JP2022064472A - Index calculation system and program - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、車両の操舵極初期の応答を評価するための指標を算出するシステムおよびプログラムに関する。 The present invention relates to a system and a program for calculating an index for evaluating the response at the initial stage of steering of a vehicle.
車両を運転する運転者は、カーブ走行、車線変更等を行うために操舵(ハンドル操作)を行う。運転者による操舵は、車両に対し、車両の長手方向をx軸とし、x軸周りの回転運動(ロール)、車両の横方向をy軸とし、y軸周りの回転運動(ピッチ)、上下z軸方向の並進運動(ヒーブ)等の三次元のばね上車両運動を発生させる。このため、三次元車両運動が操舵特性評価に及ぼす影響を、ドライバの操舵動作をドライバモデルとして同定し、同定パラメータの大きさから定量的に評価することができる。 The driver who drives the vehicle steers (steering wheel operation) in order to drive a curve, change lanes, and the like. Steering by the driver with respect to the vehicle, the longitudinal direction of the vehicle is the x-axis, the rotational motion (roll) around the x-axis, the lateral direction of the vehicle is the y-axis, the rotational motion around the y-axis (pitch), and up and down z. Generates three-dimensional sprung vehicle motion such as axial translational motion (heave). Therefore, the influence of the three-dimensional vehicle motion on the steering characteristic evaluation can be identified quantitatively from the magnitude of the identification parameter by identifying the steering motion of the driver as a driver model.
走行中の車両に対し、操舵を行うと、y軸方向の並進運動(横滑り)とz軸周りの回転(ヨー)運動に伴って横加速度が生じ、それによってロール運動が発生する。例えば、72km/h(20m/s)で走行中の車両に対し、ステップ操舵入力を行った場合、車両のz軸周りの回転速度(ヨーレート)と、車両の重心点のx軸方向の速度成分とy軸方向の速度成分の逆正接(横滑り角)が発生し、横すべり角が正から負に反転する時間が約0.2秒で、この間にヨー角が2度ほどついてしまう。このため、操舵極初期時の微小な平面運動である、横滑りとヨー運動を無視することはできず、この平面運動も考慮する必要がある。ちなみに、横滑り運動に関する慣性項を形成するのは、広義には車両の質量であり、ヨー運動に関する慣性項を形成するのは、ヨーイング慣性モーメントである。 When a moving vehicle is steered, lateral acceleration is generated along with translational motion (side slip) in the y-axis direction and rotational (yaw) motion around the z-axis, thereby causing roll motion. For example, when step steering input is performed for a vehicle traveling at 72 km / h (20 m / s), the rotation speed (yaw rate) around the z-axis of the vehicle and the speed component in the x-axis direction of the center of gravity of the vehicle. Inverse positive contact (side slip angle) of the velocity component in the y-axis direction occurs, and the time for the side slip angle to reverse from positive to negative is about 0.2 seconds, during which the yaw angle is about 2 degrees. Therefore, skidding and yaw motion, which are minute planar motions at the initial stage of steering pole, cannot be ignored, and it is necessary to consider these planar motions as well. By the way, it is the mass of the vehicle in a broad sense that forms the inertial term related to the skid motion, and it is the yawing inertia moment that forms the inertial term related to the yaw motion.
ロールに同期したピッチ運動となるように制御された車両の評価では、ロールに伴うピッチが、ピッチ運動としてではなく、ヨーやロール運動として認識されることが知られている(例えば、非特許文献1参照)。このことから、微小な操舵極初期時の応答として、横滑り運動とヨー運動の両方を一元的にみる、車両の質量とヨーイング慣性モーメントを組み合わせた指標を考える必要がある。 In the evaluation of a vehicle controlled to have a pitch motion synchronized with the roll, it is known that the pitch associated with the roll is recognized as a yaw or a roll motion, not as a pitch motion (for example, non-patent literature). 1). From this, it is necessary to consider an index that combines the mass of the vehicle and the yaw moment of inertia, which centrally looks at both the skid motion and the yaw motion as a response at the initial stage of the minute steering pole.
ところで、ヨー運動を評価する指標として、車両ヨーイング慣性モーメントが知られている(例えば、非特許文献2参照)。正規化した車両ヨーイング慣性モーメントInは、車両ヨーイング慣性モーメントをI、車両慣性質量をm、前軸と重心点との間の距離をlf、後軸と重心点との間の距離をlrとすると、I/(m×lf×lr)で表され、一般的な乗用車の場合、Inが1近辺にある。このことから、車両ヨーイング慣性モーメントIは、ほぼm×lf×lrで表すことができる。 By the way, a vehicle yawing moment of inertia is known as an index for evaluating yaw motion (see, for example, Non-Patent Document 2). The normalized vehicle yawing moment of inertia In is the vehicle yawing moment of inertia I, the vehicle inertia mass m , the distance between the front axis and the center of gravity point l f , and the distance between the rear axis and the center of gravity point l. If r , it is represented by I / (m × l f × l r ), and in the case of a general passenger car, In is in the vicinity of 1. From this, the vehicle yawing moment of inertia I can be expressed by approximately m × l f × l r .
上記の車両ヨーイング慣性モーメントIは、車両の重心点廻りのヨーイング慣性モーメントであるため、エンジン等の重量物が車両の重心点から前方にあっても、後方にあっても、重心点からの距離が同じであれば、同じ大きさとなる。 Since the above-mentioned vehicle yawing moment of inertia I is the yawing moment of inertia around the center of gravity of the vehicle, the distance from the center of gravity is whether a heavy object such as an engine is in front of or behind the center of gravity of the vehicle. If they are the same, they will be the same size.
しかしながら、運転者が感じる車両の微小な操舵極初期時の応答は、重量物の位置によって異なり、上記の重心点廻りのヨーイング慣性モーメントIの大小だけでは、車両の微小の操舵極初期時の応答を評価することができない。このため、車両の微小の操舵極初期時の応答を評価するための指標が求められており、その指標を算出するためのシステム等の提供が望まれていた。 However, the response that the driver feels at the initial stage of the minute steering pole of the vehicle differs depending on the position of the heavy object, and the response at the initial stage of the minute steering pole of the vehicle is determined only by the magnitude of the yawing moment of inertia I around the center of gravity. Cannot be evaluated. Therefore, an index for evaluating the response at the initial stage of the minute steering pole of the vehicle is required, and it has been desired to provide a system or the like for calculating the index.
本発明は、上記課題に鑑み、車両の操舵極初期の応答を評価するための指標を算出するシステムであって、
少なくとも、車両の質量mと、車両の前後輪の荷重配分(Wf:Wr)と、車両の前輪の軸と後輪の軸との間の距離lとの入力を受け付ける入力受付手段と、
入力された質量mと荷重配分(Wf:Wr)と距離lとに基づき、車両の操舵極初期に前輪に作用する横力に対する撃心廻りのヨーイング慣性モーメントに相当する値を指標として算出する演算手段と
を含む、指標算出システムが提供される。
The present invention is a system for calculating an index for evaluating a response at the initial stage of steering of a vehicle in view of the above problems.
An input receiving means that accepts input of at least the mass m of the vehicle, the load distribution of the front and rear wheels of the vehicle ( WF : Wr ), and the distance l between the axles of the front wheels and the axles of the rear wheels of the vehicle.
Calculated based on the input mass m, load distribution (W f : W r ), and distance l, using the value corresponding to the yawing moment of inertia around the strike center against the lateral force acting on the front wheels at the initial stage of steering of the vehicle as an index. An index calculation system including a calculation means for performing is provided.
