JP4662255B2 - Optimal design system - Google Patents

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Description

本発明は、最適設計システムに関するものである。   The present invention relates to an optimum design system.

車両用エンジンの振動に起因して車両ボディが振動することを抑制するために、車両用エンジンと車両ボディとの間に防振マウントが配置されている。この防振マウントの配置位置は、例えば、車両用エンジンの重心を重視したり、車両用エンジンの慣性主軸上としたりしている。そして、配置位置を決定した後に、防振マウントのばね定数を決定している(例えば、特許文献1、2参照)。   In order to suppress the vibration of the vehicle body due to the vibration of the vehicle engine, an anti-vibration mount is disposed between the vehicle engine and the vehicle body. The position of the vibration-proof mount is, for example, placing importance on the center of gravity of the vehicle engine or on the inertia main axis of the vehicle engine. Then, after determining the arrangement position, the spring constant of the anti-vibration mount is determined (for example, see Patent Documents 1 and 2).

ところで、防振マウントの配置位置などを決定するために、コンピュータを用いた最適化設計が利用されている。例えば、特許文献3には、防振マウントの配置位置及びばね定数を設計変数(パラメータ)として、振動レベルが最小となるように設計変数の最適化計算を行うことが記載されている。
実開平5−29825号公報 実開平6−28380号公報 特開平6−89322号公報
By the way, an optimization design using a computer is used to determine an arrangement position of the vibration-proof mount and the like. For example, Patent Document 3 describes performing optimization calculation of design variables so that the vibration level is minimized with the arrangement position of the vibration-proof mount and the spring constant as design variables (parameters).
Japanese Utility Model Publication No. 5-29825 Japanese Utility Model Publication No. 6-28380 JP-A-6-89322

ここで、特許文献3に記載された最適化設計においては、防振マウントの個数を予め決定しておき、その防振マウントの配置位置及びばね定数の最適値を算出していると考えられる。つまり、防振マウントの個数は変化させないことになる。   Here, in the optimization design described in Patent Document 3, it is considered that the number of anti-vibration mounts is determined in advance, and the optimum positions of the anti-vibration mounts and the spring constants are calculated. That is, the number of anti-vibration mounts is not changed.

しかし、車両用エンジン及び車両ボディ等の形状やその他の種々の要因により、振動レベルを最小とする最適な防振マウントの個数が常に一定とは限らない。さらに、同種の車両用エンジンを搭載した車両であっても、目的とする振動レベルに応じて、防振マウントの個数が変化することも考えられる。   However, the optimal number of anti-vibration mounts that minimize the vibration level is not always constant due to the shape of the vehicle engine and the vehicle body and other various factors. Furthermore, even in a vehicle equipped with the same type of vehicle engine, the number of vibration-proof mounts may change depending on the target vibration level.

本発明は、このような事情に鑑みて為されたものであり、防振マウントの個数を変化させることを可能としつつ、防振マウントの最適配置位置及び最適ばね定数を決定することができる最適設計システムを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such circumstances, and it is possible to determine the optimum arrangement position and optimum spring constant of the vibration-proof mount while allowing the number of vibration-proof mounts to be changed. The purpose is to provide a design system.

そこで、本発明者はこの課題を解決すべく鋭意研究し、試行錯誤を重ねた結果、防振マウントの個数に関する目的値を目的関数に含ませることを思いつき、本発明を完成するに至った。   Therefore, the present inventor has intensively studied to solve this problem, and as a result of repeated trial and error, the present inventor has conceived that an objective value relating to the number of anti-vibration mounts is included in the objective function, and has completed the present invention.

すなわち、本発明の最適設計システムは、構造物と支持部材との間に介在し、構造物の振動に起因して支持部材が振動することを抑制する防振マウントの最適配置位置を設計する最適設計システムであって、仮想的に配置した複数の防振マウントのばね定数の初期値を設定する初期値設定部と、ばね定数をパラメータとし構造物の振動に起因した支持部材の振動に関する第1の目的値を算出する第1の目的値算出部と、ばね定数をパラメータとし防振マウントの個数に関する第2の目的値を算出する第2の目的値算出部と、第1の目的値及び第2の目的値に基づき目的関数を算出する目的関数算出部と、目的関数における各ばね定数の感度を算出する感度算出部と、感度に基づき目的関数が極小となるように各ばね定数の最適解を算出する最適解算出部と、最適解に基づき防振マウントの最適配置位置及び防振マウントの最適ばね定数を決定する決定部とを備えることを特徴とする。   In other words, the optimum design system of the present invention is optimally designed to design the optimum arrangement position of the anti-vibration mount that is interposed between the structure and the support member and suppresses the support member from vibrating due to the vibration of the structure. The design system includes an initial value setting unit that sets an initial value of a spring constant of a plurality of vibration isolation mounts that are virtually arranged, and a first related to vibration of a support member caused by vibration of a structure using the spring constant as a parameter. A first target value calculation unit that calculates a target value of the second, a second target value calculation unit that calculates a second target value related to the number of anti-vibration mounts using the spring constant as a parameter, a first target value, and a first target value An objective function calculation unit that calculates an objective function based on the objective value of 2, a sensitivity calculation unit that calculates the sensitivity of each spring constant in the objective function, and an optimal solution for each spring constant so that the objective function is minimized based on the sensitivity. To calculate A solution calculating unit, characterized in that it comprises a determining unit for determining an optimal spring constant of the optimal position and vibration damping mount of the vibration damping mount based on the optimal solution.

ここで、目的関数は、例えば、第1の目的値及び第2の目的値などの各目的値を加算した関数などである。そして、最適解算出部により算出される最適解は、この目的関数が極小となるような各ばね定数からなる。つまり、最適解算出部は、目的関数が極小となるような各ばね定数を算出する最適化計算を行っている。ここで、目的関数が極小となる場合とは、第1の目的値及び第2の目的値などの各目的値が小さくなる場合である。つまり、最適解は、結果として、第1の目的値及び第2の目的値なども各目的値を小さくするような各ばね定数となる。なお、目的関数が第1の目的値及び第2の目的値などの各目的値にそれぞれ異なる重み係数を乗算するようにすれば、各目的値の重み付けを異ならせることができる。   Here, the objective function is, for example, a function obtained by adding objective values such as the first objective value and the second objective value. The optimum solution calculated by the optimum solution calculation unit is composed of spring constants that minimize the objective function. That is, the optimal solution calculation unit performs optimization calculation for calculating each spring constant such that the objective function is minimized. Here, the case where the objective function is minimized is a case where each objective value such as the first objective value and the second objective value becomes small. That is, the optimal solution results in each spring constant such that the first target value, the second target value, and the like also decrease each target value. If the objective function multiplies each objective value such as the first objective value and the second objective value by a different weighting factor, the weighting of each objective value can be made different.

そして、第2の目的値は、防振マウントの個数に関する目的値である。すなわち、最適解算出部による最適化計算を行うことで、防振マウントの個数を減少することになる。従って、防振マウントの個数に着目すると、本発明の最適設計システムは、複数(多数)の防振マウントを仮想的に配置した状態を初期状態として最適化計算を行うことで、防振マウントの個数を減少させる処理を行うシステムということになる。すなわち、最適化計算により最終的に残された防振マウントの配置位置及びばね定数が、防振マウントの最適配置位置及び最適ばね定数となる。   The second target value is a target value related to the number of anti-vibration mounts. That is, the number of anti-vibration mounts is reduced by performing the optimization calculation by the optimal solution calculation unit. Accordingly, when focusing on the number of anti-vibration mounts, the optimum design system of the present invention performs optimization calculation with a state in which a plurality of (many) anti-vibration mounts are virtually arranged as an initial state. This is a system that performs processing to reduce the number. That is, the position and spring constant of the vibration-proof mount that are finally left after the optimization calculation are the optimum position and spring constant of the vibration-proof mount.

