(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも表示部、操作部、及び記憶部を有するコンピュータを用いて、操縦安定性が目標性能となるように車両の設計を行う操縦安定性設計方法であって、
上記記憶部には、ロール方向の運動を含めた車両のヨー及び横運動に関して特定された車両のシステム要素毎に、その各システム要素を前輪及び後輪に発生する力に関する特性値と時定数とを有するモデルでモデル化したモデル式が予め記憶されており、
上記コンピュータの操作部が操作されることに応じて、当該コンピュータが、上記車両の横方向運動に関する操縦安定性の性能目標値を、ヨーレートの周波数応答特性によって設定する目標設定ステップと、
上記コンピュータが、上記記憶部に予め記憶されている所定の演算式を読み出すと共に、当該演算式と、上記操作部が操作されることに応じて入力設定された車両緒元と、に基づいて、上記目標設定ステップにおいて設定した周波数応答特性の目標値を、上記車両の前輪及び後輪に発生する力及び該力の発生タイミングで定量化して、上記前輪及び後輪に発生する力及び該力の発生タイミングそれぞれの目標値を設定する定量化ステップと、
上記コンピュータが、
上記操作部の入力操作が可能となるように上記記憶部に記憶されている各システム要素モデルのモデル式を読み出してそれに関する情報を上記表示部に表示すると共に、
表示に従い上記操作部が操作されることで入力設定された各システム要素モデルの特性値及び時定数に基づき、前輪及び後輪に発生する力及び該力の発生タイミングそれぞれの値を算出しかつ、上記表示部に、算出した値を、上記定量化ステップにおいて設定した前輪及び後輪に発生する力及び該力の発生タイミングそれぞれの目標値と比較表示することにより、上記前輪及び後輪に発生する力及び該力の発生タイミングそれぞれの目標値が達成されるように、上記各システム要素の設計値を決定させる設計ステップとを備え、
上記設計ステップにおいて、上記操作部の操作により入力設定可能なシステム要素モデルの特性値には、ロール特性要素の特性値が含まれる
ことを特徴とする操縦安定性設計方法。
【請求項２】
請求項１において、
上記ロール特性要素には、ロール剛性及びダンパ特性が含まれる
ことを特徴とする操縦安定性設計方法。
【請求項３】
請求項１又は２において、
記憶部に記憶されているモデル化された車両のシステム要素は、タイヤ特性要素、ジオメトリー特性要素、コンプライアンス特性要素、及びステアリング特性要素である
ことを特徴とする操縦安定性設計方法。
【請求項４】
請求項１又は２において、
記憶部に記憶されているモデル化された車両のシステム要素は、タイヤ横剛性、サスペンション横剛性、横力コンプライアンスステア、アライニングトルクステア、横力キャンバ剛性、ロールセンタ高さ、上下力ステア、ロールステア、ロールキャンバ、イニシャルトー、イニシャルキャンバ、ステアリング剛性、及びタイヤコーナリングパワーである
ことを特徴とする操縦安定性設計方法。
【請求項５】
請求項１又は２において、
設計ステップにおいて操作部の操作により、前輪に発生する力に関し入力設定可能なシステム要素は、横力コンプライアンスステア、アライニングトルクステア、ロールステア、ロールキャンバ、ステアリング剛性、及びタイヤコーナリングパワーである
ことを特徴とする操縦安定性設計方法。
【請求項６】
請求項１又は２において、
設計ステップにおいて操作部の操作により、後輪に発生する力に関し入力設定可能なシステム要素は、横力コンプライアンスステア、アライニングトルクステア、ロールステア、ロールキャンバ及びタイヤコーナリングパワーである
ことを特徴とする操縦安定性設計方法。
【請求項７】
請求項１又は２において、
設計ステップにおいて操作部の操作により、前輪に発生する力の発生タイミングに関し入力設定可能なシステム要素は、タイヤ横剛性、サスペンション横剛性、ロールセンタ高さ、ロールステア及びロールキャンバである
ことを特徴とする操縦安定性設計方法。
【請求項８】
請求項１又は２において、
設計ステップにおいて操作部の操作により、後輪に発生する力の発生タイミングに関し入力設定可能なシステム要素は、タイヤ横剛性、サスペンション横剛性、ロールセンタ高さ、ロールステア及びロールキャンバである
ことを特徴とする操縦安定性設計方法。
【請求項９】
請求項１又は２において、
記憶部には、各システム要素を１次式で近似してモデル化したモデル式が予め記憶されている
ことを特徴とする操縦安定性設計方法。
【請求項１０】
請求項１又は２において、
記憶部には、各システム要素を、タイヤの線形領域においてモデル化したモデル式が予め記憶されている
ことを特徴とする操縦安定性設計方法。
【請求項１１】
請求項１又は２において、
記憶部には、各システム要素を、所定横力によって生じるタイヤスリップ角とその発生タイミングとでモデル化したモデル式が予め記憶されている
ことを特徴とする操縦安定性設計方法。
【請求項１２】
請求項１１において、
記憶部には、各システム要素を、タイヤスリップ角を実部とし、発生タイミングを虚部とした複素形式でモデル化したモデル式が予め記憶されている
ことを特徴とする操縦安定性設計方法。
【請求項１３】
請求項１２において、
コンピュータは、設計ステップにおいて、
上記操作部の操作によって、各システム要素モデルのタイヤスリップ角及び発生タイミングを入力設定可能となるようにしかつ、
上記各システム要素モデルの実部同士を加算した加算値を、前輪及び後輪に発生する力の目標値と比較表示すると共に、上記各システム要素モデルの虚部同士を加算した加算値に基づく値を、上記前輪及び後輪に発生する力の発生タイミングの目標値と比較表示する
ことを特徴とする操縦安定性設計方法。
【請求項１４】
操縦安定性が目標性能となるように、コンピュータによって車両の設計を行うための操縦安定性設計プログラムであって、
上記コンピュータは、少なくとも表示部、操作部、及び記憶部を有し、
上記記憶部には、ロール方向の運動を含めた車両のヨー及び横運動に関して特定された車両のシステム要素毎に、その各システム要素を上記前輪及び後輪に発生する力に関する特性値と時定数とを有するモデルでモデル化したモデル式が予め記憶されており、
上記コンピュータに、
上記操作部が操作されることに応じて、上記車両の横方向運動に関する操縦安定性の性能目標値を、ヨーレートの周波数応答特性によって設定する目標設定ステップと、
上記記憶部に予め記憶されている所定の演算式を読み出すと共に、当該演算式と、上記操作部が操作されることに応じて入力設定された車両緒元と、に基づいて、上記目標設定ステップにおいて設定した周波数応答特性の目標値を、上記車両の前輪及び後輪に発生する力及び該力の発生タイミングで定量化して、上記前輪及び後輪に発生する力及び該力の発生タイミングそれぞれの目標値を設定する定量化ステップと、
上記操作部の入力操作が可能となるように上記記憶部に記憶されている各システム要素モデルのモデル式を読み出してそれに関する情報を上記表示部に表示すると共に、表示に従い上記操作部が操作されることで入力設定された各システム要素モデルの特性値及び時定数に基づき、前輪及び後輪に発生する力及び該力の発生タイミングそれぞれの値を算出しかつ、上記表示部に、算出した値を、上記定量化ステップにおいて設定した前輪及び後輪に発生する力及び該力の発生タイミングそれぞれの目標値と比較表示することにより、上記前輪及び後輪に発生する力及び該力の発生タイミングそれぞれの目標値が達成されるように、上記各システム要素の設計値を決定させる設計ステップと、を実行させ、
上記設計ステップにおいて、上記操作部の操作によって入力設定可能なシステム要素モデルの特性値には、ロール特性要素の特性値が含まれる
ことを特徴とする操縦安定性設計プログラム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、操縦安定性が目標性能となるように車両の設計を行う操縦安定性設計方法及び設計プログラムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、車両の開発段階において、例えばテストドライバーによる試作車の走行試験（フィーリング評価試験）が行われている。こうした走行試験を行うことによって、車両の操縦安定性（以下、操安性とも言う）が「正確な」、「軽快な」、又は「安定した」等といったドライバーのフィーリングで評価されるため、この評価を基に、上記車両の各システム要素（サスペンションジオメトリや、コンプライアンス特性等）の設計を行い、それによって、その車両の操安性が目標性能となるようにしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、試作車による走行試験はコストがかかるため、これにより、車両の開発コストが増大してしまうという不都合がある。そこで、試作車による走行試験が省略できるように、ねらい通りの操安性能が得られる車両を机上において設計可能にすることが望まれる。
