JPWO2014054697A1 - Motor motion control method, motor motion control apparatus and motor vehicle - Google Patents

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Abstract

旋回時における安定したコーナリングを実現可能な車両特性を得ることを目的とする。自動車(101)の運転制御方法は、ハンドル(103a)の操舵角と車体(111)のロール角との関係を自動車(101)の速度によって変更可能とした。この自動車の運転制御方法は、特に、少なくとも前輪が2輪以上、後輪が1輪以上のパーソナルモビリティに適用される。また、旋回時における安定したコーナリングを実現するための車両特性の適用範囲を広げるために、車体(111)のロール角と車輪(110)のロール角との関係を変更して、自動車(101)の旋回時における車輪のキャンバスティフネスを調整する。The object is to obtain vehicle characteristics that can realize stable cornering during turning. In the driving control method of the automobile (101), the relationship between the steering angle of the steering wheel (103a) and the roll angle of the vehicle body (111) can be changed by the speed of the automobile (101). This automobile driving control method is particularly applied to personal mobility having at least two front wheels and one or more rear wheels. Further, in order to expand the application range of the vehicle characteristics for realizing stable cornering at the time of turning, the relationship between the roll angle of the vehicle body (111) and the roll angle of the wheels (110) is changed, and the automobile (101) Adjusts the canvas stiffness of the wheel when turning.

Description

本発明は、操舵比を車速に応じて可変する自動車の運動制御方法、自動車の運動制御装置及び自動車に関する。本出願は、日本国において2012年10月2日に出願された日本特許出願番号特願2012−220722を基礎として優先権を主張するものであり、この出願を参照することにより、本出願に援用される。   The present invention relates to a motor vehicle motion control method, a motor vehicle motion control device, and a motor vehicle in which the steering ratio is variable according to the vehicle speed. This application claims priority on the basis of Japanese Patent Application No. 2012-220722 filed on October 2, 2012 in Japan, and is incorporated herein by reference. Is done.

我が国の自動車の登録台数は平成24年4月の段階で7900万台を超え、この中で乗用車の占める割合は約74%であり、さらにその中で自家用車が占める割合は99.5%を超えている。このように乗用車は今後も国民の重要な交通手段として成長を続けるものと考えられる。他方、これらの乗用車の使用状況として走行中1台あたりの乗車人数に注目すると、1989年の約1.7人を境に減少を続け、現在ほぼ1.3人前後となっている。これは、1世帯当たりの構成人数の減少にも関係しており、1975年には構成メンバ1〜2人の世帯数が30%で有ったが、平成21年の1名構成の世帯数が約25%を数え、1〜2名で構成される世帯数が全体の約半数を占めており、今後も増加傾向を示すものと思われる。特に、この1名構成世帯を除いた核家族世帯が全体の60%弱となっており、1名世帯と核家族世帯を合わせると全世帯数の約85%を占めている。このように、1世帯当たりの構成人数が減少し、また、1台当たりの乗車人数が減少してくると、個人使用となるパーソナルモビリティの重要性がますこととなる(例えば特許文献1参照。)。特に軽量小型である軽自動車の普及率に注目すると、全乗用車中約32%とほぼ1/3となっており、現状ではパーソナルモビリティ的な使用状況になっているものと思われる。   The number of registered automobiles in Japan exceeded 79 million at the stage of April 2012, and passenger cars accounted for about 74%, and private cars accounted for 99.5%. Over. In this way, passenger cars are expected to continue to grow as an important means of transportation for the public. On the other hand, when attention is paid to the number of passengers per vehicle as the usage status of these passenger cars, the number of passenger cars continues to decrease from about 1.7 in 1989, and is now around 1.3. This is also related to the decrease in the number of members per household. In 1975, the number of members with one or two members was 30%. The number of households consisting of 1 to 2 people accounted for about 25%, and about half of all households are expected to show an increasing trend in the future. In particular, the number of nuclear family households excluding this one-person household is less than 60% of the total, and the total of the single household and nuclear family households account for about 85% of the total number of households. As described above, when the number of members per household decreases and the number of passengers per vehicle decreases, the importance of personal mobility for personal use increases (see, for example, Patent Document 1). ). Paying particular attention to the penetration rate of light cars that are light and small, it is about 1/3, which is about 32% of all passenger cars.

道路占有率の観点からパーソナルモビリティを計画する場合、車両の大きさと上方からの投影面積で見ることができる。   When planning personal mobility from the viewpoint of road occupancy, it can be seen from the size of the vehicle and the projected area from above.

そこで、図30に現在市販されている乗用車及び二輪車について全長と投影面積の関係を示す。なお、投影面積全長×全幅で求めた。この図30より、二輪車を含め市販されている車両の全長と投影面積は非常に相関が高いことがわかる。また、現状でパーソナルモビリティと分類される車両について見ると、一人乗車幅車両と二人乗車幅車両に分けることができる。そこで、これらをPM1及びPM2として分類する。ここでは主に道路占有率から考え、PM1車両について扱うこととする。PM1の場合、全長に比べ幅が狭く、上記の結果に対し回帰式で考えると、全長2.5m程度の車両で幅が1.2m程度となる。このため旋回時の安定性を考えると、車体を大きくロールして旋回する二輪車のような運動形態を持つ車両が有効であると考えられる。このような車両の場合、求心力がキャンバスラストとコーナリングフォースの関数となるため、どのようにこれらを使用するかが重要となる。   FIG. 30 shows the relationship between the total length and the projected area for passenger cars and motorcycles currently on the market. In addition, it calculated | required in the projection area full length x full width. From FIG. 30, it can be seen that the total length of a vehicle that is commercially available including a two-wheeled vehicle and the projected area are highly correlated. Further, looking at vehicles that are currently classified as personal mobility, they can be divided into single-passenger width vehicles and double-passenger width vehicles. Therefore, these are classified as PM1 and PM2. Here, considering the road occupancy rate, PM1 vehicles will be treated. In the case of PM1, the width is narrower than the total length, and considering the above results by a regression equation, the width is about 1.2 m for a vehicle having a total length of about 2.5 m. For this reason, when considering the stability at the time of turning, it is considered that a vehicle having a movement form such as a two-wheeled vehicle that turns with a large roll of the vehicle body is effective. In such a vehicle, the centripetal force is a function of the canvas last and cornering force, so how to use them is important.

更に、上述したようなパーソナルモビリティでは、安定性を確保するために必ずアンダーステア特性とする必要がある。このため、市販されている車両は、すべて弱アンダーステア特性を有している。しかしながら、近年では、パーソナルモビリティにおいて、安定性を保ちつつ、ステア特性及び横すべり特性を自由に設定することができ、運動特性を大幅に変更して、単一車両において、スポーツカーからファミリ−ユースまで構築することができることが望まれている。   Furthermore, in personal mobility as described above, understeer characteristics must be provided in order to ensure stability. For this reason, all commercially available vehicles have weak understeer characteristics. However, in recent years, in personal mobility, it is possible to freely set the steer characteristic and the side slip characteristic while maintaining stability. It is hoped that it can be built.

特開2004−359232号公報JP 2004-359232 A

本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたものであり、操舵比を車速に応じて可変する自動車の運動制御方法、自動車の運動制御装置及び自動車を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide an automobile motion control method, an automobile motion control apparatus, and an automobile in which the steering ratio is variable according to the vehicle speed.

本発明に係る自動車の運動制御方法は、3輪以上の車輪を有する自動車の旋回時の運動制御をする際に、ロール角制御可能な車体のロール角とハンドル角の比である操舵比を速度の関数として規定し、車速に応じて可変する。   The vehicle motion control method according to the present invention speeds up the steering ratio, which is the ratio of the roll angle and the steering wheel angle of the vehicle body that can control the roll angle when controlling the motion of a vehicle having three or more wheels. It is specified as a function of and varies according to the vehicle speed.

本発明に係る自動車の運動制御装置は、3輪以上の車輪を有する自動車の旋回時の運動制御をする際に、少なくとも前記自動車の車体のロール角を制御する可変部と、ロール角制御可能な前記車体のロール角とハンドル角の比である操舵比を速度の関数として規定し、上記自動車の車速に応じた上記操舵比を上記可変部に出力するコントローラとを備える。   The vehicle motion control apparatus according to the present invention is capable of controlling at least a variable part for controlling a roll angle of a vehicle body of the vehicle and a roll angle control when performing a motion control when turning a vehicle having three or more wheels. A controller that defines a steering ratio, which is a ratio between the roll angle and the steering wheel angle of the vehicle body, as a function of speed and outputs the steering ratio according to the vehicle speed of the automobile to the variable unit.

本発明に係る自動車は、3輪以上の車輪と、車体と、上記の自動車の運動制御装置とを備える。   An automobile according to the present invention includes three or more wheels, a vehicle body, and the above-described automobile motion control device.

本発明は、3輪以上で、ロール角制御可能な車体のロール角とハンドル角の比である操舵比を速度の関数として規定し、車速に応じて可変することで、ステア特性及び横すべり特性を自由に設定することができる。したがって、本発明は、車速に応じて操舵比を切り換えることで、単一車両において、スポーツカーからファミリ−ユースまで構築することができる。   In the present invention, the steering ratio, which is the ratio of the roll angle and the steering wheel angle of the vehicle body that can control the roll angle, is defined as a function of speed with three or more wheels, and the steer characteristic and the side slip characteristic are changed by varying the vehicle speed. It can be set freely. Therefore, the present invention can be constructed from a sports car to a family use in a single vehicle by switching the steering ratio according to the vehicle speed.

本発明の一実施形態に係る運動制御装置を適用した自動車を示したブロック図である。1 is a block diagram showing an automobile to which a motion control device according to an embodiment of the present invention is applied. 4輪車両の運動を二輪モデルで置き換えた様子を示した斜視図である。It is the perspective view which showed a mode that the motion of the four-wheel vehicle was replaced with the two-wheel model. ロール制御の形態を示した概念図であり、(A)は、リーンアウトを示し、(B)は、リーンウィズを示し、(C)は、リーンインを示している。It is the conceptual diagram which showed the form of roll control, (A) shows lean out, (B) shows lean with, (C) shows lean in. 車両運動の座標系を示した概念図である。It is the conceptual diagram which showed the coordinate system of vehicle motion. 車体寸法を示した側面図である。It is the side view which showed the vehicle body dimension. パーソナルモビリティの根軌跡を示したグラフである。It is the graph which showed the root locus of personal mobility. 幾何学的な旋回特性を示した概念図である。It is the conceptual diagram which showed the geometric turning characteristic. 求心力がキャンバスラストのみの定常円旋回特性を示した概念図である。It is the conceptual diagram which showed the steady circular turning characteristic only for canvas last with centripetal force. キャンバスラストが必要となる求心力よりも小さい場合の定常円旋回特性を示した概念図である。It is the conceptual diagram which showed the steady circular turning characteristic in case canvas rust is smaller than the required centripetal force. キャンバスラストが必要となる求心力よりも大きい場合の定常円旋回特性を示した概念図である。It is the conceptual diagram which showed the steady circle turning characteristic in case canvas last is larger than the required centripetal force. 遠心力と重力の関係を示した概念図である。It is the conceptual diagram which showed the relationship between centrifugal force and gravity. ロール角と操舵角との比である操舵比を示したグラフである。It is the graph which showed the steering ratio which is ratio of a roll angle and a steering angle. ステア特性を示した図である。It is the figure which showed the steer characteristic. 横すべり特性を示した図である。It is the figure which showed the side slip characteristic. 本発明の他の一実施形態に係る運動制御装置を適用した自動車の概略構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows schematic structure of the motor vehicle which applied the motion control apparatus which concerns on other one Embodiment of this invention. 本発明の他の一実施形態に係る運動制御装置を適用した自動車を示したブロック図である。It is the block diagram which showed the motor vehicle which applied the motion control apparatus which concerns on other one Embodiment of this invention. 本発明の他の一実施形態に係る運動制御装置を適用した自動車の操舵比及び速度変化に対するスタビリティファクタの影響の解析結果を示した図である。It is the figure which showed the analysis result of the influence of the stability factor with respect to the steering ratio and speed change of the motor vehicle which applied the motion control apparatus which concerns on other one Embodiment of this invention. 本発明の他の一実施形態に係る運動制御装置を適用した自動車の車体リーン角の変化に対するスタビリティファクタの影響の解析結果を示した図である。It is the figure which showed the analysis result of the influence of the stability factor with respect to the change of the vehicle body lean angle of the motor vehicle which applied the motion control apparatus which concerns on other one Embodiment of this invention. 本発明の他の一実施形態に係る運動制御装置を適用した自動車の車体リーン角の変化に対する横すべり特性の影響の解析結果を示した図である。It is the figure which showed the analysis result of the influence of the side slip characteristic with respect to the change of the vehicle body lean angle of the motor vehicle which applied the motion control apparatus which concerns on other one Embodiment of this invention. 本発明の他の一実施形態に係る運動制御装置を適用した自動車を示したブロック図である。It is the block diagram which showed the motor vehicle which applied the motion control apparatus which concerns on other one Embodiment of this invention. 本発明の他の一実施形態に係る運動制御装置を適用した自動車のタイヤと路面との摩擦係数の解析結果を示した図である。It is the figure which showed the analysis result of the friction coefficient of the tire and road surface of the motor vehicle which applied the motion control apparatus which concerns on other one Embodiment of this invention. 本発明の他の一実施形態に係る運動制御装置を適用した自動車のタイヤモデルによる前後力とコーナリングフォースとの干渉結果を示した図である。It is the figure which showed the interference result of the longitudinal force and cornering force by the tire model of the motor vehicle which applied the motion control apparatus which concerns on other one Embodiment of this invention. 本発明の他の一実施形態に係る運動制御装置を適用した自動車を座標系に一元化したモデルを示した図である。It is the figure which showed the model which unified the motor vehicle which applied the motion control apparatus which concerns on other one Embodiment of this invention to the coordinate system. (A)及び(B)は、図23に示す本発明の他の一実施形態に係る運動制御装置を適用した自動車を座標系に一元化したモデルの各部の寸法を示した図である。(A) And (B) is the figure which showed the dimension of each part of the model which unified the motor vehicle which applied the motion control apparatus which concerns on other one Embodiment of this invention shown in FIG. 23 to the coordinate system. 本発明の他の一実施形態に係る運動制御装置を適用した自動車の旋回中の車両の状態を模式化して示した図である。It is the figure which showed typically the state of the vehicle in the turning of the motor vehicle which applied the motion control apparatus which concerns on other one Embodiment of this invention. (A)乃至(E)は、本発明の他の一実施形態に係る運動制御装置を適用した自動車の速度変化に対する応答結果を示した図である。(A) thru | or (E) is the figure which showed the response result with respect to the speed change of the motor vehicle which applied the motion control apparatus which concerns on other one Embodiment of this invention. (A)乃至(E)は、本発明の他の一実施形態に係る運動制御装置を適用した自動車の目標ロール角変化に対する応答結果を示した図である。(A) thru | or (E) are the figures which showed the response result with respect to the target roll angle change of the motor vehicle which applied the motion control apparatus which concerns on other one Embodiment of this invention. (A)乃至(E)は、本発明の他の一実施形態に係る運動制御装置を適用した自動車の操舵比変化に対する応答結果を示した図である。(A) thru | or (E) is the figure which showed the response result with respect to the steering ratio change of the motor vehicle which applied the motion control apparatus which concerns on other one Embodiment of this invention. (A)乃至(E)は、本発明の他の一実施形態に係る運動制御装置を適用した自動車の付加操舵変化に対する応答結果を示した図である。(A) thru | or (E) is the figure which showed the response result with respect to the additional steering change of the motor vehicle which applied the motion control apparatus which concerns on other one Embodiment of this invention. 現在市販されている乗用車及び二輪車について全長と投影面積の関係を示したグラフである。It is the graph which showed the relationship between a full length and a projection area about the passenger car and two-wheeled vehicle currently marketed.

