(57)【要約】【課題】自動車の走行時に空気抵抗がなく、ブレーキング時のみ大きな空気抵抗と大きなトラクションを同時に満足する性能をもつ自動車用可動式抵抗板、制動アシストシステム及び制動アシスト方法を提供すること。【解決手段】本発明によると、自動車の車体表面の一部と略同形状の上面を有し、車体表面の一部に対し鉛直方向に所定の間隔をあけて配置され、鉛直方向に対して角度を変更可能な自動車用可動式抵抗板が提供される。また、自動車の車体表面の一部と略同形状の上面を有し、車体表面の一部に対し鉛直方向に所定の間隔をあけて配置され、鉛直方向に対して角度を変更可能な抵抗板と、抵抗板を車体表面の一部に対し鉛直方向に所定の間隔をあけて配置するフレームと、を有する自動車用制動アシストシステムであって、自動車のブレーキが作動したときに抵抗板の角度を変更することを特徴とする自動車用制動アシストシステムが提供される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動車の車体表面の一部と略同形状の上面を有し、前記車体表面の一部に対し鉛直方向に所定の間隔をあけて配置され、
鉛直方向に対して角度を変更可能な自動車用可動式抵抗板。
【請求項２】
前記車体表面が前記自動車のトランク部分であることを特徴とする請求項１に記載の自動車用可動式抵抗板。
【請求項３】
自動車の車体表面の一部と略同形状の上面を有し、前記車体表面の一部に対し鉛直方向に所定の間隔をあけて配置され、鉛直方向に対して角度を変更可能な抵抗板と、
前記抵抗板を前記車体表面の一部に対し鉛直方向に所定の間隔をあけて配置するフレームと、を有する自動車用制動アシストシステムであって、
前記自動車のブレーキが作動したときに前記抵抗板の前記角度を変更することを特徴とする自動車用制動アシストシステム。
【請求項４】
自動車の車体表面の一部を構成し、鉛直方向に対して角度を変更可能な抵抗板を有する自動車用制動アシストシステムであって、
前記自動車のブレーキが作動したときに前記抵抗板の前記角度を変更することを特徴とする自動車用制動アシストシステム。
【請求項５】
前記車体表面が前記自動車のトランク部分であることを特徴とする請求項３又は４に記載の自動車用制動アシストシステム。
【請求項６】
前記自動車のブレーキが作動したときに前記抵抗板の前記角度を鉛直方向に対して略３０°に変更することを特徴とする請求項３乃至５の何れか一に記載の自動車用制動アシストシステム。
【請求項７】
前記抵抗板の前記角度を変更する駆動部
前記駆動部を制御する駆動回路と、
を有することを特徴とする請求項３乃至６の何れか一に記載の自動車用制動アシストシステム。
【請求項８】
前記抵抗板は、前記抵抗板の空気抵抗が最小となるように前記自動車の振動にあわせた位置となるように制御されることを特徴とする請求項３乃至７の何れか一に記載の自動車用制動アシストシステム。
【請求項９】
前記抵抗板の裏面に停止表示を設置することを特徴とする請求項３乃至８の何れか一に記載の自動車用制動アシストシステム。
【請求項１０】
自動車の車体表面の一部と略同形状の上面を有し、前記車体表面の一部に対し鉛直方向に所定の間隔をあけて配置され、鉛直方向に対して角度を変更可能な抵抗板を用いて、前記自動車のブレーキが作動したときに前記抵抗板の前記角度を変更することにより、前記自動車の制動を補助することを特徴とする自動車の制動アシスト方法。
【請求項１１】
自動車の車体表面の一部を構成し、鉛直方向に対して角度を変更可能な抵抗板を用いて、前記自動車のブレーキが作動したときに前記抵抗板の前記角度を変更することにより、前記自動車の制動を補助することを特徴とする自動車の制動アシスト方法。
【請求項１２】
前記自動車のブレーキが作動したときに前記抵抗板の前記角度を鉛直方向に対して略３０°に変更することを特徴とする請求項１０又は１１に記載の自動車の制動アシスト方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車のブレーキング性能の向上を図り、省エネルギーで安全性を高める技術及び自動車のコーナリング性能を高め、コーナリング時の安全性を高める技術に関する。特に、効率の良い自動車用可動式抵抗板および制動アシストシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来ブレーキ性能を高めるためには、エネルギー損失を承知で車体後部のトラクションを向上させる方法が一般的であった。従来の翼形トラクション装置においては、自動車のブレーキング時に、ほとんどの荷重がフロントタイヤへ移動し、ブレーキに寄与する抵抗のほとんどがフロントタイヤにかかる。
