JP2006335218A - スポイラ制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車輪の接地状態の正確なモニタリングにより、スポイラ制御の適切を期す。
【解決手段】タイヤ力センサ８によってタイヤに作用する前後力Ｆ_ｘ、横力Ｆ_yおよび上下力Ｆ_zが検出される。摩擦円利用率算出部７１では、これら検出された作用力から、タイヤの摩擦円利用率Ｒが算出される。仰角指示マップ７４では、増加するタイヤの摩擦円利用率に対し、増加するリヤスポイラの目標仰角が対応付けられている。制御量設定部７３では、この仰角指示マップ７４が参照されて、算出された摩擦円利用率Ｒから、リヤスポイラ６の目標仰角θが設定される。この設定された目標仰角θに応じて、スポイラ駆動部７５によりリヤスポイラ６が駆動される。
【選択図】図４

Description

本発明は、車両に搭載されるスポイラを制御するスポイラ制御装置に関する。

従来より、高速走行時の車両の浮き上がりを防ぎ走行を安定化させるために、フロントスポイラの突出量、リヤスポイラの仰角等を調整する装置が知られている。特許文献１に記載された揚力制御装置はそのような装置の一例である。この揚力制御装置では、車両に搭載されたフロントスポイラの突出量、リヤスポイラ(リヤウイング)の仰角が、前後輪の接地荷重の状態に基づいて調整される。具体的には、サスペンション(懸架装置)に加わる横力または上下力が、車輪に作用する横力または上下力とされ、この作用力をもとに車両の接地状態が判断される。例えば、前輪のサスペンションに加わる上下力が小さいときには、前輪の接地荷重が小さいと判断される。この接地荷重を増大させダウンフォースを上昇させるために、フロントスポイラは、その突出量が増加されるよう制御される。
特開平３−５７９号公報

しかしながら、この揚力制御装置では、サスペンションに作用する力を車輪に作用する力とみなすため、車両の接地荷重が正確に検出されているとはいえない。なぜなら、サスペンションに作用する力は車体の姿勢変化に伴い生じる力であるので、この作用力と実際に車輪に作用する力とは値の上で異なり、さらにそのサスペンションの作用力が変化するタイミングは車輪の作用力の変化から遅延しているからである。

本発明の目的は、車輪の接地状態の正確なモニタリングにより、スポイラ制御の適切を期すことである。

かかる課題を解決するために、本発明は、車両に搭載されるスポイラを制御するスポイラ制御装置を提供する。このスポイラ制御装置は、タイヤ力センサと制御量設定部とスポイラ駆動部とを有する。タイヤ力センサによってタイヤに作用する作用力が検出される。この検出された作用力に基づいて、制御量設定部ではスポイラの制御量が設定される。さらにこの設定された制御量に応じて、スポイラ駆動部によりスポイラが駆動される。

本発明においては、利用率算出部を有し、タイヤ力センサと仰角設定部は次の通りとすることが好ましい。タイヤ力センサでは、上記の作用力として前後力、横力および上下力が検出される。利用率算出部では、この検出された前後力、横力および上下力に基づいて、タイヤの摩擦円利用率が算出される。制御量設定部では、増加するタイヤの摩擦円利用率に対し、増加する、スポイラの制御量である目標仰角が対応付けられている第１のマップに基づいて、利用率算出部によって算出された摩擦円利用率から目標仰角が設定される。

この発明において、タイヤ力センサと制御量設定部を次のように構成してもよい。タイヤ力センサにより作用力として上下力が検出される。制御量設定部では、増加するタイヤの上下力に対し、減少する、スポイラの制御量である目標仰角が対応付けられている第２のマップに基づいて、タイヤ力センサによって検出された上下力から目標仰角が設定される。

また、この発明において、タイヤ力センサと制御量設定部を次のように構成することが可能である。タイヤ力センサにより作用力として前後力が検出される。制御量設定部では、増加するタイヤの前後力に対し、減少する、スポイラの制御量である目標仰角が対応付けられている第３のマップに基づいて、タイヤ力センサによって検出された前後力から目標仰角が設定される。