(第1の実施形態)
以下、本発明の一実施形態を適用した自動車の運動制御方法、自動車の運動制御装置及び自動車について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本発明は以下の例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、任意に変更可能である。更に、本発明の第1の実施形態について、以下の順に沿って説明する。
1.1.本発明の一実施形態に係る運動制御装置を適用した自動車の基本構成
1.2.大ロール角を有する車両の基本構成
1.3.車両の運動理論
1.3.1 座標系及びタイヤ力
1.3.2 運動方程式
1.3.3 システムの安定性
1.3.4 定常円旋回特性について
1.3.5 基準となるキャンバスラスト特性
1.3.6 ステア特性と横すべり特性
1.4.タイヤ特性を考慮した運動特性検討
1.4.1 タイヤ特性による車両運動特性指標
1.4.2 操舵比の検討
1.4.3 操舵指標に対するステア特性及び横すべり特性
1.5.結論
(First embodiment)
Hereinafter, an automobile motion control method, an automobile motion control apparatus, and an automobile to which an embodiment of the present invention is applied will be described in detail with reference to the drawings. In addition, this invention is not limited to the following examples, In the range which does not deviate from the summary of this invention, it can change arbitrarily. Furthermore, the first embodiment of the present invention will be described in the following order.
1.1. Basic configuration of an automobile to which a motion control device according to an embodiment of the present invention is applied 1.2. Basic configuration of a vehicle having a large roll angle 1.3. Theory of vehicle motion 1.3.1 Coordinate system and tire force 1.3.2 Equation of motion 1.3.3 Stability of system 1.3.4 Steady circular turning characteristics 1.3.5 Reference canvas last Characteristics 1.3.6 Steering characteristics and sideslip characteristics 1.4. Examination of tire motion characteristics in consideration of tire characteristics 1.4.1 Vehicle motion characteristic index based on tire characteristics 1.4.2 Steering ratio investigation 1.4.3 Steering characteristics and side slip characteristics with respect to steering indices 1.5. Conclusion

1.1.本発明の一実施形態に係る運動制御装置を適用した自動車の基本構成
本発明の一実施形態に係る自動車の運動制御装置120を適用した自動車101は、旋回時における安定したコーナリングを実現可能な車両特性を得るために、ハンドルの操舵角と車体のロール角との関係を自動車101の速度によって変更可能としたものである。本実施形態の自動車101は、例えば、3個以上の車輪(タイヤ)110と、2輪車のようにロールして旋回するロール角制御可能な車体111とを有するパーソナルモビリティである。更に、このような自動車101は、図1に示すように、車体111のロール角を検出するロール角検出部112と、ハンドル113aのハンドル角を検出するハンドル角検出部113と、車速を検出する車速検出部114と、車体111のロール角制御をする可変部115と、車体のロール角とハンドル角の比である操舵比を速度の関数として規定し、車速に応じた操舵比を可変部115に出力するコントローラ116とを備えている。
1.1. 1. Basic configuration of an automobile to which a motion control device according to an embodiment of the present invention is applied A vehicle 101 to which an automobile motion control device 120 according to an embodiment of the present invention is applied is a vehicle capable of realizing stable cornering during turning. In order to obtain characteristics, the relationship between the steering angle of the steering wheel and the roll angle of the vehicle body can be changed by the speed of the automobile 101. The automobile 101 of the present embodiment is personal mobility having, for example, three or more wheels (tires) 110 and a vehicle body 111 capable of roll angle control that rolls and turns like a two-wheeled vehicle. Further, as shown in FIG. 1, the automobile 101 detects a vehicle speed by a roll angle detection unit 112 that detects the roll angle of the vehicle body 111, a handle angle detection unit 113 that detects the handle angle of the handle 113 a, and the vehicle speed. The vehicle speed detection unit 114, the variable unit 115 that controls the roll angle of the vehicle body 111, the steering ratio that is the ratio of the roll angle and the steering wheel angle of the vehicle body is defined as a function of speed, and the steering ratio according to the vehicle speed is variable unit 115. And a controller 116 for outputting to the controller.

ロール角検出部112、ハンドル角検出部113及び車速検出部114は、例えば周知のセンサを用いて構成されており、検出したデータをコントローラ116に出力する。可変部115は、例えばタイヤのアッパーアームの長さを油圧ピストン等で変更可能とする等で、前輪の一方と他方の高さ及び/又は後輪の一方と他方の高さを異ならせることで、車体111のロール角制御をする。コントローラ116は、例えば、マイコン等で構成されており、内部に格納された制御プログラムに応じて、車体のロール角とハンドル角の比である操舵比を速度の関数として規定し、車速に応じた操舵比を可変部115に出力する。なお、図1中には、車輪(タイヤ)110が4個設けられているが、これに限定されるものではなく、本実施形態における自動車101の車輪数は、少なくとも前輪が2輪以上、後輪が1輪以上であれば、3個であってもよく、或いは、4個以上であっても良い。   The roll angle detection unit 112, the handle angle detection unit 113, and the vehicle speed detection unit 114 are configured using, for example, a well-known sensor, and output detected data to the controller 116. For example, the variable portion 115 can change the height of one and the other of the front wheels and / or the height of one and the other of the rear wheels by changing the length of the upper arm of the tire with a hydraulic piston or the like. The roll angle of the vehicle body 111 is controlled. The controller 116 is constituted by, for example, a microcomputer, and defines a steering ratio, which is a ratio of the roll angle of the vehicle body and the steering wheel angle, as a function of speed in accordance with a control program stored therein, and according to the vehicle speed. The steering ratio is output to the variable unit 115. In FIG. 1, four wheels (tires) 110 are provided. However, the present invention is not limited to this, and the number of wheels of the automobile 101 in the present embodiment is at least two front wheels and rear wheels. If there are one or more wheels, the number may be three, or four or more.

以上のような構成を有する本発明の一実施形態を適用した自動車101は、コントローラ116が、ロール角検出部112によって検出された車体111のロール角とハンドル角検出部113によって検出されたハンドル角の比である操舵比を速度の関数として規定し、車速に応じた操舵比を可変部115に出力する。このため、ドライバが不図示の操作部でステア特性及び横すべり特性を自由に設定することができ、単一車両において、スポーツカーからファミリ−ユースまで構築することができる。また、本実施形態の自動車101の運動制御方法では、自動車1の旋回時にハンドル113aの操舵角と車体111のロール角との関係を自動車101の速度によって変更可能とすることによって、ステア特性及び横すべり特性を自由に設定して、特に、車体111が普通車と比べて小型で軽量、かつ細長いパーソナルモビリティの旋回時における安定した車両特性が得られるようになる。なお、本発明の一実施形態に係る自動車101の運動制御装置120及び運動制御方法は、本発明者が以下の説明に沿って運動力学的に検証して創作されたものである。   In the automobile 101 to which the embodiment of the present invention having the above-described configuration is applied, the controller 116 detects the roll angle of the vehicle body 111 detected by the roll angle detection unit 112 and the handle angle detected by the handle angle detection unit 113. The steering ratio, which is the ratio of the two, is defined as a function of speed, and the steering ratio corresponding to the vehicle speed is output to the variable unit 115. Therefore, the driver can freely set the steer characteristic and the side slip characteristic with an operation unit (not shown), and a single vehicle can be constructed from a sports car to a family use. In addition, in the motion control method of the automobile 101 of the present embodiment, the relationship between the steering angle of the handle 113a and the roll angle of the vehicle body 111 can be changed according to the speed of the automobile 101 when the automobile 1 turns, so The characteristics can be freely set, and in particular, the vehicle body 111 can be smaller and lighter than a normal vehicle, and stable vehicle characteristics can be obtained during slender personal mobility turning. Note that the motion control device 120 and the motion control method for the automobile 101 according to an embodiment of the present invention were created by the present inventor through kinematic verification in accordance with the following description.

1.2.大ロール角を有する車両の基本構成
PM1車両では、ロール角(φ)制御とハンドル角(δ)制御の2入力系となる。これらを独立に制御する場合、一般ドライバがこれらを独立でコントロールする必要があるため、これにアクセル及びブレーキの制御を負荷すると、非常に操縦自体が複雑なる。そこで、これらの関係を規定して単純化することにより、入力数を限定することとする。そこで、本発明では下記の関係を前提とする。ここでk を操舵比と定義し、この操舵比を速度の関数とする。なお、この関係はサスペンションの取り付け位置を上下に移動することで実現できる。



1.2. Basic configuration of a vehicle having a large roll angle The PM1 vehicle has a two-input system of a roll angle (φ) control and a handle angle (δ) control. When these are controlled independently, it is necessary for a general driver to control them independently. Therefore, if the control of the accelerator and the brake is loaded on this, the maneuvering itself becomes very complicated. Therefore, the number of inputs is limited by defining and simplifying these relationships. Therefore, the present invention assumes the following relationship. Here, k is defined as a steering ratio, and this steering ratio is a function of speed. This relationship can be realized by moving the suspension mounting position up and down.



Figure 2014054697
Figure 2014054697

また、ロール制御を行う場合、二輪車で通常使用されるリーンイン、リーンウィズ、リーンアウトという3つの形態を考える必要がある。そこで、まずロールを含む4輪車両の運動を簡素化するために、図2に示すように二輪モデルで置き換える。   In addition, when performing roll control, it is necessary to consider three forms that are normally used in a motorcycle: lean in, lean with, and lean out. Therefore, first, in order to simplify the motion of the four-wheel vehicle including the roll, the two-wheel model is replaced as shown in FIG.

次に車体部ロール角とタイヤキャンバ角との関係からロール制御の形態を図3(A)乃至(C)のように定義される。ここで、φは力学的ロール角、φはタイヤキャンバ角を示す。この関係を有効に設定することで、車両特性を大きく変化させることが可能となる。Next, the form of roll control is defined as shown in FIGS. 3A to 3C from the relationship between the vehicle body roll angle and the tire camber angle. Here, φ represents a mechanical roll angle, and φ t represents a tire camber angle. By effectively setting this relationship, the vehicle characteristics can be greatly changed.

1.3.車両の運動理論
1.3.1 座標系及びタイヤ力
二輪車に代表されるキャンバスラストを主求心力とする車両構築の場合、運動を表現する座標系はSAE座標系を用いると理解しやすい。これは操舵角を正とした場合、コーナリングフォース及びヨーレイトが正、また(1)式の関係からキャンバ角が正となり、キャンバスラストも正となる。また、車体が大きくロールするため、図4に示すように、座標の原点を後輪タイヤ接地点中心Aにおく。また、式の簡素化の関係からタイヤの幅を考慮しない。また、タイヤ力は線形モデルで考え、次式で定義する。
1.3. Theory of vehicle motion 1.3.1 Coordinate system and tire force In the case of vehicle construction with the main centripetal force represented by a canvas last represented by a two-wheeled vehicle, it is easy to understand the coordinate system that expresses the motion using the SAE coordinate system. When the steering angle is positive, the cornering force and the yaw rate are positive, the camber angle is positive from the relationship of the expression (1), and the canvas last is also positive. Further, since the vehicle body rolls greatly, the origin of coordinates is set at the center A of the rear tire contact point as shown in FIG. Also, the width of the tire is not taken into consideration because of the simplification of the formula. The tire force is considered as a linear model and is defined by the following equation.

Figure 2014054697
Figure 2014054697

ここで、KCi:キャンバスティフネス、KSi:コーナリングスティフネス、α:タイヤ横すべり角とする。ここでiはタイヤ番号を示し、i=Aを後輪、i=Bを前輪とする。Here, K Ci : canvas stiffness, K Si : cornering stiffness, α i : tire slip angle. Here, i indicates a tire number, i = A is a rear wheel, and i = B is a front wheel.

1.3.2 運動方程式
まず、A点における速度、加速度等を示す。基本寸法は図5に示す。この場合、慣性座標系(O−XYZ)の方向を表す単位ベクトルをi、j、kとする。また、動座標系A−xA、yA、zAの方向を表す単位ベクトルをexA、eyA、ezAとする。これらを用いてA点における速度は次式で与えられる。
1.3.2 Equation of motion First, the speed, acceleration, etc. at point A are shown. The basic dimensions are shown in FIG. In this case, unit vectors representing the direction of the inertial coordinate system (O- XYZ ) are i, j, and k. Also, the dynamic coordinate system A -xa, yA, a unit vector representing the direction of zA e xA, e yA, and e zA. Using these, the speed at point A is given by the following equation.

Figure 2014054697
Figure 2014054697

Figure 2014054697
Figure 2014054697

A点から見た重心点の位置ベクトルは下記で記述される。   The position vector of the center of gravity point viewed from point A is described below.

Figure 2014054697
Figure 2014054697

そこで線形化した重心点の加速度は次式で与えられる。   Therefore, the linear acceleration of the center of gravity is given by the following equation.

Figure 2014054697
Figure 2014054697

同様にB点における速度は次式で与えられる。   Similarly, the speed at point B is given by:

Figure 2014054697
Figure 2014054697

そこで、A、B点における横すべり角は次式で与えられる。   Therefore, the side slip angle at points A and B is given by the following equation.

Figure 2014054697
Figure 2014054697

ここで、一定速度走行を考え、運動方程式はy方向及びz軸回りの釣り合いを考える。そこで次式で与えられる。




Here, constant speed traveling is considered, and the equation of motion considers the balance around the y A direction and the z A axis. Therefore, it is given by the following equation.




Figure 2014054697
Figure 2014054697

Figure 2014054697
Figure 2014054697

これらの式に(1)、(2)式を代入して整理すると   Substituting (1) and (2) into these formulas

Figure 2014054697
Figure 2014054697

1.3.3 システムの安定性
次にこの車両系の安定性を検討する。この車両は操舵角により舵角とロール角を規定する形式を採用したため、ロール角は入力として舵角に含まれる。このため、特性方程式は通常の四輪車と同一となる。そこで、表1に示す諸元を用いて解析を行い、速度に対する根軌跡を図6に示す。図6では速度30m/sまで示しているが、この諸元の場合、すべての領域で安定しており、方向安定性が確保されていることがわかる。
1.3.3 System stability Next, the stability of this vehicle system will be examined. Since this vehicle adopts a format in which the steering angle and the roll angle are defined by the steering angle, the roll angle is included in the steering angle as an input. For this reason, the characteristic equation is the same as that of a normal four-wheeled vehicle. Then, it analyzes using the specification shown in Table 1, and shows the root locus with respect to speed in FIG. In FIG. 6, the speed is shown up to 30 m / s. However, in this specification, it is stable in all regions, and it can be seen that directional stability is ensured.

Figure 2014054697
Figure 2014054697

1.3.4 定常円旋回特性について
車両安定性は前述の通り確保されており、車両系としては成り立つことが確認された。しかし、車両の基本特性を考える場合、通常走行速度における定常ゲイン等が重要な要素となる。まず定常円旋回により、どのように特性が変化するかについて、その概念を示す。
1.3.4 Steady circle turning characteristics The vehicle stability is ensured as described above, and it has been confirmed that the vehicle system is valid. However, when considering the basic characteristics of the vehicle, the steady gain at the normal traveling speed is an important factor. First, the concept of how the characteristics change due to steady circular turning will be described.

まず、極低速の旋回を考える(幾何学的な旋回特性)。この場合、速度が0であるとしてロール角を0とする。これにより舵角と旋回半径の関係は図7で示される。   First, consider extremely low-speed turning (geometric turning characteristics). In this case, the roll angle is set to 0 assuming that the speed is 0. Thus, the relationship between the steering angle and the turning radius is shown in FIG.

そこで、この関係は次式で示される。   Therefore, this relationship is expressed by the following equation.

Figure 2014054697
Figure 2014054697

この旋回では、各タイヤは求心力を必要としないため、横すべり角を0としたホイルセンター方向に進行することになる。これに対し、求心力がキャンバスラストのみの場合は各タイヤが横すべり角を持たないため、図7と同様に図8で示される。そこで、旋回中心は後輪軸延長線上に位置する。   In this turning, since each tire does not require centripetal force, it proceeds in the wheel center direction with a side slip angle of 0. On the other hand, when the centripetal force is only canvas last, each tire does not have a side slip angle, and therefore, as shown in FIG. 7, it is shown in FIG. Therefore, the turning center is located on the rear wheel shaft extension line.

