SMT ［MASTA］ 変革期を迎えたトランスミッションの開発を支える、SMTの最新シミュレーション PR

　ギヤボックス、とくに音振動性能の解析に特化した開発ツールにおいて世界的シェアを誇るのが英国のSMT社だ。ここに紹介するMASTAは同社において核といえる存在で、モデリングから解析最適化まで幅広い範囲をカバーするシステムツールだ。

　まず最初に驚かされたのが、解析の基となるモデル作成の素早さだ。同社エンジニアの呉氏が目の前で実演してくださったのだが、平面、つまり2DのCAD図面のアウトラインを選択していくだけで、みるみるうちに3Dのモデルが出来上がっていく。最初はシャフト、そしてギヤと、ほんの数分の間に１組のシャフトとギヤが完成してしまったのだ。

　2DのCAD図面を3D化するという、このモデリング機能はMASTAにおいてもっとも特徴的な部分のひとつ。ギヤという回転体のモデリングに特化させることで操作が簡略化されており、ライブラリに用意されるギヤの形状データなどが適切に配置されていく仕組みで、ドライブトレーンのエンジニアリングも請負う同社のノウハウと、それに基づく合理化がカギになっているという。ライブラリにはほかにもベアリングなどといったものが用意されている。与圧や嵌め合い寸法の要素も盛り込まれ、寸法的な矛盾があればエラー表示による指摘もあるとのことで、まさに至れり尽せりだ。

　経験に基づく合理化の恩恵がもっとも顕著に現れているのが音振（NVH）における解析の機能だ。こうした解析は同社のツールに限らずとも可能ではあるのだが、その最大の差別化は解析速度と拡張性である。例えば一般的な解析ツールを用い、下に示すような音響パワーの分布を示すコンター図を作成するための解析を行なうと、ひとつのトルク条件につき１日かかってしまう。トルク条件をどれだけのステップで刻むのかということにもよるが、最低でも１週間から10日以上、場合によっては１ヵ月以上の時間を要するという。MASTAではひとつのトルク条件あたりわずか１分ほど、十数分もあれば解析が完了してしまう。これは処理負荷の極めて軽い独自アルゴリズムが用いられているため。PCベースのシステムとしては驚異的ともいえるスピードだ。

　まさにケタ違いともいえる解析速度だが、これだけ高速となると、設計段階で検討できるケースは大幅に増えることとなり、より最適な設計が可能となる。これまでのドライブトレーン開発では、解析時間の制約から、成り行きでたまたま辿り着いた条件の範囲内での最適化にとどまる例も少なくなかったとのことだが、MASTAならば検討の範囲を大幅に拡大することで、より高いレベルの静粛性が期待できる。

　そしていま、パワートレーンの電動化にともなって、ドライブトレーンの静粛性に対する要求はよりシビアなものになってきている。EV/HEVではエンジンの始動なしに走行することも少なくないため、ドライブトレーンのギヤが発するノイズの存在が無視できなくなっているのだ。加えていうなら、内燃エンジンと電気モーターではトルク特性が大きく異なるうえ、場合によってはクラッチやトルクコンバーターなどが存在しないことから（急激に立ち上がるモーターのトルクがダイレクトに駆動系を揺さぶる）、これまでになかった種類のノイズの発生などの要素も絡み、複雑化している。

　MASTAは自社製以外のさまざまなシステムとの連携も容易というフレキシビリティも持ち合わせており、モーターの磁場解析のためのシステムなどと組み合わせることで、こうした電気モーター特有の入力を基とする検証も可能だ。加工まで含めると、すべてが定量化されているとはいえないギヤ要素には経験値も必要とされる部分も少なくない。MASTAにはギヤを専門とするSMTのノウハウがライブラリというカタチで集積されており、“スクリプティング” という機能を使えば、自動車メーカーの（経験値に基づく）データベースとの連携も機密を保持したまま連携することも可能になるという。ちなみに、MASTAを用いることで開発期間は６～８割もの削減が期待できるとのことだ。

運転条件と振動の関係を可視化して音響パワー（単位μW）を最適設計する

ギヤブランクの厚さや形状で振動をコントロール

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