JP2012081862A

JP2012081862A - 空力制御装置

Info

Publication number: JP2012081862A
Application number: JP2010229702A
Authority: JP
Inventors: Yukihide Kimura; 雪秀木村
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2010-10-12
Filing date: 2010-10-12
Publication date: 2012-04-26

Abstract

【課題】低流速時であっても高応答性を有し、高作用力を得られ、移動体を安定させることができる空力制御装置を提供する。
【解決手段】移動体３０Ａの空力制御装置１０Ａであって、移動体３０Ａの周囲の空気の圧力よりも高い圧力になるように、空気を圧縮する圧縮部１と、移動体３０Ａ表面に設けられ、圧縮された空気１１を移動体３０Ａの外側へ噴出する噴出部２と、噴出部２から噴出された空気の流れを、噴出部２下流において、所定の方向に偏らせて拡大流れを促す拡大流れ促進部３と、を有する空力制御装置１０Ａ。
【選択図】図１

Description

本発明は、空力制御装置に関する。

従来、車両全体の外観形状を大きく変化させることなく、車体のリアウインドウ部近傍に発生する空気流の剥離現象を制御し、車体の空気抵抗を低減することを目的とした自動車の空気抵抗低減装置として、例えば、特許文献１には、車両のルーフ後端領域に複数の凸状バンプを設けた空気抵抗低減装置が開示されている。

特開２００４−３４５５６２号公報

しかし、特許文献１の空気抵抗低減装置は、受動的であるため、低流速時には応答性や発生力が小さい等の課題があった。また、車両のルーフにバンプを設けると、横風に対する安定性の面で課題があった。

そこで、本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、低流速時であっても高応答性を有し、高作用力を得られ、移動体を安定させることができる空力制御装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明は、移動体の空力制御装置であって、移動体の周囲の空気の圧力よりも高い圧力になるように、空気を圧縮する圧縮手段と、移動体表面に設けられ、圧縮された空気を移動体の外側へ噴出する噴出手段と、噴出手段から噴出された空気の流れを、噴出手段下流において、所定の方向に偏らせて拡大流れを促す拡大流れ促進手段と、を備えること、を特徴とする。

上記空力制御装置においては、圧縮手段により移動体の周囲の空気の圧力よりも高い圧力になるように空気を圧縮し、圧縮された空気を噴出手段から噴出する。噴出手段から噴出された空気は、拡大流れ促進手段によって所定の方向に偏らせられ、拡大流れが促される。このように、能動的に圧縮空気を噴出し、移動体の周りの空気に運動エネルギを与えることによって、低流速時であっても高応答性を有し、高作用力を得られ、移動体を安定させることができる。

上記所定の方向が、移動体の左右方向又は上方向で、移動体中心軸に向かう方向であることが好ましい。移動体の左右方向で、移動体中心軸に向かう方向であれば、移動体のスタビリティの向上を図ることができ、移動体の上方向で、移動体中心軸に向かう方向であれば、移動体のダウンフォースの向上を図ることができる。

上記空気は、移動体の前面インテークから取り入れられ、噴出手段まで圧縮されながら誘導されることが好ましい。空気を前面インテークから取り入れられ、噴出手段まで圧縮しながら誘導することによって、圧縮手段の構成をより簡素にすることができる。

また、補助翼を上記噴出手段と離間した位置にさらに備えることが好ましい。これにより、縮小流れ部が形成され、より大きな圧縮効果を得ることもできる。また、噴出した圧縮空気の散逸を効果的に抑制することができるとともに、移動体中心方向への拡大流れもより強化することが可能となる。

移動体の拡大流れ部の行程は、縮小流れ部の行程よりも長いことが好ましい。拡大流れ部の行程が、縮小流れ部の行程よりも長いことによって、周囲の空気をより多く拡大流れ部に引き込むことが可能となる。

