JP4013474B2

JP4013474B2 - 車体構造

Info

Publication number: JP4013474B2
Application number: JP2000317396A
Authority: JP
Inventors: 祐治谷川; 吏孝中村
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2000-10-18
Filing date: 2000-10-18
Publication date: 2007-11-28
Anticipated expiration: 2020-10-18
Also published as: JP2002120769A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は車体構造に係り、特に、空気抵抗を小さくした自動車等の車体構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、自動車等の車体構造においては、その一例が特開平１１−３２１７１１号に示されている。
【０００３】
図８に示される如く、この車体構造では、自動車車体１００の下面に配設されたリヤアンダーカバー１０２が、フロントアンダーカバー１０４とリヤアンダーカバー１０６とで構成されており、センタフロアパン１０８の下面１０８Ａ側を覆う部位には、アンダーカバーが配置されていない。また、フロントアンダーカバー１０４とリヤアンダーカバー１０６とは、車体中間部の下面、即ち、センタフロアパン１０８の下面１０８Ａに対して所定高さＨ₁、Ｈ₂（Ｈ₁＝Ｈ₂）以上車体下方に配置されている。従って、フロントアンダーカバー１０４の下方に沿って流れる空気流（図８の矢印Ｗ）は、センタフロアパン１０８の下面１０８Ａの下方を抵抗無く後方へ流れ、リヤアンダーカバー１０６に再付着し、リヤアンダーカバー１０６の下方に沿って車体後方へ流れるようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この車体構造においては、フロントアンダーカバー１０４とリヤアンダーカバー１０６が、センタフロアパン１０８の下面１０８Ａに対して所定高さＨ₁、Ｈ₂（Ｈ₁＝Ｈ₂）以上車体下方に配置されているため、車体床下へ空気が流入し難くなっている。この結果、車体後方において、車体下面となる床下からの空気流と、車体上面となるルーフ部からの空気流と、車体側面となるキャビンサイドからの空気流と、が合流した場合に、車体床下からの空気流が、ルーフ部からの空気流及びキャビンサイドからの空気流に比べ、流速が遅く且つ空気の供給量も少なくなる。このため、合流する空気流のバランスが悪く、車体後方に渦が発生し易いので、空力性能を大幅に向上できない。
【０００５】
本発明は上記事実を考慮し、空力性能を大幅に向上できる車体構造を得ることが目的である。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の本発明は、車体上面の後部に形成され車体後側下方に向かって傾斜した切り落とし部と、車体下面の後部に形成され車体後側上方に向かって傾斜した切り上げ部と、車体側面の後部における車体上下方向全体にわたり形成され車幅内側後方に向かって傾斜した絞り部と、を有し、車体下面の地上高はエンジンアンダーカバーの路面からの高さを基準としてフロアの一般面および燃料タンクの下面から成る面とリヤフロアの下面とが階段状に高くなるように構成されており、車体後方において、車体下面からの空気流と、車体上面からの空気流と、車体側面からの空気流を迅速に合流させるようにしたことを特徴とする。
【００１１】
