JP2006335218A - Spoiler control device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、車両に搭載されるスポイラを制御するスポイラ制御装置に関する。 The present invention relates to a spoiler control device that controls a spoiler mounted on a vehicle.
従来より、高速走行時の車両の浮き上がりを防ぎ走行を安定化させるために、フロントスポイラの突出量、リヤスポイラの仰角等を調整する装置が知られている。特許文献1に記載された揚力制御装置はそのような装置の一例である。この揚力制御装置では、車両に搭載されたフロントスポイラの突出量、リヤスポイラ(リヤウイング)の仰角が、前後輪の接地荷重の状態に基づいて調整される。具体的には、サスペンション(懸架装置)に加わる横力または上下力が、車輪に作用する横力または上下力とされ、この作用力をもとに車両の接地状態が判断される。例えば、前輪のサスペンションに加わる上下力が小さいときには、前輪の接地荷重が小さいと判断される。この接地荷重を増大させダウンフォースを上昇させるために、フロントスポイラは、その突出量が増加されるよう制御される。
しかしながら、この揚力制御装置では、サスペンションに作用する力を車輪に作用する力とみなすため、車両の接地荷重が正確に検出されているとはいえない。なぜなら、サスペンションに作用する力は車体の姿勢変化に伴い生じる力であるので、この作用力と実際に車輪に作用する力とは値の上で異なり、さらにそのサスペンションの作用力が変化するタイミングは車輪の作用力の変化から遅延しているからである。 However, in this lift control device, since the force acting on the suspension is regarded as the force acting on the wheels, it cannot be said that the ground contact load of the vehicle is accurately detected. This is because the force acting on the suspension is a force generated with a change in the posture of the vehicle body, so this acting force and the force actually acting on the wheel differ in value, and the timing at which the acting force of the suspension changes further This is because there is a delay from the change in the acting force of the wheels.
本発明の目的は、車輪の接地状態の正確なモニタリングにより、スポイラ制御の適切を期すことである。 An object of the present invention is to ensure proper spoiler control by accurately monitoring the ground contact state of a wheel.
かかる課題を解決するために、本発明は、車両に搭載されるスポイラを制御するスポイラ制御装置を提供する。このスポイラ制御装置は、タイヤ力センサと制御量設定部とスポイラ駆動部とを有する。タイヤ力センサによってタイヤに作用する作用力が検出される。この検出された作用力に基づいて、制御量設定部ではスポイラの制御量が設定される。さらにこの設定された制御量に応じて、スポイラ駆動部によりスポイラが駆動される。 In order to solve this problem, the present invention provides a spoiler control device for controlling a spoiler mounted on a vehicle. The spoiler control device includes a tire force sensor, a control amount setting unit, and a spoiler drive unit. The acting force acting on the tire is detected by the tire force sensor. Based on the detected acting force, the control amount setting unit sets the control amount of the spoiler. Further, the spoiler is driven by the spoiler drive unit according to the set control amount.
本発明においては、利用率算出部を有し、タイヤ力センサと仰角設定部は次の通りとすることが好ましい。タイヤ力センサでは、上記の作用力として前後力、横力および上下力が検出される。利用率算出部では、この検出された前後力、横力および上下力に基づいて、タイヤの摩擦円利用率が算出される。制御量設定部では、増加するタイヤの摩擦円利用率に対し、増加する、スポイラの制御量である目標仰角が対応付けられている第1のマップに基づいて、利用率算出部によって算出された摩擦円利用率から目標仰角が設定される。 In this invention, it is preferable to have a utilization rate calculation part and to make a tire force sensor and an elevation angle setting part as follows. In the tire force sensor, longitudinal force, lateral force, and vertical force are detected as the acting force. The utilization factor calculation unit calculates the friction circle utilization factor of the tire based on the detected longitudinal force, lateral force, and vertical force. The control amount setting unit is calculated by the utilization rate calculation unit based on the first map in which the target elevation angle, which is the control amount of the spoiler, is increased with respect to the increasing tire friction circle utilization rate. The target elevation angle is set from the friction circle utilization rate.
この発明において、タイヤ力センサと制御量設定部を次のように構成してもよい。タイヤ力センサにより作用力として上下力が検出される。制御量設定部では、増加するタイヤの上下力に対し、減少する、スポイラの制御量である目標仰角が対応付けられている第2のマップに基づいて、タイヤ力センサによって検出された上下力から目標仰角が設定される。 In the present invention, the tire force sensor and the control amount setting unit may be configured as follows. A vertical force is detected as an acting force by the tire force sensor. In the control amount setting unit, from the vertical force detected by the tire force sensor based on the second map in which the target elevation angle, which is the control amount of the spoiler, is decreased with respect to the increasing vertical force of the tire. A target elevation angle is set.
また、この発明において、タイヤ力センサと制御量設定部を次のように構成することが可能である。タイヤ力センサにより作用力として前後力が検出される。制御量設定部では、増加するタイヤの前後力に対し、減少する、スポイラの制御量である目標仰角が対応付けられている第3のマップに基づいて、タイヤ力センサによって検出された前後力から目標仰角が設定される。 In the present invention, the tire force sensor and the control amount setting unit can be configured as follows. A longitudinal force is detected as an acting force by the tire force sensor. In the control amount setting unit, from the longitudinal force detected by the tire force sensor based on the third map in which the target elevation angle, which is the control amount of the spoiler, is decreased with respect to the increasing tire longitudinal force. A target elevation angle is set.
