JP2008247146A - 車両用インナーフェンダ - Google Patents

Abstract

【課題】車両用インナーフェンダによって、ホイールハウス内の空気抵抗を低減する。
【解決手段】車両のホイールハウスの内側に設けられたインナーフェンダ１０において、インナーフェンダ１０の表面１１ａに複数のディンプル１５を設けた。車速が増加してホイールハウス内の空気の流速が所定速度に達すると、インナーフェンダ１０の表面１１ａに設けられた複数のディンプル１５によって、インナーフェンダ１０の表面１１ａに近接する境界層の流れが層流から乱流へ遷移し、境界層の剥離位置がより下流へ移動するため、空気抵抗の原因になる低圧の剥離域の圧力が上昇し、空気抵抗が低減する。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両用インナーフェンダの改良に関するものである。

従来、車両の空気抵抗を低減するために、車両用フェンダにより形成されるホイールハウスに設けられた構造として、ホイールハウスの内側にサイドメンバが設けられ、このサイドメンバからタイヤハウス内に空気を放出することでボディサイド部に沿って流れる走行風を整流するもの（例えば、特許文献１参照。）、ホイールハウスの内側後部に、ホイールハウス内の空気を排出する凹入部を設けたもの（例えば、特許文献１参照。）が知られている。
特開２００５−２６３１３２公報 実公平６−４９５００号公報

特許文献１の図１２を以下の図７で説明する。なお、符号は振り直した。
図７は従来の車両のフロントホイルハウス部の構造及びその空気の流れを示す説明図であり、フロントタイヤ１０１が収納されるフロントタイヤハウス部１０２の内側には、前後に延びるサイドメンバ１０３が配置され、このサイドメンバ１０３の前端部に空気取り入れ口が設けられ、サイドメンバ１０３のフロントタイヤハウス部１０２内、即ちタイヤ配設空間１０４に臨む面に複数の空気放出口１０６が複数設けられている。

車両走行中は、サイドメンバ１０３の空気取り入れ口から取り入れられた空気１０７が複数の空気放出口１０６から矢印で示されるようにタイヤ配設空間１０４内に放出され、これによってタイヤ配設空間１０４内の圧力が高くなり、タイヤ配設空間１０４内の空気が車体側方に排出され、車体の側面１０８に沿って流れる走行風１１１がフロントホイルハウス部１０２の部分でタイヤ配設空間１０４に巻き込まれにくくなり、走行風１１１が車体の側面１０８に沿ってスムーズに流れるようになる。

特許文献２の第１図と第３図とを組み合わせたものを以下の図８で説明する。なお、符号は振り直した。
図８は従来の車体下部を説明する斜視図であり、車両の車体１２１の下部には、車輪１２２を覆うホイールハウス１２３の内側に配置されたアンダーパネル１２４が設けられ、このアンダーパネル１２４の縁部１２６の後部にホイールハウス１２３に臨む空気排出用凹入部１２７が形成されている。

凹入部１２７は、ホイールハウス１２３内部の空気をアンダーパネル１２４の下方にスムーズに排出するようにホイールハウス１２３から後方に向かって次第に深さが減少する形状にされている。

図７に示した特許文献１では、サイドメンバ１０３の空気放出口１０６から放出される空気の流れは、タイヤ配設空間１０４内をフロントホイルハウス部１０２の内面とフロントタイヤ１０１との間を周方向に流れる空気の流れとは直交するように流れるため、フロントホイルハウス部１０２内の空気の流れをかえって乱すことになり、フロントホイルハウス部１０２内の空気抵抗を増大させることになる。

特許文献２では、凹入部１２７は、単に、ホイールハウス１２３内部の空気をアンダーパネル１２４の下方に排出するだけであり、ホイールハウス１２３内の空気抵抗低減が可能かどうか明らかではない。

本発明の目的は、車両用インナーフェンダによって、ホイールハウス内の空気抵抗を低減することにある。

請求項１に係る発明は、車両のホイールハウスの内側に設けられたインナーフェンダにおいて、インナーフェンダの表面に複数のディンプルを設けたことを特徴とする。
作用として、車速が増加してホイールハウス内の空気の流速が所定速度に達すると、インナーフェンダの表面に設けられた複数のディンプルによって、インナーフェンダ表面に近接する境界層の流れが層流から乱流へ遷移し、境界層の剥離位置がより下流へ移動するため、空気抵抗の原因になる低圧の剥離域の圧力が上昇し、空気抵抗が低減する。

請求項２に係る発明は、ディンプルを円形又は円形に近い形状とし、このディンプルの半径ｒと深さｄとの比ｄ／ｒを、０．０００５〜０．５とし、且つ、隣り合うディンプルの中心間距離を２〜２０ｍｍとし、更に、ディンプルの外周部をお互いに重ならないようにしたことを特徴とする。
作用として、上記形状、寸法のディンプルによってホイールハウス内での空気抵抗が効果的に低減される。

