JP3624609B2 - 車体の空気抵抗低減構造 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば自動車の車体の空気抵抗を低減するための構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車が走行した時に空気によって生じる抗力、即ち、空気抵抗は、最高速、燃費、加速等の車両性能に関連するものである。この空気抵抗を車両の正面投影面積と動圧（空気の流れの動圧）で除した数値が空気抵抗係数といわれるＣｄ 値であり、Ｃｄ 値が小さいものが抵抗が少なく車両性能に有利となっている。自動車の車体は、見栄えを向上させると同時に、空気抵抗をできるだけ少なくしてＣｄ 値が低い形状が望ましい。
【０００３】
図８には車体のフロント部左側の概略平面を示してある。例えば、図８の実線で示したように、車両によってはデザインを優先したフロント形状にしたい場合があるが、このような実線で示したような形状にすると点線で示したような形状よりも空気抵抗の面では劣ってしまうことになる。図８に点線で示したように、フロントタイヤ１の前側の車体２を側部近傍まで車幅方向に延ばすことで、フロント部分のサイドが前方に張り出した形状になる。サイドが前方に張り出すことで、空気流が車体の側面側に回り込んで側面部の空気流の剥離が抑制されてＣｄ 値を低くする点で有利である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、自動車の車体の形状は、見栄えの点を考慮した場合とＣｄ 値を低くする点を考慮した場合とでは相反するものとなり、空力的に有利な形状が必ずしもデザイン的に最適な形状とはならないのが実情である。車体のデザインは重要なものであるため、自動車の形状はデザインが優先されているのが現状となっている。
【０００５】
ところで、車両の空力特性を向上させる技術が従来から種々知られている。例えば、実公平３−１３４２５ 号公報には、バンパーの形状を特殊な形状にして横風を受けた際の安定性を向上させる技術が示されている。また、カースタイリング９１号（平成４年１１月３０日発行）やカースタイリング１１０ 号（平成８年１月３１日発行）には、バンパーにふくらみをもたせて揚力を低減させるものが示されている。しかし、これらの技術は車体の空気抵抗を低減してＣｄ 値を低くするものにはなっていない。
【０００６】
本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、デザインを優先した形状であっても空気抵抗を減少させることができる車体の空気抵抗低減構造を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明の構成は、車両前方より空気流を受ける車体のサイドコーナ部に少なくとも１個の碗型突起面を形成したことにより、車体が受ける空気流が碗型突起面を回り込み、サイドコーナ部における車両の正面投影面が受ける圧力の前側への分力が大きくなり、空気抵抗が減少した状態になる。また、碗型突起面を回り込んだ空気流が車体側面へ向かう空気流を整え、車体側面の空気流の剥離を抑制する。
【０００８】
そして、前記碗型突起面は、直径に対する高さの比が０．１ 〜１．０ であることを特徴とする。直径に対する高さの比が０．１ を下回ると、空気流が碗型突起面を回り込む状態にならず、直径に対する高さの比が１．０ を越えると、碗型突起面自体が抵抗となる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１には本発明の一実施形態例に係る車体の空気抵抗低減構造を備えた車両の斜視状態、図２には碗型突起面の拡大状況、図３には碗型突起面が形成された部位の平面断面視状態、図４には車体表面の圧力分布状況、図５には空気流の流れ状況を表す碗型突起面の正面視を示してある。
【００１０】
図１乃至図３に示したように、車両１１の前方より空気流を受ける車体であるバンパー１２は、フロントタイヤ１３の前側の側部近傍が後方側に傾斜し、図８に実線で示した形状に相当し車両１１全体の見栄えの点で有利な形状となっている。バンパー１２のサイドコーナ部としての正面部と左右の側面部との間にはそれぞれ略半円形状の碗型突起面１４がバンパー１２と一体に形成されている。バンパー１２の正面部と側面部との間は、空気流を受けて面圧が最大となる面、即ち、前面圧を受ける面に比べて圧力が低下する部位（例えば正圧から負圧に変化する部位）となっている。
【００１１】
