JP5608489B2

JP5608489B2 - 車両用整流装置

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Publication number: JP5608489B2
Application number: JP2010202900A
Authority: JP
Inventors: 巧長谷川; 真司北山
Original assignee: Fuji Jukogyo KK
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 2010-09-10
Filing date: 2010-09-10
Publication date: 2014-10-15
Anticipated expiration: 2030-09-10
Also published as: US8276973B2; US20120061993A1; CN102398634A; JP2012056499A; CN102398634B; DE102011053350A1

Description

本発明は、車両のホイールハウス前部に設けられるフラップ部を有する車両用整流装置に関し、特に後方の部品を避ける方向の気流を形成しつつ抗力の低減を図ったものに関する。

自動車等の車両において、車輪を収容するホイールハウスの前方に、車両前方側に面したフラップ部を有する整流装置を設けることが知られている。このようなフラップは、前方からの気流を一旦受け止めて流れの方向を側方や下方へ変化させ、後方にある車輪やその他の部品に垂直又はこれに近い角度であたらないようにすることで、車両全体としての抗力を低下させる機能を有する。
このように気流の流れを変化させるためには、フラップの前面部を流れに対して垂直な平面状にすると効率が良いことから、従来のフラップのほとんどは、ほぼ平面状に形成されていた。

しかし、フラップがこうした平面形状である場合には、フラップの前面に対して気流がほぼ垂直にあたることによって、フラップ自体が発生する抗力が大きくなって車両全体としての抗力低減効果が減殺される問題点がある。
これに対し、例えば特許文献１には、ホイールハウスの前方に配置される整流装置であるタイヤデフレクタを、車両前方側が凸となる馬蹄形状の平面形とすることが記載されている。

特開２００８−１３０１３号公報

しかし、上述した従来技術の整流装置においては、整流装置自体が発生する抗力は低減されるものの、両端部における気流の方向が走行風の流入方向とほぼ平行となり、気流の方向を変えて車輪等へ気流があたりにくくする効果が得られにくい。
上述した問題点に鑑み、本発明の課題は、後方の部品を避ける方向の気流を形成するとともに抗力を低減した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、車輪を収容するホイールハウスの前方において車体から下方へ突出して配置される車両用整流装置であって、車幅方向及び上下方向に略沿って延びた前面部を有するフラップ部と、前記フラップ部の前記前面部から車両前方へ突き出しかつ突端部側が窄まって形成された突起部とを備え、前記フラップ部の前記前面部は、車両前方から見たときに前記突起部の周囲を取り囲んで配置され、車両の走行時に前記突起部の表面に沿って流れる気流の進行方向を、後方に配置された部品を避ける方向へ変化させることを特徴とする車両用整流装置である。
これによれば、突端部側が窄まった突起部を有することによって整流装置自体が発生する抗力を低減することができる。
また、突起部の表面に沿って流れる気流の進行方向を、フラップ部の前面部によって、例えば車輪等の後方に配置された部品を避ける方向へ変化させることによって、気流と部品との干渉による抗力の増大を抑制し、車両の空気抵抗を低減することができる。
さらに、突起部を設けることによってフラップ部の前面部から外側へ吹き出す気流の流速を高めることができ、車両用整流装置の周囲を流れる主流との流れの干渉を防止し、後方の部品を避ける気流を良好に形成することができる。

請求項２の発明は、前記フラップ部の前記前面部は、車両の走行時に前記突起部の表面に沿って流れる気流の進行方向を、車幅方向外側、車幅方向内側、下方側のうち少なくとも一方向への速度成分が増加するように変化させることを特徴とする請求項１に記載の車両用整流装置である。
これによれば、整流装置に流入する気流を整流装置の左右又は下方へ流すことによって、車輪等に気流が直接あたることを防止することができる。

