JPH08216938A - 可変式リヤスポイラ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 自動車の走行時、流れを変化させることによ
り発生する風圧を用いて、急旋回時、高速走行時又は急
制動時の安定性と車体のバランシング、乗車感等の向上
が得られ、高速走行時、４輪操向装置が有する走行性能
と操縦安定性の向上が得られる可変式リヤスポイラを提
供することである。 【構成】 自動車の上部に設置される支持部と、前記支
持部間に水平に設置される水平羽支持部と、前記水平羽
支持部の左右側にそれぞれヒンジ結合され、所定角度範
囲内で上下回動可能な水平羽とを備え、前記水平羽はそ
れぞれ独立的に回動できるように構成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は自動車或いは小型船舶等
に適用可能な可変式リヤスポイラに関するもので、詳し
くは自動車の懸架装置に連動される左右水平羽と、自動
車の操向装置に連動される左右垂直羽とを構成し、自動
車の走行時、この水平羽と垂直羽で空気の流れを変化さ
せることにより発生する風圧を用いて、急旋回時、高速
走行時又は急制動時の安定性と車体のバランシング、乗
車感等の向上が得られ、高速走行時、４輪操向装置が有
する走行性能と操縦安定性の向上が得られる可変式リヤ
スポイラに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般的に、自動車の走行時に作用する空
気の影響は、自動車の前方からの空気抵抗（抗力）、横
方向風による横力及び車体を浮上させる揚力に大別され
る。

【０００３】抗力は、自動車が走行する時、走行方向と
は反対方向に及ぶ流体の圧力、つまり空気の抵抗力と定
義できるもので、自動車が前方に進行しようとする運動
を後ろから引くように妨害する抵抗として現れる。従っ
て、このような抗力が高くなるほどに、つまり空気抵抗
を大きく受けるほどに、出力と燃比が低下する悪影響を
及ぼすことになる。

【０００４】横力は自動車の側方から吹いてくる風又は
大型車両との交行時に生ずる風により自動車を左右に揺
れ（yawing）させる力と定義できるものである。このよ
うな横力は自動車の全体に影響を及ぼし、場合によって
は相当な危険を招来することもある。

【０００５】又、揚力は自動車の進行方向に対して垂直
方向に作用し車体を空中に浮かべようとする力と定義で
きるものである。このような揚力の影響により自動車が
路面から浮かぶと、輪が地面との接地力を失い操向が不
安定になり、駆動力が低下するため、自動車としての致
命的問題点となる。

【０００６】一方、自動車は、できるだけ空気抵抗（抗
力）を小さくするために、車体の形状設計に対する全世
界各国の数多い研究と努力が行われた結果、概して流線
型の車体が空気抵抗を小さく受けると判明された。しか
し、車体が流線型になるほどに、空気抵抗係数（Ｃｄ）
は低くなる反面、前述した揚力が増加して車体が路面か
ら浮上する問題点があった。従って、空気抵抗を小さく
するために車体を流線型とするとともに、自動車の後部
にマイナス揚力、つまりダウンフォース（downforce）
を発生させるために、リヤスポイラ（rear spoiler）を
装着する傾向が高くなる。このようなリヤスポイラは代
表的な揚力抑制用装置で、ＦＲ、ＭＲ、ＰＲ等のような
後輪駆動型自動車の後部にダウンフォースを付与するこ
とにより、回転輪の接地力と駆動力を高めるために主に
使用されたが、現在には、このようなリヤスポイラの全
体的な空気力学的特性の向上により、ＦＦを始めとし全
ての自動車に広く使用されている。又、現在には多様な
形態のスポイラが紹介されている。例えば、速度によっ
てスポイラの角度が可変的に調節されるもの、上下２段
に設置され、上端は整流用、下端はダウンフォース発生
用であるもの、トランクリッドと一体化されたもの等が
ある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】一方、自動車は走行中
色々の原因によりローリング、ピッチング等を始めとし
車体の傾き、アンバランシング等が発生することがあ
る。例えば、急回転時、車体重量中心が回転半径の外方
に移動することにより自動車が横方向に傾くことになり
（ローリング）、又、急制動時、車体重量中心が前方に
移動することにより自動車が前方に傾くことになる（ノ
ーズダイブ）。このような車体の傾きとアンバランシン
グは、タイヤと路面との接地力を低下させて操向及び駆
動における問題点を発生させ、乗車感を低下させ、場合
によっては深刻な危険状況を招来することもある。

