2014 Fiscal Year Research-status Report
自動車用タイヤの放射騒音と転がり抵抗を同時に低減する基礎技術の開発
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26420184
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| Research Institution | Kanagawa Institute of Technology |
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Principal Investigator |
石濱 正男 神奈川工科大学, 創造工学部, 教授 (20298277)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 騒音 / 自動車 / タイヤ / 振動 / モデル / シミュレーション / 有限要素法 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
１．タイヤへの路面凹凸からの加振入力計算モデルの構築．
路面凹凸によって強制的に，かつ局部的に押し込まれるタイヤのトレッド表面の変形の実験計測に成功した．凹凸のモデルとして国道舗装面の骨材平均粒径を模擬した鋼球を，透明プラスチック板でトレッドに押し付けて貫入させ，レーザービームをこの板を透過させて使う３次元スキャニング技術を開発し，鋼球周辺の変形をミクロン単位で取り出した．この結果，個々の路面上粒は独立した入力として扱えるという貴重な結果を得ることができた． さらに，この貫入によって，タイヤ骨格であり振動エネルギーの主たる伝播経路となるスチールベルトに加わる応力分布を，鋼球とトレッドの非線形接触を含めた有限要素法によって明らかにし，タイヤ構造への入力モデルの重要部分を構築した．
２．タイヤへの路面凹凸のような衝撃入力により発生するトレッド振動の伝播基礎解析．
この振動の主成分である1kHz付近の高周波振動の伝播について，加振実験と有限要素法でその特性を解明した．加振実験には溝の無い特殊タイヤを用い，インパクトハンマーによる強制入力によって発生する振動の伝播を時系列波形として解析し，群速度や距離に対する減衰率などの数量的データを得た． 有限要素モデルは，トレッド表面ゴムや強化繊維などで構成する５層の複合異方性構造を単純な板として作り，時系列の波動計算を実施した．この実験と計算結果は，加振点から数百ミリのタイヤ騒音発生部位では良く対応することがわかったので，今後はタイヤ実形状を表現するモデルの構築への基礎ができた．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
第一の項目「タイヤへの路面凹凸からの加振入力計算モデルの構築」では、典型的な路面凹凸に対するタイヤトレッドの変形計測解析を、手持ちの１軸の変位計により代表者の過去の経験を生かして計測する予定であったが、高額設備「３次元レーザースキャナー」を，大学卒業生からの寄付により獲得でき，さらに透明プラスティック板越しにタイヤ変形を非接触で精密に計測することができたことにより、３次元情報を精密に取り出せたことから予定より大幅に進捗した。
第二の項目「高周波伝播現象を予測するタイヤの複合構造有限要素モデル構築」では、もっぱら市販のタイヤと加振実験による方法を予定していたが、無用な複雑さを排除した溝無し特殊タイヤをタイヤメーカから貸与していただけたこと、および別機関からの予算と目的で購入していた車両を，シャシーダイナモローラー上での転動実験に使うことができたこと．
実験に協力する大学院生の教育訓練を行って研究遂行能力が向上したことにより、予定より大幅に進捗した。
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| Strategy for Future Research Activity |
加振入力については，単一突起モデルから複数の突起のランダムな順次入力モデルへ発展させる．
タイヤ構造振動伝播解析については，複合構造のタイヤ実形状モデルを使った解析に発展させる．
転がり抵抗増大などの副作用を抑制したタイヤ構造振動低減手法を，減衰材利用やセミアクティブ制御利用などにより検討を進める．
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| Causes of Carryover |
日産自動車より借用しているインパルスハンマの返却期限が年度途中だったため新規購入を計画していたが返却期限以前に今年度分の実験が終了したため今年度での購入を見送った．この予算で当初の計画以上に研究が進展したため27年度購入予定のスタッドレスタイヤを前倒し購入した．
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
27年度スタッドレスタイヤ購入予定分（研究の進展により26年度購入済み）と合わせてインパルスハンマを購入する
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