【０００４】
例えば、車両の操安性を評価する指標の一つとして、従来より、ヨーレートの周波数応答特性が用いられている（図２参照）。例えば、「正確な」というドライバーフィーリングは、ヨーレートの位相遅れが小さいことに対応し、「軽快な」というドライバーフィーリングは、ヨーレートの定常ゲインが高いことに対応し、「安定した」というドライバーフィーリングは、ヨーレートゲインのピーク／定常比が小さいことにそれぞれ対応する。
【０００５】
このように、舵角に対するヨーレートの周波数特性は操安性の評価指標となるものの、操安性能の目標値を定量的に表す方法が確立されておらず、さらに、目標とする操安性能を達成するために、車両の各システム要素の目標割付を行う方法も確立されていないのが現状である。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、車両の操縦安定性が目標性能となるように、該車両の各システム要素の設計を行い得る方法、及びその設計プログラムを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、第１の発明は、少なくとも表示部、操作部、及び記憶部を有するコンピュータを用いて、操縦安定性が目標性能となるように車両の設計を行う操縦安定性設計方法を対象とする。
【０００８】
そして、上記記憶部には、ロール方向の運動を含めた車両のヨー及び横運動に関して特定された車両のシステム要素毎に、その各システム要素を前輪及び後輪に発生する力に関する特性値と時定数とを有するモデルでモデル化したモデル式が予め記憶されており、上記コンピュータの操作部が操作されることに応じて、当該コンピュータが、上記車両の横方向運動に関する操縦安定性の性能目標値を、ヨーレートの周波数応答特性によって設定する目標設定ステップと、上記コンピュータが、上記記憶部に予め記憶されている所定の演算式を読み出すと共に、当該演算式と、上記操作部が操作されることに応じて入力設定された車両緒元と、に基づいて、上記目標設定ステップにおいて設定した周波数応答特性の目標値を、上記車両の前輪及び後輪に発生する力及び該力の発生タイミングで定量化して、上記前輪及び後輪に発生する力及び該力の発生タイミングそれぞれの目標値を設定する定量化ステップと、上記コンピュータが、上記操作部の入力操作が可能となるように上記記憶部に記憶されている各システム要素モデルのモデル式を読み出してそれに関する情報を上記表示部に表示すると共に、表示に従い上記操作部が操作されることで入力設定された各システム要素モデルの特性値及び時定数に基づき、前輪及び後輪に発生する力及び該力の発生タイミングそれぞれの値を算出しかつ、上記表示部に、算出した値を、上記定量化ステップにおいて設定した前輪及び後輪に発生する力及び該力の発生タイミングそれぞれの目標値と比較表示することにより、上記前輪及び後輪に発生する力及び該力の発生タイミングそれぞれの目標値が達成されるように、上記各システム要素の設計値を決定させる設計ステップとを備え、上記設計ステップにおいて、上記操作部の操作により入力設定可能なシステム要素モデルの特性値には、ロール特性要素の特性値が含まれるものである。
【０００９】
こうすることで、先ず車両の横方向運動に関する操縦安定性の性能目標値をヨーレートの周波数応答特性によって設定すれば、この設定した周波数応答特性の目標値を、上記車両の前輪及び後輪に発生する力及び該力の発生タイミングで定量化する。これにより、上記前輪及び後輪に発生する力及び該力の発生タイミングそれぞれの目標値が設定される。このように前輪及び後輪に発生する力だけでなく、その力の発生タイミングを考慮することによって、周波数応答特性の定量化を精度よく行い得る。
【００１０】
次いで、ロール方向の運動を含めた車両のヨー及び横運動に関する車両のシステム要素を特定すると共に、該特定した各システム要素毎に、前輪及び後輪に発生する力に関する特性値と、時定数とを有するモデルでモデル化する。
【００１１】
つまり、各システム要素を、前輪及び後輪の各車輪に発生する力に関する特性値と、時定数とを有するモデルでモデル化することにより、この各システム要素を、定量化ステップにおいて定量化する各車輪に発生する力及び該力の発生タイミングに繋げ、ひいては操縦安定性の性能目標値であるヨーレートの周波数応答特性に繋げるのである。このとき、各システム要素のモデルを時定数を有するモデルとすることで、周波数応答にも適用することが可能になる。
【００１２】
そして、各車輪に発生する力及び該力の発生タイミングがそれぞれ目標値となるように、上記各システム要素モデルの特性値と時定数とを調整する。
【００１３】
こうして調整した各システム要素の調整値が、そのシステム要素の設計値となる。従って、その設計値を満たすように各システム要素を設計すれば、前輪及び後輪に発生する力及び該力の発生タイミングがそれぞれ目標値になり、これにより、目標であるヨーレートの周波数応答特性が実現する。その結果、目標とした車両の操縦安定性の性能が得られるようになる。
【００１４】
ここで、モデル化ステップにおいてモデル化する車両のシステム要素は、タイヤ特性要素、ジオメトリー特性要素、コンプライアンス特性要素、及びステアリング特性要素とするのがよい。
【００１５】
つまり、これらの各システム要素は、前輪及び後輪に発生する力及び該力の発生タイミングに直接的に影響を及ぼし、ひいては、車両の横方向運動に関する操縦安定性に影響を及ぼすシステム要素である。
【００１６】
また、モデル化ステップにおいてモデル化する車両のシステム要素は、タイヤ横剛性、サスペンション横剛性、横力コンプライアンスステア、アライニングトルクステア、横力キャンバ剛性、ロールセンタ高さ、上下力ステア、ロールステア、ロールキャンバ、イニシャルトー、イニシャルキャンバ、ステアリング剛性、及びタイヤコーナリングパワーとするのがよい。
【００１７】
上記設計ステップにおいて前輪に発生する力に関し調整するシステム要素は、横力コンプライアンスステア、アライニングトルクステア、ロールステア、ロールキャンバ、ステアリング剛性、及びタイヤコーナリングパワーとするのがよい。
【００１８】
これは、前輪に発生する力には、上記の各要素の寄与が大きいとの知見による。
【００１９】
また、設計ステップにおいて後輪に発生する力に関し調整するシステム要素は、横力コンプライアンスステア、アライニングトルクステア、ロールステア、ロールキャンバ及びタイヤコーナリングパワーとするのがよい。
【００２０】
同じく、後輪に発生する力には、上記の各要素の寄与が大きいとの知見による。
【００２１】
さらに、設計ステップにおいて前輪に発生する力の発生タイミングに関し調整するシステム要素は、タイヤ横剛性、サスペンション横剛性、ロールセンタ高さ、ロールステア及びロールキャンバとするのがよい。
【００２２】
同じく、前輪に発生する力の発生タイミングには、上記の各要素の寄与が大きいとの知見による。
【００２３】
加えて、設計ステップにおいて後輪に発生する力の発生タイミングに関し調整するシステム要素は、タイヤ横剛性、サスペンション横剛性、ロールセンタ高さ、ロールステア及びロールキャンバとするのがよい。
【００２４】
同じく、後輪に発生する力の発生タイミングには、上記の各要素の寄与が大きいとの知見による。
【００２５】
そして、上記設計ステップにおいては、前輪及び後輪に発生する力及び該力の発生タイミングのそれぞれが目標値となるように、ロール特性要素の特性値をさらに調整するのが好ましい。
【００２６】
すなわち、設計ステップにおいては、前輪及び後輪に発生する力及び該力の発生タイミングのそれぞれが目標値となるように、ロール剛性及びダンパ特性の特性値をさらに調整するのが好ましい。
【００２７】
ロール剛性及びダンパ特性はそれぞれ、前輪及び後輪に発生する力には直接的には影響を及ぼすものではないが、これらはロール角度やロール速度に影響を及ぼし、これによって、モデル化ステップにおいてモデル化する車両のシステム要素、具体的には、ロールステアやロールキャンバ等のロールに反応するシステム要素に影響を及ぼす。このため、設計ステップにおいて各システム要素モデルの値を調整するときに、ロール剛性及びダンパ特性を併せて調整することが好ましい。
