JPH03128779A - 自動車用エアスポイラ - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、直風および横風を受けながら走行する自動車
の、特に高速時における走行安定性の向上を図るに好適
な自動車用エアスポイラに関する。

［従来の技術］ 自動車の空力特性を改善する目的で、スポイラを装着す
る自動車が多い。スポイラとしては各種の構造のものが
あるが、−殻内な構造としては。

風の当る適宜広さの面積を有する翼体を回動可能に自動
車の風の当る場所に装着するものが上げられる。

自動車は走行中において風を受けると揚力が生じ、自動
車全体が浮き上がりタイヤの接地性能に変化が生ずる。

そのため走行安定性が悪くなる傾向が生ずる。特に高速
走行時においてその傾向が強い。そこでスポイラを下向
きに回動し、前記揚力を抑える下向きの力を自動車に作
用させて走行安定性を確保するようにしている。

スポイラを装着した自動車の従来技術として特開昭５８
−１５２６７５号公報に開示するものが上げられる。こ
の技術は車体のフロントに可変タイプのエアスポイラを
取り付け、該エアスポイラをエンジンのインテークマニ
ホールドからの負圧で作動するアクチュエータにより動
作するものである。その特徴としては高速走行時に前記
エアスポイラが下向きになるようにすると共に、自動車
の加速時および登板走行時において、前記インテークマ
ニホールドの負圧が小さくなっても前記エアスポイラが
下向きの状態を保持するようにするためにコントロール
バルブを設けたものである。

［発明が解決しようとする課題］ 特開昭５８−１５２６７５号公報に開示するエアスポイ
ラは、直進走行時に自動車に加わる揚力をコントロール
するものであるが、該スポイラは自動車の前面にのみ装
着され、前面に加わる風圧によって生ずる揚力のコント
ロールのみを考慮したに過ぎない。

一方、自動車走行時において、自動車に作用する揚力は
自動車の回りを前方から後方に向かって流れる空気流れ
に伴って生ずるもので、前面のみでは自動車全体の揚力
のコントロールは十分にできない。また、自動車には横
風が作用する場合も多く、そのため自動車の左右の揚力
が均等にならず、走行安定性を損う場合も多い。更に高
速コーナリングにおけるロール角の変化も走行安定性に
影響を与える。

本発明は自動車の前面に作用する直風のみならず、横風
の影響を考慮し、特に自動車の高速走行時における走行
安定性を向上すると共に、高速コーナリングにおけるロ
ール角を低減させてコーナリング特性を向上し、かつ環
境変化に対し迅速の応答が可能な自動車用エアスポイラ
を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明は以上の目的を達成するために、風圧により自動
車に加わる揚力をコントロールするスポイラを自動車の
前面および後面の左右にそれぞれ分割して配設し、該ス
ポイラを操作する駆動機構を前記スポイラに係着すると
共に、自動車の風圧。

車速、ロール角を検出し、該検出値に基づき、前記スポ
イラの操作角を演算して前記駆動機構に動作指令を発す
る制御機構を設けてなる自動車用エアスポイラを構成す
るものである。

［作用コ 車速、風圧を検出し、その検出値を基に、走行安定性を
保持するために必要な前後左右のスポイラの操作角αを
求める。制御機構は駆動機構に動作指令を発し、前面お
よび後面のスポイラを前記操作角αだけ回動させる。ま
た、横風作用時やコーナリング時におけるロール角を検
出し、該ロール角を基にして左右のスポイラの操作角β
を求め、それを前記操作角αと合体せしめて最終的のス
ポイラの操作角を決める。それにより直風および横風を
受けた状態における自動車の走行安定性を向上させるこ
とが出来る。

