JP5045244B2 - Tire behavior calculation method - Google Patents

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本発明は、車両旋回時のタイヤ挙動を演算するためのタイヤ挙動演算方法に関する。   The present invention relates to a tire behavior calculation method for calculating tire behavior when a vehicle turns.

車両操舵装置においては一般に、運転者によりステアリングホイールの操舵が行われると、ステアリングシャフトの回転運動がラックバーの直線運動に変換される。その操舵力は、ラックバーを介してナックルアームに伝達され、それによりナックルアームがキングピン回りに回動して操舵輪の転舵が行われる(たとえば特許文献1参照)。ナックルアームは、アッパアームやロアアームなどによって車体に連結されている。アッパアームやロアアームは、たとえば内端側にてゴムブッシュを介して車体の一部に連結され、外端側にてボールジョイントを介してナックルアームに連結される。   Generally, in a vehicle steering apparatus, when the steering wheel is steered by a driver, the rotational motion of the steering shaft is converted into the linear motion of the rack bar. The steering force is transmitted to the knuckle arm via the rack bar, whereby the knuckle arm rotates around the kingpin and the steered wheels are steered (see, for example, Patent Document 1). The knuckle arm is connected to the vehicle body by an upper arm or a lower arm. For example, the upper arm and the lower arm are connected to a part of the vehicle body via a rubber bush on the inner end side, and are connected to the knuckle arm via a ball joint on the outer end side.

このような車両操舵装置においてタイヤの切れ角等のタイヤ挙動を演算する際には、一般に、操舵輪を支持するサスペンション装置の諸元に基づいた演算処理が行われる。このようなタイヤ挙動を演算可能な機構解析ソフトも一般に市販されている。
特開2006−103390号公報
In calculating the tire behavior such as the tire turning angle in such a vehicle steering apparatus, generally, an arithmetic processing based on the specifications of the suspension apparatus that supports the steered wheels is performed. Mechanism analysis software capable of calculating such tire behavior is also generally available on the market.
JP 2006-103390 A

しかしながら、従来のタイヤ挙動の演算処理においては一般に、たとえばタイヤと路面との間に発生する力など、タイヤに作用する力やモーメント(以下、「タイヤ発生力」ともいう)を詳細に考慮した演算はなされていない。このため、たとえば車両旋回時のタイヤ挙動について演算した場合、実測値との整合がとれないことがあった。   However, in the conventional tire behavior calculation processing, generally, for example, calculation that takes into account the force and moment acting on the tire (hereinafter also referred to as “tire generation force”) such as the force generated between the tire and the road surface. Has not been made. For this reason, for example, when the tire behavior at the time of turning of the vehicle is calculated, it may not be consistent with the actual measurement value.

本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、車両旋回時において実測値と整合がとれるタイヤ挙動の高精度な演算方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to provide a highly accurate calculation method for tire behavior that can be matched with actual measurement values when the vehicle turns.

上記課題を解決するために、本発明のある態様は、車両旋回時のタイヤ挙動を演算するためのタイヤ挙動演算方法において、初期入力情報に基づいてタイヤ挙動を演算するタイヤ挙動初期値演算工程と、演算されたタイヤ挙動からタイヤ発生力を演算するタイヤ発生力演算工程と、演算されたタイヤ発生力に基づいてタイヤ挙動を演算するタイヤ挙動演算工程と、タイヤ発生力演算工程とタイヤ挙動演算工程とを繰り返し実行する過程で、タイヤ挙動の収束の有無を判定する収束判定工程と、タイヤ挙動が収束したと判定されたときに、その収束値をタイヤ挙動の演算結果として出力する演算値出力工程と、を備える。   In order to solve the above-described problem, an aspect of the present invention provides a tire behavior calculation method for calculating tire behavior at the time of turning of a vehicle, a tire behavior initial value calculation step of calculating tire behavior based on initial input information, and A tire generation force calculation step for calculating tire generation force from the calculated tire behavior, a tire behavior calculation step for calculating tire behavior based on the calculated tire generation force, a tire generation force calculation step and a tire behavior calculation step In the process of repeatedly executing, a convergence determination step for determining whether the tire behavior has converged, and a calculation value output step for outputting the convergence value as a tire behavior calculation result when it is determined that the tire behavior has converged And comprising.

ここでいう「タイヤ挙動」とは、車両旋回時における操舵輪の動作に関わる各種パラメータを対象とすることができ、たとえば操舵輪の位置、姿勢(角度)、それらの変化量等が含まれ得る。たとえば、操舵輪のキャンバ角、トー角(切れ角)等であってもよい。この態様では、タイヤ挙動およびタイヤ発生力の演算過程において、一方が算出されると他方にフィードバックされて演算処理が繰り返される。タイヤ挙動の演算当初には初期入力情報が入力される。この「初期入力情報」は、たとえばタイヤ発生力の仮の値として予め設定しておくことができる。   Here, “tire behavior” can target various parameters related to the operation of the steered wheels when the vehicle is turning, and can include, for example, the position, posture (angle) of the steered wheels, and the amount of change thereof. . For example, the camber angle of a steering wheel, a toe angle (cutting angle), etc. may be sufficient. In this aspect, when one is calculated in the calculation process of the tire behavior and the tire generated force, the calculation process is repeated by feeding back to the other. Initial input information is input at the beginning of the calculation of the tire behavior. This “initial input information” can be set in advance, for example, as a temporary value of the tire generating force.

この態様によれば、タイヤ発生力とタイヤ挙動とが繰り返し演算され、その収束値がタイヤ挙動の演算結果として出力される。すなわち、タイヤ発生力およびタイヤ挙動の各演算処理において各演算結果が互いにフィードバックされ、この繰り返し演算の過程でタイヤに加わる力がつり合い、各演算値が収束していく。ここでは、タイヤ挙動の演算にタイヤ発生力が考慮され、しかも収束後の安定した演算結果を得るので、実測値との整合性も高くなる。   According to this aspect, the tire generation force and the tire behavior are repeatedly calculated, and the convergence value is output as the calculation result of the tire behavior. That is, each calculation result is fed back to each other in each calculation process of the tire generation force and the tire behavior, and the force applied to the tire in the process of the repeated calculation balances and the calculation values converge. Here, tire generation force is considered in the calculation of the tire behavior, and a stable calculation result after convergence is obtained, so that the consistency with the actually measured value is also improved.

具体的には、タイヤ挙動演算工程は、タイヤ挙動として車両旋回時の操舵輪のキャンバ角およびトー角の変化を演算する工程を含んでもよい。タイヤ発生力演算工程は、タイヤ発生力としてタイヤに作用する横力を演算する工程と、タイヤに作用するモーメントを演算する工程とを含んでもよい。このように横力およびモーメントをタイヤ発生力として考慮することで、演算結果の精度向上を図ることができる。   Specifically, the tire behavior calculation step may include a step of calculating changes in the camber angle and toe angle of the steered wheels when the vehicle turns as the tire behavior. The tire generation force calculation step may include a step of calculating a lateral force acting on the tire as a tire generation force and a step of calculating a moment acting on the tire. Thus, the accuracy of the calculation result can be improved by considering the lateral force and moment as the tire generating force.

また、収束判定工程は、演算されたタイヤ挙動からアッカーマン率を算出し、そのアッカーマン率の変化量が予め設定した収束判定値内にある場合に、タイヤ挙動が収束したと判定してもよい。   The convergence determination step may calculate the Ackermann rate from the calculated tire behavior, and may determine that the tire behavior has converged when the change amount of the Ackermann rate is within a preset convergence determination value.

