(57)【要約】【課題】サスペンションの挙動を簡易にシミュレーションする技術を提供する。【解決手段】タイヤの挙動シミュレーション装置において、ストローク量設定部は、車両のサスペンションを構成する各部品の挙動解析用モデルを用いて挙動解析を実行する際に左右のタイヤを同位相で動かすストローク量を設定する。解析実行部２８は、設定されたストローク量の範囲で左右のタイヤを同位相に動かした場合の挙動解析を実行する。タイヤ接地点荷重算出部２９は、挙動解析の結果に基づいて設定されたストローク量の範囲におけるフルバウンド時のタイヤ接地点荷重およびフルリバウンド時のタイヤ接地点荷重を算出する。解析実行部２８は、作成されたモデルを用いて、左右のタイヤの一方にフルバウンド時のタイヤ接地点荷重を負荷し、左右のタイヤの他方にフルリバウンド時のタイヤ接地点荷重を負荷した場合のタイヤの挙動解析を実行する。【選択図】図１
2009175974.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両のサスペンションを構成する各部品の挙動解析用モデルを用いて挙動解析を実行する際に左右のタイヤを同位相で動かすストローク量を設定するストローク量設定部と、
前記設定されたストローク量の範囲で左右のタイヤを同位相に動かした場合の挙動解析を実行する第１解析実行部と、
挙動解析の結果に基づいて前記設定されたストローク量の範囲におけるフルバウンド時のタイヤ接地点荷重およびフルリバウンド時のタイヤ接地点荷重を算出するタイヤ接地点荷重算出部と、
作成されたモデルを用いて、左右のタイヤの一方に前記フルバウンド時のタイヤ接地点荷重を負荷し、左右のタイヤの他方に前記フルリバウンド時のタイヤ接地点荷重を負荷した場合のタイヤの挙動解析を実行する第２解析実行部と、
を備えることを特徴とするタイヤの挙動シミュレーション装置。
【請求項２】
車両のサスペンションを構成する各部品の挙動解析用モデルを用いて挙動解析を実行する際に左右のタイヤを同位相で動かすストローク量をユーザの入力によって設定する機能と、
前記設定されたストローク量の範囲で左右のタイヤを同位相に動かした場合の挙動解析を実行する機能と、
挙動解析の結果に基づいて前記設定されたストローク量の範囲におけるフルバウンド時のタイヤ接地点荷重およびフルリバウンド時のタイヤ接地点荷重を算出する機能と、
作成されたモデルを用いて、左右のタイヤの一方に前記フルバウンド時のタイヤ接地点荷重を負荷し、左右のタイヤの他方に前記フルリバウンド時のタイヤ接地点荷重を負荷した場合のタイヤの挙動解析を実行する機能と、
をコンピュータに実現させることを特徴とするタイヤの挙動シミュレーションプログラム。
【請求項３】
車両のサスペンションを構成する各部品の挙動を解析する挙動解析装置によって実行されるタイヤの挙動シミュレーション方法であって、
前記各部品の挙動解析用モデルを用いて挙動解析を実行する際に左右のタイヤを同位相で動かすストローク量を設定する工程と、
前記設定されたストローク量の範囲で左右のタイヤを同位相に動かした場合の挙動解析を実行する工程と、
挙動解析の結果に基づいて前記設定されたストローク量の範囲におけるフルバウンド時のタイヤ接地点荷重およびフルリバウンド時のタイヤ接地点荷重を算出する工程と、
前記挙動解析用モデルを用いて、左右のタイヤの一方に前記フルバウンド時のタイヤ接地点荷重を負荷し、左右のタイヤの他方に前記フルリバウンド時のタイヤ接地点荷重を負荷した場合のタイヤの挙動解析を実行する工程と、
を含むことを特徴とするタイヤの挙動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、サスペンション等の車両の挙動をシミュレーションする技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
コンピュータの発達とともに、車両の設計においても数値解析によるシミュレーションが多用されるようになってきている。例えば、特許文献１には、入力データから出力値を求めるために必要となる内部計算値を、任意の値に変更可能とすることにより、出力値がマスターデータと適合しない要因の解析を容易とする車両挙動シミュレーション装置が開示されている。また、特許文献２には、車両のシミュレーション方法で用いられる車両本体モデルを、剛体からなりかつそれぞれ少なくとも一つのサスペンションモデルが取り付けられた第１の部分、第２の部分と、第１の部分と第２の部分とを相対移動可能に継ぐ継手モデルとを含む構成とした技術が開示されている。