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この発明において、速度センサと加速度センサと横加速度センサと走行状態判定部とをさらに有し、制御量設定部は次の通りとすることが望ましい。速度センサにより車両の速度が検出され、加速度センサにより車両の前後方向への加速度が検出され、横加速度センサにより車両の横方向への加速度が検出される。走行状態判定部では、検出された車両の速度と、車両の前後方向および横方向への加速度とに基づいて、車両の走行状態が判定される。制御量設定部では、走行状態判定部による判定の結果車両が直進減速する場合には、車両が旋回または加速する場合よりも大きな目標仰角が設定される。
]
In this invention, it is preferable that the apparatus further includes a speed sensor, an acceleration sensor, a lateral acceleration sensor, and a running state determination unit, and the control amount setting unit is as follows. The speed of the vehicle is detected by the speed sensor, the acceleration in the longitudinal direction of the vehicle is detected by the acceleration sensor, and the acceleration in the lateral direction of the vehicle is detected by the lateral acceleration sensor. The traveling state determination unit determines the traveling state of the vehicle based on the detected vehicle speed and the acceleration in the front-rear direction and the lateral direction of the vehicle. In the control amount setting unit, when the vehicle decelerates straight as a result of the determination by the traveling state determination unit, a larger target elevation angle is set than when the vehicle turns or accelerates.
本発明では、タイヤ力センサによって車輪(タイヤ)の作用力が直接的に検出されるので、その値の精度は高い。そのため、この検出値に基づいてスポイラを制御することにより、車両の接地状態に応じた、より好ましい適切な制御を行うことができる。 In the present invention, since the acting force of the wheel (tire) is directly detected by the tire force sensor, the accuracy of the value is high. Therefore, by controlling the spoiler based on the detected value, it is possible to perform more preferable appropriate control according to the ground contact state of the vehicle.
(第1の実施形態)
図1は第1の実施形態に係るスポイラ制御装置7が搭載された車両の概略構成を説明するための図であり、図2は車輪5に作用する力についての説明図である。
(First embodiment)
FIG. 1 is a diagram for explaining a schematic configuration of a vehicle on which the
図1に示すように、本車両は四輪駆動車であり、前後左右の四輪すべてが駆動される。エンジン1の動力は、自動変速機2、センターデフ3a、フロントデフ3b、リヤデフ3c等を介して、前輪および後輪側の車軸4に伝達される。車軸4へのこの動力の伝達によって、左右前輪5fl,5frおよび左右後輪5rl,5rrに駆動トルクが付加され、各車輪5が駆動される。この四輪駆動車には、加減速時、旋回時等の走行を安定化させるため、車両後部にリヤスポイラ6が設けられている。このリヤスポイラ6は、車両中央を基準として、左側に配置される左リヤスポイラ6aと右側に配置される右リヤスポイラ6bとから構成され、これらはスポイラ制御装置7によって互いに独立して制御される。
As shown in FIG. 1, the vehicle is a four-wheel drive vehicle, and all four wheels, front, rear, left and right, are driven. The power of the engine 1 is transmitted to the front and
車輪5fl,5fr,5rl,5rrの近傍の車軸4内部には、タイヤ力センサ8fl,8fr,8rl,8rrが設けられている。各タイヤ力センサ8によって、タイヤに作用する前後力Fx、横力Fy、上下力Fzが検出される。図2に示すように、前後力Fxは、車輪5の外周を覆うタイヤの接地面に発生する摩擦力についての、車輪中心面に平行な方向(x軸方向)への分力であり、横力Fyは、車輪中心面に垂直な方向(y軸方向)への分力である。上下力Fzは、鉛直方向(z軸方向)に作用する接地荷重である。
Tire force sensors 8fl, 8fr, 8rl, 8rr are provided inside the
タイヤ力センサ8(図1)は、それぞれ、ひずみゲージと、その出力される電気信号を処理して検出信号を生成する信号処理回路とからなる。各車軸4に生じる応力は、対応する各タイヤに作用する力に比例するため、x軸、y軸、z軸方向のその応力を、車軸4に埋設されたひずみゲージで検出することにより、それぞれ、前後力Fx、横力Fy、上下力Fzが直接的に検出される。例えば、特開平04−331336号公報、特開平10−318862号公報には、タイヤ力センサ8のより具体的な構成についての記載がある。また、タイヤ力センサ8はハブやハブキャリア等の車輪5を保持する部材に設けてもよい。特開2003−104139号公報には、タイヤ力センサ8をハブに設ける点についての記載がある。
Each of the tire force sensors 8 (FIG. 1) includes a strain gauge and a signal processing circuit that processes the output electric signal to generate a detection signal. Since the stress generated in each
車輪5fl,5fr,5rl,5rrのそれぞれに対し、また、車輪速センサ9fl,9fr,9rl,9ffが設けられており、各車輪5の車輪速度vが検出される。個々に検出された車輪速度vは、車両の速度(車速)を算出するために用いられる。加速度センサ10aは車両の前後方向の加速度axを検出し、この検出値に基づいて、車両が加速または減速を伴う走行をしているか、一定速度での定常走行しているかの走行状態を判定することが可能である。横加速度センサ10bは車両の横方向の加速度ayを検出し、この検出値に基づいて車両が旋回しているか否かの走行状態を判定することが可能である。
A wheel speed sensor 9fl, 9fr, 9rl, 9ff is provided for each of the wheels 5fl, 5fr, 5rl, 5rr, and the wheel speed v of each wheel 5 is detected. The individually detected wheel speed v is used to calculate the vehicle speed (vehicle speed). The acceleration sensor 10a detects an acceleration a x in the longitudinal direction of the vehicle, on the basis of the detected value, whether the vehicle is traveling with acceleration or deceleration, determining the running state whether running steadily at a constant rate Is possible. The
図3はリヤスポイラ6の働きを説明するための図であり、図4はスポイラ制御装置7の主要な構成を示すブロック図である。
FIG. 3 is a diagram for explaining the operation of the rear spoiler 6, and FIG. 4 is a block diagram showing a main configuration of the
スポイラ制御装置7は、図3に示すように、左リヤスポイラ6a、右リヤスポイラ6bの仰角を互いに独立して調整することが可能である。仰角は、車体の前後方向(図上の左右方向)に平行な直線Lを基準としたリヤスポイラ6a,6bのなす角度θである。ここでは、左リヤスポイラ6a、右リヤスポイラ6bの仰角がそれぞれθa、θbに調整されている。リヤスポイラ6が起立して(図上反時計回りに回転して)、リヤスポイラ6の仰角が大きくなるほど、リヤスポイラ6ひいては車体に作用する抵抗力としてそれぞれz軸、x軸の負の向きに働くダウンフォースαおよび空気抵抗εが大きくなっていく。
As shown in FIG. 3, the
これらダウンフォースαおよび空気抵抗εは、直接には車体に作用する力であるが、車輪5に伝達され、それぞれ、上下力Fz、前後力Fxに影響を与える。車両が一定の加速度で走行している際、下向きに働くダウンフォースαが大きくなると、上下力Fzが増大し、ダウンフォースαが小さくなると、上下力Fzが減少する。また、後ろ向きに働く空気抵抗εが大きくなるに従って、前後力Fxが増大していく。 These down force α and air resistance ε are forces acting directly on the vehicle body, but are transmitted to the wheel 5 and affect the vertical force F z and the longitudinal force F x , respectively. When the vehicle is traveling at a constant acceleration, the vertical force F z increases as the down force α acting downward increases, and the vertical force F z decreases as the down force α decreases. Further, the longitudinal force F x increases as the air resistance ε acting backwards increases.
