第４章 感性性能設計技術
4.2 操舵トルク入力の定量化指標に基づく性能設計
4.2.5 車両運動が操舵応答に及ぼす影響
前節4.1において，車両運動を操舵系への剛性と減衰に置き換えて解析をおこなった．そ こでは剛性，減衰とも1次近似式を用いた．これは操舵角入力を想定し，0.2 Hzの単一周波 数応答に限定したためである．操舵トルク入力では前項で示したように，トルクの単一周 波数入力であっても，高調波成分が入るため，より広い周波数領域をみる必要があり，こ こでは厳密な周波数応答で解析を試みる．
4.1.2 の式（4.4）～式（4.13）までの車両運動に関する式をラプラス変換して解き，ヨー
角速度rと車体横滑り角β，横加速度Ay，操舵系へのトルクTsatを求め，剛性項Ksatを式（4.97）， 減衰項Csatを式（4.98）と定義して求める．この時，式の見通しをよくするため，IzN=1とし て整理すると式（4.99）~式（4.103）のように求まる．
( )
sat n sat sat
D T
K T Re
2
Re =
= θ (4.97)
( )
sat n sat sat
D T
C T Im
2
Im =
= ⋅ θ
ω (4.98)
−
+
+
−
− +
⋅
= l
C C V
C gC l
C g l
C C V
g gC G
Tn Tq r r f r r2 f f r
2 2 2
4 2 2 Re Re
2 ω
ω
θ (4.99)
−
+
⋅
= V l
g gC V C
Tn GTq r r 2
2 2 2
Im
Im θ ω
(4.100)
( ) ( ) ( ( ) )
− + +
−
+ + +
= 2 4
2 2 2
2 2
2 2 4
2 2
V l
C C V l C gC g l
C C V
l C C g g N
Dsat s ω f f f r ω f r r f (4.101)
g D m C
GTqRe =ξ f wf (4.102)
2 2
Im C mD g
GTq =ξ f wf (4.103)
操舵系へのSATであるTsat，車速ごとの周波数特性は，式（4.99），式（4.100）～式（4.103）
に対応するIzN≠1の厳密解より求め，車速100 km/hの場合，図4–20となる．基準のパラ
メータは表4-1による．また，図4-20，図4-21にSATの周波数特性に対する後輪Cpの影 響を，図4-22にSATの周波数特性に対する車速の影響を示す．
図4-20 SATの剛性項と減衰項の周波数特性（後輪 Cp の影響）車速 100km/h
図4-21 SATの剛性項と減衰項の周波数特性（後輪 Cp の影響）車速 40km/h Frequency [Hz]
0.1 1 1.4 2 5
K sat[Nm/rad]
0 10 20 30
Cr=20 Cr=25 Cr=30
Frequency [Hz]
0.1 1 1.4 2 5
C sat[Nms/rad]
0 0.5 1 1.5 K sat[Nm/rad]C sat[Nms/rad]
図4-22 SATの周波数特性に対する車速の影響 Cr=20
図4-20～図4-22が示すように，SATの剛性項，減衰項は車速，操舵周波数，Cpにより 大きく変化する．これらの影響は，式（4.99），式（4.100）～式（4.103）からも考察ができ るように，周波数によりSATが大きく変化する．そのため，操舵入力が単一の周波数入力 となる操舵角のサイン入力の応答では，その一面を解析したことになる．操舵トルク入力 においては，入力周波数以外の高調波が操舵角の入力となり，SAT の剛性項と減衰項の周 波数軸上で異なった応答が重畳される．80 km/h 以上の車速では，剛性項の周波数特性は，
1.4 Hz付近で大きく落ち込み，減衰項では，0.7 Hz以下では比較的大きな負の減衰となるが，
2.0 Hz近辺では小さな正の減衰となる．これらはパワーアシストや，通常の減衰制御では補
償できないことを示している．図4-22が示すように，60 km/h以下では，SAT減衰項が正 となり，図4-21が示すように，後輪Cpが高くなるに従い減衰が大きくなる．しかし，表 4-2や図4-20が示すように，SATの減衰項の影響が後輪Cpにより変化するため，それに応 じた減衰の補償をEPSでおこなう必要がある．
Frequency [Hz]
0.1 1 1.4 2 5
-4 -2 0 2
Frequency [Hz]
0.1 1 1.4 2 5
0 10 20 30 40
20 km/h 40 km/h 60 km/h 80 km/h 100 km/h 120 km/h 140 km/h