JP2762565B2 - Wing control device - Google Patents

Wing control device

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JP2762565B2
JP2762565B2 JP1132650A JP13265089A JP2762565B2 JP 2762565 B2 JP2762565 B2 JP 2762565B2 JP 1132650 A JP1132650 A JP 1132650A JP 13265089 A JP13265089 A JP 13265089A JP 2762565 B2 JP2762565 B2 JP 2762565B2
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JP
Japan
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yaw rate
vehicle
wing
vehicle speed
vertical wing
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英夫 伊藤
博史 外村
喜裕 川辺
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Nissan Motor Co Ltd
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Nissan Motor Co Ltd
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  • Steering Control In Accordance With Driving Conditions (AREA)

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、自動車のウイング制御装置に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Object of the Invention] (Industrial application field) The present invention relates to a wing control device for an automobile.

(従来の技術) 従来の自動車のウイング制御装置としては、例えば実
開昭6−101078号公報に記載されたようなものがある。
このウイング制御装置は、車速が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、垂直ウイングが操舵方向に応じて所定角度回動さ
れ、垂直ウイ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。
2. Description of the Related Art A conventional wing control device for a vehicle is disclosed in, for example, Japanese Utility Model Laid-Open No. 6-101078.
When the steering mechanism is steered at a certain angular speed or more, provided that the vehicle speed is a certain speed or more, the wing control device rotates the vertical wing by a predetermined angle according to the steering direction, and the wind pressure applied to the vertical wing This is to maintain the posture of the vehicle body in a stable state aerodynamically.

(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イング制御装置に
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イングを操舵に応じて所定角度
回動させるにすぎないため、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。
(Problems to be Solved by the Invention) However, in such a conventional wing control device, the vertical wing is set at a predetermined angle in accordance with the steering only when the vehicle speed is equal to or higher than a certain value and the steering angular speed is equal to or higher than a certain value. Since the vehicle is merely rotated, nonlinear characteristics such as changing the yaw rate when the vehicle receives a crosswind are not taken into consideration, and there is a problem that higher responsiveness and stability cannot be obtained.

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。
Further, when the vehicle is traveling straight without steering, the vertical wing is fixed, so that the vertical wing cannot be positively used for a change in the yaw rate due to disturbance such as a cross wind.

そこでこの発明は、検出したヨーレイトのフィードバ
ックの制御により、応答性、安定性をより向上させ得る
ウイング制御装置の提供を目的とする。
Therefore, an object of the present invention is to provide a wing control device capable of further improving responsiveness and stability by controlling feedback of detected yaw rate.

[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
方向に回転可能に設けられた垂直ウイングと、この垂直
ウイ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き、車速の増加に応じて低下させた
ヨーレイトフィードバック量に応じ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。
[Constitution of the Invention] (Means for Solving the Problems) In order to achieve the above object, the present invention provides a vertical wing provided on a vehicle body so as to be rotatable in a horizontal direction, and a driving means for rotating the vertical wing. A yaw rate detecting means for detecting a yaw rate of the vehicle, and a control means for controlling the driving means in accordance with a yaw rate feedback amount reduced in accordance with an increase in vehicle speed based on an output signal of the yaw rate detecting means. It is characterized by the following.

(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。
(Operation) According to the above configuration, since the yaw rate of the vehicle is detected and the yaw rate feedback control is performed, it is possible to perform the control taking in the yaw rate change due to the cross wind or the like.

(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。
(Embodiment) An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 2 to 10.

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、垂直ウイング5が水平方向に回動可能に設けられ
ている。垂直ウイング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を介して垂直ウイング5が中
立位置θ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。
First, the structure will be described. As shown in FIG. 2, a vertical wing 5 is provided on an upper surface of a trunk lid 3 of a vehicle body 1 having a front wheel as a steering wheel so as to be rotatable in a horizontal direction. The vertical wing 5 is supported on the trunk lid 3 so as to be rotatable about a shaft 7 as shown in FIG. A gear 9 is integrally attached to the end of the shaft 7, and this gear 9 meshes with a gear 13 of a step motor 11 which is a driving means attached to the vehicle body in the trunk room. Accordingly, the step motor 11 is driven to drive the gear 13
When forward or reversing the rotation angle of the gear 13 is boosted by the gear 9, the vertical wing 5 through a shaft 7 is left in the range of theta R from theta L in the horizontal direction about the neutral position theta M To rotate. The drive of the step motor 11 is controlled by a microcomputer 15 as control means.

