JP4318971B2

JP4318971B2 - Tire performance simulation method and tire design method

Info

Publication number: JP4318971B2
Application number: JP2003174719A
Authority: JP
Inventors: 嘉宏田中
Original assignee: Toyo Tire and Rubber Co Ltd
Current assignee: Toyo Tire Corp
Priority date: 2003-06-19
Filing date: 2003-06-19
Publication date: 2009-08-26
Anticipated expiration: 2023-06-19
Also published as: JP2005008051A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、有限要素法を用いて燃費性能をシミュレーションするタイヤ性能のシミュレーション方法、これを利用したタイヤ設計方法、及びその設計値に基づいてタイヤを製造する空気入りタイヤの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
タイヤの形状やトレッドパターン等を設計するにあたり、タイヤが走行している間の変形度合いや内部応力を計算により知ることできれば、有用な情報となる。しかし、タイヤは、形状・構造が複雑であり、タイヤ走行中はトレッド部などが路面に接触して変形することから、計算が難しい非線形な解析を行わなければならない。
【０００３】
そこで、コンピュータの性能が飛躍的に進歩してきたことと相まって、かかるタイヤの走行特性を解析するために有限要素法（ＦＥＭ）が利用されてきている。有限要素法とは、構造体を多数の小さな要素に分割し、解析する方法である。この有限要素法によるコンピュータ解析により、複雑なタイヤ走行を解析し、タイヤの設計に反映させることができるようになった。
【０００４】
例えば、有限要素法を利用した動的なシミュレーション方法として、タイヤを有限個の多数の要素に分割した有限要素モデルを構築し、仮想路面に接地させて所定の走行条件で走行させるシミュレーションを行い、走行中の有限要素モデルから所定の情報を取得するタイヤ性能シミュレーション方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
また、上記のような動的シミュレーション方法において、タイヤ有限要素モデルに軸荷重を与えたり、タイヤ有限要素モデルと仮想路面との間の摩擦係数を含む走行条件を設定する方法も存在する（例えば、特許文献２参照）。
【０００６】
しかしながら、上記のように動的なシミュレーション方法を行う場合、シミュレーションされる経時的な状態の変化を逐次コンピュータで計算していく必要があるため、シミュレーション結果を得るまでに長時間かかるという問題があった。つまり、コンピュータの性能にもよるが、例えば、有限要素モデルに対して、標準的な荷重条件と摩擦係数を与えて、直線走行させる動的シミュレーションによって、タイヤの燃費性能を評価する場合、２４時間程度の時間がかかっていた。これに対して、静的なシミュレーションによって、タイヤ有限要素モデルと仮想路面とを相対移動させずに（仮想走行を行わずに）、上記と同様の評価結果を得るには、１時間かかるだけであり、時間を１／２４程度に短縮できる。
【０００７】
このような静的なシミュレーションによって、タイヤの燃費性能を評価する方法としては、次の方法が知られている（例えば、非特許文献１参照）。まず、タイヤ有限要素モデルに内圧と垂直荷重を負荷した状態で、有限要素法により、タイヤ全体についてタイヤ１周分の応力と歪みの変動を計算する。その変動を、タイヤ回転速度に対応する角速度の関数とし、これをフーリエ級数展開を利用して各次数ごとに、粘弾性による位相差を導入してヒステリシスループを作成し、各々の面積を求める。これを各要素ごとに計算し、合計したものをタイヤ１周分の損失エネルギーとし、これを転がり抵抗値に換算する方法である。
【０００８】
【特許文献１】
特開平１１−１５３５２０号公報（第２頁、図１）
【特許文献２】
特開平１１−２０１８７５号公報（第２頁、図８）
【非特許文献１】
加部和幸ら著「転がり抵抗低減のための構造技術」日本ゴム協会誌、第73巻、第２号（２０００）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、実際のタイヤの燃費性能を評価する場合、直進走行だけでなく、旋回、駆動、制動などが行われるため、これを行わずに直進走行だけを上記の如き方法で静的にシミュレーションした場合、実測値からのズレが大きくなることが判明した。従って、静的なシミュレーションにおいても、実走行モードを忠実にシミュレーションする必要がある。
【００１０】
しかし、仮想走行を行う動的なシミュレーションの場合では、実走行モードの条件をそのまま採用すればよいが、静的なシミュレーション方法では、動的な走行状態を静的な状態にモデル化する上で、その精度を高めるための条件設定の工夫が必要であり、条件設定が難しい面も多い。例えば、キャンバー角については、タイヤ有限要素モデルを仮想路面に接地させた状態で、ホイル軸を傾斜させると、静的なシミュレーション方法では、接地面付近でタイヤに横力が生じるため、モデル状態として不適切となる。このため、静的手法では、直進走行だけをシミュレーションする方法のみが、これまで知られていた。なお、静的手法において過度に複雑な条件を設定する場合、計算が長時間となるため、静的シミュレーションを採用する意義が失われる。
【００１１】
そこで、本発明の目的は、静的なシミュレーション方法において、簡易な付加条件の採用により、比較的短時間でより精度の高い燃費性能の評価結果が得られるタイヤ性能のシミュレーション方法、これを利用したタイヤ設計方法、及びその設計値に基づいて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ことにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、下記の如き本発明により達成できる。
即ち、本発明のシミュレーション方法は、有限個の多数の要素に分割されたタイヤ有限要素モデルによって評価しようとするタイヤを近似し、有限要素法を用いて前記タイヤ有限要素モデルから燃費性能を静的にシミュレーションするタイヤ性能のシミュレーション方法において、
シミュレーションする走行状態として、駆動時走行又は制動時走行の少なくとも一方を含み、その走行状態をシミュレーションする際に、
前記タイヤ有限要素モデルを仮想ホイルに装着し、仮想路面に接地させる際の設定条件として、前記仮想ホイルのホイル軸からの垂直荷重と、前記ホイル軸に対するキャンバー角と、タイヤの仮想内圧に相当するタイヤ内面への外力と、仮想路面に対する摩擦係数と、前記ホイル軸の回転角もしくは回転トルク又は前記ホイル軸への仮想路面に平行な変位もしくは外力とを与え、
駆動時走行又は制動時走行における加速度から、仮想車両の質量に基づいてタイヤにかかる進行方向の荷重を計算し、これと等価な前記ホイル軸の回転角もしくは回転トルク又は前記ホイル軸への仮想路面に平行な変位もしくは外力を与え、
そのシミュレーションで得られた物理量を前記燃費性能に反映させることを特徴とする。
【００１３】
本発明のシミュレーション方法によると、シミュレーションする走行状態として、駆動時走行又は制動時走行を含むため、実走行をより忠実にシミュレーションできるようになる。その際、キャンバー角、摩擦係数、ホイル軸の回転角などを与えるため、駆動時走行又は制動時走行の際における回転軸周りのトルクが負荷されたモデル状態が精度良く再現できる。
【００１４】
駆動時走行又は制動時走行における加速度から、仮想車両の質量に基づいてタイヤにかかる進行方向の荷重を計算し、これと等価な前記ホイル軸の回転角もしくは回転トルク又は前記ホイル軸への仮想路面に平行な変位もしくは外力を与えることで、実走行における駆動時走行又は制動時走行を、より忠実にモデル状態として再現できるようになり、より精度の高い燃費性能の評価を行えるようになる。その結果、静的なシミュレーション方法において、簡易な付加条件の採用により、比較的短時間でより精度の高い燃費性能の評価結果が得られるようになる。
【００１５】
また、本発明は、有限個の多数の要素に分割されたタイヤ有限要素モデルによって評価しようとするタイヤを近似し、有限要素法を用いて前記タイヤ有限要素モデルから燃費性能を静的にシミュレーションするタイヤ性能のシミュレーション方法において、
シミュレーションする走行状態として、駆動時走行又は制動時走行の少なくとも一方を含み、その走行状態をシミュレーションする際に、
前記タイヤ有限要素モデルを仮想ホイルに装着し、仮想路面に接地させる際の設定条件として、前記仮想ホイルのホイル軸からの垂直荷重と、前記ホイル軸に対するキャンバー角と、タイヤの仮想内圧に相当するタイヤ内面への外力と、仮想路面に対する摩擦係数と、前記ホイル軸の回転角もしくは回転トルク又は前記ホイル軸への仮想路面に平行な変位もしくは外力とを与え、
前記走行状態として、更に旋回走行を含み、その走行状態をシミュレーションする際に、前記タイヤ有限要素モデルを仮想ホイルに装着し、仮想路面に接地させる際の設定条件として、タイヤの仮想回転に相当する遠心力と、前記仮想ホイルのホイル軸からの垂直荷重と、前記ホイル軸に対するキャンバー角と、タイヤの仮想内圧に相当するタイヤ内面への外力と、仮想路面に対する摩擦係数と、前記ホイル軸に対するスリップ角とを与え、