本発明によれば、車両の微小な操舵極初期時の応答(横滑りとヨー運動の両方)を評価するための指標を提供するができ、その指標を提供することができるシステムの提供が可能となる。 According to the present invention, it is possible to provide an index for evaluating a response (both skidding and yaw motion) at the initial stage of a minute steering pole of a vehicle, and it is possible to provide a system capable of providing the index. Become.
本発明の指標算出システムは、車両の操舵極初期の応答を評価するための指標を算出するシステムであり、運転者がハンドル操作を行った直後の応答として、横滑りとヨー運動の両方を評価するための指標を算出する。車両は、乗用車のほか、トラック等であってもよい。以下、車両を乗用車とし、システムが算出する指標について説明する。 The index calculation system of the present invention is a system for calculating an index for evaluating the response at the initial stage of steering of the vehicle, and evaluates both skidding and yaw motion as the response immediately after the driver operates the steering wheel. Calculate the index for. The vehicle may be a truck or the like as well as a passenger car. Hereinafter, the index calculated by the system will be described with the vehicle as a passenger car.
図1は、車両の平面運動を簡略化して表した図である。図1に示す車両は、四輪の車両を等価的な前後2輪ずつ備える車両に置き換えた平面2輪モデルである。図1に示す例において、車両の質量をm、車両ヨーイング慣性モーメントをI、車速をV、車両横滑り角をβ、ヨーレートをr、操舵角をδ、前輪の軸(前軸)に作用する横力(コーナリングフォース)を2Yf、後輪の軸(後軸)に作用するコーナリングフォースを2Yrとする。2Yfは、前輪の2輪分のコーナリングフォースであり、2Yrは、後輪の2輪分のコーナリングフォースである。また、横滑り角が非常に小さい範囲で、コーナリングフォースの横滑り角に対する立ち上がり勾配(コーナリングスティフネス)につき、前輪の2輪分のコーナリングスティフネスを2Kf、後輪の2輪分のコーナリングスティフネスを2Krとする。さらに、前軸と後軸との距離(ホイールベース)をl、前軸から車両の重心点までの距離をlf、後軸から車両の重心点までの距離をlrとする。 FIG. 1 is a simplified view showing the plane motion of the vehicle. The vehicle shown in FIG. 1 is a flat two-wheel model in which a four-wheeled vehicle is replaced with a vehicle equipped with two equivalent front and rear wheels. In the example shown in FIG. 1, the mass of the vehicle is m, the yawing moment of inertia of the vehicle is I, the vehicle speed is V, the vehicle side slip angle is β, the yaw rate is r, the steering angle is δ, and the lateral action acting on the front wheel axis (front axis). The force (cornering force) is 2Y f , and the cornering force acting on the shaft (rear shaft) of the rear wheel is 2Y r . 2Y f is a cornering force for two front wheels, and 2Y r is a cornering force for two rear wheels. Also, in the range where the skid angle is very small, the cornering stiffness for the two front wheels is 2K f and the cornering stiffness for the two rear wheels is 2K r for the rising gradient (cornering stiffness) of the cornering force with respect to the skid angle. do. Further, the distance between the front axle and the rear axle (wheelbase) is l, the distance from the front axle to the center of gravity of the vehicle is l f , and the distance from the rear axle to the center of gravity of the vehicle is l r .
すると、車両の横運動の運動方程式は、次の式1により表すことができる。 Then, the equation of motion of the lateral motion of the vehicle can be expressed by the following equation 1.
横運動のうちのヨー運動の運動方程式は、次の式2により表すことができる。
The equation of motion of the yaw motion in the lateral motion can be expressed by the following
前後輪のそれぞれ1輪分コーナリングフォースFyf、Fyrは、前後輪のコーナリングスティフネスKf、Krと前後輪の横滑り角βに比例することから、次の式3により表すことができる。 Since the cornering forces F yf and F yr for each of the front and rear wheels are proportional to the cornering stiffness K f and Kr of the front and rear wheels and the side slip angle β of the front and rear wheels, they can be expressed by the following equation 3.
上記式3を、上記式1、式2にそれぞれ適用すると、次の式4、式5のようになる。
When the above formula 3 is applied to the
前輪の横滑り角βf、後輪の横滑り角βrは、次の式6のように表される。 The skid angle β f of the front wheels and the skid angle β r of the rear wheels are expressed by the following equation 6.
上記式6を、上記式4、式5のそれぞれに代入すると、次の式7、式8が得られる。 By substituting the above equation 6 into each of the above equations 4 and 5, the following equations 7 and 8 are obtained.
上記式7、式8を整理すると、下記式9で示すような行列表記の式で表すことができる。 By rearranging the above equations 7 and 8, it can be expressed by an equation of matrix notation as shown in the following equation 9.
上記式9の両辺をラプラス変換し、整理すると、次の式10のように表すことができる。
By Laplace transforming both sides of the above equation 9, and rearranging them, it can be expressed as the following
上記式10を変形すると、下記式11のようになる。なお、式11中、a11、a12、a21、a22、b11は、下記式12で表されるものである。
When the
操舵角δに対する横滑り角β、ヨーレートrの伝達関数は、上記式11に基づき、下記式13、式14のように表すことができる。 The transfer function of the skid angle β and the yaw rate r with respect to the steering angle δ can be expressed as the following equations 13 and 14 based on the above equation 11.
上記式13、式14中、両者に共通な固有振動数ωn、減衰係数ζは、下記式15、式16で表される。 In the above equations 13 and 14, the natural frequency ω n and the damping coefficient ζ common to both are expressed by the following equations 15 and 16.
上記式15、式16中、Aは、スタビリティファクタと呼ばれ、下記式17のように表される。 In the above formulas 15 and 16, A is called a stability factor and is expressed as the following formula 17.
上記式14中、Gδ
r(0)は、ヨーレートゲインであり、下記式18で表される。上記式13中、Gδ
β(0)は、横滑りゲインであり、下記式19で表される。上記式14中、Trは、ヨーレート一次進み時定数であり、下記式20で表される。上記式13中、Tβは、横滑り角一次進み時定数であり、下記式21で表される。
In the above equation 14, G δ r (0) is a yaw rate gain and is represented by the following equation 18. In the above equation 13, G δ β (0) is a skid gain and is expressed by the following equation 19. In the above equation 14, Tr is a yaw rate first-order advance time constant and is expressed by the following
上記式15~式21により算出される固有振動数ωn等は、レスポンスパラメータと呼ばれる指標である。 The natural frequency ω n or the like calculated by the above equations 15 to 21 is an index called a response parameter.
ところで、操舵極初期時(t→0)の車両運動は、上記式1に示したように、横滑り角βとヨーレートrとにより記述することができる。運転者がハンドルを切ったとき、車両の横運動を、自らの操舵角δの入力に応じて横滑り角βとヨーレートrとが合わさった複合的な応答として感じると考えられる。このため、運転者は、横運動を構成する横滑り角βとヨーレートrとを完全に分離して検出することはできないと想定される。すると、上記式13、式19、式20に示すように、横滑り角βの応答性指標としての車両の質量mを単体で取り出し、また、上記式14、式18、式21に示すように、ヨー応答の応答性指標としてのヨーイング慣性モーメントIを単体で取り出し、運転者が感じる複合的な応答を表すことは不可能と考えられる。
By the way, the vehicle motion at the initial stage of the steering pole (t → 0) can be described by the skid angle β and the yaw rate r as shown in the above equation 1. When the driver turns the steering wheel, it is considered that the lateral motion of the vehicle is felt as a complex response in which the skid angle β and the yaw rate r are combined according to the input of the steering angle δ. Therefore, it is assumed that the driver cannot completely separate and detect the side slip angle β and the yaw rate r that constitute the lateral motion. Then, as shown in the
上記式13、式14を参照すると、伝達関数の分母のラプラス演算子sの次数が2であることから、横滑り角β、ヨーレートrは、操舵角δに対し、2次分の1次応答遅れ系と考えることができる。1次応答遅れ系は、出力の位相が入力の位相より遅れることから、入力の操舵角δに対し、横滑り角βやヨーレートrが遅れて出力されることとなる。 Referring to the above equations 13 and 14, since the order of the Laplace operator s in the denominator of the transfer function is 2, the skid angle β and the yaw rate r are delayed in the first-order response of the second order with respect to the steering angle δ. It can be thought of as a system. In the primary response delay system, since the output phase is delayed from the input phase, the skid angle β and the yaw rate r are delayed with respect to the input steering angle δ.