【特許文献１】特開２００７−２５９２２号公報
【特許文献２】特開２００３−３３０９９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、サスペンションの機構解析の目的の一つとして、タイヤとボデーとの干渉を防止しつつより好ましいサスペンション特性の設計をすることが挙げられる。このような機構解析において、例えば、タイヤ中心点から所定の設計値のストローク量だけ上下方向に強制変位させた場合にタイヤとボデーが干渉するか否かを確認する、あるいは、タイヤ接地点に所定の荷重をかけることで変位したタイヤとボデーが干渉するか否かを確認する、という手法が考えられる。
【０００４】
しかしながら、前者においては、左右のタイヤが上下に同じ方向に動くいわゆる同位相の状態ではサスペンションのストローク量を比較的精度よく推定することができるものの、一方のタイヤが上方にバウンドし他方のタイヤが下方にリバウンドするいわゆる逆位相の状態では、アブソーバの伸縮量やバウンドストッパの変位量が左右異なるため、ストローク量を推定することは困難である。
【０００５】
また、後者においては、シミュレーションにおいて部材剛性、部品質量など部品ごとに正確にモデル化されていない場合、タイヤ接地点に同位相フルバウンドの設計値の最大荷重、最小荷重を負荷しても、設計通りの値までタイヤがストロークしない可能性がある。
【０００６】
このように、サスペンションモデルに全諸元が正確に反映されてない場合、特に逆位相のときの挙動は設計値から大きく離れる可能性がある。したがって、設計領域内でサスペンションが挙動するようなモデル諸元の合わせ込みが必要であるが、合わせ込みのたびにモデル諸元の再入力やサスペンションの挙動の再計算を行う必要があり、作業の煩雑化を招くことになる。
【０００７】
本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、サスペンションの挙動を簡易にシミュレーションする技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明のある態様のタイヤの挙動シミュレーション装置は、車両のサスペンションを構成する各部品の挙動解析用モデルを用いて挙動解析を実行する際に左右のタイヤを同位相で動かすストローク量を設定するストローク量設定部と、前記設定されたストローク量の範囲で左右のタイヤを同位相に動かした場合の挙動解析を実行する第１解析実行部と、挙動解析の結果に基づいて前記設定されたストローク量の範囲におけるフルバウンド時のタイヤ接地点荷重およびフルリバウンド時のタイヤ接地点荷重を算出するタイヤ接地点荷重算出部と、作成されたモデルを用いて、左右のタイヤの一方に前記フルバウンド時のタイヤ接地点荷重を負荷し、左右のタイヤの他方に前記フルリバウンド時のタイヤ接地点荷重を負荷した場合のタイヤの挙動解析を実行する第２解析実行部と、を備える。
【０００９】
本発明の別の態様は、タイヤの挙動シミュレーションプログラムである。このプログラムは、車両のサスペンションを構成する各部品の挙動解析用モデルを用いて挙動解析を実行する際に左右のタイヤを同位相で動かすストローク量をユーザの入力によって設定する機能と、前記設定されたストローク量の範囲で左右のタイヤを同位相に動かした場合の挙動解析を実行する機能と、挙動解析の結果に基づいて前記設定されたストローク量の範囲におけるフルバウンド時のタイヤ接地点荷重およびフルリバウンド時のタイヤ接地点荷重を算出する機能と、作成されたモデルを用いて、左右のタイヤの一方に前記フルバウンド時のタイヤ接地点荷重を負荷し、左右のタイヤの他方に前記フルリバウンド時のタイヤ接地点荷重を負荷した場合のタイヤの挙動解析を実行する機能と、をコンピュータに実現させる。
【００１０】
