(57)【要約】【課題】車両に適したタイヤを効率よく開発するための車両のシミュレーション方法を提供する。【解決手段】タイヤの特性を測定する実験ステップと、実験ステップの結果をタイヤ特性のパラメータとして同定して非線形同定モデル作成するステップと、車両及びその足回りの機構解析モデルを作成するステップと、非線形同定モデル及び機構解析モデルを組み合わせてフルビークルモデルを作成するステップと、フルビークルモデルを使用してバーチャル加振計算を行うステップとを実行する。これによって、非線形性のタイヤを含めた車両の振動シミュレーションを高精度に行うことが可能となり、試作品を実車に装着して走行試験を行う前に大まかなスクリーニングが可能になることによって実験工数が大幅に減少し、したがって、開発期間の短縮を図ることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
タイヤの特性を測定する実験ステップと、
その実験ステップの結果をタイヤ特性のパラメータとして同定して非線形同定モデル作成するステップと、
車両及びその足回りの機構解析モデルを作成するステップと、
前記非線形同定モデル及び前記機構解析モデルを組み合わせてフルビークルモデルを作成するステップと、
そのフルビークルモデルを使用してバーチャル加振計算を行うステップとを具えることを特徴とする車両のシミュレーション方法。
【請求項２】
前記実験ステップが、ダンパー及びゴムブッシュの特性も測定し、
前記非線形同定モデルとして、実験的非線形タイヤモデル、実験的非線形ダンパーモデル及び実験的非線形ゴムブッシュモデルを作成することを特徴とする請求項１記載の車両のシミュレーション方法。
【請求項３】
前記実験ステップでタイヤの線押しを行うことを特徴とする請求項１又は２記載の車両のシミュレーション方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両に適したタイヤを効率よく開発するための車両のシミュレーション方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両の足回り開発は、車両の開発の最終段階に行われ、試作車両に適合したタイヤを開発するためには、過去に製造した同一グレードのタイヤのデータなどに基づいて、開発車両のコンセプト及び評価ドライバの意見を加味して経験的に試作を繰り返し、タイヤを実際に装着した車両を走行させ、官能評価や計器測定試験を通じて仕様決定されてきた。
【０００３】
特に乗り心地については、定められた幾つかの特定の路面に対して車速などの条件に応じた官能評価を行ったり、車両運転席付近の上下方向加速度を測定し、測定した上下方向加速度を小さくする方向でタイヤの剛性を修正したりするプロセスで開発が行われ、これいよって多くの開発工数を要していた。
【０００４】
近年、コンピュータ技術の開発に伴って、試作や実験の工数削減にコンピュータシミュレーションが利用されつつある。乗り心地性能の向上についても、車両の上下加速度を最小にすることを目的に行う加振シミュレーションなどによって開発の効率化が図られている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来からのバネ−マス系のモデル化では、タイヤやダンパーやゴムブッシュの振動特性の中で振幅依存性や周波数依存性のような非線形性を有する特性の再現については有効な方法がないため、実験結果との整合性が悪く、高い精度を実現できていない。また、タイヤのモデル化には、形状まで含めて有限な要素にメッシュ分割した有限要素モデルなどがあるが、モデル化自体に時間がかかる上に計算にも時間を要し、全体として工数の削減につながらない不都合がある。
【０００６】
本発明の目的は、車両に適したタイヤを効率よく開発するための車両のシミュレーション方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明による車両のシミュレーション方法は、
タイヤの特性を測定する実験ステップと、
その実験ステップの結果をタイヤ特性のパラメータとして同定して非線形同定モデル作成するステップと、
車両及びその足回りの機構解析モデルを作成するステップと、
前記非線形同定モデル及び前記機構解析モデルを組み合わせてフルビークルモデルを作成するステップと、
そのフルビークルモデルを使用してバーチャル加振計算を行うステップとを具えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、非線形性のタイヤを含めた車両の振動シミュレーションを高精度に行うことが可能となり、試作品を実車に装着して走行試験を行う前に大まかなスクリーニングが可能になることによって実験工数が大幅に減少し、したがって、開発期間の短縮を図ることができる。その結果、車両に適したタイヤを効率よく開発することができる。
