(57)【要約】【課題】積雪等や車両周辺の気流変化の影響を受けずに適正な揚力等を信頼性高く発生させることができる車両用空力装置を提供する。【解決手段】前面及び後面に送風口１１，１２が形成されて車両１のルーフ上に取り付けられるケース１３と、このケース１３内に格納されて車両走行時に送風口１１，１２を通って流れるケース１３内の気流によって例えば揚力を発生させることが可能な翼１５と、送風口１１を開閉可能なケース蓋１７と、翼１５の迎え角又は／及び面積を制御する制御手段２０を備えた構成とする。【選択図】図２
2009286243.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
前面及び後面に送風口が形成されて車両のルーフ上に取り付けられるケースと、このケース内に格納されて車両走行時に前記送風口を通って流れる前記ケース内の気流によって揚力又はダウンフォースを発生させることが可能な翼と、前記送風口を開閉可能なケース蓋とを備えたことを特徴とする車両用空力装置。
【請求項２】
前記ケース内における前記翼の前方に気流を整流する気流整流板を備えたことを特徴とする請求項１に記載の車両用空力装置。
【請求項３】
前記ケース蓋を駆動する駆動手段と、
この駆動手段を介して前記ケース蓋の開閉を制御する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、燃費悪化につながる車両状態であって揚力によって打ち消すことが可能な車両状態になったことを必要条件として、前記ケース蓋を開状態とすることを特徴とする請求項１又は２に記載の車両用空力装置。
【請求項４】
前記翼の迎え角又は／及び面積が可変であり、
前記制御手段は、前記気流の流速が予め設定された所定速度になるまでは、前記流速が前記所定速度になったときに前記車両状態を打ち消す揚力が発生するように前記翼の迎え角又は／及び面積を制御し、前記流速が所定速度を超えると、それ以上揚力が増加しないよう、前記翼の迎え角又は／及び面積を前記流速に応じて減少させることを特徴とする請求項３に記載の車両用空力装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両のルーフ上に設置される翼からなる車両用空力装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の環境対策として、車両の燃費向上を図る必要がある。この燃費向上対策の１つとして、走行時などに車両に発生する気流と翼を利用することにより、車体の軽量化、安定化などを図り、燃費向上を実現する手段が考案されている。なお、翼を車両の例えば側面や下面に取り付けることは、車両寸法の規制や空きスペース等の問題から実用上困難であるため、車両のルーフ上に翼を取り付けた構成が提案されている。
例えば特許文献１では、大型輸送車両のルーフに、可変翼を取り付け、発生する揚力を利用し、タイヤと接地面との摩擦を減らすことにより、燃費を向上させている。また特許文献２では、箱形荷台のルーフに複数枚の可変翼をつけ、走行風を利用し、車両姿勢の安定化を図っている。また特許文献３では、ルーフ上に、スライド可能な可動翼２枚が取り付けられ、車両走行状態を検出し、翼の前後位置や迎え角を制御することで、車両走行時の安定化を図っている。
【０００３】
【特許文献１】実開平７−４２６７号公報
【特許文献２】特開２００７−２５３７６１号公報
【特許文献３】特開２００６−１６８６３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、上述した特許文献に見られるような先行技術においては、車両ルーフ上に翼を保護しないで設置しているため、積雪、氷着、ごみが付着した場合には、適正な空力効果を発生できない恐れがある。
