JPH08254256A - トルクコンバータの翼形状設計方法および同設計装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 簡単な構成で最適形状のトルクコンバータを
迅速かつ適正に設計する。 【構成】 翼面の中心線に当接する多角形の頂点の座標
を設計変数としたトルクコンバータの設計モデルを設計
モデル作成手段２により作成した後、上記多角形に沿っ
て伸びるスプライン曲線をスプラインモデル作成手段３
より作成するとともに、このスプライン曲線に基づいて
計算モデルを計算モデル作成手段４により作成した後、
この計算モデルに基づいてトルクコンバータ特性演算手
段５、性能評価値演算手段６、目的関数演算手段７およ
び設計変数演算手段８により設計変数を演算し、この演
算結果等に基づいてトルクコンバータの翼形状を設計す
るトルクコンバータの翼形状設計手段および同設計装
置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、車両に搭載されるトル
クコンバータの翼形状を設計するトルクコンバータの翼
形状設計方法および同設計装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】車両の搭載されるトルクコンバータの性
能は、車両の燃費や加速性に大きな影響を与えるため、
トルクコンバータを高性能化するとともに、その小型化
および軽量化を図ることが望まれている。また、上記ト
ルクコンバータは回転を伴う流体機械であり、その内部
に形成された流路を通る流体の流れによってその性能が
大きく左右されため、この流体の流れを解析することに
より、適正形状のトルクコンバータを設計することが行
われている。

【０００３】例えば、トルクコンバータの翼形状を設計
する際に、ポンプ、タービンおよびステータの翼面をそ
れぞれ３０個程度の微小要素に区画してなる設計モデル
を作成した後、各微小要素ごとに流路幅方向に作用する
遠心力と、圧力勾配との釣合いを解析し、この解析デー
タに基づいて上記遠心力と圧力勾配とを流路全体に亘っ
て釣り合わせるように翼形状を設計することにより、ト
ルクコンバータの性能を向上させる設計方法が考えられ
ている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記構成よれば、適正
な翼形状のデータを演算するため設計変数の数が極めて
多いため、上記設計モデルを作成するのにかなりの熟練
度と時間とを要するとともに、上記設計変数を求めるた
めの計算が煩雑である。しかも、上記トルクコンバータ
の性能は、これに接続されるエンジンおよび変速機の特
性等の影響を受けるため、これらの特性が変化する度に
上記計算をやり直さなければならず、最適な車両性能が
得られるトルクコンバータの翼形状を設計することが極
めて困難であるという問題があった。

【０００５】本発明は、上記問題点を解決するためにな
されたものであり、簡単な構成で最適形状のトルクコン
バータを迅速かつ適正に設計することができるトルクコ
ンバータの翼形状設計方法および同設計装置を提供する
ことを目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明は、
トルクコンバータを設計する際の制約条件と、トルクコ
ンバータ特性の目標値とを入力するとともに、上記制約
条件に適合した実体モデルのデータを入力することによ
り、トルクコンバータの翼面によって構成される流路の
中心線に対応する多角形の頂点の座標を設計変数とした
トルクコンバータの設計モデルを作成するとともに、上
記多角形に沿って伸びるスプライン曲線を作成した後、
このスプライン曲線に基づいてトルクコンバータの特性
を演算するための計算モデルを作成し、この計算モデル
に基づいてトルクコンバータ特性の評価値を演算した
後、この評価値の演算データと、上記トルクコンバータ
特性の目標値と、予め設定された実験式とに基づいて設
計変数の最適解を演算し、この設計変数の最適解によっ
て特定される多角形に沿ったスプライン曲線と、上記制
約条件とに応じてトルクコンバータの翼形状を設計する
ように構成したものである。

【０００７】請求項２に係る発明は、トルクコンバータ
を設計する際の制約条件と、トルクコンバータに接続さ
れる機器のユニット特性データと、トルクコンバータが
搭載される車両の性能目標値とを入力するとともに、上
記制約条件に適合した実体モデルのデータを入力するこ
とにより、トルクコンバータの翼面によって構成される
流路の中心線に対応する多角形の頂点の座標を設計変数
としたトルクコンバータの設計モデルを作成するととも
に、上記多角形に沿って伸びるスプライン曲線を作成し
た後、このスプライン曲線に基づいてトルクコンバータ
の特性を演算するための計算モデルを作成し、この計算
モデルに基づいてトルクコンバータ特性を演算した後、
このトルクコンバータ特性の演算データと、上記ユニッ
ト特性データと、予め設定された実験式とに基づいて車
両の性能評価値を演算するとともに、この性能評価値の
演算データと、上記性能目標値とに基づいて目的関数を
演算し、この目標関数と、上記制約条件とに基づいて上
記性能目標値に対する性能評価値のずれ量を最小にする
設計変数の最適解を演算した後、この設計変数の演算デ
ータによって特定される多角形に沿ったスプライン曲線
と、上記制約条件とに応じてトルクコンバータの翼形状
を設計するように構成したものである。

【０００８】請求項３に係る発明は、上記請求項２記載
のトルクコンバータの翼形状設計方法において、トルク
コンバータに接続される機器のユニット特性データとし
て複数の車種のデータを入力するとともに、この車種に
応じて複数の性能目標値を入力し、かつ上記各ユニット
特性データと、予め設定された実験式とに基づいて車両
の性能評価値を各車種ごとに演算し、上記各性能目標値
と、これに対応する各性能評価値との偏差の総和に基づ
いて目標関数を演算するように構成したものである。

