JP6093389B2 - 車両用空力構造 - Google Patents

Description

本発明は、車両用空力構造に関し、特に、走行中の車両床下を流通する空気を加速させる車両用空力構造に関する。

自動車等の車両の走行中においては、タイヤの内側とマッドガード縦壁との間では、車両の床下の空気流れは乱れている。これにより、この部分における床下空気の圧力が、サイドシルよりも高くなり、車両外側方向への流れが生じる。このような空気の流れが、走行抵抗となり、車両の燃費が悪化したり、走行安定性が阻害される等の課題が生じていた。

このような課題に対処するために、フロントタイヤの周辺に空力部材を配置することが以下の特許文献に記載されている。

特許文献１では、車両用フェンダーにディンプルを形成することによって、ホイールハウス内の空気抵抗を軽減する発明が記載されている。図８を参照して、インナーフェンダ１００の表面に複数のディンプル１０２が形成されている。これにより、車速が増加してホイールハウス内の空気の流速が所定速度に達すると、インナーフェンダ１００のディンプル１０２によって、インナーフェンダ１００の表面に近接する境界層の流れが層流から乱流へ遷移する。従って、境界層の剥離位置が下流へ移動するため、空気抵抗の原因になる低圧の剥離域の圧力が上昇し、空気抵抗が低減する。

特許文献２では、気流への効力を低減させるための車両用整流装置が記載されている。具体的には、図９を参照して、タイヤ２０２の前方で、車両用整流装置２００は、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２０４と、フラップ部２０４の前面部から車両前方へ突き出す突起部２０６とを備えている。また、フラップ部２０４の前面部は、車両の走行時に表面に沿って流れる気流の進行方向を、後方に配置された前輪や、ロアアームを避ける方向へ変化させている。

特開２００８−２４７１４６号公報 特開２０１２−５６４９９号公報

しかしながら、上記した特許文献に記載された発明では、車両の床下を流通する空気に起因した空気抵抗を、充分に低減できない恐れがあった。

具体的には、特許文献１に記載された発明では、ディンプル１０２はタイヤの後方に形成されているため、タイヤの内側側方で空気流れが乱れることによる課題を、このディンプル１０２で解消することは困難であった。

また、特許文献２に記載された発明でも、空力部材であるフラップ部２０４は、前輪の前方に形成されている。従って、この文献に記載された発明によっても、タイヤの内側側方で空気流れが乱れることによる課題を解決することは困難であった。

本発明は、このような問題点を鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、タイヤの内側側方にて床下の空気流れを加速することで、空気抵抗等が低減された車両用空力構造を提供することに有る。

本発明の車両用空力構造は、車両の床下を流通する空気の流れを変更する車両用空力構造であり、前記車両の床下面よりも下方であって、タイヤの内側側面よりも内側側方であり、前記タイヤの前端またはフラップよりも後方に、前記車両の床下面よりも下方を流通する前記空気の流れに影響を与える空力付加物を配置し、前記空力付加物は、前記車両の床下面よりも下方に延在させたマッドガードの、前記タイヤを向く側壁に形成されることを特徴とする。

更に、本発明の車両用空力構造は、前記空力付加物は、ボルテックスジェネレーターであることを特徴とする。

更に、本発明の車両用空力構造は、前記空力付加物は、ジェット構造であることを特徴とする。

本発明の車両用空力構造によれば、車両の床下を流通する空気の流れを変更する車両用空力構造であり、前記車両の床下面よりも下方であって、タイヤの内側側面よりも内側側方であり、前記タイヤの前端またはフラップよりも後方に、前記車両の床下面よりも下方を流通する前記空気の流れに影響を与える空力付加物を配置し、前記空力付加物は、前記車両の床下面よりも下方に延在させたマッドガードの、前記タイヤを向く側壁に形成されることを特徴とする。従って、車両の床下を流通する空気を加速することで、タイヤの内側側方から外側に向かう空気の流れが抑止され、これにより空気抵抗が低くなり、燃費向上、騒音低減、高速安定性向上等の効果が奏される。

更に、本発明の車両用空力構造によれば、前記空力付加物は、ボルテックスジェネレーターである。従って、ボルテックスジェネレーターにて、車両床下を流れる空気と車両部品との境界で、空気の流れを乱すことにより、車両床下の空気の流れを加速して整流することができる。

更に、本発明の車両用空力構造によれば、前記空力付加物は、ジェット構造であることを特徴とする。従って、ジェット構造により、空気の流れを直接的に加速することで、車両床下の流れを整流することが出来る。