請求項３に係る発明は、インナーフェンダでは、その表面の３０％以上の面積にディンプルを設けたことを特徴とする。
作用として、ディンプルが設けられる面積を３０％以上にすることで、インナーフェンダのより広い面積で層流が乱流に遷移し、境界層の剥離位置がより下流へ移動して、空気抵抗低減効果がより高まる。

請求項４に係る発明は、インナーフェンダでは、走行風の流れる方向に対して０〜４５°の方向に、深さが０．１〜２．５ｍｍの溝を設けたことを特徴とする。
作用として、インナーフェンダにディンプルに加えて、インナーフェンダの表面に走行風の流れる方向に対して０〜４５°の方向に深さが０．１〜２．５ｍｍの溝を設けることで、ディンプル及び溝によって境界層の剥離位置がより下流へ移動し、低圧の剥離域の圧力が上昇して空気抵抗をより一層低減することが可能になる。

請求項１に係る発明では、インナーフェンダの表面に複数のディンプルを設けたので、所定の車速に達したときに、ディンプルによってホイールハウス内の空気抵抗を低減することができ、燃費を向上させることができるとともに、風切り音の発生を抑制することができる。

請求項２に係る発明では、ディンプルを円形又は円形に近い形状とし、このディンプルの半径ｒと深さｄとの比ｄ／ｒを、０．０００５〜０．５とし、且つ、隣り合うディンプルの中心間距離を２〜２０ｍｍとし、更に、ディンプルの外周部をお互いに重ならないようにしたので、ディンプルの上記形状及び寸法によって、ホイールハウス内での空気抵抗を効果的に低減することができる。

請求項３に係る発明では、インナーフェンダの表面の３０％以上の面積にディンプルを設けたので、ディンプルによる空気抵抗低減効果をより高めることができる。

請求項４に係る発明では、インナーフェンダに、走行風の流れる方向に対して０〜４５°の方向に、深さが０．１〜２．５ｍｍの溝を設けたので、ディンプルと溝とで空気抵抗をより一層低減することができ、空気抵抗が低減される車速範囲を広げることができる。

本発明を実施するための最良の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。
図１は本発明に係るディンプルが設けられたインナーフェンダの斜視図であり、図中の矢印（ＦＲＯＮＴ）はインナーフェンダ１０の前方を表す。

インナーフェンダ１０は、車両のフロントホイールハウスを形成する樹脂製の一部品であり、前輪の上方を覆うインナーフェンダ本体１１と、このインナーフェンダ１１の前部下端から前方に延びてバンパの端部下部を覆う前方延出部１２とからなる一体成形品である。
インナーフェンダ本体１１は、前輪に臨む表面１１ａの面積の３０％以上にディンプル１５が複数形成されている。なお、１１ｂはインナーフェンダ１０の裏面である。

図２（ａ）〜（ｃ）は本発明に係るディンプルを示す説明図である。
（ａ）はインナーフェンダ１０の表面要部を示す正面図であり、複数のディンプル１５が互いに重ならないように形成されていることを示している。隣り合うディンプル１５，１５の縁同士は接していてもよい。
これらのディンプル１５は、型でインナーフェンダ１０を成形する際に形成される。

（ｂ）において、ディンプル１５は、円形であり、その半径をｒ、隣り合うディンプル１５，１５の中心間距離をＬとすると、例えば、半径ｒ＝５ｍｍ、中心間距離Ｌ＝２〜２０ｍｍで、ディンプル１５，１５同士は互いに重ならない。

（ｃ）は（ｂ）のｃ−ｃ線断面図であり、ディンプル１５の最大深さをｄとすると、例えば、最大深さｄ＝０．２５ｍｍである。
インナーフェンダ１０の裏面１１ｂには、インナーフェンダ１０の剛性を高めるためのリブ１１ｃが複数形成されている。リブ１１ｃの高さをｈ、幅をｗとすると、例えば、高さｈ＝０．５〜１５ｍｍ、幅ｗ＝Ｔｘ（１〜１０）ｍｍ（Ｔはインナーフェンダ１０の板厚）である。
（ｂ），（ｃ）において、ディンプル１５の最大深さｄと半径ｒとの比ｄ／ｒは、ｄ／ｒ＝０．０００５〜０．５である。

図３（ａ），（ｂ）は本発明に係るディンプルの作用を示す作用図である。
（ａ）は比較例であり、車両のホイールハウス１３０に設けられたインナーフェンダ１３１にディンプルが形成されていない例を示している。

