JP6243468B2 - 車両の整流装置 - Google Patents

Description

本開示は、車両が前方から受ける空気圧によって生じる走行抵抗を低減するための車両の整流装置に関する。

車両は走行時に前方から走行風を受ける。このような走行風は車両に対して走行抵抗として作用し、燃費性能や走行安定性に影響を与える。特に、タイヤサイズが大きく、フロントバンパと走行路面との間隔が比較的大きなトラックのような商用車両では、走行時に前輪が前方から受ける空気圧（空気流）によって走行抵抗が増加することが知られている。

このような走行抵抗を低減するために、例えばバンパスカート等の整流部材を設置することにより、車両下回りへの空気流入を抑制することが有効である。しかしながら、固定的な整流部材の設置は、アプローチアングルが減少することによって車体が走行路面と干渉するおそれをもたらす。これを解決するために、例えば特許文献１には、車両の走行状態に応じて車体側に格納可能な整流部材を採用することにより、車体が走行路面と干渉することを回避しつつ、走行抵抗の低減を可能にする技術が開示されている。

特開平８−２１６９３７号公報

しかしながら、上記特許文献１では整流部材を可動式とするために、アクチュエータ等の駆動機構が必要となってしまう。そのため、製造コストの増加、及び、車両重量の増加が避けられない。

本発明の少なくとも１実施形態は上記事情に鑑みなされたものであり、車体と走行路面との干渉を回避しつつ、簡易な構造で走行抵抗を低減可能な車両の整流装置を提供することを目的とする。

（１）本発明の少なくとも１実施形態に係る車両の整流装置は上記課題を解決するために、バンパと、前記バンパの上方に設けられるキャブと、を備える車両の整流装置であって、前記バンパ及び／又は前記キャブに設けられ、前記車両の前方に向けて開口する第１開口部と、前記第１開口部に連結経路を介して連結され、前記第１開口部に導入される走行風が、前記キャブの下方領域のうち前記第１開口部より後方、且つ、前記車両の前輪より前方として規定される前輪前方領域を通過するように、前記前輪より車幅方向内側から車幅方向外側に向けて開口する第２開口部と、を備える。

上記（１）の構成によれば、走行時に車両が前方から受ける走行風の一部が、第１開口部によって取り込まれる。第１開口部に取り込まれた走行風は、連結経路を通って第２開口部に導かれる。第２開口部は、前輪より車幅方向内側において、車幅方向外側に向けて開口しており、第２開口部から吹き出された走行風は、キャブの下方領域のうち第１開口部より後方、且つ、車両の前輪より前方として規定される前輪前方領域を通過するように流れる。これにより、第２開口部から吹き出された走行風によって、前輪前方領域を少なくとも部分的に覆うようにエアカーテンが形成され、前輪が車両前方から受ける走行風が、前輪に到達する前に車両外側に導かれる。その結果、前輪が前方から受ける走行風は遮断され、走行抵抗の軽減が達成される。このような整流装置は、車体下面と走行路面との間隔を狭めることがないため、車体が走行路面に干渉するおそれを増加させることがない。また、アクチュエータのような駆動機構を有する必要もないため、簡易な構造で走行抵抗の低減が可能である。

（２）幾つかの実施形態では上記（１）の構成において、前記第２開口部は、前記第２開口部から吹き出される走行風が、前記前輪に干渉しないように前記前輪前方領域を通過するように開口する。

上記（２）の構成によれば、第２開口部からの走行風が前輪と干渉することなく前輪前方領域を通過することにより、安定的な気流によってエアカーテンを形成できる。

（３）幾つかの実施形態では上記（１）又は（２）の構成において、前記連結経路は、前記バンパ及び／又は前記キャブに接続され、内部を前記走行風が通過可能に構成された中空部材である。

上記（３）の構成によれば、第１開口部と第２開口部との間を連結する連結経路は、例えばダクトのような中空部材により形成される。そのため、第１開口部から取り込まれた走行風は中空部材の内部に沿って第２開口部に導かれる。このような中空部材は、上記作用を得るための導風経路を構築するために、第２開口部が適切な位置になるように車体内部を取り回しやすく、上記構成を効率的なレイアウトで実現できる。

