Particleworksによるギアボックス内部の潤滑油シミュレーション 

ギアボックス、トランスミッション、パワートレインの設計において、最も難しい課題の一つは機械的な形状ではなく、内部で潤滑油がどのように移動するかという点です。潤滑油は適切な場所に適切なタイミングで供給される必要がある一方で、攪拌損失の低減、温度管理、さらにはポンプ周辺での空気混入やキャビテーションの防止も求められます。Particleworksは、このような潤滑油挙動のシミュレーションのために開発され、MPS粒子法を用いて、ギアボックス、トランスミッション、パワートレイン、ベアリングなど複雑な構造内での潤滑油の挙動を可視化・評価することができます。

1. Particleworksとは？

Particleworksは粒子ベースのCAEソフトウェアであり、Moving Particle Simulation（MPS）法を使用して自由表面流れや非圧縮流体の解析を行います。MPSは自由表面や大きな流体変形、複雑な形状を伴う問題に特に適しています。

Particleworksは、ギアボックス内の潤滑油挙動やトルクをシミュレーション・評価でき、トランスミッション、eAxle、オイル分配、気泡生成などの解析事例にも対応しています。

2. なぜギアボックスとベアリングの潤滑シミュレーションが重要なのか？

2.1 潤滑油はシステム性能に直結する

ギアボックスやトランスミッションにおいて、潤滑油は単なる潤滑だけでなく、冷却、摩擦低減、耐久性維持にも関与します。不適切な油分布は局所的な潤滑不足、温度上昇、摩耗増加を引き起こし、信頼性低下につながります。

2.2 チャーニング損失が効率を低下させる

歯車が油中で回転する際、油の攪拌によりエネルギー損失（チャーニング損失）が発生します。これは特に自動車分野で重要な課題です。

2.3 ベアリング潤滑はバランスが重要

ベアリングでは潤滑不足と過剰攪拌の両方が問題となり、効率と耐久性に影響します。

3. Particleworksで解決できる課題

3.1 オイルスロッシングと分布解析

油の移動や分布を可視化し、トルクへの影響を評価できます。

3.2 フロー解析とバッフル設計

油の流れを制御するための設計を支援します。

3.3 エア混入の抑制

気泡生成や空気混入を評価できます。

3.4 熱解析

温度と粘度の関係を考慮した解析が可能です。

3.5 潤滑領域の可視化

どの領域に油が届いているかを確認できます。

4. Particleworksの仕組み

MPS粒子法により自由表面流れを高精度に再現し、複雑な形状や大規模モデルにも対応可能です。また他の解析手法との連成解析にも対応しています。

5. 導入メリット

試作回数の削減、複数条件の評価、効率と潤滑の最適化、電動パワートレインへの対応などが挙げられます。

6. よくある質問

Particleworksはベアリング潤滑、電動車両のトランスミッション、気泡解析にも対応しています。

Particleworksは、潤滑油挙動を可視化し、チャーニング損失の低減や信頼性向上を実現する強力な解析ツールです。詳細はSDE Techまでお問い合わせください。