JP3055410B2 - 揚力低減装置 - Google Patents

揚力低減装置

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JP3055410B2
JP3055410B2 JP6291742A JP29174294A JP3055410B2 JP 3055410 B2 JP3055410 B2 JP 3055410B2 JP 6291742 A JP6291742 A JP 6291742A JP 29174294 A JP29174294 A JP 29174294A JP 3055410 B2 JP3055410 B2 JP 3055410B2
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vehicle
lift
shaped projection
reduction
reduction device
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智 山本
憲男 柳本
啓介 蟹江
哲嗣 浮田
均 福田
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    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/80Technologies aiming to reduce greenhouse gasses emissions common to all road transportation technologies
    • Y02T10/88Optimized components or subsystems, e.g. lighting, actively controlled glasses

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  • Body Structure For Vehicles (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば車体の下面に設
けられる揚力低減装置、特に、地上高の低い車両に適し
た前輪揚力低減装置に関する。
【0002】
【従来の技術】車両の走行時には、車両の前方対向面に
気流が押圧力を加え、同時に車両表面近傍の気流が車両
に対し揚力を生じさせるように流れる。このため車速の
増加に応じて車両に空気抵抗力と揚力とが加わり、この
内、空気抵抗力は車両の駆動力を押さえるように働き、
揚力は車両の駆動力や制動力の低下を生じさせる。そこ
で、車両の形状を設定する上で、空気抵抗力や揚力を低
減させるような形状を選択することが行なわれており、
特に、揚力低減のため各種の床下空力デバイス、例え
ば、図9(a)、(b)に示すようなエアダム1やアン
ダーカバー2が使用されている。
【0003】ここで、エアダム1は車幅方向(紙面垂直
方向)に長く形成され、車体下面より突出す部分のう
ち、前方対向壁を凸形状と成し、その凸状のダムに走行
時に気流が当たり剥離することで、前輪の揚力低減力
(ダウンフォース)を得ている。一方、アンダーカバー
2は車体下方に膨出する壁面により気流の流速を早め、
車両下方を負圧化し、前輪揚力低減効果を得ている。と
ころで、近年、車両は空気抵抗低減化(低CD化)がよ
り図られるようになり、車両の床下フラット化、地上高
の低減化が促進されている。
【0004】このため、車両の下面より突出するエアダ
ム1やアンダーカバー2の突出量がアプローチアングル
αに対する規制を受けやすく、結果として、前輪揚力低
減(CLF低減)効果が十分得られないという問題があ
る。更に、エアダム1は形状抵抗が大きく、空気抵抗低
減化(低CD化)を図りずらいという問題もある。一
方、実公平1−15577号公報にはフロント車体の下
部を覆う板材に下方に突出するV字突起を形成し、この
V字突起下流側に渦流を生成させ、これにより前輪揚力
低減(CLF低減)効果が得られるようにしている。更
に、特開平2−303980号公報には車両の下面を覆
うアンダーフロアの車輪前方部分にフロントエプロンの
下端に対して凹状となる凹部を形成し、同凹部に渦流を
発生させ、ダウンフォースを得るようにした技術が開示
される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、実公平1−1