【００２８】
上記モデル化ステップは、各システム要素を１次式で近似してモデル化するステップとするのが好ましい。
【００２９】
すなわち、２次以上の項は物理的意味に乏しく、１次式で近似しても十分な解析精度が得られる上に、モデルが単純化されるというメリットがある。
【００３０】
また、モデル化ステップは、各システム要素を、タイヤの線形領域においてモデル化するステップとするのが好ましい。具体的には、横力が略０．４Ｇまでの領域において、各システム要素をモデル化するのが好ましい。
【００３１】
こうすることで、モデルの単純化が図られる。また、線形領域と非線形領域とで車両特性が大きく変化することがないことから、こうしてタイヤの線形領域（車両運動の線形領域）において各システム要素を設計しても、車両運動の線形領域は勿論のこと、車両運動の非線形領域においても十分な操安性能が得られる。
【００３２】
上記モデル化ステップは、各システム要素を、所定横力によって生じるタイヤスリップ角と、その発生タイミングとでモデル化するステップとするのが好ましい。
【００３３】
こうして、各システム要素を、所定横力によって生じるタイヤスリップ角でモデル化することにより、車輪（前輪及び後輪）に発生する力に関する各システム要素の特性値が、同じ基準で表現されることになる。これにより、前輪及び後輪に発生する力、ひいては車両特性に対する各システム要素の影響（寄与率）を評価することが可能になる。
【００３４】
また、モデル化ステップは、各システム要素を、タイヤスリップ角を実部とし、発生タイミングを虚部とした複素形式でモデル化するステップとするのが好ましい。
【００３５】
こうすることで、車輪に発生する力及びその力の発生タイミングは、各システム要素の複素形式のモデルを単純加算することで得られるようになる。
【００３６】
従って、設計ステップは、各システム要素モデルの実部同士の加算値が前輪及び後輪に発生する力の目標値となるように、上記各システム要素モデルのタイヤスリップ角及び発生タイミングをそれぞれ調整すると共に、上記各システム要素モデルの虚部同士の加算値に基づく値が上記前輪及び後輪に発生する力の発生タイミングの目標値となるように、上記各システム要素モデルのタイヤスリップ角及び発生タイミングをそれぞれ調整するステップとしてもよい。
【００３７】
ここで、「各システム要素モデルの虚部同士の加算値に基づく値」とは、具体的には、各システム要素モデルの虚部同士の加算値を、各システム要素モデルの実部同士の加算値で割った値である。
【００３８】
第２の発明は、車両の操縦安定性が目標性能となるように、コンピュータによって設計するための操縦安定性設計プログラムを対象とする。
【００３９】
そして、上記コンピュータは、少なくとも表示部、操作部、及び記憶部を有し、上記記憶部には、ロール方向の運動を含めた車両のヨー及び横運動に関して特定された車両のシステム要素毎に、その各システム要素を上記前輪及び後輪に発生する力に関する特性値と時定数とを有するモデルでモデル化したモデル式が予め記憶されており、上記コンピュータに、上記操作部が操作されることに応じて、上記車両の横方向運動に関する操縦安定性の性能目標値を、ヨーレートの周波数応答特性によって設定する目標設定ステップと、上記記憶部に予め記憶されている所定の演算式を読み出すと共に、当該演算式と、上記操作部が操作されることに応じて入力設定された車両緒元と、に基づいて、上記目標設定ステップにおいて設定した周波数応答特性の目標値を、上記車両の前輪及び後輪に発生する力及び該力の発生タイミングで定量化して、上記前輪及び後輪に発生する力及び該力の発生タイミングそれぞれの目標値を設定する定量化ステップと、上記操作部の入力操作が可能となるように上記記憶部に記憶されている各システム要素モデルのモデル式を読み出してそれに関する情報を上記表示部に表示すると共に、表示に従い上記操作部が操作されることで入力設定された各システム要素モデルの特性値及び時定数に基づき、前輪及び後輪に発生する力及び該力の発生タイミングそれぞれの値を算出しかつ、上記表示部に、算出した値を、上記定量化ステップにおいて設定した前輪及び後輪に発生する力及び該力の発生タイミングそれぞれの目標値と比較表示することにより、上記前輪及び後輪に発生する力及び該力の発生タイミングそれぞれの目標値が達成されるように、上記各システム要素の設計値を決定させる設計ステップと、を実行させ、上記設計ステップにおいて、上記操作部の操作によって入力設定可能なシステム要素モデルの特性値には、ロール特性要素の特性値が含まれることを特定事項とするものである。
【００４０】
これにより、請求項１記載の発明と同様の作用・効果が得られる。
【００４１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明における操縦安定性設計方法及び設計プログラムによれば、車両の横方向運動に関する操縦安定性の性能目標値であるヨーレートの周波数応答特性の目標値が、車両の前輪及び後輪に発生する力及び該力の発生タイミングで定量化され、さらに、各システム要素が、前輪及び後輪に発生する力に関する特性値と時定数とを有するモデルでモデル化される。これにより、各システム要素を、車両の前輪及び後輪に発生する力及び該力の発生タイミングに繋げ、さらに、ヨーレートの周波数応答特性に繋げることができる。
【００４２】
従って、前輪及び後輪に発生する力及び該力の発生タイミングのそれぞれが目標値となるように各システム要素モデルの特性値と時定数とを調整することによって、各システム要素の設計値を決定することができ、各システム要素を設計値通りに設計することで、所望の操縦安定性を得ることができる。
【００４３】
また、各システム要素を１次式で近似してモデル化したり、タイヤの線形領域においてモデル化したりすることで、モデルを単純にしつつも、十分な操安性能が得られる車両を設計することができる。
【００４４】
また、各システム要素を、所定横力によって生じるタイヤスリップ角を実部とし、発生タイミングを虚部とした複素形式でモデル化することで、各システム要素の特性値を同一の基準で表現できると共に、各車輪に発生する力及びその力の発生タイミングを、上記各システム要素の複素形式のモデルを単純加算することで得ることができる。
【００４５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基いて説明する。
【００４６】
図１は、本発明に係る操縦安定性設計方法の手順を示しており、この設計方法は、以下の各ステップを備える。
【００４７】
つまり、この操縦安定性設計方法は、車両の横方向運動に関する操縦安定性の性能目標値を、ヨーレートの周波数応答特性によって設定する目標設定ステップと、
上記目標設定ステップにおいて設定した周波数応答特性の目標値を、上記車両の前輪及び後輪に発生する力及び該力の発生タイミング（後述する等価コーナリングパワー（等価ＣＰ））で定量化することにより、上記前輪及び後輪に発生する力及び該力の発生タイミングそれぞれの目標値を設定する定量化ステップと、ロール方向の運動を含めた車両のヨー及び横運動に関する車両のシステム要素を特定すると共に、該特定した各システム要素毎に、その各システム要素を上記前輪及び後輪に発生する力に関する特性値と時定数とを有するモデル（後述する複素コーナリングコンプライアンス（複素ＣＣ））でモデル化するモデル化ステップと、
上記モデル化ステップにおいてモデル化した各システム要素モデルの特性値及び時定数を、コンピュータ１の操作によってそれぞれ設定することにより、上記定量化ステップにおいて設定した前輪及び後輪に発生する力及び該力の発生タイミングそれぞれの目標値を達成し、上記各システム要素の設計値を決定する設計ステップとを備えている。
【００４８】
これらの各ステップの内、定量化ステップ、モデル化ステップ及び設計ステップは、汎用のコンピュータ１に実行させることが可能である。すなわち、車両の横方向運動に関する操縦安定性の性能目標値をヨーレートの周波数応答特性によって設定する目標設定ステップは、設計者が行い、ここで設定した周波数応答特性の目標値を上記コンピュータ１に与えることで、このコンピュータ１に定量化ステップ、モデル化ステップ及び設計ステップをそれぞれ実行させればよい。
【００４９】