【０００３】
レース用車両においては、翼形状体を天地反対に取り付け、地側に揚力を発生させることによりダウンフォース荷重を発生させ、リアタイヤの摩擦係数の向上を積極的に図り、制動距離の短縮及びトラクション性能の向上を実現している。しかし、このような翼形トラクション装置は、自動車走行時のエネルギー損失を生じる。また、従来のトラクション装置は翼形状をしており、揚力を逆に使うことでトラクションを生み出す仕組みであり、エアーブレーキには利用されていない。
【０００４】
このような大きなリアウイングは大きな空気抵抗を生じ、特に走行速度が高速になればなるほど大きな空気抵抗となる。具体的にはスピードの二乗に比例してこの空気抵抗が増大する。近年の環境に対する自動車への要求からは、エネルギーの損失が大きくなる大きなリアウイングを安全性の向上のために採用することは難しく、走行性能を重視するレースにしか適応できない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−２０３３０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の翼形トラクション装置と異なり、自動車の走行時に空気抵抗がなく、ブレーキング時のみ大きな空気抵抗と大きなトラクションを同時に満足する性能をもつ自動車用可動式抵抗板、制動アシストシステム及び制動アシスト方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一実施形態によると、自動車の車体表面の一部と略同形状の上面を有し、前記車体表面の一部に対し鉛直方向に所定の間隔をあけて配置され、鉛直方向に対して角度を変更可能な自動車用可動式抵抗板が提供される。
【０００８】
自動車用可動式抵抗板は、前記車体表面が前記自動車のトランク部分であってもよい。
【０００９】
また、本発明の一実施形態によると、自動車の車体表面の一部と略同形状の上面を有し、前記車体表面の一部に対し鉛直方向に所定の間隔をあけて配置され、鉛直方向に対して角度を変更可能な抵抗板と、前記抵抗板を前記車体表面の一部に対し鉛直方向に所定の間隔をあけて配置するフレームと、を有する自動車用制動アシストシステムであって、前記自動車のブレーキが作動したときに前記抵抗板の前記角度を変更することを特徴とする自動車用制動アシストシステムが提供される。
【００１０】
また、本発明の一実施形態によると、自動車の車体表面の一部を構成し、鉛直方向に対して角度を変更可能な抵抗板を有する自動車用制動アシストシステムであって、前記自動車のブレーキが作動したときに前記抵抗板の前記角度を変更することを特徴とする自動車用制動アシストシステムが提供される。
【００１１】
自動車用制動アシストシステムは、前記車体表面が前記自動車のトランク部分であってもよい。
【００１２】
自動車用制動アシストシステムは、前記自動車のブレーキが作動したときに前記抵抗板の前記角度を鉛直方向に対して略３０°に変更してもよい。
【００１３】
自動車用制動アシストシステムは、前記抵抗板の前記角度を変更する駆動部と、前記駆動部を制御する駆動回路と、を有してもよい。
【００１４】
自動車用制動アシストシステムは、前記抵抗板は、前記抵抗板の空気抵抗が最小となるように前記自動車の振動にあわせた位置となるように制御されてもよい。
【００１５】
自動車用制動アシストシステムは、前記抵抗板の裏面に停止表示を設置してもよい。
【００１６】
また、本発明の一実施形態によると、自動車の車体表面の一部と略同形状の上面を有し、前記車体表面の一部に対し鉛直方向に所定の間隔をあけて配置され、鉛直方向に対して角度を変更可能な抵抗板を用いて、前記自動車のブレーキが作動したときに前記抵抗板の前記角度を変更することにより、前記自動車の制動を補助することを特徴とする自動車の制動アシスト方法が提供される。
【００１７】
また、本発明の一実施形態によると、自動車の車体表面の一部を構成し、鉛直方向に対して角度を変更可能な抵抗板を用いて、前記自動車のブレーキが作動したときに前記抵抗板の前記角度を変更することにより、前記自動車の制動を補助することを特徴とする自動車の制動アシスト方法が提供される。
