ハイキャスの左右逆転制御実験


 

1.目的

BNR32には、4輪操舵システムの一種であるスーパーハイキャスが標準装備されている。しかし、日常の運転では、その効果を実感することがほとんどない。宝の持ち腐れとならぬよう、スーパーハイキャスの動作を体感したいものだ。ある日、突然の閃きにより、それが実現できそうな方法を思い付いた。背中に妙な催促の眼差しを感じたので、期待に応えて実験をする。

 

2.結果

スーパーハイキャスの機能を電気的に停止させ、さらには後輪の操舵方向を左右反対に逆転させて制御することにも成功した。その結果、機能を停止させても挙動の違いが曖昧だった場面でも、逆転制御をさせることで挙動の違いが明確になった。それにより、様々な走行場面でスーパーハイキャスの挙動を体感することが可能となり、その優れた性能を確認することができた。それはそれは、実に貴重な体験となった。

 

3.スーパーハイキャスの特徴

ステアリングを操作した時の後輪の操舵方向は、車速の低速域では一瞬の逆位相から同位相へと移行し、初期の応答性を改善させて回頭性を高めている。中速域では僅かなディレイ制御の後に同位相に制御し、応答性を低下させることなく直進性を高めている。高速域では同位相のみの制御となり、直進性を高めて高速安定性を改善している。後輪の舵角量はステアリングの操舵量と操舵速度に比例し、素早いステア操作ほど後輪の舵角量を大きくし、車両の挙動変化に追従させている。これらの制御により、低速域では弱アンダーステア特性、高速域ではやや強めのアンダーステア特性となり、ステアリングの操作に対して自然な挙動変化を示す特性としている。

 

4.後輪の操舵方向を逆転させる

スーパーハイキャスのシステムは油圧制御である。後輪を操舵するパワーシリンダーは油圧で動き、その油圧はソレノイドバルブにより電子制御される。パワーシリンダーとソレノイドバルブの構成は、完全に左右対象である。ソレノイドバルブは電気信号によって制御されているため、右と左の電気信号を入れ換えることで、簡単に操舵方向を逆転させることができるはずである。また、ソレノイドバルブの配線を一定時間連続して切断すると、コントロールユニットがシステムの異常と判断し、フェイルセーフモードとなって機能が停止するようになっている。理屈では、ソレノイドバルブの電気信号を操作することで、正規制御、逆転制御、制御停止、これらの状態を簡単に切り換えることが可能なはずである。今回は一時的な実験であり、下の図のように仮配線でスイッチを割り込ませて試すことにした。(コントロールユニットのヒューズを抜くとパワステも効かなくなる)

スイッチAにより正規制御と逆転制御の切り換えを行い、機能を停止させる時はスイッチBにより強制的にフェイルセーフモードに入れる。尚、正規制御と逆転制御の切り換えとフェイルセーフモードへの切り換えは走行中でも可能であるが、フェイルセーフモードから復帰させる時だけは、一旦イグニッションキーをOFFにした後、エンジンを再始動させる必要がある。

パワーシリンダーへ送る油圧を制御するソレノイドバルブは、エンジンルームの中にある。PCMバルブの下に位置する円筒形の部品が、それだ。下の写真ではホース類が邪魔で見えないが、ソレノイドバルブのワイヤハーネスにコネクターがあるので、そのコネクターを抜き、配線を割り込ませた。配線の接続は、適当な端子をコンタクトピンに合うように加工して差し込んだ。配線は車内へ引き込み、各種実験用のスイッチボックスに接続した。このようにして、運転席から切り換え操作が行えるようにした。

   

逆転制御の動作確認は、自己診断機能を利用した。停車した状態で、後輪の操舵方向が逆転することを目視により確認した。切り換え操作の時、電気信号が一瞬途切れるはずだが、フェイルセーフモードには入らないことが分かった。これで、走行中でも瞬時に逆転させることができるようになった。フェイルセーフモードへの切り換えは、プッシュスイッチを押して電気信号を確実に遮断する。メーターパネルのハイキャス警告灯が点灯することで、フェイルセーフモードに入って機能が停止したことを確認できる。(復帰はIGN/0FF→ON)

 

5.走行実験の結果

走行実験は、交差点の多い市街地と高速道路で行った。予測では、逆転制御にすると危険な状況になるのではないかと一抹の不安があったが、衝撃的な事態にはならなかった。全体的な印象は、正規制御と逆転制御の違いが顕著で、機能を停止した場合は、その中間的な挙動となった。逆転制御は、分かりずらいハイキャスの挙動を誇張したものとして体験することが可能で、実に面白い実験となった。