上記式6を参照すると、操舵角δが入力された瞬間(操舵極初期時)においては、横滑り角βとヨーレートrが非常に小さいため、後輪の横滑り角βrは非常に小さくなり、後輪が発生する横力は、ほぼゼロに等しくなる。これに対し、前輪の横滑り角βfは、操舵と同時に発生する操舵角δを含む。このことから、操舵極初期時には、車両に加わるタイヤ横力は、前輪のみとなる。 Referring to the above equation 6, at the moment when the steering angle δ is input (at the initial stage of steering pole), the skid angle β and the yaw rate r are very small, so that the skid angle β r of the rear wheels becomes very small, and the rear wheel is rear. The lateral force generated by the ring is almost equal to zero. On the other hand, the side slip angle β f of the front wheels includes the steering angle δ generated at the same time as steering. For this reason, at the initial stage of steering, the tire lateral force applied to the vehicle is only the front wheels.
車両は、一般的に前輪が重心点より前方に存在する。すると、操舵極初期時において、前輪に対する撃心、すなわちその瞬間の回転の中心は、車両の前後方向を軸とするx軸上の重心点よりも後方に発生する。 In a vehicle, the front wheels are generally located in front of the center of gravity. Then, at the initial stage of the steering pole, the center of gravity of the front wheel, that is, the center of rotation at that moment, occurs behind the center of gravity on the x-axis about the front-rear direction of the vehicle.
図2を参照して、操舵極初期時の撃心の位置について説明する。撃心Cpと重心点Cgとの距離をxpとすると、撃心Cpにおいて、横速度v(=V×β)が発生し、横速度vと、ヨーレートrに腕の長さとなる距離xpを乗算した値とが釣り合う。この条件に基づき、上記式13、式14の伝達関数は、下記式22のように記載することができる。
With reference to FIG. 2, the position of the strike center at the initial stage of the steering pole will be described. Assuming that the distance between the center of gravity C p and the center of gravity C g is xp , a lateral velocity v (= V × β) is generated at the impact center C p , and the lateral velocity v and the yaw rate r are the arm lengths. It is balanced with the value obtained by multiplying the distance x p . Based on this condition, the transfer function of the above equations 13 and 14 can be described as the following
上記式22を用いて、ステップ入力1/sに対する撃心Cpと重心点Cgとの距離xpを計算すると、下記式23のように求められる。
When the distance x p between the center of gravity C p and the center of gravity C g with respect to the step input 1 / s is calculated using the
ステップ入力1/sに対する撃心Cpと重心点Cgとの距離xpの初期値xp(0+)は、ラプラス変換の原関数の初期値(t=0)を表す初期値の定理を用いて、下記式24により算出することができる。
The initial value x p (0 + ) of the distance x p between the strike center C p and the center of gravity point C g with respect to the step input 1 / s is the initial value theorem representing the initial value (t = 0) of the original function of the Laplace transform. Can be calculated by the following
ヨーイング慣性モーメントIの近似値は、非特許文献2に記載されている下記式25を利用することができる。
As the approximate value of the yawing moment of inertia I, the following
上記式24に上記式25を適用すると、距離xpは、下記式26のように表すことができる。
When the
上記式26を参照すると、撃心Cpは、重心点Cgから後方へlrの距離近辺にあることがわかる。これは、2つの後輪を繋ぐ後軸近辺にあることを示している。
With reference to the
一方、上記式14、式13に初期値の定理を適用し、ヨー角加速度および重心点横加速度の初期値を、下記式27、式28により計算することができる。
On the other hand, the initial value theorem can be applied to the above equations 14 and 13, and the initial values of the yaw angular acceleration and the lateral acceleration of the center of gravity can be calculated by the following
重心点Cgの横速度vの時間変化は、下記式29に示すようなものとなる。 The time change of the lateral velocity v of the center of gravity point C g is as shown in the following equation 29.
撃心Cpにおいては、横速度vとヨーレートrに腕の長さとなる距離xpを乗算した値とが釣り合うという条件に基づき、下記式30に示す関係が成立する。
In the strike center C p , the relationship shown in the following
上記式30に示す関係を、上記式29に適用すると、下記式31に示す関係が導き出される。
When the relationship shown in the
上記式31を参照すると、操舵極初期時に撃心を考慮すること自体が運動方程式から得られる初期値の条件を侵していないことがわかる。これは、上記式30に示す関係を適用しても、同じ結果が得られるからである。そこで、撃心を考慮し、2自由度の横滑り角βとヨーレートrを一元的に取り扱い、前輪横力を撃力とみなし、その撃力に対する応答性を評価することにする。ここでは、βとrを一元的に取り扱う際、rに集約するものとして説明する。
With reference to the
図3は、操舵極初期時の重心点Cg廻りの回転運動と重心点Cgの並進運動から撃心Cp廻りの運動を導出する考え方を示した図である。車両を剛体とし、剛体の運動を考える。剛体の運動は、剛体の重心点廻りの回転運動と、重心点の並進運動とにより構成される。並進運動は、剛体を構成する各点が同一方向に平行移動する運動(この場合では左右のいずれか一方に平行移動する運動)である。回転運動と並進運動が同時に発生する場合、回転運動と並進運動とを合成した合成運動となる。 FIG. 3 is a diagram showing the concept of deriving the motion around the center of gravity C p from the rotational motion around the center of gravity C g and the translational motion around the center of gravity C g at the initial stage of the steering pole. Let the vehicle be a rigid body, and consider the movement of the rigid body. The motion of a rigid body is composed of a rotational motion around the center of gravity of the rigid body and a translational motion of the center of gravity. The translational motion is a motion in which each point constituting the rigid body moves in parallel in the same direction (in this case, a motion in which the points move in parallel to either the left or right side). When rotational motion and translational motion occur at the same time, it is a synthetic motion that combines rotational motion and translational motion.
操舵極初期時では、上記したように、後軸の中央付近にある撃心廻りの回転に置き換えることができる。並進運動と回転運動とを共通に扱うことができる運動エネルギーの次元で考え、車両のヨーイング慣性モーメントI、ヨーレートrで表すと、回転の運動エネルギーKrotは、次の式32により表すことができる。
At the initial stage of the steering pole, it can be replaced with the rotation around the strike center near the center of the rear axle as described above. Considering the dimension of kinetic energy that can handle translational motion and rotational motion in common, and expressing the vehicle's moment of inertia I and yaw rate r, the rotational kinetic energy Krot can be expressed by the following
次に、重心点の並進運動の運動エネルギーKtranを考える。運動エネルギーKtranは、車両の質量mと、横速度vとを用いて、次の式33のように表される。なお、横速度vは、重心点から撃心までの距離xpとヨーレートrとを用い、v=xp×rで表され、撃心が後軸上近辺にあることから、距離xpは、重心点から後軸までの距離lrに置き換えることができる。 Next, consider the kinetic energy K tran of the translational motion of the center of gravity. The kinetic energy K tran is expressed by the following equation 33 using the mass m of the vehicle and the lateral velocity v. The lateral speed v is expressed by v = x p x r using the distance x p from the center of gravity to the center of gravity and the yaw rate r, and since the center of gravity is near the rear axis, the distance x p is , The distance from the center of gravity to the rear axis can be replaced with l r .
