JP4520718B2 - Torsional vibration analysis method and program thereof - Google Patents
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Description
本発明は、クラッチディスクの作動時の特性変化を反映できる、車両用駆動系のねじり振動解析方法及びそのプログラムに関する。 The present invention relates to a torsional vibration analysis method for a vehicle drive system and a program thereof that can reflect a change in characteristics during operation of a clutch disk.
エンジンのトルク変動を起振源として発生した車両用駆動系のねじり振動は、クラッチディスクを介して変速機側に伝達され、遊動ギアなどの歯打ちを発生させ、これに伴う振動・騒音といった商品性の低下を引き起こす原因となる。このねじり振動の伝達を抑制するために、ねじり振動の共振周波数を実用車速域からずらす対策や、共振時の振幅を許容レベル以下に抑制する対策などが実施されており、その方法としてクラッチディスクのねじり角−トルク特性の最適化が試みられている。 The torsional vibration of the vehicle drive system generated using the engine torque fluctuation as a vibration source is transmitted to the transmission side via the clutch disk, causing the rattling of the idle gear, and the vibration and noise associated with this. Causes sex decline. In order to suppress the transmission of this torsional vibration, measures to shift the resonance frequency of the torsional vibration from the practical vehicle speed range and measures to suppress the amplitude at the time of resonance below an allowable level have been implemented. Attempts have been made to optimize torsional angle-torque characteristics.
現在、このクラッチディスクのねじり角−トルク特性の最適化を目的として、特許文献１に記載されたようなコンピュータを用いたシミュレーションにより、最適なクラッチディスクのねじり角−トルク特性を予測して、実車にて検証する方法が一般的に行われている。 At present, for the purpose of optimizing the torsional angle-torque characteristics of this clutch disk, the optimal torsional angle-torque characteristics of the clutch disk are predicted by simulation using a computer as described in Patent Document 1, and the actual vehicle The method of verifying with is generally performed.
特許文献１に記載の多段クラッチディスクについてのねじり角−トルク特性決定方法は、クラッチディスクを境界として駆動系を二つの分系に別け、クラッチディスクのねじり角−トルク特性として、クラッチディスクのバネ定数および減衰係数に所定の値を与えて、車両用駆動系の各部のねじり振動を予測する方法である。 The method for determining the torsional angle-torque characteristics for a multi-stage clutch disk described in Patent Document 1 divides the drive system into two systems with the clutch disk as a boundary, and the clutch disk spring constant is determined as the torsional angle-torque characteristic of the clutch disk And a method of predicting torsional vibration of each part of the vehicle drive system by giving a predetermined value to the damping coefficient.
しかしながら、特許文献１に記載のシミュレーション方法では、クラッチディスクの構造による作動時の遠心力の影響による特性変化や、耐久後のクラッチディスクの特性変化などが考慮されないため、実車のねじり振動特性を精度よく予測することができなかった。そのため、結局、実車による走行実験を繰り返して、クラッチディスクのねじり角−トルク特性を決定しているのが実状であった。 However, the simulation method described in Patent Document 1 does not take into account changes in characteristics due to the effect of centrifugal force during operation due to the structure of the clutch disk, changes in characteristics of the clutch disk after durability, etc. I couldn't predict well. Therefore, in the end, the actual condition was that the torsional angle-torque characteristics of the clutch disc were determined by repeating the driving experiment using the actual vehicle.
したがって、本発明が解決しようとする課題は、回転による遠心力の影響、または耐久によるクラッチ作動特性の変化といった、実車の走行状態に対応したねじり振動の予測が可能となる車両用駆動系のねじり特性決定方法及びそのプログラムを提供することである。 Therefore, the problem to be solved by the present invention is torsion of a vehicle drive system that enables prediction of torsional vibration corresponding to the running state of the actual vehicle, such as the influence of centrifugal force due to rotation or change in clutch operating characteristics due to durability. It is to provide a characteristic determination method and its program.
請求項１に記載のねじり振動解析方法は、車両駆動系を複数の系に分割し、各系について運動方程式を立て、これらの運動方程式を連立して車両駆動系のねじり振動解析を行うねじり振動解析方法において、車両駆動系のエンジンの測定試験から、回転数−トルク特性、エンジンの爆発１次の回転数−回転速度変動特性を計測し、車両駆動系のクラッチディスクの測定試験から、所定の回転速度ごとのクランク変動角度−動バネ定数−トルク特性、所定の回転速度ごとのクランク変動角速度−減衰係数−トルク特性を計測する段階と、ねじり振動解析の解析対象となるエンジン回転速度を入力する段階と、回転数−トルク特性を用いて、このエンジン回転速度において出力されるトルクを算出する段階と、回転数−回転速度変動特性を用いて、このエンジン回転速度における回転速度変動を算出し、この回転速度変動からクランク変動角度及びクランク変動角速度を算出する段階と、エンジン回転速度に対応するクランク変動角度−動バネ定数−トルク特性を用いて、算出したトルク及びクランク変動角度における前記クラッチディスクの動バネ定数を算出する段階と、エンジン回転速度に対応するクランク変動角速度−減衰係数−トルク特性を用いて、算出したトルク及びクランク変動角速度におけるクラッチディスクの減衰係数を算出する段階と、算出された動バネ定数及び減衰係数を運動方程式に適用してねじり振動解析を行う段階とを含むことを特徴としている。 Torsional vibration analysis method according to 請 Motomeko 1 divides the vehicle driving system into a plurality of systems, the equation of motion erected for each system, and simultaneous these equations of motion torsion perform torsional vibration analysis of the vehicle powertrain In the vibration analysis method, rotational speed-torque characteristics, engine explosion primary rotational speed-rotational speed fluctuation characteristics are measured from a vehicle drive system engine measurement test, and predetermined values are measured from a vehicle drive system clutch disk measurement test. Measure the crank fluctuation angle for each rotation speed-dynamic spring constant-torque characteristics, crank fluctuation angular speed for each predetermined rotation speed-damping coefficient-torque characteristics, and input the engine rotation speed to be analyzed for torsional vibration analysis Using the rotational speed-torque characteristics, calculating the torque output at the engine rotational speed, and using the rotational speed-rotational speed fluctuation characteristics Using the stage of calculating the rotational speed fluctuation at the engine rotational speed, calculating the crank fluctuation angle and the crank fluctuation angular speed from the rotational speed fluctuation, and the crank fluctuation angle-dynamic spring constant-torque characteristic corresponding to the engine rotational speed, Using the stage of calculating the dynamic spring constant of the clutch disk at the calculated torque and crank fluctuation angle, and the crank disk at the calculated torque and crank fluctuation angular speed using the crank fluctuation angular velocity-damping coefficient-torque characteristic corresponding to the engine speed. And calculating the torsional vibration analysis by applying the calculated dynamic spring constant and damping coefficient to the equation of motion.
請求項１に記載の発明によると、１種類以上のエンジンのトルクと回転速度に応じた、クラッチディスクの運動特性値である動バネ定数と減衰係数を反映したねじり振動解析を行うことができる。 According to the invention of claim 1 can be carried out one or more depending on the torque and rotational speed of the engine, the torsional vibration analysis reflects the dynamic spring constant and damping coefficient, which is a movement characteristic value of the clutch disc.