従って、車体後方において、地上高がエンジンアンダーカバーの路面からの高さを基準として、フロアの一般面および燃料タンクの下面から成る面と、リヤフロアの下面とが階段状に高くなるように構成されている車体床下からの空気流と、車体上面からの空気流と、車体側面からの空気流と、が合流する場合に、それぞれが、切り落とし部、切り上げ部、絞り部に沿って流れ、迅速に合流する。この結果、車体後方に渦が発生し難く、空力性能を大幅に向上できる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明における車体構造の一実施形態を図１〜図７に従って説明する。
【００１７】
なお、図中矢印ＦＲは車体前方方向を、矢印ＵＰは車体上方方向を示す。
【００１８】
図１に示される如く、本実施形態の自動車車体１０は２ボックス車体となっている。フロントバンパー１２における前端下部１２Ａの後方にはエンジンアンダーカバー１４が配設されており、フロントバンパー１２の端下部１２Ａの側断面形状は、エンジンアンダーカバー１４へ滑らかに繋ぐ曲線状に形成されている。また、エンジンアンダーカバー１４は、車体１０のエンジンルーム１０Ａの下方に略水平に配設されており、エンジンアンダーカバー１４の後方は、フロア１６の一般面（下面）１６Ａとなっている。なお、エンジンアンダーカバー１４の路面１７からの高さ、即ち地上高Ｈ１に比べフロア１６の一般面１６Ａの地上高Ｈ２が高く設定されている（Ｈ１＜Ｈ２）。
【００１９】
フロア１６の一般面１６Ａの後方は、燃料タンク１８の下面１８Ａとなっている。なお、フロア１６の一般面１６Ａの地上高Ｈ２と燃料タンク１８の下面１８Ａの地上高Ｈ３とは略等しい（Ｈ２≒Ｈ３）か、または、フロア１６の一般面１６Ａの地上高Ｈ２より燃料タンク１８の下面１８Ａの地上高Ｈ３が高く（Ｈ２＜Ｈ３）設定されている。
【００２０】
燃料タンク１８の下面１８Ａの後方は、リヤフロア２０の下面２０Ａとなっている。なお、燃料タンク１８の下面１８Ａの地上高Ｈ３に比べリヤフロア２０の下面２０Ａの地上高Ｈ４が高く設定されている（Ｈ３＜Ｈ４）。
【００２１】
従って、本実施形態の車体１０では、車体下面の地上高が車体前方から車体後方へ向かって階段状に高くなっている。
【００２２】
また、車体１０の上面となるルーフ２２の後部には車体後側下方に向かって切り落とし角度αで傾斜した切り落とし部２４が形成されており、車体１０の下面となるリヤフロア２０の後部には、車体後側上方に向かって切り上げ角度βで傾斜した切り上げ部２６が形成されている。
【００２３】
図２に示される如く、車体１０における車体側面となるキャビンサイド３０の後部には、車幅内側後方に向かって絞り角γで傾斜した絞り部３２が形成されたいる。なお、絞り部３２は少なくとも車体１０のベルトライン部に沿って形成されている。
【００２４】
なお、ルーフ２２における切り落とし部２４の切り落とし角度αは以下のように定義する。
【００２５】
図４（Ａ）に示される如く、側断面形状において、切り落とし部２４の曲率が一定もしくは直線に近い場合には、切り落とし部２４の後端点Ｐ１の曲率Ｒは無視して、切り落とし部２４と水平線Ｓとの鋏角αと定義する。
【００２６】
図４（Ｂ）に示される如く、側断面形状において、切り落とし部２４の曲率が途中から変化する場合で後端側の曲率ＲがＲ≧２００mmの場合には、後端側の曲率Ｒが始まる点Ｐ２での接線Ｓ１と水平線Ｓとの鋏角αと定義する。
【００２７】
図４（Ｃ）に示される如く、側断面形状において、切り落とし部２４の曲率が途中から変化する場合で後端側の曲率ＲがＲ＜２００mmの場合には、後端側の曲率Ｒの中点Ｐ３での接線Ｓ２と水平線Ｓとの鋏角αと定義する。
【００２８】
また、切り上げ角度β、絞り角度γも同様に定義する。
【００２９】
次に本実施例の作用を説明する。
【００３０】