本発明の車両用空力構造を示す図であり、（Ａ）は車両を示す側面図であり、（Ｂ）はタイヤの周辺部を示す断面図であり、（Ｃ）は車両前部を示す側面図である。 本発明の車両用空力構造を示す図であり、（Ａ）はボルテックスジェネレーターを示す側面図であり、（Ｂ）はその部分の断面図である。 本発明の車両用空力構造を示す図であり、空力付加物としてのジェット構造を示す斜視図である。 本発明の車両用空力構造を示す図であり、タイヤの内側側方に空力付加物が備えられる構成を示す断面図である。 本発明の車両用空力構造を示す図であり、（Ａ）および（Ｂ）はタイロッドに空力付加物が備えられる構成を示す図である。 本発明の車両用空力構造を示す図であり、（Ａ）および（Ｂ）はドライブシャフトに空力付加物が備えられる構成を示す図である。 本発明の車両用空力構造を示す図であり、（Ａ）および（Ｂ）はロアアームに空力付加物が備えられる構成を示す図である。 背景技術を示す図であり、空力付加物が形成されたフェンダーを示す斜視図である。 背景技術の車両用整流装置を示す断面図である。

以下、図面を参照して、車両用空力構造の形態を説明する。以下に説明する形態では、図１ないし図３が本発明の形態であり、図４ないし図７が参考の形態である。

図１を参照して、本形態の車両用空力構造が採用された車両を説明する。図１（Ａ）は車両１０を示す側面図であり、図１（Ｂ）はタイヤの周辺部を示す断面図であり、図１（Ｃ）は車両前部を示す側面図である。

図１（Ａ）を参照して、本形態の車両１０では、前方に配置されたタイヤ１２の内側側方に、この図には現れない空力付加物を形成している。更に本形態では、車両床下面２４よりも下方に、このような空力付加物を形成している。本形態では、このように空力付加物を配置することで、走行時に於いて、車両床下面２４より下方を流通する空気を後方に向かって加速している。よって、車両床下を流通する空気の一部が、タイヤ１２の内側側方から、車体の外側方向に流動することが抑止されている。

図１（Ｂ）を参照して、本形態の空力付加物は、タイヤ１２の内側側面と、ホイールハウス１４の縦壁１４Ａとの間に規定される領域１６に形成されている。このような部分に空力付加物を配置することにより、領域１６における空気の流れが加速され、領域１６を通過した空気の大部分は、そのまま直線的に後方に通過するようになる。この図では、本形態での空気流れを、実線の矢印で示している。従って、背景技術のように、車両１０の外側に向かって進行する流れ（点線の矢印で示す）が抑制されているので、走行抵抗の減少、燃費向上、高速安定性の向上等の効果が奏される。

図１（Ｃ）を参照して、本形態の空力付加物は、車両床下面２４よりも下方であって、且つ、タイヤ１２の前端２０またはフラップ１８よりも後方に形成されている。即ち、タイヤ１２の前方にフラップ１８が形成される場合は、本形態の空力付加物はフラップ１８よりも後方に配置される。一方、このようなフラップ１８が形成されない場合は、タイヤ１２の前端２０よりも後方に、空力付加物が形成される。タイヤ１２の前端２０またはフラップ１８よりも後方部分では、これらの部品により車両床下面２４を流通する空気は乱されるが、本形態では、この部分に空力付加物を配置することで、車両１０の外側に向かって進行する空気の流れを抑制している。

図２を参照して、上記した空力付加物の具体例を説明する。図２（Ａ）はマッドガード２６を示す側面図であり、図２（Ｂ）は断面図である。

図２（Ａ）を参照して、マッドガード２６は、ホイールハウスの内部にて、タイヤ１２の上方部分を囲むように配置される部材である。本形態では、マッドガード２６の縦壁部分を、下方に延在させて垂下部３０を設け、この垂下部３０に、空力付加物としてのボルテックスジェネレーター２８を形成している。

図２（Ａ）および図２（Ｂ）を参照して、垂下部３０は、車両床下面２４よりも下方に延在している。また、垂下部３０の内壁を部分的にタイヤ１２側に突出させて、ボルテックスジェネレーター２８を形成している。図２（Ａ）に示すように、ボルテックスジェネレーター２８は、タイヤ１２の前端２０またはフラップ１８よりも後方に配置されている。

