JP4264726B2

JP4264726B2 - 車輌の空力特性向上装置

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Publication number: JP4264726B2
Application number: JP2003415338A
Authority: JP
Inventors: 政次石場
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2003-12-12
Filing date: 2003-12-12
Publication date: 2009-05-20
Anticipated expiration: 2023-12-12
Also published as: JP2005170304A

Description

本発明は、車輌の空力特性に係り、更に詳細には車輌の空力特性を向上させる空力特性向上装置に係る。

自動車等の車輌の空力特性向上装置の一つとして、例えば下記の特許文献１に記載されている如く、エンジンの排気ガスを車体後端部の傾斜面に噴出させ、車体後端部の傾斜面に於ける走行風の剥離を抑制するよう構成された空力特性向上装置が従来より知られている。また下記の特許文献１には、車輌の前方部の傾斜面又は側部より空気を取り込み、車体後端部の傾斜面に噴出させ、車体後端部の傾斜面に於ける走行風の剥離を抑制するよう構成された空力特性向上装置も記載されている。かかる空力特性向上装置によれば、エンジンの排気ガス又は空気が車体後端部の傾斜面に噴出されるので、車体後端部の傾斜面に於ける走行風の剥離を抑制し、車輌の空力特性を向上させることができる。
特開平４−３３９０７９号公報

しかしエンジンの排気ガスを車体後端部の傾斜面に噴出させる上述の如き従来の空力特性向上装置に於いては、排気ガス浄化触媒による圧損を受けていない排気ガスを車体後端部の傾斜面に噴出させようとすると、排気ガス浄化触媒を通過していない排気ガスを噴出させなければならず、排気ガスによる大気汚染防止の要請から十分な量の排気ガスを噴出させることができず、十分な空力特性向上効果を得ることができない。

また一般に、車輌の走行速度が高いほど走行風の剥離の度合が高くなり、従って剥離の度合を低減するために必要な排気ガス量は車輌の走行速度が高いほど高くなる。しかしエンジンの排気ガス量はエンジンの運転状況によって大きく変化し、必ずしも車輌の走行速度が高いほど高くなる訳ではないため、車輌の空力特性向上効果もエンジンの運転状況によって大きく変化し、剥離の度合が高いほど噴出される排気ガス量を多くすることができないという問題がある。

また車輌の前方部の傾斜面又は側部より空気を取り込み、車体後端部の傾斜面に噴出させる上述の如き従来の空力特性向上装置に於いては、十分な量の空気を噴出させるためには、取り込まれた空気を圧送する空気ポンプが必須であり、空気ポンプによるエネルギー消費が避けられないという問題がある。

更に車輌の走行に伴う走行風の剥離は車体後端部の傾斜面に於いてのみ生じるのではなく、車輌の走行方向に対し逆方向に回転移動する車輪の回転軸線より上方の外側側面に於いても生じるが、上述の如き従来の空力特性向上装置に於いては、エンジンの排気ガス又は空気が車体後端部の傾斜面にのみ噴出されるので、車輪の外側側面に於ける空気の剥離を抑制することができないという問題がある。

本発明は、エンジンの排気ガス又は空気を車体後端部の傾斜面に噴出させるよう構成された従来の空力特性向上装置に於ける上述の如き問題に鑑みてなされたものであり、本発明の主要な課題は、車輌の走行に伴い発生する空気の差圧を有効に利用して空気の取り込み及び走行風の剥離領域への空気の噴射を行うことにより、従来の空力特性向上装置に於ける上述の如き問題を解消することである。

上述の主要な課題は、空気導入口及び空気排出口を備えた空気通路を有し、前記空気導入口は車輌の前進走行時に気圧が大気圧よりも高くなる領域に対向する部位に設けられ、前記空気排出口は車輪の前方にて車輪の回転軸線より上方に設けられ、回転軸線より上方の車輪の外側側面に対し空気を排出し、前記空気排出口の上方部の空気排出量は前記空気排出口の下方部の空気排出量よりも多いことを特徴とする車輌の空力特性向上装置（請求項１の構成）によって達成される。

また本発明によれば、上述の主要な課題を効果的に達成すべく、上記請求項１の構成に於いて、前記空気通路に設けられ、前記空気導入口と前記空気排出口との間の連通、非連通を制御する弁装置を有し、車輌が横風を受ける状況に於いて風上側の前記弁装置は前記空気導入口と前記空気排出口との間を非連通にするよう構成される（請求項２の構成）。