また、請求項２に記載のねじり振動解析プログラムは、車両駆動系を複数の系に分割し、分割された各系について運動方程式を立て、これらの運動方程式を連立して車両駆動系のねじり振動解析をコンピュータに実行させるねじり振動解析プログラムにおいて、このコンピュータの情報格納部には、車両駆動系に動力を与えるエンジンの回転速度−トルク特性及び回転速度−回転速度変動特性と、車両駆動系のクラッチディスクの所定のエンジン回転速度ごとのクランク変動角度−動バネ定数−トルク特性及びクランク変動角速度−減衰係数−トルク特性とが格納され、このコンピュータに、各系の所定の運動特性値と、エンジンのねじり振動解析の対象となる時間ごとのエンジン回転数から構成されるエンジン回転速度データとを入力するデータ入力部、回転速度−トルク特性を用いて、エンジン回転速度データに対応する、時間ごとのトルクから構成されるトルクデータを算出するエンジントルク算出部、回転速度−回転速度変動特性を用いて、エンジン回転速度データに対応する、時間ごとの回転速度変動から構成される回転速度変動データを算出する回転速度変動算出部、エンジン回転速度データに対応するクランク変動角度−動バネ定数−トルク特性を用いて、算出されたトルクデータ及びクランク変動角度データに対応する、時間ごとのクラッチディスクの動バネ定数から構成される動バネ定数データを算出する動バネ定数算出部、エンジン回転速度に対応するクランク変動角速度−減衰係数−トルク特性を用いて、算出されたトルクデータ及びクランク変動角速度データに対応する、時間ごとのクラッチディスクの減衰係数から構成される減衰係数データを算出する減衰係数算出部、入力部で入力された各系の所定の運動特性値と、エンジン回転データと、動バネ定数データと、減衰係数データとを用いて、分割された各系の運動方程式を連立して車両駆動系のねじり振動解析を行うねじり振動解析部として機能させるためのねじり振動解析プログラムである。 The torsional vibration analysis program according to claim 2 divides the vehicle drive system into a plurality of systems, sets up motion equations for each of the divided systems, and combines these motion equations to provide torsional vibration of the vehicle drive system. In a torsional vibration analysis program for causing a computer to execute analysis, an information storage unit of the computer includes a rotational speed-torque characteristic and a rotational speed-rotational speed fluctuation characteristic of an engine that supplies power to the vehicle drive system, and a clutch of the vehicle drive system The crank fluctuation angle-dynamic spring constant-torque characteristics and crank fluctuation angular speed-damping coefficient-torque characteristics for each predetermined engine speed of the disc are stored, and this computer stores predetermined motion characteristic values of each system, engine Enter the engine speed data consisting of the engine speed for each time subject to torsional vibration analysis Using the data input unit, the rotation speed-torque characteristics, the engine torque calculation section for calculating the torque data composed of the hourly torque corresponding to the engine rotation speed data, using the rotation speed-rotation speed fluctuation characteristics , A rotational speed fluctuation calculating unit for calculating rotational speed fluctuation data composed of rotational speed fluctuations corresponding to the engine rotational speed data, a crank fluctuation angle corresponding to the engine rotational speed data, a dynamic spring constant, and a torque characteristic. A dynamic spring constant calculating unit for calculating dynamic spring constant data composed of dynamic spring constants of the clutch disk corresponding to the calculated torque data and crank fluctuation angle data, and a crank corresponding to the engine rotational speed Using the fluctuating angular velocity-damping coefficient-torque characteristics, the calculated torque data and crank fluctuating angular velocity data A damping coefficient calculation unit that calculates damping coefficient data composed of the clutch disk damping coefficient corresponding to each time, a predetermined motion characteristic value of each system input by the input unit, engine rotation data, This is a torsional vibration analysis program for functioning as a torsional vibration analysis unit for analyzing the torsional vibration of a vehicle drive system by using the spring constant data and the damping coefficient data in combination and analyzing the equations of motion of each system.
請求項２に記載の発明によると、コンピュータを用いて１種類以上のエンジンのトルクと回転速度に応じた、クラッチディスクの運動特性値である動バネ定数と減衰係数を反映したねじり振動解析を行うことができる。 According to the second aspect of the present invention, the torsional vibration analysis reflecting the dynamic spring constant and the damping coefficient, which are the motion characteristic values of the clutch disk, is performed using a computer according to the torque and rotational speed of one or more types of engines. be able to.
本発明によると、クラッチディスクの作動時の運動特性を反映させて車両用駆動系のねじり振動解析を行うことができるため、クラッチディスクの構造による回転時の遠心力による影響や、耐久後の特性変化を含んだ解析が可能となる。これにより、実車の加速や減速といった走行状態において、精度よく実測値に近い車両用駆動系のねじり振動の解析が可能となる。 According to the present invention, the torsional vibration analysis of the vehicle drive system can be performed by reflecting the motion characteristics at the time of operation of the clutch disk. Analysis including changes is possible. This makes it possible to analyze the torsional vibration of the vehicle drive system with high accuracy close to the actually measured value in a running state such as acceleration or deceleration of the actual vehicle.
本発明の実施の形態を、添付した図面を参照して詳細に説明する。 Embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
（クラッチディスクのモデル）
例えば、図１（ａ）は、本実施の形態におけるクラッチディスクの断面図であり、図１（ｂ）は、このクラッチディスクの正面図である。図１に示したクラッチディスク１は、図示しないミッションへ動力を伝達するインプットシャフトへのスプライン嵌合を可能に設けられたスプラインハブ２と、スプラインハブ２のつば部に設けられた窓に配置されるトーションスプリング３と、スプラインハブ２を挟んで対向する位置に配置されるディスクプレート４，５と、ディスクプレート５の外周部に設けられたフェーシング６と、スプラインハブ２及びディスクプレート４，５の間に介装されたフリクションワッシャ７，８とから主に構成されている。
(Clutch disc model)
For example, FIG. 1A is a cross-sectional view of a clutch disk in the present embodiment, and FIG. 1B is a front view of the clutch disk. The clutch disk 1 shown in FIG. 1 is arranged on a spline hub 2 provided so as to be able to fit a spline to an input shaft that transmits power to a transmission (not shown), and a window provided on a flange portion of the spline hub 2. The torsion spring 3, the disk plates 4, 5 disposed at positions facing each other across the spline hub 2, the facing 6 provided on the outer periphery of the disk plate 5, and the spline hub 2 and the disk plates 4, 5. It is mainly composed of friction washers 7 and 8 interposed therebetween.
このクラッチディスク１を介して、エンジンのフライホイールからミッションのインプットシャフトへの動力の伝達を説明すると、ディスクプレート５の外周に設けられたフェーシング６には、図示しないクラッチカバーにより、同じく図示しないフライホイールに押し付けられることで、フライホイールの回転力が伝達される。そして、この回転力は、トーションスプリング３とフリクションワッシャ７，８とを介してスプラインハブ２にスプライン嵌合されたインプットシャフトに伝達される。 The transmission of power from the engine flywheel to the mission input shaft via the clutch disk 1 will be described. The facing 6 provided on the outer periphery of the disk plate 5 is connected to a fly cover (not shown) by a clutch cover (not shown). By being pressed against the wheel, the rotational force of the flywheel is transmitted. The rotational force is transmitted to the input shaft that is spline-fitted to the spline hub 2 via the torsion spring 3 and the friction washers 7 and 8.
次に、図２は、図１に示したクラッチディスク１のねじり振動をシミュレーション解析する際の解析モデルを表す図である。図２に示すように、シミュレーション解析は、クラッチディスク１の振動特性を決めるトーションスプリング３によるバネ部分及びフリクションワッシャ７，８による減衰部が並列に接続され、その前後にディスクプレート４，５とスプラインハブ２との慣性モーメントが直列に接続されて構成されている。図２に示した解析モデルによると、クラッチディスク１のねじり振動特性は、ディスクプレート４，５の重量による慣性モーメントＩｄと、スプラインハブ２の重量による慣性モーメントＩｎと、トーションスプリング３の動バネ定数Ｋｄと、フリクションワッシャ７，８の摩擦力による減衰係数Ｃｅｑによって定まることがわかる。 Next, FIG. 2 is a diagram showing an analysis model when the simulation analysis of the torsional vibration of the clutch disk 1 shown in FIG. 1 is performed. As shown in FIG. 2, in the simulation analysis, the spring part by the torsion spring 3 that determines the vibration characteristics of the clutch disk 1 and the damping part by the friction washers 7 and 8 are connected in parallel, and the disk plates 4 and 5 The moment of inertia with the hub 2 is connected in series. According to the analysis model shown in FIG. 2, the torsional vibration characteristics of the clutch disk 1 include the inertia moment Id due to the weight of the disk plates 4, 5, the inertia moment In due to the weight of the spline hub 2, and the dynamic spring constant of the torsion spring 3. It can be seen that it is determined by Kd and the damping coefficient Ceq due to the frictional force of the friction washers 7 and 8.
