JP2019167006A

JP2019167006A - キャブ構造

Info

Publication number: JP2019167006A
Application number: JP2018056799A
Authority: JP
Inventors: 進作山口; Shinsaku Yamaguchi
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 2018-03-23
Filing date: 2018-03-23
Publication date: 2019-10-03

Abstract

【課題】車両のキャブ構造において、剥離流れを生じづらくし、空気抵抗を低減させる。【解決手段】キャブ構造Ｓは、車両のキャブ１の前面又は側面に設けられている絶縁体２１と、絶縁体２１の内部、又は絶縁体２１とキャブ１の前面又は側面との間に設けられている絶縁電極２２と、絶縁体２１の表面に設けられており、かつ絶縁電極２２の車両の車幅方向における外側端よりも外側端が内側に位置する露出電極２３と、絶縁電極２２と露出電極２３との間に電圧を印加する電源２４と、を有する。【選択図】図１

Description

本開示は、キャブ構造に関する。

従来、キャブを備えた車両が知られている。特許文献１には、キャブを有するキャブオーバー型の車両が開示されている。

特開２００７−１６８４９９号公報

キャブを有する車両において、キャブの内側からの視認性、及びキャブの内側の居住性を考慮すると、キャブの前方かつ側方に位置する外側面を滑らかな大きなＲ形状にしづらい場合があった。この場合、車両が走行しているとき、キャブの外側では空気の剥離流れが生じ易く、キャブの空気抵抗が大きくなってしまうという問題が生じていた。

そこで、本開示はこれらの点に鑑みてなされたものであり、剥離流れが生じづらく、空気抵抗が低減するキャブ構造を提供することを目的とする。

本開示の第１の態様においては、車両のキャブの前面又は側面に設けられている絶縁体と、前記絶縁体の内部、又は前記絶縁体と前記キャブの前面又は側面との間に設けられている絶縁電極と、前記絶縁体の表面に設けられており、かつ前記絶縁電極の前記車両の車幅方向における外側端よりも外側端が内側に位置する露出電極と、前記絶縁電極と前記露出電極との間に電圧を印加する電源と、を有することを特徴とするキャブ構造を提供する。

また、前記絶縁体は、前記キャブの右前方及び左前方に設けられた、前記車両のルーフを下方から支えるＡピラーに設けられていてもよい。また、前記絶縁体は、前記キャブの前面に設けられたフロントガラスに設けられていてもよい。

また、前記絶縁体は、前記キャブの前面に設けられたフロントパネル又はバンパーに設けられていてもよい。また、前記フロントパネル又はバンパーは、前記車両の車幅方向に延在する第１領域と、前記第１領域の前記車両の車幅方向における端部に接続されており、かつ前記車両の外側に向かって突出した湾曲形状の第２領域と、を有し、前記絶縁体は、前記第２領域に設けられていてもよい。

また、前記車両の速度に基づいて、前記電圧を印加するか否かを判定する制御部をさらに有し、前記制御部は、前記車両の速度が所定の閾値以上の場合に前記電圧を印加してもよい。

本開示によれば、車両のキャブ構造において、剥離流れが生じづらくなり、空気抵抗が低減するという効果を奏する。

本実施形態に係るキャブ構造が設けられている車両の状態を示す。プラズマアクチュエータの構成を示す。比較例としてのキャブ構造付近の空気の流れの一例を示す。本実施形態に係るキャブ構造付近の空気の流れの一例を示す。制御部の動作の流れを示すフローチャートである。

＜本実施形態＞
図１は、本実施形態に係るキャブ構造Ｓが設けられている車両の状態を示す図である。
車両は、キャブオーバー型の車両であり、例えば、トラックである。車両は、キャブ構造Ｓを有する。キャブ構造Ｓは、プラズマＰを発生することによりキャブ１の外側で剥離流れが生じづらいことを特徴とする。剥離流れとは、例えば車両が走行時に、キャブ１の外側面に沿って前方から後方に向かって流れる空気がキャブ１の外側面から離れてしまう流れである。剥離流れが生じると、キャブ１の空気抵抗は大きくなってしまう。キャブ構造Ｓは、キャブ１、及びプラズマアクチュエータ２を有する。キャブ１は、運転席のある箱形状の部分であり、車両の前方に設けられている。キャブ１の詳細は後述する。