このように、本発明の最適設計システムによれば、防振マウントの個数、配置位置及びばね定数を変化させることができる。つまり、本発明の最適設計システムによれば、支持部材の振動を考慮した最適な防振マウントの配置位置及びばね定数、並びに、最適な防振マウントの個数を算出することができる。   Thus, according to the optimum design system of the present invention, the number of vibration-proof mounts, the arrangement position, and the spring constant can be changed. That is, according to the optimum design system of the present invention, it is possible to calculate the optimal position and spring constant of the anti-vibration mount in consideration of the vibration of the support member, and the optimal number of anti-vibration mounts.

ここで、本発明の最適設計システムにおける初期値設定部は、構造物の全周囲に仮想的に配置した複数の防振マウントのばね定数の初期値を設定するようにしてもよい。これにより、防振マウントの最適配置位置について、構造物の全周囲に対して漏れなく検討することができる。   Here, the initial value setting unit in the optimum design system of the present invention may set initial values of spring constants of a plurality of vibration-proof mounts virtually arranged around the entire structure. Thereby, the optimal arrangement position of the vibration proof mount can be examined without omission with respect to the entire periphery of the structure.

また、初期値設定部は、構造物を囲む仮想領域の形成面を格子状に分割し、各格子点に仮想的に配置した複数の防振マウントのばね定数の初期値を設定するようにしてもよい。つまり、仮想領域の形成面上の各格子点に防振マウントを配置することにしている。これにより、防振マウントの配置位置に関する計算が非常に容易に行うことができる。   Further, the initial value setting unit divides the formation surface of the virtual region surrounding the structure into a lattice shape, and sets the initial value of the spring constant of the plurality of vibration isolation mounts virtually disposed at each lattice point. Also good. In other words, the anti-vibration mount is arranged at each lattice point on the formation surface of the virtual region. Thereby, the calculation regarding the arrangement position of the anti-vibration mount can be performed very easily.

また、防振マウントのばね定数は、防振マウントの直交3軸方向のばね定数であり、最適ばね定数は、防振マウントの直交3軸方向の最適ばね定数としてもよい。これにより、直交3軸方向のばね定数を有する防振マウントに適用することができる。なお、例えば、防振マウントの直交3軸方向とは、構造物を車両用エンジンとした場合には、車両上下方向、車両左右方向、及び、車両前後方向などとする。   The anti-vibration mount spring constant may be the spring constant in the three orthogonal axes of the anti-vibration mount, and the optimal spring constant may be the optimal spring constant in the three-axis orthogonal direction of the anti-vibration mount. Thereby, it can apply to the anti-vibration mount which has a spring constant of an orthogonal three-axis direction. For example, when the structure is a vehicle engine, the three orthogonal directions of the anti-vibration mount are the vehicle up-down direction, the vehicle left-right direction, and the vehicle front-rear direction.

また、第2の目的値算出部により算出される第2の目的値は、第2閾値より大きな防振マウントのばね定数が存在する個数であるとしてもよい。例えば、防振マウントのばね定数が防振マウントの1方向のばね定数のみとした場合には、第2の目的値は、実質的に防振マウントの個数に相当する。また、防振マウントのばね定数が防振マウントの直交3軸方向それぞれのばね定数とした場合には、1つの防振マウントについて3つのばね定数が存在することになる。この場合には、第2の目的値は、第2閾値より大きなばね定数が存在する個数に相当することになる。このように、ばね定数と第2閾値とを比較することで、第2の目的値を算出している。つまり、防振マウントの個数についての最適化計算を容易に行うことができる。   In addition, the second target value calculated by the second target value calculation unit may be the number in which the spring constant of the vibration-proof mount larger than the second threshold value exists. For example, when the spring constant of the vibration isolating mount is only the spring constant in one direction of the vibration isolating mount, the second target value substantially corresponds to the number of vibration isolating mounts. Further, when the spring constant of the vibration proof mount is set to be the spring constant in each of the three orthogonal directions of the vibration proof mount, there are three spring constants for one vibration proof mount. In this case, the second target value corresponds to the number of spring constants larger than the second threshold value. Thus, the second target value is calculated by comparing the spring constant and the second threshold value. That is, it is possible to easily perform optimization calculation for the number of anti-vibration mounts.

また、第2の目的値算出部により算出される第2の目的値は、上記の場合の他に、数1に従って算出されるようにしてもよい。   Further, the second target value calculated by the second target value calculation unit may be calculated according to Equation 1 in addition to the above case.

Figure 0004662255
Figure 0004662255

ここで、数1によれば、第2の目的値OBJNは、防振マウントの個数に関連する数を表すことになる。例えば、防振マウントのばね定数が防振マウントの1方向のばね定数のみとした場合には、第2の目的値OBJNは、実質的に防振マウントの個数に相当する。また、防振マウントのばね定数が防振マウントの直交3軸方向それぞれのばね定数とした場合には、1つの防振マウントについて3つのばね定数が存在することになる。つまり、この場合には、第2の目的値OBJNは、ばね定数が存在する個数に相当することになる。   Here, according to Equation 1, the second target value OBJN represents a number related to the number of anti-vibration mounts. For example, when the spring constant of the anti-vibration mount is only one direction spring constant of the anti-vibration mount, the second target value OBJN substantially corresponds to the number of anti-vibration mounts. Further, when the spring constant of the vibration proof mount is set to be the spring constant in each of the three orthogonal directions of the vibration proof mount, there are three spring constants for one vibration proof mount. That is, in this case, the second target value OBJN corresponds to the number of spring constants.

具体的には、数1によれば、knがklimitより遥かに大きい場合には当該防振マウントのばね定数knを1個とカウントし、knがklimitより遥かに小さい場合には当該防振マウントのばね定数knをカウントしない。そして、knがklimit付近の場合には、その大きさに応じて、防振マウントのばね定数のカウント数として連続的に変化させている。これにより、確実に防振マウントの個数についての最適化計算を行うことができると共に、最適化計算を安定して処理できる。 Specifically, according to Equation 1, when k n is much larger than k limit, the anti-vibration mount spring constant k n is counted as one, and when k n is much smaller than k limit. not counting the spring constant k n of the vibration damping mount. When k n is in the vicinity of k limit , the count number of the spring constant of the anti-vibration mount is continuously changed according to the magnitude. As a result, the optimization calculation for the number of anti-vibration mounts can be reliably performed, and the optimization calculation can be stably processed.

また、本発明の最適設計システムにおける決定部は、最適解が第3閾値より大きな防振マウントの配置位置及びばね定数を防振マウントの最適配置位置及び最適ばね定数としてもよい。つまり、ばね定数の最適解が第3閾値以下の防振マウントのばね定数は零と認識する。そして、ばね定数の最適解が第3閾値より大きな防振マウントのばね定数のみを必要なものとして抽出する。これにより、必要な防振マウントを確実且つ容易に抽出することができる。   The determination unit in the optimal design system of the present invention may use the vibration isolating mount placement position and the spring constant whose optimum solution is larger than the third threshold as the vibration damping mount optimum placement position and the optimal spring constant. That is, the spring constant of the vibration isolating mount whose optimum solution for the spring constant is the third threshold value or less is recognized as zero. Then, only the spring constant of the vibration isolating mount whose optimum solution of the spring constant is larger than the third threshold value is extracted as necessary. As a result, the necessary anti-vibration mount can be extracted reliably and easily.

また、本発明の最適設計システムは、さらに、ばね定数をパラメータとし、それぞれの防振マウントの距離に関する第3の目的値を算出する第3の目的値算出部を備え、目的関数算出部は、第3の目的値に基づき目的関数を算出するようにしてもよい。すなわち、目的関数算出部は、少なくとも第1の目的値、第2の目的値、及び第3の目的値に基づき目的関数を算出することになる。   The optimum design system of the present invention further includes a third objective value calculation unit that calculates a third objective value related to the distance of each vibration isolation mount using the spring constant as a parameter, and the objective function calculation unit includes: An objective function may be calculated based on the third objective value. That is, the objective function calculation unit calculates the objective function based on at least the first objective value, the second objective value, and the third objective value.

