JP5569338B2

JP5569338B2 - 車両用空力装置

Info

Publication number: JP5569338B2
Application number: JP2010246053A
Authority: JP
Inventors: 龍山岡; 悦充日野
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2010-11-02
Filing date: 2010-11-02
Publication date: 2014-08-13
Anticipated expiration: 2030-11-02
Also published as: JP2012096662A

Description

本発明は、車両前部の床下に設けられる車両用空力装置に関する。

車両前部の床下に設けたエアダムを側面視でＬ字状や湾曲形状とする技術が知られている（例えば、特許文献１〜３参照）。

特開２００７−２１６９１３号公報実開平４−０８３９０３号公報特開２００３−２５２２５５号公報

しかしながら、上記の如き従来の技術では、エアダムで床下への空気流を減少させる構造であるため、車両の操縦安定性の確保の観点から改善の余地がある。

本発明は、車両の空力性能の向上と、操縦安定性の確保とを両立することができる車両用空力装置を得ることが目的である。

請求項１記載の発明に係る車両用空力装置は、車両前部の床下に固定される固定部と、前記固定部に対する車両上下方向の下側で車幅方向に沿って設けられ、車両前後方向の前側及び車両上下方向の下側を共に向くように、車両上下方向の少なくとも一部が傾斜又は湾曲された第１壁と、車幅方向に長手とされると共に、前記第１壁における車両上下方向の下端部から車両前後方向の前向きに張り出されて側面視で車両前後方向に延在しており、車両前後方向の前端における少なくとも車両上下方向の下側の一部に形成され車両前後方向の前側及び車両上下方向の下側を共に向く傾斜面を有する第２壁と、車幅方向に長手とされると共に、前記第２壁における車両前後方向の前端部から車両上下方向の下向きに突出され、少なくとも車両上下方向の一部が、車両前後方向の前側及び車両上下方向の下側を共に向くように傾斜されると共に前記第２壁の傾斜面に連続する傾斜面とされた突出部と、を備えている。

請求項１、３記載の車両用空力装置では、車両の走行に伴って第１壁に当たった走行風は、該第１壁の傾斜又は湾曲部分で第２壁に向けて案内され、該第２壁によって車両下方（床下）に回り込むことが抑制され、車両側方へ流される。これにより、走行風の整流が果たされる。一方、突出部の傾斜面に当たった走行風は、該傾斜面に案内されつつ滑らかに床下に流される。また、突出部の背後では、負圧の領域が形成される。これらによって、車両に作用するダウンフォースが増し、操縦安定性が向上する。

このように、請求項１、３記載の車両用空力装置では、車両の空力性能の向上と、操縦安定性の確保とを両立することができる。

請求項４記載の発明に係る車両用空力装置は、請求項１〜請求項３の何れか１項記載の車両用空力装置において、前記第１壁は、車両上下方向の上端部が前記固定部に繋げられると共に、車両前後方向の前側及び車両上下方向の下側を共に向くように傾斜又は湾曲された上部壁と、車両上下方向の上端部が前記上部壁の下端部に繋げられると共に、車両上下方向の下端部が前記第２壁の車両前後方向の後端部に繋げられ、側面視で車両上下方向に延在する下部壁と、で構成されている。

請求項４記載の車両用空力装置では、第１壁が傾斜又は湾曲された上部壁と、側面視で上下方向に沿った略直線状の下部壁とを有するので、第１壁の全体が傾斜又は湾曲された構成と比べて、車両前後方向の長さを抑えながら、所要の空力性能を得ることができる。