車両が白抜き矢印Ａで走行中、前輪１３２は白抜き矢印Ｂの方向に回転し、インナーフェンダ１３１と前輪１３２との間を矢印で示すように空気が流れると、インナーフェンダ１３１の表面１３１ａの、特に前輪１３２のほぼ真上の位置から表面１３１ａの後部に沿って乱流が発生し、乱流の範囲はフロアパネル１３３の前部１３３ａまで続いている。

（ｂ）は実施例（本実施形態）であり、車両３０のホイールハウス３１に設けられたインナーフェンダ１０の表面１１ａの、（ａ）の比較例よりも後方の位置から表面１１ａに沿って乱流が発生し、フロアパネル１３３の前部１３３ａまで乱流の範囲は続いている。

（ａ）の比較例に比べて乱流の範囲の幅は狭くなるとともに乱流発生の範囲がより後方に移動するため、乱流発生による低圧域の圧力が増加して回復し、空気抵抗が比較例に対して低減される。
この結果、車両の燃費が向上するとともに、インナーフェンダ１０による風切り音の発生が抑えられる。
上記のディンプル１５の空気抵抗低減効果は、ディンプルが無い場合に対して、車速が４０〜１２０ｋｍ／ｈの範囲で大きくなっている。

図４（ａ），（ｂ）は本発明に係るインナーフェンダの別実施形態を示す説明図である。
（ａ）において、インナーフェンダ２０は、前輪に臨む表面２０ａに、複数のディンプル１５と、これらのディンプル１５を横切るように走行風の流れる方向（即ち、車両前後方向である図の左右方向）に対して角度θ＝０〜４５°の方向に延びる複数の溝２５とが表面１１ａの面積の３０％以上に形成されている。

上記の複数の溝２５も、ディンプル１５と同様に、ホイールハウス内の空気抵抗を低減する役目をし、ディンプル１５と共に形成されることで、ディンプル１５のみの場合よりも広い車速範囲４０〜１４０ｋｍ／ｈで大きな空気抵抗低減効果が得られる。

（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ線断面図であり、ディンプル１５の最大深さはｄであり、溝２５の最大深さをｍｄ、溝２５の幅をｍｗ、隣り合う溝２５，２５の間隔をｍｓとすると、例えば、ｍｄ＝０．１〜２．５ｍｍ、ｍｗ＝３ｍｍ、ｍｓ＝０．５ｍｍである。

図５は本発明に係るディンプル及び溝による空気抵抗低減効果を示す第１グラフであり、縦軸は車両の負荷抵抗低減率（単位は％）、横軸は車速（単位はｋｍ／ｈ）を表す。
負荷抵抗低減率の測定条件は次の通りである。
・車両：２．４Ｌエンジン搭載、前輪駆動、車両重量１４５０ｋｇの箱形乗用自動車
・ディンプル及び溝が設けられた面積：インナーフェンダ本体の表面の９０％
・試験方法：新型自動車試験方法（ＴＲＩＡＳ ２６−１９７５）第８項 負荷設定の８．１惰行法による負荷設定方法に準じ、試験速度を変更した測定方法により求める
・ディンプルの形状、各部寸法：円形、半径ｒ＝５ｍｍ、最大深さｄ＝０．２５ｍｍ、中心間距離Ｌ＝１０ｍｍ

ディンプルが設けられておらず、表面が平坦なインナーフェンダを比較例とし、その負荷抵抗低減率をゼロとすると、実施例１（ディンプルのみが設けられたインナーフェンダ）では、車速が６０ｋｍ／ｈのときに負荷抵抗低減率は−３５％、車速が８０ｋｍ／ｈのときに負荷抵抗低減率は−５０％となる。（なお、負荷抵抗低減率に付けられたマイナス符号は負荷抵抗が低減されていることを意味する。）

また、実施例２（ディンプル及び溝が設けられたインナーフェンダ）では、車速が１２０ｋｍ／ｈのときに負荷抵抗低減率は７０％となる。
このように、実施例１のディンプルのみ、又は実施例２のディンプル及び溝が設けられたインナーフェンダでは、比較例に対して大きな負荷抵抗低減率が得られた。

図６は本発明に係るディンプル及び溝による空気抵抗低減効果を示す第２グラフであり、縦軸は車両の燃費向上比率（単位は％）、横軸は車速（単位はｋｍ／ｈ）を表す。
燃費向上比率の測定条件は次の通りである。
・車両：２．４Ｌエンジン搭載、前輪駆動、車両重量１４５０ｋｇの箱形乗用自動車
・ディンプル及び溝が設けられた面積：インナーフェンダ本体の表面の９０％
・試験方法：新型自動車試験方法（ＴＲＩＡＳ ５−１９７１）の一定速度での燃料消費率測定方法により求める
・ディンプルの形状、各部寸法：円形、半径ｒ＝５ｍｍ、最大深さｄ＝０．２５ｍｍ、中心間距離Ｌ＝１０ｍｍ

