執筆者：ダウウェイ・ビークル社CEO、ジョニー・リウ
公開日: 2026年8月24日
最終更新日: 2026年8月24日
Table of Contents
簡単な回答
車両下部構造の信頼性開発では、車両下部構造が耐用年数を通して実際の走行荷重に耐えられるかどうかを評価します。TOLY 889プロジェクトでは、Dowway Vehicle社は、耐久性試験の前に構造上のリスクを特定するために、路上荷重試験、仮想路面反復、マルチボディダイナミクスシミュレーション、荷重分解、およびCAE疲労解析を組み合わせました。
プロジェクト概要
TOLY 889車両アンダーボディ信頼性開発プロジェクトは、ダウウェイ・ビークル社が新しい車両プラットフォーム開発プログラムの一環として2020年に完了しました。
このプロジェクトは、包括的なエンジニアリングプロセスを通じて車体下部の耐久性を向上させることに重点を置いていました。
道路荷重試験 → データ処理 → 仮想反復 → 荷重分解 → CAEによる強度および疲労解析 → 構造最適化
主な目的は、顧客が潜在的な疲労問題を早期に特定できるように支援し、設計後期段階での変更を減らし、車両の信頼性を向上させることであった。
| プロジェクト情報 | 詳細 |
|---|---|
| プロジェクト名 | TOLY 889 車両アンダーボディプラットフォームの信頼性開発 |
| 会社 | ダウウェイ車両 |
| 年 | 2020 |
| 工学分野 | 車両シャーシの耐久性と信頼性 |
| 主な作品 | 道路荷重の取得、仮想反復、荷重解析、CAE疲労評価 |
| 車両システム | 車体下部プラットフォーム構造 |
著者について
ジョニー・リウはダウウェイ・ビークルのCEOである。
彼は、ダウウェイ・ビークルの自動車信頼性開発、シャーシ耐久性、車両試験、およびCAEシミュレーションに関するエンジニアリングプログラムを統括している。
Dowway Vehicleは、自動車業界の顧客と協力し、車両の実データとデジタルシミュレーション手法を結びつけるエンジニアリングプロジェクトに取り組んでいます。同社の開発アプローチは、計測された路面荷重、車両ダイナミクスモデル、構造解析を活用し、より適切な設計判断を支援します。
TOLY 889の信頼性開発プロジェクトの背景には何があったのでしょうか？
TOLY 889は、シャーシ、サスペンションシステム、パワートレインからの主要な荷重を車体下部構造が支えるという、新しい車両プラットフォームだった。
車体下部プラットフォームは、路面からの入力力を車体に伝達するため、車両の耐久性開発において最も重要な構造の一つである。
接続部、溶接部、または取り付け位置が弱いと、繰り返し荷重がかかった後に疲労問題が発生する可能性があります。
従来の耐久性開発は、多くの場合、多数の実車テストに依存している。路上テストは依然として必要不可欠であるが、この方法にはいくつかの課題がある。
- プロトタイプ車両のコストが高い
- 長いテストサイクル
- 疲労問題の発見が遅れた
- テスト後の追加の設計変更
Dowway Vehicle社は、TOLY 889の信頼性評価を車両開発のより早い段階で実施するために、テストおよびシミュレーションプロセスを開発しました。
このプロジェクトは、実車計測から疲労予測まで、信頼性確保のためのあらゆる段階を網羅していた。
TOLY 889車体下部信頼性プロジェクトの目標は何だったのか？
このプロジェクトには5つの主要な目標があった。
1. 実際の車両道路荷重データを収集する
ダウウェイ社は、TOLY 889プロトタイプ車両から、あらゆる条件下での路面荷重に関する情報を収集した。
目標は、後のシミュレーション作業を支えることができる信頼性の高い負荷データを作成することだった。
収集された情報には以下が含まれる。
- ホイールセンターの6つの成分力
- 加速度信号
- 構造ひずみ測定
- 時刻歴負荷データ
2. 信頼性の高い仮想シミュレーションプロセスを構築する