]
この発明において、速度センサと加速度センサと横加速度センサと走行状態判定部とをさらに有し、制御量設定部は次の通りとすることが望ましい。速度センサにより車両の速度が検出され、加速度センサにより車両の前後方向への加速度が検出され、横加速度センサにより車両の横方向への加速度が検出される。走行状態判定部では、検出された車両の速度と、車両の前後方向および横方向への加速度とに基づいて、車両の走行状態が判定される。制御量設定部では、走行状態判定部による判定の結果車両が直進減速する場合には、車両が旋回または加速する場合よりも大きな目標仰角が設定される。

本発明では、タイヤ力センサによって車輪(タイヤ)の作用力が直接的に検出されるので、その値の精度は高い。そのため、この検出値に基づいてスポイラを制御することにより、車両の接地状態に応じた、より好ましい適切な制御を行うことができる。

（第１の実施形態）
図１は第１の実施形態に係るスポイラ制御装置７が搭載された車両の概略構成を説明するための図であり、図２は車輪５に作用する力についての説明図である。

図１に示すように、本車両は四輪駆動車であり、前後左右の四輪すべてが駆動される。エンジン１の動力は、自動変速機２、センターデフ３ａ、フロントデフ３ｂ、リヤデフ３ｃ等を介して、前輪および後輪側の車軸４に伝達される。車軸４へのこの動力の伝達によって、左右前輪５fl，５frおよび左右後輪５rl，５rrに駆動トルクが付加され、各車輪５が駆動される。この四輪駆動車には、加減速時、旋回時等の走行を安定化させるため、車両後部にリヤスポイラ６が設けられている。このリヤスポイラ６は、車両中央を基準として、左側に配置される左リヤスポイラ６ａと右側に配置される右リヤスポイラ６ｂとから構成され、これらはスポイラ制御装置７によって互いに独立して制御される。

車輪５fl，５fr，５rl，５rrの近傍の車軸４内部には、タイヤ力センサ８fl，８fr，８rl，８rrが設けられている。各タイヤ力センサ８によって、タイヤに作用する前後力Ｆ_ｘ、横力Ｆ_y、上下力Ｆ_zが検出される。図２に示すように、前後力Ｆ_xは、車輪５の外周を覆うタイヤの接地面に発生する摩擦力についての、車輪中心面に平行な方向（ｘ軸方向）への分力であり、横力Ｆ_yは、車輪中心面に垂直な方向（ｙ軸方向）への分力である。上下力Ｆ_zは、鉛直方向（ｚ軸方向）に作用する接地荷重である。

タイヤ力センサ８(図１）は、それぞれ、ひずみゲージと、その出力される電気信号を処理して検出信号を生成する信号処理回路とからなる。各車軸４に生じる応力は、対応する各タイヤに作用する力に比例するため、ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸方向のその応力を、車軸４に埋設されたひずみゲージで検出することにより、それぞれ、前後力Ｆ_x、横力Ｆ_y、上下力Ｆ_zが直接的に検出される。例えば、特開平０４−３３１３３６号公報、特開平１０−３１８８６２号公報には、タイヤ力センサ８のより具体的な構成についての記載がある。また、タイヤ力センサ８はハブやハブキャリア等の車輪５を保持する部材に設けてもよい。特開２００３−１０４１３９号公報には、タイヤ力センサ８をハブに設ける点についての記載がある。

車輪５fl，５fr，５rl，５rrのそれぞれに対し、また、車輪速センサ９fl，９fr，９rl，９ffが設けられており、各車輪５の車輪速度ｖが検出される。個々に検出された車輪速度ｖは、車両の速度（車速）を算出するために用いられる。加速度センサ１０ａは車両の前後方向の加速度ａ_xを検出し、この検出値に基づいて、車両が加速または減速を伴う走行をしているか、一定速度での定常走行しているかの走行状態を判定することが可能である。横加速度センサ１０ｂは車両の横方向の加速度ａ_yを検出し、この検出値に基づいて車両が旋回しているか否かの走行状態を判定することが可能である。

図３はリヤスポイラ６の働きを説明するための図であり、図４はスポイラ制御装置７の主要な構成を示すブロック図である。

スポイラ制御装置７は、図３に示すように、左リヤスポイラ６ａ、右リヤスポイラ６ｂの仰角を互いに独立して調整することが可能である。仰角は、車体の前後方向（図上の左右方向）に平行な直線Ｌを基準としたリヤスポイラ６ａ，６ｂのなす角度θである。ここでは、左リヤスポイラ６ａ、右リヤスポイラ６ｂの仰角がそれぞれθ_a、θ_bに調整されている。リヤスポイラ６が起立して（図上反時計回りに回転して）、リヤスポイラ６の仰角が大きくなるほど、リヤスポイラ６ひいては車体に作用する抵抗力としてそれぞれｚ軸、ｘ軸の負の向きに働くダウンフォースαおよび空気抵抗εが大きくなっていく。