上記請求項１の構成によれば、空気導入口は車輌の前進走行時に気圧が大気圧よりも高くなる領域に対向する部位に設けられ、空気排出口は車輪の前方にて車輪の回転軸線より上方に設けられ、回転軸線より上方の車輪の外側側面に対し空気を排出するので、車輌の走行に伴い発生する空気の差圧を有効に利用して空気の取り込み及び車輪の外側側面領域への空気の噴射を行うことができ、これにより回転軸線より上方の車輪の外側側面に於ける走行風の剥離の度合が高いほど噴出される空気の量を自動的に多くして十分な空力特性向上効果を得ることができ、エンジンの運転状況に拘らず必要な空力特性向上効果を確保することができ、空気ポンプによるエネルギー消費を確実に回避することができる。
また上記請求項１の構成によれば、空気排出口の上方部の空気排出量は空気排出口の下方部の空気排出量よりも多いので、回転軸線より上方の車輪の外側側面に於ける走行風の剥離の度合が高い領域に対する空気の噴射量を多くすることができ、従って空気排出口の上方部の空気排出量及び空気排出口の下方部の空気排出量が同一又は上記とは逆の関係である場合に比して、車輌の空力特性を効果的に向上させることができる。

また上記請求項２の構成によれば、空気通路には空気導入口と空気排出口との間の連通、非連通を制御する弁装置が設けられ、車輌が横風を受ける状況に於いて風上側の弁装置は空気導入口と空気排出口との間を非連通にするので、弁装置の制御により空気の取り込み及び車輪の外側側面に於ける走行風の剥離領域への空気の噴射を任意に制御することができ、これにより例えば車輌の高速走行時には空気導入口と空気排出口との間を連通させ空気の噴射を行って車輌の空力特性を効果的に向上させつつ、車輌の走行中に横風を受けた場合に風上側の空気導入口と空気排出口との間の連通を遮断して風上側の空気の噴射を停止し且つ風下側の空気導入口と空気排出口とを連通して風下側の空気の噴射を許可することにより、車輌の左右の側面に作用する空気圧の差を低減して車輌に作用する左右方向の空気力を低減し、横風に起因する車輌の横方向への移動量を低減することができる。

〔課題解決手段の好ましい態様〕
本発明の一つの好ましい態様によれば、上記請求項１の構成に於いて、前記領域に対向する部位は車輌の前端部の部位であるよう構成される（好ましい態様１）。

本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項１の構成に於いて、弁装置は常開の電磁開閉弁であるよう構成される（好ましい態様２）。

本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項１又は２の構成に於いて、前記空気通路は左右の車輪の各々に対応して設けられているよう構成される（好ましい態様３）。

本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項１又は２の構成に於いて、車輪は前輪であるよう構成される（好ましい態様４）。

本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項１又は２の構成に於いて、空気通路は第一及び第二の二つの空気通路よりなるよう構成される（好ましい態様５）。

本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記好ましい態様５の構成に於いて、第一の空気通路は第一の空気導入口及び第一の空気排出口を備え、第二の空気通路は第二の空気導入口及び第二の空気排出口を備え、第一の空気排出口は第二の空気排出口よりも上方に位置し、第一の空気導入口の開口面積は第二の空気導入口の開口面積よりも大きいよう構成される（好ましい態様６）。

以下に添付の図を参照しつつ、本発明を幾つかの参考例及び実施例について詳細に説明する。
［参考例１］

図１はハードトップ型の自動車に適用された空力特性向上装置の参考例１を示す側面図、図２は参考例１の空力特性向上装置が搭載された自動車の後端部に於ける高速走行時の圧力分布の一例を示す背面図である。尚図２及び後述の図４に於いて、塗りつぶしの濃度が高いほど圧力が低いことを意味する。

図１に於いて、１０は自動車を示し、１２は空力特性向上装置を示し、Ｗf、Ｗrはそれぞれ自動車の前輪及び後輪を示している。空力特性向上装置１２は空気導入口１４及び空気排出口１６を備え内部に空気通路を郭定する空気ダクト１８を有している。空気ダクト１８は図には示されていないが自動車１０の上方より見て自動車１０の車幅方向中央部にて自動車の前後方向に延在し、自動車１０の側方より見て自動車１０の実質的に下面に近接して延在している。

図１に示されている如く、空気導入口１４は自動車１０の前進走行時に気圧が大気圧よりも高くなる領域２０に対向する部位、即ち自動車１０の前端の実質的に上下方向に延在する面、例えばフロントグリル、バンパー、バンパーの下方の車幅方向中央部に設けられ、空気排出口１６は車体後部の後方且つ上方へ傾斜した斜面２２の上下方向について見て途中の部位の車幅方向中央部に設けられている。

