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JP2007008373A - Suspension characteristic computing method - Google Patents

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JP2007008373A
JP2007008373A JP2005193754A JP2005193754A JP2007008373A JP 2007008373 A JP2007008373 A JP 2007008373A JP 2005193754 A JP2005193754 A JP 2005193754A JP 2005193754 A JP2005193754 A JP 2005193754A JP 2007008373 A JP2007008373 A JP 2007008373A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
pitch
roll
suspension
angle
damping force
Prior art date
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Pending
Application number
JP2005193754A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yasushi Yamamoto
泰 山本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a design index of a suspension considering a correlation between a roll and a pitch. <P>SOLUTION: The suspension characteristic computing method includes a first step (S1) computing a pitch moment by the geometry of a suspension as the sum of vertical force on a front wheel side by the product of a geometry proportionality factor on the front wheel side and the square of tire lateral force, and vertical force on a rear wheel side by a geometry proportionality factor on a rear wheel side and the square of the tire lateral force; a second step (S2) computing a pitch moment due to damping force of the suspension as the product of a damping force proportionality factor and a roll rate; a third step (S3) computing a pitch angle as the product of the sum of the computed two pitch moments and a gain and of the pitch angle and the phase delay of the pitch angle to the pitch moments; and forth steps (S4, S5) computing the phase difference between the pitch angle and a roll angle from the computed pitch angle. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、ロール感を向上させるサスペンション特性演算方法に関する。   The present invention relates to a suspension characteristic calculation method for improving a roll feeling.

車両のサスペンションを設計する場合、操縦安定性を向上させるために様々な設計指標が提案されている。操縦安定性は、操舵時に発生するロールなどの車体の動きが大きく影響する。車体の動きのフィーリング評価(官能評価)としては、ロール感を評価している。ロール感に影響するものとして、操舵時に発生するロールとピッチが重要となることが判っている。そこで、操縦安定性を向上させるために、ロールを考慮した設計指標やピッチを考慮した設計指標によってサスペンションが設計されている。   When designing a vehicle suspension, various design indexes have been proposed in order to improve steering stability. Steering stability is greatly affected by the movement of a vehicle body such as a roll generated during steering. Roll feeling is evaluated as a feeling evaluation (sensory evaluation) of the movement of the vehicle body. It has been found that the roll and pitch generated during steering are important as affecting the roll feeling. Therefore, in order to improve the steering stability, the suspension is designed with a design index considering the roll and a design index considering the pitch.

また、車両には、操縦安定性を向上させるために、動的にサスペンションを制御するアクティブサスペンションを搭載したものがある。アクティブサスペンションでは、サスペンションのストロークなどから車両の挙動を検出し、目標のロール特性やピッチ特性になるようにアブソーバの油圧を制御する(特許文献1参照)。
特公平5−45442号公報
Some vehicles have an active suspension that dynamically controls the suspension in order to improve steering stability. In the active suspension, the behavior of the vehicle is detected from the suspension stroke or the like, and the hydraulic pressure of the absorber is controlled so as to achieve the target roll characteristics and pitch characteristics (see Patent Document 1).
Japanese Patent Publication No. 5-45442

しかしながら、従来のサスペンションの設計では、ロールを考慮した設計指標とピッチを考慮した設計指標とが別々に検討され、ロールとピッチとの相関関係が考慮されていなかった。そのため、十分な操縦安定性が得られない場合があった。また、アクティブサスペンションの場合も、ロールとピッチとの相関関係を考慮して制御を行っていないので、十分な操縦安定性が得られない場合があった。   However, in the conventional suspension design, the design index considering the roll and the design index considering the pitch are separately examined, and the correlation between the roll and the pitch is not considered. Therefore, there are cases where sufficient steering stability cannot be obtained. In the case of the active suspension, there is a case where sufficient steering stability cannot be obtained because the control is not performed in consideration of the correlation between the roll and the pitch.

そこで、本発明は、ロールとピッチとの相関関係を考慮したサスペンションの設計指標を提供することを課題とする。   Therefore, an object of the present invention is to provide a suspension design index that takes into account the correlation between roll and pitch.

本発明に係るサスペンション特性演算方法は、サスペンションのジオメトリによるピッチモーメントを、前輪側のジオメトリから決まるジオメトリ比例係数とロール角の基本振動に基づいて設定される前輪側のタイヤ横力の二乗との積による前輪側に発生する上下力と後輪側のジオメトリから決まるジオメトリ比例係数とロール角の基本振動に基づいて設定される後輪側のタイヤ横力の二乗との積による後輪側に発生する上下力との和として演算する第1工程と、サスペンションの減衰力によるピッチモーメントを、前後輪のサスペンションの減衰力特性の差により決まる減衰力比例係数とロールレートとの積として演算する第2工程と、ピッチ角を、第1工程で演算したサスペンションのジオメトリによるピッチモーメントと第2工程で演算したサスペンションの減衰力によるピッチモーメントとの和とピッチモーメントに対するピッチ角のゲイン及びピッチ角の位相遅れとの積として演算する第3工程と、第3工程で演算したピッチ角からピッチ角とロール角との位相差を演算する第4工程とを含むことを特徴とする。   The suspension characteristic calculation method according to the present invention is a product of the pitch moment due to the suspension geometry, which is the product of the geometric proportionality factor determined from the front wheel geometry and the square of the tire lateral force on the front wheel set based on the basic vibration of the roll angle. Is generated on the rear wheel side by the product of the vertical force generated on the front wheel side by the geometry and the geometric proportionality coefficient determined from the geometry on the rear wheel side and the square of the tire lateral force on the rear wheel side set based on the basic vibration of the roll angle The first step of calculating as the sum of the vertical force and the second step of calculating the pitch moment due to the damping force of the suspension as the product of the damping force proportional coefficient determined by the difference in the damping force characteristics of the front and rear wheel suspensions and the roll rate And the pitch angle in the second step and the pitch moment due to the suspension geometry calculated in the first step. The third step of calculating as the product of the sum of the pitch moment due to the damping force of the suspended suspension, the gain of the pitch angle with respect to the pitch moment and the phase delay of the pitch angle, and the pitch angle and roll angle from the pitch angle calculated in the third step And a fourth step of calculating a phase difference between the first and second phases.