ボルテックスジェネレーター２８は、ここでは、縦方向に沿って複数が形成されている。ボルテックスジェネレーター２８の具体的な形状としては、例えば、側面視で菱型形状を呈しており、中央部が突出している。ここで、ボルテックスジェネレーター２８は他の形状でも良く、例えば円筒状の突起物でも良いし、厚み方向に窪む形状でも良い。

ボルテックスジェネレーター２８を形成することにより、走行時において、車両床下面２４を流れる空気が車両外側方向に向かって流れるのを抑制することが出来る。具体的には、車両走行時に、タイヤ１２の内側とマッドガード２６の縦壁との間の領域１６で空気が流れると、垂下部３０付近の空気の流れは、ボルテックスジェネレーター２８により乱され、垂下部３０の側面から空気が剥離される。更に、タイヤ１２の前面に当たった後に領域１６に流入した空気も、ボルテックスジェネレーター２８で乱される。

これにより、領域１６を流通する空気は加速され、この領域１６を通過した空気の大部分は即座に後方に流れるので、領域１６およびその近傍の圧力が、車両側部よりも高くなることが回避される。よって、車両床下から車両側方外側への空気の流れが抑制され、上記したような空気抵抗が低減する等の効果が奏される。

図３を参照して、本形態で形成される空力付加物として、ジェット構造３２が採用されても良い。ジェット構造３２は、図２（Ａ）に示す垂下部３０の、タイヤ１２を向く側面に、一体的に形成される。ジェット構造３２は、前方に向かって開口する前方開口部３２Ａと、後方に向かって開口する後方開口部３２Ｂとを有している。また、後方開口部３２Ｂの開口面積は、前方開口部３２Ａの開口面積よりも小さい。よって、車両走行時に、ジェット構造３２の前方開口部３２Ａから流入した空気は、加速された状態で後方開口部３２Ｂから後方に向かって噴射される。このことから、図２（Ｂ）に示す領域１６にて流通する空気を加速して後方流通させることで、ボルテックスジェネレーター２８の場合と同様の効果が奏される。

なお、後方開口部３２Ｂが前方開口部３２Ａの開口面積よりも狭い形態を例示したが、前方開口部３２Ａと後方開口部３２Ｂの開口面積にかかわらず、前方開口部３２Ａよりも開口面積が小さい狭窄部を、前方開口部３２Ａと後方開口部３２Ｂとの間に設けるなどの形態も考えられる。

図４を参照して、本発明の他の形態を説明する。図２および図３に例示した車両用空力構造では、マッドガード２６の内部側壁にボルテックスジェネレーター等の空力付加物を配置したが、空力付加物は他の位置に形成されても良い。

即ち、空力付加物は、上記した領域１６に配置される車両構成部品、例えば、ドライブシャフト３６、タイロッド３８またはロアアーム４０に形成されても良い。ここで、領域１６とは、ホイールハウス１４の縦壁１４Ａを下方に延長させた面（一点鎖線で示す）と、タイヤ１２の内側側面とで挟まれる領域である。

ドライブシャフト３６、タイロッド３８またはロアアーム４０は、締結部４２を介してホイール３４に接続される部材である。換言すると、ここでは、ドライブシャフト３６、タイロッド３８またはロアアーム４０の一部であって、領域１６に配置される部分に、本発明の空力付加物を配置することが出来る。

ここでは、ドライブシャフト３６、タイロッド３８およびロアアーム４０、に形成される空力付加物４４、４６、４８を墨付三角にて示している。空力付加物４４等としては、上記したようなボルテックスジェネレーター２８（図２（Ａ））またはジェット構造３２（図３）が採用される。このような部材に空力付加物４４等を形成することによって、車両走行時において領域１６を通過する空気の流れを、加速して整流することができる。

図５を参照して、空力付加物４６が形成されたタイロッド３８を説明する。図５（Ａ）はタイロッド３８等の構造を示す斜視図であり、図５（Ｂ）はタイロッド３８を正面から見た図である。

図５（Ａ）を参照して、ここでは、締結部４２と接続される接続部の近傍にて、タイロッド３８に空力付加物４６が形成されている。尚、タイロッド３８は、ドライブシャフト３６よりも前方に配置されるため、空力付加物４６を配置することによる効果が奏されやすい環境にある。

図５（Ｂ）を参照して、本形態では、タイロッド３８の上面に空力付加物４６Ａを形成し、更に、タイロッド３８の下面にも空力付加物４６Ｂを形成している。このように、タイロッド３８の上下両面に空力付加物４６Ａ、４６Ｂを形成することにより、タイロッド３８の上方近傍および下方近傍を通過する空気の流れを加速させることが可能となり、空気抵抗を低減する等の効果を更に大きくすることが出来る。

