JP2023069384A - 車両用アンダーカバー - Google Patents

Abstract

【課題】面積効率良くダウンフォースを発生させることが可能な車両用アンダーカバーを実現する。【解決手段】車両の底部の少なくとも一部を覆う車両用アンダーカバー１０である。車幅方向に延びる水平な第１平面１１ａと、第１平面１１ａよりも高い位置で車幅方向に延びる水平な第２平面１５ａと、第１平面１１ａの後端部から後方に行くほど上方に傾斜して延び、第２平面１５ａの前端部と連結される第１傾斜面１３ａと、第１平面１１ａの前端部から前方に行くほど上方に傾斜して延び、第２平面１５ａの後端部と連結される第２傾斜面１７ａと、をそれぞれ複数備えている。車両前後方向に連なる、第１平面１１ａ、第１傾斜面１３ａ、第２平面１５ａおよび第２傾斜面１７ａ、で構成される表面形状パターンＳＰが、車両前後方向に繰り返されるように、下面１０ａに形成されている。【選択図】図３

Description

本発明は、車両の底部の少なくとも一部を覆う車両用アンダーカバーに関し、特に、タイヤを地面に押し付けるダウンフォースを面積効率良く発生させる車両用アンダーカバーに関するものである。

車両底部に設けられた車両部品（例えばエンジンやサスペンションやマフラー等）に対する路面干渉や異物の衝突・侵入を防ぐために、車両の底部を覆うように車体に装着される車両用アンダーカバー（以下、単に「アンダーカバー」ともいう。）が従来から知られている。

かかるアンダーカバーは、路面干渉や異物の衝突・侵入を防ぐのみならず、車両部品による車両底部の凹凸を覆うことで、車両の下側を流れる空気（走行風）を整流して、空気抵抗を低減する機能をも有している。最近では、このような空気抵抗低減機能を高めるべく、アンダーカバーの形状等に関して様々な提案がなされている。

例えば特許文献１には、アンダーカバーの下面に、車両の前後方向に沿ってその下面から上方に凹んだ凹部と下方に突出した凸部とを交互に形成し、各凹部の車幅方向の幅をほぼ同一に設定するとともに、凹部と凹部との間の稜線を車両の前後方向に対して斜めに形成したアンダーカバーが開示されている。

この特許文献１のものによれば、連続する湾曲面状に形成された凹部および凸部のうち、凹部の内部で発生した小さな乱流によってアンダーカバーの下面全体に乱流層が発生し、かかる乱流層により、空気の全体の流れがアンダーカバーの下面から離れることで、アンダーカバーの下面近傍での抵抗が小さくなり、車両の空気抵抗が抑制されるとされている。また、特許文献１のものでは、アンダーカバーの下面から離れた空気は、その流速が速くなるとされている。

特開２０１２－０５６５７３号公報

ところで、高速走行時においては、乱流層によってアンダーカバー付近の空気の流れが乱れ、車両がふらついたりする、接地感が弱い安定感のない走りに陥り易いことが知られている。このようなタイヤの路面追従性の低下を解消して、タイヤのグリップ力を確保することで操縦安定性の向上を図るには、適度なダウンフォースによってタイヤを地面に押し付けることが有効となる。

かかるダウンフォースを効率良く発生させるために、ウイング、スポイラー、ディフューザー等といったエアロパーツを設けることも考えられるが、これらは外形デザインとの両立を図る必要があり、設計自由度は高くない。この点、アンダーカバーは、設計自由度が高い上、上述の如く、車両の下側を流れる空気を整流する機能も有していることから、アンダーカバーによってもダウンフォースを発生させることが可能である。

より詳しくは、アンダーカバーの空気を整流する機能により、アンダーカバーの下面近傍を流れる空気が増速すると、ベルヌーイの定理（流体の位置・速度・圧力の各エネルギーの総和は常に一定）に従い、アンダーカバーの下面近傍で圧力が低下（負圧が発生）し、これにより、ダウンフォースを発生させることができる。

ところで、どのような車両においても、底部を広範囲に亘ってアンダーカバーで覆うことができる訳ではなく、車両部品との位置関係から、アンダーカバーを装着可能な面積が制限される車両も多く、このようなアンダーカバーを装着可能な面積が小さい車両ほど、より面積効率良くダウンフォースを発生させることが可能なアンダーカバー構造が求められることになる。

しかしながら、単に車両底部の凹凸を覆う水平なアンダーカバーでは、整流による空気の流速の上昇しか見込めず、アンダーカバーの下面近傍を流れる空気の増速効果が不十分である場合があり、アンダーカバーを装着可能な面積が制限される場合には、十分なダウンフォース効果が得られないという問題がある。

また、上記特許文献１のものでは、乱流層により空気の流れがアンダーカバーの下面から離れるが、アンダーカバーの下面から離れた空気の流速が速くなっても、それによってアンダーカバーの下面近傍での負圧の発生が見込める訳ではないので、やはり十分なダウンフォース効果は得られないという問題がある。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、面積効率良くダウンフォースを発生させることが可能な車両用アンダーカバーを実現する技術を提供することにある。

