JP5233927B2

JP5233927B2 - 車両下部構造

Info

Publication number: JP5233927B2
Application number: JP2009211037A
Authority: JP
Inventors: 裕次藤墳
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2009-09-11
Filing date: 2009-09-11
Publication date: 2013-07-10
Anticipated expiration: 2029-09-11
Also published as: JP2011057147A

Description

本発明は、走行時の床下の気流を案内する車両下部構造に関する。

操縦安定性を得るため、例えば、特許文献１では、車両後端部の床下に、車幅方向に沿って一対の翼型の整流フィンを取り付け、車両床下の気流の流速をアップさせて、ダウンフォースを得る技術が開示されている。また、特許文献２では、車両の床下に設けられた一対の整流部材を、車幅方向に沿ってその広がり角度を変更可能とし、これにより、車両特性に合わせてダウンフォースを変化させるようにしているものもある。

特開平２００９−０９０６８１号公報特開平２００５−０８８８６５号公報

上記の特許文献１、２に記載の技術によれば、車両床下の気流の流速をアップさせて、ダウンフォースを発生させ、操縦安定性の向上に寄与することとなるが、車両がダウンフォースを得ることで燃費が悪くなってしまう場合もある。

本発明は上記事実を考慮し、操縦安定性を得ると共に燃費向上を図ることが可能な車両下部構造を提供することを目的とする。

請求項１に記載する本発明の車両下部構造は、車両下部後端側に配置されると共に、車幅方向に沿って延設され、床下を流れる走行時の気流の流速を速め、かつ当該気流が車両の後方へ直進するように車両下方へ向けて突出された突出部を備え、前記突出部の車両前面側には、車両後方へ向かうにつれて床下からの高さが高くなる凹曲面が形成されている。

請求項１に記載する本発明の車両下部構造では、車幅方向に沿って形成し、車両下方へ向けて突出部を突出させることで、突出部の先端と地面との間で隙間が狭くなる。このため、ベンチュリ効果により突出部の先端と地面の間を流れる気流の流速が速くなり圧力が低下する。これにより、車両下部車幅方向に渡って、車両にダウンフォースを発生させることができる。

また、突出部によって、床下を流れる気流を車両の後方へ直進させるようにすることで、当該気流が車両の後方上部へ流れないようにする。これにより、車両の後方上部で乱流が発生しないようにして、負圧エリアの増大を抑え、車両を後方へ引張る力を抑制することができる。つまり、空気抵抗係数（Ｃｄ値）を小さくすることができる。したがって、負圧エリアの増大を抑制するため、車両にスポイラーなどを設ける場合と比較して、コストダウンを図ることができると共に、意匠の自由度が広がる。

請求項２に記載する本発明の車両下部構造は、請求項１に記載の構成において、前記突出部の近傍かつ車両前方側に、車両前後方向に沿って延設され、隙間を空けて複数配置されると共に前記隙間を狭くする狭小部が設けられた整流フィンを有している。

請求項２に記載する本発明の車両下部構造では、突出部の近傍かつ車両前方側に、車両前後方向に沿って整流フィンを複数延設させており、整流フィンと整流フィンの間には隙間を設けると共に、この隙間を狭くする狭小部を設けている。

このように、車両前後方向に沿って整流フィンを複数延設させ、互いに隙間を空けることで、整流フィンと整流フィンとの間を流れる気流を整流にすることができ、圧力損失を低減することができる。また、整流フィンと整流フィンとの間で狭小部を設けることで、当該狭小部では、ベンチュリ効果により流速がアップし、圧力が低下する。これにより、ダウンフォースを発生させることができる。
さらに、突出部の車両前面側に、車両後方へ向かうにつれて床下からの高さが高くなる凹曲面を形成することで、整流フィンによって整流かつ流速アップされた気流を凹曲面に沿ってスムーズに案内することで、乱流の発生を抑制することができる。

請求項３に記載する本発明の車両下部構造は、車両下部後端側に配置されると共に、車両前後方向に沿って延設され、隙間を空けて複数配置されると共に前記隙間を狭くする狭小部が設けられた整流フィンと、前記整流フィンの近傍かつ車両後方に配置されると共に、車幅方向に沿って延設され、整流フィンを通過した気流の流速を速め、かつ当該気流が車両の後方へ直進するように車両下方へ向けて突出された突出部と、を備え、前記突出部の車両前面側には、車両後方へ向かうにつれて床下からの高さが高くなる凹曲面が形成されている。

請求項３に記載する本発明の車両下部構造では、車両下部後端側に、車両前後方向に沿って整流フィンを複数延設させており、整流フィンと整流フィンの間に隙間を空けると共に、狭小部を設けている。