［実施例コ 以下１本発明の一実施例を図面に基づき説明する。

第１図に本実施例の全体構成を示す。

自動車２２の前面のフロントバンパ２０の下方には、左
右に２分割された状態でフロントスポイラｌａ、ｌｂが
配設され、後面のリヤトランクカバ２１上には、同じく
左右に２分割されたりヤスボイラ２ａ、２ｂが配設され
る。フロントスポイラｌａ、ｌｂにはそれ等を操作する
ための駆動機構３ａ、３ｂが係合し、リヤスポイラ２ａ
、２ｂにも駆動機構４ａ、４ｂがそれぞれ係合する。ま
た、自動車２２の前面側には、前面に作用する風圧を検
出するための風圧センサ２４と、実車速を検出する車速
センサ２５と、第２図にも示す如く、ロードクリアラン
スを検出するための超音波センサのようなロードクリア
ランスセンサ２６ａ、２６ｂが左右にそれぞれ配置され
る。

制御機構５は前記各センサ２４，２５．２６ａ。

２６ｂからの検出信号を基に、駆動機構３ａ、３ｂ、４
ａ、４ｂを制御すべく配設される。

第４図に示すように、フロントスポイラｌａ。

１ｂは、適宜の広さの受風圧面積を有する翼体６ａ、６
ｂからなり、翼体６ａ、６ｂは支持ピン７ａ、７ｂを中
心に回動し、前記受風性面積を変化させるように形成さ
れる。

第２図に示すように、自動車２２の前面下方には右側ブ
ラケットｌｌａと、左側ブラケット１１ｂと、中央ブラ
ケット１２とがそれぞれ固定され。

右側ブラケットｌｌａと中央ブラケット１２との間には
右側のフロントスポイラ１ａの翼体６ａが支持ピン７ａ
により枢支され、左側ブラケット１１ｂと中央ブラケッ
ト１２との間には左側のフロントスポイラ１ｂの翼体６
ｂが支持ピン７ｂにより枢支される。

第４図に示すように、フロントスポイラｌａ。

ｌｂに係合する駆動機構３ａ、３ｂは支持ピン７ａ、７
ｂにその回転中心を固定するウオームホイール８ａ、８
ｂと、それに噛合するウオームギヤ９ａ、９ｂと、ウオ
ームギヤ９ａ、９ｂに連結するステッピングモータ１０
ａ、１．Ｏｂとから構成される。以上の構成によりステ
ッピングモータ１０ａ、１０ｂを動作することにより翼
体６ａ、６ｂが支持ピン７ａ、７ｂを中心に回動し、そ
の受風性面積を変化させることになる。なおフロントス
ポイラｌａ、ｌｂは下向きに回動されると翼体６ａ、６
ｂが下側に突出し、受風性面積が大となり、大きなスポ
イル力が発生する。また、ステッピングモータ１０ａ、
ｆｏｂは従来技術のアクチュエータを使用したものに較
べ応答速度が早い。

第５図に示すように、リヤスポイラ２ａ、２ｂは適宜の
受風性面積を有する翼体１３ａ、１３ｂからなり、翼体
１３ａ、１３ｂはそのほぼ中心に配置される支持ピン１
．４ａ、］、４ｂまわりに回動し、受風性面積を変化さ
せるように形成される。

第３図に示すように、自動車２２の後面のリヤトランク
カバ２上上には右側ブラケット１５ａと、左側ブラケッ
ト１５ｂと、中央ブラケット１６とが固定され、右側ブ
ラケット１５ａと中央ブラケット１６との間には右側の
りヤスボイラ２ａの翼体１３ａが支持ピン１４ａにより
枢支され、左側ブラケット１５ｂと中央ブラケット１６
との間には左側のりヤスボイラ２ｂの翼体１３ｂが支持
ピン↓４ｂにより枢支される。

第５図に示すように、リヤスポイラ２ａ、２ｂに係合す
る趣動機構４ａ、４ｂは支持ピン１４ａ。

１４ｂにその回転中心を固定するウオームホイール１７
ａ、１７ｂと、それに噛合するウオームギヤ↓８ａ、１
８ｂと、ウオームギヤ１８ａ、１８ｂに連結するステッ
ピングモータ１９ａ、１９ｂとから構成される。以上の
構成により、ステッピングモータ１９ａ、１９ｂを動作
することにより翼体１３ａ、１３ｂが支持ピン１４ａ、
１４ｂを中心に回動し、その受風性面積を変化させるこ
とになる。