このサスペンション特性演算方法は、ロールとピッチとの発生タイミングを同期させることによって操舵時のロール感(ひいては、操縦安定性)を向上させることができることに着目し、ロールとピッチとの発生タイミングの条件を求める。そのために、サスペンション特性演算方法では、操舵時にピッチが発生する主要因であるサスペンションのジオメトリ(特に、ロールセンタのジオメトリ)に起因する旋回時の上下力が前輪側と後輪側で異なることによって発生するピッチモーメントとサスペンションの減衰力(特に、アブソーバの減衰力)の伸圧差に起因する旋回時の上下力が前輪側と後輪側で異なることによって発生するピッチモーメントをそれぞれ求め、2つのピッチモーメントからピッチ角を求め、そのピッチ角からピッチ角とロール角との位相差を求める。具体的には、第1工程により、前輪側のジオメトリから決まるジオメトリ比例係数とロール角の基本振動に基づいて設定される前輪側のタイヤ横力の二乗との乗算値(前輪側に発生する上下力)と後輪側のジオメトリから決まるジオメトリ比例係数とロール角の基本振動に基づいて設定される後輪側のタイヤ横力の二乗との乗算値(後輪側に発生する上下力)とを加算し、サスペンションのジオメトリによるピッチモーメントを求める。また、第2工程により、前後輪のサスペンションの減衰力特性の差により決まる減衰力比例係数とロールレートとを乗算し、サスペンションの減衰力によるピッチモーメントを求める。そして、第3工程により、サスペンションのジオメトリによるピッチモーメントとサスペンションの減衰力によるピッチモーメントとの加算値(ピッチモーメント)にピッチモーメントに対するピッチ角のゲインと位相遅れとを乗算し、ピッチ角を求める。さらに、第4工程により、求めたピッチ角からピッチ角とロール角との位相差を表す条件式(サスペンション設計に必要なジオメトリ特性、減衰力特性、ロール動特性、ピッチ動特性などを含む式)を求める。この位相差を表す条件式を用いて、ロールとピッチの発生タイミングを同期させるために、位相差を0にするようにサスペンションを設計する(ジオメトリ特性、減衰力特性、ロール動特性、ピッチ動特性などを設計する)。このように、サスペンション特性演算方法では、ロールとピッチとの相関関係を考慮した条件を求めることができ、この条件からロール感(操縦安定性)を向上させるサスペンションを設計することができる。   This suspension characteristic calculation method pays attention to the fact that it is possible to improve the roll feeling during steering (and thus the steering stability) by synchronizing the generation timing of the roll and the pitch. Ask for. For this reason, in the suspension characteristic calculation method, the vertical force during turning caused by the suspension geometry (particularly the roll center geometry), which is the main factor that generates pitch during steering, is caused by the difference between the front and rear wheels. The pitch moment generated by the difference in the vertical force during turning caused by the difference in the expansion between the braking moment and the damping force of the suspension (especially the damping force of the absorber) is obtained for each of the front wheels and the rear wheels. From the pitch angle, the phase difference between the pitch angle and the roll angle is obtained. Specifically, in the first step, a product of the geometric proportionality coefficient determined from the front wheel side geometry and the square of the tire lateral force on the front wheel side set based on the basic vibration of the roll angle (the upper and lower generated on the front wheel side). Force) multiplied by the geometric proportionality factor determined from the rear wheel geometry and the square of the tire lateral force on the rear wheel side set based on the basic vibration of the roll angle (the vertical force generated on the rear wheel side) Add to find the pitch moment due to the suspension geometry. Also, in the second step, the pitch moment due to the damping force of the suspension is obtained by multiplying the roll force by the damping force proportional coefficient determined by the difference between the damping force characteristics of the front and rear wheel suspensions. Then, in the third step, the pitch angle is obtained by multiplying the added value (pitch moment) of the pitch moment by the suspension geometry and the pitch moment by the suspension damping force by the gain of the pitch angle with respect to the pitch moment and the phase delay. Furthermore, a conditional expression that represents the phase difference between the pitch angle and the roll angle from the obtained pitch angle by the fourth step (including the geometric characteristics, damping force characteristics, roll dynamic characteristics, pitch dynamic characteristics, etc. necessary for suspension design). Ask for. Using this conditional expression to express the phase difference, the suspension is designed so that the phase difference is zero in order to synchronize the roll and pitch generation timing (geometry characteristics, damping force characteristics, roll dynamic characteristics, pitch dynamic characteristics). Etc.) As described above, in the suspension characteristic calculation method, a condition considering the correlation between the roll and the pitch can be obtained, and from this condition, a suspension that improves the roll feeling (steering stability) can be designed.

本発明の上記サスペンション特性演算方法では、タイヤ横力を演算する場合、タイヤ横力に対するロール角の遅れ時間に基づいて演算するように構成してもよい。   The suspension characteristic calculation method of the present invention may be configured to calculate the tire lateral force based on a roll angle delay time with respect to the tire lateral force.

このサスペンション特性演算方法の第1工程では、ロール角の基本振動に対して操舵時に発生するタイヤ横力に対するロール角の遅れ時間を考慮してタイヤ横力を求める。これによって、サスペンションのジオメトリによるピッチモーメントを高精度に求めることができる。   In the first step of the suspension characteristic calculation method, the tire lateral force is obtained in consideration of the roll angle delay time with respect to the tire lateral force generated during steering with respect to the basic vibration of the roll angle. As a result, the pitch moment due to the suspension geometry can be obtained with high accuracy.

本発明の上記サスペンション特性演算方法では、ジオメトリ比例係数は、ロールセンタの高さが高いほど大きな値に設定される。   In the suspension characteristic calculation method of the present invention, the geometric proportionality coefficient is set to a larger value as the height of the roll center is higher.

このサスペンション特性演算方法の第1工程では、ジオメトリの比例係数がロールセンタの高さが高いほど大きい値に設定される。したがって、ロールセンタが高いほど、サスペンションのジオメトリによるピッチモーメントが大きくなる。   In the first step of the suspension characteristic calculation method, the proportionality factor of the geometry is set to a larger value as the height of the roll center is higher. Therefore, the higher the roll center, the greater the pitch moment due to the suspension geometry.

本発明の上記サスペンション特性演算方法では、減衰力比例係数は、前後輪のサスペンションの減衰力特性の差が大きいほど大きな値に設定される。   In the suspension characteristic calculation method of the present invention, the damping force proportional coefficient is set to a larger value as the difference in the damping force characteristics of the suspensions of the front and rear wheels is larger.

このサスペンション特性演算方法の第2工程では、減衰力比例係数が前後輪のサスペンションの減衰力特性の差が大きいほど大きい値に設定される。したがって、前後輪のサスペンションの減衰力特性の差が大きいほど、サスペンションの減衰力によるピッチモーメントが大きくなる。   In the second step of the suspension characteristic calculation method, the damping force proportional coefficient is set to a larger value as the difference between the damping force characteristics of the front and rear wheel suspensions increases. Accordingly, the greater the difference in the damping force characteristics of the front and rear wheel suspensions, the greater the pitch moment due to the suspension damping force.

本発明の上記サスペンション特性演算方法では、ピッチ角とロール角との位相差は、第3工程で演算したピッチ角のフーリエ展開の二次成分の係数により求められる構成としてもよい。   In the suspension characteristic calculation method of the present invention, the phase difference between the pitch angle and the roll angle may be obtained from the coefficient of the quadratic component of the Fourier expansion of the pitch angle calculated in the third step.

このサスペンション特性演算方法の第4工程では、操舵時のピッチの基本周波数はロールの2倍であることから、第3工程で求めたピッチ角をフーリエ変換し、そのフーリエ展開の二次成分の係数からピッチ角とロール角との位相差を求める。このように、ピッチに最も影響を与えるフーリエ展開の二次成分だけによって位相差を求めることにより、条件を簡単な式で表すことができる。   In the fourth step of the suspension characteristic calculation method, since the fundamental frequency of the pitch at the time of steering is twice that of the roll, the pitch angle obtained in the third step is Fourier transformed, and the coefficient of the secondary component of the Fourier expansion. Is used to determine the phase difference between the pitch angle and the roll angle. In this way, the condition can be expressed by a simple expression by obtaining the phase difference only by the secondary component of the Fourier expansion that most affects the pitch.

本発明の上記サスペンション特性演算方法では、前後輪のサスペンションの減衰力特性は、前輪の伸圧差と後輪の伸圧差との差としてもよい。   In the suspension characteristic calculation method of the present invention, the damping force characteristics of the front and rear wheel suspensions may be the difference between the front wheel differential pressure difference and the rear wheel differential pressure difference.

このサスペンション特性演算方法では、前後輪のサスペンションの減衰力特性が前輪の伸圧差と後輪の伸圧差との差であるので、ピッチ角とロール角との位相差が0になるように前輪の伸圧差と後輪の伸圧差との差を適切に設定することにより、ロールとピッチとの発生タイミングを同期させることができる。   In this suspension characteristic calculation method, the damping force characteristic of the suspensions of the front and rear wheels is the difference between the tension difference between the front wheels and the tension difference between the rear wheels, so that the phase difference between the pitch angle and the roll angle is zero. By appropriately setting the difference between the pressure difference and the rear wheel pressure difference, it is possible to synchronize the generation timing of the roll and the pitch.