これらダウンフォースαおよび空気抵抗εは、直接には車体に作用する力であるが、車輪５に伝達され、それぞれ、上下力Ｆ_z、前後力Ｆ_xに影響を与える。車両が一定の加速度で走行している際、下向きに働くダウンフォースαが大きくなると、上下力Ｆ_zが増大し、ダウンフォースαが小さくなると、上下力Ｆ_zが減少する。また、後ろ向きに働く空気抵抗εが大きくなるに従って、前後力Ｆ_xが増大していく。

スポイラ制御装置７は、図４に示すように、主に、摩擦円利用率算出部７１と走行状態判定部７２と制御量設定部７３とスポイラ駆動部７５とを有しており、各種センサ８〜１０の検出値に基づいて、加速時にリヤスポイラ６の仰角を小さくする制御等を行う。スポイラ制御装置７は、主に、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力インターフェース等を有するマイクロコンピュータを含み、摩擦円利用率算出部７１、走行状態判定部７２および制御量設定部７３は、このマイクロコンピュータで実行されるＲＯＭ上の制御プログラムに対応する。スポイラ駆動部７５は、モータなどを含む周知のアクチュエータである。

制御プログラムを構成する各部７１〜７３の機能の概略は次の通りである。摩擦円利用率算出部７１では、タイヤ力センサ８によって検出された前後力Ｆ_x、横力Ｆ_y、上下力Ｆ_z等のタイヤの作用力に基づいて、タイヤの摩擦円利用率Ｒ（後述）が算出される。走行状態判定部７２では、車輪速センサ９により検出された車輪速ｖ（または、この車輪速ｖから算出された車速、車速センサにより検出された車速）と、加速度センサ１０ａにより検出された加速度ａ_xと、横加速度センサ１０ｂにより検出された横加速度ａ_yに基づいて、車両の走行状態が判定される。制御量設定部７３では、目標仰角θが、車両の走行状態に応じて仰角指示マップ７４から読み出され設定される。このように設定された目標仰角θに応じた制御信号がスポイラ駆動部７５に対して出力され、リヤスポイラ６ａ，６ｂの駆動が制御される。

スポイラ制御装置７の主な特徴は、タイヤ力センサ８で検出された前後力Ｆ_x、横力Ｆ_y、上下力Ｆ_zに基づく適切なスポイラの制御にあり、このスポイラ制御処理について詳述する。図５は、スポイラ制御装置７において、所定の時間間隔で呼び出され実行されるスポイラ制御処理の手順を示すフローチャートである。図６は、スポイラ制御処理のステップ６において参照される、摩擦円利用率Ｒと目標仰角θとの対応関係を示す仰角指示マップ７４である。

ステップ１において、まず、タイヤ力センサ８による車輪５の前後力Ｆ_x、横力Ｆ_yおよび上下力Ｆ_zの検出値が読み込まれる。ステップ２では、次の数式１により、読み込まれた前後力Ｆ_x、横力Ｆ_y、および、上下力Ｆ_zから、左右後輪５rl，５rrについての摩擦円利用率Ｒが算出される。

ここで、μ_pは、車輪５と接地面との間に発生しうる最大の摩擦係数である。この摩擦円利用率Ｒは、摩擦係数μ_pと上下力Ｆ_zとの積である最大摩擦力に対する、前後力Ｆ_xと横力Ｆ_yとの合力である実摩擦力の比率であり、０から１の間の値をとる。つまり、車輪５の摩擦円利用率Ｒは、車輪５が発生することのできる摩擦力すなわち駆動力の余力を示し、摩擦円利用率Ｒが０に近づくほど、この余力が大きいことを意味する。摩擦円利用率Ｒが１に近づくほど、余力は小さい。

ステップ３では、左右後輪５rl，５rrについて、算出された摩擦円利用率の現在値Ｒ_nと、前回の処理にて算出された際の摩擦利用率の値Ｒ_n-1（以下従前値Ｒ_n-1という）とが比較される。左右後輪５rl，５rrについて、現在値Ｒ_nと従前値Ｒ_n-1との差がいずれも所定の判定値Ｒ_thよりも小さければ（ステップ３にてＹｅｓ）、本処理は終了する。その差のいずれかが判定値Ｒ_thよりも大きければ（ステップ３にてＮｏ）、ステップ４〜６での処理により、リヤスポイラ６ａ，６ｂの目標仰角が設定される。