尚、碗型突起面１４を形成するバンパー１２の部位は、正面部と側面部との間に限らず、空気流を受けて面圧が正圧から負圧に変化するサイドコーナ部の部位であれば正面部寄りに形成することも可能であり、碗型突起面１４の数も２個以上であってもよい。また、碗型突起面１４を形成するバンパー１２の形状は図示のものに限らず、図８に点線で示したＣｄ 値を低くする点で有利な形状のものに適用することも可能である。また、ヘッドランプやフォグランプまたはウインカーのカバーとして碗型突起面１４を用い、碗型突起面１４をバンパー１２と別体に設けることも可能である。
【００１２】
図２に示したように、碗型突起面１４の断面は角のない滑らかな曲線で形成され（例えばサインカーブ）、碗型突起面１４は、直径ｄに対する高さｈの比h/d が0.1 〜1.0 の間に設定されている。碗型突起面１４の直径ｄに対する高さｈの比h/dは、0.5 を中心に±0.2 〜0.3 程度が好ましい。碗型突起面１４の形状及び比h/d は、適用箇所の空気の流れに依存して適宜設定される。
【００１３】
上記構成の碗型突起面１４が形成されたバンパー１２を備えた車両１１では、走行に伴って前面に空気流を受ける。バンパー１２では正面部から側面部に向かって流れる空気流Ｒ（図５参照）が生じ、空気流は碗型突起面１４を回り込んで側面部に流れていく。
【００１４】
空気流Ｒが碗型突起面１４を回り込むことにより、バンパー１２の表面には図４（ａ） で示した圧力分布が生じる。即ち、正面部から碗型突起面１４の部位までは正圧の面圧Ｐが生じ、碗型突起面１４の部位で負圧力の面圧ｐが生じる。碗型突起面１４の部位で生じた負圧力の面圧ｐの前方への力成分Ｓは、碗型突起面１４を設けていない場合（図４（ｂ） の状態）に比べて大きくなる。このため、車両１１を前側に引っ張る力Ｆが発生し、空気抵抗が減少した状態になってＣｄ 値を低減することができる。碗型突起面１４をバンパー１２の正面部寄りに形成した場合でも、車両１１を前側に引っ張る力Ｆが発生し、空気抵抗を減少することができる。
【００１５】
また、空気流Ｒが半円形状の碗型突起面１４を回り込むことにより、碗型突起面１４の後方側で空気流Ｒが側面に対して平行に流れる。このため、側面部での空気の流れの剥離が抑制されて空気抵抗が減少する。また、空気流Ｒが半円形状の碗型突起面１４を回り込むことにより、上下の空気流Ｒが碗型突起面１４の後方側で合流して側面部に入り込み、高速の空気流Ｒとなる。このため、更に側面部での空気の流れの剥離が抑制されて空気抵抗が減少する。
【００１６】
上述した碗型突起面１４の直径ｄに対する高さｈの比ｈ／ｄ は０．１ 〜１．０ の間に設定されている。直径ｄに対する高さｈの比ｈ／ｄ が０．１ を下回ると、空気流Ｒが碗型突起面を回り込む状態にならず、直径ｄに対する高さｈの比ｈ／ｄ が１．０ を越えると、碗型突起面１４自体が空気流Ｒの流れを阻害して抵抗となる。
【００１７】
上記構成の碗型突起面１４を形成したバンパー１２を備えた車両１１では、碗型突起面１４の部位で生じた負圧力の面圧ｐの前方への力成分Ｓが大きくなり、車両１１を前側に引っ張る力Ｆが発生して空気抵抗が減少し、Ｃｄ 値を低減することができる。また、碗型突起面１４の後方側で空気流Ｒが整流されると共に上下の空気流Ｒが合流して高速の空気流Ｒとなり、更に剥離が抑制されて空気抵抗が減少する。このため、フロントタイヤ１３の前側の側部近傍が後方側に傾斜して車両１１全体の見栄えの点で有利な形状となっている、即ち、空力的に多少不利となってデザインを優先させたバンパー１２であっても、空力的に有利な形状のバンパーと略同等のＣｄ 値が得られ、Ｃｄ 値を悪化させることなくデザインの自由度が向上する。
【００１８】
上述した実施形態例では、車体のサイドコーナ部としてバンパー１２の正面部と左右の側面部との間に碗型突起面１４を形成した例を挙げて説明したが、車体のサイドコーナ部としては正面部と側面部との間におけるバンパー１２に限定されるものではない。図６に示したように、空気の流れに対して物体２１は前面圧を受けて正圧となる面の周囲に負圧になる部分が存在する。サイドコーナ部としては、正圧から負圧に変化する部分（圧力降下が激しい部分）が対象となる。物体２１を車両１１にあてはめると、図６に示した状態の平面断面をなす部位の正圧から負圧に変化する部分が車体のサイドコーナ部として適用される。
【００１９】
例えば、図７に示したように、車両１１の車室１５の部位の平面断面を図６の物体２１にあてはめた場合、サイドコーナ部として碗型突起面１４を形成する部位はＡピラー１６の部位となる。このため、碗型突起面１４をＡピラー１６に複数形成することで、バンパー１２に形成した場合と同様に空気抵抗を低減させることが可能となる。また、サイドコーナ部に対応する部位であれば、車種等に応じてドアミラーやボデー等、車両の他の部位に碗型突起面１４を形成し、空力的に多少不利となってデザインを優先させた車体であっても空気抵抗を低減してＣｄ 値を低くすることができる。勿論、Ｃｄ 値を低くする点で有利となっている車体に碗型突起面１４を形成することで、更に空気抵抗を低減することが可能となる。