図３は空力特性向上装置が搭載されていないハードトップ型の自動車を示す側面図、図４は図３に示された自動車の後端部に於ける高速走行時の圧力分布の一例を示す背面図である。尚これらの図に於いて図１及び図２に示された部材と同一の部材には図１及び図２に於いて付された符号と同一の符号が付されている。

図３に示されている如く、空力特性向上装置が搭載されていない自動車が高速走行する場合には、自動車１０の下側を流れる走行風２４が車体後部の後方且つ上方へ傾斜した斜面２２の上下方向について見て途中の部位に於いて自動車１０の車体より剥離する剥離領域２６が大きくなり、また自動車１０の上側を流れる走行風２４が車体後部の後方且つ下方へ傾斜した部位２８を通過した直後に比較的大きい渦流（馬蹄渦）３０を発生し、そのため自動車１０の空気抵抗が増大してその空力特性が悪化する。

これに対し参考例１によれば、自動車１０の高速前進走行時に気圧が大気圧よりも高くなる領域２０より空気導入口１４を経て空気ダクト１８内へ空気３２が取り込まれ、その空気３２が空気ダクト１８内を後方へ流れ、空気排出口１６を経て車体後部の後方且つ上方へ傾斜した斜面２２の上下方向について見て途中の部位の車幅方向中央部に噴出されるので、車体後部の後方且つ上方へ傾斜した斜面２２に於ける走行風２４の剥離領域２６を小さくすることができ、また自動車１０の上側を流れる走行風２４が車体後部の後方且つ下方へ傾斜した部位２８を通過した直後に発生する渦流３０を低減することができ、これにより自動車１０の空気抵抗を低減してその空力特性を向上させることができる。

特に図示の参考例１によれば、空気導入口１４は自動車１０の前進走行時に気圧が大気圧よりも高くなる領域２０に対向する部位に設けられ、空気導入口１４と空気排出口１６との間に於ける気圧の差を有効に利用して空気３２が自動的に空気導入口１４より空気排出口１６へ導かれ、空気排出口１６より噴出されるので、自動車１０の空気抵抗を低減することができ、また空気ポンプの如き空気圧送手段は不要であり、かかる手段によるエネルギーの消費を確実に回避して自動車１０の空力特性を向上させることができる。

また一般に、自動車１０の走行速度が高いほど上述の如き剥離領域２６や渦流３０の程度が大きくなるので、剥離領域２６や渦流３０を低減するために必要な空気量は自動車１０の走行速度が高いほど高くなる。図示の参考例１によれば、自動車１０の走行速度が高いほど空気導入口１４と空気排出口１６との間に於ける気圧の差が大きくなり、空気排出口１６より噴出される空気量も多くなるので、自動車１０の走行速度が高く剥離領域２６や渦流３０の程度が大きくなるにつれて噴出空気量を自動的に増大させることができ、これにより空力特性向上効果をその必要度に応じて自動的に調節することができる。

また図示の参考例１によれば、自動車１０の高速前進走行時に気圧が大気圧よりも高くなる領域２０より空気３２が空気導入口１４を経て空気ダクト１８内へ取り込まれ、その空気３２が空気排出口１６を経て噴出されるので、図には示されていないエンジンの排気ガスをダクト内へ取り込み排出口より噴出させる必要がなく、エンジンの排気ガスを利用する上記特許文献１に記載されている如き空力特性向上装置に於ける問題、即ち大気汚染を招来することなく十分な空力特性向上効果を得ることができないという問題や、エンジンの運転状況によって車輌の空力特性向上効果が大きく変化するという問題を確実に解消することができる。

また例えば車輌の側面に車輌の横方向外方へ突出するよう空気導入口が設けられる場合には、空気導入口の周囲の領域が車輌の空気抵抗を増大させてしまうが、上述の参考例１によれば、空気導入口１４は自動車の前端部にて自動車１０の前進走行時に気圧が大気圧よりも高くなる領域２０に対向する部位に設けられているので、空気導入口１４が設けられることによりその周囲の領域が車輌の空気抵抗を増大させてしまうことを確実に回避することができる。
［参考例２］

図５はハードトップ型の自動車に適用された空力特性向上装置の参考例２を示す側面図である。尚図５に於いて図１に示された部材と同一の部材には図１に於いて付された符号と同一の符号が付されている。

