JP4497386B2 - 車両用サスペンションの設計支援方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、CADシステムを利用してサスペンションのシミュレーションモデルを生成する車両用サスペンションの設計支援方法に係り、特に、サスペンションの型式や機構等にかかわらず、その定義点に諸元値を容易に入力できるようにした車両用サスペンションの設計支援方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来から、設計対象物を構成する構成要素のレイアウトに関する妥当性を確認するために、設計対象物を実際に試作する前に、その三次元モデルをコンピュータ上で仮想的に組み上げ、各構成要素の相互間の干渉の有無を検出することで設計者の便宜を計る設計支援システムが提案されている。
【0003】
正確な三次元モデルを作成するためには、三次元モデルの主要な部位について、その空間座標を入力して各動作点を正確に定義する必要がある。三次元モデルが固定的であれば、座標を入力すべき定義点の位置や個数が明らかであり、キーボード等のテンキーから数値を入力する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
上記した従来の設計支援システムを車両用サスペンションの設計に適用する場合を考えると、車両用のサスペンションには、良く知られるように、二輪車用および四輪車用があり、さらにストラット型、(ダブル)ウィッシュボーン型、トレーリングアーム型あるいはマルチリンク型といった複数の型式がある。また。型式が同一であっても、駆動輪に適用する場合と従動輪に適用する場合とでは機構が異なり、操舵輪に適用されるか否かによっても機構が異なる。
【0005】
そして、サスペンションの型式や機構が異なれば、空間座標を入力すべき定義点の位置や個数も異なる。このため、オペレータは空間座標を入力すべき定義点の位置や個数を直ぐには認識できず、その入力に手間と時間を要するのみならず、全てを正しく入力できるとは限らないという技術課題があった。
【0006】
本発明の目的は、上記した従来技術の課題を解決し、サスペンションの型式や機構の違いにかかわらず、それぞれに固有の定義点を容易に認識でき、かつ各定義点への諸元値の入力を簡単に行えるようにした車両用サスペンションの設計支援方法を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記した目的を達成するために、本発明は、CADシステムを利用してサスペンションのシミュレーションモデルを生成する車両用サスペンションの設計支援方法において、設計対象のサスペンションを指定する手順と、指定されたサスペンションに固有の諸元値入力ウインドウを開く手順と、前記諸元値入力ウインドウ上で、当該サスペンションに固有の各定義点に諸元値を入力する手順と、各定義点の諸元値に基づいてシミュレーションモデルを生成する手順とを含むことを特徴とする。
【0008】
上記した特徴によれば、設計対象のサスペンションを指定することにより、そのシミュレーションモデルの生成にあたって空間座標等の諸元値を入力しなければならない固有の定義点が表示されるので、オペレータはサスペンションの型式や機構にかかわらず、諸元値を入力しなければならない定義点を簡単に認識できるようになる。
【0009】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明を詳細に説明する。図1は、本発明を適用したCADシステムのブロック図であり、CPU11と、マン/マシンインターフェースとしてのキーボード12および表示部13と、CADシステムのメインプログラムや三次元モデルの画像データが格納された内部記憶装置(HDD)14と、基準データ等を記憶するROM15と、CPU11のワークエリアとして機能するRAM16と、外部インターフェース17と、当該外部インターフェース17を介して接続された外部記憶装置20とを含む。
【0010】
前記キーボード12からは、設計対象サスペンションを指定するパラメータや、サスペンションの形状を特定するための諸元値が入力される。内部記憶装置14には、サスペンションの型式や機構ごとに、その代表的は三次元モデルが予め複数格納されている。なお、内部記憶装置14および外部記憶装置20の利用形態は上記に限定されず、プログラムやデータの格納先としていずれの記憶装置を選択するかは任意に設定、変更可能である。
【0011】
次いで、図2のフローチャート、および図3ないし11の画面表示例を参照して本実施形態の動作を説明する。
【0012】
ステップS1では、設計しようとするサスペンションの型式、機構、適用車両の駆動方式等を指定する諸元値入力テーブルが内部記憶装置14から読み出され、表示部13に開かれた諸元値入力ウインドウWinに表示される。
【0013】
