JPH03577A - ウイング制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明は、自動車のウィング制御装置に関する。

（従来の技術） 従来の自動車のウィング制御装置としては、例えば実開
昭６１−１０１０７８号公報に記載されたようなものが
ある。このウィング制御装置は、車速か一定以上である
ことを条件として、操舵機構が一定の角速度以上で操舵
されると、垂直ウィングが操舵方向に応じて所定角度回
動され、垂直ウィングにかかる風圧によって空力的に車
体の姿勢を安定な状態に保持するものである。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、このような従来のウィング制御装置にあ
っては、車速が一定以上で、かつ、操舵角速度が一定以
上の場合にのみ垂直ウィングを操舵に応じて所定角度回
動させするにすぎないため、車両が横風を受けてヨーレ
イトを変化させる等非線形的な特性は考慮されず、より
高度な応答性、安定性を得ることができないという問題
があった。

また、操舵がされず、直進走行しているときは垂直ウィ
ングは固定されるため、横風等の外乱によるヨーレイト
の変化に対して垂直ウィングを積極的に利用することが
できなかった。

そこでこの発明は、検出したヨー・レイトのフィ＝−ｐ
バックの制御により、応答性、安定性をより向上させ得
るウィング制御装置の提供を目的とする。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 上記目的を達成するためにこの発明は、車体上に水平方
向に回動可能に設けられた垂直ウィングと、この垂直ウ
ィングを回動させる駆動手段と、車両のヨーレイトを検
出するヨーレイト検出手段と、前記ヨーレイト検出手段
の出力信号に基づいて前記駆動手段を制御する制御手段
とを備える構成とした。

（作用） 上記の構成によれば、車両のヨーレイトを検出し、ヨー
レイトフィードバック制御を行うため、横風等によるヨ
ーレイト変化を取り込んだ制御ができる。

（実施例） 以下、この発明の一実施例を第２図乃至第１０図に基づ
いて説明する。

まず、構成を説明すると、第２図に示すように前輪を操
舵輪とする自動車の車体１のトランクリッド３の上面に
は、垂直ウィング５が水平方向に回動可能に設けられて
いる。垂直ウィング５は、第３図に示すように、トラン
クリッド３上に軸７を中心にして回動可能に支持されて
いる。軸７の端部にはギヤ９が一体に取付けられており
、このギヤ９はトランクルーム内で車体に取付けられた
駆動手段であるステップモータ１１のギヤ１３に噛合っ
ている。従って、前記ステップモータ１１を駆動してギ
ヤ１３を正転または逆転させると、このギヤ１３の回転
角はギヤ９によって倍力され、軸７を介して垂直ウィン
グ５が中立位置θ９を中心に水平方向にθ、からθ。の
範囲で左右へ回動する。ステップモータ１１は、制御手
段としてのマイクロコンピュータ１５によって駆動制御
される。

マイクロコンピュータ１５は、第４図に示すように、ヨ
ーレイトを検出するヨーレイト検出手段としてのジャイ
ロスコープ１７および車速を検出する真速検出手段とし
ての車速センサ１９を接続した入力インタフェース２１
と、ステップモータ１１に接続した出力インタフェース
２３と、制御プログラムおよび制御値を記憶したＲＯＭ
２５と、外部データおよび演算結果等の一時記憶を行な
うＲＡＭ２７と、制御のための演算処理を行なうＣＰＵ
２９と、これらを接続するデータバス３１とを有してい
る。

つぎに、上記一実施例の作用を説明する。

ここでは、第５図に示したモデルにより説明する。

ここで、 １、ホイールベース 又ｆ：重心点Ｙと前輪車軸ＦＯ間の距離更ｒ：重心点Ｙ
と後輪車軸ＲＯ間の距離吏Ｗ：重心点Ｙと垂直ウィング
５間の距離（図示を正とする） ｍ：車両の質量 ■＝車両の慣性モーメント Ｖ：車速 ９：重心点Ｙの横向速度 に、：ヨーレイトフィードバックゲインとし、ウィング
の諸元を ρ：空気密度 Ｃ２：ウィングの単位ラジアン当りの横力係数Ｓｗ：ウ
イングの面積 （以下余白） φ：ヨーレイト（ψ：ヨー角） とすると、運転方程式は、 ｍ（Ｖ≠−’ｙ）−ＦＩ ＋Ｆ。