プラズマアクチュエータ２は、プラズマＰを発生させることで、空気の流れを誘起するデバイスである。プラズマＰは、例えば空気が高温に加熱されることで、空気を構成する分子が電離し、正の電荷を有するイオンと負の電荷を有する電子とに分かれて運動している状態である。プラズマアクチュエータ２の詳細は後述する。

［キャブ１の構成］
キャブ１は、Ａピラー１１、フロントガラス１２、フロントパネル１３、バンパー１４、サイドガラス１５、及びドア１６を有する。Ａピラー１１は、キャブ１の右前方及び左前方に設けられた、車両のルーフを下方から支える部材である。当該ルーフは、キャブ１の天井を形成する部材である。Ａピラー１１は、例えば車両の高さ方向に対して所定の角度で傾斜した向きにおいて延伸している。Ａピラー１１は、例えば車両の前後方向における前方側の面及び車両の車幅方向における側方側の面を有する。Ａピラー１１の上端は、例えばルーフの下端と隣接している。またＡピラー１１の下端は、例えばフロントパネル１３の上端と隣接している。

フロントガラス１２は、キャブ１の前面に設けられている。フロントガラス１２は、例えば透明な板状の部材である。フロントガラス１２の車両の車幅方向における両側端は、例えばＡピラー１１に隣接している。フロントガラス１２の上端は、例えばルーフの前方端に隣接している。フロントガラス１２の下端は、フロントパネル１３の上端に隣接している。

フロントパネル１３は、キャブ１の前面に設けられている。フロントパネル１３は、例えば板状の部材である。フロントパネル１３は、車両の高さ方向において、フロントガラス１２の下方に位置している。フロントパネル１３の上端は、フロントガラス１２の下端に隣接している。フロントパネル１３は、第１領域１３１、及び第２領域１３２を有する。第１領域１３１は、車両の車幅方向に延在する領域である。第２領域１３２は、第１領域１３１の車両の車幅方向における端部に接続されており、かつ車両の外側に向かって突出した湾曲形状の領域である。

バンパー１４は、キャブ１の前面に設けられている。バンパー１４は、車両の前方において、車両の車幅方向において延伸して設けられており、車両に対する前方からの衝撃を和らげる機能を有する。バンパー１４は、車両の高さ方向において、キャブ１の下方に位置する。具体的には、バンパー１４は、車両の高さ方向において、フロントパネル１３の下方に位置する。バンパー１４の上端は、フロントパネル１３の下端に隣接する。

バンパー１４は、第１領域１４１、及び第２領域１４２を有する。第１領域１４１は、車両の車幅方向に延在する領域である。第２領域１４２は、第１領域１４１の車両の車幅方向における端部に接続されており、かつ車両の外側に向かって突出した湾曲形状の領域である。

サイドガラス１５は、キャブ１の側面に設けられている。サイドガラス１５は、例えば透明な板状の部材である。サイドガラス１５は、ドア１６に形成されている開口部に設けられている。ドア１６は、キャブ１の側面に設けられている。ドア１６は、例えば板状の部材である。ドア１６の車両の前後方向における前方端は、例えば、Ａピラー１１の側端、フロントパネル１３の側端、及びバンパー１４の側端に隣接している。ドア１６の車両の高さ方向における上端は、ルーフの下端に隣接している。ドア１６は、例えば運転者がキャブ１の内側の運転席に乗降するときに開閉可能な状態でキャブ１に設けられている。具体的には、ドア１６は、例えばドア１６の車両の前後方向における前方端付近に設けられている回転軸を支点として回転することで開閉する。

［プラズマアクチュエータ２の構成］
図２は、プラズマアクチュエータ２の構成を示す図である。
プラズマアクチュエータ２は、絶縁体２１、絶縁電極２２、露出電極２３、電源２４、及び制御部２５を有する。

絶縁体２１は、電気を通しにくい性質を有し、誘電体とも言われる。絶縁体２１は、例えば、ポリイミド製、又はテフロン（登録商標）製である。絶縁体２１は、キャブ１の前面又は側面に設けられている。具体的には、図１及び図２に示すように、絶縁体２１は、Ａピラー１１の外側面に設けられている。