ステップ４において、車輪速センサ９、加速度センサ１０ａおよび横加速度センサ１０ｂによる検出値が読み込まれる。ステップ５では、これら検出値に基づいて、加減速走行しているか旋回走行しているか等の車両の走行状態が判定される。この判定の結果、車両が加速走行または旋回走行している場合には、ステップ６において、図６に示す仰角指示マップ７４中の曲線Ｌ_１が選択的に参照され、左リヤスポイラ６ａと右リヤスポイラ６ｂとの目標仰角がそれぞれ設定される。また、ステップ５での判定の結果、車両が(直進)減速走行している場合には、ステップ６において、曲線Ｌ_２が選択的に参照され、リヤスポイラ６ａ，６ｂの目標仰角が設定される。ステップ７では、設定された目標仰角に応じて、リヤスポイラ６ａ，６ｂが駆動され、本処理は終了する。

参照される仰角指示マップ７４においては、摩擦円利用率Ｒに対して適切な目標仰角θが予め設定されている。曲線Ｌ_１は車両の加速時および旋回時における摩擦円利用率Ｒと目標仰角θとの対応関係を示し、曲線Ｌ_２は減速時における対応関係を示す。減速時（曲線Ｌ_２）には、加速時や旋回時（曲線Ｌ_１）と比較して大きな値の目標仰角θが設定されている。このような設定によって、減速時のリヤスポイラ６の空気抵抗εは加速時や旋回時より大きくなり、さらにこの空気抵抗εにより、減速時の全車輪５の前後力Ｆ_xが小さくなる。その結果、車両の制動距離を短縮することができ、また、ブレーキなどの制動装置への負担を軽減することができる。

この仰角指示マップ７４を作成するための実験またはシミュレーションの内容について、より詳細に説明する。摩擦円利用率Ｒとリヤスポイラ６の目標仰角との対応関係は、任意に変化させる仰角に対し、車両に作用するダウンフォースαおよび空気抵抗εを計測することに基づいて決定することができる。なお、後述する図８，９にそれぞれ示す上下力Ｆ_z、前後力Ｆ_xと、リヤスポイラ６の目標仰角との対応関係についても同様に、リヤスポイラ６の仰角に対するダウンフォースαおよび空気抵抗εの計測に基づき決定することができる。

走行時、車体にｚ軸方向の抵抗力として働くダウンフォースαは、次の数式２により算出される。

ここで、ｍは車両の質量を示し、ｇは重力加速度を示す。ダウンフォースαは、ここに示すように、タイヤ力センサ８によって検出された各車輪５に作用する上下力Ｆ_{fl_z}，Ｆ_{fr_z}，Ｆ_{rl_z}，Ｆ_{rr_z}の総和から、停止時における車両の重量を引いた値である。添え字fl，fr，rl，rrによって、車輪５に作用する作用力を車輪毎に区別している。これに続く添え字ｘ，ｙ，ｚにより、その分力の前後、横および上下方向を区別する。

また、車体にｘ軸方向の抵抗力として働く空気抵抗εは、数式３により算出される。

すなわち、空気抵抗εは、タイヤ力センサ８によって検出された各車輪５に作用する前後力Ｆ_{fl_x}，Ｆ_{fr_x}，Ｆ_{rl_x}，Ｆ_{rr_x}の総和から、車両質量ｍと加速度センサ１０ａによって検出された加速度ａ_xとの積を引いた値として算出される。

このようにして算出されたダウンフォースαおよび空気抵抗εは、走行時の車輪５の作用力をどの程度調整するかを考慮しつつ、作用力の検出値（さらにこれらから算出される摩擦円利用率Ｒ）に対応付けられる。これにより高精度の仰角指示マップ７４が作成され、このような対応マップを用いて目標仰角θを設定することによってスポイラ制御を精度よく適切に行うことが可能となる。