ここでいう「アッカーマン率」は、車両の旋回中心が後車軸の延長上にある場合の理論上の前輪の内外輪切れ角差に対する設計上の内外輪切れ角差の比として定義することができる。このアッカーマン率が高くなるほど車両旋回時におけるタイヤのすべりを抑制することができるが、その値は車両の操舵に基づき一定の値となる。つまり、アッカーマン率の収束により車両旋回時のタイヤ挙動を特定できるといえるため、ここではその収束をもって演算結果を出力するようにしている。   The “Ackermann rate” here can be defined as the ratio of the design inner / outer wheel cut angle difference to the theoretical inner / outer wheel cut angle difference when the turning center of the vehicle is on the extension of the rear axle. . As the Ackermann rate increases, the slip of the tire during vehicle turning can be suppressed, but the value becomes a constant value based on the steering of the vehicle. That is, since it can be said that the tire behavior at the time of vehicle turning can be specified by the convergence of the Ackermann rate, the calculation result is output with the convergence here.

より具体的には、タイヤ発生力演算工程は、モーメントとして、タイヤの接地面の各部における旋回半径の違いにより発生するモーメントを含めた演算処理を行ってもよい。タイヤ発生力演算工程は、また、タイヤのキャンバ角の変化に伴う接地面の各部におけるタイヤ半径の違いにより発生するモーメントを含めた演算処理を行うようにしてもよい。このように、車両の旋回によるタイヤの挙動に伴うモーメントを考慮に入れることで、より高精度にタイヤ挙動を算出することができる。   More specifically, in the tire generation force calculation step, a calculation process including a moment generated by a difference in turning radius in each part of the tire contact surface may be performed as a moment. In the tire generation force calculation step, a calculation process including a moment generated due to a difference in tire radius at each portion of the contact surface with a change in the camber angle of the tire may be performed. In this way, the tire behavior can be calculated with higher accuracy by taking into account the moment associated with the behavior of the tire due to turning of the vehicle.

本発明によれば、車両旋回時において実測値と整合がとれるタイヤ挙動の高精度な演算方法を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the highly accurate calculation method of the tire behavior which can take an adjustment with the measured value at the time of vehicle turning can be provided.

以下、図面を参照しつつ本発明を実施するための最良の形態について詳細に説明する。 図1は、本実施の形態に係るタイヤ挙動演算方法が適用される車両操舵装置の概略構成を示す図である。   The best mode for carrying out the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a vehicle steering apparatus to which a tire behavior calculation method according to the present embodiment is applied.

車両操舵装置10において、ステアリングシャフト14は、運転者によって操作されるステアリングホイール12に連結されその回転が入力される入力軸14aと、ピニオン40へ回転を伝達する中間軸14bとに分割されている。入力軸14aと中間軸14bとは自在継手16で接続される。   In the vehicle steering apparatus 10, the steering shaft 14 is divided into an input shaft 14 a that is connected to a steering wheel 12 that is operated by a driver and to which rotation is input, and an intermediate shaft 14 b that transmits rotation to the pinion 40. . The input shaft 14a and the intermediate shaft 14b are connected by a universal joint 16.

ラックハウジング50内には、車両の左右方向、すなわち車幅方向に延びるラックバー52が移動可能に収納されている。ピニオン40の両端は、軸受44によって回転可能に軸支される。ピニオン40は、ラックバー52の一部に形成されたラック42と噛合されている。自在継手16に接続された中間軸14bが回転すると、図示しないギヤを介してピニオン40が回転する。ラックバー52の両端には、それぞれタイロッド54の一端が接続される。タイロッド54の他端は、左右の操舵輪58を支持するナックルアーム56に連結されている。ナックルアーム56はキングピン60を支点として回転する。ステアリングホイール12が操作されてステアリングシャフト14が回転すると、この回転がピニオン40およびラック42によってラックバー52の車両左右方向の直線運動に変換される。この直線運動は、ナックルアーム56のキングピン60回りの回動に変換され、操舵輪58の転舵が行われる。   A rack bar 52 extending in the left-right direction of the vehicle, that is, in the vehicle width direction is movably accommodated in the rack housing 50. Both ends of the pinion 40 are rotatably supported by bearings 44. The pinion 40 is meshed with a rack 42 formed on a part of the rack bar 52. When the intermediate shaft 14b connected to the universal joint 16 rotates, the pinion 40 rotates through a gear (not shown). One end of a tie rod 54 is connected to each end of the rack bar 52. The other end of the tie rod 54 is connected to a knuckle arm 56 that supports the left and right steering wheels 58. The knuckle arm 56 rotates with the king pin 60 as a fulcrum. When the steering wheel 12 is operated and the steering shaft 14 rotates, this rotation is converted into a linear motion of the rack bar 52 in the vehicle left-right direction by the pinion 40 and the rack 42. This linear motion is converted into rotation around the kingpin 60 of the knuckle arm 56, and the steered wheels 58 are steered.

図2は、操舵輪の周辺の構成を概略的に示す図である。
操舵輪58は、いわゆるダブルジョイント式のサスペンション装置によって支持されている。すなわち、ナックルアーム56は、一対のアッパアーム61,62、一対のロアアーム63,64、タイロッド54などによって車体51に連結されている。アッパアーム61,62は、それぞれ車両幅方向に延設され、各内端にてゴムブッシュ61a,62aを介して車体51の一部に連結され、各外端にてボールジョイント61b,62bを介してナックルアーム56の上部に連結されている。一方、ロアアーム63,64は、それぞれ車両幅方向に延設され、各内端にてゴムブッシュ63a,64aを介して車体51の一部に連結され、各外端にてボールジョイント63b,64bを介してナックルアーム56の下部に連結されている。タイロッド54は、車両幅方向に延接され、その外端にてボールジョイント54aを介してナックルアーム56の中間部に連結され、内端にてボールジョイント54bを介してラックバー52に連結されている。
FIG. 2 is a diagram schematically showing a configuration around a steered wheel.
The steered wheels 58 are supported by a so-called double joint type suspension device. That is, the knuckle arm 56 is connected to the vehicle body 51 by a pair of upper arms 61 and 62, a pair of lower arms 63 and 64, a tie rod 54, and the like. The upper arms 61 and 62 are respectively extended in the vehicle width direction, connected to a part of the vehicle body 51 via rubber bushes 61a and 62a at their inner ends, and via ball joints 61b and 62b at their outer ends. It is connected to the upper part of the knuckle arm 56. On the other hand, the lower arms 63 and 64 are respectively extended in the vehicle width direction, connected to a part of the vehicle body 51 via rubber bushes 63a and 64a at the respective inner ends, and ball joints 63b and 64b at the respective outer ends. It is connected to the lower part of the knuckle arm 56 via the via. The tie rod 54 extends in the vehicle width direction, and is connected to the intermediate portion of the knuckle arm 56 at the outer end via a ball joint 54a and connected to the rack bar 52 at the inner end via a ball joint 54b. Yes.

このようなサスペンション装置において、アッパアーム61,62およびロアアーム63,64は、各図中実線にて示す状態から操舵が行われると、キャンバ角の変化により図中破線に示すように変位する。すなわち、キングピン60の軸が図中太い一点鎖線にて示す状態から細い一点鎖線にて示す状態にその傾斜角度を変化させる。その結果、操舵輪58の振れまわりが大きくなり、タイヤの接地面が路面に引きずられる量が増え、その摩擦力によってラックバー52に負荷される軸線方向の力(ラック軸力)も大きくなる。また、操舵時の各ゴムブッシュ等の撓みによりタイヤ切れ角が過渡的に変化することもある。このため、車両旋回時におけるタイヤ切れ角等のタイヤ挙動を演算する際には、タイヤに作用する力やモーメント(「タイヤ発生力」と総称する)を十分に考慮する必要がある。   In such a suspension device, the upper arms 61 and 62 and the lower arms 63 and 64 are displaced as indicated by the broken lines in the drawings when the steering is performed from the state indicated by the solid lines in the drawings. That is, the inclination angle of the king pin 60 is changed from a state indicated by a thick dashed line in the drawing to a state indicated by a thin dashed line. As a result, the deflection of the steered wheels 58 is increased, the amount by which the tire contact surface is dragged to the road surface increases, and the axial force (rack axial force) applied to the rack bar 52 by the frictional force also increases. Further, the tire turning angle may change transiently due to the bending of each rubber bush during steering. For this reason, when calculating the tire behavior such as the tire turning angle when turning the vehicle, it is necessary to sufficiently consider the force and moment acting on the tire (collectively referred to as “tire generating force”).