ここで、例えば、ある2つの防振マウントについて着目した場合、これらの防振マウントの距離が大きい場合には、これらの防振マウントは何れも相互に独立して存在すべきものと判断される。一方、これらの防振マウントの距離が小さい場合には、両者の持つ役割は共通していることがある。そうすると、距離が小さな2つの防振マウントを1つにまとめることができる場合がある。そこで、それぞれの防振マウントの距離に関する第3の目的値を目的関数の項に含めることで、それぞれの防振マウントの距離を考慮させながら最適解を算出することができる。これにより、防振マウントの個数を低減することに寄与させることができる。   Here, for example, when focusing on two anti-vibration mounts, if the distance between these anti-vibration mounts is large, it is determined that both of these anti-vibration mounts should exist independently of each other. On the other hand, when the distance between these anti-vibration mounts is small, the roles of both of them may be common. In this case, two anti-vibration mounts with a small distance may be combined into one. Therefore, by including the third objective value relating to the distance between the anti-vibration mounts in the term of the objective function, it is possible to calculate the optimum solution while taking into account the distance between the anti-vibration mounts. Thereby, it can contribute to reducing the number of anti-vibration mounts.

なお、第3の目的値は、選択された2つの防振マウントの距離が所定距離より小さい場合に大きな値となるようにすればよい。これにより、近接する2つの防振マウントを確実に1つにまとめるようにすることができる。   Note that the third target value may be a large value when the distance between the two selected vibration-proof mounts is smaller than the predetermined distance. Thereby, it is possible to surely combine two adjacent vibration-proof mounts into one.

また、第3の目的値は、選択された2つの防振マウントの距離が所定距離より小さく、且つ、所定距離に近いほど大きな値となるようにするとよい。これにより、2つの防振マウントの距離が所定距離付近の場合における第3の目的値を大きくしているので、2つの防振マウントの距離が所定距離より小さく所定距離に近いほど、より効果的に当該2つの防振マウントを1つにまとめるようにすることができる。   The third target value may be set to a larger value as the distance between the two selected vibration-proof mounts is smaller than the predetermined distance and closer to the predetermined distance. As a result, the third target value when the distance between the two anti-vibration mounts is in the vicinity of the predetermined distance is increased. Therefore, the distance between the two anti-vibration mounts is smaller than the predetermined distance and closer to the predetermined distance. The two anti-vibration mounts can be combined into one.

また、第3の目的値は、最適解算出部による最適解の算出回数に応じて大きな値となるようにするとよい。ここで、最適解算出部による一回の最適解の算出により、防振マウントの個数が少なくなるとは限らない。例えば、一時的に最適解が算出された場合(目的関数が極小となった場合)であっても、防振マウントが例えば近接する位置に複数存在することがある。このような場合には、防振マウントの個数がさらに減少する最適解を算出する必要がある。そこで、最適解の算出回数に応じて第3の目的値を大きな値にすることで、近接する複数の防振マウントを1つにまとめるように最適解の算出を再開させることができる。これにより、防振マウントの個数をさらに減少させることができる。   In addition, the third target value may be a large value according to the number of times the optimal solution calculation unit calculates the optimal solution. Here, the number of anti-vibration mounts is not necessarily reduced by one calculation of the optimal solution by the optimal solution calculation unit. For example, even when the optimal solution is temporarily calculated (when the objective function is minimized), there may be a plurality of anti-vibration mounts, for example, at close positions. In such a case, it is necessary to calculate an optimal solution that further reduces the number of anti-vibration mounts. Therefore, by setting the third target value to a large value according to the number of times of calculating the optimum solution, the calculation of the optimum solution can be resumed so that a plurality of adjacent anti-vibration mounts are combined into one. Thereby, the number of anti-vibration mounts can be further reduced.

また、本発明の最適設計システムにおける感度算出部は、各ばね定数を所定量だけ変動させた際の目的関数における各ばね定数の感度を算出するようにするとよい。これにより、容易に最適解算出部によりばね定数の最適解を算出することができる。   In addition, the sensitivity calculation unit in the optimum design system of the present invention may calculate the sensitivity of each spring constant in the objective function when each spring constant is changed by a predetermined amount. As a result, the optimum solution for the spring constant can be easily calculated by the optimum solution calculator.

また、本発明の最適設計システムは、さらに、ばね定数をパラメータとし、それぞれの防振マウントのばね比に関する第4の目的値を算出する第4の目的値算出部を備え、目的関数算出部は、第4の目的値に基づき目的関数を算出するようにしてもよい。すなわち、目的関数算出部は、少なくとも第1の目的値、第2の目的値、及び第4の目的値に基づき目的関数を算出することになる。   The optimum design system of the present invention further includes a fourth objective value calculation unit that calculates a fourth objective value related to the spring ratio of each vibration isolation mount using the spring constant as a parameter, and the objective function calculation unit includes: The objective function may be calculated based on the fourth objective value. That is, the objective function calculation unit calculates the objective function based on at least the first objective value, the second objective value, and the fourth objective value.

ここで、例えば、防振マウントが直交3軸方向(X方向、Y方向、Z方向)のばね定数を有する場合、ばね比とは、Z方向のばね定数に対するX方向のばね定数の比、又は、Z方向のばね定数に対するY方向のばね定数の比である。そして、防振マウントのばね比を所定範囲内にすることで、防振マウントの製造の容易化を図ることができる。つまり、第4の目的値を考慮することで、防振マウントの製造コストを低減することができる。   Here, for example, when the anti-vibration mount has a spring constant in three orthogonal directions (X direction, Y direction, Z direction), the spring ratio is the ratio of the spring constant in the X direction to the spring constant in the Z direction, or , The ratio of the spring constant in the Y direction to the spring constant in the Z direction. Then, by making the spring ratio of the vibration-proof mount within a predetermined range, it is possible to facilitate the manufacture of the vibration-proof mount. That is, the manufacturing cost of the vibration isolating mount can be reduced by taking the fourth target value into consideration.

また、本発明の最適設計システムにおける構造物は、車両用エンジンであり、支持部材は、エンジンフレーム又は車両ボディであるとしてもよい。つまり、本発明の最適設計システムを車両用エンジンの防振マウントの最適設計に適用することができる。   The structure in the optimum design system of the present invention may be a vehicle engine, and the support member may be an engine frame or a vehicle body. That is, the optimum design system of the present invention can be applied to the optimum design of the vibration isolating mount for the vehicle engine.

この場合、第1の目的値は、車両用エンジンのアイドル振動、エンジンシェイク、及びエンジン移動量の中から選択された何れかに関する目的値とすればよい。ここで、アイドル振動とは、車両用エンジンが駆動することにより車両用エンジンからエンジンフレーム又は車両ボディへ伝達される振動である。エンジンシェイクとは、例えば、車両外部から車輪等を介してエンジンフレーム又は車両ボディに伝達された振動の周波数が車両用エンジン及び防振マウントの共振周波数付近となる場合に、エンジンフレーム又は車両ボディに発生する振動である。エンジン移動量とは、車両用エンジンが駆動することにより、所定の軸を中心に車両用エンジンが揺動する際の揺動角度である。つまり、第1の目的値を上記のようにすることで、選択された振動原因による影響を低減するように防振マウントの最適配置位置を決定することができる。   In this case, the first target value may be a target value related to any one selected from idle vibration, engine shake, and engine movement amount of the vehicle engine. Here, the idle vibration is vibration transmitted from the vehicle engine to the engine frame or the vehicle body when the vehicle engine is driven. The engine shake is, for example, when the vibration frequency transmitted from the outside of the vehicle to the engine frame or the vehicle body via wheels or the like is near the resonance frequency of the vehicle engine and the vibration isolation mount. This is the vibration that occurs. The engine movement amount is a swing angle when the vehicle engine swings around a predetermined axis when the vehicle engine is driven. That is, by setting the first target value as described above, it is possible to determine the optimal placement position of the vibration-proof mount so as to reduce the influence of the selected cause of vibration.