【００１８】
制動アシスト方法において、前記自動車のブレーキが作動したときに前記抵抗板の前記角度を鉛直方向に対して略３０°に変更してもよい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明よれば、自動車の走行時に空気抵抗がなく、ブレーキング時のみ大きな空気抵抗と大きなトラクションを同時に満足する性能をもつ自動車用可動式抵抗板、制動アシストシステム及び制動アシスト方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】一実施形態に係る本発明の可動式抵抗板１００を有するリアウイングスポイラ型の制動アシストシステム１を装着した自動車の車体１０の模式図。
【図２】一実施形態に係る本発明の制動アシストシステム１を示す図。
【図３】一実施形態に係る本発明の３Ｄスキャナ５００を用いたトランクリッドの形状計測を示す模式図である。
【図４】一実施形態に係る本発明の駆動部１１０を示す図。
【図５】走行中の車体１０の振動にあわせた可動式抵抗板１００の制御を示す模式図。
【図６】一実施形態に係る本発明の可動式抵抗板１００の角度に対するブレーキ力及びトラクション力のシミュレーション結果。
【図７】一実施形態に係る本発明の可動式抵抗板２００を有する格納式リアスポイラ型の制動アシストシステム２を装着した自動車２０の模式図。
【図８】一実施形態に係る本発明の可動式抵抗板２００の裏面に設置した停止表示２１０の模式図。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、図面を参照して本発明に係る可動式抵抗板および制動アシストシステムについて説明する。但し、本発明の可動式抵抗板および制動アシストシステムは多くの異なる態様で実施することが可能であり、以下に示す実施の形態及び実施例の記載内容に限定して解釈されるものではない。なお、本実施の形態及び実施例で参照する図面において、同一部分又は同様な機能を有する部分には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
【００２２】
（実施形態１）
先に述べたように、従来の翼形状体では通常走行時に、大きな空気抵抗を生じる。そこで、自動車の通常走行時に空気抵抗を限りなくゼロに近づけるべく、動作の安定性、安全性、機動性についての課題を含め、風洞実験と三次元計測技術で最も効率の良い可動式抵抗板の形状を検討した。
【００２３】
図１は、本実施形態の本発明に係る可動式抵抗板１００を有するリアウイングスポイラ型の制動アシストシステム１を装着した自動車の車体１０の模式図である。可動式抵抗板１００は、車体１０の一部の形状に合わせたオフセット形状に基づいて作製し、通常走行時には可動式抵抗板１００は、車体１０のトランクリッドにほぼ平行に配置する。
【００２４】
図２は、制動アシストシステム１を示す図である。制動アシストシステム１は、可動式抵抗板１００、駆動部１１０、駆動回路１３０及び本体フレーム１５０を有する。制動アシストシステム１は、可動式抵抗板１００の動作制御を行うことにより、自動車の安定走行をアシストする。
【００２５】
可動式抵抗板１００は、角度を変更したときに生じる風圧に十分対応できる強度を有するものを用いる。また、可動式抵抗板１００には、強度を維持しながら軽量な材料で形成することが好ましい。可動式抵抗板１００の材料としては、例えば、カーボン繊維、繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）、チタン、ウレタン等を用いることができる。
【００２６】
図３に示すように、可動式抵抗板１００は３Ｄスキャナ５００を用いて車体１０のトランクリッドの測定面３０の形状を計測し、自動車のトランクリッドの一部の形状に合わせたオフセット形状を基本に、空気の流れに合わせた形に修正した形状に作成する。また、可動式抵抗板１００は、強度を維持できる範囲で可能な限り薄く作成する。車体左右方向にわたる可動式抵抗板１００の縁は、空気抵抗を減らすためには、尖った形状が望ましいが、安全性を確保するために曲面にすることが好ましい。また、可動式抵抗板１００は、自動車の車体１０の形状に合わせたオフセット形状を基本に、空気の流れに合わせた形に修正した形状であるため、通常走行時には、可動式抵抗板１００に起因する空気抵抗はほとんど生じない。