全運動エネルギーKtotは、回転の運動エネルギーKrotと、並進運動の運動エネルギーKtranとの和により算出することができることから、次の式34が導き出される。 Since the total kinetic energy K tot can be calculated by the sum of the rotational kinetic energy K rot and the translational kinetic energy K tran , the following equation 34 is derived.
ここで、撃心廻りに車両がヨーレートrで回転しているときの運動エネルギーを考えてみる。撃心が後軸上にあり、重心点から撃心までの距離xpが、重心点から後軸までの距離lrに等しいとして、撃心廻りの慣性モーメントIpを考える。重心点廻りのヨーイング慣性モーメントIが既知であるため、重心点を通る軸に平行で距離lrにある軸の慣性モーメント、すなわち撃心廻りの慣性モーメントIpは、平行軸の定理により、次の式35のように表すことができる。 Here, consider the kinetic energy when the vehicle is rotating at the yaw rate r around the strike center. Assuming that the center of gravity is on the rear axis and the distance x p from the center of gravity to the center of gravity is equal to the distance l r from the center of gravity to the rear axis, consider the moment of inertia I p around the center of gravity. Since the yawing moment of inertia I around the center of gravity is known, the moment of inertia of the axis parallel to the axis passing through the center of gravity and at a distance l r , that is, the moment of inertia I p around the center of gravity is determined by the parallel axis theorem. It can be expressed as the equation 35 of.
撃心廻りに車両がヨーレートrで回転しているときの運動エネルギーKrpは、撃心廻りの慣性モーメントIpと、ヨーレートrとを用いて、次の式36で表される。 The kinetic energy K rp when the vehicle is rotating at the yaw rate r around the strike center is expressed by the following equation 36 using the moment of inertia I p around the strike center and the yaw rate r.
上記式36で得られる運動エネルギーKrpは、上記式34で得られる全運動エネルギーKtotに等しくなる。このため、操舵極初期時の並進運動と回転運動は、撃心廻りの運動に置き換えることができる。撃心廻りの運動の発生しにくさは、撃心廻りの回転運動を持続しようとする回転の慣性の大きさ、すなわち撃心廻りの慣性モーメントIp相当の値で評価することができる。撃心廻りの慣性モーメントIpとせず、Ip相当の値としているのは、撃心を、略重心点から後軸までの距離lrの点に存在しているとして撃心廻りの慣性モーメントを考えているためであり、正確な撃心の位置における慣性モーメントではないからである。慣性モーメントIp相当の値が小さいほど、小さい運動エネルギーで回転させることができるので、操舵極初期時の操舵応答が良いとみることができる。 The kinetic energy K rp obtained by the above formula 36 is equal to the total kinetic energy K tot obtained by the above formula 34. Therefore, the translational motion and the rotational motion at the initial stage of the steering pole can be replaced with the motion around the strike center. The difficulty of generating the motion around the strike center can be evaluated by the magnitude of the inertia of the rotation that tries to maintain the rotational motion around the strike center, that is, the value corresponding to the moment of inertia Ip around the strike center. The moment of inertia around the center of gravity is not set to I p , but the value equivalent to I p . This is because they are thinking, not the moment of inertia at the exact position of the center of gravity. It can be considered that the smaller the value corresponding to the moment of inertia Ip , the better the steering response at the initial stage of the steering electrode because the rotation can be performed with a smaller kinetic energy.
撃心廻りの慣性モーメントIpを使用して評価する際、以下の点に留意する必要がある。図4は、操舵極初期時の撃心廻りの回転運動を説明する図である。説明を簡略化するため、図4では、操舵により前輪に撃力が作用し、その撃力による回転の中心である撃心Cpが後軸上にあると仮定している。 When evaluating using the moment of inertia Ip around the strike center, the following points should be noted. FIG. 4 is a diagram illustrating a rotational motion around the strike center at the initial stage of the steering pole. For the sake of brevity, it is assumed in FIG. 4 that a striking force acts on the front wheels by steering and that the striking center Cp , which is the center of rotation due to the striking force, is on the rear axle.
撃心廻りの回転の運動方程式は、上記式5に基づけば、下記式37で表すことができる。 The equation of motion of rotation around the strike center can be expressed by the following equation 37 based on the above equation 5.
上記式37に示した運動方程式は、固定軸廻りの振り子と同様の運動方程式である。ただし、振り子の場合は、復元力が働くが、この運動方程式では、復元項がないため、回転し続けることになる。したがって、撃心廻りにニュートンの法則を適用して車両横運動全般を記述するなどということはできない(限定なく車両の運動を表せるわけではない)。 The equation of motion shown in the above equation 37 is the same equation of motion as the pendulum around the fixed axis. However, in the case of a pendulum, a restoring force works, but in this equation of motion, there is no restoration term, so it will continue to rotate. Therefore, it is not possible to apply Newton's law around the strike heart to describe the overall lateral motion of the vehicle (it cannot express the motion of the vehicle without limitation).
乗用車等の車両は、操舵極初期時には前輪からしか力が入らない。このため、前輪からの撃力、撃心を考え、操舵極初期時の応答、動きやすさを示す指標として撃心廻りの慣性モーメントIpを採用することは無意味ではないと考えられる。 Vehicles such as passenger cars receive force only from the front wheels at the initial stage of steering. Therefore, considering the striking force from the front wheels and the striking center, it is not meaningless to adopt the moment of inertia Ip around the striking center as an index indicating the response at the initial stage of steering and the ease of movement.
上記式36に、上記式25を適用すると、次の式38のように表すことができる。
When the
上記式38中、車両の質量m、ホイールベースlには、車両に携帯しなければならない車検証やカタログ等に記載される値を用いることができる。また、車検証やカタログ等には、前軸荷重Wfと後軸荷重Wrも記載されている。このため、重心点から後軸までの距離lrは、前軸荷重Wfと後軸荷重Wrを用いて、下記式39により計算することができる。 In the above formula 38, for the mass m of the vehicle and the wheelbase l, the values described in the vehicle verification, the catalog, etc. that must be carried in the vehicle can be used. In addition, the front axle load W f and the rear axle load W r are also described in vehicle verifications and catalogs. Therefore, the distance l r from the center of gravity point to the rear axle can be calculated by the following equation 39 using the front axle load W f and the rear axle load W r .
これらのことから、車検証やカタログ等に記載の値を用いれば、上記式38から撃心廻りの慣性モーメントIpを簡単に計算することができ、専門知識がなくても操舵極初期時の応答を簡単に評価できる指標を得ることができる。 From these facts, if the values described in the vehicle verification and catalogs are used, the moment of inertia Ip around the strike center can be easily calculated from the above equation 38, and even without specialized knowledge, at the initial stage of steering. An index that can easily evaluate the response can be obtained.
