JP4955927B2

JP4955927B2 - 車両用整流装置

Info

Publication number: JP4955927B2
Application number: JP2005039327A
Authority: JP
Inventors: 稔西村
Original assignee: Fuji Jukogyo KK
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 2005-02-16
Filing date: 2005-02-16
Publication date: 2012-06-20
Anticipated expiration: 2025-02-16
Also published as: JP2006224760A

Description

本発明は、自動車等の車両のルーフ部に備えられる整流装置に関するものである。

例えばセダン型等のノッチバック型の自動車は、主に高速度域における性能を向上するため、リアウィンドウガラスの後方側に設けられるトランクリッドの上面部に、リアスポイラ等の空力追加物を装着する場合がある。
このようなリアスポイラは、車両に装着することによって、高速走行時に車体に作用する揚力（リフト）を低減したり、さらに、車体を路面側に押圧する力（ダウンフォース）を得て、走行安定性を向上することができる。

リアスポイラは、その効果を確保するため、車体の表面に沿った気流が効率よく導入されることが必要である。
しかし、ノッチバック型の乗用車は、ルーフの後端部からリアウィンドウガラスの前端部付近において、その曲率に起因して、表面の圧力が流れの方向に沿った位置に応じて変化し、ルーフの表面部に沿って流れる気流が、増大圧力に抗しきれなくなると、その一部が逆流を開始して境界層の剥離（セパレーション）が生じ、リアウィンドウガラス及びトランクリッドに沿ってリアスポイラ部に流入する気流の形成が妨げられる場合がある。この場合、リアスポイラは、その性能が低下し、上述した効果が得られなくなってしまう。

これに対し、従来、自動車のルーフ後端部に、車幅方向に沿って複数の突起を配列したボルテックスジェネレータを形成し、層流よりも境界層の剥離が生じにくい乱流を形成するようにしたものが知られている（例えば、特許文献１）。
特開２００４−３４５５６２号公報

しかし、ボルテックスジェネレータをルーフの後端部に形成した場合、境界層の剥離を防止することはできるが、乱流が形成され、リアスポイラの流入する気流も乱流となってしまう。また、ボルテックスジェネレータは、境界層の剥離を防止することによって空気抵抗の低減効果は得られるが、乱流の存在に起因する空気抵抗が新たに発生してしまう。
上述した問題に鑑み、本発明の課題は、リアスポイラに流入する気流を効果的に整流する車両用整流装置を提供することである。

本発明は、以下のような解決手段により、上述した課題を解決する。
請求項１の発明は、ルーフ部と、その前端部が前記ルーフ部の後端部と隣接しかつ後端部側が低くなるように傾斜して配置されたリアウィンドウガラスと、前記リアウィンドウガラスの後方側でトランクリッドの上部に配置され、前記トランクリッドの上方側を通過する気流を整流するリアスポイラとを有する車両に備えられる車両用整流装置において、前記ルーフ部の後端部、前記リアウィンドウガラスの前端部の少なくとも一方と間隔を隔てて対向し、その翼弦線を後方側が低くなるように傾斜して配置され、前縁の曲率半径が後縁の曲率半径よりも大きく形成された翼部を有することを特徴とする車両用整流装置である。

請求項２の発明は、請求項１に記載の車両用整流装置において、前記翼部は、その上面及び下面の中間を通る中心線が上方側に凸となる翼形に形成されたことを特徴とする車両用整流装置である。
請求項３の発明は、請求項１又は請求項２に記載の車両用整流装置において、前記翼部の車幅方向に沿った両端部にそれぞれ設けられ、その一端部を前記翼部の端部に固定され、他端部を前記車両の前記リアウィンドウガラスの側部に沿ったピラー部に固定される支柱部と、前記支柱部と前記ピラー部とを締結する締結部と、前記締結部に対して前記車両の前方側に設けられ、前記支柱部と前記ピラー部とを係止する係止部とを備えることを特徴とする車両用整流装置である。

