JP2003320824A

JP2003320824A - タイヤモデルの作成方法

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Publication number: JP2003320824A
Application number: JP2002131838A
Authority: JP
Inventors: Naoaki Iwasaki; 直明岩崎
Original assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Priority date: 2002-05-07
Filing date: 2002-05-07
Publication date: 2003-11-11
Anticipated expiration: 2022-05-07
Also published as: JP4392151B2

Abstract

(57)【要約】【課題】解析精度を高めつつ計算時間の短縮化を図
る。【解決手段】タイヤを数値解析が可能な有限個の要素
でモデル化したタイヤモデルを作成する方法である。コ
ード補強材とゴム部とビードコアとがタイヤ周方向に同
一断面形状で連続するタイヤボディ部を要素でモデル化
したボディモデルを設定するステップＳａ１と、タイヤ
ボディ部よりもタイヤ半径方向外側をなすパターン部
を、ボディモデルよりも小さい周方向ピッチの要素でモ
デル化したリング状のパターンモデルを設定するステッ
プＳａ２と、ボディモデルの外周面とパターンモデルの
内周面とを結合してタイヤモデルをするステップＳａ３
と、パターンモデルの外周面及び内周面が、ボディモデ
ルの外周面と平行に近づく向きに該パターンモデルの節
点を移動させるステップＳａ４とを含む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、要素数の大幅な増
加を招くことなく路面と接地するパターン部の解析精度
を高めうるタイヤモデルの作成方法に関する。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】従来、
タイヤの開発は、試作品を作り、それを実験し、実験結
果から改良品をさらに試作するという繰り返し作業で行
われていた。この方法では、試作品の製造や実験に多く
の費用と時間を要するため、開発効率の向上には限界が
ある。かかる問題点を克服するために、近年では数値解
析法などを用いたコンピューターシミューションによ
り、タイヤを試作しなくてもある程度の性能を予測・解
析する方法が提案されている。

【０００３】コンピュータシミュレーションには、種々
の数値解析法が用いられ、例えば有限要素法を用いたも
のが良く知られている。この有限要素法（Finite Eleme
nt Method ）では、図１９（Ａ）に示すようなタイヤＴ
を、有限個の要素ｅ、ｅ…からなるタイヤモデルｍに置
き換え、これに各種の境界条件を与えて系全体を解析す
る。

【０００４】このような数値解析法では、タイヤＴをよ
り小さな要素ｅで分割するほど解析精度を向上させるこ
とができる。しかしながら、小さな要素ｅで分割する
と、タイヤモデルｍに含まれる要素の数が増大し、解析
に要する計算時間が著しく大となる欠点がある。つま
り、解析精度の向上と計算時間の短縮化とは二律背反事
項となる。

【０００５】また、図２０（Ａ）、（Ｂ）に誇張して示
すように、実際のタイヤＴは路面と接地するパターン部
ａが滑らかな円形輪郭をなすが、タイヤモデルｍでは要
素ｅの各節点ｎを頂点とする多角形状となる。よって、
計算時間を短縮するためにタイヤモデルｍの要素数を減
じると、そのパターン部ｂが凸凹化し、例えば転動シミ
ュレーションを行った際に上下力が大きく振動するなど
実際の走行状況とは異なった解析結果を示す欠点があ
る。

