JP2015044538A - 車両用空力装置 - Google Patents

Abstract

【課題】空力性能と操安性を両立させることを目的とする。【解決手段】フロントバンパカバー１２に開口部１８を設け、開口部１８から走行風を導入して、導風路１６を介して導出部２０から車両側面方向へ導出する。また、シャッタ２２を設けてアクチュエータ２４によって駆動する。そして、コントローラ２８が、舵角センサ２８の検出結果に基づいて、舵角が発生した場合にアクチュエータ２４を制御してシャッタを閉じるように制御することにより、舵角発生時に導出部２０からの走行風の導出を抑制する。【選択図】図２

Description

本発明は、フロントバンパカバー内から車両側面方向への空気の流れを整流する車両用空力装置に関する。

特許文献１には、車体の前端部に開口部を設け、該開口部内に導入された走行風を前輪のブレーキ装置に吹き当たる部位へ案内する第１の導風路と、開口部内に導入された走行風を前輪の前面下部と地面との間の領域に斜め前方から吹き出させる第２の導風路とを設けると共に、第１の導風路を開閉する開閉手段を設けた自動車の導風装置が提案されている。

実開平６−６５０４５号公報

しかしながら、特許文献１の技術では、第２の導風路からの走行風によって空力性能を改善することができるが、走行時に旋回して舵角が発生したときには、第２の導風路からの走行風がタイヤに当たることにより操安性が低下するため、改善の余地がある。

本発明は、上記事実を考慮して成されたもので、空力性能と操安性を両立させることを目的とする。

上記目的を達成するために請求項１に記載の発明は、車両のフロントバンパカバー内に進入した空気をタイヤの車両前側から車両側面方向へ導出する導出部と、舵角に応じて、前記導出部から導出する空気の流量を調整する調整部と、を備えている。

請求項１に記載の発明によれば、導出部は、車両のフロントバンパカバー内に進入した空気をタイヤの車両前側から車両側面方向へ導出する。例えば、フロントバンパカバー内に進入した空気を導出部から導出するようにしてもよいし、フロントバンパカバーに開口部を設けると共に、開口部から導出部まで空気を導く導風路を設けて、該開口部から進入した空気を導風路を介して導出部から導出するようにしてもよい。

すなわち、フロントバンパカバー内に進入した空気（走行風）が導出部から車両側面方向へ導出されることにより、前方から車両側面を沿って流れる空気の流れに合流して、車両前面で受ける風圧が低減される。これによって、車両の空力特性を表すＣｄ値が改善される。

しかしながら、旋回等によってタイヤに舵角が発生すると、導出部から排出される空気がタイヤに当たり、操安性が低下してしまう。

そこで、調整部では、舵角に応じて、導出部から導出する空気の流量が調整される。これによって、導出部から導出された空気のタイヤへの衝突を抑制することができ、操安性の低下を抑制することができる。従って、空力特性と操安性を両立させることができる。

以上説明したように本発明によれば、空力性能と操安性を両立させることができる、という効果がある。

本発明の第１実施形態に係る車両用空力装置の車両の概略配置位置を示す図である。 本発明の第１実施形態に係る車両用空力装置の概略構成を示す図である。 開口部のシャッタ前側に設けられたフィンを示す図である。 本発明の第１実施形態に係る車両用空力装置のコントローラで行われる処理の流れの一例を示すフローチャートである。 本発明の第１実施形態に係る車両用空力装置におけるシャッタの変形例を示す図である。 本発明の第１実施形態に係る車両用空力装置の変形例を示す図である。 本発明の第２実施形態に係る車両用空力装置の構成を示す図である。 （Ａ）は本発明の第３実施形態に係る車両用空力装置におけるコントローラに記憶されるシャッタを開閉するためのテーブルの一例を示す図であり、（Ｂ）は本発明の第３実施形態に係る車両用空力装置のコントローラで行われる処理の流れの一例を示すフローチャートである。 （Ａ）は本発明の第４実施形態に係る車両用空力装置の制御系の構成を示すブロック図であり、（Ｂ）は第４実施形態に係る車両用空力装置のコントローラに記憶されるシャッタを開閉するためのテーブルの一例を示す図である。 本発明の第４実施形態に係る車両用空力装置のコントローラで行われる処理の流れの一例を示すフローチャートである。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態の一例を詳細に説明する。
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る車両用空力装置の車両の概略配置位置を示す図であり、図２は、本発明の第１実施形態に係る車両用空力装置の概略構成を示す図である。なお、図２は、図１におけるＡ−Ａ断面図を含む。