またルーフ上では、車両周辺の気流変化を直接受けるため、効果的な車両制御を行うには、翼を頻繁に動作させ、きめ細かい制御が必要となる。例えば、突風時では、気流が激しく短時間に変化する。また、自車が他車の後方を走行、他車の追い越し、他車の通過時などでは、他車による気流の引き渦などの気流の乱れが自車両周辺に発生している。このような状態でも、翼をある一定の状態にしておくことは、一定のダウンフォース・揚力が得られず、逆に、車両状態を悪化させる。そのため、気流の変化に対応できるように、翼を頻繁に動作させて迎え角を変える必要があるが、このように頻繁に翼を動作させることに相当のエネルギーが必要になり、逆に、燃費悪化の懸念がある。一方で、揚力を発生させての車両の軽量化では、必要以上の揚力を発生させると、車両状態の安定性を欠くため、燃費向上に効果的ではない。
そこで本発明は、積雪等や車両周辺の気流変化の影響を受けずに適正な揚力又はダウンフォースを信頼性高く発生させることができる車両用空力装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本願の車両用空力装置は、前面及び後面に送風口が形成されて車両のルーフ上に取り付けられるケースと、このケース内に格納されて車両走行時に前記送風口を通って流れる前記ケース内の気流によって揚力又はダウンフォースを発生させることが可能な翼と、前記送風口を開閉可能なケース蓋とを備えたことを特徴とする。
本願の車両用空力装置では、車両走行中にケース蓋を開状態とすることで、ケースの前面の送風口よりケース内に流入した気流と翼により例えば揚力を発生させ、気流はケース後面の送風口から抜ける。この空力装置によれば、例えば燃費悪化につながる車両状態であって揚力によって打ち消すことができる車両状態（例えば、搭乗者や積載物により車両重量が増えた状態）になった場合に、ケース蓋を開状態として翼により揚力を発生させれば、車両を安定的で最適な状態（車両に積載物なしと同じ状態）に戻し、燃費悪化を防止できる。そして、翼はケース内に格納されて設けられているため、天候や、外部の気流の変化の影響が回避され、適正な揚力又はダウンフォースを信頼性高く安定して発生させることができる。
また、翼をケース内に格納する構成であるため、車外にむき出しに設置する場合に比べて、翼の強度を高く確保する必要がなくなり、翼の軽量化が図れる利点もある。
また、ケース蓋を開閉することで、揚力等発生の実施・未実施を確実に制御できるため、不必要に揚力等を発生させることなく、必要なときのみ的確に揚力等を発生させることができる。
【０００６】
次に、本願の車両用空力装置の好ましい態様は、前記ケース内における前記翼の前方に気流を整流する気流整流板を備えたことを特徴とする。
この態様であると、翼に対して、適正な揚力等を発生させるのに効果的な気流をあてることができ、この点からも揚力等の適正化、信頼性向上が実現できる。
また、本願の車両用空力装置の別の好ましい態様は、前記ケース蓋を駆動する駆動手段と、この駆動手段を介して前記ケース蓋の開閉を制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、車両が前記車両状態になったこと（例えば、車両積載重量が規定値以上になったこと）を必要条件として、前記ケース蓋を開状態とすることを特徴とする。
この態様であると、ケース蓋の開閉が自動制御され、前記車両状態を打ち消すための揚力発生の実施・不実施の操作（例えば、車両運転者による操作）が不要となる。
【０００７】
また、本願の車両用空力装置の別の好ましい態様は、前記翼の迎え角又は／及び面積が可変であり、前記制御手段は、前記気流の流速が予め設定された所定速度になるまでは、前記流速が前記所定速度になったときに前記車両状態を打ち消す揚力が発生するように前記翼の迎え角又は／及び面積を制御し、前記流速が所定速度を超えると、それ以上揚力が増加しないよう、前記翼の迎え角又は／及び面積を前記流速に応じて減少させることを特徴とする。
この態様であると、制御手段の制御によって、前記車両状態を打ち消す揚力を所定速度において的確に発生させることができるとともに、前記車両状態を打ち消す揚力を超える揚力が発生しないので、必要以上に揚力を発生させ車両が軽くなりすぎて不安定になる不具合を確実に回避できる。