この参考例に於いては、空気ダクト１８には空気導入口１４に近接して常開型の電磁開閉弁３４が設けられており、電磁開閉弁３４は空気導入口１４と空気排出口１６との間の連通、非連通を制御する弁装置として機能する。電磁開閉弁３４は制御装置３６によって開閉制御され、制御装置３６には車速センサ３８より車速Ｖを示す信号が入力され、また図５には示されていないブレーキペダルに設けられたブレーキスイッチ（ＢＫＳＷ）４０より該ブレーキスイッチがオン状態にあるか否かを示す信号が入力される。

制御装置３６は、図６に示されたフローチャートに従って、車速Ｖが基準値Ｖo（剥離領域２６や渦流３０の程度が大きくなる車速に対応する正の定数）以上である状況にてブレーキスイッチ４０がオン状態にあるときに電磁開閉弁３４を閉弁させ、空気導入口１４と空気排出口１６との間の連通を遮断して空気ダクト１８内の空気流を遮断する。

次に図６に示されたフローチャートを参照して参考例２に於ける電磁開閉弁３４の開閉制御ルーチンについて説明する。尚図６に示されたフローチャートによる制御は図には示されていないイグニッションスイッチの閉成により開始され、所定の時間毎に繰返し実行される。

まずステップ１０に於いては車速Ｖを示す信号及びブレーキスイッチ４０がオン状態にあるか否かを示す信号の読み込みが行われ、ステップ２０に於いては車速Ｖが基準値Ｖo以上であるか否かの判別が行われ、否定判別が行われたときにはステップ４０へ進み、肯定判別が行われたときには、即ち剥離領域２６や渦流３０の程度が大きくなる状況であるときにはステップ３０へ進む。

ステップ３０に於いてはブレーキスイッチ４０がオン状態にあるか否かの判別、即ち車輌が制動状態にあるか否かの判別が行われ、否定判別が行われたときにはステップ４０に於いて電磁開閉弁３４が開弁され又は開弁状態に維持され、肯定判別が行われたときにはステップ５０に於いて電磁開閉弁３４が閉弁され又は閉弁状態に維持される。

かくして図示の参考例２によれば、上述の参考例１の場合と同様の作用効果を得ることができる共に、剥離領域２６や渦流３０の程度が大きい状況にて車輌が制動されるときには、電磁開閉弁３４を閉弁させて剥離領域２６や渦流３０の程度が大きいことによる空気抵抗を積極的に利用し、車輌の制動効果を向上させることができる。

特に図示の参考例２によれば、電磁開閉弁３４は常開型の電磁開閉弁であるので、電磁開閉弁が常閉型の電磁開閉弁である場合に比して開弁維持に必要な電力は少なくてよく、これにより自動車の制動時の電磁開閉弁の開閉により消費されるエネルギーを低減することができる。
［実施例１］

図７は自動車の左前輪に適用された本発明による空力特性向上装置の実施例１を示す側面図、図８は実施例１の空力特性向上装置を示す部分平面図、図９は実施例１の空力特性向上装置を示す斜視図である。尚図７に於いて図１に示された部材と同一の部材には図１に於いて付された符号と同一の符号が付されている。

この実施例に於いては、左右前輪Ｗfの前方にそれぞれ空力特性向上装置４２が設けられており、左右の空力特性向上装置４２は互いに他に対し鏡像の関係をなす形態を有する点を除き互いに同一の構成を有するので、左前輪に対応する空力特性向上装置４２について図示し説明する。

空力特性向上装置４２は第一の空気導入口４４Ａ及び第一の空気排出口４６Ａを備え内部に第一の空気通路を郭定する第一の空気ダクト４８Ａと、第二の空気導入口４４Ｂ及び第二の空気排出口４６Ｂを備え内部に第二の空気通路を郭定する第二の空気ダクト４８Ｂとを有している。第一の空気ダクト４８Ａ及び第二の空気ダクト４８Ｂは互いに一体的に構成され、図には示されていないが自動車１０の上方より見て自動車１０の車幅方向中央部より車輌の外延に沿って実質的にＬ形に延在し、左右前輪Ｗの外側側面の近傍まで延在している。

特に図示の実施例に於いては、第一の空気ダクト４８Ａは第二の空気ダクト４８Ｂの上側に位置し、従って第一の空気導入口４４Ａ及び第一の空気排出口４６Ａはそれぞれ第二の空気導入口４４Ｂ及び第二の空気排出口４６Ｂの上側に位置している。また第一の空気導入口４４Ａの開口面積は第二の空気導入口４４Ｂの開口面積よりも大きく設定されている。

