JP5440773B2 - Vehicle planning support system - Google Patents
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Description
本発明は、車両の企画支援システムに係わり、特に、所定の車両諸元値を有する基準車両モデルを用いて車両の企画支援を行う車両の企画支援システムに関する。 The present invention relates to a vehicle planning support system, and more particularly to a vehicle planning support system that supports vehicle planning using a reference vehicle model having a predetermined vehicle specification value.
車両の開発の初期段階では、通常、車両のパッケージング等を検討する車両企画を行い、この車両企画を経て、具体的な細部デザインや製造図面の作製へ移行する。
このような車両企画において車両強度解析を行う際には、CAE(Computer Aided Engineering)が用いられているが、通常の方法で計算すると、解析に用いる車両モデル等が複雑且つ大規模となるため、また、解析精度を向上させるため、解析に長い時間を要していた。
In the initial stage of vehicle development, a vehicle plan for examining vehicle packaging or the like is usually performed, and after this vehicle plan, a specific detailed design or production drawing is made.
When performing vehicle strength analysis in such vehicle planning, CAE (Computer Aided Engineering) is used. However, if the calculation is performed by a normal method, the vehicle model used for the analysis becomes complicated and large-scale. Moreover, in order to improve the analysis accuracy, a long time was required for the analysis.
従来から、この車両企画を支援するための種々の企画支援システムが提案がなされている。例えば、特許文献1には、車両構成要素(センターピラー)に対し、複数の部品(センタピラーアウター等)情報を有するデータベースから複数の車両設計案を作成して、各車両設計案毎に構造解析により車両評価を行い、この車両評価に基づいて、複数の車両設計案の中から少なくとも一つの車両設計案を選択するようにして、最適な車両設計案を作成するようにした車両形状決定装置が開示されている。 Conventionally, various planning support systems for supporting the vehicle planning have been proposed. For example, in Patent Document 1, for a vehicle component (center pillar), a plurality of vehicle design plans are created from a database having a plurality of parts (center pillar outer, etc.) information, and a structural analysis is performed for each vehicle design plan. A vehicle shape determination device that performs vehicle evaluation based on the vehicle evaluation and creates at least one vehicle design proposal from a plurality of vehicle design proposals to create an optimal vehicle design proposal. It is disclosed.
特許文献2には、排気管に発生する応力に関して支配的となる周波数帯域での代表的な車体フレームの振動を再現し、車体フレームモデルを簡略化して、解析精度を確保しながら計算時間等を大幅に削減した排気管の強度解析方法が開示されている。 Patent Document 2 reproduces the vibration of a typical vehicle body frame in a frequency band that is dominant with respect to the stress generated in the exhaust pipe, simplifies the vehicle body frame model, and reduces calculation time while ensuring analysis accuracy. A significantly reduced exhaust pipe strength analysis method is disclosed.
特許文献3には、車両に用いるシステムのシュミレーションを行う際に用いられるモデルを作成する際、システムを構成する複数部品のモデルテンプレート及びパラメータを記憶し、これらを読み出してモデルを作成することにより、自動車開発において蓄積された部品等の情報の再利用性を高めることにより、開発期間の短縮や業務効率を向上させた、モデル作成支援システムが開示されている。 In Patent Document 3, when creating a model used when simulating a system used in a vehicle, a model template and parameters of a plurality of parts constituting the system are stored, and these are read to create a model. A model creation support system that shortens the development period and improves the work efficiency by improving the reusability of information such as parts accumulated in automobile development has been disclosed.
一方、新車両の開発初期段階における車両企画においては、車両の諸元値を変更した場合、この変更された諸元値の剛性性能への影響を把握する必要がある。しかしながら、この影響を開発初期に把握することは容易でないので、開発末期において補強材の追加等を行う必要がある。
このような問題点は、車両の諸元値を変更した場合に、この変更された諸元値の剛性性能への影響を開発初期において簡易に把握ことができれば、回避することができる。
On the other hand, in the vehicle planning in the initial development stage of a new vehicle, when the specification value of the vehicle is changed, it is necessary to grasp the influence of the changed specification value on the rigidity performance. However, it is not easy to grasp this influence at the early stage of development, so it is necessary to add a reinforcing material at the end of development.
Such a problem can be avoided if the specification value of the vehicle is changed and the influence of the changed specification value on the rigidity performance can be easily grasped in the early stage of development.
しかしながら、上述した従来の技術においては、車両諸元値の設定に際して、複数種類の車両諸元値の組合せに対する剛性性能比較は行われておらず、剛性性能から適正な諸元値設定がなされていないので、上述した問題を解決することはできないものとなっている。 However, in the above-described conventional technology, when setting the vehicle specification values, the rigidity performance comparison is not performed for a combination of a plurality of types of vehicle specification values, and appropriate specification values are set based on the rigidity performance. Therefore, the above-mentioned problem cannot be solved.
そこで、本発明は、開発初期段階において、諸元値の剛性性能への影響を把握して、開発末期の補強材の追加等を回避することができる車両の企画支援システムを提供することを目的としている。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a vehicle planning support system capable of grasping the influence of specification values on rigidity performance at an early stage of development and avoiding the addition of a reinforcing material at the end of development. It is said.
上記の目的を達成するために、本発明は、所定の車両諸元値を有する基準車両モデルを用いて車両の企画支援を行う車両の企画支援システムであって、基準車両モデルに対して所定範囲内の複数の車両諸元値を作成する車両諸元値作成手段と、車両諸元値作成手段により作成された車両諸元値を有する複数の車体骨格フレーム部材からなる複数の構想車両モデルを作成する構想車両モデル作成手段と、複数の構想車両モデルから強度解析を行う複数の構想車両モデルを選択し、これらの複数の構想車両モデルの解析用車両モデルを作成する解析用車両モデル作成手段と、複数の解析用車両モデルの車体剛性値を算出する車体剛性算出手段と、剛性算出値と予め記憶装置に記憶されている目標剛性値と比較し、複数の構想車両モデルのいずれかを選択する構想車両モデル選択手段と、を有し、車体剛性算出手段が、静剛性である曲げ剛性及び捩り剛性、並びに、所定周波数以下の低周波領域における動剛性を算出し、車体剛性算出手段は、低周波数領域における動剛性を算出するとき、解析用車両モデルにおける一つのサスペンション取付部を単位加振した場合の当該一つのサスペンション取付部の加振方向の変位量を算出し、単位加振に対する変位量をコンプライアンス値として算出し、単位加振の周波数に対する一つのサスペンション取付部の上記コンプライアンス値をプロットした周波数応答曲線に基づいて、動剛性を算出することを特徴としている。
このように構成された本発明においては、車両諸元値作成手段が基準車両モデルに対して所定範囲内の複数の車両諸元値を作成し、構想車両モデル作成手段がこれらの車両諸元値を有する複数の車体骨格フレーム部材からなる複数の構想車両モデルを作成し、解析用車両モデル作成手段が複数の構想車両モデルから強度解析を行う複数の構想車両モデルを選択し、これらの複数の構想車両モデルの解析用車両モデルを作成し、車体剛性算出手段が、複数の解析用車両モデルの車体剛性値を算出し、構想車両モデル選択手段が剛性算出値と予め記憶装置に記憶されている目標剛性値と比較し、複数の構想車両モデルのいずれかを選択するので、新車両の開発初期の段階において、車両諸元値の変更による車体剛性性能の、基準車両モデルに対する相対評価が可能となるので、短期間に車両諸元値の剛性性能への影響把握することができ、その結果、従来行われていた開発末期における補強材の追加等の無駄な作業を回避することが出来る。
さらに、本発明によれば、車体の静剛性である曲げ剛性や捩り剛性、さらに、操安性能と関連の深い低周波領域の動剛性を考慮した車体諸元値を用いて、車体のパッケージ、構造案等を検討することが出来る。特に、操安性能と関連の深い低周波領域における動剛性を算出することにより、車両の操安性能に影響のある車体骨格フレーム部材の動剛性を精度良く検証することができる。
そして、本発明によれば、動剛性の算出にあたり、単点且つ単位入力で簡易化したときの車両の動剛性を算出する。すなわち、実際の車両走行時には、車体にサスペンション取付部から、大きさや方向が時々刻々と変化する様々な力が加わるが、これらにより動剛性を管理することが難しい。そこで、本発明では、解析用車両モデル中の一つのサスペンション取付部に着目し、その一つのサスペンション取付部に単位加振し、同点同方向の変位量を算出し、単位入力当たりの変位量であるコンプライアンスに基づいて動剛性を算出する。これにより、本発明では、簡易化して動剛性を検証することができる。
In order to achieve the above object, the present invention is a vehicle planning support system for supporting planning of a vehicle using a reference vehicle model having a predetermined vehicle specification value, and is a predetermined range with respect to the reference vehicle model. A plurality of concept vehicle models comprising a vehicle specification value creation means for creating a plurality of vehicle specification values and a plurality of vehicle body skeleton frame members having vehicle specification values created by the vehicle specification value creation means A concept vehicle model creation means, a plurality of concept vehicle models for performing strength analysis from a plurality of concept vehicle models, and an analysis vehicle model creation means for creating a vehicle model for analysis of the plurality of concept vehicle models; A vehicle body stiffness calculation means for calculating vehicle body stiffness values of a plurality of analysis vehicle models, and compares the stiffness calculation value with a target stiffness value stored in advance in a storage device, and selects one of a plurality of concept vehicle models Possess a concept vehicle model selecting means for selecting, a vehicle body rigidity calculation means is a static rigidity flexural rigidity and torsional rigidity, and calculates the dynamic stiffness in the following low-frequency region predetermined frequency, the vehicle body rigidity calculation means When calculating the dynamic stiffness in the low-frequency region, calculate the amount of displacement in the excitation direction of the single suspension mounting portion when the single suspension mounting portion in the vehicle model for analysis is unit-vibrated. The displacement amount is calculated as a compliance value, and the dynamic stiffness is calculated based on a frequency response curve in which the compliance value of one suspension mounting portion with respect to a unit excitation frequency is plotted .