【００２７】
可動式抵抗板１００は、自動車車体検査の基準を満たす範囲内で、可能な限り車体前後方向に対する幅１００ａを広くすることが好ましい。幅１００ａを広く取ることにより、可動式抵抗板１００は、最大のブレーキング性能と最大のトラクションを得ることができる。
【００２８】
可動式抵抗板１００は、先に述べたようにオフセット形状を基本とし、動作の安定性、安全性、機動性の観点から、風洞実験やシミュレーションにより最も効率の良い幅１００ａに調整することで可動式抵抗板の形状を決定することができる。
【００２９】
制動アシストシステム１は、駆動回路１３０により制御され、駆動部１１０により可動式抵抗板１００の角度を変更する。図４は、駆動部１１０の詳細を示す図である。駆動部１１０は、駆動モータ１１１、回転リンク１１３、動力連接軸１１５及び回転板１１７を有する。
【００３０】
駆動モータ１１１には、可動式抵抗板１００の角度を変更したときに生じる風圧に十分対応できるトルクを得られる電気モータを用いる。また、回転リンク１１３、動力連接軸１１５、回転板１１７及び本体フレーム１５０には、可動式抵抗板１００及び制動アシストシステム１全体への想定される風圧に対する動作耐久性を有するものを用いる。本体フレーム１５０には、可動式抵抗板１００と同様の材料を用いてもよい。
【００３１】
駆動回路１３０は、コンピュータ回路、リレーシーケンス回路等により形成され、自動車のブレーキ動作と連動して、最適な空気抵抗と後輪の接地圧力を高めるために、可動式抵抗板１００の最適な姿勢変更駆動を制御する。
【００３２】
駆動モータ１１１は駆動回路１３０からの制御信号に応じて回転し、その回転は、回転リンク１１３を通して動力連接軸１１５の上下運動に変換され、回転板１１７を車体の前方向へ回転させる。また、駆動モータ１１１を逆回転させることで、車体の前方向へ回転した回転板１１７を元の位置に格納することができる。この動作により、図１に示したように、回転板１１７に取り付けられた可動式抵抗板１００を所望の角度に変更することが可能となる。
【００３３】
また、可動式抵抗板１００は車体１のトランクリッドにほぼ平行になるように配置する。このとき、可動式抵抗板１００は、空気抵抗が増大しない範囲で車体１から所定の間隔をあけて配置する。この間隔は、風洞実験やシミュレーションにより決定することができる。また、図５に示すように、走行中の車体１０の振動にあわせた位置となるように、制動アシストシステム１による制御または自由動作とすることにより、空気抵抗を最小限にすることもできる。
【００３４】
ここで、ブレーキ動作に最適な空気抵抗を得ることができる可動式抵抗板１００の角度を考える。ブレーキ動作時の自動車の安定性、安全性、機動性を考慮すると、最大のブレーキング性能と最大のトラクションを得ることができる角度に可動式抵抗板１００を姿勢変更することが望まれる。
【００３５】
可動式抵抗板１００を、図１に示したように角度を変更した時のブレーキ力及びトラクション力のシミュレーションを行った。可動式抵抗板１００を１０１の位置に変更することにより、可動式抵抗板１００は、空気による抵抗（分力Ｆ１）によるブレーキ力を生じ、同時にトラクション力（分力Ｆ２）を生じる。
【００３６】
図６は、可動式抵抗板１００の角度に対するブレーキ力及びトラクション力のシミュレーション結果であり、横軸に走行速度、縦軸に空気による荷重（風圧）を示す。ここで、図６に示す角度は、図１に示す角度θに対応し、車体１０の垂直方向に対する可動式抵抗板１００の角度である。
【００３７】
図６に示すように、可動式抵抗板１００を垂直方向から１０°傾けた時においては、ブレーキ力は最大となるが、トラクション力は最小となり、最大のブレーキング性能と最大のトラクションを得る条件は満たさない。一方、可動式抵抗板１００を垂直方向から４５°傾けた時は、ブレーキ力とトラクション力は近い値となり、ともに中程度となる。可動式抵抗板１００を垂直方向から３０°傾けた時のグラフに注目すると、ブレーキ力は垂直方向から１０°傾けた時のグラフに近い値を示し、且つ、トラクション力は垂直方向から４５°傾けた時の値に相当する。この結果から、可動式抵抗板１００を垂直方向から３０°傾けた時に最大のブレーキング性能と最大のトラクションを得られることがわかる。