車両用空力装置１０は、図１に示すように、フロントバンパカバー１２の車両前側からフロントタイヤ１４の方向に連通した導風路１６を有している。

導風路１６は、フロントバンパカバー１２の車両両サイド近辺に開口部１８を有して、当該開口部１８からフロントバンパカバー１２内部へ走行風が導入される。導入された走行風は、導風路１６を介して導出部２０から車両側面方向へ排出される。これによって、車両前方から車両側面を沿って流れる走行風と、導出部１６から車両側面方向へ排出された走行風が合流して車両側面に沿って流れる。

また、導風路１６には、車幅方向に移動可能とされたシャッタ２２が設けられており、シャッタ２２が車幅方向に移動することによって、導風路１６の開口部１８が開閉される。これによって導風路１６への走行風の導入と、走行風の遮蔽とが可能とされている。

シャッタ２２は、シャッタ２２を車幅方向に移動して開閉するためのモータ等のアクチュエータ２４によって駆動される。アクチュエータ２４は、コントローラ２６に接続され、コントローラ２６の制御によってアクチュエータ２４の駆動が制御される。

また、コントローラ２６には、舵角センサ２８が接続されており、舵角センサ２８の検出結果が入力されるようになっている。

コントローラ２６は、舵角センサ２８によって予め定めた角度以上の舵角が検出された場合に、アクチュエータ２４を駆動してシャッタ２２を閉じるようになっている。すなわち、図２の点線で示すように、旋回により舵角が発生した場合には、導出部２０から排出される走行風がタイヤ１４に当たり、操安性が低下してしまうので、コントローラ２６が、予め定めた角度以上の舵角が検出された場合に、シャッタ２２を閉じて導出部２０から排出された走行風がタイヤに当たるのを防止するようになっている。

また、本実施形態では、導風路１６への雪の侵入を防止するために、開口部１８のシャッタ２２の前方側に、図３に示すように、複数のフィン３０が車両上下方向に沿って配列されている。

複数のフィン３０が車両前方側より車両後方側が車両下側を向くように傾いて配置された例を図３に示す。また、隣接するフィン３０同士が車両上下方向で一部重なるように配置されている。すなわち、車両前方からの走行風がフィン３０に必ずあたるようになっている。なお、複数のフィン３０の傾きは、逆であってもよい。

また、フロントバンパカバー１２の複数のフィン３０が配列された車両下側には、排出口３２が設けられており、フィン３０に当たった雪や雨水等が排出口３２から排出され、導風路１６内に侵入しないようになっている。

なお、複数のフィン３０及び排出口３２は、雪が降らない地域では必要がないため、地域によっては省略した構成としてもよい。また、導出部２０にもフィンを設けて導出部２０から導風路１６への雪や雨水の浸入を抑制するようにしてもよい。

続いて、上述のように構成された本発明の第１実施形態に係る車両用空力装置１０のコントローラ２６で行われる処理について説明する。図４は、本発明の第１実施形態に係る車両用空力装置１０のコントローラ２６で行われる処理の流れの一例を示すフローチャートである。

ステップ１００では、舵角センサ２８の検出結果が取得されてステップ１０２へ移行する。

ステップ１０２では、取得された舵角センサ２８の検出結果が所定舵角以上か否か判定され、該判定が否定された場合には、ステップ１００に戻って上記処理が繰り返され、判定が肯定された場合にはステップ１０４へ移行する。

ステップ１０４では、シャッタ２２が閉動作されてステップ１０６へ移行する。すなわち、コントローラ２６がシャッタ２２を閉じるようにアクチュエータ２４を駆動する。これにより、旋回等により舵角が発生した場合には、シャッタ２２が閉じられるので、開口部１８から導風路１６に走行風が導入されなくなる。また、導出部２０から走行風が導出されなくなることにより、導出部１０から走行風が導出されなくなるので、導出部２０から排出された走行風がタイヤに当たることによる操安性の低下を防止することができる。

ステップ１０６では、舵角センサ２８の検出結果が再び取得されてステップ１０８へ移行する。

ステップ１０８では、取得された舵角センサ２８の検出結果が所定舵角より小さくなったか否か判定され、該判定が否定された場合にはステップ１０６に戻って所定舵角より小さくなるまでステップ１０６、１０８の処理が繰り返され、判定が肯定されたところでステップ１１０へ移行する。