本発明によれば、低流速時であっても高応答性を有し、高作用力を得られ、移動体を安定させることができる空力制御装置を提供することができる。

本発明の実施の形態に係る空力制御装置を備える車両の構成を示す上面図である。本発明の実施の形態に係る空力制御装置を備える車両の構成を示す上面図である。

以下、本発明の実施の形態について説明する。なお、図面の説明において同一要素には同一符号を用い、重複する説明は省略する。

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る空力制御装置を備えた車両３０Ａの構成を示す上面図である。移動体である車両３０Ａは、圧縮部１、噴出部２、拡大流れ促進部３を備えた空力制御装置１０Ａを搭載している。

圧縮部１は、車両３０Ａの周囲の空気の圧力よりも高い圧力になるように、空気を圧縮する機能を有する。圧縮部１は、例えばコンプレッサーであってもよく、圧縮された空気を蓄えるための蓄圧器をさらに備えていてもよい。空力制御装置１０Ａは、圧縮部１を備えることによって、縮小流れ部を有さなくても圧縮空気を得ることができ、従来のように車両のボデー表面に縮小流れ部を形成しなくてもよいことから、車両のデザイン自由度を向上させることも可能となる。

噴出部２は、圧縮部１で圧縮された圧縮空気１１を車両３０Ａの外側へ噴出する機能を有する。噴出部２は、車両３０Ａのボデー表面に設けられる。噴出部２は、圧縮空気１１を車両３０Ａの前方から噴出するために、車両３０Ａの前方のボデー側面に設けられていることが好ましい。

拡大流れ促進部３は、噴出空気１２を、噴出部２の下流において所定の方向に偏らせて、拡大流れ部２２へと促す（断熱膨張を促す）機能を有している。拡大流れ促進部３により、噴出空気１２が散逸することを防止でき、例えば、噴出空気１２を車両３０Ａのボデー側面に偏らせることができる。

噴出空気１２は、拡大流れ部２２において断熱膨張し、空気の内部エネルギを力学的エネルギに変換する。また、拡大流れ部２２における断熱膨張により低圧領域を発生させ、周囲の気体１４を流入させ、運動量を与えて流量を増やすことによって、低流速時においても作用力を大きくすることができる。

ここで、上記所定の方向とは、車両３０Ａの左右方向又は上方向で、車両３０Ａの中心軸に向かう方向であることが好ましい。車両３０Ａの左右方向で、車両３０Ａの中心軸に向かう方向であれば、車両３０Ａのスタビリティの向上を図ることができる。また、車両３０Ａの上方向で、車両３０Ａの中心軸に向かう方向であれば、車両３０Ａのダウンフォースの向上を図ることができる。

空力制御装置１０Ａは、補助翼４を更に備えることも好ましい。例えば、補助翼４を噴出部２から離間した前方に配置することによって、補助翼４と噴出部２の間を流れる空気が、噴出部２からの噴出空気１２の散逸をより防止する効果が得られる。また、補助翼４と噴出部２の間に縮小流れ部２１が形成され、空気を圧縮させ、噴出空気１２（圧縮空気１１）の断熱膨張の効果を更に増大させることが可能となる。

車両３０Ａの拡大流れ部２２の行程は、縮小流れ部２１の行程よりも長いことが好ましい。拡大流れ部２２の行程が縮小流れ部２１の行程よりも長いことによって、拡大流れ部２２における断熱膨張による低圧領域をより発生させ、周囲の気体１４をより流入させ、運動量を与えて流量を増やすことによって、低流速時における作用力をより大きくすることができる。

車両３０Ａは電子制御ユニット（ＥＣＵ）２０を備え、ＥＣＵ２０は、演算処理を行うＣＰＵ、記憶部となるＲＯＭ及びＲＡＭ、入力信号回路、出力信号回路、電源回路などにより構成される。ＥＣＵ２０は、車両３０Ａに設置された車速センサ、Ｇセンサ、操舵角センサ、ヨーレートセンサなどから各種データを入力し、例えば車両３０Ａの走行安定性が低いと判定した場合には、空力制御装置１０Ａに対し空気を圧縮し、噴出するように命令する。これにより、車両３０Ａの空力をより好適に制御することが可能となる。