【０００９】請求項４に係る発明は、上記請求項２また
は３記載のトルクコンバータの翼形状設計方法におい
て、車両の性能目標値および性能評価値をそれぞれ複数
設定し、各性能目標値と、これに対応する性能評価値と
のずれ量に、予め設定された重み付け係数を乗じること
により、目標関数を演算するように構成したものであ
る。

【００１０】請求項５に係る発明は、上記請求項１〜４
のいずれかに記載のトルクコンバータの翼形状設計装置
において、トルクコンバータの翼面によって構成される
流路の中心線に外接する多角形の頂点の座標を設計変数
としたトルクコンバータの設計モデルを作成するととも
に、上記多角形に内接するスプライン曲線に基づいて計
算モデルを作成するように構成したものである。

【００１１】請求項６に係る発明は、トルクコンバータ
を設計する際の制約条件、トルクコンバータに接続され
る機器のユニット特性データおよびトルクコンバータが
搭載される車両の性能目標値を入力する入力手段と、上
記制約条件に適合した実体モデルの入力データに応じて
トルクコンバータの翼面によって構成される流路の中心
線に対応する多角形の頂点の座標を設計変数としたトル
クコンバータの設計モデルを作成する設計モデル作成手
段と、上記多角形に沿って伸びるスプライン曲線を作成
するスプライン曲線作成手段と、このスプライン曲線の
作成データに基づいてトルクコンバータの特性を演算す
るための計算モデルを作成する計算モデル作成手段と、
この計算モデルの作成データに基づいてトルクコンバー
タ特性を演算するトルクコンバータ特性演算手段と、こ
のトルクコンバータ特性の演算データ、上記ユニット特
性データおよび予め設定された実験式に基づいて車両の
性能評価値を演算する性能評価値演算手段と、この性能
評価値の演算データと上記性能目標値とに基づいて目的
関数を演算する目標関数演算手段と、この目標関数と上
記制約条件とに基づいて上記性能目標値に対する性能評
価値のずれ量を最小にする設計変数の最適解を演算する
設計変数演算手段とを設けたものである。

【００１２】

【作用】上記請求項１記載の発明によれば、予め入力さ
れた制約条件に対応する実体モデルの入力データに応
じ、トルクコンバータのポンプ、タービンおよびステー
タの翼面によって構成される流路の中心線に対応するス
プライン曲線を作成するための多角形からなる設計モデ
ルが作成されるとともに、この設計モデルおよびこれに
対応する上記スプライン曲線に基づいて計算モデルが作
成される。そして、上記計算モデルのデータに基づいて
作成されたトルクコンバータ特性の評価値が演算され、
この評価値の演算データと、トルクコンバータ特性の性
能目標値と、予め設定された実験式とに基づいて上記設
計モデルの最適形状がシミュレーション解析等により演
算され、このデータに応じて特定されるスプライン曲線
と、上記制約条件とに基づいて最適形状のトルクコンバ
ータが設計されることになる。

【００１３】上記請求項２記載の発明によれば、上記計
算モデルのデータに基づいて作成されたトルクコンバー
タ特性のデータ、エンジンおよび変速機等のユニット特
性データと、予め設定された実験式とに基づいて車両の
性能評価値がシミュレーション解析等の手段で演算され
るとともに、この性能評価値の演算データと、予め設定
された車両の性能目標値と、上記制約条件とに基づいて
上記設計モデルの最適形状が逐次二次計画法等により演
算され、この演算データに応じて特定されるスプライン
曲線と、上記制約条件とに基づいて最適形状のトルクコ
ンバータが設計されることになる。

【００１４】上記請求項３記載の発明によれば、各車種
毎に演算された車両性能が総合的に評価され、この評価
結果に基づいてトルクコンバータの翼形状が設計される
ことにより、トルクコンバータの共通化が図られること
になる。

【００１５】上記請求項４記載の発明によれば、車両の
燃費、追従応答性、加速性および出足応答性等からなる
複数の車両性能が総合的に評価されて上記設計変数の最
適解が迅速かつ適正に演算されることになる。

【００１６】上記請求項５記載の発明によれば、上記設
計モデルの最適形状を逐次二次計画法等により演算する
際に、設計モデルによって特定されるスプライン形状が
大きく変化することが防止され、上記設計変数の最適解
が迅速かつ適正に演算されることになる。

【００１７】上記請求項６記載の発明によれば、入力手
段によって入力された制約条件に対応する実体モデルデ
ータに応じ、トルクコンバータの翼面によって構成され
る流路の中心線に対応するスプライン曲線を作成するた
めの多角形からなる設計モデルが設計モデル作成手段に
より作成されるとともに、この設計モデルおよび上記ス
プライン曲線に基づいてトルクコンバータ特性演算用の
計算モデルが計算モデル作成手段により作成される。

【００１８】そして、上記計算モデルの作成データに基
づいてトルクコンバータ特性がトルクコンバータ演算手
段により演算され、このトルクコンバータ特性の演算デ
ータと、エンジンおよび変速機等のユニット特性データ
と、予め設定された実験式とに基づいて車両の性能評価
値が性能評価値演算手段により演算されるとともに、こ
の性能評価値の演算データと、予め設定された車両の性
能目標値と、上記制約条件とに基づいて上記設計変数の
最適値が設計変数演算手段により演算され、この設計変
数の最適値に対応する設計モデルに応じて特定されるス
プライン曲線と、上記制約条件とに基づいて最適形状の
トルクコンバータが設計されることになる。