測定された道路荷重をシミュレーション入力値に変換する必要があった。
ダウウェイ社は、マルチボディダイナミクスモデルが実際の車両の挙動を再現できるように、仮想道路反復プロセスを開発した。
3. 完全な負荷分解
チームは車両レベルの負荷を部品レベルの負荷に変換した。
出力内容は以下のとおりです。
- サスペンションのハードポイント荷重
- サブフレーム取り付け荷重
- 縦方向の梁接合部の荷重
- パワートレインの取り付け荷重
4. 車体下部の強度と疲労を評価する
ダウウェイは以下を演奏した：
- 静的強度解析
- 疲労寿命予測
- 被害評価
- 構造的リスクの特定
5. エンジニアリング最適化のサポート
最終的な結果は、顧客が後の耐久性検証に先立って車体下部の設計を改善するのに役立った。
ダウウェイ社のプロジェクト範囲には何が含まれていましたか？
ダウウェイの責任範囲は、車体下部の信頼性開発プロセスに及んでいた。
作業内容は以下のとおりです。
道路荷重取得
- テスト計画の作成
- センサーの選択
- センサーの設置
- 道路状況計画
- データ収集
- 信号処理
車両ダイナミクスシミュレーション
- マルチボディダイナミクスモデルの開発
- 懸濁液パラメータの校正
- 仮想道路反復
- シミュレーション相関
負荷分析
- インターフェース負荷計算
- ハードポイント荷重抽出
- 時刻歴負荷生成
CAE信頼性解析
- 有限要素モデリング
- 静的強度評価
- 疲労損傷計算
- 構造改善に関する提案
このプロジェクトには以下は含まれていませんでした。
- 車両衝突開発
- NVH開発
- 上半身の構造発達
- 物理的耐久性ロードテストの実施
Dowwayはどのようにして車両信頼性ワークフローを開発したのか？
ダウウェイはクローズドループエンジニアリングワークフローを採用した。
実車寸法
↓
道路荷重データ処理
↓
仮想道路反復
↓
マルチボディダイナミクス荷重分解
↓
車体下部CAE解析
↓
設計最適化
このプロセスは、物理的なテストとデジタルエンジニアリングを結びつけた。
計測された車両挙動は正確な入力データを提供し、シミュレーションは追加の車両試験を行う前に構造性能を予測するのに役立った。
道路荷重データの取得はどのように実施されましたか？
道路荷重の取得は、TOLY 889の信頼性開発プロセスの基盤となった。
テストを実施する前に、ダウウェイ社は以下の項目を含む詳細な測定計画を作成しました。
- 車両積載状態
- センサーの選択
- センサーの設置場所
- テストルート計画
- サンプリング設定
試験車両は、定格最大積載条件下で顧客の耐久性要件を満たした。
センサー設定
ダウウェイ社は車両に複数の計測システムを設置した。
ホイールセンター6成分力センサー
ホイールセンターセンサーが捉えたデータ：
- 三方向の力
- 三方向モーメント
これらの測定値は、路面から車両に伝達される実際の荷重を表している。
加速度センサー
構造的な応答を測定するため、車体下部の重要な箇所に加速度センサーが設置された。
ひずみ測定チャンネル
ひずみセンサーを用いて、特定の領域における変形挙動を監視した。
試験にはどのような道路状況が含まれていましたか？
この路上テストでは、車体下部の疲労損傷を引き起こす可能性のある様々な過酷な条件下を検証した。
試験条件は以下のとおりです。
- ベルギーの道路
- 魚の鱗のような道
- ウォッシュボードロード
- 曲がりくねった道
- インパクトロード
- スピードバンプの衝撃状況
これらの条件は、車両走行中の様々なタイプのシャーシ荷重を捉えるのに役立った。
道路荷重データはどのように処理されましたか？
ダウウェイ社は、テスト後、シミュレーションで使用する前に生の測定データを処理した。
処理手順は以下のとおりです。
- 異常なデータセクションの削除
- 信号ドリフトの排除
- ノイズのフィルタリング
- 過負荷スパイクの除去
- チャンネルの有効性を確認する
- 効果的な負荷サイクルを選択する
最終的な成果物は、信頼性分析のための検証済み道路荷重データベースであった。