ディンプルが設けられず、表面が平坦なインナーフェンダを比較例とし、その燃費向上比率をゼロとすると、実施例１（ディンプルのみが設けられたインナーフェンダ）では、車速が６０ｋｍ／ｈのときに燃費向上比率は０．２％、車速が８０ｋｍ／ｈのときに燃費向上比率は０．３％となる。

また、実施例２（ディンプル及び溝が設けられたインナーフェンダ）では、車速が１２０ｋｍ／ｈのときに燃費向上比率は０．５％となる。
このように、実施例１のディンプルのみ、又は実施例２のディンプル及び溝が設けられたインナーフェンダでは、比較例に対して大きな燃費向上比率が得られた。

以上の図１、図３（ｂ）に説明したように、本発明は第１に、車両３０のホイールハウス３１の内側に設けられたインナーフェンダ１０において、インナーフェンダ１０の表面１１ａに複数のディンプル１５を設けたことを特徴とする。
これにより、所定の車速、例えば４０ｋｍ／ｈに達したときに、ディンプル１５によってホイールハウス３１内の空気抵抗を低減することができ、燃費を向上させることができるとともに、車両の風切り音の発生を抑制することができる。

本発明は第２に、図２に示したように、ディンプル１５を円形又は円形に近い形状とし、このディンプル１５の半径ｒと最大深さｄとの比ｄ／ｒを、０．０００５〜０．５とし、且つ、隣り合うディンプル１５，１５の中心間距離を２〜２０ｍｍとし、更に、ディンプル１５をお互いに重ならないようにしたことを特徴とする。
これにより、ディンプル１５の上記形状及び寸法によって、ホイールハウス３１内での空気抵抗を効果的に低減することができる。

本発明は第３に、インナーフェンダ１０では、その表面１１ａの３０％以上の面積にディンプル１５を設けたことを特徴とする。
これにより、ディンプル１５による空気抵抗低減効果をより高めることができる。

本発明は第４に、図４に示したように、インナーフェンダ２０では、走行風の流れる方向に対して０〜４５°の方向に、深さｍｄが０．１〜２．５ｍｍの溝２５を設けたことを特徴とする。
これにより、ディンプル１５と溝２５とで空気抵抗をより一層低減することができ、空気抵抗が低減される車速範囲を広げることができる。

尚、本実施形態では、図２（ａ）に示したように、ディンプル１５の形状を円形としたが、これに限らず、ディンプルの形状を、菱形、六角形、八角形、他の多角形、車両前後方向に長い楕円形としてもよい。

本発明のインナーフェンダは、高速走行可能な車両に好適である。

本発明に係るディンプルが設けられたインナーフェンダの斜視図である。 本発明に係るディンプルを示す説明図である。 本発明に係るディンプルの作用を示す作用図である。 本発明に係るインナーフェンダの別実施形態を示す説明図である。 本発明に係るディンプル及び溝による空気抵抗低減効果を示す第１グラフである。 本発明に係るディンプル及び溝による空気抵抗低減効果を示す第２グラフである。 従来の車両のフロントホイルハウス部の構造及びその空気の流れを示す説明図である。 従来の車体下部を説明する斜視図である。

符号の説明

１０…インナーフェンダ、１１ａ…表面、１５…ディンプル、２０…インナーフェンダ、２５…溝、３０…車両、３１…ホイールハウス、ｄ…ディンプルの深さ（最大深さ）、Ｌ…ディンプルの中心間距離、ｍｄ…溝の深さ（最大深さ）、ｒ…ディンプルの半径。

Claims (4)

1. 車両のホイールハウスの内側に設けられたインナーフェンダにおいて、
   前記インナーフェンダの表面に複数のディンプルが設けられていることを特徴とする車両用インナーフェンダ。
2. 前記ディンプルは円形又は円形に近い形状であり、このディンプルの半径ｒと深さｄとの比ｄ／ｒが、０．０００５〜０．５であり、且つ、隣り合う前記ディンプルの中心間距離が２〜２０ｍｍであり、更に、前記ディンプルの外周部がお互いに重ならないことを特徴とする請求項１記載の車両用インナーフェンダ。
3. 前記インナーフェンダでは、その表面の３０％以上の面積に前記ディンプルが設けられていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の車両用インナーフェンダ。
4. 前記インナーフェンダでは、走行風の流れる方向に対して０〜４５°の方向に、深さが０．１〜２．５ｍｍの溝が設けられていることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項記載の車両用インナーフェンダ。

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