヤ諸性能と関連づけること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のタイヤ製造工程のシミュレーション
方法を実施するシミュレーション装置の一例を示すブロ
ック図である。

【図２】本発明のタイヤ製造工程のシミュレーション
方法のフローを示すフローチャートである。

【図３】本発明のタイヤ製造工程のシミュレーション
方法で行われる処理の一部分を説明する図である。

【図４】本発明のタイヤ製造工程のシミュレーション
方法で行われる処理の他の部分を説明する図である。

【図５】本発明のタイヤ製造工程のシミュレーション
方法で行われる処理の他の部分を説明する図である。

【図６】本発明のタイヤ製造工程のシミュレーション
方法で行われる処理の他の部分を説明する図である。

【図７】本発明のタイヤ製造工程のシミュレーション
方法で行われる処理の他の部分を説明する図である。

【図８】本発明のタイヤ製造工程のシミュレーション
方法で行われる処理の他の部分を説明する図である。

【図９】本発明のタイヤ製造工程のシミュレーション
方法で行われる処理の他の部分を説明する図である。

【図１０】（ａ），（ｂ）は、本発明のタイヤ製造工
程のシミュレーション方法で行われたグリーンタイヤモ
デルの変形状態の一例を示す図である。

【図１１】（ａ），（ｂ）は、本発明のタイヤ製造工
程のシミュレーション方法で行われたグリーンタイヤモ
デルの変形状態の他の例を示す図である。

【図１２】（ａ），（ｂ）は、従来から行われている
タイヤ製造工程を説明する図である。

【符号の説明】

１０シミュレーション装置１２モデル作成部１４グリーンタイヤモデル作成演算部１６グリーンタイヤモデル変形演算部１８物理量算出部２０ＣＰＵ２２メモリ２４入力系２６ディスプレイ３０生タイヤケーシングモデル３２トレッド／ベルトモデル３４ブラダーモデル３６生タイヤ完成モデル（グリーンタイヤモデル）３８加硫用モールドモデル３８Ｕ上部モールドモデル３８Ｌ下部モールドモデル

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】タイヤの製造工程をシミュレートするタイ
ヤ製造工程のシミュレーション方法であって、トレッド部材およびベルト部材を有して形成されるトレ
ッド／ベルト部と、カーカス部材、ビードコア部材、ビ
ードフィラー部材およびサイドトレッド部材を有して形
成され、前記トレッド／ベルト部の内周面側に配される
生タイヤケーシングと、前記生タイヤケーシングと前記
トレッド／ベルト部を結合して一体化された生タイヤを
加硫するために、前記生タイヤの内周面側に配される加
硫用ブラダーと、前記生タイヤを加硫するために、前記
生タイヤの外周面側に配される加硫用金型とを、それぞ
れモデル化して、トレッド／ベルトモデルと生タイヤケ
ーシングモデルとブラダーモデルと金型モデルとを生成
するモデル生成工程と、生タイヤケーシングの内周面に対応する、前記生タイヤ
ケーシングモデルの内周面に圧力を与えて、前記生タイ
ヤケーシングモデルを膨張させ、前記トレッド／ベルト
モデルに圧着させて、生タイヤ完成モデルを作成する完
成モデル作成工程と、前記ブラダーモデルの内周面に圧力を与え、前記金型モ
デルの内表面の形状を拡張限界として前記生タイヤ完成
モデルを拡張させる拡張工程とを有することを特徴とす
るタイヤ製造工程のシミュレーション方法。
【請求項２】前記モデル生成工程は、前記生タイヤケー
シングモデルと前記トレッド／ベルトモデルと前記ブラ
ダーモデルを、複数の有限要素を有する有限要素モデル
で作成することを特徴とする請求項１に記載のタイヤ製
造工程のシミュレーション方法。
【請求項３】請求項２に記載のタイヤ製造工程のシミュ
レーション方法であって、前記金型モデル内で拡張された前記生タイヤ完成モデル
における複数の有限要素に発生する歪み、応力および張
力のうち少なくとも１つの物理量を算出する物理量算出
工程を有することを特徴とするタイヤ製造工程のシミュ
レーション方法。
【請求項４】前記完成モデル作成工程は、前記生タイヤ
ケーシングモデルの膨張により前記生タイヤケーシング
モデルを部分的に前記トレッド／ベルトモデルに接触さ
せ、さらに、前記トレッド／ベルトモデルの外周面側か
ら所定の分布荷重を与えて、前記生タイヤケーシングモ
デルと対向する前記トレッド／ベルトモデルの面を前記
生タイヤケーシングモデルに接触させ、この接触した部
分を結合して一体化させることを特徴とする請求項１〜
３のいずれかに記載のタイヤ製造工程のシミュレーショ
ン方法。
【請求項５】前記拡張工程は、前記生タイヤ完成モデル
が前記金型モデルの内表面と接触する場合、前記金型モ
デルの内表面に沿った前記生タイヤ完成モデルの滑りを
許容する請求項１〜４のいずれかに記載のタイヤ製造工
程のシミュレーション方法。
【請求項６】タイヤの製造工程をシミュレートするタイ
ヤ製造工程のシミュレーション方法を、コンピュータに
実行させるプログラムであって、トレッド部材およびベルト部材を有して形成されるトレ
ッド／ベルト部と、カーカス部材、ビードコア部材、ビ
ードフィラー部材およびサイドトレッド部材を有して形
成され、前記トレッド／ベルト部の内周面側に配される
生タイヤケーシングと、前記生タイヤケーシングと前記
トレッド／ベルト部を結合して一体化された生タイヤを
加硫するために、前記生タイヤの内周面側に配される加
硫用ブラダーと、前記生タイヤを加硫するために、前記
生タイヤの外周面側に配される加硫用金型とを、それぞ
れ複数の有限要素を有する有限要素モデルにモデル化し
て、トレッド／ベルトモデルと生タイヤケーシングモデ
ルとブラダーモデルと金型モデルとを生成する工程を、
コンピュータの演算手段に実行させる手順と、生タイヤケーシングの内周面に対応する前記生タイヤケ
ーシングモデルの内周面に圧力を与えて、前記生タイヤ
ケーシングモデルを膨張させ、前記トレッド／ベルトモ
デルに圧着させて、生タイヤ完成モデルを作成する工程
を前記演算手段に実行させる手順と、前記ブラダーモデルの内周面に圧力を与え、加硫用金型
の内表面の形状を拡張限界として前記生タイヤ完成モデ
ルを拡張させる工程を前記演算手段に実行させ、拡張結
果をコンピュータの記憶手段に記憶させる手順と、前記記憶手段から拡張結果を呼び出して、拡張した前記
生タイヤ完成モデルにおける複数の有限要素に発生する
歪み、応力および張力のうち少なくとも１つの物理量を
算出する工程を前記演算手段に実行させる手順とを有す
ることを特徴とするプログラム。
【請求項７】請求項１〜５のいずれかに記載のタイヤ製
造工程のシミュレーション方法によって得られたシミュ
レーション結果に基づいて、空気入りタイヤを設計して
空気入りタイヤを製造することを特徴とする空気入りタ
イヤの製造方法。
【請求項８】請求項７に記載の空気入りタイヤの製造方
法で製造されたことを特徴とする空気入りタイヤ。