そのシミュレーションで得られた物理量を前記燃費性能に反映させることを特徴とするシミュレーション方法に関する。
【００１６】
この場合、更に、シミュレーションする走行状態として、旋回走行を含むため、実走行をより忠実にシミュレーションできるようになる。その際、遠心力、キャンバー角、摩擦係数、スリップ角を与えるため、旋回走行の際におけるスリップ角によりタイヤの変形が生じたモデル状態が精度良く再現できる。その結果、静的なシミュレーション方法において、簡易な付加条件の採用により、比較的短時間でより精度の高い燃費性能の評価結果が得られるようになる。
【００１７】
また、前記走行状態として、定常直進走行を含み、その走行状態をシミュレーションする際に、前記タイヤ有限要素モデルを仮想ホイルに装着し、仮想路面に接地させる際の設定条件として、タイヤの仮想回転に相当する遠心力と、前記仮想ホイルのホイル軸からの垂直荷重と、前記ホイル軸に対するキャンバー角と、タイヤの仮想内圧に相当するタイヤ内面への外力と、仮想路面に対する摩擦係数とを与え、そのシミュレーションで得られた物理量を前記燃費性能に反映させることが好ましい。定常直進走行においても、遠心力とキャンバー角を与えることで、従来のシミュレーション方法より更に精度を高めることができる。
【００１８】
更に、前記走行状態として、前記定常直進走行、前記旋回走行、前記駆動時走行、及び前記制動時走行を設定し、シミュレーションで得られた物理量を燃費性能に反映させる際に、各々の走行状態で得られた物理量に、走行モード比に応じた重みづけを行って燃費性能を計算することが好ましい。
【００１９】
この場合、走行状態として、前記定常直進走行、前記旋回走行、前記駆動時走行、及び前記制動時走行を含むため、実走行を最も忠実にシミュレーションできるようになる。また、走行モード比に応じた重みづけを行うため、各々のシミュレーション結果がより精度良く、燃費性能に反映されることになる。
【００２０】
一方、本発明のタイヤ設計方法は、上記いずれかに記載のタイヤ性能のシミュレーション方法により、所定の設計値に基づいてモデル化したタイヤに対してタイヤ性能の評価を行い、得られた評価結果が目標性能を達成していない場合に、前記タイヤの設計値を変更し、前記目標性能を達成するまで、前記タイヤ性能のシミュレーション方法を繰り返して、目標性能を達成する設計値を得ることを特徴とする。
【００２１】
本発明のタイヤ設計方法によると、静的なシミュレーション方法において、簡易な付加条件の採用により、比較的短時間でより精度の高い燃費性能の評価結果が得られるタイヤ性能のシミュレーション方法を利用するため、これを繰り返すことで比較的短時間でより精度の高い設計値を得ることができる。
【００２２】
他方、本発明の空気入りタイヤの製造方法は、上記のタイヤ設計方法によって得られた設計値に基づいて、タイヤを製造することを特徴とする。本発明の空気入りタイヤの製造方法によると、設計・試作・評価を繰り返す従来の製造方法などに比べて、短時間で最適な性能に近い空気入りタイヤを製造できるようになる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態を図面を用いて説明する。図１は、（ａ）実タイヤと（ｂ）タイヤ有限要素モデルとの関係を示し、図２は、本発明の静的シミュレーション方法の一例のフローチャートを示す。図３は、本発明における外力等の負荷状態を示している。
【００２４】
本発明のタイヤ性能のシミュレーション方法は、有限個の多数の要素に分割されタイヤ有限要素モデルによって評価しようとするタイヤを近似し、有限要素法を用いて前記タイヤ有限要素モデルから燃費性能を静的にシミュレーションするものである。
【００２５】
従来、定常直進走行のみがシミュレーションの対象となっていたが、本発明では、対象とする走行状態として、駆動時走行又は制動時走行の少なくとも一方を含み、好ましくは、旋回走行を含む。最も好ましくは、走行状態として、定常直進走行、旋回走行、駆動時走行、及び制動時走行を設定する場合である。まず、駆動時走行又は制動時走行のシミュレーションを行う場合について述べる。
【００２６】
本発明における有限要素法を用いた静的シミュレーション方法では、図２に示すように、タイヤ有限要素モデルの設定、外力等の境界条件の設定、シミュレーションの実行、シミュレーション結果の表示・出力、その結果に基づくタイヤ性能の評価などが実施される。
【００２７】
まず、タイヤ有限要素モデルの設定について説明する。図１（ａ）はモデル化の対象となる空気入りタイヤの一例のタイヤ子午線断面図であり、図１（ｂ）は有限個の多数の要素に分割されたタイヤ有限要素モデルの一例である。
【００２８】
図１（ａ）に示すように、タイヤは、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、コードをタイヤのラジアル方向又はバイアス方向に配設したカーカス層１６と、このカーカス層１６の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を具える。
【００２９】
ベルト層１７は、本例ではタイヤ周方向に対して２０度程度の角度で並列された内、外２枚のベルトプライが前記コードが交差する向きに積層されて構成される。また、前記ベルト層１７の外側に、有機繊維コードをタイヤ周方向に実質的に平行に配列したバンド層１９を具え、高速走行時のベルト層１７のリフティングを防止している。
【００３０】
なお前記カーカス層１６は、例えばポリエステルなどの有機繊維コードを、またベルトプライはスチールコードを、それぞれシート状のトッピングゴムにより被覆されて構成されている。
【００３１】
また、タイヤは、前記各コード補強材の外側に、トレッドゴム２０、サイドウォールゴム２１、ビードゴム２２などを具える。トレッドゴム２０は、ベルト層１７の外側に配され、タイヤ子午断面において縦溝の溝底ラインを通りトレッド部１２の表面に略沿ってのびるベースゴムと、その外側に配され路面と接触して様々な力を伝達するキャップゴムとから構成された２層構造を例示される。トレッド部１２の外表面には、所定のトレッドパターンが形成されている。
【００３２】
サイドウォールゴム２１は、例えば前記トレッドゴム２０よりも柔軟なゴムを用いるのが好ましく用いられ、またビードゴム２２は、リムフランジと接触する嵌合部付近に配され、例えば比較的弾性率の大きくかつ耐摩耗性に優れたゴムが用いられる。
【００３３】
上記のようなタイヤを、図１（ｂ）に示すような有限個の多数の要素に分割したタイヤ有限要素モデル２で近似する方法としては、汎用のプログラム言語（フォートラン等）を用いて、独自のプログラムを作成し、これをパーソナルコンピュータ等で実行することも可能であるが、市販のＦＥＭ解析用ソフトウエアを利用するのが簡便である。市販のソフトウエアとしては、ＡＢＡＱＵＳＩｎｃ．社のＡＢＡＱＵＳ、エムエスシーソフトウエア（株）のＭＡＲＣ、およびサイバネットシステム（株）のＡＮＳＹＳが挙げられる。
【００３４】
市販のＦＥＭ解析用ソフトウエアでは、一般に有限要素モデルの設定、外力等の境界条件の設定、シミュレーションの実行、シミュレーション結果の出力などが可能である。タイヤ有限要素モデルの設定を行う場合、タイヤ子午線断面における有限な要素への分割、タイヤ周方向へ展開して三次元的な要素への分割（メッシュイング）、各々の要素への物理量の設定などが行われる。
【００３５】
有限要素法における要素とは、例えば２次元平面では三角形要素、四辺形要素、３次元要素としては、４面体ソリッド要素、５面体ソリッド要素、６面体ソリッド要素などコンピュータで用いうる要素とするのが望ましく、これらの要素は２次元座標あるいは３次元座標を用いて逐一特定されうる。
【００３６】
コード補強材は、他の部分と同様に、６面体ソリッド要素（８節点ソリッド要素）でモデル化してもよいが、シミュレーションの精度を高めるために、該当する領域を、個別により複雑な要素の組合せでモデル化してもよい。例えばベルト層１７のうちコード材を、四辺形膜要素にてモデル化し、またトッピングゴムを六面体ソリッド要素でモデル化するのが好ましい。
【００３７】
その際、コード材をモデル化した前記四辺体膜要素の材料定義は、その厚さを例えばコード材の直径とし、コード材の配列方向と同方向と垂直方向とで剛性の異なる異方性材料として取り扱うことができる。コード補強材のトッピングゴムを表す六面体ソリッド要素は、他のゴム部材と同様に超粘弾性材料として定義して取り扱うことができる。なお、各ゴム部、ビードコア１５等を有限要素にモデル化する際には、各ゴムの弾性率、ビードコア１５の弾性率などに基づき材料、剛性を定義しうる。
【００３８】
本発明では、以上のようなタイヤ有限要素モデル２の設定の後に、外力等の境界条件の設定を行う。その時、ホイル軸から外力等を負荷できるように、タイヤ有限要素モデル２を仮想ホイルに装着しておく。
【００３９】
仮想ホイルについては、そのホイル軸から垂直荷重を負荷したり、ホイル軸の回転角や変位を与えることができる。これらの外力は仮想ホイルの仮想リムを介して、タイヤ有限要素モデル２のビード部１４のリム接触面に伝達される。従って、本発明における仮想ホイルは、その全体がモデル化される必要はなく、仮想リムが仮想路面に対して一定の距離を保ちつつビード部１４を拘束し、かつ仮想リムから上記外力が伝達できるものであればよい。
【００４０】