請求項３の発明は、前記フラップ部の前記前面部に対して気流がほぼ垂直に流入する箇所又はその近傍に前記突起部の突端部を配置したことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の車両用整流装置である。
これによれば、仮に突起部を設けない場合に抗力が最大となる箇所に突端部を設けることによって、整流装置が発生する抗力を効果的に低減することができる。

請求項４の発明は、前記フラップ部の前記前面部における前記突起部の周囲の領域をほぼ平面状に形成したことを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の車両用整流装置である。
これによれば、整流装置に流入する気流の方向をほぼ直角近くまで大きく変えることができ、後方の部品の空気抵抗低減効果を高めることができる。

以上説明したように、本発明によれば、後方の部品を避ける方向の気流を形成するとともに抗力を低減した車両用整流装置を提供することができる。

本発明を適用した車両用整流装置の実施例を有する車両の車体前部の模式的側面視図である。実施例の車両用整流装置と車両の前輪及びロワアームの位置関係を下方から見た状態で示す平面図である。図中、矢印の長さ及び方向は、気流の速さ及び方向を示している（図４乃至図７において同じ）。実施例の車両用整流装置の外観斜視図である。実施例の車両用整流装置における気流の速さ及び方向を示す図であって、下方から見た状態を示す平面図である。実施例の車両用整流装置における気流の速さ及び方向を示す図であって、車幅方向から見た状態を示す側面図である。本発明の比較例である車両用整流装置における気流の速さ及び方向を示す図であって、下方から見た状態を示す平面図である。比較例の車両用整流装置における気流の速さ及び方向を示す図であって、車幅方向から見た状態を示す側面図である。実施例及び比較例の車両用整流装置における抗力分布（抗力が所定の閾値以上の領域）を示す図であって、図８（ａ）は比較例、図８（ｂ）は実施例を示している。

本発明は、後方の部品を避ける方向の気流を形成するとともに抗力を低減した車両用整流装置を提供する課題を、フラップの前面部において走行風がほぼ垂直に流入する箇所の近傍に頂点を有する先窄みの突起部を設けることによって解決した。

以下、本発明を適用した車両用整流装置（以下、単に「整流装置」と称する）の実施例について説明する。
実施例の整流装置１００は、例えば乗用車等の４輪自動車である車両１に設けられる。
図１及び図２に示すように、車両１は、前輪２、ロワアーム３、バンパ４、ホイールハウス５等を備えて構成されている。

前輪２は、鋼製やアルミニウム合金製などのリムにタイヤを組み込んだものである。前輪２は左右一対が設けられる。
前輪２は、図示しないハブベアリングによって、車軸回りに回転可能に支持されている。このハブベアリングは、図示しないハブベアリングハウジングに組み込まれている。ハブベアリングハウジングは、フロントサスペンションによって、車体に対してストローク可能に支持されている。

図２に示すロワアーム３は、上述したフロントサスペンションの一部を構成するとともに、ハブベアリングハウジングの下端部を支持するサスペンションアームである。
ロワアーム３の車幅方向外側の端部は、ハブベアリングハウジングの下端部にボールジョイントを介して揺動可能に接続されている。
ロワアーム３の車幅方向内側の端部は、前後方向に離間して配置された１対のブッシュを介して、車体に対して揺動可能に接続されている。

バンパ４は、車体前端部に設けられた外装部材である。走行時に車両が受ける気流である走行風のうち、バンパ４の下方に流入したものの一部は、後述する整流装置１００及び前輪２に車両の前後方向にほぼ沿って流入する。
ホイールハウス５は、バンパ４の後方側に設けられ、前輪２を収容する部分である。ホイールハウス５は、車幅方向外側及び下方に開口しており、前輪２の下部は、ホイールハウス５の下部から突き出して配置されている。

整流装置１００は、ホイールハウス５の前方において、車体の下部（バンパ４の下端）よりも下側へ突出して設けられている。
図３等に示すように、整流装置１００は、フラップ部１１０及び突起部１２０を備えている。フラップ部１１０及び突起部１２０は、例えば、樹脂材料を用いたインジェクション成型によって、一体に形成されている。