本発明の最適設計システムによれば、防振マウントの個数、配置位置及びばね定数を変化させることができる。つまり、本発明の最適設計システムによれば、支持部材の振動を考慮した最適な防振マウントの配置位置及びばね定数、並びに、最適な防振マウントの個数を算出することができる。   According to the optimum design system of the present invention, the number of vibration-proof mounts, the arrangement position, and the spring constant can be changed. That is, according to the optimum design system of the present invention, it is possible to calculate the optimal position and spring constant of the anti-vibration mount in consideration of the vibration of the support member, and the optimal number of anti-vibration mounts.

次に、実施形態を挙げ、本発明をより詳しく説明する。本実施形態においては、本発明の最適設計システムを車両用エンジン2と車両ボディ1との間に配置される防振マウント3の最適設計に用いる場合を例にあげて説明する。すなわち、本実施形態における最適設計システムにより、防振マウント3の最適配置位置及び最適ばね定数を決定する。   Next, the present invention will be described in more detail with reference to embodiments. In the present embodiment, the case where the optimum design system of the present invention is used for the optimum design of the vibration isolating mount 3 disposed between the vehicle engine 2 and the vehicle body 1 will be described as an example. That is, the optimum arrangement position and the optimum spring constant of the vibration-proof mount 3 are determined by the optimum design system in the present embodiment.

(1)モデル概要
まず、本実施形態のモデルの概要について図1を参照して説明する。図1は、本実施形態のモデルの概要を示す図である。ここで、図1において、左側を車両前側といい、右側を車両後側といい、手前側を車両左側といい、奥側を車両右側といい、上側を車両上側といい、下側を車両下側という。
(1) Model Overview First, an overview of the model of the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a diagram showing an outline of a model of the present embodiment. Here, in FIG. 1, the left side is called the vehicle front side, the right side is called the vehicle rear side, the front side is called the vehicle left side, the back side is called the vehicle right side, the upper side is called the vehicle upper side, and the lower side is the vehicle lower side. Called the side.

図1に示すように、車両ボディ(本発明における支持部材)1の上に車両用エンジン(本発明における構造物)2が防振マウント3を介して支持されている。すなわち、防振マウント3は、車両用エンジン2の振動に起因して車両ボディ1が振動することを抑制するための部材である。さらに、車両ボディ1は、車輪及びサスペンション4により地面に対して支持されている。   As shown in FIG. 1, a vehicle engine (a structure in the present invention) 2 is supported on a vehicle body (a support member in the present invention) 1 via a vibration-proof mount 3. That is, the anti-vibration mount 3 is a member for suppressing the vehicle body 1 from vibrating due to the vibration of the vehicle engine 2. Further, the vehicle body 1 is supported with respect to the ground by wheels and a suspension 4.

(2)最適設計システムの構成
次に、最適設計システムの構成について図2及び図3を参照して説明する。図2は、最適設計システムを示すブロック図である。図3は、防振マウント3の仮想的な配置位置を説明する図である。
(2) Configuration of Optimal Design System Next, the configuration of the optimal design system will be described with reference to FIG. 2 and FIG. FIG. 2 is a block diagram showing the optimum design system. FIG. 3 is a diagram for explaining a virtual arrangement position of the image stabilizing mount 3.

図2に示すように、最適設計システムは、諸元入力部11と、初期値設定部12と、目的値算出部13と、目的関数算出部14と、感度算出部15と、最適解算出部16と、出力部17とから構成される。   As shown in FIG. 2, the optimum design system includes a specification input unit 11, an initial value setting unit 12, an objective value calculation unit 13, an objective function calculation unit 14, a sensitivity calculation unit 15, and an optimal solution calculation unit. 16 and an output unit 17.

諸元入力部11は、車両の各諸元を入力する。車両の各諸元とは、具体的には、車両用エンジン2に関する諸元、車両ボディ1に関する諸元、サスペンション4の慣性諸元、サスペンション4のばね諸元などである。   The specification input unit 11 inputs each specification of the vehicle. The specifications of the vehicle are, specifically, specifications related to the vehicle engine 2, specifications related to the vehicle body 1, inertia specifications of the suspension 4, spring specifications of the suspension 4, and the like.

初期値設定部12は、防振マウント3のばね定数の初期値を設定する。初期値設定の対象である防振マウント3は、車両用エンジン2の周囲に仮想的に複数配置された防振マウント3とする。さらに、防振マウント3は、直交3軸方向、すなわち車両前後方向(X方向)、車両左右方向(Y方向)、及び車両上下方向(Z方向)についてのばね定数を有するものとする。   The initial value setting unit 12 sets an initial value of the spring constant of the anti-vibration mount 3. The anti-vibration mounts 3 that are targets of initial value setting are the anti-vibration mounts 3 that are virtually arranged around the vehicle engine 2. Further, the anti-vibration mount 3 has spring constants in three orthogonal directions, that is, a vehicle longitudinal direction (X direction), a vehicle left-right direction (Y direction), and a vehicle vertical direction (Z direction).

ここで、初期値設定の対象である防振マウント3について、図3を参照しながら具体的に説明する。ここで、図3(a)は、図1に示す車両用エンジン2を上側から見た平面図であり、図3(b)は、図1に示す車両用エンジン2を後側から見た後方図である。図3(a)(b)に示すように、まず車両用エンジン2の全周囲を囲む仮想領域を設定する。この仮想領域は、例えば、直方体とする。この仮想領域は、例えば、車両ボディ1に固定されるエンジンフレーム(図示せず)に相当する形状などとしてもよい。そして、この仮想領域の形成面(ここでは、6面)を格子状に分割し、各格子点に仮想的に防振マウント3を配置する。そして、数2に示すように、仮想的に配置された複数の防振マウント3の車両前後方向、車両左右方向、及び車両上下方向のばね定数kを設定する。ここで、防振マウント3を仮想的に配置する最大個数は、NMTである。すなわち、格子点の数がNMTである。また、数2において、第1番目の添字は、各格子点の番号、すなわち各格子点に仮想的に配置された防振マウント3の番号を示し、第2番目の添字は、X方向、Y方向、及びZ方向を示す。以下、説明の容易化のため、第2番目の添字は、X方向を1とし、Y方向を2とし、Z方向を3とする。   Here, the anti-vibration mount 3 that is the target of the initial value setting will be specifically described with reference to FIG. Here, FIG. 3A is a plan view of the vehicle engine 2 shown in FIG. 1 as viewed from above, and FIG. 3B is a rear view of the vehicle engine 2 shown in FIG. FIG. As shown in FIGS. 3A and 3B, first, a virtual region surrounding the entire periphery of the vehicle engine 2 is set. This virtual area is, for example, a rectangular parallelepiped. For example, the virtual area may have a shape corresponding to an engine frame (not shown) fixed to the vehicle body 1. Then, the formation surface (here, 6 surfaces) of the virtual region is divided into a lattice shape, and the anti-vibration mount 3 is virtually disposed at each lattice point. Then, as shown in Formula 2, spring constants k in the vehicle front-rear direction, the vehicle left-right direction, and the vehicle vertical direction of the plurality of vibration isolation mounts 3 that are virtually arranged are set. Here, the maximum number of virtual anti-vibration mounts 3 is NMT. That is, the number of lattice points is NMT. In Equation 2, the first subscript indicates the number of each grid point, that is, the number of the image stabilization mount 3 virtually arranged at each grid point, and the second subscript is the X direction, Y Direction and Z direction. Hereinafter, for ease of explanation, the second subscript is 1 in the X direction, 2 in the Y direction, and 3 in the Z direction.

