JP2010217110A - Method for creating drive shaft assy model - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、振動解析用のCAEモデルを作成するためのドライブシャフトアッシーのモデル作成方法に関する。 The present invention relates to a drive shaft assembly model creation method for creating a CAE model for vibration analysis.
近年、車両の設計段階において、車両全体のCAE(Computer Aided Engineering)モデルを用いた有限要素解析を用いて車両の振動や騒音の発生状況を評価することがなされている。こうした手法によれば、実機実験の回数を大幅に削減して、設計の期間や工数を低減することができる。車両全体のCAEモデルは、エンジンや変速機、サスペンションといったコンポーネント毎にCAEモデルをそれぞれ個別に作成し、それら各コンポーネントのCAEモデルを統合することで作成されている。 2. Description of the Related Art In recent years, at the vehicle design stage, vehicle vibration and noise generation conditions have been evaluated using finite element analysis using a CAE (Computer Aided Engineering) model of the entire vehicle. According to such a method, the number of actual machine experiments can be greatly reduced, and the design period and man-hours can be reduced. A CAE model of the entire vehicle is created by individually creating a CAE model for each component such as an engine, a transmission, and a suspension, and integrating the CAE models of these components.
さてエンジンからサスペンションに伝達される振動の解析を行う場合、エンジンの動力を駆動輪に伝達するドライブシャフトのモデル化が必要となる。周知のように、ドライブシャフトには、サスペンションによる駆動輪の上下動を許容するための等速ジョイントが設置されており、ドライブシャフトのモデル化は、こうした等速ジョイントも含めたドライブシャフトアッシー全体について行う必要がある。 When analyzing vibration transmitted from the engine to the suspension, it is necessary to model a drive shaft that transmits engine power to the drive wheels. As is well known, a constant velocity joint is installed on the drive shaft to allow the drive wheels to move up and down by the suspension. Modeling of the drive shaft involves the entire drive shaft assembly including the constant velocity joint. There is a need to do.
ところで従来の等速ジョイントのCAEモデルは、当該ジョイントの各構成部品に作用する力を解析するように作成されている。そのため、CAEモデルを作成するには、等速ジョイントの内部構造を詳細に作成するとともに、各構成部品間の隙間や摩擦、接触を定義する必要があり、その作成は工数が多大で難易度の高いものとなっている。 By the way, a CAE model of a conventional constant velocity joint is created so as to analyze forces acting on each component of the joint. Therefore, in order to create a CAE model, it is necessary to create the internal structure of the constant velocity joint in detail, and to define the gaps, friction, and contact between each component, and the creation is difficult and difficult. It is expensive.
なお特許文献1には、軸受や減速機を6自由度のばね要素としてモデル化することで、機械構造物の固有振動を、容易且つ十分な精度で求められるようにすることが記載されている。そこで、これを応用して、ドライブシャフトの等速ジョイントを同様の6自由度のばね要素としてモデル化することも考えられる。しかしながら、そうした場合、モデルにおける各ばねの取り付け位置やばね定数、ねじり剛性等の物性値を如何に適切に定義するかが問題となり、高精度のCAEモデルの作成は困難となってしまう。またモデルには、ドライブシャフト自体の弾性変化も考慮しなければならず、結局、作成されるモデルは複雑なものとなってしまう。 Patent Document 1 describes that a natural vibration of a mechanical structure can be obtained easily and with sufficient accuracy by modeling a bearing and a speed reducer as a 6-DOF spring element. . Therefore, by applying this, it is also conceivable to model the constant velocity joint of the drive shaft as a spring element having the same six degrees of freedom. However, in such a case, it becomes a problem how to properly define the physical property values such as the mounting position of each spring, the spring constant, and the torsional rigidity in the model, and it becomes difficult to create a highly accurate CAE model. In addition, the model must also take into account the elastic change of the drive shaft itself, and eventually the model to be created becomes complicated.