フラップ部１１０は、車体の下部から下方に突出するとともに、車両の前後方向とほぼ正対するパネル状に形成されている。
フラップ部１１０は、前面部１１１、内側端部１１２、外側端部１１３等を備えて形成されている。
前面部１１１は、フラップ部１１０を車両前方から見たときの中央部であって、ほぼ平面状（実際には空力特性が平面と実質的に同一視できる程度の曲面でもよい）に形成されている。前面部１１１は、図５に示すように、下端部が上端部に対して後退するようわずかに傾斜しているが、その法線方向は車両前後方向とほぼ沿うように配置されている。

内側端部１１２及び外側端部１１３は、前面部１１１の車幅方向内側及び外側にそれぞれ位置する部分であって、その表面部は前面部１１１から側面部にかけて連続するよう、滑らかな凸曲面状に湾曲して形成されている。
図２に示すように、内側端部１１２は、前輪２の車幅方向内側の端部よりも、車幅方向内側に配置されている。
また、外側端部１１３は、前輪２の踏面の前方側に配置されている。

突起部１２０は、フラップ部１１０の前面部１１１の中央部から車両前方側へ突き出して形成されている。すなわち、前面部１１１は、車両前方から見たときに、突起部１２０の周囲を取り囲んで配置されている。
突起部１２０は、図３等に示すように、車幅方向に長くかつ各コーナ部を丸められたほぼ四角錐状に形成されている。突起部１２０は、この四角錐の頂点である突端部１２１側（車両前方側）が基部側（フラップ部１１０側・車両後方側）に対して細くなるよう窄まって形成されている。
突端部１２１は、気流Ｗを滑らかに流して抗力を低減するよう前端部が凸曲面状に丸められて形成されている。

突起部１２０の突端部１２１の位置は、整流装置１００に流入する気流Ｗ（走行風）がフラップ部１１０の前面部１１１に対してほぼ垂直に流入する箇所又はその近傍に配置されている。このような箇所は、仮に突起部１２０を設けない場合に、フラップ部１１０が受ける抗力が最大の箇所とほぼ一致する。
また、気流Ｗ（走行風）がフラップ部１１０の前面部１１１に対してほぼ垂直に流入する範囲が、ある程度の広がりをもって分布する場合には、この垂直方向の速度成分が最大となる位置又はその近傍に突端部１２１を配置するとよい。

突端部１２１は、図３、図４等に示すように、突起部１２０の車幅方向における中央部に対して、車幅方向内側にオフセットして配置されている。
また、突端部１２１のフラップ部１１０の前面部１１１に対する突出量（前進量）は、大きいほど抗力の低減効果は大きくなるが、車両１の空気抵抗を低減して燃料消費率を有意に低減するためには、例えば５０ｍｍ以上とすることが好ましい。

突起部１２０は、さらに、上面部１２２、下面部１２３、内側面部１２４、外側面部１２５を備えて形成されている。
上面部１２２は、突端部１２１の上部とフラップ部１１０の前面部１１１とを接続する面部であって、前端部に対して後端部が上がるように水平面に対して傾斜して配置されている。
下面部１２３は、突端部１２１の下部とフラップ部１１０の前面部１１１とを接続する面部であって、前端部に対して後端部が下がるように水平面に対して傾斜して配置されている。

内側面部１２４は、突端部１２１の車幅方向内側の端部とフラップ部１１０の前面部１１１とを接続する面部であって、前端部に対して後端部が車幅方向内側となるように車両前後方向に対して傾斜して配置されている。
外側面部１２５は、突端部１２１の車幅方向外側の端部とフラップ部１１０の前面部１１１とを接続する面部であって、前端部に対して後端部が車幅方向外側となるように車両前後方向に対して傾斜して配置されている。

