(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明を実施するための形態】
【0013】
以下、図面を参照して本発明の形態を説明する。図面は本発明の一実施形態に係わり、
図1はリヤスポイラを有する車両の後部詳細側面図、
図2はリヤスポイラを有する車両の背面図、
図3(a)は走行安定装置を搭載する車両の一部断面平面図であって(b)は横風により発生するヨーモーメントと走行安定装置によって発生する横揚力との関係を示す特性図、
図4は風圧センサの取付状態を示す説明図、
図5は
図1のV−V断面図、
図6は垂直翼動作部の概略構成図、
図7は切換弁の概略構成図、
図8は走行安定装置の機能ブロック図、
図9は伸縮バッグの内圧制御ルーチンを示すフローチャート、
図10は風向及び風圧推定サブルーチンを示すフローチャート、
図11は垂直翼の膨出パターンを例示する説明図、
図12は回頭レベル推定用マップ、
図13は各伸縮バッグに対する内圧レベルマップである。
【0014】
図1、
図2、及び
図3(a)にはセダンタイプの車両1が示されている。この車両1の後部(車体後部)2には、トランクルームを開閉する車体パネルとしてのトランクリッド3が設けられており、このトランクリッド3の上面に、リヤスポイラ4が設けられている。なお、符号6は車体前部5の前端に設けられたフロントバンパである。
【0015】
このリヤスポイラ4は、トランクリッド3の車幅方向両側端部に固設されているブラケット4aと、このブラケット4a上に垂立状態で固定されている左右一対の垂直翼4L、4Rと、これら両垂直翼4L、4Rの上端に左右端部が固設された水平翼4bとを有している。
【0016】
図5に示すように、左右一対の垂直翼4L、4Rは、略翼形断面を有しており、前縁LEと後縁TEとを結ぶ翼弦線Lcが車体前後方向に沿って延在されている。なお、以下においては、両垂直翼4L、4Rで共通の構成部分については同一の符号を付して説明を簡略化する。
【0017】
各垂直翼4L、4Rは、ブラケット4aに下端が固設され、或いはブラケット4aと一体に形成された水平翼本体としての支柱11を有している。この支柱11は、例えば、前縁LE側から後縁TE側へと延在する板状の部材によって構成されており、この支柱11に横揚力発生手段としての横揚力発生部12が設けられている。この横揚力発生部12は、支柱11の外周を覆うことにより(すなわち、支柱11の車幅方向外側及び内側の各側面に配設されることにより)垂直翼4L、4Rの外表を形成する表皮13と、この表皮13と支柱11の側面との間の空隙部に介装されている複数の外側伸縮バッグ15(外側前伸縮バッグ15a、外側中伸縮バッグ15b、及び、外側後伸縮バッグ15c)及び複数の内側伸縮バッグ16(内側前伸縮バッグ16a、内側中伸縮バッグ16b、及び、内側後伸縮バッグ16c)を有している。ここで、外側伸縮バッグ15a〜15cは支柱11の車幅方向外側の側面に沿って車体前後方向に配列され、内側伸縮バッグ15a〜16cは支柱11の車幅方向内側の側面に沿って車体前後方向に配列されている。なお、表皮13、及び、伸縮バッグ15、16は、ゴム等の弾性及び伸縮性を有する材料を素材として構成されている。
【0018】
各伸縮バッグ15、16は、密閉性を有し、内部に供給される空気圧にて膨張され、この空気圧を排出することで、自己の弾性復元力にて収縮される。そして、このように各伸縮バッグ15、16が個別に伸縮されることにより、表皮13は、各伸縮バッグ15、16の伸縮量に応じた形状にて車幅方向に膨出(変形)される。
【0019】
図1、5に示すように、支柱11には外側伸縮バッグ15a〜15cと内側伸縮バッグ16a〜16cとに各々連通するエア通路17a〜17c、18a〜18cが形成されている。これら各エア通路17a〜17c、18a〜18cは集合されて、後部トランクルームの近傍に設置されている空気圧供給源としての蓄圧タンク21に連通されている。なお、この蓄圧タンク21には、図示しないコンプレッサ等から常に一定圧の空気が送り込まれて蓄圧されている。