自動車２２が直進走行すると、直面する風は自動車２２
の前面から左右方向および上下にわかれ。

後面に回り込みながら自動車２２の輪郭に沿って流れ、
自動車２２全体を浮き上がらせようとする揚力が作用す
る。それにより前後のタイヤ２３ａ。

２３ｂの接地力が低下し、走行安定性に影響を与える。

そのため、フロントスポイラｌａ、ｌｂおよびリヤスポ
イラ２ａ、２ｂを下向きし、前記揚力を抑える下向きの
力を生じさせる必要性が生ずる。すなわち、フロントス
ポイラｌａ、ｌｂおよびリヤスポイラ２ａ、２ｂは下向
きに操作されることになる。

一方、第８図乃至第１１図に示すように、右側面から横
風を受けると、自動車２２は左下りに傾斜し、左側面か
ら横風を受けると右下りに傾斜する。従って、自動車２
２を傾斜のない状態に保持するには図示のような大きさ
の異なるスポイル力を自動車２２の右、左に作用させる
必要がある（スポイル力の大きさを矢印の大きさで示し
ている）。なお、スポイル力はスポイラｌａ、ｌｂ。

２ａ、２ｂの受風性面積にほぼ比例するもので、スポイ
ラｌａ、ｌｂ、２ａ、２ｂの操作角を変えることにより
スポイル力を変化させることが出来る。

制御機構５は直風および横風を受けながら走行する自動
車２２を常時安定状態に保持するためにフロン１−スポ
イラｌａ、ｌｂおよびリヤスポイラ２ａ、２ｂの受風性
面積をコントロールすべく趣動機構３ａ、３ｂ、４ａ、
４ｂに動作指令を発し。

スポイラｌａ、ｌｂ、２ａ、２ｂの操作角を制御するも
のであり１次のような制御系によって行われる。

１）操作角α５．αよの決定。

操作角α１は横風のない状態におけるフロントスポイラ
↓ａ、ｌｂの操作角を表示し、第６図に示すように所定
の基準位置からの回動角として求められるものである。

また操作角α８は同じく横風のない場合のりヤスボイラ
２ａ、２ｂの操作角で、第７図に示すように所定の基準
位置からの回動角として求められるものである。α１．
α８は後に説明する代表車速Ｖの函数として求められ、
α。

＝ＫＦｆａ　（Ｖ）、　ａｘ　＝Ｋｇｆａ　（Ｖ）トシ
テ’ａｍすｔＬル。

ここでｆａ（Ｖ）は自動車２２を安定な姿勢に保持する
ために必要な代表速度Ｖと操作角αとの関係を求めるた
めの函数式であり、スポイラの形状。

特性を考慮し、実験的、理論的に求められるものである
。また、Ｋｆ　、　Ｋ、は定数で、同じくスポイラの形
状等から決められるものである。

次に１代表車速Ｖの決め方を説明する。

予め、自動車２２を無風状態で走行させ、風圧と車速Ｖ
′との関係データを制御機構５に記憶させる。次に任意
の環境状態において自動車２２を走行させ、風圧センサ
２４および車速センサ２５により風圧と実速度Ｖとを検
出する。向い風の場合には、風圧センサ２４で検出した
風圧に対する実車速Ｖは無風状態における車速ν′より
も低速となるのが普通である。そして、ｖ　（ｖ　’の
場合には前記の代表速度■の値として実速度Ｖを採用し
ないで■＝ｖ′　を採用する。またＶ≧Ｖ′の場合には
Ｖ＝ｖ（実車速）を採用する。以上により代表速度Ｖが
決まったらｆａ（Ｖ）およびに１．にえによりα５゜α
８を制御機構５により演算する。なお、本実施例では最
小設定車速ｖｍｉｎを決めｖ（ｖａｉｎの場合には制御
機構５が動作しないようにし、スポイラ機能の効果的利
用を図るようにしている。