本発明によれば、以下の効果を奏することができる。
（１）ルーフ部に沿った気流が、翼部によって下向きに向きを変え、層流を維持しつつリアウィンドウガラスに沿って流れるから、リアスポイラ部に整流された気流を導入することができ、その効果を向上することができる。
（２）翼部はその中心線が上方側に凸となる翼形に形成されているから、上述した気流の方向を効果的に変えることができる。
なお、本明細書において、翼形（エアフォイル）とは、その翼弦線に沿った位置に応じて、前縁から最大翼厚部にかけて翼厚が徐々に増加し、最大翼厚部から後縁にかけて翼厚が徐々に減少する流線型のことを指すものとする。
（３）支柱部をピラー部に締結する締結部よりも前方側に、支柱部とピラー部とを係止する係止部を備えているから、車両への整流装置の装着に際し、締結部の締結前に支柱部を仮止めすることができ、締結部が未締結の状態であっても、整流装置が後方側に転落することを防止することができる。

本発明は、リアスポイラに流入する気流を効果的に整流するという目的を、リアウィンドウガラスの前端部と間隔を隔てて対向し、その翼弦線を後方側が低くなるように傾けて配置されたウイングを有するルーフターニングベーンを設けることによって実現した。

以下、本発明を適用した車両用整流装置の実施例について、図面等を参照して説明する。
図１は、本発明を適用した車両用整流装置の実施例であるルーフターニングベーンを備えた自動車の外観斜視図である。図２は、図１の自動車の側面視図である。
この自動車１は、例えば、ノッチバック型の４ドアセダン車であって、キャビン１０と、トランクルーム２０と、ルーフパネル３０と、リアウィンドウガラス４０と、Ｃピラー５０と、トランクリッド６０と、リアスポイラ７０と、ルーフターニングベーン８０とを備えている。

キャビン１０は、車両の前後方向における中央部に設けられ、乗員を収容する居室である。
トランクルーム２０は、キャビン１０の後方に設けられた空間部であって、その上端部の高さは、キャビン１０よりも低くなっている。
ルーフパネル３０は、キャビン１０の天井部に配置された車体の外板部であって、その表面部は、略水平方向に沿って配置されている。
リアウィンドウガラス４０は、その前端部をルーフパネル３０の後端部と隣接して設けられ、その後方側が低くなるように傾斜して配置されている。
Ｃピラー５０は、車体の外板部の一部であって、リアウィンドウガラス４０を車幅方向に挟んだ両側に配置され、その側辺部に沿って延在している。このＣピラー５０は、その前端部（上端部）においてルーフパネル３０と接合されている。
トランクリッド６０は、トランクルーム２０に設けられた開閉可能な蓋部であって、略水平方向に沿って延在する上面部を備えている。
リアスポイラ７０は、トランクリッド６０の上面部に固定され、トランクリッド６０の上方側を通過する気流を整流し、車両のリフトを低減し、又は車両にダウンフォースを与える翼部を備えている。
ルーフターニングベーン８０は、ルーフパネル３０とリアウィンドウガラス４０との接合部近傍に設けられた整流装置であって、その詳細について以下説明する。

ルーフターニングベーン８０は、ウイング８１と、レッグブラケット８２とを備えている。
ウイング８１は、リアウィンドウガラス４０の前端部に沿って、これと所定の間隔を隔てて対向して設けられ、車幅方向に沿って延在する翼部である。
レッグブラケット８２は、ウイング８１の両端部にそれぞれ設けられ、左右のＣピラー５０に固定され、ウイング８１を支持する支柱部である。

図３は、図１のIII−III部矢視断面図であって、ウイング８１の翼断面を示す図である。
ウイング８１は、前縁８１ａの曲率半径が後縁８１ｂの曲率半径よりも大きく形成された翼形を有し、その前縁８１ａと後縁８１ｂとを結んだ直線である翼弦線ＣＬは、車両の後方側が低くなるように傾斜して配置されている。
ウイング８１の上面及び下面は、それぞれ車両の上方側に凸となる曲面に形成され、その結果、ウイング８１は、その上面及び下面の中間点を結んだ中心線ＭＬは、上方側に凸となる曲線となる。
また、ウイング８１は、例えば樹脂等の材料によって中空に形成され、その翼弦線ＣＬに沿った中間部分に、上面と下面との間にわたして形成されたリブが設けられている。