本発明の更に別の態様は、タイヤの挙動シミュレーション方法である。この方法は、車両のサスペンションを構成する各部品の挙動を解析する挙動解析装置によって実行されるタイヤの挙動シミュレーション方法であって、前記各部品の挙動解析用モデルを用いて挙動解析を実行する際に左右のタイヤを同位相で動かすストローク量を設定する工程と、前記設定されたストローク量の範囲で左右のタイヤを同位相に動かした場合の挙動解析を実行する工程と、挙動解析の結果に基づいて前記設定されたストローク量の範囲におけるフルバウンド時のタイヤ接地点荷重およびフルリバウンド時のタイヤ接地点荷重を算出する工程と、前記挙動解析用モデルを用いて、左右のタイヤの一方に前記フルバウンド時のタイヤ接地点荷重を負荷し、左右のタイヤの他方に前記フルリバウンド時のタイヤ接地点荷重を負荷した場合のタイヤの挙動解析を実行する工程と、を含む。
【００１１】
これらの態様によると、挙動解析用モデルに各部品の全設計諸元が正確に反映されていなくても、車両の設計上規定されているストローク量の範囲で左右のタイヤを同位相に動かした場合の挙動解析の結果、例えば、タイヤ接地点荷重に基づいて左右のタイヤを逆位相に動かした場合の挙動が求められる。これにより、設計諸元としての逆位相のストローク値が分からなくても、設計思想に沿ったサスペンションの機構解析を行うことが可能となる。
【００１２】
なお、本発明を方法、装置、システム、記録媒体、コンピュータプログラムにより表現したもの、それらの表現を入れ替えたもの、本発明の処理の順序を入れ替えたものなどもまた、本発明の態様として有効である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、サスペンションの挙動を簡易にシミュレーションすることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための最良の形態について詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を適宜省略する。
【００１５】
本発明におけるシミュレーション技術を適用することが可能なサスペンションとしては、リアサスペンションであってもフロントサスペンションであってもその方式が特に限定されるわけではない。詳述すると、左右のタイヤが共に同位相でバウンドおよびリバウンドするだけでなく、左右のタイヤの一方がバウンドし他方がリバウンドする逆位相の状態になり得るサスペンション構造であれば本実施形態に係るシミュレーション技術を適用することが可能である。以下では、トレーリングアームを有する一般的なリアサスペンションを解析対象として説明する。
【００１６】
通常、サスペンションの機構解析をする際には、同位相は、タイヤ接地点のストローク量、逆位相はタイヤ接地点に設計値の荷重を負荷し機構解析を行う。しかし、サスペンションモデルに全設計諸元が反映されているわけではないため、逆位相の挙動は設計値通りにはならない。したがって、設計領域を挙動するようなサスペンションモデルの設計諸元の合わせ込みが必要となるが、反復計算を行う必要があり実際には困難なことが多い。そこで、本発明者は、サスペンションモデルを正確に合わせ込む方法ではなく、計算方法と計算条件の合わせ込みによる手順を考案した。
【００１７】
図１は、本実施の形態に係る車両の挙動シミュレーション装置の概略構成を示す図である。ここに示す各ブロックは、ハードウェア的には、コンピュータのＣＰＵやメモリをはじめとする素子や電気回路で実現でき、ソフトウェア的にはコンピュータプログラム等によって実現されるが、ここでは、それらの連携によって実現される機能ブロックとして描いている。したがって、これらの機能ブロックはハードウェア、ソフトウェアの組合せによっていろいろなかたちで実現できることは、当業者には理解されるところである。
【００１８】
ＣＡＤシステム１０は、挙動解析システムと連携可能であるＣＡＤ（Computer Aided Design）であり、一例として、Dassault Systemes社（フランス）製のＣＡＴＩＡを利用できる。また、挙動解析システム２０は、ＣＡＤシステム上で動作するように構築され、解析モデルの構築、挙動解析の実行、アニメーション等の処理をＣＡＤシステム上で実施できるシステムであり、一例として、ＭＳＣ社（アメリカ）製のAdams/Carを利用できる。なお、挙動解析システムの一部がＣＡＤシステム内に構築されていなくてもよい。
【００１９】
形状データ格納部１２は、ＣＡＤシステムを用いて作成されたソリッドモデルなどの形状モデルのデータが格納されている。距離測定部１４は、形状モデルのデータを利用し、部品間の最小距離を算出する。ＣＡＤ上での部品間の距離測定および干渉判定は当業者には周知なので、詳細な説明を省略する。
