(57)【要約】      （修正有）【課題】自動車の走行時に艤装品又は蓋物に作用する慣性力を考慮して剛性解析を行う車体の剛性解析方法を提供する。【解決手段】艤装品又は蓋物を固定又は連結する固定連結部を有し、平面要素及び／又は立体要素を使って構成された自動車の車体骨格モデルを用いてコンピュータが剛性解析を行う車体の剛性解析方法は、艤装品又は蓋物が車体骨格モデルの固定連結部に固定又は連結される領域内の所定位置に前記艤装品又は蓋物の質量に相当する質量を設定して質量設定車体骨格モデルを生成する質量設定車体骨格モデル生成ステップＳ１と、該質量設定車体骨格モデルについて、前記自動車の走行時に作用する慣性力を考慮して剛性解析を行う剛性解析ステップＳ３とを備える。【選択図】図１
2017068320.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
艤装品又は蓋物を固定又は連結する固定連結部を有し、平面要素及び／又は立体要素を使って構成された自動車の車体骨格モデルを用いて、コンピュータが剛性解析を行う車体の剛性解析方法であって、
艤装品又は蓋物が前記車体骨格モデルの固定連結部に固定又は連結される領域内の所定位置に前記艤装品又は蓋物の質量に相当する質量を設定して質量設定車体骨格モデルを生成する質量設定車体骨格モデル生成ステップと、
該質量設定車体骨格モデルについて、前記自動車の走行時に作用する慣性力を考慮して剛性解析を行う剛性解析ステップとを備えたことを特徴とする車体の剛性解析方法。
【請求項２】
前記質量設定車体骨格モデル生成ステップにおける所定位置を、前記固定連結部を結ぶ直線上若しくは曲線上としたことを特徴とする請求項１記載の車体の剛性解析方法。
【請求項３】
前記艤装品又は蓋物が回転可動する回転可動部品である場合、前記所定位置を、前記艤装品又は蓋物が回転可動する際の回転可動中心軸上を除いた位置に設定したことを特徴とする請求項２記載の車体の剛性解析方法。
【請求項４】
前記質量設定車体骨格モデル生成ステップにおける所定位置を、前記固定連結部を結ぶ直線若しくは曲線で囲まれた平面上若しくは曲面上（前記直線若しくは曲線の線上を除く）としたことを特徴とする請求項１記載の車体の剛性解析方法。
【請求項５】
前記質量設定車体骨格モデル生成ステップは、前記艤装品又は蓋物の質量に相当する質量を、質量要素と、該質量要素と前記固定連結部を接続する剛体要素とを用いて設定することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の車体の剛性解析方法。
【請求項６】
前記質量設定車体骨格モデル生成ステップは、質量要素とはり要素を用いて設定し、該質量要素とはり要素が有する質量の和は前記固定連結部に固定又は連結される艤装品又は蓋物の質量に相当することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の車体の剛性解析方法。
【請求項７】
前記質量設定車体骨格モデル生成ステップは、前記艤装品又は蓋物の質量に相当する質量を有するはり要素を用いて設定することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の車体の剛性解析方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車体の剛性解析方法に関し、特に、自動車の走行状態において作用する慣性力の影響を考慮して車体骨格の剛性解析を行う車体の剛性解析方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車産業においては環境問題に起因した車体の軽量化が進められており、車体の設計にCAE解析は欠かせない技術となっている。このCAE解析では剛性解析、衝突解析、振動解析等が実施され、車体性能の向上に大きく寄与している。さらに、CAE解析により車体性能を評価するだけではなく、CAE解析により得られた解析結果を用いて数理最適化、板厚最適化、形状最適化、トポロジー最適化等の最適化解析を行うことにより、各種車体性能の向上や車体の軽量化が図れることが知られている。
特許文献１には、走行状態の車両の剛性を数値解析により評価する剛性評価支援方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許５２０３８５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
