JP2015101105A

JP2015101105A - 車両用リヤスポイラー構造

Info

Publication number: JP2015101105A
Application number: JP2013240550A
Authority: JP
Inventors: 昭尋 ▲楢▼崎; Akihiro Narasaki
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2013-11-21
Filing date: 2013-11-21
Publication date: 2015-06-04
Anticipated expiration: 2033-11-21
Also published as: JP6060879B2

Abstract

【課題】空気抵抗を低減でき、しかもＣピラーの形状を制約することのないリヤスポイラーの構造を提供する。【解決手段】車体後部の背面１のうちルーフ２側の部分に設けて空気の整流を行う車両用リヤスポイラー構造において、前記背面１のうちルーフ２側の前記部分に車両後方に向けて延びた複数の支持部材５が、車体の幅方向に所定の間隔をあけて配列して取り付けられ、それらの支持部材５によって、前記部分に対して平行でかつ所定の間隔をあけた状態にリヤスポイラー４が保持され、かつ前記支持部材５およびリヤスポイラー４の断面形状が対称翼型とされている。【選択図】図２

Description

この発明は、車両の後部における空気の整流のために設けられるリヤスポイラーに関するものである。

車体後面で生じる空気抵抗を低減するように構成されたキャビティースポイラーが特許文献１に記載されている。そのキャビティースポイラーは、ワンボックスカーやワゴンあるいはハッチパック車などの車両を対象とするものであって、ルーフの仮想延長面に対して所定角度をなしてルーフ後縁から車体後方へ斜め下向きに延びるルーフスポイラー部と、車体側面の仮想延長面に対して所定角度をなして車体後方へ斜め内向きに延びるサイドスポイラー部とを有し、これらのスポイラー部によって車体後面に窪み（キャビティー）を画成するように構成されている。この特許文献１に記載された構成では、横風を受けた時のヨーイングモーメントおよび空気抵抗、ならびに横風を受けていないときの空気抵抗を、バランスよく低減できる、としている。

特開平１１−１１５８３０号公報

特許文献１に記載されているルーフスポイラー部は、ルーフ後部の全幅に亘って設けられ、またサイドスポイラー部は、車体側面後縁にその状態から高さ方向のほぼ中央部に亘って設けられている。したがって、このキャビティースポイラーは、ワンボックスカーなどにおける車体後部のピラー（例えばＣピラー）に沿わせて設けられることになる。そのため、当該ピラーの外形の一部がスポイラーによって覆われて意匠として現れなくなる。すなわち、当該ピラーの形状がスポイラーによって規制されてしまう。特にスポイラーの形状は空力特性によって決まるから、意匠上、ピラー形状の制約になってしまい、車両の商品性が損なわれる可能性がある。

この発明は上記の技術的課題に着目してなされたものであり、ピラー形状の制約を少なくでき、かつ空気抵抗や車体後部での揚力を低減することのできるリヤスポイラーの構造を提供することを目的とするものである。

上記の目的を達成するために、この発明は、車体後部の背面のうちルーフ側の部分に設けて空気の整流を行う車両用リヤスポイラー構造において、前記背面のうちルーフ側の前記部分に車両後方に向けて延びた複数の支持部材が、車体の幅方向に所定の間隔をあけて配列して取り付けられ、それらの支持部材によって、前記部分に対して平行でかつ所定の間隔をあけた状態にリヤスポイラーが保持され、かつ前記支持部材およびリヤスポイラーの断面形状が対称翼型とされていることを特徴とするものである。

リヤスポイラーがルーフおよび車体背面から後方に離れて設けられているので、ルーフに沿って流れる空気流が車体背面に沿って流れ、それに伴い車体側面から車体背面側への空気流の巻き込みが抑制され、その結果、車体背面側での空気抵抗が低減される。また、リヤスポイラーおよび支持部材の断面形状が対称翼型であることにより、リヤスポイラーおよび支持部材での空気抵抗を抑制することができる。そして、リヤスポイラーがルーフおよび車体背面から離れているので、ピラーの外面側に取り付ける部材が存在しない構造となり、ピラーの形状の制約を無くして意匠性あるいは車両の商品性を向上させることができる。