これにより、整流フィンと整流フィンとの間を流れる気流を整流にして、圧力損失を低減することができる。また、整流フィンと整流フィンとの間で狭小部を設けることで、当該狭小部では、ベンチュリ効果により流速がアップし、圧力が低下するため、ダウンフォースを発生させることができる。

また、この整流フィンの近傍かつ車両後方に、車幅方向に沿って形成し、車両下方へ向けて突出部を突出させることで、突出部の先端と地面との隙間が狭くなる。このため、ベンチュリ効果により突出部の先端と地面の間を流れる気流の流速が速くなる。

また、突出部によって、床下を流れる気流を車両の後方へ直進させるようにすることで、当該気流が車両の後方上部へ流れないようにする。これにより、車両の後方上部で乱流が発生しないようにして、負圧エリアの増大を抑え、車両を後方へ引張る力を抑制することができる。したがって、空気抵抗係数（Ｃｄ値）を小さくすることができる。
さらに、突出部の車両前面側に、車両後方へ向かうにつれて床下からの高さが高くなる凹曲面を形成することで、整流フィンによって整流かつ流速アップされた気流を凹曲面に沿ってスムーズに案内することで、乱流の発生を抑制することができる。

請求項４に記載する本発明の車両下部構造は、請求項１〜３の何れか１項に記載の構成において、前記突出部の車両後面側には、床下から車両下方へ立ち上がる起立面が形成されている。

請求項４に記載する本発明の車両下部構造では、突出部の車両後面側に、床下から車両下方へ立ち上がる起立面を形成することで、突出部の先端を通過した気流をそのまま車両の後方へ直進させるようにしている。これにより、当該気流が車両の後方上部へ流れないようにして、車両の後方上部で乱流が発生しないようにする。これによって、負圧エリアの増大を抑え、車両を後方へ引張る力を抑制する。したがって、空気抵抗係数（Ｃｄ値）を小さくすることができる。

上記構成としたので、請求項１に記載の発明によれば、車幅方向に渡ってダウンフォースを発生させることで操縦安定性が向上すると共に、空気抵抗係数を小さくすることで燃費向上を図ることができる。

請求項２に記載の発明によれば、整流フィンにより整流され、かつ流速が速くなった気流を突出部へ案内することで、さらに操縦安定性が向上する。

請求項３に記載の発明によれば、整流フィンにより整流され、かつ流速が速くなった気流の流速を、突出部によってさらに速くし、車幅方向に渡ってダウンフォースを発生させることで、突出部がない場合と比較して操縦安定性をさらに向上させることができる共に、当該突出部によって床下を流れる気流を車両の後方へ直進させるようにすることで、空気抵抗係数を小さくすることができ、燃費向上を図ることができる。

請求項４に記載の発明によれば、空気抵抗係数を小さくして、燃費を向上させることができる。

本実施形態に係る車両下部構造を構成するアンダーカバーを裏面側から見た斜視図である。本実施形態に係る車両下部構造を構成するアンダーカバーの底面図である。本実施形態に係る車両下部構造を構成するアンダーカバーの平面図である。本実施形態に係る車両下部構造を備えた車両を下方から見た斜視図である。図４の５−５線断面図である。本実施形態に係る車両下部構造を構成するアンダーカバーの変形例を示す底面図である。

本発明の実施形態に係る車両下部構造を図１〜図５に従って説明する。なお、図中矢印ＦＲは車両前方方向、矢印ＵＰは車両上方方向を示し、矢印ＬＨは車幅左方向、矢印ＲＨは車幅右方向を示している。

図４に示されるように、車両１０の下部構造では、車両１０の空力性能を考慮し、フロアパネル１２の下面側をアンダーカバー１４で覆う構造とされている。ここでは、後車輪１６の位置よりも車両後端側に配置されるアンダーカバー（車両下部構造）１８について説明する。なお、ここでは、アンダーカバー１８以外のアンダーカバー２０を１枚の板状として図示しているが、車両内部の部品形状などに応じてさらに複数に分割させても良い。

＜アンダーカバー１８の構成＞

図１〜図４に示されるように（図１及び図３はアンダーカバー１８の裏面側が図示されており、図２及び図４はアンダーカバー１８の表面側（意匠側）が図示されている）。アンダーカバー１８は、車幅方向に沿って延設された平板状を成しており、車両後端部は略円弧状とされている。

アンダーカバー１８は合成樹脂による真空成形等により形成されており、アルミ合金等によるプレス加工と比較して軽量化及びコストダウンを図ることができる。勿論、アルミ合金によりアンダーカバー１８を形成しても良い。