車両が実際に走行している状態を考えた場合、例えばレーンチェンジ等により車体挙動が変化する際には、車両の中心位置から離れて配設された艤装品又は蓋物に作用する慣性力が車体骨格の変形に大きく影響を及ぼす。これは、艤装品又は蓋物であっても、複数の部品が組み合わされた構成部品（ASSY）の質量が10kg以上となる場合もあり、質量が100〜300kg程度である車体骨格に対して無視できないためである。そのため、車体骨格の性能を評価する際には、実際の走行時に艤装品又は蓋物に作用する慣性力を考慮した状態で評価することが望まれる。
なお、本願発明において、艤装品はエンジン、トランスミッション、シート等を、蓋物はドア、トランク、フード等を総称するものである。
【０００５】
特許文献１に開示されている車両の剛性評価支援方法は、車体がアブソーバや柔らかいブッシュにより支持された自由支持状態における車両の剛性を評価するものであり、該車両は艤装品や蓋物が装備されたものである。しかしながら、一般的に、車体骨格の設計初期段階では車両の外観やデザインが決まっておらず、車両の外観やデザインに大きく左右される蓋物や艤装品は、設計後期段階において最終決定されることが多い。
【０００６】
そのため、特許文献１に開示されている車両の剛性評価支援方法により、艤装品や蓋物の形状が決定される前の段階において、実際の走行状態において艤装品や蓋物に作用する慣性力を考慮して車体骨格の性能を評価することは難しい。さらに、設計後期段階において艤装品や蓋物が最終決定されたとして、艤装品や蓋物が配設された車両（フルボディ）を対象としてCAE解析を行って車体骨格の性能を評価し、元に戻って車体骨格の設計を修正する時間的な余裕はない。そのため、従来は車体骨格のみを対象としたCAE解析により車体骨格の性能評価及び設計が強いられていた。
【０００７】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、自動車の車体骨格モデルにおいて、艤装品又は蓋物が決定される前であっても、これら艤装品又は蓋物の代わりにこれらに相当する質量を設定し、自動車の走行時に作用する慣性力を考慮して精度良く剛性解析を行う車体の剛性解析方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
（１）本発明に係る車体の剛性解析方法は、艤装品又は蓋物を固定又は連結する固定連結部を有し、平面要素及び／又は立体要素を使って構成された自動車の車体骨格モデルを用いて、コンピュータが剛性解析を行う車体の剛性解析方法であって、艤装品又は蓋物が前記車体骨格モデルの固定連結部に連結される領域内の所定位置に前記艤装品又は蓋物の質量に相当する質量を設定して質量設定車体骨格モデルを生成する質量設定車体骨格モデル生成ステップと、該質量設定車体骨格モデルについて、前記自動車の走行時に作用する慣性力を考慮して剛性解析を行う剛性解析ステップとを備えたことを特徴とするものである。
【０００９】
（２）上記（１）に記載のものにおいて、前記質量設定車体骨格モデル生成ステップにおける所定位置を、前記固定連結部を結ぶ直線上若しくは曲線上としたことを特徴とするものである。
【００１０】
（３）上記（２）に記載のものにおいて、前記艤装品又は蓋物が回転可動する回転可動部品である場合、前記所定位置を、前記艤装品又は蓋物が回転可動する際における回転可動中心軸上を除くことを特徴とするものである。
【００１１】
（４）上記（１）に記載のものにおいて、前記質量設定車体骨格モデル生成ステップにおける所定位置を、前記固定連結部を結ぶ直線若しくは曲線で囲まれた平面上若しくは曲面上（前記直線若しくは曲線の線上を除く）としたことを特徴とするものである。
【００１２】
（５）上記（１）乃至（４）のいずれかに記載のものにおいて、前記質量設定車体骨格モデル生成ステップは、前記艤装品又は蓋物の質量に相当する質量を、質量要素と、該質量要素と前記固定連結部を接続する剛体要素とを用いて設定することを特徴とするものである。
【００１３】
（６）上記（１）乃至（４）のいずれかに記載のものにおいて、前記質量設定車体骨格モデル生成ステップは、質量要素とはり要素を用いて設定し、該質量要素とはり要素が有する質量の和は前記固定連結部に固定又は連結される艤装品又は蓋物の質量に相当することを特徴とするものである。
【００１４】
