JPH03580A - 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、車速か一定以上で、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方向に応じて所定角度
回動させるにすぎないため、車両の応答性、安定性をあ
らゆる車速領域で望ましいものとすることができないと
いう問題点があった。例えば、垂直ウィングによって発
生する力は車速の２乗に比例するため、車速か高速にな
ったようなときには、高速で最適なステラ特性を出すよ
う垂直ウィングの角度を設定すると垂直ウィングによる
力が大きくなりすぎ、車両はアンダーステア傾向を強め
るような状態となる等、却って走行しにくくなるからで
ある。

そこでこの発明は、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
きる自動車の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、車両の車速を検出す
る車速検出手段と、車両の操舵角を検出する操舵角検出
手段と、前記車速検出手段と前記操舵角検出手段の出力
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、前記制御手段は前記垂直ウィングの回転角を車速に
応じて連続的に変えると共に、車速の増加に応じて回転
角の変化を減少させる構成とした。

（作用） 上記の構成によれば、車両の車速と操舵角を検出し、垂
直ウィングの回転角を車速に応じて連続的に変えると共
に車速の増加に応じて回転角の変化を減少させるように
制御するため、あらゆる車速領域において、操舵に対す
る車両応答性と、車両姿勢の安定性を向上させることが
できる。

（実施例） 以下、この発明の一実施例を第２図乃至第９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θ　を中心に水平方向へθ　から０４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、操
舵角を検出する操舵角検出手段としての操舵角センサ１
７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ーフェイス２１と、ステッ
プモータ１１に接続した出力インターフェイス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ＲＡＭ
２７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。

つぎに、上記一実施例の作用を説明する。

ここでは、第５図に簡単に示した２輪デルにより説明す
る。

ここで 愛：ホイルベース 二重心意Ｙと前輪車軸ＦＯ間の距離 ：重心点Ｙと後輪車軸ＲＯ間の距離 ７：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 φ：ヨーレイト（ψ：ヨー角） Ｖ二車速 ｙ：重心点Ｙの横向速度 とし、ウィングの諸元を ρ：空気密度 Ｃ：ウイングの単位ラジアン当りの横ノＪ係数 ＳＷ：ウィングの面積 とすると、運動方程式は （以下余白） ｍ　（、Ｖφ−’ｙ）−Ｆ＋ ＋Ｆ。

＋Ｆｗ １・ψ＝文ｆ ・Ｆ。

一更。

壷Ｆ。

一交Ｗ ・Ｆｗ ■ ＝Ｃ，、・θ （Ｓ） ＋ＣＷ ・　α （Ｓ） ■ −Ｃｐｌ−更。

・θ（Ｓ） Ｃｖ ・丈。

・　α （Ｓ） ψ （Ｓ）／θ （Ｓ）の解の分母は で表わされる。ただし θ：前輪の操舵角 α：垂直ウィングの回転角 である。

ここで各式をラプラス変換して整理すると、（ｍ嗜Ｓ７
＋ Ｓ） ■ ＝Ｓ （ｍ−Ｉ−８・＋［１ ■ （Ｃｐ＋−’ｌ？　＋Ｃ，，・ｆｌ、２）−Ｃｗ・ｖ２ 交Ｗ） ”ＣＣ−ｔ−１ｔ　　Ｃ，、・ｌ、−Ｃｗ・Ｖ２ ｆＬｗ） ■ 争Ｃ，ｌ会ＣＷ 会Ｖ２ （愛。