このタイヤ挙動は、通常は市販の機構解析ソフトを用いて求められたりするが、その演算においては一般に、タイヤと路面との間に発生する力が十分に考慮されていない。このため、実測値との整合がとれないという問題がある。そこで、本実施の形態では以下に述べるように、タイヤ発生力を十分に考慮した高精度なタイヤ挙動の演算処理を行う。   This tire behavior is usually obtained using commercially available mechanism analysis software, but in general, the force generated between the tire and the road surface is not sufficiently considered in the calculation. For this reason, there is a problem that it is not possible to match the measured values. Therefore, in the present embodiment, as will be described below, highly accurate calculation processing of tire behavior is performed in consideration of tire generation force.

次に、本実施の形態に係るタイヤ挙動演算方法について説明する。
図3は、タイヤ挙動演算処理を行うタイヤ挙動演算装置の概略を示すブロック図である。各ブロックは、ハードウェア的には、コンピュータのCPUやメモリをはじめとする素子や電気回路、機械装置で実現でき、ソフトウェア的にはコンピュータプログラム等によって実現されるが、ここでは、それらの連携によって実現される機能ブロックとして描いている。したがって、これらの機能ブロックはハードウェア、ソフトウェアの組合せによっていろいろなかたちで実現できることは、当業者には理解されるところである。
Next, a tire behavior calculation method according to the present embodiment will be described.
FIG. 3 is a block diagram showing an outline of a tire behavior computing device that performs tire behavior computing processing. Each block can be realized in hardware by an element such as a computer CPU and memory, an electric circuit, and a mechanical device. In software, it is realized by a computer program or the like. It is drawn as a functional block to be realized. Therefore, those skilled in the art will understand that these functional blocks can be realized in various forms by a combination of hardware and software.

本実施の形態のタイヤ挙動演算装置は、入力部102、挙動データ演算部104、データ転送部106、タイヤ発生力演算部108、および出力部110を備える。
入力部102は、車両に搭載されたサスペンション装置の挙動計算に必要な各種入力情報を受け付ける。この入力情報はユーザにより入力される。挙動データ演算部104は、その入力情報に基づいて、操舵輪58のキャンバ角やトー角といったホイールアライメントや、後述するタイヤの接地点の変位などを算出するタイヤの挙動計算を実行する。挙動データ演算部104による演算処理は、後述する公知の機構解析ソフトを用いることにより行われる。データ転送部106は、挙動データ演算部104により算出された結果データの一部をタイヤ発生力演算部108へ転送する。タイヤ発生力演算部108は、転送された結果データを順次取り込んでタイヤ発生力を算出する。タイヤ発生力演算部108による演算処理は、表計算ソフト等を用いることにより行われる。本実施の形態では、このタイヤ発生力演算部108にて算出されたタイヤ発生力が挙動データ演算部104にフィードバックされる。挙動データ演算部104は、フィードバックされたタイヤ発生力を入力として再度タイヤ挙動の演算処理を実行する。このようなフィードバック演算処理が繰り返される過程において、タイヤ発生力演算部108は、そのタイヤ挙動の収束状態を監視する。ここでは、アッカーマン率が所定範囲内に収束したことをもってタイヤ挙動が収束したと判定されるが、その詳細については後述する。出力部110は、収束したタイヤ挙動の演算結果など挙動データ演算部104による演算結果や、タイヤ発生力演算部108による演算結果を必要に応じて画面等に出力する。
The tire behavior calculation apparatus according to the present embodiment includes an input unit 102, a behavior data calculation unit 104, a data transfer unit 106, a tire generation force calculation unit 108, and an output unit 110.
The input unit 102 receives various types of input information necessary for behavior calculation of the suspension device mounted on the vehicle. This input information is input by the user. Based on the input information, the behavior data calculation unit 104 executes tire behavior calculation for calculating wheel alignment such as a camber angle and a toe angle of the steered wheels 58 and a displacement of a tire contact point described later. The calculation processing by the behavior data calculation unit 104 is performed by using known mechanism analysis software described later. The data transfer unit 106 transfers a part of the result data calculated by the behavior data calculation unit 104 to the tire generation force calculation unit 108. The tire generation force calculation unit 108 sequentially fetches the transferred result data and calculates the tire generation force. Calculation processing by the tire generation force calculation unit 108 is performed by using spreadsheet software or the like. In the present embodiment, the tire generation force calculated by the tire generation force calculation unit 108 is fed back to the behavior data calculation unit 104. The behavior data calculation unit 104 executes the tire behavior calculation process again using the fed-back tire generation force as an input. In a process in which such feedback calculation processing is repeated, the tire generation force calculation unit 108 monitors the convergence state of the tire behavior. Here, it is determined that the tire behavior has converged when the Ackermann rate has converged within a predetermined range, details of which will be described later. The output unit 110 outputs the calculation result of the behavior data calculation unit 104 such as the calculation result of the converged tire behavior and the calculation result of the tire generation force calculation unit 108 to a screen or the like as necessary.

次に、タイヤ挙動演算方法による具体的処理の流れについて説明する。
図4は、タイヤ挙動演算処理の流れを表すフローチャートである。図5〜図13は、タイヤ挙動演算処理の過程を具体的に表す説明図である。以下、図4のフローチャートに基づき、図5〜図13の説明図を適宜参照しながら説明する。
Next, a specific processing flow according to the tire behavior calculation method will be described.
FIG. 4 is a flowchart showing the flow of the tire behavior calculation process. 5 to 13 are explanatory views specifically showing the process of the tire behavior calculation process. Hereinafter, based on the flowchart of FIG. 4, it demonstrates, referring suitably the explanatory drawing of FIGS.