（７）上記（１）乃至（４）のいずれかに記載のものにおいて、前記質量設定車体骨格モデル生成ステップは、前記艤装品又は蓋物の質量に相当する質量を有するはり要素を用いて設定することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明においては、艤装品又は蓋物を固定又は連結する固定連結部を有し、平面要素及び／又は立体要素を使って構成された自動車の車体骨格モデルにおいて、艤装品又は蓋物が前記車体骨格モデルの固定連結部に固定又は連結される領域内の所定位置に前記艤装品又は蓋物の質量に相当する質量を設定して質量設定車体骨格モデルを生成する質量設定車体骨格モデル生成ステップと、該質量設定車体骨格モデルについて、前記自動車の走行時に作用する慣性力を考慮して剛性解析を行う剛性解析ステップとを備えたことにより、自動車の走行時において艤装品又は蓋物に作用する慣性力を考慮して車体骨格の剛性を評価することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施の形態に係る車体の剛性解析方法の処理の流れを示すフローチャートである。
【図２】本発明の実施の形態で用いる車体骨格モデルの説明図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る車体の剛性解析方法で解析対象とする質量設定車体骨格モデルの説明図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る車体の剛性解析方法を実施する解析装置のブロック図である。
【図５】本発明の実施の形態に係る質量設定車体骨格モデル生成ステップにおいて、質量が設定される所定位置を説明する説明図である。
【図６】本発明の実施の形態に係る質量設定車体骨格モデル生成ステップにおいて、質量が設定された質量設定車体骨格モデルを説明する説明図である。
【図７】本発明の実施の形態に係る質量設定車体骨格モデル生成ステップにおける質量の設定方法を説明する説明図である。
【図８】実施例において車体の静ねじりの剛性解析における荷重拘束条件を説明する説明図である。
【図９】実施例において車体の静ねじりの剛性解析により得られた荷重方向変位の結果を示す図である。
【図１０】実施例における車体の静ねじりの剛性解析結果の本発明例と比較例との比較を示す図である。
【図１１】実施例において、レーンチェンジを想定した荷重条件を説明する説明図である。
【図１２】実施例において、レーンチェンジを想定した剛性解析における荷重点Ａの変位及び剛性変化率の結果を示す図である。
【図１３】実施例において、車体フロント側に与える荷重条件を説明する図である。
【図１４】実施例において、車体フロント側に与えた各荷重条件における荷重方向変位の結果を示す図である。
【図１５】実施例において、車体フロント側に与えた各荷重条件における剛性変化率の結果を示す図である。
【図１６】実施例において、車体フロント側に与えた各荷重条件における本発明例と比較例２の剛性値及び剛性変化率の相関を示す図である。
【図１７】実施例において、車体リア側に与える荷重条件を説明する図である。
【図１８】実施例において、車体リア側に与えた各荷重条件における荷重方向変位の結果を示す図である。
【図１９】実施例において、車体リア側に与えた各荷重条件における剛性変化率の結果を示す図である。
【図２０】実施例において、車体リア側に与えた各荷重条件における本発明例と比較例２の剛性値及び剛性変化率の相関を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明の実施の形態を、図面を参照して以下に説明する。
本実施の形態に係る車体の剛性解析方法は、艤装品又は蓋物を固定又は連結する固定連結部３を有し、平面要素及び／又は立体要素を使って構成された自動車の車体骨格モデル１（図２参照）に前記艤装品又は蓋物に相当する質量を設定して生成した質量設定車体骨格モデル２１（図３参照）を解析対象として剛性解析を行うものであり、図４に示すブロック図のように構成された車体の剛性解析装置４１（以下、単に「剛性解析装置」という）を用いて行うことができる。
以下、本発明で対象とする車体骨格モデル１及び剛性解析装置４１の各構成について説明した後に、本実施の形態に係る車体の剛性解析方法における各ステップについて説明する。
【００１８】
＜車体骨格モデル＞
本発明で用いる車体骨格モデル１は、図２に示すように、シャシー等の骨格部品のみで構成されるものであり、艤装品又は蓋物を固定又は連結する固定連結部３を有する。
車体骨格モデル１は、平面要素及び／又は立体要素を使って構成され、要素情報等は車体骨格モデルファイル６０に格納される。
【００１９】
車体骨格モデル１が有する固定連結部３としては、図２に一例を示すように、回転ドアを固定又は連結するヒンジ３ａ及びヒンジ３ｂやストライカー３ｃがあるが、固定連結部３はこれらに限定されるものではなく、エンジンを固定するエンジンマウント等の艤装品を固定するものや、回転ドア以外のスライドドア、ボンネット等といった蓋物を固定又は連結するものを含む。