スポイラ制御装置7は、図4に示すように、主に、摩擦円利用率算出部71と走行状態判定部72と制御量設定部73とスポイラ駆動部75とを有しており、各種センサ8〜10の検出値に基づいて、加速時にリヤスポイラ6の仰角を小さくする制御等を行う。スポイラ制御装置7は、主に、CPU、ROM、RAM、入出力インターフェース等を有するマイクロコンピュータを含み、摩擦円利用率算出部71、走行状態判定部72および制御量設定部73は、このマイクロコンピュータで実行されるROM上の制御プログラムに対応する。スポイラ駆動部75は、モータなどを含む周知のアクチュエータである。
As shown in FIG. 4, the
制御プログラムを構成する各部71〜73の機能の概略は次の通りである。摩擦円利用率算出部71では、タイヤ力センサ8によって検出された前後力Fx、横力Fy、上下力Fz等のタイヤの作用力に基づいて、タイヤの摩擦円利用率R(後述)が算出される。走行状態判定部72では、車輪速センサ9により検出された車輪速v(または、この車輪速vから算出された車速、車速センサにより検出された車速)と、加速度センサ10aにより検出された加速度axと、横加速度センサ10bにより検出された横加速度ayに基づいて、車両の走行状態が判定される。制御量設定部73では、目標仰角θが、車両の走行状態に応じて仰角指示マップ74から読み出され設定される。このように設定された目標仰角θに応じた制御信号がスポイラ駆動部75に対して出力され、リヤスポイラ6a,6bの駆動が制御される。
The outline of the function of each part 71-73 which comprises a control program is as follows. In the friction circle utilization
スポイラ制御装置7の主な特徴は、タイヤ力センサ8で検出された前後力Fx、横力Fy、上下力Fzに基づく適切なスポイラの制御にあり、このスポイラ制御処理について詳述する。図5は、スポイラ制御装置7において、所定の時間間隔で呼び出され実行されるスポイラ制御処理の手順を示すフローチャートである。図6は、スポイラ制御処理のステップ6において参照される、摩擦円利用率Rと目標仰角θとの対応関係を示す仰角指示マップ74である。
The main feature of the
ステップ1において、まず、タイヤ力センサ8による車輪5の前後力Fx、横力Fyおよび上下力Fzの検出値が読み込まれる。ステップ2では、次の数式1により、読み込まれた前後力Fx、横力Fy、および、上下力Fzから、左右後輪5rl,5rrについての摩擦円利用率Rが算出される。
ここで、μpは、車輪5と接地面との間に発生しうる最大の摩擦係数である。この摩擦円利用率Rは、摩擦係数μpと上下力Fzとの積である最大摩擦力に対する、前後力Fxと横力Fyとの合力である実摩擦力の比率であり、0から1の間の値をとる。つまり、車輪5の摩擦円利用率Rは、車輪5が発生することのできる摩擦力すなわち駆動力の余力を示し、摩擦円利用率Rが0に近づくほど、この余力が大きいことを意味する。摩擦円利用率Rが1に近づくほど、余力は小さい。 Here, μ p is the maximum coefficient of friction that can occur between the wheel 5 and the ground contact surface. This friction circle utilization rate R is the ratio of the actual friction force that is the resultant force of the longitudinal force F x and the lateral force F y to the maximum friction force that is the product of the friction coefficient μ p and the vertical force F z, and is 0 Takes a value between 1 and 1. In other words, the friction circle utilization rate R of the wheel 5 indicates the frictional force that can be generated by the wheel 5, that is, the remaining force of the driving force, and the larger the friction circle utilization rate R approaches 0, the larger the remaining force. The closer the friction circle utilization rate R is to 1, the smaller the remaining power.