また、詳しくは後述するが、上記設計ステップは、上記コンピュータ１の操作により設定された各システム要素のモデルの特性値と時定数とから前輪及び後輪に発生する力及び該力の発生タイミングそれぞれの値を算出すると共に、この算出した値を、上記前輪及び後輪に発生する力及び該力の発生タイミングそれぞれの目標値と対比して表示する表示ステップを含む。
【００５０】
以下、上記の各ステップについて、詳細に説明する。
【００５１】
−目標設定ステップ−
目標設定ステップは、目標とするヨーレートの周波数応答特性を設定するステップである（図２参照）。つまり、「正確な」、「軽快な」、又は「安定した」等という操安性の各要素の目標を定め、これら目標とする操安性要素が達成されるように周波数応答特性を設定する。具体的には、定常ゲイン、共振周波数、ピーク／定常比、及び位相遅れのそれぞれの目標値を設定すればよい。
【００５２】
−定量化ステップ−
定量化ステップは、目標設定ステップにおいて設定した周波数応答特性の目標値を、上記車両の前輪及び後輪に発生する力及び該力の発生タイミングで定量化することにより、上記前輪及び後輪に発生する力及び該力の発生タイミングそれぞれの目標値を設定するステップである。
【００５３】
本実施形態では、具体的には２輪モデルによって車両特性（周波数応答特性）をスタディし、目標とする車両特性を実現する等価ＣＰ（Ｋi*，Ｔi）を設定する（添字ｉ：ｆ＝フロント，ｒ＝リヤ）。ここで、等価ＣＰとは、車両のシステム要素のタイヤ横力への影響を等価的にコーナリングパワー（ＣＰ）に置き換えたものであり、本実施形態では、時定数を含む一次遅れ系等価ＣＰとしている。つまり、
Ｋi*(s)＝Ｋi*／（１＋Ｔiｓ）                    （１）
である。尚、Ｋi*：等価ＣＰ、Ｔi：時定数、ｓ：ラプラス演算子である。
【００５４】
ここで、上記等価ＣＰに対応するスリップ角を、見かけのスリップ角（αi*）と定義する。この見かけのスリップ角は、実際のタイヤスリップ角（αi）に、各システム要素の影響によるスリップ角ξi（ξ1i＋ξ2i＋…）を加えたものといえる（αi*＝αi＋ξ1i＋ξ2i＋…）。尚、添字１，２，…はシステム要素の番号であり、以下これをｋとする。
【００５５】
（２輪モデル）
２輪モデルは、ヨー／横運動の２輪モデル（一般的な２自由度線形車両モデル）に、ロールの釣り合いを加えた運動方程式であり、等価ＣＰの概念を反映したモデルとしている（図３参照）。以下に、運動方程式のラプラス変換した形を示す。
【００５６】
0004013525.tif 000002
ここで、Ｉ：ヨー慣性モーメント、ｍ：車両質量、Ｗ：車両重量、Ｗi：軸重、Ｌi：前後車軸重心点間距離、Ｌ：ホイールベース、ｔ：トレッド、ｈR：重心点でのロールセンタ高さ、Ｉφ：ロール慣性モーメント、Ｋφ：ロール剛性、Ｃφ：ロールダンパ係数、κ：ステアリングギヤレシオ、Ｋi：タイヤＣＰ、β：重心点のスリップ角、βi：車体スリップ角、Ｖ：車速、ｒ：ヨーレート、Ｆi：コーナリングフォース、θH：ハンドル舵角、δ＝θH／κ：車輪舵角、φ：ロール角、ｙφi：ロール時の重心横移動である。
【００５７】
（ステアリング系モデル）
ステアリング系モデルは、以下のように表される（図４参照）。
【００５８】
Ｆf＝Ｋfαf＝Ｋf*αf*＝Ｋf（αf＋ξst）        （１１）
２Ｆfｅpc＝κ2ξstＫst                         （１２）
式（１２）より、ξst＝２Ｆfｅpc／κ2Ｋst
ここで、Ｃst＝２Ｋfｅpc／（κ2Ｋst）とおくと、等価ＣＰは次のようになる。
【００５９】
Ｋf*＝Ｋf／（１＋Ｃst）                         （１３）
ここで、ｅpc：全トレール（キャスタートレール＋ニューマチックトレール）、Ｋst：ステアリング剛性（Ｎｍ／rad）、Ｃst：ステアリング影響係数である。
【００６０】
そして、上記の２輪モデルを用い、各車両諸元、すなわち車両重量（Ｗ，Ｗf，Ｗr）、ヨー慣性モーメント（Ｉ）、ホイールベース（Ｌ）及びギヤレシオ（κ）を与えることで目標となる等価ＣＰ（Ｋi*，Ｔi）を設定する。つまり、前輪及び後輪に発生するタイヤ横力に対応するＫf*，Ｋr*、及びそのタイヤ横力の発生タイミングとしてのＴf、Ｔrの目標値をそれぞれ設定する。
【００６１】
ここで、Ｋf*，Ｋr*，Ｔf，Ｔrと、ヨーレートの周波数応答特性との対応について簡単に説明すると、Ｋf*を高めれば共振周波数が下がる。Ｋr*を高めれば共振ゲインが高まる。また、Ｔrを下げればピーク／定常比が下がり、Ｔfを下げればピーク／定常比が若干上がるようになる。このようにヨーレートの周波数応答特性は、これらＫf*，Ｋr*，Ｔf，Ｔrによって定量化されるため、これらＫf*，Ｋr*，Ｔf，Ｔrの目標値をそれぞれ実現させれば、目標となるヨーレートの周波数応答特性が得られることになる。
【００６２】
−モデル化ステップ−
モデル化ステップは、ロール方向の運動を含めた車両のヨー及び横運動に関する車両のシステム要素を特定すると共に、該特定した各システム要素毎に、上記前輪及び後輪に発生する力に関する特性値と時定数とを有するモデルでモデル化するステップである。
【００６３】
ここで、ロール方向の運動を含めた車両のヨー及び横運動に関する車両のシステム要素としては、大きく分けて次の５つの要素がある。つまり、タイヤ特性要素、ジオメトリー特性要素、コンプライアンス特性要素、ロール特性要素（ロールばね定数及び減衰特性要素）、並びにステアリング特性要素の５つである。
【００６４】
本実施形態では、具体的には、１．タイヤ横剛性（lateral stiffness of tire）、２．サスペンション横剛性（lateral stiffness of suspension）、３．横力コンプライアンスステア（steer by side force，compliance steer）、４．アライニングトルクステア（steer by aligning torque）、５．横力キャンバ剛性（camber stiffness）、６．ロールセンタ高さ（lateral displacement by roll）、７．上下力ステア（steer by vertical force）、８．ロールステア（roll steer）、９．ロールキャンバ（roll camber）、１０．イニシャルトー（initial toe）、１１．イニシャルキャンバ（initial camber）、１２．ステアリング剛性（steering stiffness）、１３．タイヤＣＰ（tire CP）の１３の要素をモデル化する。尚、詳しくは後述するが、各システム要素の設計値を決定する設計ステップにおいて上記の各システム要素の調整（割付）を行うが、この設計ステップにおいては、上記の１３個のシステム要素に加えて、１４．ロール剛性（roll stiffness）、１５．ダンパ特性（roll damping）をシステム要素とし、合計１５のシステム要素の調整を行うようにする。
【００６５】
尚、１．タイヤ横剛性、及び１３．タイヤコーナリングパワーはタイヤ特性要素に属し、８．ロールステア、９．ロールキャンバ、１０．イニシャルトー、及び１１．イニシャルキャンバはジオメトリー特性要素に属し、２．サスペンション横剛性、３．横力コンプライアンスステア、４．アライニングトルクステア、５．横力キャンバ剛性、６．ロールセンタ高さ、及び７．上下力ステアはコンプライアンス特性要素に属し、１２．ステアリング剛性はステアリング特性要素に属し、１４．ロール剛性、及び１５．ダンパ特性はロールばね定数及び減衰特性要素にそれぞれ属する。
【００６６】
上記の各システム要素のスリップ角への影響は、横力起因と、ロール起因とに分けられる。横力起因要素は、タイヤ横力が起因して発生する追加のスリップ角で、横力コンプライアンスステア、横剛性、アライニングトルクステアがこれに当たる。一方、ロール起因要素は、ロール挙動で発生する重心横移動や荷重移動に影響される要素である。
【００６７】
そして、このモデル化ステップでは、各システム要素を、所定横力（本実施形態では１Ｇ横力）によって生じるタイヤスリップ角と、その発生タイミングとでモデル化する。つまり、１Ｇ横力当りのスリップ角であって、時定数を含む複素表現のコーナリングコンプライアンス（ＣＣ）で各システム要素をモデル化する。従って、複素ＣＣは以下のように表される。
【００６８】
0004013525.tif 000003
ここで、Ｅi＝ＤiＴiである。また、Ｄi：実部、Ｔi：時定数、Ｅi：虚部である。
【００６９】
