JPH05196556A - 車両に与える横風の影響を検出するための検出装置 - Google Patents

車両に与える横風の影響を検出するための検出装置

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JPH05196556A
JPH05196556A JP4219181A JP21918192A JPH05196556A JP H05196556 A JPH05196556 A JP H05196556A JP 4219181 A JP4219181 A JP 4219181A JP 21918192 A JP21918192 A JP 21918192A JP H05196556 A JPH05196556 A JP H05196556A
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vehicle
wind
detection device
lateral force
differential pressure
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JP4219181A
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English (en)
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Stefan Jacobi
ヤコビ シュテファン
Volker Berkefeld
ベルケフェルト フォルカー
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Dr Ing HCF Porsche AG
Original Assignee
Dr Ing HCF Porsche AG
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    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
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    • B62D7/159—Steering linkage; Stub axles or their mountings for individually-pivoted wheels, e.g. on king-pins the pivotal axes being situated in more than one plane transverse to the longitudinal centre line of the vehicle, e.g. all-wheel steering characterised by means varying the ratio between the steering angles of the steered wheels characterised by computing methods or stabilisation processes or systems, e.g. responding to yaw rate, lateral wind, load, road condition
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    • G01P5/14—Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft by measuring differences of pressure in the fluid
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 測定技術的に見て比較的僅かな手間をかける
だけで車両に与える横風の影響を検出して、後置された
制御装置によって引き続き容易に処理され得るような値
を形成する。 【構成】 圧力ピックアップポイント１８，１９がボデ
ー外装に取り付けられているか、またはボデー外装に設
けられた孔２０，２１として構成されており、両車両側
の間の差圧Ｄｐを検出する差圧センサ２２が、両圧力ピ
ックアップポイント１８，１９の間の真ん中に配置され
ており、前記差圧センサが、できるだけ等しい長さのホ
ースまたは管路２３，２４を介して前記両孔２０，２１
と接続されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、車両の走行特性に作用
する横風の影響を検出するための検出装置であって、車
両の両側に互いに向かい合って位置するように、ボデー
外装の範囲に生じる空気圧を測定するための圧力ピック
アップポイントが配置されている形式のものに関する。
【０００２】