また図示の実施例に於いては、第一の空気ダクト４８Ａ及び第二の空気ダクト４８Ｂは自動車１０の前後方向に沿って延在する部分の前端近傍に於いて幅が漸次減少し、第一の空気排出口４６Ａ及び第二の空気排出口４６Ｂは上下方向に細長く延在する開口として形成されている。また第一の空気排出口４６Ａ及び第二の空気排出口４６Ｂは自動車１０の側方より見てフェンダ５０の車輪用切欠き５２に沿って延在している。

更に図示の実施例に於いては、第二の空気排出口４６Ｂは前輪Ｗfの回転軸線５４よりも上方であり且つ前輪Ｗfの最上縁部よりも下方の範囲に対し空気を噴射し、第一の空気排出口４６Ａは第二の空気排出口４６Ｂが空気を噴射する領域よりも上方且つ前輪Ｗfの最上縁部近傍までの範囲に対し空気を噴射する。第二の空気ダクト４８Ｂは第二の空気排出口４６Ｂに近づくにつれて上下の寸法が漸次増大する形態をなし、第二の空気排出口４６Ｂの開口面積は第一の空気排出口４６Ａの開口面積よりも大きく設定されている。

図１０（Ａ）及び図１１（Ａ）に示されている如く、自動車が走行する際に左右前輪Ｗfの回転軸線５４よりも上方の部分は自動車の走行方向と同一の方向へ自動車の走行速度よりも高い速度にて移動するので、空力特性向上装置４２が設けられていない一般的な自動車に於いては、図１１（Ａ）に示されている如く、自動車が高速走行する場合には左右前輪Ｗfの回転軸線５４よりも上方の部分の外側側面の領域に空気の剥離領域５６が発生し、図１１（Ｂ）に示されている如く、左右前輪Ｗfの後方に渦流５８を発生し、この渦流が車輌後方の渦流３０の度合を悪化させ、自動車の空気抵抗が増大してその空力特性が悪化する。

これに対し図示の実施例１によれば、それぞれ第一の空気導入口４４Ａ及び第二の空気導入口４４Ｂと第一の空気排出口４６Ａ及び第二の空気排出口４６Ｂとの間の差圧により第一の空気導入口４４Ａ及び第二の空気導入口４４Ｂを経て第一の空気ダクト４８Ａ及び第二の空気ダクト４８Ｂ内に取り込まれた空気を第一の空気排出口４６Ａ及び第二の空気排出口４６Ｂを経て左右前輪Ｗfの前方側よりそれらの車輪の外側側面の領域に噴射することができるので、図１０（Ａ）に示されている如く、左右前輪Ｗfの外側側面に於ける空気の剥離領域５６を低減し、左右前輪Ｗfの後方に発生する渦流５８を低減して整流５８Ａにすることができ、これにより自動車１０の空気抵抗を低減してその空力特性を向上させることができる。

また図示の実施例１によれば、上述の参考例１の場合と同様、空気ポンプの如き空気圧送手段は不要であり、かかる手段によるエネルギーの消費を確実に回避して自動車１０の空力特性を向上させることができ、自動車１０の走行速度が高く渦流５８、３０の程度が大きくなるにつれて噴出空気量を自動的に増大させることができ、これにより空力特性向上効果をその必要度に応じて自動的に調節することができ、更にはエンジンの排気ガスをダクト内へ取り込み排出口より噴出させる必要がないので、大気汚染を招来することなく十分な空力特性向上効果を得ることができると共に、エンジンの運転状況によって車輌の空力特性向上効果が大きく変化するという問題を確実に解消することができる。

特に図示の実施例１によれば、第一の空気ダクト４８Ａ及び第二の空気ダクト４８Ｂが設けられ、第一の空気導入口４４Ａの開口面積は第二の空気導入口４４Ｂの開口面積よりも大きく設定され、第二の空気排出口４６Ｂは前輪Ｗfの回転軸線５４よりも上方であり且つ前輪Ｗの最上縁部よりも下方の範囲に対し空気を噴射し、第一の空気排出口４６Ａは第二の空気排出口４６Ｂが空気を噴射する領域よりも上方且つ前輪Ｗfの最上縁部近傍までの範囲に対し空気を噴射するよう構成され、これにより道路に対する移動速度が高い前輪Ｗfの最上縁部近傍の外側側面に多量の空気を高い流速にて供給することができ、従って例えば空気ダクトが一つであり、全範囲に亘り均質に空気が噴射される場合に比して、効果的に且つ好ましく左右前輪Ｗfの外側側面の領域に於ける空気の剥離を抑制し、左右前輪Ｗfの後方に発生する渦流５８を効果的に低減することができる。