前記目的を達成するため、本発明に係る車両用アンダーカバーでは、アンダーカバーの下面に形成された、平面と傾斜面とを組み合わせた複合面に空気を沿わせることで、アンダーカバーの下面近傍を流れる空気の増速を図るとともに、平面と傾斜面との角部で、空気の剥離・再付着を生じさせて、負圧を発生させる渦の生成を促進するようにしている。

具体的には、本発明は、車両の底部の少なくとも一部を覆う車両用アンダーカバーを対象としている。

そして、この車両用アンダーカバーは、車幅方向に延びる水平な第１平面と、上記第１平面の後端部から後方に行くほど上方に傾斜して延びる第１傾斜面と、上記第１平面の前端部から前方に行くほど上方に傾斜して上記第１傾斜面と同じ高さまで延びる第２傾斜面と、をそれぞれ複数備え、車両前後方向に連なる、上記各第２傾斜面、上記各第１平面および上記各第１傾斜面で構成される表面形状を少なくとも含む表面形状パターンが、車両前後方向に繰り返されるように、下面に形成されていることを特徴とするものである。

この構成では、第２傾斜面、第１平面および第１傾斜面が、この順で組み合わされた表面形状を少なくとも含む表面形状パターンが、アンダーカバーの下面に、車両前後方向に繰り返し形成されることになる。

このような表面形状パターンを形成することで、アンダーカバーの下面近傍を流れる空気（走行風）は、所謂コアンダ効果により、第２傾斜面、第１平面および第１傾斜面に沿って流れようとする。それ故、第２傾斜面→第１平面、第１平面→第１傾斜面…という具合に空気の流れが曲げられることで、空気が増速し、これにより、アンダーカバーの下面近傍で圧力を低下（負圧を発生）させることができる。

また、前方に行くほど上方に傾斜、換言すると、後方に行くほど下方に傾斜する第２傾斜面に沿って斜め下方に流れる空気は、第２傾斜面と第１平面との角部で、そのまま斜め下方に流れてアンダーカバーから剥離した後、直ぐにアンダーカバーに再付着し、水平な第１平面に沿って流れるが、この剥離・再付着によって、第２傾斜面と第１平面との角部には、車幅方向を軸とする渦が生成されることになる。同様に、第１平面に沿って後方に流れる空気は、第１平面と第１傾斜面との角部で、そのまま後方に流れてアンダーカバーから剥離した後、直ぐにアンダーカバーに再付着し、上方に傾斜する第１傾斜面に沿って流れるが、この剥離・再付着によって、第１平面と第１傾斜面との角部にも、車幅方向を軸とする渦が生成されることになる。そうして、表面形状パターンは車両前後方向に繰り返されることから、このような渦が複数生成されることで、アンダーカバーの下面近傍で相対的に大きな負圧を発生させることができる。

以上のように、本発明の車両用アンダーカバーでは、上記表面形状パターンを形成することで、走行風の増速によってアンダーカバーの下面近傍で負圧を発生させるとともに、渦の生成によってアンダーカバーの下面近傍で負圧を発生させることができ、これらが相俟って、面積効率良くダウンフォースを発生させることができる。したがって、アンダーカバーを装着可能な面積が制限される場合でも、適度なダウンフォースによってタイヤを地面に押し付けて、操縦安定性の向上を図ることが可能となる。

また、上記車両用アンダーカバーの一態様として、上記各第１傾斜面の後端部と、当該各第１傾斜面の１つ後側に位置する上記各第２傾斜面の前端部とを連結する、上記第１平面よりも高い位置で車幅方向に延びる水平な第２平面をさらに備え、上記各表面形状パターンは、車両前後方向に連なる、上記各第１平面、上記各第１傾斜面、上記各第２平面および上記各第２傾斜面で構成されていてもよい。

この構成では、相対的に低い水平な第１平面、上方に傾斜する第１傾斜面、相対的に高い水平な第２平面、および、下方に傾斜する第２傾斜面が、この順で組み合わされた表面形状パターンが、アンダーカバーの下面に、車両前後方向に繰り返し形成されることになる。

このような表面形状パターンを形成することで、アンダーカバーの下面近傍を流れる空気は、コアンダ効果により、第１平面、第１傾斜面、第２平面および第２傾斜面に沿って流れようとする。それ故、第１平面→第１傾斜面、第１傾斜面→第２平面、第２平面→第２傾斜面、第２傾斜面→第１平面、…という具合に空気の流れが曲げられることで、空気が増速し、これにより、アンダーカバーの下面近傍で負圧を発生させることができる。

また、上記と同様に、第２傾斜面と第１平面との角部、および、第１平面と第１傾斜面との角部には、車幅方向を軸とする渦が生成される。そうして、表面形状パターンは車両前後方向に繰り返されることから、このような渦が複数生成されることで、アンダーカバーの下面近傍で相対的に大きな負圧を発生させることができる。

これらが相俟って、面積効率良くダウンフォースを発生させることができ、これにより、アンダーカバーを装着可能な面積が制限される場合でも、適度なダウンフォースによってタイヤを地面に押し付けて、操縦安定性の向上を図ることが可能となる。

さらに、上記車両用アンダーカバーでは、上記第２傾斜面と上記第１平面とのなす角度が、上記第１傾斜面と上記第１平面とのなす角度以上に設定されていてもよい。

第２傾斜面には、後方に流れる空気が当たるため、第２傾斜面の角度（＝第２傾斜面と第１平面とのなす角度）が直角に近ければ、大きな負圧の発生を見込めるものの増速を阻害することになる。一方、第２傾斜面の角度が０に近ければ、大きな負圧の発生も大幅な増速も見込めない。それ故、第２傾斜面と第１平面とのなす角度は、増速を阻害しない範囲で、ある程度大きいことが好ましい。