このキャンバスラストが必要となる求心力よりも小さい場合、コーナリングフォースで補填する必要がある。このため、各タイヤの横すべり角は図9に示すようにマイナスとなる。そこで、旋回中心は後輪軸よりも前方に位置する。このため、車両の姿勢角は内向きとなり、後輪は外側に張り出すこととなる。   If this canvas last is less than the required centripetal force, it must be compensated with a cornering force. For this reason, the side slip angle of each tire is negative as shown in FIG. Therefore, the turning center is located in front of the rear wheel shaft. For this reason, the attitude angle of the vehicle is inward, and the rear wheels protrude outward.

また、キャンバスラストが必要とする求心力よりも大きい場合、図10に示すように定常円旋回の釣り合いからコーナリングフォースを負側に発生させる必要がある。つまり、横すべり角は正となるため、旋回中心は後輪軸よりも後方に位置し、車両は外を向いて旋回することになる。これらの関係から、キャンバスラストを主求心力とする車両の場合、基準は図8で示したように、キャンバスラストのみで旋回する状態と考えられる。そこで、定常円旋回特性の基準はこのようなタイヤ特性を有する車両となる。   Further, when the centripetal force required by the canvas last is larger, as shown in FIG. 10, it is necessary to generate a cornering force on the negative side from the balance of steady circular turning. That is, since the side slip angle is positive, the turning center is located behind the rear wheel shaft, and the vehicle turns outward. From these relationships, in the case of a vehicle having canvas last as the main centripetal force, the reference is considered to be a state of turning only by canvas last as shown in FIG. Therefore, the standard of the steady circle turning characteristic is a vehicle having such tire characteristics.

1.3.5 基準となるキャンバスラスト特性
ここで考慮する車両は前述のようにリーンウィズであるとし、また、4輪車であるが左右タイヤに均等に荷重がかかるようにセッティングするためには、図11に示す条件が必要となる。そこで、前輪と後輪で発生するキャンバスラストによりこの遠心力と同じ大きさで向きが逆の力を発生させる必要があり、さらにこの前後力が作る重心点回りのモーメントは釣り合う必要がある。また、この場合のロール角は(13)式で定義される通りG表示した求心加速度を表している。この関係を用い基準キャンバスティフネスを求めると(14)式で与えられる。




1.3.5 Standard Canvas Last Characteristics The vehicle considered here is lean with as described above, and is a four-wheeled vehicle, but in order to set the load equally on the left and right tires, The conditions shown in FIG. 11 are necessary. Therefore, it is necessary to generate a force having the same magnitude as the centrifugal force and the opposite direction by the canvas last generated at the front wheel and the rear wheel, and further, the moment around the center of gravity generated by the longitudinal force must be balanced. Further, the roll angle in this case represents the centripetal acceleration displayed in G as defined by the equation (13). Using this relationship, the reference canvas stiffness is obtained by equation (14).




Figure 2014054697
Figure 2014054697

Figure 2014054697
Figure 2014054697

この値を前述の表1にあてはめると、基準キャンバスティフネスは下記となる。
CB0=1470N/rad、KCA0=1470N/rad
When this value is applied to the above-mentioned Table 1, the reference canvas stiffness is as follows.
K CB0 = 1470 N / rad, K CA0 = 1470 N / rad

1.3.6 ステア特性と横すべり特性
前述した1.3.4項で示した定常円旋回特性を本項では理論的に考える。この場合、(11)式の加速度項を削除することで得られる。
1.3.6 Steering characteristics and sideslip characteristics In this section, the steady circular turning characteristics shown in the above section 1.3.4 are considered theoretically. In this case, it is obtained by deleting the acceleration term of the equation (11).

Figure 2014054697
Figure 2014054697

一般的に定常特性を考える場合、重心点で検討を行う。特に基準となるA点における幾何学的横すべり角は0となるため、横すべり特性が計算できない。そこで、上記式を重心点に置き換えて解析を行う。そこで、重心点横すべり角をβとすると、この関係は次式で与えられる。   In general, when considering steady-state characteristics, consider the center of gravity. In particular, the side slip characteristic cannot be calculated because the geometric side slip angle at the reference point A is 0. Therefore, the above equation is replaced with the barycentric point for analysis. Therefore, when the lateral slip angle of the center of gravity is β, this relationship is given by the following equation.

Figure 2014054697
Figure 2014054697

そこで、これを代入すると次式となる。   Therefore, when this is substituted, the following equation is obtained.

Figure 2014054697
Figure 2014054697

まず、基準となる幾何学的な旋回半径Rと舵角δ、及び横すべり角βとの関係を示す。First, the relationship between the reference geometric turning radius R 0 , the steering angle δ 0 , and the side slip angle β 0 is shown.

Figure 2014054697
Figure 2014054697

この(17)式よりステア特性を求めると次式となる。   When the steer characteristic is obtained from the equation (17), the following equation is obtained.

Figure 2014054697
Figure 2014054697

ここでスタビリティファクタは次式で与えられる。   Here, the stability factor is given by the following equation.

Figure 2014054697
Figure 2014054697

この式で右辺第一項は通常の四輪車のスタビリティファクタと式的に同一であり、第二項はPM1のようにキャンバ角を考慮した車両特有の項となる。   In this equation, the first term on the right side is the same as the stability factor of a normal four-wheeled vehicle, and the second term is a term peculiar to the vehicle in consideration of the camber angle like PM1.

同様に横すべり特性を求めると次式で与えられる。   Similarly, the side slip characteristic is obtained by the following equation.

Figure 2014054697
Figure 2014054697

ここで横すべり係数は次式で与えられる。   Here, the side slip coefficient is given by the following equation.

Figure 2014054697
Figure 2014054697

この式の右辺第一項は前述同様四輪車の横すべり係数を、第二項がキャンバ角の影響を表している。   The first term on the right side of the equation represents the side slip coefficient of the four-wheeled vehicle as described above, and the second term represents the influence of the camber angle.

1.4.タイヤ特性を考慮した運動特性検討
1.4.1タイヤ特性による車両運動特性指標
車両設計時に車両特性情報を与えるという観点から、前後輪のキャンバスティフネス及び前述の基準キャンバスラストをもとにこれらの検討を行う。まず、前述の基準キャンバスティフネスを上記(20)、(22)式に代入すると、スタビリティファクタ、横すべり係数とも0となる。つまり求心力はすべてキャンバスラストでまかなわれるためコーナリングフォースの影響はなくなりニュートラルステアとなる。これは同一旋回半径の円を通過する場合、操舵角、横すべり角とも速度に関係なく一定となることを意味する。そこで、本発明で示す車両の場合、ステア特性の基準はニュートラルステアとなる。
1.4. Examination of kinematic characteristics considering tire characteristics 1.4.1 Vehicle kinematic characteristics index based on tire characteristics From the viewpoint of providing vehicle characteristic information during vehicle design, these examinations are based on the canvas stiffness of the front and rear wheels and the aforementioned reference canvas last. I do. First, when the above-mentioned reference canvas stiffness is substituted into the above equations (20) and (22), both the stability factor and the side slip coefficient become zero. In other words, the centripetal force is all covered by canvas last, so the cornering force is no longer affected and neutral steer. This means that when passing through a circle with the same turning radius, the steering angle and the side slip angle are constant regardless of the speed. Therefore, in the case of the vehicle shown in the present invention, the steering characteristic reference is neutral steering.

次に、タイヤ特性関係を表す次の2つのパラメータを新たに導入する。   Next, the following two parameters representing the tire characteristic relationship are newly introduced.

Figure 2014054697
Figure 2014054697

ξは前輪と後輪のキャンバスティフネスの関係を、κは実キャンバスティフネスと基準キャンバスティフネスの関係を表しており、これらを用いて(17)式で示したKを整理する。ξ represents the relationship between the canvas stiffness of the front wheel and the rear wheel, and κ A represents the relationship between the actual canvas stiffness and the reference canvas stiffness. Using these, K C shown in the equation (17) is arranged.

Figure 2014054697
Figure 2014054697

同様に(22)式で示した横すべり係数を整理する。   Similarly, the side slip coefficient expressed by the equation (22) is arranged.

Figure 2014054697
Figure 2014054697

これらの結果よりステア特性に関しては、(24)式より次の指標が成り立つ。   From these results, the following index is established from the equation (24) for the steer characteristic.

Figure 2014054697
Figure 2014054697

この指標により次の特性が規定できる。
SI<0:基準US(アンダーステア)を減少させ値によりOS(オーバーステア)特性となる。
SI=0:コーナリングパワのみでステア特性が決定される。
SI>0:基準USよりもUS特性が強くなる。
The following characteristics can be defined by this index.
SI <0: The reference US (understeer) is decreased, and the OS (oversteer) characteristic is obtained depending on the value.
SI = 0: The steering characteristic is determined only by the cornering power.
SI> 0: US characteristics are stronger than the standard US.

そこで、表1で示した基準車両の場合、安定な車両であるが、キャンバスティフネスの値により安定性を保ちながらOS特性を実現することができる。   Therefore, although the reference vehicle shown in Table 1 is a stable vehicle, the OS characteristic can be realized while maintaining stability by the value of canvas stiffness.

同様に横すべり特性の場合、(25)式よりκが指標となる。この指標により次の特性が規定できる。
κ<1:横すべり角は速度の増加に伴い減少する。
κ=1:速度の変化に関係なく常に横すべり角は一定。
κ>1:速度の増加に伴い横すべり角は増加する。
Similarly, in the case of the side slip characteristic, κ A is an index from the equation (25). The following characteristics can be defined by this index.
κ A <1: The side slip angle decreases with increasing speed.
κ A = 1: The side slip angle is always constant regardless of the speed change.
κ A > 1: The side slip angle increases with increasing speed.

そこで、表1の車両の場合、後輪キャンバスティフネスが1620N/radの場合、定常横すべり角は速度に関係なく常に一定となり、これよりも大きい値を有する場合は旋回速度の増加に伴い車体を徐々に外側に向けて旋回することがわかる。このようにキャンバスラストを主求心力とする車両の場合、前後輪のキャンバスティフネスの関係及びコーナリングパワの関係により乗用車では実現できない特性表現が可能となり、特性設計の立場から大きな可能性を有していることがわかる。   Therefore, in the case of the vehicle shown in Table 1, when the rear wheel canvas stiffness is 1620 N / rad, the steady side slip angle is always constant regardless of the speed, and when it has a value larger than this, the vehicle body is gradually increased as the turning speed increases. It turns out that it turns to the outside. In this way, in the case of a vehicle having canvas last as the main centripetal force, it is possible to express characteristics that can not be realized with a passenger car due to the relationship of the canvas stiffness of the front and rear wheels and the relationship of the cornering power, which has great potential from the standpoint of characteristic design. I understand that.

1.4.2 操舵比の検討
(1)式で与えたように、この車両の操縦の難易度を回避するために、ロール角と操舵角との比を速度の関数として規定した。この操舵比kをどのように決定するかについて検討を行う。速度の増加に伴い操舵角は(19)式から決定され、ロール角は(13)式で示されるように求心加速度により決定される。そこで、この比は次式で示すように、ステア特性により影響を受けることになる。
1.4.2 Examination of Steering Ratio As given by equation (1), in order to avoid the difficulty of steering the vehicle, the ratio between the roll angle and the steering angle was defined as a function of speed. A study will be made on how to determine the steering ratio k. As the speed increases, the steering angle is determined from equation (19), and the roll angle is determined by centripetal acceleration as shown in equation (13). Therefore, this ratio is affected by the steering characteristic as shown in the following equation.

Figure 2014054697
Figure 2014054697

ここでは、表1で示した諸元について検討する。図12に速度変化及び(24)式でKを決定するκとSIとの乗算の変化に対する操舵比を示す。この図12より、この指標の負の値が大きくなると、操舵比に大きな影響をうける。そこで、これらの解析の基となる前輪及び後輪のコーナリングパワの設定に大きく影響を受けることになる。通常前輪のコーナリングパワは操舵系の剛性に大きく影響を受けるが、この剛性が低い場合、この指標の負の絶対値が大きくなるため、操舵比の設計が比較的難しくなるため、ある程度の操舵系の剛性を確保する必要がある。Here, the specifications shown in Table 1 are examined. FIG. 12 shows a steering ratio with respect to a change in speed and a change in multiplication of κ A and SI that determines K c by equation (24). From FIG. 12, when the negative value of this index increases, the steering ratio is greatly affected. Therefore, the setting of the cornering power of the front wheels and the rear wheels, which are the basis of these analyses, is greatly affected. Normally, the cornering power of the front wheels is greatly affected by the rigidity of the steering system, but if this rigidity is low, the negative absolute value of this index becomes large, which makes it difficult to design the steering ratio. It is necessary to ensure the rigidity.

1.4.3 操舵指標に対するステア特性及び横すべり特性
次に前述の指標であるSI及びκが、ステア特性及び横すべり特性に与える影響について検討を行う。図13がステア特性の、また図14が横すべり特性の解析結果である。図13より、ステア特性はこの範囲において強US特性から強OSの特性まで表現できることがわかる。この意味から、特にタイヤの設定により、特性を大きく変化させることができることがわかる。また図14より、横すべり特性もκの設定により、定常横すべり特性を大きく車両の姿勢を変化させることができることがわかる。このような解析より、PM1の運動特性の設定を、非常にスポーツ性の高いものから、一般ドライバ用の操舵に対し落ち着いた特性を実現することも可能となり、新たな車両系として、非常に高いポテンシャルを持つことがわかる。
1.4.3 Steer characteristics and side slip characteristics with respect to the steering index Next, the effects of the above-described indices SI and κ A on the steer characteristics and the side slip characteristics will be examined. FIG. 13 shows the analysis result of the steer characteristic, and FIG. 14 shows the analysis result of the side slip characteristic. FIG. 13 shows that the steer characteristic can be expressed from the strong US characteristic to the strong OS characteristic in this range. In this sense, it can be seen that the characteristics can be greatly changed, particularly by setting the tire. Further, it can be seen from FIG. 14 that by setting κ A as the side slip characteristic, the steady side slip characteristic can be increased and the posture of the vehicle can be changed. From such analysis, it is possible to realize the setting of the motion characteristics of PM1 from a very high sporting characteristic to a calm characteristic for steering for a general driver, which is very high as a new vehicle system. You can see that it has potential.

1.5.結論
本発明の一実施形態では、タイヤのキャンバスラストを有効に使用した新たなパーソナルモビリティの基本構造について、次の結論を得た。
1.5. CONCLUSION In one embodiment of the present invention, the following conclusion was obtained regarding the basic structure of a new personal mobility that effectively uses the tire canvas last.

(1)キャンバスラストを有効に使用することで、車両系の安定性を確保しつつ、US特性からOS特性まで大きく特性設定をすることが可能である。   (1) By effectively using the canvas last, it is possible to largely set the characteristics from the US characteristics to the OS characteristics while ensuring the stability of the vehicle system.

(2)上記同様、基準キャンバスティフネスに対し実キャンバスティフネスの設定により定常横すべり角を旋回外側へもまた内側へも設定することが可能であり、設計の自由度を高めることができる。   (2) As described above, the normal side slip angle can be set to both the outside and inside of the turn by setting the actual canvas stiffness with respect to the reference canvas stiffness, and the degree of freedom in design can be increased.

