(57)【要約】【課題】重量の軽量化と騒音の低減化との両立を図る新規なカバー構造を提供する。【解決手段】回転軸が収納されたケースの端面に取り付けられ、回転軸を軸支するカバー部材１は、回転軸を軸支する軸受部４と、軸受部４の周囲に設けられており、カバー部材をケースに固定する複数の固定部６と、軸受部４と固定部６との間を直線的に結び、中間部位側の方が端部側よりも強度が低いリブ７とを有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸が収納されたケースの端面に取り付けられ、前記回転軸を軸支するカバー部材において、
前記回転軸を軸支する軸受部と、
前記軸受部の周囲に設けられており、前記カバー部材を前記ケースに固定する複数の固定部と、
前記軸受部と前記固定部との間を直線的に結び、中間部位側の方が端部側よりも強度が低いリブと
を有することを特徴とするカバー部材。
【請求項２】
前記リブの幅は、前記端部側から前記中間部位側に向かって連続的に狭くなっていることを特徴とする請求項１に記載されたカバー部材。
【請求項３】
前記リブの高さは、前記端部側から前記中間部位側に向かって連続的に低くなっていることを特徴とする請求項１または２に記載されたカバー部材。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、起振点となる軸受部を有するカバー部材に係り、特に、カバー部材の遮音構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、特許文献１には、強度の確保と振動の抑制との両立を図るクランクケース一体型シリンダブロックの肉薄化構造が開示されている。この構造では、シリンダ部とクランクケース部とを一体鋳造したケース状シリンダブロックに、クランクケースカバーが固定される。このクランクケースカバーには、クランク軸を軸支する軸孔の周囲に肉厚の環状ボスが形成されており、この環状ボスから外周側に向けて、直線状のリブが放射状に形成されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平９−４２０５３号公報（第３−５頁、第２図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、重量の軽量化と騒音の低減化との両立を図る新規なカバー構造を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を解決するために、本発明は、回転軸が収納されたケースの端面に取り付けられ、回転軸を軸支するカバー部材を提供する。このカバー構造は、回転軸を軸支する軸受部と、軸受部の周囲に設けられており、カバー部材をケースに固定する複数の固定部と、軸受部と固定部との間を直線的に結び、中間部位側の方が端部側よりも強度が低いリブとを有する。
【０００６】
ここで、上記リブの幅は、端部側から中間部位側に向かって連続的に狭くなっていてもよい。また、リブの高さは、端部側から中間部位側に向かって連続的に低くなっていてもよい。さらに、リブの幅を、端部側から中間部位側に向かって連続的に狭くするとともに、リブの高さを、端部側から中間部位側に向かって連続的に低くしてもよい。これにより、リブの強度は、中間部位側の方が端部側よりも強度が低くなる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
（第１の実施形態）
図１は、回転軸が収納されたケース（例えばトランスミッションケース）の端面に取り付けられるカバー部材をモデル化した基本モデルの説明図である。このモデル化されたカバー部材１は、均一厚さの任意な平板形状、例えば、厚さ３ｍｍ、縦横３０ｃｍ×３０ｃｍの正方形で構成されたアルミニウム製の基板２である。この基板２には、軸受部４と、複数の固定部６と、軸受部４と固定部６との間を直線的に結ぶリブ７とが一体的に形成されている。軸受部４は、基板２の中心部に設けられている。一方、それぞれの固定部６は、基板２の四隅に点在させて設けられている。この軸受部４は軸孔３を有し、その軸孔２には図示しないトランスミッションケースに収納された変速機構のメインシャフト（回転軸）が挿通される。また、それぞれの固定部６はボルト挿入孔５を有し、このボルト挿入孔５にボルト８を挿入することによって、カバー部材１がケースに取り付けられる。