In the present invention configured as described above, the vehicle specification value creation means creates a plurality of vehicle specification values within a predetermined range with respect to the reference vehicle model, and the conceptual vehicle model creation means creates these vehicle specification values. A plurality of concept vehicle models composed of a plurality of vehicle body skeleton frame members having a plurality of concept vehicle models, and the analysis vehicle model creation means selects a plurality of concept vehicle models for strength analysis from the plurality of concept vehicle models, and A vehicle model for analysis of the vehicle model is created, the vehicle body stiffness calculation means calculates the vehicle body stiffness values of a plurality of vehicle models for analysis, and the concept vehicle model selection means stores the stiffness calculation value and the target stored in the storage device in advance. Compared to the stiffness value, one of the multiple concept vehicle models is selected, so the vehicle stiffness performance by changing the vehicle specification values in the initial development stage of the new vehicle is compared to the reference vehicle model. Relative evaluation is possible, so it is possible to grasp the effect of vehicle specification values on rigidity performance in a short period of time, and as a result, it is possible to avoid unnecessary work such as adding reinforcement materials at the end of development, which was done in the past I can do it.
Furthermore, according to the present invention, the vehicle body package using the vehicle body specification values considering the bending rigidity and torsional rigidity, which are the static rigidity of the vehicle body, and the low-frequency region dynamic rigidity deeply related to the steering performance, It is possible to examine the structure plan. In particular, by calculating the dynamic stiffness in the low-frequency region that is closely related to the steering performance, the dynamic stiffness of the vehicle body skeleton frame member that affects the steering performance of the vehicle can be verified with high accuracy.
According to the present invention, in calculating the dynamic rigidity, the dynamic rigidity of the vehicle when simplified by a single point and unit input is calculated. That is, during actual vehicle travel, various forces that change in size and direction from moment to moment are applied to the vehicle body from the suspension mounting portion, but it is difficult to manage the dynamic rigidity. Therefore, in the present invention, paying attention to one suspension mounting portion in the vehicle model for analysis, unit vibration is applied to the one suspension mounting portion, the displacement amount in the same point and the same direction is calculated, and the displacement amount per unit input is calculated. Dynamic stiffness is calculated based on a certain compliance. Thereby, in this invention, it can simplify and can verify dynamic rigidity.
本発明において、好ましくは、車体剛性算出手段は、周波数応答曲線から、単位加振の周波数が0Hzのときのコンプライアンス値を推定し、当該コンプライアンス値から動剛性を算出する。
このように構成された本発明によれば、単点且つ単位入力で簡易化したときの車体剛性を算出することができる。
In the present invention, preferably, the vehicle body stiffness calculating means estimates a compliance value when the unit excitation frequency is 0 Hz from the frequency response curve, and calculates the dynamic stiffness from the compliance value.
According to the present invention configured as described above, it is possible to calculate the vehicle body rigidity when simplified by a single point and unit input.
本発明において、好ましくは、車両諸元値は、ホイールベースに関する車両諸元値及び車高に関する車両諸元値を所定値毎に変更したものである。
(作用効果)
このように構成された本発明によれば、車両のデザインや居住性に大きく影響する主要な車両諸元値に対する車体剛性性能の傾向を把握して、適正な車両諸元値を選択することが出来る。
In the present invention, preferably, the vehicle specification value is obtained by changing the vehicle specification value related to the wheel base and the vehicle specification value related to the vehicle height for each predetermined value.
(Function and effect)
According to the present invention configured as described above, it is possible to grasp the tendency of the vehicle body rigidity performance with respect to main vehicle specification values that greatly affect the design and comfort of the vehicle, and to select appropriate vehicle specification values. I can do it.
本発明において、好ましくは、強度解析を行う複数の構想車両モデルが実験計画法により選択される。
このように構成された本発明によれば、実験計画法により強度解析を行う構想車両モデルを選択するので、強度解析を行う構想車両モデルの数を最小化して、車両諸元値に対する車体剛性性能の傾向を把握することが出来る。
In the present invention, preferably, a plurality of conceptual vehicle models for performing strength analysis are selected by an experimental design method.
According to the present invention configured as described above, since the concept vehicle model for strength analysis is selected by the experimental design method, the number of concept vehicle models for strength analysis is minimized, and the vehicle body stiffness performance with respect to the vehicle specification values Can be grasped.
本発明は、好ましくは、更に、複数の解析用車両モデルの車体重量を算出する車体重量算出手段と、上記複数の解析用車両モデルの算出された車体剛性値及び車体重量を表示する表示装置と、を有する。
このように構成された本発明においては、複数の解析用車両モデルの重量を算出し、さらに、車体剛性値と車体重量を表示して、両者を相対比較することができるので、これらの優劣を判断することができる。
The present invention preferably further includes a vehicle body weight calculating means for calculating vehicle body weights of a plurality of analysis vehicle models, and a display device for displaying the calculated vehicle body rigidity values and vehicle body weights of the plurality of analysis vehicle models. Have.
In the present invention configured as described above, the weights of a plurality of vehicle models for analysis can be calculated, and further, the vehicle body rigidity value and the vehicle body weight can be displayed and compared relatively. Judgment can be made.
本発明において、好ましくは、車体剛性算出手段は、曲げ剛性を算出するとき、第1所定部位を拘束したうえで、第2所定部位に拘束反力、第3所定部位に曲げ荷重を入力した場合の測定部位における変位量を算出する。
このように構成された本発明によれば、実車との一致度が高く、精度良い曲げ剛性の算出結果を得ることができる。
In the present invention, preferably, when calculating the bending rigidity, the vehicle body rigidity calculating means inputs the restraining reaction force to the second predetermined portion and the bending load to the third predetermined portion after constraining the first predetermined portion. The amount of displacement at the measurement site is calculated.
According to the present invention configured as described above, the degree of coincidence with the actual vehicle is high, and the calculation result of the bending rigidity can be obtained with high accuracy.