（クラッチディスクのねじり角−トルク特性）
次に、図１に示した本実施の形態のクラッチディスク１のねじり角−トルク特性（ヒステリシス特性）について説明する。例えば図３は、図１に示したクラッチディスク１を固定した状態でトルクをかけた場合のねじり角−トルク特性を表している。図３において、実線で示される値は、新品状態での、つまり初期のクラッチディスク１のねじり特性を表している。また、破線で示される値は、走行耐久後のクラッチディスク１のねじり特性を表している。ここで、実線で示される初期のねじり角−トルク特性の上側の値と、破線で示される耐久後のねじり角−トルク特性の上側の値は、ほぼ同じ値を示しているため重なっている。図３に示したねじり角−トルク特性によると、実線と破線とが近い軌跡を描いており、クラッチディスク１を固定させた静的な状態では、クラッチディスク１の初期と耐久後のねじり特性に大きな変化が見られないことがわかる。
(Clutch disk torsion angle-torque characteristics)
Next, the torsion angle-torque characteristics (hysteresis characteristics) of the clutch disk 1 of the present embodiment shown in FIG. 1 will be described. For example, FIG. 3 shows a torsion angle-torque characteristic when torque is applied with the clutch disk 1 shown in FIG. 1 fixed. In FIG. 3, the value indicated by the solid line represents the torsional characteristic of the clutch disk 1 in a new state, that is, the initial state. Moreover, the value shown with a broken line represents the torsional characteristic of the clutch disk 1 after running durability. Here, the upper value of the initial torsional angle-torque characteristic indicated by the solid line and the upper value of the torsional angle-torque characteristic after the durability indicated by the broken line overlap with each other because they are substantially the same value. According to the torsional angle-torque characteristics shown in FIG. 3, the solid line and the broken line are drawn close to each other, and in the static state where the clutch disk 1 is fixed, the torsional characteristics of the clutch disk 1 at the initial stage and after the durability are obtained. You can see that there is no big change.
次に図４は、図１に示したクラッチディスク１を、４，０００ｒｐｍで回転させた状態でトルクをかけた場合のねじり角−トルク特性を表している。図４に示したねじり角−トルク特性においても、図３のねじり角−トルク特性と同様に、実線で示される値は、初期のクラッチディスク１のねじり特性を表している。また、破線で示される値は、走行耐久後のクラッチディスク１のねじり特性を表している。図４の実線で示したクラッチディスク１の初期のねじり角−トルク特性によると、図３に示した固定した状態で測定したものに比べて、ヒステリシストルクが大きくなったために、ねじり角−トルク特性のループの上段と下段との差が開いていることがわかる。 Next, FIG. 4 shows a twist angle-torque characteristic when torque is applied while the clutch disk 1 shown in FIG. 1 is rotated at 4,000 rpm. In the torsion angle-torque characteristic shown in FIG. 4 as well, the value indicated by the solid line represents the torsion characteristic of the initial clutch disk 1 as in the torsion angle-torque characteristic of FIG. Moreover, the value shown with a broken line represents the torsional characteristic of the clutch disk 1 after running durability. According to the initial torsional angle-torque characteristics of the clutch disk 1 shown by the solid line in FIG. 4, the hysteresis torque is larger than that measured in the fixed state shown in FIG. It can be seen that the difference between the top and bottom of the loop is wide.
また、図４に示したクラッチディスク１の初期と耐久後のねじり特性は大きく異なり、耐久後のヒストリシストルクが大きくなっていることがわかる。これは、クラッチディスク１の回転にともなう遠心力により、トーションスプリング３が、ディスクプレート４，５の外周側及びスプラインハブ２の外周側に押し付けられることで摩擦力が増大することなどに起因していると考えられる。 Further, it can be seen that the torsional characteristics after the durability and the durability of the clutch disk 1 shown in FIG. 4 are greatly different, and the hysteresis torque after the durability is increased. This is because the frictional force increases due to the torsion spring 3 being pressed against the outer peripheral side of the disk plates 4 and 5 and the outer peripheral side of the spline hub 2 due to the centrifugal force accompanying the rotation of the clutch disk 1. It is thought that there is.
従来のねじり振動解析方法では、このように、回転数などの動作条件や、初期と耐久後とでクラッチディスク１のねじり角−トルク特性が異なっているにもかかわらず、一定の特性であると仮定して固定値を用いるため、精度の高い解析を行うことが難しかった。本実施の形態のねじり振動解析方法では、クラッチディスク１の特性を表す動バネ定数Ｋｄと減衰係数Ｃｅｑとを、実際の作動状態のクラッチディスク１を用いた測定値から算出し、この動バネ定数Ｋｄと減衰係数Ｃｅｑとを、従来技術のねじり振動解析に適用して実行することで精度の高い解析を可能とする。 In the conventional torsional vibration analysis method, as described above, although the operating conditions such as the rotational speed and the torsional angle-torque characteristics of the clutch disk 1 are different between the initial state and the endurance state, they are constant characteristics. Assuming that fixed values are used, it was difficult to perform highly accurate analysis. In the torsional vibration analysis method of the present embodiment, the dynamic spring constant Kd representing the characteristics of the clutch disk 1 and the damping coefficient Ceq are calculated from the measured values using the clutch disk 1 in the actual operating state, and this dynamic spring constant. By applying Kd and the damping coefficient Ceq to the torsional vibration analysis of the prior art and executing it, a highly accurate analysis is made possible.
（動バネ定数と減衰係数の算出）
次に本実施の形態のねじり振動解析方法において、クラッチディスク１の動バネ定数Ｋｄ及び減衰係数Ｃｅｑを決定する際に用いる動バネ定数ＭＡＰ及び減衰係数ＭＡＰの作成過程を説明する。
(Calculation of dynamic spring constant and damping coefficient)
Next, the process of creating the dynamic spring constant MAP and the damping coefficient MAP used in determining the dynamic spring constant Kd and damping coefficient Ceq of the clutch disk 1 in the torsional vibration analysis method of the present embodiment will be described.
例えば図５は、実際にクラッチディスク１をねじり振動解析の対象となる駆動系に組み込んで、エンジンを作動させ、動力をクラッチディスク１に伝達した作動状態におけるねじり角−トルク特性を示す図である。なお、この作動条件を人為的に作り出して、作動状態相当としてクラッチディスク１のねじり角−トルク特性を測定することも可能である。 For example, FIG. 5 is a diagram showing a torsion angle-torque characteristic in an operating state in which the clutch disk 1 is actually incorporated in a drive system to be analyzed for torsional vibration, the engine is operated, and power is transmitted to the clutch disk 1. . It is also possible to artificially create this operating condition and measure the torsion angle-torque characteristic of the clutch disk 1 as an operating state.
次に、この図５に示したねじり角−トルク特性から、クラッチディスク１の動バネ定数Ｋｄと減衰係数Ｃｅｑとを求める方法について説明する。初めにクラッチディスク１の動バネ定数Ｋｄを求める方法を説明する。作動状態のクラッチディスク１の動バネ定数Ｋｄ［Ｎｍ／ｄｅｇ］は、図５の破線で示した矢印の傾きで表されるため、動バネ定数Ｋｄは、次に示す数式（１）で示される Next, a method for obtaining the dynamic spring constant Kd and the damping coefficient Ceq of the clutch disk 1 from the torsion angle-torque characteristics shown in FIG. First, a method for obtaining the dynamic spring constant Kd of the clutch disk 1 will be described. Since the dynamic spring constant Kd [Nm / deg] of the clutch disk 1 in the operating state is represented by the slope of the arrow indicated by the broken line in FIG. 5, the dynamic spring constant Kd is expressed by the following formula (1).
