JP6217675B2 - 車両 - Google Patents

Description

この発明は、車両に関するものである。

特許文献１には、車両の上面から車両の背面に連通した通気孔を形成し、その通気孔の内部に、コロナ放電により空気をマイナスイオン化させる装置が設けられた車両が記載されている。この空気をマイナスイオン化させる装置は、一つの針電極と平板電極との間でコロナ放電を生じさせる第１回路と、他の針電極と平板電極との間でコロナ放電を生じさせる第２回路とを有している。そして、第１回路でコロナ放電を生じさせた場合には、車両の背面から空気を吸引して、装置の内部でその空気をマイナスイオン化させた後に、車両の上面から空気を吹き出して車体の表面に沿った空気流を車体の表面から剥離させるように構成されている。また、第２回路でコロナ放電を生じさせた場合には、車両の上面から空気を吸引して、装置の内部でその空気をマイナスイオン化させた後に、車両の背面から空気を吹き出して車体の表面に沿った空気流が車体の表面から剥離することを抑制するように構成されている。

特許文献２には、車体の表面から空気流が剥離することを抑制するために、表面に複数の凹部が形成されたシリコンゴム製のシートを、空気流が剥離する部位の車体の表面に貼り付けた車両が記載されている。

なお、特許文献３には、空調装置から排出された空気が車室内に排出するまでの過程で、マイナスイオン化させる放電針を設けた車両が記載されている。

特開２００８−１４３４７６号公報 特開２００６−０８８８８０号公報 特開２００３−２２６１３４号公報

特許文献１に記載されたように車両の上面と背面とに連通した通気孔を形成すると、空気流が通気孔の開口部に衝突して乱流になるなどにより、車体の表面から空気流が剥離することを助長する可能性がある。また、車体に通気孔を形成するので、外観を損ねる可能性がある。

さらに、特許文献２に記載されたように車体の表面から空気流が剥離することを抑制するためにシートを車体の表面に貼り付けると、車体の外表面に凹凸が形成されることになるため、車両の外観が損なわれる。また、そのシートは、シリコンゴムにより形成されているので、走行に伴ってそのシートに静電気が帯電しやすい。そのため、空気イオンとシートに帯電した静電気とにより生じる斥力によって、車体の外表面から空気流が剥離する可能性がある。

本発明は上記の技術的課題に着目して成されたものであり、車体の外観を損ねることなく、車体の外表面から意図しない位置で空気流が剥離することを抑制することができる車両を提供することを目的とするものである。

上記の目的を達成するために、この発明は、路面に対して絶縁状態に保持されている車体が、走行することを含む外部要因による静電気で正に帯電する車両において、走行時に前記車体の周囲に流れる正に帯電した空気流が、前記帯電した前記車体の表面に沿った流れから前記表面から離れた流れに変化し始める特定部位における前記車体の内側の面に、マイナスイオンを放射して、前記特定部位の正の電荷を低下させ、または前記特定部位に負の電荷に帯電させる電荷制御装置を備えていることを特徴とするものである。

この発明では、前記電荷制御装置は、マイナスイオンを生成するイオナイザーと、前記イオナイザーに連結され、かつ一方の端部が前記特定部位に向けて開口したパイプとにより構成してもよい。

この発明では、前記特定部位は、複数の部位であり、前記パイプには、前記複数の特定部位の車室内側の面に向けて開口した複数の貫通孔を形成してもよい。

この発明では、前記特定部位は、複数の部位であり、前記パイプは、前記複数の特定部位の車室内側の面に向けて開口するように分岐して形成してもよい。

この発明によれば、空気流が車体の表面から離れた流れに変化し始める特定部位に、マイナスイオンを放射するように構成されている。したがって、マイナスイオンが放射される特定部位の正の電荷が低下し、または特定部位が負の電荷に帯電する。そのため、正に帯電した空気流と車体の表面とに斥力が生じることを抑制することができ、またはその空気流にクーロン力を作用させて車体の表面に吸引することができる。その結果、空気流が車体の表面から剥離することを抑制することができる。すなわち、設計上定められた空力特性を得ることができる。また、特定部位における車体の内側の面にマイナスイオンを放射するように構成されているので、車体の表面の形状を変更することなく、空気流の剥離を抑制することができる。その結果、見栄えが損なわれることや、表面形状を変更することに起因した空力特性が変化することなどを抑制することができる。