【従来の技術】車両が横風突風を通過する場合、車両は
操舵補正なしでは、多かれ少なかれ側方にずらされて、
旋回した状態で風から出される。したがって、車両は、
続いている横風のない走行区間において一定のコース逸
脱を示す。車両の側方ずれの量もしくは方向変化の量
は、風力や車両の走行方向に対して相対的な風の方向と
に関連している他、車両の走行速度や車両のジオメトリ
にも関連しており、したがって車両によって異なってい
る。
【０００３】したがって、車両に対する横風の影響の作
用は、一般に既に車両の設計時に考慮されて、適宜な手
段によりできるだけ小さく保持される。しかし物理的な
理由から、車両の走行特性に対する横風の影響は、構造
上の手段だけで完全に排除することは不可能である。
【０００４】したがって、横風によって車両の走行特性
に与えられる影響を充分に減少させることが既に試みら
れており、この場合、横風の影響がセンサにより検出さ
れ、作動装置を用いて、車両に対して相対的に車軸が意
図的に調節されるか、または車軸の車輪の操舵角度が意
図的に調節される。
【０００５】ドイツ連邦共和国特許第１１０８０９１号
明細書に基づき、このような作動形式の装置が公知であ
る。車両の両側に設けられた各１つの圧力ピックアップ
ポイントを介して、ニューマチック式の導管が、ニュー
マチック式の作動機構のダイヤフラムの両側に設けられ
た室に通じている。ニューマチック式の作動機構はハイ
ドロリック式の弁を操作し、この弁によって作動装置が
制御されるようになっている。ばね負荷された中間位置
を有する前記作動装置は、第１の構成では車軸の懸架点
をボデーに対して相対的にずらすようになっており、第
２の構成では前記車軸の車輪の操舵角度を調節するよう
になっている。
【０００６】しかし前記公知の装置では、操舵角度に対
する圧力差の作用が、固定的に規定されており（圧力差
に対してほぼ比例する）、したがって走行力学的に見て
最適とは云えない。同じく、到来する空気流におけるい
かなる不都合も、操舵角度に直接作用してしまう。
【０００７】ドイツ連邦共和国特許第３８１６０５７号
明細書に基づき、車両における横風の影響を測定する装
置が公知である。車両には、合計６つの圧力プローブが
配置されており、この圧力プローブの圧力値は手間をか
けて互いに結合される。
【０００８】圧力値の結合は比較的大きな手間のかかる
演算を必要とする。さらに少なくとも部分的に絶対圧力
値が必要とされるので、全てのセンサは、あまり手間の
かからない差圧センサを使用できるようにする目的で、
片側で基準圧力室と接続されなければならない。この基
準圧力室は絞り区間を介して環境と接続され得る。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、冒頭
で述べた形式の、車両に与える横風の影響を検出するた
めの検出装置を改良して、測定技術的に見て比較的僅か
な手間をかけるだけで車両に与える横風の影響を検出し
て、後置された制御装置によって引き続き容易に処理さ
れ得るような値を形成することができるような検出装置
を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に本発明の構成では、前記圧力ピックアップポイントが
ボデー外装に取り付けられているか、またはボデー外装
に設けられた孔として構成されており、両車両側の間の
差圧を検出する差圧センサが、両圧力ピックアップポイ
ントの間の真ん中に配置されており、前記差圧センサ
が、できるだけ等しい長さのホースまたは管路を介して
前記両孔と接続されているようにした。
【００１１】
【発明の効果】本発明の利点は主として次の点に認めら
れる。すなわち、横風の影響を検出するために、測定技
術的に見て比較的僅かな手間をかけるだけで充分となる
ような検出装置が提供される。さらに、本発明による検
出装置は、引き続き容易に処理できる出力値を形成し、
このような出力値はたとえば後置された制御装置におい
て、横風の影響に関連して車両の操舵装置を制御する目
的で利用することができる。
【００１２】横風の影響、つまり車両に作用する風横力
を検出するためには、唯一つの差圧センサしか必要とな
らない。この差圧センサは、できるだけ等しい長さのホ
ースまたは管路を介して、車両ボデーに設けられた２つ
の圧力ピックアップポイントと接続され得る。これらの
圧力ピックアップポイントは、車両の鉛直方向に延びる
長手方向平面に対して対称的に、車両の前部ボデー、た
とえば前部フェンダに配置されている。前記圧力ピック
アップポイントは、渦流を有しておらず、しかも不都合
な流入条件のもとでも流れが剥離しないようなボデー外
装範囲に設置される。
【００１３】本発明による検出装置は横風突風に対する
車両の進入および進出を検知し、この場合、差圧の検出
された値が指数平滑化されて、平滑化された差圧の順次
に検出された２つの値の差からそれぞれ差圧の増大また
は減少が求められる。