【０００８】
リブ７は、軸受部４と各々の固定部６側との間を直線的に結ぶように、基板２の対角線上に沿って放射状（Ｘ字状）に設けられている。換言すれば、リブ７は、基板２における軸受部４と固定部６との間を最短距離で連結している。
【０００９】
図４は、リブ７の形状の一例を示す図であり、同図（ａ）は平面図、同図（ｂ）は側面図である。リブ７の幅は、両方の端部側から中間部位側に向かって連続的に狭くなっている。それとともに、リブ７の高さも、両方の端部側から中間部位側に向かって連続的に低くなっている。その結果、リブ７の強度は、中間部位側の方が両方の端部側よりも低くなる。
【００１０】
図５は、リブ７の形状の別の例を示す図であり、同図（ａ）は平面図、同図（ｂ）は側面図である。リブ７の幅は、一方の端部側（この例では軸受部４側）から中間部位側に向かって連続的に狭くなっている。それとともに、リブ７の高さは、他方の端部側（この例では固定部６側）から中間部位側に向かって連続的に低くなっている。その結果、リブ７の強度は、中間部位側の方が両方の端部側よりも低くなる。
【００１１】
このように、本実施形態において、カバー部材１に形成されるリブ７は、軸受部４と固定部６との間を直線的に結び、かつ、中間部位側の方が端部側よりも強度が低くなるような形状にしている。このような形状は、後述するＣＡＥ分野におけるシミレーション解析結果に基づいたものであり、カバー部材１の重量の軽量化と騒音の低減化とを高い次元で両立した最適構造である。
【００１２】
（第２の実施形態）
図２は、第２の実施形態におけるカバー部材の基本モデルの説明図である。固定部６は、基板２の四隅のみならず、それぞれの辺にも点在して設けられている。また、リブ７は、軸受部４と固定部６との間を放射状（十字状）に、換言すれば、基板２の四辺のそれぞれを最短距離で結んでいる。このリブ７の強度も、上述したように幅や高さを変えることで、中間部位側の方が両方の端部側よりも低くなっている。
【００１３】
（第３の実施形態）
図３は、第３の実施形態におけるカバー部材の基本モデルの説明図である。軸受部４と固定部６との間を結ぶリブ７は、基板２の四辺のそれぞれを最短距離で結んでいる。このリブ７の強度も、上述したように幅や高さを変えることで、中間部位側の方が両方の端部側よりも低くなっている。このケースでは、基板２の中心に対する軸孔３の偏在およびリブ７の形成によって、基板２全体の重量および強度分布が不均一になる。このため、図３に２点破線で示すように、基板２の他の辺側にもリブ７を軸受部４との間の最短距離の部位間に形成することによって、基板２全体の重量および強度分布にバランスが保たれるようにすることが好ましい。
【００１４】
つぎに、上述したＣＡＥ分野におけるシミレーションシステムによる形状モデルの物理的な解析手法を説明する。図６は、本実施形態における軸受部材の基板に形成されるリブの最適化システムの構成図である。
【００１５】
図６に示すように、本システムは、コンピュータ１１、キーボードやマウス等の入力装置１２、ＣＲＴや液晶ディスプレイ等の表示装置１３および磁気ディスク等の記憶装置１４を有する。コンピュータ１１は、ＣＰＵ，ＲＡＭ，ＲＯＭおよび入出力インターフェース等を有し、コンピュータ１１による計算結果は、随時、表示装置１３に表示される。入力装置１２は、オペレータによって操作される。表示装置１３は、各種情報を表示する。オペレータは、表示装置１３に表示された各種情報に基づいて入力装置１２を操作し、図７に示す解析対象へのリブ形成位置の最適化に必要な各種データの入力・指定等を行う。一方、記憶装置１４には、リブ形成位置の最適化を行うために必要な各種データや予測結果等が記憶される。
【００１６】