上記式（１５）に式（１０）を代入すると、以下の式が導かれる。
【００７０】
Ｄi(s)＝Ｗi／（２Ｋi*(s)）                         （１６）
つまり、複素ＣＣは、一次遅れ系等価ＣＰを軸重で割り逆数をとったものである。
【００７１】
各システム要素の複素ＣＣ、つまり、各システム要素の影響で生じる１Ｇ横力当たりのスリップ角で複素表現のＣＣは、以下で表される。
【００７２】
つまり、タイヤの複素ＣＣは、以下で表される。
【００７３】
Ｄti(s)＝Ｗiαi(s)／Ｆi(s)＝Ｄti＋Ｅtiｓ             （１７）
タイヤ以外の各システム要素の複素ＣＣは以下で表される。
【００７４】
Ｄki(s)＝Ｗiξki(s)／Ｆi(s)＝Ｄki＋Ｅkiｓ            （１８）
次に、車輪トータルの複素ＣＣと、各システム要素の複素ＣＣとの関係について説明する。式（１５）の見かけのスリップ角αi*に式（７）を代入し、実際のスリップ角αi及び各システム要素によるスリップ角ξkiに置き換える。
【００７５】
0004013525.tif 000004
従って、フロント及びリヤの車輪トータルの複素ＣＣは、各要素の複素ＣＣの単純加算で得られる。
【００７６】
各システム要素と、車輪トータルの時定数は、式（１４）及び式（１８）により求まる。
【００７７】
つまり、時定数は、
Ｔi＝（Ｅti＋ΣＥki）／Ｄi＝Ｔti＋ΣＴki             （２０）
であるから、
タイヤの時定数は、
Ｔti＝Ｅti／Ｄi                                      （２１）
また、各システム要素の時定数は、
Ｔki＝Ｅki／Ｄi                                      （２２）
となる。
【００７８】
ここで、各システム要素の時定数は、車輪トータルの複素ＣＣ実部の影響を受けることに注意を要する。また、各システム要素の時定数の総和と、タイヤ時定数との和が車輪トータルの時定数になる。
【００７９】
次に、各システム要素の複素ＣＣへの変換（各システム要素のモデル化）について説明する前に、いくつかのシステム要素を例に、そのシステム要素のスリップ角と応答時間への変換について説明する。尚、以下の例では、車両運動を一定車速、横加速度１Ｇ、正弦波操舵入力車両の周期特性で考える。このとき、見かけのスリップ角αi*、タイヤスリップ角αi、システム要素のスリップ角ξkiは、全て単振動と捉えることができる。
【００８０】
（例１：タイヤ横剛性）
タイヤ横剛性の時間応答は、図５（ａ）で表される。これより、見かけのスリップ角αi*（同図の一点鎖線参照）は、タイヤスリップ角αi（同図の実線参照）とシステム要素のスリップ角ξki（同図の破線参照）との重ね合わせと理解できる。
【００８１】
ここで、タイヤとタイヤ横剛性との複素ＣＣは、以下で表される。
【００８２】
Ｄi(s)＝Ｄti（１＋Ｔ1iｓ）＝Ｄti＋ＤtiＴ1iｓ
これを、複素平面においてベクトル表現すると、同図（ｂ）で表される。つまり、タイヤ横剛性で発生するスリップ角は、タイヤスリップに対して９０deg位相進みであり、実部には影響しない。これより、スリップ角と時定数は、実部と虚部との単純加算でベクトル合成ができることが理解できる。
【００８３】
（例２：フロントバンプトーアウト）
フロントバンプトーアウトの時間応答は、図６（ａ）で表される。また、タイヤとフロントバンプトーアウトとの複素ＣＣは以下で表され、複素平面におけるベクトル表現は同図（ｂ）で表される。
【００８４】
0004013525.tif 000005
従って、スリップ角と時定数は、実部と虚部との単純加算でベクトル合成ができる。
【００８５】
（例３：フロント横力コンプライアンスステア）
フロント横力コンプライアンスステアの時間応答は、図７（ａ）で表される。フロント横力コンプライアンスステアはタイヤと同位相である。また、タイヤとフロント横力コンプライアンスステアとの複素ＣＣは以下で表され、複素平面におけるベクトル表現は同図（ｂ）で表される。
【００８６】
Ｄi(s)＝Ｄti＋ΔＤ3i
従って、スリップ角は、実部同士の単純加算でベクトル合成ができる。
【００８７】
（各システム要素のスリップ角と応答時間への変換）
次に、上記１〜１１の各システム要素の複素ＣＣへの変換について説明する。このとき、各システム要素のスリップ角の大きさは、１Ｇ横力に対する各システム要素の特性から求める。
【００８８】
一方、各システム要素の応答時間（スリップ角の発生タイミング）は、車両の周波数応答から考える。つまり、図８に示すように、システム要素の応答時間は、タイヤの横変位速度の発生タイミング、ロール速度の発生タイミング、前輪の横力発生タイミング、後輪の横力発生タイミング、及びロール角の発生タイミングの５つのタイミングに分けられる。
【００８９】
ここで、前輪の横力発生タイミング及び後輪の横力発生タイミングを基準にすると、ロール角の発生タイミングは、後輪の横力発生タイミングの近傍に設定される。また、タイヤの横変位速度の発生タイミングは、前輪の横力発生タイミングに対して９０deg位相進みで設定され、ロール速度の発生タイミングは、ロール角の発生タイミングに対して９０deg位相進みで設定される。
【００９０】
従って、上記の１〜１３のシステム要素の応答時間は、次のようになる。１．タイヤ横剛性、２．サスペンション横剛性、及び６．ロールセンタ高さの応答時間は、タイヤの横変位速度の発生タイミングである。７．上下力ステア、１０．イニシャルトー、及び１１．イニシャルキャンバの応答時間は、ロール速度の発生タイミングである。３．横力コンプライアンスステア、４．アライニングトルクステア（キャンバ剛性）、５．横力キャンバ剛性、１０．イニシャルトー、及び１１．イニシャルキャンバの応答時間は、前輪又は後輪の横力発生タイミングである。８．ロールステア、９．ロールキャンバ、１０．イニシャルトー、及び１１．イニシャルキャンバの応答時間は、ロール角の発生タイミングである。尚、１２．ステアリング剛性の応答時間は、前輪の横力発生タイミングであり、１３．タイヤＣＰの応答時間は、前輪又は後輪の横力発生タイミングである。また、１０．イニシャルトー、及び１１．イニシャルキャンバの応答時間は３つのタイミングがあるが、これはその影響要素によるためである（詳しくは後述する）。
【００９１】
次に、フロントとリヤとを合わせて各システム要素毎の複素ＣＣを導くが、式展開にあたり、以下を前提条件とする。
【００９２】
・ｓの次数が２次以上の項を持つ要素もあるが、ｓの１次までの項で近似する。こうすることで、各システム要素のモデルを単純化することができる。
【００９３】
・要素の等価スリップ角ξｉの符号は、旋回外輪イン（−）アウト（＋）とする。
【００９４】
・車両状態量（ξi，ｙ，φ，ΔＷki，ΔＫki）は、横加速度１Ｇ当たりを示している。
【００９５】
１．タイヤ横剛性（lateral stiffness of tire）
タイヤ横剛性によるスリップ角は、タイヤ横力によるタイヤ接地面の横変位速度を車速で割ったものである。タイヤ横力に対して９０deg位相進みで、実部には影響しない。
【００９６】
Ｄki(s)＝ｙｓ／Ｖ＝Ｗiｓ／（２ｋtiＶ）               （２３）
ここで、ｙｓ：横変位速度（ｍ／ｓ）ｋti：タイヤ横剛性（Ｎ／ｍ）である。
よって、Ｄki＝０，Ｅki＝Ｗi／（２ｋtiＶ）
２．サスペンション横剛性（lateral stiffness of suspension）
サスペンション横剛性は、タイヤ横剛性と同じ考えで、式（２３）のｋtiをサスペンション横剛性ｋsiに置き換える。
【００９７】
Ｄki(s)＝ｙｓ／Ｖ＝Ｗiｓ／（２ｋsiＶ）
よって、Ｄki＝０，Ｅki＝Ｗi／（２ｋsiＶ）
３．横力コンプライアンスステア（steer by side force，compliance steer）
横力ステアによるスリップ角は、タイヤ横力に横力ステア係数を乗じたものである。横力コンプライアンスステア要素は、タイヤ横力と同時に発生するため、時定数には影響せず、実部だけに影響する。
【００９８】
Ｄki(s)＝−ｑliＷi／２
ここで、−ｑli：横力ステア係数（rad／Ｎ）である。
よって、Ｄki＝−ｑliＷi／２，Ｅki＝０
４．アライニングトルクステア（steer by aligning torque）
タイヤ横力は、その着力点が後方にオフセットしており、スリップ角を減少させる方向に作用する。その大きさはアライニングトルクとツイスト剛性により決まる。また、アライニングトルクによるスリップ角は、横力と同じタイミングであり、時定数には影響しない。