本実施形態の車体１０では、図１に示される如く、車体下面の地上高Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３、Ｈ４、が車体前方から車体後方へ向かって階段状に高くなっている。従って、車体下面に沿って流れる空気（図１の矢印Ｗ）の流量を充分に確保できると共に、車体下面を構成するフロア１６の一般面１６Ａ、燃料タンク１８の下面１８Ａ及びリヤフロア２０の下面２０Ａ等に多少の凹凸が存在しても、空気流の減速がされ難くなるため、図３に示される如く、車体１０の後方において、車体床下からの空気流Ｗ１と、車体のルーフ２２からの空気流Ｗ２と、キャビンサイド３０からの空気流Ｗ３と、が合流した場合に、車体床下からの空気流Ｗ１が、ルーフ２２からの空気流Ｗ２及びキャビンサイド３０からの空気流Ｗ３に比べ、流速が遅くなったり空気の供給量が少なくなることがない。この結果、合流する空気流のバランスが良く、車体後方に渦Ｗ４が発生し難くいため、空力性能を大幅に向上できる。
【００３１】
また、本実施形態では、車体１０の地上高を上げ積極的に空気流を車体下面に入れるため、車体下面の空気の流速が早くなる。この結果、車体下方空間の圧力が負圧となり、車体１０が下方へ引っ張られ、ダウンフォースを得ることができるので、操縦安定性や高速直進性が向上する。
【００３２】
また、本実施形態では、車体１０の後部に、切り落とし部２４、切り上げ部２６、絞り部３２を設けたため、車体の背面面積が小さくなり、車体重量を軽くできる。
【００３３】
また、本実施形態では、床下からの空気流Ｗ１が、リヤフロア２０の後部に形成した切り上げ部２６に沿って車体後側上方に向かって流れるため、車体床下からの空気流Ｗ１を、ルーフ２２からの空気流Ｗ２及びキャビンサイド３０からの空気流Ｗ３に迅速に合流させることができるので、空力性能を更に向上できる。
【００３４】
また、本実施形態では、車体１０の後方において、車体床下からの空気流Ｗ１と、ルーフ２２からの空気流Ｗ２と、キャビンサイド３０からの空気流Ｗ３と、が合流する場合に、それぞれが、切り落とし部２４、切り上げ部２６、絞り部３２に沿って迅速に合流する。この結果、車体後方に渦Ｗ４が更に発生し難く、空力性能を大幅に向上できる。
【００３５】
なお、図５に示される如く、試験用車体（図１に示す２ボックス車体）のエンジンアンダーカバー１４の地上高Ｈ１を１４０mm、１５０mm、１７５mmに設定し、それぞれにおいて、フロア１６の一般面１６Ａの地上高Ｈ２を１５０mm〜３００mmに変化させた際の空力性能（ＣＤ）を測定すると、その結果から、エンジンアンダーカバー１４の地上高Ｈ１は高いほど低ＣＤ化が可能であり、フロア１６の一般面１６Ａの地上高Ｈ２はエンジンアンダーカバー１４の地上高Ｈ１によりそれぞれ適値があり、Ｈ１＝１７５mm、Ｈ２＝２００mmの時ＣＤが最も低くなることがわかる。
【００３６】
また、図６に示される如く、試験用車体（図１に示す２ボックス車体において、絞り部３２の絞り角度γ＝１５°に固定）のルーフ２２における切り落とし部２４の切り落とし角度αを１０°、２０°、２２°に設定し、それぞれにおいて、リヤフロア２０の下面２０Ａにおける切り上げ部２６の切り上げ角度βを５°〜１６°に変化させた際の空力性能（ＣＤ）を測定すると、その結果から以下のことがわかる。即ち、従来の切り落とし角度α＝１０°前後まででは、切り上げ角度β＝５°〜１０°がＣＤ低減の限界となっており、それ以上、切り上げ角度βを大きくしてもＣＤは向上しない。これに対して、切り落とし角度α＝２０°とすると、切り上げ角度β＝１５°において最も低ＣＤ値となり、ＣＤが向上する。また、切り落とし角度α＝２２°とすると、切り上げ角度β＝１２°において最も低ＣＤ値となり、ＣＤが向上する。
【００３７】
また、図７に示される如く、試験用車体（図１に示す２ボックス車体において、切り落とし角度α＝２０°に固定）のリヤフロア２０の下面２０Ａにおける切り上げ部２６の切り上げ角度βを１２°、１５°に設定し、それぞれにおいて、キャビンサイド３０の後部における絞り部３２の絞り角度γを１３°〜１９°に変化させた際の空力性能（ＣＤ）を測定すると、その結果から、切り上げ角度β＝１２°のときに比べ、切り上げ角度β＝１５°のとき、絞り角度γ＝１７°とすると低ＣＤ値となり、ＣＤが向上することがわかる。