(第2の実施形態)
次に、本発明の他の一実施形態を適用した自動車の運動制御方法、自動車の運動制御装置及び自動車について、図面を参照しながら詳細に説明する。本発明の第2の実施形態については、以下の順に沿って説明する。
2.1.本発明の他の一実施形態に係る運動制御装置を適用した自動車の基本構成
2.2.大ロール角を有する車両の基本構成
2.3.車体ロール角変化による特性改善
2.3.1 車体のリーン角を考慮した解析
2.3.2 車体のリーン角が車両特性に与える影響
2.4.結論
(Second Embodiment)
Next, an automobile motion control method, an automobile motion control apparatus, and an automobile to which another embodiment of the present invention is applied will be described in detail with reference to the drawings. The second embodiment of the present invention will be described in the following order.
2.1. Basic configuration of an automobile to which a motion control device according to another embodiment of the present invention is applied 2.2. Basic configuration of a vehicle having a large roll angle 2.3. Improvement of characteristics by changing the roll angle of the car body 2.3.1 Analysis considering the lean angle of the car body 2.3.2 Effect of the lean angle of the car body on the vehicle characteristics 2.4. Conclusion

2.1.本発明の他の一実施形態に係る運動制御装置を適用した自動車の基本構成
まず、本発明の他の一実施形態に係る運動制御装置を適用した自動車の基本構成について、図面を使用しながら説明する。図15は、本発明の他の一実施形態に係る運動制御装置を適用した自動車の概略構成を示す斜視図であり、図16は、本発明の他の一実施形態に係る運動制御装置を適用した自動車を示したブロック図である。
2.1. Basic configuration of an automobile to which a motion control device according to another embodiment of the present invention is applied First, a basic configuration of an automobile to which a motion control device according to another embodiment of the present invention is applied will be described with reference to the drawings. To do. FIG. 15 is a perspective view showing a schematic configuration of an automobile to which a motion control device according to another embodiment of the present invention is applied, and FIG. 16 applies a motion control device according to another embodiment of the present invention. It is a block diagram showing an automobile.

本実施形態に係る運動制御装置は、例えば、1〜2名程度の人が乗車できる小型車両(PM1)であるパーソナルモビリティと呼ばれる自動車201に適用され、第1の実施形態よりも旋回時における安定したコーナリングを実現可能な車両特性の適用範囲を拡大したものとなっている。本実施形態の自動車201は、図15に示すように、全長が2〜4m程度、幅が1〜2m程度の車体211を有し、細長い車体211の前後にそれぞれ2輪ずつ計4輪の車輪(タイヤ)210が設けられている。なお、図15には、車輪210が4個設けられているが、車輪数は、4個に限定されるものではない。すなわち、少なくとも前輪が2輪以上、後輪が1輪以上であれば、車輪数は、3個であってもよく、或いは、4個以上であっても良い。   The motion control device according to the present embodiment is applied to, for example, the automobile 201 called personal mobility, which is a small vehicle (PM1) on which about 1 to 2 people can ride, and is more stable at the time of turning than the first embodiment. The range of application of vehicle characteristics that can achieve cornering is expanded. As shown in FIG. 15, the automobile 201 according to the present embodiment has a vehicle body 211 having a total length of about 2 to 4 m and a width of about 1 to 2 m. (Tire) 210 is provided. In FIG. 15, four wheels 210 are provided, but the number of wheels is not limited to four. That is, the number of wheels may be three or four or more as long as there are at least two or more front wheels and one or more rear wheels.

また、本実施形態における自動車201には、車両を旋回等させるためのハンドル213aと、当該ハンドル213aの近傍に路面に対する車体211や車輪210のロール角を変えるためのレバー形状の操作部217が設けられている。なお、操作部217は、図15に示すようなレバー形状のものに限定されず、例えば、複数のボタンやメータが設けられた装置としてもよく、また、ハンドル213aの一部に操作レバーや操作ボタンが一体に設けられる構成としてもよい。   In addition, the automobile 201 in the present embodiment is provided with a handle 213a for turning the vehicle and the like, and a lever-shaped operation unit 217 for changing the roll angle of the vehicle body 211 and the wheels 210 with respect to the road surface in the vicinity of the handle 213a. It has been. Note that the operation unit 217 is not limited to a lever shape as shown in FIG. 15, and may be, for example, a device provided with a plurality of buttons and meters, or an operation lever or an operation part of the handle 213 a. It is good also as a structure in which a button is provided integrally.

本実施形態では、旋回時における安定したコーナリングが実現可能な車両特性の適用範囲を拡大するために、操作部217で車体211のロール角と車輪210のロール角との関係を変更して、自動車201の旋回時における車輪210のキャンバスティフネスを調整することを特徴とする。本実施形態に係る自動車201の運動制御装置220は、図16に示すように、コントローラ216と、可変部215と、ハンドル角検出部213と、ロール角検出部212と、車速検出部214と、操作部217とを備える。ハンドル角検出部213、ロール角検出部212、及び車速検出部214は、例えば周知のセンサを用いて構成され、検出したハンドル213aのハンドル角、車体211及び車輪210のロール角、及び車速のデータをそれぞれ検出して、コントローラ216に出力する。   In this embodiment, in order to expand the application range of vehicle characteristics that can realize stable cornering during turning, the operation unit 217 changes the relationship between the roll angle of the vehicle body 211 and the roll angle of the wheels 210 to The canvas stiffness of the wheel 210 at the time of turning 201 is adjusted. As shown in FIG. 16, the motion control device 220 of the automobile 201 according to the present embodiment includes a controller 216, a variable unit 215, a handle angle detection unit 213, a roll angle detection unit 212, a vehicle speed detection unit 214, And an operation unit 217. The handle angle detection unit 213, the roll angle detection unit 212, and the vehicle speed detection unit 214 are configured using, for example, known sensors, and the detected handle angle of the handle 213a, roll angles of the vehicle body 211 and the wheels 210, and vehicle speed data. Are detected and output to the controller 216.

本実施形態では、操作部217で車体211のロール角と車輪210のロール角との関係を変更可能とするために、可変部215は、車体211のロール角制御を行う車体ロール角可変部218と、車輪210のロール角制御を行う車輪ロール角可変部219とを備えることを特徴とする。すなわち、可変部215は、車体211と車輪210をそれぞれ独立して路面に対して傾けることができるようになっている。   In this embodiment, the variable unit 215 controls the roll angle of the vehicle body 211 so that the relationship between the roll angle of the vehicle body 211 and the roll angle of the wheel 210 can be changed by the operation unit 217. And a wheel roll angle variable unit 219 that controls the roll angle of the wheel 210. That is, the variable section 215 can tilt the vehicle body 211 and the wheels 210 independently from each other with respect to the road surface.

車体ロール角可変部218は、例えば、タイヤのアッパーアームの長さを油圧ピストン等で変更可能とする等で、前輪の一方と他方の高さ及び/又は後輪の一方と他方の高さを異ならせることで、車体211のロール角制御をする。車輪ロール角可変部219は、例えば、サスペンションや油圧ピストン等で路面に対する車輪210(前輪、後輪)の角度を変更可能とすることで、車輪210のロール角制御をする。   The vehicle body roll angle variable unit 218 can change the height of one and the other of the front wheels and / or the height of one and the other of the rear wheels by changing the length of the upper arm of the tire with a hydraulic piston or the like, for example. The roll angle of the vehicle body 211 is controlled by making the difference. The wheel roll angle variable section 219 controls the roll angle of the wheel 210 by making it possible to change the angle of the wheel 210 (front wheel, rear wheel) with respect to the road surface with, for example, a suspension or a hydraulic piston.

コントローラ216は、第1の実施形態と同様に、例えば、マイコン等で構成されており、内部に格納された制御プログラムに応じて、車体211のロール角とハンドル角の比である操舵比を速度の関数として規定して、車速に応じた操舵比を可変部215に出力する。また、本実施形態では、コントローラ216は、操作部217で車体ロール角可変部218及び車輪ロール角可変部219を操作することによって、車体211のロール角と車輪210のロール角の大きさを調整可能とすることを特徴とする。   Similarly to the first embodiment, the controller 216 is configured by a microcomputer or the like, for example, and in accordance with a control program stored therein, the controller 216 speeds up the steering ratio that is the ratio of the roll angle and the steering wheel angle of the vehicle body 211. The steering ratio corresponding to the vehicle speed is output to the variable unit 215. Further, in the present embodiment, the controller 216 adjusts the roll angle of the vehicle body 211 and the roll angle of the wheel 210 by operating the vehicle body roll angle variable unit 218 and the wheel roll angle variable unit 219 with the operation unit 217. It is possible to make it possible.

このように本実施形態では、コントローラ216は、車体211のロール角と車輪210のロール角の大きさを調整することによって、車体211のロール角と車輪210のロール角の関係を変更して、自動車201の旋回時における車輪210のキャンバスティフネスを調整する。コントローラ216は、車体211のロール角と車輪210のロール角の大小関係を判定する判定部216aと、当該判定部216aの判定結果に基づいて車輪210が所望のキャンバスティフネスとなるよう車体ロール角可変部218及び車輪ロール角可変部219を調整するよう指令する指令部216bとを備える。   Thus, in the present embodiment, the controller 216 changes the relationship between the roll angle of the vehicle body 211 and the roll angle of the wheel 210 by adjusting the roll angle of the vehicle body 211 and the roll angle of the wheel 210, The canvas stiffness of the wheel 210 when the automobile 201 turns is adjusted. The controller 216 determines the magnitude relationship between the roll angle of the vehicle body 211 and the roll angle of the wheel 210, and the vehicle body roll angle is variable based on the determination result of the determination unit 216a so that the wheel 210 has a desired canvas stiffness. A command unit 216b that commands to adjust the unit 218 and the wheel roll angle variable unit 219.

本実施形態では、当該コントローラ216を備えることによって、旋回時に当該コントローラ216を介して、操作部217で可変部215を操作して、車体211と車輪210のロール角の関係を変更できる。具体的には、旋回時における車体211と車輪210のロール角の関係を車輪210よりも車体211の方を傾けて、車体211を旋回内側にリーンさせるリーンイン、車体211よりも車輪210の方を傾けて、車体211を旋回外側にリーンさせるリーンアウト、又は車輪210と車体211の傾きが略同一なリーンウィズの何れかの状態となるように変更する。このように自動車201の旋回時において、車体211と車輪210のロール角の関係を変更することによって、車輪210のキャンバスティフネスを所望の大きさに調整する。すなわち、車体211と車輪210のロール角の関係がリーンウィズ以外にリーンインやリーンアウトの場合でも、旋回時における車両特性を安定させて、優れたコーナリング特性とすることができる。   In the present embodiment, by providing the controller 216, the relationship between the roll angle of the vehicle body 211 and the wheel 210 can be changed by operating the variable unit 215 with the operation unit 217 via the controller 216 during turning. Specifically, the relationship between the roll angle of the vehicle body 211 and the wheel 210 at the time of turning is tilted toward the vehicle body 211 relative to the wheel 210 to lean the vehicle body 211 to the inside of the turn, and the wheel 210 rather than the vehicle body 211. It is changed so as to be in a lean-out state in which the vehicle body 211 is leaned to the outside of the turn, or a lean with state in which the wheels 210 and the vehicle body 211 have substantially the same inclination. In this way, when the automobile 201 turns, the canvas stiffness of the wheel 210 is adjusted to a desired size by changing the relationship between the roll angle of the vehicle body 211 and the wheel 210. That is, even when the relationship between the roll angles of the vehicle body 211 and the wheels 210 is lean in or lean out, the vehicle characteristics during turning can be stabilized and excellent cornering characteristics can be obtained.

例えば、自動車201をスリリングなスポーツカータイプの車両特性にしたい場合には、車体211よりも車輪210の方をロール角が大きくなるように車輪210を多く傾けて、キャンバスティフネスが大きくなるように調整する。一方、自動車201をゆったりと安定したファミリーユースタイプの車両特性にしたい場合には、車輪210のリーン角を小さくして、車体211よりも車輪210の方をロール角が小さくなるように車輪210を立てる方向に移動して、キャンバスティフネスが小さくなる調整する。   For example, to make the car 201 have a thrilling sports car type vehicle characteristic, the wheel 210 is tilted more than the vehicle body 211 so that the roll angle is larger, and the canvas stiffness is adjusted to be larger. To do. On the other hand, when it is desired to make the automobile 201 have a family use type vehicle characteristic that is relaxed and stable, the lean angle of the wheel 210 is made small, and the wheel 210 is made to have a smaller roll angle than the vehicle body 211. Move in the standing direction and adjust the canvas stiffness to be smaller.

このように、本実施形態では、車輪210が上述したような所望のキャンバスティフネスとなるように、コントローラ216を介して操作部217で車体ロール角可変部218及び車輪ロール角可変部219を調整できる。従来では、自動車や当該自動車に備わるタイヤ(車輪)のタイプによって、そのキャンバスティフネスが定まるので、キャンバスティフネスを含めて車両特性を変えるには、その都度タイヤを交換する必要があった。   As described above, in this embodiment, the vehicle body roll angle variable unit 218 and the wheel roll angle variable unit 219 can be adjusted by the operation unit 217 via the controller 216 so that the wheels 210 have the desired canvas stiffness as described above. . Conventionally, since the canvas stiffness is determined depending on the type of the automobile and the tire (wheel) provided in the automobile, it is necessary to change the tire each time in order to change the vehicle characteristics including the canvas stiffness.

これに対して、本実施形態の自動車201では、コントローラ216を介して操作部217で可変部215を調整しながら、車体211のロール角と車輪210のロール角との関係を自由に変更できる。このため、自動車201の旋回時における車輪210のキャンバスティフネスが所望の大きさとなるように、自動車201の運転時に操作部217で調整できるので、単一の自動車201でスポーツカータイプからファミリーユースタイプに至るまでの幅広い車両特性に変更可能とする。また、本実施形態に係る自動車201を設計する際に、車両の設計範囲が大幅に拡大される。特に、本実施形態では、普通車と比べて小型で軽量、かつ細長い車体211を有するパーソナルモビリティと呼ばれる自動車201に適用されるので、バイクのようにドライバによって柔軟に変更可能な車両特性を有しながら、旋回時における安定性を確保した安全性が高い車両として使用可能となる。すなわち、本実施形態に係る自動車201として適用されるパーソナルモビリティは、バイクのようにドライバが柔軟に旋回時に車体211と車輪210のロール角を調整して車両特性を変更可能としながら、不測の事故等で衝突や転倒した際にドライバが車体211によって外部衝撃等から守られるという安全性を確保できる。なお、本実施形態に係る自動車201の運動制御装置220及び運動制御方法は、本発明者が以下の説明に沿って運動力学的に検証して創作されたものである。   On the other hand, in the automobile 201 of the present embodiment, the relationship between the roll angle of the vehicle body 211 and the roll angle of the wheels 210 can be freely changed while adjusting the variable unit 215 with the operation unit 217 via the controller 216. For this reason, since it can adjust with the operation part 217 at the time of the driving | running | working of the motor vehicle 201 so that the canvas stiffness of the wheel 210 at the time of the turn of the motor vehicle 201 may become a desired magnitude | size, it can change from a sports car type to a family use type in the single motor vehicle 201. It can be changed to a wide range of vehicle characteristics. Moreover, when designing the automobile 201 according to the present embodiment, the design range of the vehicle is greatly expanded. In particular, the present embodiment is applied to the automobile 201 called personal mobility that is smaller and lighter than an ordinary vehicle and has an elongated vehicle body 211, and therefore has vehicle characteristics that can be flexibly changed by a driver like a motorcycle. However, the vehicle can be used as a highly safe vehicle that ensures stability during turning. That is, the personal mobility applied as the automobile 201 according to the present embodiment is an unexpected accident while the driver can flexibly adjust the roll angle of the vehicle body 211 and the wheel 210 when turning, like a motorcycle, and change the vehicle characteristics. It is possible to ensure safety that the driver is protected from an external impact or the like by the vehicle body 211 when the vehicle collides or falls due to the above. Note that the motion control device 220 and the motion control method of the automobile 201 according to the present embodiment are created by the inventor after kinematically verifying according to the following description.