実際に上記式38を用いて慣性モーメントIpを計算し、得られた指標の有用性について検証した結果を以下に示す。図5は、エンジンの位置の違いによる重心点廻りの慣性モーメントと撃心廻りの慣性モーメントの相違を説明する図である。車両は、質量mEのエンジンを除く質量mBの車体の重心点がホイールベースlの中央にあるものとする。車両は、エンジンの位置、駆動輪により分類され、エンジンがフロント(前軸上)、駆動輪が前輪のFF、エンジンがフロント、駆動輪が後輪のFR、エンジンがリア(後軸上)、駆動輪が後輪のRR、エンジンが前軸と後軸との間に位置し、駆動輪が後輪のミッドシップに分類される。ミッドシップのうち、エンジンがホイールベースの中央より前方に位置する車両は、フロントミッドシップに分類され、エンジンがホイールベースの中央より後方に位置する車両は、リアミッドシップに分類される。 The results of actually calculating the moment of inertia Ip using the above equation 38 and verifying the usefulness of the obtained index are shown below. FIG. 5 is a diagram illustrating the difference between the moment of inertia around the center of gravity and the moment of inertia around the center of gravity due to the difference in the position of the engine. It is assumed that the center of gravity of the vehicle body of mass m B excluding the engine of mass m E is in the center of the wheelbase l of the vehicle. Vehicles are classified according to the position of the engine and the drive wheels. The drive wheels are classified as rear wheel RR, the engine is located between the front and rear axles, and the drive wheels are classified as rear wheel midship. Of the midships, vehicles with the engine located in front of the center of the wheelbase are classified as front midships, and vehicles with the engine located behind the center of the wheelbase are classified as rear midships.
フロントミッドシップの場合、図5に示すように、重量物であるエンジンが前方に位置するため、車両全体の重心点が前方にx0だけずれる。このため、重心点を通る左右方向の軸(y0軸)は、x0ほど移動し、y軸となる。車両全体の重心点からエンジンまでの距離をxEとすると、車体を横から見たときのy軸回りのモーメントの釣り合いより、次の式40が成立する。 In the case of the front midship, as shown in FIG. 5, since the heavy engine is located in front, the center of gravity of the entire vehicle is shifted forward by x0 . Therefore, the axis in the left-right direction ( y0 axis) passing through the center of gravity moves by about x0 and becomes the y-axis. Assuming that the distance from the center of gravity of the entire vehicle to the engine is xE, the following equation 40 is established from the balance of the moments around the y-axis when the vehicle body is viewed from the side.
上記式40をx0について解くと、下記式41のようになる。 Solving the above equation 40 for x 0 gives the following equation 41.
ここで、エンジンの慣性モーメントをIEとし、車体の慣性モーメントをIBとすると、平行軸の定理より、車両全体の重心点廻りの慣性モーメントI0は、下記式42のように表すことができる。 Here, assuming that the moment of inertia of the engine is IE and the moment of inertia of the vehicle body is IB, the moment of inertia I 0 around the center of gravity of the entire vehicle can be expressed by the following equation 42 according to the parallel axis theorem. can.
図5に示すエンジンを重心点より後方に搭載するリアミッドシップの場合も、上記と同様にして、車両全体の重心点廻りの慣性モーメントを計算することができる。これらの計算では、エンジンの質量が同じで、同じ距離だけずらした場合、フロントミッドシップと、リアミッドシップとは同じ結果となる。運転者は、フロントミッドシップと、リアミッドシップでは操舵極初期時の応答、すなわち動きやすさに違いを感じる(例えば、モーターファン・イラストレーテッド、Vol.94 ミッドシップの戦闘力、フロントミッドシップの優位性pp.52-55 ISBN:9784779622205を参照されたい。)が、同じ結果では運転者が感じる応答とは合致しないこととなる。 In the case of the rear midship in which the engine shown in FIG. 5 is mounted behind the center of gravity point, the moment of inertia around the center of gravity point of the entire vehicle can be calculated in the same manner as described above. In these calculations, if the engine mass is the same and the engine is shifted by the same distance, the front midship and the rear midship will have the same result. The driver feels a difference in the response at the initial stage of steering, that is, the ease of movement between the front midship and the rear midship (for example, motor fan illustrated, Vol.94 midship combat power, front midship superiority pp. See .52-55 ISBN: 9784779622205), but the same result would not match the response felt by the driver.
フロントミッドシップにつき、撃心廻りの慣性モーメントIp相当の値IiFMを、次の式43により計算する。 For the front midship, the value I iFM corresponding to the moment of inertia I p around the strike center is calculated by the following equation 43.
リアミッドシップにつき、撃心廻りの慣性モーメントIp相当の値IiRMを、次の式44により計算する。 For the rear midship, the value I iRM corresponding to the moment of inertia I p around the strike center is calculated by the following equation 44.
上記式43、式44を参照すると、リアミッドシップの値が、フロントミッドシップの値より小さくなり、上記式42から得られる従来の重心点廻りの慣性モーメントのみでは評価することができなかった運転者の操舵極初期時の応答評価に対し、合理的な指標となることが分かった。 With reference to the above equations 43 and 44, the value of the rear midship is smaller than the value of the front midship, and the driver's value cannot be evaluated only by the conventional moment of inertia around the center of gravity obtained from the above equation 42. It was found to be a rational index for the response evaluation at the initial stage of the steering pole.
なお、車両全体の質量は、エンジンの質量と車体の質量の合計であり、フロントミッドシップとリアミッドシップの両方が同じ質量であることに注意を要する。重心点廻りのヨーイング慣性モーメントを使用した従来の評価手法では、このようにフロントミッドシップとリアミッドシップの両方が同じ質量である場合、重心点廻りのヨーイング慣性モーメントも同じ値となるので、操舵極初期時の応答評価を適切に行うことはできない。 It should be noted that the mass of the entire vehicle is the sum of the mass of the engine and the mass of the vehicle body, and both the front midship and the rear midship have the same mass. In the conventional evaluation method using the yawing moment of inertia around the center of gravity, when both the front midship and the rear midship have the same mass, the yawing moment of inertia around the center of gravity also has the same value. The response evaluation of the time cannot be performed properly.
図6は、前後輪の荷重配分の違いによる重心点廻りの慣性モーメントに相当する値と撃心廻りの慣性モーメントに相当する値との関係を示した図である。図6に示す各慣性モーメント相当の値は、車検証やカタログ等から得られるデータに基づき、上記式25および上記式38を用いて計算した。特に、特徴的な3台の車両A、B、Cを取り上げ、それらについて評価を行った。図6中の各結果の値は、前輪荷重と後輪荷重の比が異なる車両について計算した結果の値である。各値は、前輪荷重と後輪荷重の比を各比率にした場合の値である。車両A、B、Cの諸元を、図7に示す。
FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the value corresponding to the moment of inertia around the center of gravity and the value corresponding to the moment of inertia around the center of gravity due to the difference in the load distribution of the front and rear wheels. The values corresponding to each moment of inertia shown in FIG. 6 were calculated using the
車両の諸元は、車両の性能、性質、形状等を構成する個々の要素の仕様やデータであり、車両の質量(kg)、ホイールベース(mm)、前輪荷重(%)、後輪荷重(%)等が挙げられる。図7には、これらのデータを基に計算した重心点から前軸までの距離lf(m)、重心点から後軸までの距離lr(m)、重心点廻りの慣性モーメントI(kg・m2)、撃心廻りの慣性モーメント(kg・m2)、その比率が含まれている。 The specifications of the vehicle are the specifications and data of the individual elements that make up the performance, properties, shape, etc. of the vehicle, and are the mass (kg), wheelbase (mm), front wheel load (%), and rear wheel load (%) of the vehicle. %) And so on. In FIG. 7, the distance from the center of gravity point to the front axis l f (m), the distance from the center of gravity point to the rear axis l r (m), and the moment of inertia I (kg) around the center of gravity point calculated based on these data.・ M 2 ), moment of inertia around the center of gravity (kg ・ m 2 ), and its ratio are included.
車両Aは、後輪荷重に比較して前輪荷重が大きいフロントヘビーな軽量FF車両である。車両Bは、前輪荷重と後輪荷重が同じフロントミッドシップの軽量FR車両である。車両Cは、前輪荷重に比較して後輪荷重が大きいリアヘビーの中重量RR車両である。 The vehicle A is a front-heavy lightweight FF vehicle in which the front wheel load is larger than the rear wheel load. Vehicle B is a lightweight FR vehicle with a front midship that has the same front wheel load and rear wheel load. The vehicle C is a rear heavy medium-weight RR vehicle in which the rear wheel load is larger than the front wheel load.