そこで特許文献2に示されるように、ドライブシャフトの弾性変化分も含めたばね要素として等速ジョイントをモデル化することが提案されている。この場合、ドライブシャフトそのものは、完全剛体と見なすことができる。そのため、モデルを単純化することができるようになり、ドライブシャフトアッシーの振動解析用CAEモデルの作成を容易且つ高精度に行うことができるようになる。
Therefore, as disclosed in
なお、等速ジョイントのモデル化に際しては、具体的には、ドライブシャフトに設置されるエンジン側及びサスペンション側の2つの等速ジョイントのうちの一方を、ドライブシャフトの軸方向の並進ばねと同ドライブシャフトの軸直方向周りの回転ばねとでモデル化し、もう一方を軸直方向周りの回転ばねでモデル化する。また、同モデル化の際に用いられる上記並進ばね及び上記回転ばねの各ばね定数については、ドライブシャフトアッシーの実機を用いた加振試験を行って、該ドライブシャフトアッシー全体の軸方向、及び軸直方向のばね定数を算出し、その算出結果と当該ドライブシャフトアッシーの設計諸元値とから求める。 When modeling the constant velocity joint, specifically, one of the two constant velocity joints on the drive shaft on the engine side and the suspension side is connected to the translation spring in the axial direction of the drive shaft. Model with a rotary spring around the axis of the shaft, and model the other with a rotary spring around the axis. In addition, for each spring constant of the translation spring and the rotary spring used in the modeling, an excitation test using an actual drive shaft assembly is performed, and the axial direction of the entire drive shaft assembly and the shaft The spring constant in the straight direction is calculated and obtained from the calculation result and the design specification values of the drive shaft assembly.
ちなみに特許文献2では、ドライブシャフトアッシーの実機を用いた加振試験を、ドライブシャフトアッシーの軸方向周りの回転を非回転状態としたうえで行っている。具体的には、ドライブシャフトアッシーの一端部から捩りトルクを印加した状態で、同一端部から軸方向あるいは軸直方向に振動を入力するとともに、ドライブシャフトアッシーの他端部の振動を測定することにより、上記加振試験を行っている。このため、作成されたドライブシャフトアッシーの振動解析用CAEモデルは、ドライブシャフトアッシーの軸方向周りの回転に関して非回転状態としたときに対応したものとなる。
Incidentally, in
特許文献2に示されるようにドライブシャフトアッシーの振動解析用CAEモデルを作成することで、ドライブシャフトアッシーの軸方向周りの回転を非回転状態としたときに対応した同ドライブシャフトアッシーの振動解析用CAEモデルの作成を容易且つ高精度に行うことができるようにはなる。ただし、ドライブシャフトアッシーに関しては、例えば、等速ジョイントに対するドライブシャフトの折れ角が「0」よりも大きい値となった状態で、ドライブシャフトアッシーの軸線周りに回転するという運動をすることもある。このような運動をするときのドライブシャフトアッシーの振動解析用CAEモデルとして、上述したように作成されるCAEモデルは適切なものとは言えない。これは、上記作成されたCAEモデルは、ドライブシャフトアッシーの軸方向周りの回転を非回転状態としたときに対応したものとして作成されているためである。
As shown in
本発明はこのような実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、軸線周りに回転運動した状態でのドライブシャフトアッシーの振動解析用CAEモデルの作成を行うことができ、そのCAEモデルの作成を容易且つ高精度に行うことのできるドライブシャフトのモデル作成方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to create a CAE model for vibration analysis of a drive shaft assembly in a state of rotating around an axis, and the CAE model. It is an object of the present invention to provide a method for creating a drive shaft model that can be easily and highly accurately created.
以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
上記目的を達成するため、請求項1記載の発明では、ドライブシャフトの入力側及び出力側にそれぞれ等速ジョイントを備えるドライブシャフトアッシーの振動解析用のCAEモデルを作成するに当たり、前記ドライブシャフトの弾性変化分も含めたばね要素として前記等速ジョイントをモデル化し、その等速ジョイントのモデルを用いて前記CAEモデルを作成するドライブシャフトアッシーのモデル作成方法において、前記ドライブシャフトアッシーを軸線周りに回転させた状態で前記ドライブシャフトアッシーの入力軸に対し軸方向の振動及び軸直方向の振動を加える加振試験を行い、その試験の結果と前記ドライブシャフトアッシーの設計諸元値とから前記ばね要素としての等速ジョイントのばね定数及び減衰係数を求め、前記ドライブシャフト上の任意の位置を、同ドライブシャフトの入力側の等速ジョイントを原点とし、前記ドライブシャフトアッシーの入力回転方向の回転角及び前記ドライブシャフトの前記等速ジョイントに対する折れ角をそれぞれ偏角とし、前記原点から前記ドライブシャフト上の任意の位置までを動径とする球座標で定義することにより、前記回転角及び前記折れ角を定式化し、前記CAEモデルとして、前記ドライブシャフト上の任意の位置で同シャフトの回転方向に作用するトルクを前記回転角、その角速度、並びに前記ばね要素の前記回転方向についてのばね定数及び減衰係数に依存するトルクとしてモデル化するとともに、前記任意の位置で前記ドライブシャフトの前記等速ジョイントに対する折れ角方向に作用するトルクを前記折れ角、その角速度、並びに前記ばね要素の前記折れ角方向についてのばね定数及び減衰係数に依存するトルクとしてモデル化した。
In the following, means for achieving the above object and its effects are described.