上述のステップ６までの処理によって、実際に、（１）加速走行時、（２）減速走行時および（３）旋回走行時のそれぞれについて目標仰角は表１のように設定される。

表１について補足する。前後力の符号の決め方として、加速時を正とし、減速時を負とする。このため、減速時には、前後力の（正負を含めた）値は減少するものの、その絶対値は増大する。また、横力の符号の決め方として、左旋回時（左方向）を正とし、右旋回時（右方向）を負とする。このため、旋回時の横力は、絶対値は増大するものの、その値は左旋回と右旋回とで異なる。すなわち、左旋回時に値は増大し、右旋回時に値は減少する。

（１）加速時には、すべての車輪５の前後力Ｆ_{fl_x}，Ｆ_{fr_x}，Ｆ_{rl_x}，Ｆ_{rr_x}が大きくなる。左右後輪の上下力Ｆ_{rl_z}，Ｆ_{rr_z}は増大し、左右前輪の上下力Ｆ_{fl_z}，Ｆ_{fr_z}は減少する。これによると、上述した数式１から、左右後輪５rl，５rrの摩擦円利用率Ｒの現在値Ｒ_nが従前値Ｒ_ｎ-1よりも小さくなることが確認できる。さらに図６の仰角指示マップ７４中の加速時の対応を示す曲線Ｌ_１によると、摩擦利用率Ｒがより小さくなる左右後輪５rl，５rrにそれぞれ対応するリヤスポイラ６ａ，６ｂの目標仰角は、より小さな値に設定されることになる。この目標仰角に応じて、リヤスポイラ６ａ，６ｂが駆動される。

加速時の左右前輪５fl，５frの摩擦円利用率Ｒについては、同様に、数式１から現在値Ｒ_nが従前値Ｒ_n-1よりも大きくなることがわかる。リヤスポイラ６ａ，６ｂの仰角を上述のように小さくすると、左右後輪の上下力Ｆ_{rl_z}，Ｆ_{rr_z}はより小さくなり、左右前輪の上下力Ｆ_{fl_z}，Ｆ_{fr_z}はより大きくなる。その結果、左右後輪５rl，５rrの摩擦円利用率Ｒはより大きくなり、左右前輪５fl，５frの摩擦円利用率Ｒはより小さくなる。

これによると、加速時に、リヤスポイラ６ａ，６ｂの仰角を小さくして、前後左右輪の上下力Ｆ_zを変化させることによって、左右前輪５fl，５frの摩擦円利用率Ｒと左右後輪５rl，５rrの摩擦円利用率Ｒとの平衡が維持されることになり、加速時の走行安定性が向上する。

（２）反対に、減速時には、車輪５の前後力Ｆ_{fl_x}，Ｆ_{fr_x}，Ｆ_{rl_x}，Ｆ_{rr_x}が小さくなる（ただし、絶対値は大きくなる）。左右後輪の上下力Ｆ_{rl_z}，Ｆ_{rr_z}は減少し、左右前輪の上下力Ｆ_{fl_z}，Ｆ_{fr_z}は増大する。上述した数式１からは、左右後輪５rl，５rrの摩擦円利用率Ｒの現在値Ｒ_nは従前値Ｒ_n-1よりも大きくなる。図６のマップ中の曲線Ｌ_２によると、摩擦利用率Ｒがより大きくなる左右後輪５rl，５rrに対応するリヤスポイラ６ａ，６ｂの目標仰角は、より大きな値に設定される。

減速時の左右前輪５fl，５frの摩擦円利用率Ｒについては、同様に、数式１から現在値Ｒ_nが従前値Ｒ_n-1よりも小さくなる。リヤスポイラ６ａ，６ｂの仰角を上述のようにして大きくすると、左右後輪の上下力Ｆ_{rl_z}，Ｆ_{rr_z}はより大きくなるとともに、左右前輪の上下力Ｆ_{fl_z}，Ｆ_{fr_z}はより小さくなる。その結果、左右後輪５rl，５rrの摩擦円利用率Ｒはより小さくなり、左右前輪５fl，５frの摩擦円利用率Ｒはより大きくなる。

これらによると、減速時に、リヤスポイラ６ａ，６ｂの仰角を大きくして、前後左右輪の上下力Ｆ_zを変化させることによって、左右前輪５fl，５frの摩擦円利用率Ｒと左右後輪５rl，５rrの摩擦円利用率Ｒとの平衡が維持され、減速時の走行安定性が向上する。