絶縁電極２２は、絶縁体２１の内部に設けられている。または、絶縁電極２２は、絶縁体２１とキャブ１の前面又は側面との間に設けられていてもよい。この場合、具体的には、絶縁電極２２は、絶縁体２１とＡピラー１１との間、すなわち、絶縁体２１における露出電極２３が設けられている側とは反対側の面に設けられていてもよい。

露出電極２３は、絶縁体２１の表面に設けられており、かつ絶縁電極２２の車両の車幅方向における外側端よりも外側端が内側に位置する。すなわち、露出電極２３は、絶縁電極２２よりも、キャブ１の外側、かつ車両の車幅方向における内側に位置する。具体的には、図１及び図２に示すように、プラズマアクチュエータ２がキャブ１の左前方に設けられたＡピラー１１に設けられている場合、露出電極２３は、絶縁体２１のＡピラー１１側とは反対側の面に設けられており、かつ露出電極２３の左側端は、絶縁電極２２の左側端よりも右側に位置する。

電源２４は、絶縁電極２２と露出電極２３との間に電圧を印加する。電源２４は、例えば数ｋＨｚ、数ｋＶ程度の高電圧を印加することが可能な交流電源である。

このように、プラズマアクチュエータ２には、露出電極２３の外側端が絶縁電極２２の外側端よりも内側に位置するように絶縁電極２２及び露出電極２３が設けられている。よって、プラズマアクチュエータ２では、電源２４で絶縁電極２２と露出電極２３との間に電圧を印加した場合、図２に示すように、絶縁体２１の表面付近における絶縁電極２２の外側端と露出電極２３の外側端との間の領域にプラズマＰが発生する。

プラズマアクチュエータ２が、このようにプラズマＰを発生させることにより、例えば、電荷を有するイオンと電子が、絶縁電極２２と露出電極２３とで生成された電場で運動して空気分子と衝突する。この結果、図２に示すように、プラズマアクチュエータ２は、絶縁体２１の表面に沿って露出電極２３の外側端から絶縁電極２２の外側端に向かう誘起流（プラズマアクチュエータ２が作動することで生じる空気の流れ）を発生させる。この場合、誘起流は、車両の車幅方向における内側から外側に向かう向きに生じる。

制御部２５は、ＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）、ＲＯＭ（ＲｅａｄＯｎｌｙＭｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（ＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ）等を有するマイクロコンピュータを備えた電子制御装置である。制御部２５は、各種の入力信号に基づいて、各種の出力信号を送信することで、各種の機器を制御する機能を有する。

具体的には、制御部２５は、車両の速度に基づいて、電源２４で絶縁電極２２と露出電極２３との間に電圧を印加するか否かを判定する。制御部２５は、例えば、車両の速度に基づく電気信号を受信し、電源２４に、絶縁電極２２と露出電極２３との間に電圧を印加するか否かを示す電気信号を送信する。

より具体的には、制御部２５は、車両の速度が所定の閾値未満の場合、電源２４で電圧を印加しない。一方、制御部２５は、車両の速度が所定の閾値以上の場合、電源２４で電圧を印加する。所定の閾値は、剥離流れが発生する可能性がある速度に基づいて定められた値である。制御部２５の動作の詳細は後述する。

図３は、比較例としてのキャブ構造Ｔ付近の空気の流れの一例を示す図である。図４は、本実施形態に係るキャブ構造Ｓ付近の空気の流れの一例を示す図である。

図３に示すように、プラズマアクチュエータ２が設けられていないキャブ構造Ｔの場合、車両の走行時には、キャブ１の前方における大きな範囲でよどみ領域Ｕが生じ易い。よどみ領域Ｕとは、例えば、空気の流速が小さい領域である。よって、キャブ構造Ｔでは、助走区間が短くなり、空気の流れが加速出来ず、キャブ１の外側面の形状に沿った空気の流れになりづらい。この結果、キャブ構造Ｔでは、キャブ１の外側において剥離流れが生じてしまい、キャブ構造Ｔの空気抵抗は大きくなってしまう。