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車速検出手段として
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ROM25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CPU29と、これらを接続す
るデータバス31とを有している。
As shown in FIG. 4, the microcomputer 15 is connected to a gyroscope 17 as a yaw rate detecting means for detecting a yaw rate and a vehicle speed sensor 19 as a vehicle speed detecting means for detecting a vehicle speed. A connected output interface 23, a ROM 25 storing a control program and control values, a RAM 27 for temporarily storing external data and operation results, a CPU 29 for performing arithmetic processing for control, and a data bus 31 for connecting these. And

つぎに、上記実施例の作用を説明する。 Next, the operation of the above embodiment will be described.

ここでは、第5図に示したモデルにより説明する。 Here, a description will be given using the model shown in FIG.

ここで、 l:ホイールベース lf:重心点Yと前輪車軸FO間の距離 lr:重心点Yと後輪車軸RO間の距離 lw:重心点Yと垂直ウイング5間の距離 (図示を正とする) m:車両の質量 I:車両の慣性モーメント :ヨーレイト(ψ:ヨー角) V:車速 :重心点Yの横向速度 kφ:ヨーレイトフィードバックゲイン とし、ウイングの諸元を ρ:空気密度 CL:ウイングの単位ラジアン当りの横力係数 SW:ウイングの面積 とすると、運転方程式は、 で表わされる。Here, l: wheel base lf: distance between center of gravity Y and front wheel axle FO lr: distance between center of gravity Y and rear wheel axle RO lw: distance between center of gravity Y and vertical wing 5 M: Mass of the vehicle I: Moment of inertia of the vehicle: Yaw rate (ヨ ー: Yaw angle) V: Vehicle speed: Lateral speed at the center of gravity Y k φ : Yaw rate feedback gain, and the wing specifications ρ: Air density C L : Lateral force coefficient per radian of wing S W : Area of wing Is represented by

ここで各式をラプラス変換して整理すると、 となる。ただし、θは前輪の操舵角である。Here, when each expression is Laplace transformed and arranged, Becomes Here, θ is the steering angle of the front wheels.

ψ(S)/θ(S)の解の分母は となり、また、分子は、 となる。以上をまとめて と表わすことができる。The denominator of the solution of ψ (S) / θ (S) is And the molecule is Becomes Summarizing the above Can be expressed as

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・WnとWn 2に関係のある項目によって
のみ表われることになる。
In other words, the effect of applying the yaw rate feedback would appearing only by items that are relevant to 2ξ n · W n and W n 2.

すなわち、2ξ・Wn,Wn 2で表わされる。That is, 2ξ n · W n , W n 2 is Is represented by

つまり、kφが大であれば、2ξ・WnとWn 2を大と
することができる。
In other words, k φ is if it is large, it is possible to the 2ξ n · W n and W n 2 as large.

さらに、 であり、故に、 である。further, And hence, It is.

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、2ξ・Wnと▲W2 n▼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。
As evident by the above equation, by applying the yaw rate feedback, it becomes possible to a large and 2ξ n · W n and ▲ W 2 n ▼, shown in steering frequency characteristic diagram of FIG. 6 As described above, it is possible to obtain a vehicle characteristic having a high natural frequency and excellent damping.

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イング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。
Further, the vertical wing 5 is controlled not only when the vehicle is steered but also when the yaw rate is changed due to a side wind or the like.
Control can be performed in consideration of the non-linear characteristics of the vehicle.

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、
逆に第7図の破線に示すように、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
に走りにくくなる場合がある。
On the other hand, since the feedback amount is proportional to the square of the vehicle speed (V 2 ), the steering frequency characteristic improves at high speeds,
Conversely, as shown by the broken line in FIG. 7, the yaw rate feedback gain may be high and the understeer tendency may be increased.

そこで、この実施例に係るウイ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kφを低下させ、低中速で
の安定性を確保しつつ、かつ、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。
Therefore, the wing control device according to this embodiment, as shown in the characteristic diagram of Figure 8, gradually reduced yaw rate feedback gain k phi is fast, while ensuring stability in low and medium speed, and The response gain is obtained while securing the stability at high speed.

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。
The yaw rate feedback control operation according to the vehicle speed will be described with reference to the flowchart of FIG.

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ψと、車速センサ19によって検
出された車速Viを読み込む(ステップS1)。つぎに、車
速Viに応じたヨーレイトフィードバックゲインkφi
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kφiにヨーレイトψを乗じて垂直ウイング5の
回動角αを求め(ステップS3)、この回動角α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を解して垂直ウイング5が回動角α
を回動される。
The processing shown in this flowchart, for example, is started when the ignition switch is operated to an ON position, first the microcomputer 15, a yaw rate [psi i detected by the gyroscope 17, the vehicle speed V i detected by the vehicle speed sensor 19 Read (step S1). Next, operation based on the yaw rate feedback gain k .phi.i according to the vehicle speed V i to the characteristic of FIG. 8 (step S2). Then, by multiplying the yaw rate [psi i the yaw rate feedback gain k .phi.i determined in step S2 obtains the rotation angle alpha i of the vertical wing 5 (step S3), and the step motor a pulse signal corresponding to the rotation angle alpha i Output to 11 (step S4). Step motor 11 by the output signal is driven, rotation angle vertical wing 5 construed gear 13, 9 alpha i
Is rotated.