【発明の効果】
【０００８】
本願の車両用空力装置によれば、例えば燃費悪化につながる車両状態であって揚力によって打ち消すことができる車両状態（例えば搭乗者や積載物により車両重量が増えた状態）になった場合に、ケース蓋を開状態として翼により揚力を発生させれば、車両を安定的で最適な状態（車両に積載物なしと同じ状態）に戻し、燃費悪化を防止できる。そして、翼はケース内に格納されて設けられているため、天候や、外部の気流の変化の影響が回避され、適正な揚力等を信頼性高く安定して発生させることができる。
また、翼をケース内に格納する構成であるため、車外にむき出しに設置する場合に比べて、翼の強度を高く確保する必要がなくなり、翼の軽量化が図れる利点もある。
また、ケース蓋を開閉することで、揚力等発生の実施・未実施を確実に制御できるため、不必要に揚力等を発生させることなく、必要なときのみ的確に揚力等を発生させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態の各例を図面に基づいて説明する。
（第１形態例）
まず第１形態例を説明する。本例は、本発明を小型乗用車に適用した場合の例である。図１は、本例のシステム全体の構成を示すブロック図である。図２は、後述する空力装置１０の本体（後述する制御手段２０を除いた主に機械部分）を示す側面図である。図３（ａ），（ｂ）は、後述する翼１５とその駆動手段１６を示す図であり、図３（ａ）は側面図、図３（ｂ）は斜視図である。図３（ｃ）は翼１５の大きさを示す図である。図４は、車両に空力装置１０を取り付けた状態を示す図であり、図４（ａ）は側面図、図４（ｂ）は前面図である。なお、図２や図４（ａ）において、左方は車両の前進方向であり、右方は車両の後退方向である。
【００１０】
図１等において、符号１は車両であり、符号１０は車両１に取り付けられた空力装置である。車両１は小型車を想定しており、ルーフ面積１．３ｍ（横幅）×１．８ｍ（縦幅）を想定している。
空力装置１０は、前面及び後面に送風口１１，１２がそれぞれ形成されて車両１のルーフ上に取り付けられるケース１３と、このケース１３内に格納されてこのケース１３内の気流によって少なくとも揚力を発生させることが可能な翼１５と、この翼１５を揺動させる駆動手段１６と、ケース１３の前面側の送風口１１を開閉可能なケース蓋１７と、ケース１３内における翼１５の上流（ケース蓋１７よりも後流）に設けられて気流を整流する気流整流板１８（図２に示す）と、ケース１３内に設けられた風速センサ１９と、翼１５やケース蓋１７の動作を制御する制御手段２０とを備える。そして、制御手段２０には、車両１の車速センサ２、及びサスペンション状態出力手段３からの信号が入力される構成となっている。なお制御手段２０は、必ずしもケース１３内に設けられる必要はなく、ケース１３の外部に取り付けられる構成でもよい。
なお空力装置１０は、ケース１３ごと、車両１に対して装置の脱着が可能な構造とし、必要な場合のみ使用するようにすることが望ましい。
【００１１】
ケース１３は、例えば図４に示すように高さが２０ｃｍ、幅が１３０ｃｍ、長さが１８０ｃｍの中空箱型のものであり、長手方向を走行方向として車両１のルーフ上に固定される部材である。このケース１３の前面側と後面側は開口しており、前面側の開口が送風口１１を構成し、後面側の開口が送風口１２を構成している。このケース１３は、翼１５などを積雪等や車両周辺の気流変化の影響から保護するためのものであるため、少なくとも上面と幅方向両側の側面が壁体で閉じられた構造であればよい。即ち、ケース１３の下面は、取付状態において車両１のルーフで閉じられるため、開口していてもよいし、開口していなくてもよい。また、送風口１１，１２は、ケース１３の幅方向と上下方向の全体に渡る大きさである必要はなく、ケース１３の断面積（２０ｃｍ×１３０ｃｍ）よりも小さなものでもよい。また、ゴミなどの侵入を防ぐための網又はフィルタが、送風口１１，１２を覆うように設けられていてもよい。なお本例の場合、図２に示すように、ケース１３の前端面（送風口１１）は、車両の前進方向に向かって下方に傾斜している。いいかえると、ケース１３の前端面下縁側は、その前端面上縁側に比べて前方に突出している。