ステップ１１０では、シャッタ２２が開動作されてステップ１１２へ移行する。すなわち、コントローラ２６がシャッタ２２を開けるようにアクチュエータ２４を駆動する。これにより、前方からの走行風が開口部１８を介して導風路１６へ導入されて導出部２０から排出され、タイヤ１４に当たることなく車両側面方向に沿って流れる。従って、図２に示すように、導風路１６を通過した走行風は、導出部２０からタイヤ１４前方から車両側面方向へ排出されるので、前方から車両側面を沿って流れる空気の流れに合流して、フロントバンパカバー１２の前面で受ける風圧が低減される。これによって、車両の空力特性を表すＣｄ値が改善される。

続いて、ステップ１１２では、イグニッションスイッチ（ＩＧ）がオフされたか否か判定され、該判定が否定された場合にはステップ１００に戻って上述の処理が繰り返され、判定が肯定されたところで一連の処理を終了する。

なお、上記実施形態では、シャッタ２２を車幅方向に移動可能な構成としたが、これに限るものではなく、例えば、図５に示すように、回転動作によって開口部１８を閉じるシャッタ２２を適用するようにしてもよい。図５の例では、シャッタ２２の車両前側の一点を回転軸として回転することにより、シャッタ２２を回転可能に構成することにより、シャッタ２２による開口部１８の開閉を行う。開口部１８を開放する場合、シャッタ２２を車両前後方向に沿った位置（図５の実線で示す位置）にシャッタ２２を回転することで、開口部１８が開放され、走行風が導風路１６へ導入されて、導出部２０から車両側面方向に排出される。図５の例では、シャッタ２２の回転軸は車両前側としたが車両後側としてもよい。また、シャッタ２２を閉じた状態で、シャッタ２２の中央部を回転軸として回転可能としてもよい。

また、上記実施形態では、開口部１８からフロントバンパカバー１２内の導風路１６に走行風を導入して導出部２０から排出する構成としたが、これに限るものではなく、例えば、図６に示すように、フロントバンパカバー１２の中央部等からフロントバンパカバー１２内に進入した空気をフロントタイヤ１４の前方から車両側面方向へ排出する導出部２０を備えて、導出部２０に舵角に応じて開閉させるシャッタ２２を設ける構成としてもよい。
（第２実施形態）
続いて、本発明の第２実施形態に係る車両用空力装置について説明する。図７は、本発明の第２実施形態に係る車両用空力装置の構成を示す図である。

第１実施形態では、舵角センサ２８の検出結果に基づいて、アクチュエータ２４を駆動することにより、シャッタ２２を駆動する構成としたが、第２実施形態では、舵角センサ２８やアクチュエータ２４等を設けることなく、安価な構成で機械的にシャッタ２２を開閉させるようにした例を説明する。

本実施形態に係る車両用空力装置は、上記実施形態と同様に、フロントバンパカバー１２に開口部１８が設けられて、当該開口部１８からフロントバンパカバー１２内部へ走行風が導入される。導入された走行風は、導風路１６を介して、導出部２０から車両側面方向へ排出されるようになっている。

また、導風路１６には、図７点線で示すように、開口部１８を閉鎖するように移動可能とされたシャッタ２２が設けられており、シャッタ２２が予め定めた回転軸を中心に回転することによって、導風路１６の開口部１８が開閉される。これによって導風路１６への走行風の導入と、走行風の遮蔽とが可能とされている。

シャッタ２２には、シャッタ２２を回転させるためのプーリー３４が設けられており、プーリー３４が回転されることによってプーリー３４に連動してシャッタ２２が開閉される。

また、ステアリングラック４０には、ステアリングの回転に応じて回転する回転プーリー３６が設けられている。

そして、プーリー３４と回転プーリー３６には、ワイヤ４２が巻掛けられている。そして、プーリー３４と回転プーリー３６間に設けられたピン３８によってワイヤ４２のテンションが所定値に保たれるようになっている。

すなわち、ステアリングの操作に応じてステアリングラック４０に設けられた回転プーリー３６が回転される。これによって、シャッタ２２に設けられたプーリー３４がワイヤ４２によって回転されて、シャッタ２２が開閉される。換言すれば、舵角に応じた位置にシャッタ２２が移動して、導風路１６を通過する走行風の流量が変化される。

このように構成することにより、舵角が発生しない場合には、シャッタ２２が開放された状態となり、前方からの走行風が開口部１８から導風路１６に導入され、導出部２０から車両側面方向へ排出され、空力性能を向上させることができる。

一方、ステアリングが操作されて舵角が発生した場合には、ステアリングラック４０に設けられた回転プーリー３６が回転し、ワイヤ４２を介してプーリー３４が回転され、シャッタ２２が図７の点線で示すように、回転して開口部１８が閉鎖される。これによって、導出部２０から排出された走行風がタイヤに当たることが防止されて、操安性の悪化を防止することができる。