【００１４】
【実施例】以下に、本発明の実施例を図面につき詳しく
説明する。
【００１５】図１には、２軸式の車両が示されている。
この車両の第１の車軸２もしくはその車輪３，４は第１
の操舵装置５を介して車両ドライバによって任意に操舵
可能である。車両１の第２の車軸６は、車両１のボデー
に対する結合点に対して相対的にシフト可能であり、車
軸６の車輪７，８の操舵角度（後軸操舵角度Δh）は、
車両１の運転パラメータ９に関連して第２の操舵装置１
０を介して制御可能である。第２の操舵装置１０はこの
目的のために、規定の後軸操舵角度Δhを調節するため
のサーボ式の作動装置１１を備えている。この調整装置
１１は、一般性に制限されることなくハイドロリックサ
ーボ媒体によって作動する。このハイドロリックサーボ
媒体は、電磁作動式の弁ブロック１２を介して作動装置
１１に供給されるか、または前記弁ブロックを介して作
動装置１１から貯え容器１３に導出される。弁ブロック
１２には、さらにポンプ１４を介して貯え容器１３から
ハイドロリック媒体が供給される。
【００１６】弁ブロック１２は、有利にはデジタルコン
ピュータ（マイクロコンピュータ）を有する制御装置１
５を介して、車両１の運転パラメータ９、特に車速セン
サ１６によって検出される車両の走行速度ｖに関連して
制御される。後軸操舵角度Δhを正確に調節するために
は、制御装置１５が、下位の作動制御回路を有していて
よい。このためには、後軸操舵角度Δhが後軸操舵角度
センサ１７を介して検出されて、制御装置１５に供給さ
れる。
【００１７】車両の走行特性に与える横風の影響を測定
するためには、車両１の両側で向い合って位置するよう
に圧力ピックアップポイント１８，１９が配置されてい
る。圧力ピックアップポイント１８，１９では、ボデー
外装の範囲に形成される空気圧が測定される。
【００１８】圧力ピックアップポイント１８，１９は孔
２０，２１として構成されている。両圧力ピックアップ
ポイント１８，１９の間の差圧Ｄｐを検出する差圧セン
サ２２は両圧力ピックアップポイントの間の真ん中に配
置されていて、できるだけ等しい長さのホースまたは管
路２３，２４を介して両圧力ピックアップポイントと接
続されている。
【００１９】図１に示したように、風横力ＦWは、図２
に示したスライド角度αがゼロではない場合でも、図１
に示した車両１の圧力点Ｄに作用する。スライド角度α
は図２に示したベクトル線図において、車速ベクトルｖ
と、この車速ベクトルｖと風速ベクトルｖWとから成る
合成の総和ベクトルｖResとの間の角度として記入され
ている。
【００２０】風横力ＦWは常に車両長手方向軸線に対し
て垂直に、車両の風下側の方向に向いていて、次の方程
式； ＦW＝0.5*ro*ｖRes 2*ｃS*Ａf （式１） に基づき算出され得る。
【００２１】ただし ro＝ 空気密度 ｖRes＝ 空気の流速 ｃS＝ 車両の空気抵抗の横力係数 Ａf＝ 車両前面面積 実験では、圧力孔の位置の適当な設定において風横力Ｆ
Wが、差圧センサシステム２５によって測定された差圧
Ｄｐに対してほぼ比例することが判っている。
【００２２】風横力ＦWがこのようにして規定される
と、スライド角度αは既知でなくてもよくなる。良好な
測定結果を得るためには、差圧センサ２２と圧力ピック
アップポイント１８，１９もしくは孔２０，２１と管路
２３，２４と（制御装置１５と）から成る差圧センサシ
ステム２５が、次のような条件で配置されることが望ま
しい。
【００２３】（イ）圧力ピックアップポイント１８，１
９は車両の鉛直に延びる長手方向平面に対して対称的
に、車両の前部ボデーに、有利には左右の前部フェンダ
（図示しない）に配置する。
【００２４】（ロ）圧力ピックアップポイント１８，１
９は、車両長手方向軸線と、図２に示した車速ベクトル
ｖと風速ベクトルｖWとから成る総和ベクトルｖResとの
間のスライド角度αの量が大きい場合でも、剥離された
空気流の領域に位置しないように車両１に配置する。
【００２５】（ハ）圧力センサシステムは、ボデー表面
で圧力ピックアップポイント１８，１９の範囲に生じ
る、０Hz〜約５Hzの周波数範囲の圧力変動を、吸収、反
射および共振によって僅かに誤められただけでピックア
ップするように調和する。
【００２６】車両を横風突風の中を通過させるシミュレ
ーションにおいて、横風突風への進入動作と、横風突風
からの進出動作とは車両の走行特性に対して異なる作用
を与えることが判った。
【００２７】したがって、本発明の構成では、差圧セン
サに後置された、場合によっては制御装置１５に配属さ
れている演算回路が、測定された差圧Ｄｐの値から横風
突風への車両の進入と、横風突風からの車両の進出とを
検知して、その結果に関連してこの状態を特徴付ける切
換信号を形成するか、またはさらに適当な処置をとるた
めの対応する決定状態を形成する。
【００２８】横風突風への進入または横風突風からの進