本発明において、好ましくは、車体剛性算出手段は、捩れ剛性を算出するとき、第1所定部位を拘束したうえで、第2所定部位にトルク負荷を入力した場合の測定部位における捩れ角量を算出する。
このように構成された本発明によれば、実車との一致度が高く、精度良い捩り剛性の算出結果を得ることができる。
In the present invention, preferably, when calculating torsional rigidity, the vehicle body rigidity calculating means calculates a torsion angle amount at a measurement part when a torque load is input to the second predetermined part after constraining the first predetermined part. To do.
According to the present invention configured as described above, the degree of coincidence with the actual vehicle is high, and the calculation result of the torsional rigidity can be obtained with high accuracy.
本発明において、好ましくは、車体剛性算出手段は、所定周波数以下の低周波数領域における動剛性を算出するとき、所定周波数以下の低周波数の振動を解析用車両モデルへ入力した場合の所定部位の最大変位量を算出する。
このように構成された本発明によれば、操安性能と関連の深い低周波数のみの評価で精度良く操安性能の評価を行うことができる。
In the present invention, preferably, the vehicle body rigidity calculating means calculates the dynamic rigidity in a low frequency region below a predetermined frequency when the vibration of a low frequency below the predetermined frequency is inputted to the vehicle model for analysis. The displacement amount is calculated.
According to the present invention configured as described above, it is possible to accurately evaluate the steering performance by evaluating only the low frequency that is closely related to the steering performance.
本発明は、好ましくは、更に、上記諸元値の変更による解析用車両モデルの重量の増加に基づき、車体骨格フレーム部材の板厚適正化を行う板厚適正化手段を有する。
このように構成された本発明によれば、車両諸元値の変更に伴う車重増加を車体骨格フレーム部材の板厚を薄くすることで軽減化することが出来る。
The present invention preferably further includes plate thickness optimizing means for optimizing the plate thickness of the vehicle body skeleton frame member based on the increase in the weight of the vehicle model for analysis due to the change of the specification value.
According to the present invention configured as described above, the increase in the vehicle weight accompanying the change in the vehicle specification value can be reduced by reducing the plate thickness of the vehicle body skeleton frame member.
本発明の車両の企画支援システムによれば、諸元値の剛性性能への影響を把握して、開発末期の補強材の追加等を回避することができる。 According to the vehicle planning support system of the present invention, it is possible to grasp the influence of the specification value on the rigidity performance and to avoid the addition of a reinforcing material at the end of development.
以下、図面を参照して、本発明の実施形態による企画支援システムを説明する。
先ず、図1及び図2により、本実施形態による企画支援システムの基本構成を説明する。図1は本発明の実施形態による企画支援システムの基本構成を示すブロック図であり、図2は本発明の実施形態による車両企画支援システムが使用する企画支援用の各種のプログラム及びデータベースサーバを示すブロック図である。
Hereinafter, a planning support system according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
First, the basic configuration of the planning support system according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 1 and 2. FIG. 1 is a block diagram showing the basic configuration of a planning support system according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 shows various programs and database servers for planning support used by the vehicle planning support system according to the embodiment of the present invention. It is a block diagram.
図1に示すように、本実施形態による車両企画支援システム1は、コンピュータ2と、データベースサーバ4とを備えている。コンピュータ2は、CPU8、ROM10、RAM12、記憶部14、入力部16、表示部18及び通信部22を有し、これらは、互いにシステムバス6によって接続されている。 As shown in FIG. 1, the vehicle planning support system 1 according to the present embodiment includes a computer 2 and a database server 4. The computer 2 includes a CPU 8, a ROM 10, a RAM 12, a storage unit 14, an input unit 16, a display unit 18, and a communication unit 22, which are connected to each other by a system bus 6.
CPU8は、一般的なコンピュータの演算処理に加え、図2に示す企画支援プログラム22による処理を実行する中央演算装置である。ROM10には、コンピュータ2を起動させるブートプラグラム等が格納されている。RAM12は、車両の企画支援システム1にて実行される企画支援プログラム22や各種データを一時的に記憶するためのプログラム領域や、データの書き込みや読み出しを行うためのデータ領域を有する。 The CPU 8 is a central processing unit that executes processing by the planning support program 22 shown in FIG. 2 in addition to general computer processing. The ROM 10 stores a boot program for starting the computer 2 and the like. The RAM 12 includes a program area for temporarily storing a planning support program 22 executed in the vehicle planning support system 1 and various data, and a data area for writing and reading data.
記憶部14は、ハードディスクドライブ等の記憶装置である。この記憶部14は、企画支援プログラム格納部を有し、図2に示す企画支援プログラム22が格納されている。入力部16は、命令やデータ等を外部から入力するキーボードや、マウス等である。表示部18は、液晶ディスプレイ等である。通信部20は、無線又は有線の通信回線を介してデータベースサーバ4及び他のコンピュータ(図示せず)との間で情報を送受信するものである。 The storage unit 14 is a storage device such as a hard disk drive. The storage unit 14 has a plan support program storage unit, and stores a plan support program 22 shown in FIG. The input unit 16 is a keyboard, a mouse, or the like for inputting commands and data from the outside. The display unit 18 is a liquid crystal display or the like. The communication unit 20 transmits and receives information between the database server 4 and another computer (not shown) via a wireless or wired communication line.
ここで、企画支援プログラム22を説明する前に、本実施形態による企画支援システムの骨子を説明する。本実施形態の企画支援システムは、企画支援を行う際に基準となる基準車両モデルを予め作成しておき、次ぎに、この基準車両モデルと車両諸元値が所定の範囲(レンジ)内の複数の構想車両モデルを作成し、これらの構想車両モデルの車体剛性値と目標値とを比較して、車両諸元値の変更による車体剛性性能の基準車両モデルに対する相対評価を行うことにより、最適な構想車両モデルを選択するようにしている。ここで、基準車両モデルは、実際の車両と精度良く合致していることが予め検証されている。
また、本実施形態による企画支援システムの検証対象は、車体骨格フレーム部材からなる車体構造モデル(構想車両モデル)である(図7等参照)。
Here, before explaining the planning support program 22, the outline of the planning support system according to the present embodiment will be described. The planning support system of the present embodiment creates a reference vehicle model that serves as a reference when planning support is performed in advance, and next, a plurality of reference vehicle models and vehicle specification values within a predetermined range (range). By comparing the vehicle body stiffness values of these concept vehicle models with the target values and performing a relative evaluation of the vehicle body stiffness performance by changing the vehicle specification values with respect to the reference vehicle model, The concept vehicle model is selected. Here, it is verified in advance that the reference vehicle model matches the actual vehicle with high accuracy.
In addition, the verification target of the planning support system according to the present embodiment is a vehicle body structure model (concept vehicle model) composed of a vehicle body skeleton frame member (see FIG. 7 and the like).
次に、図2により、企画支援プログラム22の概要及び車両企画の流れの概要を説明する。図2に示すように、企画支援プログラム22には、企画支援を行う際に基準となる基準車両モデルの車両諸元値及び構想車両モデルのためのレンジ(諸元値の変更許容範囲)を受け付けるための入力プログラム24と、構想車両モデルの車両諸元値生成プログラム26とが含まれている。 Next, the outline of the planning support program 22 and the outline of the flow of vehicle planning will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 2, the plan support program 22 receives the vehicle specification value of the reference vehicle model and the range for the concept vehicle model (change allowance range of the specification value) that are used as a reference when performing the planning support. An input program 24 and a vehicle specification value generation program 26 for the concept vehicle model are included.
さらに、企画支援プログラム22には、基準車両モデルのための、基準車両モデル生成プログラム(解析用基準車両モデル生成プログラムを含む)28、剛性算出用プログラム30、重量算出用プログラム32、3D形状(3次元形状)作成用プログラム34、及び、板厚適性化用プログラム36が含まれている。 Further, the planning support program 22 includes a reference vehicle model generation program (including an analysis reference vehicle model generation program) 28, a rigidity calculation program 30, a weight calculation program 32, a 3D shape (3) for the reference vehicle model. A (dimensional shape) creation program 34 and a plate thickness suitability program 36 are included.
