(57)【要約】【課題】ドア吸い出され量の正確な予測ができるようにした、自動車のドア吸い出され現象の解析方法を提供する。【解決手段】第一の車両の車体及びドアの形状に基づいて、第一の車両の車体の周りにおける負圧が作用する負荷位置及び力の大きさを求める第一の段階Ｓ１２と、参考車両のドア変位量に基づいて、補間式により、参考車両の車室内における内圧の大きさを求め、この参考車両の内圧を第一の車両の車室内における内圧とする第二の段階Ｓ１３，１４と、第一の段階Ｓ１２で得られた第一の車両の車体の周りの各負荷位置における力の大きさと、第二の段階Ｓ１３，１４で得られた第一の車両の内圧の大きさとの差に基づいて、第一の車両のドアの各部における変形量を計算する第三の段階Ｓ１７と、を含んでいる。【選択図】図２
2008129728.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一の車両の車体及びドアの形状に基づいて、第一の車両の車体の周りにおける負圧が作用する負荷位置及び力の大きさを求める第一の段階と、
参考車両のドア変位量に基づいて、補間式により、参考車両の車室内における内圧の大きさを求め、参考車両の内圧を第一の車両の車室内における内圧とする第二の段階と、
第一の段階で得られた第一の車両の車体の周りの各負荷位置における力の大きさと、第二の段階で得られた第一の車両の内圧の大きさとの差に基づいて、第一の車両のドアの各部における変形量を計算する第三の段階と、
を含んでいることを特徴とする、自動車のドア吸い出され現象の解析方法。
【請求項２】
前記第一の段階にて、第一の車両形状に基づいたＣＦＤ解析により、車体の周りの負荷位置及び力の大きさを求めることを特徴とする、請求項１に記載の自動車のドア吸い出され現象の解析方法。
【請求項３】
前記第二の段階にて、参考車両のドア吸い出され量に基づいてＣＦＤ解析，マッピング，ＦＥＭ解析を含むドア吸い出され解析を行ってドア変位量を求め、このドア変位量を基に補間式を作成し、参考車両の実際のドア変位量を基に補間式から参考車両のドア内側における車室内の内圧の大きさを求めることを特徴とする、請求項２に記載の自動車のドア吸い出され現象の解析方法。
【請求項４】
前記第三の段階にて、前記第一の段階で予測された第一の車両に基づいたＣＦＤ解析を基準とした車両の周りにおける負圧が作用する負荷位置及び力の大きさと前記第二の段階で予測された第一の車両のドア内側における車室内の内圧の大きさとの差を負圧差として、この負圧差を、ＦＥＭ用メッシュにマッピングによりデータ変換して、第一の車両のドア吸い出され量をＦＥＭ解析によって計算することを特徴とする、請求項３に記載の自動車のドア吸い出され現象の解析方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車の高速走行時におけるドア吸い出され現象の解析方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、自動車の高速走行時には、自動車の車体の周りの空気流により発生する負圧と車室内の負圧との差によって、ドアが車体外側に吸い出される方向にドアを変形させるような力、即ちドア吸い出し力が発生する。このような現象を、一般に、ドア吸い出され現象と称されている。
【０００３】
詳細には、このドア吸い出され現象は、図７に示すように、高速走行時に車体表面に沿って流れる空気流Ａが、例えば車体１のドア２の前端付近から左右に突出するドアミラー３及びＡピラー４により乱されて、所謂剥離流れＢ，Ｃとなる。そして、この剥離流れＢ，Ｃにより、ドア２に対して比較的大きな負圧が生ずることになる。
他方、車室内には比較的小さな負圧が発生していることから、ドアの内外における負圧の差に基づいて、ドアには外側方向に向かって作用するドア吸い出し力が発生する。
【０００４】
従って、このようなドア吸い出され現象が発生すると、ドアが車両外側方向に僅かに変形することになり、ドアと車体との間のシール性が悪化する。このため、自動車の高速走行時における車室の遮音性が低下することになり、車室内における所謂風切り音が大きくなり、車室の清粛性が損なわれてしまうことになる。
【０００５】
従来、このようなドア吸い出され現象を解析するためには、先ず力は１点に集中すると仮定し、図８において、ステップＳ１にて計算式により力を予測し、ステップＳ２にてドアの変形量の計算が所謂ＦＥＭ解析（静解析）により行なわれる。
【０００６】
ここで、上述したドア吸い出し量の予測においては、このドアに対して負圧が作用する負荷位置を一点として、この一点に集中して負圧による荷重が加えられるものと仮定し、ドア吸い出し力の予測が行われている。
【０００７】
