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2017年03月13日 イイね!

トルクベクタリングを考える(その2)

トルクベクタリングを考える(その2)
※この回は、お友達のタッチさんの 「ホンダが迷走しているように見える:其の四」におけるガンさん(黒沢元治氏)のNSX評に対する分析を兼ねてエントリーしてみました。





2.ドライビングスタイルによる有用性と限界
 実は、この部分はトルクベクタリングとは別な切り口で取り上げたい話なんですが、一旦記述を試みます、うまく伝わるかわかりませんが(;^_^A
 
 
私は初代セブンで遊んでいたとき、トラクションのかからないFR車で前に進むには、LSDが不可欠で、今と違ってメカクラッチ式の4ピニオンLSDを組んでました。クラッチスブリングの強さを加減することで、作動制限率を決めるのですが、公道ではダメでしょ!、のぎりぎり状態で高めに組んでました。ガソリンスタンドでバキバキいう程度、ハンドル切ってクラッチ繋ぐとスピンターンが決まるぐらい、、というとわかるでしょうか(;^_^A
さて、これによってハンドルによるヨーとアクセルによるヨー制御を手に入れました。使い方は学校の掃除で遊んだような、ほうきの柄を手のひらに乗せて、倒れないようにバランスを取るアレです。進行方向にちょっとハンドルを切る、その方向に車体の軸線が乘るようにアクセルワークでケツを振る。なるべく小さなスリップでなぞれるように、旋回円に対してハンドル舵角を未来の接線方向に読んで合わせる、、うまく行くとほとんどアクセルワークのみで回れる感じですね。ドリフトしながら定常円旋回に乗せる。雨の駐車場で練習したあの感覚。

これは、後輪駆動のフォーミュラーを乗る感覚の運転スタイルだと思っているんですが、ハンドルはアライメントから来るグリップ限界を探る感じ、そして後輪は旋回遠心力で食われるフォースをいかに加速方向と折り合いをつけるかをライントレースしながら操る。。そうやってドライビングを組み立てるスタイルのドライバーには、ざっくり旋回の3つのステージそれぞれに対して、
①旋回に入るヨーを旋回ラインに乗せる初期旋回操作
②遠心力とコーナリングフォースをバランスさせる定常円旋回操作
③クリッピングに乗せてヨーを減らし、加速のトラクションを引き出す脱出旋回操作
それぞれの段階でタイヤのコーナリングフォースの使い方は時々刻々変わってゆきます。

簡単に言うと、フロントに減速Gを最大使って曲がれるだけのコーナリングフォースに移し替えるアプローチを行う初期旋回の前軸と、減速で抜けたトラクションからコーナリングフォース最大に向けて荷重がかかって行く後軸。遠心力でバランスするタイヤのコーナリングフォース。旋回Gが減って、縦のトラクションにタイヤの能力を移し替える脱出旋回。同時にフロント荷重が抜けてコーナリングフォースが減ってアンダー成分が顔を出す、、と言ったタイヤにかかる荷重変化と車体にかかる加減速、旋回Gのバランスそのいずれもがタイヤの摩擦円の最大値を使いながら走行ラインを完成させる、、というのがサーキットにおけるレーシングドライバーの仕事だと考えるわけですが、ガンさんのドライビングインプレッションはほぼ、この理論に乗って展開されていると個人的には考えていて、故にタイヤのグリップを縦と横で話をするし、ハンドリングとはタイヤに与えるGコントロールの正確さ、を要求しているし、ハンドルの手ごたえはグリップ限界の探りやすさを評価していると思います。

これとは別に、私はスバルのAWDに乗るようになって、ドライビングの理想論が上記から変わってきました。いまでもフォーミュラ的なリアタイヤをミリ単位で重心に合わせて行くスタイルも好きですが、スタビリティの高いAWDを操るドライビングのスタイルはかなりこれと違うことに気がついたからです。

私の従来の評価軸からみるとBLEのハンドリングは
①AWD故にハンドルにグリップ限界が分かりにくい、特に加速側で消失する。
②アクセルワークでの車体のヨーが鈍い、(粘るというか、ハンドルと合わせ技でないとヨーが出にくい、故に切り離した操作が出来ない)
③タイヤのグリップ限界の定常旋回が出来ない(加速でバランスはできるが、滑空では怖い)
という感じです。