【０００８】本発明者は、通常のリヤスポイラに、自動
車の懸架装置に連動する水平羽と、自動車の操向装置に
連動する垂直羽とを構成することにより、気流の整流作
用とマイナス揚力を発生させるリヤスポイラ本来の機能
の外にも、この水平羽と垂直羽により発生される風圧で
車体の傾きを防止し、常にバランシング状態を維持し得
るという点を発見して、本発明を完成することに至っ
た。

【０００９】従って、本発明の目的は、自動車の回転
時、重量中心の移動により車体が横方向に傾くことを防
止して車体のバランシングを維持することにより旋回安
定性と接地力及び乗車感を向上させるとともに、自動車
の高速走行時又は急制動時、揚力又は重量中心の移動に
より車体が前方に傾くことを防止することにより駆動力
と制動力を失わないようにし、走行性能を向上させる可
変式リヤスポイラを提供することにある。

【００１０】本発明の他の目的は、自動車の高速走行
時、車体の方向と実際進行方向とを一致させることによ
り、簡単な機械的構成で４輪操向装置が有する走行性能
と操縦安定性の効果を持たせるようにする可変式リヤス
ポイラを提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】前述した第１目的を達成
するための本発明の可変式リヤスポイラは、自動車の上
部に設置される一つ又は複数の支持部と、前記支持部間
に水平に設置される水平羽支持部と、前記水平羽支持部
にヒンジ結合され、所定角度範囲内で上下回動可能な複
数の水平羽とを備え、前記複数の水平羽はそれぞれ独立
的に回動できることを特徴とする。

【００１２】又、前述した第２目的を達成するための本
発明の可変式リヤスポイラは、自動車の上部に設置され
る一つ又は複数の支持部と、前記支持部にそれぞれヒン
ジ結合され、所定角度範囲内で左右回動できる一つ又は
複数の垂直羽とを含む。

【００１３】

【実施例】以下、添付図面に基づいて本発明の好ましい
実施例を詳細に説明する。

【００１４】図１に示すように、自動車のトランクリッ
ド上部両側端に一対の左右支持部１、１’が立設され、
この左右支持部１、１’の間に水平方向に水平羽支持部
２が設置される。水平羽支持部２の左右側には一対の左
右水平羽３、３’がヒンジ結合され、この左右水平羽
３、３’はそれぞれそのヒンジ結合された支点を軸とし
て所定角度範囲内で上下方向に回動できる。特に、この
左右水平羽３、３’は互いに一緒に回動できるが、それ
ぞれ独立的に回動することもできる。

【００１５】一方、前述した左右支持部１、１’にはそ
れぞれ一対の左右垂直羽４、４’がヒンジ結合され、こ
の左右垂直羽４、４’はそれぞれそのヒンジ結合された
支点を軸として所定角度範囲内で左右方向に回動でき
る。

【００１６】望ましくは、前述した左右水平羽３、３’
はそれぞれ自動車懸架装置に連動されるようにし、前述
した左右垂直羽４、４’はそれぞれ自動車の操向装置に
連動されるようにする。これに関し、図２（ａ）及び図
２（ｂ）には、前述した左右水平羽３、３’が自動車の
懸架装置に連動される構成の一実施例が図示されてお
り、図３には、前述した左右垂直羽４、４’が自動車の
操向装置に連動される構成の一実施例が図示されてい
る。これらをより詳細に説明すると次のようである。