同様に、企画支援プログラム22には、構想車両モデルのための、構想車両モデル生成プログラム(解析用構想車両モデル生成プログラムを含む)38、剛性算出用プログラム40、重量算出用プログラム42、3D形状(3次元形状)作成用プログラム44、及び、板厚適性化用プログラム46が含まれている。
さらに、企画支援プログラム22には、構想車両モデルのための、目標剛性値入力受付プログラム48が含まれている。
Similarly, the planning support program 22 includes a concept vehicle model generation program (including an analysis concept vehicle model generation program) 38, a rigidity calculation program 40, a weight calculation program 42, and a 3D shape (for a concept vehicle model). A three-dimensional shape) creation program 44 and a plate thickness suitability program 46 are included.
Further, the planning support program 22 includes a target stiffness value input receiving program 48 for the concept vehicle model.
次に、データベースサーバ4には、基準車両モデルの車両諸元値及び並びに構想車両モデルのレンジデータ50、基準車両モデル及び構想車両モデルの剛性算出値データ52、基準車両モデル及び構想車両モデルの重量算出値データ54、基準車両モデル及び構想車両モデルの3D形状データ56、構想車両モデルの目標剛性値データ58が格納される。 Next, the database server 4 stores the vehicle specification values of the reference vehicle model and the range data 50 of the concept vehicle model, the stiffness calculation value data 52 of the reference vehicle model and the concept vehicle model, the weights of the reference vehicle model and the concept vehicle model. The calculated value data 54, the reference vehicle model, the 3D shape data 56 of the concept vehicle model, and the target stiffness value data 58 of the concept vehicle model are stored.
次に、図3により本実施形態による車両の企画支援システムの基本フローを説明する。図3において、Sは各ステップを示す。さらに、図3により企画支援システムの基本フローを説明する際に、各ステップにおける具体的な内容を図4乃至図14を参照して説明する。 Next, the basic flow of the vehicle planning support system according to the present embodiment will be described with reference to FIG. In FIG. 3, S indicates each step. Further, when the basic flow of the planning support system is described with reference to FIG. 3, specific contents in each step will be described with reference to FIGS.
本実施形態の車両の企画支援システムにおいては、図3の基本フローが実施される前に、図2に示す、「基準車両モデルの車両諸元値及びレンジを受け付けるための入力プログラム24」、「基準車両モデル生成プログラム(解析用基準車両モデル生成プログラムを含む)28」、「剛性算出用プログラム30」、「重量算出用プログラム32」、「3D形状(3次元形状)作成用プログラム34」、及び、「板厚適性化用プログラム36」を用いて、基準車両モデルの剛性、重量、3D形状、板厚の適正化等の詳細な解析が既になされているのが前提となっている。さらに、上述したように、この基準車両モデルの解析結果は、実際の車両と精度良く合致していることも検証済みである。 In the vehicle planning support system of the present embodiment, before the basic flow of FIG. 3 is performed, “input program 24 for receiving vehicle specification values and ranges of the reference vehicle model” shown in FIG. "Reference vehicle model generation program (including reference vehicle model generation program for analysis) 28", "rigidity calculation program 30", "weight calculation program 32", "3D shape (three-dimensional shape) creation program 34", and It is assumed that a detailed analysis such as optimization of rigidity, weight, 3D shape, and thickness of the reference vehicle model has already been made using the “plate thickness suitability program 36”. Furthermore, as described above, it has been verified that the analysis result of the reference vehicle model matches the actual vehicle with high accuracy.
図3において、先ず、S1において、図2に示した「基準車両モデル車両諸元値、レンジ入力受付プログラム24」により、企画支援の基準となる車両モデルである基準車両モデルの車両諸元値、レンジ、板厚、剛性目標値を入力する。
具体的には、図4に示すように、基準車両モデルの諸元値は、検証対象である車体構造モデルの主要諸元であるホイールベース、車高、車幅、全長等を示す長さ(寸法)、及び他の諸元の設計値であり、これら諸元値が、コンピュータ2の画面上で入力される。
In FIG. 3, first, in S1, vehicle specification values of a reference vehicle model, which is a vehicle model that is a reference for planning support, according to the “reference vehicle model vehicle specification value, range input receiving program 24” shown in FIG. Enter the range, plate thickness, and stiffness target values.
Specifically, as shown in FIG. 4, the specification values of the reference vehicle model are the lengths indicating the wheelbase, the vehicle height, the vehicle width, the total length, etc., which are the main specifications of the body structure model to be verified. Dimension) and design values of other specifications, and these specification values are input on the screen of the computer 2.
レンジは、後述する構想車両モデルが採用可能な基準車両モデルの諸元値に対する変更許容範囲であり、例えば、図4に示すように、基準車両モデルのホイールベースの諸元値が2630mmの場合には、レンジとして2600〜2700mmが入力される。この場合、構想車両モデルのホイールベースの選択可能な諸元値は、2600〜2700mmとなる。
板厚として、基準車両モデルの設計値(1.4mm)と選択可能板厚(0.9mm等)が入力される。
さらに、剛性目標値として、基準車両モデルの剛性値に対する比率で表した目標値である、曲げ剛性(+10%〜−10%)、捩り剛性(+5%〜−5%)、動剛性(+10%〜−10%)が入力される。
The range is a change allowable range for the specification value of the reference vehicle model that can be adopted by the concept vehicle model to be described later. For example, as shown in FIG. 4, when the specification value of the wheel base of the reference vehicle model is 2630 mm 2600-2700 mm is input as the range. In this case, the selectable specification values of the wheel base of the concept vehicle model are 2600 to 2700 mm.
As the plate thickness, a design value (1.4 mm) of the reference vehicle model and a selectable plate thickness (0.9 mm, etc.) are input.
Furthermore, as the rigidity target values, the bending rigidity (+ 10% to -10%), torsional rigidity (+ 5% to -5%), dynamic rigidity (+ 10%), which are target values expressed as a ratio to the rigidity value of the reference vehicle model. ~ -10%) is entered.
次に、S2に進み、図2に示した「構想車両モデルの車両諸元値生成プログラム26」により、基準車両モデルに対する複数の車両諸元値を設定し、その後、S3に進み、図2に示した「構想車両モデル生成プログラム38」により、これらの複数の車両諸元値に対する複数の構想車両モデルを設定する。
具体的に説明すると、主要な諸元のうち、車高とホイールべースについて、車格、居住性、デザイン等から求められる候補をリストアップし、構想車両モデルとする。車高の諸元値が4通り、ホイールべースの諸元値が3通りとすると、12通りの構想車両モデルが設定される。
図7に示したように、この構想車両モデル76は、図6に示すように、車体骨格フレームである、車体インナパネル70、車体アウタパネル72、車体プラットフォーム74等から構成されている。
Next, the process proceeds to S2, a plurality of vehicle specification values for the reference vehicle model are set by the “vehicle specification value generation program 26 of the conceptual vehicle model” shown in FIG. 2, and then the process proceeds to S3, where FIG. A plurality of concept vehicle models corresponding to the plurality of vehicle specification values are set by the “concept vehicle model generation program 38” shown.
Specifically, among the main specifications, candidates for the vehicle height, wheel base, and the like that are required from the vehicle grade, comfortability, design, etc. are listed to be a concept vehicle model. If the vehicle height specification values are four and the wheel base specification values are three, twelve concept vehicle models are set.
As shown in FIG. 7, the conceptual vehicle model 76 includes a vehicle body skeleton frame, which is a vehicle body inner panel 70, a vehicle body outer panel 72, a vehicle body platform 74, and the like, as shown in FIG.