AWDは特にセンターデフの有る車両では、4輪のヨーダンピングが有るため、縦剛性の高いタイヤを履くと、本当に吸い付くような走行感が得られます。裏を返せばキビキビしたヨーが出しにくく、後軸を振ってヨー制御をすることが苦手です。これをWRCカーのようにするためには、FR同様、リアに強力なLSDを与えてわざと左右駆動輪によるスリップからのケツ流しを与える必要が有ります。しかしAWDの強みはあくまでもパワーを加速に生かせることで、リアを流すパワーが有るならフロントに回せ、ということで、フロントにもLSDを与え、イン側のトルク抜けを防いで、前から引っ張りつつ脱出ラインに乗せるヨー制御をドライバーが行います。

このような、公道ラリースタイルのドライビングは旋回初期に正確なコーナリングラインやクリッピングが設定しにくいため、タイヤのグリップ限界よりも脱出ラインに乗せる姿勢制御が先で、そのためにはプラスとマイナスの両方に振れるだけのマージンが必要です。なのでタイヤのグリップ限界はドライバーが基本アクセルで生み出すどちらかと言えばパワードリフト的な状況が多く見られます。以前ガンさんのインプレッサの試乗(消されてますが)に触れた過去エントリ

で、このインプいいけども、もう少し正確なステアリングインフォメーションと、限界を抑えたような部分を解き放って、限界を探れるようなハンドリングにしてほしい、、趣旨のことを言ってました。これは、やはりフォーミュラー的な乗り方を是としているからでしょう。その代表車としてNSX-TYPERをガンさんや、佐藤琢磨氏、中谷氏などがベストカーとして所有していたと記憶してますが、これはなるほど~とわかる気がする(;^_^A)



さて、本題(;^_^A

前述した旋回の3段階におけるトルクベクタリングを考えてみます。
新型NSXのSH-AWDを表すこちらのPVをまず見て、イメージしてみます。



んで次に、ガンさんに成り代わって、シミュレーションすると、


まず、ブレーキングでタイヤの減速G最大を得て、予測するコーナリングGのグリップ限界まで速度を殺した後、車体に旋回Gを与えて行く。当然、ドライビング職人のテクニックでは、前軸は
タイヤのフリクションサークル限界(とガンさんは呼ぶが)を前後左右と使い切る。
①減速時、前軸は縦Gで使い切り、のち旋回ヨーを作る分だけブレーキを抜く。
②後輪は旋回Gで車体質量と遠心力の慣性を吸収する最大コーナリングフォースで使い切る。
③フロントはクリッピングすぎると加速で抜ける荷重に負担できる分の旋回フォースと後輪は
 旋回Gが減る分を加速分に回す、、

とこういう塩梅にタイヤに余力残さず遠心力と闘うぎりぎりをドライバーが制御してます。
すると、、、、余ってる余裕のあるタイヤに加速側のトルクベクタリングを与えようとすると、あれ?。

前軸外側は既に目一杯で余力無し、イン側は若干あるかも、だが能力の絶対値が荷重抜けて低い、し、こっちにトルク回すとアンダー方向・・。旋回の初期と中盤は前軸側はほとんどトルクベクタリングさせる余地なし。んで脱出旋回になったらリアの外側にトルク配分を多めに、、、ってそもそも最大旋回Gを与えた上で、旋回の抜き勝手で加速分に置き換えてるのに、ベクタリングする余地は無い、がイン側ならちょっとある?、でもこれまた逆方向。

ガンさんが、「意味ない」という理由でしょう。
フォーミュラースタイルの乗り方だとこうなってしまうんでしょうね。少しずつ旋回速度をあげて行ってタイムを削り取るレーサ指向でなく、アベレージとしては余力のあるタイヤの使い方の範疇で乗るスポーツカー場合、旋回後半の脱出でパワースライド的にリアにトルクを掛けた場合、アンダーが出ないようにトルクベクタリングでアウト側を多めにトルクを出すと、パワースライド的にリアが流れ、それを抑える感じにフロントは引っ張る余力が残っているので同じくヨーを増す方向でアウト側が多めにトルクを掛ける。(しかしながらうまい運転でフロントが限界状態だと、フロントモータは仕事をすることが出来ない)