この発明における電荷制御装置の一例を説明するための断面図である。 その電荷制御装置におけるパイプにスリットを形成した例を説明するための断面図である。 フロント窓ガラスとルーフとにマイナスイオンを吹き付ける構成を説明するための断面図である。 そのマイナスイオンを吹き付ける電荷制御装置の上面図である。 この発明で対象とすることができる車両の一例を説明するための斜視図である。 車体モデルの表面に垂直な方向での流速分布を測定した結果を示すグラフである。

この発明で対象とすることができる車両の一例を図５に示している。図５に示す車両１は、車輪２がゴムなどの絶縁体（または、電気伝導率が小さい材料）により構成されており、車体３と路面とが絶縁状態に保持されている。この車両１が走行する際には、走行風や吸排気管内を流動する空気流などと車体３との摩擦などに伴う電気的な作用によって正（＋）の静電気が生じて、車体３に帯電する。また、エンジンやモータなどの動力源あるいは変速機もしくはサスペンションなどが駆動すると、それらの装置を構成する複数の部材が摺動し、その摺動に伴う電気的な作用によって正（＋）の静電気が生じて、車体３に帯電する。さらに、ゴムで構成された車輪２と路面との摩擦や、車輪２が回転して路面に接触していた面が、路面から離れることなどによる電気的な作用により正（＋）の静電気が生じて、車体３に帯電する。あるいは、車両１に搭載された電気機器や車両１の外部の送電線などの電気機器の電気を要因として正（＋）の静電気が帯電する場合がある。

その静電気は、電気伝導率が小さい材料に拘わらず、電気伝導率が比較的高い金属材料によって構成されたボディやパネルなどにも帯電する。これは、結合部位には、少なからず電気抵抗があるためである。

空気は、通常、正（＋）の電荷を帯びているため、車体３に正（＋）の静電気が帯電すると、空気との間で斥力（反発力）が生じる。図６は、車体モデルを正（＋）の電荷で帯電させた状態と、車体モデルを帯電させていない状態との、車体モデルの表面に垂直な方向での流速分布を測定した結果を示している。なお、図６における縦軸は、モデル表面からの距離を示し、横軸は、車体モデルに吹き付けた空気の流速Ｕ∞に対する、車体モデルからの距離毎に測定した流速Ｕの割合（Ｕ／Ｕ∞）を示している。また、車体モデルを正（＋）の電荷で帯電させた状態で測定した結果を正方形でプロットし、車体モデルを帯電させていない状態で測定した結果を菱形でプロットしている。

図６に示すように、車体モデルを正（＋）の電荷で帯電させた場合における境界層厚さ（Ｕ／Ｕ∞がほぼ「１」になる際の車体モデル表面からの距離）が、車体モデルを正（＋）の電荷で帯電させていない場合における境界層厚さよりも大きくなっている。これは、車体モデルを正（＋）の電荷で帯電させた場合には、車体モデルを正（＋）の電荷で帯電させていない場合に比べて剥離が大きくなることを意味する。上述したように空気流は、通常、正（＋）の電荷を帯びているので、車体モデルに帯電した正（＋）の電荷と空気流の正（＋）の電荷とによって斥力が生じ、その結果、車体モデルの表面からの空気流の剥離が助長されたものと考えられる。