【０００６】本発明では、以上のような問題点に鑑み案
出なされたもので、カーカス、ベルトなどを含むタイヤ
ボディ部を要素でモデル化したボディモデルを設定する
ボディモデル設定ステップと、このボディモデルよりも
小さい周方向ピッチの要素でモデル化したリング状のパ
ターンモデルとを設定し、前記ボディモデルの外周面と
前記パターンモデルの内周面とを結合してタイヤモデル
をする結合するとともに、パターンモデルの外周面及び
内周面が、前記ボディモデルの外周面と平行に近づく向
きに該パターンモデルの節点を移動させることを基本と
して、計算時間の増大を抑制しつつ解析精度の向上を図
るのに役立つタイヤモデルの作成方法を提供することを
目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明のうち請求項１記
載の発明は、評価しようとするタイヤを数値解析が可能
な有限個の要素でモデル化したタイヤモデルを作成する
タイヤモデルの作成方法であって、少なくともカーカ
ス、ベルトを含むコード補強材と、サイドウォールゴ
ム、ビードゴムを含むゴム部と、ビードコアとがタイヤ
周方向に同一断面形状で連続するタイヤボディ部を要素
でモデル化したボディモデルを設定するボディモデル設
定ステップと、前記タイヤボディ部よりもタイヤ半径方
向外側をなすパターン部を、前記ボディモデルよりも小
さい周方向ピッチの要素でモデル化したリング状のパタ
ーンモデルを設定するパターンモデル設定ステップと、
前記ボディモデルの外周面と前記パターンモデルの内周
面とを結合してタイヤモデルをする結合ステップと、前
記タイヤモデルにおいて、パターンモデルの外周面が、
前記ボディモデルの外周面と平行に近づく向きに該パタ
ーンモデルの節点を移動させる変形ステップとを含むこ
とを特徴としている。

【０００８】また請求項２記載の発明は、前記変形ステ
ップは、前記パターンモデルの外周面を、前記ボディモ
デルの外周面と平行として該パターンモデルの前記ボデ
ィモデルの外周面からの厚さを実質的に一定とすること
を特徴とする請求項１記載のタイヤモデルの作成方法で
ある。

【０００９】また請求項３記載の発明は、前記変形ステ
ップは、前記パターンモデルの外周面を、前記ボディモ
デルの外周面と平行とするのに要する各節点の移動量の
０．３〜０．７倍の移動量で前記各節点を移動させるこ
とを特徴とする請求項１記載のタイヤモデルの作成方法
である。

【００１０】また請求項４記載の発明は、前記パターン
モデルは、前記要素の周方向ピッチが前記ボディモデル
の要素の周方向ピッチの１／ｎ（ただし、ｎは２以上の
整数）であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれ
かに記載のタイヤモデルの作成方法である。

【００１１】また請求項５記載の発明は、前記ボディモ
デル設定ステップは、前記タイヤボディ部のタイヤ子午
線断面に定義された各節点を、仮想のタイヤ回転軸の周
りに周方向ピッチで連続して複写する処理を含んで前記
ボディモデルを設定することを特徴とする請求項１乃至
４のいずれかに記載のタイヤモデルの作成方法である。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の一形態を図
面に基づき説明する。本実施形態では、図１に示すよう
な乗用車用ラジアルタイヤ（以下、単にタイヤというこ
とがある。）Ｔの性能をシミュレートするものを例示し
ている。タイヤＴは、トレッド部１２からサイドウォー
ル部１３を経てビード部１４のビードコア１５の回りで
折り返されたカーカスプライ１６ａからなるカーカス１
６と、このカーカス１６のタイヤ半径方向外側かつトレ
ッド部１２の内方に配されるベルト層１７とを含むコー
ド補強材Ｆを具える。

【００１３】前記カーカスプライ１６ａは、例えばポリ
エステルなどの有機繊維コードからなるカーカスコード
をトッピングゴムで被覆して構成される。また前記ベル
ト層１７は、本例ではスチールからなるベルトコードを
タイヤ周方向に対して小角度（例えば１０〜２５度程
度）で傾けて配列した内、外２枚のベルトプライ１７
Ａ、１７Ｂを、前記ベルトコードが互いに交差する向き
に重ね合わせて構成される。なおコード補強材Ｆには、
これらカーカス１６、ベルト層１７の他、バンドプライ
やビード補強プライなど各種のプライを含む場合があ
る。

【００１４】前記トレッド部１２には、タイヤ周方向に
のびる縦溝Ｇ１と、この縦溝Ｇ１と交わる向きにのびる
横溝Ｇ２とが形成される。本例では縦溝Ｇ１と横溝Ｇ２
との溝深さをともに同一としている。