ステップ3では、左右後輪5rl,5rrについて、算出された摩擦円利用率の現在値Rnと、前回の処理にて算出された際の摩擦利用率の値Rn-1(以下従前値Rn-1という)とが比較される。左右後輪5rl,5rrについて、現在値Rnと従前値Rn-1との差がいずれも所定の判定値Rthよりも小さければ(ステップ3にてYes)、本処理は終了する。その差のいずれかが判定値Rthよりも大きければ(ステップ3にてNo)、ステップ4〜6での処理により、リヤスポイラ6a,6bの目標仰角が設定される。
In step 3, the left and right rear wheels 5rl, for 5rr, the current value R n of the calculated friction circle utilization of friction utilization ratio when calculated in the previous processing value R n-1 (hereinafter previous value R n-1 ). Left and right rear wheels 5rl, for 5rr, smaller than the determination value R th difference none is given the current value R n and previous value R n-1 (Yes at Step 3), this processing is ended. If any of the differences is larger than determination value Rth (No in step 3), the target elevation angles of
ステップ4において、車輪速センサ9、加速度センサ10aおよび横加速度センサ10bによる検出値が読み込まれる。ステップ5では、これら検出値に基づいて、加減速走行しているか旋回走行しているか等の車両の走行状態が判定される。この判定の結果、車両が加速走行または旋回走行している場合には、ステップ6において、図6に示す仰角指示マップ74中の曲線L1が選択的に参照され、左リヤスポイラ6aと右リヤスポイラ6bとの目標仰角がそれぞれ設定される。また、ステップ5での判定の結果、車両が(直進)減速走行している場合には、ステップ6において、曲線L2が選択的に参照され、リヤスポイラ6a,6bの目標仰角が設定される。ステップ7では、設定された目標仰角に応じて、リヤスポイラ6a,6bが駆動され、本処理は終了する。
In
参照される仰角指示マップ74においては、摩擦円利用率Rに対して適切な目標仰角θが予め設定されている。曲線L1は車両の加速時および旋回時における摩擦円利用率Rと目標仰角θとの対応関係を示し、曲線L2は減速時における対応関係を示す。減速時(曲線L2)には、加速時や旋回時(曲線L1)と比較して大きな値の目標仰角θが設定されている。このような設定によって、減速時のリヤスポイラ6の空気抵抗εは加速時や旋回時より大きくなり、さらにこの空気抵抗εにより、減速時の全車輪5の前後力Fxが小さくなる。その結果、車両の制動距離を短縮することができ、また、ブレーキなどの制動装置への負担を軽減することができる。
In the elevation
この仰角指示マップ74を作成するための実験またはシミュレーションの内容について、より詳細に説明する。摩擦円利用率Rとリヤスポイラ6の目標仰角との対応関係は、任意に変化させる仰角に対し、車両に作用するダウンフォースαおよび空気抵抗εを計測することに基づいて決定することができる。なお、後述する図8,9にそれぞれ示す上下力Fz、前後力Fxと、リヤスポイラ6の目標仰角との対応関係についても同様に、リヤスポイラ6の仰角に対するダウンフォースαおよび空気抵抗εの計測に基づき決定することができる。
The contents of the experiment or simulation for creating this elevation
走行時、車体にz軸方向の抵抗力として働くダウンフォースαは、次の数式2により算出される。
ここで、mは車両の質量を示し、gは重力加速度を示す。ダウンフォースαは、ここに示すように、タイヤ力センサ8によって検出された各車輪5に作用する上下力Ffl_z,Ffr_z,Frl_z,Frr_zの総和から、停止時における車両の重量を引いた値である。添え字fl,fr,rl,rrによって、車輪5に作用する作用力を車輪毎に区別している。これに続く添え字x,y,zにより、その分力の前後、横および上下方向を区別する。 Here, m represents the mass of the vehicle, and g represents the gravitational acceleration. Downforce α is as shown here, the vertical force F Fl_z acting on each wheel 5 detected by the tire force sensor 8, F fr_z, F rl_z, from the sum of F Rr_z, minus the weight of the vehicle when stopped Value. The acting force acting on the wheel 5 is distinguished for each wheel by the subscripts fl, fr, rl, and rr. Subsequent subscripts x, y, and z are used to distinguish the front and rear, lateral and vertical directions of the component force.
また、車体にx軸方向の抵抗力として働く空気抵抗εは、数式3により算出される。
すなわち、空気抵抗εは、タイヤ力センサ8によって検出された各車輪5に作用する前後力Ffl_x,Ffr_x,Frl_x,Frr_xの総和から、車両質量mと加速度センサ10aによって検出された加速度axとの積を引いた値として算出される。 That is, the air resistance epsilon, longitudinal force F Fl_x acting on each wheel 5 detected by the tire force sensor 8, F fr_x, F rl_x, acceleration from the sum of F Rr_x, detected by the vehicle mass m and the acceleration sensor 10a It is calculated as a value obtained by subtracting the product of a x.
このようにして算出されたダウンフォースαおよび空気抵抗εは、走行時の車輪5の作用力をどの程度調整するかを考慮しつつ、作用力の検出値(さらにこれらから算出される摩擦円利用率R)に対応付けられる。これにより高精度の仰角指示マップ74が作成され、このような対応マップを用いて目標仰角θを設定することによってスポイラ制御を精度よく適切に行うことが可能となる。
The down force α and the air resistance ε calculated in this way are calculated based on the detected value of the applied force (and the use of the friction circle calculated from them) while considering how much the applied force of the wheel 5 is adjusted during traveling. Rate R). Thereby, a highly accurate elevation
上述のステップ6までの処理によって、実際に、(1)加速走行時、(2)減速走行時および(3)旋回走行時のそれぞれについて目標仰角は表1のように設定される。
表1について補足する。前後力の符号の決め方として、加速時を正とし、減速時を負とする。このため、減速時には、前後力の(正負を含めた)値は減少するものの、その絶対値は増大する。また、横力の符号の決め方として、左旋回時(左方向)を正とし、右旋回時(右方向)を負とする。このため、旋回時の横力は、絶対値は増大するものの、その値は左旋回と右旋回とで異なる。すなわち、左旋回時に値は増大し、右旋回時に値は減少する。 Table 1 will be supplemented. As a method of determining the sign of the longitudinal force, acceleration is positive and deceleration is negative. For this reason, during deceleration, the value of the longitudinal force (including positive and negative) decreases, but the absolute value increases. Further, as a method for determining the sign of the lateral force, the left turn (left direction) is positive, and the right turn (right direction) is negative. For this reason, although the absolute value of the lateral force during turning increases, the value differs between left turn and right turn. That is, the value increases when turning left and decreases when turning right.