【００１２】
ケース蓋１７は、送風口１１を覆うことが可能な部材であり、送風口１１を閉じた閉状態（図２の左下に示す）と、送風口１１を開放した開状態（図２の左上に示す）とに変位可能となっている。このケース蓋１７は、その下端部がケース１３の前端面下縁部に例えば蝶番によって取り付けられることによって、送風口１１を閉じる閉状態から図２の左下に矢印で示すように後側下方に揺動して開状態に動作することが可能となっている。この場合、開状態においては、ケース蓋１７はケース１３の底面上に倒れた状態となる。また、閉状態においてケース蓋１７は、送風口１１を塞いだ状態となり、ケース１３の前端面に沿って前方に向かって下り傾斜した状態となる。
そして図示省略しているが、ケース１３には、制御手段２０の制御に従ってケース蓋１７を駆動する蓋駆動手段が設けられている。なお、この蓋駆動手段は、制御手段２０の指令に従ってケース蓋１７を前記閉状態と開状態とに変位させることができるものであれば、どのようなものでもよい。例えば、ケース蓋１７の揺動中心と同芯上に設けられてケース蓋１７に固定された従動歯車と、この従動歯車に噛み合って回転する駆動歯車と、この駆動歯車に出力軸が連結されて駆動歯車を回転させるモータとよりなるものが、一例として考えられる。
【００１３】
翼１５は、例えば図３（ｃ）に示すように、厚さが約５ｃｍ、幅が１２０ｃｍ、長さが８６ｃｍの板状のものであり、幅方向を車両幅方向（車両の走行方向に直角な水平方向）としてケース１３内の比較的後部に配置されている。この翼１５は、図２に示すように、車両幅方向の軸１５ａによって、前端部においてケース１３に対して取り付けられ、その後端部が上下動するように軸１５ａを中心として揺動可能となっている。なお図３（ｃ）では、翼１５の形状を簡略化して単なる板状として図示しているが、実際には図２等に示すように、翼理論に従って揚力を発生させるのに好ましい断面形状とされている。
駆動手段１６は、詳細の図示は省略しているが、例えばモータと、このモータの回転を上下運動に変換して翼１５の後部に伝えて翼１５を揺動させる機構（例えば、ラック＆ピニオン機構、或いはリンク機構）とよりなる。なお図２等では、この駆動手段１６として、上述したように翼１５の後部を上下動させるものを想定して図示している。しかし駆動手段１６は、制御手段２０の指令に従って翼１５を各種角度に揺動させることができるものであれば、どのようなものでもよい。例えば駆動手段１６は、軸１５ａと同芯上に設けられて翼１５に固定された従動歯車と、この従動歯車に噛み合って回転する駆動歯車と、この駆動歯車に出力軸が連結されて駆動歯車を回転させるモータとよりなるものであってもよい。
但し本例の場合、翼１５の揺動角度（即ち迎え角）が制御手段２０によって制御可能な構成となっている。好ましくは、翼１５又は駆動手段１６を構成する前記モータ等の位置や角度を検出するセンサを備え、このセンサの出力に基づいて制御手段２０によって翼１５の動作がフィードバック制御され、翼１５の揺動角度が所望の値に変更可能な構成となっていることが望ましい。
【００１４】
気流整流板１８は、ケース１３内における、送風口１１やケース蓋１７よりも後流側（車両後退方向）で、翼１５よりも上流側（車両前進方向）の位置に固定された複数の板状部材よりなる。この気流整流板１８は、車両の走行によって生じるケース１３内の気流を整流すべく、車両のルーフやケース１３の上壁等に略平行に配置され、上下に所定間隔をあけて複数（図２では２個）設けられている。
風速センサ１９は、翼１５に向かうケース１３内の気流の速度を検出するためのセンサである。風速センサ１９は、例えば図２に示すように、気流整流板１８よりも下流で翼１５よりも上流の位置に配置され、ケース１３の上壁の内面に取り付けられており、周囲を流れる気流の速度に応じた信号を制御手段２０に出力する。