2.2.大ロール角を有する車両の基本構成
次に、本実施形態に係る自動車における大ロール角を有する車両の基本構成について説明する。前述した第1の実施形態と同様に、本実施形態に係る自動車であるPM1車両は四輪車であり、ロール角は前後の左右輪をリンクでつなぎ、幾何学的にロール角が決定されるシステムと定義した。そこで、この車両ではロール角(φ)と実舵角(δ)の2入力系となるが、これを前述した(27)式に示す速度νの関数となる操舵比κ(ν)で結合し、 ドライバが1入力で横方向制御が行えるように提案した。なお、(27)式におけるgは重力加速度、lは前輪と後輪の距離となるホイルベース、Kδはスタビリティファクタを示す。
2.2. Next, a basic configuration of a vehicle having a large roll angle in the automobile according to the present embodiment will be described. Similar to the first embodiment described above, the PM1 vehicle, which is an automobile according to this embodiment, is a four-wheeled vehicle, and the roll angle is determined geometrically by connecting the front and rear left and right wheels with links. Defined as system. Therefore, in this vehicle, a two-input system of a roll angle (φ) and an actual steering angle (δ) is combined with a steering ratio κ (ν) that is a function of the speed ν shown in the equation (27). It was proposed that the driver can perform lateral control with one input. In Equation (27), g is gravitational acceleration, l is a wheel base that is the distance between the front wheel and the rear wheel, and K δ is a stability factor.

このような(27)式で定義される操舵比で結合することにより、この車両のステア特性は、速度の変化に対し一定とすることが可能となる。そこで、この操舵比を速度及び前報で定義したステア特性を決定づける相対的なタイヤ特性による指標を用い示すと、前述した図12のように与えられる。なお、解析に用いた車両の諸元は、前述した表1と同様とする。   By combining with such a steering ratio defined by equation (27), the steering characteristic of the vehicle can be made constant with respect to changes in speed. Therefore, when the steering ratio is indicated by using an index based on the relative tire characteristic that determines the steering characteristic defined in the speed and the previous report, it is given as shown in FIG. The specifications of the vehicle used for the analysis are the same as in Table 1 described above.

ここで、コーナリングスティフネスをKs、後輪キャンバスティネスをKCA、キャンバスラストのみで求心力を負担できるキャンバスティフネスをKCA0とすると、κ及びSIは、前述した(23)式で与えられる。また、ここでξは、前後輪のキャンバスティフネスの比として前述した(23)式で与えられる。Here, assuming that the cornering stiffness is Ks, the rear wheel canvas tint is K CA , and the canvas stiffness that can bear the centripetal force only by the canvas last is K CA0 , κ A and SI are given by the above-described equation (23). Here, ξ is given by the aforementioned equation (23) as the ratio of the canvas stiffness of the front and rear wheels.

また、このκ及びSIによリスタビリティファクタは、前述した図13で示される。この図から、κが1、SIが0の状態でこの車両がニュートラルステアを有することがわかり、さらにこれらの値を適当に選ぶことにより、オーバーステアにもアンダーステアにも設定することが可能であることがわかる。また、第1の実施形態で解析したように、このすべての状態で動的安定性が確保されている。Further, the restability factor by κ A and SI is shown in FIG. 13 described above. From this figure, it can be seen that this vehicle has neutral steer when κ A is 1 and SI is 0, and it is possible to set both oversteer and understeer by appropriately selecting these values. I know that there is. Further, as analyzed in the first embodiment, dynamic stability is ensured in all these states.

同様にこの場合における重心点横すべり係数は、前述した図14で示される。この図より、横すべり角係数は、κにより定義されることがわかる。この値が0の場合に横すべり係数が0となり、旋回中速度の変化に対し常に横すべり角が0となることがわかる。Similarly, the gravity center side slip coefficient in this case is shown in FIG. From this figure, slip angle coefficient is found to be defined by the kappa A. It can be seen that when this value is 0, the side slip coefficient is 0, and the side slip angle is always 0 with respect to the change in the turning speed.

また、SIの変化は、重心点横すべり角に全く影響を与えないことがわかる。そこでこれら2つの値を用いると、設計時のステア特性と横すべり特性を自由に設定することができることがわかる。そこで、前述した(27)式を用いて、操舵比、速度変化に対しスタビリティファクタの影響を解析し、その解析結果を図17に示す。なお、ここでホイルベースを2mとして解析した。図17より当該諸元では、操舵比が非常に小さい部分では、大きなアンダーステア特性を示すことがわかる。また、操舵比が10以上で、かつ10m/s以上では、スタビリティファクタが略一定となることが分かる。また、操舵比が小さい領域では、操舵角の影響が非常に大きい領域であり、本来この車両が持つ大ロール角による横転防止の効果が小さくなることを意味する。   It can also be seen that the change in SI does not affect the barycenter side slip angle at all. Therefore, it can be seen that the use of these two values can freely set the steer characteristic and the lateral slip characteristic at the time of design. Therefore, the above-described equation (27) is used to analyze the influence of the stability factor on the steering ratio and the speed change, and the analysis result is shown in FIG. Here, the foil base was analyzed as 2 m. It can be seen from FIG. 17 that the specification shows a large understeer characteristic in a portion where the steering ratio is very small. It can also be seen that the stability factor is substantially constant when the steering ratio is 10 or more and 10 m / s or more. In addition, the region where the steering ratio is small is a region where the influence of the steering angle is very large, which means that the effect of preventing rollover due to the large roll angle that the vehicle originally has becomes small.

そこで、初期設定時のタイヤ特性(前後輪のコーナリングスティフネスとキャンバスティフネスの関係)に大きく依存し、操舵角比を変化させる影響は、主に極低速度時における取り回し等の特性向上にのみ大きく関係することになる。このため、タイヤの初期設定条件により、ステア特性の基準が規定されることになり、主にステア特性と横すべり特性との関係を比較的自由に設定できるという意味を持つことになる。   Therefore, depending on the initial tire characteristics (relationship between the cornering stiffness of the front and rear wheels and the canvas stiffness), the effect of changing the steering angle ratio is mainly related to the improvement of characteristics such as handling at extremely low speeds. Will do. For this reason, the standard for the tire characteristics is defined by the initial setting conditions of the tire, and this mainly means that the relationship between the steering characteristics and the side slip characteristics can be set relatively freely.

2.3.車体ロール角変化による特性改善
次に、本実施形態に係る自動車における車体ロール角変化による特性改善について説明する。車両の設計諸元が決定した後、どの程度、車両特性を変化させられるかが、この関係の車両の使用範囲を大きく左右する。一般的に二輪車のライダが乗り方により二輸車の特性を大きく変化させているが、本実施形態に係る自動車では、これと同等の機構を導入することにより、車両特性を大きく変化させることが可能なため、この検討を行う。
2.3. Next, characteristic improvement due to a change in the roll angle of the vehicle in the vehicle according to the present embodiment will be described. The extent to which the vehicle characteristics can be changed after the design specifications of the vehicle are determined greatly affects the range of use of the vehicle in this relationship. In general, the rider of a motorcycle changes the characteristics of a two-transit vehicle greatly depending on how to ride, but in the automobile according to this embodiment, the vehicle characteristics can be changed greatly by introducing a mechanism equivalent to this. Do this because it is possible.

車体部ロール角とタイヤキャンバ角との関係からロール制御の形態は、前述した図3(A)乃至(C)のように定義される。一般的に、図3(A)に示すように、タイヤのロール角に対し、車体を旋回外側にリーンさせるものをリーンアウト、逆に、図3(C)に示すように、車体を旋回内側にリーンさせるものをリーンインと呼ぶ。また、図3(B)に示すように、この中間となるタイヤと車体が同一のロール角を持つものをリーンウィズと呼ぶ。このような変化により、合成重心位置を左右に変化させることになり、力学的ロール角を制御することとなる。   The form of roll control is defined as shown in FIGS. 3A to 3C from the relationship between the vehicle body roll angle and the tire camber angle. In general, as shown in FIG. 3 (A), leaning out the vehicle body leaning outward with respect to the roll angle of the tire, and conversely, as shown in FIG. The thing that makes you lean is called lean in. Further, as shown in FIG. 3B, a case where the intermediate tire and the vehicle body have the same roll angle is referred to as lean with. By such a change, the combined center of gravity position is changed to the left and right, and the mechanical roll angle is controlled.

2.3.1 車体のリーン角を考慮した解析
次に、本実施形態に係る自動車における車体のリーン角を考慮した解析について説明する。前述した図3(A)乃至(C)に示す車体ロール角とタイヤロール角の関係を自由に設定できるものとして、車両特性解析を行う。ここで、力学的ロール角をφとし、車両のロール角をφν、車体部分によるロール角変化分をφとし、下記の(28)式でこの関係を表す。
2.3.1 Analysis Considering Lean Angle of Car Body Next, an analysis considering the lean angle of the car body in the automobile according to the present embodiment will be described. Vehicle characteristic analysis is performed assuming that the relationship between the vehicle body roll angle and the tire roll angle shown in FIGS. 3A to 3C can be freely set. Here, the mechanical roll angle is φ, the roll angle of the vehicle is φ ν , and the change in roll angle due to the vehicle body is φ b, and this relationship is expressed by the following equation (28).

Figure 2014054697
Figure 2014054697

この関係を一定特性で扱うという関係から、φが求心加速度に比例するものとして下記の(29)式で与える。





Since this relationship is handled with a constant characteristic, φ b is given by the following equation (29) as being proportional to the centripetal acceleration.





Figure 2014054697
Figure 2014054697

なお、ここで力学的ロール角を下記の(30)式で定義する。 Here, the mechanical roll angle is defined by the following equation (30).

Figure 2014054697
Figure 2014054697

また、車両キャンバ角と力学的キャンバ角の比 τを下記の(31)式で定義する。   The ratio τ between the vehicle camber angle and the mechanical camber angle is defined by the following equation (31).

Figure 2014054697
Figure 2014054697

そこで、これらの式を用いてステア特性及び横すべり特性を誘導すると、それぞれ下記の(32)式及び(33)式となる。   Therefore, when the steering characteristic and the side slip characteristic are derived using these expressions, the following expressions (32) and (33) are obtained, respectively.

Figure 2014054697
Figure 2014054697

Figure 2014054697
Figure 2014054697

ここでスタビリティファクタ及び横すべり係数は、下記の(34)式及び(35)式で与えられる。




Here, the stability factor and the side slip coefficient are given by the following equations (34) and (35).




Figure 2014054697
Figure 2014054697

Figure 2014054697
Figure 2014054697

この図から、車体キャンバ角の影響は前述のτで与えられ、これらは、全てキャンバスティフネス比で与えられるκとの掛け合わせで与えられる。そこで、Cで表される車体キャンバ角変化は、等価的にタイヤのキャンバスティフネスを変化させることと等しくなる。そこで、設計諸元であるキャンバスティフネスを制御条件によって等価的に変化させることができることを意味する。つまり、このような特性を変化させることにより、設計目標特性を大幅に変更できることを意味する。From this figure, the influence of the vehicle body camber angle is given by τ described above, and these are all given by multiplication with κ A given by the canvas stiffness ratio. Therefore, the vehicle body camber angle variation represented by C b is equivalently equal to changing the canvas stiffness of the tire. Therefore, it means that the canvas specification, which is a design specification, can be equivalently changed according to the control conditions. In other words, it means that the design target characteristics can be significantly changed by changing such characteristics.

2.3.2 車体のリーン角が車両特性に与える影響
次に、本実施形態に係る自動車における車体のリーン角が車両特性に与える影響について説明する。前節で示したCの変化により、ステア特性及び横すべり特性をどの程度変更することができるかについての解析結果を図18及び図19に示す。なお、図中のηは、キャンバスラストのみで求心力を発生できる値となる基準キャンバスティフネスに対するキャンバスティフネスの関係を示した値であり、下記の(36)式で与えられる。
2.3.2 Influence of vehicle body lean angle on vehicle characteristics Next, the influence of the vehicle body lean angle on the vehicle characteristics according to the present embodiment will be described. The change in the C b shown in the previous section, 18 and 19 an analysis result as to whether it is possible to what extent changes the steering characteristic and sideslip characteristics. In the figure, η is a value indicating the relationship of the canvas stiffness to the reference canvas stiffness that is a value that can generate centripetal force only by the canvas last, and is given by the following equation (36).

Figure 2014054697
Figure 2014054697

この図より、車体のロール角変化を行うことにより、車両の設計諸元を大きく変更できることがわかる。   From this figure, it can be seen that the design specifications of the vehicle can be greatly changed by changing the roll angle of the vehicle body.

2.4.結論
本実施形態では、タイヤのキャンバスラストを有効に使用した新たなパーソナルモビジティの設計諸元に関して、車体ロール角制御を行うことにより大きく変更できる可能性について検討を行ったものであり、次の結論を得た。すなわち、操舵比(車体ロール角/操舵角)の変更によるステア特性変化について解析を行い、車体ロール角とタイヤロール角との関係を変更することによって、等価的キャンバスティフネスを変化させることができることを示した。
2.4. Conclusion In this embodiment, we examined the possibility of significant changes by performing vehicle body roll angle control with respect to the design specifications of a new personal mobility that effectively uses the tire canvas last. I got a conclusion. That is, it is possible to change the equivalent canvas stiffness by analyzing the steering characteristic change due to the change of the steering ratio (vehicle roll angle / steering angle) and changing the relationship between the vehicle roll angle and the tire roll angle. Indicated.

(第3の実施形態)
次に、本発明の他の一実施形態を適用した自動車の運動制御方法、自動車の運動制御装置及び自動車について、図面を参照しながら詳細に説明する。本発明の第3の実施形態については、以下の順に沿って説明する。
3.1.本発明の他の一実施形態に係る運動制御装置を適用した自動車の基本構成
3.2.非線形車両モデル
3.2.1 タイヤ特性
3.2.2 重心点における加速度
3.2.3 各タイヤにおける横すべり角
3.2.4 運動方程式
3.3.シミュレーション
3.3.1 計算条件
3.3.2 速度変化の影響
3.3.3 目標ロール角変化の影響
3.3.4 操舵比変化の影響
3.4.運動開始時の実舵角付加
3.5.結論
(Third embodiment)
Next, an automobile motion control method, an automobile motion control apparatus, and an automobile to which another embodiment of the present invention is applied will be described in detail with reference to the drawings. The third embodiment of the present invention will be described in the following order.
3.1. Basic configuration of an automobile to which a motion control device according to another embodiment of the present invention is applied 3.2. Nonlinear vehicle model 3.2.1 Tire characteristics 3.2.2 Acceleration at the center of gravity 3.2.3 Side slip angle of each tire 3.2.4 Equation of motion 3.3. Simulation 3.3.1 Calculation conditions 3.3.2 Effect of speed change 3.3.3 Effect of target roll angle change 3.3.4 Effect of steering ratio change 3.4. Add actual rudder angle at the start of exercise 3.5. Conclusion

3.1.本発明の他の一実施形態に係る運動制御装置を適用した自動車の基本構成
まず、本発明の他の一実施形態に係る運動制御装置を適用した自動車の基本構成について、図面を使用しながら説明する。図20は、本発明の他の一実施形態に係る運動制御装置を適用した自動車を示したブロック図である。
3.1. Basic configuration of an automobile to which a motion control device according to another embodiment of the present invention is applied First, a basic configuration of an automobile to which a motion control device according to another embodiment of the present invention is applied will be described with reference to the drawings. To do. FIG. 20 is a block diagram showing an automobile to which a motion control device according to another embodiment of the present invention is applied.

本実施形態に係る運動制御装置は、第1及び第2の実施形態と同様に、例えば、パーソナルモビリティと呼ばれる自動車301に適用され、第1及び第2の実施形態よりも旋回時における安定した車両特性の適用範囲を拡大したものとなっている。すなわち、第1及び第2の実施形態では、旋回時の定常状態に適用したものとなっているが、本実施形態では、自動車301が直進状態から旋回状態に切り替わって旋回時の定常状態に至るまでの旋回初期段階にも適用可能としたものであり、非線形特性を踏まえて検討したものとなっている。   Similar to the first and second embodiments, the motion control device according to the present embodiment is applied to, for example, the automobile 301 called personal mobility, and is more stable during turning than the first and second embodiments. The scope of application of characteristics is expanded. In other words, in the first and second embodiments, the present invention is applied to the steady state at the time of turning, but in this embodiment, the automobile 301 is switched from the straight traveling state to the turning state to reach the steady state at the time of turning. It can be applied to the initial turning stage up to and has been studied based on nonlinear characteristics.