請求項２記載の発明に係る車両用空力装置は、請求項１記載の車両用空力装置において、前記第１壁における車両上下方向の少なくとも一部は、車両前後方向の前側及び車両上下方向の下側を共に向くように傾斜された傾斜壁とされると共に、車幅方向中央から外側に向けて車両前後方向の後側に位置するように平面視で湾曲されており、前記傾斜壁の車両上下方向に対する傾斜角は、車幅方向中央から外側に向けて徐々に小さくなっている。
請求項３記載の発明に係る車両用空力装置は、車両前部の床下に固定される固定部と、前記固定部に対する車両上下方向の下側で車幅方向に沿って設けられると共に車幅方向中央よりも車幅方向外側が車両前後方向の後側に位置するように平面視で湾曲されており、車両上下方向の少なくとも一部が車両前後方向の前側及び車両上下方向の下側を共に向くように傾斜された傾斜壁とされ、かつ該傾斜壁の車両上下方向に対する傾斜角が車幅方向中央から車幅方向外端部に向けて徐々に小さくなっている第１壁と、車幅方向に長手とされると共に、前記第１壁における車両上下方向の下端部から車両前後方向の前向きに張り出された第２壁と、車幅方向に長手とされると共に、前記第２壁における車両前後方向の前端部から下向きに突出され、少なくとも車両上下方向の一部が、車両前後方向の前側及び車両上下方向の下側を共に向くように傾斜された傾斜面とされた突出部と、を備えている。

請求項２、３記載の車両用空力装置では、全体として平面視で後向きに凹となる湾曲形状（弓形）を成しており、かつ徐々に第１壁部分の絞りが小さく（浅く）なっている。このため、第１壁に当たった走行風が車両側方に案内されやすく、空力性能の一層の向上に寄与する。

請求項１記載の車両用空力装置では、第２壁の傾斜面と突出部の傾斜面とが連続しているので、第２壁前端での空気流の乱れが抑制される。このため、これら傾斜面に当たった走行風は、一層滑らかに床下に流される。また、車両に作用するダウンフォースが一層増し、操縦安定性がより向上する。

以上説明したように本発明に係る車両用空力装置は、車両の空力性能の向上と、操縦安定性の確保とを両立することができるという優れた効果を有する。

本発明の実施形態に係る車両用空力装置が適用された自動車の前部を示す斜視図である。本発明の実施形態に係る車両用空力装置を構成するフロントスポイラの一部を示す平面図である。図２の３−３線に沿った断面図である。図２の４−４線に沿った断面図である。図２の５−５線に沿った断面図である。図２の６−６線に沿った断面図である。図２の７−７線に沿った断面図である。本発明の実施形態に係る車両用空力装置が適用された自動車周りの走行風の流れを模式的に示す側面図である。である。（Ａ）は、本発明の実施形態に係る車両用空力装置による床下流れを説明するための一部拡大した側面図、（Ｂ）は比較例に係るフロントスポイラによる床下流れを説明する一部拡大した側面図である。

本発明の実施形態に係る車両用空力装置１０について、図１〜図９に基づいて説明する。なお、各図に適宜記す矢印ＦＲ、矢印ＵＰ、矢印ＲＨ、及び矢印ＬＨは、それぞれ車両用空力装置１０が適用された自動車Ｓの前方向、上方向、車幅方向である右方向、左方向を示しており、以下単に上下前後及び車幅方向を示す場合は上記各矢印方向に対応している。

図１には、車両用空力装置１０が適用された自動車Ｓの前部が概略の斜視図にて示されている。この図に示される如く、自動車Ｓの前端部には、フロントバンパ１２が車幅方向に沿って設けられている。そして、フロントバンパ１２の下部からは、車両用空力装置１０を構成するフロントスポイラ１４が路面側に向けて突出されている。すなわち、フロントスポイラ１４がフロントバンパ１２に固定されることで、車両用空力装置１０が構成されている。

フロントスポイラ１４は、後述する固定座部１６においてフロントバンパ１２の下面１２Ｌに固定されることで、フロントホイール（タイヤ）１６よりも前側で、自動車Ｓの床下への空気流入を抑制する構成とされている。以下、具体的に説明する。

図２に示される如く、フロントスポイラ１４は、全体として車幅方向に沿って延在されており、車幅方向の中央１４Ｃよりも車幅方向外端に向けて、前後方向の位置が徐々に後側となるように、平面視で後向きに凹の略弓形に湾曲形成されている。したがって、フロントスポイラ１４の車幅方向両端は、フロントバンパ１２の側部（図１に示すフェンダＦ）側に回り込むようになっている。