【００２０】
モデル作成部２２は、解析対象であるサスペンションを構成する部品について、挙動解析用のモデルをユーザからの指示にしたがって作成する。作成されたモデルは、モデル格納部２４に保持される。条件受付部２６は、前述の各部品の挙動解析用モデルを用いて挙動解析を実施するためにユーザ端末４０から入力される条件を受け付ける。本実施の形態では、バウンド範囲、すなわち左右のタイヤを同位相で上下方向に移動可能な範囲としてのストローク量が設定される。
【００２１】
解析実行部２８は、モデル格納部２４に格納されたモデルに対して条件受付部２６に入力された条件を与えたときの各部品の位置関係を解析する挙動解析を実行する。本実施の形態においては、前述の設定されたストローク量の範囲で左右のタイヤを同位相に動かした場合の挙動解析を実行する。このような挙動解析は当業者には周知なので、詳細な説明を省略する。
【００２２】
アニメーション表示部３０は、形状データ格納部１２内の形状モデルのデータを読み出し、解析実行部２８による左右のタイヤが同位相で変位した場合の挙動解析の結果と紐付けして、形状モデルの各部品を動かすアニメーションを作成し、ユーザ端末４０に出力する。規制領域が設定された場合には、バウンド量が規制領域にかからない範囲で変化させるようにする。
【００２３】
干渉評価部３２は、距離測定部１４で測定された部品間の距離を参照し、その距離がゼロとなったときに、部品間で接触が生じたと判定する。規制領域設定部３４は、干渉評価部３２により部品が干渉したと判定されたときのバウンド量を記録し、干渉により現実のサスペンションでは移動し得ない範囲である規制領域を設定する。
【００２４】
タイヤ接地点荷重算出部２９は、挙動解析の結果に基づいて条件受付部２６で設定されたストローク量の範囲におけるフルバウンド時のタイヤ接地点荷重およびフルリバウンド時のタイヤ接地点荷重を算出し、その結果をユーザ端末４０へ出力する。ユーザは、その結果を参照して、左右のタイヤの一方に算出されたフルバウンド時のタイヤ接地点荷重を負荷し、左右のタイヤの他方に算出されたフルリバウンド時のタイヤ接地点荷重を負荷するという条件を入力し、条件受付部２６はその条件を受け付ける。解析実行部２８は、その条件において再度挙動解析を実行する。なお、タイヤ接地点荷重算出部２９は、算出したタイヤ接地点荷重の値を直接解析実行部２８へ出力してもよい。
【００２５】
また、アニメーション表示部３０は、形状データ格納部１２内の形状モデルのデータを読み出し、解析実行部２８による左右のタイヤが逆位相で変位した場合の挙動解析の結果と紐付けして、形状モデルの各部品を動かすアニメーションを作成し、ユーザ端末４０に出力する。これにより、挙動解析用モデルに各部品の全設計諸元が正確に反映されていなくても、車両の設計上規定されているストローク量の範囲で左右のタイヤを同位相に動かした場合の挙動解析の結果から算出されるタイヤ接地点荷重に基づいて左右のタイヤを逆位相に動かした場合のストローク値が求められる。その結果、逆位相のストローク値が分からなくても、設計思想に沿ったサスペンションの機構解析を行うことが可能となる。
【００２６】
図２は、本実施の形態に係るサスペンションの挙動解析のフローチャートである。図３は、挙動解析の際に左右のタイヤを同位相で変位させた場合のサスペンションの動きを模式的に示した図である。図４は、挙動解析の際に左右のタイヤを逆位相で変位させた場合のサスペンションの動きを模式的に示した図である。
【００２７】
まずＣＡＤシステム１０において、サスペンションの実物に相当する形状の形状モデルを作成する（Ｓ１０）。この形状モデルは後述する干渉評価の際に使用される。次に、モデル作成部２２は、挙動解析用のサスペンションモデルを作成する（Ｓ１２）。作成された挙動解析モデルは、モデル格納部２４に格納される。
【００２８】
ユーザは、ユーザ端末４０を用いて、Ｓ１２で作成されたモデルを用いて挙動解析をするための数値条件を入力する（Ｓ１４）。ここで入力される条件としては、バウンド範囲を定める設計諸元に基づいた左右タイヤが同位相の場合のストローク量Ａｐａｒａである。ここで、設計諸元とは、例えば、タイロッドエンド位置、接地点位置、ホイール回転軸位置など、サスペンション特性に影響を与えうる車両の部材の位置や所定の基準位置が含まれる。