【００２０】
＜解析装置＞
本実施の形態に係る車体の剛性解析方法に用いる剛性解析装置４１は、図３に一例を示す質量設定車体骨格モデル２１を解析対象として剛性解析を行う装置であって、ＰＣ（パーソナルコンピュータ）等のコンピュータによって構成され、図４に示すように、表示装置４３と入力装置４５と記憶装置４７と作業用データメモリ４９及び演算処理部５０とを有している。また、演算処理部５０には、表示装置４３と入力装置４５と記憶装置４７及び作業用データメモリ４９が接続され、演算処理部５０の指令によって各機能が実行される。
【００２１】
≪表示装置≫
表示装置４３は、計算結果の表示等に用いられ、液晶モニター等で構成される。
【００２２】
≪入力装置≫
入力装置４５は、操作者による車体骨格モデル１や質量設定車体骨格モデル２１の表示指示、解析条件の入力等に用いられ、キーボードやマウス等で構成される。
【００２３】
≪記憶装置≫
記憶装置４７は、ファイルの記憶等に用いられ、ハードディスク等で構成され、少なくとも、車体骨格モデルファイル６０等の各種ファイルや、演算処理部５０が実行するプログラム等を格納する。
【００２４】
≪作業用データメモリ≫
作業用データメモリ４９は、演算処理部５０で使用するデータの一時保存や演算等に用いられ、ＲＡＭ等で構成される。
【００２５】
≪演算処理部≫
演算処理部５０は、ＰＣ等のＣＰＵ（中央演算処理装置）によって構成され、質量設定車体骨格モデル生成部５１と剛性解析部５３とを備えている。上記各部はＣＰＵが所定のプログラムを実行することによって実現される。
以下、演算処理部５０内の各部の構成を図４に基づいて詳細に説明する
【００２６】
≪質量設定車体骨格モデル生成部≫
質量設定車体骨格モデル生成部５１は、艤装品又は蓋物が車体骨格モデル１の固定連結部３に固定又は連結される領域内の所定位置に前記艤装品又は蓋物の質量に相当する質量を設定して質量設定車体骨格モデル２１を生成するものである。
【００２７】
≪剛性解析部≫
剛性解析部５３は、質量設定車体骨格モデル生成部５１により車体骨格モデル１に質量を設定して生成された質量設定車体骨格モデル２１について、自動車の走行時に作用する慣性力を考慮して剛性解析を行うものである。
【００２８】
＜車体剛性解析方法＞
本実施の形態に係る車体の剛性解析方法は、図１に示すように、艤装品又は蓋物に相当する質量を車体骨格モデル１に設定する質量設定車体骨格モデル生成ステップＳ１と、自動車の走行時に作用する慣性力を考慮して剛性解析を行う剛性解析ステップＳ３とを備えている。
以下、各ステップについて説明する。なお、各ステップとも、オペレータの指示によりコンピュータが実行するものである。
【００２９】
≪質量設定車体骨格モデル生成ステップ≫
質量設定車体骨格モデル生成ステップＳ１は、艤装品又は蓋物が車体骨格モデル１の固定連結部３に固定又は連結される領域内の所定位置に前記艤装品又は蓋物の質量に相当する質量を設定して質量設定車体骨格モデル２１を生成するステップであり、剛性解析装置４１においては質量設定車体骨格モデル生成部５１が行うものである。
【００３０】
質量設定車体骨格モデル生成ステップＳ１においては、図５に示すように前記艤装品又は蓋物が固定又は連結される領域内の所定位置に質量要素１１を設定することにより、前記艤装品又は蓋物の質量に相当する質量を設定することができる。
【００３１】
すなわち、質量要素１１を設定する前記所定位置は、図５に示すように、複数の固定連結部３（３ａと３ｃ、３ｂと３ｃ、３ａと３ｂ）を結ぶ直線Ｌ上（図５（ａ））、若しくは、蓋物等が装着された車体の形状に沿って固定連結部３を結ぶ曲線上とする。
【００３２】
艤装品又は蓋物が図２に示す回転ドアのように回転可動する回転可動部品においては、前記回転ドアのヒンジ３ａと３ｂを結ぶ線上に前記回転ドアが回転可動する際の回転可動中心軸がある。
そして、該回転可動中心軸は、前記回転ドアが車体骨格モデル１に固定又は連結される領域の境界とほぼ同位置にある。
【００３３】
これに対し、前記回転ドアのヒンジ３ａとストライカー３ｃを結ぶ直線、及び、ヒンジ３ｂとストライカー３ｃを結ぶ直線は前記ドアが車体骨格モデル１に固定又は連結される領域の内部に位置する。
【００３４】
前記艤装品又は蓋物に相当する質量を車体骨格モデル１に設定するにあたっては、車体骨格モデル１において前記艤装品又は蓋物が固定又は連結される領域の境界よりも内部とする方が、後述する剛性解析ステップＳ３において前記艤装品又は蓋物に作用する慣性力を考慮する上で好ましい。