Figure 0004662255
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目的値算出部13は、諸元入力部11に入力された各諸元、並びに、初期値設定部12にて設定されたばね定数k又は後述する最適解算出部16にて更新されたばね定数kを用いて、6つの目的値を算出する。具体的には、目的値算出部13は、ばね定数マトリクス算出部21と、第1目的値算出部22と、第2目的値算出部23と、第3目的値算出部24と、第4目的値算出部25と、第5目的値算出部26と、第6目的値算出部27とから構成される。ここで、各目的値は、後述する目的関数の各項を表すものである。すなわち、各目的値は、目的関数を算出するために用いられるものである。   The target value calculation unit 13 receives each specification input to the specification input unit 11 and the spring constant k set by the initial value setting unit 12 or the spring constant k updated by the optimum solution calculation unit 16 described later. Use to calculate six target values. Specifically, the target value calculation unit 13 includes a spring constant matrix calculation unit 21, a first target value calculation unit 22, a second target value calculation unit 23, a third target value calculation unit 24, and a fourth purpose. The value calculation unit 25, the fifth target value calculation unit 26, and the sixth target value calculation unit 27 are configured. Here, each objective value represents each term of an objective function described later. That is, each objective value is used for calculating an objective function.

ばね定数マトリクス算出部21は、防振マウント3のばね定数の剛性マトリクスKeを数3に従って算出する。この防振マウント3のばね定数の剛性マトリクスKeは、複数の防振マウント3を車両用エンジン2の重心に対して1つの防振マウント3に置換したものに相当する。 Spring constant matrix calculating unit 21 calculates according to Equation 3 the stiffness matrix K e of the spring constant of the vibration damping mount 3. The stiffness matrix K e of the spring constant of the vibration damping mount 3 correspond to those obtained by replacing a plurality of vibration damping mount 3 in a single vibration damping mount 3 relative to the center of gravity of the vehicle engine 2.

Figure 0004662255
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第1目的値算出部(本発明における第1の目的値算出部)22は、各諸元、防振マウント3のばね定数kの初期値又は更新値、並びに、防振マウント3のばね定数の剛性マトリクスKeを用いて、数4に従ってアイドル振動に関する目的値OBJIを算出する。すなわち、アイドル振動に関する目的値OBJIは、防振マウント3のばね定数kをパラメータとしている。このアイドル振動とは、車両用エンジン2が駆動することにより車両用エンジン2から防振マウント3を介して車両ボディ1へ伝達される振動である。そして、アイドル振動に関する目的値OBJIは、車両用エンジン2が駆動することにより車両ボディ1へ伝達される振動が小さいほど、小さな値となる。 The first target value calculation unit (first target value calculation unit in the present invention) 22 is for each specification, the initial value or the updated value of the spring constant k of the vibration isolation mount 3, and the spring constant of the vibration isolation mount 3. Using the stiffness matrix K e , the target value OBJI related to idle vibration is calculated according to Equation 4. That is, the target value OBJI relating to idle vibration uses the spring constant k of the vibration isolating mount 3 as a parameter. The idle vibration is vibration transmitted from the vehicle engine 2 to the vehicle body 1 through the vibration isolation mount 3 when the vehicle engine 2 is driven. Then, the target value OBJI relating to idle vibration becomes smaller as the vibration transmitted to the vehicle body 1 when the vehicle engine 2 is driven becomes smaller.

Figure 0004662255
Figure 0004662255

第2目的値算出部(本発明における第1の目的値算出部)23は、各諸元及び防振マウント3のばね定数の剛性マトリクスKeを用いて、数5に従ってエンジンシェイクに関する目的値OBJSを算出する。すなわち、エンジンシェイクに関する目的値OBJSは、防振マウント3のばね定数kをパラメータとしている。エンジンシェイクとは、例えば、車両外部から車輪及びサスペンション4等を介して車両ボディ1に伝達された振動の周波数が車両用エンジン2及び防振マウント3の共振周波数付近となる場合に、車両ボディ1に発生する振動である。そして、エンジンシェイクに関する目的値OBJSは、エンジンシェイクにより車両ボディ1に発生する振動が小さいほど、小さな値となる。なお、数5において、all#Kには、防振マウント3のばね定数の剛性マトリクスKeが含まれている。 (First target value calculating unit in the present invention) 23 second target value calculation unit, by using the stiffness matrix K e of each parameter and the spring constant of the vibration damping mount 3, target value relating to engine shake according to Equation 5 OBJS Is calculated. That is, the target value OBJS relating to the engine shake uses the spring constant k of the vibration-proof mount 3 as a parameter. The engine shake is, for example, when the vibration frequency transmitted from the outside of the vehicle to the vehicle body 1 via the wheels, the suspension 4 and the like is near the resonance frequency of the vehicle engine 2 and the vibration isolation mount 3. This is a vibration that occurs in The target value OBJS relating to the engine shake becomes smaller as the vibration generated in the vehicle body 1 due to the engine shake is smaller. Note that in Equation 5, the all # K, contains a stiffness matrix K e of the spring constant of the vibration damping mount 3.

Figure 0004662255
Figure 0004662255

第3目的値算出部(本発明における第1の目的値算出部)24は、各諸元及びばね定数の剛性マトリクスKeを用いて、数6に従ってエンジン移動量に関する目的値OBJRを算出する。すなわち、エンジン移動量に関する目的値OBJRは、防振マウント3のばね定数kをパラメータとしている。エンジン移動量とは、車両用エンジンが駆動することにより、所定の軸を中心に車両用エンジンが揺動する際の揺動角度である。そして、エンジン移動量に関する目的値OBJRは、エンジン移動量が小さいほど、小さな値となる。なお、エンジン移動量が小さい場合とは、車両用エンジンが揺動することによる車両ボディ1の振動が小さいことを意味する。 The third target value calculating section (first target value calculating unit in the present invention) 24, using the stiffness matrix K e of each parameter and the spring constant, and calculates the target value OBJR an engine movement amount according to Equation 6. That is, the target value OBJR relating to the engine movement amount uses the spring constant k of the vibration isolating mount 3 as a parameter. The engine movement amount is a swing angle when the vehicle engine swings around a predetermined axis when the vehicle engine is driven. The target value OBJR related to the engine movement amount becomes smaller as the engine movement amount is smaller. The case where the engine movement amount is small means that the vibration of the vehicle body 1 due to the swing of the vehicle engine is small.

Figure 0004662255
Figure 0004662255

第4目的値算出部(本発明における第4の目的値算出部)25は、各諸元、並びに、ばね定数kの初期値又は更新値を用いて、数7に従ってばね比に関する目的値OBJHを算出する。すなわち、ばね比に関する目的値OBJHは、防振マウント3のばね定数kをパラメータとしている。ここで、ばね比とは、防振マウント3のZ方向のばね定数に対するX方向のばね定数の比、又は、防振マウント3のZ方向のばね定数に対するY方向のばね定数の比である。数7によれば、ばね比に関する目的値OBJHは、それぞれのばね比をaからbの間にする目的値となっている。そして、ばね比に関する目的値OBJHは、それぞれのばね比がaからbの間にあるほど、小さな値となる。なお、ばね比を所定の範囲内にすることで、防振マウント3の製造の容易化、汎用化を図ることができる。   The fourth target value calculation unit (fourth target value calculation unit in the present invention) 25 uses each specification and the initial value or the updated value of the spring constant k to calculate the target value OBJH related to the spring ratio according to Equation 7. calculate. That is, the target value OBJH relating to the spring ratio uses the spring constant k of the vibration isolating mount 3 as a parameter. Here, the spring ratio is the ratio of the spring constant in the X direction to the spring constant in the Z direction of the vibration isolation mount 3 or the ratio of the spring constant in the Y direction to the spring constant in the Z direction of the vibration isolation mount 3. According to Equation 7, the target value OBJH relating to the spring ratio is a target value for setting each spring ratio between a and b. The target value OBJH related to the spring ratio becomes smaller as the respective spring ratio is between a and b. In addition, by making the spring ratio within a predetermined range, it is possible to facilitate manufacture and generalization of the vibration-proof mount 3.