本発明において、駆動時走行又は制動時走行の走行状態をシミュレーションする場合、図３（ａ）〜（ｂ）に示すように、仮想路面７にタイヤ有限要素モデル２を接地させる際の設定条件（境界条件の設定）として、前記仮想ホイルのホイル軸Ｏからの垂直荷重Ｆ２と、ホイル軸Ｏに対するキャンバー角θ２と、タイヤの仮想内圧に相当するタイヤ内面への外力Ｆ３と、仮想路面７に対する摩擦係数μと、前記ホイル軸Ｏの回転角θ１とを与える。このとき、回転角θ１に代えてホイル軸Ｏの回転トルクや、ホイル軸Ｏへの仮想路面７に平行な変位もしくは外力を与えてもよい。なお、仮想路面７は、平坦な四辺形剛表面としてモデル化できる。
【００４１】
ホイル軸Ｏに対するキャンバー角θ２については、他の外力等の設定条件を与える前に（最初に）、仮想路面７と非接触の状態で、タイヤの進行方向に対する回転角としてキャンバー角θ２を与えておくことが、モデル状態を適切に再現する上で好ましい。具体的には、仮想路面７と非接触の状態で、例えばホイル軸Ｏの中央位置Ｏ１を中心として、キャンバー角θ２に相当する角度で仮想路面７に対してホイル軸Ｏを傾斜させる（タイヤの進行方向回りの回転）。一般的にはキャンバー角θ２は−０．５°〜−０．２°の範囲で選択できる。また、キャンバー角θ２を０°に設定して、キャンバー角θ２を無視してシミュレーションすることも可能である。なお、キャンバー角θ２は、燃費性能の評価のための実走行を考慮して設定することができ、予めその走行モードに対応した車両運動のシミュレーションを行って、キャンバー角θ２を決めることができる（スリップ角等についても同様）。
【００４２】
ホイル軸Ｏからの垂直荷重Ｆ２については、仮想ホイルの仮想リムを介して、タイヤ有限要素モデル２のビード部１４のリム接触面に伝達される。その際、タイヤの進行方向、ホイル軸の軸方向、および仮想路面に垂直方向について、それぞれ回転と並進の自由度（６自由度）が存在するが、３方向の回転自由度、および進行方向の並進自由度を拘束する条件（拘束条件）を与える。従って、キャンバー角θ２が維持された状態で、仮想路面７に対し垂直な方向に、垂直荷重Ｆ２を負荷することができる。
【００４３】
タイヤの仮想内圧に相当するタイヤ内面への外力Ｆ３については、タイヤ有限要素モデル２の内面にタイヤ内圧に相当する等分布荷重を作用させることにより設定できる。タイヤの仮想内圧としては、タイヤの標準内圧などが設定できる。
【００４４】
仮想路面７に対する摩擦係数μについては、実タイヤと実路面との静止摩擦係数が考慮され、最大摩擦係数を超えない範囲、例えば０．４〜１．２の範囲内の数値が採用される。この摩擦係数によって、ホイル軸Ｏの回転角θ１を与えることによって、仮想路面７との関係でタイヤ有限要素モデル２に回転軸周りのトルクを負荷することができる。
【００４５】
ホイル軸Ｏに与える回転角θ１としては、燃費性能の評価のための実走行における駆動時走行又は制動時走行の加速度を求め、その加速度から、仮想車両の重量に基づいてタイヤにかかる進行方向の荷重を計算し、これと等価な前記ホイル軸の回転角θ１を設定することができる（回転トルク、ホイル軸への変位、外力についても同様）。その際、車両運動のシミュレーションを行って加速度を求めてもよい。
【００４６】
駆動時走行に対する回転角θ１は、一般に０．７５〜０．９５°が好ましい。また、制動時走行に対する回転角θ１は、一般に０．６０〜０．７５°が好ましい。これらの回転角θ１を付与することによって、駆動時走行又は制動時走行の際における回転軸周りのトルクが負荷されたモデル状態が精度良く再現できる。回転角θ１の代わりに回転トルクを与える場合も、上記範囲の回転角θ１と等価な回転トルクを与えればよい。
【００４７】
その際、前記の６自由度に関し、進行方向と垂直方向の回転自由度、および進行方向とホイル軸方向の並進自由度を拘束する条件（拘束条件）を与える。また、垂直荷重Ｆ２を負荷した後に回転角θ１を与える場合には、垂直方向の並進自由度については、拘束せずに荷重を保持した状態とする。
【００４８】
図４に示すように、仮想路面７に平行な変位Ｘを与える場合、駆動時走行に対する変位Ｘとしては、一般に３．９〜４．３ｍｍの範囲内が好ましい。また、制動時走行に対する変位Ｘとしては、一般に３．１〜３．８ｍｍの範囲内が好ましい。これらの変位Ｘを付与することによって、駆動時走行又は制動時走行の際における回転軸周りのトルクが負荷されたモデル状態が精度良く再現できる。変位Ｘの代わりに同方向の外力を与える場合も、上記範囲の変位Ｘと等価な外力を与えればよい。
【００４９】
その際、前記の６自由度に関し、３方向の回転自由度、およびホイル軸方向の並進自由度を拘束する条件（拘束条件）を与える。また、垂直荷重Ｆ２を負荷した後に変位Ｘを与える場合には、垂直方向の並進自由度については、拘束せずに荷重を保持した状態とする。
【００５０】
一方、旋回走行をシミュレーションする際には、図５（ａ）〜（ｂ）に示すように、設定条件として、タイヤの仮想回転に相当する遠心力Ｆ１と、仮想ホイルのホイル軸Ｏからの垂直荷重Ｆ２と、ホイル軸Ｏに対するキャンバー角θ２と、タイヤの仮想内圧に相当するタイヤ内面への外力Ｆ３と、仮想路面７に対する摩擦係数μと、ホイル軸Ｏに対するスリップ角θ３とを与える。
【００５１】
遠心力Ｆ１については、旋回走行における車速やタイヤ回転速度をタイヤの仮想回転とし、これに相当する遠心力Ｆ１を負荷する。遠心力Ｆ１は、タイヤ有限要素モデル２の全体に各要素の質量、ホイル軸Ｏから要素重心までの距離、回転速度などから計算される。市販のソフトウエアを利用する場合でも、タイヤの仮想回転の速度や回転軸の位置などを入力・設定することで、各要素に対して遠心力Ｆ１を負荷することが可能である。
【００５２】
例えば、実走行モードにおける旋回時の速度としては、時速３０〜６０ｋｍが採用されているが、この速度に対応した遠心力Ｆ１が、タイヤ有限要素モデル２の各要素全体に負荷される。本実施形態では、定常直進走行を時速６０ｋｍ、旋回走行を時速３０ｋｍの場合を想定している。
【００５３】
ホイル軸Ｏに対するスリップ角θ３は、ホイル軸や仮想路面７に対する垂直方向の回転角（ホイル軸方向のねじり角）として与えることができる。実走行モードにおける旋回時の旋回半径は２５〜１１０ｍが一般的であるが、これに対応するスリップ角θ３としては、０．７〜１．０°程度が好適である。
【００５４】
その際、前記の６自由度に関し、進行方向とホイル軸方向の回転自由度、および３方向の並進自由度を拘束する条件（拘束条件）を与える。また、垂直荷重Ｆ２を負荷した後に変位Ｘを与える場合には、垂直方向の並進自由度については、拘束せずに荷重を保持した状態とする。
【００５５】
他方、定常直進走行をシミュレーションする際には、図５（ａ）と同様に、設定条件として、タイヤの仮想回転に相当する遠心力Ｆ１と、仮想ホイルのホイル軸Ｏからの垂直荷重Ｆ２と、ホイル軸Ｏに対するキャンバー角θ２と、タイヤの仮想内圧に相当するタイヤ内面への外力Ｆ３と、仮想路面７に対する摩擦係数μとを与える。
【００５６】
本発明においては、更に、その他の境界条件として、タイヤ横力などを設定することも可能である。タイヤ横力は、ホイル軸Ｏの軸方向の変位や外力で与えることができる。
【００５７】
本発明では、以上のような境界条件の設定の後、シミュレーションの実行を行う。シミュレーションの実行についても、市販のソフトウエアを利用して行うことができる。シミュレーションの実行は、有限要素法に基づいて前記タイヤ有限要素モデル２を用いて行われるが、マトリックスによる演算が行われる。
【００５８】
一般な有限要素法では、有限要素モデルに各種の境界条件を与え、その系全体の力、変位などの情報を取得する手順が実行される。例えば、要素の形状、要素の材料特性、例えば密度、ヤング率、減衰係数などをもとに、要素の質量マトリックスＭｎ、剛性マトリックスＫｎ、減衰マトリックスＣｎを作成し、各マトリックスを組み合わせて、シミュレーションされる全体の系の各々のマトリックスを作成する。これに適宜境界条件をあてはめて、次の運動方程式を作成し、取得する情報を数値計算により求める。
【００５９】
Ｆ＝Ｍｘ^..＋Ｃｘ^. ＋Ｋｘ
ここで、Ｍは質量マトリックス、Ｃは減衰マトリックス、Ｋは剛性マトリックス、ｘ^..は加速度マトリックス、ｘ^. は速度マトリックス、ｘは変位マトリックスである。
【００６０】
一般的に、静的なシミュレーション方法では、演算の精度を高めるため、例えば垂直荷重が特定の設定値で設定された場合、垂直荷重の設定値を複数の段階に分けて段階的に垂直荷重を増加させる数値計算処理がなされている。垂直荷重の各段階において計算される変位等が収束した段階で、次の段階の計算が行われ、最終的には設定値まで垂直荷重が負荷されて、最終的な状態が演算される。市販のソフトウエアもこのような数値計算処理が通常なされており、上記の如きマトリックスによる演算が自動的に行われる。但し、このような数値計算処理の手法は、各種の方法が知られており、本発明は何れの数値計算処理でも可能である。
【００６１】
本発明では、シミュレーションを行う際の境界条件として、遠心力Ｆ１と、垂直荷重Ｆ２と、タイヤ内面への外力Ｆ３と、キャンバー角θ２と、回転角θ１あるいは変位Ｘなどを与えるが、これらを設定した上記の如き計算は、キャンバー角θ２及びタイヤ内面への外力Ｆ３を垂直荷重Ｆ２より前に与える以外は、何れの順序で行ってもよい。例えば、タイヤ内面への外力Ｆ３、キャンバー角θ２、垂直荷重Ｆ２、遠心力Ｆ１、回転角θ１あるいは変位Ｘの順で計算したり、それらの計算を同時に行うことも可能である。
【００６２】
本発明では、次いでシミュレーション結果の表示・出力を行うが、一般には、パソコン画面上でのディスプレイによる表示、データの保存、プリンターによる印刷が行われる。これについても、市販のソフトウエアを利用して行うことができる。