（３）旋回時には、車輪５の横力Ｆ_{fl_y}，Ｆ_{fr_y}，Ｆ_{rl_y}，Ｆ_{rr_y}の絶対値が大きくなる（ただし、正負を含めた値は、左旋回時に増大し、右旋回時に減少する）。また、内輪側の車輪５の上下力Ｆ_zは、外輪側の車輪５の上下力Ｆ_zより小さくなる。上述の数式１から、内輪の摩擦円利用率Ｒは現在値Ｒ_nが従前値Ｒ_n-1よりも大きくなり、外輪の摩擦円利用率Ｒは、現在値Ｒ_nが従前値Ｒ_n-1よりも小さくなる。図６のマップの曲線Ｌ_１によると、摩擦利用率Ｒが大きくなる後内輪に対応する、左リヤスポイラ６ａおよび右リヤスポイラ６ｂのいずれか一方の目標仰角が、より大きな値に設定される。摩擦援用率Ｒが小さくなる後外輪に対応する、他方のリヤスポイラ６の目標仰角が、よりも小さな値に設定される。

旋回時に、上記のように仰角を設定して、リヤスポイラ６ａ，６ｂの駆動を制御すると、外輪の上下力Ｆ_zがより小さくなるとともに、内輪の上下力Ｆ_zがより大きくなる。その結果、外輪の摩擦円利用率Ｒはより大きくなり、内輪の摩擦円利用率Ｒはより小さくなる。

これによると、旋回時に、内輪に対応するリヤスポイラ６の仰角を大きくし、外輪に対応するリヤスポイラ６の仰角を小さくして、前後左右輪の上下力Ｆ_zを変化させることによって、前後左車輪５fl，５rlの摩擦円利用率Ｒと、前後右車輪５fr，５rrの摩擦円利用率Ｒとの平衡が維持され、旋回時の走行安定性が向上する。

本実施形態に係るスポイラ制御装置７によれば、タイヤ力センサ８（図４）によって検出された前後力Ｆ_x、横力Ｆ_yおよび上下力Ｆ_zを用いて算出される摩擦円利用率Ｒと、車輪速センサ９、加速度センサ１０ａおよび横加速度センサ１０ｂによって検出された加減速、旋回といった車両の走行状態とに基づいて、リヤスポイラ６の目標仰角が設定される。このため、車両の多様な接地状態および走行状態に対応して、適切に、リヤスポイラ６を制御することができる。また、タイヤ力センサ８は、タイヤに作用する前後力Ｆ_x、横力Ｆ_yおよび上下力Ｆ_zを直接的に検出しているため、従来のようにサスペンションに働く力を検出して車輪に働く力として用いるよりも、車輪５の接地状態が精度よくまた応答性よく判別される。

これら車輪５の作用力の直接的な検出に基づいて行われるスポイラ制御は、その動作の信頼性が高い。特に、摩擦円利用率が算出され、その値に基づきリヤスポイラ６が制御されるため、車両５が横滑りなどを起こさない範囲で車輪５を駆動させ、走行安定性を確実に保障することができる。

なお、本実施形態のスポイラ制御装置７では、車両後部に設けられたリヤスポイラ６を制御するものとしたが、例えば、車両前部、側部および上部などに取り付けられた複数のスポイラを制御してもよい。またその詳細な構造についても、特開平３−５７９号公報に記載された揚力制御装置が制御するフロントスポイラ等を想定することができる。さらに、スポイラの搭載形態については種々のバリエーションを考えることができる。特に、すべての車輪５のそれぞれに対応してスポイラを設け、上述した制御手法に準じて個々のスポイラを制御する場合、各車輪５の接地性が向上される。

加速度を検出する手法は、加速度センサ１０ａおよび横加速度センサ１０ｂを用いる手法に限定されない。例えば、車輪速センサ９と同様に、車速を検出し、単位時間当たりの車速の変化量を加速度ａ_xとして検出してもよい。また、横加速度センサ１０ｂにはロール運動による誤差成分が含まれやすいから、横加速度センサ１０ｂによる検出値と、予め求めておいた車両のロール特性とに基づいて、車両に実際に生じている横加速度ａ_yを特定してもよい。横加速度センサ１０ｂに代え、車輪５の操舵角を検出する操舵角センサを用いて、旋回状態を判定してもよい。

（第２の実施形態）
第２の実施形態に係るスポイラ制御装置では、第１の実施形態に係るスポイラ制御装置７とは異なり摩擦円利用率Ｒは算出されず、車輪５の上下力Ｆ_zに基づいてリヤスポイラ６の目標仰角が設定される。本スポイラ制御装置には、図１に示す第１の実施形態のスポイラ制御装置７と同様に各種センサ８〜１０が接続され、その他の構成、動作、効果等については、以下の説明を除いてスポイラ制御装置７に準ずる。