TOLY 889プロジェクトでは、仮想道路荷重反復法はどのように活用されたのか？
道路荷重データの取得が完了した後、ダウウェイ社は実際の車両測定値を信頼性の高いシミュレーション入力に変換する必要がありました。
計測されたホイールセンターの6成分力は、車両シミュレーションモデルに直接適用することはできませんでした。生の計測データをそのまま使用すると、モデルのバランスが崩れたり、車両の応答が不正確になったり、疲労予測が不確実になったりする可能性があります。
ダウウェイは 仮想道路負荷反復 この問題を解決するために。
その目的は、デジタル車両が実車の挙動を再現できるような、等価な仮想路面励起を見つけることであった。
このステップにより、以下の間の接続が作成されました。
実際の道路状況 → デジタル車両モデル → 信頼性の高い構造荷重予測
モデルの相関関係が許容レベルに達した後になって初めて、チームは荷重分解とCAE疲労解析を続行することができた。
Dowwayはどのようにしてマルチボディダイナミクスモデルを構築し、検証したのか？
ダウウェイ社は、実際の車両の挙動を再現するために、TOLY 889マルチボディダイナミクスモデルを開発した。
このモデルには、重要なシャーシコンポーネントとパラメータが含まれていました。
- サスペンションシステム
- ブッシング
- スプリングス
- ダンパー
- シャーシ接続特性
エンジニアリングチームは、測定された車両応答に基づいてモデルを較正した。
車両パラメータのキャリブレーション
ダウウェイは、以下の主要な車両パラメータを調整しました。
ブッシング
ブッシュの剛性と非線形挙動は、路面からの力がサスペンション接続部を介して伝達される方法に影響を与える。
スプリングス
スプリングの特性は、車両の動きや荷重伝達に影響を与える。
ダンパー
ダンパーの応答は、振動制御と衝撃荷重の伝達に影響を与える。
チームは、シミュレーションの応答が実際の車両の挙動と一致するまで、繰り返しキャリブレーションを行った。
シミュレーションの精度はどのように評価されたのか？
ダウウェイ社は、いくつかの工学的指標を用いて、シミュレーション結果と実際の車両試験データを比較した。
評価内容は以下のとおりです。
RMS比較
シミュレーションと実地試験における全体的な応答レベルを比較するために、二乗平均平方根（RMS）値が使用された。
擬似ダメージ比較
擬似損傷は、疲労に関連する重要な比較方法として用いられた。
ダウウェイは、波形が似ているかどうかを確認するだけでなく、シミュレーションによって同様の疲労損傷特性が再現されるかどうかを評価した。
これにより、疲労予測の意義がより高まった。
時間履歴応答の比較
チームは以下を比較した。
- シグナルトレンド
- 負荷の変化
- ピーク応答
- 応答タイミング
このモデルは、測定された車両挙動との妥当な相関関係が得られた場合にのみ採用された。
仮想道路反復の成果は何だったのか？
モデル検証完了後、Dowwayは以下を生成しました。
- 較正済みマルチボディダイナミクスモデル
- 仮想道路興奮ファイル
- シミュレーション対応の車両負荷入力データ
これらの成果物により、以下の用途に再利用可能なエンジニアリング資産が作成されました。
- 将来の耐久性シミュレーション
- テストベンチシミュレーション
- 関連車両プラットフォーム開発
Dowway社はどのようにしてマルチボディダイナミクスの荷重分解を実施したのか？
車両ダイナミクスモデルの検証後、ダウウェイ社は荷重分解を行い、路面荷重がどのように車体下部構造に伝達されるかを理解した。
そのプロセスは、実際の車両積載経路に沿って行われた。
路面 → タイヤ → ホイールセンター → サスペンションシステム → 取り付けポイント → 車体下部構造
その目的は、車両レベルの道路荷重を部品レベルの工学的荷重に変換することであった。
車体下部のどの箇所が評価されましたか？
ダウウェイは、主要な構造界面から時間履歴荷重を抽出した。