また、ＦＥＭ解析においては、上述したドア内外での負圧の予測において、仮定された一点集中荷重により予測されたドア吸い出し力に基づいて、ドアの変形量が計算されている。
【０００８】
さらに、応力の予測を行なう方法としては、例えば特許文献１にて、材料に内在するミクロ亀裂長さの確率密度分布を算出し、配管・圧力容器に作用する応力をリアルタイムで計算して、この配管・圧力容器の破壊確率をオンラインで評価・予測するようにした、配管・圧力容器の破壊モニタリング方法が開示されている。
この方法では、材料試験から亀裂長さ密度を逆算し、これを入力条件として、評価点近傍に取り付けた流体温度センサからグリーン関数法により配管・圧力容器に作用する熱応力をリアルタイムで評価し、圧力センサによる内圧応力変化と組み合わせて、確率論的破壊力学解析により、破壊確率を予測・モニタするようにしている。
【特許文献１】特開平０８−２１０９５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、ドアに対する負圧は、一点に集中して作用するとは限らないことから、ドア、特にガラス面積の大きいドアにおけるドア形状によっては、前記シミュレーションにより予測されたドア吸い出し力が、実際のドア吸い出し力に対して大きな誤差を有することがある。
【００１０】
従って、ドア吸い出し力が一点集中して作用するという前提に基づいたドア吸い出し力の予測は、精度が低下してしまい、シミュレーションによるドア吸い出し力の予測を行なう意味が低くなってしまう。
【００１１】
また、特許文献１による配管・圧力容器の破壊モニタリング方法は、稼動中の配管・圧力容器に作用する熱応力をリアルタイムに評価して、破壊確率を予測・モニタするものであり、本発明とは目的，構成，作用及び効果が全く異なるものである。
【００１２】
本発明は、以上の点にかんがみ、ドア吸い出され量の正確な予測ができるようにした、自動車のドア吸い出され現象の解析方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するために、本発明の自動車のドア吸い出され現象の解析方法は、第一の車両の車体及びドアの形状に基づいて、第一の車両の車体の周りにおける負圧が作用する負荷位置及び力の大きさを求める第一の段階と、参考車両のドア変位量（実験値）に基づいて、補間式により、参考車両の車室内における内圧の大きさを求め、この参考車両の内圧を第一の車両の車室内における内圧とする第二の段階と、第一の段階で得られた第一の車両の車体の周りの各負荷位置における力の大きさと、第二の段階で得られた第一の車両の内圧の大きさとの差に基づいて、第一の車両のドアの各部における変形量を計算する第三の段階と、を含んでいる。
ここで、第一の車両とは、例えば、参考車両を改良して製作した開発車両であり、開発車両の車室内の負圧（即ち、内圧）は、実験データとして存在せず、既知のデータ（実験値）は、既存の参考車両のドア変位量（実験値）であることから、既知データである参考車両のドア変位量を利用して、車室内の負圧の大きさを予測するものである。本発明の第二の段階で求めているのは参考車両の内圧であるが、求めた参考車両の内圧は第一の車両と近似すると仮定している。このような仮定が成立する理由としては、内圧値の変化が少ないことや車室内空間の容積が変わらないことによる。
【００１４】
本発明による自動車のドア吸い出され現象の解析方法は、好ましくは、第一の段階において、第一の車両形状に基づいたＣＦＤ（数値流体力学）解析により、車体の周りの負荷位置及び力の大きさを予測する。
【００１５】
本発明による自動車のドア吸い出され現象の解析方法は、好ましくは、第二の段階において、参考車両のドア吸い出され量に基づいてＣＦＤ解析，マッピング，ＦＥＭ解析を含むドア吸い出され解析を行ってドア変位量を求め、このドア変位量を基に補間式を作成し、参考車両の実際のドア変位量を基に補間式から参考車両のドア内側における車室内の内圧の大きさを求める。
【００１６】
本発明による自動車のドア吸い出され現象の解析方法は、好ましくは、第三の段階において、第一の段階で予測された第一の車両に基づいたＣＦＤ解析を基準とした車両の周りにおける負圧が作用する負荷位置及び力の大きさと第二の段階で予測された第一の車両のドア内側における車室内の内圧の大きさとの差を負圧差として、この負圧差を、ＦＥＭ用メッシュにマッピングによりデータ変換して、第一の車両のドア吸い出され量をＦＥＭ解析によって計算する。即ち、第一の段階で得た負圧と第二の段階で得た負圧の差が、正味のドアにかかる負圧となる。この計算は、マッピングプログラムで行い、正味のドアにかかる負圧を、ＣＦＤ用メッシュからＦＥＭ用メッシュへマッピングする。そしてマッピングされたＦＥＭ用メッシュを基にＦＥＭ解析を行い、第一の車両のドア吸い出され量を予測する。