また図示の実施例１によれば、第一の空気ダクト４８Ａ及び第二の空気ダクト４８Ｂは一体に形成されているので、これらが別体である場合に比して自動車に対する組付け及び保守を容易に行うことができる。
［実施例２］

図１２は自動車の左前輪に適用された本発明による空力特性向上装置の実施例２を示す平面図である。尚図１２に於いて図８に示された部材と同一の部材には図１に於いて付された符号と同一の符号が付されている。

この実施例に於いては、第一の空気ダクト４８Ａ及び第二の空気ダクト４８Ｂにはそれぞれ第一の空気導入口４４Ａ及び第二の空気導入口４４Ｂに近接して常開型の第一の電磁開閉弁６０Ａ及び常開型の第二の電磁開閉弁６０Ｂが設けられており、これらの電磁開閉弁はそれぞれ第一の空気導入口４４Ａ及び第二の空気導入口４４Ｂと第一の空気排出口４６Ａ及び第二の空気排出口４６Ｂとの間の連通、非連通を制御する弁装置として機能する。

電磁開閉弁５８Ａ及び５８Ｂは制御装置６２によって開閉制御され、制御装置６２には操舵角センサ６４より操舵角θを示す信号が入力され、またヨーレートセンサ６６より自動車１０のヨーレートγを示す信号が入力される。尚ヨーレートセンサ６６は自動車１０の左旋回方向の値を正としてヨーレートγを検出する。

制御装置６２は、図１３に示されたフローチャートに従って、操舵角θの絶対値が基準値θo（実質的に自動車１０の直進に対応する正の定数）以下である状況にてヨーレートγの大きさが基準値γo（実質的に自動車１０の直進中に横風を受けて偏向することを判定するための正の定数）以上であるときに、風上側の第一及び第二の電磁開閉弁を閉弁させ照対応する空気ダクト内の空気流を遮断すると共に、風下側の第一及び第二の電磁開閉弁を開弁状態に維持する。

次に図１３に示されたフローチャートを参照して実施例２に於ける電磁開閉弁６０Ａ及び６０Ｂの開閉制御ルーチンについて説明する。尚図１３に示されたフローチャートによる制御も図には示されていないイグニッションスイッチの閉成により開始され、所定の時間毎に繰返し実行される。

まずステップ１１０に於いては操舵角θを示す信号及びヨーレートγを示す信号の読み込みが行われ、ステップ１２０に於いては操舵角θの絶対値が基準値θo以下であるか否かの判別、即ち自動車１０が直進走行すべき状況であるか否かの判別が行われ、否定判別が行われたときにはステップ１３０に於いて左右の第一及び第二の電磁開閉弁が開弁され又は開弁状態に維持され、肯定判別が行われたときにはステップ１４０へ進む。

ステップ１４０に於いてはヨーレートγが基準値γo以上であるか否かの判別、即ち自動車１０が右側より横風を受け自動車が左旋回方向へ偏向している状況であるか否かの判別が行われ、否定判別が行われたときにはステップ１６０へ進み、肯定判別が行われたときにはステップ１５０に於いて右側の第一及び第二の電磁開閉弁が閉弁され又は閉弁状態に維持されると共に、左側の第一及び第二の電磁開閉弁が開弁され又は開弁状態に維持される。

ステップ１６０に於いてはヨーレートγが基準値−γo以下であるか否かの判別、即ち自動車１０が左側より横風を受け自動車が右旋回方向へ偏向している状況であるか否かの判別が行われ、否定判別が行われたときにはステップ１３０へ進み、肯定判別が行われたときにはステップ１７０に於いて右側の第一及び第二の電磁開閉弁が開弁され又は開弁状態に維持されると共に、左側の第一及び第二の電磁開閉弁が閉弁され又は閉弁状態に維持される。

図１４（Ａ）に破線の等圧線にて示されている如く、自動車１０が高速度にて直進走行する場合に於ける自動車１０の周りの表面圧力分布は左右対称であり、左右の差圧による力が自動車１０の横方向に作用することはない。しかし空力特性向上装置４２が設けられていない自動車１０が高速度にて直進走行する状況にて横風を受けると、風下側の剥離領域５６及び渦流５８が風上側よりも大きくなるので、例えば右側より横風６８を受けた場合について図１４（Ｂ）に破線の等圧線にて示されている如く、自動車１０の周りの表面圧力分布は左右非対称になり、自動車１０の風下側の側面近傍の圧力は風上側よりも低くなり、それらの差圧による力Ｆが横風の方向と同一の方向にて自動車１０に作用し、自動車１０は横風の動圧による力及び差圧による力に起因して風下側へ偏向する。