図７は、リブの最適化システムにおける解析対象の説明図である。同図（ａ）は、解析対象の第１の基本モデルである。この第１の基本モデル２０ａは、例えば、自動車用変速機のトランスミッションケースの軸受部材を兼ねるケースカバーを代表化したものであり、放射音予測の対象となる基板２１を主体に構成されている。この基板２１は、例えば、厚さ３ｍｍ、縦横３０ｃｍ×３０ｃｍの正方形の薄肉で均一厚さのアルミニウム製の平板形状を有する。基板２１の中心部には、起振点となる軸孔（軸受部）２２が設けられている。基板２１の外周端縁は、全周域に亘ってボルト（固定部）２３によって密に固定されている。また、同図（ｂ）は、解析対象の第２の基本モデルである。この第２の基本モデル２０ｂは、第１の基本モデル２０ａと同一形状の基板２１を有するとともに、その中心部には、起振点となる軸孔２２が設けられている。基板２１は、その外周端縁の四隅のみがボルト２３によって粗に固定されている。さらに、同図（ｃ）は、解析対象の第３の基本モデルである。この第３の基本モデル２０ｃは、第１の基本モデル２０ａと同一形状の基板２１を有するとともに、基板２１の外周端縁が全周域に亘ってボルト２３によって密に固定されている。そして、起振点となる軸孔２２は、基板２１の中心部から偏った位置、図において、左上側に偏在させて設けられている。
【００１７】
図８は、解析対象の基本モデルを音響モデル化した音響モデルの説明図である。同図（ａ）は、図７（ａ）に示した第１の基本モデル２０ａに対応する第１の音響モデルである。この第１の音響モデル３０ａは、その中心に起振点Ａを有するとともに、例えば、８×８の解析要素を有する６４領域のメッシュモデルによって表現されている。これらの領域の周囲におけるボルト止めによる固定領域は、斜線部で表現されている。解析対象の軸受部である起振点Ａは、黒点で表現されている。ここで、起振力の大きさを例えば１ニュートン（Ｎ）とし、この起振力が作用する方向を第１の音響モデル３０ａの垂直方向とする。また、同図（ｂ）は、図７（ｂ）に示した第２の基本モデル２０ｂに対応する第２の音響モデルであり、同図（ｃ）は、図７（ｃ）に示した第３の基本モデル２０ｃに対応する第３の音響モデルである。これらの音響モデル３０ｂ，３０ｃも、第１の音響モデル３０ａと同様に表現されている。なお、上述した音響モデル、後述する基本モデルおよび解析モデルは、記憶装置１４に記憶される。
【００１８】
図９は、リブ７の最適化手法を示すフローチャートである。まず、オペレータは、入力装置１２を操作して、図７および図８に示すような各解析対象の形状に基づくデータの入力を行う。コンピュータ１１は、各解析対象の形状に基づいて、ランダムな板厚配置を持つ複数の音響モデルを生成する（ステップ１）。この音響モデルは、放射音が発生する解析対象の形状を示す解析モデルである。
【００１９】
ここで、音響モデルを構成する解析要素は、解析の簡素化を図るために、同一形状、同一面積であることが好ましい。そして、解析要素のそれぞれには、板厚が設定されている。このような板厚設定によって、本実施形態において、解析要素は、厚さ３ｍｍの薄板、または、厚さ１０ｍｍの厚板のいずれかに設定される。この厚板に設定されている解析要素が、リブ７を設ける部位に相当する。薄板または厚板の板厚配置は、音響モデルのそれぞれにおいてランダムに設定されている。しかしながら、後述する理由により、音響モデルのそれぞれにおいて、同じ板厚の解析要素を同数にすることが好ましい。本実施形態では、音響モデルのそれぞれにおいて厚板の解析要素が同数に設定され、それに伴い薄板の解析要素も同数に設定されている。
【００２０】
ステップ２以降の手順については、図７（ａ）の解析対象を例に説明するが、同図（ｂ），（ｃ）を解析対象とする場合についても同様である。図１０は、図８（ａ）に示した第１の音響モデル３０ａに関する、ランダムな板厚配置を持つ解析モデルの集団を示す図である。これらは、ランダムに９通り（モデル１〜９）に生成された解析モデル４０ａ〜４０ｉである。なお、同図において、白色で示した矩形領域は、板厚が薄い領域（厚さ３ｍｍ）に相当し、ハッチングで示した矩形領域は、板厚が厚い領域（厚さ１０ｍｍ）に相当する。なお、カバー部材１の軽量化の観点より、板厚部位に相当する解析要素数は１０に限定されている。
【００２１】