ウイング８１は、リアウィンドウガラス４０の表面に沿った方向におけるその前縁８１ａの位置が、リアウィンドウガラス４０の前端部４０ａよりも後方側かつ上方側に配置され、また、リアウィンドウガラス４０に対して、その翼弦長よりも小さく設定された隙間を隔てて、その翼弦線をリアウィンドウガラス４０に対して略並行に配置されている。

図４は、図２のIV−IV部矢視断面図であって、Ｃピラー５０と、ルーフターニングベーン８０との接合部の構造を示す図である。
Ｃピラー５０は、アウターパネル５１と、インナーパネル５２と、ブラケット５３とを備えている。
アウターパネル５１は、車両の外表面の一部を構成する外板であって、鋼板をプレス加工して形成されている。
インナーパネル５２は、アウターパネル５１に対して車体の内部側に設けられ、アウターパネル５１よりも肉厚の鋼板をプレス加工して形成されている。
アウターパネル５１と、インナーパネル５２とは、その両端部を接合して閉じ合わせ、閉断面を形成している。

ブラケット５３は、上述したルーフターニングベーン８０のレッグブラケット８２が固定されるものであって、鋼板をプレス加工して形成されている。ブラケット５３は、その大部分をアウターパネル５１とインナーパネル５２との間の閉断面内に収容され、一端部をインナーパネル５２のアウターパネル５１側に対向した面部に溶接して固定されている。また、他端部は、アウターパネル５１に形成された開口５１ａを介して車体の外部側に露出して配置され、後述するルーフターニングベーン８０の固定用のボルトがネジ結合されるナット部５３ａが設けられている。

図５は、ブラケット５３の外観斜視図である。なお、図５において、図に向かって左側が車両の前方側を示している。
ナット部５３ａは、車両の前後方向に離間して、例えば１対が設けられている。そして、車両前方のナット部５３ａのさらに前方側に、このナット部５３ａと隣接して形成された矩形の開口５３ｂが設けられている。この開口５３ｂは、後述するルーフターニングベーン８０のレッグブラケット８２の爪部が係止されるものである。

図６は、ルーフターニングベーン８０のレッグブラケット８２部における分解図である。
レッグブラケット８２は、ベース部８３と、カバー部８４とを備えている。
ベース部８３は、上述したウイング８１を支持するとともに、Ｃピラー５０のブラケット５３に固定されるものである。
カバー部８４は、ベース部８３に対してその上側から被せられるものである。
これらのベース部８３、カバー部８４は、例えば、樹脂を用いたインジェクション成形等によって形成されている。
また、ベース部８３とカバー部８４とを結合した状態においては、レッグブラケット８２は、翼形状の横断面形状を有し、そのＣピラー５０から離れた側の端部が、車幅方向における中心側に傾斜して配置され、レッグブラケット８２の外形によっても整流効果を発揮するようになっている。

ベース部８３は、Ｃピラー５０の表面と対向して設けられた下面部８５と、車両の車幅方向における中心側に対向した側面部８６とを備えている。
下面部８５は、ブラケット５３のナット部５３ａに対応する位置にそれぞれ形成されたボルト孔８５ａを備え、このボルト孔８５ａにボルト８５ｂをそれぞれ挿入し、ナット部５３ａと締結することによって、ベース部８３はＣピラー５０に対して固定される。なお、このとき、ベース部８３の下面部８５とＣピラー５０のアウターパネル５１との間には、開口５１ａから水や異物等が入ることを防止するため、弾性を有する材料によって形成されたシート状のシール部材８７が備えられる。
なお、ボルト孔８５ａは、車両の前後方向に沿った辺部を有する長円状の長孔に形成され、ルーフターニングベーン８０の取り付けに際し、車両の前後方向における寸法誤差を吸収するようになっている。

また、ベース部８３の側面部８６は、ウイングが挿入される開口８６ａと、ウイング固定用のナット部８６ｂとを備えている。
開口８６ａは、ウイング８１の翼形と略一致した形状を有し、ウイング８１の先端部が挿入されるものである。
ナット部８６ｂは、開口８６ａの下端部と隣接して、レッグブラケット８２の内部側に設けられ、ウイング８１の翼弦方向に沿って、例えば１対が配列されている。
また、ウイング８１の両端部には、ナット部８６ｂの位置にそれぞれ対応して形成されたボルト孔８１ｃが形成されている。