【００９９】
Ｄki(s)＝ｑaiＷi／（２Ｋi）Ｋai＝ｑaiＤtiＫai
ここで、ｑai：ツイスト剛性（rad／Ｎｍ）  Ｋai：ＳＡＴ（Self Aligning Torque）パワー（Ｎｍ／rad）である。
よって、Ｄki＝ｑaiＤtiＫai，Ｅki＝０
５．横力キャンバ剛性（camber stiffness）
タイヤ横力によるキャンバ変化から生じるキャンバスラスト力の変動をスリップ角に置き換えたもので、横力と同じタイミングであり時定数には影響しない。
【０１００】
Ｄki(s)＝ｑlciＷi／（２Ｋi）Ｋci＝ｑlciＤtiＫci
ここで、ｑlci：横力キャンバ係数（rad／Ｎ）  Ｋci：キャンバスティフネス（Ｎ／rad）
よって、Ｄki＝ｑlciＤtiＫci，Ｅki＝０
６．ロール時の重心横移動（lateral displacement by roll）
ロール時に、車両重心とタイヤとの間で横方向の相対変位が生じる。その際、重心が横移動しないとの仮定のものとでは、タイヤが相対変位分だけ横移動し、スリップ角を生じるとみなせる。相対変位速度は、ロールアーム長にロール速度を乗じたものである。
１Ｇ横力当りのロール角は、φi(s)＝Ｗiφ(s)／Ｆi(s)
式（２）〜式（１０）より、
φf(s)＝Ｗfφ(s)／Ｆf(s)＝φ（１−Ｇfｓ）
φr(s)＝Ｗrφ(s)／Ｆr(s)＝φ（１−Ｇrｓ）
ここで、φ＝Ｗｈ／Ｋφ，ｈ：ロールアーム長である。
【０１０１】
Ｇf＝Ｃφ／Ｋφ＋Ｉ／（ｍＬrＶ）
Ｇr＝Ｃφ／Ｋφ＋Ｉ／（ｍＬfＶ）
Ｄki(s)＝ｈiφ(s)ｓ／Ｖ
よって、Ｄki＝０，Ｅki＝ｈiφ／Ｖ
７．上下力ステア（steer by vertical force）
旋回時の内輪から外輪への過渡的な荷重移動によるスリップ角で、上下力の内、ばね力、スタビ力は、ロールステア成分に含め、ここでは、ダンパ減衰力によるスリップ角を対象とする。従って、ξkiは、ロール速度（ダンパ減衰力）の関数であり、実部には影響しない。ダンパによるスリップ角は、
ξki＝−ｑvi（ｔ／２）Ｃdiｓφi(s)
ここで、ｑvi：上下力ステア係数（rad／Ｎ）、Ｃdi：ダンパ減衰係数（Ｎｓ／ｍ）である。
よって、Ｄki＝０，Ｅki＝−ｑviＣdiφｔ／２
８．ロールステア（roll steer）
ロール時のスリップ角変化で実部と時定数に影響する。ロール時のスリップ角は、
ξki＝−ｑriφi(s)
ここで、ｑri：ロールステア係数（rad／rad）である。
よって、Ｄki＝−ｑriφ，Ｅki＝ｑriφＧi
９．ロールキャンバ（roll camber）
ロール時の対地キャンバ変化の影響をスリップ角に置き換える。ロール時の対地キャンバは、
γi＝（１＋ｑrci）φi(s)
等価的なスリップ角は、
ξi＝（１＋ｑrci）（Ｋci／Ｋi）φi(s)
ここで、ｑrci：ロールキャンバ係数（rad／rad）、ポジティブキャンバ（＋），ネガティブキャンバ（−）である。
0004013525.tif 000006
尚、Ｇiは、「６．ロール時の重心横移動」において説明した、Ｇf，Ｇrである。
【０１０２】
１０．イニシャルトー（initial toe）
旋回時の内輪から外輪への荷重移動が影響要素である。荷重移動はそのタイミングから以下の３つに分類される。
（１）ロール速度起因で、要素はダンパ減衰力（component of roll velocity）
ΔＷ1i＝Ｃφiφ(s)ｓ／ｔ
（２）ロール角変位起因で、要素はスタビライザとコイルスプリングばね特性（component of roll）
ΔＷ2i＝Ｋφiφ(s)／ｔ
（３）非ロール起因で接地点横力による上下力成分で要素はロールセンター高（component of side force）
ΔＷ3i＝ＷiｈRi／ｔ
以上の荷重移動に対して、イニシャルトーの等価スリップ角を次に示す。
ここで、ηi：イニシャルトー（rad）イン（＋）アウト（−）、ΔＫi：ΔＷi変化時のタイヤＣＰ変化分である。
【０１０３】
ａi＝（ΔＫi／ΔＷi）／（Ｋi／（Ｗi／２））
とすると、イニシャルトーの等価スリップ角は以下となる。
【０１０４】
ξi＝−ηiΔＫi／Ｋi＝−ａiηiΔＷi／（Ｗi／２）
ｉ＝ｆのとき、Ｌj＝Ｌf、ｉ＝ｒのとき、Ｌj＝Ｌrとおくと、
0004013525.tif 000007
１１．イニシャルキャンバ（initial camber）
イニシャルトーと同じく旋回時の内輪から外輪への荷重移動が影響要素である。
イニシャルトーと同様に、（１）ロール速度成分（２）ロール角成分（３）非ロール成分の荷重移動に対して、イニシャルキャンバの等価スリップ角を次に示す。
ここで、γi：イニシャルキャンバ（rad）、Ｋci：（Ｗi／２）時タイヤキャンバスティフネスである。
【０１０５】
ｂi＝（ΔＫci／ΔＷi）／（Ｋi／（Ｗi／２））
とすると、イニシャルキャンバの等価スリップ角は以下となる。
【０１０６】
0004013525.tif 000008
表１にこれらの値をまとめる。
【０１０７】
【表１】
0004013525.tif 000009
【０１０８】
尚、１２．ステアリング剛性（steering stiffness）は、上記ステアリング系モデルにおいて説明したように、式（１３）から求まる。また、１３．タイヤのコーナリングパワー（tire CP）は、式（１７）である。尚、１４．ロール剛性、１５．ダンパ特性については、直接的にスリップ角を変化させるものではないため、式展開はない。
【０１０９】
−設計ステップ−
設計ステップは、目標とする等価ＣＰ（Ｋf*，Ｋr*，Ｔf，Ｔr）がそれぞれ達成されるように、上記Ｋf*（スリップ角Ｄf），Ｋr*（スリップ角Ｄr），Ｔf，Ｔr毎に、複素ＣＣによりモデル化した各システム要素の割付を行い、各システム要素の設計値を決定するステップである。上述したように、モデル化ステップにおいて複素ＣＣへの変換を行ったシステム要素は、１〜１３のシステム要素であるが、この設計ステップにおいては、この１３個のシステム要素に加えて、１４．ロール剛性、１５．ダンパ特性をシステム要素とし、合計１５のシステム要素の調整を行い、目標とする等価ＣＰを達成させる。つまり、このロール剛性及びダンパ特性はそれぞれ直接的にスリップ角を変化させるものではないが、これらはロール角度やロール速度に影響を及ぼし、これによって、例えばロールステアやロールキャンバ等のロールに反応するシステム要素に影響を及ぼすようになる。このため、設計ステップにおいては、１〜１５の各システム要素モデルの調整を行う。
【０１１０】
次に、具体的に行った解析結果に基づいて、コンピュータ１のディスプレイに表示される図９〜図１２の表示画面を参照しながら設計ステップ（表示ステップ）についての説明を行う。ここでは先ず、上記ディスプレイの表示形態について説明し、次いで、各システム要素の調整形態について説明する。
【０１１１】
図９は、画面が４分割されて、Ｄf（Ｋf*），Ｄr（Ｋr*），Ｔf，Ｔr毎に、各システム要素の複素ＣＣの値が、棒グラフ形式でディスプレイに表示される表示形態である。図例では、「ベース（Base）」と、「ターゲット（Target）」とを対比して表示している。
【０１１２】
ここで、同図における「ベース」とは、試作車の車両特性等を実際に計測した計測値に基づき算出された値である。図１０に示すように、例えばロール剛性、ロールステア、ロールキャンバ、ロールセンタ高さは、ロール試験によって計測し、接地点横変位（サスペンション横剛性に対応）、横力コンプライアンスキャンバ（横力キャンバ剛性に対応）、後輪の横力コンプライアンスステアは、横荷重試験（同相）によって計測する。また、前輪の横力コンプライアンスステアは、横荷重試験（逆相）によって計測し、ツイスト剛性（アライニングトルクステアに対応）は、ツイスト剛性試験によって計測する。さらに、ステアリング剛性は、ステアリング系剛性試験によって計測する。これらの各計測値等を、上記コンピュータ１に与えることで、このコンピュータ１により各システム要素のスリップ角（Ｄki）及び時定数（Ｔki）が演算され、その演算結果が「ベース」として表示される。また、これらの各システム要素の値を加算したものが、「トータル（Total）」として表示される。
【０１１３】
ここで、「トータル」の部分に表示されたターゲットライン（Target Line）は、上記定量化ステップにおいて設定された目標の等価ＣＰを示すものであり、同図では、「ベース」はターゲットラインから大きくはずれている。つまり、「ベース」に係る試作車の操安性は、目標とする操安性能が達成できていないことになる。