【００１５】
制御手段２０は、予め設定された処理手順（図５のフローチャートによって後述する）に従って、ケース蓋１７を駆動する前記蓋駆動手段や翼１５の駆動手段１６を制御可能なもの（例えば、マイクロコンピュータからなるもの）である。なお、前述した蓋駆動手段や駆動手段１６や制御手段２０で必要な電力は、例えばケース１３内に設けた電池などの内部電源から供給する構成でもよいが、車両と空力装置１０の間に接続したケーブルを介して車両のバッテリーから供給する構成としてもよい。
【００１６】
車速センサ２は、車両１の走行速度に応じた信号を出力するセンサである。サスペンション状態出力手段３は、少なくとも車両１のサスペンションに加わる静的負荷（車両１の搭乗者や積載物を含めた重量）の大きさ、或いはこの静的負荷の大きさの変化が判定できる信号を出力する手段である。これらセンサ類２，３は、制御手段２０と図示省略した信号線で接続され、これらセンサ類２，３の出力信号が制御手段２０に入力される構成となっている。
【００１７】
次に、翼１５によって発生する揚力Ｌ等について説明する。この揚力Ｌ（ｋｇｆ）は、数１の式によって算出できる。数１の式において、ＣＬ（α）は揚力係数、ｐは空気密度、Ｖは流速（ｍ／Ｓ）、Ｓは翼１５の面積（ｍ２）である。なお、空気密度ｐは１．２５（ｋｇ／ｍ３）としている。また、ＣＬ（α）は、迎え角αが１１度で１．２となる翼を想定している。翼１５の面積は、翼１５が図３（ｃ）に示した大きさであるとして算出する。また、流速Ｖは車速（車両１の走行速度）と同じとみなすことができる。
図６は、上記算出方法によって算出された翼１５の揚力と、流速との関係を示す図である。流速が９５ｋｍ／ｈで約１００ｋｇｆの揚力が得られることが分かる。
【００１８】
【数１】
2009286243.tif 000003
【００１９】
そして揚力係数ＣＬ（α）は、数１の式を変形して得られる数２の式によって、必要な揚力Ｌから逆算することができる。また迎え角αは、翼の特性に従って、揚力係数ＣＬ（α）から求めることができる。
図８（ｂ）は、翼１５によって１００ｋｇｆの一定揚力を得るための揚力係数ＣＬ（α）と流速Ｖとの関係を示す図である。また図８（ａ）は、翼１５によって１００ｋｇｆの一定揚力を得るための迎え角αと流速Ｖとの関係を示す図である。なお、数２の式から計算される迎え角αと流速Ｖとの関係は、実際には非線形なものであるが、ほぼ線形と見なすことができる。このため、図８（ａ）に示すように、数２の式から計算される迎え角αと流速Ｖとの関係を直線で近似して線形化して得られる式（数３）によって、一定揚力を得るための迎え角αを容易に求めることができる。なお、数３の式において、符号ＭとＮは定数を表す。翼１５によって１００ｋｇｆの一定揚力を得る場合、図８（ａ）の近似結果では、Ｍ＝０．１７４２となり、Ｎ＝２６．５となる。
【００２０】
【数２】
2009286243.tif 000004
【００２１】
【数３】
2009286243.tif 000005
【００２２】
次に、翼１５の迎え角αの制御について説明する。制御手段２０の制御では、人や荷物が載っていない状態での車両１の重さが最適重量であるとして、車両１に規定の積載量を超える人や荷物が載っていた場合、その人や荷物の分の重量（車両積載重量）に相当する揚力を予め設定された所定速度（この場合、９５ｋｍ／ｈ）において発生させる。但し、流速が所定速度を超えてもこの車両積載重量を超える揚力は発生させない。それ以上に揚力を発生させると、車両が軽くなりすぎて不安定になる恐れがあるためである。なお、流速が所定速度より小さい範囲では、迎え角αを所定速度の値に維持して、できる限り揚力を発生させる。
【００２３】