【００３８】
この結果から、ブレーキ動作時の最も効率の良い可動式抵抗板１００の角度は、垂直方向から３０°程度であることが分かるが、この角度は車体１の形状によって多少の調整をして垂直方向から３０°付近に角度調整することが必要である。最適な角度は、風洞実験やシミュレーションにより決定することができる。
【００３９】
本実施形態に係る可動式抵抗板１００は、車体形状に合わせたオフセット形状であるため、通常走行時には、可動式抵抗板１００に起因する空気抵抗は生じず、ブレーキ動作時に垂直方向から３０°傾けることにより、最大のブレーキング性能と最大のトラクションを得ることができる。これにより、本実施形態に係る制動アシストシステム１は、走行時のエネルギー損失が少なく、ブレーキ動作時の自動車の高い安定性、安全性、機動性を提供することができるという優れた効果を奏する。
【００４０】
（実施形態２）
実施形態１においては、リアウイングスポイラ型の可動式抵抗板を有する制動アシストシステムについて説明したが、本実施形態においては、格納式リアスポイラ型の可動式抵抗板２００を有する制動アシストシステム２について説明する。図７は、本実施形態の本発明に係る可動式抵抗板２００を有する制動アシストシステム２を装着した自動車の車体２０の模式図である。可動式抵抗板２００は、自動車の車体２０の形状に合わせた形状で、通常走行時には可動式抵抗板２００は、車体２０のトランクリッドに沿って格納される。
【００４１】
制動アシストシステム２は、図示しない駆動部及び駆動回路２３０を有する。制動アシストシステム２は、可動式抵抗板２００の動作制御を行うことにより、自動車の安定走行をアシストする。
【００４２】
可動式抵抗板２００は、角度を変更したときに生じる風圧に十分対応できる強度を有するものを用いる。また、可動式抵抗板２００は、強度を維持しながら軽量な材料で形成することが好ましい。可動式抵抗板２００の材料としては、例えば、カーボン繊維、繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）、チタン、ウレタン等を用いることができる。
【００４３】
図３で説明したように、可動式抵抗板２００は３Ｄスキャナ５００を用いて車体２０のトランクリッドの測定面３０の形状を計測し、自動車のトランクリッドの一部の形状に合わせたオフセット形状で作成する。また、可動式抵抗板２００は、強度を維持できる範囲で可能な限り薄く作成する。可動式抵抗板２００は、自動車の車体２０の形状に合わせたオフセット形状であるため、通常走行時には、可動式抵抗板２００に起因する空気抵抗は生じない。
【００４４】
可動式抵抗板２００は、自動車車体検査の基準を満たす範囲内で、可能な限り車体前後方向に対する幅を広くすることが好ましい。車体前後方向に対する幅を広く取ることにより、可動式抵抗板２００は、最大のブレーキング性能と最大のトラクションを得ることができる。
【００４５】
可動式抵抗板２００は、先に述べたようにオフセット形状を基本とし、動作の安定性、安全性、機動性の観点から、風洞実験やシミュレーションにより最も効率の良い幅に調整することで可動式抵抗板の形状を決定することができる。
【００４６】
制動アシストシステム２は、駆動回路２３０により制御され、駆動部により可動式抵抗板２００の角度を変更する。駆動部は、駆動モータを有し、モータの回転により可動式抵抗板２００を所望の角度に変更することが可能となる。駆動モータには、可動式抵抗板２００の角度を変更したときに生じる風圧に十分対応できるトルクを得られる電気モータを用い、可動式抵抗板２００及び制動アシストシステム２全体への想定される風圧に対する動作耐久性を有するものを用いる。
【００４７】
駆動回路２３０は、コンピュータ回路、リレーシーケンス回路等により形成され、自動車のブレーキ動作と連動して、最適な空気抵抗と後輪の接地圧力を高めるために、可動式抵抗板２００の最適な姿勢変更駆動を制御する。
【００４８】
図７に示したように、可動式抵抗板２００を２０１の位置に変更することにより、空気による抵抗（分力Ｆ１）によるブレーキ力を生じ、同時にトラクション力（分力Ｆ２）を生じる。
【００４９】
