RECURDYN 海外事例-等速ジョイントブーツの設計改善へと導いたRecurDynシミュレーション

ある等速ジョイントのメーカーでは、折れ角の大きな変化にも対応できるドライブシャフトを作ってほしいという要求が顧客から出ていました。しかし、既存の等速ジョイントブーツは、すでに動作上限界に達しており、折れ角がさらに大きくなると構造上問題が生じていました。従来の有限要素法解析は、弾性体である等速ジョイントをモデリングするには十分ではありません。なぜなら、等速ジョイントは、その回転と曲げ運動の組み合わせにより、複雑で非線形的な変形が生じる上、その動きの中で自己接触を伴い、さらに他の部品とも接触する可能性があるからです。そのため、このメーカーはMotionPort(北米におけるRecurDyn販売代理店)に依頼しブーツの挙動を把握し問題を解決するための最適な技術を新たに導入することにしました。

MotionPortは、RecurDyn/FFlexを使用し、既存の弾性ブーツと新しいブーツの複数のデザインをモデル化し、以下のようなステップを実行しました。
- ブーツの有限要素モデルの、等速ジョイントのMBD(マルチボディダイナミクス)モデルへの読み込み。
- ベルとドライブシャフトに対するブーツの取り付け位置の設定。
- ブーツの折り目と他の箇所との間の弾性体接触を定義。
- 評価したい折れ角と回転速度のシミュレーションを実行。

実現した顧客の利益:
- RecurDynにより、既存設計の挙動を正確に検証した。
- さらに解析を進めることで、等速ジョイントの作動範囲全てにおいて材料応力が低くなる新しいブーツの設計に成功。
- 新型ブーツでは、摩擦によるブーツの不具合を引き起こす原因となる、ブーツ内での回転部品との接触を回避できるようになった。
- 新型ブーツは、既存ブーツ設計で問題とされていたディンプル効果(へこみ)は見られなくなった。
以下の図と動画は、シミュレーションの高い再現性を示している。(表示しているのは従来のブーツ設計。)

図1: RecurDynは正確につぶれた折り目の数について検証した。 図2: RecurDyn は正確にへこみの形成について検証した。
ブーツの動画は、技術者にこれらのへこみの動的形成に対する洞察を与えた。


動画 1: RecurDynは、等速ジョイントの曲げや回転に伴う弾性ブーツの全体の形状を正確に把握することができた。 動画 2: RecurDynは、複数の折り目で見られるへこみの問題を正確に再現し理解することができた。
 
動画 3: RecurDynは、応力の高い領域を特定するためのブーツの応力コンター図を表示した。  
事例提供元:MotionPort LLC
2015年12月1日作成

サブウィンドウを閉じる