これに対して、図４に示すように、プラズマアクチュエータ２が設けられているキャブ構造Ｓの場合、プラズマアクチュエータ２が、電源２４で絶縁電極２２と露出電極２３との間に電圧を印加することで、絶縁体２１の表面における絶縁電極２２と露出電極２３との間にプラズマＰを発生させる。キャブ構造Ｓの場合、プラズマアクチュエータ２が、このように絶縁体２１の表面における絶縁電極２２と露出電極２３との間にプラズマＰを発生させることで、前述したように、例えば絶縁体２１の表面に沿って露出電極２３から絶縁電極２２の向きに誘起流を生じさせる（図２）。

キャブ構造Ｓは、このようにプラズマアクチュエータ２を有することで、絶縁体２１の表面に沿って露出電極２３から絶縁電極２２の向き、すなわち車両の車幅方向における内側から外側の向きに誘起流が発生する。そして、誘起流が発生することで、プラズマアクチュエータ２付近において空気の流れが加速し、助走区間が長くなり、空気の流れがキャブ１の形状に沿った流れになり易くなる。よって、キャブ構造Ｓでは、キャブ１の前方におけるよどみ領域Ｕが減少する。この結果、キャブ構造Ｓでは、剥離流れが生じづらくなり、空気抵抗が低減する。

［制御部２５による動作］
図５は、制御部２５の動作の流れを示すフローチャートである。
まず、制御部２５は、車両の速度を計測する（Ｓ１１）。次に、制御部２５は、車両の速度が所定の閾値以上であるか否かを判定する（Ｓ１２）。制御部２５が、車両の速度が所定の閾値以上であると判定した場合（Ｓ１２においてＹＥＳ）、制御部２５は、電源２４で絶縁電極２２と露出電極２３との間に電圧を印加する（Ｓ１３）。制御部２５が、車両の速度が所定の閾値未満であると判定した場合（Ｓ１２においてＮＯ）、制御部２５は、電源２４で絶縁電極２２と露出電極２３との間に電圧を印加しない（Ｓ１４）。

このように、キャブ構造Ｓは、車両の速度が所定の閾値以上の場合に、電源２４で絶縁電極２２と露出電極２３との間に電圧を印加してプラズマＰを発生させることで、車両の速度の増大と共に大きくなるキャブ１の空気抵抗の増大を効果的に抑制することができる。また、キャブ構造Ｓは、車両の速度が所定の閾値以上の場合に、プラズマＰを発生させるようにすることで、例えば車両が停止時にはプラズマＳを発生させないため電力消費を低減させることができる。

［変形例］
上記実施形態では、プラズマアクチュエータ２は、Ａピラー１１に設けられている構成を示したが、プラズマアクチュエータ２は、フロントガラス１２に設けられていてもよい。具体的には、絶縁体２１は、フロントガラス１２に設けられていてもよい。

上記実施形態では、プラズマアクチュエータ２は、Ａピラー１１に設けられている構成を示したが、プラズマアクチュエータ２は、フロントパネル１３又はバンパー１４に設けられていてもよい。具体的には、絶縁体２１は、フロントパネル１３又はバンパー１４に設けられていてもよい。この場合、プラズマアクチュエータ２は、フロントパネル１３の第２領域１３２又はバンパー１４の第２領域１４２に設けられていてもよい。具体的には、絶縁体２１は、フロントパネル１３の第２領域１３２又はバンパー１４の第２領域１４２に設けられていてもよい。

上記実施形態では、プラズマアクチュエータ２は、Ａピラー１１に設けられている構成を示したが、プラズマアクチュエータ２は、サイドガラス１５又はドア１６に設けられていてもよい。具体的には、絶縁体２１は、サイドガラス１５又はドア１６に設けられていてもよい。この場合、露出電極２３の車両の前後方向における後端は、絶縁電極２２の車両の前後方向における後端よりも前方に位置する。よって、この場合、例えば車両の前後方向における前方から後方に向かう誘起流が発生する。

また、上記実施形態では、プラズマアクチュエータ２は、Ａピラー１１に１個設けられている構成を示したが、プラズマアクチュエータ２は、Ａピラー１１、フロントガラス１２、フロントパネル１３、バンパー１４、サイドガラス１５、及びドア１６に複数個設けられていてもよい。具体的には、絶縁体２１は、Ａピラー１１、フロントガラス１２、フロントパネル１３、バンパー１４、サイドガラス１５、及びドア１６に複数個設けられていてもよい。プラズマアクチュエータ２が複数個設けられていることで、キャブ構造Ｓでは、さらに剥離流れが生じづらくなり、空気抵抗が低減する。