このフロントスポイラ１４の上端には、車幅方向に離間して複数の固定部としての固定座部１６が形成されている。図４〜図７に示される如く、フロントスポイラ１４は、各固定座部１６においてクリップ１８にてフロントバンパ１２に係止されることで、該フロントバンパ１２に固定されている。

図３〜図６に示される如く、フロントスポイラ１４は、側断面視において、各固定座部１６が設けられた上フランジ２０と、上フランジ２０の前端から垂下された第１壁としての上下壁２２と、上下壁２２の下端から前向きに張り出された第２壁としての前後壁２４と、前後壁２４の前端から下向きに突出された突出部２６とを含んで構成されている。上フランジ２０は、側断面視で略前後方向に沿って延在している。この上フランジ２０を本発明における固定部と捉えても良い。

上下壁２２は、その上部を構成する上部壁としての傾斜壁２２Ａと、その下部を構成する下部壁としての立壁２２Ｂとで構成されている。傾斜壁２２Ａは、側断面視で前側（走行方向）及び下側（路面側）を共に向くように上下方向に沿った基準線ＳＬに対し傾斜角θで傾斜されており、その上端が上フランジ２０の前端と接続されている。

立壁２２Ｂは、側断面視で上下方向に沿う略直線状を成しており、その上端が上下壁２２の下端と接続されると共に、その下端が前後壁２４の後端と接続されている。この実施形態では、傾斜壁２２Ａと立壁２２Ｂと間（境界部）は、滑らかに湾曲されている。換言すれば、傾斜壁２２Ａと立壁２２Ｂとが湾曲壁にて滑らかに連結（連続）されているものと捉えることも可能である。この実施形態では、立壁２２Ｂの高さは略２０ｍｍ〜略３０ｍｍとされている。

前後壁２４は、前後（水平）方向に沿って延在されている。前後壁２４の水平部分（上下壁２２との間のアール部を除いた部分）の前後方向に沿った長さが、略１５ｍｍとされている。この前後壁２４は、上下壁２２とで前向きに開口する空間Ｓ１を形成している。また、突出部２６の背後には、該突出部２６に前方から覆われた空間Ｓ２が形成されている。

そして、突出部２６の前側の面は、該前側及び下側を共に向く傾斜面２６Ａとされている。一方、前後壁２４の前端にも前側及び下側を共に向く傾斜面２４Ａが形成されており、傾斜面２４Ａと傾斜面２６Ａとは面一を成すように連続している。以下、これらを合わせて傾斜面２８という。この実施形態では、傾斜面２８の水平方向に対する傾斜角は略４５°とされている。また、前後壁２４と突出部２６との上下方向に沿った厚みの和（傾斜面２８の上下方向に投影した高さ）は略５ｍｍとされている。

図２の６−６断面である図６及び図２の７−７断面である図７に示される如く、フロントスポイラ１４の車幅方向端部側では、傾斜面２８は形成されず、前後壁２４の先端と突出部２６が丸められている。また、図７に示される如く、フロントスポイラ１４の車幅方向端部では、他の部分に対し、前後壁２４（空間Ｓ１）及び突出部２６（空間Ｓ２）が小さく形成されている（ほとんど形成されていないものと捉えることも可能である）。

以上説明したフロントスポイラ１４は、上フランジ２０（各固定座部１６）、上下壁２２、前後壁２４、突出部２６が樹脂成形によって一体に形成されている。

そして、車両用空力装置１０では、傾斜壁２２Ａの基準線ＳＬに対する傾斜角θは、中央１４Ｃから車幅方向外側に向かって、徐々に減じられている。具体的には、図３〜図７に示される如く、図３に示す中央１４Ｃ（図２の３−３断面）での傾斜角をθｃ、図２の４−４断面である図４に示す位置での傾斜角をθ１、図２の５−５断面である図５に示す位置での傾斜角をθ２、図６に示す位置での傾斜角をθ３、図７に示す位置での傾斜角θ４とすると、
θｃ＞ θ１＞ θ２＞ θ３＞ θ４
となっている。