ここで、ブレーキ動作に最適な空気抵抗を得ることができる可動式抵抗板２００の角度は、ブレーキ動作時の自動車の安定性、安全性、機動性を考慮すると、最大のブレーキング性能と最大のトラクションを得ることができる角度である。実施形態１で説明したように、可動式抵抗板２００を垂直方向から３０°傾けた時に最大のブレーキング性能と最大のトラクションが得られる。
【００５０】
この結果から、ブレーキ動作時の最も効率の良い可動式抵抗板２００の角度は、垂直方向から３０°程度であることが分かるが、この角度は車体２の形状によって多少の調整をして垂直方向から３０°付近に角度調整することが必要である。最適な角度は、風洞実験やシミュレーションにより決定することができる。
【００５１】
また、図８に示すように、可動式抵抗板２００の裏面に反射板等による大きな停止表示２１０を設置することにより、ブレーキ動作に可動式抵抗板２００が姿勢変更すると、後続車両への注意喚起として利用することもできる。
【００５２】
また、本実施形態においては、可動式抵抗板２００を車体２０のトランクリッドのオフセット形状として説明したが、可動式抵抗板２００は車体２０の天井部分のオフセット形状として、天井部分に設置するようにしてもよい。可動式抵抗板２００は、なるべく抵抗の少ない形状にすることにより、車体２０の表面の取り付け可能な部分であれば、どこに取り付けても良い。
【００５３】
本実施形態に係る可動式抵抗板２００は、車体形状に合わせたオフセット形状を基本に空気の流れにあわせた形状に修正した形状であるため、通常走行時には、可動式抵抗板２００に起因する空気抵抗は生ず、ブレーキ動作時に垂直方向から３０°傾けることにより、最大のブレーキング性能と最大のトラクションを得ることができる。これにより、本実施形態に係る制動アシストシステム２は、走行時のエネルギー損失が少なく、ブレーキ動作時の自動車の高い安定性、安全性、機動性を提供することができるという優れた効果を奏する。
【実施例】
【００５４】
実施形態１で説明したリアウイングスポイラ型の可動式抵抗板を装着した自動車を用いて、１周が４．８ｋｍのサーキット場にて走行実験を行った。走行実験は、可動式抵抗板を装着した自動車において、可動式抵抗板を動作させた場合と動作させなかった場合について、それぞれのタイムを計測した。
【００５５】
その結果、抵抗板を動作させない場合と動作させての場合では、１．５秒以上のタイムの差が認められた。平均速度１２０ｋｍ／ｈであるとして、１．５秒は約４９ｍに相当し、抵抗板の使用のみで１周で約４９ｍの差が生じた。
【００５６】
これは、ブレーキ性能、トラクション性能の向上およびトップスピードの向上により、走行時の全体的なエネルギー損失が抑制されたことにより、結果として全体的な性能が向上し、タイム短縮につながったものと推察される。
【符号の説明】
【００５７】
１    実施形態１に係る制動アシストシステム
２    実施形態２に係る制動アシストシステム
１０    車体
２０    車体
３０    トランクリッドの測定面
１００    実施形態１に係る可動式抵抗板
１００ａ  可動式抵抗板の幅
１０１    ブレーキング時の可動式抵抗板の位置
１１０    駆動部
１１１    駆動モータ
１１３    回転リンク
１１５    動力連接軸
１１７    回転板
１３０    駆動回路
１５０    本体フレーム
２００    実施形態１に係る可動式抵抗板
２０１    ブレーキング時の可動式抵抗板の位置
２１０    停止表示
２３０    駆動回路
５００    ３Ｄスキャナ
【図１】
2011079487.tif 000003
【図５】
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【図６】
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【図７】
2011079487.tif 000006
【図８】
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【図２】
2011079487.tif 000008
【図３】
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【図４】
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