Figure 0004662255
Figure 0004662255

第5目的値算出部(本発明における第2の目的値算出部)26は、ばね定数kの初期値又は更新値を用いて、数8に従って防振マウント3の個数に関する目的値OBJNを算出する。すなわち、防振マウント3の個数に関する目的値OBJNは、防振マウント3のばね定数kをパラメータとしている。数8によれば、防振マウント3の個数に関する目的値OBJNは、ばね定数kniが予め記憶された閾値klimitより遥かに大きい場合に当該ばね定数kniを1つとカウントし、ばね定数kniが閾値klimitより遥かに小さい場合に当該ばね定数kniをカウントしない。さらに、ばね定数kniが閾値klimit付近の場合には、その大きさに応じて、ばね定数が存在するカウント数として連続的に変化させている。すなわち、防振マウント3の個数に関する目的値OBJNは、ほぼ閾値klimitより大きなばね定数kniが存在する数に相当する。つまり、防振マウント3の個数に関する目的値OBJNは、閾値klimitより大きなばね定数kniが少なくなるほど、小さな値となる。 The fifth target value calculation unit (second target value calculation unit in the present invention) 26 calculates the target value OBJN related to the number of anti-vibration mounts 3 according to Equation 8 using the initial value or the updated value of the spring constant k. . That is, the target value OBJN relating to the number of the anti-vibration mounts 3 uses the spring constant k of the anti-vibration mounts 3 as a parameter. According to Equation 8, the target value OBJN about the number of vibration damping mount 3, the spring constant k ni 1 bract counted when the spring constant k ni is much greater than the prestored threshold k limit, the spring constant k If ni is much smaller than the threshold k limit , the spring constant k ni is not counted. Furthermore, when the spring constant k ni is in the vicinity of the threshold k limit , the spring constant is continuously changed as the count number in which the spring constant exists. That is, the target value OBJN relating to the number of anti-vibration mounts 3 corresponds to the number of spring constants k ni that are substantially larger than the threshold value k limit . That is, the target value OBJN related to the number of anti-vibration mounts 3 becomes smaller as the spring constant k ni larger than the threshold value k limit decreases.

Figure 0004662255
Figure 0004662255

第6目的値算出部(本発明における第3の目的値算出部)27は、ばね定数kの初期値又は更新値を用いて、数9に従って防振マウント3の距離に関する目的値OBJLを算出する。すなわち、防振マウント3の距離に関する目的値OBJLは、防振マウント3のばね定数kをパラメータとしている。数9によれば、防振マウント3の距離に関する目的値OBJLは、選択された防振マウントmと防振マウントnとの距離Rmnが予め記憶された設定距離Rdより小さい場合に、所定の値となるようにしている。一方、選択された防振マウントmと防振マウントnとの距離Rmnが設定距離Rd以上の場合に、零としている。そして、全ての防振マウント3について加算したものを当該目的値OBJLとしている。 The sixth target value calculation unit (third target value calculation unit in the present invention) 27 calculates the target value OBJL related to the distance of the vibration isolating mount 3 according to Equation 9 using the initial value or the updated value of the spring constant k. . That is, the target value OBJL related to the distance of the vibration proof mount 3 uses the spring constant k of the vibration proof mount 3 as a parameter. According to Equation 9, the target value OBJL related to the distance of the anti-vibration mount 3 is predetermined when the distance R mn between the selected anti-vibration mount m and the anti-vibration mount n is smaller than the preset stored distance R d. It is trying to become the value of. On the other hand, when the distance R mn between the selected anti-vibration mount m and the anti-vibration mount n is equal to or greater than the set distance R d , the value is zero. And the thing added about all the anti-vibration mounts 3 is made into the said target value OBJL.

Figure 0004662255
Figure 0004662255

ここで、選択された防振マウントmと防振マウントnとの距離Rmnが設定距離Rdより小さい場合には、両者の持つ役割がほぼ共通している。従って、当該距離Rmnが設定距離Rdより小さい場合には、両者を1つにまとめることができると考えられる。一方、選択された防振マウントmと防振マウントnとの距離Rmnが設定距離Rd以上の場合には、相互に独立して存在すべきものと考えられる。従って、選択された防振マウントmと防振マウントnとの距離Rmnが設定距離Rdより小さいものが存在する場合にのみ、当該目的値OBJLが所定の値となるようにしている。つまり、選択された2つの防振マウント3が設定距離Rdより小さいものが存在しないほど、当該目的値OBJLは小さな値となる。 Here, when the distance R mn between the selected anti-vibration mount m and the anti-vibration mount n is smaller than the set distance R d , the roles of both are almost the same. Therefore, when the distance R mn is smaller than the set distance R d , it is considered that both can be combined into one. On the other hand, when the distance R mn between the selected anti-vibration mount m and the anti-vibration mount n is equal to or larger than the set distance R d , it is considered that they should exist independently of each other. Accordingly, the target value OBJL is set to a predetermined value only when the distance R mn between the selected vibration-proof mount m and the vibration-proof mount n is smaller than the set distance R d . That is, as there is nothing two vibration damping mount 3 selected smaller than the set distance R d, the target value OBJL becomes a small value.

さらに、選択された防振マウントmと防振マウントnとの距離Rmnが設定距離Rdより小さい場合であって、当該距離Rmnが設定距離Rdに近いほど、当該目的値OBJLが大きな値となるようにしている。これは、選択された2つの防振マウント3の距離Rmnが設定距離Rdより小さい場合であっても、当該距離Rmnが設定距離Rdから遠いほど、当該目的値OBJLは小さな値となる。つまり、選択された2つの防振マウント3の距離が設定距離Rdより小さい場合に、当該目的値OBJLを小さくするためには、当該2つの防振マウント3の距離Rmnを限りなく小さくすること、すなわち、当該2つの防振マウント3を1つにまとめることが必要となる。つまり、当該目的値OBJLは、防振マウント3の個数をさらに減少させるように作用させるための目的値である。 Further, in a case the distance R mn of the vibration damping mount m and vibration damping mount n selected is less than the set distance R d, as the distance R mn is close to the set distance R d, the target value OBJL large Value. This is because even if the distance R mn of the two anti-vibration mounts 3 selected is less than the set distance R d, as the distance R mn is far from the set distance R d, the target value OBJL is a small value Become. In other words, in order to reduce the target value OBJL when the distance between the two selected anti-vibration mounts 3 is smaller than the set distance R d , the distance R mn between the two anti-vibration mounts 3 is reduced as much as possible. That is, it is necessary to combine the two anti-vibration mounts 3 into one. That is, the target value OBJL is a target value for causing the number of anti-vibration mounts 3 to further decrease.

さらに、この防振マウント3の距離に関する目的値OBJLは、最適解算出部16における最適解の算出回数numに応じて異なるようにしている。具体的には、最適解の算出回数numが増加するほど、当該目的値OBJLは指数的に増加する。つまり、最適解の算出回数numが増加するほど、当該目的値OBJLの寄与が大きくなる。なお、最適解の算出回数numは、最適解算出部16による最適解が算出された場合であって後述する所定の場合に増加する。   Further, the target value OBJL relating to the distance of the vibration isolating mount 3 is made to differ according to the number of times num of optimum solution calculations in the optimum solution calculation unit 16. Specifically, the target value OBJL increases exponentially as the optimal solution calculation count num increases. That is, the contribution of the target value OBJL increases as the number of times num for calculating the optimum solution increases. The optimal solution calculation count num increases when the optimal solution is calculated by the optimal solution calculation unit 16 and in a predetermined case described later.

目的関数算出部14は、各目的値を用いて、数10に従って目的関数OBJを算出する。すなわち、目的関数OBJは、各目的関数に重み係数αを乗算した値を加算したものとしている。   The objective function calculator 14 calculates the objective function OBJ according to Equation 10 using each objective value. That is, the objective function OBJ is obtained by adding a value obtained by multiplying each objective function by the weighting coefficient α.