In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, in creating a CAE model for vibration analysis of a drive shaft assembly having constant velocity joints on the input side and output side of the drive shaft, the elasticity of the drive shaft is generated. In the drive shaft assembly model creation method in which the constant velocity joint is modeled as a spring element including changes, and the CAE model is created using the constant velocity joint model, the drive shaft assembly is rotated around an axis. In this state, an excitation test is performed to apply axial vibration and axial vibration to the input shaft of the drive shaft assembly. From the result of the test and the design specification values of the drive shaft assembly, Determine the spring constant and damping coefficient of the constant velocity joint. Arbitrary position on the shaft is the constant velocity joint on the input side of the drive shaft as the origin, and the rotation angle of the drive shaft assembly in the input rotation direction and the bending angle of the drive shaft with respect to the constant velocity joint are declination, respectively. The rotation angle and the bending angle are formulated by defining a spherical coordinate having a moving radius from the origin to an arbitrary position on the drive shaft, and an arbitrary position on the drive shaft is defined as the CAE model. The torque acting in the rotation direction of the shaft is modeled as a torque depending on the rotation angle, its angular velocity, and a spring constant and a damping coefficient for the rotation direction of the spring element, and the drive at the arbitrary position. Torque acting in the direction of the bending angle of the constant velocity joint of the shaft , The angular velocity, as well as modeled as a torque which depends on the spring constant and damping coefficient for the bending angle direction of the spring element.
上記方法によれば、ドライブシャフトアッシーの振動解析用のCAEモデルとして、ドライブシャフト上の任意の位置で回転方向に作用するトルク、及び上記位置で折れ角方向に作用するトルクがモデル化される。また、これらトルクのモデルでは、ばね要素としてモデル化した等速ジョイントにおけるドライブシャフトの回転方向及び折れ角方向についての各々のばね定数、並びに上記等速ジョイントにおけるドライブシャフトの回転方向及び折れ角方向についての減衰係数が用いられる。これらばね定数及び減衰係数は、ドライブシャフトアッシーを軸線周りに回転させた状態で行われる加振試験の試験結果等に基づいて求められる。このため、上記トルクのモデルで用いられるばね定数及び減衰係数はドライブシャフトアッシーの回転時に対応したものとなり、同モデルを用いて作成される上記振動解析用のCAEモデルもドライブシャフトアッシーの回転時に対応したものとなる。以上により、軸線周りに回転運動した状態でのドライブシャフトアッシーの振動解析用CAEモデルの作成を行うことができ、そのCAEモデルの作成を容易且つ高精度に行うことができるようになる。 According to the above method, as the CAE model for vibration analysis of the drive shaft assembly, the torque acting in the rotation direction at an arbitrary position on the drive shaft and the torque acting in the bending angle direction at the above position are modeled. Further, in these torque models, the respective spring constants for the rotation direction and the bending angle direction of the drive shaft in the constant velocity joint modeled as a spring element, and the rotation direction and the bending angle direction of the drive shaft in the constant velocity joint. Are used. These spring constants and damping coefficients are obtained based on the results of a vibration test performed with the drive shaft assembly rotated about the axis. For this reason, the spring constant and damping coefficient used in the torque model correspond to the rotation of the drive shaft assembly, and the CAE model for vibration analysis created using the model also corresponds to the rotation of the drive shaft assembly. Will be. As described above, the CAE model for vibration analysis of the drive shaft assembly in a state of rotating around the axis can be created, and the CAE model can be created easily and with high accuracy.