ここで、Ｋｓ［Ｎｍ／ｄｅｇ］は、クラッチディスク１を回転させない状態で測定した静バネ定数を示している。また、Ｈ［Ｎｍ］は、ヒステリシストルク、Ａ［ｄｅｇ］はクランク変動角度をそれぞれ表している。 Here, Ks [Nm / deg] represents a static spring constant measured in a state where the clutch disk 1 is not rotated. H [Nm] represents the hysteresis torque, and A [deg] represents the crank fluctuation angle.
次にクラッチディスク１の減衰係数Ｃｅｑ［Ｎｍ・ｓ／ｄｅｇ］は、次に示す数式（２）で示される。 Next, the damping coefficient Ceq [Nm · s / deg] of the clutch disk 1 is expressed by the following formula (2).
ここで、Ｓ［Ｎｍ・ｄｅｇ］はヒステリシスループで囲まれる面積を表し、ω［ｄｅｇ／ｓ］はクランク角速度を表している。以上からこの作動条件における初期のクラッチディスク１の動バネ定数Ｋｄと減衰係数Ｃｅｑを求めることができる。 Here, S [Nm · deg] represents the area surrounded by the hysteresis loop, and ω [deg / s] represents the crank angular velocity. From the above, the dynamic spring constant Kd and damping coefficient Ceq of the initial clutch disk 1 under these operating conditions can be obtained.
そして、図６は、回転数１，０００ｒｐｍごとに計測したクランク変動角度Ａ［ｄｅｇ］に対するクラッチディスク１の動バネ定数Ｋｄ［Ｎｍ／ｄｅｇ］を表している。図６に示した回転数ごとの動バネ定数によると、回転数が上昇するにつれ、動バネ定数も上昇していることがわかる。 FIG. 6 shows the dynamic spring constant Kd [Nm / deg] of the clutch disk 1 with respect to the crank fluctuation angle A [deg] measured at each rotation speed of 1,000 rpm. According to the dynamic spring constant for each rotational speed shown in FIG. 6, it can be seen that the dynamic spring constant increases as the rotational speed increases.
なお、図６では所定のエンジントルクをクラッチディスク１に加えた場合のクランク変動角度−動バネ定数特性を表しているが、本実施の形態では複数種類のエンジンを用いた車両駆動系のねじり振動を解析することを目的として、クラッチディスク１を単体で測定試験を行い、トルクとエンジン回転速度とを変動させた場合のクランク変動角度−動バネ定数−トルク特性を測定して用いることとする。以下、このエンジン回転速度ごとのクランク変動角度−動バネ定数−トルク特性を動バネ定数ＭＡＰと呼ぶ。 FIG. 6 shows the crank fluctuation angle-dynamic spring constant characteristics when a predetermined engine torque is applied to the clutch disc 1, but in this embodiment, the torsional vibration of a vehicle drive system using a plurality of types of engines is shown. In order to analyze the above, a measurement test is performed on the clutch disk 1 as a single unit, and a crank fluctuation angle, a dynamic spring constant, and a torque characteristic when the torque and the engine speed are changed are measured and used. Hereinafter, the crank fluctuation angle-dynamic spring constant-torque characteristic for each engine speed is referred to as a dynamic spring constant MAP.
また、図７は、回転数１０００ｒｐｍごとに計測したクランク変動角速度Ａω［ｄｅｇ／ｓ］に対するクラッチディスク１の減衰係数Ｃｅｑ［Ｎｍ・ｓ／ｄｅｇ］を表しており、同じく回転数が上昇するにつれ、動バネ定数も同じく上昇していることがわかる。 FIG. 7 shows the damping coefficient Ceq [Nm · s / deg] of the clutch disk 1 with respect to the crank fluctuation angular velocity Aω [deg / s] measured at every rotation speed of 1000 rpm. Similarly, as the rotation speed increases, It can be seen that the dynamic spring constant also increases.
なお、図７では所定のエンジントルクをクラッチディスク１に加えた場合のクランク変動角速度−減衰係数特性を表しているが、本実施の形態では複数種類のエンジンを用いた車両駆動系のねじり振動を解析することを目的として、クラッチディスク１を単体で測定試験を行い、トルクとエンジン回転速度とを変動させた場合のクランク変動角速度−減衰係数−トルク特性を測定して用いることとする。以下、このエンジン回転速度ごとのクランク変動角速度−減衰係数−トルク特性のグラフを減衰係数ＭＡＰと呼ぶ。 Although FIG. 7 shows the crank fluctuation angular velocity-damping coefficient characteristics when a predetermined engine torque is applied to the clutch disk 1, in this embodiment, the torsional vibration of a vehicle drive system using a plurality of types of engines is shown. For the purpose of analysis, a measurement test of the clutch disk 1 alone is performed, and the crank fluctuation angular velocity-damping coefficient-torque characteristics when the torque and the engine speed are changed are measured and used. Hereinafter, the graph of the crank fluctuation angular speed-damping coefficient-torque characteristic for each engine speed is referred to as a damping coefficient MAP.
なお、本実施の形態のねじり振動解析は、初期の状態のクラッチディスク１を用いた車両駆動系における解析を行うこととし、前記した動バネ定数ＭＡＰ及び減衰係数ＭＡＰは、クラッチディスク１の初期の状態における値を表している。従って、耐久後のクラッチディスク１を用いた車両駆動系のねじり振動解析を行う場合には、耐久後のクラッチディスク１を用いて作成した動バネ定数ＭＡＰ及び減衰係数ＭＡＰを用いて解析を行うことになる。 The torsional vibration analysis of the present embodiment is performed in the vehicle drive system using the clutch disk 1 in the initial state, and the dynamic spring constant MAP and the damping coefficient MAP described above are the initial values of the clutch disk 1. It represents the value in the state. Therefore, when the torsional vibration analysis of the vehicle drive system using the clutch disk 1 after durability is performed, the analysis is performed using the dynamic spring constant MAP and the damping coefficient MAP created using the clutch disk 1 after durability. become.
（ねじり振動解析方法）
次に前記した手順にて作成したクラッチディスク１の動バネ定数ＭＡＰ及び減衰係数ＭＡＰを用いた、車両用駆動系のねじり振動解析方法を詳しく説明する。
(Torsional vibration analysis method)
Next, a torsional vibration analysis method for a vehicle drive system using the dynamic spring constant MAP and damping coefficient MAP of the clutch disk 1 created by the above-described procedure will be described in detail.
例えば図８は、本実施の形態のねじり振動解析方法で用いるねじり振動モデルを表す図である。図８に示した本実施の形態のねじり振動解析モデルは、例えば４気筒レシプロエンジンで発生するエンジントルクが、エンジンからフライホイールを介して、図１に示したクラッチディスクに伝達され、このクラッチディスクに伝達された動力はトランスミッション内のインプットシャフトからギアを介してカウンターシャフトに伝達され、ディファレンシャルから、車体から回転摺動可能に懸架されたドライブシャフトを介して駆動輪であるタイヤに伝達される過程をモデル化したものである。 For example, FIG. 8 is a diagram illustrating a torsional vibration model used in the torsional vibration analysis method of the present embodiment. In the torsional vibration analysis model of the present embodiment shown in FIG. 8, for example, engine torque generated in a four-cylinder reciprocating engine is transmitted from the engine to the clutch disc shown in FIG. Is transmitted from the input shaft in the transmission to the countershaft via the gear, and from the differential to the tire that is the drive wheel via the driveshaft suspended from the vehicle body so as to be able to rotate and slide. Is modeled.