これに対し図示の実施例２によれば、自動車１０が高速度にて直進走行する状況にて横風を受けると、風下側の第一及び第二の電磁開閉弁が開弁され又は開弁状態に維持されると共に、風上側の第一及び第二の電磁開閉弁が閉弁され又は閉弁状態に維持されることにより、風下側の剥離領域５６及び渦流５８が空気の噴射によって低減されると共に、風上側の剥離領域５６及び渦流５８が空気の噴射停止によって増大されるので、図１４（Ｂ）に実線にて示されている如く、自動車１０の周りの表面圧力分布を自動車１０が高速度にて直進走行する場合に於ける左右対称の表面圧力分布に近づけることができ、これにより自動車１０の左右の側面近傍の圧力の間の差圧を低減し、差圧による力Ｆに起因する風下側への偏向度合を低減することができる。

かくして図示の実施例２によれば、自動車１０が高速度にて直進走行する場合には上述の実施例１の場合と同様の作用効果を得ることができる共に、自動車１０が高速度にて直進走行する状況にて横風を受けた場合にも、横風に起因する自動車の偏向を低減し、自動車の直進走行性を向上させることができる。

特に図示の実施例２によれば、電磁開閉弁６０Ａ及び６０Ｂは常開弁であり、自動車１０が高速度にて直進走行する状況にて横風を受けた場合には、風下側の第一及び第二の電磁開閉弁が開弁され又は開弁状態に維持されると共に、風上側の第一及び第二の電磁開閉弁が閉弁され又は閉弁状態に維持されるので、電磁開閉弁６０Ａ及び６０Ｂが常閉弁であり、自動車１０が高速度にて直進走行する状況にて横風を受けた場合に、風下側の第一及び第二の電磁開閉弁が開弁され又は開弁状態に維持されると共に、風上側の第一及び第二の電磁開閉弁が閉弁され又は閉弁状態に維持される構成の場合に比して、自動車の直進走行時の空力特性を確実に向上させつつ、自動車１０が高速度にて直進走行する状況にて横風を受けた場合に於ける自動車の偏向を低減し自動車の直進走行性を向上させることができる。

特に図示の実施例２によれば、電磁開閉弁６０Ａ及び６０Ｂは常開型の電磁開閉弁であるので、電磁開閉弁が常閉型の電磁開閉弁である場合に比して開弁維持に必要な電力は少なくてよく、これにより自動車が横風を受けた際の電磁開閉弁の開閉により消費されるエネルギーを低減することができる。

以上に於いては本発明を特定の実施例について詳細に説明したが、本発明は上述の実施例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例が可能であることは当業者にとって明らかであろう。

例えば上述の各参考例及び実施例に於いては、空気ダクト１８、４８Ａ、４８Ｂの空気導入口１４、４４Ａ、４４Ｂは自動車の前端部に設けられているが、空気導入口は車輌の前進走行時に気圧が大気圧よりも高くなる領域に対向する部位である限り、例えばフロントピラーやルーフの全縁部の如き部位であってもよい。

また上述の各参考例及び実施例に於いては、電磁開閉弁３４、５８Ａ、５８Ｂは常開型の電磁開閉弁であるが、電磁開閉弁は車輌の高速走行時に開弁される常閉型の電磁開閉弁であってもよく、また各電磁弁は空気導入口に近接して設けられているが、対応する空気ダクトの任意の位置に設けられてもよい。

また上述の参考例１及び２に於いては、空気導入口１４及び空気排出口１６を備えた一つの空気ダクト１８しか設けられていないが、複数の空気ダクトが設けられてもよく、空気ダクトに複数の空気導入口若しくは空気排出口が設けられてもよく、空気ダクトの少なくとも一部が分岐されていてもよい。

また上述の参考例１及び２に於いては、空気排出口１６は車体後部の後方且つ上方へ傾斜した斜面２２の上下方向について見て途中の部位の車幅方向中央部に設けられているが、車体後部の後方且つ下方へ傾斜した部位２８に設けられてもよい。

また上述の実施例１及び２に於いては、第一の空気導入口４４Ａ及び第二の空気導入口４４Ｂは互いに他に対し上下に配列されているが、これらの空気導入口は車輌の横方向に配列されてもよく、その場合には第一の空気導入口４４Ａが第二の空気導入口４４Ｂに対し車輌の中央側に配列されることが好ましい。

また上述の実施例２に於いては第一の空気ダクト４８Ａ及び第二の空気ダクト４８Ｂのそれぞれに第一の電磁開閉弁５８Ａ及び第二の電磁開閉弁５８Ｂが設けられているが、第二の電磁開閉弁５８Ｂは省略されてもよい。