図７は、図４のVII−VII部矢視断面図である。また、図８は、図７のVIII部拡大図である。
下面部８５は、そのブラケット５３側の面部から突き出して形成された鉤状の爪部８５ｃを備えている。この爪部８５ｃは、その先端部が、車両の後方側に向けて屈曲して形成され、この屈曲部によって、上述したブラケット５３の開口５３ｂに係止される。

図９は、ウイング８１とレッグブラケット８２との結合部を、車両の後方側から見た状態を示す断面図である。
ウイング８１のレッグブラケット８２のベース部８３への固定は、その先端部を、開口８６ａに挿入した状態で、ウイング８１の各ボルト孔８１ｃにそれぞれウイング固定用のボルト８６ｃを挿入し、このボルト８６ｃを、対応するナット部８６ｂにそれぞれ締結することによって行われる。
なお、ウイング８１のボルト孔８１ｃは、車幅方向に沿った略直線状の辺部を有する長円状の長孔に形成され、ウイング８１の車幅方向に沿った寸法誤差を吸収するようになっている。

図１０は、レッグブラケット８２のベース部８３とカバー部８４との結合部を、車両の後方側から見た状態を示す断面図である。
カバー部８４は、その内面から突き出した略円筒状の突起部８４ａを備えている。突起部８４ａは、車両の前後方向に沿って、例えば１対が設けられている。
突起部８４ａは、その先端部に、弾性を有する材料によって可撓性を有して形成され、その外周面から突き出した爪部８４ｂを備えている。
一方、ベース部８３は、内面部８６から突き出して形成されたタブ部８６ｄと、このタブ部に形成された開口８６ｅとを備えている。

カバー部８４は、その突起８４ａの先端部を、ベース部８３の開口８６ｅに挿入し、この開口８６ｅの縁部に爪部８４ｂを係止することによって固定される。

次に、車両の製造時等におけるルーフターニングベーン８０の装着方法について説明する。
（１）Ｃピラー５０に装着前のレッグブラケット８２のベース部８３に、ウイング８１を装着する。ウイング８１の両端部をそれぞれ車両左右側のベース部８３の開口８６ａに挿入し、そのボルト孔８１ｃにそれぞれボルト８６ｃを挿入し、ベース部８３のナット部８６ｂに緩く締めこむことによって仮止めする。
（２）Ｃピラー５０のアウターパネル５１と、ベース部８３の下面部８５との間にシール部材８７を配置し、ベース部８３の下面部８６から突き出した爪部８５ｃを、Ｃピラー５０側のブラケット５３に形成された開口５３ｂに係止する。
（３）ベース部８３のボルト孔８５ａにボルト８５ｂを挿入し、ブラケット５３のネット部５３ａに対して緩く締め込んで仮止めする。
（４）ウイング８１、ベース部８３の車体に対する位置を、それぞれ長孔状に形成されたボルト孔をずらすことによって調節し、上述したボルト８５ｂ及びボルト８６ｃを規定のトルクによって本締めする。
（５）カバー部８４をベース部８３に被せ、上側から押圧し、爪部８４ｂを開口８６ｅに係止させて、カバー部８４をベース部８３に固定する。

以下、上述したルーフターニングベーン８０の効果について説明する。
仮にターニングベーン８０を設けない場合には、自動車１の走行時において、ルーフパネル３０の上面に沿って流れる気流は、ルーフパネル３０の後端部からリアウィンドウガラス４０の前端部にかけての領域では、これらによって形成される車体の外表面が、上側に凸となる曲面となることに起因して、境界層の剥離が生じる。境界層の剥離が生じると、空気抵抗が急激に増大し、さらに、リアウィンドウガラス４０に沿った逆流が形成されて、リアスポイラ７０への気流の流量が減少し、その効果が損なわれてしまう。

これに対し、ルーフターニングベーン８０を設けると、ウイング８１によって気流が下向きに向きを変えられ、層流を維持しつつリアウィンドウガラス４０に沿って下降し、リアスポイラ７０に流入する。これによって、リアスポイラ７０の効果を確保することができ、かつ、境界層の剥離に伴う空気抵抗の増大を防止することができる。