Figure 0004662255
Figure 0004662255

感度算出部15は、数11に従って感度Sを算出する。ここで、感度Sとは、ばね定数kを微少量だけ変動させた際の目的関数OBJにおける各ばね定数kの感度を意味する。具体的には、目的関数算出部14にて算出された目的関数OBJと、ばね定数kを微少量だけ変動させた際の目的関数OBJ11との差をばね定数kの変動量により除算した値である。なお、感度算出部15は、それぞれのばね定数kを変動させた場合における感度Sを算出している。 The sensitivity calculation unit 15 calculates the sensitivity S according to Equation 11. Here, the sensitivity S means the sensitivity of each spring constant k in the objective function OBJ when the spring constant k is changed by a minute amount. Specifically, a value obtained by dividing the difference between the objective function OBJ calculated by the objective function calculation unit 14 and the objective function OBJ 11 when the spring constant k is changed by a minute amount by the fluctuation amount of the spring constant k. It is. Note that the sensitivity calculation unit 15 calculates the sensitivity S when each spring constant k is varied.

Figure 0004662255
Figure 0004662255

最適解算出部16は、一次元探索としてArmijoの方法を用いて最適化計算を行う。なお、制約条件として、全てのばね定数kの合計値が零以上となるように、勾配射影法を用いる。具体的には、最適解算出部16は、感度算出部15にて算出された感度Sに基づいて、数12に従ってばね定数kを更新させる。そして、目的関数OBJが極小、すなわち目的関数OBJの変化量が零になるように、最適化計算を行う。つまり、更新させたばね定数kを用いて目的値算出部13にて各目的値を算出し、再び目的関数OBJ及び感度Sの算出を繰り返す。さらに、最適解算出部16は、目的関数OBJの変化量が零になった場合であっても、防振マウント3の個数Nが所定値Nth以上の場合には、再計算を行うようにする。このようにして、最適解算出部16は、ばね定数kの最適解を算出している。このようにして算出されたばね定数kの最適解は、ほとんどの防振マウント3のばね定数kが零付近となり、一部の防振マウント3のばね定数kが大きな値となる。   The optimal solution calculation unit 16 performs optimization calculation using the Armijo method as a one-dimensional search. As a constraint, the gradient projection method is used so that the total value of all the spring constants k is zero or more. Specifically, the optimal solution calculation unit 16 updates the spring constant k according to Equation 12 based on the sensitivity S calculated by the sensitivity calculation unit 15. Then, optimization calculation is performed so that the objective function OBJ is minimal, that is, the amount of change in the objective function OBJ is zero. That is, the target value calculation unit 13 calculates each target value using the updated spring constant k, and the calculation of the target function OBJ and the sensitivity S is repeated again. Furthermore, even when the amount of change in the objective function OBJ becomes zero, the optimal solution calculation unit 16 performs recalculation when the number N of the image stabilizing mounts 3 is equal to or greater than the predetermined value Nth. . In this way, the optimal solution calculation unit 16 calculates the optimal solution for the spring constant k. In the optimum solution of the spring constant k calculated in this way, most of the anti-vibration mounts 3 have a spring constant k near zero, and some of the anti-vibration mounts 3 have large spring constants k.

Figure 0004662255
Figure 0004662255

出力部(本発明における決定部)17は、最適解算出部16にて算出されたばね定数kの最適解に基づき、防振マウント3の最適配置位置及び最適ばね定数を決定して出力する。具体的には、最適解算出部16にて算出されたばね定数kが所定閾値より大きいものを抽出して、抽出されたばね定数kを有する防振マウント3の配置位置を防振マウント3の最適配置位置と決定する。そして、当該防振マウント3のばね定数kを当該防振マウント3の最適ばね定数と決定する。そして、決定された防振マウント3の最適配置位置及び最適ばね定数を出力する。   The output unit (determining unit in the present invention) 17 determines and outputs the optimum arrangement position and the optimum spring constant of the vibration isolating mount 3 based on the optimum solution of the spring constant k calculated by the optimum solution calculating unit 16. Specifically, the optimal solution calculation unit 16 calculates a spring constant k that is larger than a predetermined threshold value, and determines the position of the vibration isolation mount 3 having the extracted spring constant k as the optimal position of the vibration isolation mount 3. Determine with position. Then, the spring constant k of the vibration proof mount 3 is determined as the optimum spring constant of the vibration proof mount 3. Then, the determined optimum arrangement position and optimum spring constant of the vibration isolating mount 3 are output.

(3)最適設計システムの処理動作
次に、上述した構成からなる最適設計システムの処理動作について、図4を参照して説明する。図4は、最適設計システムの処理動作を示すフローチャートである。
(3) Processing Operation of Optimal Design System Next, the processing operation of the optimal design system configured as described above will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a flowchart showing the processing operation of the optimum design system.

図4に示すように、まず、諸元入力部11にて、各諸元を入力する(ステップS1)。続いて、初期値設定部12にて、ばね定数kの初期値を設定する(ステップS2)。続いて、目的値算出部13にて、各目的値を算出する(ステップS3)。続いて、目的関数算出部14にて、目的関数OBJを算出する(ステップS4)。続いて、感度算出部15にて、感度Sを算出する(ステップS5)。   As shown in FIG. 4, each specification is first input in the specification input part 11 (step S1). Subsequently, the initial value setting unit 12 sets an initial value of the spring constant k (step S2). Subsequently, each target value is calculated by the target value calculation unit 13 (step S3). Subsequently, the objective function calculation unit 14 calculates the objective function OBJ (step S4). Subsequently, the sensitivity calculation unit 15 calculates the sensitivity S (step S5).

続いて、最適解算出部15にて最適化計算が行われ、目的関数OBJの変化量が零になったか否かを判定する(ステップS6)。目的関数OBJの変化量が零でなければ(ステップS6:No)、再度ステップS3に戻り、処理を繰り返す。一方、目的関数OBJの変化量が零になった場合、すなわち最適解が算出された場合には(ステップS6:Yes)、最適解算出部15にて防振マウント3の個数Nを算出する(ステップS7)。続いて、算出された防振マウント3の個数Nが所定値Nthより小さいか否かを判定する(ステップS8)。防振マウント3の個数Nが所定値Nth以上の場合には(ステップS8:No)、第6目的値算出部27にて最適解の算出回数numを1加算して(ステップS10)、ステップS3に戻り処理を繰り返す。一方、防振マウント3の個数Nが所定値Nthより小さい場合には(ステップS8:Yes)、出力部17にて防振マウント3の最適配置位置及び最適ばね定数を決定して出力する(ステップS17)。   Subsequently, an optimization calculation is performed by the optimal solution calculation unit 15, and it is determined whether or not the amount of change in the objective function OBJ has become zero (step S6). If the change amount of the objective function OBJ is not zero (step S6: No), the process returns to step S3 again and the process is repeated. On the other hand, when the amount of change in the objective function OBJ becomes zero, that is, when the optimal solution is calculated (step S6: Yes), the optimal solution calculation unit 15 calculates the number N of the vibration isolation mounts 3 ( Step S7). Subsequently, it is determined whether or not the calculated number N of anti-vibration mounts 3 is smaller than a predetermined value Nth (step S8). When the number N of the anti-vibration mounts 3 is equal to or greater than the predetermined value Nth (step S8: No), the sixth objective value calculation unit 27 adds 1 to the number of times of calculating the optimum solution (step S10), and step S3. Return to and repeat the process. On the other hand, when the number N of the anti-vibration mounts 3 is smaller than the predetermined value Nth (step S8: Yes), the output unit 17 determines and outputs the optimal arrangement position and the optimal spring constant of the anti-vibration mounts 3 (step). S17).