つまり、トルクベクタリングが有効に働くためには、旋回初期のフロントを助けるようにリアが先にヨーが出る様なトルク配分で侵入、、と机上で考えた時、実はリアがフロントを助けた分、限界が低くなっており、その余力でリアが低い分ケツが出るのを前が引っ張る、、ってあれ?。どこに利得が有りましたっけ?。となるのだ。もちろんこれはドライバーが極まっている人ならば、、という話で、一般人ならアベレージで4輪のフリクションサークルを限界まで使うことはできないので、「速度=タイム」ではなく、「脱出姿勢」につぎ込む場合は価値がある。つまり、私のような下手なドライバーだとタイヤに余力のある分をトルクベクタリングが最大まで使えるように配分を変える、、とも言える。要は下手な人もタイヤを最大限使うように破綻させずに加速を補正することが出来るからだ。

突き詰めるとドライバー側が最適なフリクションサークル最大状態に持ち込んでいる、、という前提が無く、これが出来ていない状態、あるいは崩れたものをその状態にトルク配分することで補う、、というのがトルクベクタリングなのではないだろうか。(その1)でコメントを頂いたradius-meganeRSさん言うところの「一歩手前」で操縦する、という感覚はタイヤに余力を残した状態で旋回しないと、トルクベクタリングは利かせられないのだ。


カートのようなシンプルな物理現象のマシンを、アクセルとハンドルを操って制御することのスポーツ性という視線で見ると、トルクベクタリングは余計なお世話なのだ。

だから、フロント左右独立モータによるトルクベクタリングのドライビングスタイルを、ドライバーが最初からタイヤの限界グリップ領域に持ち込むスタイルの評価軸で、新型NSXを評価すると、「ん・・・?」となるのは仕方ないですなw。



・・・ではトルクベクタリングは無意味?、と言い切るには疑問も実はあるのです。それがAWD的なドライビングスタイルからの視点です。私はレガシィで走っていて、それまでとは違う運転の面白さを見出した気がしています。次回はそこから・・。
Posted at 2017/03/13 20:55:23 | コメント(1) | トラックバック(0) | チューニング独り言 | クルマ
2017年03月12日 イイね!

トルクベクタリングを考える(その1)

トルクベクタリングを考える(その1)
車好きならトルクベクタリングの先駆者と思い浮かべるのはランエボで衝撃を受けた三菱のAYC(アクティブ・ヨー・コントロール)かもしれませんね。

それまでのトルクベクタリング的な概念は電制LSDが相当するのかなと思います。タイヤの路面トラクションが左右いずれか、伝達力が抜けた方が空転して「トルク抜け」が発生する。この場合、車両姿勢によってはお釣りのヨーが出るかもしれませんが、基本的にはマイナスの穴埋め的制御だったところから一歩進めて、積極的に「ヨーを与えながらのトラクション」による積極的なヨー制御」のアイデアに繋がって行った原点だと考えます。

それまでの受け身だったトルク抜け制御から、積極的に左右のトラクション差を与えることで車自身のヨー制御を積極的に行う、あるいはヨーモーメントを発生させることの利用を考えることになりました。(もっともブルドーザのような履帯モノは片方にブレーキをかけて操向させてたし、軍用では狭旋回させるためにイン側のタイヤをロックさせて信地旋回させる技も有りましたが・・)

余り広義に論じるのも大変なので、ここでは昨今急に一般的になってきた、ブレーキLSD的な減速側のヨー制御と、加速側のヨー制御に相当する「トルクベクタリング」に限定したいと思います。

エントリーとしては順番に

1.トルクベクタリングの個人的定義づけ
2.ドライビングスタイルによる有用性と限界
3.基本特性としてのスタビリティとアクティブ制御スタビリティ
4.なんだかなー
と言った流れて進める様、努力してみます(;^_^A




トルクベクタリングを考える(その1)