分析内容は以下のとおりです。
サブフレーム取り付けポイント
これらの領域は、サスペンションにかかる荷重を車体に伝達する。
サスペンションのハードポイント
これらの箇所は、耐久性試験中に繰り返し力が加わる。
縦方向の梁の接続部
これらの構造部分は、道路からの継続的な荷重を受ける。
パワートレインの取り付けポイント
これらの場所では、パワートレインと路面状況の両方から複合的な負荷がかかる。
どのような負荷データが生成されたか？
負荷分解プロセスによって生成されたもの：
- 三方向の力
- 三方向モーメント
- 時間履歴負荷スペクトル
これらの荷重は、車体下部の有限要素解析への直接的な入力値となった。
荷重解析は、疲労の原因特定にどのように役立ったのか？
ダウウェイ氏は、さまざまな荷重条件による損傷への寄与についても分析した。
エンジニアリングチームは以下を評価しました。
- どの路面状況がより大きな疲労損傷を引き起こしたか
- どの負荷チャネルがより大きな損傷を引き起こしたのか
- どの構造箇所に注意が必要だったか
これにより、顧客は路面状況、荷重伝達、構造疲労リスクの関係性を理解することができた。
車体下部の強度と疲労に関するCAE解析はどのように実施されたのか？
界面荷重スペクトルを取得した後、ダウウェイ社はそれらの荷重を車体下部の有限要素モデルにインポートした。
CAE作業には、主に2つの評価が含まれていました。
- 静的強度解析
- 疲労寿命解析
車体下部構造の静的強度解析
静的強度解析は、極端な荷重条件下に焦点を当てて行われた。
ダウウェイ社は、構造性能を評価するために、深刻な衝撃荷重のケースを選定した。
分析で確認された事項：
- 応力分布
- 材料歩留まりリスク
- 高ストレス集中領域
その目的は、構造物が強度要件を満たしていない可能性のある箇所を特定することだった。
典型的な注目領域は以下のとおりです。
- サスペンション取り付け部
- 構造接合部
- 負荷移転接続
この結果は、技術者が物理的な耐久性試験の前に弱点を改善するのに役立った。
CAEシミュレーションを用いた疲労寿命予測
疲労解析により、繰り返し荷重下における構造物の長期的な耐久性を評価した。
ダウウェイは以下を使用した：
- 材料SN曲線
- 雨量計測法
- 累積疲労損傷の計算
計算プロセスでは、繰り返し負荷サイクルを疲労損傷値に変換した。
出力内容は以下のとおりです。
- 疲労損傷分布
- 寿命予測結果
- 高リスク地域の特定
ダウウェイ社は溶接疲労リスクをどのように評価したのか？
車体下部の構造には、溶接された接合部が多数含まれていることが多い。
これらの箇所は、疲労亀裂が溶接部付近から発生することが多いため、特に注意が必要です。
ダウウェイは以下に重点を置いています。
溶接箇所
疲労予測精度を向上させるために、詳細な溶接モデリングが用いられた。
溶接継ぎ目
解析時には、適切な溶接疲労パラメータが適用された。
ストレス集中領域
応力が集中する箇所について、耐久性に関する懸念がないか調査した。
この手法は、一般的な車両の耐久性故障パターンに合致しており、エンジニアが現実的なリスク領域に焦点を当てるのに役立った。
どのような構造最適化の提案がなされましたか？
被害の大きい箇所を特定した後、ダウウェイ社は技術的な提言を行った。
最適化に関する提案内容は以下のとおりです。
現地増援
脆弱な箇所には、追加の支持構造物を設置することができる。
厚み最適化
材料の厚さを調整することで、強度と疲労性能を向上させることができる。
フィレ移行の改善
応力集中を軽減するために、角部の移行部の形状を変更することができる。
溶接レイアウトの最適化
溶接位置や溶接パターンを調整することで、疲労耐性を向上させることができる。
ダウウェイはさまざまな改善策を比較し、疲労損傷の軽減に対する効果を評価した。
最終的な提言は、顧客の車体下部設計レビュープロセスを支援するものであった。
主な技術的課題とその解決策は何でしたか？