ステップ２において、コンピュータ１１は、モデル１〜９の各解析モデル４０ａ〜４０ｉの音響パワーを計算する。具体的には、コンピュータ１１は、各解析モデル４０ａ〜４０ｉの板厚配置に基づいて、振動特性を計算する。つぎに、モデル１〜９の各解析モデル４０ａ〜４０ｉの振動特性に基づいて、下限周波数ｆ１（例えば、２００Ｈｚ）から上限周波数２（例えば、４０００Ｈｚ）までの周波数領域における近似音響パワーＰＷが計算される。この近似音響パワーＰＷの計算手順の詳細に関しては、本出願人が先に出願した特願２００２−１２３５５５号において開示されているので必要ならば参照されたい。図１１は、このような手順により計算した近似音響パワーＰＷの計算結果を示す図である。同図においては、周波数ｆ［ｋＨｚ］を横軸、近似音響パワーＰＷ［ｄＢ］を縦軸とした座標系において、予測周波数範囲２００Ｈｚ〜４０００Ｈｚ内で２Ｈｚ毎に計算した近似音響パワーＰＷをプロットしたものである。
【００２２】
このようにプロットした計算結果から、近似音響パワーＰＷは、比較的大きな値を複数回とることがわかる。さらに、近似音響パワーＰＷは、ある周波数ｆにおいて最大値をとる。この値が、音響モデルにおける最大近似音響パワーＰＷｍａｘである。そして、音響モデルの集団であるモデル１〜９の各解析モデル４０ａ〜４０ｉの最大近似音響パワーＰＷｍａｘにおいて、その最小値を音響モデルの集団における近似音響パワーＰＷｂｅｓｔとする。
【００２３】
ステップ３において、コンピュータ１１は、近似音響パワーＰＷｂｅｓｔの収束判定を行うことで、リブの最適化の収束判定を行う。まず、前回の実行時に算出された近似音響パワーＰＷｂｅｓｔと、今回の実行時に算出された近似音響パワーＰＷｂｅｓｔとの差分として、近似音響パワー差分値ΔＰＷｂｅｓｔが算出される。そして、近似音響パワーＰＷｂｅｓｔの収束判定を行うべく、この差分値ΔＰＷｂｅｓｔが所定のしきい値ΔＰＷｔｈ以下であるか否か判断する。なお、初回の実行時には、近似音響パワーＰＷｂｅｓｔの比較対象が存在しないので、この場合には強制的にステップ４に進む。
【００２４】
ステップ３において否定判定された場合、すなわち、近似音響パワーＰＷｂｅｓｔが収束していないと判断された場合には、ステップ４に進む。ステップ４において、コンピュータ１１は、近似音響パワーＰＷの計算結果に基づいて、複数の音響モデルを選択する。これらの音響モデルは、それぞれの近似音響パワーＰＷに基づいた確率により選択される。モデル１〜９の各解析モデル４０ａ〜４０ｉのそれぞれに対して、例えば下表のような順位および確率が設定される。各解析モデル４０ａ〜４０ｉの順位は、それぞれにおける最大の近似音響パワーＰＷｍａｘの大きさを基準に設定される。これらの解析モデル４０ａ〜４０ｉの最大の音響パワーＰＷｍａｘの総和（例えば、４５個）で、各解析モデル４０ａ〜４０ｉの最大の音響パワーＰＷｍａｘを割った値が、各解析モデル４０ａ〜４０ｉの確率として設定される。
【００２５】
【表１】
モデル番号          ＰＷｍａｘ          順位        確率
モデル１              ９７．７              ７        ７／４５
モデル２              ９８．１              ６        ６／４５
モデル３              ９８．３              ５        ５／４５
モデル４              ９９．３              ３        ３／４５
モデル５              ９７．１              ９        ９／４５
モデル６              ９７．５              ８        ８／４５
モデル７              １００．３              １        １／４５
モデル８              ９８．４              ４        ４／４５
モデル９              ９９．８              ２        ２／４５
【００２６】
