論文・セミナー

論文・セミナー

発表論文

自動車技術会

  • 自動車技術会 2023年 秋季大会2023-10
    シャフトの自転影響を考慮したR-S連成原理によるギヤノイズ解析の提案

    パワーユニットの電動化,高回転化に伴い,駆動系ギヤノイズ解析の重要性は従来に増して高まっている. 従来手法はシャフトの自転を無視しているため予測精度に課題がある.
    本発表ではシャフト自転を考慮したR-S連成原理を応用し,精度の向上と同時にサイドバンド振動の予測が可能な新しいギヤノイズ解析手法を提案する.

  • 自動車技術会 2023年 秋季大会2023-10
    ユニットモードを利用した伝達経路分析

    基本的に腹が1つのモードを考え,これをユニットモードと呼ぶ.評価応答に相関のあるエネルギーをユニットモード座標で評価したものをパワーフローと呼ぶ. これを視覚化すると,加振点付近から評価点付近のモードに伝達する経路図を描くことができる. パワーフローの考え方と車体を伝達する振動に適用した例を紹介する.

  • 自動車技術会 2023年 春季大会2023-05
    機械学習によるドライビングシミュレータ向けリアルタイムモデルの研究

    ドライビングシミュレータに搭載する車両モデルは,リアルタイム性が必須であるため官能評価に必要な自由度を確保できない課題がある.
    また,その構築には多大な工数を要する. リアルタイム性と精度の両立や構築コスト低減を目的に,リアルタイム性の無い車両モデルや走行試験データを機械学習でモデル化する手法を示す.

  • 自動車技術会 SETC2022 2022-10
    Unique Theory of the Operating Engine Simulation to Investigate the Noise/Vibration Mechanism

      When an engine is running, a rotating crankshaft and non-rotating (stationary) engine housing are coupled dynamically. To predict such dynamical phenomenon, CAE simulation with using a time domain kinematic mechanism software is commonly used. However, estimating engine noise and vibration takes long computational time.
       We proposed a unique frequency domain simulation theory which solves an elastic vibration of both a rotating crankshaft and a stationary engine housing simultaneously. Coupling crankshaft and engine housing in frequency domain enables to analyze an operating engine elastic vibration in a short time.
       Our benchmark test found this new analysis method is 100+ times faster than the legacy time domain method. Furthermore, the proposed method has the similar prediction accuracy of the engine vibration and radiation noise compared with the legacy simulation solver. The method is patented with #5352026 in Japan and implemented as a commercial software named 'ESTECH.PS-X'.
       This paper briefly reports followings; (1) a new theory of frequency domain solution with large scale finite element engine model to simulate operating engine vibrations, (2) unique modal base analysis methods to easily clarify a vibration mechanism, and (3) applications and use cases of proposed theory.

  • 自動車技術会 2022年 秋季大会2022-10
    6自由度仮想点を用いたコンポーネント・ベースTPA手法の構築

    6自由度仮想点を用いたTPAにより,直接計測が困難な入力点からの伝達力やユニットの起振力をblocked forceで代用することができる.本稿では,アイドル振動時のドライブシャフトの伝達力及びパワープラントの起振力を上記手法により推定し,実測値とTPAシンセシスを比較することで結果の妥当性を示す.

  • 自動車技術会 2022年 秋季大会2022-10
    ユニットモードの抽出法と適用例

    モード形状が単純なユニットモードで伝達経路分析を行うと,一般的には把握が困難な振動メカニズムを明瞭に捉えることができる.このユニットモードを重要度の高いものから抽出する方法について紹介する.また車両FEモデルに適用しユニットモードの固有値変更で経路の変更を行い,ロードノイズを低減する例を紹介する.

  • 自動車技術会 2021年秋季大会2021-10
    電動化パワーユニットの多岐にわたるNV要求を同時に達成する構造最適化ツールの開発

    ハイブリッド車はコンベエンジンに比べて環境問題に対し有利であるが,NV事象の要求性能が多岐にわたり,電動化パワーユニット全体での最適設計は難しい.筆者らは最適設計支援ツールと機械学習を組み合わせた手法を電動駆動ユニットに適用し,エンジン振動騒音・ギヤ音・モータ音の低減要求を満たす構造最適化を実施した.

  • 自動車技術会 2021年秋季大会2021-10
    エンジン実稼働振動低減分析のためのエンゲージド固有モードの開発

    クランクの振動設計はフリーフリーの固有モードを基に行われている.しかし,フリーフリー状態と実稼働状態とに乖離があり,対策検討を難しくしている.本論文では,クランク実稼働状態を模擬した"エンゲージド固有モード"を提案し,このモードとブロックモードとを離間させることで容易に振動対策できることを示す.

  • 自動車技術会 2021年春季大会2021-5
    エネルギー最適制御理論を用いた緊急回避時における自動運転技術の開発

    交通事故予防は自動運転車で最も注目される点の一つであり,交通事故予防のための障害物回避は重要な技術である.
    本稿では,創発的な操舵により高い車両安定性を実現できるエネルギー最適制御を自動運転車両モデルに適用し,様々な路面状態における車両運動性への効果をシミュレーション上で検証した.

  • 自動車技術会 2021年春季大会2021-5
    ユニットモードの固有値変更による騒音低減手法の提案

    全系の動特性を最小単位のコンポネントモードの組み合わせとし,振動はこのモード間を伝達していくものと考える.この考えに基づけば振動メカニズムはこのモードを用いた伝達経路図として表すことができ,経路の変更は固有値の変更によって行うことができる.
    車両FEモデルに適用しロードノイズを低減する例を紹介する.