このように、第２傾斜面と第１平面とのなす角度を大きくすると、第２傾斜面に沿って斜め下方に流れる増速された空気は、第２傾斜面と第１平面との角部から、そのまま斜め下方に流れてアンダーカバーから剥離するが、元々後方に流れている走行風の影響等により、一旦剥離した空気を、走行風の流れと同じ方向に延びる第１平面に再付着させるのは容易であることから、渦の生成が阻害されることもない。

これに対し、第１傾斜面と第１平面とのなす角度を大きくし過ぎると、第１平面に沿って後方に流れる増速された空気は、第１平面と第１傾斜面との角部から、そのまま後方に流れてアンダーカバーから剥離するが、走行風は元々後方に流れているため、一旦剥離した空気を、走行風の流れと異なる方向に延びる第１傾斜面に再付着させるのは容易ではない。

この点、この構成によれば、第２傾斜面と第１平面とのなす角度が、第１傾斜面と第１平面とのなす角度以上に設定されていることから、第２傾斜面と第１平面とのなす角度が相対的に大きくなる一方、第１傾斜面と第１平面とのなす角度が相対的に小さくなる。このように、第２傾斜面と第１平面とのなす角度が相対的に大きくなることで、アンダーカバーの下面近傍で相対的に大きな負圧を発生させることができるとともに、第１傾斜面と第１平面とのなす角度が相対的に小さくなることで、空気の剥離・再付着を促進して、確実に渦を生成させることができ、これらにより、より面積効率良くダウンフォースを発生させることができる。

なお、第２傾斜面と第１平面とのなす角度が、第１傾斜面と第１平面とのなす角度以上であればよいことから、相対的に大きな負圧を発生させることができるような、第２傾斜面と第１平面とのなす角度と、渦を生成させることができるような、第１傾斜面と第１平面とのなす角度とが、一致する場合も含まれるが、相対的に大きな負圧および渦を確実に生成させるためには、第２傾斜面と第１平面とのなす角度が、第１傾斜面と第１平面とのなす角度よりも大きな角度に設定されていることが好ましい。

ところで、本発明では、アンダーカバーの下面に形成された、車両前後方向に繰り返される表面形状パターンにより、空気の増速および渦の生成が繰り返されることで、アンダーカバーの下面近傍で相対的に大きな負圧を発生させことができるが、後方に流れる空気が車幅方向に広がり過ぎると、空気の流れが乱れて、これらの効果が薄れる可能性がある。

そこで、上記車両用アンダーカバーでは、上記各第２平面、並びに、当該各第２平面の前後に隣接する上記第１および第２傾斜面から下方に延びる竪壁部をさらに備え、上記竪壁部は、車両前後方向に列をなすように設けられていてもよい。

この構成によれば、第１平面と同じ高さの仮想平面と第２平面と第１および第２傾斜面とで区画される、車幅方向に延びる空間が、第２平面並びに第１および第２傾斜面から下方に延びる竪壁部によって、車幅方向に仕切られることになる。そうして、かかる竪壁部は、車幅方向においてランダムな位置に設けられるのではなく、車両前後方向に列をなすように設けられていることから、上記表面形状パターンが車両前後方向に繰り返され、且つ、竪壁部によって車幅方向に仕切られた領域が、車幅方向に複数列並ぶことになる。

このように、車両用アンダーカバーにおける空気が流れる部位を、車幅方向に複数列並ぶ領域に分けることで、各領域において車幅方向に広がり過ぎることなく空気が流れるので、整流化を促進することができ、これにより、より一層面積効率良くダウンフォースを発生させることができる。

以上説明したように、本発明に係る車両用アンダーカバーによれば、面積効率良くダウンフォースを発生させることができる。

本発明の実施形態１に係る車両用アンダーカバーを装着した車両を模式的に示す図であり、同図（ａ）は側面図であり、同図（ｂ）は底面図である。 車両用アンダーカバーの下面に形成された表面形状パターンを模式的に示す平面図である。 図２のIII－III線の矢視断面図である。 表面形状パターンによる作用・効果を模式的に説明する図である。 空気の増速のメカニズムを模式的に説明する図である。 第１および第２傾斜面と第１平面とのなす角度の決定手法を模式的に説明する図である。 本発明の実施形態２に係る車両用アンダーカバーの下面に形成された表面形状パターンを模式的に示す平面図である。 表面形状パターンを模式的に示す図であり、同図（ａ）は図７のVIIIａ－VIIIａ線の矢視断面図であり、同図（ｂ）は図７のVIIIｂ－VIIIｂ線の矢視断面図である。 竪壁部による作用・効果を模式的に説明する図である。 本発明の実施形態３に係る車両用アンダーカバーの下面に形成された表面形状パターンを模式的に示す断面図である。

以下、本発明を実施するための形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において、矢印Ｆｗは車両前後方向前側を、矢印Ｒｈは車幅方向右側を、矢印Ｌｆは車幅方向左側を、矢印Ｕｐは上下方向上側を、それぞれ示している。