【０００９】
好適には、前記実験ステップが、ダンパー及びゴムブッシュの特性も測定し、
前記非線形同定モデルとして、実験的非線形タイヤモデル、実験的非線形ダンパーモデル及び実験的非線形ゴムブッシュモデルを作成し、前記実験ステップでタイヤの線押しを行う。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明による車両のシミュレーション方法のフローチャートである。このフローチャートでは、タイヤ、ダンパー及びゴムブッシュを試作した後に、タイヤ、ダンパー及びゴムブッシュの特性を測定する実験ステップを実行する。
【００１１】
精度の良いシミュレーションを実現するためには、本物の特性を再現した精度のよい入出力関係のデータが実験でどのように得られるかが重要である。特に、後に説明するタイヤモデルの作成では、タイヤ違いによる上下振動の特性を的確に引き出すためには、実験場の工夫が必要となる。
【００１２】
乗り心地に関する振動は、約１〜３０Ｈｚの低周波領域である。この周波数帯と評価対称となる路面を走行したときの振幅をカバーするランダム波による加振試験を行う。この際、ダンパーの振幅やブッシュの振幅は、車両内の装着位置に従って大きさが変化するのでそれぞれに適した値を選ぶ。
【００１３】
タイヤについては、振動を加える部分が平面の場合（平押し）、オフセット線押し、縦線押し、丸押し、サイド押し及び複数点押し（図２）の場合、タイヤの変形モードに差が出ず、ベルトの固さの影響などがでにくい（図３）。そのために、上下振動の特性違いをより明確に出すために、タイヤの幅方向に渡る戦場の突起を用いて加振を加える（線押し）ことが望ましい（図２）。なお、図２において、押しがある部分をハッチングで示す。
【００１４】
実験ステップで得られた実験結果を、タイヤ、ダンパー及びゴムブッシュのパラメータとして同定し、非線形パラメータ同定モデルとして実験的非線形タイヤモデル、実験的非線形ダンパーモデル及び実験的非線形ゴムブッシュモデルを作成する。非線形パラメータ同定モデルとは、実路面走行状態で問題となる振動の振幅及び周波数領域を含むランダム加振を、モデル作成しようとするタイヤ、ダンパー及びゴムブッシュに対して実際に台上試験機上で行い、そのときに得られる入力と出力の関係を測定し、ニューラルネットワークを利用して非線形パラメータを同定するEmpiricalモデルである。また、ここで作成される実験的非線形タイヤモデルは、上下方向の振動特性のみ再現した一方向モデルであり、タイヤの転動、前後の力、左右の力等は考慮されない。
【００１５】
非線形パラメータ同定モデルを作成した後、実験的非線形ダンパーモデル及び実験的非線形ゴムブッシュモデルを用いて、車両及びその足回りの機構解析モデルを作成する。機構解析モデルは、サスペンションのアームを剛体で表したリンクモデルである。リンクモデルの各パーツは、重量、慣性等を有し、アームの結節点に拘束条件とゴムブッシュの非線形性を有する弾性要素を入れて表す。また、アームなどを有限要素モデルとして弾性変形を考慮することもできる。
【００１６】
機構解析モデルを作成した後、車両モデルと機構解析モデルを組み合わせてフルビークルモデルを作成する。車両モデルとしては、有限要素モデルなど弾性変形を考慮できるモデルが好適に使用できる。この場合、エンジン、ステアリングなどの重量及び慣性を考慮してバネ上モデルを作成し、これにサスペンション及びタイヤを付けてフルビークルモデルとする。フルビークルモデルを作成した後、加振シミュレーションステップ及び事前スクリーニングを実行する。
【００１７】
本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、幾多の変更及び変形が可能である。
例えば、上記実施の形態において、実験的非線形タイヤモデル、実験的非線形ダンパーモデル及び実験的非線形ゴムブッシュモデルを作成したが、実験的非線形タイヤモデルのみを作成する場合も本発明に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明による車両のシミュレーション方法のフローチャートである。
【図２】タイヤ加振実験の際のタイヤの押し方を示す図である。
【図３】タイヤの押し方によるタイヤ特性の違いを示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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