【００１７】水平羽３、３’の場合は、図２（ａ）に示
すように、自動車の左右側後輪５１、５１’の各車軸５
２、５２’と車体５３との間に両端が支持される一対の
左右側第１油圧シリンダ５、５’が設置され、この左右
側第１油圧シリンダ５、５’の各上部に接続される左右
側流体供給管７、７’により左右側第１油圧シリンダ
５、５’から作動油圧を供給受ける左右側第２油圧シリ
ンダ６、６’が設置される。この左右側第２油圧シリン
ダ６、６’の各作動ロッド８、８’の一端は前述した左
右水平羽３、３’に連結されるので、この左右水平羽
３、３’は各作動ロッド８、８’のストローク範囲内で
上下回動することになる。

【００１８】図２（ｂ）は、図２（ａ）のように構成さ
れた左右水平羽３、３’の作動を説明するための作動図
で、自動車が急旋回等のため横方向に傾く場合（図４
（ａ）参照）、傾く方の反対方の車輪５１の車軸５２と
車体５３との距離が遠くなるので、これらの間に両端が
支持された第１油圧シリンダ５は流体供給管７を通じて
第２油圧シリンダ６に作動油圧を供給する。従って、こ
の第２油圧シリンダ６の作動ロッド８が上昇し、この作
動ロッド８の上昇により水平羽３がヒンジ結合された支
点（ｈ）を軸として上方に所定角度だけ回動される。一
方、自動車の傾きが解消されると、第１油圧シリンダ５
内の油圧が解除され、第２油圧シリンダ６の流体が圧力
平衡状態を得るときまで流体供給管７を通じて第１油圧
シリンダ５に復帰され、第２油圧シリンダ６の作動ロッ
ド８に連結された水平羽３が元位置（平衡状態）に復帰
される。図２（ｂ）には、前述した左右水平羽３、３’
のいずれか一つの水平羽３のみを図示したが、残り一つ
の水平羽３’の作動は別の説明なくても理解可能であろ
う。

【００１９】一方、望ましくは、前述した左右側流体供
給管７、７’を分岐し、初期油圧設定用左右リザーバ
９、９’を設置する。この初期油圧設定用リザーバ９、
９’は、積載量又は乗車者数によって車体重量が変化す
るので、このように変化された重量によって、左右水平
羽３、３’の初期位置を平衡状態になるように補正す
る。

【００２０】一方、垂直羽４、４’の場合、図３に示す
ように、前述した左右支持部１、１’に左右垂直羽４、
４’がそれぞれヒンジ結合されて、所定角度範囲内で左
右方向に回動できる。この左右垂直羽４、４’のヒンジ
結合された各端部はリンク部材１０、１０’と複動ロッ
ド１１により電動機１２に結合されることにより、この
電動機１２の正逆回転により所定角度範囲内で左右方向
に回動される。一方、この電動機１２は操向ホイール５
４の回動に同期され制御部により正逆回転駆動されるの
で、結局前述した左右垂直羽４、４’は操向ホイール５
４の回動と同位相に所定角度だけ回動する。このため
に、操向軸には操向角感知センサー１３が設置され、こ
の操向角感知センサー１３から得られた操向角情報によ
って電動機１２が所定角度だけ正回転又は逆回転するよ
うに選択的な駆動信号を印加する制御部１４が設置され
る。

【００２１】例えば、右回転の場合、操向角感知センサ
ー１３では右回転に該当する操向角情報を制御部１４に
送り、制御部１４では電動機１２に駆動信号を印加して
左右垂直羽４、４’をそれぞれ右回りに所定角度だけ回
動させる。

