JP2013193546A

JP2013193546A - エアダム装置

Info

Publication number: JP2013193546A
Application number: JP2012062093A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Hosono; 剛細野; Yoshimasa Torii; 義正鳥居
Original assignee: Mikuni Corp
Current assignee: Mikuni Corp
Priority date: 2012-03-19
Filing date: 2012-03-19
Publication date: 2013-09-30
Also published as: CN103318275A

Abstract

【課題】アクチュエータ等を使用しない簡易な構造で、走行風によって効果的に開閉可能なエアダム装置を提供する。
【解決手段】自動車の車両下面に車両横断方向に設けられる回転軸１５に対し回動可能に取り付けられるスポイラ１１と、そのスポイラを車両前方側に回動する方向に付勢する付勢手段２０と、スポイラ１１の車両前方方向からの傾斜角度が所望の角度になったときにスポイラ１１の回動を制限するストッパ１１ｂ２と、を有し、自動車の走行風による風力が付勢手段２０の付勢力よりも大きくなるときにスポイラ１１の車両前方方向からの傾斜角度が大きくなるエアダム装置１０にする。
【選択図】図２

Description

本発明は、高速走行時に車両の空気抵抗を低減させるエアダム装置に関する。

自動車の燃費を向上させることは、費用の面だけでなく、環境にも寄与するので、様々な技術が検討され実現されている。そして燃費を向上させる方法の一つとして、車両の空気抵抗を低減させるということが考えられる。具体的には、車両の下面にエアダムを設けることで、空気抵抗係数（ＣＤ値）を低減させるという方法がある。

エアダムは、車両の下面から路面方向にスポイラという板状の部材を突出させたものが一般的である。しかし、スポイラが突出した状態だと、路面上にある縁石等の障害物に接触したときにスポイラが容易に壊れるため、突出量をあまり大きくはできない。つまり、空気抵抗低減の効果が大きいエアダムを設置することが難しくなる。そこで、低速走行時には車両内に収納し、高速走行時のみスポイラを突出するように、電動アクチュエータやモータ等を用いたエアダム装置が開発されている（特許文献１など）。

しかし、アクチュエータ等を装備すると、部品が多くなり、費用も高くなる。そこで、アクチュエータ等を用いないでスポイラを開閉するエアダム装置が開発されており、特許文献２にはコイルバネを用いたものが開示されている。

図７は、特許文献２に記載されたコイルバネを用いた従来のエアダム装置の説明図である。特許文献２の実施例では、コイルバネはスポイラの傾斜角が小さくなる方向（図７では反時計回り）に付勢しており、高速走行時には、車両５０の下面に発生する負圧力とコイルバネの付勢力とが釣り合う位置（破線の位置）までスポイラ６０が開く構造になっている。それにより、低速走行時には実線の矢印で示された車両５０と路面４０との間に流れ込む走行風が、高速走行時には破線の矢印で示すような流れに変わって、空気抵抗が低減される。

しかし、特許文献２に開示されている構造は、スポイラ６０が車両５０の後方側に開く構造であるため、負圧によってスポイラ６０は開くものの、大きく開くことはできないと考えられる。よって、空気抵抗低減の効果はそれほど大きくはないと考えられる。

実公平８−２０５９号公報特開２００４−３１４７７８号公報

斯かる事情に鑑み、本発明は、アクチュエータ等を使用しない簡易な構造で、走行風によって効果的に開閉可能なエアダム装置を提供することを目的とする。また、スポイラが路面上の障害物に接触しても壊れにくい構造にすることで、従来よりも大きく突出することを可能にし、より大きな空気抵抗低減の効果を奏することも目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明のエアダム装置は、自動車の車両下面に車両横断方向に設けられる回転軸に対し回動可能に取り付けられるスポイラと、そのスポイラを車両前方側に回動する方向に付勢する付勢手段と、前記スポイラの車両前方方向からの傾斜角度が所望の角度になったときに前記スポイラの回動を制限するストッパと、を有し、自動車の走行風による風力が前記付勢手段の付勢力よりも大きくなるときに前記スポイラの車両前方方向からの傾斜角度が大きくなることを特徴とするものである。