十愛、） α （Ｓ） ＋　Ｃｐ　ｔ　＋　ＣＷ 嗜ｖ２ （吏。

＋４ｗ）２ となる。以上をまとめて ＋６ｗ ・Ｖ２ −ＣＰ、　（１，＋ＩＷ　）２］　） となり、また、分子は、 ２ξ。

・Ｗ０＝ （Ｃ＝　ｒ・θ （Ｓ） ＋ＣＷ ◆ｖ２ ・α（Ｓ）） ■ ＋ （Ｃｐ、−交。

・θ（Ｓ） Ｃｗ ・Ｖ２ ・ｆＬｗ 番　α （Ｓ）） Ｗに”＝　　　　　（Ｃ、ｒ・愛。

−〇３．・髪。

Ｃｗ ・ｖ２ ・更７） ＋ ＋ｃ、＋−ｃ、−ｖ２　　（Ｌ　＋Ｌ）２＋Ｃ，・Ｖ２
・Ｃ，、（１、十文、）２］と表わすことができる。分
子を整理するために（Ｃｏｔ−Ｃｐｒ−ｕ＋ｃｐｒ−ｃ
、　−ｖ２−Ｌ）■ に、　＊Ｗ、：　＝ｍ　＊　Ｃｍ　＊　Ｖ２＊　Ｊｊ。

とすると、 ヨーレイト＠（Ｓ）の定常値の絶対値は必（０）＝に＃
　　・θ−に、・α ””　　　　　（Ｃ９ｒ’Ｌ　　”θ−（：、　＠　Ｖ
２　＊　Ｊｌ、　＊　α）Ｗま で表わされる。

ここで、α＝に、・θ（ただし、ｋＷは定数）すなわち
、前輪の操舵角θに比例して垂直ウィング５を回動させ
る場合を考える。

なお、ｋ、＞Ｏの場合が垂直ウィング５の回動方向が前
輪の操舵方向と同方向である。

このように、垂直ウィング５が前輪の操舵方向へ回動さ
せられると、垂直ウィング５による発生する力が車両を
安定させる方向に働き、第６図のシミュレーションで示
すようにステップ応答の場合、ヨーレイトψのダイビン
グを向上させることができる。

しかし、一方で垂直ウィング５による発生する力は車速
の２乗（Ｖ２）に比例するため、高速においては逆に車
両を安定化させすぎてしまい、第６図に示すように、高
速領域ではほとんど応答しなくなってしまうことがあっ
た。また、中速領域でのヨーレイトゲインは適当である
が、高速領域でのヨーレイトゲインが高く、アンダース
テア傾向を強める等連に走りにくくなる場合がある。

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７図の特性図に示すように、車速に応じて定数に、
を変化させ、高速になる程徐々に垂直ウィング５の回転
角αの変化率を低下させ、低車速では大きなヨーレイト
ゲインにより機敏かつ安定な、また、高速ではヨーレイ
トゲインを低下させて安定感のある走り易い操舵感を得
ようとするものである。

この車速に応じたリヤウィング５の回動角制御作用につ
いて第８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は操舵角センサ１７によって
検出された前輪の操舵角θ１と、車速センサ１９によっ
て検出された車速ｖ１を読み込む（ステップ８１）。つ
ぎに車速■１に応じた定数Ｋｗ＋を第７図の特性に基づ
いて演算する（ステップ８２）。つづいてステップＳ２
で求めた定数に、に操舵角θ１を乗じて垂直ウィング５
の回動角α１を求め（ステップ８３）、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８４）。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αを回動させられる。

このように、上記実施例によれば、前輪が操舵されると
、操舵角θと車速Ｖを検出し、車速Ｖに応じた垂直ウィ
ング５の回動角αが制御されて、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、第９図（ａ）に示
すように、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。

第１０図はこの発明の他の実施例のフローチャートを示
す。なお前述の実施例と同一要素には同一符号を付して
説明を省略する。

この実施例は、垂直ウィング５の回動角αの制御を第１
０図におけるステップＳ５で。

α（Ｓ）　＝　ｋ、　　（Ｖ）　　　（１−τｌ−３）
θ（Ｓ）により行なうように構成したものでθの変化に
もとづきαを設定しているためより細かな特性を得るこ
とができ第９図（ｂ）に示すように、応答性、安定性と
を一層向上することができる。

第１１図はこの発明のさらに他の実施例のフローチャー
トを示す。なお、前述の実施例と同一要素には同一符号
を付して説明を省略する。

この実施例は、垂直ウィング５の回動角αの制御を第１
１図におけるステップＳ６で により行なうように構成したもので、第９図（Ｃ）に示
すように、同様に応答性、安定性とを向上することがで
きる。