(1)加速時には、すべての車輪5の前後力Ffl_x,Ffr_x,Frl_x,Frr_xが大きくなる。左右後輪の上下力Frl_z,Frr_zは増大し、左右前輪の上下力Ffl_z,Ffr_zは減少する。これによると、上述した数式1から、左右後輪5rl,5rrの摩擦円利用率Rの現在値Rnが従前値Rn-1よりも小さくなることが確認できる。さらに図6の仰角指示マップ74中の加速時の対応を示す曲線L1によると、摩擦利用率Rがより小さくなる左右後輪5rl,5rrにそれぞれ対応するリヤスポイラ6a,6bの目標仰角は、より小さな値に設定されることになる。この目標仰角に応じて、リヤスポイラ6a,6bが駆動される。
(1) at the time of acceleration, the longitudinal force F Fl_x of all wheels 5, F fr_x, F rl_x, F rr_x increases. Vertical force F Rl_z of the left and right rear wheels, F Rr_z increases, the left and right front wheels of the vertical force F fl_z, F fr_z decreases. According to this, from equation 1 described above, the left and right rear wheels 5rl, that the current value R n of the friction circle utilization R of 5rr is smaller than the previous value R n-1 can be confirmed. According to yet a curve L 1 indicating the correspondence during acceleration in
加速時の左右前輪5fl,5frの摩擦円利用率Rについては、同様に、数式1から現在値Rnが従前値Rn-1よりも大きくなることがわかる。リヤスポイラ6a,6bの仰角を上述のように小さくすると、左右後輪の上下力Frl_z,Frr_zはより小さくなり、左右前輪の上下力Ffl_z,Ffr_zはより大きくなる。その結果、左右後輪5rl,5rrの摩擦円利用率Rはより大きくなり、左右前輪5fl,5frの摩擦円利用率Rはより小さくなる。 Acceleration of the left and right front wheels 5fl, for friction circle utilization R of 5fr, likewise, it is understood that the current value R n from Equation 1 becomes larger than the previous value R n-1. When the elevation angles of the rear spoilers 6a and 6b are reduced as described above, the vertical forces Frl_z and Frr_z of the left and right rear wheels become smaller, and the vertical forces Ffl_z and Ffr_z of the left and right front wheels become larger. As a result, the friction circle utilization rate R of the left and right rear wheels 5rl and 5rr is larger, and the friction circle utilization rate R of the left and right front wheels 5fl and 5fr is smaller.
これによると、加速時に、リヤスポイラ6a,6bの仰角を小さくして、前後左右輪の上下力Fzを変化させることによって、左右前輪5fl,5frの摩擦円利用率Rと左右後輪5rl,5rrの摩擦円利用率Rとの平衡が維持されることになり、加速時の走行安定性が向上する。
According to this, during acceleration, the
(2)反対に、減速時には、車輪5の前後力Ffl_x,Ffr_x,Frl_x,Frr_xが小さくなる(ただし、絶対値は大きくなる)。左右後輪の上下力Frl_z,Frr_zは減少し、左右前輪の上下力Ffl_z,Ffr_zは増大する。上述した数式1からは、左右後輪5rl,5rrの摩擦円利用率Rの現在値Rnは従前値Rn-1よりも大きくなる。図6のマップ中の曲線L2によると、摩擦利用率Rがより大きくなる左右後輪5rl,5rrに対応するリヤスポイラ6a,6bの目標仰角は、より大きな値に設定される。
(2) Conversely, during deceleration, the longitudinal force F Fl_x wheels 5, F fr_x, F rl_x, F rr_x decreases (although larger absolute value). Vertical force F Rl_z of the left and right rear wheels, F Rr_z decreases, the left and right front wheels of the vertical force F fl_z, F fr_z increases. From Equation 1 described above, the left and right rear wheels 5rl, the current value R n of the friction circle utilization R of 5rr becomes larger than before value R n-1. According to the curve L 2 in the map of FIG. 6, the friction utilization ratio R Gayori larger rear wheels 5rl, the
減速時の左右前輪5fl,5frの摩擦円利用率Rについては、同様に、数式1から現在値Rnが従前値Rn-1よりも小さくなる。リヤスポイラ6a,6bの仰角を上述のようにして大きくすると、左右後輪の上下力Frl_z,Frr_zはより大きくなるとともに、左右前輪の上下力Ffl_z,Ffr_zはより小さくなる。その結果、左右後輪5rl,5rrの摩擦円利用率Rはより小さくなり、左右前輪5fl,5frの摩擦円利用率Rはより大きくなる。
Deceleration of the left and right front wheels 5fl, for friction circle utilization R of 5fr, likewise, the current value R n becomes smaller than the previous value R n-1 from Equation 1.