【００２０】
【発明の効果】
本発明の車体の空気抵抗低減構造は、車両前方より空気流を受ける車体のサイドコーナ部に少なくとも１個の碗型突起面を形成したことにより、車体が受ける空気流が碗型突起面を回り込み、サイドコーナ部における車両の正面投影面が受ける圧力の前側への分力が大きくなり、空気抵抗が減少した状態になると共に、碗型突起面を回り込んだ空気流により車体側面へ向かう空気流が整えられ、車体側面の空気流の剥離を抑制することができる。この結果、デザインを優先した形状であっても空気抵抗を減少させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態例に係る車体の空気抵抗低減構造を備えた車両の斜視図。
【図２】碗型突起面の拡大図。
【図３】碗型突起面が形成された部位の平面断面図。
【図４】車体表面の圧力分布説明図。
【図５】空気流の流れ状況を表す碗型突起面の正面図。
【図６】空気流と面圧との関係説明図。
【図７】本発明の他実施形態例に係る車体の空気抵抗低減構造を備えた車両の斜視図。
【図８】車体のフロント部左側の概略平面図。
【符号の説明】
１１ 車両
１２ バンパー
１３ フロントタイヤ
１４ 碗型突起面
１５ 車室
１６ Ａピラー
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば自動車の車体の空気抵抗を低減するための構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車が走行した時に空気によって生じる抗力、即ち、空気抵抗は、最高速、燃費、加速等の車両性能に関連するものである。この空気抵抗を車両の正面投影面積と動圧（空気の流れの動圧）で除した数値が空気抵抗係数といわれるＣｄ 値であり、Ｃｄ 値が小さいものが抵抗が少なく車両性能に有利となっている。自動車の車体は、見栄えを向上させると同時に、空気抵抗をできるだけ少なくしてＣｄ 値が低い形状が望ましい。
【０００３】
図８には車体のフロント部左側の概略平面を示してある。例えば、図８の実線で示したように、車両によってはデザインを優先したフロント形状にしたい場合があるが、このような実線で示したような形状にすると点線で示したような形状よりも空気抵抗の面では劣ってしまうことになる。図８に点線で示したように、フロントタイヤ１の前側の車体２を側部近傍まで車幅方向に延ばすことで、フロント部分のサイドが前方に張り出した形状になる。サイドが前方に張り出すことで、空気流が車体の側面側に回り込んで側面部の空気流の剥離が抑制されてＣｄ 値を低くする点で有利である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、自動車の車体の形状は、見栄えの点を考慮した場合とＣｄ 値を低くする点を考慮した場合とでは相反するものとなり、空力的に有利な形状が必ずしもデザイン的に最適な形状とはならないのが実情である。車体のデザインは重要なものであるため、自動車の形状はデザインが優先されているのが現状となっている。
【０００５】
ところで、車両の空力特性を向上させる技術が従来から種々知られている。例えば、実公平３−１３４２５ 号公報には、バンパーの形状を特殊な形状にして横風を受けた際の安定性を向上させる技術が示されている。また、カースタイリング９１号（平成４年１１月３０日発行）やカースタイリング１１０ 号（平成８年１月３１日発行）には、バンパーにふくらみをもたせて揚力を低減させるものが示されている。しかし、これらの技術は車体の空気抵抗を低減してＣｄ 値を低くするものにはなっていない。
【０００６】
本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、デザインを優先した形状であっても空気抵抗を減少させることができる車体の空気抵抗低減構造を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明の構成は、車両前方より空気流を受ける車体のサイドコーナ部に少なくとも１個の碗型突起面を形成したことにより、車体が受ける空気流が碗型突起面を回り込み、サイドコーナ部における車両の正面投影面が受ける圧力の前側への分力が大きくなり、空気抵抗が減少した状態になる。また、碗型突起面を回り込んだ空気流が車体側面へ向かう空気流を整え、車体側面の空気流の剥離を抑制する。
【０００８】
そして、前記碗型突起面は、直径に対する高さの比が０．１ 〜１．０ であることを特徴とする。直径に対する高さの比が０．１ を下回ると、空気流が碗型突起面を回り込む状態にならず、直径に対する高さの比が１．０ を越えると、碗型突起面自体が抵抗となる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１には本発明の一実施形態例に係る車体の空気抵抗低減構造を備えた車両の斜視状態、図２には碗型突起面の拡大状況、図３には碗型突起面が形成された部位の平面断面視状態、図４には車体表面の圧力分布状況、図５には空気流の流れ状況を表す碗型突起面の正面視を示してある。
