JP4584799B2 - 車両の下部車体構造 - Google Patents

Description

本発明は、車体を路面に押付けるためのダウンフォースを発生させることができる車両の下部車体構造に関するものである。

車両の下部車体構造として、車体下部に空気の流れを整える整流板や整流部材を配置してダウンフォースを発生させる試みがなされている。
実用のダウンフォースを発生させる方法としては、車両にフロントスポイラ、サイドスポイラやリヤスポイラを取付けるようにすれば実用上十分であった。

例えば、車両の下部車体構造として、車両のフロント下部に渦流を発生させる渦流発生部材を設けたものや、車両の下部に且つ車両の重心近傍に空気の流れを整える整流部材を設けたものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
実公平１−１５５７７号公報（第３頁、第３−４図） 特開２００４−３０６９３５公報（第８頁、図１−２）

図６（ａ），（ｂ）は従来の基本構成を説明する図であり、（ａ）に示すように、車両の下部車体構造２００は、車両のフロント下部２０１に渦流を発生させる渦流発生部材２０２，２０２を略Ｖ字に設けたものであり、（ｂ）に示すように、走行時では矢印Ａ，Ａのように前方の空気が渦流発生部材２０２，２０２の斜面２０３，２０３を乗り越える際に、渦流発生部材２０２，２０２の外側及び内側の圧力差で渦流Ｂ，Ｂを発生する。渦流Ｂ，Ｂの発生により渦流発生部材２０２，２０２の後方に負圧域が形成され、（ａ）に示すように、矢印Ｃの如く車体２０４にダウンフォースを生じさせるものである。

図７（ａ），（ｂ）は従来の他の基本構成を説明する図であり、（ａ）に示すように、車両の下部車体構造２１０は、車両の床下２１１に且つ車両の重心２１３を左右に挟んで下方に垂下させた整流部材２１２，２１２を設け、これらの整流部材２１２，２１２の後方且つ車体２１４の中央付近に、（ｂ）に示すように、負圧領域２１５を設けて車体２１４にダウンフォースを発生させるものである。

しかし、図６に示すの車両の下部車体構造２００では、渦流発生部材２０２，２０２をフロント下部２０１に設けただけのものであり、ダウンフォースを発生させて揚力低減効果の作用範囲が車両の前部に限定されるということがあった。また、渦流発生部材２０２，２０２を略Ｖ字に設けたものであり、ダウンフォースを発生させるために車体幅方向に空気流が膨らみ、車両の走行抵抗が増大するという問題があった。

また、図７に示す車両の下部車体構造２１０では、整流部材２１２，２１２の後方且つ車体２１４の中央付近に負圧領域２１５を設けるものなので、空気流に乱れを生じさせる懸念があり、十分な整流作用を得られないこともある。このため、車両の走行抵抗の増大を招くという欠点があった。

すなわち、車体全体に渡ってより強いダウンフォースを得ることができるとともに、車両の走行抵抗の低減を図ることができる車両の下部車体構造が望まれる。

本発明は、車体の一部にしかダウンフォースを発生できない点を解決し、車体全体に渡ってより強いダウンフォースを得ることができる車両の下部車体構造を提供するとともに、車両の走行抵抗の増大を招く点を解決し、車両の走行抵抗の低減を図ることができる車両の下部車体構造を提供することを課題とする。

請求項１に係る発明は、車体下部に設けることで所定回転方向に渦流を発生させる渦流発生手段と、この渦流発生手段に設けることで渦流発生手段により発生する渦流を誘導する渦流誘導手段と、を備え、渦流発生手段で発生させた渦流を渦流誘導手段で車体前方側から車体後方側へと誘導し、所定回転方向の渦流束を形成する車両の下部車体構造であって、渦流発生手段が、車体下部の左右に且つ前後方向に複数列配置した左右の突起であり、渦流誘導手段が、左右の突起に設けられるとともに互いに車体の前後方向位置を同一にして配置され、平面視で略へ字状に形成し且つへ字状の頂部を車体後方に向けて配置した折れ曲がり部であり、折れ曲がり部同士の車幅方向の距離を、車体後方に向かうに連れて幅広に設定することを特徴とする。

例えば、車体全体に渡ってより強いダウンフォースを得ることができるとすれば、走行安定性をより増すことができるので好都合であり、この際、車両の走行抵抗の低減を図ることができるとすれば、走行安定性の向上と燃費性能の向上とが両立でき、より好ましい。
そこで、渦流発生手段で発生する渦流を渦流誘導手段で車体前方側から車体後方側へと誘導して、所定回転方向の渦流束を形成させ、車体全体により強いダウンフォースを得るようにした。