まず、挙動データ演算部104は、入力部102を介したユーザの入力情報に基づき、車両旋回時のサスペンション装置の挙動計算を実行する(S10)。挙動データ演算部104は、たとえばADAMS(米国MSC社)等の市販の機構解析ソフト(自動車の設計/テスト専用のAdams/Carなど)を用いてその挙動計算を実行する。上述のように、このような機構解析ソフトについては公知であり当業者間においても多用されているため、その詳細な説明については省略する。ここでは、サスペンションのボディ(車体)への取付点の位置情報、操舵輪58が設けられるフロントの車軸重量(FR軸重さ)、路面摩擦μ、ホイルベース、タイヤの静荷重半径、直進時のタイヤの接地長・接地幅などのサスペンション構成部材に特性に関する情報、タイヤ発生力の演算に用いる後述するタイヤ特性などの各種情報が入力される。なお、各値は車両または車輪に固有の値であるので、入力が可能となっている。挙動データ演算部104は、その入力情報に基づいて公知の機構演算処理を行い、所定の操舵角で車両を旋回走行させたときのタイヤ挙動を算出する。本実施の形態では、微低速走行時の操舵によって操舵輪58(つまりタイヤ)が最大に転舵されたときの両操舵輪58(内輪および外輪)の接地点Jの座標、キャンバ角θ、トー角α(最大切れ角に等しい)を含むタイヤ挙動が算出される。なお、この入力情報の中にはタイヤ発生力も含まれるが、演算当初においてはタイヤ発生力演算部108による演算結果がないことから、初期入力情報として予め設定した仮の値が入力される。データ転送部106は、その演算結果をタイヤ挙動データとしてタイヤ発生力演算部108へ出力する(S12)。   First, the behavior data calculation unit 104 calculates the behavior of the suspension device when the vehicle turns based on information input by the user via the input unit 102 (S10). The behavior data calculation unit 104 executes the behavior calculation using commercially available mechanism analysis software (such as Adams / Car dedicated to automobile design / test) such as ADAMS (MSC, USA). As described above, such mechanism analysis software is publicly known and frequently used by those skilled in the art, and thus detailed description thereof is omitted. Here, the position information of the attachment point of the suspension to the body (vehicle body), the front axle weight (FR axle weight) on which the steering wheel 58 is provided, the road surface friction μ, the wheel base, the tire static load radius, and the tire when traveling straight Various information such as information on characteristics and tire characteristics to be described later used for calculating tire generating force are input to the suspension constituent members such as the contact length and contact width of the tire. Each value is unique to the vehicle or wheel, and can be input. The behavior data calculation unit 104 performs a known mechanism calculation process based on the input information, and calculates a tire behavior when the vehicle is turned at a predetermined steering angle. In the present embodiment, the coordinates of the ground contact point J of both the steered wheels 58 (inner and outer wheels), the camber angle θ, the toe when the steered wheels 58 (that is, the tires) are steered to the maximum by steering at very low speeds. The tire behavior including the angle α (equal to the maximum turning angle) is calculated. Although the tire generation force is included in this input information, since there is no calculation result by the tire generation force calculation unit 108 at the beginning of the calculation, a temporary value set in advance as the initial input information is input. The data transfer unit 106 outputs the calculation result as tire behavior data to the tire generation force calculation unit 108 (S12).

タイヤ発生力演算部108は、受け取ったタイヤ挙動データに基づいて、両操舵輪58のそれぞれについてタイヤ発生力を演算する(S14)。図5には、ここで算出されるタイヤ発生力が示されている。同図の縦軸は、車体の所定位置を基準(原点)としたその長さ方向の座標Lを表し、横軸はこれと直角な方向の座標Wを表している。図示の例では、右旋回時における両操舵輪58のタイヤ70の挙動が示されている。図中、太い一点鎖線はタイヤ70の進行方向を示し、太い実線はキャンバ角によるタイヤ70の転動方向を示している。さらに、太い点線はタイヤ70の向きを示し、これとタイヤ70の進行方向とのなす角がスリップアングルβとなる。   The tire generation force calculation unit 108 calculates the tire generation force for each of the steered wheels 58 based on the received tire behavior data (S14). FIG. 5 shows the tire generation force calculated here. The vertical axis in the figure represents a coordinate L in the length direction with a predetermined position of the vehicle body as a reference (origin), and the horizontal axis represents a coordinate W in a direction perpendicular thereto. In the illustrated example, the behavior of the tires 70 of the two steered wheels 58 during a right turn is shown. In the figure, a thick alternate long and short dash line indicates the traveling direction of the tire 70, and a thick solid line indicates the rolling direction of the tire 70 according to the camber angle. Further, the thick dotted line indicates the direction of the tire 70, and the angle formed by this and the traveling direction of the tire 70 is the slip angle β.

ここでは、タイヤ発生力として、タイヤ70に作用する横力FyおよびモーメントTzが演算される。
横力Fyは、タイヤ70の横方向に作用する力のベクトル和であり、コーナリングフォースCF、キャンバスラストCTを用いて下記式(1)にて表される。
Fy=CF+CT ・・・(1)
ただし、CF=Cn0・Fz・β
CT=CS0・Fz・θ
ここで、正規化コーナリングパワーCn0、正規化キャンバスティフネスCS0、およびフロント輪重Fzについては、操舵輪58ひいては車両に固有の値であり、タイヤ特性情報として既知である。また、キャンバ角θについては、挙動データ演算部104によって演算されている。
Here, the lateral force Fy and the moment Tz acting on the tire 70 are calculated as the tire generating force.
The lateral force Fy is a vector sum of forces acting in the lateral direction of the tire 70, and is represented by the following formula (1) using the cornering force CF and the canvas last CT.
Fy = CF + CT (1)
However, CF = Cn0 · Fz · β
CT = CS0 · Fz · θ
Here, the normalized cornering power Cn0, the normalized canvas stiffness CS0, and the front wheel weight Fz are values specific to the steering wheel 58 and the vehicle, and are known as tire characteristic information. The camber angle θ is calculated by the behavior data calculation unit 104.

また、スリップアングルβについては、挙動データ演算部104にて両操舵輪58について算出されたトー角αを用いて算出される。図6には、車両が右旋回していると仮定したときのスリップアングルβの算出方法が示されている。同図においては上側が車両前方を表し、下側が車両後方を表している。   Further, the slip angle β is calculated using the toe angle α calculated for the two steered wheels 58 by the behavior data calculation unit 104. FIG. 6 shows a method of calculating the slip angle β when it is assumed that the vehicle is turning right. In the figure, the upper side represents the front of the vehicle, and the lower side represents the rear of the vehicle.

すなわち、車両の旋回中心Oが後車軸延長上にあるとしたときの前輪の内外切れ角をそれぞれαl、αrとすると、左右の操舵輪58のスリップ角βl、βrは、それぞれ下記式(2)、(3)のように表される。   That is, assuming that the inner and outer turning angles of the front wheels when the turning center O of the vehicle is on the rear axle extension are αl and αr, respectively, the slip angles βl and βr of the left and right steering wheels 58 are expressed by the following formula (2). (3).

βl=αl−arctan(Ll/Wl) ・・・(2)
βr=αr−arctan(Lr/Wr) ・・・(3)
ここで、Llは外輪側における各接地点間の距離であり、Lrは内輪側における各接地点間の距離である。また、Wlは外輪側の操舵輪58の接地点と旋回中心Oとの車幅方向の距離であり、Wrは内輪側の操舵輪58の接地点と旋回中心Oとの車幅方向の距離である。各値Ll、Lr、Wl、Wrについては、車両の構成から幾何学的に算出可能であり、切れ角αl、αrについては、挙動データ演算部104が演算するトー角αとして取得することができる。そのため、スリップ角βl、βrについても算出することができる。
βl = αl-arctan (Ll / Wl) (2)
βr = αr−arctan (Lr / Wr) (3)
Here, Ll is the distance between the grounding points on the outer ring side, and Lr is the distance between the grounding points on the inner ring side. Wl is the distance in the vehicle width direction between the ground point of the outer wheel side steering wheel 58 and the turning center O, and Wr is the distance in the vehicle width direction between the ground point of the inner wheel side steering wheel 58 and the turning center O. is there. Each value Ll, Lr, Wl, Wr can be calculated geometrically from the configuration of the vehicle, and the cut angles αl, αr can be acquired as toe angles α calculated by the behavior data calculation unit 104. . Therefore, the slip angles βl and βr can also be calculated.