図８に示したねじり振動解析モデルにおいて、運動方程式を立てると次に示す一群の式になる。 In the torsional vibration analysis model shown in FIG. 8, when the equation of motion is established, the following group of equations is obtained.
ここで、慣性モーメントＩ*、ねじり剛性Ｋ*及び減衰係数Ｃ*の各添字は各要素の位置を示しており、Ｅはエンジン、ＦＷはフライホイール、ＩＳはインプットシャフト、ＧＳはシフトギア、ＣＳはカウンターシャフト、ＧＦはファイナルギア、Ｄｉｆｆはディファレンシャル、ＤＳはドライブシャフト、Ｖは車体をそれぞれ表している。 Here, the subscripts of the moment of inertia I * , the torsional rigidity K *, and the damping coefficient C * indicate the position of each element, E is the engine, FW is the flywheel, IS is the input shaft, GS is the shift gear, CS is The countershaft, GF represents the final gear, Diff represents the differential, DS represents the drive shaft, and V represents the vehicle body.
また、θ*［ｄｅｇ］はねじり角変位を、Ｉ*［Ｎ・ｍ・ｓ2］は慣性モーメントを、Ｋ*［Ｎｍ／ｄｅｇ］はねじり剛性を、Ｃ*［Ｎｍ・ｓ／ｄｅｇ］は減衰係数をそれぞれ表している。そして、これらの慣性モーメントＩ*の間には、次に示す関係が成り立つ。 Θ * [deg] is the torsional angular displacement, I * [N · m · s 2 ] is the moment of inertia, K * [Nm / deg] is the torsional rigidity, and C * [Nm · s / deg] is Each attenuation coefficient is represented. The following relationship holds between these moments of inertia I * .
ここで、ｉ［−］はミッションにおけるギア比を表し、ｉf［−］はディファレンシャルにおけるギア比を表している。また、ねじり剛性Ｋ*の間には次に示す関係が成り立つ。 Here, i [−] represents the gear ratio in the mission, and i f [−] represents the gear ratio in the differential. Further, the following relationship holds between the torsional rigidity K * .
この数式（３）に示した運動方程式を解くことで、車両用駆動系についてのねじり振動解析を行うことができる。なお、本実施の形態では、初期値として各ねじり剛性ＫIS、ＫGS、ＫCS、ＫGF、ＫDiff、ＫDSの値と、ドライブシャフトの減衰係数ＣDSの値は、従来技術によるねじり振動解析と同様に、所定値（固定値）が与えられる。また、クラッチディスクの動バネ定数Ｋd及び減衰係数Ｃeqは、エンジンの回転速度、回転速度変動及びエンジンのトルクの値を入力値として、前記した動バネ定数ＭＡＰと減衰係数ＭＡＰとを用いて算出されて入力される。なお、クラッチディスク１の動バネ定数Ｋd及び減衰係数Ｃeqの算出の過程は後記するねじり振動解析プログラムの中で詳しく説明する。 By solving the equation of motion shown in Equation (3), the torsional vibration analysis of the vehicle drive system can be performed. In the present embodiment, the values of the torsional stiffnesses K IS , K GS , K CS , K GF , K Diff , K DS and the value of the drive shaft damping coefficient C DS are the initial values of the torsion according to the prior art. Similar to the vibration analysis, a predetermined value (fixed value) is given. Further, the dynamic spring constant K d and the damping coefficient C eq of the clutch disk are obtained by using the dynamic spring constant MAP and the damping coefficient MAP as input values of the engine rotational speed, the rotational speed fluctuation, and the engine torque. Calculated and input. The process of calculating the dynamic spring constant K d and damping coefficient C eq of the clutch disk 1 will be described in detail in a torsional vibration analysis program described later.
（ねじり振動解析プログラム）
次に、例えば図９は、前記した本実施の形態のねじり振動解析方法を、コンピュータを用いて実現させるために、ねじり振動解析プログラムをコンピュータに実行させた場合の機能ブロック図である。以下、本実施の形態のねじり振動解析プログラムを実行させたコンピュータをねじり振動解析装置５０と呼ぶ。ねじり振動解析装置５０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ハードディスクドライブ、キーボード、マウス、ディスプレイなどから構成され、典型的にはパーソナルコンピュータで実現される。本実施の形態のねじり振動解析プログラムは、ねじり振動解析装置５０のハードディスクドライブに格納され、ＲＡＭに展開されてＣＰＵによって実行される。
(Torsional vibration analysis program)
Next, for example, FIG. 9 is a functional block diagram in a case where a torsional vibration analysis program is executed by a computer in order to implement the torsional vibration analysis method of the present embodiment using the computer. Hereinafter, a computer that executes the torsional vibration analysis program of the present embodiment is referred to as a torsional vibration analysis device 50. The torsional vibration analysis device 50 includes a CPU (Central Processing Unit), a RAM (Random Access Memory), a ROM (Read Only Memory), a hard disk drive, a keyboard, a mouse, a display, and the like, and is typically realized by a personal computer. The The torsional vibration analysis program of the present embodiment is stored in the hard disk drive of the torsional vibration analysis device 50, expanded in the RAM, and executed by the CPU.
次に、図９に示したねじり振動解析装置５０の機能ブロック図を、コンピュータの機能と対応させて説明する。本実施の形態のねじり振動解析装置５０のデータ入力部５１は、ねじり振動解析の対象となる車両駆動系のエンジンの回転数データや、クラッチディスク１以外のシャフトやギアなどのねじり剛性や、減衰係数や、慣性モーメントなどを入力する機能を有し、キーボード、マウス又はネットワークを介したファイル入力のインターフェイスである。また、クラッチディスク１の動バネ定数ＭＡＰ５２と、エンジン回転速度−トルク特性であるエンジントルクＭＡＰ５３と、クラッチディスク１の減衰係数ＭＡＰ５４と、エンジン回転速度−回転速度変動特性である回転速度変動ＭＡＰ５５とは、ねじり振動解析装置５０のハードディスクドライブに予め測定され格納されている。
Next, a functional block diagram of the torsional vibration analyzing apparatus 50 shown in FIG. 9 will be described in correspondence with the functions of the computer. The
なお、このエンジントルクＭＡＰ５３には、ねじり振動解析の対象となる車両駆動系のエンジンのエンジン回転速度に対する出力トルク特性が記録されている。また、回転速度変動ＭＡＰ５５には、エンジン回転速度に対する爆発１次のエンジン回転速度変動の特性が記録されている。
The
次に、ねじり振動解析装置５０の演算処理部５６は、エンジントルクを算出するエンジントルク算出部５７と、回転速度変動を算出する回転速度変動算出部５８と、クラッチディスク１の動バネ定数を算出する動バネ定数算出部５９と、クラッチディスク１の減衰係数を算出する減衰係数算出部６０と、前記した４つの算出部から送られるデータと、データ入力部５１に入力されたクラッチディスク１以外のシャフトやギアなどのねじり剛性や、減衰係数や、慣性モーメントのデータなどを用いて、数式（３）に示した運動方程式を解くことで、ねじり振動解析を行うねじり振動解析部６１とを含んで構成される。この演算処理部５６は、ねじり振動解析プログラムをＲＡＭに展開してＣＰＵが実行することで実現される。
Next, the arithmetic processing unit 56 of the torsional vibration analysis device 50 calculates an engine
さらに、解析結果出力部６２は、ねじり振動解析部６１が出力するねじり振動の解析結果を出力する機能を有し、ディスプレイ、プリンタ、ハードディスクドライブへのファイル出力のインターフェイスである。
Further, the analysis
次に、例えば図１０は、ねじり振動解析装置５０を用いて、車両用駆動系のねじり振動解析を行う過程を示したフローチャートである。図１０を参照して、ねじり振動解析の過程を詳しく説明する（適宜、図９参照）。 Next, for example, FIG. 10 is a flowchart showing a process of performing torsional vibration analysis of the vehicle drive system using the torsional vibration analyzing apparatus 50. The process of torsional vibration analysis will be described in detail with reference to FIG. 10 (see FIG. 9 as appropriate).