次に、実施形態の作用を説明する。

上記構成の車両用空力装置１０が適用された自動車Ｓが走行すると、走行風Ｆの一部がフロントスポイラ１４の上下壁２２に当たる。上下壁２２に当たった走行風は、空間Ｓ１内で傾斜壁２２Ａにて下方に案内されつつ、前後壁２４によって下方への回り込みが抑制される（塞き止められる）。別言すると、傾斜壁２２Ａで走行風が下方に案内されることで、立壁２２Ｂと前後壁２４とで囲まれた空間の圧力が上昇する。

上下壁２２及び前後壁２４にて塞き止められた走行風は、フロントスポイラ１４の湾曲形状に案内されつつ車両側方に向けて流れる。特に、傾斜壁２２Ａの基準線ＳＬに対する傾斜角θが車幅方向中央から端部に向けて徐々（連続的に）に減少している、換言すれば、車幅方向外側ほど傾斜壁２２Ａが鉛直に近づくように立てられている。このため、車幅方向外側ほど傾斜壁２２Ａにより走行風Ｆを下方へ向けて案内（流れ方向を変換）する程度が小さくなり、上下壁２２及び前後壁２４にて塞き止められた走行風が車幅方向外側に一層スムースに導かれる。以上により、自動車Ｓの床下への流入空気量を減らしつつ走行風を車両側方にスムースに導く整流作用が果たされる。

これにより、図８に示される如く、自動車Ｓのリヤバンパ３０の下方から吹き出す走行風Ｆｏの流速が低下される。図８に実線の矢印にて示す走行風Ｆｏは、本実施形態のものであり、破線にて示す走行風Ｆｏは、上下に長い断面形状を有する板状のフロントスポイラを用いた比較例におけるものであり、線の長さが長いほど流速が大きいことを示している。

この結果、本実施形態では、自動車Ｓのルーフ後端や側面（リヤフェンダ）からの走行風Ｆｒ、Ｆｓの流れが車両内側（自動車Ｓの背面）に入り込み、上記比較例との比較で、自動車Ｓの背面での負圧域が減少する。なお、走行風Ｆｒ、Ｆｓについても、図８の実線が本実施形態に係る走行風を示し、破線が比較例に係る走行風を示す。

一方、傾斜面２８に当たった走行風は、図９（Ａ）に示される如く、該傾斜面２８に案内されてスムースに自動車Ｓの床下に流れ込む。すなわち、図９（Ｂ）に示される如く、前端面が平坦なＬ字状のフロントスポイラ１００を備えた比較例と比較して、床下に流れ込む走行風の流れが乱れることが抑制される。このため、車両用空力装置１０が適用された自動車Ｓでは、フロントスポイラ１００を備えた比較例と比較して、床下への走行風の流量が過度に減少することが防止され、該比較例との比較でブレーキ装置へ流入する空気量が増す。すなわち、上記した整流作用を確保しつつ、ブレーキ装置の所要の冷却性能を確保することができる。

また、傾斜面２８に当たった走行風Ｆｆがスムースに床下に導かれることにより、グランド・エフェクトによるダウンフォースが得られる。さらに、傾斜面２８に当たった走行風がスムースに床下に導かれることにより、突出部２６の背後（空間Ｓ２）には負圧域が形成される。この負圧域の形成によっても自動車Ｓのダウンフォースが生じる。これらのダウンフォースによって、フロントスポイラ１００を備えた比較例と比較して、自動車Ｓの操縦安定性が向上する。

特に、車両用空力装置１０では、前後壁２４の傾斜面２４Ａと突出部２６の傾斜面２６Ａとで傾斜面２８が構成されているので、傾斜面２６Ａのみで走行風を下方に案内する構成と比較して、該走行風の流れが乱れることを一層効果的に抑制することができる。また、突出部２６の突出量を抑えつつ、所要の大きさの傾斜面２８を得ることができる。