本実施形態では、旋回時の定常状態に至るまでの旋回開始時におけるコーナリングを安定化させる車両特性とするために、前輪310fと後輪310rがそれぞれ独立してロール角制御されることを特徴とする。具体的には、自動車301の旋回開始時から所定時間内に前輪310f側における車体311のロール角と車輪310fのロール角との関係を変更し、所定時間の経過後に後輪310r側における車体311のロール角と車輪310rのロール角との関係を変更する。   The present embodiment is characterized in that the roll angle is controlled independently for the front wheel 310f and the rear wheel 310r in order to obtain vehicle characteristics that stabilize cornering at the start of turning until reaching a steady state during turning. To do. Specifically, the relationship between the roll angle of the vehicle body 311 on the front wheel 310f side and the roll angle of the wheel 310f is changed within a predetermined time from the start of turning of the automobile 301, and the vehicle body 311 on the rear wheel 310r side after a predetermined time elapses. The relationship between the roll angle and the roll angle of the wheel 310r is changed.

本実施形態に係る自動車301の運動制御装置320は、図20に示すように、コントローラ316と、可変部315(315f、315r)と、ハンドル角検出部313と、ロール角検出部312と、車速検出部314と、操作部317とを備える。ハンドル角検出部313、ロール角検出部312、及び車速検出部314は、例えば周知のセンサを用いて構成され、検出したハンドル313aのハンドル角、車体311及び車輪310のロール角、及び車速のデータをそれぞれ検出して、コントローラ316に出力する。   As shown in FIG. 20, the motion control device 320 of the automobile 301 according to the present embodiment includes a controller 316, a variable unit 315 (315f, 315r), a steering wheel angle detection unit 313, a roll angle detection unit 312, and a vehicle speed. A detection unit 314 and an operation unit 317 are provided. The handle angle detection unit 313, the roll angle detection unit 312, and the vehicle speed detection unit 314 are configured using, for example, known sensors, and the detected handle angle of the handle 313a, roll angles of the vehicle body 311 and the wheel 310, and vehicle speed data. Are detected and output to the controller 316.

本実施形態では、第2の実施形態と同様に、操作部317で車体311のロール角と車輪310(310f、310r)のロール角との関係を変更可能とするために、可変部315(315f、315r)は、車体311のロール角制御を行う車体ロール角可変部318(318f、318r)と、車輪310(310f、310r)のロール角制御を行う車輪ロール角可変部319(319f、319r)とを備えることを特徴とする。すなわち、可変部315(315f、315r)は、車体311と車輪310(310f、310r)をそれぞれ独立して路面に対して傾けることができるようになっている。   In the present embodiment, similarly to the second embodiment, the variable portion 315 (315f) is provided so that the operation portion 317 can change the relationship between the roll angle of the vehicle body 311 and the roll angle of the wheels 310 (310f, 310r). 315r) includes a vehicle body roll angle variable unit 318 (318f, 318r) that controls the roll angle of the vehicle body 311 and a wheel roll angle variable unit 319 (319f, 319r) that controls the roll angle of the wheels 310 (310f, 310r). It is characterized by providing. That is, the variable section 315 (315f, 315r) can tilt the vehicle body 311 and the wheels 310 (310f, 310r) independently of the road surface.

車体ロール角可変部318は、例えば、タイヤのアッパーアームの長さを油圧ピストン等で変更可能とする等で、前輪の一方と他方の高さ及び/又は後輪の一方と他方の高さを異ならせることで、車体311のロール角制御をする。車輪ロール角可変部319は、例えば、サスペンションや油圧ピストン等で路面に対する車輪310の角度を変更可能とすることで、車輪310のロール角制御をする。   The vehicle body roll angle variable unit 318 can change the height of one and the other of the front wheels and / or the height of one and the other of the rear wheels, for example, by changing the length of the upper arm of the tire with a hydraulic piston or the like. The roll angle of the vehicle body 311 is controlled by making the difference. The wheel roll angle variable unit 319 controls the roll angle of the wheel 310 by making it possible to change the angle of the wheel 310 with respect to the road surface using, for example, a suspension or a hydraulic piston.

コントローラ316は、第1及び第2の実施形態と同様に、例えば、マイコン等で構成されており、内部に格納された制御プログラムに応じて、車体311のロール角とハンドル角の比である操舵比を速度の関数として規定して、車速に応じた操舵比を可変部315に出力する。また、本実施形態では、第2の実施形態と同様に、コントローラ316は、操作部317で車体ロール角可変部318及び車輪ロール角可変部319を操作することによって、車体311のロール角と車輪310のロール角の大きさを調整可能とする。さらに、本実施形態では、前輪310fと後輪310rをそれぞれ独立してロール角制御を行っていることを特徴とする。   As in the first and second embodiments, the controller 316 is configured by, for example, a microcomputer and the steering which is the ratio of the roll angle and the steering wheel angle of the vehicle body 311 according to a control program stored therein. The ratio is defined as a function of speed, and a steering ratio corresponding to the vehicle speed is output to the variable unit 315. In the present embodiment, similarly to the second embodiment, the controller 316 operates the vehicle body roll angle variable unit 318 and the wheel roll angle variable unit 319 with the operation unit 317, whereby the roll angle and the wheel of the vehicle body 311 are changed. The roll angle of 310 can be adjusted. Furthermore, the present embodiment is characterized in that the roll angle control is performed independently for the front wheel 310f and the rear wheel 310r.

このように本実施形態では、コントローラ316は、車体311のロール角と車輪310のロール角の大きさを調整することによって、車体311のロール角と車輪310のロール角の関係を変更して、自動車301の旋回時における車輪310のキャンバスティフネスを調整する。コントローラ316は、第2の実施形態と同様に、車体311のロール角と車輪310(310f、310r)のロール角の大小関係を判定する判定部316aと、当該判定部316aの判定結果に基づいて車輪310(310f、310r)が所望のキャンバスティフネスとなるよう車体ロール角可変部318及び車輪ロール角可変部319を調整するよう指令する指令部316bとを備える。   Thus, in this embodiment, the controller 316 changes the relationship between the roll angle of the vehicle body 311 and the roll angle of the wheel 310 by adjusting the roll angle of the vehicle body 311 and the roll angle of the wheel 310, and The canvas stiffness of the wheel 310 when the automobile 301 turns is adjusted. Similarly to the second embodiment, the controller 316 determines the magnitude relationship between the roll angle of the vehicle body 311 and the roll angle of the wheels 310 (310f, 310r), and the determination result of the determination unit 316a. A command unit 316b that instructs to adjust the vehicle body roll angle variable unit 318 and the wheel roll angle variable unit 319 so that the wheels 310 (310f, 310r) have a desired canvas stiffness is provided.

本実施形態では、当該コントローラ316を備えることによって、旋回時に当該コントローラ316を介して、操作部317で可変部315を操作して、車体311と車輪310のロール角の関係を前輪310fと後輪310rのそれぞれにおいて変更できる。具体的には、コントローラ316は、まず、自動車301の旋回開始時から所定時間内に前輪310fの車体ロール角可変部318f及び車輪ロール角可変部319fを制御して車体311のロール角と車輪(前輪)310fのロール角との関係を変更する。そして、所定時間の経過後に車体ロール角可変部318r及び車輪ロール角可変部319rを制御して、車体311のロール角と車輪(後輪)310rのロール角との関係を変更する。   In the present embodiment, by providing the controller 316, the variable unit 315 is operated by the operation unit 317 via the controller 316 when turning, and the relationship between the roll angle of the vehicle body 311 and the wheel 310 is determined by the front wheel 310f and the rear wheel. It can be changed in each of 310r. Specifically, the controller 316 first controls the vehicle body roll angle variable unit 318f and the wheel roll angle variable unit 319f of the front wheel 310f within a predetermined time from the start of turning of the automobile 301 to control the roll angle and wheel ( The relationship with the roll angle of the front wheel 310f is changed. Then, after a predetermined time has elapsed, the vehicle body roll angle variable unit 318r and the wheel roll angle variable unit 319r are controlled to change the relationship between the roll angle of the vehicle body 311 and the roll angle of the wheel (rear wheel) 310r.

すなわち、本実施形態では、旋回開始時に前輪310f側が定常状態に至るまで車体311及び前輪310fをリーン角制御し、そして、所定時間を経て後輪310rも旋回動作に入ってから車体311及び後輪310rをリーン角制御する。このように前輪側からリーン角制御をしてから、遅らせて後輪側をリーン角制御することによって、旋回時に釣り合い状態となって、自動車301が斜め方向にスライドしなくなり、旋回開始時におけるコーナリングの安定性をより高めることができる。なお、ここで言及する「所定時間」とは、例えば、自動車301が前輪310fと後輪310rの距離となるホイルベース分を移動する時間をいう。   That is, in this embodiment, the lean angle control is performed on the vehicle body 311 and the front wheel 310f until the front wheel 310f side reaches a steady state at the start of turning, and the vehicle body 311 and the rear wheel after the rear wheel 310r also enters a turning operation after a predetermined time. The lean angle of 310r is controlled. In this way, the lean angle control is performed from the front wheel side, and the rear wheel side lean angle control is delayed to achieve a balanced state when turning, so that the automobile 301 does not slide diagonally and cornering at the start of turning is performed. The stability of the can be further increased. Note that the “predetermined time” mentioned here refers to, for example, the time during which the automobile 301 travels the wheel base that is the distance between the front wheel 310f and the rear wheel 310r.

このように本実施形態の自動車301では、コントローラ316を介して操作部317で可変部315を調整しながら、車体311のロール角と車輪310のロール角との関係を前輪310fと後輪310rに分けて変更できる。このため、自動車301の旋回開始時における前輪310fのキャンバスティフネスが所望の大きさとなるように操作部317で調整して、所定時間経過後に後輪310rのキャンバスティフネスが所望の大きさとなるように操作部317で調整できるので、旋回開始時から定常状態に至るまでのコーナリング動作が円滑に進むようになる。すなわち、本実施形態では、旋回開始時の非線形特性領域における自動車301のコーナリングを安定させることができる。また、本実施形態に係る自動車301は、第2の実施形態と同様にして、単一の自動車301でスポーツカータイプからファミリーユースタイプに至るまでの幅広い車両特性に変更可能とし、自動車301を設計する際に、車両の設計範囲が大幅に拡大される。特に、本実施形態では、第2の実施形態と同様に、普通車と比べて小型で軽量、かつ細長い車体311を有するパーソナルモビリティと呼ばれる自動車301に適用されるので、バイクのようにドライバによって柔軟に変更可能な車両特性を有しながら、旋回時における安定性を確保した安全性が高い車両として使用可能となる。すなわち、本実施形態に係る自動車301として適用されるパーソナルモビリティは、バイクのようにドライバが柔軟に旋回時に車体311と車輪310のロール角を調整して車両特性を変更可能としながら、不測の事故等で衝突や転倒した際にドライバが車体311によって外部衝撃等から守られるという安全性を確保できる。なお、本実施形態に係る自動車301の運動制御装置320及び運動制御方法は、本発明者が以下の説明に沿って運動力学的に検証して創作されたものである。   As described above, in the automobile 301 of the present embodiment, the relationship between the roll angle of the vehicle body 311 and the roll angle of the wheel 310 is changed between the front wheel 310f and the rear wheel 310r while adjusting the variable unit 315 by the operation unit 317 via the controller 316. Can be changed separately. Therefore, the operation unit 317 is adjusted so that the canvas stiffness of the front wheel 310f at the start of turning of the automobile 301 becomes a desired size, and the canvas stiffness of the rear wheel 310r is adjusted to a desired size after a predetermined time has elapsed. Since it can be adjusted by the portion 317, the cornering operation from the start of turning to the steady state proceeds smoothly. That is, in the present embodiment, cornering of the automobile 301 in the nonlinear characteristic region at the start of turning can be stabilized. In addition, the automobile 301 according to the present embodiment can be changed to a wide range of vehicle characteristics from a sports car type to a family use type with a single automobile 301 as in the second embodiment, and the automobile 301 is designed. In doing so, the design range of the vehicle is greatly expanded. In particular, in the present embodiment, as in the second embodiment, since it is applied to a car 301 called personal mobility having a small and light weight compared to a normal car and having an elongated car body 311, it can be flexibly changed by a driver like a motorcycle. Thus, the vehicle can be used as a highly safe vehicle that ensures stability during turning while having vehicle characteristics that can be changed. That is, the personal mobility applied as the automobile 301 according to the present embodiment is an unexpected accident while the driver can flexibly adjust the roll angle of the vehicle body 311 and the wheel 310 when turning, like a motorcycle, and change the vehicle characteristics. Thus, it is possible to ensure safety that the driver is protected from an external impact or the like by the vehicle body 311 when the vehicle crashes or falls. Note that the motion control device 320 and the motion control method of the automobile 301 according to the present embodiment have been created by the present inventor after kinematically verifying according to the following description.

3.2.非線形車両モデル
次に、本実施形態に係る自動車における非線形車両モデルについて説明する。急旋回中の対象とする車両運動の非線形特性は、主にタイヤの特性及び大ロール角から生じる。そこで、まずタイヤ非線形タイヤモデルについて考える。本実施形態では、前後力と左右力が干渉するタイヤモデルを誘導する。このモデルは二輪車の運動解析で示したモデルであるが、まずその概要について示す。
3.2. Nonlinear Vehicle Model Next, the nonlinear vehicle model in the automobile according to the present embodiment will be described. Non-linear characteristics of the target vehicle motion during a sharp turn are mainly caused by tire characteristics and a large roll angle. First, consider the tire nonlinear tire model. In the present embodiment, a tire model in which the longitudinal force and the lateral force interfere with each other is guided. This model is the model shown in the motion analysis of motorcycles.

3.2.1 タイヤ特性
まず、i番目のタイヤについて検討する.このタイヤのキャンバ角をφ、横すべり角をα、スリップ比をsとすると、横力Fyi及び前後力Fxiを下記の(37)式及び(38)式のように線形モデルで考える。
3.2.1 Tire characteristics First, the i-th tire is examined. When the camber angle of this tire is φ i , the side slip angle is α i , and the slip ratio is s i , the lateral force F yi and the longitudinal force F xi are expressed by a linear model as shown in the following equations (37) and (38). Think.

Figure 2014054697
Figure 2014054697

Figure 2014054697
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次に1輪に働く両力のベクトル合成を行うが、この場合、前後力に対し、合力のなす角λは、下記の(39)式で与えられる。Next, vector synthesis of both forces acting on one wheel is performed. In this case, the angle λ i formed by the resultant force with respect to the longitudinal force is given by the following equation (39).

Figure 2014054697
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また、ベクトル合成されたタイヤ力の大きさは下記の(40)式で与えられる。 Further, the magnitude of the vector-combined tire force is given by the following equation (40).

Figure 2014054697
Figure 2014054697

ここで、タイヤの荷重反力をNとすると、この線形モデルによる合力の見かけの摩擦係数は下記の(41)式で与えられる。Here, when a load reaction force of the tire and N i, the coefficient of friction of the apparent force due to the linear model is given by (41) below.

Figure 2014054697
Figure 2014054697

路面とタイヤ間の摩擦特性をタイヤ単体で考えると、摩擦係数は、乾燥アスファルト路面では、通常0.8〜1程度の値となる。そこで、上記見かけの摩擦係数一般路における摩擦係数に収束する関数を用いて、タイヤ力特性を表現する。前述で構築した摩擦変換式をマジックフォミュラとして定義された下記の(42)式を用いる。   Considering the friction characteristics between the road surface and the tire as a single tire, the friction coefficient is usually about 0.8 to 1 on a dry asphalt road surface. Therefore, the tire force characteristics are expressed using a function that converges to the friction coefficient on the apparent friction coefficient general road. The following formula (42) defined as the magic formula is used as the friction conversion formula constructed above.