２）操作角β５．βべの決定。

横風を受けると前記したように自動車２２は左右に傾斜
する。ロードクリアランスセンサ２６ａ。

２６ｂによりロール角θを求めることができる。

βＦはフロントスポイラＬａ、ｌｂの操作角を表示し、
β２はりヤスボイラ２ａ、２ｂの操作角を表示する。共
にロール角θの函数からなり、β、＝Ｋｐｆｐ（θ）、
ｐＬ＝にａ　ｆｐ（０）として求められる。ｆ、＜　ｅ
　）は、自動車２２の左右の傾斜を零にするために必要
なスポイル力をスポイラに生じさせるための操作角をロ
ール角θの値から求めるための函数式であり、スポイラ
の形状、特性を考慮し、実験的。

理論的に求められるものである。に、、に、ｑは共に定
数で、同じくスポイラの形状等から決められるものであ
る。

３）α２．αゎβ５．β２の合体。

以上のようにしてα５．αよ、β１．β２が求められる
と制御機構５はこれ等を合成し、フロントスポイラｌａ
、ｌｂ、およびリヤスポイラ２ａ、２ｂの操作角を演算
し、Ｉ！動機構３ａ、３ｂ、４ａ＋４ｂを介し、フロン
トスポイラｌａ、１ｂおよびリヤスポイラ２ａ、２ｂの
操作角を調整する。例えば、フロントスポイラ１ａはα
ｔ±β１．フロントスポイラ１ｂはαＦ”　／’（ｔ　
リヤスポイラ２ａは（ｌｊ７（±％　ｒリヤスポイラ２
ｂはα５１β８のようにコントロールされる。ここでプ
ラス、マイナスの符号はロール角θの方向によるもので
ある。

第１２図は以上の制御システムを図式表示したものであ
る。すなわち、車速センサ２５から実車速Ｖの値が検出
され、風圧センサ２４の風圧値により記憶データから車
速Ｖ′の値が求められる。

また、ロードクリアランスセンサ２６ａ、２６ｂからロ
ール角０の値が求められる。実車速Ｖ、車速ｖ′、ロー
ル角０の値は制御機構５の演算装置５ａ内に入力される
。演算装置５ａは以上の値を基に代表車速Ｖを求めり、
α２．β５．βべの値を演算し駆動機構３ａ、３ｂ、４
ａ、４ｂのステッピングモータ１０ａ、１０ｂ、１９ａ
、１９ｂにそれぞれ操作角αｒ±βｆ、αｒ＋β１．α
べ±βに、αＬ＋　ｆＪ。

の値を指令する。それよりフロントスポイラ１ａ、ｌｂ
およびリヤスポイラ２ａ、２ｂの操作角が調整される。

第１３図は以」二の制御システムのフローチャートを示
す。まず、スポイラ機能を作用させるためにメインスイ
ッチをＯＮする。次に、スポイラの操作角を自動制御す
るためのモード設定をし、Ａ１１ｒＯを選定する。実車
速ｖ＜ｖｍｉｎの場合はスポイラのコントロールは行わ
ず、Ｖ≧νｗｉｎの場合には次のステップに進む。風圧
センサ２４により風圧を求め、その値より車速Ｖ′　を
求める。Ｖとν′とを比較しν〈ν′の場合は代表車速
Ｖ　＝　ｖ　’　を選定し。

Ｖ≧Ｖ′の場合はＶ　＝　ｖを選定する。次に、代表車
速Ｖを基に操作角α５．αバを求める。次いで、ロード
クリアランスセンサ２６ａ、２６ｂによりロール角θを
求め、０＞０の場合は左側をプラス。

