JP6103259B2 - 車体下部構造 - Google Patents

Description

本発明は、車体下部構造に係わり、特に、車輪の後方において車体下面を覆うフロアアンダーカバーと、車輪の外周に沿って延びタイヤハウスを形成するマッドガードとを有する車体下部構造に関する。

従来、車体の空力特性を向上させるために、車輪の周辺における空気の流れを整流する技術が知られている。
例えば、特許文献１には、タイヤハウス内の空気流を整流する車両用空力構造が開示されている。この車両用空力構造では、タイヤハウス内を流れる空気流を、このタイヤハウス内に形成された空気流衝突壁に衝突させて圧力を上昇させることにより、タイヤハウスへの空気流入を抑制する。
また、特許文献２には、タイヤハウス内への走行風の流入を抑制する整流装置が記載されている。この整流装置においては、車体前部に設けた空気導入口から導入された空気を、タイヤハウスのマッドガードに開口された空気噴出口から噴出させ、車両の外周面に衝突させる。これにより、タイヤハウス内の圧力を上昇させ、車体下部からタイヤハウス内に流入する空気の流れを減少させ、乱れた空気がタイヤハウスのアーチ上部から外部に噴出することを抑制している。

特開２００９−６７１５９号公報 特開２０１４−１２５０１３号公報

ところで、車両の実際の走行時には、車両の旋回や横風等の影響により、車体に対して正面だけではなく様々な方向から空気が流れる状況が存在する。従って、あらゆる走行状況において良好な空力特性を示す車体を実現することが望ましい。
しかしながら、上述したような従来の車体構造は、車体の正面からの空気流を想定しているので、車体の正面以外の方向から空気流が流れる状況においては必ずしも良好な空力特性を持たない場合がある。また、上述したような従来の車体構造を適用したにも関わらず、空力性能を期待通りに向上させられない場合もある。

本発明は、上述した従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、車体に対して様々な方向から空気が流れる走行状況において空力特性を向上させることができる車体下部構造を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明の車体下部構造は、車輪の後方において車体下面を覆うフロアアンダーカバーと、車輪の外周に沿って延びタイヤハウスを形成するマッドガードとを有する車体下部構造であって、マッドガードは、このマッドガードの後側下端の車幅方向外側部分とフロアアンダーカバーと連結する水切り部と、このマッドガードの後側下端の車幅方向内側部分とフロアアンダーカバーの下面と連結する整流部と、水切り部の車幅方向内側端と整流部の車幅方向外側端とを接続する接続部とを備え、水切り部は、側面視で円弧状に形成され、整流部は、側面視で水切り部よりも大きい曲率半径を持つ円弧状に形成され、接続部は、側面視における曲率半径が車幅方向内側ほど大きくなる円弧状に形成されていることを特徴とする。
このように構成された本発明においては、マッドガードの後側下端の車幅方向内側部分とフロアアンダーカバーの下面と連結する整流部は、側面視でマッドガードの後側下端の車幅方向外側部分とフロアアンダーカバーと連結する水切り部よりも大きい曲率半径を持つ円弧状に形成され、水切り部の車幅方向内側端と整流部の車幅方向外側端とを接続する接続部は、側面視における曲率半径が車幅方向内側ほど大きくなる円弧状に形成されているので、タイヤにより跳ね上げられた水や泥を遮蔽する水切り部の機能を維持しつつ、タイヤハウス内に流入しマッドガードの下面に沿って流れる空気流を相対的に曲率半径の大きい整流部に沿ってフロアアンダーカバーの下面へ流出させることができ、これにより、タイヤハウスの後側下端からフロアアンダーカバーの下面へ高速で吹き出す空気流の剥離による渦の発生を防止することができる。従って、車体に対して様々な方向から空気が流れる走行状況において空力特性を向上させることができる。