請求項１に係る発明では、車体下部に設けることで所定回転方向に渦流を発生させる渦流発生手段と、この渦流発生手段に設けることで渦流発生手段により発生する渦流を誘導する渦流誘導手段と、を備え、渦流発生手段で発生させた渦流を渦流誘導手段で車体前方側から車体後方側へと誘導し、所定回転方向の渦流束を形成したので、車体全体に渡ってより強いダウンフォースを得ることができる。この結果、走行安定性をより増すことができるという利点がある。

渦流発生手段が、車体下部の左右に且つ前後方向に複数列配置した左右の突起であり、渦流誘導手段が、左右の突起に設けられるとともに互いに車体の前後方向位置を同一にして配置され、平面視で略へ字状に形成し且つへ字状の頂部を車体後方に向けて配置した折れ曲がり部であるので、渦流を発生させて車体前方側から車体後方側へと渦流を誘導する仕組みを簡素に構成することができる。この結果、ダウンフォースを発生させ走行安定性の向上を図ることのできる車両の車体下部構造を比較的低コストで実現することができるという利点がある。
また、折れ曲がり部の位置を適宜設定することにより渦流の形成方法を制御することができ、車両の形態に応じてその効果を容易に調整することが可能である。

左右の突起を、車体の前後方向に複数列配置したので、車体全体に渡って渦流を発生させることができる。この結果、車体全体に渡ってダウンフォースを発生させることができるという利点がある。
また、突起の前後方向の位置の調整により車体前後方向に作用するダウンフォースの前後配分を容易に調整することが可能である。また、左右の突起の折れ曲がり部同士の車幅方向の距離を調整することで、車幅方向に広がる空気流の制御をすることができ、車両の走行抵抗の低減を図ることができるという利点がある。
さらに、折れ曲がり部同士の車幅方向の距離を、車体後方に向かうに連れて幅広に設定したので、車幅方向に広がる空気流の絞込みをすることができ、車両の走行抵抗の低減を図ることができる。

本発明を実施するための最良の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。
図１は本発明に係る下部車体構造を採用した車両の斜視図であり、１０は車両、１１は車体、１２はフロントバンパ、１３はラジエータグリル、１４フロントフェンダ、１５，１５は前照灯、１６，１６フロントピラー、１７はフロントガラス、１８は前ドア、１９は後ドア、２１はルーフ、２２は前輪、２３は後輪、２４，２４はドアミラー、２５はトランクリッド、２６はリヤバンパ、２７はボンネット、２８は車体下部としての床下である。

本発明に係る車両の下部車体構造３０は、床下２８の両側に、渦流を発生させる複数の左の渦流発生手段３１〜３４及び右の渦流発生手段４１〜４４を設け、これらの渦流発生手段３１〜３４，４１〜４４で所定回転方向の渦流束を形成し、これらの渦流束で車体１１にダウンフォースを作用させ、車体１１に作用する揚力の低減を図るものである。

揚力低減の原理について説明すると、後述する図４に示すように、渦流発生手段３１〜３４，４１〜４４の進行方向前面側から後面へと通過する際に、空気流が渦流となって車体１１後方へと導かれる。このとき、渦流発生手段３１〜３４，４１〜４４が左右一対に平面視略ハ字状に形成されているため、車体１１後方側から見て、車体１１左側に反時計回りの渦流束３９と、車体１１右側に時計回りの渦流束４９が一対となって形成される。これらの渦流束３９，４９は、渦流誘導手段３１ａ〜３４ａ，４１ａ〜４４ａにより連続的に形成されながら車体後方に誘導され、これら一対の渦流発生手段３１〜３４，４１〜４４で発生する渦流によって車体１１下部に負圧域が形成されるとともに、渦流束３９，４９によって生じる流体力が車体１１に作用して車両１０にダウンフォースを作用させることができる。くわえて、渦流束３９，４９の作用により車体１１下部の空気流を改善することで、車両１０に発生する（加わる）抗力も低減される。

図２は本発明に係る下部車体構造を採用した車両の底面図であり、Ｆｒは前、Ｒｒは後、Ｌは左側、Ｒは右側を示す。
車両の下部車体構造３０は、床下２８の左側に配列することで所定回転方向に渦流を発生させる渦流発生手段（突起）３１〜３４と、これらの渦流発生手段（突起）３１〜３４にそれぞれに設けることで、渦流発生手段３１〜３４により発生する渦流を誘導する渦流誘導手段（折れ曲がり部）３１ａ〜３４ａと、床下２８の右側に配列することで所定回転方向に渦流を発生させる渦流発生手段（突起）４１〜４４と、これらの渦流発生手段（突起）４１〜４４にそれぞれに設けることで、渦流発生手段３１〜３４により発生する渦流を誘導する渦流誘導手段（折れ曲がり部）４１ａ〜４４ａと、からなる。