一方、モーメントTzは、タイヤ70の鉛直方向の軸線回りの回転モーメントの和であり、セルフアライニングトルクSAT、キャンバトルクCTQ、ターンスリップモーメントMtsを用いて下記式(4)にて表される。
Tz=SAT+CTQ+Mts ・・・(4)
ただし、SAT=CF・SATno/Cn0
CTQ=CT・CTQno/CS0
Mts=Mts1+Mts2
ここで、正規化セルフアライニングトルクSATno、正規化キャンバトルクCTQnoについては、操舵輪58ひいては車両に固有の値であり、タイヤ特性情報として既知である。また、コーナリングフォースCF、キャンバスラストCTについては、上記式(1)の演算過程で得られる。
On the other hand, the moment Tz is the sum of rotational moments around the vertical axis of the tire 70, and is expressed by the following formula (4) using the self-aligning torque SAT, camber torque CTQ, and turn slip moment Mts.
Tz = SAT + CTQ + Mts (4)
However, SAT = CF · SATno / Cn0
CTQ = CT · CTQno / CS0
Mts = Mts1 + Mts2
Here, the normalized self-aligning torque SATno and the normalized camber torque CTQno are values specific to the steering wheel 58 and the vehicle, and are known as tire characteristic information. Further, the cornering force CF and the canvas last CT are obtained in the calculation process of the above equation (1).

一方、Mts1およびMts2は、各タイヤの内側と外側の速度差による切戻し方向のモーメントである。Mts1は、タイヤ内外側の旋回半径の違いにより生じるターンスリップ分のモーメントである。Mts2は、タイヤ内外のキャンバ角の変化に伴うタイヤ半径の違いにより生じるモーメントである。   On the other hand, Mts1 and Mts2 are moments in the return direction due to the speed difference between the inside and the outside of each tire. Mts1 is a moment for a turn slip caused by a difference in turning radius inside and outside the tire. Mts2 is a moment generated by a difference in tire radius accompanying a change in camber angle inside and outside the tire.

図7(A)は、Mts1の発生を説明する図であり、車両が右旋回している場合を例示している。同図左段には、その操舵輪58に負荷されるタイヤ発生力が示されている。図7(B)は、Mts1の算出方法を説明する図である。同図には、タイヤ70の平面図が示されている。   FIG. 7A is a diagram for explaining the generation of Mts1, and illustrates the case where the vehicle is turning right. On the left side of the figure, the tire generating force applied to the steered wheels 58 is shown. FIG. 7B is a diagram illustrating a method for calculating Mts1. In the same figure, a plan view of the tire 70 is shown.

図7(A)に示すように、たとえば車両が旋回中心Oを中心に右旋回するとき、理論上図中細い実線矢印にて示すように、タイヤ70の内側よりも外側の回転速度が大きくなる。このため、タイヤ70には二点鎖線矢印にて示すように相対的に内側に切れる方向の力が発生し、路面からの反力として太い実線矢印にて示すモーメントMts1が発生する。タイヤ70と路面との間にモーメントMts1が作用することにより、スリップが発生する。   As shown in FIG. 7A, for example, when the vehicle turns right about the turning center O, the rotational speed outside the tire 70 is larger than the inside of the tire 70 as theoretically indicated by a thin solid arrow in the figure. Become. For this reason, a force is generated in the tire 70 in a direction that is relatively inwardly cut as indicated by a two-dot chain line arrow, and a moment Mts1 indicated by a thick solid line arrow is generated as a reaction force from the road surface. A slip is generated by the moment Mts1 acting between the tire 70 and the road surface.

図7(B)には、操舵輪58が転舵されたときのタイヤ70の接地面が半楕円状に表されている。同図においては、タイヤ70の中心位置O1を基準にその接地幅方向にy座標をとり、そのy座標におけるタイヤ70の進行速度V(y)が示されている。この接地面のy方向の図心位置Gは、接地面の面積をA、その微少面積をdAとして下記式(5)にて表される。   In FIG. 7B, the ground contact surface of the tire 70 when the steered wheel 58 is steered is shown in a semi-elliptical shape. In the figure, the y coordinate is taken in the contact width direction with reference to the center position O1 of the tire 70, and the traveling speed V (y) of the tire 70 at the y coordinate is shown. The centroid position G in the y direction of the contact surface is expressed by the following formula (5), where A is the area of the contact surface and dA is the minute area.

G=∫y・dA/A ・・・(5)
ここで、タイヤ70の旋回半径をR、旋回角速度をωとすると、タイヤ70の図心位置の進行速度Vcは下記式(6)のようになり、y方向の各位置での進行速度V(y)は下記式(7)のようになる。
G = ∫ A y · dA / A (5)
Here, if the turning radius of the tire 70 is R and the turning angular velocity is ω, the traveling speed Vc at the centroid position of the tire 70 is expressed by the following equation (6), and the traveling speed V ( y) is expressed by the following formula (7).

Vc=R・ω ・・・(6)
V(y)=(1+y/R)・Vc ・・・(7)
ここで、旋回角速度ωを一定(=1)とし、各位置でのスリップによる前後力の和がゼロになるためのスリップ比をS(y)とすると、下記式(8)が成立する。
Vc = R · ω (6)
V (y) = (1 + y / R) · Vc (7)
Here, if the turning angular velocity ω is constant (= 1) and the slip ratio for the sum of the longitudinal forces due to slip at each position to be zero is S (y), the following equation (8) is established.

S(y)=(V(y)−Vc)/Vc=y/R ・・・(8)
タイヤ70の単位幅あたりのブレーキングスティフネスをkxとすると、各位置での発生力f(y)は、下記式(9)にて表される。
S (y) = (V (y) −Vc) / Vc = y / R (8)
When the braking stiffness per unit width of the tire 70 is kx, the generated force f (y) at each position is expressed by the following formula (9).

f(y)=kx・S(y)=(kx/R)・y ・・・(9)
したがって、スリップによってタイヤ70に発生するモーメントMts1は、下記式(10)のようになる。
f (y) = kx · S (y) = (kx / R) · y (9)
Therefore, the moment Mts1 generated in the tire 70 due to the slip is expressed by the following formula (10).

Mts1=kx/R・∫ydy ・・・(10)
ここで、ブレーキングスティフネスkxを正規化ブレーキングスティフネスCxnで表すと、図示の接地幅bを用いて下記式(11)のようになる。
Mts1 = kx / R · ∫y 2 dy (10)
Here, when the braking stiffness kx is represented by the normalized braking stiffness Cxn, the following formula (11) is obtained using the ground contact width b illustrated.

kx=Cxn・Fz/b ・・・(11)
したがって、モーメントMts1は、下記式(12)にて算出される。
kx = Cxn · Fz / b (11)
Therefore, the moment Mts1 is calculated by the following equation (12).

Mts1=(Cxn・Fz)/(R・b)・∫ydy ・・・(12)
図8は、Mts2の発生およびその算出方法を説明する図である。同図には、タイヤ70の背面視が示されている。同図上段には接地面形状が示されている。
Mts1 = (Cxn · Fz) / (R · b) · ∫ 2 dy (12)
FIG. 8 is a diagram for explaining the generation of Mts2 and the calculation method thereof. In the same figure, a rear view of the tire 70 is shown. In the upper part of the figure, the shape of the ground plane is shown.

たとえば車両が旋回中心Oを中心に右旋回するとき、キャンバ角θが変化した際にもタイヤ70の外側ほど回転速度が大きくなる。このため、その回転速度差による路面gからの反力として、タイヤ70には白抜き矢印にて示すモーメントMts2が発生する。タイヤ70と路面との間にモーメントMts2が作用することにより、スリップが発生する。   For example, when the vehicle turns right about the turning center O, the rotational speed increases toward the outside of the tire 70 even when the camber angle θ changes. Therefore, a moment Mts2 indicated by a hollow arrow is generated in the tire 70 as a reaction force from the road surface g due to the difference in rotational speed. A slip is generated by the moment Mts2 acting between the tire 70 and the road surface.