一方、車両１の構造上、走行時に車体３の周囲に流れる空気流が、車体３の表面に沿った流れから、車体３の表面から離れた流れに変化しやすい箇所がある。具体的には、車体３を前方から見た場合に、車体３の外面が車体３の内側に屈曲する箇所で空気流の剥離が主に生じる。より具体的には、車体３の左右両側では、車幅が狭くなるように屈曲する箇所であり、またボンネットやルーフでは高さが低くなるように屈曲する箇所であり、さらにアンダーカバーなどの車体下面に露出している部分では、車高が車両後方に向けて次第に低くなっている箇所から水平に変化するように屈曲する箇所、あるいは車両後方に向けて水平であった箇所から車高が次第に高くなるように屈曲する箇所などである。さらに、車体３の外部に部分的に突出している箇所や段差のある箇所などで空気流の剥離が生じやすい。したがって、車体３の表面から空気流が剥離する場合には、上述したように箇所で、空気流が車体３の表面から離れた流れに変化し始める。つまり、これらの空気流の剥離が生じやすい箇所が、この発明の実施例における「特定部位」に相当する。なお、以下の説明では、上記のような空気流が剥離しやすい箇所を「特定部位」と記す。

車体３の表面を流れる空気流は、車体３との相対速度差に応じたコアンダ効果により、車体３の表面に沿った流れとなり、上述したような特定部位においても、コアンダ効果により、空気流が車体３の表面に沿って流れようとする。しかしながら、車体３に正（＋）の静電気が帯電していると、そのような空気流の流線の変化を阻害するように斥力が作用する。すなわち、特定部位に正（＋）の静電気が帯電すると、空気流の剥離が助長される。そのため、この発明の実施例における車両は、特定部位の正（＋）の電荷を低下させ、または特定部位を負（−）の電荷に帯電させるように構成されている。具体的には、特定部位における車体３の内側の面に、マイナスイオンを吹き付けるように構成されている。

図１は、その構成の一例を説明するための断面図である。図１に示す車両１は、外観をなす壁部４を備えており、その壁部４は、空気流の流動方向における上流側では、水平に形成され、その下流側では、鉛直方向における下方側に向けて屈曲して形成されている。この屈曲している部分が、上記特定部位に相当する。その特定部位では、空気流が車体３の表面から剥離しやすいので、特定部位の内面に向けて、車室内側からマイナスイオンを吹き付けるように構成されている。具体的には、マイナスイオンを発生させるイオナイザー５と、そのイオナイザー５から特定部位の内面に対向した部分まで延出し、かつイオナイザー５により生成されたマイナスイオンを特定部位の内面に向けて放射する第１パイプ６とを備えている。このイオナイザー５と第１パイプ６とが、この発明の実施例における「電荷制御装置」に相当する。なお、図に示す例では、第１パイプ６の長手方向が、空気流の流動方向に沿って形成され、かつ第１パイプ６の先端部が壁部４に接近するように傾斜して形成されている。

したがって、イオナイザー５により生成されたマイナスイオンは、第１パイプ６の先端から壁部４の内面に向けて拡散しながら放射される。そのため、壁部４におけるマイナスイオンが吹き付けられる範囲では、正（＋）の電荷が低下させられ、または壁部４が負（−）の電荷に帯電する。このように正（＋）の電荷を低下させ、または負（−）の電荷に帯電させる範囲は、予め実験やシミュレーションにより、空気流の剥離が生じる部位を特定し、または車両１の空力特性に影響を来す部位を特定して定めることができる。そのため、正（＋）の電荷を低下させ、または負（−）の電荷に帯電させる領域を広げるために、図２に示すように第１パイプ６の鉛直方向における上方部分にスリット７を形成して、空気流の流線方向に沿って長い領域にマイナスイオンを吹き付けるように構成してもよい。このスリット７は、第１パイプの長手方向における全域に形成していなくてもよい。なお、図２には、スリット７を一点鎖線で示している。