（実施形態１）
図１は、本実施形態に係る車両用アンダーカバー１０を装着した車両１を模式的に示す図であり、同図（ａ）は側面図であり、同図（ｂ）は底面図である。なお、図１（ｂ）における、車両用アンダーカバー１０（以下、単に「アンダーカバー１０」ともいう。）の数や取付け位置は、あくまでも例示であり、特に限定されるものではない。

この車両１は、図１（ｂ）に示すように、車両前後方向における前端部、中央部および後端部で、車両底部に設けられた車両部品（図示せず）を覆うように取り付けられた、５つの樹脂製のアンダーカバー１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ，１０Ｅを備えている。これらアンダーカバー１０Ａ～１０Ｅは、車両部品に対する路面干渉や異物の衝突・侵入を防ぐのみならず、車両部品の凹凸を覆うことで、図（ａ）の太線矢印で示す、車両１の下側を流れる空気（走行風）を整流して、空気抵抗を低減する機能をも有している。

加えて、アンダーカバー１０は、図１（ａ）の黒塗り矢印で示すように、タイヤ３，５を地面に押し付けるダウンフォースを発生させる機能をも有しているが、この車両１では、図１（ｂ）に示すように、車両部品との位置関係から、アンダーカバー１０を装着可能な面積が制限されているため、面積効率良くダウンフォースを発生させることが可能なアンダーカバー構造が求められることになる。

以下、アンダーカバー１０を装着可能な面積が小さい場合でも、面積効率良くダウンフォースを発生させることが可能な、本実施形態に係る車両用アンダーカバー１０について詳細に説明する。

－表面形状パターン－
図２は、車両用アンダーカバー１０の下面１０ａに形成された表面形状パターンＳＰを模式的に示す平面図であり、図３は、図２のIII－III線の矢視断面図である。アンダーカバー１０の下面１０ａには、図２および図３に示すような表面形状パターンＳＰが、車両前後方向に繰り返されるように形成されている。各表面形状パターンＳＰは、第１平面部１１の下面１１ａと、第１傾斜面部１３の下面１３ａと、第２平面部１５の下面１５ａと、第２傾斜面部１７の下面１７ａと、で構成されている。

なお、請求項との関係では、第１平面部１１の下面１１ａが、本発明でいうところの「第１平面」に相当し、また、第１傾斜面部１３の下面１３ａが、本発明でいうところの「第１傾斜面」に相当し、また、第２平面部１５の下面１５ａが、本発明でいうところの「第２平面」に相当し、また、第２傾斜面部１７の下面１７ａが、本発明でいうところの「第２傾斜面」に相当する。

それ故、以下では便宜上、第１平面部１１の下面１１ａを「第１平面１１ａ」とも称し、また、第１傾斜面部１３の下面１３ａを「第１傾斜面１３ａ」とも称し、また、第２平面部１５の下面１５ａを「第２平面１５ａ」とも称し、また、第２傾斜面部１７の下面１７ａを「第２傾斜面１７ａ」とも称する。

第１平面部１１は、車幅方向に延びていて、その下面１１ａが、図２に示すように、車幅方向に延びる水平面として形成されている。一方、第２平面部１５は、図３に示すように、第１平面部１１よりも高い位置で車幅方向に延びていて、その下面１５ａが、下面１１ａよりも高い位置で車幅方向に延びる水平面として形成されている。これら第１平面部１１と第２平面部１５とは、車両前後方向に間隔を空けて交互に並ぶように、それぞれ複数設けられていて、第１および第２傾斜面部１３，１７によって連結されている。

第１傾斜面部１３は、図３に示すように、第１平面部１１の後端部から、後方に行くほど上方に傾斜するように延びていて、当該第１平面部１１の１つ後側に位置する第２平面部１５の前端部と連結されている。一方、第２傾斜面部１７は、第２平面部１５の後端部から、後方に行くほど下方に傾斜するように延びていて、当該第２平面部１５の１つ後側に位置する第１平面部１１の前端部と連結されている。なお、第１傾斜面部１３および第２傾斜面部１７の傾斜角（第１傾斜面１３ａおよび第２傾斜面１７ａと第１平面１１ａとのなす角度θ１，θ２）については後述する。

このように、アンダーカバー１０では、相対的に低い水平な第１平面１１ａ、上方に傾斜する第１傾斜面１３ａ、相対的に高い水平な第２平面１５ａ、および、下方に傾斜する第２傾斜面１７ａが、この順で組み合わされることで、車両前後方向に繰り返される表面形状パターンＳＰが構成されている。

なお、本実施形態のアンダーカバー１０では、第１平面部１１の下面１１ａを、アンダーカバー１０における面積比率が最も大きい平面部（図示せず）の下面（以下、「一般面」ともいう）と同じ高さに形成している。このため、本実施形態の表面形状パターンＳＰでは、一般面から上方に凹む、第１傾斜面１３ａと第２平面１５ａと第２傾斜面１７ａとで区画される溝部が形成されるようになっている。