【００２９】
解析実行部２８は、モデルと数値条件を使用して、挙動解析を実行する（Ｓ１６）。これにより、サスペンションシステムの所定の点の移動可能範囲、一般的には、タイヤの車軸中心の移動可能範囲での挙動がシミュレーションされる。
【００３０】
アニメーション表示部３０は、図３に示すように、挙動解析の結果に基づき各部品の動きをアニメーション表示する（Ｓ１８）。例えば、アニメーション表示部３０は、フルバウンドとフルリバウンドの間で種々の値に変化させたときのアニメーションを表示する。ストローク量Ａｐａｒａは、左右タイヤが同位相でフルバウンドしてもタイヤとボデーが干渉しない設計諸元として定められているため、この段階では規制領域は設定されていない。
【００３１】
また、解析実行部２８により挙動解析が実行されると、タイヤ接地点荷重算出部２９は、挙動解析の結果に基づいて、設定されたストローク量Ａｐａｒａの範囲におけるフルバウンド時のタイヤ接地点荷重Ｆｚ’ｍａｘおよびフルリバウンド時のタイヤ接地点荷重Ｆｚ’ｍｉｎを算出し（Ｓ２０）、ユーザ端末４０に結果を表示する。
【００３２】
ユーザは、ユーザ端末４０を用いて、算出されたフルバウンド時のタイヤ接地点荷重Ｆｚ’ｍａｘおよびフルリバウンド時のタイヤ接地点荷重Ｆｚ’ｍｉｎを入力する（Ｓ２２）。解析実行部２８は、図４に示すように、左右のタイヤの一方にフルバウンド時のタイヤ接地点荷重Ｆｚ’ｍａｘを負荷し、左右のタイヤの他方にフルリバウンド時のタイヤ接地点荷重Ｆｚ’ｍｉｎを負荷した場合の逆位相の挙動解析を実行する（Ｓ２４）。これにより、逆位相のストローク値Ａ’ｏｐｏが得られる。
【００３３】
ユーザは、アニメーションを見ながら、部品と部品の間に十分な間隙が確保されているか否かを確認する間隙評価を目視で行うことができる（Ｓ２６）。
【００３４】
以上説明したように、本実施の形態によれば、左右のタイヤの一方がフルバウンド、他方がフルリバウンドとなる状態を発生させる荷重を、サスペンションモデルの合わせ込みを含んだ収束計算をせずとも、一回の予備計算で求めることができる。また、逆位相の設計ストローク値Ａ’ｏｐｏを作図により求めなくても、設計思想に沿ったサスペンションの機構解析を行える。また、同位相ストローク量Ａｐａｒａより設計値狙いの挙動を得られるタイヤ接地点荷重（Ｆｚ’ｍｉｎ／Ｆｚ’ｍａｘ）を算出することで、モデルを変更せずに逆位相のタイヤの挙動計算をすることが可能となる。
【００３５】
本実施の形態による挙動シミュレーションは、モデルの合わせ込みではないので、部材変更などによって重量や剛性が代わっても、左右のタイヤが同位相のフルバウンド／フルリバウンドする際のストローク量が分かれば、その都度モデルの合わせ込みの反復計算をしなくても逆位相のストローク値を求めることができる。
【００３６】
以上、本発明を上述の実施の形態を参照して説明したが、本発明は上述の実施の形態の例に限定されるものではなく、当業者の知識に基づいて各種の設計変更等の変形を実施の形態に対して加えることも可能であり、そのような変形が加えられた実施の形態も本発明の範囲に含まれうる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本実施の形態に係る車両の挙動シミュレーション装置の概略構成を示す図である。
【図２】本実施の形態に係るサスペンションの挙動解析のフローチャートである。
【図３】挙動解析の際に左右のタイヤを同位相で変位させた場合のサスペンションの動きを模式的に示した図である。
【図４】挙動解析の際に左右のタイヤを逆位相で変位させた場合のサスペンションの動きを模式的に示した図である。
【符号の説明】
【００３８】
１０  ＣＡＤシステム、  １２  形状データ格納部、  １４  距離測定部、  ２０  挙動解析システム、  ２２  モデル作成部、  ２４  モデル格納部、  ２６  条件受付部、  ２８  解析実行部、  ２９  タイヤ接地点荷重算出部、  ３０  アニメーション表示部、  ３２  干渉評価部、  ３４  規制領域設定部、  ４０  ユーザ端末。
【図１】
2009175974.tif 000003
【図２】
2009175974.tif 000004
【図３】
2009175974.tif 000005
【図４】
2009175974.tif 000006