初めにデータ入力部５１から、ねじり振動解析で用いるクラッチディスク１以外のシャフトやギアなどのねじり剛性や、減衰係数や、慣性モーメントなどを初期値として入力する（ステップＳ２００）。次に、ねじり振動解析の対象となる車両駆動系のエンジン回転速度データを入力する（ステップＳ２０１）。ここで、エンジン回転速度データとは、解析対象となる任意の時間区間におけるエンジン回転速度のデータである。
First, the torsional rigidity, damping coefficient, moment of inertia, etc. of shafts and gears other than the clutch disk 1 used in the torsional vibration analysis are input from the
ステップＳ２０１において、エンジン回転速度データが入力されると、ハードディスクドライブに格納されたエンジントルクＭＡＰ５３を用いて、エンジン回転速度データに含まれるエンジン回転数に応じたエンジンのトルクの変動を表すトルクデータを算出する（ステップＳ２０２）。また、ステップＳ２０２と並行して、回転速度変動ＭＡＰ５５を用いて、回転速度変動を算出する（ステップＳ２０３）。ここで、ステップＳ２０２に示されるトルクデータ算出のサブルーチンと、ステップＳ２０３で示される回転速度変動算出のサブルーチンを詳しく説明する。
In step S201, when engine rotational speed data is input, torque data representing fluctuations in engine torque according to the engine rotational speed included in the engine rotational speed data is used using the
例えば図１１は、ステップＳ２０２のトルクデータ算出のサブルーチンを説明するフローチャートである。図１１に示したフローチャートによると、初めに、ステップ２０１において、ねじり振動解析装置５０のデータ入力部５１に入力されたエンジン回転速度データを取得すると（ステップＳ２５０）、エンジン回転速度に対するエンジンの出力トルクを示したエンジントルクＭＡＰ５３により、各時間のエンジン回転速度に対応したエンジンのトルクを算出する（ステップＳ２５１）。そして、この算出したエンジントルクを集計して解析対象の時間区間のトルクデータとして後段側のステップに出力する（ステップＳ２５２）。
For example, FIG. 11 is a flowchart illustrating a subroutine for calculating torque data in step S202. According to the flowchart shown in FIG. 11, first, in step 201, when the engine speed data input to the
次に、例えば図１２は、ステップＳ２０３の回転速度変動算出のサブルーチンを説明するフローチャートである。図１２に示したフローチャートによると、初めに、ステップ２０１において、ねじり振動解析装置５０のデータ入力部５１に入力されたエンジン回転速度データを取得すると（ステップＳ２６０）、エンジン回転速度に対する回転速度変動を示した回転速度変動ＭＡＰ５５を用いて、各時間のエンジン回転速度に対応した回転速度変動を算出する（ステップＳ２６１）。そして、この算出した回転速度変動を用いてクランク変動角度とクランク変動角速度とを算出する（ステップＳ２６２）。ここで、ステップＳ２６２における回転速度変動からクランク変動角度とクランク変動角速度を算出する方法について説明する。
Next, for example, FIG. 12 is a flowchart for explaining a subroutine for calculating the rotational speed fluctuation in step S203. According to the flowchart shown in FIG. 12, first, in step 201, when the engine rotational speed data input to the
ある時刻におけるエンジン回転速度をＲ［ｒｐｍ］とし、ステップＳ２６１で算出されたこの回転速度Ｒに対応する回転速度変動をＢ［ｒｐｍ］とすると、クランク変動角度Ａ［ｄｅｇ］は、次に示す数式（６）で表される。 Assuming that the engine rotation speed at a certain time is R [rpm] and the rotation speed fluctuation corresponding to the rotation speed R calculated in step S261 is B [rpm], the crank fluctuation angle A [deg] is expressed by the following mathematical formula. It is represented by (6).
また、本実施の形態では、ねじり振動解析の対象となる車両駆動系のエンジンが４気筒レシプロエンジンであるとすると、クランク角速度ω［ｄｅｇ／ｓ］は次の数式（７）で表される In the present embodiment, if the vehicle drive system engine to be subjected to torsional vibration analysis is a four-cylinder reciprocating engine, the crank angular velocity ω [deg / s] is expressed by the following equation (7).
クランク変動角速度はクランク変動角度Ａ［ｄｅｇ］とクランク角速度ω［ｄｅｇ／ｓ］との積で表せるため、クランク変動角速度Ａω［ｄｅｇ／ｓ］となる。 Since the crank fluctuation angular velocity can be expressed by the product of the crank fluctuation angle A [deg] and the crank angular velocity ω [deg / s], the crank fluctuation angular velocity Aω [deg / s] is obtained.
最後に、ステップＳ２６２で算出したクランク変動角度とクランク変動角速度を集計して、解析対象の時間区間のクランク変動角度データ及びクランク変動角速度データとして後段側のステップに出力する（ステップＳ２６３）。 Finally, the crank fluctuation angle and the crank fluctuation angular velocity calculated in step S262 are totaled and output to the subsequent step as crank fluctuation angle data and crank fluctuation angular velocity data for the time section to be analyzed (step S263).
ふたたび、図１０に戻って、ステップＳ２０２において出力されたトルクデータと、ステップＳ２０３において出力されたクランク変動角度データとは、動バネ定数データ算出のサブルーチンに入力され、クラッチディスク１の動バネ定数Ｋｄ［Ｎｍ／ｄｅｇ］が算出される（ステップＳ２０４）。また、並列してステップＳ２０２において出力されたトルクデータと、ステップＳ２０３において出力されたクランク変動角速度データとは、減衰係数算出のサブルーチンに入力され、クラッチディスク１の減衰係数Ｃｅｑ［Ｎｍ・ｓ／ｄｅｇ］が算出される（ステップＳ２０５）。 Returning to FIG. 10 again, the torque data output in step S202 and the crank fluctuation angle data output in step S203 are input to the dynamic spring constant data calculation subroutine, and the dynamic spring constant Kd of the clutch disk 1 is input. [Nm / deg] is calculated (step S204). The torque data output in step S202 in parallel and the crank fluctuation angular velocity data output in step S203 are input to a damping coefficient calculation subroutine, and the damping coefficient Ceq [Nm · s / deg] of the clutch disk 1 is input. ] Is calculated (step S205).