出を検知するためには、制御装置１５に設けられた演算
回路が、算出された風横力ＦW,kの値をフィルタリング
するか、または検出された差圧Ｄｐの値を低域通過フィ
ルタ（フィルタリングされた風横力値ＦWf,k）によっ
て、たとえばＰＴ−１アルゴリズム（指数平滑）に応じ
てフィルタリングし、現時点（連続的な演算時点ｋ）で
測定された、フィルタリングされた風横力値｜ＦWf,k｜
と、直前の計算時点（連続的な演算時点ｋ−１）で測定
された、フィルタリングされた風横力値｜ＦWf,k-1｜と
の差ＤＦWf＝｜Ｆ Wf,k｜−｜ＦWf,k-1｜を形成する。
【００２９】前記演算回路は前記差ＤＦWfを、風横力に
関連した閾値‐Schw*｜ＦWf,k-1｜と比較して、フィル
タリングされた風横力値の差ＤＦWfが風横力に関連した
閾値よりも大きい場合、つまりＤＦWf＞‐Schw*｜Ｆ
Wf,k-1｜の場合には、横風への進入を検知する。フィル
タリングされた風横力値の差ＤＦWfが風横力に関連した
閾値よりも小さい場合、つまりＤＦWf＜‐Schw*｜Ｆ
Wf,k-1｜の場合には、横風からの進出が前記演算回路に
よって検知される。風横力ＦWの低域通過フィルタリン
グは、約0.2Hzの範囲の遮断周波数で行われると有利で
ある。
【００３０】したがって、こうして得られた風横力およ
び切換信号または決定状態を用いて、たとえば横風の影
響を車両の走行特性に合わせて最小限に抑えることがで
きるようになる。
【００３１】図３には、風横力を測定するための線図が
示されている。このようなフローチャートに基づき、対
応するサブルーチンを得て、たとえば後軸操舵のための
作動プログラムに結合することができる。
【００３２】プログラム開始（ステップ２７）後に、ま
ず入力値である差圧Ｄｐと車速ｖとが求められる（ステ
ップ２８）。差圧Ｄｐと比例性ファクタＫｐとから風横
力ＦWを規定した後に（ステップ２９）、風横力値ＦWは
ＰＴlアルゴリズムによって平滑化係数ＧＦで指数平滑
化され（ステップ３０）、差ＤＦWfが算出される（ステ
ップ３１）。
【００３３】風横力値の差ＤＦWfが風横力に関連した閾
値‐Schw*｜ＦWf,k-1｜よりも大きいかどうかがチェッ
クされる（ステップ３３）。風横力値の差ＤＦWfが風横
力に関連した閾値‐Schw*｜ＦWf,k-1｜よりも大きい場
合には、横風への進入が検知され、切換信号（フラッ
グ）が発信され、つまりフラッグ＝１が発信され（ステ
ップ３４）、検出された風横力値ＦWとフラッグとの値
が送出されて（ステップ３５）、プログラムが終了され
る（ステップ３６）。
【００３４】条件３３が満たされていないと、横風から
の車両の進出が検知されて、切換信号（フラッグ）は発
信されず、つまりフラッグ＝０となり（ステップ３
７）、プログラムステップ３５で引き続き処理される。
【００３５】指数の平滑化係数ＧＦと閾値ファクタSchw
とは、突風内の高周波数の乱流に基づき生ぜしめられる
ような風横力変化よりも大きな著しい風横力変化が生じ
た場合にしかフラッグ状態が変化しないように設定され
る。
【００３６】指数の平滑化係数ＧＦは低域通過限界周波
数ｆ0を規定して、次の式； ＧＦ＝１−exp（‐２π*ｆ0*ＤＴ） （式２） を用いて計算される。この場合、ＤＴは（ｋ−１）番目
の計算ステップと、ｋ番目の計算ステップとの間の時間
的間隔である。
【００３７】したがって、本発明による単純で廉価なセ
ンサにより、車両に与える横風の影響を充分正確に検出
することが可能となり、しかも、特に走行力学的に異な
って補償したい、横風突風に対する進入と進出とが検知
される。差圧センサ２２としては、汎用の単純な圧力セ
ンサを使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】２車軸式の車両の概略図である。
【図２】風速ベクトルと車速ベクトルとから合成された
総和ベクトルを示すベクトル線図である。
【図３】風横力を規定するためのフローチャートであ
る。
【符号の説明】
１ 車両、 ２ 車軸、 ３，４ 車輪、 ５ 操舵装
置、 ６ 車軸、 ７，８ 車輪、 ９ 運転パラメー
タ、 １０ 操舵装置、 １１ 作動装置、１２ 弁ブ
ロック、 １３ 貯え容器、 １４ ポンプ、 １５
制御装置、１６ 車速センサ、 １７ 後軸操舵角度セ
ンサ、 １８，１９ 圧力ピックアップポイント、 ２
０，２１ 孔、 ２２ 差圧センサ、 ２３，２４ 管
路、２５ 差圧センサシステム、 ２７，２８，２９，
３０，３１，３３，３４，３５，３６，３７ プログラ
ムステップ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 フォルカー ベルケフェルト ドイツ連邦共和国 レニンゲン ツィマー エッカーシュトラーセ 25

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 車両（１）の走行特性に作用する横風の