そのため、前記艤装品又は蓋物に相当する質量を設定する所定位置を、複数の固定連結部３を結ぶ直線Ｌ上又は前記曲線上のうち、前記艤装品又は蓋物が回転可動する際の回転可動中心軸上を除いた位置に設定することが望ましい。
【００３５】
さらに、前記艤装品又は蓋物に相当する質量を設定する所定位置は、直線Ｌ若しくは前記曲線の線上に限定されるものではなく、直線Ｌで囲まれた平面Ｐ上（図５（ｂ））、若しくは、前記曲線で囲まれた曲面上としても良い。
ここで、直線Ｌ又は前記曲線は、平面Ｐ若しくは前記曲面の境界であるので、該境界の内側に前記艤装品又は蓋物に相当する質量を設定することが望ましい。そのため、前記艤装品又は蓋物に相当する質量を設定する所定位置を、直線Ｌ又は前記曲線の線上を除いた平面Ｐ上又は前記曲面上に設定することがより好ましい。
【００３６】
また、艤装品が４点の固定連結部３で固定又は連結される場合は、２本の直線が互いに交差するように固定連結部３を直線で結び、該直線上に質量要素１１を設定することが好ましい。この場合においても、固定連結部３は、車体のもつ曲率に併せて曲線で接続し、該曲線上に質量要素１１を設定しても良い。
【００３７】
質量を前記所定位置に設定する具体的な質量設定方法として、例えば、以下の（１）、（２）及び（３）がある。
【００３８】
（１）前記所定位置に艤装品又は蓋物の質量に相当する質量を有する質量要素１１を設定し、質量要素１１と固定連結部３とを剛体要素１５を用いて接続する（図６参照）。
図６（ａ）は、固定連結部３を結ぶ直線Ｌの中心上に一個の質量要素１１を設定した例であるが、図６（ｂ）に示すように、直線Ｌを均等に分割する点上に複数個の質量要素１１を設定しても良い。複数の質量要素１１を設定する場合、各質量要素１１の質量の総和が前記艤装品又は蓋物の質量に相当するように、各質量要素１１の質量を決定すれば良い。
【００３９】
（２）前記所定位置に艤装品又は蓋物の質量に相当する質量の質量要素１１を設定し、質量要素１１と固定連結部３とをはり要素１７を用いて接続する（図７（ａ）参照）。質量要素１１とはり要素１７それぞれの有する質量の和は、固定連結部３に固定又は連結される前記艤装品又は蓋物の質量に相当するように設定する。
【００４０】
はり要素１７の質量は、はり要素１７の断面特性として与えられる断面積及び材料特性として与えられる材料密度により定められる。はり要素１７の断面積は、例えば、はり要素１７の半径を与えることにより決定される。
【００４１】
さらに、後述する剛性解析ステップＳ３において、質量要素１１及びはり要素１７に作用する慣性力による荷重を質量設定車体骨格モデル２１に伝達するために必要な断面特性及び材料特性をはり要素１７に適宜設定する必要がある。
【００４２】
なお、はり要素１７は、線状の要素であり、該要素の軸方向に作用する引張圧縮荷重を伝達できるものであればロッド要素（棒要素）であっても良く、該ロッド要素の質量は、はり要素１７と同様に、断面特性として与えられる断面積（又は半径）、及び、材料特性として与えられる材料密度により設定される。
【００４３】
（３）艤装品又は蓋物の質量に相当する質量を有するはり要素１７を用いて設定する（図７（ｂ）参照）。
はり要素１７の質量は、はり要素１７の断面特性として与えられる断面積及び材料特性として与えられる材料密度により定められ、例えば、はり要素１７の半径を与えることにより前記断面積が決定される。
【００４４】
≪剛性解析ステップ≫
剛性解析ステップＳ３は、質量設定車体骨格モデル生成ステップＳ１において質量が設定された質量設定車体骨格モデル２１又は２３（図６）について、自動車の走行時に作用する慣性力を考慮して剛性解析を行うステップである。
剛性解析を行うにあたり、解析条件として質量設定車体骨格モデル２１又は２３に荷重条件を設定し、自動車の走行時に作用する慣性力は慣性リリーフ法を用いて考慮する。
【００４５】
慣性リリーフ法とは、慣性力の座標の基準となる支持点において物体が支持された状態（自由支持状態）で等加速度運動中の物体に作用する力から応力やひずみを求める解析手法であり、運動中の飛行機や船の静解析に使用されている（特許文献１参照）。
【００４６】
剛性解析ステップＳ３において剛性解析を実行することにより、質量設定車体骨格モデル２１における変位や応力等の結果が得られ、これらの結果から質量設定車体骨格モデル２１の剛性が算出される。
【実施例】
【００４７】
以下、本発明の効果を確認する実験を行ったので、これについて説明する。