この発明に係るリヤスポイラー構造の一例を示す部分的な斜視図である。（ａ）はその部分的な側面図であり、（ｂ）はその部分的な平面図である。（ａ）は車両が直進走行している状態におけるリヤスポイラーに対する空気の流れを説明するための模式図であり、（ｂ）は車両にピッチングが生じた状態におけるリヤスポイラーに対する空気の流れを説明するための模式図である。（ａ）は車両が直進走行している状態における支持部材に対する空気の流れを説明するための模式図であり、（ｂ）は車両にヨーイングが生じた状態における支持部材に対する空気の流れを説明するための模式図である。リヤスポイラーを設けていない場合の車体側面から背面に到る空気の流れを説明するための部分的な平面図である。Ｃピラーの外表面側に大型リヤスポイラーを設けた場合の車体側面から背面に到る空気の流れを説明するための部分的な平面図である。Ｃピラーの外表面側に小型リヤスポイラーを設けた場合の車体側面から背面に到る空気の流れを説明するための部分的な平面図である。

図１はこの発明をバックドア１を備えた車両に適用した例を示しており、このバックドア１はルーフ２から比較的小さい角度で斜め下向きに傾斜した状態で設けられ、このバックドア１と車体側面３とのコーナー部にピラー（例えばＣピラー）が設けられている。ルーフ２を車両後方に延長した位置でバックドア１の上端部分と対向する位置にリヤスポイラー４が配置されている。すなわちリヤスポイラー４は、ルーフ２の後端縁もしくはバックドア１の上端部分から車両の後方に延びる支持部材５によって車体（バックドア１）に取り付けられている。したがって、リヤスポイラー４とバックドア１およびルーフ２との間に隙間Ｌがあいており、その間隔（例えばルーフ２の後端縁からリヤスポイラー４との間隔）は数百ｍｍ程度に設定されている。

リヤスポイラー４は、車幅程度の長さを有し、かつ両端部が車体側面３に向けて滑らかに湾曲した細長い板状に形成され、その幅方向に沿って切断した断面形状は図２（ａ）に示すように対称翼型になっている。対称翼型は、上下両面が厚さ方向の中心線に対して互いに対称となる滑らかな凸曲面をなし、空気の流れ方向での前端縁から全幅の１／４ないし１／３程度の箇所で最大厚さになり、ここから後端縁に向けて次第に薄くなる形状である。リヤスポイラー４はその厚さ方向での中心線がバックドア１の上端部分の表面とほぼ平行になるように配置されている。したがって、リヤスポイラー４の設置角度はバックドア１の傾斜角度とほぼ同様であって、言い換えれば、リヤスポイラー４にはルーフ２と平行な平面に対して所定の仰角が設定されている。

支持部材５はバックドア１の上端部分から車両後方に延びるように配置された板状の部材であって、その断面形状は、図２の（ｂ）に示すように、上記のリヤスポイラー４と同様に、対称翼型になっていて、その表裏の湾曲面が車体の上下方向を向く面内で前後方向に向くように配置されている。そして、支持部材５は板厚の厚い先端部でバックドア１に固定され、板厚の薄い後端部にリヤスポイラー４が取り付けられている。なお、それぞれの取り付け手段は、溶接や接着剤による接合、あるいは所定のブラケットを介した取付など、適宜選択すればよい。そして、複数の支持部材５が数十ｍｍの一定の間隔をあけて互いに平行に配置されている。なお、図２の（ｂ）で符号６は、ピラー（Ｃピラー）を示し、リヤスポイラー４および支持部材５はピラー６から離れた位置に設けられ、ピラー６の形状の制約要因とはなっていない。

上記のリヤスポイラー４の作用について説明すると、図３の（ａ）は車両が直進走行している状態におけるルーフ２の後端部での空気の流れを模式的に示しており、ルーフ２の表面に沿って流れる空気は、ルーフ２の後端部でバックドア１の表面に沿う斜め下方に向けた流れとなる。その場合、リヤスポイラー４はバックドア１の表面とほぼ平行になっており、しかも断面形状が対称翼型になっているので、リヤスポイラー４で特には空気抵抗が生じない。また、車両の後端部を持ち上げる方向の揚力が生じない。これに対して車体にピッチングが生じると、リヤスポイラー４は空気流に対して仰角もしくは伏角（俯角）を設定した状態になる。図３の（ｂ）は車体の前部が沈み込んで後端部が相対的に持ち上がった状態を模式的に示しており、空気流はリヤスポイラー４に対して迎角を持つ（リヤスポイラー４は空気流に対して伏角を持つ）。そのため、リヤスポイラー４にはこれを押し下げる方向の力が作用し、その結果、車体には前部を持ち上げかつ後部を押し下げる方向のモーメントが生じ、そのモーメントはピッチングを抑制するモーメントとなる。このような状況は、ピッチングによって車体の後部が下がった場合も同様であり、その場合にはリヤスポイラー４が空気流に対して仰角を持つから、リヤスポイラー４にはこれを持ち上げる方向の力が作用し、それに伴うモーメントによってピッチングが抑制される。