なお、ばね要素としてモデル化した等速ジョイントのばね定数及び減衰係数は、請求項2に記載のように、加振試験の結果に対し回転次数分析を行ってドライブシャフトアッシー全体の振動の伝達特性を求め、その伝達特性と前記ドライブシャフトアッシーの設計緒元値とから算出することができる。これにより、上記ばね定数及び減衰係数の算出を高精度に行うことができるようになる。
Note that the spring constant and damping coefficient of the constant velocity joint modeled as a spring element are obtained by performing a rotation order analysis on the result of the vibration test as described in
以下、本発明を自動車用のドライブシャフトアッシーのモデル作成方法に具体化した一実施形態を図1〜図6に従って説明する。
図1に示されるように、ドライブシャフトアッシーは、ドライブシャフト1の入力側(図中左側)に摺動式トリボード型の等速ジョイント2を備え、ドライブシャフト1の出力側(図中右側)にバーフィールド型の等速ジョイント3を備えている。
Hereinafter, an embodiment in which the present invention is embodied in a model for creating a model of a drive shaft assembly for an automobile will be described with reference to FIGS.
As shown in FIG. 1, the drive shaft assembly includes a sliding tri-board type
トリボード型の等速ジョイント2は、ドライブシャフトアッシーの入力軸である軸部4と、その軸部4と同一軸線上に位置して同軸部4と一体回転するアウターレース5と、そのアウターレース5の内部に位置するとともにドライブシャフト1の入力側に固定されるトリボード6とを備えている。このトリボード6には、ドライブシャフト1の軸線に対し放射状に延びる合計三つのローラ軸7(図1には一つのみ図示)が、ドライブシャフト1の周方向について等間隔をおいて設けられている。ローラ軸7にはローラ8が回転可能に取り付けられている。そして、これらローラ8はそれぞれ、アウターレース5の内部にドライブシャフト1の軸線方向に延びるように形成された溝9に収容されている。上記構造のトリボード型の等速ジョイント2により、ドライブシャフト1は、同等速ジョイント2に対し接近・離間する方向に移動可能、且つ等速ジョイント2の軸部4に対し同一軸線上で延びた状態から上記軸部4に対し折れた状態となるよう傾斜可能となり、更に上記移動及び上記傾斜を行いつつ等速ジョイント2と一体回転可能となっている。
The tri-board type
バーフィールド型の等速ジョイント3は、ドライブシャフトアッシーの出力軸である軸部10と、その軸部10同一軸線上に位置して同軸部10と一体回転するアウターレース11と、そのアウターレース11の内部に位置するとともにドライブシャフト1の出力側に固定されるインナーレース12とを備えている。このインナーレース12と上記アウターレース11との間には、保持リング13により転動可能に保持された複数のボール14(図2には一つのみ図示)が、ドライブシャフト1の周方向について等間隔をおいて設けられている。上記構造のバーフィールド型の等速ジョイント3により、ドライブシャフト1は、同等速ジョイント3の軸部10に対し同一軸線上で延びた状態から上記軸部10に対し折れた状態となるよう傾斜可能となり、更に上記傾斜を行いつつ等速ジョイント3と一体回転可能となっている。
The Barfield type constant velocity joint 3 includes a
次に、上記ドライブシャフトアッシーの振動解析用CAEモデルの作成について説明する。
この実施形態では、上記CAEモデルの作成を容易且つ高精度に行うことを意図して、ドライブシャフト1の弾性変化分も含めたばね要素として等速ジョイント2,3をモデル化し、そのモデルを用いて上記CAEモデルを作成する。この場合、ドライブシャフト1そのものは完全剛体とみなすことができるため、モデルを単純化することができ、ドライブシャフトアッシーの振動解析用CAEモデルの作成を容易且つ高精度に行うことができるようになる。また、上記CAEモデルを作成するに当たり、具体的には以下の[1]〜[3]の手順も含めて同CAEモデルの作成が行われる。
Next, creation of a CAE model for vibration analysis of the drive shaft assembly will be described.