車両A~Cを比較すると、重心点廻りの慣性モーメントIは、車両Aが最も小さく、車両Cが最も大きい。また、車両Bの重心点廻りの慣性モーメントIは、車両Aの重心点廻りの慣性モーメントIに近く、重心点廻りの慣性モーメントIだけで比較すれば、車両A、Bは評価が拮抗して高く、車両Cは評価が低くなる。 Comparing the vehicles A to C, the moment of inertia I around the center of gravity is the smallest in the vehicle A and the largest in the vehicle C. Further, the moment of inertia I around the center of gravity of the vehicle B is close to the moment of inertia I around the center of gravity of the vehicle A, and if only the moment of inertia I around the center of gravity is compared, the evaluations of the vehicles A and B are in competition. High, vehicle C has a low rating.
しかしながら、実際に運転者が乗った感覚(一般的・主観的な評価)では、車両Aより車両Bの方が高い評価となり、車両Bと車両Cとでは拮抗した評価となる。ちなみに、車両Cは、独特なハンドリングが高く評価されることが多い、欧州車両である。 However, in terms of the actual feeling of the driver riding (general / subjective evaluation), the vehicle B has a higher evaluation than the vehicle A, and the vehicle B and the vehicle C have a competitive evaluation. By the way, the vehicle C is a European vehicle whose unique handling is often highly evaluated.
そこで、車両A~Cの撃心廻りの慣性モーメントIpを参照してみると、車両Cが最も小さく、車両Bは車両Cに拮抗し、車両Aが最も大きくなっている。これは、上記の一般的・主観的な評価にほぼ合致している。このことから、上記式38で示される撃心廻りの慣性モーメントIpは、操舵極初期時の応答評価の指標として有効であることを見出すことができた。 Therefore, when referring to the moment of inertia Ip around the strike center of the vehicles A to C, the vehicle C is the smallest, the vehicle B antagonizes the vehicle C, and the vehicle A is the largest. This is almost in line with the above general and subjective evaluation. From this, it was found that the moment of inertia Ip around the strike center represented by the above equation 38 is effective as an index for response evaluation at the initial stage of the steering pole.
図8は、変速機の位置による撃心廻りの慣性モーメントの違いを説明する図である。後輪を駆動するFR(フロントエンジン・リア駆動)車両では、前方にあるエンジンが発生させた力学的エネルギー(回転エネルギー)を変速機(トランスミッション)で回転速度の比率を変え、動力として、後軸に設けられる差動歯車装置(デファレンシャル・ギア)へプロペラシャフトを介して伝達する。デファレンシャル・ギアは、動力を左右のタイヤに振り分ける。 FIG. 8 is a diagram illustrating a difference in the moment of inertia around the strike center depending on the position of the transmission. In an FR (front engine / rear drive) vehicle that drives the rear wheels, the mechanical energy (rotational energy) generated by the engine in front is used by the transmission to change the ratio of the rotational speed, and the rear axle is used as power. It is transmitted to the differential gear device (differential gear) provided in the above via the propeller shaft. The differential gear distributes power to the left and right tires.
通常のトランスミッション車両は、図8(a)に示すように、重量物であるエンジンとトランスミッションとが一体として構成されるため、前輪側の重量比率が高くなる。車両の操縦性や運動性能を向上させるためには、重心を下げ、重量物を車両の中心に集めるか、車両前後の重量のバランスをとることが効果的である。そこで、近年では、図8(b)に示すように、重量物であるエンジンとトランスミッションを分離し、トランスミッションを後軸側へ配置したトランスアスクルを採用する車両が増えてきている。トランスアスクル車両は、エンジンとトランスミッションとを分離し、トランスミッションとデファレンシャル・ギアを一体化した車両である。 As shown in FIG. 8A, in a normal transmission vehicle, the heavy engine and the transmission are integrally configured, so that the weight ratio on the front wheel side is high. In order to improve the maneuverability and maneuverability of the vehicle, it is effective to lower the center of gravity, collect heavy objects in the center of the vehicle, or balance the weight in front of and behind the vehicle. Therefore, in recent years, as shown in FIG. 8B, an increasing number of vehicles have adopted a trans-axle in which a heavy engine and a transmission are separated and the transmission is arranged on the rear axle side. A trans-askle vehicle is a vehicle in which the engine and transmission are separated and the transmission and differential gear are integrated.
図8(a)に示す通常のトランスミッション車両では、フロントミッドシップの場合、前軸と重心点との間にエンジンがあり、重心点とエンジンとの間にトランスミッションがある。このため、トランスミッションは、重心点から比較的近い位置にある。一方、図8(b)に示すトランスアスクル車両では、トランスミッションが後軸のデファレンシャル・ギアと一体化した構成であるため、通常のトランスミッション車両に比較してトランスミッションが重心点から遠い位置に配置されることになる。 In the normal transmission vehicle shown in FIG. 8A, in the case of the front midship, the engine is located between the front axle and the center of gravity point, and the transmission is located between the center of gravity point and the engine. Therefore, the transmission is relatively close to the center of gravity. On the other hand, in the transmission vehicle shown in FIG. 8B, since the transmission is integrated with the differential gear of the rear axle, the transmission is arranged at a position farther from the center of gravity than in a normal transmission vehicle. It will be.
重量物であるトランスミッションが重心点から遠い位置に配置されると、重心点廻りの慣性モーメントIが大きくなるため、図8(b)に示すトランスアスクル車両の方が、図8(a)に示す通常のトランスミッション車両より、重心点廻りの慣性モーメントIが大きくなる。 When the transmission, which is a heavy object, is arranged at a position far from the center of gravity point, the moment of inertia I around the center of gravity point becomes large. Therefore, the trans-axle vehicle shown in FIG. 8 (b) is shown in FIG. 8 (a). The moment of inertia I around the center of gravity is larger than that of a normal transmission vehicle.
図8(b)に示すトランスアスクル車両では、重量物であるトランスミッションが撃心のある後軸上近辺に配置されるため、撃心を中心とした回転では、後軸から遠い位置にトランスミッションがある、図8(a)に示す通常のトランスミッション車両に比較して、回転しやすくなる。したがって、撃心廻りの慣性モーメントIpは、図8(b)に示すトランスアスクル車両の方が小さくなる。 In the trans-axle vehicle shown in FIG. 8 (b), the transmission, which is a heavy object, is arranged near the rear axle where the impact center is located. Therefore, in the rotation centered on the impact center, the transmission is located far from the rear axle. , Compared with the normal transmission vehicle shown in FIG. 8 (a), it becomes easier to rotate. Therefore, the moment of inertia Ip around the strike center is smaller in the trans-askle vehicle shown in FIG. 8 (b).
撃心廻りの慣性モーメントIpが小さいことは、小さな力で車首が撃心を中心として回転し、操舵極初期時の応答性が良いことを示す。運転者の感覚ではあるが、特に運動性能に特化した高性能FR車両にトランスアスクル方式が採用されているのは、撃心廻りの慣性モーメントIpが小さいことと関係しているものと考えられる。最新の電気自動車においても、リアモーター、リア駆動となる傾向があり、これも、撃心廻りの慣性モーメントIpが小さいことと関係しているものと考えられる。 The fact that the moment of inertia I p around the strike center is small indicates that the nose rotates around the strike center with a small force and the responsiveness at the initial stage of the steering pole is good. Although it is a driver's feeling, the fact that the trans-askle method is adopted for high-performance FR vehicles that specialize in kinetic performance is thought to be related to the small moment of inertia Ip around the strike center. Be done. Even in the latest electric vehicles, there is a tendency to use a rear motor and a rear drive, which is also considered to be related to the small moment of inertia Ip around the strike center.