    影響を検出するための検出装置であって、車両（１）の
    両側に互いに向かい合って位置するように、ボデー外装
    の範囲に生じる空気圧を測定するための圧力ピックアッ
    プポイント（１８，１９）が配置されている形式のもの
    において、前記圧力ピックアップポイント（１８，１
    ９）がボデー外装に取り付けられているか、またはボデ
    ー外装に設けられた孔（２０，２１）として構成されて
    おり、両車両側の間の差圧（Ｄｐ）を検出する差圧セン
    サ（２２）が、両圧力ピックアップポイント（１８，１
    ９）の間の真ん中に配置されており、前記差圧センサ
    が、できるだけ等しい長さのホースまたは管路(２３，
    ２４)を介して前記両孔（２０，２１）と接続されてい
    ることを特徴とする、車両に与える横風の影響を検出す
    るための検出装置。
  2. 【請求項２】 前記圧力ピックアップポイント（１８，
    １９）が、車両（１）の鉛直方向に延びる長手方向平面
    に対して対称的に、車両（１）の前部ボデーに配置され
    ている、請求項１記載の検出装置。
  3. 【請求項３】 前記圧力ピックアップポイント（１８，
    １９）が、車両（１）の左右の前部フェンダに配置され
    ている、請求項２記載の検出装置。
  4. 【請求項４】 車両長手方向軸線と、車速ベクトル
    （ｖ）と風速ベクトル（ｖW）とから成る総和ベクトル
    (ｖRes)との間の角度（α）の量が大きい場合でも、剥
    離された空気流の領域に位置しないように前記圧力ピッ
    クアップポイント（１８，１９）が配置されされてい
    る、請求項２または３記載の検出装置。
  5. 【請求項５】 ボデー表面で生じる、０Hz〜約５Hzの周
    波数範囲の圧力変動を、吸収、反射および共振によって
    僅かに誤められただけでピックアップするように圧力セ
    ンサシステム（２５，１５，１８，１９，２０，２１，
    ２３，２４）が調和されている、請求項１から４までの
    いずれか１項記載の検出装置。
  6. 【請求項６】 前記差圧センサ（２２）から取り出され
    た、差圧を表す信号が、車両タイプと圧力孔位置とに関
    連した補正値を介して、車両（１）に作用する、横風か
    ら生ぜしめられた横力に変換されるようになっている、
    請求項１から５までのいずれか１項記載の検出装置。
  7. 【請求項７】 前記差圧センサ（２２）に後置された演
    算回路（１５）が、測定された差圧（Ｄｐ）の値から横
    風突風の増大および減少を検知して、これに関連して切
    換信号（フラッグ）を発信するようになっている、請求
    項１から６までのいずれか１項記載の検出装置。
  8. 【請求項８】 横風突風に対する車両の進入および進出
    を検知するために、前記演算回路が、算出された風横力
    （ＦW,k）の値をフィルタリングするか、または検出さ
    れた差圧（Ｄｐ）の値を低域通過フィルタによってフィ
    ルタリングし（フィルタリングされた風横力値
    ＦWf,k）、現時点で測定された、フィルタリングされた
    風横力値（｜ＦWf,k｜）と、直前の計算時点で測定され
    た、フィルタリングされた風横力値（｜ＦWf,k-1｜）と
    の差（ＤＦWf＝｜ＦWf,k｜−｜ＦWf,k-1｜）を形成し、
    さらに前記差（ＤＦWf）を、風横力に関連した閾値（‐
    Schw*｜ＦWf,k-1｜または‐Schw*｜ＦWf,k｜）と比較す
    るようになっていて、しかもフィルタリングされた風横
    力値の差（ＤＦWf＝｜ＦWf,k｜−｜ＦWf,k-1｜）が風横
    力に関連した前記閾値よりも大きい場合、つまりＤＦWf
    ＞‐Schw*｜ＦWf,k-1｜の場合には、前記演算回路が横
    風突風への車両の進入を検知し、フィルタリングされた
    風横力値の差（ＤＦWf＝｜ＦWf,k｜−｜ＦWf,k-1｜）が
    風横力に関連した前記閾値よりも小さい場合、つまりＤ
    ＦWf＜‐Schw*｜ＦWf,k-1｜の場合には、前記演算回路
    が横風突風からの車両の進出を検知するようになってい
    る、請求項７記載の検出装置。
  9. 【請求項９】 前記風横力（ＦWf,k）のフィルタリング
    が、約０．２Hzの範囲の遮断周波数で行われるようにな
    っている、請求項８記載の検出装置。
  10. 【請求項１０】 差圧値または風横力値（ＦWf,k）のフ
    ィルタリングが、式； ＦWf,k＝ＧＦ*ＦW,k＋（１−ＧＦ）*ＦWf,k-1 に基づく指数平滑によって行われるようになっている、
    請求項８記載の検出装置。
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