【0020】
さらに、
図6に示すように、各伸縮バッグ15a〜15c、16a〜16cにそれぞれ連通するエア通路17a〜17c、18a〜18cには、制御弁としての切換弁22a〜22c、23a〜23cが各々介装されている。
【0021】
これら各切換弁22、23は三方弁であり、
図7(a)に示すようにエア通路17、18を連通する位置と、同図(b)に示すように伸縮バッグ15、16側のエア通路17、18と排気通路19、20とを連通する位置と、同図(c)に示すように、エア通路17、18を遮断して、伸縮バッグ15、16内に空気圧を保持させる位置とを選択的に切換可能となっている。
【0022】
これら各切換弁22、23の切換タイミングは、内圧制御部30(
図8参照)で演算される。この内圧制御部30は、ROM、RAM等のメモリ及びCPUを有するマイクロコンピュータで構成され、ROMには制御プログラムや各種固定データが記憶されている。
【0023】
この内圧制御部30の入力側には、フロントバンパ6に設けられた複数(例えば、5個)の風圧センサ31a,31bR,31cR,31bL,31cL、車速SPを検出する車速センサ32、左右垂直翼4L、4Rに設けられている各伸縮バッグ15a〜15c、16a〜16cに連通するエア通路17a〜17c、18a〜18cであって各伸縮バッグ15a〜15c、16a〜16cの近傍に臨まされている内圧検出手段としての内圧センサ33a〜33c、34a〜34cが接続されている。
【0024】
ここで、例えば、
図3(a)及び
図4に示すように、風圧センサ31a,31bR,31cR,31bL,31cLは、フロントバンパ6のバンパフェースに沿って所定間隔毎に設けられ、フロントバンパ6上の各部において風圧を検出する。具体的に説明すると、例えば、
図4に示すように、各風圧センサ31a〜31cLは、風圧センサ31bR,31bL、及び、風圧センサ31cR,31CLが、風圧センサ31aを中心として互いに対称な位置に配置されている。
【0025】
より具体的に説明すると、例えば、
図4に示すように、風圧センサ31aは、その受風面が車体前方に正対した状態でフロントバンパ6の中央に配置されている。また、各風圧センサ31a〜31cLは、その受風面の法線が何れも車体重心を通るよう配置されており、各風圧センサ31bR,31cR,31bL,31cLの受風面の法線は、風圧センサ31aの受風面の法線とのなす角度θが、例えば、以下の(1)式の関係を満たすよう配置されている。
【0026】
θ=tanh{b/(c−a)} …(1)
ここで、(1)式において、aは、風圧センサ31aを基準とする車体前後方向(X方向)の距離である。また、bは、風圧センサ31aを基準とする車幅方向(Y方向)の距離である。また、cは、車体重心(例えば、ホイールベースの中心位置)から風圧センサ31aまでの距離である。
【0027】
本実施形態において、風圧センサ31aの受風面の法線と風圧センサ31bRの受風面の法線とのなす角度θは、例えば、5degに設定されている。また、風圧センサ31aの受風面の法線と風圧センサ31cRの受風面の法線とのなす角度θは、例えば、10degに設定されている。また、風圧センサ31aの受風面の法線と風圧センサ31bLの受風面の法線とのなす角度θは、例えば、−5degに設定されている。さらに、風圧センサ31aの受風面の法線と風圧センサ31cLの受風面の法線とのなす角度θは、例えば、−10degに設定されている。そして、このように各風圧センサ31a〜31cLが配置されることにより、内圧制御部30は、各風圧センサ31a,31bR,31cR,31bL,31cLの検出値Pa,PbR,PcR,PbL,PcLに基づいて、現在車体に作用している風向及び風圧Pfを推定することが可能となっている。
【0028】