In this embodiment, the
[1]ばね要素としてモデル化される等速ジョイント2,3のばね定数及び減衰係数を求めるべく、ドライブシャフトアッシーの実機を用いた加振試験を実施する。
図2は、こうしたドライブシャフトアッシーの実機を用いた加振試験の実施態様を模式的に示している。同加振試験では、ドライブシャフトアッシーにおける入力側の等速ジョイント2の軸部4がモータ15に接続されるとともに、出力側の等速ジョイント3の軸部10がモータ16に接続される。そして、等速ジョイント2の軸部4に対するドライブシャフト1の折れ方向についての角度である折れ角αを初期値α0 とし、その状態でモータ15の駆動によりドライブシャフトアッシーを軸線周りに回転させるとともに、モータ16の駆動を通じてドライブシャフトアッシーに負荷トルクを与える。更に、ドライブシャフトアッシーの入力軸(等速ジョイント2の軸部4)に対し軸方向(図中左右方向)の振動及び軸直方向(図中上下方向)の振動を加える。この試験中におけるドライブシャフトアッシーの入力側の等速ジョイント2の回転態様を回転計17により測定するとともに、ドライブシャフトアッシーの入力側の等速ジョイント2から出力側の等速ジョイント3への振動の伝達態様を6分力計18により測定する。
[1] In order to obtain the spring constant and damping coefficient of the
FIG. 2 schematically shows an embodiment of a vibration test using an actual drive shaft assembly. In the vibration test, the shaft portion 4 of the constant velocity joint 2 on the input side in the drive shaft assembly is connected to the
こうした加振試験の結果の一例を図3に示す。同図の(a)〜(c)はそれぞれ、ドライブシャフトアッシーの一分あたりの回転数の推移、等速ジョイント2の加振変位の推移、及び等速ジョイント2に作用する荷重の推移を示している。ちなみに、同図に示される試験結果は、加振方向を軸直方向とし、負荷トルクを200Nmとし、加振周波数を40Hzとし、加振振幅を0.30mmとした条件のもとで、加振試験を実施したときのものである。そして、上述した加振試験を実施したときの試験結果、及びドライブシャフトアッシーの設計緒元値等を用いて、ばね要素としてモデル化される等速ジョイント2,3のばね定数及び減衰係数が求められる。
An example of the result of such an excitation test is shown in FIG. (A) to (c) in the figure show changes in the number of revolutions per minute of the drive shaft assembly, changes in the excitation displacement of the constant velocity joint 2, and changes in the load acting on the constant velocity joint 2, respectively. ing. By the way, the test results shown in the figure show that the excitation direction is the axial direction, the load torque is 200 Nm, the excitation frequency is 40 Hz, and the excitation amplitude is 0.30 mm. This is when the test was conducted. Then, the spring constant and damping coefficient of the
より詳しくは、上記加振試験の結果に基づき加振の際の伝達荷重に関する回転次数分析が行われる。図4は上記回転次数分析での分析結果の一例を示している。そして、こうした回転次数分析の分析結果から、ドライブシャフトアッシー全体の振動の伝達特性が求められる。なお、このようにドライブシャフトアッシー全体の振動の伝達特性を求める際には、同ドライブシャフトアッシー全体の等価剛性が用いられることとなる。図5において(a)及び(b)はそれぞれ、上記加振試験の試験結果及び上記回転次数分析の分析結果から得られるドライブシャフトアッシー全体の等価剛性における同アッシーの回転数変化に対する推移、及び加振周波数の変化に対する推移を示している。そして、上記のように求められたドライブシャフトアッシー全体の振動の伝達特性と、同ドライブシャフトアッシーの設計緒元値とから、ばね要素としてモデル化された等速ジョイント2,3のばね定数及び減衰係数が求められる。
More specifically, a rotation order analysis regarding the transmission load at the time of vibration is performed based on the result of the vibration test. FIG. 4 shows an example of the analysis result in the rotation order analysis. From the analysis result of the rotational order analysis, the vibration transmission characteristics of the entire drive shaft assembly are obtained. Note that, when the vibration transmission characteristics of the entire drive shaft assembly are obtained in this way, the equivalent rigidity of the entire drive shaft assembly is used. In FIG. 5, (a) and (b) respectively show the transition of the equivalent stiffness of the entire drive shaft assembly obtained from the test result of the excitation test and the analysis result of the rotation order analysis, and the acceleration The change with respect to the change of the vibration frequency is shown. The spring constant and damping of the
ちなみに、ばね要素としてモデル化された等速ジョイント2,3のばね定数Kは、以下の関係式(1)、(2)を解くことで求めることができる。
Incidentally, the spring constant K of the
[2]ドライブシャフトアッシーの入力回転方向(等速ジョイント2の軸部4の回転方向)の回転角θ、及びドライブシャフト1における等速ジョイント3の軸部4に対する折れ角αを定式化すべく、ドライブシャフト1上の任意の位置を球座標で定義する。 [2] In order to formulate the rotation angle θ in the input rotation direction of the drive shaft assembly (the rotation direction of the shaft portion 4 of the constant velocity joint 2) and the bending angle α of the drive shaft 1 with respect to the shaft portion 4 of the constant velocity joint 3 An arbitrary position on the drive shaft 1 is defined by spherical coordinates.