また、本発明において、好ましくは、整流部は、側面視における曲率半径が車幅方向内側ほど小さくなるように形成されている。
このように構成された本発明においては、マッドガードの後部を、水切り部の車幅方向内側端及び整流部の車幅方向内側端から整流部の車幅方向中央部に向かって、車体後方へ窪んだ溝状に形成することができ、これにより、タイヤハウス内に流入しマッドガードの下面に沿って流れる空気流を、水切り部の車幅方向内側端と整流部の車幅方向内側端との間に形成された溝内にガイドし、整流部に沿ってフロアアンダーカバーの下面から剥離しないように流出させることができる。従って、車体に対して様々な方向から空気が流れる走行状況において空力特性を一層確実に向上させることができる。

また、本発明において、好ましくは、マッドガードは、前輪のマッドガードである。
このように構成された本発明においては、車体に対して様々な方向から空気が流れる走行状況において、風上側の前輪のタイヤハウスの後側下端から車体床下へ高速で吹き出した空気流が車体床下から剥離することにより渦が発生し、その渦が車体床下を移動して渦が車体背面へ巻き上がることによりＣｄ値を悪化させることを防止することができ、これにより、車体に対して様々な方向から空気が流れる走行状況において空力特性を一層確実に向上させることができる。

本発明による車体下部構造によれば、車体に対して様々な方向から空気が流れる走行状況において空力特性を向上させることができる。

空気流の方向に対するＹａｗ角に応じて異なるＣｄ値の時間変動を示す線図である。 車両の床下における総圧の分布を示すコンター図であり、（ａ）はＹａｗ角が０°の場合を示す図、（ｂ）はＹａｗ角が１０°の場合を示す図である。 車両の床下に発生した渦の移動経路を示す概略斜視図である。 本発明の実施形態による車体下部構造を車体底面側から見た斜視図である。 本発明の実施形態による車体下部構造の底面図である。 図５に示した車体下部構造のVI-VI矢視図である。 図５に示した車体下部構造のVII-VII矢視図である。 図５に示した車体下部構造のVIII-VIII矢視図である。 車両の床下における総圧の分布を示すコンター図であり、（ａ）は従来の車体下部構造の場合を示す図、（ｂ）は本発明の実施形態による車体下部構造の場合を示す図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態による車体下部構造を説明する。
まず、図１乃至図３により、車両の空気抵抗係数（Ｃｄ値）の変動要因について説明する。図１は、空気流の方向に対するＹａｗ角に応じて異なるＣｄ値の時間変動を例示した線図である。また、図２は、車両の床下における総圧の分布を示すコンター図であり、図２（ａ）はＹａｗ角が０°の場合を示す図、図２（ｂ）はＹａｗ角が１０°の場合を示す図である。この図２では、灰色の濃淡が濃いほど総圧が低いことを表している。また、図３は、車両の床下に発生した渦の移動経路を示す概略斜視図である。

従来、車体後流における渦の発生が車両のＣｄ値に大きな影響を及ぼすことが知られている。この車体後流の渦は、車体のＡピラーに沿って発生する渦、車体側面からＣピラー及びトランクの上面を回り込んで車体後方に流れ込む空気流、及び、車体床下を通過する空気流によって強められ、Ｃｄ値を悪化させる。

また、本願発明者らが風洞実験によりＣｄ値を測定した結果、図１に示すように、Ｃｄ値が細かく時間変動していることが分かった。さらに、空気流の方向に対する車体の前後方向の角度（Ｙａｗ角）を０°及び１０°としてＣｄ値を測定した結果、図１に示すように、空気流の方向に対するＹａｗ角が１０°の場合には、Ｙａｗ角が０°の場合と比較して時間変動の幅が拡大していることが判明した。このことは、車体の正面以外の方向から空気流が流れる状況において空力特性が悪化することを意味している。

そこで、本願発明者らは、まず、Ｃｄ値の時間変動の要因について検討を行った。その結果、（１）前輪のタイヤハウス近傍で車体側面に渦が発生し、（２）その渦が車体側面を後方に移動して後輪周辺の渦と合流し、（３）合流した渦が車体背面に回り込んで車体後方の圧力が低下することによりＣｄ値が上昇し、（４）その渦が車体背面から後方へ流れ去ることによりＣｄ値が低下する、というサイクルを繰り返すことで、Ｃｄ値が時間変動していることが判明した。