TOLY 889プロジェクトには、いくつかの技術的な課題が含まれていました。ダウウェイ社は、試験とシミュレーションの経験に基づいて、実用的な解決策を開発しました。
| チャレンジ | 解決 |
|---|---|
| 路面荷重測定の干渉と信号歪み | センサーの設置方法、振動保護、繰り返しテスト、信号診断の改善 |
| シミュレーション応答と車両テスト応答の差 | シャーシパラメータのキャリブレーションを改善し、段階的な仮想反復を実行しました。 |
| 溶接された車体下部構造における複雑な疲労予測 | 詳細な溶接モデリングと適切な疲労パラメータを使用 |
課題1：道路荷重測定信号の問題点
路上テスト中、一部の測定チャンネルで以下の現象が発生しました。
- 信号干渉
- ノイズ
- 信号歪み
質の低いデータは、その後のシミュレーション結果に影響を与える可能性がある。
Dowwayは、以下の方法で測定の信頼性を向上させました。
- より優れたセンサー設置方法
- 追加の振動保護
- 複数回のサンプリング
- 信号診断ツール
- チャネル識別の誤り
- 追加の検証測定
これらの対策は、信頼性の高いコア負荷チャネルの維持に役立った。
課題2：仮想反復相関問題
最初のシミュレーション結果は、実際の車両試験結果と比較して差異を示した。
Dowwayは、以下の方法で相関性を改善しました。
- 詳細なブッシングパラメータ校正
- ダンパー特性調整
- 非線形シャーシパラメータの精緻化
反復処理は段階的に実行されました。
- 振動の少ない路面状況
- より高い負荷条件
- 深刻な道路状況
研究チームは、時間領域信号のみを比較するのではなく、擬似損傷を主要な評価指標として使用した。
これにより、疲労予測の信頼性が向上した。
課題3：複雑な溶接構造物の疲労予測
車体下部構造には、複雑な溶接箇所が含まれている。
溶接部の疲労挙動を予測するには、詳細なモデリング手法が必要となる。
ダウウェイはこの課題に対し、以下の方法で対処した。
- 詳細な溶接モデリング
- 溶接疲労材料パラメータ
- 溶接部の損傷評価
この手法により、シミュレーション結果と実際の車両の耐久性挙動との一致が図れた。
TOLY 889プロジェクトの最終成果物は何でしたか？
ダウウェイ社は、信頼性向上のための包括的な開発パッケージを提供した。
主な成果物は以下のとおりです。
1. TOLY 889 車体下部信頼性開発レポート
報告書には以下の内容が含まれていた。
- 検査結果
- シミュレーション結果
- 構造リスク評価
- エンジニアリングに関する推奨事項
2. 道路荷重データパッケージ
含む：
- 元の道路荷重測定データ
- 処理済みの有効な道路スペクトルファイル
3. シミュレーションモデルパッケージ
含む：
- 検証済みのマルチボディダイナミクスモデル
- 仮想道路興奮ファイル
4. 車体下部インターフェース荷重スペクトル
含む：
- ハードポイント荷重データ
- 時間履歴力
- モーメント荷重情報
5. CAEシミュレーション結果
含む：
- 有限要素モデル
- 静的強度結果
- 疲労損傷のクラウドマップ
6. 構造リスク評価報告書
含む：
- 高リスク地域
- 疲労に関する懸念
- 最適化に関する推奨事項
7. 技術レビュー資料
ダウウェイ社は、顧客の社内技術レビューを支援するために、技術プレゼンテーション資料を作成した。
TOLY 889の信頼性向上プロジェクトはどのような価値をもたらしたのか？
このプロジェクトは、3つの重要な分野で価値を生み出した。
早期リスク検出
ダウウェイ社は、本格的な耐久性路上試験を実施する前に、潜在的な疲労リスクを特定していた。
分析の結果、以下のことが判明しました。
- ストレス集中領域
- 構造的に弱い箇所
- 疲労に敏感な領域
これにより、エンジニアはより早い段階で設計を改良することができた。
開発効率の向上
物理的な試験とシミュレーションを組み合わせることで、プロトタイプの繰り返し変更への依存度を低減できた。
このプロジェクトは、以下の削減に貢献しました。
- テストサイクル
- 試作品の改造作業
- 開発コスト