図6は、上記任意の位置を定義するための球座標を示したものである。この球座標においては、等速ジョイント3の軸部4におけるドライブシャフト1側の端部を原点とし、その軸部4の回転方向の回転角θ及びドライブシャフト1の同軸部4に対する折れ角αをそれぞれ偏角とし、上記原点からドライブシャフト1上の任意の位置までを動径としている。そして、ドライブシャフト1上の任意の位置を上記球座標により定義することにより、上記回転角θ及び上記折れ角αを以下の式(3)、(4)に示されるように定式化することができる。 FIG. 6 shows spherical coordinates for defining the arbitrary position. In this spherical coordinate, the end of the shaft portion 4 of the constant velocity joint 3 on the drive shaft 1 side is the origin, and the rotation angle θ in the rotation direction of the shaft portion 4 and the bending angle α with respect to the coaxial portion 4 of the drive shaft 1 are defined. Each of them is a declination, and the moving radius is from the origin to any position on the drive shaft 1. Then, by defining an arbitrary position on the drive shaft 1 by the spherical coordinates, the rotation angle θ and the bending angle α can be formulated as shown in the following equations (3) and (4). it can.
詳しくは、ドライブシャフト1上の任意の位置で同シャフト1の回転方向に作用するトルクTθを、回転角θ、その角速度dθ/dt、並びに、ばね要素としてモデル化された等速ジョイント2,3の上記回転方向についてのばね定数kθ及び減衰係数cθに依存するトルクとしてモデル化する。また、上記任意の位置でドライブシャフト1の折れ角方向に作用するトルクTαを、折れ角α、その角速度dα/dt、並びに、ばね要素としてモデル化された等速ジョイント2,3の上記折れ角方向についてのばね定数kα及び減衰係数cαに依存するトルクとしてモデル化する。このようにモデル化されたトルクTθ,Tαはそれぞれ、以下の式(7)、(8)によって表される。
Specifically, the torque Tθ acting in the rotation direction of the shaft 1 at an arbitrary position on the drive shaft 1 is converted into the rotation angle θ, the angular velocity dθ / dt, and the
(1)ドライブシャフトアッシーの振動解析用のCAEモデルとして、ドライブシャフト1上の任意の位置で回転方向に作用するトルク、及び上記位置で折れ角方向に作用するトルクがモデル化される。また、これらトルクのモデルでは、ばね要素としてモデル化した等速ジョイント2,3におけるドライブシャフト1の回転方向及び折れ角方向についての各々のばね定数kθ,kα、並びに上記等速ジョイント2,,におけるドライブシャフト1の回転方向及び折れ角方向についての減衰係数cθ,cαが用いられる。これらばね定数kθ,kα及び減衰係数cθ,cαは、ドライブシャフトアッシーを軸線周りに回転させた状態で行われる加振試験の試験結果等に基づいて求められる。このため、上記トルクのモデルで用いられるばね定数kθ,kα及び減衰係数cθ,cαはドライブシャフトアッシーの回転時に対応したものとなり、同モデルを用いて作成される上記CAEモデルもドライブシャフトアッシーの回転時に対応したものとなる。以上により、軸線周りに回転運動した状態でのドライブシャフトアッシーの振動解析用CAEモデルの作成を行うことができ、そのCAEモデルの作成を容易且つ高精度に行うことができるようになる。
(1) As a CAE model for vibration analysis of the drive shaft assembly, torque acting in the rotational direction at an arbitrary position on the drive shaft 1 and torque acting in the bending angle direction at the above position are modeled. Further, in these torque models, the spring constants kθ and kα in the rotational direction and the bending angle direction of the drive shaft 1 in the
(2)ばね要素としてモデル化した等速ジョイント2,3のばね定数kθ,kα及び減衰係数cθ,cαは、上記加振試験の結果に対し回転次数分析を行ってドライブシャフトアッシー全体の振動の伝達特性を求め、その伝達特性とドライブシャフトアッシーの設計緒元値とから算出することができる。これにより、上記ばね定数kθ,kα及び減衰係数cθ,cαの算出を高精度に行うことができるようになる。
(2) The spring constants kθ and kα and the damping coefficients cθ and cα of the
1…ドライブシャフト、2…等速ジョイント、3…等速ジョイント、4…軸部、5…アウターレース、6…トリボード、7…ローラ軸、8…ローラ、9…溝、10…軸部、11…アウターレース、12…インナーレース、13…保持リング、14…ボール、15…モータ、16…モータ、17…回転計、18…6分力計。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Drive shaft, 2 ... Constant velocity joint, 3 ... Constant velocity joint, 4 ... Shaft part, 5 ... Outer race, 6 ... Tri-board, 7 ... Roller shaft, 8 ... Roller, 9 ... Groove, 10 ... Shaft part, 11 ... outer race, 12 ... inner race, 13 ... retaining ring, 14 ... ball, 15 ... motor, 16 ... motor, 17 ... tachometer, 18 ... 6-component force meter.