上述した上面部１２２、下面部１２３、内側面部１２４、外側面部１２５が互いに接する境界部は、滑らかな凸曲面状に丸みをつけて形成されている。
また、上面部１２２、下面部１２３、内側面部１２４、外側面部１２５がそれぞれフラップ部１１０の前面部１１１における裾野に相当する領域と接する境界部は、滑らかな凹曲面状に丸みをつけて形成されている。

次に、整流装置１００の機能について説明する。なお、以下の説明における気流Ｗの速度は、車両１の車体を基準とした相対速度を意味するものとする。
図４に示すように、整流装置１００は、車両前方側から流入する気流Ｗ（走行風）を受けてその進行方向を変え、車幅方向内側及び車幅方向外側へ吹き出す機能を有する。
突起部１２０の突端部１２１から内側面部１２４に沿って流れる気流Ｗは、フラップ部１１０の前面部１１１によって、車両後方側への速度成分が低減されるとともに、車幅方向内側への速度成分が増加するように、車幅方向内側に向きを変えられる。これによって、前輪２及びロワアーム３０に直接あたる気流は抑制される。
また、突起部１２０の突端部１２１から外側面部１２５に沿って流れる気流Ｗは、フラップ部１１０の前面部１１１によって、車両後方側への速度成分が低減されるとともに、車幅方向外側への速度成分が増加するように、車幅方向外側に向きを変えられる。これによって、前輪２に直接あたる気流は抑制される。

また、図５に示すように、整流装置１００は、車両前方側から流入する気流Ｗ（走行風）を受けてその進行方向を変え、下方へ吹き出す機能を有する。
突起部１２０の突端部１２１から下面部１２３に沿って流れる気流Ｗは、フラップ部１１０の前面部１１１によって、車両後方側への速度成分が低減されるとともに、下側への速度成分が増加するように、下方に向きを変えられる。これによって、前輪２及びロワアーム３０に直接あたる気流は抑制される。
なお、突起部１２０の上面部１２２に沿って流れる気流は、車体下面との間で図示しない渦流を形成するが、このような渦流は通常負圧となることから、負圧がフラップ部１１０の前面部１１１に作用することによって、整流装置１００の抗力を低減する効果を発揮する。

以下、上述した実施例の効果を、以下説明する本発明の比較例と対比して説明する。
なお、比較例において、上述した実施例と実質的に同様の箇所については同じ符号を付して説明を省略する。
図６乃至図８に示す比較例の整流装置１００Ａは、実施例の整流装置１００における突起部１２０を設けていない従来技術に係るものである。
図６及び図７に示すように、比較例の整流装置１００Ａにおいても、車両前方からの気流Ｗの進行方向を変えて前輪２等に直接あたる気流を抑制することは可能である。

しかし、図８に破線で示すように、整流装置１００，１００Ａの抗力が所定の閾値以上である領域は、比較例の整流装置１００Ａのほうが実施例の整流装置１００に対して大きく、前輪等の空気抵抗は低減できたとしても、整流装置１００Ａ自体が大きな抗力を発生させて車両全体としての空気抵抗改善効果は減殺されてしまうことがわかる。
これに対して、実施例においては、突起部１２０に相当する箇所において比較例よりも抗力が小さくなっており、このような突起部１２０を設けることによって整流装置１００全体ひいては車両１全体の抗力を効果的に低減可能であることがわかる。