また、内圧センサ33a〜33c、34a〜34cは、各エア通路17a〜17c、18a〜18cの内圧を各伸縮バッグ15a〜15c、16a〜16cの内圧として検出する。
【0029】
また、この内圧制御部30の出力側には、左右の各切換弁23a〜23c、24a〜24cを動作させるための各切換弁駆動部25a〜25c、26a〜26cが接続されている。
【0030】
内圧制御部30では、入力されたパラメータに基づいて、左右垂直翼4L、4Rにそれぞれ設けられている各伸縮バッグ15a〜15c、16a〜16cの内圧レベルを設定し、それに応じて切換弁22a〜22c、23a〜23cを個別に動作させる。
【0031】
例えば、
図3(a)に示すように、走行中の車両1に右側が横風を受けている場合、この横風の一部は、矢印Aで示すように、横風に面している側のサイドパネル(風上側サイドパネル)に沿い、このサイドパネルをガイド面として後方へ流れる。また、横風の他の一部は、矢印Bで示すようにフロントバンパ6やフロントグリル等の車体前部5に沿って、矢印Cで示すように風上側サイドパネルとは反対側のサイドパネル(風下側サイドパネル)へ流れる。この風下側サイドパネル側へ流れる風は、当該風下側サイドパネルがガイド面として機能しないため乱流となる。そして、このような乱流の発生により風下側の流速が風上側よりも速くなり、この流速の差によって車体前部を回頭させるヨーモーメントCYMが発生する。
【0032】
内圧制御部30では、このように車体に作用する回頭ヨーモーメントCYMのレベルを風向と車速SPとに基づいて推定し、この回頭レベルに応じてリヤスポイラ4の左右垂直翼4L、4Rに設けられている横揚力発生部12の各伸縮バッグ15a〜15c、16a〜16cを所定に伸縮させるための各内圧を設定する。そして、内圧制御部30は、設定した各内圧に基づいて各伸縮バッグ15a〜15c、16a〜16cに空気圧を供給し、或いは、各伸縮バッグ15a〜15c、16a〜16cから空気圧を排出させる。
【0033】
このように、本実施形態において内圧制御部30は、回頭モーメント推定手段、内圧設定手段、及び、内圧調整手段としての各機能を実現する。
【0034】
上述した内圧制御部30で実行される各伸縮バッグ15a〜15c、16a〜16cの制御動作は、具体的には、
図9に示す伸縮バッグ内圧制御ルーチンに従って処理される。
【0035】
このルーチンがスタートすると、内圧制御部30は、先ず、ステップS101で各センサ等で検出した各種パラメータを読み込み、続くステップS102で、風圧センサ31a〜31eからの検出信号Pa〜PcLに基づいて車体に作用する風の風向及び風圧Pfを推定する。
【0036】
なお、本実施形態では、
図3(b)に示すように、車両の前後方向の長さを、中心を0として車体後部2側の車体長BLをプラス(+)、車体前部5側の車体長BLをマイナス(−)とし、車体前部5を左回頭させようとするヨーモーメントCYMをプラス(+)、右回頭させようとするヨーモーメントCYMをマイナス(−)で表す。
【0037】
本実施形態において、風向及び風圧Pfの推定は、例えば、
図10に示す風向及び風圧推定サブルーチンのフローチャートに従って処理されるもので、サブルーチンがスタートすると、内圧制御部30は、先ず、ステップS201において、各風圧センサ31a〜31cLからの検出値のうち風圧センサ31aで検出された風圧Paが最大であるか否かを調べる。
【0038】
そして、ステップS201において、風圧センサ31aで検出された風圧Paが最大であると判定した場合、内圧制御部30は、ステップS202に進み、現在車体に作用する風の風向は0degであり、風圧PfはPaであると推定した後、サブルーチンを抜ける。
【0039】
一方、ステップS201において、風圧センサ31aで検出された風圧Paが最大ではないと判定した場合、内圧制御部30は、ステップS203に進み、風圧センサ31bRで検出された風圧PbRが最大であるか否かを調べる。
【0040】