5577号公報のV字突起はV字の頂点部分より左右に
分岐して延びる左右主部が挾む挟角が50°程度と成っ
ており、V字突起下流に生成される渦流の量が少なく、
揚力低減(CL低減)効果が十分得られないという問題
がある。しかも、挟角が50°程度のため、渦流発生域
が比較的後方にずれ易い。この結果、前輪揚力低減装置
を構成する場合には、渦流発生域を前方に寄せようとす
ると、アプローチアングルαによるV字突起の突出量が
規制を受け、前方に寄せにくい。
【0006】この点でも前輪揚力低減(CLF低減)効果
が十分得られないという問題がある。更に、アプローチ
アングルαの規制が無い場合にV字突起の突出量を過度
に大きく設定すると、このV字突起の形状抵抗が大きく
なり、空気抵抗低減化(低CD化)を図りずらくなると
いう問題もある。一方、特開平2−303980号公報
の場合、フロントエプロンと車輪前方部分とで挾まれた
部分にしか凹部を形成出来ず、十分なダウンフォースが
得られないという問題がある。本発明の目的は、空気抵
抗低減化を図れると共に揚力低減効果が十分得られる揚
力低減装置を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに、請求項1の発明は、車体前側下部の基板と、上記
基板の下向き面より下方に突出形成されると共に、車両
中心線上にV字の頂点部分を位置させたV型突起とを備
え、上記V型突起の前向き面がその下端側ほど車両後方
に偏るように傾斜して形成され、かつ、同V型突起の左
右端末部の延長線に対し車両内側領域に車輪が位置し、
上記V型突起の挟角が120°乃至160°に設定され
たことを特徴とする。
【0008】
【0009】請求項2の発明は請求項1記載の揚力低減
装置において、上記車輪が前輪であることを特徴とす
る。
【0010】
【作用】請求項1の発明は、V型突起が基板の下向き面
に対して下方に突出形成され、V型突起が車両中心線上
にV字の頂点部分を位置させた状態で、V型突起の挟角
が120°乃至160°に設定されて装備されるので、
車両の下面に十分な幅でV型突起を装備することが出
来、渦流の発生域を比較的大きく確保出来る。特に、V
型突起の前向き面がその下端側ほど車両後方に偏るよう
に傾斜して形成され、且つ、同V型突起の左右端末部の
延長線に対し車両内側領域に車輪が位置するように設定
されるので、V型突起の前向き傾斜面が気流を後方にガ
イドし易くなり、V型突起の左右端末部より車側方側に
流動する気流が車輪に巻き込まれる量を低減できる。
【0011】請求項2の発明は、V型突起の左右端末部
より車側方側に流動する気流が前車輪に巻き込まれる量
を低減できる。
【0012】
【実施例】図1、図2に示す車両10の図示しないエン
ジンルームの前側下部を覆う板金製の基板であるアンダ
ーカバー11上に装備される。アンダーカバー11は概
略皿状を呈し、主部を成す平板12と、平板12より下
方に突出形成されるV型突起13と、周縁部の複数個所
より延出するブラケット121とを備え、これらが一体
的に形成されている。図3に示すように、平板12は平
坦な下向き面aを形成し、その下向き面aの進行方向前
側に湾曲周縁15を形成し、進行方向後側にほぼ直状の
後周縁16を形成される。ブラケット121はアンダー
カバー11の固定手段を成し、湾曲周縁15及び後周縁
16よりそれぞれ延出し、その延出端が図示しない車体
基部に当接し、同部が図示しないねじにより車体に締め
付け固定される。
【0013】V型突起13は車両中心線Lc上に位置す
るV字の頂点部分131と、同頂点部分131より斜め
後方に直状に延びる一対の左右突起部132を備える。
図4、図5に示すように、V型突起13は横断面が三角
状を呈し、その底面部分が下向き面aに一体的に接合さ
れ、その前向き面13aがその下端側ほど車両後方側
(車両前方向Fと逆の方向)に偏るように傾斜して形成
され、後向き面13bは下向き面aに対し垂直面として
形成される。このため、前向き面13aは下向き面aに
沿って流れてくる気流fを前向き面13aに達した際
に、V型突起を乗り越え易く出来、V型突起13の受け
る空気抵抗を低減でき、低CD化を図り易い。
【0014】さらに、平面視において、V型突起13は
その左右突起部132により挾まれる挟角θがここでは
160°に設定される。なお、この挟角θは120°乃
至160°に設定されることが望ましく。これにより、
揚力低減力(ダウンフォース)を比較的大きく確保でき
る。また、このV型突起13と左右の前輪18との関係