実験は、図２に示す車体骨格モデル１の固定連結部３に蓋物としての回転ドア構成部品が固定又は連結される領域内の所定位置に前記回転ドア構成部品に相当する質量を設定した質量設定車体骨格モデルを解析対象として剛性解析を行った。
【００４８】
本実施例において、車体骨格モデル１の質量は約300kgであり、車体骨格モデル１に設定される前記回転ドア構成部品の質量は一枚当たり10kgである。
そこで、発明例として、車体骨格モデル１において上側のヒンジ３ａとストライカー３ｃとを結ぶ直線上に１０個の質量要素１１を均等に配置し、質量要素１１とヒンジ３ａ及びストライカー３ｃとを剛体要素１５で接続した質量設定車体骨格モデル２３（図６（ｂ）参照）を解析対象とし、質量要素１１の質量の総和が回転ドア構成部品の質量となるように、各質量要素１１の質量（＝1kg）を設定した（本発明例）。
【００４９】
一方、比較例として、回転ドア構成部品に相当する質量を設定せずに車体骨格モデル１のみを解析対象とした場合（比較例１）と、車体骨格モデル１に回転ドア構成部品モデルを組み合わせた車体モデル（図示なし）を解析対象とした場合（比較例２）についても剛性解析を行った。
【００５０】
本実施例では、まず、静ねじりを対象に剛性解析を行い、質量設定車体骨格モデル２３に設定された質量の影響を検討した。図８に荷重拘束条件を示す。荷重点（図８中Ａ）は車体のフロントサスペンションの取付位置であり、鉛直上向きの荷重（＝1000N）が与えられている。一方、拘束点は車体のフロントサスペンションの取付位置（図８中Ｂ）及びリアのサスペンション取付位置（図８中Ｃ及ぶＤ）とした。
【００５１】
静ねじりにおける剛性は、以下のように求めた平均ねじれ剛性により評価した。
まず、車体リアのサブフレーム取付位置（図８中ＣとＤ）を結ぶ直線を基準とし（角度0度）、荷重点（図８中Ａ）に荷重を与えた時の車体前方側から見た車体の傾斜角度を車体前後方向にわたって平均することにより平均傾斜角度を求める。そして、前記荷重点に与えた荷重を前記平均傾斜角度により除して平均ねじり剛性を求める。
【００５２】
図９に、本発明例における質量設定車体骨格モデル２３の変位の結果を示す。
図１０に、剛性解析の結果により得られた変位から求めた平均ねじり剛性及び剛性変化率を示す。ここで、剛性変化率は、車体骨格モデル１の剛性（比較例１）を基準として求めた平均ねじり剛性の相対変化であり、例えば、本発明例における剛性変化率は下式より求めた。
剛性変化率（%）＝（本発明例の平均ねじり剛性―比較例１の平均ねじり剛性）／比較例１の平均ねじり剛性×100
【００５３】
静ねじりを対象とした剛性解析においては、荷重拘束条件として拘束点が設定されているため、質量要素１１又は回転ドア構成部品に慣性力が作用せず、本発明例及び比較例２ともに車体骨格モデル１を解析対象とした比較例１とほぼ同じ平均ねじり剛性の結果となり、剛性変化率もわずかであった。
【００５４】
次に、走行状態にある自動車を想定した剛性解析において、慣性力を考慮することによる車体の剛性に及ぼす影響について検証した。
ここでは、走行状態にある自動車がレーンチェンジする場合を想定して、図１１に示すように、車体リア側のサブフレーム取付位置に４か所の荷重点を設定し（図１１中ＲＨ前、ＬＨ前、ＲＨ後、ＬＨ後）、各荷重点に車幅方向に1000Nの荷重を与えて剛性解析を行い、該荷重を各荷重点における変位で除した値を車体の剛性として求めた。
【００５５】
上記の静ねじりと同様に、回転ドア構成部品の質量に相当する質量を設定した場合（本発明例）、車体骨格モデル１のみを解析対象とした場合（比較例１）、回転ドア構成部品モデルを組み合わせた車体モデルを解析対象とした場合（比較例２）について検討した。
【００５６】
図１２に、本発明例、比較例１及び比較例２における変位及び剛性変化率の結果を示す。剛性変化率は、上述の静ねじりにおける剛性変化率と同様、車体骨格モデル１を解析対象として求めた剛性（比較例１）を基準として求めた。
【００５７】
本発明例において、回転ドア構成部品の質量に相当する質量を有する質量要素１１に対して慣性力が作用し、該慣性力が剛体要素１５を介して質量設定車体骨格モデル２３へと伝達されるため、回転ドア構成部品を考慮していない比較例１に比べて本発明例の変位が約30%大きくなり、その結果として剛性が約20%低下した。さらに、本発明例は、回転ドア構成部品モデルをそのまま考慮した比較例２における変位及び剛性変化率と概ね一致する結果を示し、本発明例の結果が妥当であることが分かる。
【００５８】
さらに、自動車の様々な走行状態に対応する荷重条件に対して本発明に係る車体の剛性解析方法を適用した。