また、プーリー３４と回転プーリー３６の大きさを調整することによって舵角毎の導風路１６を通過する走行風の流量を変化させることができるので、車種毎の調整が可能となる。

このように、本実施形態では、舵角センサ２８、アクチュエータ２４、及びコントローラ２６のような電気的な構成を必要としないため、第１実施形態よりも安価な構成で、空力性能と操安性を両立させることができる。
（第３実施形態）
続いて、第３実施形態に係る車両用空力装置について説明する。第３実施形態に係る空力装置は、第１実施形態の変形例であり、基本的な構成は、第１実施形態と同一であるため、詳細な構成は省略する。

第１実施形態では、舵角が発生した場合に、シャッタ２２を閉じるように制御する例を説明したが、本実施の形態では、導風路１６を通過する走行風の流量を変化させるために、発生した舵角に応じてシャッタ２２の開口率を変えるように制御するようにした例を説明する。

本実施形態では、コントローラ２６にシャッタ２２を開閉するためのテーブルが予め記憶され、当該テーブルに基づいてシャッタ２２の開閉量が制御される。

テーブルは、例えば、図８（Ａ）に示すように、舵角毎に、シャッタ２２の位置を予め定める。図８（Ａ）の例では、舵角Ｘが０°からα°までの場合は、シャッタ２２の開口率を１００％（全開）とし、舵角Ｘがα以上β未満の場合は、シャッタ２２の開口率を７０％とし、舵角Ｘがβ以上γ未満の場合は、シャッタ２２の開口率を３０％とし、舵角がγ以上の場合は、シャッタ２２の開口率を０％（全閉）として定めた例を示す。なお、テーブルは一例であり、これに限定されるものではない。

すなわち、本実施形態では、舵角センサ２８によって検出された舵角に応じてシャッタ２２を駆動するアクチュエータ２４の駆動量を制御するようになっている。これによって、舵角の発生の有無だけではなく、車両の形状（例えば、導出部２０からタイヤ１４までの距離）などの車両特性を考慮した、シャッタ２２の制御が可能となる。

また、このように導風路１６を通過させる流量を制御可能な構成とすることで、各車種毎に空力を重視するか操安性を重視するかなどの設定も可能となる。

続いて、本実施の形態に係る車両用空力装置のコントローラ２６で行われる処理について説明する。図８（Ｂ）は、本発明の第３実施形態に係る車両用空力装置のコントローラ２６で行われる処理の流れの一例を示すフローチャートである。

ステップ２００では、舵角センサ２８の検出結果が取得されてステップ２０２へ移行する。

ステップ２０２では、舵角量に応じて予め定めた位置にシャッタ２２が動作されてステップ２０４へ移行する。すなわち、舵角センサ２８によって検出された舵角に対応するシャッタ位置を図８（Ａ）に示すテーブルから読み出して、読み出したシャッタ位置になるようにアクチュエータ２４が駆動される。これによって、舵角毎に予め定めた位置にシャッタ２２が移動されるので、導風路１６を通過する走行風の流量が変化することになる。例えば、タイヤと導出部２０までの距離が広がれば、舵角が発生しても導出部２０から排出される走行風がタイヤ１４当たりにくくなるので、車両の形状等によってシャッタ２２の開閉量を予め設定することで、空力特性と操安性の両立を車種毎にきめ細かに調整することが可能となる。

ステップ２０４では、イグニッションスイッチ（ＩＧ）がオフされたか否か判定され、該判定が否定された場合にはステップ２００に戻って上述の処理が繰り返され、判定が肯定されたところで一連の処理を終了する。
（第４実施形態）
続いて、第４実施形態に係る車両用空力装置について説明する。図９（Ａ）は、本発明の第４実施形態に係る車両用空力装置の制御系の構成を示すブロック図であり、図９（Ｂ）は、第４実施形態に係る車両用空力装置のコントローラ２６に記憶されるシャッタ２２を開閉するためのテーブルの一例を示す図である。

第４実施形態に係る空力装置は、第４実施形態の変形例であり、車速センサ４４がコントローラ２６に接続されている以外は第１実施形態と同一の構成とされている。

すなわち、図９（Ａ）に示すように、コントローラ２６には、舵角センサ２８、車速センサ４４、及びアクチュエータ２４が接続されている。

コントローラ２６には、舵角センサ２８によって検出された舵角が入力されると共に、車速センサ４４によって検出された車速が入力され、検出された舵角及び車速に応じてシャッタ２２の位置を制御するようになっている。

