(57)【要約】【課題】質量増加を抑えつつ、効率的な設計が可能となること。【解決手段】ステアリングナックル設計方法は、ステアリングナックル及びキャリパの形状データと、ディスク及びパッド間の摩擦と、に基づいて複素固有値解析を行うステップと、複素固有値解析によって算出される減衰係数に基づいて、ブレーキ鳴きが発生するか否かを推定するステップと、ブレーキ鳴きが発生すると推定された場合に、ステアリングナックルの形状データにおいて、ステアリングナックルのひずみエネルギー分布に基づいてひずみエネルギーが第１所定値以上となる部分に対する肉盗み、および、ステアリングナックルの運動エネルギー分布に基づいて運動エネルギーが第２所定値以上となる部分に対する肉盛り、のうち少なくとも一方を行うステップと、を含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステアリングナックル及びキャリパの形状データと、ディスク及びパッド間の摩擦と、に基づいて複素固有値解析を行うステップと、
前記複素固有値解析によって算出される減衰係数に基づいて、ブレーキ鳴きが発生するか否かを推定するステップと、
前記ブレーキ鳴きが発生すると推定された場合に、前記ステアリングナックルの形状データにおいて、前記ステアリングナックルのひずみエネルギー分布に基づいてひずみエネルギーが第１所定値以上となる部分に対する肉盗み、および、前記ステアリングナックルの運動エネルギー分布に基づいて運動エネルギーが第２所定値以上となる部分に対する肉盛り、のうち少なくとも一方を行うステップと、
を含む、ことを特徴とするステアリングナックル設計方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ステアリングナックルの設計方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ステアリングナックルの曲げ及び捻り共振をキャリパマウントの捻り共振周波数と同じにするようにステアリングナックルの形状変更を行うステアリングナックル設計方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−３０６１４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記設計方法を用いることで、ステアリングナックルをダイナミックダンパとして機能させ、キャリパマウントの振動を抑制することが可能になり、キャリパマウントの振動に起因するブレーキ鳴きを低減、防止することができる。しかしながら、上記ステアリングナックル設計方法を用いたとしても、更なる質量増加の抑制及び設計効率化が要望されている。
【０００５】
本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、質量増加を抑えつつ、効率的な設計が可能となるステアリングナックル設計方法を提供することを主たる目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するための本発明の一態様は、
ステアリングナックル及びキャリパの形状データと、ディスク及びパッド間の摩擦と、に基づいて複素固有値解析を行うステップと、
前記複素固有値解析によって算出される減衰係数に基づいて、ブレーキ鳴きが発生するか否かを推定するステップと、
前記ブレーキ鳴きが発生すると推定された場合に、前記ステアリングナックルの形状データにおいて、前記ステアリングナックルのひずみエネルギー分布に基づいてひずみエネルギーが第１所定値以上となる部分に対する肉盗み、および、前記ステアリングナックルの運動エネルギー分布に基づいて運動エネルギーが第２所定値以上となる部分に対する肉盛り、のうち少なくとも一方を行うステップと、
を含む、ことを特徴とするステアリングナックル設計方法
である。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、質量増加を抑えつつ、効率的な設計が可能となるステアリングナックル設計方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施形態に係るステアリングナックル設計装置の概略的なシステム構成を示すブロック図である。
【図２】ブレーキ鳴きの発生有無を直接的に予測した図である。