そして、ステップS203において、風圧センサ31bRで検出された風圧PbRが最大であると判定した場合、内圧制御部30は、ステップS204に進み、現在車体に作用する風の風向は5degであり、風圧PfはPbRであると推定した後、サブルーチンを抜ける。
【0041】
一方、ステップS203において、風圧センサ31bRで検出された風圧PbRが最大ではないと判定した場合、内圧制御部30は、ステップS205に進み、風圧センサ31cRで検出された風圧PcRが最大であるか否かを調べる。
【0042】
そして、ステップS205において、風圧センサ31cRで検出された風圧PcRが最大であると判定した場合、内圧制御部30は、ステップS206に進み、現在車体に作用する風の風向は10degであり、風圧PfはPcRであると推定した後、サブルーチンを抜ける。
【0043】
一方、ステップS205において、風圧センサ31cRで検出された風圧PcRが最大ではないと判定した場合、内圧制御部30は、ステップS207に進み、風圧センサ31bLで検出された風圧PbLが最大であるか否かを調べる。
【0044】
そして、ステップS207において、風圧センサ31bLで検出された風圧PbLが最大であると判定した場合、内圧制御部30は、ステップS208に進み、現在車体に作用する風の風向は−5degであり、風圧PfはPbLであると推定した後、サブルーチンを抜ける。
【0045】
一方、ステップS207において、風圧センサ31bLで検出された風圧PbLが最大ではないと判定した場合(すなわち、風圧センサ31cLで検出された風圧PcLが最大であると判定した場合)、内圧制御部30は、ステップS209に進み、現在車体に作用する風の風向は−10degであり、風圧PfはPcLであると推定した後、サブルーチンを抜ける。
【0046】
図9のメインルーチンにおいて、ステップS102からステップS103に進むと、内圧制御部30は、車速SPと風向とに基づき、車体前部5に作用する回頭レベルを、予め設定されている回頭レベルマップを参照して推定する。ここで、本実施形態では、例えば、風圧Pfについても考慮してより詳細な回頭レベルが推定される。このため、内圧制御部30には、例えば、
図12に示すように、風向毎に車速SPと風圧Pfとをパラメータとして回頭レベルを推定するためのマップが予め設定されて格納されている。内圧制御部30は、この回頭レベル推定用マップを参照して、車速SP、風圧Pf、及び、風向をパラメータとして回頭レベルを推定する。なお、
図12において、マイナス(−)は右回頭を示している。このように、本実施形態では、回頭モーメントをマップを参照して段階的なレベルで推定しているので演算が容易となる。
【0047】
次いで、ステップS104に進み、内圧制御部30は、推定した回頭レベルに基づき、左右垂直翼4L、4Rに設けられている各伸縮バッグ15a〜15c、16a〜16cの内圧を、例えば、
図13に示す内圧レベルマップを参照して設定する。内圧レベルマップには、回頭レベルに応じて左右垂直翼4L、4Rに設けられている各伸縮バッグ15a〜15c、16a〜16cを伸縮させるための内圧が段階的に設定されている。なお、本実施形態において、内圧制御部30は、例えば、左右垂直翼4L、4Rに設けられている各伸縮バッグ15a〜15c、16a〜16cをそれぞれ3段階の内圧レベルにて段階的に膨出させることが可能となっており、回頭レベルに応じて、各伸縮バッグ15a〜15c、16a〜16cの内圧レベルの組み合わせを設定する。
【0048】
そして、ステップS104からステップS105に進むと、内圧制御部30は、各切換弁駆動部25a〜25c、26a〜26cを通じて、左右垂直翼4L、4Rに設けられている各伸縮バッグ15a〜15c、16a〜16cに対応する切換弁23a〜23c、24a〜24cを制御した後、ルーチンを抜ける。このステップS105で実行する各切換弁23a〜23c、24a〜24cの動作制御では、先ず、内圧センサ33a〜33c、34a〜34cで検出した各伸縮バッグ15a〜15c、16a〜16cの内圧を読み込み、次いで、左右垂直翼4L、4Rの各伸縮バッグ15a〜15c、16a〜16cに設定されている内圧レベルに応じて、各切換弁23a〜23c、24a〜24cを個別に動作させて、各伸縮バッグ15a〜15c、16a〜16cの内圧を調整する。そして、これら各伸縮バッグ15a〜15c、16a〜16cの内圧レベルが所定の組み合わせで調整されることにより、例えば、