【発明の効果】
【００１７】
上記構成によれば、自動車の高速走行時における車両の周りの空気流により発生するドアに対する負圧が、ＣＦＤ解析によりメッシュ状にて予測されると共に、車室内のドアに対する負圧が、ベース車両の実際のドア変位量に基づいて予測される。
これにより、ドア外側における負圧の負荷位置及び力が、第１の車両（新車両）の車両形状に基づいて予測されるので、正確な予測が可能である。
また、車室内にてドアに作用する負圧が、既知データであるベース車両、即ち参考車両のドア変位量に基づいて予測されるので、同様に正確な予測が可能である。
【００１８】
そして、このようにして予測されたドアの内外に対する負圧の差を求めて、ＣＦＤ用メッシュからＦＥＭ用メッシュに所謂マッピングによりデータ変換して、ＦＥＭ解析により有限要素解析モデルを作成し、ドアの各部における負荷位置及び力の大きさを計算することにより、ドア吸い出され量が計算される。
【００１９】
従って、車両の周りの空気流により発生する負圧が、従来のように一点集中ではなく、ＣＦＤ用メッシュにより、メッシュ状に予測されることになるので、例えばドア形状の大きい車両、特にガラス面積の大きい車両においても、より正確にドア内外の各部に作用する負圧の負荷位置及び力の大きさを予測することができる。
これにより、自動車のドア吸い出され力の予測精度が向上するので、ドア吸い出され現象がより正確に予測され得ることになる。
【００２０】
この場合、第一の段階で予測された第一の車両に基づいたＣＦＤ解析を基準とした車両の周りの負荷位置及び力の大きさと第二の段階で予測された第一の車両のドア内側における車室内圧の大きさの差が正味のドアにかかる負圧となる。この負圧差を、ＦＥＭ用メッシュにマッピングによりデータ変換して、新車両のドア吸い出され量を計算する場合には、ＣＦＤ解析とＦＥＭ解析でメッシュが互いに異なっていても、このようなデータ変換により、容易にＦＥＭ解析が行なわれる。
【００２１】
以上のように、本発明によれば、自動車の高速走行時におけるドア吸い出され現象のシミュレーションによる解析が、ガラス面積の大きい車両等であっても、誤差が少なく、より正確に行なわれることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、図面に示した実施形態に基づいて本発明を詳細に説明する。
図１は本発明による自動車のドア吸い出され現象の予測方法の一実施形態を実施するための予測装置の構成を示している。
【００２３】
図１において、予測装置１０は、制御部１１と記憶部１２と表示部１３とから構成されている。制御部１１は、例えばパーソナルコンピュータから構成されており、インストールされたプログラムを稼動させることにより、自動車の高速走行時におけるドア吸い出され現象のシミュレーションによる解析、即ちドア吸い出され量の予測のために必要なＣＦＤ解析，ＦＥＭ解析等の処理動作を行なうようになっている。ここで、ＣＦＤとは、数値流体力学を意味する。
【００２４】
記憶部１２は、ハードディスクドライブ等から構成されており、制御部１１から各種データやプログラムが読み書き可能に登録される。さらに、記憶部１２は、ドア吸い出され現象の解析に必要なベース車両、即ち参考車両のドア変位量や、ＣＦＤ解析及びＦＥＭ解析の演算途中や演算結果のデータが逐次登録される。
【００２５】
表示部１３は、例えば液晶ディスプレイ装置であって、制御部１１によって制御されることで、ドア吸い出され現象の解析結果等が画面表示されると共に、図示しない入力部による入力時に、入力操作に必要な各種情報が画面表示される。
【００２６】
そして、予測装置１０はプログラムの動作により、図２のフローチャートに従って、自動車の高速走行時におけるドア吸い出され現象の解析、即ちドア吸い出され量の予測を行ない、その解析結果を表示部１３に表示する。
【００２７】
即ち、図２において、まずステップＳ１１にて、制御部１１は、新車両（第一の車両）に関する車体データ及びドア形状に関するデータを、記憶部１２から読み出す。なお、新車両（第一の車両）とは、ベース車両（参考車両）を改良して製作した車両である。
【００２８】
次に、ステップＳ１２にて、制御部１１は、読み出したドア形状のデータに基づいて、ＣＦＤ解析を実施することにより、図３に示すように、車両の周りの空気流によりドア各部に作用する負圧の負荷位置及び力の大きさを算出し、記憶部１２に登録する。このドア外側における負圧の負荷位置及び力の大きさは、ＣＦＤ用メッシュによるドア各部の複数箇所における値である。
【００２９】