図７は、本スポイラ制御装置において、所定の時間間隔で呼び出され実行されるスポイラ制御処理の手順を示すフローチャートである。ステップ１では、タイヤ力センサ８によって検出された上下力Ｆ_zが読み込まれる。ステップ２では、検出された上下力Ｆ_{z_n}（現在値）と、前回の実行で検出された上下力Ｆ_{z_n-1}（従前値）とが比較される。左右後輪５rl，５rrについて、現在値Ｆ_{z_n}と従前値Ｆ_{z_n-1}との差がいずれも所定の判定値Ｆ_thよりも小さければ(ステップ２にてＹｅｓ)、本処理は終了する。その差のいずれかが判定値Ｆ_thよりも大きければ（ステップ２にてＮｏ）、ステップ３〜５での処理によりリヤスポイラ６ａ，６ｂの目標仰角が設定され、ステップ６において、設定された目標仰角に応じたリヤスポイラ６の駆動がスポイラ駆動部に対して指示される。ここでは、特にステップ５でのマップに応じた目標仰角の設定処理がスポイラ制御装置７とは異なり、これについて説明を加える。

図８は、ステップ５において参照される、上下力Ｆ_zとリヤスポイラ６の目標仰角との対応関係を示すマップである。この対応マップにおいても、実験やシミュレーションから、上下力Ｆ_zに対し適切な目標仰角θが設定されている。曲線Ｌ_３は車両の加速時および旋回時における対応関係を示し、曲線Ｌ_４は減速時における対応関係を示している。このマップが参照されて、リヤスポイラ６の目標仰角が設定される。

本実施形態のスポイラ制御装置によると、タイヤ力センサ８によって、より直接的に検出されたタイヤに作用する上下力Ｆ_zに基づいて、リヤスポイラ６の目標仰角が設定される。より簡便な構成によって適切なスポイラ制御を行うことができる。

（第３の実施形態）
第３の実施形態のスポイラ制御装置においては、特に、車輪５の上下力_zに代え、前後力Ｆ_xに基づいて、目標仰角θが設定される。また、車両の走行状態が直線状に一定速度で高速走行しているか否かが判断され、そのような高速走行時である場合に、これに適した仰角となるようにリヤスポイラ６の駆動が制御される。本スポイラ制御装置には、図１のスポイラ制御装置７と同様に各種センサ８〜１０が接続され、図７に示すスポイラ制御処理と同様の制御を行う。その他の構成、動作、効果等については、以下の説明を除きスポイラ制御装置７に準ずる。

図７のスポイラ制御処理のステップ２においては、検出された前後力Ｆ_{x_n}（現在値）と、前回の実行で検出された前後力Ｆ_{x_n-1}（従前値）とが比較される。左右後輪５rl，５rrについての現在値Ｆ_{x_n}と従前値Ｆ_{x_n}との差のいずれかが所定値Ｆ_thよりも大きい場合（ステップ２にてＮｏ）、ステップ４においては、ステップ３での各種センサ８〜１０の検出値等から、加減速中であるか旋回中であるかに加え、車両が直線高速定常走行をしているか否かが判定される。詳細には、各車輪５において、前後力Ｆ_xが所定のしきい値以上でほぼ一定しており、かつ、横力Ｆ_yがほぼ０であるとともに、上下力Ｆ_zが均一に作用し同様の値をとるときに、車両が直線高速定常走行中であると判定される。また、車輪速センサ９により検出される車速が所定のしきい値以上でほぼ一定しており、加速度センサ１０ａによって検出される加速度ａ_xおよび横加速度センサ１０ｂによって検出される横加速度ａ_yがほぼ０であるときに、直線高速定常走行中と判定してもよい。

ステップ４にて車両が直線高速定常走行をしていると判定された場合には、ステップ５で前後力Ｆ_xに応じた目標仰角θが設定され、ステップ６において、設定された目標仰角に応じたリヤスポイラ６の駆動がスポイラ駆動部に対し指示される。

図８は、スポイラ制御処理のステップ５において参照される、前後力Ｆ_xとリヤスポイラ６の目標仰角との対応関係を示すマップである。上述の２つのマップ上の曲線Ｌ_１〜Ｌ_４と同様に、曲線Ｌ５は実験やシミュレーションを通じて特定される。