更に、タイロッド３８を正面から見た場合において、タイロッド３８の上面に配置される空力付加物４６Ａと、タイロッド３８の下面に配置される空力付加物４６Ｂと、の位置は異ならせても良い。即ち、タイロッド３８の延伸方向に沿って、空力付加物４６Ａと、空力付加物４６Ｂとは、互い違いに（千鳥状に）配置されても良い。これにより、空力付加物４６Ａ、４６Ｂを空気が通過することにより、渦が発生しやすく成り、より多くの空気を加速し、上記した効果を更に顕著なものとすることができる。

図６を参照して、空力付加物４６が形成されたドライブシャフト３６を説明する。図６（Ａ）はドライブシャフト３６等の構造を示す斜視図であり、図６（Ｂ）はドライブシャフト３６を正面から見た図である。

図６（Ａ）を参照して、本形態では締結部４２（図５（Ａ）参照）に接近する部分のドライブシャフト３６に空力付加物４４を形成している。

また、図６（Ｂ）に示すように、ドライブシャフト３６には、ドライブシャフト３６の表面を螺旋状に突出させることで、空力付加物４４が形成されている。ドライブシャフト３６は、ステアリングハンドルからの回転力をタイヤに伝達させるために回転する。よって、空力付加物４４を螺旋状に形成することで、ドライブシャフト３６が回転した状況下であっても、ドライブシャフト３６の上側および下側の両方に空力付加物４４を配置して、空気を加速させるという効果を奏することが出来る。また、空力付加物４４が螺旋状であることにより、ドライブシャフト３６の上端における空力付加物４４の位置と、ドライブシャフト３６の下端における空力付加物４４の位置とが、互い違いになるので、空気を加速させる効果を更に大きくすることが出来る。

図７を参照して、空力付加物４８が形成されたロアアーム４０を説明する。図７（Ａ）はロアアーム４０を示す斜視図であり、図７（Ｂ）はロアアーム４０を正面から見た図である。

図７（Ａ）および図７（Ｂ）を参照して、本形態では、締結部４２の近傍にて、ロアアーム４０の上面および下面に、空力付加物４８を形成している。ロアアーム４０は、他の部材と比較すると前後方向に幅が長い部材である。従って、空力付加物４８を、車幅方向および前後方向に沿って、複数個配置することができる。ロアアーム４０の上面および下面に、複数の空力付加物４８を形成することで、空気の流れを加速する効果を大きくすることが出来る。図７（Ｂ）に示すように、ここでも、ロアアーム４０の上面に形成される空力付加物４８Ａと、ロアアーム４０の下面に形成される空力付加物４８Ｂとの位置は、車幅方向に於いて互い違いに配置されている。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で変更が可能である。

例えば、上記した空力付加物は、スタビライザ、ハウジング、サスペンション、サブフレームに形成されても良い。

また、本形態の空力付加物を図２から図７に例示したが、これらは複数が組み合わせて用いられても良い。

１０ 車両
１２ タイヤ
１４ ホイールハウス
１４Ａ 縦壁
１６ 領域
１８ フラップ
２０ 前端
２４ 車両床下面
２６ マッドガード
２８ ボルテックスジェネレーター
３０ 垂下部
３２ ジェット構造
３２Ａ 前方開口部
３２Ｂ 後方開口部
３４ ホイール
３６ ドライブシャフト
３８ タイロッド
４０ ロアアーム
４２ 締結部
４４ 空力付加物
４６、４６Ａ、４６Ｂ 空力付加物
４８、４８Ａ、４８Ｂ 空力付加物

Claims (3)

1. 車両の床下を流通する空気の流れを変更する車両用空力構造であり、
   前記車両の床下面よりも下方であって、タイヤの内側側面よりも内側側方であり、前記タイヤの前端またはフラップよりも後方に、前記車両の床下面よりも下方を流通する前記空気の流れに影響を与える空力付加物を配置し、
   前記空力付加物は、前記車両の床下面よりも下方に延在させたマッドガードの、前記タイヤを向く側壁に形成されることを特徴とする車両用空力構造。
2. 前記空力付加物は、ボルテックスジェネレーターであることを特徴とする請求項１に記載の車両用空力構造。
3. 前記空力付加物は、ジェット構造であることを特徴とする請求項１に記載の車両用空力構造。
   

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