図２に示されるように、アンダーカバー１８の車両前後方向の中央には、車幅方向中央に隙間を設けて対峙する一対の整流フィン２４、２６が突設されており、整流フィン２４と整流フィン２６の間で走行時の床下の気流を整流する。この整流フィン２４、２６は、長手方向が車両前後方向に沿って形成されており、整流フィン２４、２６の長手方向の端部から中央側へ行くにしたがって、整流フィン２４、２６の幅寸法が徐々に広くなっている。

このため、整流フィン２４の整流フィン２６側の側面と整流フィン２６の整流フィン２４側の側面との離間距離は、整流フィン２４、２６の長手方向の中央側で一番近接することとなり、整流フィン２４と整流フィン２６とで互いに近接する領域がいわゆる狭小部（領域Ｂ）となっている。

また、整流フィン２４、２６の長手方向の両端部には、図５に示す断面視で、傾斜面２６Ａ、２６Ｂ（ここでは、整流フィン２６のみ図示されているが、整流フィン２４も同様である）が設けられ、車両前面側の傾斜面２６Ａでは、車両後方へ向かうにつれて床下からの高さが高くなり、車両後面側の傾斜面２６Ｂでは、車両後方へ向かうにつれて床下からの高さが低くなっている。

さらに、整流フィン２４、２６の近傍（整流フィン２４、２６に近接する位置、或いは整流フィン２４、２６との間に隙間を設けた位置）、かつ車両後方には、図４及び図５（図４の５−５線断面図）に示されるように、断面三角形状の突出部２２が車幅方向に沿って延設されている。この突出部２２は、車両下方（地面５２）へ向かって突出（２０〜５０ｍｍ）し、突出部２２の車両前面側には、車両後方へ向かうにつれて床下からの高さが高くなる凹曲面２２Ａが形成されており、車両後面側には、床下から車両下方へ立ち上がる起立面２２Ｂが形成されている。

一方、整流フィン２４（又は整流フィン２６）の車幅方向外側には、車両前後方向に沿って、整流フィン２４（又は整流フィン２６）と平行に、略角柱状の整流リブ２８（又は整流リブ３０）がそれぞれ形成されており、整流フィン２４と整流リブ２８の間、及び整流フィン２６と整流リブ３０の間においてもそれぞれ整流機能を有する。

整流リブ２８、３０、整流フィン２４、２６及び突出部２２には、それぞれ少なくとも１つ、水抜き穴３１（図２及び図３参照）が形成されており、整流リブ２８、３０、整流フィン２４、２６及び突出部２２内に水が溜まらないようにしている。

また、アンダーカバー１８の外縁側には、貫通穴３２及び固定穴３４が複数形成されている（なお、貫通穴３２の内縁部からは、アンダーカバー１８の裏面側へ向かってボス３６（図１参照）が立設している）。貫通穴３２（ボス３６）にはクリップ３８（図５参照）が挿入可能とされ、固定穴３４には図示しないボルトが挿入可能とされている。

そして、クリップ３８を介してこのアンダーカバー１８がフロアパネル１２に仮止めされ、この状態で、フロアパネル１２に形成された図示しないスタッドナットにボルトが締結されると、アンダーカバー１８がフロアパネル１２に固定される。なお、貫通穴３２及び固定穴３４の周辺部は凹設されており、クリップ３８及びボルトの頭部がアンダーカバー１８の表面から突出しないようにしている。

一方、図１及び図３に示すアンダーカバー１８の裏面側では、整流フィン２４、２６、整流リブ２８、３０及び突出部２２が形成された部分は凹状となっているが、車幅方向の中央部には、車両前後方向に沿って略角柱状の補強リブ４０が形成（凸設）されている。この補強リブ４０は凹状の整流フィン２４と整流フィン２６の間に位置して、整流フィン２４、２６よりも短く形成されている。

この補強リブ４０の両端部には、固定穴３４が設けられている（ここでは、アンダーカバー１８の裏面側となっているため、固定穴３４の周辺部は凹状となっている）。また、凹状の整流フィン２４（又は整流フィン２６）と凹状の整流リブ２８（又は整流リブ３０）の間には、車両前後方向に沿って整流フィン２４（又は整流フィン２６）から順番に、補強リブ４２、４４、４６がそれぞれ平行に設けられている。

補強リブ４４は、整流フィン２４、２６の両端部から若干はみ出す長さとされているが、補強リブ４２、４６は、突出部２２の凹曲面２２Ａの裏面側（ここでは、アンダーカバー１８の裏面側となっているため、凸曲面となっている）に相当する位置まで延びている。