次に、S4に進み、剛性を算出する複数の構想車両モデル、構想車両モデル1〜6を選択する。
この複数の構想車両モデルは、設計者が、種々のデータや経験等に基づき、選択する。
また、実験計画法により、複数の構想車両モデルを選択するようにしても良い。実験計画法を用いる場合には、先ず、主要諸元である車高とホイールべースについて、車格、居住性、デザイン等から候補となる値をリストアップし、次に、直交表により、検証因子(車高、ホイールべース)及び水準(車高の種々の長さ、ホイールべースの種々の長さ)を決め、この直交表により剛性の傾向を検証して、最終的には、強度推定が可能な最小限の数の構想車両モデルに絞り込む。このようにして、解析する必要のある構想車両モデルの数を最少化することができる。
図5には、このようにして選択された構想車両モデル1〜6及び基準車両モデルが示されている。
Next, it progresses to S4 and the several concept vehicle model and the concept vehicle models 1-6 which calculate rigidity are selected.
The plurality of concept vehicle models are selected by the designer based on various data and experiences.
In addition, a plurality of concept vehicle models may be selected by an experimental design method. When using the experimental design method, first, list the candidate values for vehicle height, wheelbase, design, etc. for the vehicle height and wheelbase that are the main specifications. Decide the verification factors (vehicle height, wheel base) and level (various length of vehicle height, various length of wheel base), verify the tendency of rigidity with this orthogonal table, and finally Narrows down to the minimum number of concept vehicle models for which intensity estimation is possible. In this way, the number of conceptual vehicle models that need to be analyzed can be minimized.
FIG. 5 shows the concept vehicle models 1 to 6 and the reference vehicle model selected in this way.
次に、S5に進み、図2に示す「構想車両モデル生成プログラム(解析用構想車両モデル生成プログラムを含む)38」により、S4で選択された複数の構想車両モデル1〜6の解析用車両モデルを作成する。図8は、この構想車両モデルの解析用車両モデルを示している。この解析用車両モデルは、有限要素法(FEM)を用いて剛性解析を行うメッシュモデルである。 Next, the process proceeds to S5, and the analysis vehicle models of the plurality of concept vehicle models 1 to 6 selected in S4 by the "concept vehicle model generation program (including the analysis concept vehicle model generation program) 38" shown in FIG. Create FIG. 8 shows a vehicle model for analysis of the concept vehicle model. This vehicle model for analysis is a mesh model that performs rigidity analysis using a finite element method (FEM).
次に、S6に進み、先ず1台目の構想車両モデルの解析用車両モデルの剛性値を算出する。ここで算出される剛性値は、静剛性である「曲げ剛性」及び「捩り剛性」、並びに、「低周波領域における動剛性」であり、これらを図9乃至図11を参照して具体的に説明する。 Next, proceeding to S6, first, the stiffness value of the analysis vehicle model of the first conceptual vehicle model is calculated. The rigidity values calculated here are “flexural rigidity” and “torsional rigidity” which are static rigidity, and “dynamic rigidity in a low frequency region”, which are specifically described with reference to FIGS. 9 to 11. explain.
図9により「曲げ剛性」の算出方法を説明する。図9に示すように、解析用車両モデル78においては、前端部80の一カ所及び後端部82の2カ所を拘束し、次に、両側のサイドシル84のそれぞれの上面に垂直方向下方に向いた曲げ荷重F1を作用させ、さらに、前側サスペンションの取付部86近傍の下面及び後側サスペンションの取付部88近傍の下面に拘束反力R1,R2を発生させるようになっている。これらの拘束部位、曲げ荷重F1の値及び作用部位、並びに、拘束反力R1,R2の値及び作用部位を解析用車両モデル78に適用して、図2に示す「剛性算出用プログラム40」を用いて、各測定部位における変位量を求めることにより、解析用車両モデル78の曲げ剛性を算出する。 The calculation method of “bending rigidity” will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 9, in the vehicle model for analysis 78, one part of the front end part 80 and two parts of the rear end part 82 are constrained, and then directed vertically downward to the upper surfaces of the side sills 84 on both sides. The bending load F1 is applied, and restraining reaction forces R1 and R2 are generated on the lower surface near the front suspension mounting portion 86 and the lower surface near the rear suspension mounting portion 88. 2 is applied to the analysis vehicle model 78 by applying these restraint parts, the value and action part of the bending load F1, and the values and action parts of the restraint reaction forces R1 and R2, and the “stiffness calculation program 40” shown in FIG. The bending rigidity of the vehicle model for analysis 78 is calculated by calculating the amount of displacement at each measurement site.
図10により「捩り剛性」の算出方法を説明する。図10に示すように、解析用車両モデル78においては、同様に、前端部80の一カ所及び後端部82の2カ所を拘束し、次に、前側サスペンションの取付部86近傍の右側下面には垂直方向上向きの捩り荷重F2を作用させ、左側下面には垂直方向下向きの捩り荷重F2を作用させる(即ち、トルク負荷を作用させる)ようになっている。これらの拘束部位、並びに、捩り荷重F2,F2の値及び作用位置を解析用車両モデル78に適用して、図2に示す「剛性算出用プログラム40」を用いて、各測定部位における捩れ角量を求めることにより、解析用車両モデル78の捩り剛性を算出する。 A method of calculating “torsional rigidity” will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 10, in the vehicle model 78 for analysis, similarly, one place of the front end 80 and two places of the rear end 82 are constrained, and then the right lower surface in the vicinity of the mounting portion 86 of the front suspension. Applies a vertical upward torsional load F2, and applies a downward downward vertical torsional load F2 to the lower left surface (that is, to apply a torque load). By applying these restraint parts, the values of the torsional loads F2 and F2 and the action positions to the vehicle model 78 for analysis, and using the “rigidity calculation program 40” shown in FIG. To calculate the torsional rigidity of the vehicle model 78 for analysis.
図11により、「低周波領域における動剛性」の算出方法を説明する。車両走行時には、車体にサスペンション取付部から様々な入力が加わるが、この入力は、大きさや方向が時々刻々と変化するため、これらにより動剛性を管理するのは難しいので、本実施形態では、サスペンション取付部への入力を走行時のような多点入力ではなく、単点且つ単位入力で簡易化したときの車体剛性を算出している。即ち、あるサスペンション取付部をある方向に単位加振(振幅Fi=1 [N])し、同点同方向の変位量Xi[mm]を算出すると、横軸が周波数[Hz]、縦軸がサスペンション取付部のコンプライアンスXi/Fi、つまり単位入力当たりの変位量プロットした周波数応答曲線が得られる。このコンプライアンスは剛性の逆数に相当するものであり、この周波数応答曲線の所定周波数以下の低周波領域の特性を「低周波数領域における動剛性」と定義する。
さらに、この周波数応答曲線より、低周波領域の特定周波数のコンプライアンス値により「低周波数領域における動剛性」としてもよく、特に、周波数応答曲線から、0Hzのコンプライアンス値を推定(図11の破線)し、この推定した0Hzにおけるコンプライアンス値(=単位加振に対する変位量=剛性の逆数)を「低周波領域における動剛性[N/mm]と定義してもよい。
With reference to FIG. 11, a method of calculating “dynamic stiffness in the low frequency region” will be described. When the vehicle travels, various inputs are applied to the vehicle body from the suspension mounting portion. Since the size and direction of this input change from moment to moment, it is difficult to manage the dynamic rigidity with these inputs. The vehicle body rigidity is calculated when the input to the mounting part is simplified by a single point and unit input instead of multipoint input as in traveling. That is, when a certain suspension mounting portion is subjected to unit excitation in a certain direction (amplitude Fi = 1 [N]) and a displacement amount Xi [mm] in the same point and the same direction is calculated, the horizontal axis represents the frequency [Hz] and the vertical axis represents the suspension. A compliance Xi / Fi of the mounting portion, that is, a frequency response curve in which a displacement amount per unit input is plotted is obtained. This compliance corresponds to the reciprocal of the stiffness, and the characteristic of the low frequency region below the predetermined frequency of this frequency response curve is defined as “dynamic stiffness in the low frequency region”.
Further, from this frequency response curve, the “dynamic stiffness in the low frequency region” may be determined by the compliance value of the specific frequency in the low frequency region. In particular, the compliance value of 0 Hz is estimated from the frequency response curve (broken line in FIG. 11). The estimated compliance value at 0 Hz (= displacement amount per unit excitation = reciprocal of stiffness) may be defined as “dynamic stiffness [N / mm] in a low frequency region”.