【００１９】

【実施例】図１は本発明に係るトルクコンバータの翼形
状設計装置の実施例を示している。この翼形状設計装置
は、キーボート等からなる入力手段１と、トルクコンバ
ータの翼形状を設計する際の基準となるトルクコンバー
タの設計モデルを作成する設計モデル作成手段２と、上
記設計モデルに応じて後述するスプライン曲線を作成す
るスプライン曲線作成手段３と、このスプライン曲線の
作成データに基づいてトルクコンバータの特性を演算す
るための計算モデルを作成する計算モデル作成手段４と
を有している。

【００２０】また、上記翼形状設計装置には、計算モデ
ル作成手段４によって作成された上記計算モデルに基づ
いてトルクコンバータ特性を演算するトルクコンバータ
特性演算手段５と、予め設定された実験式に基づいて車
両の性能評価値を演算する性能評価値演算手段６と、こ
の性能評価値の演算データと予め入力された車両の性能
目標値とに基づいて目的関数を演算する目標関数演算手
段７と、この目標関数と上記入力手段１によって入力さ
れた制約条件とに基づいて上記性能目標値に対する性能
評価値のずれ量を最小にする設計変数の最適解を演算す
る設計変数演算手段８とが設けられている。

【００２１】上記入力手段１は、作業者の操作に応じ、
トルクコンバータを設計する際の制約条件と、トルクコ
ンバータに接続される各機器のユニット特性データを構
成するエンジン特性および変速機の変速スケジュール特
性等と、トルクコンバータが搭載される車両の性能目標
値、つまり車両が満足すべき燃費、追従応答性、加速性
および出足応答性等の目標値と、上記制約条件に基づい
て作業者により選定された実体モデルのデータとを入力
するものである。

【００２２】上記制約条件は、トルクコンバータの流路
幅方向に作用する遠心力と、圧力勾配との圧力バランス
の基準値に関する条件および各翼の形状が幾何学的に成
立するために満足すべき条件、例えばトルクコンバータ
の半径、翼入口角度、翼出口角度、翼形状等を不等式も
しくは等式として表したものである。

【００２３】また、上記車両性能を表す燃費は、例えば
１０．１５モード燃費等を基準にして評価されるもので
あり、追従応答性は、前を走行する車両との間を略一定
にして走ることができるかどうかを表す指標であり、加
速性能は、停車状態から車速が一定速度に達するまでに
要する時間であり、出足応答性は、発進時の力強さを表
す指標である。

【００２４】設計モデル作成手段２は、上記実体モデル
のデータに応じ、図２に示すように、ポンプ９、タービ
ン１０およびステータ１１の翼面によって構成されるト
ルクコンバータの流路の中心線ａに外接する多角形ｂの
頂点Ａ〜Ｈの座標を設計変数としてトルクコンバータの
設計モデルを作成するものである。そして、１０個の頂
点を有する多角形ｂにおいては、この頂点の三次元座標
を表すために、３０個の設計変数が設定されることにな
る。

【００２５】なお、上記翼面の中心線ａが同一平面上に
あると擬制した場合、２０個の設計変数が設定される。
また、設計変数には、上記多角形ｂの頂点以外に、トル
クコンバータ等の外径寸法、翼入口角度、翼出口角度お
よび翼角度変化率等が含まれ、これらの設計変数はベク
トルにより表現される。

【００２６】上記スプライン曲線作成手段３は、図３に
示すように、上記設計モデル作成手段２によって作成さ
れた多角形ｂに内接するスプライン曲線ｃを作成するも
のであり、このスプライン曲線ｃは、区分的に補間多項
式を作り、それをつなぎあわせたものである。なお、設
計の第１段においては、スプライン曲線ｃが上記実体モ
デルの中心線ａに対応した形状となる。

【００２７】また、上記計算モデル作成手段４は、スプ
ライン曲線作成手段３によって作成された上記スプライ
ン曲線ｃのデータに基づき、図４に示すように、トルク
コンバータのポンプ９とタービン１０とステータ１１と
からなる各翼形状の三次元モデルを作成し、この三次元
モデルのデータを上記性能評価値演算手段５に出力する
ように構成されている。

【００２８】すなわち、トルクコンバータのポンプ９お
よびタービン１０について上記スプライン曲線ｃを中心
線とするとともに、ステータ１１について上記スプライ
ン曲線ｃの最下点を基準としてその中心線を定め、この
中心線を基に、流路面積を与えることにより、各翼面形
状を設定した後、上記入力手段１によって入力された実
体モデル等に対応する上記翼入口角度および翼出口角度
のデータと、翼角度変化率のデータとを与えることによ
り、上記各翼形状の三次元モデルを作成するようになっ
ている。

【００２９】上記トルクコンバータ特性演算手段５は、
計算モデル演算手段４によって作成された上記三次元モ
デルのデータに応じ、差分法等の流体計算方法、二次元
的な解析手法または実験によって得られた経験値を統合
化した計算式により、後述するようにトルクコンバータ
の効率、トルク比および容量係数等の一次元性能と、ト
ルクコンバータの回転によって生じる流体の流れのバラ
ンスを表す指標（圧力バランス）とからなるトルクコン
バータ特性を演算するものである。なお、上記翼形状が
トルクコンバータ特性に及ぼす影響を効果的に解析する
ためには、上記二次元的な解析手法または実験によって
得られた経験値を統合化した計算式を使用することが望
ましい。