図3は、諸元値入力ウインドウWinの一例を示した図であり、諸元値入力テーブルには、サスペンションの型式等を指定するためのセレクトタイプ領域30と、三次元モデルの所定の定義点に空間(三次元)座標を諸元値として入力するキネマティックコーディネート領域31と、各機構部の長さや角度等を諸元値として入力するジオメトリ領域32とが設けられている。
【0014】
前記セレクトタイプ領域30では、駆動方式(POWER TRAIN)を選択するアイコンボタン301と、サスペンションの型式(SUS-TYPE)を選択するアイコンボタン302と、ステアリングのリンク機構(STRG.-TYPE)を選択するアイコンボタン303と、クッションスプリングの取り付け位置(CUSH.-MOUNT) を選択するアイコンボタン304とが用意されている。
【0015】
ステップS2では、前記各アイコンボタン301〜304を操作して設計対象のサスペンションを指定する。図3の例では、駆動方式として四輪駆動(4WD) が指定され、サスペンションの型式としてダブル・ウィッシュボーン(DOUBLE W.B.) が指定され、ステアリング機構としてアーム(ARM) が指定され、クッションスプリングの取り付け位置として上側アーム(UPPER) が指定されている。
【0016】
以上のようにしてサスペンションの型式等の指定が終了すると、ステップS3では、今回の選択条件を満足するサスペンションの代表的な干渉等解析モデル(第1解析モデル)が内部記憶装置14から選択的に読み出されて表示部13に表示される。
【0017】
図4は、前記干渉等解析モデルの表示例を示した図であり、前記諸元値入力ウインドウWinとは別の干渉等解析ウインドウWkcが新たに開かれて表示される。この干渉等解析モデルでは、各部の干渉の有無をはじめとして、様々な解析が行われる。
【0018】
ここでは、四輪駆動車に適用されるダブル・ウィッシュボーンが選択されているので、上下に2つのサスペンペンションアーム(アッパ・アーム61およびロア・アーム62)を備え、かつタイ・ロッド64とドライブシャフト65とを備えている。さらに、ステアリング機構としてアーム形式が選択され、コイルスプリング63の取り付けアームとしてアッパ・アーム61が選択されているので、コイルスプリング63がアッパ・アーム61に連結されている。
【0019】
ロア・アーム62の揺動端は定義点Aであり、その2つの揺動支点は定義点B,Cである。同様に、アッパ・アーム61の揺動端は定義点Eであり、その2つの揺動支点は定義点F,Gである。コイルスプリング63の上端は定義点T,コイルスプリング63とアッパ・アーム61との連結点は定義点U、ステアリングシャフト64とステアリングロッド63との連結点は定義点R、ドライブシャフト65の両端は定義点P,Wである。定義点θはステアリングシャフトの取り付け角度を表している。
【0020】
ステップS4では、前記諸元値入力ウインドウWinにおいて、空間座標の入力が不要な定義点の諸元値入力ボックスの表示が濃色から淡色に変化し、その入力が不要である旨が視覚的に表現されると共に、その諸元値の入力が不能化される。本実施形態のように、「4WD 」,「DOUBLE W.B. 」,「ARM 」,「UPPER 」の組み合わせでは、定義点D,Hの諸元値入力ボックスが淡色表示となり、その入力が不能化される。
【0021】
このように、本実施形態では、サスペンションの型式や適用車両の駆動方式等のパラメータを指定すれば、そのシミュレーションモデルの生成に必要な定義点が全て選択される。したがって、オペレータはサスペンションの型式等にかかわらず、選択された定義点に諸元値を入力すれば必要な諸元値を漏らさずに全て入力することができ、所望のシミュレーションモデルを簡単かつ確実に生成することができる。
【0022】
図5は、上記とは異なるサスペンションタイプを選択した場合の諸元値入力ウインドウWinの表示例を示した図であり、ここでは、駆動方式として前輪駆動(FF)が選択され、サスペンションの型式としてダブル・ウィッシュボーンが選択され、ステアリング機構としてアームが選択され、クッションサスペンションの取り付け位置としてアッパ・アームが選択されている。
【0023】
図6は、上記した指定に基づいて内部記憶装置14から選択的に読み出されて表示される干渉等解析モデルの表示例を示した図であり、前記図4と比較すれば明らかなように、ここでは2WDが指定されているので前記ドライブシャフト62が省略されている。また、図5の諸元値入力ウインドウWin上でも、ドライブシャフト62に関する定義点P,Wが新たに定義不要点となっている。
【0024】
図7は、上記とは更に異なるサスペンションタイプを選択した場合の諸元値入力ウインドウWinの表示例を示した図であり、ここでは、駆動方式として前輪駆動(FF)が選択され、サスペンションの型式としてダブル・ウィッシュボーンが選択され、ステアリング機構としてアームが選択され、クッションサスペンションの取り付け位置としてロア・アーム(LOWER) が選択されている。
【0025】