次に、車体の正面以外の方向から空気流が流れる状況においてＣｄ値の時間変動幅が拡大する要因について検討を行った。その結果、車体床下を通過する空気流が影響していることが分かった。具体的には、空気流の方向に対するＹａｗ角を０°及び１０°とした場合における車体床下の総圧分布を計測した結果、図２（ｂ）に示すように、空気流の方向に対するＹａｗ角が１０°の場合には、図２（ａ）に示したＹａｗ角が０°の場合と異なり、風上側の前輪（図２では右前輪）の後方から車体床下を横断して風下側の車体後端（図２では左後端）に至る総圧の低い領域が存在していることが分かった。
これは、図３に示すように、風上側の前輪（図３では右前輪）のタイヤハウスの後側下端から車体床下へ高速で吹き出した空気流が車体床下から剥離することによって渦が発生し、その渦が風下側の車体後端（図３では左後端）まで車体床下を移動していることを示している。そして、風下側の車体後端まで移動した渦が車体背面へ巻き上がることにより、車体後方の圧力が低下してＣｄ値を上昇させ、その結果、Ｃｄ値の時間変動幅が増大するものと考えられる。

上述した検討結果に基づき、本願発明者らは、タイヤハウスの後側下端から車体床下へ高速で吹き出した空気流の車体床下からの剥離を防止して車体床下における渦の発生を抑制することにより、車体の正面以外の方向から空気流が流れる状況においてもＣｄ値の時間変動幅の増大を抑制することができ、車体に対して様々な方向から空気が流れる走行状況において空力特性を改善することが可能との知見を得た。

次に、図４乃至図８により、上述した知見に基づく本発明の実施形態による車体下部構造を説明する。図４は、本発明の実施形態による車体下部構造の左前輪周辺を車体底面側から見た斜視図であり、図５は、本発明の実施形態による車体下部構造の左前輪周辺の底面図であり、図６は、図５に示した車体下部構造のVI-VI矢視図であり、図７は、図５に示した車体下部構造のVII-VII矢視図であり、図８は、図５に示した車体下部構造のVIII-VIII矢視図である。

まず、図４において、符号１は本発明の実施形態による車体下部構造を示す。この車体下部構造１は、前輪２の前方に配置され車幅方向に延びるフロントバンパー４と、このフロントバンパー４の車幅方向両側上端から前輪２の上方を越えて車体後方へ延びるフロントフェンダー６と、車体の床下面を覆うフロアアンダーカバー８とを有する。

フロントバンパー４の車幅方向両側の後方且つフロントフェンダー６の下方には、前輪２の外周に沿って延びタイヤハウス１０を形成するマッドガード１２が設けられている。
また、マッドガード１２の前側下端から下方に向かってタイヤデフレクター１４が立設されている。このタイヤデフレクター１４は、走行時におけるタイヤハウス１０内への空気の流入量を低減し、車体側面での渦の発生を抑制するためのものである。

次に、図４及び図５に示すように、マッドガード１２は、側面視で円弧状に形成され、且つ、前輪２の幅よりも広い幅を有するように形成されており、このマッドガード１２の車幅方向外側端がフロントフェンダー６のホイールアーチ１６部分に車幅方向内側から締結されている。このマッドガード１２により、前輪２の外周を、前輪２の車幅方向外側端から車幅方向内側端よりも更に内側まで覆うようにタイヤハウス１０の内壁面が形成される。

更に、マッドガード１２は、このマッドガード１２の後側下端の車幅方向外側部分とフロアアンダーカバー８と連結する水切り部１８と、このマッドガード１２の後側下端の車幅方向内側部分とフロアアンダーカバー８の下面と連結する整流部２０と、水切り部１８の車幅方向内側端と整流部２０の車幅方向外側端とを接続する接続部２２とを備えている。

水切り部１８は、図５に示すように、マッドガード１２の後側下端において、正面視で前輪２とほぼオーバーラップする位置に設けられている。この水切り部１８は、図６に示すように、側面視で車体前下方に突出した円弧状に形成されている。この形状により、前輪２によって跳ね上げられた水や泥は水切り部１８によって遮蔽されるので、水や泥が前輪２後方の車体側面やフロアアンダーカバー８に付着することが防止される。