本実施形態の車両の企画支援システムでは、図11に示すように、所定周波数である100Hz以下の低周波領域において、車体を加振して、各測定部位の最大変位量を得ることにより、上述した「低周波数領域の動剛性」を算出している。ここで、所定周波数である100Hz以下の低周波領域における動剛性を算出するのは、この低周波領域の動剛性により、車両の操安性能に影響のある車体骨格フレーム部材の動剛性を検証することができるからである。 In the vehicle planning support system of the present embodiment, as shown in FIG. 11, the vehicle body is vibrated in a low frequency region of 100 Hz or less, which is a predetermined frequency, to obtain the maximum displacement amount of each measurement site. The “dynamic stiffness in the low frequency range” is calculated. Here, the dynamic stiffness in the low frequency region of 100 Hz or less, which is a predetermined frequency, is calculated based on the dynamic stiffness of the low frequency region to verify the dynamic stiffness of the vehicle body skeleton frame member that has an influence on the vehicle stability. Because it can.
次に、S7に進み、図2に示す「重量算出用プログラム42」により、解析用車両モデルの重量を算出する。
ここで、S6で算出された剛性算出値は、図2に示す「剛性算出値データ52」に格納され、さらに、S7で算出された重量算出値は、同様に、「重量算出値データ54」に格納される。
Next, in S7, the weight of the vehicle model for analysis is calculated by the “weight calculation program 42” shown in FIG.
Here, the stiffness calculation value calculated in S6 is stored in “stiffness calculation value data 52” shown in FIG. 2, and the weight calculation value calculated in S7 is similarly “weight calculation value data 54”. Stored in
次に、S8に進み、図2に示す「目標剛性値入力受付プログラム48」により入力され、「目標剛性値データ58」に格納されている、目標剛性値(曲げ剛性、捩り剛性、低周波領域における動剛性)とS6で算出された剛性値(曲げ剛性、捩り剛性、低周波領域における動剛性)とを比較する。
ここで、図12には、「基準車両モデルの曲げ変位量」と「基準車両モデルの曲げ変位量から求まる目標曲げ変位量の範囲」が示され、図13には、「基準車両モデルの捩れ角変位量」と「基準車両モデルの捩れ角変位量から求まる目標捩れ角変位量の範囲」が示されており、算出された剛性値がこれらの目標範囲内か否かを判定する。
なお、図12、図13に示された目標範囲は、全範囲に亘って一定であるが、車両前端からの位置毎に異なる目標範囲、例えば、0から100mmの範囲は0〜+3%、100〜200mmは−2%〜+5%等と設定しても良い。さらに、部位に応じて異なる目標範囲、例えば、サイドシル部は0〜+3%、フロントサイドフレーム部は−2%〜+5%等と設定しても良い。
Next, proceeding to S8, the target stiffness value (bending stiffness, torsional stiffness, low frequency region) input by the “target stiffness value input receiving program 48” shown in FIG. 2 and stored in the “target stiffness value data 58” is shown. ) And the stiffness values calculated in S6 (bending stiffness, torsional stiffness, dynamic stiffness in the low frequency region) are compared.
Here, FIG. 12 shows the “bending displacement amount of the reference vehicle model” and the “range of the target bending displacement amount obtained from the bending displacement amount of the reference vehicle model”, and FIG. “Angular displacement amount” and “A range of the target torsional angular displacement obtained from the torsional angular displacement of the reference vehicle model” are shown, and it is determined whether or not the calculated stiffness value is within these target ranges.
The target range shown in FIGS. 12 and 13 is constant over the entire range, but the target range varies depending on the position from the front end of the vehicle, for example, the range from 0 to 100 mm is 0 to + 3%, 100. ˜200 mm may be set as −2% to + 5%. Further, different target ranges may be set depending on the part, for example, the side sill portion may be set to 0 to + 3%, the front side frame portion may be set to -2% to + 5%, and the like.
次に、S9に進み、剛性値が目標剛性値よりも大きいか否かを判定する。剛性値が目標剛性値より大きい場合には、S10に進み、図2に示す「板厚適正化用プログラム46」により、解析用車両モデルの板厚を薄化する。その後、S6に戻り、同様なステップを実行する。 Next, it progresses to S9 and it is determined whether a rigidity value is larger than a target rigidity value. When the stiffness value is larger than the target stiffness value, the process proceeds to S10, and the plate thickness of the vehicle model for analysis is reduced by the “plate thickness optimization program 46” shown in FIG. Then, it returns to S6 and performs the same step.
剛性値が目標剛性値以下の場合には、S11に進み、剛性値が目標剛性値よりも小さいか否かを判定する。剛性値が目標剛性値よりも小さい場合には、S12に進み、図2に示す「板厚適正化用プログラム46」により、解析用車両モデルの板厚を厚化する。その後、S6に戻り、同様なステップを実行する。 If the stiffness value is less than or equal to the target stiffness value, the process proceeds to S11, and it is determined whether or not the stiffness value is smaller than the target stiffness value. When the stiffness value is smaller than the target stiffness value, the process proceeds to S12, and the plate thickness of the vehicle model for analysis is increased by the “plate thickness optimization program 46” shown in FIG. Then, it returns to S6 and performs the same step.
S11において、剛性値が目標剛性値と同じ値であると判定された場合には、S13に進み、S4において選択された全ての構想車両モデルに対し、剛性、板厚最適化が終了したか否かを判定する。この場合には、1台目の構想車両モデルに対する剛性、板厚最適化が終了しただけなので、S5に戻り、2台目の構想車両モデルの剛性、板厚最適化を行い、最後に、6台目の構想車両モデルの剛性、板厚最適化を行い、S13を終了する。 If it is determined in S11 that the rigidity value is the same as the target rigidity value, the process proceeds to S13, and whether or not the rigidity and plate thickness optimization have been completed for all the concept vehicle models selected in S4. Determine whether. In this case, since the rigidity and plate thickness optimization for the first concept vehicle model has only been completed, the process returns to S5 to optimize the rigidity and plate thickness of the second concept vehicle model. The rigidity and plate thickness of the first concept vehicle model are optimized, and S13 ends.
ここで、S8〜S13について、補足説明を行う。図14は、板厚分布を示した解析用車両モデルの斜視図であり、表示された濃度により、薄板可能な領域及び厚板要な領域が容易に認識できるようになっている。図14に示すように、板厚は、各メッシュ毎に表示されるが、板厚は、サイドシル、フロントサイドフレーム等部材毎に管理されるので、各部材を部分的に厚くしたり薄くしたりすることはできない。このため、例えば、サイドシルに板厚を厚くする必要があるメッシュの表示がある場合には、サイドシル全体を現状板厚より、次に厚い板厚に変更して、剛性計算を実施し、目標剛性を満足するまで、これを繰り返す。さらに、一つの部材のみではなく、多数の部材の板厚を変更して、目標剛性を達成するようにする。 Here, supplementary explanation will be given for S8 to S13. FIG. 14 is a perspective view of a vehicle model for analysis showing a plate thickness distribution, and a region where a thin plate can be formed and a region where a thick plate is necessary can be easily recognized based on the displayed density. As shown in FIG. 14, the plate thickness is displayed for each mesh, but the plate thickness is managed for each member such as a side sill and a front side frame, so that each member is partially thickened or thinned. I can't do it. For this reason, for example, if there is a mesh display on the side sill where it is necessary to increase the plate thickness, the entire side sill is changed from the current plate thickness to the next thicker plate thickness, and the stiffness calculation is performed to obtain the target stiffness. Repeat until you are satisfied. Furthermore, the thickness of not only one member but also many members is changed to achieve the target rigidity.
このようにして、S8〜S13において、解析用車両モデルを構成する車体骨格フレーム毎に、板厚の最適化が実施される。 In this manner, in S8 to S13, the plate thickness is optimized for each vehicle body skeleton frame constituting the vehicle model for analysis.