【００１５】またタイヤＴは、前記コード補強材Ｆの外
側に、トレッドゴム２０、サイドウォールゴム２１、ビ
ードゴム２２などが配されている。またビード部１４に
は、タイヤ半径方向外側に先細状でのびるビードエーペ
ックスゴム１８が配されている。前記トレッドゴム２０
は、前記ベルト層１７の半径方向外側に配されている。
該トレッドゴム２０は、タイヤ子午断面において前記縦
溝Ｇ１、横溝Ｇ２の溝底ラインＬ１とベルト層７の外面
との間に配されるベースゴム部２０ａと、このベースゴ
ム部２０ａの外側に配されトレッド部１２の表面を含む
ことにより路面と接触するキャップゴム部２０ｂとに物
理的に或いは仮想的に区分できる。

【００１６】本発明では、評価しようとするこのような
タイヤＴを数値解析が可能な有限個の要素でモデル化し
たタイヤモデル２を作成する方法を提供する。このよう
な方法には、図２に示すようなコンピュータ装置１が好
適に用いられる。該コンピュータ装置１は、本体１ａ
と、入力手段としてのキーボード１ｂ、マウス１ｃと、
出力手段としてのディスプレイ装置１ｄとから構成され
ている。本体１ａには、図示していないが、演算処理装
置（ＣＰＵ）、ＲＯＭ、作業用メモリー、磁気ディスク
などの大容量の記憶装置、ＣＤ−ＲＯＭやフレキシブル
ディスクのドライブ１ａ１、１ａ２などの記憶装置を適
宜具えている。そして、前記記憶装置には後述する方法
を実行するための予め処理手順（プログラム）が記憶さ
れている。好適には、ＥＷＳａが用いられる。

【００１７】図３には、本実施形態のタイヤモデルの作
成方法の一例としてフローチャートを示す。先ず、本実
施形態では、タイヤ周方向に同一断面形状（かつ好まし
くは実質的に同じ材料）で連続するタイヤボディ部Ｂを
要素でモデル化したボディモデル２を設定する（ボディ
モデル設定ステップＳ１）。タイヤボディ部Ｂは、本実
施形態では、前記カーカス１６とベルト１７とを含むコ
ード補強材Ｆ、サイドウォールゴム２１とビードゴム２
２とビードエーペックスゴム１８とインナーライナゴム
１９とトレッドゴム２０のベースゴム部２０ａとを含む
ゴム部、及びビードコア１５とからなるトロイド状体と
して定められる。つまり本実施形態のタイヤボディ部Ｂ
は、タイヤＴからトレッドゴム２０のキャップゴム部２
０ｂを除いた部分として定められる。

【００１８】図４はこのボディモデル３の一例を示す斜
視図、図５はこのようなボディモデル３を設定するため
の一例を示すフローチャートである。本例では、図６に
示すように、タイヤボディ部Ｂのタイヤ回転軸を含む子
午線断面において、節点ｎを定義する（ステップＳ１
１）。節点ｎは、連続体であるタイヤボディ部を有限個
の要素に分割するための分割点であって、少なくともタ
イヤボディ部Ｂの輪郭線上と、コード補強材Ｆとゴム部
との境界部など物理的に材料が異なる部分の界面、さら
には各材料内を微小領域に分割する位置に定めるのが望
ましい。そして、定められた全ての節点ｎの座標（Ｘ
ｉ、Ｙｉ、Ｚｉ）が前記コンピュータ装置１の記憶部に
記憶される。

【００１９】節点ｎの配置方法は、特に限定されること
なく慣例に従って種々実施することができるが、当該一
の子午線断面に含まれる節点数が少なすぎると、解析精
度が低下しやすく、逆に多すぎても計算時間を大とする
傾向があり好ましくない。このような観点より、前記一
の子午線断面に含まれる節点数は、好ましくは〜個程度、より好ましくは〜
程度で定めるのが望ましい。