整流部２０は、図５に示すように、マッドガード１２の後側下端において、水切り部１８の車幅方向内側に隣接して設けられている。この整流部２０は、図７に示すように、側面視で車体前下方に向かって凸の円弧状に形成され、垂直方向に延びるマッドガード１２後部と水平方向に延びるフロアアンダーカバー８の前端とをなだらかに連結している。図７に示すように、整流部２０の車幅方向中央部における円弧形状の曲率半径Ｒ２は、水切り部１８（図７において二点鎖線により示す）の円弧形状の曲率半径Ｒ１よりも大きい。

さらに、整流部２０は、側面視における円弧形状の曲率半径が車幅方向内側ほど小さくなるように形成されている。即ち図８に示すように、整流部２０の車幅方向内側端２０ｂにおける円弧形状の曲率半径Ｒ３は、整流部２０の車幅方向中央部２０ａ（図７において二点鎖線により示す）における円弧形状の曲率半径Ｒ２よりも小さく、水切り部１８（図７において点線により示す）の円弧形状の曲率半径Ｒ１よりも大きい。

接続部２２は、図５に示すように、側面視で曲率半径がＲ１の円弧状に形成された水切り部１８の車幅方向内側端と、側面視で曲率半径がＲ２の円弧状に形成された整流部２０の車幅方向外側端とを、連続的に接続する。即ち、接続部２２は、側面視における曲率半径が車幅方向内側に向かってＲ１からＲ２まで連続的に大きくなる円弧状に形成されている。

次に、図９により、本発明の実施形態による車体下部構造１の作用を説明する。図９は、車両の床下における総圧の分布を示すコンター図であり、（ａ）は従来の車体下部構造１の場合を示す図、（ｂ）は本発明の実施形態による車体下部構造１の場合を示す図である。この図９では、灰色の濃淡が濃いほど総圧が低いことを表している。

上述したように、マッドガード１２の後側下端は、水切り部１８から接続部２２を経由して整流部２０に向かって側面視における円弧形状の曲率半径が大きくなり、且つ、整流部２０の車幅方向外側端から車幅方向中央部に向かって側面視における円弧形状の曲率半径が大きくなるように形成されている。これにより、マッドガード１２の後部は、水切り部１８の車幅方向内側端及び整流部２０の車幅方向内側端２０ｂから整流部２０の車幅方向中央部２０ａに向かって、車体後方へ窪んだ溝状に形成されている。
従って、前輪２の前方からタイヤハウス１０内に流入しマッドガード１２の下面に沿って流れる空気流は、水切り部１８の車幅方向内側端と整流部２０の車幅方向内側端２０ｂとの間に形成された溝内にガイドされ、整流部２０に沿ってフロアアンダーカバー８の下面へ流出する。整流部２０は、上述したように、垂直方向に延びるマッドガード１２後部と水平方向に延びるフロアアンダーカバー８の前端とをなだらかに連結しているので、この整流部２０に沿って流れる空気流は、整流部２０の表面から剥離することなくフロアアンダーカバー８の下面へ流出し、その結果、フロアアンダーカバー８下面における渦の発生が抑制される。

本願発明者らは、上記のように構成した本発明の実施形態による車体下部構造１を適用した車両について、空気流の方向に対するＹａｗ角を１０°とした場合における車体床下の総圧分布を計測した。その結果、従来の車体下部構造では、図９（ａ）に示すように、風上側の前輪（図９では右前輪）の後方から車体床下を横断して風下側の車体後端（図９では左後端）に至る総圧の低い領域（図９（ａ）において長円で囲んだ領域）が存在しているのに対し、本発明の実施形態による車体下部構造１では、図９（ｂ）に示すように、風上側の前輪２の後方から風下側の車体後端に至る総圧の低い領域が解消されていることが確認された（図９（ｂ）において長円で囲んだ領域）。これは、本発明の実施形態による車体下部構造１により、タイヤハウス１０の後側下端から車体床下へ高速で吹き出した空気流の車体床下からの剥離が防止され、フロアアンダーカバー８下面における渦の発生が抑制されていることを表している。