【図３】ブレーキの自励振動により振動が発散する現象の一例を示す図である。
【図４】減衰係数を所定値により判定した図である。
【図５】ステアリングナックルのひずみ及び運動エネルギー分布の一例を示す図である。
【図６】ディスクとキャリパの共振周波数を離間する図である。
【図７】ステアリングナックルの形状における肉盗み及び肉盛りの一例を示す図である。
【図８】本発明の一実施形態に係るステアリングナックル設計方法のフローを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
車両制動装置として用いられているディスクブレーキは、車軸と共に回転するディスクと、当該ディスクに押しつけるパッドを支持するキャリパとで構成されている。キャリパは、ステアリングナックルに固定されている。ステアリングナックルには、車軸を受ける部分、ロアアームやショックアブソーバ、タイロッド等が接続されている。本発明の一実施形態に係るステアリングナックル設計装置は、上述したようなステアリングナックルの設計を行う装置である。
【００１０】
ところで、車両が制動を行う場合、油圧によりパッドをディスクロータに押しつけるが、この時、パッドの状態やディスクの状態等により、キャリパが振動し異音、すなわち、「ブレーキ鳴き」を発生する。このブレーキ鳴きは運転者に違和感、不快感を与えるため、ブレーキ鳴きを抑制するための対策が必要となる。これに対し、本実施形態に係るステアリングナックル設計装置は、後述の如く、ステアリングナックルの形状変更を行うことで、このブレーキ鳴きを抑制する。
【００１１】
図１は、本実施形態に係るステアリングナックル設計装置の概略的なシステム構成を示すブロック図である。本実施形態に係るステアリングナックル設計装置１は、複素固有値解析を行う複素固有値解析部２と、ブレーキ鳴きが発生するか否かを推定する発生推定部３と、ステアリングナックルの形状変更が可能か否かを判定する形状変更判定部４と、ステアリングナックルの形状変更を行う形状変更部５と、各種のデータを記憶する記憶部６と、を備えている。
【００１２】
なお、ステアリングナックル設計装置１は、例えば、演算処理等と行うＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＣＰＵによって実行される演算プログラム等や各種のデータを記憶するメモリ、外部と信号の入出力を行うインターフェイス部（Ｉ／Ｆ）、などからなるマイクロコンピュータを中心にして、ハードウェア構成されている。ＣＰＵ、メモリ及びインターフェイス部は、データバスなどを介して相互に接続されている。
【００１３】
複素固有値解析部２は、ステアリングナックル及びキャリパの形状データと、ディスク及びパッド間の摩擦力と、に基づいて複素固有値解析を行う。ステアリングナックル及びキャリパの形状データは、例えば、記憶部６に予め記憶されている。記憶部６は、上記メモリなどで構成されている。
【００１４】
複素固有値解析部２は、記憶部６からステアリングナックル及びキャリパの形状データを取得してもよく、複素固有値解析部２に、入力装置を介して、ステアリングナックル及びキャリパの形状データが入力されてもよい。
【００１５】
制動によってディスク及びパッド間に摩擦力が生じ、ディスク及びキャリパが共振することで、ブレーキ鳴きが発生する。このため、複素固有値解析部２は、ディスク及びパッド間の摩擦力を考慮して複素固有値解析を行うことにより、図２に示す如く、ブレーキ鳴きの発生有無を直接的に予測できる。これにより、詳細な現象分析が可能となり、効率的にブレーキ鳴きを低減できる。
【００１６】
複素固有値解析部２は、上述のような複素固有値解析を行って減衰係数を算出し、算出した減衰係数を発生推定部３に出力する。
【００１７】
発生推定部３は、複素固有値解析部２によって算出された減衰係数に基づいて、ブレーキ鳴きが発生するか否かを推定する。
【００１８】
ブレーキ鳴きは、ブレーキが自励振動を起こし、図３に示す如く、振動が発散する現象である。減衰係数は、この発散のし易さを表している。したがって、発生推定部３は、図４に示す如く、複素固有値解析部２によって算出された減衰係数が所定値（例えば、０．０２）以上であると判定した場合に、ブレーキ鳴きが発生すると推定する。例えば、ブレーキ鳴きが発生したときの減衰係数が実験的に求められ、その値が所定値として、記憶部６に予め記憶されている。