これらによると、減速時に、リヤスポイラ6a,6bの仰角を大きくして、前後左右輪の上下力Fzを変化させることによって、左右前輪5fl,5frの摩擦円利用率Rと左右後輪5rl,5rrの摩擦円利用率Rとの平衡が維持され、減速時の走行安定性が向上する。
According to these, during deceleration, the
(3)旋回時には、車輪5の横力Ffl_y,Ffr_y,Frl_y,Frr_yの絶対値が大きくなる(ただし、正負を含めた値は、左旋回時に増大し、右旋回時に減少する)。また、内輪側の車輪5の上下力Fzは、外輪側の車輪5の上下力Fzより小さくなる。上述の数式1から、内輪の摩擦円利用率Rは現在値Rnが従前値Rn-1よりも大きくなり、外輪の摩擦円利用率Rは、現在値Rnが従前値Rn-1よりも小さくなる。図6のマップの曲線L1によると、摩擦利用率Rが大きくなる後内輪に対応する、左リヤスポイラ6aおよび右リヤスポイラ6bのいずれか一方の目標仰角が、より大きな値に設定される。摩擦援用率Rが小さくなる後外輪に対応する、他方のリヤスポイラ6の目標仰角が、よりも小さな値に設定される。
(3) at the time of turning, the lateral force F Fl_y wheels 5, F fr_y, F rl_y, the absolute value of F Rr_y increases (however, the values including positive and negative, increases during left turning, decreases during right turning ). Further, the vertical force F z of the wheels 5 of the inner ring is smaller than the vertical force F z of the wheels 5 of the outer ring side. From Equation 1 above, the inner ring of the friction circle utilization rate R is the current value R n becomes larger than before value R n-1, the friction circle utilization R of the outer ring, the current value R n previous value R n-1 Smaller than. According to the map of the curve L 1 in FIG. 6, the friction utilization ratio R corresponds to the inner ring after the increase, one goal elevation of the left
旋回時に、上記のように仰角を設定して、リヤスポイラ6a,6bの駆動を制御すると、外輪の上下力Fzがより小さくなるとともに、内輪の上下力Fzがより大きくなる。その結果、外輪の摩擦円利用率Rはより大きくなり、内輪の摩擦円利用率Rはより小さくなる。
During the turning, by setting the elevation angle as described above, by controlling the driving of the
これによると、旋回時に、内輪に対応するリヤスポイラ6の仰角を大きくし、外輪に対応するリヤスポイラ6の仰角を小さくして、前後左右輪の上下力Fzを変化させることによって、前後左車輪5fl,5rlの摩擦円利用率Rと、前後右車輪5fr,5rrの摩擦円利用率Rとの平衡が維持され、旋回時の走行安定性が向上する。 According to this, when turning, the elevation angle of the rear spoiler 6 corresponding to the inner wheel is increased, the elevation angle of the rear spoiler 6 corresponding to the outer wheel is decreased, and the vertical force F z of the front and rear left and right wheels is changed to change the front and rear left wheels 5fl. , 5rl of the friction circle utilization rate R and the friction circle utilization rate R of the front and rear right wheels 5fr, 5rr are maintained, and the running stability during turning is improved.
本実施形態に係るスポイラ制御装置7によれば、タイヤ力センサ8(図4)によって検出された前後力Fx、横力Fyおよび上下力Fzを用いて算出される摩擦円利用率Rと、車輪速センサ9、加速度センサ10aおよび横加速度センサ10bによって検出された加減速、旋回といった車両の走行状態とに基づいて、リヤスポイラ6の目標仰角が設定される。このため、車両の多様な接地状態および走行状態に対応して、適切に、リヤスポイラ6を制御することができる。また、タイヤ力センサ8は、タイヤに作用する前後力Fx、横力Fyおよび上下力Fzを直接的に検出しているため、従来のようにサスペンションに働く力を検出して車輪に働く力として用いるよりも、車輪5の接地状態が精度よくまた応答性よく判別される。
According to the
これら車輪5の作用力の直接的な検出に基づいて行われるスポイラ制御は、その動作の信頼性が高い。特に、摩擦円利用率が算出され、その値に基づきリヤスポイラ6が制御されるため、車両5が横滑りなどを起こさない範囲で車輪5を駆動させ、走行安定性を確実に保障することができる。 The spoiler control performed based on the direct detection of the acting force of the wheels 5 has high operation reliability. In particular, since the friction circle utilization rate is calculated and the rear spoiler 6 is controlled based on the calculated value, the wheels 5 can be driven within a range in which the vehicle 5 does not cause a side slip or the like, and the running stability can be reliably ensured.
なお、本実施形態のスポイラ制御装置7では、車両後部に設けられたリヤスポイラ6を制御するものとしたが、例えば、車両前部、側部および上部などに取り付けられた複数のスポイラを制御してもよい。またその詳細な構造についても、特開平3−579号公報に記載された揚力制御装置が制御するフロントスポイラ等を想定することができる。さらに、スポイラの搭載形態については種々のバリエーションを考えることができる。特に、すべての車輪5のそれぞれに対応してスポイラを設け、上述した制御手法に準じて個々のスポイラを制御する場合、各車輪5の接地性が向上される。
In the
加速度を検出する手法は、加速度センサ10aおよび横加速度センサ10bを用いる手法に限定されない。例えば、車輪速センサ9と同様に、車速を検出し、単位時間当たりの車速の変化量を加速度axとして検出してもよい。また、横加速度センサ10bにはロール運動による誤差成分が含まれやすいから、横加速度センサ10bによる検出値と、予め求めておいた車両のロール特性とに基づいて、車両に実際に生じている横加速度ayを特定してもよい。横加速度センサ10bに代え、車輪5の操舵角を検出する操舵角センサを用いて、旋回状態を判定してもよい。
The method for detecting acceleration is not limited to the method using the acceleration sensor 10a and the
(第2の実施形態)
第2の実施形態に係るスポイラ制御装置では、第1の実施形態に係るスポイラ制御装置7とは異なり摩擦円利用率Rは算出されず、車輪5の上下力Fzに基づいてリヤスポイラ6の目標仰角が設定される。本スポイラ制御装置には、図1に示す第1の実施形態のスポイラ制御装置7と同様に各種センサ8〜10が接続され、その他の構成、動作、効果等については、以下の説明を除いてスポイラ制御装置7に準ずる。
(Second Embodiment)
In the spoiler control device according to the second embodiment, unlike the
図7は、本スポイラ制御装置において、所定の時間間隔で呼び出され実行されるスポイラ制御処理の手順を示すフローチャートである。ステップ1では、タイヤ力センサ8によって検出された上下力Fzが読み込まれる。ステップ2では、検出された上下力Fz_n(現在値)と、前回の実行で検出された上下力Fz_n-1(従前値)とが比較される。左右後輪5rl,5rrについて、現在値Fz_nと従前値Fz_n-1との差がいずれも所定の判定値Fthよりも小さければ(ステップ2にてYes)、本処理は終了する。その差のいずれかが判定値Fthよりも大きければ(ステップ2にてNo)、ステップ3〜5での処理によりリヤスポイラ6a,6bの目標仰角が設定され、ステップ6において、設定された目標仰角に応じたリヤスポイラ6の駆動がスポイラ駆動部に対して指示される。ここでは、特にステップ5でのマップに応じた目標仰角の設定処理がスポイラ制御装置7とは異なり、これについて説明を加える。
FIG. 7 is a flowchart showing the procedure of spoiler control processing that is called and executed at predetermined time intervals in the spoiler control device. In step 1, the vertical force F z detected by the
図8は、ステップ5において参照される、上下力Fzとリヤスポイラ6の目標仰角との対応関係を示すマップである。この対応マップにおいても、実験やシミュレーションから、上下力Fzに対し適切な目標仰角θが設定されている。曲線L3は車両の加速時および旋回時における対応関係を示し、曲線L4は減速時における対応関係を示している。このマップが参照されて、リヤスポイラ6の目標仰角が設定される。 FIG. 8 is a map showing the correspondence between the vertical force F z and the target elevation angle of the rear spoiler 6 referred to in step 5. Also in this correspondence map, an appropriate target elevation angle θ is set for the vertical force F z from experiments and simulations. Curve L 3 represents a relationship during acceleration and turning of the vehicle, the curve L 4 are shows the corresponding relationship during deceleration. The target elevation angle of the rear spoiler 6 is set with reference to this map.