【００６３】
シミュレーション結果として、タイヤ有限要素モデル２から取得される物理量には各種のものが存在するが、燃費性能を静的にシミュレーションするのに有効な物理量としては、タイヤ全体におけるタイヤ１周分の応力と歪みである。これらの物理量は、燃費性能に好適に反映させることができる。
【００６４】
以上のような、図２に示すステップ＃１〜＃４は、市販の１つのソフトウエアを利用して行うことができる。次いで行うシミュレーション結果に基づくタイヤ性能の評価（ステップ＃５）については、前記の応力と歪みから、転がり抵抗値（代用評価値）を評価する場合には、独自のプログラムや、別の市販のソフトウエアを用いるのが好ましい。何れにしても、加部和幸ら著「転がり抵抗低減のための構造技術」日本ゴム協会誌、第73巻、第２号（２０００）に記載されているような計算方法を採用することができる。
【００６５】
つまり、各要素ごとの応力と歪みの変動を求め、タイヤ回転速度に対応する角速度の関数とし、これをフーリエ級数展開を利用して各次数ごとに、粘弾性による位相差を導入してヒステリシスループを作成し、各々の面積を求めることで、各要素ごとのタイヤ１周分の損失エネルギーを計算することができる。この面積を各要素ごとに計算して合計することで、タイヤ全体の１周分の損失エネルギーを求めることができ、タイヤ回転速度に応じて、損失エネルギー率を求めることも可能である。例えば、損失エネルギー率をタイヤの回転速度（周速）で除することで、転がり抵抗値（代用評価値）に換算することができる。
【００６６】
本発明では、シミュレーションで得られた物理量を燃費性能に反映させればよく、転がり抵抗値の代わりに、損失エネルギー、損失エネルギー率を燃費性能として評価してもよい。また、取得する物理量として、タイヤ全体におけるタイヤ１周分の応力と歪みの代わりに、弾性歪みエネルギーやエネルギー変化率を取得し、これらから損失エネルギーを計算する方法でもよい。これらの計算方法は、上記の文献の参考文献に詳細に記載されている。
【００６７】
以下、前記の走行状態として、定常直進走行、旋回走行、駆動時走行、及び制動時走行を設定するシミュレーションで得られた物理量を燃費性能に反映させる際に、各々の走行状態で得られた物理量に、走行モード比に応じた重みづけを行って燃費性能を計算する場合について述べる。
【００６８】
その場合、図６に示すように、まず、定常直進走行のシミュレーションによる代用評価値を算出し、旋回走行、駆動時走行、制動時走行の順で同様にして代用評価値を算出する。それぞれの代用評価値に対して、走行モード比を乗じて、それらを積算し、これを全体の代用評価値とする。このとき夫々のシミュレーションについて走行モード比を乗じた値を計算しておき、これを積算してもよく、また、シミュレーションの順序は何れでもよい。
【００６９】
また、本発明では、少なくとも駆動時走行又は制動時走行のシミュレーションで得られた物理量を燃費性能に反映させればよく、好ましくは、更に旋回走行のシミュレーションで得られた物理量を燃費性能に反映させる。
【００７０】
一方、本発明のタイヤ設計方法は、以上のような本発明のシミュレーション方法により、所定の設計値に基づいてモデル化したタイヤに対してタイヤ性能の評価を行い、得られた評価結果が目標性能を達成していない場合に、前記タイヤの設計値を変更し、前記目標性能を達成するまで、前記タイヤ性能のシミュレーション方法を繰り返して、目標性能を達成する設計値を得ることを特徴とする。
【００７１】
なお、タイヤの設計値の変更は、人間が経験等に基づいて行ってもよいが、設計値のフィードバックを行う最適化プログラムを使用した最適化技法を用いることが好ましい。具体的には、数理計画法、生態を模擬した最適化法（例えば、ニューラルネットワーク、遺伝的アルゴリズム等）、統計的最適化法（例えば、実験計画法、タグチ法等）、物理現象を模擬した最適化法（例えば、焼きなまし法等）、人工知能的最適化法等を利用することができる。
【００７２】
上記最適化法によって得た新しい設計値にしたがって、タイヤモデルを変更する必要があり、そのために別のタイヤモデル修正プログラムを用いることができる。ただし、タイヤの外形の形状と寸法、タイヤの構成部材の寸法と材質、トレッドパターンの形状と寸法等の設計変数の種類により、手法を使い分ける。例えば、寸法変更には、タイヤモデルの格子点（有限要素法では節点と呼ばれる。）を単純に移動したり、数種類の基本形状を重み付きベクトル合成するベーシスベクトル法、有限要素法で多用される形状関数等で面や中実体を写像する方法等を使用する。構成部材の有無やトレッドパターンのトポロジーを変更するには、二値化コーディングと特殊関数を組み合わせる方法や、多くの小直方体連結に構造を分解するボクセル法等を使用する。
【００７３】
以上のように、本発明においては、コンピュータシミュレーションを駆使することにより、タイヤ開発のコストを低減させ、開発期間を短縮させ、タイヤ設計データを一元管理することができ、その結果、設計効率を大幅に向上させることができる。
【００７４】
本発明の空気入りタイヤの製造方法は、このようなタイヤ設計方法によって得られた設計値に基づいて、タイヤを製造する空気入りタイヤを製造する方法である。当該設計値に基づいて製造する以外は、従来公知の製造方法と同じであり、それらを何れも採用することができる。
【００７５】
【実施例】
以下、本発明の構成と効果を具体的に示す実施例等について説明する。
【００７６】
実施例１
評価するタイヤとして、図１（ａ）に示すような、１９５／６５Ｒ１５のサイズを有する一般なラジアルタイヤと、トレッドゴムの組成を低燃費型配合としタイヤ子午線断面形状を下膨れ形状とした低燃費タイヤとを用いた。これらのタイヤを、実車（国産、２０００ｃｃクラスＦＲ車）に装着し、実際に走行を行い、その際の燃費に基づいて計算した絶対指数値をタイヤの燃費性能として評価した。なお、走行モードとしては、直進走行０．５５、旋回走行０．２４、駆動時０．１、制動時０．１とした。その結果、一般タイヤでは１００の燃費性能に対して、低燃費タイヤでは８８の燃費性能であった。
【００７７】
一方、市販のソフトウエア（ＡＢＡＱＵＳ）を用いて、図１（ｂ）に示すような、タイヤ有限要素モデルの要素分割（全て８節点ソリッド要素、節点数２２７２９、要素数１８１５６）を行い、材料定義などの物理量の設定を行った。
【００７８】
これを剛体の仮想ホイルに装着し、定常直進走行、旋回走行、駆動時走行、及び制動時走行について、仮想路面に接地させる際の設定条件として、表１の設定条件で夫々シミュレーションを行った。その際の表１の設定条件は、予め前記の走行モードに対応した車両運動のシミュレーションを行って、キャンバー角とスリップ角と、駆動時走行及び制動時走行における加速度を求め、ホイル軸の回転角は、求めた加速度（２．９ｍ／ｓ ^２及び２．０ｍ／ｓ ^２）と車両の重量から、タイヤにかかる進行方向の荷重を計算し、これと等価なホイル軸の回転角を有限要素法を用いて解析したものである。
【００７９】
【表１】

ＣＡ：キャンバー角、ＳＡ：スリップ角、ＲＡ：ホイル軸の回転角。
【００８０】
夫々のシミュレーションで得られた、タイヤ全体におけるタイヤ１周分の応力と歪みから、損失エネルギーを計算することによって、各走行モードの転がり抵抗の代用評価値を得た。これに走行モード比を乗じて積算したものを走行全体の代用評価値とし、一般タイヤを１００として各タイヤを評価した。その結果、一般タイヤでは１００の燃費性能に対して、低燃費タイヤでは８９の燃費性能であり、実走行における評価値と高い一致を示した。
【００８１】
従来例
実施例１において、直進走行のみをシミュレーションして燃費性能を求めること以外は、同様にして各タイヤを評価した。その結果を、実施例１と実走行の結果と共に表２に示す。表２に示すように、一般タイヤでは１００の燃費性能に対して、低燃費タイヤでは９４の燃費性能であり、実走行における評価値とかなり相違していた。
【００８２】
【表２】

【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における（ａ）実タイヤと（ｂ）タイヤ有限要素モデルとの関係の一例を示すタイヤ子午線断面図
【図２】本発明の静的シミュレーション方法の一例を示すフローチャート
【図３】本発明における駆動時走行又は制動時走行のシミュレーションの際の外力等の負荷状態の一例を示す説明図
【図４】本発明における駆動時走行又は制動時走行のシミュレーションの際の外力等の負荷状態の他の例を示す説明図
【図５】本発明における旋回走行のシミュレーションの際の外力等の負荷状態の一例を示す説明図
【図６】本発明の静的シミュレーション方法を４種の走行モードで行う場合の例を示すフローチャート
【符号の説明】
２タイヤ有限要素モデル
７仮想路面
Ｏホイル軸（軸心）
Ｆ１遠心力
Ｆ２垂直荷重
Ｆ３タイヤ内面への外力
θ１ホイル軸の回転角
θ２キャンバー角
θ３スリップ角
Ｘホイル軸の変位
μ 仮想路面に対する摩擦係数[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a tire performance simulation method for simulating fuel consumption performance using a finite element method, a tire design method using the same, and a pneumatic tire manufacturing method for manufacturing a tire based on the design value.