ここでは、車体のフロント側又はリア側に荷重を与え、前述した静ねじり及びレーンチェンジを想定した剛性解析と同様、回転ドア構成部品の質量に相当する質量を設定した場合（本発明例）、車体骨格モデル１のみを解析対象とした場合（比較例１）、回転ドア構成部品モデルを組み合わせた車体モデルを解析対象とした場合（比較例２）について本発明に係る剛性解析方法を用いて剛性解析を行った。
【００５９】
図１３に、車体のフロント側に荷重を与えた荷重条件を示す。
図１３（ａ）に示すフロント曲げは、車体の右側及び左側のフロントサスペンション取付位置（図１３（ａ）中ＲＨ及びＬＨ）の双方に鉛直方向上向きの荷重を与えたものである。
図１３（ｂ）に示すフロントねじりは、車体の右側及び左側のフロントサスペンション取付位置（図１３（ｂ）中ＲＨ及びＬＨ）の一方に鉛直方向上向きの荷重を、他方に鉛直方向下向きの荷重を与えたものである。
図１３（ｃ）に示すフロント片輪ねじりは、車体の右側及び左側のフロントサスペンション取付位置（図１３（ｃ）中ＲＨ又はＬＨ）のいずれか一方に鉛直方向上向きの荷重を与えたものである。
図１３（ｄ）に示すフロント横曲げは、車体フロント側にあるサブフレーム取付位置（図１３（ｄ）中ＲＨ前、ＬＨ前、ＲＨ後及びＬＨ後）に車幅方向左向き又は右向きに荷重を与えたものである。
【００６０】
図１４に、本発明例における剛性解析により得られた変位の結果を、図１５に、本発明例及び比較例２の剛性変化率に示す。
図１５における曲げ及び横曲げはそれぞれ図１３（ａ）及び図１３（ｄ）に示す荷重条件に対応し、これらの剛性変化率は、各荷重点における変位を各荷重点の荷重で除して求めた剛性について、当該剛性と比較例１の剛性との差を比較例１の剛性で除すことにより、比較例１における剛性を基準として求めたものである。
【００６１】
又、図１５におけるねじり及び片輪ねじりはそれぞれ図１３（ｂ）及び図１３（ｃ）に示す荷重条件に対応し、各荷重条件における剛性変化率は以下のように求めた。
まず、車体リアのサブフレーム取付位置を結ぶ直線を基準とし（角度0度）、荷重点（図１３中ＲＨ及び／又はＬＨ）に荷重を与えた時の車体前方側から見た車体の傾斜角度を車体前後方向にわたって平均することにより平均傾斜角度を求める。そして、前記荷重点に与えた荷重を前記平均傾斜角度により除して平均ねじり剛性を求める。
さらに、当該平均ねじり剛性と比較例１の平均ねじり剛性との差を比較例１の平均ねじり剛性で除すことにより、比較例１における平均ねじり剛性を基準として剛性変化率を求める。
【００６２】
また、図１５において、ねじり（逆向き）とは、図１３（ｂ）に示す荷重点（ＲＨ及びＬＨ）に与えられた荷重方向と逆向きに荷重を与えた場合の結果である。同様に、図１５における横曲げ（逆向き）は、図１３（ｄ）に示す荷重点（ＲＨ前、ＬＨ前、ＲＨ後、ＬＨ後）に与えられえた荷重方向と逆向きに荷重を与えた場合の結果である。
【００６３】
図１６に、図１３に示す各荷重条件の下で本発明例と比較例２により得られた剛性値の相関及び本発明例と比較例２により得られた剛性変化率の相関を示す。図１６において、x軸は本発明例により得られた剛性値又は剛性変化率、y軸は比較例２により得られた剛性値又は剛性変化率である。
【００６４】
本発明例における剛性値及び剛性変化率とも、回転ドア構成部品をそのままモデル化して剛性解析を行った比較例２における剛性値及び剛性変化率とほぼ1:1の高い相関（R2＝1.000及び0.993）を示している。
【００６５】
図１５及び図１６より、各荷重条件において、本発明例は回転ドア構成部品をそのままモデル化した比較例２の剛性変化率と良好に一致することが示された。
【００６６】
次に、車体リア側に荷重を与えた場合についても剛性解析を行った。図１７に、車体リア側に荷重を与えた場合の荷重条件を示す。
図１７（ａ）に示すリア曲げは、車体の右側及び左側のリアサスペンション取付位置（図１７（ａ）中ＲＨ及びＬＨ）の双方に鉛直方向上向きの荷重を与えたものである。
図１７（ｂ）に示すリアねじりは、車体の右側及び左側のリアサスペンション取付位置（図１７（ｂ）中ＲＨ及びＬＨ）の一方に鉛直方向上向きの荷重を、他方に鉛直方向下向きの荷重を与えたものである。
図１７（ｃ）に示すリア片輪ねじりは、車体の右側及び左側のリアサスペンション取付位置（図１７（ｃ）中ＲＨ又はＬＨ）のいずれか一方に鉛直方向上向きの荷重を与えたものである。
図１７（ｄ）に示すリア横曲げは、車体リア側にあるサブフレーム取付位置（図１７（ｄ）中ＲＨ前、ＬＨ前、ＲＨ後及びＬＨ後）に車幅方向左向き又は右向きに荷重を与えたものである。