本実施形態のスポイラ制御装置によると、タイヤ力センサ8によって、より直接的に検出されたタイヤに作用する上下力Fzに基づいて、リヤスポイラ6の目標仰角が設定される。より簡便な構成によって適切なスポイラ制御を行うことができる。
According to the spoiler control device of the present embodiment, the target elevation angle of the rear spoiler 6 is set based on the vertical force F z acting on the tire detected more directly by the
(第3の実施形態)
第3の実施形態のスポイラ制御装置においては、特に、車輪5の上下力zに代え、前後力Fxに基づいて、目標仰角θが設定される。また、車両の走行状態が直線状に一定速度で高速走行しているか否かが判断され、そのような高速走行時である場合に、これに適した仰角となるようにリヤスポイラ6の駆動が制御される。本スポイラ制御装置には、図1のスポイラ制御装置7と同様に各種センサ8〜10が接続され、図7に示すスポイラ制御処理と同様の制御を行う。その他の構成、動作、効果等については、以下の説明を除きスポイラ制御装置7に準ずる。
(Third embodiment)
In the spoiler control device of the third embodiment, in particular, the target elevation angle θ is set based on the longitudinal force F x instead of the vertical force z of the wheel 5. Further, it is determined whether or not the vehicle is in a straight line at a high speed and at a constant speed. When the vehicle is traveling at a high speed, the driving of the rear spoiler 6 is controlled so that the elevation angle is suitable for this. Is done.
図7のスポイラ制御処理のステップ2においては、検出された前後力Fx_n(現在値)と、前回の実行で検出された前後力Fx_n-1(従前値)とが比較される。左右後輪5rl,5rrについての現在値Fx_nと従前値Fx_nとの差のいずれかが所定値Fthよりも大きい場合(ステップ2にてNo)、ステップ4においては、ステップ3での各種センサ8〜10の検出値等から、加減速中であるか旋回中であるかに加え、車両が直線高速定常走行をしているか否かが判定される。詳細には、各車輪5において、前後力Fxが所定のしきい値以上でほぼ一定しており、かつ、横力Fyがほぼ0であるとともに、上下力Fzが均一に作用し同様の値をとるときに、車両が直線高速定常走行中であると判定される。また、車輪速センサ9により検出される車速が所定のしきい値以上でほぼ一定しており、加速度センサ10aによって検出される加速度axおよび横加速度センサ10bによって検出される横加速度ayがほぼ0であるときに、直線高速定常走行中と判定してもよい。
In step 2 of the spoiler control process in FIG. 7, the detected longitudinal force F x — n (current value) is compared with the longitudinal force F x — n−1 (previous value) detected in the previous execution. If the left and right rear wheels 5rl, either the difference between the current value F x_n and previous value F x_n for 5rr is greater than the predetermined value F th (No at step 2), in
ステップ4にて車両が直線高速定常走行をしていると判定された場合には、ステップ5で前後力Fxに応じた目標仰角θが設定され、ステップ6において、設定された目標仰角に応じたリヤスポイラ6の駆動がスポイラ駆動部に対し指示される。
If it is determined in
図8は、スポイラ制御処理のステップ5において参照される、前後力Fxとリヤスポイラ6の目標仰角との対応関係を示すマップである。上述の2つのマップ上の曲線L1〜L4と同様に、曲線L5は実験やシミュレーションを通じて特定される。 Figure 8 is referred to in step 5 of the spoiler control processing, a map showing the correspondence relationship between the target elevation angle of the longitudinal force F x and the rear spoiler 6. Similar to the curves L 1 to L 4 on the two maps described above, the curve L 5 is specified through experiments and simulations.
ここでは、車輪5の前後力Fxが大きくなるに従い、小さな値の目標仰角が設定される。なぜなら、前後力Fxが大きいほど、車両に作用する空気抵抗εは大きくなるので、これを抑えるためである。このように直線高速定常走行中、空気抵抗εの上昇が抑制されると、その分の車両の燃費性能の向上を図ることができる。 Here, in accordance with the longitudinal force F x of the wheels 5 is increased, the target elevation angle of smaller value is set. This is because the air resistance ε acting on the vehicle increases as the longitudinal force F x increases, so that this can be suppressed. As described above, when the increase in the air resistance ε is suppressed during the straight high-speed steady traveling, the fuel efficiency of the vehicle can be improved accordingly.