－表面形状パターンによる作用・効果－
図４は、表面形状パターンＳＰによる作用・効果を模式的に説明する図である。上記のような表面形状パターンＳＰを形成することで、アンダーカバー１０の下面１０ａ近傍を流れる空気（走行風）は、「流体が凸形状の壁面との接触を保ち続けるように振る舞う」という所謂コアンダ効果により、第１平面１１ａ、第１傾斜面１３ａ、第２平面１５ａおよび第２傾斜面１７ａに沿って流れようとする。それ故、第１平面１１ａ→第１傾斜面１３ａ、第１傾斜面１３ａ→第２平面１５ａ、第２平面１５ａ→第２傾斜面１７ａ、第２傾斜面１７ａ→第１平面１１ａ、…という具合に空気の流れが曲げられることで、アンダーカバー１０の下面１０ａ近傍を流れる空気が増速し、これにより、アンダーカバー１０の下面１０ａ近傍を流れる空気の流速については、上流（図４のＵＳ参照）よりも下流（図４のＤＳ参照）の方が速くなる。

ここで、空気の流れが曲げられることで増速するメカニズムについて簡単に説明する。図５は、空気の増速のメカニズムを模式的に説明する図である。なお、図５では、説明を分かり易くするために、空気を水Ｗに置き換えている。また、以下では、説明の簡略化のため、位置エネルギーの変化や、重力加速度による増速や、板３０，３１，３２の摩擦を無視して説明を行う。

図５（ａ）に示すように、蛇口４０から一定流量で水Ｗが流れていると仮定する。ここで、図５のＡ位置での水Ｗの流速がＶであれば、Ａ位置から長さＬだけ下がったＢ位置での水Ｗの流速もＶのままである。

そうして、図５（ｂ）に示すように、ＡＢ区間において、長さＬの凹凸のない板３０の表面３０ａに沿わして水Ｗを流した場合にも、Ａ位置での水Ｗの流速がＶであれば、当然に、Ｂ位置での水Ｗの流速もＶのままである。

一方、図５（ｃ）に示すように、ＡＢ区間において、折り曲げられた板３１の表面３１ａに沿わして水Ｗを流したと仮定する。この場合にも、Ａ位置での水Ｗの流速がＶであれば、当然に、Ｂ位置での水Ｗの流速もＶのままである。もっとも、折り曲げられた板３１の表面３１ａの流路長は、長さＬよりも長くなっている。とすれば、ＡＢ区間における水Ｗの流速Ｖ’はＶよりも速くならなければ辻褄が合わない。つまり、折り曲げられた区間を流れることで、過渡的に水Ｗの流速が増速されるのである。

もっとも、図５（ｄ）に示すように、邪魔板３２ｂを有する板３２の表面３２ａに沿わして水Ｗを流そうとした場合には、水Ｗが飛び散ってしまい（空気で喩えるなら剥離してしまい）、図５（ｃ）に示すよう過渡的な増速は生じない。

以上のことは空気の場合にも当て嵌まり、空気がアンダーカバー１０から剥離することなく（一時的な剥離・再付着は除く）、コアンダ効果によって表面形状パターンＳＰとの接触を保ち続けながら、空気の流れが曲げられれば、過渡的に（表面形状パターンＳＰと接触している間は）空気が増速されることになる。

このように、本実施形態のアンダーカバー１０では、空気の流れを意図的に曲げることで、アンダーカバー１０の下面１０ａに沿って流れる空気を増速させることから、アンダーカバー１０の下面１０ａ近傍で圧力を低下（負圧を発生）させることができる。そうして、表面形状パターンＳＰは車両前後方向に繰り返されることから、このような空気の増速が繰り返されるので、アンダーカバー１０の下面１０ａ近傍で連続的（継続的）に負圧を発生させることが可能となる。

また、図４の白抜き矢印で示すように、下方に傾斜する第２傾斜面１７ａに沿って斜め下方に流れる空気は、第２傾斜面１７ａと第１平面１１ａとの角部１４で、そのまま斜め下方に流れてアンダーカバー１０から剥離した後、直ぐにアンダーカバー１０に再付着し、相対的に低い水平な第１平面１１ａに沿って流れるが、この剥離・再付着によって、第２傾斜面１７ａと第１平面１１ａとの角部１４には、図４の太線矢印Ｖ１で示すように、車幅方向を軸とする渦が生成されることになる。

同様に、図４のハッチング矢印で示すように、第１平面１１ａに沿って後方に流れる空気は、第１平面１１ａと第１傾斜面１３ａとの角部１６で、そのまま後方に流れてアンダーカバー１０から剥離した後、直ぐにアンダーカバー１０に再付着し、上方に傾斜する第１傾斜面１３ａに沿って流れるが、この剥離・再付着によって、第１平面１１ａと第１傾斜面１３ａとの角部１６にも、図４の太線矢印Ｖ２で示すように、車幅方向を軸とする渦が生成されることになる。そうして、表面形状パターンＳＰは車両前後方向に繰り返されることから、このような渦が複数生成されることで、アンダーカバー１０の下面１０ａ近傍で相対的に大きな負圧を発生させることが可能となる。

以上のように、本実施形態の車両用アンダーカバー１０では、表面形状パターンＳＰを形成することで、走行風の増速によってアンダーカバー１０の下面１０ａ近傍で負圧を発生させるとともに、渦の生成によってアンダーカバー１０の下面１０ａ近傍で負圧を発生させることができ、これらが相俟って、面積効率良くダウンフォースを発生させることができる。したがって、アンダーカバー１０を装着可能な面積が制限される場合でも、適度なダウンフォースによってタイヤ３，５を地面に押し付けて、操縦安定性の向上を図ることが可能となる。