【００１９】
形状変更判定部４は、ステアリングナックルの形状変更が可能か否かを判定する。例えば、形状変更判定部４は、設計者などによって、ステアリングナックルの形状変更が不可である旨の情報が入力された場合、その情報に基づいて、ステアリングナックルの形状変更が不可能であると判定する。
【００２０】
記憶部６は、ステアリングナックルのひずみエネルギー分布及び運動エネルギー分布を予め記憶している。
【００２１】
形状変更部５は、発生推定部３によりブレーキ鳴きが発生すると推定され、かつ、形状変更判定部４によりステアリングナックルの形状変更が可能であると判定された場合に、記憶部６からステアリングナックルのひずみ及び運動エネルギー分布を取得する。図５は、ステアリングナックルのひずみ及び運動エネルギー分布の一例を示す図である。
【００２２】
ところで、ブレーキ鳴きは、ディスクとキャリパとの共振によって発生する。このため、ブレーキ鳴きを抑制するためには、図６に示す如く、ディスクとキャリパの共振周波数を離間する必要がある。本実施形態においては、ステアリングナックルの形状変更により、ステアリングナックルに固定されたキャリパの共振周波数を変化させ、上述のブレーキ鳴きを抑制する。
【００２３】
ここで、共振周波数ｆｎは、下記式に示す如く、剛性ｋと質量ｍで決まる。
ｆｎ＝１／２π・（ｋ／ｍ）１／２
【００２４】
剛性感度の高い部位は変形しているため、ひずみエネルギーが高いと推定される。質量感度が高い部位は変位しているため、運動エネルギーが高いと推定される。
【００２５】
したがって、ひずみエネルギーが高く剛性感度の高い部位に対して肉盗みを行うことで、剛性ｋを低くする。これにより、共振周波数ｆｎを下げることができる。同様に、運動エネルギーが高く質量感度の高い部位に対して肉盛りを行うことで、質量ｍを大きくする。これにより、共振周波数ｆｎを下げることができる。このように、ひずみエネルギーが高い部位に対する肉盗み、あるいは運動エネルギーが高い部位に対する肉盛り、を行うことで、共振周波数ｆｎを容易に調整でき、設計の効率化を図ることができる。
【００２６】
例えば、形状変更部５は、取得したひずみ及び運動エネルギー分布に基づいて、ステアリングナックルの形状データにおいて、後述の肉盗み及び肉盛りのうちの少なくとも一方を行う。
【００２７】
例えば、形状変更部５は、ステアリングナックルの形状データにおいて、ステアリングナックルのひずみエネルギー分布に基づいて、ひずみエネルギーが第１所定値以上となる部分に対し、肉盗みを行う。第１所定値は、例えば、予め記憶部６に設定されており、設計者などが任意に設定変更できる。
【００２８】
形状変更部５は、記憶部６のステアリングナックルの形状データにおいて、ステアリングナックルの運動エネルギー分布に基づいて、運動エネルギーが第２所定値以上となる部分に対し、肉盛りを行う。第２所定値は、例えば、予め記憶部６に設定されており、設計者などが任意に設定変更できる。
【００２９】
例えば、図７に示す如く、ステアリングナックルの形状データにおいて、ひずみエネルギーが高く剛性感度の高い部位Ａに対して肉盗みを行い、運動エネルギーが高く質量感度の高い部位Ｂに対して肉盛りを行う。
【００３０】
以上のように、ステアリングナックルの形状データにおいて、ひずみエネルギーが高い部分に対し肉盗みを行い、運動エネルギーの高い部分に対し肉盛りを行うという、明確かつ簡易な方法で設計を行うことができる。したがって、肉盛りによる質量増加を必要最小限に抑えつつ、効率的な設計が可能となる。
【００３１】
次に、本実施形態に係るステアリングナックル設計方法について、説明する。図８は、本実施形態に係るステアリングナックル設計方法のフローを示すフローチャートである。
【００３２】
複素固有値解析部２は、ステアリングナックルの形状データを記憶部６から取得する（ステップＳ１０１）。
【００３３】
複素固有値解析部２は、キャリパの形状データを記憶部６から取得する（ステップＳ１０２）。
【００３４】
複素固有値解析部２は、ステアリングナックル及びキャリパの形状データと、ディスク及びパッド間の摩擦力と、に基づいて複素固有値解析を行って減衰係数を算出し、算出した減衰係数を発生推定部３に出力する（ステップＳ１０３）。
【００３５】
発生推定部３は、複素固有値解析部２によって算出された減衰係数に基づいて、ブレーキ鳴きが発生するか否かを推定する（ステップＳ１０４）。