Figure 2014054697
Figure 2014054697

なお、この式中の各係数は、摩擦係数の値及びピーク位 置を調整するために決定されており、{ }内の各係数は、 原点における傾きを1とするために決定し、その結果を図21に示す。次にこの(42)式を用いると、タイヤ力FTi は下記の(43)式で与えられる。Each coefficient in this equation is determined to adjust the value and peak position of the friction coefficient, and each coefficient in {} is determined to set the slope at the origin to 1, and the result Is shown in FIG. Next, using the equation (42), the tire force F Ti is given by the following equation (43).

Figure 2014054697
Figure 2014054697

この合力より各軸方向に分解すると、前後力及び横力は、下記の(44)式及び(45)式でそれぞれ与えられる。





When this axial force is decomposed in each axial direction, the longitudinal force and lateral force are given by the following equations (44) and (45), respectively.





Figure 2014054697
Figure 2014054697

Figure 2014054697
Figure 2014054697

ここのタイヤモデルによる前後力とコーナリングフォースとの干渉の結果を図22に示す。なお、この図22では、タイヤにかかる垂直抗力を1500Nとして計算した。 The result of the interference between the longitudinal force and the cornering force by the tire model here is shown in FIG. In FIG. 22, calculation was performed assuming that the normal force applied to the tire is 1500 N.

3.2.2 重心点における加速度
次に、重心点における加速度について説明する。ここで前述したタイヤモデルを用いて、非線形運動方程式を誘導する。この車両の重心点は走行中に大きくx軸回りに傾くため、乗用車等で用いられている重心点固定動座標系で検討すると、z軸回りの運動の方向が変わり、横すべり角や求心加速度等の取り扱い時にその都度座標変換を必要とする。そこで、本実施形態では、左後輪接地中心に動座標系の原点をおき、この位置から重心点の動きを計測する。また、二輪車と同方向の大ロール角を有することからSAE座標系を用い、A−xA、yA平面は、慣性座標系のO−X、Y平面上に位置するものとし、図23に示す。 これにより、慣性座標系から計られた重心点の位置ベクトルrは、左後輪接地中心Aを介して下記の(46)式で記述される。
3.2.2 Acceleration at the center of gravity Next, the acceleration at the center of gravity will be described. Here, a nonlinear equation of motion is derived using the tire model described above. Since the center of gravity of this vehicle is largely tilted around the x-axis during travel, the direction of motion around the z-axis changes when using the fixed center-of-gravity coordinate system used in passenger cars, etc., and the sideslip angle, centripetal acceleration, etc. Coordinate conversion is required each time when handling. Therefore, in this embodiment, the origin of the dynamic coordinate system is set at the center of the left rear wheel ground, and the movement of the center of gravity is measured from this position. Further, since it has a large roll angle in the same direction as the two-wheeled vehicle, the SAE coordinate system is used, and the A-x A and y A planes are located on the O-X and Y planes of the inertial coordinate system. Show. Thus, the position vector r G of the scaled centroid point from the inertial coordinate system is described by (46) below through the left rear wheel contact center A.

Figure 2014054697
Figure 2014054697

また、前述のタイヤモデルにおける車両の各部の寸法等は、図24(A)及び(B)に示す。ここで、これらはキャンバ角に関する機構に依存するが、ここでは、第1の実施形態と同様に、左右のタイヤが平行して上下に移動する機構を採用する。これらの記号を用いてタイヤモデルの位置ベクトルは、下記の(47)式で示される。なお、A点における動座標系A−xAyAzAの方向を表す単位ベクトルをそれぞれexA、 eyA、 ezA とする。Moreover, the dimension of each part of the vehicle in the above-mentioned tire model is shown in FIGS. 24 (A) and (B). Here, these depend on the mechanism relating to the camber angle, but here, as in the first embodiment, a mechanism in which the left and right tires move up and down in parallel is adopted. Using these symbols, the position vector of the tire model is expressed by the following equation (47). Note that unit vectors representing the directions of the dynamic coordinate systems A- xA , yA , and zA at the point A are denoted as e xA , e yA , and e zA , respectively.

Figure 2014054697
Figure 2014054697

そこで、上述の(47)式を時間で微分すると、速度は下記の(48)式となる。   Therefore, when the above equation (47) is differentiated with respect to time, the speed becomes the following equation (48).

Figure 2014054697
Figure 2014054697

同様に、上述の(48)式を微分すると、加速度は下記の(49)式となる。 Similarly, when the above equation (48) is differentiated, the acceleration becomes the following equation (49).

Figure 2014054697
Figure 2014054697

また慣性座標系から見たA点の速度νは、下記の(50)式で与えられる。 Further, the speed ν A of the point A viewed from the inertial coordinate system is given by the following equation (50).

Figure 2014054697
Figure 2014054697

これを時間で微分するとA点の加速度は、下記の(51)式で与えられる。   When this is differentiated with respect to time, the acceleration at point A is given by the following equation (51).

Figure 2014054697
Figure 2014054697

そこで重心点の速度は、A点の速度とA点から見た重心点の速度を加えることによって下記の(52)式で与えられる。   Therefore, the speed of the center of gravity is given by the following equation (52) by adding the speed of the point A and the speed of the center of gravity viewed from the point A.

Figure 2014054697
Figure 2014054697

同様にして、重心点の加速度は、下記の(53)式で与えられる。   Similarly, the acceleration at the center of gravity is given by the following equation (53).

Figure 2014054697
Figure 2014054697

3.2.3 各タイヤにおける横すべり角
前述した(50)式でA点における速度を求めた。そこで、これを用いて他のタイヤの接地位置における速度を求める。なお、各タイヤの記号は、前述した図23に示す。A点から見た各タイヤの位置ベクトルは、下記の(54)式で示される。
3.2.3 Side slip angle in each tire The speed at point A was determined by the above-described equation (50). Therefore, the speed at the contact position of another tire is obtained using this. In addition, the symbol of each tire is shown in FIG. 23 mentioned above. The position vector of each tire viewed from point A is expressed by the following equation (54).

Figure 2014054697
Figure 2014054697

ここで、前輪・後輪のトレッドは等しいものとし、また、ホイルベースは左右同一とする。そこで、各接地点における速度は、並進速度と回転による接線速度の加算により得られる。ここでは、A点が基準のため、並進速度はA点の速度でこれに外積により得られた接線速度を加えれば良く、下記の(55)式で示される。 Here, the treads of the front and rear wheels are the same, and the wheel base is the same on the left and right. Therefore, the speed at each contact point is obtained by adding the translation speed and the tangential speed by rotation. Here, since the point A is the reference, the translation speed is the speed of the point A, and the tangential speed obtained by the outer product may be added to this, which is expressed by the following equation (55).

Figure 2014054697
Figure 2014054697

同様に前輪の速度は、下記の(56)式及び(57)式で与えられる。なお、ここでこれら(56)式及び(57)式におけるωについては、下記の(58)式の関係を有する。 Similarly, the speed of the front wheels is given by the following equations (56) and (57). Here, ω in the equations (56) and (57) has the relationship of the following equation (58).

Figure 2014054697
Figure 2014054697

Figure 2014054697
Figure 2014054697

Figure 2014054697
Figure 2014054697

そこで、各タイヤにおける横すべり角は、下記の(59)式で与えられる。なお、ここでは、操舵は前輪のみとし、左右輪を同一角δとする。   Therefore, the side slip angle in each tire is given by the following equation (59). Here, only the front wheels are steered, and the left and right wheels are at the same angle δ.

Figure 2014054697
Figure 2014054697

3.2.4 運動方程式
前述で検討する車両は、大ロール角を有するため、運動の自由度は、x軸方向、 y軸方向、 z軸方向、 x軸回り、 y軸回り、z軸回りの6自由度となるが、本報では第一段階として前後速度を一定と考え、 x軸方向 、y軸回りの自由度を固定し、4自由度を考える必要がある。この場合、ロール角は、左右タイヤの位置を上下させることで行うため、ロール軸回りの回転を図25のように考える。この図25は、旋回中の車両を後方から見たものである。この車両は、第1及び第2の実施形態で示したように、重心点真下のO点を中心に旋回するように左右輪を上下させるように構成されている。この場合、サスペンションによりタイヤを押し下げた場合、路面に対する押しつけ力が働くが、路面からの反力が図に示すNとなる。同様に押し上げた側のタイヤには、下方の反力が発生する。これら反力は、偶力となって、車両には、モーメントのみを与えることになる。次にこれらタイヤには定常釣り合い状態としてNAs、 NBsの反力が働いており、これに回転のための各タイヤの動作力による路面反力が加わるが、ここでは内側輪の反力(負の値)Nの上下方向力成分が定常状態の反力Nis一定速度走を超えない範囲で考える。なお、このロール運動により、重心点は横方向に移動すするが、これは既に加速度の中で考慮済みで、慣性項に記述される。そこで、ロール運動は簡易的に下記の(60)式で示される。
3.2.4 Equation of motion Since the vehicle examined above has a large roll angle, the degree of freedom of motion is the x-axis direction, the y-axis direction, the z-axis direction, the x-axis, the y-axis, and the z-axis. However, in this report, it is necessary to consider that the longitudinal speed is constant as the first step, fix the degrees of freedom around the x-axis direction and the y-axis, and consider four degrees of freedom. In this case, since the roll angle is determined by moving the left and right tires up and down, rotation around the roll axis is considered as shown in FIG. FIG. 25 is a view of the turning vehicle as seen from the rear. As shown in the first and second embodiments, this vehicle is configured to move the left and right wheels up and down so as to turn around a point O just below the center of gravity. In this case, when depressing the tire by the suspension, but the pressing force acts against the road surface reaction force from the road surface becomes N C shown in FIG. Similarly, a downward reaction force is generated in the tire on the pushed-up side. These reaction forces become couples and give only moment to the vehicle. Next, the reaction forces of N As and N Bs are applied to these tires as a steady balance state, and road reaction force due to the operating force of each tire for rotation is added to this tire, but here the reaction force of the inner wheel ( vertical force component of a negative value) N C is considered without exceeding the run reaction force N iS constant speed in the steady state. The center of gravity moves in the lateral direction by this roll motion, but this is already taken into account in the acceleration and is described in the inertia term. Therefore, the roll motion is simply expressed by the following equation (60).

Figure 2014054697
Figure 2014054697

また、操舵系タイヤには次式のセルフアライニングトルク及びキャンバトルクが働くので、操舵トルクはギヤ比iを含めて下記の(61)式となる。   In addition, since the following self-aligning torque and camber torque act on the steering system tire, the steering torque includes the following equation (61) including the gear ratio i.

Figure 2014054697
Figure 2014054697

本実施形態では、一定速度走行を考え、運動方程式は、y方向に関しては、下記の(62)式、z軸まわりに関しては、下記の(63)式のように、重心点におけるy方向及びz軸回りの釣り合いをそれぞれ考える。In the present embodiment, considering the constant speed traveling, the equation of motion, y with respect to the direction A, (62) below, for around z A-axis, as shown in (63) below, y at the center of gravity point A think direction and z a axis of the balance, respectively.

Figure 2014054697
Figure 2014054697

Figure 2014054697
Figure 2014054697

また、ここで重心点の応答に注目するために、重心点横すべり角βをX−Y平面上で考えて下記の(64)式の通り定義する。   Further, in order to pay attention to the response of the centroid point, the centroid point side slip angle β is defined on the XY plane and defined as the following equation (64).

Figure 2014054697
Figure 2014054697

3.3.シミュレーション
次に、本章では、前章で構築した運動方程式を用いて、本実施形態に係る車両の運動解析を行う。
3.3. Simulation Next, in this chapter, the motion analysis of the vehicle according to the present embodiment is performed using the motion equation constructed in the previous chapter.

3.3.1 計算条件
本実施形態で示す車両では、左右サスペンションの初期位置変化を用いてロール角制御を行う。また、第1及び第2の実施形態で示したように、操舵角に応じて前輪実舵角とロール角を可変リンク比を持つ機構で結ぶことによって、この両方を入力として扱う。なお、この計算に用いる車両諸元を表2に示す。また、本実施形態では、前述の非線形タイヤモデルを用いて、比較的求心加速度の高い領域での応答について検討する。また、速度は、30m/sまでの変化とし、また操舵比の変化及び最大ロール角を30degとして検討を行うものとする。
3.3.1 Calculation conditions In the vehicle shown in this embodiment, the roll angle control is performed using the initial position change of the left and right suspensions. Further, as shown in the first and second embodiments, both the front wheel actual rudder angle and the roll angle are connected by a mechanism having a variable link ratio according to the steering angle, and both of them are handled as input. Table 2 shows the vehicle specifications used for this calculation. In the present embodiment, the response in a region where the centripetal acceleration is relatively high is examined using the above-described nonlinear tire model. The speed is assumed to change up to 30 m / s, and the change in the steering ratio and the maximum roll angle are assumed to be 30 deg.

Figure 2014054697
Figure 2014054697

3.3.2 速度変化の影響
まず、車両の特性に大きな影響を与える速度変化についてその影響を把握する。他の条件を一定として、速度変化の影響について図26(A)乃至(E)に示す。図26(A)乃至(E)に示すように、速度増加に伴い、横すべり及びヨーレイトのゲインが減少し、また減衰が低下してゆくことがわかる。また、この計算条件では30m/sにおいて求心加速度が約0.7G程度となっており、また、この辺りのタイヤの非線形の影響により定常時付近における求心加速度がほとんど変化していないことがわかる。この計算条件では、このあたりにタイヤ特性限界があることがわかる。そこで、以後の解析では、この速度領域における各種パラメータの影響について検討を行うこととする。
3.3.2 Effects of speed changes First, we will understand the effects of speed changes that have a large effect on vehicle characteristics. 26A to 26E show the influence of the speed change with other conditions being constant. As shown in FIGS. 26 (A) to (E), it can be seen that the side slip and yaw rate gains decrease and the attenuation decreases as the speed increases. Further, under this calculation condition, the centripetal acceleration is about 0.7 G at 30 m / s, and it can be seen that the centripetal acceleration in the vicinity of the steady state hardly changes due to the non-linear effect of the tires around this. Under this calculation condition, it is understood that there is a tire characteristic limit around here. Therefore, in the subsequent analysis, the effect of various parameters in this speed region will be examined.

3.3.3 目標ロール角変化の影響
次に、目標ロール角の変化に対する応答について、図27(A)乃至(E)に示す。この目標ロール角が小さい場合(10deg)、求心加速度が0.3Gであり、略線形領域と考えられる。この目標ロール角を20degとすることで、求心加速度は0.6G弱となり、ヨーレイト応答から見ると非線形領域に入っていることがわかり、また、振動応答が現れて、減衰が低下することがわかる。さらに、この車両の場合、主求心力がキャンバスラストであるが、ヨーレイト応答に表れているように、応答の立ち上がりが比較的遅くなっており、障害物回避性能等が低下していることが分かる。
3.3.3 Effect of Change in Target Roll Angle Next, responses to changes in the target roll angle are shown in FIGS. 27 (A) to (E). When this target roll angle is small (10 deg), the centripetal acceleration is 0.3 G, which is considered to be a substantially linear region. By setting the target roll angle to 20 deg, the centripetal acceleration becomes a little less than 0.6 G, and it can be seen from the yaw rate response that the centripetal acceleration is in the non-linear region, and the vibration response appears and the attenuation decreases. . Furthermore, in the case of this vehicle, the main centripetal force is canvas last, but as shown in the yaw rate response, the rise of the response is relatively slow, and it can be seen that the obstacle avoidance performance and the like are reduced.