例えば、車両積載重量が１００ｋｇの場合、流速が９５ｋｍ／ｈで揚力Ｌが１００ｋｇｆとなる迎え角αを求める。この場合、この迎え角αは例えば１１度（１１°）となる。そして図７（ｂ）に示すように、流速がゼロ〜所定速度（９５ｋｍ／ｈ）の範囲では、翼１５の迎え角αがこの１１度に維持されるように駆動手段１６を制御する。また図７（ｂ）に示すように、流速が所定速度（９５ｋｍ／ｈ）を超える範囲では、揚力Ｌが１００ｋｇｆに維持されるように、数３の式に基づいて計算される流速に応じた迎え角αになるように駆動手段１６を制御する。このような制御の結果、得られる揚力Ｌは、流速に応じて図７（ａ）に示すように変化することになる。
【００２４】
次に、図５に示したフローチャートにより、制御手段２０の制御処理の一例を説明する。
制御手段２０は、車両１のエンジン（電気自動車等の場合には、エンジンの代わりになるモータ）が始動すると制御処理を開始し、まずステップＳ１で、サスペンション状態出力手段３の最新の出力を読み取り、車両１の車両積載重量の最新値を取得する。次いでステップＳ２に進み、取得した車両積載重量が規定値を超えているか否か判定し、車両積載重量が規定値を超えていればステップＳ３に進み、車両積載重量が規定値を超えていなければステップＳ６に進む。
【００２５】
そしてステップＳ３では、前述した蓋駆動手段を制御してケース蓋１７を開状態とする。ステップＳ３を経ると、ステップＳ４に進み、風速センサ１９の最新の出力を読み取り、翼１５前の流速Ｖの値を取得する。ステップＳ４を経ると、ステップＳ５に進み、ステップＳ４で取得した流速Ｖの値と、ステップＳ１で取得したから車両積載重量の値から、既述した方法で翼１５の迎え角α（車両積載重量の低下分を打ち消す揚力Ｌを発生させるもの）を算出し、この迎え角αになるように駆動手段１６を制御する。
一方、ステップＳ６に進むと、前述した蓋駆動手段を制御してケース蓋１７を閉状態とする。また、ステップＳ６やステップＳ５を経ると、ステップＳ７に進む。ステップＳ７では、車両１のエンジンが停止したか否か判定し、停止していない場合にはステップＳ１に戻り、停止した場合には制御処理を終了する。なお図示省略しているが、ステップＳ７の判定が肯定的になったとき、その時点でケース蓋１７が開状態になっている場合には、制御手段２０は、ケース蓋１７を閉状態に戻す制御を行った後に、制御処理を終了する。
【００２６】
以上説明した空力装置１０では、走行中にケース蓋１７を開状態とすることで、ケース１３の前面の送風口１１よりケース１３内に流入した気流と翼１５により揚力を発生させ、気流はケース１３後面の送風口１２から抜ける。この空力装置１０によれば、車両状態が燃費悪化につながる状態（この場合、搭乗者や積載物により車両重量が増えた状態）になった場合に、既述した制御手段２０の制御によってケース蓋１７を開状態として翼１５により揚力を発生させて、車両を安定的で最適な状態（車両に積載物なしと同じ状態）に戻すことで、燃費悪化を防止できる。そして、翼１５はケース１３内に格納されて設けられているため、天候や、外部の気流の変化の影響が回避され、適正な揚力を信頼性高く安定して発生させることができる。特に本例の場合、翼１５の前方（気流の上流側）に気流整流板１８が設けられてケース１３には気流の高い整流作用を持たせてあるため、翼１５に対して、適正な揚力を発生させるのに効果的な気流をあてることができ、この点からも揚力の適正化、信頼性向上が実現できる。また、翼１５をケース１３内に格納する構成であるため、車外にむき出しに設置する場合に比べて、翼１５の強度を高く確保する必要がなくなり、翼１５の軽量化が図れる利点もある。
【００２７】
また、ケース蓋１７を開閉することで、揚力発生の実施・未実施を確実に制御できるため、不必要に揚力を発生させることなく、必要なときのみ的確に揚力を発生させることができる。また本例の場合、ケース１３の前端面が車両１のフロントウインドウの傾斜に連続するように傾斜しており（図４（ａ）参照）、この傾斜に沿って閉状態のケース蓋１７が配置される。このため、ケース蓋１７が閉状態のとき（即ち、空力装置１０を使わないとき）、車両走行中の気流がケース蓋１７上を滑らかに流れ、ケース蓋１７の部分で気流が乱れることが防止される。したがって、ケース蓋１７やケース１３が空力的に車両１の走行時の抵抗になってしまう弊害を回避できる。