－第１および第２傾斜面の傾斜角－
本実施形態の車両用アンダーカバー１０では、第２傾斜面１７ａと第１平面１１ａとのなす角度θ２が、第１傾斜面１３ａと第１平面１１ａとのなす角度θ１よりも大きな角度に設定されている。以下、角度θ１と角度θ２との関係を、このように設定している理由について説明する。

図６は、第１および第２傾斜面１３ａ，１７ａと第１平面１１ａとのなす角度θ１，θ２の決定手法を模式的に説明する図である。先ず、図６（ａ）に示すように、アンダーカバー１１０から垂下するエアロパーツ１２０を設けた場合には、エアロパーツ１２０の背面近傍に大きな負圧の発生（図６（ａ）のハッチング部参照）を見込めるものの、アンダーカバー１１０の下面近傍での空気の増速を阻害することになる。それ故、第２傾斜面１７ａには、第２平面１５ａに沿って流れる空気が当たるところ、第２平面１５ａと第２傾斜面１７ａとのなす角度（＝第２傾斜面１７ａと第１平面１１ａとのなす角度θ２）が直角に近ければ、大きな負圧の発生を見込めるものの増速を阻害することになる。

一方、図６（ｂ）に示すように、第２平面１５ａと第２傾斜面１７ａとのなす角度（＝θ２）が０である水平なアンダーカバー２１０では、図５（ｂ）の場合と同様の理由から、大幅な増速や負圧の発生は見込めない。

これらのことから、第２平面１５ａと第２傾斜面１７ａとのなす角度（＝第２傾斜面１７ａと第１平面１１ａとのなす角度θ２）は、増速を阻害しない範囲で、ある程度大きいことが好ましく、例えば４５°程度に設定することが好ましい。

このように、第２傾斜面１７ａと第１平面１１ａとのなす角度θ２を大きくすると、第２傾斜面１７ａに沿って斜め下方に流れる増速された空気は、第２傾斜面１７ａと第１平面１１ａとの角部１４から、図６（ｃ）の破線矢印で示すように、そのまま斜め下方に流れてアンダーカバー１０から剥離するが、元々後方に流れている走行風の影響等により、一旦剥離した空気を、走行風の流れと同じ方向に延びる第１平面１１ａに再付着させるのは容易であることから、渦の生成が阻害されることもない。

これに対し、図６（ｄ）に示すように、第１傾斜面１３ａと第１平面１１ａとのなす角度θ１を大きくし過ぎると、第１平面１１ａに沿って後方に流れる増速された空気は、第１平面１１ａと第１傾斜面１３ａとの角部１６から、図６（ｄ）の破線矢印で示すように、そのまま後方に流れてアンダーカバー１０から剥離するが、走行風は元々後方に流れているため、一旦後方に剥離した空気を、走行風の流れと異なる方向に延びる第１傾斜面１３ａに再付着させるのは容易ではない。

それ故、第１傾斜面１３ａと第１平面１１ａとのなす角度θ１は、図６（ｅ）に示すように、第１平面１１ａと第１傾斜面１３ａとの角部１６から一旦剥離した空気を、第１傾斜面１３ａに再付着させることが可能な程度に小さいことが好ましく、例えば２７°程度に設定することが好ましい。

上述の如く、本実施形態の車両用アンダーカバー１０では、第２傾斜面１７ａと第１平面１１ａとのなす角度θ２が、第１傾斜面１３ａと第１平面１１ａとのなす角度θ１よりも大きな角度に設定されていることから、第２傾斜面１７ａと第１平面１１ａとのなす角度θ２が相対的に大きくなる一方、第１傾斜面１３ａと第１平面１１ａとのなす角度θ１が相対的に小さくなる。このように、第２傾斜面１７ａと第１平面１１ａとのなす角度θ２が相対的に大きくなることで、アンダーカバー１０の下面１０ａ近傍で相対的に大きな負圧を発生させることができるとともに、第１傾斜面１３ａと第１平面１１ａとのなす角度θ１が相対的に小さくなることで、空気の剥離・再付着を促進して、確実に渦を生成させることができ、これらにより、より面積効率良くダウンフォースを発生させることができる。

（実施形態２）
本実施形態は、竪壁部を設けている点が、上記実施形態１と異なるものである。以下、実施形態１と異なる点を中心に説明する。

図７は、本実施形態に係る車両用アンダーカバー１０の下面１０ａに形成された表面形状パターンＳＰを模式的に示す平面図であり、図８（ａ）は図７のVIIIａ－VIIIａ線の矢視断面図であり、図８（ｂ）は図７のVIIIｂ－VIIIｂ線の矢視断面図である。また、図９は、竪壁部２０による作用・効果を模式的に説明する図である。

実施形態１で説明したように、アンダーカバー１０では、車両前後方向に繰り返される表面形状パターンＳＰにより、空気の増速および渦の生成が繰り返されることで、アンダーカバー１０の下面１０ａ近傍で相対的に大きな負圧を発生させことができるが、図９（ａ）の太線矢印で示すように、後方に流れる空気が車幅方向に広がり過ぎると、空気の流れが乱れて、これらの効果が薄れる可能性がある。