本発明の上記サスペンション特性演算方法では、ロール角の基本振動は、運転者の操舵入力により生じる車両のロール運動におけるロール角の振動である。   In the suspension characteristic calculation method of the present invention, the basic vibration of the roll angle is the vibration of the roll angle in the roll motion of the vehicle caused by the driver's steering input.

このサスペンション特性演算方法では、ロール角の基本振動が運転者の操舵入力により生じる車両のロール運動におけるロール角の振動であるので、運転者の操舵入力により発生する車両のロール運動とピッチ運動の周期を適切な関係にでき、ロールとピッチとの相関関係を考慮した条件を高精度に求めることができる。   In this suspension characteristic calculation method, since the basic vibration of the roll angle is the vibration of the roll angle in the roll motion of the vehicle caused by the driver's steering input, the cycle of the roll motion and the pitch motion of the vehicle generated by the driver's steering input. Can be obtained in an appropriate relationship, and the conditions considering the correlation between the roll and the pitch can be obtained with high accuracy.

本発明によれば、ロールとピッチとの相関関係を考慮したサスペンションの設計指標を提供することができ、この設計指標に従ってサスペンションを設計することによりロール感(操縦安定性)を向上させることができる。   According to the present invention, it is possible to provide a suspension design index in consideration of the correlation between the roll and the pitch, and it is possible to improve the roll feeling (steering stability) by designing the suspension according to this design index. .

以下、図面を参照して、本発明に係るサスペンション特性演算方法の実施の形態を説明する。   Hereinafter, an embodiment of a suspension characteristic calculation method according to the present invention will be described with reference to the drawings.

本実施の形態では、まず、ロールとピッチとのタイミングについて説明し、その後に、ロールとピッチとの発生タイミングを同期させるためのサスペンション設計について説明する。本実施の形態に係るサスペンション設計では、アクティブサスペンションを搭載しないノーマルのサスペンションに適用した場合について説明する。   In this embodiment, first, the timing between the roll and the pitch will be described, and then the suspension design for synchronizing the generation timing between the roll and the pitch will be described. In the suspension design according to the present embodiment, a case where the suspension design is applied to a normal suspension without an active suspension will be described.

図1〜図4を参照、ロールとピッチとのタイミングについて説明する。図1は、ロール感の官能評価が高い車両のロール角とピッチ角とのリサージュ波形を示す図であり、(a)が評価の高い車両の一例であり、(b)が評価の高い車両の他例である。図2は、ロール感の官能評価が低い車両のロール角とピッチ角とのリサージュ波形を示す図であり、(a)が評価の低い車両の一例であり、(b)が評価の低い高い車両の他例である。図3は、ロール感の官能評価が高い車両のロール角の時間変化とピッチ角の時間変化を示す図である。図4は、ロール感の官能評価が低い車両のロール角の時間変化とピッチ角の時間変化を示す図である。   The timing between the roll and the pitch will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a diagram illustrating a Lissajous waveform of a roll angle and a pitch angle of a vehicle having a high sensory evaluation of a roll feeling, where (a) is an example of a highly evaluated vehicle, and (b) is a highly evaluated vehicle. Another example. FIG. 2 is a diagram illustrating a Lissajous waveform of a roll angle and a pitch angle of a vehicle with a low sensory evaluation of a roll feeling, where (a) is an example of a low evaluation vehicle and (b) is a high evaluation vehicle. It is another example. FIG. 3 is a diagram illustrating a time change of a roll angle and a time change of a pitch angle of a vehicle having a high sensory evaluation of a roll feeling. FIG. 4 is a diagram illustrating a time change of a roll angle and a time change of a pitch angle of a vehicle having a low sensory evaluation of the roll feeling.

サスペンションを設計する場合、操舵時の操縦安定性が重要であり、操縦安定性には操舵時に発生するロールやピッチなどの車体の動きが大きな影響を及ぼす。車体の動きのフィーリング評価(官能評価)には、ロール感が用いられる。操縦安定性評価を専門とするテストドライバのロール感の官能評価を分析した結果、ロール感は視覚から感じている部分が大きく、ロールとピッチとの関係が重要であることが判った。   When designing a suspension, steering stability at the time of steering is important, and the movement of the vehicle body such as a roll and a pitch generated at the time of steering greatly affects the steering stability. A roll feeling is used for the feeling evaluation (sensory evaluation) of the movement of the vehicle body. As a result of analyzing the sensory evaluation of the roll feeling of a test driver who specializes in steering stability evaluation, it was found that the part of the roll feeling is felt visually and the relationship between roll and pitch is important.

そこで、サスペンションの特性が異なる複数台の車両を用いて、ロールとピッチとの関係に注目した評価を行った。この評価では、各車両において同一の操舵パターンでそれぞれ操舵し、ロールやピッチといった車体の動きを測定するとともに車両の乗員がロール感などの官能評価を行った。図1、図2には、横軸をロール角、縦軸をピッチ角としたリサージュ波形を示している。図1には、官能評価が高かった2台の車両のリサージュ波形の例を示しており、リサージュ波形のヒステリシスが小さいことが判る。図1に示す車両の場合、官能評価から、視線の乱れが小さく、ロール感が良いという結果が得られた。図2には、官能評価が低かった2台の車両のリサージュ波形の例を示しており、リサージュ波形のヒステリシスが大きいことが判る。   Therefore, an evaluation was conducted focusing on the relationship between roll and pitch using a plurality of vehicles having different suspension characteristics. In this evaluation, each vehicle was steered with the same steering pattern, and the movement of the vehicle body such as roll and pitch was measured, and the vehicle occupant performed sensory evaluation such as roll feeling. FIG. 1 and FIG. 2 show Lissajous waveforms with the horizontal axis representing the roll angle and the vertical axis representing the pitch angle. FIG. 1 shows an example of a Lissajous waveform of two vehicles having a high sensory evaluation, and it can be seen that the hysteresis of the Lissajous waveform is small. In the case of the vehicle shown in FIG. 1, the sensory evaluation showed that the line of sight was less disturbed and the roll feeling was good. FIG. 2 shows an example of a Lissajous waveform of two vehicles with low sensory evaluation, and it can be seen that the hysteresis of the Lissajous waveform is large.

このリサージュ波形におけるヒステリシスはロール角とピッチ角との時間差を意味しており、ヒステリシスが小さいほどロール感が良くなることが明らかになった。図3には、官能評価が高かった車両におけるロール角の時間変化RA1とピッチ角の時間変化PA1との関係の一例を示しており、ロール角とピッチ角との時間差(位相差)が小さいことが判る。図4には、官能評価が低かった車両におけるロール角の時間変化RA2とピッチ角の時間変化PA2との関係の一例を示しており、ロール角とピッチ角との時間差(位相差)が大きいことが判る。以上の評価から、操舵時にはロール角とピッチ角との時間差が小さいほどロール感が良くなり、操縦安定性を向上させるためにはロールとピッチとの発生タイミングを同期させることが最も望ましいことが判った。   The hysteresis in this Lissajous waveform means the time difference between the roll angle and the pitch angle, and it has been clarified that the smaller the hysteresis, the better the roll feeling. FIG. 3 shows an example of the relationship between the time change RA1 of the roll angle and the time change PA1 of the pitch angle in a vehicle having a high sensory evaluation, and the time difference (phase difference) between the roll angle and the pitch angle is small. I understand. FIG. 4 shows an example of the relationship between the time change RA2 of the roll angle and the time change PA2 of the pitch angle in a vehicle having a low sensory evaluation, and the time difference (phase difference) between the roll angle and the pitch angle is large. I understand. From the above evaluation, it can be seen that the smaller the time difference between the roll angle and the pitch angle during steering, the better the roll feeling, and in order to improve steering stability, it is most desirable to synchronize the generation timing of the roll and pitch. It was.