  • 自動車技術会 2021年春季大会2021-5
    後輪の接地性に着目した不整路旋回安定性の向上検討

    独立懸架式サスペンションは,1970年代に瞬間回転中心を活用する技術により大きく進化し,現在では基本技術が確立されている.しかし旋回時の対地キャンバー特性は非独立懸架式に対して劣る.
    本論文では,この特性を改善する独立懸架式リヤサスペンションを提案し,不整路旋回時の安定性が向上することを機構解析にて示す.

  • 自動車技術会 2020年秋季大会2020-10
    Modal Acoustic Transfer Vector(MATV)によるエンジン放射音予測の高速化

    筆者らはエンジン実稼働振動をモードベースで高速に解析する手法を開発し、エンジン数千仕様規模でのパラメータースタディなどに活用してきた。
    従来はジャーナル荷重や構造振動を評価していたが、構造-音響連成マトリクス(MATV)を拡張し、エンジン放射音の短時間評価を可能にした。

  • 自動車技術会 2019年秋季大会2019-10
    クランクシャフト有効伝達力寄与分析手法の開発

    クランクシャフトの振動はエンジン振動と密接な関係がある。しかしクランク特性がエンジン振動にどの程度、寄与しているか、またクランクとエンジン本体のどちらがより大きく寄与しているかを設計者が定量的に把握することは困難だった。
    今回、クランク伝達力に着目したCAEによる新たな分析手法を開発したので報告する。

  • 自動車技術会 2018年 春季大会2018-5
    車体剛性と操縦安定性に関する研究(第二報)

    前報は、車体に取り付けた補強部材が操縦安定性に及ぼす影響を、官能評価と計測データの機械学習などにより統計的に分析し要因を抽出した。本報では、走行時の車体補強による仕様間差を台上試験に置き換えた計測技術と、試験を模擬した解析技術を用いて、補強部材が操縦安定性に及ぼすメカニズムを明らかにした。

  • 自動車技術会 2017年春季大会
    CVTバリエーターチェーンのピッチシーケンス最適化による振動低減

    チェーン式CVTバリエーターでは、ロッカーピンの間隔(ピッチ長)が長いため多角形変位が大きく、リンク式に比べて振動が大きい。そのため本研究では、ピッチシーケンス(ピッチ長2種類の並び方)を効率よく最適化するアルゴリズムを開発し、チェーンノイズの評価値を2dB以上改善した。

  • 自動車技術会 2017年春季大会
    車体剛性と操安性に関する研究(第一報) -機械学習などによる操安性データの解析-

    車体剛性を向上する目的で、車体に補強部材を取り付けることにより車両の操安性が向上することは、経験的に知られている。しかし、この現象を工学的に厳密に把握されている例は少ない。本報告では補強部材取り付けによる影響を官能評価と計測データの機械学習分析などにより明らかにした。

  • 自動車技術会 2016年春季大会 2016-05
    コンポーネントモードの共振周波数変更による振動低減手法の提案

    異なるコンポーネントに共振周波数が近接するモードがある場合、これを離間して評価応答を改善することがある。本報告ではこの現象を説明可能な、評価応答に対するコンポーネントモードの感度を考える。更にこの指標を基に、共振周波数変更の効果を予測する手法を提案する。車両FEモデルに適用し本手法の実用性を示す。

  • 自動車技術会 2015年秋季大会 2015-10
    サスペンション,ステアリング系の摺動摩擦が操舵応答に及ぼす影響の予測 

    サスペンションやステアリング系における摺動摩擦の荷重依存性に着目した特性試験を実施し, 取得した摩擦特性を表現できるモデルを開発した. 摺動摩擦をモデル化した車両モデルを用いた操舵解析結果から, サスペンションとステアリング系の摺動摩擦が操舵応答に及ぼす影響を予測したので報告する.

  • 自動車技術会 2015年春季大会 2015-5
    主成分モード分析による主要振動メカニズムの把握

    著者は、動的応答をおおよそ再現しながら、固有モードよりも自由度を大幅に削減できる主成分モード分析を提案している。
    モード数の多い現象に本手法を適用すると、固有モード分析とは異なる明瞭なメカニズムを捉えることができる。これを二自由度モデルで理論検証し、実構造物のFEモデルに適用した事例を紹介する。

  • 自動車技術会 2014年春季大会
    周波数領域におけるエンジン実稼働振動解析手法の開発 (応用編)

      前報・理論編では, エンジン実稼働振動を周波数領域で解く新しい解析の原理について報告した.
      本報では理論編で展開した解析理論を, 自動車エンジンの開発業務で用いられる大規模モデルに適用するための高速な数値計算アルゴリズムの概要について報告する.
      また本理論を応用したエンジン振動の効率的な分析手法として, エンジン本体, およびクランクシャフト固有モードのエンジン本体振動に対する寄与を算出する方法について報告する.

  • 自動車技術会 2014年春季大会
    周波数領域におけるエンジン実稼働振動解析手法の開発 (理論編)

      軽量化と静粛化の両立が求められる自動車エンジン開発において,実稼働振動シミュレーションの重要性が高まっている.近年は主運動部品の弾性特性や軸受の油膜特性まで考慮した時間領域解法が発展を遂げており,多くの有用な情報が得られるようになってきた.一方,同手法は結果の分析が容易でないことや計算時間の長さが課題となっている.
      これに対し周波数領域解法は振動問題に特化した効率の良い計算手法である.回転体に適用する場合,回転体振動を静止座標系で見て解く手法と,回転体とともに定速回転する座標系で解く手法に分けられる.ただし,前者は回転体の軸対称性を前提とするためクランクシャフトのような複雑形状には適さず,後者は支持剛性の軸対称性を前提とするため,エンジン筐体側の形状や油膜軸受の異方性を考慮できないといった難点があった.
      本稿ではエンジン実稼働振動解析に適用可能な新しい周波数領域解法を提案する.エンジン筐体については静止座標系で,クランクシャフトについては回転座標系で運動方程式を立て,油膜軸受を介した両者の相互作用も定式化する.これにより油膜軸受の異方性やエンジン筐体とクランクシャフト両方の形状が考慮され,従来の周波数領域解法では扱えなかった,互いの振動が連成する現象をとらえることができる.さらに,時間領域解法と同等の計算結果をより短時間で得ることができる利点がある.