【００３８】
以上より、切り落とし角度α＝２０°、切り上げ角度β＝１５°、絞り角度γ＝１７°で最も低いＣＤ値が得られると考えられる。
【００３９】
このため、本実施形態では、α、β、γの間に、（α−２０°）²＋（β−１５°）²＋（γ−１７°）²＜１００の関係があれば、空力性能を確実に向上できると考えられる。
【００４０】
以上に於いては、本発明を特定の実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施形態が可能であることは当業者にとって明らかである。例えば、本実施形態の車体１０では、車体下面の地上高が車体前方から車体後方へ向かって階段状に高くなっている構成としたが、これに代えて、エンジンアンダーカバー１４、フロア１６の一般面１６Ａ、燃料タンク１８の下面１８Ａ、リヤフロア２０の下面２０Ａをそれぞれ車体後側上方へ傾斜させ、車体下面の地上高が車体前方から車体後方へ向かって傾斜面状に高くなる構成としても良い。また、本発明は２ボックス以外の車体にも適用可能である。
【００４３】
【発明の効果】
請求項１記載の本発明は、車体上面の後部に形成され車体後側下方に向かって傾斜した切り落とし部と、車体下面の後部に形成され車体後側上方に向かって傾斜した切り上げ部と、車体側面の後部における車体上下方向全体にわたり形成され車幅内側後方に向かって傾斜した絞り部と、を有し、車体下面の地上高はエンジンアンダーカバーの路面からの高さを基準としてフロアの一般面および燃料タンクの下面から成る面とリヤフロアの下面とが階段状に高くなるように構成されており、車体後方において、車体下面からの空気流と、車体上面からの空気流と、車体側面からの空気流を迅速に合流させるようにしたため、空力性能を大幅に向上できるという優れた効果を有する。また、空力性能を確実に向上できるという優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る車体構造を示す概略側断面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る車体構造を示す概略平面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る車体構造を示す車体斜め後方から見た斜視図である。
【図４】（Ａ）〜（Ｃ）は本発明の一実施形態に係る車体構造のルーフにおける切落とし部を示
す拡大側断面図である。
【図５】試験用車体におけるエンジンアンダーカバーの地上高Ｈ１とフロア一般面の地上高Ｈ２
と空力性能（ＣＤ）との関係を示すグラフである。
【図６】試験用車体におけるルーフの切り落とし角度αとリヤフロアの切り上げ角度βと空力性
能（ＣＤ）との関係を示すグラフである。
【図７】試験用車体におけるリヤフロアの切り上げ角度βとキャビンサイドの絞り角度γと空力
性能（ＣＤ）との関係を示すグラフである。
【図８】従来の車体構造を示す概略側面図である。
【符号の説明】
１０車体
１２フロントバンパー
１４エンジンアンダーカバー
１６フロア
１６Ａフロアの一般面
１８燃料タンク
１８Ａ燃料タンクの下面
２０リヤフロア
２０Ａリヤフロアの下面
２２ルーフ
２４切り落とし部
２６切り上げ部
３０キャビンサイド（車体側面）
３２絞り部

Claims

車体上面の後部に形成され車体後側下方に向かって傾斜した切り落とし部と、車体下面の後部に形成され車体後側上方に向かって傾斜した切り上げ部と、車体側面の後部における車体上下方向全体にわたり形成され車幅内側後方に向かって傾斜した絞り部と、を有し、車体下面の地上高はエンジンアンダーカバーの路面からの高さを基準としてフロアの一般面および燃料タンクの下面から成る面とリヤフロアの下面とが階段状に高くなるように構成されており、車体後方において、車体下面からの空気流と、車体上面からの空気流と、車体側面からの空気流を迅速に合流させるようにしたことを特徴とする車体構造。