[0002]
[Prior art]
In designing a tire shape, a tread pattern, and the like, it is useful information if the degree of deformation and internal stress while the tire is running can be known by calculation. However, the tire has a complicated shape and structure, and the tread portion and the like are in contact with the road surface and deformed while the tire is running. Therefore, a nonlinear analysis that is difficult to calculate must be performed.
[0003]
Therefore, coupled with the dramatic progress in computer performance, the finite element method (FEM) has been used to analyze the running characteristics of such tires. The finite element method is a method in which a structure is divided into many small elements and analyzed. By this computer analysis using the finite element method, it is now possible to analyze complex tire running and reflect it in the tire design.
[0004]
For example, as a dynamic simulation method using the finite element method, a finite element model in which a tire is divided into a large number of finite elements is constructed, and a simulation is performed in which the tire is grounded on a virtual road surface and travels under predetermined traveling conditions. A tire performance simulation method for acquiring predetermined information from a traveling finite element model is known (see, for example, Patent Document 1).
[0005]
In addition, in the dynamic simulation method as described above, there is also a method of giving an axial load to the tire finite element model or setting a traveling condition including a friction coefficient between the tire finite element model and the virtual road surface (for example, Patent Document 2).
[0006]
However, when the dynamic simulation method is performed as described above, it is necessary to sequentially calculate changes in the simulated state over time with a computer, and thus there is a problem that it takes a long time to obtain a simulation result. It was. That is, depending on the performance of the computer, for example, when the fuel efficiency performance of a tire is evaluated by a dynamic simulation in which a standard load condition and a friction coefficient are given to a finite element model and the vehicle runs linearly, 24 hours It took some time. On the other hand, it takes only one hour to obtain the same evaluation result as above without statically moving the tire finite element model and the virtual road surface (without performing virtual running) by static simulation. Yes, the time can be reduced to about 1/24.
[0007]
The following method is known as a method for evaluating the fuel consumption performance of a tire by such a static simulation (see, for example, Non-Patent Document 1). First, in a state where an internal pressure and a vertical load are applied to the tire finite element model, fluctuations in stress and strain for one round of the tire are calculated for the entire tire by the finite element method. The variation is used as a function of the angular velocity corresponding to the tire rotation speed, and this is used to create a hysteresis loop by introducing a phase difference due to viscoelasticity for each order using Fourier series expansion, and each area is obtained. This is a method in which this is calculated for each element, and the total is used as the loss energy for one round of the tire, which is converted into a rolling resistance value.
[0008]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 11-153520 (second page, FIG. 1)
[Patent Document 2]
Japanese Patent Laid-Open No. 11-201875 (second page, FIG. 8)
[Non-Patent Document 1]
Kazuyuki Kabe et al. “Structural Technology for Reducing Rolling Resistance” Journal of the Japan Rubber Association, Vol. 73, No. 2 (2000)
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
However, when evaluating the fuel efficiency performance of actual tires, not only straight running but also turning, driving, braking, etc. are performed, and only straight running is simulated statically by the above method without doing this It was found that the deviation from the actual measurement value was large. Therefore, it is necessary to faithfully simulate the actual driving mode even in static simulation.
[0010]
However, in the case of a dynamic simulation in which virtual driving is performed, the conditions of the actual driving mode may be adopted as they are, but in the static simulation method, the dynamic driving state is modeled as a static state. However, it is necessary to devise condition setting for improving the accuracy, and it is difficult to set conditions. For example, with regard to the camber angle, if the wheel axis is tilted while the tire finite element model is in contact with the virtual road surface, a lateral force is generated in the tire near the contact surface in the static simulation method. It becomes inappropriate. For this reason, in the static method, only a method for simulating only a straight traveling has been known so far. In addition, when setting an excessively complicated condition in a static method, since calculation takes a long time, the significance of adopting a static simulation is lost.
[0011]
Therefore, an object of the present invention is to use a simulation method for tire performance, which can obtain a more accurate evaluation result of fuel efficiency performance in a relatively short time by adopting simple additional conditions in a static simulation method, and this. A tire design method and a pneumatic tire manufacturing method for manufacturing a tire based on the design value.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
The above object can be achieved by the present invention as described below.
That is, the simulation method of the present invention approximates a tire to be evaluated by a tire finite element model divided into a finite number of elements, and statically calculates fuel consumption performance from the tire finite element model using a finite element method. In the tire performance simulation method to simulate
As a running state to simulate, including at least one of driving running or braking running, when simulating the running state,
The setting conditions for mounting the tire finite element model on the virtual wheel and making it contact the virtual road surface correspond to the vertical load from the wheel axis of the virtual wheel, the camber angle with respect to the wheel axis, and the virtual internal pressure of the tire. An external force to the tire inner surface, a friction coefficient with respect to the virtual road surface, a rotation angle or rotational torque of the wheel shaft or a displacement or external force parallel to the virtual road surface to the wheel shaft,
Calculates the load in the traveling direction on the tire based on the mass of the virtual vehicle from the acceleration during driving or braking, and the equivalent rotation angle or torque of the wheel shaft or the virtual road surface to the wheel shaft Giving a parallel displacement or external force to
The physical quantity obtained by the simulation is reflected in the fuel consumption performance.
[0013]
According to the simulation method of the present invention, the traveling state to be simulated includes traveling during driving or traveling during braking, so that actual traveling can be simulated more faithfully. At that time, the camber angle, coefficient of friction, for providing such rotational angle of the wheel shaft, model states torque is loaded around the rotary shaft at the time of driving when driving or braking during running is Ru can be reproduced accurately.
[0014]
Calculates the load in the traveling direction on the tire based on the mass of the virtual vehicle from the acceleration during driving or braking, and the equivalent rotation angle or torque of the wheel shaft or the virtual road surface to the wheel shaft By applying a displacement or an external force parallel to the driving force, driving driving or braking driving in actual driving can be reproduced more faithfully as a model state, and fuel efficiency performance can be evaluated with higher accuracy. As a result, by adopting simple additional conditions in the static simulation method, a more accurate evaluation result of fuel efficiency performance can be obtained in a relatively short time.
[0015]
Further, the present invention approximates a tire to be evaluated by a tire finite element model divided into a finite number of elements, and statically simulates fuel consumption performance from the tire finite element model using a finite element method. In the tire performance simulation method,
As a running state to simulate, including at least one of driving running or braking running, when simulating the running state,
The setting conditions for mounting the tire finite element model on the virtual wheel and making it contact the virtual road surface correspond to the vertical load from the wheel axis of the virtual wheel, the camber angle with respect to the wheel axis, and the virtual internal pressure of the tire. An external force to the tire inner surface, a friction coefficient with respect to the virtual road surface, a rotation angle or rotational torque of the wheel shaft or a displacement or external force parallel to the virtual road surface to the wheel shaft,
The running condition further includes turning, and when simulating the running condition, the tire finite element model is attached to a virtual wheel and corresponds to a virtual rotation of the tire as a setting condition when contacting the virtual road surface. Centrifugal force, vertical load from the wheel axis of the virtual wheel, camber angle with respect to the wheel axis, external force to the tire inner surface corresponding to the virtual internal pressure of the tire, coefficient of friction with respect to the virtual road surface, and slip with respect to the wheel axis Give horns and
The present invention relates to a simulation method characterized in that a physical quantity obtained by the simulation is reflected in the fuel consumption performance.
[0016]
In this case, since the traveling state to be simulated further includes turning traveling, the actual traveling can be simulated more faithfully. At that time, since a centrifugal force, a camber angle, a friction coefficient, and a slip angle are given, a model state in which the tire is deformed due to the slip angle during cornering can be accurately reproduced. As a result, by adopting simple additional conditions in the static simulation method, a more accurate evaluation result of fuel efficiency performance can be obtained in a relatively short time.
[0017]
In addition, the running state includes steady straight running, and when simulating the running state, the tire finite element model is attached to the virtual wheel and set as a setting condition for grounding on the virtual road surface, the tire is virtually rotated. A corresponding centrifugal force, a vertical load from the wheel axis of the virtual wheel, a camber angle with respect to the wheel axis, an external force on the tire inner surface corresponding to the virtual internal pressure of the tire, and a friction coefficient with respect to the virtual road surface, It is preferable to reflect the physical quantity obtained by the simulation in the fuel consumption performance. Even in steady straight running, the accuracy can be further improved as compared with the conventional simulation method by giving the centrifugal force and the camber angle.
[0018]
Further, as the traveling state, the steady straight traveling, the turning traveling, the driving traveling, and the braking traveling are set, and when the physical quantity obtained by the simulation is reflected in the fuel consumption performance, It is preferable to calculate the fuel consumption performance by weighting the obtained physical quantity according to the travel mode ratio.
[0019]
In this case, since the traveling state includes the steady straight traveling, the turning traveling, the driving traveling, and the braking traveling, the actual traveling can be simulated most faithfully. Moreover, since the weighting according to the driving mode ratio is performed, each simulation result is reflected more accurately in the fuel consumption performance.