  • 自動車技術会 シンポジウム(No.07-13) 2013-12
    実車状態でのサスペンションブッシュ剛性同定手法の開発

     ロードノイズやこもり音などの対策を行う際に,伝達経路解析がしばしば行われる.伝達経路解析では対象を応答側(車体)と振動源側(エンジンやサスペンション)の二つのコンポーネントに分割する.そして,それらがばね(マウントやブッシュ)を介して結合しているシステムとして捉え,実稼働状態においてばねを介して振動源側から応答側へ伝達される力を求め寄与を算出する.この伝達力を求めるためには,一般的に二つの方法が用いられる.一つはブッシュやマウントの剛性値と実稼働状態におけるその相対変位からブッシュを伝達する内力を求める方法,もう一つは応答側コンポーネントの伝達関数マトリクスの逆行列を用いて伝達力を逆算する方法である.本研究では前者の相対変位を用いる方法で必要となるブッシュ剛性値を簡便に計測する手法の開発を目的とする.通常,これらの剛性はブッシュを単品に分解した状態で,動ばね試験機を用いて実稼働相当の静的なプリロードを負荷した計測が必要であり,サスペンションのように車体との結合点数が多い場合,それぞれのブッシュについて剛性を計測するために多くの労力が必要になる.実車状態のまま剛性を計測することができれば,動ばね試験機のような特殊な試験装置を必要とせず,ブッシュを単品に分解できない場合などにも剛性値を知ることできる.
     これまでに二つのコンポーネント間をつなぐ剛性を全体システムの特性から同定する方法として固有モードを利用する方法が提案されている.ただし,これらは比較的少ないモードで動特性を表現可能な対象物にその適用が限られる.
     本稿では,固有モードの抽出が難しい実車において,サスペンションと車体をインパクト加振して得た周波数応答関数より,直接的にサスペンションブッシュの剛性値を同定する手法を開発し,シミュレーションおよび実車で検証を行った内容を紹介する.

  • 自動車技術会 2013年秋季大会
    支持反力を含む周波数応答関数を用いたトリムドボディ慣性特性同定手法の開発
    従来、トリムドボディ等大型構造体の慣性特性計測には大型設備が必要な振子法等が一般的であり、加振による振動応答を用いる方法では構造体やその支持系の動特性が影響し高精度な同定が困難であった.
    本研究では、支持反力を外力として扱うことで、これらの課題を回避し慣性特性を簡便に精度良く同定する手法を開発した.
  • 自動車技術会 2013年秋季大会
    トランスミッション振動低減検討へのコンポーネントモード寄与分析の適用
    コンポーネントモード寄与分析により、アセンブリ状態の振動に対して寄与の高いコンポーネントのモード特定や、振動低減のための周波数配置検討が可能となる。
    本報告では、シャフトコンポーネントとケースコンポーネントのアセンブリで構成されるトランスミッションを例に、本手法による振動低減検討例を紹介する。
  • 自動車技術会 2013年春季大会
    慣性力を考慮した非線形サブモデリング解析手法の開発
     自動車部品は複雑な荷重及び振動下で使用されていることが多い。対象とする機械要素の実稼動中の応力を数値解析により精度良く予測するには、機械要素の運動や変形を再現する必要がある。一方、締結部品間の接触面は接触摩擦境界であり、力学的に非線形性の強い状態にある。従って、締結物の変形を精度良く予測するには、これらの非線形性を考慮した解析を行う必要がある。しかし、一般に非線形問題は多くの計算コストを要するため、モデル自由度が大きい機械要素全体の解析において、接触や塑性といった非線形性を積極的に導入することは現実的とは言い難い。
     籾井らは、ボルト締結物の実稼働中の運動や変形、接触や塑性といった非線形性を考慮しつつ、現実的な計算コスト内で、ボルトねじ部に生じる応力を予測するサブモデリング解析手法を構築し、自動車用エンジンへの適用を行った。しかしながら、上記手法では、実際の過渡応答現象に含まれている動的挙動の影響は考慮されておらず、その影響が支配的な変形モードは厳密には扱うことができなかった。
     そこで、より厳密な応力評価を目的として、全体系の動的挙動からサブモデル系内に生じる慣性力の影響を考慮する新しいサブモデリング解析手法を開発したので紹介する。
  • 自動車技術会 2013年春季大会
    実車状態でのサスペンションブッシュ剛性同定手法の開発
     ロードノイズやこもり音などの対策を行う際に,伝達経路解析がしばしば行われる.伝達経路解析では対象を応答側(車体)と振動源側(エンジンやサスペンション)の二つのコンポーネントに分割する.そして,それらがばね(マウントやブッシュ)を介して結合しているシステムとして捉え,実稼働状態においてばねを介して振動源側から応答側へ伝達される力を求め寄与を算出する.この伝達力を求めるためには,一般的に二つの方法が用いられる.一つはブッシュやマウントの剛性値と実稼働状態におけるその相対変位からブッシュを伝達する内力を求める方法,もう一つは応答側コンポーネントの伝達関数マトリクスの逆行列を用いて伝達力を逆算する方法である.本研究では前者の相対変位を用いる方法で必要となるブッシュ剛性値を簡便に計測する手法の開発を目的とする.通常,これらの剛性はブッシュを単品に分解した状態で,動ばね試験機を用いて実稼働相当の静的なプリロードを負荷した計測が必要であり,サスペンションのように車体との結合点数が多い場合,それぞれのブッシュについて剛性を計測するために多くの労力が必要になる.実車状態のまま剛性を計測することができれば,動ばね試験機のような特殊な試験装置を必要とせず,ブッシュを単品に分解できない場合などにも剛性値を知ることできる.
     これまでに二つのコンポーネント間をつなぐ剛性を全体システムの特性から同定する方法として固有モードを利用する方法が提案されている.ただし,これらは比較的少ないモードで動特性を表現可能な対象物にその適用が限られる.
     本稿では,固有モードの抽出が難しい実車において,サスペンションと車体をインパクト加振して得た周波数応答関数より,直接的にサスペンションブッシュの剛性値を同定する手法を開発し,シミュレーションおよび実車で検証を行った内容を紹介する.
  • 自動車技術会 2012年度 振動騒音部門委員会
    アセンブリモードからコンポーネントモードを抽出する手法の提案
  • 自動車技術会秋季学術講演会 2012-10
    ドラムブレーキ鳴きシュミレーションにおける精度向上の取り組み
  • 自動車技術会 論文集vol.43 No.5 2012-9
    フルビークル振動騒音解析を目指したコンポーネントモード寄与分析手法の開発