【００３０】また、上記性能評価値演算手段６は、トル
クコンバータ作成演算手段５によって演算されたトルク
コンバータ特性うちのトルク比および容量係数の演算デ
ータと、入力手段１によって入力された上記各機器のユ
ニット特性データと、予め設定された実験式とに基づい
て車両の燃費、追従応答性、加速性および出足応答性等
からなる複数の性能評価値をシミュレーション解析によ
り演算し、この演算データを上記目標関数演算手段７に
出力するように構成されている。

【００３１】目標関数演算手段７は、上記性能評価値の
演算データと、上記入力手段１によって入力された性能
目標値と応じ、下記の数１に基づいて目的関数Ｚを演算
するものである。

【００３２】

【数１】

【００３３】上記数１において、Ｗｉは各性能目標値ご
とに設定される重み付け係数であり、この値が各目標間
の重要度に応じて調整されるようになっている。また、
上記ｄｉ⁺，ｄｉ^-は上記性能目標値に対する性能評価値
のずれ量を表すスラックス変数からなる偏差変数であ
る。

【００３４】また、上記設計変数算出手段８は、目標関
数演算手段７によって演算された上記目標関数Ｚと、上
記入力手段１によって入力された制約条件とに基づいて
上記性能目標値に対する性能評価値のずれ量を最小にす
る設計変数を逐次二次計画法からなる非線形計画法また
は逐次線形計画法等の最適化手法により求めるものであ
る。

【００３５】すなわち、上記実体モデルのデータに対応
する設計変数の初期値に応じて演算された目標関数Ｚの
値が予め設定された基準値以下の最小値となったか否か
を判別し、上記目的関数Ｚの値が最小値でないことが確
認された場合には、上記多角形ｂの頂点の座標データお
よび翼角度変化率等からなる設計変数の値を修正した後
に、この修正値を上記設計モデル作成手段２に入力した
後、上記翼角度変化率等からなる設計変数の修正値を上
記設計モデル作成手段２から計算データ作成手段４に入
力する。そして、上記のように目的関数Ｚを演算すると
ともに、この値を上記基準値と比較する作業を繰り返す
ことにより、上記目標関数Ｚを最小値とする設計変数の
最適解を演算するようになっている。

【００３６】上記構成のトルクコンバータの翼形状設計
装置を使用して翼形状を設計する翼形状設計方法の実施
例を図５に示すフローチャートに基づいて説明する。上
記設計方法を実行する制御動作がスタートすると、まず
ステップＳ１において、入力手段１によって入力された
上記制約条件、各機器のユニット特性データおよび車両
の性能目標値と、上記制約条件に基づいて選定された実
体モデルの入力データとからなる各データを読み込む。

【００３７】次いで、ステップＳ２において、上記実体
モデルの入力データに基づき、設計モデル作成手段２に
より上記多角形ｂからなる設計モデルを作成した後、ス
テップＳ３において、上記実体モデルと設計モデルとに
基づき、スプライン曲線作成手段３によ利、上記多角形
ｂに内接するスプライン曲線ｃを作成する。すなわち、
上記設計変数の初期値として上記実体モデルのデータを
入力することにより、上記スプライン曲線ｃを特定す
る。

【００３８】また、ステップＳ４において、上記スプラ
イン曲線ｃの作成データに基づき、計算モデル作成手段
４により各翼面の三次元モデルからなる計算モデルを作
成した後、ステップＳ５において、上記計算モデルに基
づき、上記トルクコンバータ特性演算手段５により、図
６に示すように、トルクコンバータの効率、トルク比お
よび容量係数からなる一次元性能と、図７に示すよう
に、トルクコンバータの回転によって生じる流体の流れ
のバランスを表す圧力バランスとからなるトルクコンバ
ータ特性を演算する。

【００３９】上記図６に示すトルクコンバータの効率
は、トルクコンバータの入力トルクに入力回転数を乗じ
た値と、トルクコンバータの出力トルクに出力回転数を
乗じた値との比を、トルクコンバータの入出力回転速度
比（ｎｏ／ｎｉ）に応じて示したものである。また、上
記トルク比は、トルクコンバータの出力トルクと入力ト
ルクとの比であり、かつ上記容量係数は、トルクコンバ
ータに入力されるエンジントルクを算出するための係数
であって、トルクコンバータの入力回転数に基づいて設
定される値である。

【００４０】また、図７に示す圧力バランスは、各翼面
によって構成された流路１２の微小要素１３に作用する
流路幅方向の遠心力Ｆｓと、圧力勾配Ｆｃとの釣合いを
表すものであり、トルクコンバータの性能を向上させる
ためには、上記圧力勾配Ｆｃとの間に大きな釣合いが発
生しないようにすることが望ましい。すなわち、計算式
により上記トルクコンバータ特性の一次性能を求める際
に、剥離などの現象を避けるため、上記圧力バランスに
おける遠心力Ｆｓと、圧力勾配Ｆｃとの不釣合を一定範
囲内に抑えるように設計する。

【００４１】次いで、ステップＳ６において、上記トル
クコンバータ特性の演算データと、上記各機器のユニッ
ト特性データ、つまりエンジン特性および変速機の変速
スケジュール特性等と、予め設定された実験式とに基づ
き、車両の燃費、追従応答性、加速性および出足応答性
等からなる性能評価値を上記評価値演算手段６により演
算する。上記各評価値は、それぞれ個別に想定された所
定の走行条件のもとでシミュレーション解析された後、
走行時間に対する燃料消費量、車速、エンジン回転数、
加速怒涛の指標が計量されることにより求められる。