[0020]
On the other hand, in the tire design method of the present invention, the tire performance is evaluated for a tire modeled based on a predetermined design value by the tire performance simulation method described above, and the obtained evaluation result is When the target performance is not achieved, the design value of the tire is changed, and the tire performance simulation method is repeated until the target performance is achieved to obtain a design value that achieves the target performance. To do.
[0021]
According to the tire design method of the present invention, a static simulation method uses a tire performance simulation method that can obtain a more accurate evaluation result of fuel efficiency in a relatively short time by adopting simple additional conditions. By repeating this, a more accurate design value can be obtained in a relatively short time.
[0022]
On the other hand, the method for manufacturing a pneumatic tire according to the present invention is characterized in that a tire is manufactured based on a design value obtained by the tire design method described above. According to the method for manufacturing a pneumatic tire of the present invention, it is possible to manufacture a pneumatic tire close to the optimum performance in a short time compared to a conventional manufacturing method in which design, trial manufacture, and evaluation are repeated.
[0023]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows the relationship between (a) an actual tire and (b) a tire finite element model, and FIG. 2 shows a flowchart of an example of the static simulation method of the present invention. FIG. 3 shows a load state such as an external force in the present invention.
[0024]
The tire performance simulation method of the present invention approximates a tire that is divided into a finite number of elements and is to be evaluated by a tire finite element model, and statically calculates fuel consumption performance from the tire finite element model using a finite element method. It is to be simulated.
[0025]
Conventionally, only steady straight traveling has been the object of simulation. In the present invention, the target traveling state includes at least one of driving traveling or braking traveling, and preferably includes turning traveling. Most preferably, it is a case where steady straight traveling, turning traveling, driving traveling, and braking traveling are set as the traveling state. First, a case where a simulation of traveling during driving or traveling during braking is described.
[0026]
In the static simulation method using the finite element method in the present invention, as shown in FIG. 2, setting of a tire finite element model, setting of boundary conditions such as external force, execution of simulation, display / output of simulation results, and results thereof The tire performance is evaluated based on the above.
[0027]
First, the setting of the tire finite element model will be described. FIG. 1A is a tire meridian cross-sectional view of an example of a pneumatic tire to be modeled, and FIG. 1B is an example of a tire finite element model divided into a finite number of elements.
[0028]
As shown in FIG. 1 (a), the tire is turned from the tread portion 12 through the sidewall portion 13 around the bead core 15 of the bead portion 14, and the carcass in which the cord is disposed in the radial direction or the bias direction of the tire. A cord reinforcing material including a layer 16 and a belt layer 17 disposed outside the carcass layer 16 and inside the tread portion 12 is provided.
[0029]
In this example, the belt layer 17 is formed by laminating two outer belt plies in such a manner that the cords intersect each other in parallel with an angle of about 20 degrees with respect to the tire circumferential direction. Further, a band layer 19 in which organic fiber cords are arranged substantially parallel to the tire circumferential direction is provided outside the belt layer 17 to prevent lifting of the belt layer 17 during high speed running.
[0030]
The carcass layer 16 is made of, for example, an organic fiber cord such as polyester, and the belt ply is covered with a steel cord with a sheet-like topping rubber.
[0031]
Further, the tire includes a tread rubber 20, a side wall rubber 21, a bead rubber 22 and the like on the outer side of each cord reinforcing material. The tread rubber 20 is disposed outside the belt layer 17 and passes through the bottom line of the longitudinal groove in the tire meridional section and extends substantially along the surface of the tread portion 12, and the tread rubber 20 is disposed outside and contacts the road surface. A two-layer structure composed of cap rubber that transmits various forces is illustrated. A predetermined tread pattern is formed on the outer surface of the tread portion 12.
[0032]
For example, the sidewall rubber 21 is preferably a softer rubber than the tread rubber 20, and the bead rubber 22 is disposed in the vicinity of the fitting portion that contacts the rim flange. Rubber with excellent wear resistance is used.
[0033]
As a method of approximating the tire as described above with a tire finite element model 2 divided into a finite number of elements as shown in FIG. 1B, a general-purpose program language (Fortran, etc.) is used. It is also possible to create the above program and execute it on a personal computer or the like, but it is convenient to use commercially available FEM analysis software. Commercially available software includes ABAQUS Inc. ABAQUS of the company, MARC of MS Software Co., Ltd., and ANSYS of Cybernet System Co., Ltd.
[0034]
Commercially available FEM analysis software can generally set a finite element model, set boundary conditions such as external force, execute a simulation, and output a simulation result. When setting a tire finite element model, dividing the tire meridian section into finite elements, expanding the tire circumferential direction into three-dimensional elements (meshing), setting physical quantities for each element, etc. Is done.
[0035]
The elements in the finite element method are, for example, triangular elements on a two-dimensional plane, quadrilateral elements, three-dimensional elements such as tetrahedral solid elements, pentahedral solid elements, hexahedral solid elements, and the like that can be used by a computer. Desirably, these elements can be identified one by one using two-dimensional coordinates or three-dimensional coordinates.
[0036]
The cord reinforcement may be modeled as a hexahedral solid element (8-node solid element) as in the other parts, but in order to increase the accuracy of the simulation, the corresponding area is individually combined with more complex elements. You may model with. For example, the cord material of the belt layer 17 is preferably modeled by a quadrilateral membrane element, and the topping rubber is preferably modeled by a hexahedral solid element.
[0037]
At that time, the material definition of the quadrilateral membrane element modeled on the cord material is the anisotropic material having a thickness that is, for example, the diameter of the cord material, and having different rigidity in the same direction and the vertical direction of the cord material. Can be handled as The hexahedron solid element representing the topping rubber of the cord reinforcing material can be defined and handled as a superviscoelastic material like other rubber members. When each rubber part, bead core 15 and the like are modeled as finite elements, the material and rigidity can be defined based on the elastic modulus of each rubber, the elastic modulus of the bead core 15 and the like.
[0038]
In the present invention, after setting the tire finite element model 2 as described above, boundary conditions such as external force are set. At that time, the tire finite element model 2 is mounted on the virtual wheel so that an external force or the like can be applied from the wheel shaft.
[0039]
With respect to the virtual foil, it is possible to apply a vertical load from the wheel shaft, and to give the rotation angle and displacement of the wheel shaft. These external forces are transmitted to the rim contact surface of the bead portion 14 of the tire finite element model 2 through the virtual rim of the virtual foil. Therefore, the virtual foil in the present invention does not need to be modeled as a whole, the virtual rim can restrain the bead portion 14 while maintaining a certain distance from the virtual road surface, and the external force can be transmitted from the virtual rim. Anything is acceptable.
[0040]
In the present invention, when simulating the driving state during driving or driving during braking, as shown in FIGS. 3 (a) to 3 (b), set conditions (when the tire finite element model 2 is grounded on the virtual road surface 7) As a boundary condition setting), the vertical load F2 of the virtual wheel from the wheel axis O, the camber angle θ2 with respect to the wheel axis O, the external force F3 on the tire inner surface corresponding to the virtual internal pressure of the tire, and the friction on the virtual road surface 7 A coefficient μ and a rotation angle θ1 of the wheel axis O are given. At this time, instead of the rotation angle θ1, a rotational torque of the wheel shaft O, a displacement parallel to the virtual road surface 7 to the wheel shaft O, or an external force may be applied. The virtual road surface 7 can be modeled as a flat quadrilateral rigid surface.
[0041]
Regarding the camber angle θ2 with respect to the wheel axis O, before giving other setting conditions such as external force (first), the camber angle θ2 is given as a rotation angle with respect to the traveling direction of the tire in a non-contact state with the virtual road surface 7. It is preferable to keep the model state appropriately. Specifically, the wheel shaft O is inclined with respect to the virtual road surface 7 at an angle corresponding to the camber angle θ2 around the central position O1 of the wheel shaft O, for example, in a non-contact state with the virtual road surface 7 (tire of the tire). Rotation around the direction of travel). Generally, the camber angle θ2 can be selected in the range of −0.5 ° to −0.2 °. It is also possible to perform simulation by setting the camber angle θ2 to 0 ° and ignoring the camber angle θ2. The camber angle θ2 can be set in consideration of actual driving for evaluating fuel efficiency, and the camber angle θ2 can be determined by performing a simulation of vehicle motion corresponding to the driving mode in advance ( The same applies to the slip angle).
[0042]
The vertical load F2 from the wheel axis O is transmitted to the rim contact surface of the bead portion 14 of the tire finite element model 2 through the virtual rim of the virtual wheel. At that time, there are degrees of freedom of rotation and translation (6 degrees of freedom) in the direction of travel of the tire, the axial direction of the wheel axis, and the direction perpendicular to the virtual road surface, respectively. A condition (constraint condition) for constraining the degree of freedom of translation is given. Therefore, the vertical load F2 can be applied in a direction perpendicular to the virtual road surface 7 while the camber angle θ2 is maintained.
[0043]
The external force F3 to the tire inner surface corresponding to the virtual inner pressure of the tire can be set by applying an equally distributed load corresponding to the tire inner pressure to the inner surface of the tire finite element model 2. As the virtual internal pressure of the tire, a standard internal pressure of the tire can be set.
[0044]
Regarding the friction coefficient μ with respect to the virtual road surface 7, a static friction coefficient between the actual tire and the actual road surface is taken into consideration, and a numerical value within a range not exceeding the maximum friction coefficient, for example, a range of 0.4 to 1.2 is adopted. By giving the rotation angle θ1 of the wheel axis O by this friction coefficient, the tire finite element model 2 can be loaded with a torque around the rotation axis in relation to the virtual road surface 7.