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
イング5が前輪の操舵方向へ回動するため、該垂直ウイ
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。
As described above, according to the above-described embodiment, when the front wheels are steered, the yaw rate ψ and the vehicle speed V of the vehicle are detected, and the yaw rate feedback control is performed in accordance with the vehicle speed V, and the vertical wing 5 moves in the steering direction of the front wheels. Due to the rotation, the vehicle pressure can be aerodynamically held in a stable state by the wind pressure applied to the vertical wing 5. Accordingly, it is possible to obtain desirable responsiveness to steering and stability of the vehicle attitude in all vehicle speed regions.

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
垂直ウイング5が回動させられるため、単に垂直ウイン
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。
Also, in such yaw rate feedback control, when steering is not performed, when a yaw rate that disturbs the straightness of the vehicle such as a cross wind occurs, as shown in FIG.
Since the vertical wing 5 is rotated so as to generate a moment M in a direction in which the vertical wing is returned, straightness can be improved as compared with a case where the vertical wing 5 is simply fixed in the straight traveling direction.

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。
Furthermore, although the vehicle includes various non-linear characteristics, since the yaw rate generated from the non-linear characteristics is also fed back, appropriate control is performed by reflecting the state of the vehicle as a result. Will be.

[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、車速の増加に応じて低下させた量
だけフィードバックして垂直ウイングの回動を制御して
いるため、高速での安定性を確保しながら低速での応答
ゲインを確保することができる。従って、操舵に対する
望ましい応答性と車両姿勢の安定性とを得ることができ
ながら、車両の種々の非線形特性が考慮されると共に直
進性を向上させることができる。
[Effects of the Invention] As is clear from the above description, according to the configuration of the present invention, the rotation of the vertical wing is controlled by feeding back the yaw rate by an amount reduced as the vehicle speed increases. Thus, it is possible to secure a response gain at a low speed while securing stability at a high speed. Therefore, it is possible to obtain desired responsiveness to steering and stability of the vehicle attitude, while considering various non-linear characteristics of the vehicle, and improve straightness.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図はこの発明の構成図、第2図はこの発明の一実施
例に係るウイング制御装置を備えた自動車の平面図、第
3図はウイングの概略構成図、第4図はウイング制御装
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……垂直ウイング 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)
FIG. 1 is a configuration diagram of the present invention, FIG. 2 is a plan view of an automobile having a wing control device according to an embodiment of the present invention, FIG. 3 is a schematic configuration diagram of the wing, and FIG. 4 is a wing control device. 5, FIG. 5 is a diagram for explaining the operation of the two-wheel model, FIG. 6 is a steering frequency characteristic diagram, FIG. 7 is a diagram showing the relationship between vehicle speed and yaw rate steady-state gain, and FIG. 8 is a diagram showing the relationship between vehicle speed and yaw rate feedback gain. FIG. 9 is a characteristic diagram showing the relationship, FIG. 9 is a flowchart based on the circuit diagram of FIG. 4, and FIG. 10 is an operation explanatory diagram based on a two-wheel model. 1 ... body 5 ... vertical wing 11 ... step motor (driving means) 15 ... microcomputer (control means) 17 ... gyroscope (yaw rate detecting means) 19 ... vehicle speed sensor (vehicle speed detecting means)

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 実開 昭62−99480(JP,U) 実開 昭61−101078(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B62D 37/02──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A 62-99480 (JP, U) JP-A 61-101078 (JP, U) (58) Fields investigated (Int. Cl. 6 , DB name) B62D 37/02

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】車体上に水平方向に回転可能に設けられた
垂直ウイングと、この垂直ウイ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き、車速
の増加に応じて低下させたヨーレイトフィードバック量
に応じて前記駆動手段を制御する制御手段とを備えたこ
とを特徴とするウイング制御装置。
1. A vertical wing rotatably provided on a vehicle body in a horizontal direction, a driving means for rotating the vertical wing, a yaw rate detecting means for detecting a yaw rate of the vehicle, and an output signal of the yaw rate detecting means. Control means for controlling the driving means in accordance with the yaw rate feedback amount reduced in accordance with an increase in the vehicle speed based on the vehicle speed.
JP1132650A 1989-05-29 1989-05-29 Wing control device Expired - Lifetime JP2762565B2 (en)

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