図5〜図10を参照して、本実施の形態に係るサスペンション設計について説明する。図5は、ロールセンタ、瞬間中心、タイヤ横力、上下力の説明図である。図6は、ピッチモーメントとピッチ角との関係を示す図である。図7は、ピッチ角の時間変化とピッチモーメントの時間変化との関係を示す図である。図8は、ロール角の時間変化とタイヤ横力の時間変化との関係を示す図である。図9は、サスペンションのジオメトリに起因するピッチモーメントの説明図である。(a)が前輪側のタイヤ横力と上下力を示し、(b)が後輪側のタイヤ横力と上下力を示し、(c)が前後の上下力とピッチモーメントを示す。図10は、サスペンションの減衰力に起因するピッチモーメントの説明図である。(a)が前輪側の減衰力と上下力を示し、(b)が後輪側の減衰力と上下力を示し、(c)が前後の上下力とピッチモーメントを示す。   The suspension design according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 5 is an explanatory diagram of the roll center, instantaneous center, tire lateral force, and vertical force. FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the pitch moment and the pitch angle. FIG. 7 is a diagram showing the relationship between the time change of the pitch angle and the time change of the pitch moment. FIG. 8 is a diagram illustrating a relationship between a change in roll angle with time and a change in tire lateral force with time. FIG. 9 is an explanatory diagram of the pitch moment resulting from the geometry of the suspension. (A) shows tire lateral force and vertical force on the front wheel side, (b) shows tire lateral force and vertical force on the rear wheel side, and (c) shows front and rear vertical force and pitch moment. FIG. 10 is an explanatory diagram of the pitch moment resulting from the damping force of the suspension. (A) shows the front wheel side damping force and vertical force, (b) shows the rear wheel side damping force and vertical force, and (c) shows the front and rear vertical force and pitch moment.

このサスペンション設計では、ロールとピッチとの発生メカニズムの条件式を導出し、この条件式によりロールとピッチとの発生タイミングを同期させるようにサスペンションを設計する。本実施の形態では、サスペンション設計を行うために、サスペンション設計用プログラムをパーソナルコンピュータなどのコンピュータ上で実行することによって第1ピッチモーメント演算処理、第2ピッチモーメント演算処理、ピッチ角演算処理、フーリエ変換処理、時間差演算処理、サスペンション設計処理を行い、サスペンションを設計する。   In this suspension design, a conditional expression of the generation mechanism of the roll and the pitch is derived, and the suspension is designed to synchronize the generation timing of the roll and the pitch by this conditional expression. In this embodiment, in order to perform suspension design, a suspension design program is executed on a computer such as a personal computer, thereby executing first pitch moment calculation processing, second pitch moment calculation processing, pitch angle calculation processing, and Fourier transform. The suspension is designed by performing processing, time difference calculation processing, and suspension design processing.

第1ピッチモーメント演算処理について説明する。操舵時にピッチが発生する主要因として2つあり、その1つがロールセンタジオメトリ(サスペンションジオメトリ)に起因する旋回時の上下力が前後で異なる時にピッチモーメントとなってピッチが発生するものである。図5に示すように(左旋回している場合の一例)、旋回時には、瞬間中心MCL,MCRを中心にして左右輪ではタイヤ横力RFL,RFRが発生する。瞬間中心MCL,MCRはサスペンションの上アームUAと下アームLAの延長線の交点であり、ロールセンタRCは左輪の瞬間中心MCLと左輪のタイヤの接地中心とを結ぶ線と右輪の瞬間中心MCRと右輪のタイヤの接地中心とを結ぶ線との交点である。   The first pitch moment calculation process will be described. There are two main factors that generate a pitch during steering, and one of them is a pitch moment that occurs when the vertical force during turning due to the roll center geometry (suspension geometry) differs between the front and rear. As shown in FIG. 5 (an example of the case of turning left), during turning, tire lateral forces RFL and RFR are generated on the left and right wheels around the instantaneous centers MCL and MCR. The instantaneous centers MCL and MCR are the intersections of the extension lines of the upper arm UA and the lower arm LA of the suspension, and the roll center RC is the instantaneous center MCR of the right wheel and the line connecting the instantaneous center MCL of the left wheel and the ground center of the tire of the left wheel. And the line connecting the ground contact center of the right wheel tire.

このように、タイヤ横力RFL,RFRは瞬間中心MCL,MCRを中心にして作用するので、その分力として左右輪には上下力VFL,VFRも発生する。瞬間中心MCL,MCRは、旋回中、時々刻々とその位置が変化するので、左右輪で異なる位置となる。そのため、左右輪でタイヤ横力RFL,RFRが異なるとともに、上下力VFL,VFRも異なる。その結果、図9(a)(b)に示すように(左旋回している場合の一例)、前輪側と後輪側において、左輪の上下力VFLと右輪の上下力VFRとの差により上下力FVF1,RVF1が作用する。図9(c)に示すように、この前輪側の上下力FVF1と後輪側の上下力RVF1との差により、車両にはジオメトリ分のピッチモーメントJPMが作用する。図9の例では、前輪側の上下力FVF1が下方向に作用し、後輪側の上下力RVF1が上方向に作用しているので、前輪側が沈み、後輪側が浮き上がるようなピッチモーメントJPMが作用している。   Thus, since the tire lateral forces RFL and RFR act around the instantaneous centers MCL and MCR, vertical forces VFL and VFR are also generated on the left and right wheels as their component forces. Since the positions of the instantaneous centers MCL and MCR change every moment during the turn, they are different positions on the left and right wheels. Therefore, the tire lateral forces RFL and RFR are different between the left and right wheels, and the vertical forces VFL and VFR are also different. As a result, as shown in FIGS. 9A and 9B (an example in the case of turning left), the front wheel side and the rear wheel side are moved up and down by the difference between the left wheel vertical force VFL and the right wheel vertical force VFR. Forces FVF1 and RVF1 act. As shown in FIG. 9C, a pitch moment JPM corresponding to the geometry acts on the vehicle due to the difference between the front wheel vertical force FVF1 and the rear wheel vertical force RVF1. In the example of FIG. 9, since the front wheel vertical force FVF1 acts downward and the rear wheel vertical force RVF1 acts upward, a pitch moment JPM that sinks the front wheel and lifts the rear wheel is obtained. It works.

このジオメトリに起因するピッチモーメントを具体的に数式で表現する。前後輪の各上下力FVF1,RVF1は、タイヤ横力の二乗に比例するものとして近似できる。したがって、操舵周波数をω(ロール角の基本周波数に相当)とし、ロール角をsinωt比例とし、タイヤ横力をsinω(t−τφ*)比例とすると、ジオメトリ分のピッチモーメントは式(1)で表すことができる。式(1)では前項が前輪側の上下力FVF1であり、後項が後輪側の上下力RVF1である。第1ピッチモーメント演算処理では、式(1)を導出する。 The pitch moment resulting from this geometry is specifically expressed by a mathematical expression. The vertical forces FVF1 and RVF1 of the front and rear wheels can be approximated as being proportional to the square of the tire lateral force. Therefore, assuming that the steering frequency is ω (corresponding to the basic frequency of the roll angle), the roll angle is proportional to sin ωt, and the tire lateral force is proportional to sin ω (t−τ φ * ), the pitch moment for the geometry is given by equation (1) Can be expressed as In the formula (1), the front term is the front wheel side vertical force FVF1, and the rear term is the rear wheel side vertical force RVF1. In the first pitch moment calculation process, Expression (1) is derived.