【００３６】
発生推定部３は、ブレーキ鳴きが発生すると推定した場合（ステップＳ１０４のＹＥＳ）、形状変更判定部４は、ステアリングナックルの形状変更が可能か否かを判定する（ステップＳ１０５）。一方、発生推定部３は、ブレーキ鳴きが発生しないと推定した場合、本処理を終了する。
【００３７】
形状変更判定部４は、ステアリングナックルの形状変更が可能と判定した場合（ステップＳ１０５のＹＥＳ）、形状変更部５は、記憶部６からステアリングナックルのひずみ及び運動エネルギー分布を取得する（ステップＳ１０６）。
【００３８】
形状変更部５は、記憶部６のステアリングナックルの形状データにおいて、ステアリングナックルのひずみエネルギー分布に基づいて、ひずみエネルギーが第１所定値以上となる部分に対し、肉盗みを行う（ステップＳ１０７）。
【００３９】
形状変更部５は、記憶部６のステアリングナックルの形状データにおいて、ステアリングナックルの運動エネルギー分布に基づいて、運動エネルギーが第２所定値以上となる部分に対し、肉盛りを行う（ステップＳ１０８）。
形状変更判定部４は、ステアリングナックルの形状変更が不可能と判定した場合（ステップＳ１０５のＮＯ）、本処理を終了する。
【００４０】
以上、本実施形態において、ステアリングナックル及びキャリパの形状データと、ディスク及びパッド間の摩擦と、に基づいて複素固有値解析を行い、複素固有値解析によって得られる減衰係数に基づいてブレーキ鳴きが発生すると推定された場合に、ステアリングナックルの形状データにおいてひずみエネルギーが第１所定値以上となる部分に対する肉盗み、および、運動エネルギーが第２所定値以上となる部分に対する肉盛り、のうち少なくとも一方を行う。
【００４１】
これにより、ステアリングナックルの形状データにおいて、ひずみエネルギーが高い部分に対し肉盗みを行い、運動エネルギーの高い部分に対し肉盛りを行うという、明確かつ簡易な方法で設計を行うことができる。したがって、質量増加を抑えつつ、効率的な設計が可能となる。
【００４２】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他のさまざまな形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【００４３】
本発明は、例えば、図８に示す処理を、ＣＰＵ５１にコンピュータプログラムを実行させることにより実現することも可能である。
【００４４】
プログラムは、様々なタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体（non-transitory computer readable medium）を用いて格納され、コンピュータに供給することができる。非一時的なコンピュータ可読媒体は、様々なタイプの実体のある記録媒体（tangible storage medium）を含む。非一時的なコンピュータ可読媒体の例は、磁気記録媒体（例えばフレキシブルディスク、磁気テープ、ハードディスクドライブ）、光磁気記録媒体（例えば光磁気ディスク）、ＣＤ−ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−Ｒ／Ｗ、半導体メモリ（例えば、マスクＲＯＭ、ＰＲＯＭ（Programmable ROM）、ＥＰＲＯＭ（Erasable PROM）、フラッシュＲＯＭ、ＲＡＭ（random access memory））を含む。
【００４５】
また、プログラムは、様々なタイプの一時的なコンピュータ可読媒体（transitory computer readable medium）によってコンピュータに供給されてもよい。一時的なコンピュータ可読媒体の例は、電気信号、光信号、及び電磁波を含む。一時的なコンピュータ可読媒体は、電線及び光ファイバ等の有線通信路、又は無線通信路を介して、プログラムをコンピュータに供給できる。
【符号の説明】
【００４６】
１  ステアリングナックル設計装置、２  複素固有値解析部、３  発生推定部、４  形状変更判定部、５  形状変更部、６  記憶部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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