また、整流リブ３０の外側は、アンダーカバー１８の外縁部との間が整流リブ３０の外側よりも隙間が大きくなっており、整流リブ３０の外側には、車両前後方向に沿って略角柱状の補強リブ４８、５０がさらに設けられている。補強リブ４８は整流リブ３０との間に隙間を空けて設けられ、整流リブ２８よりも長く形成され、長手方向の中央部には貫通穴３２が設けられている。なお、補強リブ５０が形成されている領域では、アンダーカバー１８の車両前後方向の長さが短くなっており、補強リブ５０は、その分、補強リブ４８よりも短く形成されている。

＜アンダーカバー１８の作用・効果＞

次に、本発明の実施形態に係るアンダーカバーの作用および効果について説明する。

図２に示されるように、アンダーカバー１８の車両前後方向の中央には、車幅方向中央に隙間を設けて対峙する一対の整流フィン２４、２６が突設されており、整流フィン２４と整流フィン２６の間を通過する気流を整流して、整流フィン２４、２６の近傍、かつ車両後方に設けられた突出部２２へ流している（矢印参照）。

整流フィン２４、２６の長手方向の両端部には、図５に示されるように、傾斜面２６Ａ、２６Ｂが形成され、車両前面側の傾斜面２６Ａは、車両後方へ向かうにつれて床下からの高さが高くなるように形成され、車両後面側の傾斜面２６Ｂは、車両後方へ向かうにつれて床下からの高さが低くなるように形成されている。これにより、整流フィン２４、２６を通過する気流の剥離を抑え、気流が突出部２２へスムーズに流れるようにしている。

ここで、整流フィン２４、２６は、整流フィン２４、２６の長手方向の端部から中央側へ行くにしたがって、整流フィン２４、２６の幅寸法が徐々に広くなっている。このため、整流フィン２４、２６の長手方向の中央側に位置する狭小部（領域Ｂ）では、ベンチュリ効果により、流速が速くなり圧力が低下する。これにより、車両１０にダウンフォースを発生させることができ、操縦安定性が向上する。

また、整流フィン２４（又は整流フィン２６）の外側には、車両前後方向に沿って、整流フィン２４（又は整流フィン２６）と平行に、整流リブ２８（又は整流リブ３０）がそれぞれ形成されており、整流フィン２４と整流リブ２８の間、及び整流フィン２６と整流リブ３０の間でそれぞれ整流機能を有するが、整流フィン２４の長手方向の中央側と整流リブ２８、及び整流フィン２６の長手方向の中央側と整流リブ３０の間は、隙間が狭くなる（領域Ｃ）ため、これによってもベンチュリ効果が得られ、流速が速くなり圧力が低下して、車両１０にダウンフォースを発生させることができる。

なお、整流リブ２８（又は整流リブ３０）の少なくとも整流フィン２４（又は整流フィン２６）側の側面を、図６に示すように、凸曲面となるように形成しても良い。これによると、整流リブ２８（又は整流リブ３０）と整流フィン２４（又は整流フィン２６）との間で、さらに隙間が狭くなるため、さらに流速をアップさせ、車両１０にダウンフォースを発生させることができる。

一方、前述したように、整流フィン２４、２６の近傍、かつ車両後方には、図４及び図５に示されるように、車幅方向に沿って、断面三角形状の突出部２２が車両下方（地面５２）へ向かって突設している。このため、突出部２２の先端と地面５２との隙間が狭くなっている（図５の領域Ａ）。

したがって、整流フィン２４、２６により整流され、かつベンチュリ効果により流速が速くなった気流の流速を、突出部２２によるベンチュリ効果によってさらに速くして、車幅方向に渡って当該車両１０にダウンフォースを発生させるようにしている。これにより、突出部２２がない場合と比較して操縦安定性を向上させることができる。

例えば、車両後方において負圧が発生しやすいミニバンなどの車種では、ルーフスポイラーを設けて車両の上方を流れる気流の流れを下向きにしたり、リアバンパの下方までアンダーカバーを延出させて、床下の気流が車両の後方上部へ行かないようにしたりする場合等がある。

このような場合、車両の意匠に影響を及ぼし、車両の見栄えが悪化してしまう場合もある。また、部品点数が増え、コストアップとなってしまう。さらに、リアバンパの下方までアンダカバーを延出させた場合、リヤバンパの後端下部と後輪の路面設置点とで成す角度、いわゆるデパーチャーアングルが小さくなってしまう。

しかし、本実施形態では、アンダーカバー１８に、車両下方（地面５２）へ向かって突出部２２及び整流フィン２４、２６を設けてダウンフォースを発生させるため、車両の意匠に影響を及ぼすことはなく、意匠の自由度が広がる。また、突出部２２及び整流フィン２４、２６を所定のデパーチャーアングル内に設定することが可能である。