【００２０】次に本実施形態では、図７に示すように、
前記一の子午線断面に定めた各節点ｎを、仮想のタイヤ
回転軸の周りに周方向ピッチＳａで連続して複写する処
理を行う（ステップＳ１２）。即ち、任意の節点ｎ１
は、ｎ２、ｎ３…と順次タイヤ１周分に亘って複写され
る。前記周方向ピッチＳａは、小さすぎると節点数が著
しく増加し、大きすぎるとボディモデルのモデル化がラ
フなものとなり解析精度が低下しやすい。このような観
点より、特に限定はされないが、例えばコーナリングシ
ミュレーションのようにタイヤの１ケ所に着目しない場
合、周方向ピッチＳａは、タイヤ回転軸に対する角度ピ
ッチで２〜１０°、より好ましくは４〜８°程度で一定
に設定するのが望ましい。他方、突起乗り越し時のシミ
ュレーションのように、突起との接地部に着目するよう
な場合には、前記接地部付近を１〜１５°、より好まし
くは１〜９°程度とし、それ以外を前記角度よりも大、
例えば１０〜１２°程度とするのが望ましい。

【００２１】次に、タイヤ周方向で隣り合う各節点ｎi
、ｎi+1 （ｉは自然数）を適宜互いに繋ぎ合わせて要
素化する（ステップＳ１３）。これは、例えば図８
（Ａ）に示すようにタイヤ子午線断面内の他の節点を取
り込んで六面体要素ｅ１や五面体要素ｅ２のような３次
元要素と定義される場合の他、図８（Ｂ）のように、四
辺形要素ｅ３といった平面要素として設定することがで
きる。例えば前記ゴム部、ビードコア等は３次元要素
に、またコード補強材Ｆは平面要素として要素化するの
が好ましい。各要素には、それらがモデル化する各ゴ
ム、コードの弾性率や剛性などの材料特性が定義され前
記記憶装置に記憶設定される。なお前記３次元要素の場
合、いずれも該要素を形成する各表面は曲面ではなく平
面で構成される。従って、ボディモデル３の外周面３ｏ
の輪郭は円でなく円に近似させた多角形状となる。

【００２２】特に好ましくは図９に示すように、コード
補強材Ｆの微小領域は、コード材ｃを四辺形膜要素５
ａ、５ｂに、また該コード材ｃを被覆しているトッピン
グゴムｔｇについては、六面体ソリッド要素５ｃ、５
ｄ、５ｅでモデル化したコード補強材モデル５とするの
が望ましい。前記四辺体膜要素５ａには、その厚さを例
えばコード材ｃの直径とし、コード材ｃの配列方向とこ
れと直交する方向とにおいて剛性の異なる直交異方性材
料を定義する。またコード補強材Ｆのトッピングゴムｔ
ｇを表す六面体ソリッド要素５ｃ〜５ｅは、他のゴム部
材と同様、例えば超粘弾性材料として定義するのが望ま
しい。

【００２３】以上のような処理を行うことにより、図４
に示したようなボディモデル３を設定することができ
る。なおボディモデル３を設定する方法は、上記に限定
されるものではなく、例えば３次元ＣＡＤデータからの
データを取り込むことなどによっても設定できる。

【００２４】次に本実施形態では、図１０及びその部分
展開図である図１１に視覚化して示すように、パターン
部Ｐをモデル化したパターンモデル４を設定する処理を
行う（パターンモデル設定ステップＳ２）。なおこのパ
ターンモデル設定ステップＳ２は、ボディモデル設定ス
テップＳ１よりも先に行っても良く、また並列して行う
こともできる。前記パターン部Ｐは、図１に示したよう
に、タイヤボディ部Ｂの外側に形成される部分であり、
本例ではキャップゴム部２０ｂ（ただし、縦溝Ｇ１、横
溝Ｇ２の溝底面は含んでいない。）がこれに相当する。