また、図４は車両にヨーイングが生じた場合の作用を説明するためのものであり、図４の（ａ）はヨーイングが生じていない状態を示し、空気流は支持部材５と平行に流れ、したがって支持部材５においては特には力が発生しない。すなわち空気抵抗や揚力が増大することはない。これに対して図４の（ｂ）に示すようにヨーイングが生じると、バックドア１の表面に沿って流れる空気流は支持部材５に対して迎角を持った流れになるので、支持部材５にはその迎角に応じた力（図４の（ｂ）では矢印方向の力）が作用する。その結果、車体にはヨー角度を低減させる方向のモーメントが生じ、ヨーイングが抑制される。このような状況は、ヨーイングによって車体の向きが図４の（ｂ）に示す方向とは反対の方向に変化した場合も同様であり、ヨーイングが抑制される。

比較のために、上記のリヤスポイラーを設けない場合、およびＣピラーの外表面がわにリヤスポイラーを設けた場合について説明すると、図５はリヤスポイラーを設けていない例を示しており、車体側面３に沿って流れる空気流は、Ｃピラー６の箇所からバックドア１の表面に沿う方向に向きを変える。そのため、Ｃピラー６の箇所でその曲率中心を中心とした半径方向で外側に向けたいわゆる遠心方向の力（遠心力）が生じ、それに基づく車両後方に向けた分力が空気抵抗として車両に作用する。

このような遠心力を回避するために、車体側面３から背面に到るコーナー部すなわちＣピラー６の外表面がわに大型スポイラー４０を設けた例を図６に模式的に示してある。この大型スポイラー４０は、車体側面３を車両の後方に延ばした形状を有しており、したがって車体側面３に沿う空気流は、車体背面に巻き込まれずに、その流線方向をほぼ維持したまま車両の後方に流れる。そのため、Ｃピラー６の外表面の部分での負圧に基づく遠心力が生じ、したがって車両の前進を妨げる方向の空気抵抗も回避もしくは抑制される。しかしながら、このような作用を生じる大型スポイラー４０は、Ｃピラー６の外表面側の多くの部分、特にＣピラー６からバックドア１などの車体背面に亘る部分を覆うことになるので、Ｃピラー６の形状が制約されて、車両の商品性が損なわれる場合がある。

リヤスポイラー４１を図７に示すように小型のものとすれば、Ｃピラー６の形状の制約要因が少なくなるので、Ｃピラー６の形状をデザイン上、要求される形状もしくはそれに近い形状とすることができる。しかしながら、そのためにはリヤスポイラー４１を、Ｃピラー６の外表面の範囲内に収まるなどの小型のものとする必要があるので、車体側面３に沿う空気流をその延長方向に誘導する作用が不足し、空気流の方向が車体背面に沿う方向に曲がってしまう。そのため、上記の図５に示す例と同様な遠心力および空気抵抗が生じ、スポイラー４１を設けることの目的を達成できなくなる。

これに対して、この発明に係る上記のリヤスポイラーの構造によれば、ルーフ２に沿う空気流がバックドア１の表面に沿った流れとなるので、車体側面３に沿った空気流がバックドア１側に巻き込まれることが抑制される。そのため、空気抵抗を低減できるとともに、Ｃピラー６の外表面がわにスポイラーなどの他の部材を取り付ける必要がないので、Ｃピラー６の形状の制約を解消してその意匠性を向上させ、ひいては車両の商品性を向上させることができる。

なお、この発明に係るリヤスポイラーはバックドアに取り付ける場合、バックドアのヒンジ部材を支持部材とすることができ、こうすることにより部品を共通化してもよい。また、この発明はバックドアのない車両にも適用することができる。

１…バックドア、２…ルーフ、３…車体側面、４…リヤスポイラー、５…支持部材、６…ピラー（Ｃピラー）、Ｌ…隙間。

Claims

車体後部の背面のうちルーフ側の部分に設けて空気の整流を行う車両用リヤスポイラー構造において、
前記背面のうちルーフ側の前記部分に車両後方に向けて延びた複数の支持部材が、車体の幅方向に所定の間隔をあけて配列して取り付けられ、
それらの支持部材によって、前記部分に対して平行でかつ所定の間隔をあけた状態にリヤスポイラーが保持され、かつ
前記支持部材およびリヤスポイラーの断面形状が対称翼型とされている
ことを特徴とする車両用リヤスポイラー構造。