［本実施形態に係るキャブ構造Ｓによる効果］
本実施形態に係るキャブ構造Ｓは、車両のキャブ１の前面又は側面に設けられている絶縁体２１と、絶縁体２１の内部、又は絶縁体２１とキャブ１の前面又は側面との間に設けられている絶縁電極２２と、絶縁体２１の表面に設けられており、かつ絶縁電極２２の車両の車幅方向における外側端よりも外側端が内側に位置する露出電極２３と、絶縁電極２２と露出電極２３との間に電圧を印加する電源２４と、を有する。

本実施形態に係るキャブ構造Ｓは、このような構成を有するので、プラズマアクチュエータ２は、電源２４で絶縁電極２２と露出電極２３との間に電圧を印加することで、絶縁体２１の表面付近における絶縁電極２２と露出電極２３との間にプラズマＰを発生させることができる。プラズマアクチュエータ２が、このように絶縁体２１の表面における絶縁電極２２と露出電極２３との間にプラズマＰを発生させることで、車両の車幅方向における内側から外側に向かって誘起流を生じさせる。

キャブ構造Ｓでは、このようにプラズマアクチュエータ２によって誘起流が発生することで、プラズマアクチュエータ２の付近において空気の流れが加速し、例えば、助走区間が長くなり、空気の流れが加速し、キャブ１の外側面の形状に沿った流れになり易くなる。よって、キャブ構造Ｓでは、車両の前方におけるよどみ領域Ｕが減少する。この結果、キャブ構造Ｓでは、剥離流れが生じづらくなり、空気抵抗が低減する。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。例えば、装置の分散・統合の具体的な実施の形態は、以上の実施の形態に限られず、その全部又は一部について、任意の単位で機能的又は物理的に分散・統合して構成することができる。また、複数の実施の形態の任意の組み合わせによって生じる新たな実施の形態も、本発明の実施の形態に含まれる。組み合わせによって生じる新たな実施の形態の効果は、もとの実施の形態の効果を合わせ持つ。

Ｓ、Ｔ・・・キャブ構造
１・・・キャブ
１１・・・Ａピラー
１２・・・フロントガラス
１３・・・フロントパネル
１３１・・・第１領域
１３２・・・第２領域
１４・・・バンパー
１４１・・・第１領域
１４２・・・第２領域
１５・・・サイドガラス
１６・・・ドア
２・・・プラズマアクチュエータ
２１・・・絶縁体
２２・・・絶縁電極
２３・・・露出電極
２４・・・電源
２５・・・制御部
Ｐ・・・プラズマ
Ｕ・・・よどみ領域

Claims

車両のキャブの前面又は側面に設けられている絶縁体と、
前記絶縁体の内部、又は前記絶縁体と前記キャブの前面又は側面との間に設けられている絶縁電極と、
前記絶縁体の表面に設けられており、かつ前記絶縁電極の前記車両の車幅方向における外側端よりも外側端が内側に位置する露出電極と、
前記絶縁電極と前記露出電極との間に電圧を印加する電源と、
を有することを特徴とするキャブ構造。
前記絶縁体は、前記キャブの右前方及び左前方に設けられた、前記車両のルーフを下方から支えるＡピラーに設けられていることを特徴とする、
請求項１に記載のキャブ構造。
前記絶縁体は、前記キャブの前面に設けられたフロントガラスに設けられていることを特徴とする、
請求項１又は２に記載のキャブ構造。
前記絶縁体は、前記キャブの前面に設けられたフロントパネル又はバンパーに設けられていることを特徴とする、
請求項１から３のいずれか一項に記載のキャブ構造。
前記フロントパネル又はバンパーは、
前記車両の車幅方向に延在する第１領域と、
前記第１領域の前記車両の車幅方向における端部に接続されており、かつ前記車両の外側に向かって突出した湾曲形状の第２領域と、
を有し、
前記絶縁体は、前記第２領域に設けられていることを特徴とする、
請求項４に記載のキャブ構造。
前記車両の速度に基づいて、前記電圧を印加するか否かを判定する制御部をさらに有し、
前記制御部は、前記車両の速度が所定の閾値以上の場合に前記電圧を印加することを特徴とする、
請求項１から５のいずれか一項に記載のキャブ構造。