【００１０】
図１乃至図３に示したように、車両１１の前方より空気流を受ける車体であるバンパー１２は、フロントタイヤ１３の前側の側部近傍が後方側に傾斜し、図８に実線で示した形状に相当し車両１１全体の見栄えの点で有利な形状となっている。バンパー１２のサイドコーナ部としての正面部と左右の側面部との間にはそれぞれ略半円形状の碗型突起面１４がバンパー１２と一体に形成されている。バンパー１２の正面部と側面部との間は、空気流を受けて面圧が最大となる面、即ち、前面圧を受ける面に比べて圧力が低下する部位（例えば正圧から負圧に変化する部位）となっている。
【００１１】
尚、碗型突起面１４を形成するバンパー１２の部位は、正面部と側面部との間に限らず、空気流を受けて面圧が正圧から負圧に変化するサイドコーナ部の部位であれば正面部寄りに形成することも可能であり、碗型突起面１４の数も２個以上であってもよい。また、碗型突起面１４を形成するバンパー１２の形状は図示のものに限らず、図８に点線で示したＣｄ 値を低くする点で有利な形状のものに適用することも可能である。また、ヘッドランプやフォグランプまたはウインカーのカバーとして碗型突起面１４を用い、碗型突起面１４をバンパー１２と別体に設けることも可能である。
【００１２】
図２に示したように、碗型突起面１４の断面は角のない滑らかな曲線で形成され（例えばサインカーブ）、碗型突起面１４は、直径ｄに対する高さｈの比h/d が0.1 〜1.0 の間に設定されている。碗型突起面１４の直径ｄに対する高さｈの比h/dは、0.5 を中心に±0.2 〜0.3 程度が好ましい。碗型突起面１４の形状及び比h/d は、適用箇所の空気の流れに依存して適宜設定される。
【００１３】
上記構成の碗型突起面１４が形成されたバンパー１２を備えた車両１１では、走行に伴って前面に空気流を受ける。バンパー１２では正面部から側面部に向かって流れる空気流Ｒ（図５参照）が生じ、空気流は碗型突起面１４を回り込んで側面部に流れていく。
【００１４】
空気流Ｒが碗型突起面１４を回り込むことにより、バンパー１２の表面には図４（ａ） で示した圧力分布が生じる。即ち、正面部から碗型突起面１４の部位までは正圧の面圧Ｐが生じ、碗型突起面１４の部位で負圧力の面圧ｐが生じる。碗型突起面１４の部位で生じた負圧力の面圧ｐの前方への力成分Ｓは、碗型突起面１４を設けていない場合（図４（ｂ） の状態）に比べて大きくなる。このため、車両１１を前側に引っ張る力Ｆが発生し、空気抵抗が減少した状態になってＣｄ 値を低減することができる。碗型突起面１４をバンパー１２の正面部寄りに形成した場合でも、車両１１を前側に引っ張る力Ｆが発生し、空気抵抗を減少することができる。
【００１５】
また、空気流Ｒが半円形状の碗型突起面１４を回り込むことにより、碗型突起面１４の後方側で空気流Ｒが側面に対して平行に流れる。このため、側面部での空気の流れの剥離が抑制されて空気抵抗が減少する。また、空気流Ｒが半円形状の碗型突起面１４を回り込むことにより、上下の空気流Ｒが碗型突起面１４の後方側で合流して側面部に入り込み、高速の空気流Ｒとなる。このため、更に側面部での空気の流れの剥離が抑制されて空気抵抗が減少する。
【００１６】
上述した碗型突起面１４の直径ｄに対する高さｈの比ｈ／ｄ は０．１ 〜１．０ の間に設定されている。直径ｄに対する高さｈの比ｈ／ｄ が０．１ を下回ると、空気流Ｒが碗型突起面を回り込む状態にならず、直径ｄに対する高さｈの比ｈ／ｄ が１．０ を越えると、碗型突起面１４自体が空気流Ｒの流れを阻害して抵抗となる。
【００１７】
上記構成の碗型突起面１４を形成したバンパー１２を備えた車両１１では、碗型突起面１４の部位で生じた負圧力の面圧ｐの前方への力成分Ｓが大きくなり、車両１１を前側に引っ張る力Ｆが発生して空気抵抗が減少し、Ｃｄ 値を低減することができる。また、碗型突起面１４の後方側で空気流Ｒが整流されると共に上下の空気流Ｒが合流して高速の空気流Ｒとなり、更に剥離が抑制されて空気抵抗が減少する。このため、フロントタイヤ１３の前側の側部近傍が後方側に傾斜して車両１１全体の見栄えの点で有利な形状となっている、即ち、空力的に多少不利となってデザインを優先させたバンパー１２であっても、空力的に有利な形状のバンパーと略同等のＣｄ 値が得られ、Ｃｄ 値を悪化させることなくデザインの自由度が向上する。
【００１８】