【０１１４】
一方、各システム要素毎に、「ベース」の値と並んで表示される「ターゲット（Target）」とは、等価ＣＰが目標値となるように各システム要素の割付をコンピュータ１の操作によって行った一例を示している。このため、各システム要素の「ターゲット」の値を加算した「トータル」は、上記ターゲットラインに一致している。
【０１１５】
このように、コンピュータ１の操作によって設定された各システム要素のモデルの特性値と時定数とから算出した等価ＣＰ（Ｄf（Ｋf*），Ｄr（Ｋr*），Ｔf，Ｔr）それぞれの値（図例では「ターゲット」として表示される値）を、等価ＣＰの目標値を表す「ターゲットライン」と対比して表示することで、コンピュータ１の操作により設定した各システム要素の値によって、目標とする等価ＣＰが達成されているか否かが一目でわかる。このため、設計者は、ターゲットラインを参照しながら各システム要素の値を調整して、目標とする等価ＣＰが達成される各システム要素の値を設定することができるようになる。
【０１１６】
また、等価ＣＰ（Ｄf，Ｄr，Ｔf，Ｔr）についてそれぞれ個別に、各システム要素の値を棒グラフ形式で表示させることにより、等価ＣＰ（Ｄf，Ｄr，Ｔf，Ｔr）それぞれに対する、各システム要素の定量的な寄与率が一目でわかるようになる。これと共に、システム要素相互のバランスを検討することが容易に行い得る。これにより、システム要素相互のバランスを考慮した各システム要素の割付（設計）を容易に行うことができる。
【０１１７】
ここで、同図によると、等価ＣＰ（Ｄf，Ｄr，Ｔf，Ｔr）毎に、寄与率の大きいシステム要素が存在することがわかる。例えば前輪のスリップ角Ｄfでは、３．横力コンプライアンスステア（steer by side force）、４．アライニングトルクステア（aligning torque）、８．ロールステア（roll steer）、９．ロールキャンバ（roll camber）、１２．ステアリング剛性（steering stiffness）、及び１３．タイヤＣＰ（tire CP）の寄与率が大きい。また、後輪のスリップ角Ｄrでは、３．横力コンプライアンスステア、４．アライニングトルクステア、８．ロールステア、９．ロールキャンバ、及び１３．タイヤＣＰの寄与率が大きい。
【０１１８】
一方、前輪のスリップ角の発生タイミングＴfでは、１．タイヤ横剛性（tire lateral stiffness）、２．サスペンション横剛性（lateral stiffness of suspension）、６．ロールセンタ高さ（height of roll center）、８．ロールステア（roll steer）、及び９．ロールキャンバ（roll camber）の寄与率が大きい。また、後輪のスリップ角の発生タイミングＴrでは、１．タイヤ横剛性、２．サスペンション横剛性、６．ロールセンタ高さ、８．ロールステア、及び９．ロールキャンバの寄与率が大きい。
【０１１９】
従って、システム要素の値を調整するときには、各等価ＣＰ毎に、その寄与率の大きいシステム要素の値を調整することが好ましい。つまり、前輪のスリップ角Ｄfに関しては、３．横力コンプライアンスステア、４．アライニングトルクステア、８．ロールステア、９．ロールキャンバ、１２．ステアリング剛性、及び１３．タイヤＣＰの各システム要素を調整するのがよい。また、後輪のスリップ角Ｄrに関しては、３．横力コンプライアンスステア、４．アライニングトルクステア、８．ロールステア、９．ロールキャンバ及び１３．タイヤＣＰの各システム要素を調整するのがよい。
【０１２０】
一方、前輪のスリップ角の発生タイミングＴfに関しては、１．タイヤ横剛性、２．サスペンション横剛性、６．ロールセンタ高さ、８．ロールステア及び９．ロールキャンバの各システム要素を調整するのがよい。また、後輪のスリップ角の発生タイミングＴrに関しては、１．タイヤ横剛性、２．サスペンション横剛性、６．ロールセンタ高さ、８．ロールステア及び９．ロールキャンバの各システム要素を調整するのがよい。こうすることで、目標となる等価ＣＰを達成させることを的確に行い得る。
【０１２１】
こうして、等価ＣＰ（Ｄf，Ｄr，Ｔf，Ｔr）についてそれぞれ個別に、各システム要素の値を棒グラフ形式で表示させる表示形態（図９）においては、例えば、同図における「ベース」に代えて、設計対象とは異なる他車両に係る各システム要素の値（この各システム要素の値は、計測値に基づくものである）及びその等価ＣＰ（「トータル」として表示される）を表示するように構成してもよい。こうすることで設計者は、各システム要素毎に他車両データとの比較を行いながら、各システム要素の割付を行うことができるようになる。
【０１２２】
また、同図における「ベース」に代えて、目標となる等価ＣＰ（Ｄf，Ｄr，Ｔf，Ｔr）を満たすように各システム要素の値を上記コンピュータ１により割付した一例を、参考情報として表示するようにしてもよい。こうすることで、設計者は、その一例を参考にしながら各システム要素の設計（割付）ができるようになる。
【０１２３】
ここで、コンピュータ１による各システム要素の割付方法としては、種々の方法が考えられるが、例えば次のようにしてもよい。
【０１２４】
つまり、上述したように、各等価ＣＰ毎にその寄与率の大きいシステム要素が存在する。そこで、各等価ＣＰ（Ｄf，Ｄr，Ｔf，Ｔr）毎に、調整を行うシステム要素の優先順位を予め設定しておくと共に、各システム要素に初期値を与える。この初期値は、例えば後述するように、各システム要素の特性値として取り得る値の範囲があるため、その範囲内で適宜設定すればよい。
【０１２５】
そして、先ず、優先順位一位のシステム要素の値のみを変更して、目標とする等価ＣＰが達成できるか否かを判定する。ここで、システム要素の値は、その取り得る値の範囲で変更すればよい。そして、目標とする等価ＣＰが達成できた場合には、優先順位一位のシステム要素の値をその値に設定し、他のシステム要素の値は初期値とする。一方、目標とする等価ＣＰが達成できなかったときには、優先順位一位のシステム要素の値をある適当な値に固定し、次は優先順位二位のシステム要素の値のみを変更して、目標とする等価ＣＰが達成できるか否かを判定する。達成できた場合には、優先順位二位のシステム要素の値をその値に設定し、他のシステム要素（優先順位三位以降のシステム要素）の値は初期値とする。一方、目標とする等価ＣＰが達成できなかったときには、優先順位二位のシステム要素の値をある適当な値に固定し、次は優先順位三位のシステム要素の値のみを変更する。
【０１２６】
このようにして、各システム要素の値を、優先順位の順番で順次変更することにより、目標とする等価ＣＰが達成される各システム要素の割付を自動で行うことが可能になる。尚、こうしてコンピュータ１により割付された各システム要素の値を、そのまま設計値に設定してもよい。
【０１２７】
図１０は、図９における各システム要素のスリップ角及び発生タイミングに対応する各システム要素の特性値自体が、表形式でディスプレイに表示される表示形態である。ここで、「ベース」は試作車の車両特性等を実際に計測した計測値であり、「ターゲット」は、等価ＣＰが目標値となるように各システム要素の割付を行ったときの、そのスリップ角及び時定数に対応するシステム要素の特性値である。これにより、各システム要素の設計値が一覧表として表示されることになる。
【０１２８】
次に、実際に各システム要素の割付（各システム要素の設計値の決定）を行うときの形態について説明する。こうした各システム要素の割付は、図９に示す棒グラフ形式の表示画面において行うように構成してもよいし、図１０に示す表形式の表示画面において行うように構成してもよい。
【０１２９】
例えば図９に示す棒グラフ形式の表示画面において行う場合であれば、設計者が、各システム要素のスリップ角又は時定数を数値でコンピュータ１に入力することで、その入力に対応して各システム要素の棒の長さ及び「トータル」の棒の長さが変更表示されるように構成してもよい。また、数値を入力するのではなく、画面上において各システム要素の棒の長さを直接変更入力できるように構成してもよい。つまり、視覚的に各システム要素の値を調整するように構成してもよい。
【０１３０】