上述したように空気流が車体３の表面から剥離しやすい特定部位の正（＋）の電荷を低下させ、または負（−）の電荷に帯電させることにより、正（＋）に帯電した空気流と車体３の表面とに斥力が生じることを抑制することができ、またはその空気流にクーロン力を作用させて車体３の表面に吸引することができる。そのため、空気流が車体３の表面から剥離することを抑制することができる。すなわち、設計上定められた空力特性を得ることができる。その結果、ローリング方向やヨー方向あるいはピッチング方向での空力特性が変化、もしくは悪化することを抑制することができる。また、上述したように車体３の表面の形状を変更することがないので、見栄えが損なわれることや、表面形状を変更することに起因した空力特性が変化することなどを抑制することができる。

つぎに、フロント窓ガラス８からルーフ９に亘って流動する空気流が、フロント窓ガラス８やルーフ９から剥離することを抑制する構成について説明する。図３は、その構成を説明するための断面図である。この車両１は、ルーフ９の先端部が鉛直方向における下側に屈曲して形成されており、その先端部にフロント窓ガラス８が嵌め込まれている。したがって、フロント窓ガラス８からルーフ９に亘って流動する空気流は、ルーフ９の屈曲した部分、またはその近傍で剥離しやすくなる。したがって、図に示す例では、フロント窓ガラス８の上端部と、ルーフ９の先端部とにマイナスイオンを吹き付けるように構成されている。また、ここに示す例では、車幅方向における中央部から空気流が剥離することをより一層抑制するために、車幅方向における中央部であり、かつ車両１の前後方向における中央部の近傍にマイナスイオンを吹き付けるように構成されている。さらに、車両１の前方部分で空気流が剥離すると、前輪に作用するダウンフォースが低下して操舵性などの操縦安定性が低下する可能性がある。そのため、図に示す例では、フロント窓ガラス８の上端部と、ルーフ９の先端部とには、車幅方向に所定の間隔を空けてマイナスイオンを吹き付けて、フロント窓ガラス８とルーフ９との境界部の近傍で空気流が剥離することを、より一層抑制することができるように構成されている。

具体的には、ルーフ９の内面と所定の隙間を空けてインナーパネル１０が固定されており、その隙間にイオナイザー５が設けられている。また、イオナイザー５は、車幅方向における中央部で、かつ車両の前後方向における中央部よりも前方側設けられており、そのイオナイザー５には、車両の前方に延出した第２パイプ１１と、車両の後方に延出した第３パイプ１２とが取り付けられている。第２パイプ１１は、フロント窓ガラス８の上端部と、ルーフ９の先端部とにマイナスイオンを誘導するためのものであって、先端に車幅方向に延出した第４パイプ１３が連通している。すなわち、マイナスイオンを誘導するためのパイプを分岐させている。この第４パイプ１３には、図４に示すようにフロント窓ガラス８の上端部に向けて開口した第１貫通孔１４が、車幅方向に所定の間隔を空けて三つ形成され、また、ルーフ９の先端部に向けて開口した第２貫通孔１５が、上記第１貫通孔１４と同様に、車幅方向に所定の間隔を空けて三つ形成されている。上述したイオナイザー５および各パイプ１１，１２，１３が、この発明の実施例における「電荷制御装置」に相当する。なお、これらの貫通孔１４，１５は、車幅方向における中央部を挟んで両側に、均等に形成することが好ましい。

さらに、第３パイプ１２は、車両１の前後方向における中央部まで延出して形成されており、図４に示すようにルーフ９の内面に向けて開口した第３貫通孔１６が、車両１の前後方向に所定の間隔を空けて二つ形成されている。