以上のことから、車両の操舵極初期時の応答を評価する場合、車両の質量m、重心点廻りのヨーイング慣性モーメントIだけでは適切に評価することができないことから、撃心廻りの慣性モーメントIpを導入し、撃心廻りの慣性モーメントIpを使用することで、適切な評価を行うことができる。 From the above, when evaluating the response at the initial stage of steering of the vehicle, the moment of inertia I around the center of gravity cannot be properly evaluated only by the mass m of the vehicle and the yawing moment of inertia I around the center of gravity. Appropriate evaluation can be performed by introducing p and using the moment of inertia I p around the center of gravity.
撃心廻りの慣性モーメントIpの算出方法を、以下にまとめる。車両の質量m、ホイールベースl、前後輪の荷重配分(Wf:Wr)は、車検証やカタログ等のデータから取得することができる。そこで、重心点廻りの慣性モーメントIが既知か否かにより、いずれの方法を採用するかを決定することができる。 The calculation method of the moment of inertia Ip around the strike center is summarized below. The mass m of the vehicle, the wheelbase l, and the load distribution of the front and rear wheels ( WF : Wr ) can be obtained from data such as vehicle verification and catalogs. Therefore, it is possible to determine which method to adopt depending on whether or not the moment of inertia I around the center of gravity is known.
重心点廻りの慣性モーメントIが既知である場合、前軸から重心点までの間の距離lf、重心点から後軸までの間の距離lrは、下記式45により算出される。 When the moment of inertia I around the center of gravity point is known, the distance l f between the front axis and the center of gravity point and the distance l r between the center of gravity point and the rear axis are calculated by the following equation 45.
上記式45により算出された距離lf、lrを用いて、車両の撃心廻りの慣性モーメントIpは、下記式46により算出される。 Using the distances l f and l r calculated by the above formula 45, the moment of inertia I p around the strike center of the vehicle is calculated by the following formula 46.
なお、上記式46は、重心点から撃心までの距離を、重心点から後輪の軸までの距離lrとした式であるが、重心点廻りの慣性モーメントIが既知の場合、上記式45から距離lfを算出し、上記式26に代入して、重心点から撃心までの距離をI/(mlf)として算出することができる。このため、車両の撃心廻りの慣性モーメントIpは、上記式46の距離lrに代えて、距離I/(mlf)を用いて計算することができる。
The above formula 46 is a formula in which the distance from the center of gravity to the center of gravity is the distance lr from the center of gravity to the axis of the rear wheel. However, when the moment of inertia I around the center of gravity is known, the above formula is used. The distance l f can be calculated from 45 and substituted into the
重心点廻りの慣性モーメントIが既知でない場合、上記式45により距離lrを算出する。車両の撃心廻りの慣性モーメントIpは、算出された距離lrを用いて、下記式47により算出される。 If the moment of inertia I around the center of gravity is not known, the distance lr is calculated by the above equation 45. The moment of inertia Ip around the strike center of the vehicle is calculated by the following equation 47 using the calculated distance lr .
以上のようにして、車両の操舵極初期時の応答を評価するための指標を提供することができるが、その指標を算出するためのシステムの構成例を、図9に示す。指標算出システムは、例えばPC等の情報処理装置により構成することができる。情報処理装置10は、一般的なコンピュータであり、CPU(Central Processing Unit)20と、ROM(Read Only Memory)21と、RAM(Random Access Memory)22と、HDD(Hard Disk Drive)23と、入出力I/F24と、通信I/F25と、バス26と、入力装置27と、表示装置28とを備える。情報処理装置10は、DVD-RW(Digital Versatile Disk Rewritable)ドライブ、メディアI/F、マイク、スピーカ等を備えていてもよい。
As described above, an index for evaluating the response at the initial stage of steering of the vehicle can be provided, and an example of a system configuration for calculating the index is shown in FIG. The index calculation system can be configured by, for example, an information processing device such as a PC. The
CPU20は、情報処理装置10全体の動作を制御する。ROM21は、CPU20の駆動に用いられるプログラムを記憶する。RAM22は、CPU20の作業領域を提供する。HDD23は、各種のプログラムやデータを記憶する。
The
入出力I/F24は、入力装置27や表示装置28を接続するためのインターフェースである。入力装置27は、マウスやキーボード等の各種の指示、文字や数字等を入力する装置である。表示装置28は、ディスプレイ等のカーソル、ポインタ、メニュー、文字や数字、画像等を表示する装置である。
The input / output I /
通信I/F25は、ネットワーク12を利用してデータを通信するためのインターフェースである。バス26は、CPU20等の各構成要素を電気的に接続するためのアドレスバスやデータバス等である。
The communication I /
図10は、情報処理装置10の機能構成の一例を示したブロック図である。情報処理装置10が備える各機能は、CPU20等の処理回路により実現することができる。なお、処理回路は、プログラムにより各機能を実行するようにプログラミングされたプロセッサ、各機能を実行するように設計されたASIC(Application Specific Integrated Circuit)、DSP(Digital Signal Processor)、FPGA(Field Programmable Gate Array)等を含むものとする。
FIG. 10 is a block diagram showing an example of the functional configuration of the
情報処理装置10は、入力受付部30と、演算部31と、制御部32とを含む。入力受付部30は、車検証やカタログ等のデータである、車両の質量mと、ホイールベースlと、前後輪の荷重配分Wf、Wrの入力を受け付ける。なお、重心点廻りの慣性モーメントIが既知である場合、入力受付部30は、重心点廻りの慣性モーメントIの入力も受け付けることができる。
The
演算部31は、入力受付部30が重心点廻りの慣性モーメントIの入力を受け付けたか否かを判断する。受け付けた場合、演算部31は、重心点から後軸までの距離lrを、上記式45により算出する。なお、重心点から撃心までの距離を上記のI/(mlf)により算出してもよい。そして、演算部31は、撃心廻りの慣性モーメントIpを、上記式46により算出する。一方、受け付けていない場合、演算部31は、重心点から後軸までの距離lrを、上記式45により算出する。そして、演算部31は、撃心廻りの慣性モーメントIpを、上記式47により算出する。
The
制御部32は、演算部31が算出した撃心廻りの慣性モーメントIpに基づき、車両の操舵極初期時の応答を評価し、評価結果をディスプレイ等の表示部に表示させる。制御部32は、演算部31が他に算出した他の車両の撃心廻りの慣性モーメントIpと比較し、その大小により応答性が良いか、悪いかを評価することができる。これにより、FF、FRのフロントミッドシップ、RR等の駆動方式が異なる車両における操舵極初期時の応答や、同じ駆動方式の車両間の操舵極初期時の応答を評価することができる。
The
制御部32は、このような評価を容易にするため、図7に示したようなグラフを作成し、表示部に表示させてもよい。情報処理装置は、このようなグラフの作成や表示部への表示のために、算出した各撃心廻りの慣性モーメントIpを、車両を識別するための車両識別情報と関連付けて記憶する記憶部を備えることができる。車両識別情報としては、車検証やカタログ等に記載の車名を挙げることができる。
In order to facilitate such evaluation, the
図11は、指標算出システムにより実行される処理の一例を示したフローチャートである。この処理は、ステップ100から開始し、ステップ101では、車検証やカタログ等のデータの入力を受け付ける。入力されるデータは、車両の質量m、ホイールベースl、前後輪の荷重配分Wf、Wrを少なくとも含む。なお、予めこれらのデータを車名に関連付けて記憶しておき、車名の入力を受け付け、入力された車名に基づき、これらのデータを取得してもよい。 FIG. 11 is a flowchart showing an example of the processing executed by the index calculation system. This process starts from step 100, and in step 101, input of data such as vehicle verification and a catalog is accepted. The input data includes at least the mass m of the vehicle, the wheelbase l, the load distribution W f of the front and rear wheels, and W r . It should be noted that these data may be stored in association with the vehicle name in advance, the input of the vehicle name may be accepted, and these data may be acquired based on the input vehicle name.