一方、図１０に示す表形式の表示画面において各システム要素の設計値の決定を行う場合であれば、設計者が、表示画面における各システム要素の「ターゲット」列に、特性値を入力可能に構成すればよい。このとき、各システム要素の特性値として望ましい値の範囲を、「特性の範囲」として表示するように構成するのが好ましい。こうすることで、設計者は、この範囲を参考にしながら各システム要素の特性値を設定することができるようになる。この各システム要素の特性値として望ましい値の範囲は、予めコンピュータに記憶させておけばよい。
【０１３１】
ここで、各システム要素の特性値の範囲について簡単に説明すると、こうした特性値の取り得る範囲は、一つは車のカテゴリーで異なる。例えばロール剛性は、車両重量の重い車ほど大きくなるように設定される。また、例えばスポーツカーのようにフロントとリヤの重量配分が５０：５０の場合は、フロントとリヤのロール剛性の配分が、一般のＦＦ車とは異なる。この他ステアリング剛性や、フロント／リヤのダンパ特性の特性値も車のカテゴリーで異なる。
【０１３２】
また、特性値の取り得る範囲はサスペンションの形式でも異なる。例えばストラット式よりもダブルウイッシュボーン式の方が、バンプキャンバは大きくとれるためである。また、例えばリヤトーションビームサスペンションは、横力コンプライアンスステアを＋（イン）にできないという制約もある。
【０１３３】
タイヤ特性の値はタイヤサイズを決めれば決まるものであり、その特性値の範囲は、ノミナル値に対しておおむね±２０％である。
【０１３４】
このように、各システム要素の特性値の取り得る範囲は、車のカテゴリー等によって異なるため、こうしたデータの全てをコンピュータ１に予め記憶させておき、実際に各システム要素の設計を行うときには、例えばその設計対象の車のカテゴリー等をコンピュータ１に与えるようにして、設計対象の車両に応じた「特性の範囲」の値が表示されるように構成するのが好ましい。
【０１３５】
また、あるシステム要素の値のみを変更したときでも、それに対応して他のシステム要素の値が変更される場合がある。こうした場合について、以下に２つの具体例を挙げて説明する。
【０１３６】
（ケース１：フロント及びリヤのタイヤＣＰ特性を１５％アップさせた時の解析結果）
図１１は、フロント及びリヤのタイヤＣＰ特性を１５％アップさせた時の解析結果を示している。同図において「ベース」は，各システム要素の割付を行った一例としての各システム要素の基準値、「ケース１（Case１）」は、上記の各システム要素の基準値から、フロント及びリヤのタイヤＣＰ特性のみを１５％アップさせた時（言い換えると、タイヤＣＰのスリップ角を１５％減少させた時）の各システム要素の値である。同図より、フロントとリヤのスリップ角（Ｄf，Ｄr）については、タイヤに関するシステム要素だけ（タイヤＣＰ）が変化しているのに対し、フロント及びリヤの時定数のトータル（Ｔf，Ｔr）は、それぞれ「ベース」よりも大きくなっていることが判る。これは、式（２０）等（Ｔ＝Ｅ／Ｄ）から判るように、時定数はスリップ角の影響を受けるためである。つまり、スリップ角が小さくなればなるほど、時定数は大きくなる。
【０１３７】
従って、タイヤＣＰ特性を高めると（タイヤＣＰのスリップ角を小さくすると）時定数が大きくなるため、時定数の「トータル」を基準値から変更させないためには、時定数を下げる働きをするシステム要素の値を変更しなければならない。
【０１３８】
（ケース２：フロントとリヤの減衰力を５０％にした時の解析結果）
図１２は、フロントとリヤの減衰力を５０％にした時の解析結果を示している。同図において「ベース」は、各システム要素の基準値、「ケース２（Case２）」は、上記の基準値に対して、フロントとリヤの減衰力のみを５０％にした時の各システム要素の値である。同図より、フロント及びリヤのスリップ角（Ｄf，Ｄr）はそれぞれ変化していないが、時定数は大きく変化していることが判る。
【０１３９】
一般的にロール減衰を小さくすると、ロールの発生タイミングが早くなる。つまり、フロントでは横力発生との時間差が小さくなるため、ロールステアやロールキャンバの時定数の絶対値が小さくなる。一方、リヤでは、ロールステアやロールキャンバの時定数の正負が反転している。つまり、「ベース」ではリヤのタイヤ横力よりもロール発生のタイミングが遅れていたが、ダンパー減衰力を小さくすることにより、ロール発生タイミングがタイヤ横力の発生タイミングよりも早くなったことを意味する。
【０１４０】
このように、あるシステム要素の値を変更したときには、それに対応して他のシステム要素の値が変更される場合がある。これにより、各等価ＣＰ（Ｄf，Ｄr，Ｔf，Ｔr）の値が目標から離れてしまう場合がある。そこで、コンピュータ１の操作によりいずれかのシステム要素の値を変更したときに、その変更に伴い値を変更するのが好ましい他のシステム要素を指定する案内表示をするように構成してもよい。例えば、値を変更するのが好ましい他のシステム要素を、強調して表示したり、図１１に示すように、そのシステム要素を指定する矢印を表示したりしてもよい。
【０１４１】
こうした表示を行うことで設計者は、それに従って各システム要素の値を変更することができるようになり、各システム要素の割付を容易に行うことができるようになる。
【０１４２】
このように、本実施形態では、車両の横方向運動に関する操縦安定性の性能目標値であるヨーレートの周波数応答特性の目標値が、車両の前輪及び後輪に発生する力及び該力の発生タイミングである等価ＣＰ（Ｋi*，Ｔi）で定量化され、さらに、各システム要素が、前輪及び後輪のスリップ角と時定数とを有する複素ＣＣでモデル化される。これにより、各システム要素の複素形式のモデルを単純加算することで、上記等価ＣＰを得ることができるようになり、これにより、各システム要素を、等価ＣＰに繋げ、さらにはヨーレートの周波数応答特性に繋げることができる。
【０１４３】
そして、等価ＣＰの４つの値それぞれが目標値となるように各システム要素モデルのスリップ角と時定数とを調整することにより、各システム要素の設計値を決定することができる。こうして各システム要素を設計することで、所望の操縦安定性を得ることができる。
【０１４４】
また、各システム要素を１次式で近似してモデル化すると共に、タイヤの線形領域においてモデル化することで、各システム要素モデルを単純にしつつも、十分な操安性能が得られる車両を設計することができる。尚、このように、等価ＣＰの概念によって各システム要素をタイヤの線形領域において設計しても、線形領域と非線形領域とで車両特性が大きく変化することがないことから、車両運動の線形領域は勿論のこと、車両運動の非線形領域においても十分な性能を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】操縦安定性の設計支援方法の手順を示す説明図である。
【図２】ヨーレートの周波数応答特性の一例を示す図である。
【図３】（ａ）は２輪モデル図である。（ｂ）はロール方向の車両モデル図である。
【図４】ステアリング系のモデル図である。
【図５】（ａ）はタイヤ横剛性の時間応答である。（ｂ）はタイヤとタイヤ横剛性の複素平面におけるベクトル図である。
【図６】（ａ）はフロントバンプトーアウトの時間応答である。（ｂ）はタイヤとフロントバンプトーアウトとの複素平面におけるベクトル図である。
【図７】（ａ）はフロント横力コンプライアンスステアの時間応答である。（ｂ）はタイヤとフロント横力コンプライアンスステアの複素平面におけるベクトル図である。
【図８】各システム要素の応答時間の関係を示す説明図である。
【図９】棒グラフ形式で、各システム要素の複素ＣＣの値を表示する表示形態を示す図である。
【図１０】表形式で、各システム要素の特性値を表示する表示形態を示す図である。
【図１１】解析結果の具体例を示す図９対応図である。
【図１２】図１１とは異なる解析結果の具体例を示す図９対応図である。
【符号の説明】
１            コンピュータ
【図１】
0004013525.tif 000010
【図２】
0004013525.tif 000011
【図３】
0004013525.tif 000012
【図４】
0004013525.tif 000013
【図５】
0004013525.tif 000014
【図６】
0004013525.tif 000015
【図７】
0004013525.tif 000016
【図８】
0004013525.tif 000017
【図９】
0004013525.tif 000018
【図１０】
0004013525.tif 000019
【図１１】
0004013525.tif 000020
【図１２】
0004013525.tif 000021