また、前記付勢手段を第１の付勢手段とし、前記ストッパと前記スポイラとが第２の付勢手段を介して接続され、前記スポイラの車両前方方向からの傾斜角度が所望の角度よりも小さいときは、第１の付勢手段による付勢力を受けながら前記スポイラと前記ストッパとは一体的に回動し、前記スポイラの車両前方方向からの傾斜角度が所望の角度よりも大きいときは、第１の付勢手段及び第２の付勢手段によって前記スポイラが所望の角度に向かって付勢されることにしてもよい。なお、所望の角度は、車両前方方向から９０゜にするとよい。

本発明のエアダム装置は、簡易な構造でありながら、高速走行時の車両の空気抵抗を効果的に低減することが可能である。さらに、２つの付勢手段を用いてスポイラを付勢することで、スポイラが障害物に接触しても壊れにくい構造にすることが可能になる。

本発明に係るエアダム装置の概観図である。エアダム装置の実施例を示す斜視図であり、（ａ）は停車時又は低速走行時、（ｂ）は高速走行時の状態である。エアダム装置の実施例を示す側面図であり、（ａ）は停車時又は低速走行時、（ｂ）は高速走行時の状態である。エアダム装置の第２実施例を示す斜視図であり、（ａ）は停車時又は低速走行時、（ｂ）は高速走行時、（ｃ）はスポイラに障害物が衝突した状態である。エアダム装置の第２実施例を示す側面図であり、（ａ）は停車時又は低速走行時、（ｂ）は高速走行時、（ｃ）はスポイラに障害物が衝突した状態である。エアダム装置の第２実施例を背面側から見た斜視図である。コイルバネを用いた従来のエアダム装置の説明図である。

以下、本発明の実施の形態を、添付図面を参照して説明する。

図１は、本発明に係るエアダム装置の概観図である。図の左側が進行方向であり、車両前方側になる。本発明のエアダム装置１０は、車両５０の下面に設けられ、回転軸１５に回動可能に取り付けるスポイラ１１と、そのスポイラ１１を車両前方側（図１では時計回り）に回動するように付勢する付勢手段であるねじりバネ２０とを有している。なお、車両前方側に向かう水平線と、走行風を受けるスポイラ１１の平面部との間に形成される角度を傾斜角度θとする。

停車時又は低速走行時には、スポイラ１１は閉じた状態となるが、そのときのスポイラ１１の車両前方側からの傾斜角度はθ_１になっている。一方、高速走行時には、スポイラ１１は車両前方からの走行風による風力Ｗを受け、この風力Ｗがねじりバネ２０の付勢力よりも強くなると、スポイラ１１は傾斜角度が大きくなる方向（図１では反時計回り）に回動し、最も開いたときには、図の破線で示すような傾斜角度θ_２になる。このようにスポイラ１１が開くことで、車両５０と路面４０との間に流入する空気量を減らすことができ、結果として空気抵抗係数（ＣＤ値）の低減を実現する。以下、エアダム装置１０の構成を詳細に説明する。

図２は、本発明に係るエアダム装置の実施例を示す斜視図であり、（ａ）は停車時又は低速走行時、（ｂ）は高速走行時の状態である。また、図３は、本発明に係るエアダム装置の実施例を示す側面図であり、（ａ）は停車時又は低速走行時、（ｂ）は高速走行時の状態である。

スポイラ１１の構成は、風力Ｗを受ける板部１１ａと回転軸１５に取り付けるためのスポイラ取付部１１ｂとからなり、本実施例では、板部１１ａとスポイラ取付部１１ｂとは別部材として製造され、ボルト等で結合されているが、板部１１ａとスポイラ取付部１１ｂを一つの部材として製造してもよい。ただし、板部１１ａとスポイラ取付部１１ｂとを別部材にすれば、板部１１ａが破損したときに、板部１１ａのみを新品に取り換えればよいので、取り換えが容易であるというメリットがある。なお、スポイラ１１（板部１１ａ）の大きさは、車体の大きさや車両のタイプなど、それぞれの車種によって決定される。