コンピュータ１１は、上記表１に示すような確率に従い、音響モデルを選択する。この場合、選択の前後において音響モデルの集団の有するモデル１〜９の各解析モデル４０ａ〜４０ｉの数が変らないように、同一の音響モデルを複数回選択してもよい。例えば、本実施形態において、モデル１，モデル５，モデル２，モデル４，モデル１，モデル８，モデル２，モデル８，モデル５を選択するといった如くである。そして、選択されたものが新しいモデル１’〜モデル９’として設定される。
【００２７】
ステップ５において、コンピュータ１１は、先のステップ４において生成された音響モデルの集団において、一部の音響モデルの板厚配置を変更する。この変更操作としては、遺伝的アルゴリズム特有の突然変異や交叉といった染色体類似の操作が行われる。図１２は、音響モデルに対して行う突然変異や交叉の操作の説明図である。
【００２８】
突然変異に相当する操作として、コンピュータ１１は、音響モデル内で板厚が異なる解析要素を変更する。例えば、図１２のモデル３’に示すように、音響モデル内における薄板である解析要素と厚板である解析要素とが一つずつ選択され、交換される。
【００２９】
また、交叉に相当する操作として、コンピュータ１１は、音響モデル間において、解析要素の集団を交換する。まず、交叉を行う音響モデルの組が選択される。つぎに、選択された音響モデルのそれぞれに対して、交換される集団が選択される。この集団は、選択された音響モデルのそれぞれにおいて位置的に対応した領域の集団である。そして、選択された集団のそれぞれにおいて、厚板が同数であるかが比較される。ここで、厚板が同数でない場合、すなわち、交叉が成立しない場合には、交叉を行う音響モデルの組または領域の集団のいずれかが再度選択される。これに対して、厚板が同数である場合、すなわち、交叉が成立する場合には、選択された集団同士が交換される。例えば、図１２において、モデル１’，６’間の交叉とモデル２’，７’間の交叉とは成立するが、モデル４’，９’間の交叉は成立しない。
【００３０】
このような突然変異と交叉とによって、厚板が同数に保たれながら、音響モデルの板厚配置が変更される。以上のような操作は、図９に示すステップ５において、規定回数に亘って繰り返し行ってもよい。図１３は、ステップ５の操作により、新規に生成したモデル１”〜モデル９”の９通りの音響モデルの集団を示す図である。新規に生成した音響モデルの集団は、モデル１〜モデル９として設定される。そして、この集団に対して、図９に示すステップ２以降の手順が実行される。
【００３１】
ステップ２〜５の手順は、ステップ３において近似音響パワー差分値ΔＰＷｂｅｓｔがしきい値ΔＰＷｔｈ以下になるまで（換言すれば、近似音響パワーＰＷｂｅｓｔが収束するまで）、繰り返し実行される。図１４は、リブの最適化の適用による近似音響パワーＰＷｂｅｓｔの収束の説明図である。同図に示すように、繰返数が多くなるにしたがって近似音響パワーＰＷｂｅｓｔの変化量が小さくなるため、上記差分値ΔＰＷｂｅｓｔをモニタリングすることにより、その収束の有無を判定することができる。
【００３２】
コンピュータ１１は、図１５に示す最適化された音響モデル５０ａ，５０ｂ，５０ｃをそれぞれ表示装置３に表示する。同図（ａ）は、図７（ａ）に示す第１の基本モデル２０ａに関して最適化された音響モデル５０ａである。また、同図（ｂ）は、図７（ｂ）に示す第２の基本モデル２０ｂに関して最適化された音響モデル５０ｂである。さらに、同図（ｃ）は、図７（ｃ）に示す第３の基本モデル２０に関して最適化された音響モデル５０ｃである。これらの音響モデル５０ａ〜５０ｃは、解析対象の各基本モデル２０ａ〜２０ｃに対する最適なリブの配置の設計指針として利用される。
【００３３】
基本モデル２０ａ〜２０ｃにおける基板２１にリブを設ける場合、起振点である軸孔（軸受部）２２とボルト（固定部）２３との間を最短距離で結ぶようにリブを設ければよいことが分かる。このような最適結果に基づいて、図１から図３に示すようなカバー部材１の基板２へのリブ７の配置設計が行なわれる。これによって、重量の増大を抑えながら、カバー部材１の低騒音化を図る上での最も好ましい設計指針が得られる。
【００３４】