[0045]
As the rotation angle θ1 given to the wheel axis O, the acceleration during driving or braking during actual driving for evaluating fuel efficiency is obtained, and the traveling direction applied to the tire based on the weight of the virtual vehicle is determined from the acceleration. The load can be calculated, and the equivalent rotation angle θ1 of the wheel shaft can be set (the same applies to the rotation torque, displacement to the wheel shaft, and external force). At that time, a vehicle motion simulation may be performed to obtain the acceleration.
[0046]
In general, the rotation angle θ1 with respect to running during driving is preferably 0.75 to 0.95 °. In general, the rotation angle θ1 with respect to running during braking is preferably 0.60 to 0.75 °. By providing these rotation angles θ1, the model state in which torque around the rotation axis is applied during driving or braking can be accurately reproduced. Even when a rotational torque is applied instead of the rotational angle θ1, a rotational torque equivalent to the rotational angle θ1 within the above range may be applied.
[0047]
At that time, with respect to the six degrees of freedom described above, conditions (constraint conditions) for constraining rotational degrees of freedom in the traveling direction and the vertical direction and translational degrees of freedom in the traveling direction and the wheel axis direction are given. When the rotation angle θ1 is given after the vertical load F2 is applied, the translational freedom in the vertical direction is not restricted and the load is held.
[0048]
As shown in FIG. 4, when a displacement X parallel to the virtual road surface 7 is given, the displacement X for driving travel is generally preferably in the range of 3.9 to 4.3 mm. Further, the displacement X with respect to running during braking is generally preferably within a range of 3.1 to 3.8 mm. By applying these displacements X, it is possible to accurately reproduce the model state in which torque around the rotation axis is applied during driving or braking. Even when an external force in the same direction is applied instead of the displacement X, an external force equivalent to the displacement X in the above range may be applied.
[0049]
At this time, conditions (constraint conditions) for constraining the three degrees of freedom of rotation and the degree of freedom of translation in the direction of the wheel axis are given for the six degrees of freedom. When the displacement X is applied after the vertical load F2 is applied, the translational freedom in the vertical direction is not restrained but the load is held.
[0050]
On the other hand, when simulating turning, as shown in FIGS. 5A to 5B, as the setting conditions, the centrifugal force F1 corresponding to the virtual rotation of the tire and the vertical from the wheel axis O of the virtual wheel are used. A load F2, a camber angle θ2 with respect to the wheel axis O, an external force F3 to the tire inner surface corresponding to the virtual internal pressure of the tire, a friction coefficient μ with respect to the virtual road surface 7, and a slip angle θ3 with respect to the wheel axis O are given.
[0051]
As for the centrifugal force F1, the vehicle speed and the tire rotation speed in turning are set as the virtual rotation of the tire, and the corresponding centrifugal force F1 is applied. The centrifugal force F1 is calculated from the mass of each element in the entire tire finite element model 2, the distance from the wheel axis O to the center of gravity of the element, the rotational speed, and the like. Even when using commercially available software, it is possible to load the centrifugal force F1 on each element by inputting and setting the speed of the virtual rotation of the tire, the position of the rotation axis, and the like.
[0052]
For example, a speed of 30 to 60 km per hour is adopted as the speed at the time of turning in the actual travel mode, and the centrifugal force F1 corresponding to this speed is applied to the entire elements of the tire finite element model 2. In the present embodiment, it is assumed that steady straight traveling is 60 km / h and turning is 30 km / h.
[0053]
The slip angle θ3 with respect to the wheel axis O can be given as a rotation angle in the direction perpendicular to the wheel axis or the virtual road surface 7 (twist angle in the wheel axis direction). The turning radius during turning in the actual running mode is generally 25 to 110 m, and the corresponding slip angle θ3 is preferably about 0.7 to 1.0 °.
[0054]
At that time, with respect to the six degrees of freedom described above, conditions (constraint conditions) for constraining the rotational degrees of freedom in the traveling direction and the wheel axis direction and the translational degrees of freedom in the three directions are given. When the displacement X is applied after the vertical load F2 is applied, the translational freedom in the vertical direction is not restrained but the load is held.
[0055]
On the other hand, when simulating steady straight traveling, as in FIG. 5A, as setting conditions, centrifugal force F1 corresponding to the virtual rotation of the tire, vertical load F2 from the wheel axis O of the virtual wheel, A camber angle θ2 with respect to the wheel axis O, an external force F3 on the tire inner surface corresponding to the virtual internal pressure of the tire, and a friction coefficient μ with respect to the virtual road surface 7 are given.
[0056]
In the present invention, it is also possible to set a tire lateral force or the like as another boundary condition. The tire lateral force can be applied by an axial displacement of the wheel shaft O or an external force.
[0057]
In the present invention, simulation is executed after setting the boundary conditions as described above. The simulation can also be performed using commercially available software. Execution of the simulation is performed using the tire finite element model 2 based on the finite element method, but calculation by a matrix is performed.
[0058]
In a general finite element method, various boundary conditions are given to a finite element model, and a procedure for acquiring information such as force and displacement of the entire system is executed. For example, the element mass matrix Mn, stiffness matrix Kn, and damping matrix Cn are created based on the element shape and element material properties such as density, Young's modulus, damping coefficient, etc. Create a matrix for each of the entire systems. Appropriate boundary conditions are applied to this, the following equation of motion is created, and information to be acquired is obtained by numerical calculation.
[0059]
F = Mx ^.. + Cx ^. + Kx
Here, M is the mass matrix, C is the attenuation matrix, K is the stiffness matrix, x ^.. acceleration matrix, ^x. Speed matrix, x is the displacement matrix.
[0060]
In general, in the static simulation method, in order to increase the accuracy of calculation, for example, when the vertical load is set at a specific setting value, the vertical load setting value is divided into a plurality of stages and the vertical load is gradually increased. The numerical calculation process to increase is made. When the displacement calculated at each stage of the vertical load converges, the calculation of the next stage is performed. Finally, the vertical load is applied to the set value, and the final state is calculated. Commercially available software normally performs such numerical calculation processing, and the calculation based on the matrix as described above is automatically performed. However, various methods are known for such numerical calculation processing, and the present invention can be applied to any numerical calculation processing.
[0061]
In the present invention, the centrifugal force F1, the vertical load F2, the external force F3 to the tire inner surface, the camber angle θ2, the rotation angle θ1 or the displacement X, etc. are given as boundary conditions for the simulation. The above calculation may be performed in any order except that the camber angle θ2 and the external force F3 applied to the tire inner surface are given before the vertical load F2. For example, it is possible to calculate in the order of the external force F3 to the tire inner surface, the camber angle θ2, the vertical load F2, the centrifugal force F1, the rotation angle θ1 or the displacement X, or these calculations can be performed simultaneously.
[0062]
In the present invention, the simulation result is then displayed and output. In general, display on a personal computer screen, storage of data, and printing by a printer are performed. This can also be done using commercially available software.
[0063]
As a simulation result, various physical quantities obtained from the tire finite element model 2 exist. However, as an effective physical quantity for statically simulating the fuel consumption performance, the stress for one round of the tire in the entire tire is obtained. It is distortion. These physical quantities can be suitably reflected in the fuel consumption performance.
[0064]
Steps # 1 to # 4 shown in FIG. 2 as described above can be performed using one commercially available software. Next, regarding the tire performance evaluation (step # 5) based on the simulation result to be performed, when evaluating the rolling resistance value (substitute evaluation value) from the stress and strain, an original program or another commercially available software is used. Wear is preferably used. In any case, the calculation method described in Kazuyuki Kabe et al. “Structural Technology for Reduction of Rolling Resistance”, Journal of the Japan Rubber Association, Vol. 73, No. 2 (2000) can be employed. .
[0065]
In other words, the fluctuation of stress and strain for each element is obtained and used as a function of the angular velocity corresponding to the tire rotation speed, and this is used as a hysteresis loop by introducing a phase difference due to viscoelasticity for each order using Fourier series expansion. Can be calculated, and the loss energy for one round of the tire for each element can be calculated. By calculating and summing up this area for each element, it is possible to determine the energy loss for one round of the entire tire, and it is also possible to determine the energy loss rate according to the tire rotation speed. For example, by dividing the loss energy rate by the rotational speed (circumferential speed) of the tire, it can be converted into a rolling resistance value (substitute evaluation value).
[0066]
In the present invention, the physical quantity obtained by the simulation may be reflected in the fuel efficiency, and the loss energy and the loss energy rate may be evaluated as the fuel efficiency instead of the rolling resistance value. Further, as a physical quantity to be acquired, a method of acquiring elastic strain energy and an energy change rate instead of stress and strain for one round of the tire in the whole tire and calculating loss energy from these may be used. These calculation methods are described in detail in the above literature references.
[0067]
Hereinafter, the physical quantities obtained in the respective running states when reflecting the physical quantities obtained in the simulation for setting the steady straight running, the turning running, the driving running, and the braking running as the running state described above. Next, a case where fuel consumption performance is calculated by weighting according to the travel mode ratio will be described.
[0068]
In this case, as shown in FIG. 6, first, a substitute evaluation value is calculated by simulation of steady straight running, and the substitute evaluation value is calculated in the same order in the order of turning, driving, and braking. Each substitute evaluation value is multiplied by the driving mode ratio and integrated, and this is used as the overall substitute evaluation value. At this time, a value obtained by multiplying the driving mode ratio for each simulation may be calculated and integrated, and the order of the simulation may be any.