したがって、図３および図４に示す例では、イオナイザー５により生成されたマイナスイオンが、第２パイプ１１と第４パイプ１３とを介してフロント窓ガラス８の上端部と、ルーフ９の先端部とに吹き付けられ、第３パイプ１２を介してルーフ９の中央部近傍に吹き付けられる。そのため、フロント窓ガラス８の上端部と、ルーフ９の先端部との正（＋）の電荷を低下させ、またはそれらの箇所を負（−）の電荷に帯電させることができるので、フロント窓ガラス８からルーフ９に亘って流動する空気流に斥力が作用することを抑制し、またはその空気流に吸引力を作用させることができる。その結果、空気流が剥離することを抑制することができる。すなわち、空力特性が予め定めた空力特性から変化することを抑制することができるので、ダウンフォースの低下などを抑制することにより、操舵性などの操縦安定性が低下することを抑制することができる。

また、ルーフ９の中央部近傍の正（＋）の電荷を低下させることにより、ルーフ９上面から空気流が剥離することを抑制することができる。すなわち、空気流が車両１の後部までルーフ９に沿って流動することができる。その結果、後輪に作用するダウンフォースが低下することを抑制することができるので、後輪を駆動輪とする車両の場合には、加速性が低下することを抑制することができる。なお、上述したようにパイプによって一つのイオナイザー５から複数の特定部位にマイナスイオンを誘導するように構成することにより、イオナイザー５の搭載自由度を向上させることができる。

また、上述したようにルーフ９の車幅方向における中央部にマイナスイオンを吹き付けることにより、旋回時に空気流に対して車体３が偏向した場合であっても、ルーフ９の上面を流動する空気流に基づく車体３の内輪側と外輪側とに作用するダウンフォースが変化することを抑制することができ、設計上想定した所定の回頭性あるいは旋回性能を得ることができる。

なお、この発明における特定部位は、上述したルーフやフロント窓ガラスに限らず、エンジンフードの前端部、エンジンフードの後端部、センターピラー、ドアハンドルの握り部、アンダーカバーの屈曲部などであってもよい。その場合、複数のイオナイザーを設けてもよい。そのように複数のイオナイザーを設ける場合には、加速要求がある場合に、駆動輪（後輪）に作用するダウンフォースに影響を来す部位に、高電圧のマイナスイオンを吹き付けるように制御し、または旋回走行する場合に、操舵輪（前輪）に作用するダウンフォースに影響を来す部位に、高電圧のマイナスイオンを吹き付けるように制御するなど、走行状態に応じてイオナイザーにより生成されるマイナスイオンの電圧を制御すれば、走行性能を向上させることができる。

１…車両、 ２…車輪、 ３…車体、 ４…壁部、 ５…イオナイザー、 ６，１１，１２，１３…パイプ、 ７…スリット、 ８…フロント窓ガラス、 ９…ルーフ、 １０…インナーパネル、 １４，１５，１６…貫通孔。

Claims (4)

1. 路面に対して絶縁状態に保持されている車体が、走行することを含む外部要因による静電気で正に帯電する車両において、
   走行時に前記車体の周囲に流れる正に帯電した空気流が、前記帯電した前記車体の表面に沿った流れから前記表面から離れた流れに変化し始める特定部位における前記車体の内側の面に、マイナスイオンを放射して、前記特定部位の正の電荷を低下させ、または前記特定部位に負の電荷に帯電させる電荷制御装置を備えていることを特徴とする車両。
2. 請求項１に記載の車両において、
   前記電荷制御装置は、マイナスイオンを生成するイオナイザーと、前記イオナイザーに連結され、かつ一方の端部が前記特定部位に向けて開口したパイプとにより構成されていることを特徴とする車両。
3. 請求項２に記載の車両において、
   前記特定部位は、複数の部位であり、
   前記パイプは、前記複数の特定部位の車室内側の面に向けて開口した複数の貫通孔が形成されている
   ことを特徴とする車両。
4. 請求項２に記載の車両において、
   前記特定部位は、複数の部位であり、
   前記パイプは、前記複数の特定部位の車室内側の面に向けて開口するように分岐して形成されている
   ことを特徴とする車両。

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