左右の渦流発生手段（突起）３１，４１は、車体中心に関して対称形状であって、左右に平面視で略ハの字に配置するとともに、互いに車体１１の前後方向位置を同一にして配置したものである。

また、左右の渦流発生手段（突起）３２，４２、左右の渦流発生手段（突起）３３，４３、左右の渦流発生手段（突起）３４，４４同士も、車体中心に関して対称形状であって、左右に平面視で略ハの字に配置するとともに、互いに車体１１の前後方向位置を同一にして配置したものである。

渦流誘導手段（折れ曲がり部）３１ａ，４１ａは、互いに車体１１の前後方向位置を同一にして配置したものである。また、渦流誘導手段（折れ曲がり部）３２ａ，４２ａ、渦流誘導手段（折れ曲がり部）３３ａ，４３ａ、渦流誘導手段（折れ曲がり部）３４ａ，４４ａ同士も、互いに車体１１の前後方向位置を同一にして配置したものである。

渦流誘導手段（折れ曲がり部）３１ａ，４１ａの車幅方向の距離をＬ１、渦流誘導手段（折れ曲がり部）３２ａ，４２ａの車幅方向の距離をＬ２、渦流誘導手段（折れ曲がり部）３３ａ，４３ａの車幅方向の距離をＬ３、渦流誘導手段（折れ曲がり部）３４ａ，４４ａの車幅方向の距離をＬ４、とするときに、渦流誘導手段（折れ曲がり部）３１ａ〜３４ａ，４１ａ〜４４ａを、Ｌ１＜Ｌ２＜Ｌ３＜Ｌ４の関係に設定した。

図３は本発明に係る車両の下部車体構造の渦流発生手段の斜視図であり、右の渦流発生手段（突起）４１の立体形状を示す。
右の渦流発生手段（突起）４１は、矩形の側面形状を有するとともに、平面視で略へ字状に形成するとともにへ字状の折れ曲がり部（頂部）４１ａを車体後方に向けて配置するものである。図中、４５は前壁面、４６は後壁面、４７は前面壁４５の下端と後壁面４６の下端とを接続するように形成した下壁面を示す。

前壁面４５から後壁面４６へ空気流が流れる場合に前壁面４５では圧力が上昇し、後壁面４６では圧力が減少して圧力差を生じ、この圧力差によって渦流を発生することができる。

また、渦流発生手段（突起）４１に、ヘ形状の折れ曲がり部（頂部）４１ａを形成することで、頂部４１ａを通過する空気流と、頂部４１ａの左右それぞれの壁面を通過する空気流とに流速差が生ずる。この結果、渦流束は特定の方向に形成されやすくなり、図４（ａ）に示すように、局所的に発生する渦流が合流し、左右一対の長い渦流束３９，４９を形成することができる。

なお、図２に示す左の渦流発生手段（突起）３１〜３４は、右の渦流発生手段（突起）４１に車体中心に関して略対称に形成したものである。また、図２に示す右の渦流発生手段（突起）４２〜４４は、右の渦流発生手段（突起）４１に略同一形状である。

図４（ａ），（ｂ）は本発明に係る車両の下部車体構造の渦流の発生状況を示す説明図である。
（ａ）において、車両の下部車体構造３０は、車体下部（床下）２８に設けることで所定回転方向に渦流を発生させる渦流発生手段３１〜３４，４１〜４４と、渦流発生手段３１〜３４，４１〜４４に設けることで渦流発生手段３１〜３４，４１〜４４により発生する渦流を誘導する渦流誘導手段３１ａ〜３４ａ，４１ａ〜４４ａと、を備えた車両の下部車体構造であって、渦流発生手段３１〜３４，４１〜４４で発生させた渦流を渦流誘導手段３１ａ〜３４ａ，４１ａ〜４４ａで車体前方側から車体後方側へと誘導し、車体１１前後方向に所定回転方向の渦流束３９，４９を形成するものと言える。