また上述の実施例２に於いては、電磁開閉弁５８Ａ、５８Ｂは常開型の電磁開閉弁であり、自動車が横風を受けた場合には風上側の電磁開閉弁が閉弁されるようになっているが、電磁開閉弁５８Ａ、５８Ｂが常閉型の電磁開閉弁にて構成され、自動車が横風を受けた場合に風下側の電磁開閉弁が開弁されるよう修正されてもよい。

また上述の実施例２に於いては、電磁開閉弁５８Ａ、５８Ｂを閉弁させるヨーレートの基準値及び電磁開閉弁５８Ａ、５８Ｂを開弁させるヨーレートの基準値は同一であるが、電磁開閉弁を開弁させた直後の横風の影響が低減されるよう、電磁開閉弁を開弁させるヨーレートの基準値は電磁開閉弁を閉弁させるヨーレートの基準値より小さく設定されてもよく、またヨーレートの大きさが基準値以下になった時点より所定の時間に亘り電磁開閉弁が開弁状態に維持されるよう修正されてもよい。

更に上述の実施例２に於いては、自動車が横風を受けたか否かの判定はヨーレートに基づいて判定されるようになっているが、例えば車輌の横加速度の如く任意のパラメータに基づいて判定されてよい。

ハードトップ型の自動車に適用された空力特性向上装置の参考例１を示す側面図である。（参考例１）参考例１の空力特性向上装置が搭載された自動車の後端部に於ける高速走行時の圧力分布の一例を示す背面図である。（参考例１）空力特性向上装置が搭載されていないハードトップ型の自動車を示す側面図である。図３に示された自動車の後端部に於ける高速走行時の圧力分布の一例を示す背面図である。ハードトップ型の自動車に適用された空力特性向上装置の参考例２を示す側面図である。（参考例２）参考例２に於ける電磁開閉弁の開閉制御ルーチンを示すフローチャートである。（参考例２）自動車の左前輪に適用された本発明による空力特性向上装置の実施例１を示す側面図である。（実施例１）実施例１の空力特性向上装置を示す部分平面図である。（実施例１）実施例１の空力特性向上装置を示す斜視図である。（実施例１）空力特性向上装置が設けられていない自動車について、前輪の外側側面の近傍に発生する剥離領域及び自動車の側面近傍に発生する渦流を示す説明図（Ａ）及び空気流を示す斜視図（Ｂ）である。実施例１の空力特性向上装置が設けられた自動車について、前輪の外側側面の近傍に発生する剥離領域及び自動車の側面近傍に発生する渦流を示す説明図（Ａ）及び空気流を示す斜視図（Ｂ）である。自動車の左前輪に適用された本発明による空力特性向上装置の実施例２を示す部分平面図である。（実施例２）実施例２に於ける電磁開閉弁の開閉制御ルーチンを示すフローチャートである。（実施例２）実施例２の空力特性向上装置が設けられた自動車が横風を受けることなく高速直進走行する場合に於ける表面等圧線を示す平面図（Ａ）及び実施例２の空力特性向上装置が設けられた自動車が横風を受けた状態で高速直進走行する場合に於ける表面等圧線を示す平面図（Ｂ）である。

符号の説明

１０自動車
１２空力特性向上装置
１４空気導入口
１６空気排出口
１８空気ダクト
２６剥離領域
３０渦流
３４電磁開閉弁
３６制御装置
３８車速センサ
４０ブレーキスイッチ
４２空力特性向上装置
４４Ａ、４４Ｂ空気導入口
４６Ａ、４６Ｂ空気排出口
４８Ａ、４８Ｂ空気ダクト
６０Ａ、６０Ｂ電磁開閉弁
６２制御装置

Claims

空気導入口及び空気排出口を備えた空気通路を有し、前記空気導入口は車輌の前進走行時に気圧が大気圧よりも高くなる領域に対向する部位に設けられ、前記空気排出口は車輪の前方にて車輪の回転軸線より上方に設けられ、回転軸線より上方の車輪の外側側面に対し空気を排出し、前記空気排出口の上方部の空気排出量は前記空気排出口の下方部の空気排出量よりも多いことを特徴とする車輌の空力特性向上装置。
前記空気通路に設けられ、前記空気導入口と前記空気排出口との間の連通、非連通を制御する弁装置を有し、車輌が横風を受ける状況に於いて風上側の前記弁装置は前記空気導入口と前記空気排出口との間を非連通にすることを特徴とする請求項１に記載の車輌の空力特性向上装置。