【００４２】そして、ステップＳ７において、上記入力
手段１によって入力された車両の性能目標値と、上記性
能評価値の演算データとに基づき、上記目標関数演算手
段７により、目標関数Ｚを演算する。なお、この目標関
数Ｚを演算する場合において、上記車両の追従応答性、
加速性および出足応答性は、乗員の感覚に基づいて評価
される性能であるため、この評価値を予め設定された実
験式等に基づいて客観的に数値化する必要がある。

【００４３】また、ステップＳ８において、上記目標関
数Ｚが予め設定された基準値Ｒ以下であるか否かを判定
し、ＮＯと判定された場合には、ステップＳ９におい
て、上記目標関数Ｚを基準値Ｒ以下とする方向に設計変
数を修正した後、上記ステップＳ２に戻り、上記ステッ
プＳ８でＹＥＳと判定されるまで上記作業を繰り返す。

【００４４】これによって図８に示すように、上記実験
モデルに基づいて演算された初期評価値に対し、目標値
に適合した各性能の最適評価値が得られる設計変数の最
適解が求められ、この設計変数の最適解に基づいてトル
クコンバータの翼形状を設計することができる。また、
上記のようにして設計されたトルクコンバータの設計デ
ータを、新たなトルクコンバータの翼形状をする際の初
期モデルとして使用することができる。

【００４５】このように上記制約条件に適合した実体モ
デルの入力データに基づき、トルクコンバータの翼面に
よって構成される流路の中心線ａに当接する多角形ｂの
頂点の座標を設計変数としたトルクコンバータの設計モ
デルを作成した後、上記実体モデルのデータに応じて上
記多角形に沿って伸びるスプライン曲線ｃを作成し、こ
のスプライン曲線ｃに基づいてトルクコンバータの特性
を演算するための計算モデルを作成するように構成した
ため、ポンプ、タービンおよびステータの翼面をそれぞ
れ３０個程度の微小要素に区画してなる設計モデルを作
成するように構成されたものに比べ、上記設計モデルお
よび計算モデルを迅速かつ正確に作成することができ
る。

【００４６】そして、上記設計モデルを特定する設計変
数の数を大幅に低減することができるため、コンピュー
タを使用して予め入力された車両の性能目標値に適合し
た性能評価値が得られる上記設計変数の最適解を容易に
求めることができ、この設計変数の最適解によって特定
される多角形ｂに沿ったスプライン曲線ｃと、予め入力
された上記制約条件とに基づいて最適形状のトルクコン
バータを容易に設計することができる。

【００４７】また、上記のように設計変数によって特定
される多角形ｂに内接するスプライン曲線ｃに基づいて
計算モデルを作成するように構成した場合には、この計
算モデルに応じて演算された性能評価値と、予め入力さ
れた車両の性能目標値とに基づいて目的関数Ｚを演算
し、この目標関数Ｚと、上記制約条件とに基づき、上記
性能目標値に対する性能評価値のずれ量を最小にする上
記設計変数の最適解を逐次二次計画法等により演算する
際に、上記設計モデルによって特定されるスプライン形
状が大きく変化することを防止し、上記設計変数の最適
解を簡単かつ適正に演算することができる。

【００４８】すなわち、図９に示すように、上記流路の
中心線に内接する多角形ｂ´を形成し、この多角形ｂ´
に外接するようにスプライン曲線ｃ´を作成することも
考えられるが、このように構成した場合には、上記設計
変数を修正することにより、多角形ｂ´の一点Ｇ´を変
位と、スプライン曲線ｃ´の全体形状が大きく変化する
ことになるため、上記設計変数の最適解を演算すること
が困難となる。

【００４９】これに対して図１０に示すように、上記流
路の中心線に外接する多角形ｂを形成し、この多角形ｂ
に内接するようにスプライン曲線ｃを作成するように構
成した場合には、上記多角形ｂの一点Ｇを変位させても
スプライン曲線ｃの全体形状が大きく変化することがな
いため、上記設計変数の最適解を簡単かつ適正に演算す
ることができる。

【００５０】また、上記実施例では、車両の性能目標値
および性能評価値をそれぞれ複数設定し、各性能目標値
に対する各性能評価値のずれ量に、予め設定された重み
付け係数Ｗｉを乗じることにより、目標関数Ｚを演算す
るように構成したため、上記重み付け係数Ｗｉを適正に
設定することにより、車両性能のトレードオフを適正に
実行することができる。

【００５１】例えば、燃費性能を重視した車両に搭載さ
れるトルクコンバータを設計する場合には、上記燃費性
能に対応する重み付け係数Ｗｉの値を、他に比べて大き
な値に設定することにより、車両の燃費性能を効果的に
向上させることができるトルクコンバータの翼形状を求
めることができる。

【００５２】また、上記のように目標関数Ｚと、上記制
約条件とに基づき、上記性能目標値に対する性能評価値
のずれ量を最小にする上記設計モデルの最適形状を逐次
二次計画法により演算するように構成した場合には、設
計モデルおよび計算モデルの計算式や、上記性能評価値
算出用の計算式に内在する数量誤差に対するロバスト性
を確保することができるとともに、少ない演算回数で上
記設計変数の最適解を求めることができる。

【００５３】すなわち、上記逐次二次計画法による設計
変数の最適解を探索する場合には、図１１に示すよう
に、設計変数の初期値に対応する目転関数Ｚの初期点Ｐ
₁から設計変数の最適解に対応する極値Ｐｎに漸近する
ように目的関数Ｚが効果的に求められることになる。上
記逐次二次計画法により目的関数Ｚを演算する実験を行
ったところ、図１２に示すように、５回目の演算により
上記目的関数Ｚが極値に収束したことが確認された。