     自動車のNV 性能開発において,例えばサスペンションと車体から成るフルビークル解析モデルを用いると,車両としての性能を直接的に評価できる等の利点がある.また一般に, NV 性能の改善検討時に評価応答に対する構造固有モード寄与を算出することがある.これにより,評価応答に寄与の高いフルビークルの構造モードを特定できるため,効率よく改善検討ができる.しかし,フルビークル状態では車体やサスペ ンション等が連成しているため,求めたモード寄与を各コンポーネント単独のモードの寄与に分離することは出来ない.
     一方,車体やサスペンション等のコンポーネントの性能向 上により車両全体性能の向上に繋げることも有効である.その際はアセンブリ性能に対する各コンポーネントの寄与の把握が肝要である.アセンブリ目標に対するコンポーネント特性への割振りについては種々の検討例があるが,評価応 答に対するコンポーネントモード寄与に関する検討例はない.
     そこで本稿では,着目コンポーネントのモーダル差分構造 (Modal Differential Substructure:MDS)を用いた,アセンブリ評価応答に対するコンポーネントモード寄与算出手法を提案する.そして,提案法を簡易モデルに適用し,その有効性を示すと共に,評価応答低減を目的としたコンポーネントモードの固有値配置検討例を示す.最後に,フルビークルモデルに提案法を適用し,車室内音圧応答を車体モードの寄与とサスペンションモードの寄与に分離できることを示す.

  • 自動車技術会 春季学術講演会2012-05
    アセンブリモードからコンポネントモードを抽出する手法の提案

     著者は有限要素法による現構造の振動や騒音解析結果を利 用して,構造変更の効果を短時間で予測する手法を提案し, モーダル差分構造法と称した.更に他構造と結合する境 界点の静特性を表すGuyan の静縮約と組み合わせることで, 構造変更予測精度の向上を行った.
     この手法を応用すれば,車体など複雑構造物の有限要素法 による全体構造のモード(アセンブリモード)から,部分構 造の特性を求めることが可能である.本研究では,この特性 の直交化により,部分構造のモード(コンポネントモード) を抽出する手順を示す.また,アセンブリモードとコンポネ ントモードの関係をモードエネルギ分担率に着目して考察し, 従来手法との比較より,その妥当性と優位性を示す.

  • 自動車技術会 春季学術講演会2012-05
    ギヤノイズ特性最適化自動化手法の開発

     自動車の動力伝達系の歯車噛合いに起因するギヤノイズは、自動車車室内騒音の中では比較的周波数が高く、騒音レベルが低い場合でも品質上の問題となる場合がある。また、自動車開発における軽量化、低コスト化の要求は近年ますます強くなり、軽量化と低ギヤノイズという相反する要件を短時間で達成する開発手法が求められている。
     近年、有限要素法シミュレーションの拡張機能として多数の設計変数を同時に調整し、性能目標達成を検討する最適化手法(Topometry Optimization Method)が開発された。
     本発表では、上記最適化手法を組み込んだ有限要素法シミュレーションコードMSC.NASTRANを、ギヤノイズ特性の自動最適化検討に適用した内容について報告する。
     自動車の室内ギヤノイズはFigure 1 に示すように、様々な要因が絡み合って生成される。
     コンピュータシミュレーションを用いたギヤノイズシミュレーションでは、次に示すような要因毎、a)伝達誤差生成、b)ユニットダイナミクス、c)音響放射、d)固体伝播、の個別にシミュレーション、および低減検討を実施することが一般的である。

     本発表は、Figure 1 に示す要因のなかでHousing Dynamicsに焦点を当て、Topometry Optimization を適用することにより、RRマウンティング振動、またはユニットの放射音響パワーを制約条件、最小ケース重量を目的条件とした場合のトランスミッションケース肉厚の最適分布を自動探索した例を示す。 供試トランスミッションはFR車用マニュアルトランスミッションとし、エンジン、トランスミッション、プロペラシャフト、ディファレンシャルまでをモデル化範囲とした。

  • 自動車技術会 シンポジウム2011-12
    エンジン起振力パラメータの提案

     エンジンが発生する剛体起振力は,およそ150Hzまでのこもり音領域における主な車両起振源の一つであり,その予測は車両開発には欠かすことのできない技術となっている.
     著者らは,エンジン剛体起振力の定量的な予測のため市販の表計算ソフトにより,エンジンの主要諸元,エンジン回転数,および筒内圧波形を入力として,短時間で6 自由度剛体起振力,およびクランクシャフト入力トルクを予測する手法を開発してきた.同手法により求めたエンジン回転2次のトルク変動をFWD 車両機構解析モデルへ入力し,ドライブシャ フトトルク変動を予測した結果をFig.1に示す.実車測定された変動レベルを良好な精度で再現しており,低周波車両振動の入力予測手法としては,実用上十分な精度をもつと言える.