回転軸１５には、車両側取付部材１２とスポイラ取付部１１ｂがそれぞれ回動可能に取り付けられているが、車両側取付部材１２は車両５０の下面に固定部材１２'を介して固定されるため、結果としてスポイラ１１が車両５０に対して回動可能に取り付けられた状態になる。なお、回転軸１５の方向は車両５０の横断方向なので、スポイラ１１は車両５０の前後方向に回動可能に取り付けられることになるが、後述するストッパ１１ｂ２や傾斜部１１ｂ１によって、回動範囲は制限されている。

付勢手段であるねじりバネ２０は、コイル状に巻かれたバネの中心を回転軸１５が貫通し、一端をスポイラ１１（スポイラ取付部１１ｂ）に固定し、他端を車両側取付部材１２に固定している。そして、このねじりバネ２０は、スポイラ１１が車両前方側（図３の時計回り）に回動するように付勢しているので、スポイラ１１は、車両前方からの走行風による風力Ｗがねじりバネ２０の付勢力Ｆを超えたときに車両前方方向からの傾斜角度θが大きくなる方向に回動することになる。

図３（ａ）に示すように、停車時又は低速走行時には、スポイラ１１はねじりバネ２０の付勢力Ｆにより車両５０の前方方向に閉じられているのだが、車両５０の下面に収納されるところまで閉じるのではなく、所望の強さの走行風を受けたときに開くことができるように傾斜角度θ_１を保った状態で閉じられている。本実施例では、スポイラ取付部１１ｂに傾斜部１１ｂ１を設けており、その傾斜部１１ｂ１と車両側取付部材１２とが当接することにより、スポイラ１１が閉じられた図２（ａ），図３（ａ）の状態であっても、スポイラ１１の傾斜角度θ_１が保たれる構造になっている。

また、スポイラ１１が最大に開いたときの傾斜角度を所望の角度θ_２として決定しておく必要がある。所望の角度θ_２は、図２（ｂ），図３（ｂ）に示すように、基本的には９０゜にするとよい。９０゜のときが最もスポイラ１１の突出量が大きくなり、車両５０の下面と路面４０の間に流入する空気量を減らすことができると考えられるからである。

所望の角度θ_２になったときに回動を制限するためには、ストッパ１１ｂ２を設けておけばよい。本実施例では、スポイラ取付部１１ｂに凸形状のストッパ１１ｂ２を設け、スポイラ１１が所望の角度θ_２のときに車両側取付部材１２に当接する構造にしている。そして、所望の角度θ_２まで開いた状態で、走行風による風力Ｗがねじりバネ２０の付勢力Ｆよりも大きければ、開いた状態が保持されることになる。

ここで、先に挙げた特許文献２のように、車両５０の後方側にスポイラ６０が開くエアダム装置では、走行風によってスポイラ６０が車両５０の後方側に押されるので、傾斜角度が９０゜になることはない。また、回動しないエアダムの場合には、スポイラの傾斜角度を９０゜に固定すると、路面上の障害物に接触し易くなるので、突出量を大きくすることができないことになる。

一方、本発明のエアダム装置１０の場合には、走行風によって傾斜角度θが所望の角度である９０゜になるまで回動することが可能であり、また、高速走行時のみ回動する構造なので、突出量を大きくしてもスポイラ１１が障害物等に接触する確率は低い。したがって、効果的に空気抵抗を低減することが可能であるといえる。

なお、図１〜３に示したエアダム装置１０では、高速走行時にしかスポイラ１１が突出しないので、路面上の障害物に接触する確率は低いものの、石が跳ねたりして、想定外の障害物に当たるようなこともあり得る。そこで、障害物に接触したときにも、スポイラが壊れにくい構造を備えるエアダム装置を第２の実施例として以下に説明する。

図４は、本発明に係るエアダム装置の第２実施例を示す斜視図であり、（ａ）は停車時又は低速走行時、（ｂ）は高速走行時、（ｃ）はスポイラに障害物が衝突した状態であり、図５は、エアダム装置の第２実施例を示す側面図であり、（ａ）は停車時又は低速走行時、（ｂ）は高速走行時、（ｃ）はスポイラに障害物が衝突した状態である。また、図６は、エアダム装置の第２実施例を背面側から見た斜視図である。