再利用可能なエンジニアリングデータ
このプロジェクトは、長期的なエンジニアリング資源を生み出した。
- 道路荷重データベース
- 車体下部の荷重スペクトル
- シミュレーションモデル
- 信頼性開発ワークフロー
これらの資産は将来を支えることができる：
- 乗用車プラットフォーム
- 商用車
- 特殊用途車両
この信頼性評価手法は、将来の車両開発プログラムをどのように支援できるのか？
TOLY 889プロジェクトは、ダウウェイ社が再現性のある車両信頼性開発プロセスを確立するのに役立った。
道路荷重取得 → 仮想反復 → 荷重分解 → CAE疲労評価
この手法は、エンジニアが耐久性リスクを早期に評価し、より適切な構造上の意思決定を行うのに役立つため、将来の自動車開発プログラムを支援することができる。
同様のアプローチは、以下のものにも適用できます。
- 新型車両プラットフォーム
- プラットフォーム派生モデル
- 商用車シャーシ
- 特殊車両開発
よくある質問（FAQ）
車両下部構造の信頼性開発とは何ですか？
簡潔な答え：
車両下部構造の信頼性開発では、車両下部構造が使用期間中に繰り返される道路荷重に耐えられるかどうかを検証します。エンジニアは、車両生産前に、試験、シミュレーション、疲労解析を用いて弱点を特定します。
このプロセスは通常、路面荷重測定、車両ダイナミクスシミュレーション、構造解析、および設計改善を組み合わせたものです。TOLY 889プロジェクトにおいて、ダウウェイ社はこの手法を用いて、後の車両検証に先立ち、車体下部の耐久性を評価しました。
自動車の耐久性開発において、道路荷重データが重要なのはなぜですか？
簡潔な答え：
路面荷重データは、車両が走行中に受ける実際の力とモーメントを記録したものであり、シミュレーションモデルや疲労解析のための正確な入力データとなる。
信頼できる路面荷重データがなければ、エンジニアは構造物の疲労性能を正確に予測することができません。ダウウェイ社は、TOLY 889の検証済み荷重データベースを作成するために、車輪中心荷重、加速度信号、およびひずみデータを収集しました。
マルチボディダイナミクスシミュレーションは、車両開発にどのように役立つのでしょうか？
簡潔な答え：
マルチボディダイナミクスシミュレーションは、路面からの力が車両システムを介してどのように伝達され、構造的な取り付け点に到達するかを示します。
TOLY 889プロジェクトにおいて、ダウウェイ社は較正済みの動的モデルを用いて、車両レベルの路面入力をCAE解析用のコンポーネントレベルの荷重に変換した。
車体下部構造の疲労解析にCAEが必要な理由は何ですか？
簡潔な答え：
CAE疲労解析は、車両構造が繰り返し荷重サイクルを受けた後に損傷を受ける可能性があるかどうかを予測する。
SN曲線、降雨量計測、および損傷計算を用いることで、技術者は物理的な故障が発生する前に疲労リスクを特定することができる。
車両試験とシミュレーションを組み合わせる理由とは？
簡潔な答え：
実地試験は車両の実際の挙動を把握するのに役立ち、シミュレーションは将来の性能予測に役立つ。
この組み合わせにより、エンジニアは実際の負荷を理解し、構造物の応答を分析し、大規模な試験や生産の前に設計を改善することができる。
最終技術ノート
TOLY 889車両アンダーボディ信頼性開発プロジェクトは、Dowway Vehicleが実際の車両データとシミュレーション技術を組み合わせて、現代の車両の耐久性開発をどのように支援しているかを示す事例です。
Dowwayは、路面荷重試験、仮想反復、マルチボディダイナミクス、荷重分解、およびCAE疲労解析を組み合わせることで、構造リスクを早期に特定し、より優れた車両設計の意思決定を支援するための信頼性の高いエンジニアリングプロセスを構築するのに貢献しました。
Dowway Vehicleは、計測データ、シミュレーション精度、および実際の車両開発経験に基づいた信頼性エンジニアリングソリューションを提供することで、自動車メーカーへの支援を継続しています。