     本報告では,剛体起振力をさらに効率よく計算する新たな手法を提案する.同手法では,エンジン機種固有の振動特性を,運転条件に依存しない“起振力パラメータ”と称する定数により表す.これにより,機種間の特性比較や,エンジン諸元,筒内圧の検討が容易になる.また,諸元が未知のエンジンについても,パラメータの実験的同定により起振力予測が可能となる.2 章では起振力パラメータ導入までの理論的背景を示し,3 章,4 章では本手法の適用事例を紹介する.

  • 自動車技術会 2011年度 第10回振動騒音部門委員会2011-11
    フルビークル振動騒音解析におけるコンポーネントモード寄与分析手法の提案

    背景・目的
    ○短い開発期間の中で,車両の軽量 化と,音振性能の維持・向上が必要
    ○固有モード寄与分析を実施し, 効率的に対策
    ○アセンブリでの性能目標を,各コンポーネントの特性にカスケードする技術が求められている
    ○コンポーネントモード寄与分析手法を提案

  • 自動車技術会 2011年 秋季大会 学術講演会前刷
    フルビークル振動騒音解析におけるコンポーネントモード寄与分析手法の提案

     自動車のNV性能開発において,例えばサスペンションと車体で構成されるフルビークル解析モデルを用いることは,車両としての性能を直接的に評価できる等のメリットがある. また一般に,NV性能の改善検討時に,評価応答に対する構造固有モード寄与を算出することがある.これにより,評価応答に寄与の高いフルビークルの構造モードを特定できるため, 効率よく改善検討ができる.しかし,フルビークル状態では車体やサスペンション等が連成しているため,求めたモード寄与を,各コンポーネントの寄与に分離することは出来ない.
     一方,車両全体を車体やサスペンションなどのコンポーネ ントに分割し,個々の性能向上によって車両全体性能の向上に繋げることも有効な手段である.その際は,アセンブリ性能に対する各コンポーネントの寄与の把握が肝要である.アセンブリ目標に対するコンポーネント特性への割振りについては種々の検討がされているが,評価応答に対するコンポーネントモード寄与に着目して検討された例はない.
     そこで本稿では,着目コンポーネントのモーダル差分構造 (Modal Differential Substructure:MDS)を用いた,アセンブリ評価応答に対するコンポーネントモード寄与算出手法を提案する.そして,提案法を簡易モデルに適用し,その有効性を示すと共に,評価応答低減を目的としたコンポーネ ントモードの固有値配置検討例を示す.最後に,フルビークルモデルに提案法を適用し,車室内音圧応答を車体モードの寄与とサスペンションモードの寄与に分離できることを示す.

  • 自動車技術会 2011年 秋季大会
    据え切り操舵時ステアリング系入力予測解析モデルの開発
  • 自動車技術会 第3回振動騒音部門委員会 2010-9
    主成分を用いた伝達関数合成法
  • 自動車技術会 秋季学術講演会 2010-9
    エンジン起振力パラメータの提案

     エンジンが発生する剛体起振力は,およそ150Hz までのこもり音領域における主な車両起振源の一つであり,その予測は車両開発には欠かすことのできない技術となっている.
     著者らは,エンジン剛体起振力の定量的な予測のため市販の表計算ソフトにより,エンジンの主要諸元,エンジン回転数,および筒内圧波形を入力として,短時間で6 自由度剛体起振力,およびクランクシャフト入力トルクを予測する手法を開発してきた.同手法により求めたエンジン回転2次のトルク変動をFWD 車両機構解析モデルへ入力し,ドライブシャフトトルク変動を予測した結果をFig.1に示す.実車測定された変動レベルを良好な精度で再現しており,低周波車両振動の入力予測手法としては,実用上十分な精度をもつと言える.

     本報告では,剛体起振力をさらに効率よく計算する新たな手法を提案する.同手法では,エンジン機種固有の振動特性を,運転条件に依存しない“起振力パラメータ”と称する定数により表す.これにより,機種間の特性比較や,エンジン諸元,筒内圧の検討が容易になる.また,諸元が未知のエンジンについても,パラメータの実験的同定により起振力予測が可能となる.2 章では起振力パラメータ導入までの理論的背景を示し,3 章,4 章では本手法の適用事例を紹介する.