図8は、上記した指定に基づいて内部記憶装置14から選択的に読み出されて表示される干渉等解析モデルの表示例を示した図であり、前記図6と比較すれば明らかなように、クッションサスペンション63がロア・アーム62に連結されている。
【0026】
なお、サスペンションの型式として、主に自動二輪車の後輪懸架型式であるプロリンクが指定されると、図9に示したように、リンク機構の異なる複数種のプロリンクの立体モデルが干渉等解析ウインドウWkcに縮小して一覧表示される。ここで、オペレータが所望のリンク機構を指定すれば、その干渉等解析モデルのみが干渉等解析ウインドウWkcに拡大表示される。図9において、定義点A,GはリンクBCDの車体側取り付け点、定義点Eはクッションサスペンションの車体側取り付け点であり、本実施形態によれば、車両が二輪車あるいは四輪車のいずれであるかにかかわらず、サスペンションの型式を自由に選択することができる。
【0027】
以上のようにしてサスペンションの指定を完了すると、ステップS5では、前記代表的な干渉等解析モデルの各定義点A,B,C…の諸元値(空間座標)が、前記諸元値入力ウインドウWinの対応する各諸元値入力ボックスに暫定的に自動登録(図示省略)される。
【0028】
ステップS6では、今回の指定条件を満足するサスペンションの代表的な動特性解析モデル(第2解析モデル)が内部記憶装置14から選択的に読み出され、その三次元モデルが表示部13に表示される。
【0029】
図10は、動特性解析モデルの表示例を示した図であり、前記諸元値入力ウインドウWinおよび干渉等解析ウインドウWkcとは別の動特性解析ウインドウWgeが新たに開かれて表示される。
【0030】
ここでは、車輪径は定義点φ1、ホイールの外径は定義点φ2、ホイールの内径は定義点φ3、ホイール各部の厚みは定義点L1,L2,L3、リムの肉厚は定義点tである。さらに、前後輪の圧縮ストロークは定義点D1,D4、前後輪の伸張ストロークは定義点D3,D7、前後輪の乗車状態と非乗車状態とのストロークは定義点D2,D6である。
【0031】
ステップS7では、前記代表的な動特性解析モデルの各定義点φ1、φ2…の諸元値(空間座標)が、前記諸元値入力ウインドウWinの対応する各諸元値入力ボックスに暫定的に自動登録(図示省略)される。
【0032】
以上のようにして、設計対象サスペンションを指定し、その諸元値入力ウインドウWin、干渉等解析ウインドウWkcおよび動特性解析ウインドウWgeが開かれると、ステップS8では、暫定的に登録されている諸元値を所望のサスペンション形状に応じて更新・入力する方法が選択される。
【0033】
諸元値入力ウインドウWinからの入力が選択されると、ステップS9では、前記諸元値入力ウインドウWinと共に干渉等解析ウインドウWkcおよび動特性解析ウインドウWgeを同一画面上に適宜に表示させながら、オペレータは、各ウインドウWkc,Wge上で定義点A,B…、φ1、φ2…の位置を確認する。そして、各解析ウインドウWkc,Wge上の各定義点に付された符号と同一の符号が付された諸元値入力ウインドウWin上の数値入力ボックス内に、所望の諸元値をキーボード12から入力する。これにより、前記ステップS5、7において暫定登録されていた空間座標が、所望のサスペンション形状に応じて更新される。ステップS12では、入力・変更された諸元値が、その定義点と対応付けられて外部記憶装置20に記憶される。
【0034】
このように、本実施形態では、定義点の位置を表す符号が干渉等解析モデルや動特性解析モデルに重畳表示されるので、定義点の位置を視覚的に認識できるようになる。したがって、各定義点に入力する諸元値に目安を付け易くなる。
【0035】
一方、諸元値を干渉等解析ウインドウWkc(または、動特性解析ウインドウWge)から入力する場合には、ステップS10において、干渉等解析ウインドウWkc上の干渉等解析モデルの各定義をドラッグし、その空間座標を適宜に移動させてモデル形状を変形させる。ステップS11では、移動後の各定義点の座標が諸元値として読み取られる。ステップS12では、移動後の諸元値が、その定義点と対応付けられて外部記憶装置20に記憶される。
【0036】
ステップS13では、前記ステップS9において入力・更新された諸元値が干渉等解析ウインドウWkcおよび動特性解析ウインドウWgeに反映され、そのモデル形状が諸元値に応じて変形される。また、前記ステップS10、11で諸元値が入力・更新されていれば、その内容が諸元値入力ウインドウWinに反映され、対応する諸元値入力ボックス内の数値が更新後の空間座標に応じて変化する。
【0037】
このように、本実施形態によれば、諸元値入力ウインドウWin、干渉等解析ウインドウWkcおよび動特性解析ウインドウWgeのいずれかで各定義点が入力または更新されると、当該入力または更新内容が他のウインドウにも反映されるので、定義点への諸元値の入力や更新はいずれかのウインドウ上でのみ行えば良い。
【0038】