【００２２】一方、左回転の場合は、左右垂直羽４、
４’が左回りに所定角度だけ回動されることが、別の説
明なくても理解可能であろう。

【００２３】以下、図４及び図５に基づいて前述した構
成の本発明の作動及び効果を説明する。

【００２４】図４（ａ）及び図４（ｂ）は、前述したよ
うに、自動車が横方向に傾く場合（ローリング）の左右
水平羽３、３’の作動を示す。図４（ａ）及び図４
（ｂ）に示すように、自動車の急回転時、自動車の重量
中心（Ｗ）はローリングセンター（Ｃｒ）を軸として作
用する遠心力の強度だけ回転半径の外方に移動され、こ
のような重量中心（Ｗ）の移動により自動車は横方向に
傾く。この際、自動車が上げられる方の水平羽３は作動
油圧を供給受けることにより所定角度だけ回動され、風
圧（Ｐｗ）を受ける。この風圧（Ｐｗ）は自動車を下方
に押すダウンフォース（Ｐｄ）として作用することにな
る。従って、重量中心（Ｗ）の移動により自動車を上げ
る力（Ｐ１）と風圧により自動車を押す力（Ｐｄ）とが
互いに相殺される。特に、急回転になるほどに自動車の
ローリング程度が酷くなって自動車の一方を上げる力
（Ｐ１）が増加するが、車速度に比例して自動車を押す
力（Ｐｄ）もともに増加するので、急回転時にも自動車
はバランシング状態を維持することができる。結局、こ
のような水平羽３、３’の効果により、急回転時のロー
リングによる接地力の減少のため自動車がスピンする
か、回転軌道を離脱するか、転覆されることなく、乗車
感も向上される。

【００２５】一方、図４（ｃ）では、高速走行時の揚力
により自動車が前方に傾くか、又は急制動時の自動車の
重量中心が前方に移動することにより自動車が前方に傾
く場合（nose dive ）の左右水平羽３、３’の作動が図
示されている。この場合、左右側後輪の車軸が同時に車
体から遠くなるので、左右水平羽３、３’は同時に各油
圧シリンダから作動油圧を供給受けて上方に回動され
る。従って、自動車の後方左右側に風圧によるダウンフ
ォースを受けるので、自動車は前方に傾かなく、バラン
シング状態を維持することができる。特に、このような
ダウンフォースは車速度に比例して増加するので、全速
度領域にわたって均一な効果が維持される。

【００２６】図５は、通常の４輪操向装置（４ＷＳ）に
対比して、自動車の操向時の左右垂直羽４、４’の作動
を示す。

【００２７】先ず、４輪操向の場合、４０〜５０Ｋｍ／
ｈ以下である時は、−５°以上で前後輪を逆方向に操向
（逆位相操向）し、４０〜５０Ｋｍ／ｈ以上である時
は、２．５°以下で前後輪を同方向に操向（同位相操
向）する。逆位相操向は、主に低速走行時に旋回半径を
減少させるためである一方、同位相操向は、主に高速走
行時に前後輪が同方向に進行路を変更させる性質を用い
て後輪のスリップを無くし車体の方向と実際の進行方向
とを一致させるためである。しかし、このような４輪操
向装置は、操向角の大きさを速度によって−５〜２．５
°の範囲内で変化させるべきであり、最適制御にならな
い場合、大変危険な状況を招来することができるので
（例えば、高速走行時に逆位相操向になる場合、車が転
覆される可能性が高い）、複数のセンサーを備えて車両
の運動をチェックし、コンピューターで制御する必要が
あって、極めて複雑な高価のシステムになってしまう。

【００２８】一方、本発明による左右垂直羽４、４’の
作動は、前述した４輪操向装置の同位相操向の場合にそ
の機能と効果が類似する。即ち、この左右垂直羽４、
４’は、操向時、前輪５５、５５’と同位相に回動され
るので、これにぶつかる風圧（Ｐｗ）の影響により、車
体の方向と実際の進行方向とが一致するので、高速走行
時の走行性能と操縦安定性が向上される。一方、低速走
行時には風圧の影響が極めて微弱であるため、左右垂直
羽４、４’の作用は無視し得る程度になる。従って、本
発明による左右垂直羽４、４’は大変簡単な機械的構成
で高速走行時の４輪操向装置の効果が得られる。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、自動車
の懸架装置に連動される左右水平羽により急旋回時、高
速走行時又は急制動時の安定性と車体のバランシング、
乗車感の向上が得られ、操向装置に連動される左右垂直
羽により高速走行時、４輪操向装置が有する走行性能と
操縦安定性の向上が得られる。