次に、上述した本発明の実施形態による車体下部構造１の効果を説明する。

まず、マッドガード１２の後側下端の車幅方向内側部分とフロアアンダーカバー８の下面と連結する整流部２０は、側面視でマッドガード１２の後側下端の車幅方向外側部分とフロアアンダーカバー８と連結する水切り部１８よりも大きい曲率半径を持つ円弧状に形成され、水切り部１８の車幅方向内側端と整流部２０の車幅方向外側端とを接続する接続部２２は、側面視における曲率半径が車幅方向内側ほど大きくなる円弧状に形成されているので、タイヤにより跳ね上げられた水や泥を遮蔽する水切り部１８の機能を維持しつつ、タイヤハウス１０内に流入しマッドガード１２の下面に沿って流れる空気流を相対的に曲率半径の大きい整流部２０に沿ってフロアアンダーカバー８の下面へ流出させることができ、これにより、タイヤハウス１０の後側下端からフロアアンダーカバー８の下面へ高速で吹き出す空気流の剥離による渦の発生を防止することができる。従って、車体に対して様々な方向から空気が流れる走行状況において空力特性を向上させることができる。

特に、整流部２０は、側面視における曲率半径が車幅方向内側ほど小さくなるように形成されているので、マッドガード１２の後部を、水切り部１８の車幅方向内側端及び整流部２０の車幅方向内側端２０ｂから整流部２０の車幅方向中央部２０ａに向かって、車体後方へ窪んだ溝状に形成することができ、これにより、タイヤハウス１０内に流入しマッドガード１２の下面に沿って流れる空気流を、水切り部１８の車幅方向内側端と整流部２０の車幅方向内側端２０ｂとの間に形成された溝内にガイドし、整流部２０に沿ってフロアアンダーカバー８の下面から剥離しないように流出させることができる。従って、車体に対して様々な方向から空気が流れる走行状況において空力特性を一層確実に向上させることができる。

また、マッドガード１２は、前輪２のマッドガード１２であるので、車体に対して様々な方向から空気が流れる走行状況において、風上側の前輪２のタイヤハウス１０の後側下端から車体床下へ高速で吹き出した空気流が車体床下から剥離することにより渦が発生し、その渦が車体床下を移動して渦が車体背面へ巻き上がることによりＣｄ値を悪化させることを防止することができ、これにより、車体に対して様々な方向から空気が流れる走行状況において空力特性を一層確実に向上させることができる。

１ 車体下部構造
２ 前輪
４ フロントバンパー
６ フロントフェンダー
８ フロアアンダーカバー
１０ タイヤハウス
１２ マッドガード
１４ タイヤデフレクター
１６ ホイールアーチ
１８ 水切り部
２０ 整流部
２２ 接続部

Claims (3)

1. 車輪の後方において車体下面を覆うフロアアンダーカバーと、車輪の外周に沿って延びタイヤハウスを形成するマッドガードとを有する車体下部構造であって、
   上記マッドガードは、このマッドガードの後側下端の車幅方向外側部分と上記フロアアンダーカバーと連結する水切り部と、このマッドガードの後側下端の車幅方向内側部分と上記フロアアンダーカバーの下面と連結する整流部と、上記水切り部の車幅方向内側端と上記整流部の車幅方向外側端とを接続する接続部とを備え、
   上記水切り部は、側面視で円弧状に形成され、
   上記整流部は、側面視で上記水切り部よりも大きい曲率半径を持つ円弧状に形成され、
   上記接続部は、側面視における曲率半径が車幅方向内側ほど大きくなる円弧状に形成されていることを特徴とする車体下部構造。
2. 上記整流部は、側面視における曲率半径が車幅方向内側ほど小さくなるように形成されている請求項１に記載の車体下部構造。
3. 上記マッドガードは、前輪のマッドガードである請求項１又は２に記載の車体下部構造。