第１２図は第１１図に示す制御を実現する装置の実施例
を示すものである。

この実施例は、垂直ウィング５の駆動手段を油圧機構に
よって構成したものである。

すなわち、垂直ウィング５の軸７はリンク３３を介して
油圧シリンダ３５のピストンロッド３７に連結されてい
る。油圧シリンダ３５は油圧ポンプ３９から送給される
圧油によって作動する。油圧ポンプ３９は油路４１を介
して方向切換弁４３に接続され、この方向切換弁４３か
ら油路４５゜４７を介して油圧シリンダ３５に接続され
ている。

油路４１の途中には油圧ポンプ３９の吐出圧を絞るため
の絞り弁４９が設けられている。この絞り弁４９はマイ
クロコンピュータ１５に接続され、該マイクロコンピュ
ータ１５の出力信号によって制御される。また、マイク
ロコンピュータ１５には車速センサ１９が接続されてい
る。

前記方向切換弁４３は、ステアリング５１の操舵にとも
なって油路４１から送給される圧油の流れの方向を油路
４５．４７のいずれか一方へ切換えるとともに、ステア
リング５１が操舵されないときには、油路５３を介して
リザーバタンク５５へ戻す。前記油圧シリンダ３５内に
は、ピストン５７の両側にリターンスプリング５９が介
装されていて、油圧シリンダ３５に圧油が作用しないと
きにき前記ピストン５７を中空位置に保持している。

つぎに、この実施例の作用を説明する。

ステアリング５１により前輪が操舵されると方向切換弁
４３が作動してポンプ３９からの圧油が油圧シリンダ３
５に送給される。この圧油によってピストンロッド３７
が伸縮され、垂直ウィング５が前輪の操舵方向と同方向
に回動される。

この垂直ウィング５の回動角α１は、車速センサ１９で
検出された車速■１をマイクロコンピュータ１５に入力
し、この車速■１により第７図の特性に基づいて絞り弁
４９の開度を調節することによって制御される。

この実施例によれば、垂直ウィング５の駆動手段を油圧
機構で構成しているため、該垂直ウィング５の回動角α
が操舵角θに応じ１次遅れ、すなわち α（Ｓ）　−に−／　（１＋　ｒｄ　Ｓ）θ（Ｓ）とい
う特性を実現することができる。

従って、車速Ｖに応じた特性を得ることができ、応答性
、安定性とも向上することができる。

［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、車速と操舵角に応じて垂直ウィングの回転角を連続
的に変えると共に、車速の増加に応じて回転角の変化を
減少させるようにしたため、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。

【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図は車速ヨーレイトゲインとの関係のシミュレーショ
ンを示す図、第７図は車速と比例定数との関係を示す特
性図、第８図は第４図の回路図に基づくフローチャート
、第９図（ａ）、　（ｂ）、　（Ｃ）は作用説明図、第
１０図は他の実施例を示すフローチャート、第１１図は
さらに他の実施例を示すフローチャート、第１２図は第
１１図の実施例を実現する装置の概略構成図である。 １・・・車体　５・・・垂直ウィング １１・・・ステップモータ（駆動手段）９１７・・・操
舵角センサ（操舵角検出手段）１９・・・車速センサ（
車速検出手段）３５・・・油圧シリンダ（駆動手段） 代理人　弁理士　　三　好　秀　和 第２図 第３図 １・・・車体　５・・垂直ライノブ １トステツプモータ（Ｎ動手段） ９１７・・操舵角セッサ（操舵角検出手段）１９・・車
速センナ（１通検出手段） ３５・油圧ノリ／ダ（［１勤手段） 第１図 第４図 第８図 Ｉ 車速Ｖ ｋｍ／ｈ 第６図 車速Ｖ ｋ１１＋／ｈ 第１０図 第１１図 第１２図

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
   の車速を検出する車速検出手段と、車両の操舵角を検出
   する操舵角検出手段と、前記車速検出手段と前記操舵角
   検出手段と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、前記制御手段は前記垂直ウィング
   の回転角を車速に応じて連続的に変えると共に、車速の
   増加に応じて回転角の変化を減少させることを特徴とす
   るウィング制御装置。