図11(a)〜(c)に示すように各種形状のバリエーションにて垂直翼4L(及び、垂直翼4R)を車幅方向に膨出させることが可能となる。
【0049】
例えば、回頭レベルが「3」である場合、
図13に示すように、右垂直翼4Rの内側に配設された各伸縮バッグ16a、16b、16cは、それぞれレベルL3、L2、L1の内圧レベルにて制御される。これにより、右垂直翼4Rの内側の表皮13は、支柱11の前後端部をそれぞれ起点として車幅方向に変形し、先端部が大きく膨出された流線形をなす外面形状を形成する。加えて、右垂直翼4Rの外側に配設された各伸縮バッグ15a、15b、15cは、それぞれレベルL0、L1、L2の内圧レベルにて制御される。これにより、右垂直翼4Rの外側の表皮13は、支柱11の前後端部をそれぞれ起点として車幅方向に変形し、後端側が膨出された流線形をなす外面形状を形成する。そして、このような右垂直翼4Rの変形により、
図3(b)中にハッチングを付して示すように、車体後部2には、回頭ヨーモーメントCYMを相殺するヨーモーメントが発生し、走行安定性が確保される。なお、
図13に示す例では、横風に対して最も効果的に横揚力を発生させることが可能な一方の垂直翼のみ(例えば、回頭レベルが「3」である場合には右垂直翼4Rのみ)を変形させているが、他方の垂直翼についても変形しても良いことは勿論である。
【0050】
このような実施形態によれば、車体後部2にリヤスポイラ4を備えた車両1において、空気圧に依る膨出によって左右垂直翼4L、4Rの左右側面形状を変形可能な伸縮部を備えた横揚力発生部12を設け、この横揚力発生部12でリヤスポイラ4に発生する横揚力により横風に起因する回頭モーメントCYMを相殺することにより、機械的なリンク機構等を必要としない簡素な構造により、空気抵抗を大幅に増加させることなく、横風によって発生する回頭モーメントCYMを抑制して、良好な直進走行性能を得ることができる。この場合において、横揚力発生部12は、支柱11の外周を覆う表皮13と、この表皮13と支柱11の側面との間の空隙部に介装されている複数の外側伸縮バッグ15a〜15c及び複数の内側伸縮バッグ16a〜16cとを有して構成されているため、横揚力発生部12を複数のバリエーションにて任意に変形させることができ、しかも、その変形に際し、横風等に対して理想的な流線形状を無理なく形成することができる。
【0051】
なお、本発明は、以上説明した各実施形態に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であり、それらも本発明の技術的範囲内である。例えば、回頭レベルマップ、及び内圧レベルマップは、各レベルをより細密に設定しても良く、或いは連続的に変化する値であっても良い。更に、本実施形態では、圧力供給源として蓄圧タンクを例示したが、コンプレッサ等の駆動源から空気圧を直接供給するようにしても良い。更に、走行時に発生する風圧を供給するようにしても良い。
【0052】
また、上述の実施形態においては、左右垂直翼4L、4Rの外面側及び内面側に、それぞれ3個の外側伸縮バッグ15a〜15c、及び、内側伸縮バッグ16a〜16cを配設した一例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、左右垂直翼4L、4Rの外面側及び内面側に、それぞれ2個の外側伸縮バッグ及び内側伸縮バッグを配設しても良く、或いは、それぞれ4個以上の外側伸縮バッグ及び内側伸縮バッグを配設してもよいことは勿論である。