3.3.4 操舵比変化の影響
前述した第1の実施形態において操舵比を定義し、これによりドライバが制御する操舵角に応じてロール角と実舵角が決定されるものとした。この車両の定常状態の主求心力は、前述の通りキャンバスラストとなる。そこで、車体ロール角を主として、定常円旋回特性では、補助的な位置づけとなる実舵角を変化させた場合の解析結果を図28(A)乃至(E)に示す。この解析では、目標ロール角を30度とし、実舵角を変化させているが、この解析条件の場合、実舵角2deg程度で求心加速度の限界値付近になっていることがわかる。この場合、タイヤ横すべり角の影響を大きく受けており、全求心力中のコーナリングフォースの影響が大きいことがわかる。さらに、実舵角を0とした場合、ヨーレイト応答の立ち上がりがさらに遅くなることがわかり、障害物回避性能の面から好ましくないことがわかる。そこで、できるだけ応答性を上げるためには、前輪実舵角を有効に使用する必要があることがわかる。
3.3.4 Influence of Steering Ratio Change The steering ratio is defined in the first embodiment described above, and the roll angle and the actual steering angle are determined according to the steering angle controlled by the driver. The main centripetal force in the steady state of the vehicle is the canvas last as described above. Therefore, FIGS. 28A to 28E show analysis results when the actual steering angle, which is an auxiliary position, is changed mainly for the vehicle body roll angle in the steady circular turning characteristics. In this analysis, the target roll angle is set to 30 degrees and the actual rudder angle is changed. However, in the case of this analysis condition, it can be seen that the actual rudder angle is about 2 deg and near the limit value of the centripetal acceleration. In this case, the tire side slip angle is greatly affected, and it can be seen that the cornering force is greatly influenced by the total centripetal force. Furthermore, when the actual rudder angle is set to 0, it can be seen that the rise of the yaw rate response is further delayed, which is not preferable from the viewpoint of obstacle avoidance performance. Therefore, it is understood that the front wheel actual steering angle needs to be used effectively in order to increase the response as much as possible.

3.4. 運動開始時の実舵角付加
次に、本実施形態に係る自動車における運動開始時の実舵角付加について説明する。上述した解析において、キャンバスラストを中心にした旋回では、応答の立ち上がりが遅くなり、障害物回避の面から考えると好ましくないことを示した。これは、前輪と後輪のキャンバ角が同一であり、前後輪で発生する横力が大きくは異ならないことから、キャンバスラストを中心にした求心力のヨーモーメントが比較的小さくなることが一因とされる。ただし、定常状態に到達した場合に問題とならない点から考え、運動制御初期段階でヨーモーメントを発生させる必要がある。これを実現するために付加操舵を考える必要がある。そこで、立ち上がりの初期に半正弦波状の操舵を付加し、その効果を確認する。解析には、1周期0.4sの正弦波の半周期の操舵を考慮し、最大操舵角を変化させた結果を図29(A)乃至(E)に示す。この解析結果より、付加操舵を用いることにより、車両応答の早い時期に発生する重心点横すべり角のピークを抑えることができ、さらにヨーレイト応答の立ち上がりを早くすることができ、求心加速度の立ち上がりにも大きな効果を持つ。また、この操舵付加は応答の最終安定値への収束にも効果があることがわかる。
3.4. Addition of actual rudder angle at the start of exercise Next, addition of an actual rudder angle at the start of exercise in the automobile according to this embodiment will be described. In the above-described analysis, it was shown that turning around the canvas last slows the rise of the response and is not preferable from the viewpoint of obstacle avoidance. This is due to the fact that the camber angles of the front and rear wheels are the same and the lateral force generated by the front and rear wheels is not significantly different, so the yaw moment of the centripetal force around the canvas last is relatively small. Is done. However, it is necessary to generate a yaw moment at the initial stage of motion control, considering that it does not become a problem when the steady state is reached. In order to realize this, it is necessary to consider additional steering. Therefore, semi-sinusoidal steering is added at the beginning of the rise and the effect is confirmed. In the analysis, FIGS. 29A to 29E show the results of changing the maximum steering angle in consideration of half-cycle steering of a sine wave of one cycle of 0.4 s. From this analysis result, by using additional steering, it is possible to suppress the peak of the side slip angle at the center of gravity that occurs early in the vehicle response, to further accelerate the rise of the yaw rate response, and to the rise of the centripetal acceleration. Has a great effect. It can also be seen that this addition of steering is effective in converging the response to the final stable value.

3.5. 結 論
本実施形態では、非線形タイヤモデルを用い、車両の運動限界付近の応答について検討を行って、次の結論を得た。すなわち、非線形タイヤモデルを含む運動方程式の誘導を行った結果、限界付近の応答の概要を把握することができた。また、本実施形態でこれまで示したキャンバスラストを中心とした車両の場合、運動初期段階でのヨーモーメントの発生が比較的小さく、ヨーレイト応答の立ち上がりが若干遅いことがわかった。さらに、障害物回避性能等を確保するために、操舵応答の初期に付加操舵を加えることが提案される。この付加操舵により、ヨーレイト応答の即応性を確保できることを示し、また、重心点横すべり角の応答初期のピークを抑えることができることを示した。
3.5. Conclusion In this embodiment, the response near the motion limit of the vehicle was examined using a nonlinear tire model, and the following conclusion was obtained. In other words, as a result of the derivation of the equation of motion including the nonlinear tire model, it was possible to grasp the outline of the response near the limit. Further, in the case of the vehicle centering on the canvas last shown so far in the present embodiment, it has been found that the generation of the yaw moment at the initial stage of motion is relatively small and the rise of the yaw rate response is slightly slow. Furthermore, in order to ensure obstacle avoidance performance and the like, it is proposed to add additional steering at the initial stage of the steering response. It was shown that this additional steering can ensure the responsiveness of the yaw rate response, and that the initial peak response of the lateral slip angle of the center of gravity can be suppressed.

なお、上記のように本発明の各実施形態について詳細に説明したが、本発明の新規事項及び効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは、当業者には、容易に理解できるであろう。従って、このような変形例は、全て本発明の範囲に含まれるものとする。   Although each embodiment of the present invention has been described in detail as described above, it is easily understood by those skilled in the art that many modifications can be made without departing from the novel matters and effects of the present invention. It will be possible. Therefore, all such modifications are included in the scope of the present invention.

例えば、明細書又は図面において、少なくとも一度、より広義又は同義な異なる用語と共に記載された用語は、明細書又は図面のいかなる箇所においても、その異なる用語に置き換えることができる。また、自動車の運動制御装置及び自動車の構成、動作も本発明の各実施形態で説明したものに限定されず、種々の変形実施が可能である。   For example, a term described with a different term having a broader meaning or the same meaning at least once in the specification or the drawings can be replaced with the different term in any part of the specification or the drawings. Further, the configuration and operation of the vehicle motion control device and the vehicle are not limited to those described in the embodiments of the present invention, and various modifications can be made.

101、201、301 自動車、110、210、310 車輪(タイヤ)、111、211、311 車体、112、212、312 ロール角検出部、113、213、313 ハンドル角検出部、113a、213a、313a ハンドル、114、214、314 車速検出部、115、215、315 可変部、116、216、316 コントローラ、120、220、320 運動制御装置、217、317 操作部、218、318 車体ロール角可変部、219、319 車輪ロール角可変部 101, 201, 301 Automobile, 110, 210, 310 Wheel (tire), 111, 211, 311 Car body, 112, 212, 312 Roll angle detector, 113, 213, 313 Handle angle detector, 113a, 213a, 313a Handle , 114, 214, 314 Vehicle speed detection unit, 115, 215, 315 Variable unit, 116, 216, 316 Controller, 120, 220, 320 Motion control device, 217, 317 Operation unit, 218, 318 Car body roll angle variable unit, 219 319 Wheel roll angle variable part

Claims (14)

3輪以上の車輪を有する自動車の旋回時の運動制御をする際に、ロール角制御可能な車体のロール角とハンドル角の比である操舵比を速度の関数として規定し、車速に応じて可変する自動車の運動制御方法。   When controlling the movement of an automobile with three or more wheels, the steering ratio, which is the ratio of the roll angle and the steering wheel angle of the vehicle body that can be controlled by the roll angle, is defined as a function of speed, and can be varied according to the vehicle speed. Motor control method for car 上記関数は、所定のスタビリティファクタΚδと所定の横すべりファクタΚβになるように決定されたステア指標SIと、実キャンバスティフネスと基準キャンバスティフネスとの比κとによって規定される請求項1に記載の自動車の運動制御方法。
SIは、KSB−ζKSA
ζ=KCB/KCA
SA、KSBは前輪と後輪のコーナリングスティフネス
CA、KCBは前輪と後輪のキャンバスティフネス
The function is defined by a steer index SI determined to be a predetermined stability factor Κ δ and a predetermined side slip factor Κ β , and a ratio κ A between an actual canvas stiffness and a reference canvas stiffness. The motor control method of a motor vehicle as described in 1.
SI is K SB -ζK SA
ζ = K CB / K CA
K SA and K SB are cornering stiffness for front and rear wheels K CA and K CB are canvas stiffness for front and rear wheels
上記操舵比k(v)は、下記の関係式を満たすように設けられている請求項1又は2に記載の自動車の運動制御方法。
k(v)=v/gl(l+Κδ
vは速度
gは重力加速度
lは前輪と後輪の距離
3. The vehicle motion control method according to claim 1, wherein the steering ratio k (v) is provided so as to satisfy the following relational expression.
k (v) = v 2 / gl (l + Κ δ v 2)
v is speed g is gravitational acceleration l is distance between front and rear wheels
上記車体のロール角と上記車輪のロール角との関係を変更して、前記自動車の旋回時における前記車輪のキャンバスティフネスを調整する請求項1乃至3の何れか1項に記載の自動車の運動制御方法。   The vehicle motion control according to any one of claims 1 to 3, wherein a relationship between a roll angle of the vehicle body and a roll angle of the wheel is changed to adjust a canvas stiffness of the wheel when the vehicle is turning. Method. 上記自動車は、少なくとも前輪が2輪以上、後輪が1輪以上のパーソナルモビリティである請求項1乃至4の何れか1項に記載の自動車の運動制御方法。   5. The vehicle motion control method according to claim 1, wherein the vehicle is personal mobility having at least two front wheels and at least one rear wheel. 6. 上記自動車の旋回開始時から所定時間内に上記前輪の上記車体のロール角と上記車輪のロール角との関係を変更し、上記所定時間の経過後に上記後輪の上記車体のロール角と上記車輪のロール角との関係を変更する請求項5に記載の自動車の運動制御方法。   The relationship between the roll angle of the vehicle body of the front wheel and the roll angle of the wheel is changed within a predetermined time from the start of turning of the automobile, and the roll angle of the vehicle body and the wheel of the rear wheel after the predetermined time has elapsed. The vehicle motion control method according to claim 5, wherein the relationship with the roll angle is changed. 3輪以上の車輪を有する自動車の旋回時の運動制御をする際に、少なくとも前記自動車の車体のロール角を制御する可変部と、
ロール角制御可能な前記車体のロール角とハンドル角の比である操舵比を速度の関数として規定し、上記自動車の車速に応じた上記操舵比を上記可変部に出力するコントローラとを備える自動車の運動制御装置。
A variable unit that controls at least the roll angle of the body of the automobile when controlling the movement of the automobile having three or more wheels when turning,
A vehicle that includes a controller that defines a steering ratio that is a ratio of a roll angle and a steering wheel angle of the vehicle body that can be controlled to a roll angle as a function of speed, and that outputs the steering ratio according to the vehicle speed of the vehicle to the variable unit. Motion control device.
上記関数は、所定のスタビリティファクタΚδと所定の横すべりファクタΚβになるように決定されたステア指標SIと、実キャンバスティフネスと基準キャンバスティフネスとの比κとによって規定される請求項7に記載の自動車の運動制御装置。
SIは、KSB−ζKSA
ζ=KCB/KCA
SA、KSBは前輪と後輪のコーナリングスティフネス
CA、KCBは前輪と後輪のキャンバスティフネス
The function is defined by a steer index SI determined to be a predetermined stability factor Κ δ and a predetermined side slip factor Κ β , and a ratio κ A between an actual canvas stiffness and a reference canvas stiffness. An automobile motion control device according to claim 1.
SI is K SB -ζK SA
ζ = K CB / K CA
K SA and K SB are cornering stiffness for front and rear wheels K CA and K CB are canvas stiffness for front and rear wheels
上記操舵比k(v)は、下記の関係式を満たすように設けられている請求項7又は8に記載の自動車の運動制御装置。
k(v)=v/gl(l+Κδ
vは速度
gは重力加速度
lは前輪と後輪の距離
The vehicle motion control apparatus according to claim 7 or 8, wherein the steering ratio k (v) is provided so as to satisfy the following relational expression.
k (v) = v 2 / gl (l + Κ δ v 2)
v is speed g is gravitational acceleration l is distance between front and rear wheels
上記コントローラを介して上記可変部を操作可能な操作部が更に備わり、
上記可変部は、上記車体のロール角制御を行う車体ロール角可変部と、上記車輪のロール角制御を行う車輪ロール角可変部とを備え、
上記コントローラは、上記操作部で上記車体ロール角可変部及び上記車輪ロール角可変部を操作することによって、上記車体のロール角と上記車輪のロール角との関係を変更して、上記自動車の旋回時における上記車輪のキャンバスティフネスを調整する請求項7乃至9の何れか1項に記載の自動車の運動制御装置。
An operation unit capable of operating the variable unit via the controller is further provided.
The variable unit includes a vehicle body roll angle variable unit that performs roll angle control of the vehicle body, and a wheel roll angle variable unit that performs roll angle control of the wheel,
The controller changes the relationship between the roll angle of the vehicle body and the roll angle of the wheel by operating the vehicle body roll angle variable unit and the wheel roll angle variable unit with the operation unit, and turns the vehicle The vehicle motion control apparatus according to claim 7, wherein the canvas stiffness of the wheel at the time is adjusted.
上記コントローラは、
上記車体のロール角と上記車輪のロール角の大小関係を判定する判定部と、
上記判定部の判定結果に基づいて所望のキャンバスティフネスとなるよう上記車体ロール角可変部及び車輪ロール角可変部を調整するよう指令する指令部とを備えることを特徴とする請求項10に記載の自動車の運動制御装置。
The above controller
A determination unit for determining a magnitude relationship between the roll angle of the vehicle body and the roll angle of the wheel;
11. The apparatus according to claim 10, further comprising: a command unit that instructs to adjust the vehicle body roll angle variable unit and the wheel roll angle variable unit so that a desired canvas stiffness is obtained based on a determination result of the determination unit. Motor motion control device.
上記自動車は、少なくとも前輪が2輪以上、後輪が1輪以上のパーソナルモビリティである請求項7乃至11の何れか1項に記載の自動車の運動制御装置。   12. The vehicle motion control apparatus according to claim 7, wherein the vehicle is personal mobility having at least two front wheels and one or more rear wheels. 上記車体ロール角可変部及び上記車輪ロール角可変部は、上記前輪と上記後輪のそれぞれに設けられ、
上記コントローラは、上記自動車の旋回開始時から所定時間内に上記前輪における上記車体ロール角可変部及び上記車輪ロール角可変部を制御して上記車体のロール角と上記前輪のロール角との関係を変更し、上記所定時間の経過後に上記後輪における上記車体ロール角可変部及び上記車輪ロール角可変部を制御して上記後輪の上記車体のロール角と上記車輪のロール角との関係を変更する請求項12に記載の自動車の運動制御装置。
The vehicle body roll angle variable part and the wheel roll angle variable part are provided on each of the front wheel and the rear wheel,
The controller controls the vehicle body roll angle variable unit and the wheel roll angle variable unit on the front wheel within a predetermined time from the start of turning of the vehicle, thereby determining the relationship between the roll angle of the vehicle body and the roll angle of the front wheel. And changing the relationship between the roll angle of the vehicle body of the rear wheel and the roll angle of the wheel by controlling the vehicle body roll angle variable unit and the wheel roll angle variable unit of the rear wheel after the predetermined time has elapsed. The vehicle motion control device according to claim 12.
3輪以上の車輪と、
車体と、
請求項7乃至請求項13の何れか1項に記載の自動車の運動制御装置とを備える自動車。
3 or more wheels,
The car body,
An automobile comprising the automobile motion control device according to any one of claims 7 to 13.
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