そこで、本実施形態では、車両用アンダーカバー１０における、空気の増速および渦の生成が行われる部位を、空気の流れが車幅方向に広がり過ぎない領域に分けるために、図７に示すように、竪壁部２０を設けるようにしている。

各竪壁部２０は、図８に示すように、一対の側壁部２１と、底壁部２３と、を有している。一対の側壁部２１は、図８（ａ）に示すように、第２平面１５ａ、並びに、当該第２平面１５ａの前後に隣接する第１および第２傾斜面１３ａ，１７ａから、第１平面１１ａと同じ高さまで、それぞれ下方に延びていて、車幅方向から見て台形状に形成されている。底壁部２３は、第１平面部１１と同じ高さで、一対の側壁部２１の下端部同士を連結している。換言すると、各竪壁部２０は、第２平面１５ａ、並びに、当該第２平面１５ａの前後に隣接する第１および第２傾斜面１３ａ，１７ａを、第１平面１１ａと同じ高さまで凹ましたような形状に形成されている。このように形成された竪壁部２０は、車幅方向においてランダムな位置に設けられるのではなく、図７に示すように、車両前後方向に列をなすように、複数の溝部に設けられている。

このような竪壁部２０を設けることで、第１平面１１ａと同じ高さの仮想平面（図示せず）と第２平面１５ａと第１および第２傾斜面１３ａ，１７ａとで区画される、車幅方向に延びる空間（溝部）が幅方向に仕切られることになる。このように、竪壁部２０は、表面形状パターンＳＰによって形成される溝部を幅方向に仕切る役割を有することから、側壁部２１と底壁部２３とのなす角度θ３はなるべく直角に近いことが好ましい。本実施形態では、樹脂製のアンダーカバー１０を射出成形する際の型抜き角度等を考慮して、角度θ３は例えば８５°に設定されている。

そうして、かかる竪壁部２０は、車両前後方向に列をなすように設けられていることから、図９（ｂ）に示すように、表面形状パターンＳＰが車両前後方向に繰り返され、且つ、竪壁部２０によって車幅方向に仕切られた領域Ｒが、車幅方向に複数列並ぶことになる。

このように、車両用アンダーカバー１０における、空気の増速および渦の生成が行われる部位を、車幅方向に複数並ぶ領域Ｒに分けることで、図９（ｂ）の太線矢印で示すように、各領域Ｒにおいて車幅方向に広がり過ぎることなく空気が流れるので、整流化を促進することができ、これにより、より一層面積効率良くダウンフォースを発生させることができる。

なお、領域Ｒの最適な幅は、２００ｍｍ以下に設定されることが好ましい。換言すると、表面形状パターンＳＰの車幅方向における長さが２００ｍｍを超えるような場合には、空気の流れが車幅方向に広がり過ぎるのを抑えるべく、竪壁部２０を設けることが好ましい。

（実施形態３）
本実施形態は、第２平面部１５を設けていない点が、上記実施形態１と異なるものである。以下、実施形態１と異なる点を中心に説明する。

図１０は、本実施形態に係る車両用アンダーカバー１０’の下面１０ａ’に形成された表面形状パターンＳＰ’を模式的に示す断面図である。アンダーカバー１０’の下面１０ａ’には、図１０に示すような表面形状パターンＳＰ’が、車両前後方向に繰り返されるように形成されている。各表面形状パターンＳＰ’は、第１平面部１１の下面１１ａと、第１傾斜面部１３’の下面１３ａ’と、第２傾斜面部１７’の下面１７ａ’と、で構成されている。

なお、以下では便宜上、第１傾斜面部１３’の下面１３ａ’を「第１傾斜面１３ａ’」とも称し、また、第２傾斜面部１７’の下面１７ａ’を「第２傾斜面１７ａ’」とも称する。

第１傾斜面部１３’は、図１０に示すように、第１平面部１１の後端部から、後方に行くほど上方に傾斜するように延びている。一方、第２傾斜面部１７’は、第１平面部１１の前端部から前方に行くほど上方に傾斜して第１傾斜面部１３’と同じ高さまで延びていて、その前端部が第１傾斜面部１３’の後端部と連結されている。なお、第１傾斜面部１３’および第２傾斜面部１７’の傾斜角（第１傾斜面１３ａ’および第２傾斜面１７ａ’と第１平面１１ａとのなす角度θ１，θ２）は実施形態１と同じである。

このように、アンダーカバー１０’では、水平な第１平面１１ａ、上方に傾斜する第１傾斜面１３ａ’、および、下方に傾斜する第２傾斜面１７ａ’が、この順で組み合わされることで、車両前後方向に繰り返される表面形状パターンＳＰ’が構成されている。

このような表面形状パターンＳＰ’を形成することで、アンダーカバー１０’の下面１０ａ’近傍を流れる空気は、コアンダ効果により、第２傾斜面１７ａ’、第１平面１１ａおよび第１傾斜面１３ａ’に沿って流れようとする。それ故、第２傾斜面１７ａ’→第１平面１１ａ、第１平面１１ａ→第１傾斜面１３ａ’、第１傾斜面１３ａ’→第２傾斜面１７ａ’…という具合に空気の流れが曲げられることで、空気が増速し、これにより、実施形態１と同様に、アンダーカバー１０’の下面１０ａ’近傍で負圧を発生させることができる。