【００５４】なお、個別に算出された性能評価値と、こ
れに対応する性能目標値との偏差を加算して上記目的関
数Ｚを演算する際に、上記性能評価値が性能目標値を越
えている場合に、この偏差に対応する重み付け係数Ｗｉ
の値を０に設定するように構成してもよい。この構成に
よれば、例えば車両の燃費性能が目標値を越えている場
合に、この性能を維持しつつ、他の性能を向上させるこ
とができる設計変数の最適解が求められることになる。

【００５５】また、上記実施例では、特定の車両に搭載
されるトルクコンバータの翼形状の設計方法および同設
計装置について説明したが、複数種の車両に共通して使
用されるトルクコンバータの翼形状の設計方法および同
設計装置についても、本発明を適用することができる。

【００５６】すなわち、図５に示すフローチャートのス
テップＳ１において、トルクコンバータに接続される機
器のユニット特性データとして複数の車種のデータを入
力するとともに、この車種に応じて複数の性能目標値を
入力し、かつステップＳ６において、上記各ユニット特
性データと、予め設定された実験式とに基づいて車両の
性能評価値を各車種ごとに演算した後、ステップＳ７に
おいて、上記各性能目標値と、これに対応する各性能評
価値との偏差の総和に基づいて目標関数Ｚを演算するよ
うに構成してもよい。

【００５７】上記のように構成した場合には、各車種毎
に演算された車両性能を総合的に評価し、この評価結果
に基づいてトルクコンバータの翼形状を設計することに
より、各車種にそれぞれ適合する翼形状を設計すること
ができる。したがって、各車種毎に最適形状の翼形状を
設計した後、これらを総合して設計をやり直すという煩
雑な作業を要することなく、トルクコンバータを容易か
つ適正に共通化することができる。

【００５８】また、各車種毎に演算された車両性能を総
合的に評価する際において、上記重み付け係数Ｗｉを各
車種毎にそれぞれことなる値に設定ように構成した場合
には、各車両の特性を生かしつつ上記トルクコンバータ
の共通化を図ることができる。例えば通常乗用車につい
ては、燃費を向上させるためにこれに対応する重み付け
係数Ｗｉを大きな値に設定し、かつスポーティカー等の
特殊乗用車については、加速性能を向上させるためにこ
れに対応する重み付け係数Ｗｉを大きな値に設定する等
により、各車両の特性をそれぞれ満足し得るトルクコン
バータの設計が可能となる。

【００５９】なお、上記重み付け係数Ｗｉを各車種につ
いてそれぞれ均等に設定するように構成してもよく、こ
のように構成した場合には、例えば全ての車種について
燃費を重視したり、走行性を重視したりすることによ
り、時代のニーズに適合したトルクコンバータの設計が
可能となる。

【００６０】また、上記実施例では、トルクコンバータ
特性演算手段５によって演算されたトルクコンバータ特
性の演算データと、トルクコンバータに接続される各機
器のユニット特性データと、予め設定された実験式に基
づいて車両の性能評価値を演算した後、この性能評価値
の演算データと、予め入力された車両の性能目標値とに
基づいて目的関数Ｚを演算し、この目標関数Ｚと、所定
の制約条件とに基づいて上記性能目標値に対する性能評
価値のずれ量を最小にする設計変数の最適解を演算する
ように構成した例について説明したが、上記車両性能に
関係なく、トルクコンバータ単体でその性能を評価して
最適形状のトルクコンバータを設計するうように構成し
てもよい。

【００６１】すなわち、トルクコンバータの設計制約条
件と、トルクコンバータの効率等からなるトルクコンバ
ータ特性の性能目標値を入力した後、実体モデルの入力
データに基づいて上記多角形ｂに対応するトルクコンバ
ータの設計モデルを作成するとともに、上記多角形ｂに
沿って伸びるスプライン曲線ｃを作成し、このスプライ
ン線ｃに基づいてトルクコンバータの特性を演算するた
めの計算モデルを作成するようにしてよい。

【００６２】そして、上記計算モデルに基づいてトルク
コンバータ特性の評価値を演算し、この評価値の演算デ
ータと、上記性能目標値と、予め設定された実験式とに
基づいて設計変数の最適解を演算することにより、この
設計変数の最適解によって特定される多角形ｂに当接す
るスプライン曲線ｃと、上記制約条件とに応じてトルク
コンバータの翼形状が設計されることになる。

【００６３】このように構成した場合には、遠心力Ｆｓ
と、圧力勾配Ｆｃとの釣合いを表す圧力バランス等を最
適値とする設計変数の最適解を演算し、この最適解に基
づいて上記実体モデルの翼形状を変形することにより、
上記トルクコンバータ特性の性能評価値を目標性能に一
致させることができる最適形状のトルクコンバータを容
易に設計することができる。

【００６４】また、上記のようにトルクコンバータ単体
でその性能を評価して最適形状のトルクコンバータを設
計した後、このトルクコンバータを実体モデルとしてそ
のデータを入力することにより、優れた車両の性能が得
られるように、図１に示す設計装置および図５に示す設
計方法を使用してトルクコンバータを設計するように構
成してもよい。