【００６７】
図１８に、本発明例における剛性解析により得られた変位の結果を、図１９に、比較例１を基準とする本発明例及び比較例２の剛性変化率を示す。
図１９における曲げ及び横曲げはそれぞれ図１７（ａ）及び図１７（ｄ）に示す荷重条件に対応し、これらの剛性変化率は、各荷重点における変位を各荷重点の荷重で除して求めた剛性について、当該剛性と比較例１の剛性との差を比較例１の剛性で除すことにより、比較例１における剛性を基準として求めたものである。
【００６８】
又、図１９におけるねじり及び片輪ねじりはそれぞれ図１７（ｂ）及び図１７（ｃ）に示す荷重条件に対応し、各荷重条件における剛性変化率は以下のように求めた。
まず、車体のフロントサスペンション取付位置を結ぶ直線を基準とし（角度0度）、荷重点（図１７中ＲＨ及び／又はＬＨ）に荷重を与えた時の車体前方側から見た車体の傾斜角度を車体前後方向にわたって平均することにより平均傾斜角度を求める。そして、前記荷重点に与えた荷重を前記平均傾斜角度により除して平均ねじり剛性を求める。
さらに、当該平均ねじり剛性と比較例１の平均ねじり剛性との差を比較例１の平均ねじり剛性で除すことにより、比較例１における平均ねじり剛性を基準として剛性変化率を求める。
【００６９】
また、図１９において、ねじり（逆向き）とは、図１７（ｂ）に示す荷重点（ＲＨ及びＬＨ）に与えられた荷重方向と逆向きに荷重を与えた場合の結果である。同様に、図１９における横曲げ（逆向き）は、図１７（ｄ）に示す荷重点（ＲＨ前、ＬＨ前、ＲＨ後、ＬＨ後）に与えられえた荷重方向と逆向きに荷重を与えた場合の結果である。
【００７０】
図２０に、図１７に示す各荷重条件の下で本発明例と比較例２により得られた剛性値の相関及び本発明例と比較例２により得られた剛性変化率の相関を示す。図２０において、x軸は本発明例により得られた剛性値又は剛性変化率、y軸は比較例２により得られた剛性値又は剛性変化率である。
【００７１】
本発明例における剛性値及び剛性変化率とも、回転ドア構成部品をそのままモデル化して剛性解析を行った比較例２における剛性値及び剛性変化率とほぼ1:1の高い相関（R2＝0.9998及び0.993）を示している。
図１９及び図２０より、各荷重条件において、本発明例は回転ドア構成部品をそのままモデル化した比較例２と比べて良好に一致することが示され、本発明に係る剛性解析方法が有効であることが示された。
【００７２】
以上より、本発明に係る車体の剛性解析方法により、自動車の艤装品又は蓋物を固定又は連結する固定連結部を有する自動車の車体骨格モデルにおいて、艤装品又は蓋物に相当する質量を設定し、自動車の走行時において前記艤装品又は蓋物に作用する慣性力を考慮して剛性解析を行うことにより、走行状態における車体骨格の剛性を精度良く求めることができることが実証された。
【符号の説明】
【００７３】
１  車体骨格モデル
３  固定連結部
３ａ  ヒンジ（上側）
３ｂ  ヒンジ（下側）
３ｃ  ストライカー
１１  質量要素
１５  剛体要素
１７  はり要素
２１  質量設定車体骨格モデル
２３  質量設定車体骨格モデル
４１  剛性解析装置
４３  表示装置
４５  入力装置
４７  記憶装置
４９  作業用データメモリ
５０  演算処理部
５１  質量設定車体骨格モデル生成部
５３  剛性解析部
６０  車体骨格モデルファイル
【図１】
2017068320.tif 000003
【図４】
2017068320.tif 000004
【図７】
2017068320.tif 000005
【図１０】
2017068320.tif 000006
【図１２】
2017068320.tif 000007
【図１５】
2017068320.tif 000008
【図１６】
2017068320.tif 000009
【図１９】
2017068320.tif 000010
【図２０】
2017068320.tif 000011
【図２】
2017068320.tif 000012
【図３】
2017068320.tif 000013
【図５】
2017068320.tif 000014
【図６】
2017068320.tif 000015
【図８】
2017068320.tif 000016
【図９】
2017068320.tif 000017
【図１１】
2017068320.tif 000018
【図１３】
2017068320.tif 000019
【図１４】
2017068320.tif 000020
【図１７】
2017068320.tif 000021
【図１８】
2017068320.tif 000022