ここで、突出部２２の車両前面側には、車両後方へ向かうにつれて床下からの高さが高くなる凹曲面２２Ａが形成され、車両後面側には、床下から車両下方へ立ち上がる起立面２２Ｂが形成されている。

このように、突出部２２の車両前面側に、車両後方へ向かうにつれて床下からの高さが高くなる凹曲面２２Ａを形成することで、整流フィンによって整流かつ流速アップされた気流を凹曲面に沿ってスムーズに案内し（図５の矢印参照）、乱流の発生を抑制して、当該気流の圧力損失を抑制することができる。

また、突出部２２の車両後面側に、床下から車両下方へ立ち上がる起立面２２Ｂを形成することで、突出部２２の先端を通過した気流をそのまま車両１０の後方へ直進させるようにしている。これにより、当該気流が車両１０の後方上部へ流れないようにし、車両１０の後方上部で乱流が発生しないようにして、負圧エリアの増大を抑えることができる。

したがって、車両１０を後方へ引張る力を抑制して、空気抵抗係数（Ｃｄ値）を小さくすることができ、燃費向上を図ることができる。なお、起立面２２Ｂは、突出部２２の先端を通過した気流をそのまま車両１０の後方へ直進させることができれば良いため、必ずしも床下から鉛直方向に立上がらせる必要はなく、当該鉛直方向に対して多少傾斜していてもよい。

一方、図１及び図３に示すアンダーカバー１８の裏面側では、車両前後方向に沿って略角柱状の補強リブ４０、４２、４４、４６、４８、５０が、アンダーカバー１８の全幅方向（車幅方向）に渡って形成されており、これらの補強リブ４０、４２、４４、４６、４８、５０によってアンダーカバー１８の面剛性を向上させている。

ここで、補強リブ４０、４４、５０と補強リブ４２、４６、４８とで、長さを変え、長い補強リブと短い補強リブとが互い違いとなるように配置している。これにより、アンダーカバー１８の面剛性において、剛性が高い領域と低い領域とが明確に分かれないようにして、アンダーカバー１８の変形を防止している。

以上、実施形態を挙げて本発明の実施の形態を説明したが、これらの実施形態は一例であり、要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施できる。また、本発明の権利範囲がこれらの実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々なる態様で実施し得ることは言うまでもない。

すなわち、上記実施形態では、突出部２２、整流フィン２４、２６及び整流リブ２８、整流リブ３０を設けることで、ベンチュリ効果を利用して車両１０にダウンフォースを発生させると共に、空気抵抗係数を小さくするようにしたが、必ずしもこれら全てを形成する必要はなく、車幅方向に沿って車両下方（地面５２）へ向かって突出部２２を突設させるだけでもよく、その場合でも操縦安定性及び燃費向上において、従来と比較して性能向上を図ることができる。

また、上記実施形態では、後車輪１６の位置よりも車両後端側に配置されるアンダーカバー１８の構成を例に挙げたが、これに限定せず例えば他の箇所の床下であっても本発明を適用することができる。

１０車両
１８アンダーカバー（車両下部構造）
２２Ａ凹曲面
２２Ｂ起立面
２２突出部
２４整流フィン
２６整流フィン

Claims

車両下部後端側に配置されると共に、車幅方向に沿って延設され、床下を流れる走行時の気流の流速を速め、かつ当該気流が車両の後方へ直進するように車両下方へ向けて突出された突出部を備え、
前記突出部の車両前面側には、車両後方へ向かうにつれて床下からの高さが高くなる凹曲面が形成されている車両下部構造。
前記突出部の近傍かつ車両前方側に、車両前後方向に沿って延設され、隙間を空けて複数配置されると共に前記隙間を狭くする狭小部が設けられた整流フィンを有する請求項１に記載の車両下部構造。
車両下部後端側に配置されると共に、車両前後方向に沿って延設され、隙間を空けて複数配置されると共に前記隙間を狭くする狭小部が設けられた整流フィンと、
前記整流フィンの近傍かつ車両後方に配置されると共に、車幅方向に沿って延設され、整流フィンを通過した気流の流速を速め、かつ当該気流が車両の後方へ直進するように車両下方へ向けて突出された突出部と、
を備え、
前記突出部の車両前面側には、車両後方へ向かうにつれて床下からの高さが高くなる凹曲面が形成されている車両下部構造。
前記突出部の車両後面側には、床下から車両下方へ立ち上がる起立面が形成された請求項１〜３の何れか１項に記載の車両下部構造。