【００２５】このパターン部Ｐは、縦溝Ｇ１と横溝Ｇ２
とが凹設されることにより、断面形状がタイヤ周方向に
は連続していない。従って、タイヤボディ部Ｂと同様に
はモデル化できない。パターンモデル４は、計算上、路
面と接地させることとなる外周面４ｏと、前記ボディモ
デル３と計算上結合される内周面４ｉとを有したリング
状をなし、主に前記３次元要素、好ましくは複雑な溝形
状なども比較的モデル化が容易な四面体要素ないし六面
体要素を適宜組み合わせることにより、縦溝Ｇ１、横溝
Ｇ２、さらにはサイピングなどもほぼ忠実にモデル化し
ている。このモデル化に際しては、特に限定されない
が、３次元ＣＡＤデータから各部の座標値などを転用す
る方法、また汎用モデリングプログラムを用いる方法な
どで行いうる。

【００２６】またパターンモデル４は、前記ボディモデ
ル３よりも小さい周方向ピッチＳｂで有限個の多数の要
素４ａ、４ｂ…によりモデル化される。前記周方向ピッ
チＳｂは、タイヤ軸方向の各部で一定としても良いし、
また本例のように異ならせることもできる。いずれの場
合においても前記ボディモデル３の周方向ピッチＳａよ
りも小さく設定する。これはパターン部Ｐでは路面と接
地、解放を繰り返すことにより、複雑な応力、歪が生じ
るため、このようなパターン部Ｐの運動をより詳細に検
討するためである。このような観点より、特に限定はさ
れないが、このパターンモデル４の要素の周方向ピッチ
Ｓｂは、前記ボディモデル３の要素の周方向ピッチＳａ
の１／２〜１／２０であるのが好ましい。また、ピッチ
比（Ｓｂ／Ｓａ）を１／ｎ（このｎは、２以上の整数）
とするのが望ましい。

【００２７】次に本実施形態では、前記ボディモデル３
の外周面３ｏと前記パターンモデル４の内周面４ｉとを
結合することにより、図１２に視覚化して示すように、
タイヤモデル２を設定する処理を行う（結合ステップＳ
３）。前記結合は、ボディモデル３の外周面３ｏとパタ
ーンモデル４の内周面４ｉとを数値上結合させること、
さらに換言すれば、図１３に誇張して示すように、ボデ
ィモデル３の外周面３ｏを形成する各平面ｐ１、ｐ２…
と、この外周面３ｏに向き合うパターンモデル４の内周
面４ｉに現れる各節点ｎとの相対距離が変位しないよう
に境界条件を定めることを意味する。この条件は、タイ
ヤモデル２が変形したときにも維持される。

【００２８】本発明ではモデル化を行う際の周方向ピッ
チが、ボディモデル３とパターンモデル４とで異なるた
め、両部材の結合部において全ての節点を共有させるこ
とができない。むしろ節点を共有させようとすると、い
ずれかの周方向ピッチに合わせてモデル化を行う必要が
あり、前述の如く解析精度の低下を招いたり或いは計算
時間の著しい増大を招く。そこで本発明のように、ボデ
ィモデル３とパターンモデル４とで、モデル化に際して
の周方向ピッチを違えつつも、上述のようにボディモデ
ル３とパターンモデル４とを計算上結合することによっ
て、解析精度の低下と計算時間の著しい増大とを防止で
きる。またタイヤモデル２において、パターンを違えた
複数種類のパターンモデル４を準備しておけば、このパ
ターンモデル４だけを取り替えて種々のトレッドパター
ンのタイヤモデル２を容易に設定することができる。