ところで、図１５に示す音響モデルでは、軸受部４と固定部６との間の中間部位が途切れて不連続になっている。しかしながら、基板２１をリブ７によって補強するという観点でいえば、リブ７が不連続であることは好ましくない。そこで、リブ７自身は、軸受部４と固定部６とを結ぶように連続的に設けるが、その中間部位の強度を端部側（軸受部４の端部近傍または固定部６の端部近傍）よりも低くする。リブ７の強度を低くするには、リブ７の幅を狭くしたり、或いは、リブ７の高さを低くすればよい。
【００３５】
なお、上述したリブ７の設計指針は、変速機のケースカバーの他にも車体のマウント取付部といったあらゆる類似した構造に適用できる。その結果、各種のケースカバーに関して、軽量化と低騒音化との両立を意図したリブの設計を低コストで実現できる。また、音響モデルにおける厚板の解析要素が同数に保たれるため、解析対象の全体重量は変化することがない。したがって、音響モデルにおける全ての解析要素に厚板を配置するような解析結果に陥ることがない。さらに、音響モデルにおけるリブの最適化を行うにあたっては、ランダムな板厚配置の解析モデルから最適化しているので、最も効率的なリブの形成位置の設計指針を得ることができる可能性が高い。
【００３６】
なお、上述した音響モデルにおけるリブの最適化機能を実現するコンピュータプログラムを記録した記録媒体が、図６のような構成を有するリブの最適化システムに対して供給されるようにしてもよい。この場合、システム中のコンピュータ１１が、記録媒体に格納されたコンピュータプログラムを読み取り実行することによって、本発明の目的を達成することができる。したがって、記録媒体から読み取られたコンピュータプログラム自体が、本発明の新規な機能を実現するため、そのプログラムを記録した記録媒体が本発明を構成する。また、コンピュータプログラムを記録した記録媒体としては、例えば、ＣＤ−ＲＯＭ、フレキシブルディスク、ハードディスク、メモリカード、光ディスク、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＡＭ等が挙げられる。さらに、上述したコンピュータプログラム自体も新規な機能を有している。
【００３７】
また、上述した各実施形態においては、カバー部材１の基本モデルとして、固定部６が少なくとも４点の正方形の基板２を例に説明したが、本発明は、これに限定されるものではない。これ以外にも、例えば、固定部６が少なくとも３点の三角形、あるいは、固定部６が少なくとも５点の五角形などのような多角形、もしくは、円形の基板に対しても適用することも当然可能である。
【００３８】
【発明の効果】
本発明では、カバー部材において起振点となる軸受部を有するカバー部材をケースに固定する構造において、軸受部と固定部との間を直線的に結ぶリブを設ける。このリブの強度は、中間部位側の方が端部側よりも低くなっている。これにより、カバー部材の重量増大を招くことなく、放射騒音を効率的に低減化することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態におけるカバー部材の基本モデルの説明図
【図２】第２の実施形態におけるカバー部材の基本モデルの説明図
【図３】第３の実施形態におけるカバー部材の基本モデルの説明図
【図４】リブの形状の一例を示す図
【図５】リブの形状の別の例を示す図
【図６】リブの最適化システム構成図
【図７】解析対象の基本モデルを示す説明図
【図８】解析対象の基本モデルを音響モデル化した音響モデルの説明図
【図９】リブの最適化手法を示すフローチャート
【図１０】音響モデルに基づき生成される解析モデルの説明図
【図１１】近似音響パワーの計算結果を示す特性図
【図１２】音響モデルに対して行う突然変異や交叉の操作の説明図
【図１３】新規に生成した音響モデル集団を示す説明図
【図１４】最適化の適用による近似音響パワーの収束状態を示す説明図
【図１５】最適化された音響モデルの説明図
【符号の説明】
１  カバー部材
２  基板
３  軸孔
４  軸受部
５  ボルト挿入孔
６  固定部
７  リブ
７ａ  中間部
８  ボルト
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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