ここでもタイヤ70の中心位置O1を基準にその接地幅方向にy座標をとり、そのy座標におけるタイヤ70の進行速度をV(y)とする。ここで、タイヤ70のキャンバ角θによる図心位置での転動半径をRc、位置yでの転動半径Rc(y)、回転角速度をωc、キャンバ角θの変化後の図心位置でのタイヤ半径をrc、位置yでのタイヤ半径をrc(y)とする。このとき、rc(y)はRc(y)に比例するため、タイヤ70の図心位置の進行速度Vcは下記式(13)のようになり、y方向の各位置での進行速度V(y)は下記式(14)のようになる。   Again, the y coordinate is taken in the contact width direction with reference to the center position O1 of the tire 70, and the traveling speed of the tire 70 at the y coordinate is V (y). Here, the rolling radius at the centroid position according to the camber angle θ of the tire 70 is Rc, the rolling radius Rc (y) at the position y, the rotational angular velocity is ωc, and the camber angle θ is changed at the centroid position. Let the tire radius be rc, and the tire radius at position y be rc (y). At this time, since rc (y) is proportional to Rc (y), the traveling speed Vc at the centroid position of the tire 70 is expressed by the following equation (13), and the traveling speed V (y at each position in the y direction is ) Is represented by the following formula (14).

Vc=rc・ωc ・・・(13)
V(y)=(1+y/Rc)・Vc ・・・(14)
ここで、タイヤ70の回転角速度ωcを一定(=1)とし、各位置でのスリップによる前後力の和がゼロになるためのスリップ比をS(y)とすると、下記式(15)が成立する。
Vc = rc · ωc (13)
V (y) = (1 + y / Rc) · Vc (14)
Here, assuming that the rotational angular velocity ωc of the tire 70 is constant (= 1) and the slip ratio at which the sum of the longitudinal forces due to slip at each position becomes zero is S (y), the following equation (15) is established. To do.

S(y)=(V(y)−Vc)/Vc=y/Rc ・・・(15)
タイヤ70の単位幅あたりのブレーキングスティフネスをkxとすると、各位置での発生力f(y)は、下記式(16)にて表される。
S (y) = (V (y) −Vc) / Vc = y / Rc (15)
When the braking stiffness per unit width of the tire 70 is kx, the generated force f (y) at each position is expressed by the following formula (16).

f(y)=kx・S(y)=(kx/Rc)・y ・・・(16)
したがって、スリップによってタイヤ70に発生するモーメントMts2は、下記式(17)のようになる。
f (y) = kx · S (y) = (kx / Rc) · y (16)
Therefore, the moment Mts2 generated in the tire 70 due to the slip is expressed by the following formula (17).

Mts2=kx/R・∫ydy ・・・(17)
ここで、ブレーキングスティフネスkxを正規化ブレーキングスティフネスCxnで表すと、既に説明した上記式(11)のようになるため、モーメントMts2は、下記式(18)にて算出される。
Mts2 = kx / R · ∫y 2 dy (17)
Here, when the braking stiffness kx is expressed by the normalized braking stiffness Cxn, the above equation (11) already described is obtained, so the moment Mts2 is calculated by the following equation (18).

Mts2=(Cxn・Fz)/(Rc・b)・∫ydy ・・・(18)
なお、上述した接地面の図心位置Gについては、たとえば以下のようにして算出することができる。図9〜図11は、接地面の図心位置の演算例を表す説明図である。
図9に示すように、タイヤ70の円柱モデルを想定してその路面との対向面についてタイヤ座標系を設定する。すなわち、図9(A)にタイヤの平面視を示すように、タイヤ70の接地点中心を原点として接地長Lの方向にX軸、接地幅Wの方向にY軸を規定した座標系を設定し、その対向面を各軸方向に1〜2mm間隔で区切って多数の微少要素に分割する。なお、図9(B)にタイヤの背面視を示すように、タイヤ70には車両重量等に伴う鉛直方向の荷重が負荷されるため、その静荷重半径r(タイヤの軸中心から路面までの距離)は、荷重がない場合の無負荷半径Rよりも小さくなる。無負荷半径Rは、静荷重半径r、直進時の接地長Lにより、下記式(19)から算出することができる。
Mts2 = (Cxn · Fz) / (Rc · b) · ∫y 2 dy (18)
Note that the centroid position G of the above-described ground plane can be calculated as follows, for example. 9-11 is explanatory drawing showing the example of a calculation of the centroid position of a ground-contact plane.
As shown in FIG. 9, assuming a cylindrical model of the tire 70, a tire coordinate system is set for a surface facing the road surface. That is, as shown in a plan view of the tire in FIG. 9A, a coordinate system is set in which the X axis is set in the direction of the contact length L and the Y axis is set in the direction of the contact width W with the center of the contact point of the tire 70 as the origin. Then, the opposing surface is divided into a large number of minute elements by dividing each of the opposing surfaces at intervals of 1 to 2 mm in each axial direction. As shown in the rear view of the tire in FIG. 9B, the tire 70 is loaded with a vertical load associated with the vehicle weight or the like, so that the static load radius r (from the tire axial center to the road surface). The distance) is smaller than the no-load radius R when there is no load. The no-load radius R can be calculated from the following equation (19) based on the static load radius r and the contact length L when traveling straight.

R=L/2/cos(atan(2・L/r))) ・・・(19)
続いて、車両旋回時のキャンバ角の変化に応じたタイヤ70の接地範囲を演算する。図10には、左上段にタイヤ概形の平面視が示され、左下段に背面視が示され、さらに右下段に側面視が示されている。タイヤ70がその直進方向から操舵されると、背面視において点線で示す状態から実線にて示す状態に変化する。すなわち、キャンバ角θが変化し、それに伴ってタイヤ70の接地面の形状も変化する。背面視に太線にて示されるようにタイヤ70の接地幅が変化するとともに、側面視に太線にて示されるように接地長も変化する。タイヤ70の接地範囲は、このようなキャンバ角θの変化に伴うタイヤ70の幾何学的形状から求めることができる。
R = L / 2 / cos (atan (2.L / r))) (19)
Subsequently, the ground contact range of the tire 70 corresponding to the change in the camber angle when the vehicle turns is calculated. In FIG. 10, a plan view of the tire outline is shown in the upper left stage, a rear view is shown in the lower left stage, and a side view is shown in the lower right stage. When the tire 70 is steered from the straight traveling direction, the state shown by the dotted line in the rear view changes to the state shown by the solid line. That is, the camber angle θ changes, and the shape of the ground contact surface of the tire 70 changes accordingly. The ground contact width of the tire 70 changes as shown by a thick line in the rear view, and the contact length also changes as shown by a thick line in the side view. The ground contact range of the tire 70 can be obtained from the geometric shape of the tire 70 accompanying such a change in the camber angle θ.

図11の左段に背面視を示すように、タイヤ70のキャンバ角θが変化すると、一点鎖線にて示すタイヤ70の回転軸から路面gまでの距離mは、下記式(20)のようになる。ここで、wはタイヤの半幅(幅の1/2)を表し、Rは上述した無負荷半径R、rはタイヤ静荷重半径を表している。   When the camber angle θ of the tire 70 changes as shown in the rear view on the left side of FIG. 11, the distance m from the rotation axis of the tire 70 to the road surface g indicated by the alternate long and short dash line is expressed by the following equation (20). Become. Here, w represents the half width of the tire (1/2 of the width), R represents the above-described no-load radius R, and r represents the tire static load radius.

m=(r+w・sinθ)/cosθ ・・・(20)
このため、タイヤ70においてm>Rの箇所は接地長L=0となる。一方、m≦Rの箇所はその接地長Lが下記式(21)にて表される。
L=2・m/(tan(asin(m/R))) ・・・(21)
このようにして、タイヤ70の接地幅方向、つまりy方向に沿って上記微少要素の間隔おきに接地長Lが算出される。このとき、図心位置Gは、下記式(22)として算出することができる。
m = (r + w · sinθ) / cosθ (20)
For this reason, in the tire 70, the contact length L = 0 at a location where m> R. On the other hand, the contact length L is expressed by the following formula (21) at a location where m ≦ R.
L = 2 · m / (tan (asin (m / R))) (21)
In this way, the contact length L is calculated at intervals of the minute elements along the contact width direction of the tire 70, that is, the y direction. At this time, the centroid position G can be calculated as the following equation (22).