【００２９】なお図１４に誇張して略示するように、本
実施形態のタイヤモデル２では、パターンモデル４の前
記周方向ピッチＳｂが、ボディモデル３の前記周方向ピ
ッチＳａに比べて小さいため、より滑らかとなって円形
に近づく。このような形状の相違により、両モデルを結
合すると、パターンモデル４の、前記ボディモデル３の
外周面３ｏからの厚さｔがタイヤ周方向で異なる。具体
的には、ボディモデル３の節点位置での厚さｔａが小さ
くなり、かつボディモデル３のタイヤ周方向で隣り合う
前記節点の中間位置での厚さｔｂが大きくなる（ｔｂ＞
ｔａ）。そして、このようなタイヤモデル２では、例え
ば接地シミュレーション又は転動シミュレーションを行
った場合、実車評価等では本来接地圧が均一化する部分
であるにも拘わらず、接地圧分布が不均一となり、解析
結果が実車評価とはかけ離れたものとなる。

【００３０】そこで、本発明では、タイヤモデル２にお
いて、前記パターンモデル４の外周面４ｏが、前記ボデ
ィモデル３の外周面３ｏと平行に近づく向きに該パター
ンモデル４の節点を移動させる処理を行う（変形ステッ
プＳ４）。この変形ステップＳ４の一態様としては、例
えば図１５に示すように、前記パターンモデル４の外周
面４ｏが、前記ボディモデル３の外周面３ｏと平行な外
周面４ｏ１に変化するようにその節点を移動させること
ができる。この場合、パターンモデル４の前記厚さｔ
ａ、ｔｂをタイヤ周方向で実質的に一定とすることがで
きる。従って、シミュレーションによる接地圧の均一化
などを図り、実車評価時と近似した解析結果を得ること
ができる。

【００３１】前記パターンモデル４の外周面の節点ｎを
移動させる方法は、特に限定されず、種々の方法で実施
することができる。例えば、図１６に誇張して示すよう
に、ボディモデル３の外周面３ｏから厚さｔで平行な仮
想面ＶＰを設定し、現在のパターンモデル４の外周面４
ｏに現れる各節点ｎからこの仮想面ＶＰまでの法線ベク
トルｊ１、ｊ２…を求め、これに基づき各節点ｎを移動
させればよい。そして移動後の節点ｎ’の位置は、コン
ピュータ装置１の記憶装置に記憶させることができる。

【００３２】また前記変形ステップＳ４の他の態様とし
て、前記パターンモデル４の外周面４ｏを、前記ボディ
モデルの外周面と平行とするのに要する各節点ｎの移動
量Ｊ（これは前記各法線ベクトルｊ１、ｊ２…の大きさ
により与えられる）の０．３〜０．７倍の移動量Ｊａで
各節点ｎを移動させることができる。図１６には、比
（Ｊａ／Ｊ）を０．５に設定した場合の移動後のパター
ンモデル４の外周面４ｏ２を３点鎖線にて示している。
この例では、パターンモデル４の前記厚さはタイヤ周方
向で一定とするものではないが、一定に近づけつつパタ
ーンモデル４の該主面の滑らかな円弧形状を維持させる
ことができる。これは、例えばタイヤモデル２を仮想路
面で走行させる転動シミュレーションを行う際に、路面
と接地するパターンモデル４の外周面の凸凹化を減じ、
上下方向の大きな振動成分が生じるのを効果的に防止で
きる。

【００３３】ここで、前記移動量の比（Ｊａ／Ｊ）が
０．３未満であれば、パターンモデル４の厚さの不均一
が解析精度の低下に現れやすく、逆に０．７倍を超える
と、外周面の滑らかさが損なわれ、多角形化が進むた
め、転動シミュレーションにおいて不利となり易い。こ
のような観点より、前記節点の移動量の比（Ｊａ／Ｊ）
は、０．４〜０．６程度とするのが特に望ましい。

【００３４】

【実施例】（テスト１）表１に示す仕様に基づいてタイ
ヤモデルを設定した。実施例１、実施例２は本発明の方
法により作成したタイヤモデル（タイヤサイズ２０５／
６５Ｒ１５）である。実施例１のタイヤモデルは、図１
５に示すようにパターンモデルの外周面をボディモデル
の外周面と実質的に平行としたもの、実施例２は図１６
に３点鎖線で示すように、移動量の比をコントロール
（Ｊａ／Ｊ＝０．５）とし、パターンモデルの外周面の
滑らかさと厚さの均一化との両立を狙ったものである。
また比較例１は、実施例１、２から変形ステップを行わ
なかったもの、比較例２は比較例１と同様であるがボデ
ィモデルの周方向ピッチに合わせてモデル化したものを
示す。