ここで、ステップＳ２０４に示される動バネ定数データ算出のサブルーチンと、ステップＳ２０５で示される減衰係数データ算出のサブルーチンを詳しく説明する。例えば図１３は、ステップＳ２０４の動バネ定数データ算出のサブルーチンを説明するフローチャートである。図１３に示したフローチャートによると、初めに、ステップ２０１において、ねじり振動解析装置５０のデータ入力部５１に入力されたエンジン回転速度データを取得する（ステップＳ２７０）。そして、前段のステップＳ２０２とステップＳ２０３とからトルクデータとクランク変動角度データとを取得する（ステップＳ２７１）。次に、ねじり振動解析装置５０は、ステップＳ２７０で取得したエンジン回転速度データの各時刻のエンジン回転速度に対応した動バネ定数ＭＡＰを選択する（ステップＳ２７２）。そして、この選択された動バネ定数ＭＡＰにより、その時刻におけるトルクとクランク変動角度に対応したクラッチディスク１の動バネ定数を算出する（ステップＳ２７３）。最後に、この算出した動バネ定数を集計して、解析対象の時間区間の動バネ定数データとして後段側のステップに出力する（ステップＳ２７４）。
Here, the dynamic spring constant data calculation subroutine shown in step S204 and the damping coefficient data calculation subroutine shown in step S205 will be described in detail. For example, FIG. 13 is a flowchart illustrating a subroutine for calculating dynamic spring constant data in step S204. According to the flowchart shown in FIG. 13, first, in step 201, engine rotational speed data input to the
次に、例えば図１４は、ステップＳ２０５の減衰係数データ算出のサブルーチンを説明するフローチャートである。図１４に示したフローチャートによると、初めに、ステップ２０１において、ねじり振動解析装置５０のデータ入力部５１に入力されたエンジン回転速度データを取得する（ステップＳ２８０）。そして、前段のステップＳ２０２とステップＳ２０３とからトルクデータとクランク変動角速度データとを取得する（ステップＳ２８１）。次に、ねじり振動解析装置５０は、ステップＳ２８０で取得したエンジン回転速度データの各時刻のエンジン回転速度に対応した減衰係数ＭＡＰを選択する（ステップＳ２８２）。そして、この選択された減衰係数ＭＡＰにより、その時刻におけるトルクとクランク変動角速度に対応したクラッチディスク１の減衰係数を算出する（ステップＳ２８３）。最後に、この算出した減衰係数を集計して、解析対象の時間区間の減衰係数データとして後段側のステップに出力する（ステップＳ２８４）。
Next, for example, FIG. 14 is a flowchart illustrating a subroutine for calculating attenuation coefficient data in step S205. According to the flowchart shown in FIG. 14, first, in step 201, engine rotational speed data input to the
ふたたび、図１０に戻って、ステップＳ２０４のサブルーチンが出力したクラッチディスク１の動バネ定数データと、ステップＳ２０５のサブルーチンが出力したクラッチディスク１の減衰係数データとは、ねじり振動解析のサブルーチン（ステップＳ２０６）に送られる。ステップＳ２０６のねじり振動解析のサブルーチンでは、ステップＳ２００で入力されたクラッチディスク１以外のシャフトやギアなどのねじり剛性や減衰係数などと、ステップＳ２０１で入力されたエンジンの回転速度データと、ステップＳ２０４で出力されたクラッチディスク１の動バネ定数データと、ステップＳ２０５で出力されたクラッチディスク１の減衰係数データと、を数式（３）で示した一群の運動方程式に代入して解くことで、ねじれ振動解析を行う。なお、ステップＳ２０６のねじり振動解析のサブルーチンに用いられる方法は特許文献１に示したものや、従来公知の方法を用いることができる。 Returning to FIG. 10, the dynamic spring constant data of the clutch disk 1 output by the subroutine of step S204 and the damping coefficient data of the clutch disk 1 output by the subroutine of step S205 are the torsional vibration analysis subroutine (step S206). ). In the torsional vibration analysis subroutine in step S206, the torsional rigidity and damping coefficient of the shaft and gear other than the clutch disk 1 input in step S200, the engine rotational speed data input in step S201, and the step S204. The torsional vibration is obtained by substituting the output dynamic spring constant data of the clutch disk 1 and the damping coefficient data of the clutch disk 1 output in step S205 into the group of equations of motion expressed by Equation (3) and solving them. Perform analysis. As a method used in the torsional vibration analysis subroutine in step S206, the method shown in Patent Document 1 or a conventionally known method can be used.
そして、ステップＳ２０６のねじり振動解析のサブルーチンで計算された解析結果は、ねじり振動解析装置５０の解析結果出力部６２から出力される（ステップＳ２０７）。なお、この解析結果の出力方法としては、ディスプレイに出力することや、プリンタから印字して出力することや、ファイル形式でネットワークを介して出力することなど様々な形態を用いることができる。
The analysis result calculated in the torsional vibration analysis subroutine in step S206 is output from the analysis
次に、本実施の形態のねじり振動解析方法を用いて、図８に示したねじり解析モデルをシミュレーションした結果について説明する。図１５は加速時におけるトランスミッション部のねじり振動解析の結果を表す図であり、図１６は減速時におけるトランスミッション部のねじり振動解析の結果を表す図である。図１５及び図１６において、太い実線で表した値は、本実施の形態のねじり振動解析方法によるシミュレーション結果を表し、細い実線は、実際に車両を用いてねじり振動を計測した結果を表している。また、破線で表した図面はエンジンにおいてねじり振動を計測した実測値を表している。 Next, the result of simulating the torsion analysis model shown in FIG. 8 using the torsional vibration analysis method of the present embodiment will be described. FIG. 15 is a diagram illustrating a result of torsional vibration analysis of the transmission unit during acceleration, and FIG. 16 is a diagram illustrating a result of torsional vibration analysis of the transmission unit during deceleration. In FIGS. 15 and 16, the value represented by a thick solid line represents the simulation result by the torsional vibration analysis method of the present embodiment, and the thin solid line represents the result of actually measuring the torsional vibration using the vehicle. . Moreover, the drawings represented by broken lines represent actual measurement values obtained by measuring torsional vibrations in the engine.
図１５及び図１６から本実施の形態のねじり振動解析方法によるシミュレーション結果と実際の車両を用いて計測された実測値は近い値を示しており、加速時、減速時を問わず、本実施の形態のねじり振動解析方法によって、ねじり振動が精度良くシミュレーションされていることがわかる。 15 and 16, the simulation result by the torsional vibration analysis method of the present embodiment and the actual measurement value measured using the actual vehicle are close to each other, regardless of whether the vehicle is accelerating or decelerating. It can be seen that the torsional vibration is accurately simulated by the form of torsional vibration analysis method.
以上、説明した実施の形態の中で多くの事項が具体的に記載されているが、これらは本発明を説明するための一実施例であり、本発明は様々に変形して実施することが可能である。例えば、本実施の形態では、クラッチディスクを単体で測定試験を行い、様々なエンジンの出力トルクに対応できるように、クランク変動角度−動バネ定数−トルク特性及びクランク変動角速度−減衰係数−トルク特性を用いたが、クラッチディスクを解析対象となる車両駆動系のエンジンに取り付けてねじり角−トルク特性を測定することもできる。この方法で測定することで、実際のエンジントルクが反映された測定値となるため、トルクデータ算出部を省略することができ、ねじり振動解析の処理を簡素化することができる。 As described above, many items are specifically described in the embodiment described above. However, these are examples for explaining the present invention, and the present invention can be implemented with various modifications. Is possible. For example, in the present embodiment, the clutch disk is measured and tested as a single unit, and the crank fluctuation angle-dynamic spring constant-torque characteristics and crank fluctuation angular speed-damping coefficient-torque characteristics are used so that it can cope with various engine output torques. However, it is also possible to measure the torsional angle-torque characteristics by attaching the clutch disk to the vehicle drive system engine to be analyzed. By measuring with this method, the measured value reflects the actual engine torque, so that the torque data calculation unit can be omitted, and the torsional vibration analysis process can be simplified.
また、本実施の形態の中で説明したねじり振動解析装置を、ねじり振動を計測する装置と組み合わせる構成をとってもよい。これにより、動バネ定数ＭＡＰや減衰係数ＭＡＰの作成も一台の装置で行うことができ、実際の車両駆動系において解析と実証を同じ場所で行うことができる。 Further, the torsional vibration analysis device described in the present embodiment may be combined with a device for measuring torsional vibration. As a result, the dynamic spring constant MAP and the damping coefficient MAP can be created with a single device, and analysis and verification can be performed at the same place in an actual vehicle drive system.