Figure 2007008373
Figure 2007008373

は、前輪のロールセンタジオメトリによって決まる前輪のジオメトリ分のピッチモーメントの比例係数である。Gは、後輪のロールセンタジオメトリによって決まる後輪のジオメトリ分のピッチモーメントの比例係数である。ジオメトリ分のピッチモーメントの比例係数は、ロールセンタジオメトリ、ロール剛性配分、重量配分などの関数で表され、ロールセンタの高さが高いほど大きな値に設定される。図8に示すように、τφfは前輪のタイヤ横力RFに対するロール角RAの遅れ時間[s]であり、τφrは後輪のタイヤ横力RFに対するロール角RAの遅れ時間[s]である。この遅れ時間は、ロール慣性モーメント、ロール剛性、ロール減衰などの関数で表されるが、τφf、τφrを式(2)、式(3)の簡易式から求めてもよいしあるいは実測により求めてもよい。 G f is a proportional coefficient of the pitch moment corresponding to the front wheel geometry determined by the roll center geometry of the front wheels. G r is a proportional coefficient of the pitch moment corresponding to the rear wheel geometry determined by the roll center geometry of the rear wheel. The proportional coefficient of the pitch moment for the geometry is expressed by a function such as roll center geometry, roll stiffness distribution, weight distribution, etc., and is set to a larger value as the height of the roll center is higher. As shown in FIG. 8, tau .phi.f is delay time of the roll angle RA to the front wheel tire lateral force RF [s], tau [phi] r is a delay time of the roll angle RA with respect to the tire lateral force RF of the rear wheel [s] is there. This delay time is expressed by a function such as roll inertia moment, roll rigidity, roll damping, etc., and τ φf and τ φr may be obtained from the simplified formulas of formulas (2) and (3) or by actual measurement. You may ask for it.

Figure 2007008373
Figure 2007008373

φは、ロール減衰係数[N/(rad/s)]である。Kφは、ロール剛性[Nm/rad]である。Iγは、ヨー慣性モーメント[kgm]である。mは、車両重量[kg]である。Lは、後輪と車両重心との間隔[m]である。Lは、前輪と車両重心との間隔[m]である。Vは、車速「m/s」である。 is the roll damping coefficient [N / (rad / s)]. is roll rigidity [Nm / rad]. I γ is the yaw moment of inertia [kgm 2 ]. m is the vehicle weight [kg]. L r is the distance [m] between the rear wheel and the vehicle center of gravity. L f is the distance [m] between the front wheel and the vehicle center of gravity. V is the vehicle speed “m / s”.

第2ピッチモーメント演算処理について説明する。操舵時にピッチが発生する主要因のもう1つがアブソーバ減衰力(サスペンション減衰力)の伸圧差に起因する旋回時の上下力が前後で異なる時にピッチモーメントとなってピッチが発生するものである。旋回時には、左右輪でアブソーバの減衰力DFL,DFRが異なる。図10(a)(b)に示す例の場合(左旋回している場合の一例)、(a)図の前輪では、左輪のアブソーバが伸長して減衰力DFLが下方向に作用し、右輪のアブソーバが圧縮して減衰力DFRが上方向に作用し、(b)図の後輪では、左輪のアブソーバが伸長して減衰力DFLが下方向に作用し、右輪のアブソーバが圧縮して減衰力DFRが上方向に作用している。前輪側と後輪側において、左輪の減衰力DFLと右輪の減衰力DFRとの差により上下力FVF2,RVF2が作用する。図10(c)に示すように、この前輪側の上下力FVF2と後輪側の上下力RVF2との差により、車両には減衰力分のピッチモーメントDPMが作用する。図10の例では、前輪側の上下力FVF2が下方向に大きく作用し、後輪側の上下力RVF2が下方向に小さく作用しているので、前輪側が沈み、後輪側が浮き上がるようなピッチモーメントDPMが作用している。   The second pitch moment calculation process will be described. Another main factor that generates a pitch at the time of steering is that a pitch moment is generated when the vertical force at the time of turning due to the difference in expansion of the absorber damping force (suspension damping force) differs from front to back. When turning, the damping forces DFL and DFR of the absorber differ between the left and right wheels. In the case of the example shown in FIGS. 10A and 10B (an example in the case of turning left), in the front wheel of FIG. 10A, the absorber of the left wheel extends and the damping force DFL acts downward, and the right wheel The absorber of the right wheel is compressed and the damping force DFR acts upward, and in the rear wheel of (b), the left wheel absorber extends and the damping force DFL acts downward, and the right wheel absorber compresses A damping force DFR is acting upward. Vertical forces FVF2 and RVF2 act on the front wheel side and the rear wheel side due to the difference between the damping force DFL of the left wheel and the damping force DFR of the right wheel. As shown in FIG. 10C, a pitch moment DPM corresponding to the damping force acts on the vehicle due to the difference between the front wheel vertical force FVF2 and the rear wheel vertical force RVF2. In the example of FIG. 10, the front wheel side vertical force FVF2 acts greatly downward, and the rear wheel side vertical force RVF2 acts downwardly, so that the pitch moment is such that the front wheel side sinks and the rear wheel side rises. DPM is working.

この減衰力伸圧差に起因するピッチモーメントを具体的に数式で表現する。前後輪の各上下力FVF2,RVF2は、ロールレートに比例する。ロールレートは、ロール角sinωtを微分することにより、ωcosωtと表される。そこで、減衰力分のピッチモーメントは、式(4)で表すことができる。第2ピッチモーメント演算処理では、式(4)を導出する。   The pitch moment resulting from this damping force expansion difference is specifically expressed by a mathematical expression. The vertical forces FVF2 and RVF2 of the front and rear wheels are proportional to the roll rate. The roll rate is expressed as ω cos ωt by differentiating the roll angle sin ωt. Therefore, the pitch moment corresponding to the damping force can be expressed by Expression (4). In the second pitch moment calculation process, Expression (4) is derived.

Figure 2007008373
Figure 2007008373

abは、減衰力分ピッチモーメントの比例係数である。減衰力分ピッチモーメントの比例係数は、アブソーバの減衰力伸圧差の前後差、トレッド、ロール角の大きさなどの関数で表され、前後輪における左右輪のアブソーバの減衰力伸圧差の差が大きいほど大きな値が設定される。 M ab is a proportional coefficient of the pitch moment corresponding to the damping force. The proportional coefficient of the pitch moment for the damping force is expressed by a function such as the front / rear difference of the damping force expansion difference of the absorber, the tread, the roll angle, etc., and the difference in the damping force expansion difference of the left and right wheels of the front and rear wheels is large. Larger values are set.

ピッチ角演算処理について説明する。ジオメトリ分のピッチモーメントと減衰力分のピッチモーメントとを合わせたピッチモーメントに対して、動的な減衰力や慣性力を考慮してピッチ角に変換する。ピッチ角は、式(1)と式(4)との和にピッチ応答(ゲインGθ、位相τθ)を乗算することにより、式(5)で表すことができる。ピッチ角演算処理では、式(5)を導出する。 The pitch angle calculation process will be described. The pitch moment obtained by combining the pitch moment for the geometry and the pitch moment for the damping force is converted into a pitch angle in consideration of dynamic damping force and inertial force. The pitch angle can be expressed by Expression (5) by multiplying the sum of Expression (1) and Expression (4) by the pitch response (gain G θ , phase τ θ ). In the pitch angle calculation process, Expression (5) is derived.