以上のとおり、上記第１実施形態に係る空力制御装置によれば、能動的に圧縮空気を噴出し、移動体の周りの空気に運動エネルギを与えることによって、低流速時であっても高応答性を有し、高作用力を得られ、移動体を安定させることができる。

（第２実施形態）
図２は、本発明の第２実施形態に係る空力制御装置を備えた車両３０Ｂの構成を示す上面図である。図２に示すとおり、第２実施形態に係る空力制御装置１０Ｂにおいては、空気は、車両３０Ｂの前面インテーク５から取り入れられ、噴出部２まで圧縮されながら誘導される。空気を前面インテーク５から取り入れ、噴出部２まで圧縮しながら誘導することによって、前面インテーク５から噴出部２までの流路が圧縮部１となり、第１実施形態の圧縮部１のようなコンプレッサーや蓄圧器などが不要となり、空力制御装置、圧縮部の構成をより簡素にすることが可能となる。

第２実施形態における圧縮部１は、メインバルブ６を備えることによって、前面インテーク５から取り入れられた空気の圧縮を調整する。また、空気チャンバ７を備えることによって、圧縮部１内の脈動を吸収する。

ＥＣＵ２０は、車両３０Ｂに設置された車速センサ、Ｇセンサ、操舵角センサ、ヨーレートセンサなどから各種データを入力し、例えば車両３０Ｂの走行安定性が低いと判定した場合には、メインバルブ６の開閉について空力制御装置１０Ｂに対し命令する。これにより、車両３０Ｂの空力をより好適に制御することが可能となる。

以上のとおり、上記第２実施形態に係る空力制御装置によっても、能動的に圧縮空気を噴出し、移動体の周りの空気に運動エネルギを与えることによって、低流速時であっても高応答性を有し、高作用力を得られ、移動体を安定させることができる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記空力制御装置は車両だけでなく、飛行機などの飛翔体や、船舶等にも使用することが可能である。

また、上記実施形態においては空気を対象として記載しているが、空気以外の気体、気液２相の混合流体などであればよい。

１…圧縮部（圧縮手段）、２…噴出部（噴出手段）、３…拡大流れ促進部（拡大流れ促進手段）、４…補助翼、５…前面インテーク、６…メインバルブ、７…空気チャンバ、１０Ａ、１０Ｂ…空力制御装置、１１…圧縮空気、１２…噴出空気、１３…膨張空気、１４…周囲の空気、１５…車両前面の空気、２１…縮小流れ部、２２…拡大流れ部、３０Ａ、３０Ｂ…車両。

Claims

移動体の空力制御装置であって、
前記移動体の周囲の空気の圧力よりも高い圧力になるように、空気を圧縮する圧縮手段と、
前記移動体表面に設けられ、前記圧縮された空気を前記移動体の外側へ噴出する噴出手段と、
前記噴出手段から噴出された空気の流れを、前記噴出手段下流において、所定の方向に偏らせて拡大流れを促す拡大流れ促進手段と、
を備えること、を特徴とする空力制御装置。
前記所定の方向は、前記移動体の左右方向又は上方向で、前記移動体中心軸に向かう方向である、請求項１記載の空力制御装置。
前記空気は、前記移動体の前面インテークから取り入れられ、前記噴出手段まで圧縮されながら誘導される、請求項１又は２記載の空力制御装置。
補助翼を前記噴出手段と離間した位置にさらに備える、請求項１〜３のいずれか一項に記載の空力制御装置。
前記移動体の拡大流れ部の行程は、縮小流れ部の行程よりも長い、請求項１〜４のいずれか一項に記載の空力制御装置。