[0069]
In the present invention, at least the physical quantity obtained by the driving running or braking running simulation may be reflected in the fuel consumption performance, and preferably the physical quantity obtained by the turning running simulation is further reflected in the fuel consumption performance. .
[0070]
On the other hand, in the tire design method of the present invention, the tire performance is evaluated for a tire modeled based on a predetermined design value by the simulation method of the present invention as described above, and the obtained evaluation result is the target performance. Is not achieved, the design value of the tire is changed, and the tire performance simulation method is repeated until the target performance is achieved, thereby obtaining a design value that achieves the target performance.
[0071]
The design value of the tire may be changed based on experience by humans, but it is preferable to use an optimization technique using an optimization program that performs feedback of the design value. Specifically, mathematical programming, ecological optimization methods (eg, neural networks, genetic algorithms, etc.), statistical optimization methods (eg, experimental design, Taguchi method, etc.), physical phenomena Optimization methods (for example, annealing methods, etc.), artificial intelligence optimization methods, and the like can be used.
[0072]
It is necessary to change the tire model according to the new design value obtained by the above optimization method, and for this purpose, another tire model correction program can be used. However, different methods are used depending on the shape and size of the outer shape of the tire, the size and material of the constituent members of the tire, and the type of design variables such as the shape and size of the tread pattern. For example, tire model lattice points (called nodes in the finite element method) are simply moved to change the dimensions, or they are frequently used in the basis vector method or finite element method, which combines several basic shapes with weighted vectors. A method of mapping a surface or solid body with a shape function or the like is used. To change the presence or absence of components and the tread pattern topology, use a method that combines binary coding and special functions, or a voxel method that breaks down the structure into many small cuboids.
[0073]
As described above, in the present invention, by making full use of computer simulation, the cost of tire development can be reduced, the development period can be shortened, and the tire design data can be managed centrally, resulting in greatly improved design efficiency. Can be improved.
[0074]
The method for manufacturing a pneumatic tire according to the present invention is a method for manufacturing a pneumatic tire for manufacturing a tire based on a design value obtained by such a tire design method. Except for manufacturing based on the design value, it is the same as a conventionally known manufacturing method, and any of them can be adopted.
[0075]
【Example】
Examples and the like specifically showing the configuration and effects of the present invention will be described below.
[0076]
Example 1
As a tire to be evaluated, a general radial tire having a size of 195 / 65R15 as shown in FIG. 1A, and a low fuel consumption tire having a tread rubber composition having a low fuel consumption type composition and a tire meridian cross-sectional shape being inflated downward. And were used. These tires were mounted on an actual vehicle (domestic, 2000cc class FR vehicle) and actually traveled, and the absolute index value calculated based on the fuel efficiency at that time was evaluated as the fuel efficiency performance of the tire. The travel modes were set to straight travel 0.55, turning 0.24, driving 0.1, and braking 0.1. As a result, the fuel efficiency of the general tire was 100, and the fuel efficiency of the low fuel tire was 88.
[0077]
On the other hand, using a commercially available software (ABAQUS), as shown in FIG. 1B, the tire finite element model is divided into elements (all eight-node solid elements, number of nodes 22729, number of elements 18156), and material definition The physical quantity such as was set.
[0078]
This was mounted on a rigid virtual wheel, and simulations were carried out under the setting conditions shown in Table 1 as the setting conditions for ground contact with the virtual road surface for steady straight traveling, turning traveling, driving traveling, and braking traveling. The setting conditions in Table 1 are as follows. The vehicle motion corresponding to the travel mode is simulated in advance, and the camber angle and slip angle, the acceleration during driving and during braking are determined, and the wheel shaft rotation angle is obtained. Calculates the load in the traveling direction applied to the tire from the obtained acceleration (2.9 m / s ² and 2.0 m / s ² ) and the weight of the vehicle, and calculates the equivalent rotation angle of the wheel shaft by the finite element method. It was analyzed using.
[0079]
[Table 1]

CA: camber angle, SA: slip angle, RA: wheel shaft rotation angle.
[0080]
By calculating the loss energy from the stress and strain for one round of the tire obtained in each simulation, a substitute evaluation value for the rolling resistance in each running mode was obtained. The result obtained by multiplying this by the running mode ratio was used as a substitute evaluation value for the whole running, and each tire was evaluated with a general tire as 100. As a result, the fuel economy performance of the general tire was 89, and the fuel efficiency performance of the low fuel consumption tire was 89, showing a high agreement with the evaluation value in actual driving.
[0081]
Conventional Example In Example 1, each tire was evaluated in the same manner except that only a straight running was simulated to obtain fuel efficiency. The results are shown in Table 2 together with the results of Example 1 and actual driving. As shown in Table 2, the fuel consumption performance of the general tire is 100, while the fuel efficiency performance of the low fuel consumption tire is 94, which is considerably different from the evaluation value in actual driving.
[0082]
[Table 2]

[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a tire meridian cross-sectional view showing an example of a relationship between (a) an actual tire and (b) a tire finite element model in the present invention. FIG. 2 is a flowchart showing an example of a static simulation method of the present invention. FIG. 4 is an explanatory diagram showing an example of a load state such as an external force during simulation of driving travel or braking travel according to the present invention. FIG. 4 shows a load such as external force during simulation of driving travel or braking travel according to the present invention. FIG. 5 is an explanatory view showing another example of a load state such as an external force in a turning running simulation according to the present invention. FIG. 6 is a diagram showing four types of static simulation methods according to the present invention. Flow chart showing an example in case of mode [Explanation of symbols]
2 Tire finite element model 7 Virtual road surface O Wheel axis (axis)
F1 Centrifugal force F2 Vertical load F3 External force to tire inner surface θ1 Wheel shaft rotation angle θ2 Camber angle θ3 Slip angle X Wheel shaft displacement μ Friction coefficient against virtual road surface

Claims

A tire performance simulation method for approximating a tire to be evaluated by a tire finite element model divided into a finite number of elements and statically simulating fuel consumption performance from the tire finite element model using a finite element method ,
As a running state to simulate, including at least one of driving running or braking running, when simulating the running state,
The setting conditions for mounting the tire finite element model on the virtual wheel and making it contact the virtual road surface correspond to the vertical load from the wheel axis of the virtual wheel, the camber angle with respect to the wheel axis, and the virtual internal pressure of the tire. An external force to the tire inner surface, a friction coefficient with respect to the virtual road surface, a rotation angle or rotational torque of the wheel shaft or a displacement or external force parallel to the virtual road surface to the wheel shaft,
Calculates the load in the traveling direction on the tire based on the mass of the virtual vehicle from the acceleration during driving or braking, and the equivalent rotation angle or torque of the wheel shaft or the virtual road surface to the wheel shaft Giving a parallel displacement or external force to
A tire performance simulation method, wherein a physical quantity obtained by the simulation is reflected in the fuel consumption performance.

A tire performance simulation method for approximating a tire to be evaluated by a tire finite element model divided into a finite number of elements and statically simulating fuel consumption performance from the tire finite element model using a finite element method ,
As a running state to simulate, including at least one of driving running or braking running, when simulating the running state,
The setting conditions for mounting the tire finite element model on the virtual wheel and making it contact the virtual road surface correspond to the vertical load from the wheel axis of the virtual wheel, the camber angle with respect to the wheel axis, and the virtual internal pressure of the tire. An external force to the tire inner surface, a friction coefficient with respect to the virtual road surface, a rotation angle or rotational torque of the wheel shaft or a displacement or external force parallel to the virtual road surface to the wheel shaft,
The running condition further includes turning, and when simulating the running condition, the tire finite element model is attached to a virtual wheel and corresponds to a virtual rotation of the tire as a setting condition when contacting the virtual road surface. Centrifugal force, vertical load from the wheel axis of the virtual wheel, camber angle with respect to the wheel axis, external force to the tire inner surface corresponding to the virtual internal pressure of the tire, coefficient of friction with respect to the virtual road surface, and slip with respect to the wheel axis Give horns and
A tire performance simulation method, wherein a physical quantity obtained by the simulation is reflected in the fuel consumption performance.

The running condition includes steady straight running, and when the running condition is simulated, the tire finite element model is attached to a virtual wheel and corresponds to a virtual rotation of the tire as a setting condition when the tire is brought into contact with the virtual road surface. A centrifugal force, a vertical load from the wheel axis of the virtual wheel, a camber angle with respect to the wheel axis, an external force on the tire inner surface corresponding to the virtual internal pressure of the tire, and a friction coefficient with respect to the virtual road surface are given, The tire performance simulation method according to claim 1 , wherein the obtained physical quantity is reflected in the fuel consumption performance.

As the travel state, the steady straight travel, the turning travel, the driving travel, and the braking travel are set, and the physical quantity obtained in the simulation is reflected in the fuel consumption performance, and is obtained in each travel state. The tire performance simulation method according to claim 3, wherein the fuel efficiency is calculated by weighting the physical quantity according to the driving mode ratio.

The tire performance is evaluated for a tire modeled based on a predetermined design value by the tire performance simulation method according to any one of claims 1 to 4 , and the obtained evaluation result achieves the target performance. A tire design method for obtaining a design value that achieves the target performance by changing the design value of the tire and repeating the tire performance simulation method until the target performance is achieved if there is not.

A method for manufacturing a pneumatic tire for manufacturing a tire based on a design value obtained by the tire design method according to claim 5 .