Figure 2007008373
Figure 2007008373

θは、ピッチモーメントに対するピッチ角の大きさ(ゲイン)であり、図6に示すように、ピッチモーメントとピッチ角との関係を示す直線の傾きである。このゲインGθは、ピッチ慣性モーメント、ピッチ剛性、ピッチ減衰などの関数で表すことができる。ゲインGθは、式(6)の簡易式や式(7)の厳密な式から求めてもよいしあるいは実測により求めてもよい。τθは、図7に示すように、ピッチモーメントPMに対するピッチ角PAの遅れ時間である。この遅れ時間τθは、ピッチ慣性モーメント、ピッチ剛性、ピッチ減衰などの関数で表すことができる。遅れ時間τθは、式(8)の簡易式や式(9)の厳密な式から求めてもよいしあるいは実測により求めてもよい。 G θ is the magnitude (gain) of the pitch angle with respect to the pitch moment, and as shown in FIG. 6, is a slope of a straight line indicating the relationship between the pitch moment and the pitch angle. The gain can be expressed by a function such as pitch moment of inertia, pitch rigidity, pitch attenuation, and the like. The gain may be obtained from the simple expression of Expression (6) or the exact expression of Expression (7), or may be obtained by actual measurement. As shown in FIG. 7, τ θ is a delay time of the pitch angle PA with respect to the pitch moment PM. This delay time τ θ can be expressed by a function such as pitch inertia moment, pitch rigidity, pitch attenuation, or the like. The delay time τ θ may be obtained from a simple expression of Expression (8) or a strict expression of Expression (9), or may be obtained by actual measurement.

Figure 2007008373
Figure 2007008373

θは、ピッチ剛性[Nm/rad]である。Cθは、ピッチ減衰係数[N/(rad/s)]である。Iθは、ピッチ慣性モーメント[kgm]である。 is the pitch rigidity [Nm / rad]. C θ is the pitch attenuation coefficient [N / (rad / s)]. I θ is the pitch moment of inertia [kgm 2 ].

フーリエ変換処理について説明する。式(5)で表されるピッチ角は二乗や絶対値の非線形項を含んでいて取り扱い難いので、ロールとピッチとの時間差を表す式が複雑化する。そこで、操舵時のピッチの基本周波数がロールの基本周波数ωの二倍であることから、式(5)をフーリエ変換し、フーリエ展開においてピッチ角に最も影響の大きい2ω成分のフーリエ係数を利用する。このフーリエ係数の二次成分は、式(10)で表される。フーリエ変換処理では、式(5)で表されるピッチ角をフーリエ変換し、フーリエ係数の二次成分(ピッチ角)である式(10)を導出する。   The Fourier transform process will be described. Since the pitch angle represented by the equation (5) includes a nonlinear term such as a square or an absolute value and is difficult to handle, the equation representing the time difference between the roll and the pitch becomes complicated. Therefore, since the fundamental frequency of the pitch at the time of steering is twice the fundamental frequency ω of the roll, Equation (5) is Fourier transformed and the Fourier coefficient of the 2ω component that has the greatest influence on the pitch angle is used in the Fourier expansion. . The quadratic component of the Fourier coefficient is expressed by Expression (10). In the Fourier transform process, the pitch angle represented by Equation (5) is Fourier transformed to derive Equation (10) which is the secondary component (pitch angle) of the Fourier coefficient.

Figure 2007008373
Figure 2007008373

式(10)は、二乗や絶対値の非線形成分を含まない簡易な式となっている。この式(10)で表されるピッチ角を利用することによって、ロールとピッチとの時間差も簡易な式で表すことができる。   Expression (10) is a simple expression that does not include the square component or the nonlinear component of the absolute value. By using the pitch angle represented by this formula (10), the time difference between the roll and the pitch can also be represented by a simple formula.

時間差演算処理について説明する。式(11)に示すように式(10)の余弦係数をAとし、式(12)に示すように式(10)の正弦係数をBとすると、ピッチ角を式(13)で表すことができる。また、式(13)のαとA,Bとの関係を示す式(14)から、αを式(15)で表すことができる。一方、ロール角を式(16)で表すことができる。   The time difference calculation process will be described. As shown in equation (11), if the cosine coefficient of equation (10) is A and the sine coefficient of equation (10) is B as shown in equation (12), the pitch angle can be expressed by equation (13). it can. Further, α can be expressed by equation (15) from equation (14) showing the relationship between α and A, B in equation (13). On the other hand, the roll angle can be expressed by Equation (16).

Figure 2007008373
Figure 2007008373

ロール角がピークとなる時刻tφは、式(16)で示すロール角を微分すると式(17)となるので、dφ=0(ピーク)となるのは式(18)となる。一方、ピッチ角がピークとなる時刻tθは、式(13)で示すピッチ角を微分すると式(19)となるので、dθ=0(ピーク)となるのは式(20)となる。 Time t phi roll angle reaches a peak, because the equation (17) Differentiating roll angle represented by formula (16), become a d.phi = 0 (peak) becomes Equation (18). On the other hand, the time t theta pitch angle reaches the peak, so by differentiating the pitch angle according to formula (13) becomes Equation (19), become a d [theta] = 0 (peak) becomes equation (20).

Figure 2007008373
Figure 2007008373

したがって、ロール角とピッチ角とのピーク同士の時間差tφ−tθは、式(21)で表すことができる。(2n−m)は任意の整数であり、ロール角とピッチ角との隣り合ったピーク同士についての時間差なので、式(22)と見なすことができる。式(22)から、式(21)が式(23)となる。また、式(23)のαに式(15)を代入し、Aに式(11)を代入するとともにBに式(12)を代入すると、ロール角とピッチ角とのピーク同士の時間差tφ−tθは式(24)で表すことができる。時間差演算処理では、式(24)を導出する。 Therefore, the time difference t phi -t theta peaks between the roll angle and the pitch angle can be expressed by Equation (21). (2n−m) is an arbitrary integer, and is a time difference between adjacent peaks of the roll angle and the pitch angle, and thus can be regarded as Expression (22). From equation (22), equation (21) becomes equation (23). Further, when Expression (15) is substituted for α in Expression (23), Expression (11) is substituted for A, and Expression (12) is substituted for B, the time difference t φ between the peaks of the roll angle and the pitch angle. −t θ can be expressed by Expression (24). In the time difference calculation process, Expression (24) is derived.

Figure 2007008373
Figure 2007008373

式(24)は、ロールとピッチとの相関関係を考慮したロールとピッチとの発生メカニズムの理論式である。式(24)において、時間差が0となるのは(つまり、ロールとピークとの発生タイミングが同期するのは)、tan−1[]がπ/2となるときであり、tan−1の分母が0になるときである。 Expression (24) is a theoretical expression of a mechanism for generating roll and pitch in consideration of the correlation between roll and pitch. In Expression (24), the time difference becomes 0 (that is, the occurrence timing of the roll and the peak is synchronized) when tan −1 [] becomes π / 2, and the denominator of tan −1 . Is when becomes zero.

サスペンション設計処理について説明する。式(24)で表される時間差tφ−tθが0となるときのサスペンションの諸元を設計する。例えば、ジオメトリ特性(G、G)、ロール動特性(τφf、τφr)、ピッチ動特性(τθ)を固定とし、減衰力特性(Mab)で時間差tφ−tθを0とする場合について説明する。式(24)を時間差0の条件でMabについて解くと、式(25)となる。減衰力分ピッチモーメントの比例係数Mabは、実際の減衰力特性(アブソーバの左右輪の減衰力伸圧差の前後差)との間で式(26)に示す関係に近似できる。したがって、ロール角とピッチ角との時間差を0とする減衰力特性は、式(27)となり、この式(27)がロールとピッチとを同期させるための条件(設計指標)となる。サスペンション設計処理では、この式(27)を導出し、式(27)に既知のG、G、τφf、τφr、τθなどを代入し、減衰力特性(減衰力伸圧差の前後差)を求める。そして、この減衰力伸圧差の前後差から、アブソーバの減衰力を設定する。 The suspension design process will be described. Designing a suspension of specifications when the time difference t phi -t theta of formula (24) becomes zero. For example, the geometric characteristics (G f , G r ), roll dynamic characteristics (τ φf , τ φr ), and pitch dynamic characteristics (τ θ ) are fixed, and the time difference t φ −t θ is set to 0 by the damping force characteristic (M ab ). The case will be described. When Equation (24) is solved for M ab under the condition of zero time difference, Equation (25) is obtained. The proportional coefficient M ab of the damping moment component pitch moment can be approximated to the relationship shown in the equation (26) with the actual damping force characteristic (the difference between before and after the damping force expansion difference between the left and right wheels of the absorber). Therefore, the damping force characteristic in which the time difference between the roll angle and the pitch angle is 0 is expressed by equation (27), and this equation (27) is a condition (design index) for synchronizing the roll and pitch. In the suspension design process, this equation (27) is derived, and the known G f , G r , τ φf , τ φr , τ θ and the like are substituted into the equation (27), and the damping force characteristic (before and after the damping force expansion difference) Find the difference. And the damping force of an absorber is set from the difference before and after this damping force expansion difference.