  • 自動車技術会 春季学術講演会 2010-5
    主成分を用いた伝達関数合成法

     自動車の振動騒音現象をシミュレーションで予測し設計段階の改善検討により開発期間・コストを削減する取り組みは,年々その適用範囲を広げてきている.コンピュータ環境やソフトウエアの高性能化によりスポット溶接の一つ,ボルトの一本までもモデル化する大規模詳細モデルが一般的になっており,完成車メーカーにおいては今後も,車両に関わるすべての部品を詳細モデル化していくことで予測精度向上を追求する試みが続くと予想される.
     一方,そのような取り組みの中においても,部品メーカーなどにおいて自社製品ではない部品であるため解析モデルが入手困難な場合や,既に存在する実物の特性を直接解析モデルに反映したいという要求もある.このような場合,伝達関数合成法などの部分構造合成法を利用した実験モデルとのハイブリッド解析を実施することで,解析精度の向上や解析工数の削減に役立てようという試みも行われている.
     伝達関数合成法は実験データを直接用いて数値モデルとの結合解析を行う際に有用な手法であるが,1)実験データに不可避的に含まれるノイズにより伝達マトリクスが特異になる場合がある.2)一般的に回転自由度の伝達関数は測定が難しく並進自由度のみで計算を実施するため精度低下を招く.3)結合が面接触で点結合では表現できない場合,伝達関数の計測が困難.4)近接した結合点間のように剛性が非常に高い場合,伝達マトリクスの特異性により誤差を生じやすい.5)結合点が多い場合は測定すべき伝達関数の数が多くなり計測作業が煩雑となる.などの実用上の問題点を持っている.1)に関しては特異値分解を用いた擬似逆行列を用いることで数値的な問題を回避する手法が提案されている(2).2)および3)に対して,著者らは結合部分が剛表面であると仮定できる場合には,結合面代表点における6自由度の伝達関数マトリクスを同定することで,実用性および精度を向上させる手法を提案した.
     本稿では4)に対して,伝達関数の主成分分析結果から得られる変形パターンを利用することで,この問題を回避する手法を提案する.また,本手法が結合面を剛表面と仮定する手法を包含すること,および,実際に現れる変形パターンの数が少ない場合には,伝達関数の測定本数を削減することが可能であり5)の問題に対しても有効であることを示す.

  • 自動車技術会 シンポジウム 2010-2
    効率的な車体振動騒音低減検討手法の紹介

    全体まとめ
    ○車体構造が影響する振動・騒音問題は局部変形を含む多数の構造モードや車室内空洞共鳴が関係するため非常に複雑
    ○人間が理解するためには現象の単純化や特性の分解が必要
    ○提案する分析手法や効率的な構造変更手法により検討工数の削減が可能
     □寄与率分析
     □モーダル音響放射係数
     □振動音響連成係数
     □主成分モード
     □パネルカップリングモード
     □モーダル差分構造法

  • 自動車技術会 シンポジウム 2009-12
    エンジン吸気系の実稼動振動騒音解析
  • 自動車技術会 秋季学術講演会 2009-10
    エンジン実稼動時のボルトねじ部の応力解析手法
  • 自動車技術会 秋季学術講演会2008-10
    エンジン吸気系の実稼動振動騒音解析
  • 自動車技術会 シンポジウム2008-12
    構造-音響連成問題の騒音低減検討解析における新分析指標
  • 自動車技術会 秋季学術講演会2008-10
    構造-音響連成問題の騒音低減検討解析における新分析指標

     近年,ロードノイズやこもり音などの騒音現象が車の商品力に直結するようなり,年々自動車の低騒音化が進んでいる.また,世界的に厳しい競争の下,開発期間の短縮,低コスト化の要求は強まる一方である.これらに対応するため各自動車メーカーは,詳細な有限要素モデルによる大規模シミュレーションを用いて設計段階で車室内騒音を評価し,計算機上で対策検討まで実施することが一般的になってきている.そしてその検討の際にも,対策の立案をできるだけ短期間で行うことが望まれている.
     自動車キャビン等の閉空間の構造-音響連成問題を対象とした騒音低減検討では,構造振動が音に変換されやすい空洞共鳴周波数と,発音に寄与の高い構造系共振の周波数を離すことが良く行われる.この時,着目する構造共振を空洞共鳴に対して高い周波数とするのか,低い側とするのか,また,どの程度離すべきかは,構造変更解析を何回か実施した後に,結果的に明らかになることが多いように思われる.
     本稿では,空洞共鳴に対する構造共振モードの発音し易さを表すモーダル音響放射係数という指標を提案する.本指標と構造共振モードの励起状態を比較することで,騒音を低減するために構造共振周波数を現状からどちらの方向に,どの程度変更すべきかが視覚的に判断可能であることを示す.また,本指標を自動車の騒音低減検討において,モード密度の高い周波数領域に対して主成分モード分析と組み合わせて適用した例を紹介する.

  • 自動車技術会 秋季学術講演会2008-10
    トランスミッションダイナモの等価振動有限要素モデル構築
  • 自動車技術会 秋季学術講演会 2008-10
    摩擦振動シミュレーションにおける摩擦力モデリングに関する考察(第二報)

    ブレーキ鳴き現象は、古くから自動車の品質課題において重要なテーマである。近年ではCAE技術の発展に伴い、ブレーキ鳴きの回避対策として、有限要素モデルを用いた複素固有値シミュレーション(構造不安定評価解析)が広範に実施されている。
     現在実用に供されている摩擦モデルには、制動力の発生方向は平均摺動速度方向と一致するという仮定が含まれている。この仮定に基づくシミュレーションにおいて、実機で確認されている減速度依存性、及び速度依存性はこれまで考慮できなかった。
     前報では、3自由度非線形時刻暦シミュレーションの基礎検討から摺動方向に対して直角の相対運動が、押付け圧と平均摺動速度に依存する線形の減衰効果(以下Cyと称す)として定式化できることを明らかにした。また、摩擦係数の速度依存性についても同様な基礎検討を行い、これを摺動方向に作用する減衰効果(以下Cxと称す)として定式化した。
     Cy,及びCxはいずれも従来の摩擦モデルに組み込むことが可能であり、これを拡張摩擦モデルとして提案した。
     本報では、拡張摩擦モデルを多自由度モデルに展開し、実用的な実機モデルにおける適用例を示す。
     また、非線形静解析から得られるローター・パッド接触間の面圧分布の情報を元に、片当たりシム採用による鳴き傾向の変化を予測した。

  • 自動車技術会 春季学術講演会 2008-5
    摩擦振動シミュレーションにおける摩擦力モデリングに関する考察(第一報)