ここでは、車輪５の前後力Ｆ_xが大きくなるに従い、小さな値の目標仰角が設定される。なぜなら、前後力Ｆ_xが大きいほど、車両に作用する空気抵抗εは大きくなるので、これを抑えるためである。このように直線高速定常走行中、空気抵抗εの上昇が抑制されると、その分の車両の燃費性能の向上を図ることができる。

第１の実施形態のスポイラ制御装置７が適用された車両の説明図 車輪５に作用する力の説明図 リヤスポイラ６の働きについての説明図 スポイラ制御装置７の主な構成を示すブロック図 スポイラ制御処理の手順を示すフローチャート 摩擦円利用率Ｒとリヤスポイラ６の目標仰角θとの対応関係を示すマップ 第２の実施形態のスポイラ制御装置でのスポイラ制御処理の手順を示すフローチャート 上下力Ｆ_zとリヤスポイラ６の目標仰角θとの対応関係を示すマップ 第３の実施形態のスポイラ制御装置の前後力Ｆ_xとリヤスポイラ６の目標仰角θとの対応関係を示すマップ

符号の説明

１ エンジン
２ 自動変速機
３ａ センターデフ
３ｂ フロントデフ
３ｃ リヤデフ
４ 車軸
５fl，fr，rl，rr 車輪
６ リヤスポイラ
６ａ 左リヤスポイラ
６ｂ 右リヤスポイラ
７ スポイラ制御装置
８fl，fr，rl，rr タイヤ力センサ
９fl，fr，rl，rr 車輪速センサ
１０ａ 加速度センサ
１０ｂ 横加速度センサ
７１ 摩擦円利用率算出部
７２ 走行状態判定部
７３ 制御量設定部
７４ 仰角指示マップ
７５ スポイラ駆動部

Claims (5)

1. 車両に搭載されるスポイラを制御するスポイラ制御装置において、
   タイヤに作用する作用力を検出するタイヤ力センサと、
   前記タイヤ力センサによって検出された作用力に基づいて、スポイラの制御量を設定する制御量設定部と、
   前記制御量設定部によって設定された制御量に応じて、スポイラを駆動するスポイラ駆動部とを有することを特徴とするスポイラ制御装置。
2. 前記タイヤ力センサは、前記作用力として前後力、横力および上下力を検出し、
   前記タイヤ力センサによって検出された前後力、横力および上下力に基づいて、前記タイヤの摩擦円利用率を算出する利用率算出部をさらに有し、
   前記制御量設定部は、増加する前記タイヤの摩擦円利用率に対し、増加する、前記スポイラの制御量である目標仰角が対応付けられている第１のマップに基づいて、前記利用率算出部によって算出された前記摩擦円利用率から、前記目標仰角を設定することを特徴とする請求項１に記載されたスポイラ制御装置。
3. 前記タイヤ力センサは、前記作用力として上下力を検出し、
   前記制御量設定部は、増加する前記タイヤの上下力に対し、減少する、前記スポイラの制御量である目標仰角が対応付けられている第２のマップに基づいて、前記タイヤ力センサによって検出された前記上下力から前記目標仰角を設定することを特徴とする請求項１に記載されたスポイラ制御装置。
4. 前記タイヤ力センサは、前記作用力として前後力を検出し、
   前記制御量設定部は、増加する前記タイヤの前後力に対し、減少する、前記スポイラの制御量である目標仰角が対応付けられている第３のマップに基づいて、前記タイヤ力センサによって検出された前記前後力から前記目標仰角を設定することを特徴とする請求項１に記載されたスポイラ制御装置。
5. 前記車両の速度を検出する速度センサと、
   前記車両の前後方向への加速度を検出する加速度センサと、
   前記車両の横方向への加速度を検出する横加速度センサと、
   前記速度センサによって検出された車両の速度と、前記加速度センサによって検出された車両の前後方向への加速度と、前記横加速度センサによって検出された車両の横方向への加速度とに基づいて、前記車両の走行状態を判定する走行状態判定部とをさらに有し、
   前記制御量設定部は、前記走行状態判定部による判定の結果車両が直進減速する場合には、車両が旋回または加速する場合よりも大きな目標仰角を設定することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載されたスポイラ制御装置。

Images