は、図に示すように、左右突起部132の左右端末部の
延長線Lvに対し、車両内側領域に左右の前輪18が位
置するよう設定される。これにより下向き面aに沿って
流れてくる気流fの内、左右突起部132の左右端末部
より車側方側に流動する気流f1が前輪18に巻き込ま
れる量を低減でき、この点で空気抵抗を低減でき、低C
D化を図り易い。このような構成を採る揚力低減装置
は、車両の走行時において、前方から後方に流れる気流
fを受ける。
【0015】この気流fはアンダーカバー11の下向き
面aに沿って流れ、下方に突出する左右突起部132の
上下及び左右に傾斜した前向き面13aに達すると比較
的スムーズに突起下端縁を乗り越え、垂直な後向き面1
3b側に流れ込み、その際渦流sを生成する。この渦流
sは直進方向Fに対して左右側端側に傾斜する方向に向
けて生成され、即ち、真っ直ぐ後方に流れず、左右突起
部132側に偏った方向に向けて延び、その渦流sの主
要部は左右前輪18の内側に達する。この結果、アンダ
ーカバー11の渦流s生成域との対向部には渦流sの負
圧が局所的に強く働き、車両を下方に引き寄せる力、即
ち、揚力低減力(ダウンフォース)Pが働き、車両の駆
動力や制動力の低下を防止できる。
【0016】しかも、ここでは上下及び左右に傾斜した
前向き面13aの働きで比較的スムーズに気流fが突起
下端縁を乗り越え、渦流sを車両の両側端方向(3次元
方向)に向けて生成するので、この点で、直進方向Fに
対してほぼ直行する段部を成すエアダム(図9(a)参
照)と比較し、空気抵抗低減化(低CD化)を図り易
い。更に、左右突起部132がその左右端末部より車側
方側に流動する気流f1を前輪18の車側端、即ち外側
に流れるようにガイド出来、前輪18に巻き込まれる気
流量を低減でき、この点で低CD化を図れる。また、車
両の左右側端方向に向けて渦流sが生成された場合に、
渦流sが左右前輪18の内側に達することにより、ブレ
ーキディスク181回りの熱流を渦流sの負圧が引き出
し、冷却特性を改善出来る。ここで、本発明の揚力低減
装置の特性を本発明者の行なった風胴実験データによる
特性線図(図6参照)等と共に説明する。
【0017】なお、ここで試験された揚力低減装置は、
通常の小型乗用車に装着されるもので、その実寸法は次
ぎのように設定されていた。即ち、V型突起13は、基
板としてのアンダーカバー11の下向き面aからの突出
量(h)が3cm、中心線Lcと左右突起部132の左
右端末部の間隔(H)が70cm、左右突起部132の
左右端末部に対するV字型頂点部分131の前突出し量
(T)が27.5cm、挟角θが160°であった。こ
のような揚力低減装置の車体前後方向における各位値の
圧力係数CPを図6に示した。ここで○印は現行のフラ
ットのアンダーカバーの場合を示し、□印がV型突起付
きアンダーカバーの場合を示す。このV型突起付きアン
ダーカバーの場合、V型突起13の直下位置で、比較的
大きな負圧化が生じていることが明らかである。
【0018】更に、図7には現行のフラットのアンダー
カバーの場合を基準とし、本発明の揚力低減装置の空気
抵抗変化量ΔCDと前輪揚力変化量ΔCLF及び後輪揚力
変化量ΔCLRを比較した。ここで、空気抵抗変化量ΔC
Dに偏差は無く、前輪揚力変化量ΔCLFが十分にマイナ
ス側に変位し、後輪揚力変化量ΔCLRは多少プラス側に
変位した。このように、この風胴実験より明らかに、挟
角θが160°、突出量(h)が3cm、間隔(H)が
70cm、前突出し量(T)が27.5cmに設定され
た揚力低減装置は前輪揚力変化量ΔCLFが十分にマイナ
ス側に変位し、揚力低減力(ダウンフォース)Pが働
き、車両の駆動力や制動力の低下を防止できる。
【0019】なお、図8には、アプローチアングルα一
定のもとで、床下空力デバイスが全く無い場合を基準点
Dとし、各床下空力デバイスの空気抵抗変化量ΔCD
前輪揚力変化量ΔCLFを比較して示した。ここで、図9
(a)のエアダム1の装備された場合の特性を△印で、
図9(b)のアンダーカバー2の装備された場合の特性
を●印で、上述の実公平1−15577号公報のV字突
起を備えた場合の特性(本発明者により確認されたデー
タ値による)を■印で、本発明の揚力低減装置を装備し
た場合の特性を○印でそれぞれ示した。
【0020】図8の各床下空力デバイスの空気抵抗変化
量ΔCDと前輪揚力変化量ΔCLFの各特性より明らかな
ように、エアダム(△印)やアンダーカバー(●印)で