以上より、最適設計システムにより、防振マウント3の個数、配置位置及びばね定数を適宜変化させながら、最適化計算を行うことができる。つまり、車両ボディ1の振動を考慮した最適な防振マウント2の配置位置及びばね定数、並びに、最適な防振マウント3の個数を算出することができる。   From the above, the optimization calculation can be performed by appropriately changing the number, the arrangement position, and the spring constant of the anti-vibration mount 3 by the optimum design system. That is, it is possible to calculate the optimal position and spring constant of the anti-vibration mount 2 in consideration of the vibration of the vehicle body 1 and the optimal number of anti-vibration mounts 3.

本実施形態のモデルの概要を示す図である。It is a figure which shows the outline | summary of the model of this embodiment. 最適設計システムを示すブロック図である。It is a block diagram which shows an optimal design system. 防振マウント3の仮想的な配置位置を説明する図である。It is a figure explaining the virtual arrangement position of anti-vibration mount. 最適設計システムの処理動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the processing operation of an optimal design system.

符号の説明Explanation of symbols

1:車両ボディ、 2:車両用エンジン、 3:防振マウント、 4:車輪及びサスペンション 1: Vehicle body, 2: Engine for vehicle, 3: Anti-vibration mount, 4: Wheel and suspension

Claims (14)

構造物と支持部材との間に介在し、前記構造物の振動に起因して前記支持部材が振動することを抑制する防振マウントの最適配置位置を設計する最適設計システムであって、
仮想的に配置した複数の前記防振マウントのばね定数の初期値を設定する初期値設定部と、
前記ばね定数をパラメータとし、前記構造物の振動に起因した前記支持部材の振動に関する第1の目的値を算出する第1の目的値算出部と、
前記ばね定数をパラメータとし、前記防振マウントの個数に関する第2の目的値を算出する第2の目的値算出部と、
前記第1の目的値及び前記第2の目的値に基づき目的関数を算出する目的関数算出部と、
前記目的関数における各前記ばね定数の感度を算出する感度算出部と、
前記感度に基づき、前記目的関数が極小となるように各前記ばね定数の最適解を算出する最適解算出部と、
前記最適解に基づき、前記防振マウントの最適配置位置及び前記防振マウントの最適ばね定数を決定する決定部と、
を備えることを特徴とする最適設計システム。
An optimum design system for designing an optimum arrangement position of a vibration isolating mount that is interposed between a structure and a support member and suppresses vibration of the support member due to vibration of the structure,
An initial value setting unit for setting an initial value of a spring constant of the plurality of vibration isolation mounts virtually arranged;
A first target value calculation unit that calculates a first target value related to the vibration of the support member caused by the vibration of the structure, using the spring constant as a parameter;
A second target value calculation unit that calculates a second target value related to the number of the vibration-proof mounts using the spring constant as a parameter;
An objective function calculator for calculating an objective function based on the first objective value and the second objective value;
A sensitivity calculator for calculating the sensitivity of each spring constant in the objective function;
Based on the sensitivity, an optimal solution calculation unit that calculates an optimal solution of each of the spring constants so that the objective function is minimized,
Based on the optimal solution, a determination unit that determines an optimal arrangement position of the vibration isolation mount and an optimal spring constant of the vibration isolation mount;
An optimal design system characterized by comprising:
前記初期値設定部は、前記構造物の全周囲に仮想的に配置した複数の前記防振マウントのばね定数の初期値を設定する請求項1記載の最適設計システム。   The optimal design system according to claim 1, wherein the initial value setting unit sets initial values of spring constants of the plurality of vibration-proof mounts virtually arranged around the entire structure. 前記初期値設定部は、前記構造物を囲む仮想領域の形成面を格子状に分割し、各格子点に仮想的に配置した複数の前記防振マウントのばね定数の初期値を設定する請求項1記載の最適設計システム。   The initial value setting unit divides a formation surface of a virtual region surrounding the structure into a lattice shape, and sets an initial value of a spring constant of the plurality of vibration isolation mounts virtually arranged at each lattice point. The optimum design system according to 1. 前記ばね定数は、前記防振マウントの直交3軸方向のばね定数であり、
前記最適ばね定数は、前記防振マウントの直交3軸方向の最適ばね定数である請求項1記載の最適設計システム。
The spring constant is a spring constant in the three orthogonal directions of the vibration-proof mount,
The optimum design system according to claim 1, wherein the optimum spring constant is an optimum spring constant in three orthogonal directions of the vibration-proof mount.
前記第2の目的値は、第2閾値より大きな前記防振マウントのばね定数が存在する個数である請求項1記載の最適設計システム。   2. The optimum design system according to claim 1, wherein the second target value is a number in which a spring constant of the anti-vibration mount larger than a second threshold exists. 前記決定部は、前記最適解が第3閾値より大きな前記防振マウントの配置位置及び前記ばね定数を前記防振マウントの前記最適配置位置及び前記最適ばね定数とする請求項1記載の最適設計システム。   The optimal design system according to claim 1, wherein the determination unit sets the position and the spring constant of the vibration isolation mount whose optimal solution is greater than a third threshold as the optimal position and the spring constant of the vibration isolation mount. . さらに、前記ばね定数をパラメータとし、それぞれの前記防振マウントの距離に関する第3の目的値を算出する第3の目的値算出部を備え、
前記目的関数算出部は、前記第3の目的値に基づき前記目的関数を算出する請求項1記載の最適設計システム。
Furthermore, a third target value calculation unit that calculates a third target value related to the distance of each of the anti-vibration mounts using the spring constant as a parameter,
The optimal design system according to claim 1, wherein the objective function calculation unit calculates the objective function based on the third objective value.
前記第3の目的値は、選択された2つの前記防振マウントの距離が所定距離より小さい場合に大きな値となる請求項7記載の最適設計システム。   The optimal design system according to claim 7, wherein the third target value is a large value when a distance between the two selected vibration-proof mounts is smaller than a predetermined distance. 前記第3の目的値は、選択された2つの前記防振マウントの距離が前記所定距離より小さく、且つ、前記所定距離に近いほど大きな値となる請求項8記載の最適設計システム。   9. The optimum design system according to claim 8, wherein the third target value becomes a larger value as the distance between the two selected vibration-proof mounts is smaller than the predetermined distance and closer to the predetermined distance. 前記第3の目的値は、前記最適解算出部による前記最適解の算出回数に応じて大きな値となる請求項7〜9の何れか一項に記載の最適設計システム。   The optimal design system according to claim 7, wherein the third target value is a large value according to the number of times the optimal solution is calculated by the optimal solution calculation unit. 前記感度算出部は、各前記ばね定数を所定量だけ変動させた際の前記目的関数における各前記ばね定数の感度を算出する請求項1記載の最適設計システム。   The optimal design system according to claim 1, wherein the sensitivity calculation unit calculates the sensitivity of each spring constant in the objective function when each spring constant is changed by a predetermined amount. さらに、前記ばね定数をパラメータとし、それぞれの前記防振マウントのばね比に関する第4の目的値を算出する第4の目的値算出部を備え、
前記目的関数算出部は、前記第4の目的値に基づき前記目的関数を算出する請求項1記載の最適設計システム。
And a fourth target value calculation unit for calculating a fourth target value related to a spring ratio of each of the vibration-proof mounts using the spring constant as a parameter.
The optimal design system according to claim 1, wherein the objective function calculation unit calculates the objective function based on the fourth objective value.
前記構造物は、車両用エンジンであり、
前記支持部材は、エンジンフレーム又は車両ボディである請求項1記載の最適設計システム。
The structure is a vehicle engine,
The optimal design system according to claim 1, wherein the support member is an engine frame or a vehicle body.
前記第1の目的値は、前記車両用エンジンのアイドル振動、エンジンシェイク、及びエンジン移動量の中から選択された何れかに関する目的値である請求項13記載の最適設計システム。   The optimal design system according to claim 13, wherein the first target value is a target value related to any one selected from idle vibration, engine shake, and engine movement amount of the vehicle engine.
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