また、本実施の形態のねじり振動解析装置では、ハードディスクドライブに特定のクラッチディスクの動バネ定数ＭＡＰと減衰係数ＭＡＰとを格納した構成としたが、複数種類のクラッチディスクの動バネ定数ＭＡＰと減衰係数ＭＡＰや、耐久歴に応じたクラッチディスクの動バネ定数ＭＡＰと減衰係数ＭＡＰなどを含んで格納し、初期値の入力の際にこれらを選択してねじり振動解析を行う構成としてもよい。これにより、複数種類の状態の異なるクラッチディスクのねじり振動解析を１台のねじり振動解析装置で行うことができる。従って本発明は特許請求の範囲に記載された技術的思想によって定められる。 Further, in the torsional vibration analysis apparatus of the present embodiment, the hard disk drive is configured to store the dynamic spring constant MAP and damping coefficient MAP of a specific clutch disk, but the dynamic spring constant MAP and damping of a plurality of types of clutch disks. The coefficient MAP, the dynamic spring constant MAP and the damping coefficient MAP of the clutch disk corresponding to the durability history, and the like may be stored, and these may be selected to perform torsional vibration analysis when an initial value is input. As a result, the torsional vibration analysis of a plurality of types of clutch disks having different states can be performed with a single torsional vibration analyzer. Therefore, the present invention is defined by the technical ideas described in the claims.
１ クラッチディスク
５０ ねじり振動解析装置
５２ 動バネ定数ＭＡＰ
５４ 減衰係数ＭＡＰ
５９ 動バネ定数算出部
６０ 減衰係数算出部
６１ ねじり振動解析部
1 Clutch disk 50
54 Damping coefficient MAP
59 Dynamic spring
Claims (2)
立して前記車両駆動系のねじり振動解析を行うねじり振動解析方法において、
前記車両駆動系のエンジンの回転数−トルク特性及び回転数−回転速度変動特性を計測し、前記車両駆動系のクラッチディスクの所定の回転速度ごとのクランク変動角度−動バネ定数−トルク特性及び所定の回転速度ごとのクランク変動角速度−減衰係数−トルク特性を計測する段階と、
前記ねじり振動解析の解析対象となるエンジン回転速度を入力する段階と、
前記回転数−トルク特性を用いて、前記エンジン回転速度において出力されるトルクを算出する段階と、
前記回転数−回転速度変動特性を用いて、前記エンジン回転速度における回転速度変動を算出し、この回転速度変動からクランク変動角度及びクランク変動角速度を算出する段階と、
前記エンジン回転速度に対応する前記クランク変動角度−動バネ定数−トルク特性を用いて、前記トルク及び前記クランク変動角度における前記クラッチディスクの動バネ定数を算出する段階と、
前記エンジン回転速度に対応する前記クランク変動角速度−減衰係数−トルク特性を用いて、前記トルク及び前記クランク変動角速度における前記クラッチディスクの減衰係数を算出する段階と、
前記動バネ定数及び前記減衰係数を前記運動方程式に適用してねじり振動解析を行う段階と、
を含むことを特徴とするねじり振動解析方法。 In a torsional vibration analysis method in which a vehicle drive system is divided into a plurality of systems, an equation of motion is established for each system, and the torsional vibration analysis of the vehicle drive system is performed by combining the equations of motion.
The rotational speed-torque characteristics and rotational speed-rotational speed fluctuation characteristics of the engine of the vehicle drive system are measured, and the crank fluctuation angle-dynamic spring constant-torque characteristics and predetermined characteristics for each predetermined rotational speed of the clutch disk of the vehicle drive system. Measuring the crank fluctuation angular velocity-damping coefficient-torque characteristics for each rotation speed of
Inputting an engine rotational speed to be analyzed in the torsional vibration analysis;
Calculating torque output at the engine speed using the rotation speed-torque characteristic;
Calculating a rotational speed fluctuation at the engine rotational speed using the rotational speed-rotational speed fluctuation characteristic, and calculating a crank fluctuation angle and a crank fluctuation angular speed from the rotational speed fluctuation;
Calculating the dynamic spring constant of the clutch disk at the torque and the crank fluctuation angle using the crank fluctuation angle-dynamic spring constant-torque characteristic corresponding to the engine rotation speed;
Calculating a damping coefficient of the clutch disk at the torque and the crank fluctuation angular speed using the crank fluctuation angular speed-damping coefficient-torque characteristic corresponding to the engine rotation speed;
Applying torsional vibration analysis by applying the dynamic spring constant and the damping coefficient to the equation of motion;
A torsional vibration analysis method comprising:
前記コンピュータの情報格納部には、前記車両駆動系に動力を与えるエンジンの回転速度−トルク特性及び回転速度−回転速度変動特性と、前記車両駆動系のクラッチディスクの所定のエンジン回転速度ごとのクランク変動角度−動バネ定数−トルク特性及びクランク変動角速度−減衰係数−トルク特性とが格納され、
前記コンピュータに、
各系の所定の運動特性値と、前記エンジンのねじり振動解析の対象となる時間ごとのエンジン回転数から構成されるエンジン回転速度データとを入力するデータ入力部、
前記回転速度−トルク特性を用いて、前記エンジン回転速度データに対応する、時間ごとのトルクから構成されるトルクデータを算出するエンジントルク算出部、
前記回転速度−回転速度変動特性を用いて、前記エンジン回転速度データに対応する、時間ごとの回転速度変動から構成される回転速度変動データを算出する回転速度変動算出部、
前記エンジン回転速度データに対応する前記クランク変動角度−動バネ定数−トルク特性を用いて、前記トルクデータと前記クランク変動角度データとに対応する、時間ごとの前記クラッチディスクの動バネ定数から構成される動バネ定数データを算出する動バネ定数算出部、
前記エンジン回転速度に対応する前記クランク変動角速度−減衰係数−トルク特性を用いて、前記トルクデータと前記クランク変動角速度データとに対応する、時間ごとの前記クラッチディスクの減衰係数から構成される減衰係数データを算出する減衰係数算出部、
前記入力部で入力された各系の所定の運動特性値と、前記エンジン回転データと、前記動バネ定数データと、前記減衰係数データとを用いて、前記運動方程式を連立して前記車両駆動系のねじり振動解析を行うねじり振動解析部、
として機能させるためのねじり振動解析プログラム。 In a torsional vibration analysis program that divides a vehicle drive system into a plurality of systems, sets up an equation of motion for each of the divided systems, and causes the computer to execute torsional vibration analysis of the vehicle drive system by combining the equations of motion.
The information storage unit of the computer includes a rotation speed-torque characteristic and a rotation speed-rotation speed fluctuation characteristic of an engine that supplies power to the vehicle drive system, and a crank for each predetermined engine rotation speed of the clutch disk of the vehicle drive system. Fluctuation angle-dynamic spring constant-torque characteristics and crank fluctuation angular velocity-damping coefficient-torque characteristics are stored,
In the computer,
A data input unit for inputting predetermined motion characteristic values of each system and engine rotational speed data composed of engine rotational speeds for each time to be analyzed for torsional vibration of the engine;
An engine torque calculation unit for calculating torque data composed of torque for each time corresponding to the engine rotation speed data, using the rotation speed-torque characteristics;
A rotational speed fluctuation calculating unit that calculates rotational speed fluctuation data composed of rotational speed fluctuations corresponding to the engine rotational speed data and corresponding to the engine rotational speed data using the rotational speed-rotational speed fluctuation characteristics;
Using the crank fluctuation angle-dynamic spring constant-torque characteristic corresponding to the engine rotational speed data, it is composed of the dynamic spring constant of the clutch disk corresponding to the torque data and the crank fluctuation angle data for each time. A dynamic spring constant calculation unit for calculating dynamic spring constant data
Using the crank fluctuation angular velocity-damping coefficient-torque characteristic corresponding to the engine rotation speed, a damping coefficient composed of the damping coefficient of the clutch disk for each time corresponding to the torque data and the crank fluctuation angular velocity data. An attenuation coefficient calculation unit for calculating data;
Using the predetermined motion characteristic value of each system input from the input unit, the engine rotation data, the dynamic spring constant data, and the damping coefficient data, the motion equation is simultaneously used to generate the vehicle drive system. Torsional vibration analysis unit for torsional vibration analysis of
Torsional vibration analysis program to function as
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