1.トルクベクタリングの個人的定義づけ
余り込み入った話に発散しないように、端的に結論まで1本道で進めたいと思います。

<ブレーキによるヨー制御>
例として、コーナリング中の「アンダーステアを軽減する」ような効能でPRされているブレーキ制御。車両のダイナミクスコントロールが電子制御化された車両では、独立したブレーキ力をドライバーの操作、意思に関係なく作動させることが出来るのでブレーキ動力源を使って、アンダーステアが出る様な旋回速度時には、フロントイン側(あるいはリアイン側または両方)にブレーキを当てて車両をイン側に巻き込むようなヨーを誘発させる制御です。これも広義では原則トルクのベクタリングだと思うのですが、デフを介している場合に限り、「ブレーキトルクベクタリング」と称します。
これはエンジンブレーキを含むメカ抵抗ブレーキをイン側に生じることで、デフの機構上反対側に増速して伝達するため、イン側はマイナストルクながら、アウト側は加速トルクとなるからです。この場合は「減速側のトルクベクタリング=ブレーキベクタリング?」と呼んでもいいかな、と定義します。

<アクセルによるヨー制御>
これがFF車の場合、うまくハンドルでインに車を向けたとして、アクセルオンで加速しようとした場合、インリフトしてイン側のタイヤが空転、LSDの無いオープンデフタイプの場合は、駆動トルクはイン側の空転に逃げてしまい失速、トラクション復帰、再加速ということになりますが、イン側にブレーキを当てることで、LSD効果を生んでアウト側に動力を伝達することが出来ます。しかもオーバスピードと考えられる状況ですから、減速勝手に介入するこの技術はより安全でもあり、あたかもタイヤのグリップが上がったかのような感覚を覚えるでしょう。
(新型インプで体験済み)
 しかし、ラリー的な戦闘車両ではブレーキLSDは車速を殺す側の制御であり、ブレーキ負担も増えるせいか、好まれないようです。
代わって登場したのが、アクティブトルクベクタリング機構です。メカ的にはいくつかありますが、原理はエンジン出力を曲がる方向にイン側とアウト側をトルクスプリットして、それぞれのタイヤキャパシティに合わせて伝達しましょう、、というのが三菱のAYC思想でした。実現したものが、その通りかというと若干違う気がしてますが、三菱がランエボで到達したS-AWC(スーパー・オールホイール・コントロール)はAYC(アクティブ・ヨー・コントロールデフ)にADC(アクティブ・コントロール・デフ)を加えて実現しました。現実にはABSから進化したASC(アクティブ・スタビリティ・コントロール)によって4輪のトルク制御を姿勢制御(スタビリティ制御)に統合させていました。その思想は「4輪のタイヤ摩擦円を最大限活用すれば、最も早く走れる」だったと思います。

個人的にはエンジニア目線だと、すごいなー、、ですが、ドライバー目線だと楽しくなさそうだなー、でした(ドライバーの制御範囲が狭まるのでは?という)。

今でもこの理論は現実の世界でも超えるものは無く、実現しようとメカをつぎ込むメーカも無くなってしまったので、部分的な「トルクに左右差をつけて出力し、曲がりやすくする」という部分だけが世の中に生き続けているように思います。メカ的なデフを含む制御だととても複雑になることと得られるリターンが小さいことが原因でしょうね、ニッチなステージでしか見合う価値が出ないから。(だけど4輪独立インホイールモータ駆動、、なんて車だと、再びこの理論が生きて来るでしょうね。操舵制御と組み合わせて特許出そうかと思ったけど、やめたモノ(;^_^A )

さて、メカ的な機構ゆえの制御や効果が有るのですがそれを言うと霧の中に突入するので、あくまでタイヤにかかるトラクションだけで話を進めます。そうすると、アクセル踏んだ時の加速方向、車両の後輪を軸とした加速ベクトルがハンドルを切った旋回円と同調するように、トルクベクタリングさせたら、よかんべ、、、という効果を次に考えてみます。
Posted at 2017/03/12 17:05:13 | コメント(2) | トラックバック(0) | 私的なミニ哲学の泉 | クルマ

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