以上のように、本実施例によれば、以下のような効果を奏することができる。
（１）ルーフパネル３０に沿った気流が、ルーフターニングベーン８０のウイング８１によって下向きに向きを変え、層流を維持した状態でリアウィンドウガラス４０に沿って流れるから、リアスポイラ７０に整流された気流を導入することができ、その効果を向上することができる。
（２）ウイング８１は、その翼弦線ＣＬを、後方側が下がるように傾斜して配置され、かつ、その中心線ＭＬが上側に凸となる翼形に形成されているから、上述した気流の方向転換を効果的に変えることができる。
（３）レッグブラケット８２のベース部８３は、そのＣピラー５０側のブラケット５３に形成された開口５３ｂに係止される爪部８５ｃを備えているから、ボルト８５ｂによる固定前であっても、レッグブラケット８２等が脱落することがなく、取り付け作業を容易に行うことができる。
（４）レッグブラケット８２は、その横断面が翼形に形成され、車幅方向における中心側に傾斜しているから、この部分においても上述した整流効果を発揮でき、ルーフターニングベーン８０の効果をより向上することができる。

（変形例）
本発明は、以上説明した実施例に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の均等の範囲内である。
（１）上述した実施例では、車両はセダン型の自動車であったが、ルーフ及びリアウィンドウガラスに対してその後方側であってかつルーフよりも低い位置に配置されるリアスポイラを有する車両であれば、本発明の車両用整流装置を適用することができる。
（２）上述した実施例のルーフターニングベーンは、１枚の翼部を有するものであるが、複数の翼部を備える構成としてもよい。また、その支持方法も実施例のように両端部とＣピラーとを結合するものに限らず、翼部の中間部に支柱を設け、この支柱をルーフパネル等に固定するようにしてもよい。さらに、支柱部をＣピラーと一体化して形成したり、又は、翼部と一体に形成してもよい。

本発明を適用した車両用整流装置の実施例であるルーフターニングベーンを備えた自動車の外観斜視図である。図１の自動車の側面視図である。図１のIII−III部矢視断面図であって、ウイングの翼断面を示す図である。図２のIV−IV部矢視断面図であって、Ｃピラーとルーフターニングベーンとの接合部の構造を示す図である。Ｃピラーに備えられるブラケットの外観斜視図である。ルーフターニングベーンのレッグブラケット部における分解図である。図４のVII−VII部矢視断面図である。図７のVIII部拡大図である。ルーフターニングベーンのウイングとレッグブラケットとの結合部の断面図である。レッグブラケットのベース部とカバー部との結合部の断面図である。

符号の説明

３０ルーフパネル
４０リアウィンドウガラス
５０Ｃピラー
５１アウターパネル
５２インナーパネル
５３ブラケット
７０リアスポイラ
８０ルーフターニングベーン
８１ウイング
８２レッグブラケット
８３ベース部
８４カバー部
８５ｃ爪部

Claims

ルーフ部と、その前端部が前記ルーフ部の後端部と隣接しかつ後端部側が低くなるように傾斜して配置されたリアウィンドウガラスと、前記リアウィンドウガラスの後方側でトランクリッドの上部に配置され、前記トランクリッドの上方側を通過する気流を整流するリアスポイラとを有する車両に備えられる車両用整流装置において、
前記ルーフ部の後端部、前記リアウィンドウガラスの前端部の少なくとも一方と間隔を隔てて対向し、その翼弦線を後方側が低くなるように傾斜して配置され、
前縁の曲率半径が後縁の曲率半径よりも大きく形成された翼部を有すること
を特徴とする車両用整流装置。
請求項１に記載の車両用整流装置において、
前記翼部は、その上面及び下面の中間を通る中心線が上方側に凸となる翼形に形成されたこと
を特徴とする車両用整流装置。
請求項１又は請求項２に記載の車両用整流装置において、
前記翼部の車幅方向に沿った両端部にそれぞれ設けられ、その一端部を前記翼部の端部に固定され、他端部を前記車両の前記リアウィンドウガラスの側部に沿ったピラー部に固定される支柱部と、
前記支柱部と前記ピラー部とを締結する締結部と、
前記締結部に対して前記車両の前方側に設けられ、前記支柱部と前記ピラー部とを係止する係止部と
を備えること
を特徴とする車両用整流装置。