上述した実施形態例では、車体のサイドコーナ部としてバンパー１２の正面部と左右の側面部との間に碗型突起面１４を形成した例を挙げて説明したが、車体のサイドコーナ部としては正面部と側面部との間におけるバンパー１２に限定されるものではない。図６に示したように、空気の流れに対して物体２１は前面圧を受けて正圧となる面の周囲に負圧になる部分が存在する。サイドコーナ部としては、正圧から負圧に変化する部分（圧力降下が激しい部分）が対象となる。物体２１を車両１１にあてはめると、図６に示した状態の平面断面をなす部位の正圧から負圧に変化する部分が車体のサイドコーナ部として適用される。
【００１９】
例えば、図７に示したように、車両１１の車室１５の部位の平面断面を図６の物体２１にあてはめた場合、サイドコーナ部として碗型突起面１４を形成する部位はＡピラー１６の部位となる。このため、碗型突起面１４をＡピラー１６に複数形成することで、バンパー１２に形成した場合と同様に空気抵抗を低減させることが可能となる。また、サイドコーナ部に対応する部位であれば、車種等に応じてドアミラーやボデー等、車両の他の部位に碗型突起面１４を形成し、空力的に多少不利となってデザインを優先させた車体であっても空気抵抗を低減してＣｄ 値を低くすることができる。勿論、Ｃｄ 値を低くする点で有利となっている車体に碗型突起面１４を形成することで、更に空気抵抗を低減することが可能となる。
【００２０】
【発明の効果】
本発明の車体の空気抵抗低減構造は、車両前方より空気流を受ける車体のサイドコーナ部に少なくとも１個の碗型突起面を形成したことにより、車体が受ける空気流が碗型突起面を回り込み、サイドコーナ部における車両の正面投影面が受ける圧力の前側への分力が大きくなり、空気抵抗が減少した状態になると共に、碗型突起面を回り込んだ空気流により車体側面へ向かう空気流が整えられ、車体側面の空気流の剥離を抑制することができる。この結果、デザインを優先した形状であっても空気抵抗を減少させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態例に係る車体の空気抵抗低減構造を備えた車両の斜視図。
【図２】碗型突起面の拡大図。
【図３】碗型突起面が形成された部位の平面断面図。
【図４】車体表面の圧力分布説明図。
【図５】空気流の流れ状況を表す碗型突起面の正面図。
【図６】空気流と面圧との関係説明図。
【図７】本発明の他実施形態例に係る車体の空気抵抗低減構造を備えた車両の斜視図。
【図８】車体のフロント部左側の概略平面図。
【符号の説明】
１１ 車両
１２ バンパー
１３ フロントタイヤ
１４ 碗型突起面
１５ 車室
１６ Ａピラー
Claims (2)
- 車両前方より空気流を受ける車体のサイドコーナ部に少なくとも１個の碗型突起面を形成し、前記空気流が前記碗型突起面を回り込み、前記サイドコーナ部における車両の正面投影面が受ける圧力の前側への分力を大きくさせ、前記碗型突起面を回り込んだ空気流が車体側面へ向かう空気流を整えて、車体側面の空気流の剥離を抑制させたことを特徴とする車体の空気抵抗低減構造。
- 請求項１において、前記碗型突起面は、直径に対する高さの比が0.1 〜1.0 であることを特徴とする車体の空気抵抗低減構造。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP00593697A JP3624609B2 (ja) | 1997-01-17 | 1997-01-17 | 車体の空気抵抗低減構造 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP00593697A JP3624609B2 (ja) | 1997-01-17 | 1997-01-17 | 車体の空気抵抗低減構造 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10203429A JPH10203429A (ja) | 1998-08-04 |
| JP3624609B2 true JP3624609B2 (ja) | 2005-03-02 |
Family
ID=11624795
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP00593697A Expired - Fee Related JP3624609B2 (ja) | 1997-01-17 | 1997-01-17 | 車体の空気抵抗低減構造 |
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1997
- 1997-01-17 JP JP00593697A patent/JP3624609B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| JPH10203429A (ja) | 1998-08-04 |
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