【００２８】
また制御手段２０は、燃費悪化につながる車両状態になった場合に、流速が予め設定された所定速度（例えば９５ｋｍ／ｈ）になるまでは、その車両状態を打ち消す揚力（車両積載重量に相当する揚力）をその所定速度において発生させるように翼１５の迎え角を制御し、流速が所定速度を超えると、それ以上揚力が増加しないよう翼１５の迎え角を流速に応じて減少させる制御を実行し、前記車両状態を打ち消す揚力を超える揚力は発生させない。これにより、制御手段２０の制御によって、前記車両状態を打ち消す揚力を所定速度において的確に発生させることができるとともに、必要以上に揚力を発生させ車両が軽くなりすぎて不安定になる不具合を確実に回避できる。
【００２９】
（第２形態例）
次に第２形態例を説明する。本例は、本発明をバスなどの大型車両に適用した場合の例である。
図９は、大型車両に本例の空力装置を取り付けた状態を示す図であり、図９（ａ）は側面図、図９（ｂ）は前面図である。なお、図９（ａ）において、左方は車両の前進方向であり、右方は車両の後退方向である。
図９において、符号３１は大型車両であり、符号４０は車両３１に取り付けられた空力装置である。車両３１はバスを想定しており、全長７ｍ、横幅２．４ｍ、高さ３ｍを想定している。なお、空力装置４０の構成要素には、第１形態例の空力装置１０と同じ符号を使用し、説明を省略する。
【００３０】
この場合、空力装置４０は、車両３１のルーフの前後に合計２個取り付けられる。この空力装置４０は、第１形態例の空力装置１０と同じ構成のものであり、ケース１３や翼１５等の大きさだけが空力装置１０と異なる。但し、２個の空力装置４０にはそれぞれ別個に制御手段２０を設けるようにしてもいが、これらの制御手段２０は一つに統合することができ、以下では一つの制御手段２０で２個の空力装置４０を制御する例を説明する。
ここで、空力装置４０のケース１３の大きさは、例えば図９に示すように高さが０．６ｍ、幅が２．３ｍ、長さが３ｍである。また、この空力装置４０の翼１５の大きさは、２個の空力装置４０で、流速が９０ｋｍ／ｈのとき約１０００ｋｇｆ（大型車両３１の車両積載重量相当）の揚力が発生できる大きさとなっている。図１０は、空力装置４０で発生する揚力と、流速との関係を示す図である。
【００３１】
次に、空力装置４０の翼１５の迎え角αの制御について説明する。本例の制御でも、人や荷物が載っていない状態での大型車両３１の重さが最適重量であるとして、大型車両３１に規定の積載量を超える人や荷物が載っていた場合、その人や荷物の分の重量（車両積載重量）に相当する揚力を予め設定された所定速度（この場合、９０ｋｍ／ｈ）において発生させる。但し、流速が所定速度を超えてもこの車両積載重量を超える揚力は発生させない。それ以上に揚力を発生させると、車両３１が軽くなりすぎて不安定になる恐れがあるためである。なお、流速が所定速度より小さい範囲では、迎え角αを所定速度の値に維持して、できる限り揚力を発生させる。
例えば、車両積載重量が１０００ｋｇの場合、流速が９０ｋｍ／ｈで揚力Ｌが１０００ｋｇｆとなる迎え角αを求める。この場合、この迎え角αは例えば１１度（°）となる。そして図１１（ｂ）に示すように、流速がゼロ〜所定速度（９０ｋｍ／ｈ）の範囲では、翼１５の迎え角αがこの１１度に維持されるように各空力装置４０の駆動手段１６を制御する。また図１１（ｂ）に示すように、流速が所定速度（９０ｋｍ／ｈ）を超える範囲では、揚力Ｌが１０００ｋｇｆに維持されるように、数３の式に基づいて計算される流速に応じた迎え角αになるように各空力装置４０の駆動手段１６を制御する。このような制御の結果、得られる揚力Ｌは、流速に応じて図１１（ａ）に示すように変化することになる。
【００３２】
なお、本例の制御手段２０も、上述したように車両積載重量をできる限り打ち消す揚力Ｌを発生させるべく翼１５の迎え角αを制御するが、この空力装置４０の制御手段２０の処理手順は、第１形態例（図５）と同じでよい。
以上説明した空力装置４０によれば、大型車両３１に対して、第１形態例と同様の効果が得られる。