G=∫y・dA/A=Σ(l・y)/Σl ・・・(22)
以上のようにしてタイヤ発生力としての横力FyおよびモーメントTzが算出されると、タイヤ発生力演算部108は、そのときのアッカーマン率Xを算出し、その収束性を判定する(S16)。すなわち、たとえばステアリングを最大に切った状態でタイヤ70に力が加わると、たとえば各アーム端部のゴムブッシュの撓み分等により切れ角が過渡的に変化する。この切れ角が変化するとタイヤ発生力が変化し、そのタイヤ発生力の変化によって切れ角がさらに変化するといった繰り返しにより、タイヤ70に加わる力が次第につり合うことになる。このつり合いにより切れ角の変化とタイヤ発生力の変化とが最終的に収束するので、その収束状態を推し量る指標としてアッカーマン率Xを演算する。
G = ∫ A y · dA / A = Σ (l · y) / Σl (22)
When the lateral force Fy and the moment Tz as the tire generating force are calculated as described above, the tire generating force calculation unit 108 calculates the Ackermann rate X at that time and determines the convergence (S16). That is, for example, when a force is applied to the tire 70 with the steering turned to the maximum, the cutting angle changes transiently due to, for example, the deflection of the rubber bush at the end of each arm. When this turning angle changes, the tire generating force changes, and the force applied to the tire 70 gradually balances by repeating the changing of the cutting angle due to the change in the tire generating force. As a result of this balance, the change in the turning angle and the change in the tire generating force finally converge, so the Ackermann rate X is calculated as an index for estimating the convergence state.

ここで、アッカーマン率X[%]は、車両の旋回中心が後車軸の延長上にある場合の理論上の前輪の内外輪切れ角差に対する設計上の内外輪切れ角差の比として定義されている。ただし、タイヤの切れ角はトー角に等しいとする。   Here, the Ackermann rate X [%] is defined as the ratio of the design inner / outer wheel break angle difference to the theoretical inner / outer wheel cut angle difference when the turning center of the vehicle is on the extension of the rear axle. Yes. However, the tire turning angle is assumed to be equal to the toe angle.

図6を参照して説明すると、車両がすべり角β(βl、βr)を発生させずに旋回できる理想の外輪切れ角θa(=αl)は、下記式(23)にて表される。   Referring to FIG. 6, an ideal outer wheel turning angle θa (= αl) that the vehicle can turn without generating a slip angle β (βl, βr) is expressed by the following equation (23).

θa=arctan(Ll/(C+W)) ・・・(23)
ただし、C=Lr/tanαr
このとき、アッカーマン率X[%]は、下記式(24)にて表される。
θa = arctan (L1 / (C + W)) (23)
However, C = Lr / tanαr
At this time, the Ackermann rate X [%] is expressed by the following formula (24).

X={(|αr|−|αl|)/(|αr|−|θa|)}×100 ・・・(24)
タイヤ発生力演算部108は、前回算出したアッカーマン率Xと今回算出したアッカーマン率Xとの差分(変化代)が予め設定した収束判定値内であれば(S16のY)、アッカーマン率Xが収束したとしてタイヤ発生力の演算処理を終了する。この収束判定値は、たとえば0.1%から1.0%の間に設定するなど、実験等により適切な値を適宜設定することができる。一方、その差分が収束判定値内でなければ(S16のN)、アッカーマン率Xが未収束であるとしてS10に戻る。その場合、挙動データ演算部104は、タイヤ発生力演算部108にて今回演算されたタイヤ発生力を入力値として用いて再度タイヤ挙動の演算処理を行う。
X = {(| αr | − | αl |) / (| αr | − | θa |)} × 100 (24)
If the difference (change margin) between the previously calculated Ackermann rate X and the currently calculated Ackermann rate X is within a preset convergence determination value (Y in S16), the tire generation force calculation unit 108 converges. As a result, the calculation processing of the tire generation force is terminated. For example, an appropriate value can be appropriately set for the convergence determination value by experiment or the like, for example, between 0.1% and 1.0%. On the other hand, if the difference is not within the convergence determination value (N in S16), the process returns to S10 because the Ackermann rate X is not yet converged. In this case, the behavior data calculation unit 104 performs the tire behavior calculation process again using the tire generation force calculated this time by the tire generation force calculation unit 108 as an input value.

このようにしてS10からS16の処理が繰り返され、S16にてアッカーマン率Xが収束したと判定されると、出力部110が、要求されたタイヤ挙動の挙動データを画面に出力する(S18)。図12には、タイヤ発生力演算部108の演算過程が表計算のフォーマットで示されている。同図(A)は、挙動データ演算部104からデータ転送部106を介してタイヤ発生力演算部108に入力されたタイヤ挙動の入力データを示している。同図(B)は、タイヤ発生力演算部108が演算したタイヤ発生力の算出データを示している。また、図13には、その演算過程におけるアッカーマン率Xの変化が計算回数をパラメータとして表されている。   In this way, the processing from S10 to S16 is repeated, and when it is determined in S16 that the Ackermann rate X has converged, the output unit 110 outputs the behavior data of the requested tire behavior on the screen (S18). FIG. 12 shows a calculation process of the tire generation force calculation unit 108 in a spreadsheet format. FIG. 3A shows tire behavior input data input from the behavior data calculation unit 104 to the tire generation force calculation unit 108 via the data transfer unit 106. FIG. 5B shows tire generation force calculation data calculated by the tire generation force calculation unit 108. In FIG. 13, the change in the Ackermann rate X in the calculation process is represented by the number of calculations as a parameter.

これらの図には、13回(図のcase13)程度の計算回数でアッカーマン率Xが約77%程度に収束した例が示されている。この例では、ステアリングを最大に切ったときの状態が示されている。このため、たとえばそのアッカーマン率Xの収束時のトー角αを最大切れ角として出力することができる。   These figures show an example in which the Ackermann rate X converges to about 77% after 13 calculations (case 13 in the figure). In this example, the state when the steering is turned to the maximum is shown. For this reason, for example, the toe angle α at the time of convergence of the Ackermann rate X can be output as the maximum cutting angle.

以上に説明したように、本実施の形態では、最大切れ角等のタイヤ挙動を算出するためにタイヤ発生力とタイヤ挙動とが繰り返し演算され、アッカーマン率の収束をもってタイヤ挙動の演算結果を確定する。このように、タイヤ挙動の演算にタイヤ発生力が考慮され、しかも収束値による安定した演算結果を得るので、実測値との整合性も高くなる。   As described above, in the present embodiment, the tire generation force and the tire behavior are repeatedly calculated to calculate the tire behavior such as the maximum turning angle, and the calculation result of the tire behavior is determined with the convergence of the Ackermann rate. . In this way, tire generation force is considered in the calculation of the tire behavior, and a stable calculation result based on the convergence value is obtained, so that the consistency with the actually measured value is also improved.

本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、当業者の知識に基づいて各種の設計変更等の変形を実施の形態に対して加えることも可能であり、そのような変形が加えられた実施の形態も本発明の範囲に含まれうる。   The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications such as design changes can be added to the embodiments based on the knowledge of those skilled in the art. The described embodiments can also be included in the scope of the present invention.