例えば、車体全体に渡ってより強いダウンフォースを得ることができるとすれば、走行安定性をより増すことができるので好都合であり、この際、車両の走行抵抗の低減を図ることができるとすれば、走行安定性の向上と燃費性能の向上とが両立でき、より好ましい。
そこで、渦流発生手段３１〜３４，４１〜４４で渦流を生成するとともに、生成する渦流を渦流誘導手段３１ａ〜３４ａ，４１ａ〜４４ａで車体１１前方側から車体１１後方側へと誘導して、所定回転方向の渦流束３９，４９を形成させ、車体１１全体に渡ってより強いダウンフォースを得るようにした。

すなわち、車体下部（床下）２８に設けることで所定回転方向に渦流を発生させる渦流発生手段３１〜３４，４１〜４４と、渦流発生手段３１〜３４，４１〜４４に設けることで渦流発生手段３１〜３４，４１〜４４により発生する渦流を誘導する渦流誘導手段３１ａ〜３４ａ，４１ａ〜４４ａと、を備え、渦流発生手段３１〜３４，４１〜４４で発生させた渦流を渦流誘導手段３１ａ〜３４ａ，４１ａ〜４４ａで車体１１前方側から車体１１後方側へと誘導して所定回転方向の渦流束３９，４９を形成させることで、車体１１全体に渡ってより強いダウンフォースを得ることができる。この結果、走行安定性をより増すことができる。

車両の下部車体構造３０は、渦流発生手段３１，４１が、車体１１下部の左右に平面視で略ハの字に配置した左右の突起とするものであり、渦流誘導手段３１ａ，４１ａが、突起３１，４１を平面視で略へ字状に形成するとともにへ字状の頂部を車体１１後方に向けて配置した折れ曲がり部とするものであるとも言える。

渦流発生手段３１，４１が、車体１１下部の左右に平面視で略ハの字に配置した左右の突起であり、渦流誘導手段３１ａ，４１ａが、突起３１，４１を平面視で略へ字状に形成するとともにへ字状の頂部を車体１１後方に向けて配置した折れ曲がり部とすることで、渦流を発生させて車体１１前方側から車体１１後方側へと渦流を誘導する仕組みを簡素に構成することができる。この結果、ダウンフォースを発生させ走行安定性の向上を図ることのできる車両の車体下部構造３０を比較的低コストで実現することができる。
また、折れ曲がり部３１ａ，４１ａの位置を適宜設定することにより渦流束３９，４９の形成方法を制御することができ、車両１０（図１参照）の形態に応じてその効果を容易に調整することが可能である。また、左右の突起３１〜３４，４１〜４４の折れ曲がり部３１ａ〜３４ａ，４１ａ〜４４ａ同士の距離を調整することで、車幅方向に広がる空気流の制御をすることができ、車両１０の走行抵抗の低減を図ることができる。

車両の下部車体構造３０は、左右の突起３１〜３４，４１〜４４を、車体１１の前後方向に複数列配置したものとも言える。
左右の突起３１〜３４，４１〜４４を、車体１１の前後方向に複数列配置することで、車体１１全体に渡って渦流を発生させることができる。この結果、車体１１全体に渡って均等にダウンフォースを発生させることができる。
また、突起３１〜３４，４１〜４４の前後方向の位置の調整により車体前後方向に作用するダウンフォースの前後配分を容易に調整することが可能である。

さらに、車両の下部車体構造３０は、左右の突起３１〜３４，４１〜４４の折れ曲がり部３１ａ〜３４ａ，４１ａ〜４４ａ同士の距離Ｌ１〜Ｌ４を、車体１１後方に向かうに連れて幅広に設定することで、左右の突起３１〜３４，４１〜４４で発生させる渦流を車体１１前方よりも車体１１後方に向けて増大させるようにしたものとも言える。

左右の突起３１〜３４，４１〜４４の折れ曲がり部３１ａ〜３４ａ，４１ａ〜４４ａ同士の距離Ｌ１〜Ｌ４を、車体１１後方に向かうに連れて幅広に設定することで、左右の突起３１〜３４，４１〜４４で発生させる渦流を車体１１前方よりも車体１１後方に向けて増大させることができる。この結果、車幅方向に広がる空気流の絞込みをすることができ、車両の走行抵抗の低減を図ることができる。

（ｂ）において、右の渦流発生手段（突起）４１における渦流発生のメカニズムを示す。例えば、矢印ａ１〜ａ４の如く空気流が流れる場合に、渦流発生手段４１の前面壁４５と後面壁４６では圧力差が生じ、空気流が渦流発生手段（突起）４１を超えるときに渦流を発生させることができる。