また、第２傾斜面１７ａ’と第１平面１１ａとの角部１４’、および、第１平面１１ａと第１傾斜面１３ａ’との角部１６’で、実施形態１と同様に、空気が剥離・再付着することによって、これらの角部１４’，１６’には、車幅方向を軸とする渦が生成される。そうして、表面形状パターンＳＰ’は車両前後方向に繰り返されることから、このような渦が複数生成されることで、アンダーカバー１０’の下面１０ａ’近傍で相対的に大きな負圧を発生させることができる。

（その他の実施形態）
本発明は、実施形態に限定されず、その精神又は主要な特徴から逸脱することなく他の色々な形で実施することができる。

上記各実施形態では、第２傾斜面１７ａと第１平面１１ａとのなす角度θ２を、第１傾斜面１３ａと第１平面１１ａとのなす角度θ１よりも大きな角度に設定したが、これに限らず、例えば、相対的に大きな負圧を発生させることが可能な、第２傾斜面１７ａと第１平面１１ａとのなす角度θ２と、渦を生成させることが可能な、第１傾斜面１３ａと第１平面１１ａとのなす角度θ１とが、一致してもよい。換言すると、第２傾斜面１７ａと第１平面１１ａとのなす角度θ２を、第１傾斜面１３ａと第１平面１１ａとのなす角度θ１以上に設定してもよい。

また、上記各実施形態では、角度θ１を２７°に、角度θ２を４５°に、角度θ３を８５°に、また、領域Ｒの最適な幅を２００ｍｍ以下にそれぞれ設定したが、これらは飽く迄例示であり、これに限らず、これら以外の値に設定してもよい。

また、上記各実施形態では、第１平面１１ａを一般面と同じ高さに形成したが、これに限らず、第２平面１５ａを一般面と同じ高さに形成してもよい。このように、第２平面１５ａを一般面と同じ高さに形成した場合には、一般面から下方に突出する、第２傾斜面１７ａと第１平面１１ａと第１傾斜面１３ａとで区画される凸部が形成されることになる。

さらに、上記実施形態２では、中空の竪壁部２０を形成するようにしたが、これに限らず、例えば、第２平面１５ａ並びに第１および第２傾斜面１３ａ，１７ａから下方に延びる中実の竪壁部を形成するようにしてもよい。

このように、上述の実施形態はあらゆる点で単なる例示に過ぎず、限定的に解釈してはならない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。

本発明によると、面積効率良くダウンフォースを発生させることができるので、車両の底部の少なくとも一部を覆う車両用アンダーカバーに適用して極めて有益である。

１ 車両
１０，１０’ 車両用アンダーカバー
１０ａ，１０ａ’ 下面
１１ａ 第１平面部の下面（第１平面）
１３ａ，１３ａ’ 第１傾斜面部の下面（第１傾斜面）
１５ａ 第２平面部の下面（第２平面）
１７ａ，１７ａ’ 第２傾斜面部の下面（第２傾斜面）
２０ 竪壁部
ＳＰ，ＳＰ’ 表面形状パターン
θ１ 第１傾斜面と第１平面とのなす角度
θ２ 第２傾斜面と第１平面とのなす角度

Claims (5)

1. 車両の底部の少なくとも一部を覆う車両用アンダーカバーであって、
   車幅方向に延びる水平な第１平面と、
   上記第１平面の後端部から後方に行くほど上方に傾斜して延びる第１傾斜面と、
   上記第１平面の前端部から前方に行くほど上方に傾斜して上記第１傾斜面と同じ高さまで延びる第２傾斜面と、
   をそれぞれ複数備え、
   車両前後方向に連なる、上記各第２傾斜面、上記各第１平面および上記各第１傾斜面で構成される表面形状を少なくとも含む表面形状パターンが、車両前後方向に繰り返されるように、下面に形成されていることを特徴とする車両用アンダーカバー。
2. 上記請求項１に記載の車両用アンダーカバーにおいて、
   上記各第１傾斜面の後端部と、当該各第１傾斜面の１つ後側に位置する上記各第２傾斜面の前端部とを連結する、上記第１平面よりも高い位置で車幅方向に延びる水平な第２平面をさらに備え、
   上記各表面形状パターンは、車両前後方向に連なる、上記各第１平面、上記各第１傾斜面、上記各第２平面および上記各第２傾斜面で構成されていることを特徴とする車両用アンダーカバー。
3. 上記請求項１または２に記載の車両用アンダーカバーにおいて、
   上記第２傾斜面と上記第１平面とのなす角度が、上記第１傾斜面と上記第１平面とのなす角度以上に設定されていることを特徴とする車両用アンダーカバー。
4. 上記請求項３に記載の車両用アンダーカバーにおいて、
   上記第２傾斜面と上記第１平面とのなす角度が、上記第１傾斜面と上記第１平面とのなす角度よりも大きな角度に設定されていることを特徴とする車両用アンダーカバー。
5. 上記請求項１～４のいずれか１つに記載の車両用アンダーカバーにおいて、
   上記各第２平面、並びに、当該各第２平面の前後に隣接する上記第１および第２傾斜面から下方に延びる竪壁部をさらに備え、
   上記竪壁部は、車両前後方向に列をなすように設けられていることを特徴とする車両用アンダーカバー。

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