Figure 2007008373
Figure 2007008373

Tは、トレッドである。Lは、ホイールベースである。RRは、ロールレートである。RGは、車両に作用する横加速度である。例えば、減衰力伸圧差の前後差が大きい場合、Mabが大きくなり、前後の伸圧差が大きくなるようにアブソーバの減衰力を設計する。 T is a tread. L is a wheelbase. RR is a roll rate. RG is a lateral acceleration acting on the vehicle. For example, when the longitudinal difference of the damping force expansion difference is large, M ab is increased, and the damping force of the absorber is designed so that the longitudinal expansion difference is large.

サスペンション設計としては、減衰力特性以外にも設定することができ、以下にその例を示す。ロール動特性、ピッチ動特性、減衰力特性を固定とし、ジオメトリ特性で時間差tφ−tθを0とする場合には、式(24)を時間差0の条件でGやGについて解き、ロールセンタの高さを設定する。ジオメトリ特性、ピッチ動特性、減衰力特性を固定とし、ロール動特性で時間差tφ−tθを0とする場合には、式(24)を時間差0の条件でτφfやτφrについて解き、サスペンションのばねやスタビライザの剛性を設定する。ジオメトリ特性、ロール動特性、減衰力特性を固定とし、ピッチ動特性で時間差tφ−tθを0とする場合には、式(24)を時間差0の条件でτθについて解き、サスペンションのばねやスタビライザの剛性を設定する。 The suspension design can be set other than the damping force characteristic, and an example is shown below. Roll dynamics, pitch dynamics, the damping force characteristic is fixed and when the time difference t phi -t theta geometry characteristic and 0 is solved for G f and G r Equation (24) under the conditions of the time difference 0, Set the height of the roll center. When the geometric characteristic, pitch dynamic characteristic and damping force characteristic are fixed and the time difference t φ −t θ is set to 0 in the roll dynamic characteristic, Equation (24) is solved for τ φf and τ φr under the condition of zero time difference, Set the stiffness of the suspension spring and stabilizer. Geometry characteristics, roll dynamics, the damping force characteristic is fixed and when the zero time difference t phi -t theta at a pitch dynamics is solved for tau theta equation (24) under the conditions of the time difference 0, the suspension spring And set the rigidity of the stabilizer.

最後に、本実施の形態に係るサスペンション設計の流れを図11のフローチャートに沿って説明する。図11は、本実施の形態に係るサスペンションの設計の流れを示すフローチャートである。   Finally, the flow of the suspension design according to the present embodiment will be described along the flowchart of FIG. FIG. 11 is a flowchart showing a design flow of the suspension according to the present embodiment.

まず、ジオメトリ分ピッチモーメントの比例係数G,G及びタイヤ横力に対するロール角の遅れ時間τφf,τφrを用いてロールセンタジオメトリに起因する旋回時のピッチモーメントを演算し、式(1)を導出する(S1)。また、減衰力分ピッチモーメントの比例係数Mabを用いてサスペンション減衰力伸圧差に起因する旋回時のピッチモーメントを演算し、式(4)を導出する(S2)。そして、この2つのピッチモーメントとピッチモーメントに対するピッチ角のゲインGθ及びピッチモーメントに対するピッチ角の遅れ時間τθを用いてピッチ角を演算し、式(5)を導出する(S3)。 First, the pitch moment at the time of turning caused by the roll center geometry is calculated using the proportional coefficient G f , G r of the geometrical pitch moment and the roll angle delay times τ φf , τ φr with respect to the tire lateral force. ) Is derived (S1). Further, the pitch moment during turning caused by the suspension damping force expansion difference is calculated using the proportional coefficient M ab of the damping force component pitch moment, and the formula (4) is derived (S2). Then, the pitch angle is calculated using the two pitch moments, the pitch angle gain Gθ with respect to the pitch moment, and the pitch angle delay time τθ with respect to the pitch moment, and Equation (5) is derived (S3).

式(5)で表されるピッチ角をフーリエ変換し、そのフーリエ係数の2ω成分を抽出し、式(10)を導出する(S4)。フーリエ係数の2ω成分からなるピッチ角を用いて、ピッチ角とロール角との時間差を演算し、式(24)を導出する(S5)。   The pitch angle represented by the equation (5) is Fourier transformed, the 2ω component of the Fourier coefficient is extracted, and the equation (10) is derived (S4). The time difference between the pitch angle and the roll angle is calculated using the pitch angle composed of the 2ω component of the Fourier coefficient, and the formula (24) is derived (S5).

式(24)のピッチ角とロール角との時間差を0とする場合のサスペンション特性(減衰力特性、ジオメトリ特性、ロール動特性、ピッチ動特性など)を設計する(S6)。   Suspension characteristics (damping force characteristics, geometry characteristics, roll dynamic characteristics, pitch dynamic characteristics, etc.) when the time difference between the pitch angle and roll angle in equation (24) is 0 are designed (S6).

このサスペンション設計によれば、操舵時のロールとピッチとの相関関係を考慮した発生メカニズムの理論式を導出することにより、ロールとピッチとの発生タイミングを同期させるための条件(設計指標)を明らかにすることができる。この条件に基づいてサスペンションを設計することにより、ロール感が良くなり、操縦安定性を向上させることができる。   According to this suspension design, by deriving the theoretical formula of the generation mechanism considering the correlation between roll and pitch during steering, the conditions (design index) for synchronizing the generation timing of roll and pitch are clarified Can be. By designing the suspension based on this condition, the roll feeling can be improved and the steering stability can be improved.

以上、本発明に係る実施の形態について説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されることなく様々な形態で実施される。   As mentioned above, although embodiment which concerns on this invention was described, this invention is implemented in various forms, without being limited to the said embodiment.

例えば、本実施の形態ではノーマルのサスペンションの車両に適用したが、アクティブサスペンションを搭載した車両に適用してもよい。   For example, although the present embodiment is applied to a vehicle having a normal suspension, it may be applied to a vehicle having an active suspension.

また、本実施の形態ではタイヤ横力をタイヤ横力に対するロール角の遅れ時間に基づいて求める構成としたが、他の手法によって求めてもよい。   Further, in the present embodiment, the tire lateral force is obtained based on the roll angle delay time with respect to the tire lateral force, but may be obtained by other methods.

また、本実施の形態では式(5)で表されるピッチ角のフーリエ展開の二次成分の係数をピッチ角として取り扱う構成としたが、二次成分以外の係数も用いてピッチ角としてもよいし、あるいは、式(5)で表されるピッチ角をフーリエ変換せずに、そのまま用いてもよい。   In the present embodiment, the coefficient of the quadratic component of the Fourier expansion of the pitch angle represented by the equation (5) is handled as the pitch angle. However, the pitch angle may be obtained using a coefficient other than the secondary component. Alternatively, the pitch angle represented by Expression (5) may be used as it is without being subjected to Fourier transform.

また、本実施の形態ではサスペンションの減衰力特性を減衰力伸圧差の前後差としたが、サスペンションの減衰力特性を他の要素で表してもよい。   Further, in the present embodiment, the damping force characteristic of the suspension is the difference between before and after the damping force expansion difference, but the damping force characteristic of the suspension may be expressed by other elements.