この第２実施例に示すエアダム装置１００は、図４（ｂ），図５（ｂ）のように、スポイラ１１が所望の角度θ_２になったときに一旦回動が制限され、その後、図５（ｃ）のようにスポイラ１１と障害物３０が接触等した場合に、以下に説明するように所望の角度θ_２以上にスポイラ１１が回動できるものである。

車両側取付部材１２や固定部材１２'、回転軸１５は、前述した実施例と同様に車両に設けられる。回転軸１５に取り付けられるスポイラ１１は、板部１１ａとスポイラ取付部１１ｂを一体としてもよいし、別部材としてもよい。また、スポイラ１１の傾斜角度θが所望の角度θ_２になったときに、ストッパ１３が車両側取付部材１２に当接するのも前述の実施例と同様である。しかし、この第２実施例のエアダム装置１００では、ストッパ１３とスポイラ１１とは、分離された部材とする。

第２実施例のストッパ１３は、スポイラ取付部１１ｂの頭頂部１１ｂ３に接しており、かつ、回転軸１５に回動可能に取り付けられている。そして、ストッパ１３とスポイラ１１とは、回転軸１５に貫通されて備えられるねじりバネ２１を介して接続されている。つまり、ねじりバネは、スポイラ１１を車両前方側に回動するように付勢するねじりバネ２０（以下、「第１のねじりバネ」とする。）と、ストッパ１３とスポイラ１１との間に設けられるねじりバネ２１（以下、「第２のねじりバネ」とする。）の二種類あることになる。

そうして、スポイラ１１が所望の角度θ_２になるまでは、スポイラ１１とストッパ１３は一体的に回動する構造である。スポイラ１１が障害物３０に当たって、スポイラ１１が所望の角度以上の傾斜角度θ_３になるときは、ストッパ１３は車両側取付部材１２に当接した状態で動かず、スポイラ１１のみが回動する構造になっている。具体的には、頭頂部１１ｂ３の車両後方側の形状を回転軸１５を中心にした円弧状にすることで、ストッパ１３に対しスポイラ１１が接しながら回転可能になる。そして傾斜角度θ_３のとき、第２のねじりバネ２１によってスポイラ１１が所望の角度θ_２に向かって付勢されているので、障害物３０を超えるとスポイラ１１は、所望の角度θ_２に戻る。なお、傾斜角度がθ_３のときは、スポイラ１１には、ねじりバネ２０の付勢力Ｆも作用し続けているため、正確には、スポイラ１１は、２つの付勢力Ｆ，Ｆ２を同時に受けていることになる。

図４（ａ），図５（ａ）に示す停車時又は低速走行時には、スポイラ１１は閉じた状態になっている。このとき、走行風による風力Ｗを受けたときにスポイラ１１が回動するように、傾斜角度θ_１を保っているのは、１つ目の実施例で示したエアダム装置１０と同様である。ここでも、スポイラ取付部１１ｂに設けた傾斜部１１ｂ１が車両側取付部材１２に当接することによって、傾斜角度θ_１が保たれるように設定されている。そうして、走行風による風力Ｗが第１のねじりバネ２０の付勢力Ｆよりも大きくなると、スポイラ１１は、車両後方側（反時計回り）に回動する。

図４（ｂ），図５（ｂ）に示す高速走行時には、スポイラ１１が開いた状態になり、スポイラ１１の車両前方方向からの傾斜角度θが所望の角度θ_２になったときは、ストッパ１３が車両側取付部材１２に当接することでスポイラ１１の回動が制限される。ただし、この第２実施例では、ストッパ１３とスポイラ１１（スポイラ取付部材１１ｂ）とが第２のねじりバネ２１を介して接続されているので、回動の制限は一時的なものであり、第１のねじりバネ２０と第２のねじりバネ２１の付勢力を足したもの（Ｆ＋Ｆ２）よりも大きな力がスポイラ１１に作用すると、所望の角度θ_２以上の傾斜角度θ_３になることがある。なお、第２のねじりバネ２１の付勢力Ｆ２を第１のねじりバネ２０の付勢力Ｆよりも強力にすることで、所望の角度θ_２における回動の制限をより明確にすることができる。