【００３５】

【表１】

【００３６】上記各タイヤモデルを使用して、内圧２０
０ｋＰａ、リム６．５ＪＪ、縦荷重４．５ｋＮ、スリッ
プ角１゜、速度１０km／Ｈかつ平坦な仮想路面上で転動
シミュレーションを行った。シミュレーションでは、上
記転動走行により得られたコーナリングフォースを出力
するとともに、計算時間を測定した。なおシミュレーシ
ョンは、汎用解析ソフトウエア「ＬＳ−ＤＹＮＡ」と日
本電気製のコンピュータＳＸ−４を使用して行なった。
なお表１には実際のタイヤについて測定した結果を合わ
せて表示し、解析精度を比較した。テストの結果などを
表１に示す。

【００３７】テストの結果、実施例のものは解析精度を
高めつつ計算時間の短縮化を図っていることが確認でき
た。次に、比較例１と実施例１とを仮想路面に静的に接
地させたシミュレーションを行い接地形状を求めた。こ
れを図１７、図１８に示す。色の濃淡で接地圧の分布を
示すが、実施例１のものは比較例１のものに比べてより
均一化していることが確認できる。

【００３８】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１記載の発
明では、カーカス、ベルトを含みかつタイヤ周方向に同
一断面形状で連続するタイヤボディ部を要素でモデル化
したボディモデルと、前記タイヤボディ部よりもタイヤ
半径方向外側をなすパターン部を、前記ボディ部要素モ
デルよりも小さい周方向ピッチの要素でモデル化したリ
ング状のパターンモデルとをそれぞれ個別に設定し、前
記ボディモデルの外周面と前記パターンモデルの内周面
とを結合してタイヤモデルを設定しているため、路面と
接地するパターン部においては、より詳細に解析するこ
とができる。またボディモデルの要素は、パターンモデ
ルに比して相対的に大きいため、タイヤモデルの要素数
が大幅に増大するのを防止できる。従って、解析精度の
向上を図りつつ、計算時間の短縮化が期待できる。

【００３９】また請求項１記載の発明では、タイヤモデ
ルにおいて、パターンモデルの外周面及び内周面が、前
記ボディ部要素モデルの外周面と平行に近づく向きに該
パターンモデルの節点を移動させる変形ステップを含む
ことによって、要素数の相違に基づく、ボディモデルの
外周面からのパターンモデルの外周面までの厚さの変化
を減じることでさらに解析精度を向上させることができ
る。

【００４０】また請求項２記載の発明のように、変形ス
テップが、前記パターンモデルの外周面及び内周面を、
前記ボディ部要素モデルの外周面と平行として該パター
ンモデルの前記ボディモデルの外周面からの厚さを実質
的に一定とするときには、パターン部の解析精度をより
向上するのに役立つ。

【００４１】また請求項３記載の発明のように、前記変
形ステップは、前記パターンモデルの外周面及び内周面
を、前記ボディ部要素モデルの外周面と平行とするのに
要する各節点の移動量Ｌの０．３〜０．７倍の移動量で
各節点を移動させるときにはパターンモデルの外周面の
滑らかさを維持しつつパターン部の解析精度を向上する
のに役立つ。

【００４２】また請求項４記載の発明のように、前記パ
ターンモデルは、要素の周方向ピッチが前記ボディモデ
ルの要素の周方向ピッチの１／ｎ（ただし、ｎは２以上
の整数）であるときには、前記変形ステップの計算を簡
素化でき、モデルの作成からの計算時間をさらに短縮化
しうる。