ステップ102では、重心点廻りの慣性モーメントIの入力を受け付けたか否かを判断する。受け付けた場合、ステップ103へ進み、入力されたデータのうち、ホイールベースl、前後輪の荷重配分Wf、Wrを用い、上記式45により、重心点から後軸までの距離lrを算出する。そして、ステップ104で、車両の質量mと、重心点廻りの慣性モーメントIと、算出された距離lrとを用い、上記式46により、撃心廻りの慣性モーメントIpを算出する。 In step 102, it is determined whether or not the input of the moment of inertia I around the center of gravity is accepted. If accepted, the process proceeds to step 103, and the distance l r from the center of gravity to the rear axle is calculated by the above equation 45 using the wheelbase l, the load distribution W f of the front and rear wheels, and W r among the input data. do. Then, in step 104, the moment of inertia I p around the center of gravity is calculated by the above equation 46 using the mass m of the vehicle, the moment of inertia I around the center of gravity, and the calculated distance l r .
一方、ステップ102において、重心点廻りの慣性モーメントIの入力を受け付けていない場合、入力されたデータのうち、ホイールベースl、前後輪の荷重配分Wf、Wrを用い、上記式45により、重心点から後軸までの距離lrを算出する。そして、ステップ106で、車両の質量mと、ホイールベースlと、算出された距離lrとを用い、上記式47により、撃心廻りの慣性モーメントIpを算出する。 On the other hand, when the input of the moment of inertia I around the center of gravity is not accepted in step 102, the wheelbase l, the load distributions W f and W r of the front and rear wheels are used among the input data, and the above equation 45 is used. Calculate the distance lr from the center of gravity to the rear axle. Then, in step 106, the moment of inertia Ip around the strike center is calculated by the above equation 47 using the mass m of the vehicle, the wheelbase l, and the calculated distance lr .
ステップ107では、算出した撃心廻りの慣性モーメントIpに基づき、車両の操舵極初期時の応答を評価し、その評価結果を表示する。評価結果は、例えば「車両Aより小さい撃心廻りの慣性モーメントIpであるため、車両Aより操舵極初期時の応答性が良好である。」等である。これは一例であるので、評価結果はこれに限られるものではない。評価結果の表示後、ステップ108へ進み、この処理を終了する。 In step 107, the response at the initial stage of the steering pole of the vehicle is evaluated based on the calculated moment of inertia Ip around the strike center, and the evaluation result is displayed. The evaluation result is, for example, "Because the moment of inertia Ip around the strike center is smaller than that of the vehicle A, the responsiveness at the initial stage of the steering pole is better than that of the vehicle A." Since this is an example, the evaluation results are not limited to this. After displaying the evaluation result, the process proceeds to step 108 to end this process.
以上の説明したように、操舵極初期時の応答を評価するための指標を算出し、提供することができる。この指標の提供により、車両の運動性能を最適化することができる。 As described above, it is possible to calculate and provide an index for evaluating the response at the initial stage of the steering electrode. By providing this index, the kinetic performance of the vehicle can be optimized.
これまで本発明の指標算出システムおよびプログラムについて上述した実施形態をもって詳細に説明してきたが、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、他の実施形態や、追加、変更、削除など、当業者が想到することができる範囲内で変更することができ、いずれの態様においても本発明の作用・効果を奏する限り、本発明の範囲に含まれるものである。 Although the index calculation system and the program of the present invention have been described in detail with the above-described embodiments, the present invention is not limited to the above-mentioned embodiments, and other embodiments, additions, changes, and deletions are made. Such as, can be changed within the range that can be conceived by those skilled in the art, and is included in the scope of the present invention as long as the action / effect of the present invention is exhibited in any of the embodiments.
10…情報処理装置
20…CPU
21…ROM
22…RAM
23…HDD
24…入出力I/F
25…通信I/F
26…バス
27…入力装置
28…表示装置
30…入力受付部
31…演算部
32…制御部
10 ...
21 ... ROM
22 ... RAM
23 ... HDD
24 ... Input / output I / F
25 ... Communication I / F
26 ...
Claims (6)
少なくとも、前記車両の質量mと、前記車両の前後輪の荷重配分(Wf:Wr)と、前記車両の前輪の軸と後輪の軸との間の距離lとの入力を受け付ける入力受付手段と、
入力された前記質量mと前記荷重配分(Wf:Wr)と前記距離lとに基づき、前記車両の操舵極初期に前記前輪に作用する横力に対する撃心廻りのヨーイング慣性モーメントに相当する値を指標として算出する演算手段と
を含む、指標算出システム。 It is a system that calculates an index for evaluating the response at the initial stage of steering of the vehicle.
Input reception that accepts input of at least the mass m of the vehicle, the load distribution ( WF : Wr ) of the front and rear wheels of the vehicle, and the distance l between the axles of the front wheels and the axles of the rear wheels of the vehicle. Means and
Based on the input mass m, the load distribution (W f : W r ), and the distance l, it corresponds to the yawing moment of inertia around the strike center with respect to the lateral force acting on the front wheels at the initial stage of the steering pole of the vehicle. An index calculation system including a calculation means for calculating a value as an index.
前記入力受付手段が、前記質量と前記荷重配分と前記距離とに加えて、少なくとも1つの車両識別情報の入力を受け付け、前記演算手段が、前記質量と前記荷重配分と前記距離とに基づき、指標を算出した後、前記記憶手段から前記少なくとも1つの車両識別情報に関連付けられた少なくとも1つの指標を取得し、取得した少なくとも1つの指標と算出した指標とを比較することにより、前記車両の操舵極初期時の応答を評価する制御手段と
を含む、請求項1~4のいずれか1項に記載の指標算出システム。 A storage means for storing each of the vehicle identification information for identifying one or more vehicles in association with each index calculated for each vehicle.
The input receiving means receives input of at least one vehicle identification information in addition to the mass, the load distribution, and the distance, and the calculation means receives an index based on the mass, the load distribution, and the distance. After calculating, at least one index associated with the at least one vehicle identification information is acquired from the storage means, and the acquired at least one index is compared with the calculated index to steer the vehicle. The index calculation system according to any one of claims 1 to 4, which includes a control means for evaluating an initial response.
少なくとも、前記車両の質量mと、前記車両の前後輪の荷重配分(Wf:Wr)と、前記車両の前輪の軸と後輪の軸との間の距離lとの入力を受け付けるステップと、
入力された前記質量mと前記荷重配分(Wf:Wr)と前記距離lとに基づき、前記車両の操舵極初期に前記前輪に作用する横力に対する撃心廻りのヨーイング慣性モーメントに相当する値を指標として算出するステップと
を実行させる、プログラム。 It is a program for causing a computer to execute a process of calculating an index for evaluating the response at the initial stage of steering of a vehicle.
At least a step of accepting inputs of the mass m of the vehicle, the load distribution ( WF : Wr ) of the front and rear wheels of the vehicle, and the distance l between the axles of the front wheels and the axles of the rear wheels of the vehicle. ,
Based on the input mass m, the load distribution (W f : W r ), and the distance l, it corresponds to the yawing moment of inertia around the strike center with respect to the lateral force acting on the front wheels at the initial stage of the steering pole of the vehicle. A program that executes a step of calculating a value as an index.
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