【００６５】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１に係る発
明は、制約条件に適合した実体モデルの入力データに応
じ、トルクコンバータの翼面によって構成される流路の
中心線に当接する多角形の頂点の座標を設計変数とした
トルクコンバータの設計モデルを作成するとともに、上
記多角形に沿って伸びるスプライン曲線を作成した後、
このスプライン曲線に基づいてトルクコンバータの特性
を演算するための計算モデルを作成するように構成した
ため、上記設計モデルおよび計算モデルを迅速かつ正確
に作成することができる。

【００６６】そして、上記設計モデルを特定する設計変
数の数を大幅に低減することができるため、コンピュー
タを使用して上記設計変数の最適解を容易に求めること
ができる。したがって、上記設計変数によって特定され
る多角形に沿ったスプライン曲線と、上記制約条件とに
基づいてトルクコンバータの翼形状を簡単かつ適正に設
計できるという利点がある。

【００６７】また、請求項２に係る発明は、トルクコン
バータ特性の演算データと、上記ユニット特性データ
と、予め設定された実験式とに基づいて車両の性能評価
値を演算した後、この性能評価値の演算データと、上記
性能目標値とに基づいて目的関数を演算するとともに、
この目標関数と、上記制約条件とに基づいて上記性能目
標値に対する性能評価値のずれ量を最小にする設計変数
の最適解を演算した後、この設計変数の演算データによ
って特定される多角形に沿ったスプライン曲線と、上記
制約条件とに応じてトルクコンバータの翼形状を設計す
るように構成したため、最適な車両性能を得ることがで
きるトルクコンバータを簡単かつ適正に設計することが
できる。

【００６８】また、請求項３に係る発明は、トルクコン
バータに接続される機器のユニット特性データとして複
数の車種のデータを入力するとともに、この車種に応じ
て複数の性能目標値を入力し、かつ上記各ユニット特性
データと、予め設定された実験式とに基づいて車両の性
能評価値を各車種ごとに演算した後、この各性能評価値
の演算データと、これに対応する各性能目標値との偏差
の総和に基づいて目標関数を演算するように構成したた
め、各車種毎に演算された車両性能を総合的に評価し、
この評価結果に基づいて最適形状のトルクコンバータの
翼形状を設計することにより、各車種にそれぞれ適合す
る翼形状を設計することができる。

【００６９】したがって、各車種毎に最適形状の翼形状
を設計した後、これらを総合して設計をやり直すという
煩雑な作業を要することなく、トルクコンバータを容易
かつ適正に共通化できるという利点がある。

【００７０】また、請求項４に係る発明は、車両の性能
目標値および性能評価値をそれぞれ複数設定し、各性能
目標値と、これに対応する性能評価値とのずれ量に予め
設定された重み付け係数を乗じることにより、目標関数
を演算するように構成したため、上記重み付け係数を適
正に設定することにより、車両性能のトレードオフを適
正に実行し、例えば、燃費性能を重視した車両に搭載さ
れるトルクコンバータを設計する場合に、上記燃費性能
に対応する重み付け係数の値を、他に比べて大きな値に
設定することにより、車両の燃費性能を効果的に向上さ
せることができるトルクコンバータの翼形状を効果的に
設計できるという利点がある。

【００７１】また、請求項５に係る発明は、設計変数に
よって特定される多角形に内接するスプライン曲線に基
づいて計算モデルを作成するように構成したため、この
計算モデルに応じて演算された性能評価値と、予め入力
された上記性能目標値とに基づいて目的関数を演算し、
この目標関数と、上記制約条件とに基づき、上記性能目
標値に対する性能評価値のずれ量を最小にする上記設計
モデルの最適形状を逐次二次計画法等により演算する際
に、上記設計モデルによって特定されるスプライン形状
が大きく変化することを防止し、上記設計変数の最適解
を迅速かつ適正に演算できるという利点がある。

【００７２】また、請求項６に係る発明は、制約条件に
適合した実体モデルの入力データに応じ、トルクコンバ
ータの翼面によって構成される流路の中心線に当接する
多角形の頂点の座標を設計変数としたトルクコンバータ
の設計モデルを作成する設計モデル作成手段と、上記多
角形に沿って伸びるスプライン曲線を作成するスプライ
ン曲線作成手段と、このスプライン曲線に基づいてトル
クコンバータの特性を演算するための計算モデルを作成
する計算モデル作成手段と、この計算モデルの作成デー
タ等に基づいて上記設計変数の最適解を求めるトルクコ
ンバータ特性演算手段、性能評価値演算手段、目的関数
演算手段および設計変数演算手段とを設けたため、コン
ピュータを使用して上記設計変数の最適解を容易に求め
ることができるという利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るトルクコンバータの翼形状設計装
置の実施例を示すブロック図である。

【図２】設計モデルの一例を示す説明図である。

【図３】多角形に当接するスプライン曲線の一例を示す
説明図である。

【図４】翼形状の三次元モデルの一例を示す斜視図であ
る。

【図５】本発明に係るトルクコンバータの翼形状設計方
法の実施例を示すフローチャートである。

【図６】トルクコンバータ特性の一例を示すグラフであ
る。

【図７】流路幅方向の遠心力と、圧力勾配との釣合い状
態を示す説明図である。

【図８】車両の性能評価値を示すグラフである。

【図９】多角形に外接するスプライン曲線を示す説明図
である。

【図１０】多角形に内接するスプライン曲線を示す説明
図である。

【図１１】目標関数の極値を探索状態を示す概念図であ
る。

【図１２】目的関数を演算する実験結果を示すグラフで
ある。

【符号の説明】

１ 入力手段 ２ 設計モデル作成手段 ３ スプライン曲線作成手段 ４ 計算モデル作成手段 ５ トルクコンバータ特性演算手段 ６ 性能評価値演算手段 ７ 目的関数演算手段 ８ 設計変数演算手段 ａ 中心線 ｂ 多角形 ｃ スプライン曲線 Ｚ 目標関数

