ニュートンワークス株式会社

アセンブリ振動予測・対策ソリューション

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アセンブリにおける振動・騒音問題は、試作・実機試験段階で発覚すると大規模な手戻りや大幅なコスト増大を引き起こします。ニュートンワークスは、従来解析が困難とされていた接合部の剛性変化や、電動化部品におけるミクロな接触挙動、さらには複雑な摩擦現象のモデル化に挑み、設計初期段階での振動発生メカニズムの理解と効果的な事前対策へと繋げます。実験頼みの試行錯誤から脱却し、開発期間の短縮と過酷な環境下でも揺るがない高品質な構造設計を支援します。

  • 接合構造の振動モデリングと評価
  • 電動化部品の接触挙動と振動評価
  • 摩擦・摩耗挙動の理解と振動対策

接合構造の振動モデリングと評価

－ 接触境界剛性の不確実性を軽減し、試作・実験頼みの手戻りから脱却 －
◎ 接触状態に依存した特性の早期予測

ボルト締結部などの接合状態が、製品全体における振動特性に与える影響を、試作前の構想設計段階で予測・把握します。課題となることの多い境界条件のあいまいさを排除し、接触面の剛性情報をモデルに反映することで、実機とCAE解析結果とのギャップを抑制します。これにより、目標設計値からの大幅な乖離や、設計後半に浮き彫りとなる共振リスクを開発初期段階で未然に防止・低減します。

◎ 実機試験における手戻りの防止

試作・実験段階で発生しがちな接合境界の剛性不足や予期せぬ共振に対し、より早い段階で手を打つフロントローディングの実現に貢献します。高精度な境界モデリング技術を用いたCAE先行での設計開発を目指し、実機試験を「問題を発見する場」から「設計の正しさを確認する最終検証の場」へと変革させることで、製品全体の品質安定性と開発プロセスのスリム化を達成します。

 

solution-assyvibration1-1(1) 接合面の面圧分布の同定

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(2) 面圧分布に基づく接触面剛性の算出

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(3) 接触面剛性を反映した振動解析

 

【接触状態を考慮したアセンブリ振動解析】

(1)～(3)の手順で接触状態を考慮したアセンブリ振動解析を実現します。

 

《関連情報》

◎ 実稼働環境での挙動変化の把握

外力や熱負荷によって刻々と変化する接合部の接触状態を捉え、製品が実際に使用される環境下での振動レスポンスを予測します。これにより、過酷な実環境下においても要求性能を満たし続ける高い信頼性を備えた構造設計を実現し、市場での製品不具合リスクの低減に貢献します。

 

◎ 接触状態のパラメータ化による振動バラつきの考慮

製造公差や組付トルクのばらつき、接触面の粗さなど、実機で避けられない境界領域の不確実性をパラメータ化して構造解析に組み込みます。単一の標準条件による評価にとどまらず、個体差や環境変化に伴うNV特性のばらつきを考慮した、堅牢な構造設計（ロバスト設計）を可能にします。

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【不確定因子と振動特性】

公差や締付トルクなどのばらつき・変動は振動特性のばらつき・変動となって現れます。
相関行列や応答曲面など多彩な評価・分析手法と組み合わせた運用により、ロバスト設計に繋げます。

電動化部品の接触挙動と振動評価

－ マクロな全体FE解析にミクロな接触挙動を統合し、振動・機能トラブルを未然に低減 －
◎ 端子・コネクタにおける接点挙動の評価

自動車や産業機器等の厳しい振動環境下にさらされる端子やコネクタ内部において、接点部分に生じる微小な相対すべり（フレッティング現象）を評価します。これにより、接触抵抗の上昇や瞬間的な信号断絶（瞬断）といった重大な導通トラブルリスクを低減し、信頼性の高い嵌合構造や押圧設計の立案を支援します。

 

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【コネクタ接点の微摺動評価】

外部振動を受けた際に生じる接点部の微小な相対変動（摺動）を予測します。

 

◎ 機構・シール接合部の機能検証

走行振動や連続的な外部加振を受けるスナップフィットやシール接合部に対し、接触力の振動応答をシミュレートします。振動に起因する接触力低下を評価し、過酷な使用条件で生じるコンポーネントの不意の脱落や破断、機能低下リスクを低減します。

 

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【シールの接触圧変動の評価】

外部振動を受けた際に生じるシール接触圧 の変動を予測します。

 

《関連情報》

◎ 積層異方性の解析評価による試作削減

電磁鋼板の積層構造に起因する剛性の異方性挙動を評価するバーチャル実験手法を提供します。従来の試作実験に依存した物性値同定作業から脱却し、積層圧力や接着層の挙動を考慮した異方性モデリングを実施します。これにより、設計の初期段階からコア単体の固有振動モードや動的応答特性が予測可能となり、試作・評価サイクルの大幅な削減を実現します。

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【コアの異方性モデリング】

積層圧や接着層の影響を考慮してコア剛性の異方性をモデリングします。

 

◎ ユニット全体における振動課題のフロントローディング

コア単体評価にとどまらず、ステータ、コイル、フレームを含めたモーターユニット全体の振動挙動を包括的に評価します。電磁力による加振力と組合せ、各構成部材の動的干渉を総合的に解析することで、各要素の相互作用により発生する特有の振動・騒音課題を設計初期段階で検討可能とします。

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【モーターユニットのNVソリューション】

ステータやコイル、フレームを含めたユニット全体での振動・騒音を評価します。

 

《関連情報》

 

摩擦・摩耗挙動の理解と振動対策

－ 不確実な摩擦現象を捉え、試行錯誤に頼らないNVH対策設計を推進 －
◎ 動的不安定挙動の解明と発生抑止

接触面の状態や摩擦挙動に起因して生じるブレーキ鳴きなどの動的不安定現象は、使用条件によって変動する不確定因子が多岐にわたるため、CAEによる再現や予測が最も難しい課題の一つとされています。面圧分布のパラメータ化によるロバスト設計や不安定時の蓄積・散逸エネルギー評価など多彩なアプローチにより、発生メカニズムの把握や効率的な対策検討に繋げます。

 

◎ 経年・摩耗に伴う性能変化の予測

製品の長期使用や繰り返し動作に伴い進行する接触面の摩耗現象とそれに伴う接触面圧の変化を予測します。製品稼働初期の新品状態だけでなく、摩耗が進んだ状態における振動・騒音性能の変化をシミュレーション技術でカバーすることで、製品ライフサイクル全体を通じた品質の安定化に貢献します。

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【摩耗による面圧分布変化とそれに伴う不安定性変化】

摩耗が進行することにより、ブレーキパッドの面圧分布は時々刻々と変化します。これに伴い、動的な安定性も変化します。

 

《関連情報》

◎ 摩擦減衰のモデル化と設計活用

予測・評価が極めて難しいとされる接触面での摩擦減衰現象に対し、メカニズムに基づいたモデル化技術の構築にチャレンジします。接触面間の相対すべりによって生じるエネルギー散逸（減衰効果）を設計検討に取り込むことで、過剰な補強や不要な減衰材の追加を排除したスリムで効率的な振動対策を目指します。試行錯誤や経験則に頼る従来のNVH対策から脱却し、計算根拠に基づいた合理的で堅牢な構造設計手法の確立に向け、ニュートンワークスはチャレンジを続けます。

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【CAEによる摩擦減衰推定】

接合面に作用する摩擦力や相対すべりをCAEで求めることにより、摩擦減衰をCAEの立場から予測します。

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パワートレイン設計

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エネマネ

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電動化システム

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データサイエンス

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車両運動と感性評価