【００３３】
なお、本発明は上述した形態例に限られず、各種の変形や応用があり得る。
例えば、前述の形態例では、翼の面積が一定である場合を説明したが、例えば翼を幅方向に伸縮可能なものとして、翼の面積を可変とし、揚力調整のために制御手段が翼の面積を必要に応じて変化させる制御を行う構成としてもよい。なお、この翼の面積の制御は、翼の迎え角の制御の代わりに行ってもよいし、翼の迎え角の制御と併せて行ってもよい。なお図１２は、翼の迎え角と面積を可変とし、翼の面積の制御と翼の迎え角の制御を併せて行う場合のシステム構成を示す図である。
また、前述の形態例では、揚力を発生させる場合を例示した。しかし、例えば既述した特許文献に記載されているものと同様に、本発明の空力装置の翼によって、車両走行状態に応じて車両の安定化等に有益なダウンフォースを適宜発生させることもできる。
また、前述の形態例では、流速センサ１９を設けて流速を直接計測したが、車速センサ２から得られる車速の値に基づいて気流の流速の値を得る態様でもよい。
また、本発明のケース蓋は、人力によって駆動する態様もあり得る。但し前述の形態例であると、ケース蓋の開閉が制御手段２０によって自動制御されるから、前記車両状態を打ち消すための揚力等発生の実施・不実施の操作（例えば、車両運転者による操作）が不要となる。
また本発明は、ケース蓋をケースの後面側の送風口に対しても設ける態様でもよい。この態様であると、不使用時に両方の送風口を閉じてケース内に雨や雪やゴミが確実に入らないようにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】システムの構成を説明するブロック図である。
【図２】空力装置の本体を示す側面図である。
【図３】（ａ）は翼とその駆動手段を示す側面図、（ｂ）は同斜視図、（ｃ）は翼の大きさを示す図である。
【図４】車両に空力装置を取り付けた状態を示し、（ａ）は側面図、（ｂ）は前面図である。
【図５】制御手段の制御処理を示すフローチャートである。
【図６】迎え角一定の場合の翼の揚力と流速との関係を示す図である。
【図７】（ａ）は流速と制御目標の揚力の関係、（ｂ）は流速と制御目標の迎え角の関係を示す図である。
【図８】翼の制御を説明する図であって、（ａ）は一定揚力を発生させるための流速と迎え角の関係、（ｂ）は一定揚力を発生させるための流速と揚力係数の関係を示す図である。
【図９】車両に空力装置（第２形態例）を取り付けた状態を示し、（ａ）は側面図、（ｂ）は前面図である。
【図１０】迎え角一定の場合の翼（第２形態例）の揚力と流速との関係を示す図である。
【図１１】翼（第２形態例）の制御を説明する図であって、（ａ）は流速と制御目標の揚力の関係、（ｂ）は流速と制御目標の迎え角の関係を示す図である。
【図１２】システムの構成（他の形態例）を説明するブロック図である。
【符号の説明】
【００３５】
１１，３１  車両
１０，４０  空力装置
１１，１２  送風口
１３  ケース
１５  翼
１６  駆動手段
１７  ケース蓋
１８  気流整流板
１９  風速センサ
２０  制御手段
【図１】
2009286243.tif 000006
【図２】
2009286243.tif 000007
【図３】
2009286243.tif 000008
【図４】
2009286243.tif 000009
【図５】
2009286243.tif 000010
【図６】
2009286243.tif 000011
【図７】
2009286243.tif 000012
【図８】
2009286243.tif 000013
【図９】
2009286243.tif 000014
【図１０】
2009286243.tif 000015
【図１１】
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【図１２】
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