ステップS14では、全ての定義点について諸元値の入力・更新が完了したか否かが判別され、未入力・未更新の定義点があれば、ステップS7へ戻って上記した各処理を繰り返す。また、全ての定義点について、その諸元値の入力・更新を完了すると、ステップS15では、各定義点の諸元値が外部記憶装置20に登録され、図11に示した三次元のシミュレーションモデルが生成される。
【0039】
ステップS16では、当該シミュレーションモデルを利用して、動作や干渉の有無等が従来と同様にチェックされる。ステップS17では、当該シミュレーションモデルに修正が必要か否かが判定され、干渉箇所が存在するような場合には、ステップS8へ戻って所定の定義点を修正する。
【0040】
【発明の効果】
本発明によれば、以下のような効果が達成される。
(1) サスペンションの型式や、その適用車両の駆動方式等のパラメータを指定すれば、その三次元モデルの生成に必要な諸元値の定義点が全て選択される。したがって、オペレータはサスペンションの型式等にかかわらず、選択された定義点に諸元値を入力すれば必要な諸元値を漏らさずに全て入力でき、所望のシミュレーションモデルを簡単かつ確実に生成することができる。
【0041】
(2) 定義点の位置が干渉等解析モデルや動特性解析モデルに重畳表示されるので、定義点の位置を視覚的に認識できるようになる。したがって、各定義点に入力する諸元値に目安を付け易くなる。
【0042】
(3) 諸元値入力ウインドウ、干渉等解析ウインドウおよび動特性解析ウインドウのいずれかで各定義点が入力または変更されると、当該入力または変更内容が他のウインドウにも反映されるので、定義点への諸元値の入力やその更新は、入力し易いいずれかのウインドウ上でのみ行えば良い。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の車両用サスペンションの設計支援方法を適用したCADシステムの構成を示したブロック図である。
【図2】本発明の一実施形態の動作を示したフローチャートである。
【図3】諸元値入力ウインドウWinの一例を示した図である。
【図4】図4の諸元値入力ウインドウWinに対応した干渉等解析モデルの表示例を示した図である。
【図5】諸元値入力ウインドウWinの他の一例を示した図である。
【図6】図5の諸元値入力ウインドウWinに対応した干渉等解析モデルの表示例を示した図である。
【図7】諸元値入力ウインドウWinのさらに他の一例を示した図である。
【図8】図7の諸元値入力ウインドウWinに対応した干渉等解析モデルの表示例を示した図である。
【図9】干渉等解析ウインドウWkcの表示例を示した図である。
【図10】動特性解析ウインドウWgeに表示される動特性解析モデルの一例を示した図である。
【図11】シミュレーションモデルの表示例を示した図である。
【符号の説明】
61…アッパ・アーム,62…ロア・アーム,63…コイルスプリング,64…タイ・ロッド,65…ドライブシャフト,Win…諸元値入力ウインドウ,Wkc…干渉等解析ウインドウ,Wge…動特性解析ウインドウ
Claims (2)
- CADシステムを利用してサスペンションのシミュレーションモデルを生成する車両用サスペンションの設計支援方法において、
CADシステムのCPUが、
サスペンションの定義点に諸元値を入力する諸元値入力テーブルを記憶装置から読み出して表示装置の諸元値入力ウインドウに表示する手順と、
設計対象のサスペンションを選択するパラメータの、マン/マシンインターフェースに対する入力操作を検出する手順と、
前記パラメータに基づいて設計対象のサスペンションを選択する手順と、
前記選択されたサスペンションの干渉等解析モデルを前記記憶装置から読み出して表示装置の干渉等解析ウインドウに表示する手順と、
前記選択されたサスペンションに関して入力不要な定義点を前記諸元値入力ウインドウ上で視覚的に表現する手順と、
前記選択されたサスペンションの動特性解析モデルを前記記憶装置から読み出して表示装置の動特性解析ウインドウに表示する手順と、
前記諸元値入力ウインドウ、干渉等解析ウインドウおよび動特性解析ウインドウのいずれかで、マン/マシンインターフェースから入力された各定義点の諸元値を検出する手順と、
前記諸元値入力ウインドウ、干渉等解析ウインドウおよび動特性解析ウインドウのいずれかで各定義点が入力されたことを検知して、当該入力内容を他のウインドウに反映する手順と、
前記各定義点の諸元値に基づいてシミュレーションモデルを生成する手順とを含むことを特徴とする車両用サスペンションの設計支援方法。 - 前記サスペンションのパラメータとして、サスペンションの型式、ステアリング機構、クッションスプリングの取り付け位置、および適用車両の駆動方式の少なくとも一つを指定する入力操作が検出されることを特徴とする請求項1に記載の車両用サスペンションの設計支援方法。
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