【００３０】本発明の実施例に記載された内容、特に左
右水平羽を懸架装置に連動されるようにする機械的構成
と、左右垂直羽を操向装置に連動されるようにする機械
的構成等は本発明を限定するためでなく、例示に過ぎな
いので、このような細部的構成は後述する本発明の請求
範囲を外れない限度内で多様に変更実施できるものであ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の可変式リヤスポイラを自動車に装着し
た状態を示す斜視図である。

【図２】本発明の可変式リヤスポイラのうち、自動車の
懸架装置に連動される左右水平羽の構成を示す概略図
（分図（ａ））および図２（ａ）による作動を示す概略
図（分図（ｂ））である。

【図３】本発明の可変式リヤスポイラのうち、自動車の
操向装置に連動される左右垂直羽の構成を示す概略図で
ある。

【図４】旋回時の自動車のローリングと左右水平羽の作
動状態を示す概略図（分図（ａ））、図４（ａ）におけ
る左右水平羽の詳細斜視図（分図（ｂ））、急制動時又
は高速走行時の自動車の傾きと左右水平羽の作動状態を
示す概略図（分図（ｃ））である。

【図５】操向時の前輪と左右垂直羽の作動状態を示す概
略図である。

【符号の説明】

１、１’…左右支持部、２…水平羽支持部、３、３’…
左右水平羽、４、４’…左右垂直羽、５、５’…左右側
第１油圧シリンダ、６、６’…左右側第２油圧シリン
ダ、７、７’…左右側流体供給管、８、８’…作動ロッ
ド、９、９’…左右リザーバ、１０、１０’…リンク部
材、１１…複動ロッド、１２…電動機、１３…操向角感
知センサー、１４…制御部、５１、５１’…左右側後
輪、５２、５２’…左右側車軸、５３…車体、５４…操
向ホイール

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 自動車に装着されて、走行時、空気の流
   れを誘導するリヤスポイラにおいて、 前記自動車の上
   部に設置される一つ又は複数の支持部と、 前記支持部に水平に設置される水平羽支持部と、 前記水平羽支持部にそれぞれヒンジ結合され、所定角度
   範囲内で上下回動可能な複数の水平羽とを備え、 前記水平羽はそれぞれ独立的に回動可能であることを特
   徴とする可変式リヤスポイラ。
2. 【請求項２】 自動車に装着されて、走行時、空気の流
   れを誘導するリヤスポイラにおいて、 前記自動車の上
   部に設置される一つ又は複数の支持部と、 前記支持部にそれぞれヒンジ結合され、所定角度範囲内
   で左右回動可能な一つ又は複数の垂直羽とを備えること
   を特徴とする可変式リヤスポイラ。
3. 【請求項３】 自動車に装着されて、走行時、空気の流
   れを誘導するリヤスポイラにおいて、 前記自動車の上
   部に設置される一つ又は複数の支持部と、 前記支持部に水平に設置される水平羽支持部と、 前記水平羽支持部にそれぞれヒンジ結合され、所定角度
   範囲内で上下回動可能な複数の水平羽と、 前記複数の支持部にそれぞれヒンジ結合され、所定角度
   範囲内で左右回動可能な垂直羽とを備え、 前記水平羽はそれぞれ独立的に回動可能であることを特
   徴とする可変式リヤスポイラ。
4. 【請求項４】 前記水平羽は前記自動車の懸架装置に連
   動されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一
   つの項記載の可変式リヤスポイラ。
5. 【請求項５】 前記垂直羽は前記自動車の操向装置に連
   動されることを特徴とする請求項２又は３記載の可変式
   リヤスポイラ。