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 赤木 新介 神戸市東灘区住吉台45−12 (72)発明者 藤田 喜久雄 大阪府吹田市千里山西６−８−５−309

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 トルクコンバータを設計する際の制約条
   件と、トルクコンバータ特性の目標値とを入力するとと
   もに、上記制約条件に適合した実体モデルのデータを入
   力することにより、トルクコンバータの翼面によって構
   成される流路の中心線に対応する多角形の頂点の座標を
   設計変数としたトルクコンバータの設計モデルを作成す
   るとともに、上記多角形に沿って伸びるスプライン曲線
   を作成した後、このスプライン曲線に基づいてトルクコ
   ンバータの特性を演算するための計算モデルを作成し、
   この計算モデルに基づいてトルクコンバータ特性の評価
   値を演算した後、この評価値の演算データと、上記トル
   クコンバータ特性の目標値と、予め設定された実験式と
   に基づいて設計変数の最適解を演算し、この設計変数の
   最適解によって特定される多角形に沿ったスプライン曲
   線と、上記制約条件とに応じてトルクコンバータの翼形
   状を設計するように構成したことを特徴とするトルクコ
   ンバータの翼形状設計方法。
2. 【請求項２】 トルクコンバータを設計する際の制約条
   件と、トルクコンバータに接続される機器のユニット特
   性データと、トルクコンバータが搭載される車両の性能
   目標値とを入力するとともに、上記制約条件に適合した
   実体モデルのデータを入力することにより、トルクコン
   バータの翼面によって構成される流路の中心線に対応す
   る多角形の頂点の座標を設計変数としたトルクコンバー
   タの設計モデルを作成するとともに、上記多角形に沿っ
   て伸びるスプライン曲線を作成した後、このスプライン
   曲線に基づいてトルクコンバータの特性を演算するため
   の計算モデルを作成し、この計算モデルに基づいてトル
   クコンバータ特性を演算した後、このトルクコンバータ
   特性の演算データと、上記ユニット特性データと、予め
   設定された実験式とに基づいて車両の性能評価値を演算
   するとともに、この性能評価値の演算データと、上記性
   能目標値とに基づいて目的関数を演算し、この目標関数
   と、上記制約条件とに基づいて上記性能目標値に対する
   性能評価値のずれ量を最小にする設計変数の最適解を演
   算した後、この設計変数の演算データによって特定され
   る多角形に沿ったスプライン曲線と、上記制約条件とに
   応じてトルクコンバータの翼形状を設計するように構成
   したことを特徴とするトルクコンバータの翼形状設計方
   法。
3. 【請求項３】 トルクコンバータに接続される機器のユ
   ニット特性データとして複数の車種のデータを入力する
   とともに、この車種に応じて複数の性能目標値を入力
   し、かつ上記各ユニット特性データと、予め設定された
   実験式とに基づいて車両の性能評価値を各車種ごとに演
   算し、上記各性能目標値と、これに対応する各性能評価
   値との偏差の総和に基づいて目標関数を演算するように
   構成したことを特徴とする請求項２記載のトルクコンバ
   ータの翼形状設計方法。
4. 【請求項４】 車両の性能目標値および性能評価値をそ
   れぞれ複数設定し、各性能目標値と、これに対応する性
   能評価値とのずれ量に、予め設定された重み付け係数を
   乗じることにより、目標関数を演算するように構成した
   ことを特徴とする請求項２または３記載のトルクコンバ
   ータの翼形状設計方法。
5. 【請求項５】 トルクコンバータの翼面によって構成さ
   れる流路の中心線に外接する多角形の頂点の座標を設計
   変数としたトルクコンバータの設計モデルを作成すると
   ともに、上記多角形に内接するスプライン曲線に基づい
   て計算モデルを作成するように構成したことを特徴とす
   る請求項１〜４のいずれかに記載のトルクコンバータの
   翼形状設計方法。
6. 【請求項６】 トルクコンバータを設計する際の制約条
   件、トルクコンバータに接続される機器のユニット特性
   データおよびトルクコンバータが搭載される車両の性能
   目標値を入力する入力手段と、上記制約条件に適合した
   実体モデルの入力データに応じてトルクコンバータの翼
   面によって構成される流路の中心線に対応する多角形の
   頂点の座標を設計変数としたトルクコンバータの設計モ
   デルを作成する設計モデル作成手段と、上記多角形に沿
   って伸びるスプライン曲線を作成するスプライン曲線作
   成手段と、このスプライン曲線の作成データに基づいて
   トルクコンバータの特性を演算するための計算モデルを
   作成する計算モデル作成手段と、この計算モデルの作成
   データに基づいてトルクコンバータ特性を演算するトル
   クコンバータ特性演算手段と、このトルクコンバータ特
   性の演算データ、上記ユニット特性データおよび予め設
   定された実験式に基づいて車両の性能評価値を演算する
   性能評価値演算手段と、この性能評価値の演算データと
   上記性能目標値とに基づいて目的関数を演算する目標関
   数演算手段と、この目標関数と上記制約条件とに基づい
   て上記性能目標値に対する性能評価値のずれ量を最小に
   する設計変数の最適解を演算する設計変数演算手段とを
   設けたことを特徴とするトルクコンバータの翼形状設計
   装置。