上記実施の形態では、タイヤ挙動としてタイヤ70の切れ角を演算する例を示したが、その技術思想は、キャンバ角、タイヤの変位その他のタイヤ挙動の演算にも適用可能であることはもちろんである。
上記実施の形態では、ラックアンドピニオン式の操舵装置について言及したが、リサーキュレーティング・ボール式の操舵装置において適用してもよい。
In the above-described embodiment, the example in which the cutting angle of the tire 70 is calculated as the tire behavior is shown. However, the technical idea can be applied to the calculation of the camber angle, the tire displacement, and other tire behaviors. is there.
Although the rack and pinion type steering device has been described in the above embodiment, the present invention may be applied to a recirculating ball type steering device.

上記実施の形態では、いわゆるダブルジョイント式のサスペンション装置を搭載した車両についてラック軸力を算出する例を示した。変形例においては、本発明のタイヤ挙動演算方法を、いわゆるシングルジョイント式その他の形式のサスペンション装置を搭載した車両について適用してもよい。   In the embodiment described above, an example in which the rack axial force is calculated for a vehicle on which a so-called double joint type suspension device is mounted has been shown. In the modification, the tire behavior calculation method of the present invention may be applied to a vehicle equipped with a so-called single joint type or other type of suspension device.

実施の形態に係るタイヤ挙動演算方法が適用される車両操舵装置の概略構成を示す図である。1 is a diagram illustrating a schematic configuration of a vehicle steering apparatus to which a tire behavior calculation method according to an embodiment is applied. 操舵輪の周辺の構成を概略的に示す図である。It is a figure which shows roughly the structure of the periphery of a steering wheel. タイヤ挙動演算処理を行うタイヤ挙動演算装置の概略を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the outline of the tire behavior calculating apparatus which performs a tire behavior calculating process. タイヤ挙動演算処理の流れを表すフローチャートである。It is a flowchart showing the flow of a tire behavior calculation process. タイヤ挙動演算処理の過程を具体的に表す説明図である。It is explanatory drawing which represents specifically the process of a tire behavior calculation process. タイヤ挙動演算処理の過程を具体的に表す説明図である。It is explanatory drawing which represents specifically the process of a tire behavior calculation process. タイヤ挙動演算処理の過程を具体的に表す説明図である。It is explanatory drawing which represents specifically the process of a tire behavior calculation process. タイヤ挙動演算処理の過程を具体的に表す説明図である。It is explanatory drawing which represents specifically the process of a tire behavior calculation process. タイヤ挙動演算処理の過程を具体的に表す説明図である。It is explanatory drawing which represents specifically the process of a tire behavior calculation process. タイヤ挙動演算処理の過程を具体的に表す説明図である。It is explanatory drawing which represents specifically the process of a tire behavior calculation process. タイヤ挙動演算処理の過程を具体的に表す説明図である。It is explanatory drawing which represents specifically the process of a tire behavior calculation process. タイヤ挙動演算処理の過程を具体的に表す説明図である。It is explanatory drawing which represents specifically the process of a tire behavior calculation process. タイヤ挙動演算処理の過程を具体的に表す説明図である。It is explanatory drawing which represents specifically the process of a tire behavior calculation process.

符号の説明Explanation of symbols

10 車両操舵装置、 12 ステアリングホイール、 14 ステアリングシャフト、 40 ピニオン、 42 ラック、 51 車体、 52 ラックバー、 54 タイロッド、 58 操舵輪、 60 キングピン、 61,62 アッパアーム、 63,64 ロアアーム、 70 タイヤ、 102 入力部、 104 挙動データ演算部、 106 データ転送部、 108 タイヤ発生力演算部、 110 出力部。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Vehicle steering device, 12 Steering wheel, 14 Steering shaft, 40 Pinion, 42 Rack, 51 Car body, 52 Rack bar, 54 Tie rod, 58 Steering wheel, 60 Kingpin, 61,62 Upper arm, 63,64 Lower arm, 70 Tire, 102 An input unit, 104 behavior data calculation unit, 106 data transfer unit, 108 tire generation force calculation unit, 110 output unit.

Claims (5)

車両旋回時のタイヤ挙動を演算するためのタイヤ挙動演算方法において、
初期入力情報に基づいてタイヤ挙動を演算するタイヤ挙動初期値演算工程と、
演算されたタイヤ挙動からタイヤ発生力を演算するタイヤ発生力演算工程と、
演算されたタイヤ発生力に基づいてタイヤ挙動を演算するタイヤ挙動演算工程と、
前記タイヤ発生力演算工程と前記タイヤ挙動演算工程とを繰り返し実行する過程で、前記タイヤ挙動の収束の有無を判定する収束判定工程と、
前記タイヤ挙動が収束したと判定されたときに、その収束値を前記タイヤ挙動の演算結果として出力する演算値出力工程と、
を備えたことを特徴とするタイヤ挙動演算方法。
In the tire behavior calculation method for calculating the tire behavior when turning the vehicle,
A tire behavior initial value calculating step for calculating tire behavior based on the initial input information;
A tire generation force calculation step for calculating tire generation force from the calculated tire behavior;
A tire behavior calculation step for calculating tire behavior based on the calculated tire generation force;
In the process of repeatedly executing the tire generation force calculation step and the tire behavior calculation step, a convergence determination step for determining whether the tire behavior has converged,
When it is determined that the tire behavior has converged, a calculation value output step of outputting the convergence value as a calculation result of the tire behavior;
A tire behavior calculation method comprising:
前記タイヤ挙動演算工程は、前記タイヤ挙動として前記車両旋回時の操舵輪のキャンバ角およびトー角の変化を演算する工程を含み、
前記タイヤ発生力演算工程は、前記タイヤ発生力としてタイヤに作用する横力を演算する工程と、前記タイヤに作用するモーメントを演算する工程とを含むこと、
を特徴とする請求項1に記載のタイヤ挙動演算方法。
The tire behavior calculation step includes a step of calculating a change in camber angle and toe angle of a steered wheel when the vehicle turns as the tire behavior,
The tire generation force calculation step includes a step of calculating a lateral force acting on the tire as the tire generation force, and a step of calculating a moment acting on the tire.
The tire behavior calculation method according to claim 1.
前記収束判定工程は、演算されたタイヤ挙動からアッカーマン率を算出し、そのアッカーマン率の変化量が予め設定した収束判定値内にある場合に、前記タイヤ挙動が収束したと判定することを特徴とする請求項2に記載のタイヤ挙動演算方法。   The convergence determination step calculates an Ackermann rate from the calculated tire behavior, and determines that the tire behavior has converged when the change amount of the Ackermann rate is within a preset convergence determination value. The tire behavior calculation method according to claim 2. 前記タイヤ発生力演算工程は、前記モーメントとして、前記タイヤの接地面の各部における旋回半径の違いにより発生するモーメントを含めた演算処理を行うことを特徴とする請求項2または3に記載のタイヤ挙動演算方法。   The tire behavior according to claim 2 or 3, wherein the tire generation force calculation step performs calculation processing including, as the moment, a moment generated by a difference in turning radius in each part of the ground contact surface of the tire. Calculation method. 前記タイヤ発生力演算工程は、前記モーメントとして、前記タイヤの前記キャンバ角の変化に伴う接地面の各部におけるタイヤ半径の違いにより発生するモーメントを含めた演算処理を行うことを特徴とする請求項2〜4のいずれかに記載のタイヤ挙動演算方法。   The tire generation force calculation step performs calculation processing including, as the moment, a moment generated due to a difference in tire radius at each portion of the contact surface with a change in the camber angle of the tire. The tire behavior calculation method according to any one of?
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