図４（ｃ），図５（ｃ）に示すスポイラ１１に障害物３０が衝突した状態では、ストッパ１３はスポイラ取付部１２に当接した状態で保持され、スポイラ１１のみが車両後方側に回動している。このとき、スポイラ１１には、第１のねじりバネ２０の付勢力Ｆと第２のねじりバネ２１の付勢力Ｆ２の両方が作用している。したがって、この後、障害物３０との接触が終わると、スポイラ１１は図４（ｂ），図５（ｂ）の状態に戻り、第２のねじりバネ２１の付勢力Ｆ２が解放され、第１のねじりバネ２０による付勢力Ｆのみが作用している状態になる。このように、スポイラ１１が所望の角度θ_２以上に回動できる構成であれば、障害物３０に接触したときでもスポイラ１１が壊れにくいため、突出量を大きくしても安全性を確保できる。

以上に示した２つの実施例では、ねじりバネを付勢手段としているが、ねじりバネ以外の付勢手段を用いてもよい。また、ねじりバネにより付勢しているだけだと、突風や路面の凹凸による振動といった走行風以外の要因により、スポイラがバタバタと動く虞がある。そこで、回転軸とスポイラとの間に抵抗部材を設けることで、スポイラがねじりバネによる付勢力を受けながら、ゆっくり回動するような構成にするとよい。

さらに、実施例のスポイラは、走行風によって回動し易いように、閉じた状態でも傾斜角度θ_１を保つ構造としている。しかし、この構造では、常にスポイラが車両から少しだけ突出した状態なので、見た目がよくないと考えられる。そこで、停車時又は低速走行時には、スポイラの傾斜角度θ_１がゼロになるか、又は車両内に収納されることとし、高速走行時にのみ、突出する構造にしてもよい。この場合は、走行風によって車両下面に生じる負圧が作用して、スポイラが開く構造にすればよい。例えば、スポイラの断面形状を負圧によって開きやすい形状にし、負圧によってスポイラが少し開いた後は、走行風がスポイラの前面に当たって回動するような構造にすればよい。

また、スポイラの材質は樹脂製を基本とするが、例えば、スポイラの先端側半分くらいをゴム製にすることで、ある程度スポイラの剛性を保ちつつ、障害物に衝突してもスポイラに損傷が生じにくくすることができる。

１０，１００エアダム装置
１１スポイラ
１１ａ板部
１１ｂスポイラ取付部
１１ｂ１傾斜部
１１ｂ２ストッパ
１１ｂ３頭頂部
１２車両側取付部材
１２' 固定部材
１３ストッパ
１５回転軸
２０，２１ねじりバネ
３０障害物
４０路面
５０車両

Claims

自動車の車両下面に車両横断方向に設けられる回転軸に対し回動可能に取り付けられるスポイラと、
前記スポイラを車両前方側に回動する方向に付勢する付勢手段と、
前記スポイラの車両前方方向からの傾斜角度が所望の角度になったときに前記スポイラの回動を制限するストッパと、を有し、
自動車の走行風による風力が前記付勢手段の付勢力よりも大きくなるときに前記スポイラの車両前方方向からの傾斜角度が大きくなることを特徴とするエアダム装置。
前記付勢手段を第１の付勢手段とし、前記ストッパと前記スポイラとが第２の付勢手段を介して接続され、
前記スポイラの車両前方方向からの傾斜角度が前記所望の角度よりも小さいときは、前記第１の付勢手段による付勢力を受けながら前記スポイラと前記ストッパとは一体的に回動し、前記スポイラの車両前方方向からの傾斜角度が前記所望の角度よりも大きいときは、前記第１の付勢手段及び前記第２の付勢手段によって前記スポイラが前記所望の角度に向かって付勢されることを特徴とする請求項１に記載のエアダム装置。
前記所望の角度が、車両前方方向から９０゜であることを特徴とする請求項１又は２に記載のエアダム装置。