右側をマイナスとし、０くＯの場合は左側をマイナス、
右側をプラスとしβＦ、βへの値を求める。

以下、α１．α８．β２．β８を合体し、同様のことを
自動的に継続して行う。

本実施例においては、フロントスポイラｌａ。

１ｂおよびリヤスポイラ２ａ、２ｂを図示のような形状
のものとしたが、これに限定するものでない。また、フ
ロントスポイラｌａ、ｌｂおよびリヤスポイラ２ａ、２
ｂの設置場所も図示の位ｉｔ’ｆｆに限定されるもので
ない。また離動機構３ａ、３ｂ。

４ａ、４ｂの構造も図示のものに限定されない。

［発明の効果コ 本発明によれば、次のような顕著な効果を奏する。

１〉自動車の前面、後面にスポイラを配置し、更にそれ
等を左右に分割した分割式のスポイラを採用したため、
自動車に四方向からそれぞれ異った下向きの力を作用さ
せることが可能となる。

２）下向きの力をそれぞれコントロールすることにより
、直風による浮き上がりや横風による頷きが自動車に生
しても、その揚力を抑えて自動車を安定姿勢に制御する
ことができ走行安定性を向上することができる。

３）高速コーナリング時において自動車が傾斜しても、
スポイラの操作角のコントロールによりロール角が調整
されるため、自動車が安定姿勢状態に保持され、コーナ
リング特性を向上することが出来る。

４）制御機構によりその都度、スポイラの操作角が自動
調整されるため、環境変化に関係なく、常時安定した走
行性を確保することが出来る。

５）ステッピングモータを使用するため、応答速度が早
く、自動車に加わる風の状態に対応してスポイラの操作
角を迅速に変化させることが出来る。

また、中間位置の制御も容易に１５来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の全体構成図、第２図は第上
図の■矢印の正面図、第３図は第上図の■１矢印の背面
図、第４図はフロントスポイラとその駆動機構を示す側
面図、第５図はりヤスボイラとその駆動機構を示す側面
図、第６図および第７図はフロントスポイラおよびリヤ
スポイラの操作角を示す側面図、第８図および第９図は
横風を受けた場合の自動車の傾き状態を示す正面図、第
１Ｏ図および第１１図は横風を受けた場合の自動車の傾
き状態を示す背面図、第１２図は実施例の制御システム
を図式表示したブロック図、第１３図は制御システムの
フローチャートである。 ｌａ、ｌｂ・・・フロントスポイラ、２ａ、２ｂ−・・
リヤスポイラ、３ａ、３ｂ、４ａ、４ｂ・・・開動機も
Ｌ５・・・制御機構、５ａ・・・演算装置、６ａ、６ｂ
、１３ａ、１３ｂ・・・８体、７ａ、７ｂ、１４ａ、　
　上４ｂ・−・支持ピン、８ａ、８ｂ、１７ａ、１７ｂ
・・・ウオームホイール、９ａ、９ｂ、１８ａ、１８ｂ
・・・ウオームギヤ、１０ａ、１０ｂ、１９ａ、１９ｂ
・・・ステッピングモータ、１］、ａ、１５ａ・・・右
側ブラケット、１１ｂ、］、５ｂ・・・左側ブラケット
、１２．１６・・・中央ブラケット、２０・・・フロン
トバンパ、２１・・・リヤトランクカバ、２２・・・自
動車、２３ａ、２３ｂ・・・タイヤ、２４・・・風圧セ
ンサ、２５・・・車速センサ、２６ａ、２６ｂ・・・ロ
ードクリアランスセンサ。 第 図 第 図 第 図 第 図 第 図 第 図 第 図 第 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 風圧により自動車に加わる揚力をコントロールするスポ
   イラを自動車の前面および後面の左右にそれぞれ分割し
   て配設し、該スポイラを操作する駆動機構を前記スポイ
   ラに係着すると共に、自動車の風圧、車速、ロール角を
   検出し、該検出値に基づき、前記自動車の走行姿勢を安
   定に保持するに必要な前記スポイラの操作角を演算して
   前記駆動機構に動作指令を発する制御機構を設けること
   を特徴とする自動車用エアスポイラ。