具体的に、どんな具合になったかと言うと、まず市街地の場合、極普通のゆっくりとしたステア操作では、逆転制御にしても違いがほとんど感じられなかった。たとえば、交差点を左折する時のように小さく曲がる場合でも、やや速い速度で走行して急なステア操作をしないと違いが感じられなかった。カーブを曲がる時も同様に、それなりの速度で進入し、素早いステア操作をした時に違いが現れてくる。逆転制御にすると切り始めの応答が鈍くなるので、始めに大きくガバッと切るような操作になり、次に車体がロールして定常円旋回に入ると、今度はやや曲がり過ぎた感じになるので少し切り戻すといった操作が必要になる。対して正規制御では、無駄なステア操作がなく、極自然な感覚で曲がることができる。次に、直線路で小刻みな蛇行運転を試してみたが、正規制御と比較して逆転制御は応答が鈍く、ステア操作量が同じなら蛇行の幅が狭くなり、蛇行幅を同じにするにはステア操作量を大きくする必要があった。市街地での、60km/h程度までの低速域では、ステア操作の初期の回頭性を高める制御が行われていることが良く分かった。理論通り、一瞬の逆位相から同位相への位相反転制御が効いているようだ。

続いて、高速道路で車線変更の挙動を比較してみた。これも、ゆっくりとしたステア操作では、違いがあまり分からなかった。事故りたくないので、慎重に少しづつステア操作を速くしていくと、乱暴な車線変更をするほど、挙動の違いが明確になった。なによりも強く感じるのは、逆転制御にすると車体のロールが大きくなることである。隣の車線に移動する時、身をよじるようにして進路が変わる。正規制御の走行ラインを直線の平行移動と表現するならば、逆転制御の走行ラインはS字型と言える。これは、見方によっては正規制御の方が回頭性が悪いような印象にもなるが、逆転制御は直進の取り戻しが遅くて不安定な挙動と言わざるを得ない。その点、正規制御は無駄な動きが少なく、安心して乱暴な車線変更をすることができる。高速走行時は同位相の制御のみで、回頭性よりも安定性を重視した制御が行われているのを実感することができた。ただし、70〜90km/h付近の速度域では、違いがあまり分からなかった。

実験を通して全体的に感じるのは、先にも述べたように機能を停止した場合は正規制御と逆転制御の中間的な挙動となり、その差が小さいことである。正規制御と機能停止の状態だけを比較した場合は、その違いがはっきり分からない場面も多かった。特に、極普通のゆっくりとしたステア操作では、ほとんど違いが分からなかった。また、スイッチを切り換えた直後は挙動の違いを感じ易いが、そのまま同じステア操作を何度か繰り返すと体が慣れてしまい、徐々に感覚が薄れてしまう。スーパーハイキャスの介入は決して大きなものではなく、その程度のレベルであることが良く分かった。これは、自然な運転感覚を損なわないように配慮した結果だろうと思う。逆転制御の実験は、分かりづらいスーパーハイキャスの挙動が誇張されて明瞭になり、私のような鈍感な人間にとっては極めて有意義な体験となった。

 

6.超高速域で本領発揮か?

今回の実験では100km/hを少し超えた速度までしか試せなかったが、GT−Rの速度域はもっと高い。かつての村山工場で日産ドライビングパークに参加した時、テストドライバーが運転するBCNR33に同乗し、バンクのあるテストコースを周回したことがあった。その時、オーバルコースの直線部分で超高速スラローム走行を体験した。180km/hの速度をキープしたまま、コース幅いっぱいに右へ左へと車体を大きく振り、タイヤは悲鳴を上げた。リヤが流れ、ドライバーは僅かに修正舵を当てるが、恐怖感は全くなかった。一般人をヘルメットも被らずに乗せ、そんな芸当をやってのけてしまうことに驚いた。他の車だったら、ドライバーが少しでもミスをすればタダでは済まないだろう。こんなことをやって見せるのは、日産の強い自信の表れだろうか。GT−R、恐るべし!

 

7.バランスの優れた車はスラローム走行に差が出る

ステア特性の基本特性がアンダーステアの車両でも、状況によっては強いオーバーステアに陥ることがある。例えば、スラローム走行のように右へ左へと旋回を繰り返す走り方をすると、アンダー・オーバーのステア特性が顕著に現われるようになる。これらの特性は、一般道の走行では車線変更や危険回避操作などをした時の挙動に相当し、操縦安定性の評価に大きく関わってくるものだ。車のステア特性は、単純に直進状態から旋回に入った時の挙動からだけでは、正しく評価することはできないのである。GT−Rのように、フロントヘビーのFRベース車でありながら広い速度域でスラローム走行がしっかりできる車は、それほど多くはないと思う。

 

8.スーパーハイキャスの必要性

今回の実験では、加減速を伴う場合の挙動は試さなかったが、それでもスーパーハイキャスの優れた特性を十分に味わうことができたと思う。スタビリティの高い車、もしくはオンザレール感が好きなら、スーパーハイキャスは有効だと言える。それに、日頃の運転で意識することがなくても、いざという時にやり損いをせずに済むかも知れない。反対に、明快な挙動の変化、あるいはスリリングな高速走行を楽しみたい場合には、スーパーハイキャスは不要かも知れない。車の使用目的、あるいは足回りの仕様が変われば感じ方も変わってくるだろう。結論を出すには、実際に体感するのが唯一の方法である。

 


2003/07/06

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