次に、S14に進み、複数の構想車両モデルの解析用車両モデルの諸元値、剛性値(曲げ剛性、捩り剛性、低周波領域における動剛性)、重量、板厚の各値を、表示部18に表示する。このとき、図2に示す「3D形状作成用プログラム44(3D−CAD)」により、構想車両モデルの画像が表示される。また、得られた構想車両モデルの3D形状データが、図2に示すデータベースサーバ4の3D形状データ56に格納される。 Next, the process proceeds to S14, in which the specification values, rigidity values (bending rigidity, torsional rigidity, dynamic rigidity in the low frequency region), weight, and plate thickness of the vehicle models for analysis of the plurality of conceptual vehicle models are displayed on the display unit. 18 is displayed. At this time, an image of the conceptual vehicle model is displayed by the “3D shape creation program 44 (3D-CAD)” shown in FIG. The obtained 3D shape data of the concept vehicle model is stored in the 3D shape data 56 of the database server 4 shown in FIG.
ここで、S14においては、例えば、図15に示すような、静剛性の解析結果が表示される。この図15から、例えば、基準車両モデル、構想車両モデル1,2を相対比較することにより、ホイールべースの変化に対する剛性の傾向を把握することができ、車体フレーム構造の素性の良し悪しを把握することができる。また、構想車両モデル1,3,5,6を相対比較することにより、車高の変化に対する剛性の傾向を把握することができ、車体フレーム構造の素性の良し悪しを把握することができる。
さらに、各構想車両モデルに対し、諸元値変更と板厚最適化を実施したことによる基準車両モデルに対する重量変化を把握することが出来る。
Here, in S14, for example, an analysis result of static stiffness as shown in FIG. 15 is displayed. From FIG. 15, for example, by comparing the reference vehicle model and the concept vehicle models 1 and 2 with each other, the tendency of the rigidity against the change of the wheel base can be grasped, and the quality of the body frame structure can be determined. I can grasp it. Further, by comparing the concept vehicle models 1, 3, 5, and 6 relative to each other, it is possible to grasp the tendency of the rigidity with respect to the change in the vehicle height, and it is possible to grasp the quality of the body frame structure.
Furthermore, it is possible to grasp the change in weight with respect to the reference vehicle model due to the specification value change and the plate thickness optimization for each concept vehicle model.
次に、S15に進み、板厚最適化が完了した6台の構想車両モデル(構想車両モデル1〜6)の中から、図15に示した解析結果等に基づいて、最適な構想車両モデルを選択する。 Next, the process proceeds to S15, and an optimal concept vehicle model is selected from the six concept vehicle models (concept vehicle models 1 to 6) for which plate thickness optimization has been completed based on the analysis results shown in FIG. select.
次に、上述した本実施形態による車両の企画支援システムの作用効果を説明する。
本実施形態においては、構想車両モデルの車両諸元値生成プログラム26が基準車両モデルに対してレンジ(変更許容範囲)内の複数の車両諸元値を作成し、構想車両モデル作成プログラム38がこれらの車両諸元値を有する複数の車体骨格フレーム部材(車体インナーパネル70、車体アウターパネル72、プラットホーム74等)からなる12個の構想車両モデルを作成し、更に、解析用車両モデル生成プログラム38が12個の構想車両モデルから強度解析を行う複数の構想車両モデル1〜6を選択し、これらの複数の構想車両モデルの解析用車両モデルを作成し、剛性算出用プログラム40が、複数の解析用車両モデル1〜6の車体剛性値(静剛性である「曲げ剛性」及び「捩り剛性」並びに「低周波領域における動剛性」)を算出し、剛性算出値と予め目標剛性値データ58内に記憶されている目標剛性値と比較し、複数の構想車両モデル1〜6のいずれかを選択するので、新車両の開発初期の段階において、車両諸元値の変更による車体剛性性能の、基準車両モデルに対する相対評価が可能となるので、短期間に車両諸元値の剛性性能への影響把握することができ、その結果、従来行われていた開発末期における補強材の追加等の無駄な作業を回避することが出来る。
Next, the operational effects of the vehicle planning support system according to this embodiment described above will be described.
In the present embodiment, the vehicle specification value generation program 26 of the conceptual vehicle model creates a plurality of vehicle specification values within a range (change allowable range) with respect to the reference vehicle model, and the conceptual vehicle model creation program 38 12 conceptual vehicle models composed of a plurality of vehicle body skeleton frame members (vehicle body inner panel 70, vehicle body outer panel 72, platform 74, etc.) having the following vehicle specification values are created. A plurality of concept vehicle models 1 to 6 that perform strength analysis are selected from the 12 concept vehicle models, a vehicle model for analysis of the plurality of concept vehicle models is created, and a stiffness calculation program 40 is used for the analysis. Calculate vehicle body stiffness values of vehicle models 1-6 ("flexural rigidity" and "torsional rigidity" and "dynamic rigidity in the low frequency range"). The rigidity calculation value is compared with the target rigidity value stored in advance in the target rigidity value data 58, and any one of the plurality of concept vehicle models 1 to 6 is selected. Since the relative evaluation of the vehicle body stiffness performance by changing the specification value with respect to the reference vehicle model is possible, the effect of the vehicle specification value on the stiffness performance can be grasped in a short period of time. Useless work such as adding reinforcement at the end of development can be avoided.
本発明者らは、本実施形態による車両の企画支援システムにより得られた構想車両モデルの精度を確認するため、先ず、実車と精度良く合致した同じ車両諸元値を有する詳細車両モデルを作成して、その後、詳細車両モデルと構想車両モデルとの剛性性能を対比した。 In order to confirm the accuracy of the conceptual vehicle model obtained by the vehicle planning support system according to the present embodiment, the present inventors first create a detailed vehicle model having the same vehicle specification value that matches the actual vehicle with high accuracy. After that, we compared the rigidity performance of the detailed vehicle model and the concept vehicle model.
また、本実施形態による車両の企画支援システムによれば、車体の静剛性である曲げ剛性や捩り剛性、さらに、操安性能と関連の深い低周波領域における動剛性を考慮した車体諸元値を用いて、車体のパッケージ、構造案等を検討することが出来る。 In addition, according to the vehicle planning support system according to the present embodiment, the vehicle body specification values considering the bending stiffness and torsional stiffness, which are the static stiffness of the vehicle body, and the dynamic stiffness in the low frequency region, which is closely related to the steering performance, are obtained. It can be used to study vehicle body packages, structural plans, etc.
また、本実施形態による車両の企画支援システムによれば、車両のデザインや居住性に大きく影響する主要な車両諸元値(ホイールベース、車高、車幅、全長等)に対する車体剛性性能の傾向を把握して、適正な車両諸元値を選択することが出来る。 In addition, according to the vehicle planning support system according to the present embodiment, the tendency of the vehicle body rigidity performance with respect to main vehicle specification values (wheel base, vehicle height, vehicle width, total length, etc.) that greatly affect the vehicle design and comfort. And an appropriate vehicle specification value can be selected.
また、本実施形態による車両の企画支援システムによれば、実験計画法により強度解析を行う構想車両モデルを選択するので、強度解析を行う構想車両モデルの数を最小化して、車両諸元値に対する車体剛性性能の傾向を把握することが出来る。 Further, according to the vehicle planning support system according to the present embodiment, since the concept vehicle model for performing the strength analysis is selected by the experimental design method, the number of the concept vehicle models for performing the strength analysis is minimized, and the vehicle specification value is determined. The trend of vehicle body rigidity performance can be grasped.
また、本実施形態による車両の企画支援システムによれば、複数の解析用車両モデルの重量を算出し、さらに、車体剛性値と車体重量を表示して、両者を相対比較することができるので、これらの優劣を判断することができる。 In addition, according to the vehicle planning support system according to the present embodiment, the weight of a plurality of vehicle models for analysis can be calculated, and further, the vehicle body rigidity value and the vehicle body weight can be displayed, and both can be compared relatively. These superiority and inferiority can be judged.