Claims (2)
前記ドライブシャフトアッシーを軸線周りに回転させた状態で前記ドライブシャフトアッシーの入力軸に対し軸方向の振動及び軸直方向の振動を加える加振試験を行い、その試験の結果と前記ドライブシャフトアッシーの設計諸元値とから前記ばね要素としての等速ジョイントのばね定数及び減衰係数を求め、
前記ドライブシャフト上の任意の位置を、同ドライブシャフトの入力側の等速ジョイントを原点とし、前記ドライブシャフトアッシーの入力回転方向の回転角及び前記ドライブシャフトの前記等速ジョイントに対する折れ角をそれぞれ偏角とし、前記原点から前記ドライブシャフト上の任意の位置までを動径とする球座標で定義することにより、前記回転角及び前記折れ角を定式化し、
前記CAEモデルとして、前記ドライブシャフト上の任意の位置で同シャフトの回転方向に作用するトルクを前記回転角、その角速度、並びに前記ばね要素の前記回転方向についてのばね定数及び減衰係数に依存するトルクとしてモデル化するとともに、前記任意の位置で前記ドライブシャフトの前記等速ジョイントに対する折れ角方向に作用するトルクを前記折れ角、その角速度、並びに前記ばね要素の前記折れ角方向についてのばね定数及び減衰係数に依存するトルクとしてモデル化した
ことを特徴とするドライブシャフトアッシーのモデル作成方法。 In creating a CAE model for vibration analysis of a drive shaft assembly having constant velocity joints on the input side and output side of the drive shaft, the constant velocity joint is modeled as a spring element including the elastic change of the drive shaft, In the drive shaft assembly model creation method for creating the CAE model using the constant velocity joint model,
An excitation test for applying axial vibration and axial vibration to the input shaft of the drive shaft assembly in a state where the drive shaft assembly is rotated around the axis is performed. Obtain the spring constant and damping coefficient of the constant velocity joint as the spring element from the design specification values,
Arbitrary positions on the drive shaft are based on the constant velocity joint on the input side of the drive shaft as the origin, and the rotation angle of the drive shaft assembly in the input rotation direction and the bending angle of the drive shaft with respect to the constant velocity joint are offset. And defining the rotation angle and the bending angle by defining a spherical coordinate having a radius from the origin to an arbitrary position on the drive shaft,
As the CAE model, the torque acting in the rotation direction of the shaft at an arbitrary position on the drive shaft is the torque depending on the rotation angle, the angular velocity thereof, and the spring constant and the damping coefficient of the spring element in the rotation direction. And the torque acting in the bending angle direction of the drive shaft with respect to the constant velocity joint at the arbitrary position as the bending angle, the angular velocity thereof, and the spring constant and damping in the bending angle direction of the spring element. A drive shaft assembly model creation method characterized by being modeled as a torque dependent coefficient.
請求項1記載のドライブシャフトアッシーのモデル作成方法。 When the vibration test is performed, a rotational order analysis is performed on the result of the test to obtain a vibration transmission characteristic of the entire drive shaft assembly, and the spring is determined from the transmission characteristic and a design specification value of the drive shaft assembly. The drive shaft assembly model creation method according to claim 1, wherein a spring constant and a damping coefficient of a constant velocity joint as an element are obtained.
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