     高周波数域の騒音を発生するブレーキ鳴き現象は、自動車の品質問題として古いテーマである。近年のコンピュータシミュレーション技術の進歩により、摩擦面の法線力変動と摩擦力変動の関係式を有限要素モデルに盛り込んだ複素固有値計算(構造不安定評価解析)を用いたブレーキ鳴き回避検討が広範に実施されている。現在実用に供されている鳴きシミュレーションに用いられる摩擦モデルは以下に示す仮定を含んでいる。

    1 褶動は連続的であり、褶動速度が0とはならない
    2 接触は安定的であり、法線力は0とはならない
    3 摩擦係数の法線力依存性はなく法線力によらず一定(クーロン摩擦)
    4 摩擦係数の褶動速度依存性はなく速度によらず一定(クーロン摩擦)
    5 褶動速度は、振動によって生じる褶動面の相対速度より十分高く、摺動力の発生方向は平均褶動方向とみなせる

     以上の仮定を含む構造不安定評価解析では、実機の鳴きで観察される減速度依存性、および速度依存性を予測することができず残った課題とされていた。近年、上記仮定中4と5を解消し、シミュレーションモデルに盛り込む手法が提案されている。 
     本考察では、1)褶動方向と直角方向の相対運動による減衰効果、2)摩擦係数の速度依存性、の両者を線形有限要素モデル(離散化モデル)に盛り込むため、3自由度非線形時刻暦シミュレーションを用いた基礎検討を実施の後、乗用車ブレーキの実用的な条件において、適用可能な線形モデル線形モデリングの定式化を提案する。

  • 自動車技術会 公開委員会 2008-3
    構造-音響連成問題の騒音低減検討における新分析指標の紹介
  • 自動車技術会 春季学術講演会 2007-5
    圧入部品の回転位置ずれ発生メカニズム分析
  • 自動車技術会 シンポジウム 2006-12
    ブレーキグローン低減の取り組み
  • 自動車技術会 秋季学術講演会2006-9
    実車状態でのパワートレイン慣性特性計測手法の開発
  • 自動車技術会 春季大会 2006-5
    2010年における自動車の振動騒音技術展望と音質評価技術活動報告
    将来の振動騒音実験技術者への期待
  • 自動車技術会 論文集 2006-5
    モード合成法による中周波フルビークル解析の効率化検討

     中周波の騒音解析においては,車体やサスペンションなど,サブシステムごとに放射伝達特性や振動伝達率を改善させる検討が主流であった(1), (2).近年では,中周波騒音においても,より厳しい目標性能が設定されているため,車両全系で性能設計を行う必要に迫られている.車両全系での評価が効率的かつ精度良く実施可能になれば,車体とサスペンションの連成を考慮できる点や,構造変更による効果を直接的に評価できる点など利点は多い.また,車両全系解析の検討結果をもとに,妥当性のある目標性能をサブシステムに割り当てることもできると考えられる.
     しかし,中周波領域の車両全系解析を実用化するためには,サブシステムレベル,システムレベルで解決すべき数多くの課題が存在する.なかでも,路面入力を対象とする場合は,少なくとも以下に関する解析技術を確立する必要がある.
     (1) 計算コストの削減手法
     (2) 空洞共鳴を含めたタイヤのモデル化手法
     (3) 過渡応答解析における構造減衰の高精度な等価粘性減衰近似手法
     車体の音場-構造連成有限要素モデルは数百万自由度に及ぶため,これにサスペンションやパワートレインを結合する車両全系解析は,計算コストへの負荷が高く,(1)は特に切実な問題である.
     一般的な構造モデルを対象とした解析の効率化に対しては,モード合成法(Component Mode Synthesis, CMS)が広く活用されている.一方で,音場-構造連成モデルにモード合成法を適用する場合,従来手法では音場と構造の境界節点を外点として残しておかなければならない.車体有限要素モデルの境界節点は数万にも及ぶため,縮約モデルの規模が膨大になり,計算コストの低減が十分得られない.そこで,音場と構造それぞれのモーダルモデルに,モーダル座標における連成マトリクスを追加する手法によって,境界節点を外点とすること無く,音場-構造連成モデルを単一のモーダルモデルに縮約する手法を開発し,その有用性を確認した.
     (2) は,タイヤ内圧やプリロード負荷を考慮するための非線形静解析結果をモード縮約し,空洞共鳴を含むタイヤモデルを効率的に車両モデルに組み込む手法の確立である.非線形解析部分以外は,車体のモーダルモデル化と同じ手法で効率化できるため,本稿では割愛する.
     (3) は,構造減衰を扱えない過渡応答解析特有の問題である.過渡応答解析において,車体やサスペンションブッシュなどの構造減衰は,等価な粘性減衰に変換する必要がある.従来手法では,適当な周波数を選定し,この一定の周波数に基づいて一律変換する場合が多く,解析精度を損なう問題があった.そこで,モーダル座標上の構造減衰を等価粘性減衰に変換する近似式を導出し,その精度を確認した.
     本稿では,ロードノイズやハーシュネスなど路面入力による,定常あるいは過渡的な振動・騒音現象を例に取って,汎用有限要素法ソルバMSC.Nastranを用いた,上記(1),(3)に関する基礎検討結果について紹介する.