また、本実施形態による車両の企画支援システムによれば、曲げ剛性を算出するとき、車両の前端部及び後端部(第1所定部位)を拘束したうえで、前側及び後側のサスペンション取付部(第2所定部位)に拘束反力R1,R2、両側のサイドシルの上面(第3所定部位)に曲げ荷重F1を入力した場合の測定部位における変位量を算出するようにしたので、実車との一致度が高く、精度良い曲げ剛性の算出結果を得ることができる。 Further, according to the vehicle planning support system according to the present embodiment, when calculating the bending rigidity, the front end portion and the rear end portion (first predetermined portion) of the vehicle are restrained, and the front and rear suspension mounting portions are constrained. Since the restraint reaction forces R1 and R2 are applied to the (second predetermined part) and the bending load F1 is input to the upper surfaces (third predetermined parts) of the side sills on both sides, the displacement amount at the measurement part is calculated. The degree of coincidence is high, and the calculation result of the bending rigidity can be obtained with high accuracy.
また、本実施形態による車両の企画支援システムによれば、捩れ剛性を算出するとき、車両の前端部及び後端部(第1所定部位)を拘束したうえで、前側のサスペンション取付部(第2所定部位)にトルク負荷を入力した場合の測定部位における捩れ角量を算出するようにしたので、実車との一致度が高く、精度良い捩り剛性の算出結果を得ることができる。 Further, according to the vehicle planning support system according to the present embodiment, when calculating the torsional rigidity, the front end portion and the rear end portion (first predetermined portion) of the vehicle are constrained and the front suspension mounting portion (second Since the torsion angle amount at the measurement site when the torque load is input to the predetermined site is calculated, the degree of coincidence with the actual vehicle is high, and the calculation result of the torsional rigidity can be obtained with high accuracy.
また、本実施形態による車両の企画支援システムによれば、低周波領域における動剛性を算出するとき、所定の低周波数を解析用車両モデルへ入力した場合の所定部位の最大変位量を算出するようにしたので、操安性能と関連の深い低周波数のみの評価で精度良く操安性能の評価を行うことができる。 In addition, according to the vehicle planning support system of the present embodiment, when calculating the dynamic stiffness in the low frequency region, the maximum displacement amount of the predetermined part when the predetermined low frequency is input to the vehicle model for analysis is calculated. Therefore, it is possible to evaluate the steering performance with high accuracy by evaluating only the low frequency, which is closely related to the steering performance.
また、本実施形態による車両の企画支援システムによれば、板厚適正化プログラム46により、車両諸元値の変更による解析用車両モデルの重量の増加に基づき、車体骨格フレーム部材の板厚適正化を行うようにしたので、車両諸元値の変更に伴う車重増加を車体骨格フレーム部材の板厚を薄くすることで軽減化することが出来る。 Further, according to the vehicle planning support system of the present embodiment, the plate thickness optimization program 46 optimizes the plate thickness of the vehicle body skeleton frame member based on the increase in the weight of the vehicle model for analysis by changing the vehicle specification value. Therefore, the increase in the vehicle weight accompanying the change in the vehicle specification value can be reduced by reducing the plate thickness of the vehicle body skeleton frame member.
1 車両の企画支援システム
2 コンピュータ
4 データベースサーバ
8 CPU
10 ROM
12 RAM
14 記憶部
16 入力部
18 表示部
20 通信部
22 企画支援プログラム
24 基準車両モデルの車両諸元値、レンジ入力プログラム
26 構想車両モデルの車両諸元値生成プログラム
28 基準車両モデル生成プログラム
30 剛性算出用プログラム
32 重量算出用プログラム
34 3D形状(3次元形状)作成用プログラム
36 板厚適性化用プログラム
38 構想車両モデル生成プログラム
40 剛性算出用プログラム
42 重量算出用プログラム
44 3D形状(3次元形状)作成用プログラム
46 板厚適性化用プログラム
48 目標剛性値入力受付プログラム
50 基準車両モデルの車両諸元値、レンジデータ
52 剛性算出値データ
54 重量算出値データ
56 3D形状データ
58 目標剛性値データ
70 車体インナパネル
72 車体アウタパネル
74 車体プラットフォーム
76 構想車両モデル
78 解析用車両モデル
80 前端部
82 後端部
84 サイドシル
86 前側サスペンション取付部
88 後側サスペンションの取付部
1 Vehicle Planning Support System 2 Computer 4 Database Server 8 CPU
10 ROM
12 RAM
14 storage unit 16 input unit 18 display unit 20 communication unit 22 planning support program 24 vehicle specification value and range input program of reference vehicle model 26 vehicle specification value generation program of concept vehicle model 28 reference vehicle model generation program 30 for rigidity calculation Program 32 Weight calculation program 34 3D shape (3D shape) creation program 36 Thickness suitability program 38 Concept vehicle model generation program 40 Stiffness calculation program 42 Weight calculation program 44 3D shape (3D shape) creation Program 46 Thickness suitability program 48 Target stiffness value input reception program 50 Vehicle specification value and range data 52 of the reference vehicle model 52 Stiffness calculation value data 54 Weight calculation value data 56 3D shape data 58 Target stiffness value data 70 Car body inner panel 72 Car body outer panel 7 4 Vehicle Platform 76 Conceptual Vehicle Model 78 Analytical Vehicle Model 80 Front End 82 Rear End 84 Side Sill 86 Front Suspension Attachment 88 Rear Suspension Attachment
Claims (8)
上記基準車両モデルに対して所定範囲内の複数の車両諸元値を作成する車両諸元値作成手段と、
上記車両諸元値作成手段により作成された車両諸元値を有する複数の車体骨格フレーム部材からなる複数の構想車両モデルを作成する構想車両モデル作成手段と、
上記複数の構想車両モデルから強度解析を行う複数の構想車両モデルを選択し、これらの複数の構想車両モデルの解析用車両モデルを作成する解析用車両モデル作成手段と、
上記複数の解析用車両モデルの車体剛性値を算出する車体剛性算出手段と、
上記剛性算出値と予め記憶装置に記憶されている目標剛性値と比較し、複数の構想車両モデルのいずれかを選択する構想車両モデル選択手段と、
を有し、
上記車体剛性算出手段は、静剛性である曲げ剛性及び捩り剛性、並びに、所定周波数以下の低周波領域における動剛性を算出し、
上記車体剛性算出手段は、上記低周波数領域における動剛性を算出するとき、上記解析用車両モデルにおける一つのサスペンション取付部を単位加振した場合の当該一つのサスペンション取付部の加振方向の変位量を算出し、上記単位加振に対する上記変位量をコンプライアンス値として算出し、上記単位加振の周波数に対する上記一つのサスペンション取付部の上記コンプライアンス値をプロットした周波数応答曲線に基づいて、動剛性を算出する
ことを特徴とする車両の企画支援システム。 A vehicle planning support system that supports vehicle planning using a reference vehicle model having a predetermined vehicle specification value,
Vehicle specification value creating means for creating a plurality of vehicle specification values within a predetermined range with respect to the reference vehicle model;
A conceptual vehicle model creating means for creating a plurality of conceptual vehicle models composed of a plurality of vehicle body skeleton frame members having the vehicle specification values created by the vehicle specification value creating means;
Selecting a plurality of concept vehicle models for strength analysis from the plurality of concept vehicle models, and generating an analysis vehicle model creating means for creating a vehicle model for analysis of the plurality of concept vehicle models;
Vehicle body stiffness calculating means for calculating vehicle body stiffness values of the plurality of vehicle models for analysis;
A concept vehicle model selection means for comparing the rigidity calculated value with a target stiffness value stored in advance in a storage device and selecting one of a plurality of concept vehicle models;
I have a,
The vehicle body rigidity calculating means calculates bending rigidity and torsional rigidity, which are static rigidity, and dynamic rigidity in a low frequency region below a predetermined frequency,
When calculating the dynamic stiffness in the low-frequency region, the vehicle body stiffness calculating means is a displacement amount in the excitation direction of the one suspension mounting portion when a unit of the suspension mounting portion in the vehicle model for analysis is subjected to unit excitation. And calculating the dynamic stiffness based on a frequency response curve plotting the compliance value of the one suspension mounting portion with respect to the frequency of the unit excitation. A vehicle planning support system characterized by that.
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