ロール感の官能評価が高い車両のロール角とピッチ角とのリサージュ波形を示す図であり、(a)が評価の高い車両の一例であり、(b)が評価の高い車両の他例である。It is a figure which shows the Lissajous waveform of the roll angle and pitch angle of a vehicle with high sensory evaluation of a roll feeling, (a) is an example of a vehicle with high evaluation, (b) is another example of a vehicle with high evaluation. . ロール感の官能評価が低い車両のロール角とピッチ角とのリサージュ波形を示す図であり、(a)が評価の低い車両の一例であり、(b)が評価の低い車両の他例である。It is a figure which shows the Lissajous waveform of the roll angle and pitch angle of a vehicle with low sensory evaluation of a roll feeling, (a) is an example of a vehicle with low evaluation, (b) is another example of a vehicle with low evaluation. . ロール感の官能評価が高い車両のロール角の時間変化とピッチ角の時間変化を示す図である。It is a figure which shows the time change of the roll angle of a vehicle with high sensory evaluation of a roll feeling, and the time change of a pitch angle. ロール感の官能評価が低い車両のロール角の時間変化とピッチ角の時間変化を示す図である。It is a figure which shows the time change of the roll angle of a vehicle with low sensory evaluation of a roll feeling, and the time change of a pitch angle. ロールセンタ、瞬間中心、タイヤ横力、上下力の説明図である。It is explanatory drawing of a roll center, an instantaneous center, a tire lateral force, and a vertical force. ピッチモーメントとピッチ角との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between a pitch moment and a pitch angle. ピッチ角の時間変化とピッチモーメントの時間変化との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the time change of a pitch angle, and the time change of a pitch moment. ロール角の時間変化とタイヤ横力の時間変化との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the time change of a roll angle, and the time change of a tire lateral force. サスペンションのジオメトリに起因するピッチモーメントの説明図である。(a)が前輪側のタイヤ横力と上下力を示し、(b)が後輪側のタイヤ横力と上下力を示し、(c)が前後の上下力とピッチモーメントを示す。It is explanatory drawing of the pitch moment resulting from the geometry of a suspension. (A) shows tire lateral force and vertical force on the front wheel side, (b) shows tire lateral force and vertical force on the rear wheel side, and (c) shows front and rear vertical force and pitch moment. サスペンションの減衰力に起因するピッチモーメントの説明図である。(a)が前輪側の減衰力と上下力を示し、(b)が後輪側の減衰力と上下力を示し、(c)が前後の上下力とピッチモーメントを示す。It is explanatory drawing of the pitch moment resulting from the damping force of a suspension. (A) shows the front wheel side damping force and vertical force, (b) shows the rear wheel side damping force and vertical force, and (c) shows the front and rear vertical force and pitch moment. 本実施の形態に係るサスペンションの設計の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of the design of the suspension which concerns on this Embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

UA…上アーム、LA…下アーム、MCL、MCR…瞬間中心、RC…ロールセンタ、RFL,RFR…タイヤ横力、VFL,VFR…上下力、FVF1,RVF1…ジオメトリによる上下力、JPM…ジオメトリ分のピッチモーメント、DFL,DFR…アブソーバの減衰力、FVF2,RVF2…減衰力伸圧差による上下力、DPM…減衰力分のピッチモーメント   UA ... Upper arm, LA ... Lower arm, MCL, MCR ... Instantaneous center, RC ... Roll center, RFL, RFR ... Tire lateral force, VFL, VFR ... Vertical force, FVF1, RVF1 ... Vertical force by geometry, JPM ... Geometry Pitch moment, DFL, DFR ... absorber damping force, FVF2, RVF2 ... vertical force due to damping force expansion difference, DPM ... pitch moment for damping force

Claims (7)

サスペンションのジオメトリによるピッチモーメントを、前輪側のジオメトリから決まるジオメトリ比例係数とロール角の基本振動に基づいて設定される前輪側のタイヤ横力の二乗との積による前輪側に発生する上下力と後輪側のジオメトリから決まるジオメトリ比例係数とロール角の基本振動に基づいて設定される後輪側のタイヤ横力の二乗との積による後輪側に発生する上下力との和として演算する第1工程と、
サスペンションの減衰力によるピッチモーメントを、前後輪のサスペンションの減衰力特性の差により決まる減衰力比例係数とロールレートとの積として演算する第2工程と、
ピッチ角を、前記第1工程で演算したサスペンションのジオメトリによるピッチモーメントと前記第2工程で演算したサスペンションの減衰力によるピッチモーメントとの和とピッチモーメントに対するピッチ角のゲイン及びピッチ角の位相遅れとの積として演算する第3工程と、
前記第3工程で演算したピッチ角からピッチ角とロール角との位相差を演算する第4工程と
を含むことを特徴とするサスペンション特性演算方法。
The vertical moment and rear force generated on the front wheel side by the product of the geometric proportionality factor determined from the front wheel side geometry and the square of the tire lateral force on the front wheel side set based on the basic vibration of the roll angle First calculated as the sum of the vertical force generated on the rear wheel side by the product of the geometric proportion coefficient determined from the wheel side geometry and the square of the tire lateral force on the rear wheel side set based on the basic vibration of the roll angle Process,
A second step of calculating a pitch moment due to the damping force of the suspension as a product of a damping force proportional coefficient determined by a difference in damping force characteristics of the suspensions of the front and rear wheels and a roll rate;
The pitch angle is the sum of the pitch moment due to the suspension geometry calculated in the first step and the pitch moment due to the suspension damping force calculated in the second step, the gain of the pitch angle with respect to the pitch moment, and the phase delay of the pitch angle. A third step of calculating as a product of
And a fourth step of calculating a phase difference between the pitch angle and the roll angle from the pitch angle calculated in the third step.
前記タイヤ横力を演算する場合、タイヤ横力に対するロール角の遅れ時間に基づいて演算することを特徴とする請求項1に記載するサスペンション特性演算方法。   The suspension characteristic calculation method according to claim 1, wherein the tire lateral force is calculated based on a delay time of a roll angle with respect to the tire lateral force. 前記ジオメトリ比例係数は、ロールセンタの高さが高いほど大きな値に設定されることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載するサスペンション特性演算方法。   The suspension characteristic calculation method according to claim 1 or 2, wherein the geometric proportionality coefficient is set to a larger value as the height of the roll center is higher. 前記減衰力比例係数は、前後輪のサスペンションの減衰力特性の差が大きいほど大きな値に設定されることを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載するサスペンション特性演算方法。   The suspension characteristic calculation method according to any one of claims 1 to 3, wherein the damping force proportional coefficient is set to a larger value as a difference in damping force characteristics between the suspensions of the front and rear wheels is larger. . 前記ピッチ角とロール角との位相差は、前記第3工程で演算したピッチ角のフーリエ展開の二次成分の係数により求められることを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載するサスペンション特性演算方法。   5. The phase difference between the pitch angle and the roll angle is obtained from a coefficient of a secondary component of a Fourier expansion of the pitch angle calculated in the third step. 6. Suspension characteristics calculation method described in 1. 前記前後輪のサスペンションの減衰力特性は、前輪の伸圧差と後輪の伸圧差との差であることを特徴とする請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載するサスペンション特性演算方法。   The suspension characteristic calculation method according to any one of claims 1 to 5, wherein the damping force characteristic of the suspension of the front and rear wheels is a difference between a pressure difference between the front wheels and a pressure difference between the rear wheels. . 前記ロール角の基本振動は、運転者の操舵入力により生じる車両のロール運動におけるロール角の振動であることを特徴とする請求項1〜請求項6のいずれか1項に記載するサスペンション特性演算方法。   The suspension characteristic calculation method according to any one of claims 1 to 6, wherein the basic vibration of the roll angle is a vibration of a roll angle in a roll motion of a vehicle caused by a driver's steering input. .
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