以上説明したように、本実施例によれば、以下の効果を得ることができる。
（１）整流装置１００のフラップ部１１０の前面部１１１から突き出し、突端部１２１側が窄まった突起部１２０を有することによって、整流装置１００自体が発生する抗力を低減することができる。
また、突起部１２０の表面に沿って流れる気流Ｗの進行方向を、フラップ部１１０の前面部１１１によって、車幅方向における左右及び下方へ変化させることによって、気流Ｗが前輪２、ロワアーム３に直接あたることによる抗力の増大を抑制し、上述した効果ともあいまって車両１の空気抵抗を効果的に低減し、車両の燃料消費率や最高速度、高速域での加速性能等を改善することができる。
さらに、突起部１２０を設けることによってフラップ部１１０の前面部１１１から外側へ吹き出す気流の流速を高めることができ、整流装置１００の周囲を流れる主流との流れの干渉を防止し、後方の部品を避ける気流を良好に形成することができる。
（２）フラップ部１１０の前面部１１１に気流Ｗがほぼ垂直に流入する箇所又はその近傍に突起部１２０の突端部１２１を配置したことによって、仮に突起部１２０を設けない場合に抗力が最大となる箇所に突端部１２１を設けることができ、整流装置１００が発生する抗力を効果的に低減することができる。
（３）フラップ部１１０の前面部１１１における突起部１２０の周囲の領域をほぼ平面状に形成したことによって、整流装置１００に流入する気流Ｗの方向をほぼ直角近くまで大きく変えることができ、後方に配置された前輪２やロワアーム３等の部品の空気抵抗低減効果を高めることができる。

（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、それらも本発明の技術的範囲内である。
（１）車両用整流装置の形状、構造、材質、製法などは適宜変更することができる。
例えば、実施例ではフラップ部及び突起部を樹脂のインジェクション成型によって一体に形成しているが、これに限らず、これらを別体の部品として組み合わせる構成としたり、例えば板金など他の材質で形成するようにしてもよい。
また、実施例ではフラップ部１１０の前面部１１１をほぼ平面状としているが、これに限らず、例えばフラップ部の前面部を突起部の表面から滑らかに連続する凹曲面状に形成してもよい。
（２）突起部の位置、形状、突出高さ等は、例えば車両のバンパ等の形状や、車輪等の空気抵抗を低減すべき部品に対する整流装置の相対位置等に応じて、適宜変更することが可能である。
（３）実施例の車両用整流装置は、例えば、気流の方向を左右及び下方へ変化させているが、気流の方向をどの方向へ変化させるかは適宜変更することができる。例えば、車幅方向における一方向や、下方側にのみ気流を流すようにしてもよい。
この場合、整流装置の形状は、上下方向又は車幅方向にわたってほぼ一様となるようにしてもよい。
（４）実施例の車両用整流装置は、前輪の前部に設けられているが、本発明はこれに限定されず、後輪の前部に設けてもよい。また、気流の干渉を防止する対象も車輪に限らず、例えばサスペンションアームやドライブシャフト等の他の部品であってもよい。

１車両２前輪
３ロワアーム４バンパ
５ホイールハウス
１００整流装置（実施例）１００Ａ整流装置（比較例）
１１０フラップ部１１１前面部
１１２内側端部１１３外側端部
１２０突起部１２１突端部
１２２上面部１２３下面部
１２４内側面部１２５外側面部
Ｗ気流

Claims

車輪を収容するホイールハウスの前方において車体から下方へ突出して配置される車両用整流装置であって、
車幅方向及び上下方向に略沿って延びた前面部を有するフラップ部と、
前記フラップ部の前記前面部から車両前方へ突き出しかつ突端部側が窄まって形成された突起部とを備え、
前記フラップ部の前記前面部は、車両前方から見たときに前記突起部の周囲を取り囲んで配置され、車両の走行時に前記突起部の表面に沿って流れる気流の進行方向を、後方に配置された部品を避ける方向へ変化させること
を特徴とする車両用整流装置。
前記フラップ部の前記前面部は、車両の走行時に前記突起部の表面に沿って流れる気流の進行方向を、車幅方向外側、車幅方向内側、下方側のうち少なくとも一方向への速度成分が増加するように変化させること
を特徴とする請求項１に記載の車両用整流装置。
前記フラップ部の前記前面部に対して気流がほぼ垂直に流入する箇所又はその近傍に前記突起部の突端部を配置したこと
を特徴とする請求項１又は請求項２に記載の車両用整流装置。
前記フラップ部の前記前面部における前記突起部の周囲の領域をほぼ平面状に形成したこと
を特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の車両用整流装置。