1 エンジン
2 自動変速機
3a センターデフ
3b フロントデフ
3c リヤデフ
4 車軸
5fl,fr,rl,rr 車輪
6 リヤスポイラ
6a 左リヤスポイラ
6b 右リヤスポイラ
7 スポイラ制御装置
8fl,fr,rl,rr タイヤ力センサ
9fl,fr,rl,rr 車輪速センサ
10a 加速度センサ
10b 横加速度センサ
71 摩擦円利用率算出部
72 走行状態判定部
73 制御量設定部
74 仰角指示マップ
75 スポイラ駆動部
1 Engine 2
Claims (5)
タイヤに作用する作用力を検出するタイヤ力センサと、
前記タイヤ力センサによって検出された作用力に基づいて、スポイラの制御量を設定する制御量設定部と、
前記制御量設定部によって設定された制御量に応じて、スポイラを駆動するスポイラ駆動部とを有することを特徴とするスポイラ制御装置。 In a spoiler control device that controls a spoiler mounted on a vehicle,
A tire force sensor for detecting an acting force acting on the tire;
Based on the acting force detected by the tire force sensor, a control amount setting unit for setting a control amount of the spoiler,
A spoiler control device comprising a spoiler drive unit that drives a spoiler according to the control amount set by the control amount setting unit.
前記タイヤ力センサによって検出された前後力、横力および上下力に基づいて、前記タイヤの摩擦円利用率を算出する利用率算出部をさらに有し、
前記制御量設定部は、増加する前記タイヤの摩擦円利用率に対し、増加する、前記スポイラの制御量である目標仰角が対応付けられている第1のマップに基づいて、前記利用率算出部によって算出された前記摩擦円利用率から、前記目標仰角を設定することを特徴とする請求項1に記載されたスポイラ制御装置。 The tire force sensor detects longitudinal force, lateral force and vertical force as the acting force,
Based on the longitudinal force, lateral force, and vertical force detected by the tire force sensor, it further includes a utilization rate calculating unit that calculates a friction circle utilization rate of the tire,
The said control amount setting part is based on the 1st map with which the target elevation angle which is the control amount of the said spoiler which is increased with respect to the tire friction circle utilization rate which increases is based on the said utilization rate calculation part. The spoiler control device according to claim 1, wherein the target elevation angle is set from the friction circle utilization rate calculated by:
前記制御量設定部は、増加する前記タイヤの上下力に対し、減少する、前記スポイラの制御量である目標仰角が対応付けられている第2のマップに基づいて、前記タイヤ力センサによって検出された前記上下力から前記目標仰角を設定することを特徴とする請求項1に記載されたスポイラ制御装置。 The tire force sensor detects vertical force as the acting force,
The control amount setting unit is detected by the tire force sensor based on a second map that is associated with a target elevation angle that is a control amount of the spoiler that decreases with respect to the vertical force of the tire that increases. The spoiler control device according to claim 1, wherein the target elevation angle is set from the vertical force.
前記制御量設定部は、増加する前記タイヤの前後力に対し、減少する、前記スポイラの制御量である目標仰角が対応付けられている第3のマップに基づいて、前記タイヤ力センサによって検出された前記前後力から前記目標仰角を設定することを特徴とする請求項1に記載されたスポイラ制御装置。 The tire force sensor detects a longitudinal force as the acting force,
The control amount setting unit is detected by the tire force sensor based on a third map that is associated with a target elevation angle that is a control amount of the spoiler that decreases with respect to the longitudinal force of the tire that increases. The spoiler control device according to claim 1, wherein the target elevation angle is set from the longitudinal force.
前記車両の前後方向への加速度を検出する加速度センサと、
前記車両の横方向への加速度を検出する横加速度センサと、
前記速度センサによって検出された車両の速度と、前記加速度センサによって検出された車両の前後方向への加速度と、前記横加速度センサによって検出された車両の横方向への加速度とに基づいて、前記車両の走行状態を判定する走行状態判定部とをさらに有し、
前記制御量設定部は、前記走行状態判定部による判定の結果車両が直進減速する場合には、車両が旋回または加速する場合よりも大きな目標仰角を設定することを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載されたスポイラ制御装置。 A speed sensor for detecting the speed of the vehicle;
An acceleration sensor for detecting acceleration in the longitudinal direction of the vehicle;
A lateral acceleration sensor that detects lateral acceleration of the vehicle;
Based on the vehicle speed detected by the speed sensor, the longitudinal acceleration of the vehicle detected by the acceleration sensor, and the lateral acceleration of the vehicle detected by the lateral acceleration sensor. A traveling state determination unit that determines the traveling state of
The control amount setting unit sets a larger target elevation angle when the vehicle decelerates straight ahead as a result of the determination by the traveling state determination unit than when the vehicle turns or accelerates. The spoiler control device described in any of the above.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005162457A JP2006335218A (en) | 2005-06-02 | 2005-06-02 | Spoiler control device |
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JP2006335218A true JP2006335218A (en) | 2006-12-14 |
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9535424B2 (en) | 2014-11-06 | 2017-01-03 | Hyundai Motor Company | Adjustable spoiler for vehicle and method for controlling the same |
CN106542011A (en) * | 2015-09-17 | 2017-03-29 | 通用汽车环球科技运作有限责任公司 | The vehicle of System design based on model is carried out to active pneumatic element |
CN106541798A (en) * | 2015-09-17 | 2017-03-29 | 通用汽车环球科技运作有限责任公司 | For controlling the determination of the vehicle ride height of vehicle air dynamic property |
CN112996718A (en) * | 2018-11-05 | 2021-06-18 | 比亚乔公司 | Saddle-ride type motor vehicle comprising a mobile aerodynamic device |
-
2005
- 2005-06-02 JP JP2005162457A patent/JP2006335218A/en not_active Withdrawn
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