本実施形態では、例えば、図９（Ｂ）に示すように、車速が０から８０ｋｍ／Ｈの範囲のときには、第３実施形態と同様に、舵角Ｘが０°からα°までの場合は、シャッタ２２の開口率を１００％（全開）とし、舵角Ｘがα以上β未満の場合は、シャッタ２２の開口率を７０％とし、舵角Ｘがβ以上γ未満の場合は、シャッタ２２の開口率を３０％とし、舵角がγ以上の場合は、シャッタ２２の開口率を０％（全閉）として定めた例を示す。

また、車速が８０ｋｍ／Ｈのときには、舵角Ｘが０°からα°までの場合は、シャッタ２２の開口率を１００％（全開）とし、舵角Ｘがα以上β未満の場合は、シャッタ２２の開口率を６０％とし、舵角Ｘがβ以上γ未満の場合は、シャッタ２２の開口率を２０％とし、舵角がγ以上の場合は、シャッタ２２の開口率を０％（全閉）として定めた例を示す。なお、テーブルは一例であり、これに限定されるものではない。

続いて、本実施の形態に係る車両用空力装置のコントローラ２６で行われる処理について説明する。図１０は、本発明の第４実施形態に係る車両用空力装置のコントローラ２６で行われる処理の流れの一例を示すフローチャートである。

ステップ３００では、舵角センサ２８及び車速センサ４４の検出結果が取得されてステップ３０２へ移行する。

ステップ３０２では、検出された舵角及び車速に応じて予め定めた位置にシャッタ２２が動作されてステップ３０４へ移行する。すなわち、舵角センサ２８及び車速センサ４４によって検出された舵角及び車速に対応するシャッタ位置を図９（Ｂ）に示すテーブルから読み出して、読み出したシャッタ位置になるようにアクチュエータ２４が駆動される。これによって、舵角及び車速に予め定めた位置にシャッタ２２が移動されるので、導風路１６を通過する走行風の流量が変化することになる。例えば、タイヤと導出部２０までの距離が広がれば、舵角が発生しても導出部２０から排出される走行風がタイヤ１４当たりにくくなる。また、車速によっても導出部２０から排出された走行風のタイヤ１４への当たる量が変化するので、車両の形状等によってシャッタ２２の開閉量を予め設定することで、空力特性と操安性の両立を車種毎にさらにきめ細かに調整することが可能となる。

ステップ３０４では、イグニッションスイッチ（ＩＧ）がオフされたか否か判定され、該判定が否定された場合にはステップ３００に戻って上述の処理が繰り返され、判定が肯定されたところで一連の処理を終了する。

なお、上記の第１、３、４実施形態では、舵角センサ２８の検出結果に基づいて、シャッタ２２の開閉を制御するようにしたが、これに限るものではなく、舵角センサ２８以外のセンサを用いるようにしてもよい。例えば、ステアリングラック４０のラック＆ピニオンの移動量を検出するセンサを用いて移動量が閾値以上になった場合にシャッタ２２を閉じるように制御するようにしてもよい。或いは、舵角が発生すると導風路１６内の圧力が上がるので、導風路１６内に圧力センサを設けて圧力センサの値が閾値以上になった場合にシャッタ２２を閉じるように制御するようにしてもよい。或いは、加速度センサによって車幅方向の加速度（所謂横Ｇ）を検出して、検出した加速度が閾値以上の場合にシャッタ２２を閉じるように制御するようにしてもよい。

また、上記の第２実施形態では、舵角の発生に応じてシャッタを機械的に開閉させる機構の一例を説明したが、機械的な機構はこれに限定されるものではなく、舵角の有無に応じてシャッタ２２を開閉可能な構成、或いは、舵角に応じてシャッタ２２の開口率を変化させる構成であればよい。

また、上記の各実施形態におけるコントローラ２６で行われる処理は、プログラムとして記憶媒体等に記憶して流通するようにしてもよい。

１０ 車両用空力装置
１２ フロントバンパカバー
１４ タイヤ
１６ 導風路
１８ 開口部
２０ 導出部
２２ シャッタ（調整部）
２４ アクチュエータ（調整部）
２６ コントローラ（調整部）
２８ 舵角センサ（調整部）
３４ プーリー（調整部）
３６ 回転プーリー（調整部）
４２ ワイヤ（調整部）

Claims (1)

1. 車両のフロントバンパカバー内に進入した空気をタイヤの車両前側から車両側面方向へ導出する導出部と、
   舵角に応じて、前記導出部から導出する空気の流量を調整する調整部と、
   を備えた車両用空力装置。
   

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