は前輪揚力変化量ΔCLFのマイナス増加がほとんど得ら
れず、実公平1−15577号公報のV字突起(■印)
では前輪揚力変化量ΔCLFのマイナス増加が得られる
が、空気抵抗変化量ΔCDがプラス側に増加してしまっ
ている。これらに対し、本発明の揚力低減装置(○印)
では、空気抵抗変化量ΔCDのプラス側への増加を防止
でき、前輪揚力変化量ΔCLFのマイナス増加を確保出
来、これにより前輪揚力を低減させる力Pが得られ、車
両の駆動力や制動力の低下を防止できることが明らかで
ある。
【0021】上述のところにおいて、図1の揚力低減装
置は、前輪に対設されるアンダーカバー11に装備され
た前輪用の揚力低減装置であったが、これに代えて、図
示しない後輪に対設される車体後側下部の基板を用い、
後輪用の揚力低減装置を図1の装置と同様に構成するこ
とができ、この場合も同様の作用効果が得られる。
【0022】
【発明の効果】以上のように、請求項1の発明は、V型
突起の頂点部分が車両中心線上に位置され、V型突起の
挟角が120°乃至160°に設定され、十分な幅でV
型突起を装備でき、渦流の発生域を比較的大きく確保出
来るので、空気抵抗低減化を図れると共に揚力低減効果
が十分得られる。特に、V型突起の前向き面がその下端
側ほど車両後方に偏るように傾斜して形成され、且つ、
同V型突起の左右端末部の延長線に対し車両内側領域に
車輪が位置するように設定されるので、V型突起の前向
き傾斜面が気流を後方にガイドし易く、しかも、V型突
起の左右端末部より車側方側に流動する気流が車輪に巻
き込まれる量を低減できるので、空気抵抗低減化を特に
十分に図れる。請求項2の発明は、特に、前輪の空気抵
抗低減化、前輪揚力低減化を図れ、車両の高速化による
車両前部の浮き上がりを抑え、走行安定性を向上でき
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の揚力低減装置の斜視図であり、図2の
Z方向視に当たる図である。
【図2】図1の揚力低減装置を装備した車両の側面図で
ある。
【図3】図1の揚力低減装置の底面図である。
【図4】図3のA−A線拡大断面図である。
【図5】図3のB−B線拡大断面図である。
【図6】図1の揚力低減装置の車体前後方向位置におけ
る各圧力係数の特性線図である。
【図7】図1の揚力低減装置の空気抵抗変化量と前輪揚
力変化量及び後輪揚力変化量を説明する図である。
【図8】図1の揚力低減装置とその他の従来装置との空
力特性の比較を説明する特性図である。
【図9】従来装置の側面図であり、(a)はエアダム
を、(b)はアンダーカバーを示す。 10 車両 11 アンダーカバー 12 平板 13 V型突起 131 頂点部分 132 左右突起部 18 前輪 13a 前向き面 13b 後向き面 a 下向き面 f 気流 f1 気流 s 渦流 Lc 車両中心線 ΔCD 空気抵抗変化量 ΔCLF 前輪揚力変化量 ΔCLR 後輪揚力変化量 θ 挟角
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 浮田 哲嗣 東京都港区芝五丁目33番8号・三菱自動 車工業株式会社内 (72)発明者 福田 均 東京都港区芝五丁目33番8号・三菱自動 車工業株式会社内 (56)参考文献 特開 平8−142928(JP,A) 実開 昭63−52675(JP,U) 実開 昭60−189475(JP,U) 実開 昭61−190781(JP,U) 実開 平1−62176(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B62D 35/02 B62D 25/20

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】車体前側下部の基板と、上記基板の下向き
    面より下方に突出形成されると共に、車両中心線上にV
    字の頂点部分を位置させたV型突起とを備え、上記V型
    突起の前向き面がその下端側ほど車両後方に偏るように
    傾斜して形成され、かつ、同V型突起の左右端末部の延
    長線に対し車両内側領域に車輪が位置し、上記V型突起
    の挟角が120°乃至160°に設定されたことを特徴
    とする揚力低減装置。
  2. 【請求項2】請求項1記載の揚力低減装置において、上
    記車輪が前輪であることを特徴とする揚力低減装置。
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