  • 自動車技術会シンポジウム 2005-12
    エンジン不均衡振動計算ツールの開発
  • 自動車技術会 秋期学術講演会 2005-9
    ロードノイズ特性に与えるディスクホイール振動特性評価手法の開発
  • 自動車技術会 秋期講演会 2005-9
    モード合成法による中周波フルビークル解析の効率化検討
  • 自動車技術会 講演会前刷集 20055462 2005-5
    Nonlinear Frequency Response Analysis of Vehicle Ride Comfort Characteristics
  • 自動車技術会 春期学術講演会 Vol.36 2005-5
    動的解析における効率的な構造変更解析手法の開発
  • 自動車技術会シンポジウム 2004-12
    パワーステアリング油圧配管振動解析
  • 自動車技術講演会前刷集 20045210 2004-5
    開発期間短縮のための大規模音場構造連成解析における高速応答解析システムの開発
  • 自動車の振動騒音問題とうまくつきあう方法 2004-1
    ハイブリッド実験の実践と将来性について

    CAE(Computer Aided Engineering)が提唱されていらい、数値解析と実験はCAEの両輪として密接な関係にある。CAEの中において実験は、現象の発生メカニズム解明や数値解析モデルの手法や仮説の妥当性、およびモデル精度の確認や修正のために、比較参照データを提供する役割を担ってきた。いわゆる、後方支援的な役割を担っていた。
    しかし、昨今では実験的に測定できるデータをもとに、数値解析モデルを用いて、従来実験的に測定できなかった部位・部分のデータを得るハイブリッド実験が、実施されるようになってきている。
    それを可能としたものとしては、数値解析および実験解析ソフトウエアやコンピューターなどのハードウエアの進歩によるところも多いが、技術者のもっと知りたいという、願望の強さの現れである。
    本稿では、弊社で実践している検証実験やハイブリッド実験の一端を事例に挙げて紹介し、著者が考えるハイブリッド実験の将来性について紹介する。

  • 自動車技術Vol. 057, No.7, 2003.
    NVH性能設計CAE技術と適用動向

     「解析シミュレーションなんて設計者がエイッと睨んで予測判断できること以上の結果は得られない」.二十数年前の設計現場で言われたものである.車体の有限要素振動解析を始めたばかりで,百~数百節点で車体剛性や音振の解析をしていたのだから当然かもしれないが,設計や試作実験の駄目押しの意義しかないと指摘され,ショックを感じたことを覚えている.
     米国SDRC 社(現EDS PLM Solutions)を設立したJ. R.Lemon がCAE を提唱したのは当時1980年である(1).すべての開発工程がコンピュータ上で行われる活動,いわゆるCAE を設計開発プロセスの柱に据えることによって,初めて製品開発に抜本的な改革が可能になる.また,その定着に10年,開発経費の10% の投資が必要と彼は考えていた.その予測よりも時間を要しているとはいえ,今日,自動車分野に限らずCAE は開発の効率化や性能品質向上のキーとして重要な位置を占め,Lemon の理想に近づきつつある.
     本稿では,CAE 技術コンサルティングサービスを提供するものの立場で,上記彼我の差を可能にしたCAE 技術やソフトウェアの発展動向と,それらを適用していく上での設計・実験・解析の統合的活用の重要性について述べたい.

  • 自動車技術会 2002春季学術講演会  2002-7
    パワーステアリング油圧配管システム振動解析
  • 自動車技術会 振動騒音部門委員会 2001-11
    構造物の重心位置、イナーシャプロパティを加振実験により簡便に求める方法
  • 自動車技術会 講演前刷集 20015095 2001-5
    汎用解析プログラムNASTRANを用いた3次元形状最適化解析
  • 自動車技術会 講演前刷集 20015144 2001-5
    油圧パワーステアリング用ベーンポンプの放射音解析
  • 自動車技術会 第2回振動騒音部門委員会 July 27,2000
    非線形収束計算プログラムESTECH/RIDEのご紹介
  • Technical Notes/JSAE Review 21 133-144 20004019
    Prediction of Contact Pressure of Disc Brake Pad
  • 自動車技術会 講演前刷集No.70-99 9939703、1999-10
    品質工学手法を用いたギヤノイズ低減手法の開発
  • 自動車技術会 講演前刷集No.98-98 9839434、1998-10
    ディスクブレーキパッド摺動面圧予測手法の開発
  • 自動車技術会 講演前刷集 9833115、1998-5
    実測温度を用いたエキゾーストマニホールドの熱歪み解析
  • 自動車技術会 講演前刷集 9831360、1998-5
    動的応力解析手法のダンプトラックへの適用例
  • 自動車技術会 講演前刷集 9732946 1997-5
    車体弾性特性を考慮した機構解析技術
  • 自動車技術会 講演前刷集 9731460 1997-5
    シリンダヘッドメタルガスケットのシール圧力、シリンダボア変形解析
  • 自動車技術会 講演前刷集 9638400 1996-10
    実測振動モードを活用した有限要素法排気系強度予測手法の開発
  • 自動車技術会 講演前刷集 9539059 1995-9
    タイヤ+サスペンション系の過渡応答シミュレーション事例
  • 自動車技術会 講演前刷集 9538924 1995-9
    オートマチック車パーキングシステムの作動シミュレーション
  • 自動車技術会 講演会前刷集 924091 1992-10
    伝達関数合成法の改善による車両騒音・振動解析の精度向上
  • 自動車技術会 講演会前刷集 924033 1992-10
    車体パネル多層制振構造の解析
  • 自動車技術会 講演会前刷集 912175 1991-10
    積層材要素を用いたCFRP/ハニカム構造シャシの剛性解析
  • 自動車技術会 講演会前刷集 912121 1991-10
    バックドア付き車両の低周波騒音に関する構造・音場連成解析
  • 自動車技術会 講演会前刷集91104 1991-5
    大規模車体解析モデルを用いた車体音響特性の予測
  • 自動車技術会 講演会前刷集 902271 1990-10
    ショックアブソーバの高周波振動解析

電通総研グループ

  • 株式会社電通総研

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