さらに、フロントスポイラ１４では、上下壁２２が傾斜壁２２Ａと立壁２２Ｂとで構成されているので、例えば傾斜壁のみで上フランジと前後壁とを繋ぐフロントスポイラ（本発明に含まれる比較例）と比較して、フロントスポイラ１４の前後長を短く抑えることができる。これにより、アプローチアングルの確保に寄与する。また、傾斜壁のみで上フランジと前後壁とを繋ぐフロントスポイラと比較して、傾斜壁２２Ａの傾斜角の設定自由度が高い。

なお、本発明は、上記した実施形態（における寸法、形状）には限定されず、各種変更して実施可能である。

１０車両用空力装置
１４フロントスポイラ
１６固定座部（固定部）
２２上下壁（第１壁）
２２Ａ傾斜壁（上部壁）
２２Ｂ立壁（下部壁）
２４前後壁（第２壁）
２４Ａ傾斜面
２６突出部
２６Ａ傾斜面
２８傾斜面

Claims

車両前部の床下に固定される固定部と、
前記固定部に対する車両上下方向の下側で車幅方向に沿って設けられ、車両前後方向の前側及び車両上下方向の下側を共に向くように、車両上下方向の少なくとも一部が傾斜又は湾曲された第１壁と、
車幅方向に長手とされると共に、前記第１壁における車両上下方向の下端部から車両前後方向の前向きに張り出されて側面視で車両前後方向に延在しており、車両前後方向の前端における少なくとも車両上下方向の下側の一部に形成され車両前後方向の前側及び車両上下方向の下側を共に向く傾斜面を有する第２壁と、
車幅方向に長手とされると共に、前記第２壁における車両前後方向の前端部から車両上下方向の下向きに突出され、少なくとも車両上下方向の一部が、車両前後方向の前側及び車両上下方向の下側を共に向くように傾斜されると共に前記第２壁の傾斜面に連続する傾斜面とされた突出部と、
を備えた車両用空力装置。
前記第１壁における車両上下方向の少なくとも一部は、車両前後方向の前側及び車両上下方向の下側を共に向くように傾斜された傾斜壁とされると共に、車幅方向中央よりも車幅方向外側が車両前後方向の後側に位置するように平面視で湾曲されており、
前記傾斜壁の車両上下方向に対する傾斜角は、車幅方向中央から車幅方向外端部に向けて徐々に小さくなっている請求項１記載の車両用空力装置。
車両前部の床下に固定される固定部と、
前記固定部に対する車両上下方向の下側で車幅方向に沿って設けられると共に車幅方向中央よりも車幅方向外側が車両前後方向の後側に位置するように平面視で湾曲されており、車両上下方向の少なくとも一部が車両前後方向の前側及び車両上下方向の下側を共に向くように傾斜された傾斜壁とされ、かつ該傾斜壁の車両上下方向に対する傾斜角が車幅方向中央から車幅方向外端部に向けて徐々に小さくなっている第１壁と、
車幅方向に長手とされると共に、前記第１壁における車両上下方向の下端部から車両前後方向の前向きに張り出された第２壁と、
車幅方向に長手とされると共に、前記第２壁における車両前後方向の前端部から下向きに突出され、少なくとも車両上下方向の一部が、車両前後方向の前側及び車両上下方向の下側を共に向くように傾斜された傾斜面とされた突出部と、
を備えた車両用空力装置。
前記第１壁は、
車両上下方向の上端部が前記固定部に繋げられると共に、車両前後方向の前側及び車両上下方向の下側を共に向くように傾斜又は湾曲された上部壁と、
車両上下方向の上端部が前記上部壁の下端部に繋げられると共に、車両上下方向の下端部が前記第２壁の車両前後方向の後端部に繋げられ、側面視で車両上下方向に延在する下部壁と、
で構成されている請求項１〜請求項３の何れか１項記載の車両用空力装置。