続いて、ステップＳ１３において、制御部１１は、上記新車両の製作の元になったベース車両のドア変位量を記憶部１２から読み出す。そして、ステップＳ１４にて、制御部１１は、ベース車両についてドア吸い出され解析を行って得た変位量をもとに、補間式を用いて新車両のドア内側における車室内の負圧の力の大きさを予測する。ここで、ドア吸い出され解析とは、ＣＦＤ解析，マッピング，ＦＥＭ解析を含む解析である。
これは、新車両の車室内の負圧は、実験データとして存在せず、既知のデータは、ベース車両のドア変位量（ドア吸い出され量：実験値）であることから、既知データであるベース車両のドア変位量（実験値）を利用して、車室内の負圧の大きさを予測するものである。
【００３０】
具体的には、新車両の車室内の負圧の大きさを予測するにあたり、先ず、図４のグラフに示すように、ベース車両のドア吸い出され量（実験値）に基づいて内圧を仮定してベース車両についてドア吸い出され解析（ＣＦＤ解析，マッピング，ＦＥＭ解析）のシミュレーションを行いドア変位量αを得る。次に、ベース車両についてドア変位量と仮定した負圧（内圧）との相関線Ｃ（補間式）を作成し、ベース車両の実際のドア変位量βを基に相関線Ｃ（補間式）から負圧γを求め、この値γを新車両のドア内側のける車室内の負圧（内圧）の大きさとする。
【００３１】
次に、制御部１１は、ステップＳ１５において、ステップＳ１２で予測されたドア外側の負荷位置及び力の大きさと、ステップＳ１４で予測されたドア内側の力の大きさとから、ＣＦＤ用メッシュ上の各点における負圧の差（ドア吸い出され力）を計算し、続いてステップＳ１６にて、図５に示すように、ドア形状に関してＣＦＤ用メッシュからＦＥＭ用メッシュへのマッピングを行なうことにより、面積重み付けを付加しながらデータ変換する。
【００３２】
最後に、ステップＳ１７において、制御部１１は、ドアのＦＥＭ（有限要素解析）モデルを作成し、データ変換されたＦＥＭメッシュ上の各点における負圧の差（ドア吸い出され力）に基づいて、図６に示すようにＦＥＭ解析を実施することにより、各部におけるドア吸い出され現象によるドアの変位量（ドア吸い出され量）を算出する。
【００３３】
その後、制御部１１は、ステップＳ１８において、予測結果、即ちドア吸い出され量の算出結果を記憶部１２に登録すると共に、表示部１３に画面表示する。
以上で、自動車の高速走行時におけるドア吸い出され現象の解析作業が完了する。
【００３４】
この場合、制御部１１が、自動車の高速走行時におけるドア外側に作用する負圧を、ＣＦＤ解析によりメッシュ状にて予測すると共に、ドア内側に作用する負圧を、当該車両の製作の元になったベース車両に基づいてシミュレーションして予測する。従って、ドア吸い出され力が、従来のような一点集中荷重ではなく、ＣＦＤ用メッシュ上の各点にて予測され得るので、例えばガラス面積の大きいドア形状等の場合であっても、正確なドア吸い出され量の予測が可能になる。
【００３５】
さらに、実験データの存在しないドア内側における負圧（内圧）の大きさが、既知データであるベース車両のドア変位量に基づいて推定計算されることにより、従来の実験式により求められる負荷位置及び力の大きさと比較して、より正確な値が求められることになる。従って、自動車の高速走行時におけるドア吸い出され現象によるドア各部におけるドア吸い出され力がより正確に予測されることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明による自動車の高速走行時におけるドア吸い出され現象の解析方法の実施するための予測装置の構成例を示すブロック図である。
【図２】図１の予測装置を使用したドア吸い出され現象の解析方法の一実施形態の構成を示すフローチャートである。
【図３】図２のフローチャートにおいて、ステップＳ１２におけるドア外側の負圧の負荷位置及び力の大きさのＣＦＤ解析の具体例を示す概略図である。
【図４】図２のフローチャートにおいて、ステップＳ１４におけるドア内側の負圧の負荷位置及び力の大きさとベース車両のドア変位量との関係を示すグラフである。
【図５】図２のフローチャートにおいて、ステップＳ１６におけるＣＦＤ用メッシュからＦＥＭ用メッシュへのマッピングを示す概略図である。
【図６】図２のフローチャートにおいて、ステップＳ１７におけるＦＥＭ解析で作成された有限要素解析モデルを示す概略図である。
【図７】自動車の高速走行時におけるドア吸い出され現象を示す説明図である。
【図８】従来のドア吸い出され現象を解析する方法の一例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００３７】
１０    予測装置
１１    制御部
１２    記憶部
１３    表示部
【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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