＋１ｗ ■ ＝Ｃ９，−θ （Ｓ） ］・ψ＝丈。

・ＦＩ −更、 ・Ｆ。

一丈９ ・Ｆｗ ■ ＋ＣＷ ・Ｖ２ ・ｋ。

伺−）φ （Ｓ） ■ −Ｃｐ、　＊　ｌ　、　　・θ（Ｓ） となる。ただし、θは前輪の操舵角である。

ψ（Ｓ）／θ（Ｓ’）の解の分母は ＋ｋ。

・＠） で表わされる。

ここで各式をラプラス変換して整理すると、−Ｃ。

暢ｖ２ に、） （Ｓ） Ｃｐｔ　”　Ｃ＋　Ｃｐｒ　”　Ｃ＋　Ｃｗ番Ｖ２ 更Ｗ） となる。以上をまとめて （Ｃ９１＋Ｃ，、＋ＣＷ ・Ｖ２） 十ｍ・に＃ ”Ｃｗ　”Ｖ２１ｗ］　ｓ 十〇、、・Ｃｗ ・Ｖ２ （文、＋ム→２ θ（Ｓ）　　　　Ｓ２＋２ξｎＷ、Ｓ＋Ｗ、、、２と表
わすことができる。

すなわち、ヨーレイトフィードバックを施すことによる
効果は、２ξ。・ＷｏとＷ、、′に関係のある項目によ
ってのみ表われることになる。

すなわち、２ξ。・Ｗ、、、、Ｗ、２は＋０ｗ ・Ｖ２ ・Ｃ２，（愛、＋ム）２］ ＋０ｗ ΦＶ２ ・ｋ。

２ξｏ　−Ｗ、、＝ １−■ ｅ　（ｃｏｒｅｃ　＋Ｃ，、”　Ｃ＋　Ｃ−＋１　Ｖ　
２　、　Ｕ　：　）となり、また、分子は、 ＋ ・文、・Ｃｗ−Ｖ２ ■ Ｗ、２＝＋− （Ｃ，ｆ−し−Ｃ，２・髪、−ＣＷ−Ｖ２・１ｗ）■ である。

［Ｃ，、・Ｃつ、・隻＋ＣＷ ・Ｖ２ （Ｃｐｒ＋ｃｐ−） 愛Ｗ］ （以下余白） ＋ｃ、ｌ＊ｃｗ　−Ｖ２　　（斐１　＋ｌ、→２＋ｃ、
　　ｅｖ２　　・ｃ、ｒ　　（Ｌ　　＋１．　）　　２
　　コ　＋にφ Ｉ・ｍ ■ で表わされる。

つまり、ｋ、が大であれば、２ξ。・ｗ、、とＷ、２を
大とすることができる。

さらに、 に−Ｗ、、２＝ ｍ１１　Ｉ　ｅｖ ［Ｃ，、・Ｃ３、−１＋ｃ、−Ｖ２（Ｃｐｒ＋Ｃｐｒ）
　Ｌｌであり、故に、 上記の計算式により明らかなように、ヨーレイトフィー
ドバックを施すことにより、２ξ０Ｗ、、とＷ言とを大
とすることが可能となるため、第６図の操舵周波数特性
図に示すように、固有振動数が高く、かつ、ダンピング
の優れた車両特性を得ることができる。

また、車両の操舵に限らず、横風等によってヨーレイト
が変化した場合も垂直ウィング５は制御されるため、車
両の非線形な特性をも考慮した制御が行なえる。

一方でフィードバック量は車速の２乗（ｖ２）に比例す
るため、高速においては操舵周波数特性は向上するが、
逆に車両を安定化させすぎてしまい第７図に示すように
、高速領域ではヨーレイトフィードバックに対してウィ
ング５はほとんど応答しなくなってしまうことがあった
。また、ヨーレイトフィードバックゲインが高く、アン
ダーステア傾向を強める等、逆に走りに（くなる場合が
ある。

そこで、この実施例に係るウィング制御装置においては
、第８図の特性図に示すように、高速では徐々にヨーレ
イトフィードバックゲインに、を低下させ、低中速での
安定性を確保しつつ、がっ、高速での安定性を確保しな
がら応答ゲインを得るようにしている。