図５（ａ），（ｂ）は本発明に係る車両の下部車体構造の空気流を説明する比較説明図であり、（ａ）は比較例の車両の下部車体構造１００を示し、（ｂ）は実施例の車両の下部車体構造３０を示す。
（ａ）において、車両の下部車体構造１００は、車両下部（床下）１０２に、渦流を発生させる渦流発生手段や渦流を誘導する渦流誘導手段などのない下部車体構造であり、
空気流が矢印ｂ１，ｂ１若しくは矢印ｂ２，ｂ２の如く車体１０１の両側に膨らみ、車両（車体１０１）の走行抵抗の増加を招く。

（ｂ）において、車両の下部車体構造３０は、車体下部（床下）２８に設けることで所定回転方向に渦流を発生させる渦流発生手段３１〜３４，４１〜４４と、渦流発生手段３１〜３４，４１〜４４に設けることで渦流発生手段３１〜３４，４１〜４４により発生する渦流を誘導する渦流誘導手段３１ａ〜３４ａ，４１ａ〜４４ａと、を備え、渦流発生手段３１〜３４，４１〜４４で発生させた渦流を渦流誘導手段３１ａ〜３４ａ，４１ａ〜４４ａで車体１１前方側から車体１１後方側へと誘導するようにしたので、渦流束３９，４９で車体１１の両側の空気流ｃ１，ｃ２を車体１１側に引込むことができる。この結果、車体１１の走行抵抗の低減を図ることができる。

尚、本発明に係る車両の下部車体構造は、図２に示すように、床下２８の左側に４個の渦流発生手段（突起）３１〜３４を配列し、床下２８の右側に４個の渦流発生手段（突起）４１〜４４を配列したが、これに限るものではなく、床下２８の左右にそれぞれ２個ずつ、３個ずつ、若しくは５個ずつ以上の渦流発生手段を設けたものであってもよい。

本発明に係る車両の下部車体構造は、図３に示すように、矩形断面の渦流発生手段（突起）４１を形成したが、これに限るものではなく、下壁面４７は曲面であってもよく、車体中心から車体幅方向に向けた傾斜した勾配面であってもよい。

本発明に係る車両の下部車体構造は、図３に示すように、渦流誘導手段は、突起３１に設けた折れ曲がり部３１ａであったが、これに限るものではなく、前壁面４５、後壁面４６及び下壁面４７はそれぞれ曲面であってもよく、車体前後方向及び／又は車体幅方向に所定の傾斜を適宜与えてもよい。
さらに、渦流発生手段は別体であっても車体下部の一部を用いて一体形成するものであってもよい。

本発明に係る車両の下部車体構造は、図３に示すように、渦流発生手段３１，４１が、車体１１下部の左右に平面視で略ハの字に配置した左右の突起であったが、これに限るものではなく、車体下部に配置した左右少なくとも一対の突起であればよい。

本発明に係る車両の下部車体構造は、スポーツカーや高級セダンなどの車両に採用するのに好適である。

本発明に係る下部車体構造を採用した車両の斜視図である。 本発明に係る下部車体構造を採用した車両の底面図である。 本発明に係る車両の下部車体構造の渦流発生手段の斜視図である。 本発明に係る車両の下部車体構造の渦流の発生状況を示す説明図である。 本発明に係る車両の下部車体構造の空気流を説明する比較説明図である。 従来の基本構成を説明する図である。 従来の他の基本構成を説明する図である。

符号の説明

１０…車両、１１…車体、２８…車体下部（床下）、３０…車両の下部車体構造、３１〜３４，４１〜４４…渦流発生手段（突起）、３１ａ〜３４ａ，４１ａ〜４４ａ…渦流誘導手段（折れ曲がり部）、３９，４９…渦流束。

Claims (1)

1. 車体下部に設けることで所定回転方向に渦流を発生させる渦流発生手段と、この渦流発生手段に設けることで前記渦流発生手段により発生する渦流を誘導する渦流誘導手段と、を備え、
   前記渦流発生手段で発生させた渦流を前記渦流誘導手段で車体前方側から車体後方側へと誘導し、所定回転方向の渦流束を形成する車両の下部車体構造であって、
   前記渦流発生手段は、前記車体下部の左右に且つ前後方向に複数列配置した左右の突起であり、
   前記渦流誘導手段は、前記左右の突起に設けられるとともに互いに車体の前後方向位置を同一にして配置され、平面視で略へ字状に形成し且つへ字状の頂部を車体後方に向けて配置した折れ曲がり部であり、
   前記折れ曲がり部同士の車幅方向の距離を、車体後方に向かうに連れて幅広に設定することを特徴とする車両の下部車体構造。

Images