【００４３】また請求項５記載の発明のように、前記ボ
ディ設定ステップは、タイヤ子午線断面に定義された各
節点を、仮想のタイヤ回転軸の周りに周方向ピッチで連
続して複写することにより前記ボディモデルを設定する
ことにより、モデルの作成からの計算時間をさらに短縮
化しうる。

【図面の簡単な説明】

【図１】タイヤの断面図である。

【図２】コンピュータ装置の一例を示す斜視図である。

【図３】本発明の処理手順の一例を示すフローチャート
である。

【図４】ボディモデルの一例を示す斜視図である。

【図５】ボディモデル設定ステップの一例を示すフロー
チャートである。

【図６】ボディモデルの断面図である。

【図７】ボディモデルを設定方法を例示する斜視図であ
る。

【図８】（Ａ）、（Ｂ）は要素化を例示する斜視図であ
る。

【図９】コード補強材のモデル化を示す概念図である。

【図１０】パターンモデルの斜視図である。

【図１１】パターンモデルの展開図である。

【図１２】タイヤモデルの展開図である。

【図１３】ボディモデルとパターンモデルとの結合を説
明する側面略図である。

【図１４】ボディモデルとパターンモデルとの結合を説
明する側面略図である。

【図１５】パターンモデルの変形ステップを例示する側
面略図である。

【図１６】パターンモデルの変形ステップの他の例を示
す側面拡大略図である。

【図１７】実施例１の接地圧分布図である。

【図１８】比較例１の接地圧分布図である。

【図１９】（Ａ）はタイヤ、（Ｂ）はそのタイヤモデル
をそれぞれ示す斜視図である。

【図２０】（Ａ）はタイヤのトレッド面、（Ｂ）はタイ
ヤモデルのトレッド面をそれぞれ示す斜視図である。

【符号の説明】

Ｔタイヤ２タイヤモデル３ボデイモデル４パターンモデル５コード補強材要素モデル７仮想路面

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】評価しようとするタイヤを数値解析が可能
な有限個の要素でモデル化したタイヤモデルを作成する
タイヤモデルの作成方法であって、少なくともカーカス、ベルトを含むコード補強材と、サ
イドウォールゴム、ビードゴムを含むゴム部と、ビード
コアとがタイヤ周方向に同一断面形状で連続するタイヤ
ボディ部を要素でモデル化したボディモデルを設定する
ボディモデル設定ステップと、前記タイヤボディ部よりもタイヤ半径方向外側をなすパ
ターン部を、前記ボディモデルよりも小さい周方向ピッ
チでモデル化したリング状のパターンモデルを設定する
パターンモデル設定ステップと、前記ボディモデルの外周面と前記パターンモデルの内周
面とを結合してタイヤモデルを設定する結合ステップ
と、前記タイヤモデルにおいて、パターンモデルの外周面
が、前記ボディモデルの外周面と平行に近づく向きに該
パターンモデルの節点を移動させる変形ステップとを含
むことを特徴とするタイヤモデル作成方法。
【請求項２】前記変形ステップは、前記パターンモデル
の外周面を、前記ボディモデルの外周面と実質的に平行
とすることを特徴とする請求項１記載のタイヤモデルの
作成方法。
【請求項３】前記変形ステップは、前記パターンモデル
の外周面を、前記ボディモデルの外周面と実質的に平行
とするのに要する各節点の移動量の０．３〜０．７倍の
移動量で前記各節点を移動させることを特徴とする請求
項１記載のタイヤモデルの作成方法。
【請求項４】前記パターンモデルは、前記要素の周方向
ピッチが前記ボディモデルの要素の周方向ピッチの１／
ｎ（ただし、ｎは２以上の整数）であることを特徴とす
る請求項１乃至３のいずれかに記載のタイヤモデルの作
成方法。
【請求項５】前記ボディモデル設定ステップは、前記タ
イヤボディ部のタイヤ子午線断面に定義された各節点
を、仮想のタイヤ回転軸の周りに小さな周方向ピッチで
連続して複写する処理を含むことを特徴とする請求項１
乃至４のいずれかに記載のタイヤモデルの作成方法。