この車速に応じたヨーレイトフィードバック制御作用に
ついて、第９図のフローチャートに基づいて説明する。

このフローチャートに示す処理は、例えばイグニッショ
ンスイッチがＯＮ位置へ操作されると開始され、まずマ
イクロコンピュータ１５は、ジャイロスコープ１７によ
って検出されたヨーレイトψ１と、車速センサ１９によ
って検出された車速Ｖ、を読み込む（ステップＳｌ）。

つぎに、車速ｖ１に応じたヨーレイトフィードバックゲ
インに、ｌを第８図の特性に基づいて演算する（ステッ
プＳ２）。つづいて、ステップＳ２で求めたヨーレイト
フィードバックゲインｋｄｌにヨーレイトψ１を乗じて
垂直ウィング５の回動角α１を求め（ステップＳ３）、
この回動角α１に相当するパルス信号をステップモータ
１１に出力する（ステップＳ４）。この出力信号によっ
てステップモータ１１が駆動され、ギヤ１３．９を介し
て垂直ウィング５が回動角α１を回動される。

このように、上記実施例によれば、前輪が操舵されると
、車両のヨーレイトψと車速Ｖを検出し、車速Ｖに応じ
たヨーレイトのフィードバック制御がなされて垂直ウィ
ング５が前輪の操舵方向へ回動するため、該垂直ウィン
グ５にかかる風圧によって空力的に車両の姿勢を安定な
状態に保持できる。　従って、あらゆる車速領域におい
て、望ましい操舵に対する応答性と、車両姿勢の安定性
を得ることができる。

また、このようなヨーレイトフィードバック制御におい
ては、操舵をしない場合、横風等車両の直進性を乱すヨ
ーレイトが発生したときには、第１０図に示すように、
これを戻す方向のモーメントＭを車両に発生させるよう
垂直ウィング５が回動させられるため、単に垂直ウィン
グ５を直進方向に固定した場合よりも直進性を向上させ
ることができる。

さらに、車両には各種の非線型特性が含まれているが、
この非線型特性から発生するヨーレイトもフィードバッ
クしているため、結果として車両の状態が反映されるこ
とにより、適切なコントロールが行われることになる。

［発明の効果］ 以上の説明より明らかなように、この発明の構成によれ
ば、ヨーレイトをフィードバックして垂直ウィングの回
動を制御しているため、操舵に対する望ましい応答性と
車両姿勢の安定性を得ることができながら、車両の種々
の非線型特性が考慮されるとともに直進性を向上するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の構成図、第２図はこの発明の一実施
例に係るウィング制御装置を備えた自動車の平面図、第
３図はウィングの概略構成図、第４図はウィング制御装
置の回路図、第５図は２輪モデルによる作用説明図、第
６図は操舵周波数特性図、第７図は車速とヨーレイト定
常ゲインとの関係図、第８図は車速とヨーレイトフィー
ドバックゲインとの関係を示す特性図、第９図は第４図
の回路図に基づくフローチャート、第１０図は２輪モデ
ルによる作用説明図である。 １・・・車体 ５・・・垂直ウィング １１・・・ステップモータ（駆動手段）１５・・・マイ
クロコンピュータ（制御手段）１７・・・ジャイロスコ
ープ（ヨーレイト検出手段）１９・・・車速センサ（車
速検出手段）ｌ　−置体 ５・・垂直ウィ／グ １１　ステップモータ（駆動手段） １５　マイクロコンピュータ（利倉手段〉１７−ジャイ
ロスコープ（ヨーレイト噴出手段）１９−ｍ速七／す（
１週検出手段） 代理人　弁理士　　三　好　秀　和 弓 凶 ｌ２ 団 第５　図 操舵周波数「 第６　図 第８図 第９区

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　車体上に水平方向に回動可能に設けられた垂直ウィン
   グと、この垂直ウィングを回動させる駆動手段と、車両
   のヨーレイトを検出するヨーレイト検出手段と、前記ヨ
   ーレイト検出手段の出力信号に基づいて前記駆動手段を
   制御する制御手段とを備えたことを特徴とするウィング
   制御装置。