（４）幾つかの実施形態では上記（３）の構成において、前記連結経路は、前記第１開口部から前記第２開口部に近づくに従って断面積が小さくなるように形成されている。

上記（４）の構成によれば、連結経路を通過する走行風は次第に断面積が減少する中空部材を通過するに従い、いわゆるベンチュリ効果によって流速が高められる。このように第１開口部から取り込まれた走行風は流速が高められた状態で第２開口部から吹き出されることにより、より安定的にエアカーテンの形成を行うことができる。

（５）幾つかの実施形態では上記（１）又は（２）の構成において、前記連結経路は、前記バンパ及び／又は前記キャブと一体的に形成されている。

上記（５）の構成によれば、連結経路をバンパ及び／又はキャブと一体的に形成することで、より少ない構成部材で整流装置を実現できる。

（６）幾つかの実施形態では上記（５）の構成において、前記第２開口部は、前記第１開口部より小さな開口径を有する。

上記（６）の構成によれば、連結経路の出口側である第２開口部の開口径が、入口側である第１開口部より小さくなっていることにより、当該連結経路を通過する走行風は、いわゆるベンチュリ効果によって流速が高められる。このように第１開口部から取り込まれた走行風は流速が高められた状態で第２開口部から吹き出されることにより、より安定的にエアカーテンの形成を行うことができる。

（７）幾つかの実施形態では上記（１）から（６）のいずれか１構成において、前記第２開口部は、前記車両の前方から見て、前記バンパ及び／又は前記キャブによって覆われている。

上記（７）の構成によれば、車両前方からの走行風に第２開口部が曝されないことにより、第２開口部自体が走行抵抗の要因とならないため、より効果的に走行抵抗を軽減できる。

本発明の少なくとも１実施形態によれば、車体と走行路面との干渉を回避しつつ、簡易な構造で走行抵抗を低減可能な車両の整流装置を提供できる。

本発明の少なくとも１実施形態に係る整流装置を備える車両１の基本構成を示す斜視図である。 第１実施形態に係る整流装置によって形成される走行風の流路を車両の外観とともに斜視的に示す模式図である。 図２の連結経路を通る水平断面図である。 第２実施形態に係る整流装置による走行風の流路を車両の外観とともに斜視的に示す模式図である。 図４の連結経路を通る水平断面図である。 図２の１変形例である。 図２の他の変形例である。

以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
また例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。

図１は本発明の少なくとも１実施形態に係る整流装置を備える車両１の基本構成を示す斜視図である。
車両１は、内燃機関等の動力源を含むパワートレインが搭載されたシャシ（不図示）上に、キャブ２等が配置されてなるトラック車両である。キャブ２は、キャブサスペンション（不図示）を介してシャシ上に搭載されており、その車幅方向両側には、乗員が乗降する際に開閉可能なサイドドア４を備えている。またキャブ２の前面下方には、車幅方向に沿った長手形状を有するバンパ部材１２がシャシ側に配設されている。

バンパ部材１２は緩衝機能を備えた外装部材であり、例えば鉄やアルミニウム等の金属系材料やポリプロピレン等の樹脂系材料のほか、ＦＲＰ、カーボンファイバなど多様な素材が用いられる。尚、バンパ部材１２は、メッキや塗装等によって表面が加工されていてもよい。

走行時に車両１が前方から受ける走行風は、車両１に対して走行抵抗として作用する。本実施形態のようなトラック車両では、図１に示されるように、車体下面と走行路面との間隔が比較的大きく、タイヤサイズも大きいため、前方から受ける走行風の一部が車体の下回りに入り込むように導かれる。このような走行風の一部は、前輪８に到達することで、車両１の走行抵抗の増加に寄与する。このように前輪８に到達し得る走行風は、本実施形態では以下に説明する整流装置によって整流されることにより、走行抵抗の軽減を達成することができる。

続いて図２及び図３を参照しながら、第１実施形態に係る整流装置の構造について詳しく説明する。図２は第１実施形態に係る整流装置によって形成される走行風の流路Ｒ１を車両１の外観とともに斜視的に示す模式図であり、図３は図２の連結経路１６を通る水平断面図である。

図２に示されるように、車両１のバンパ部材１２には、前方に向けて開口する第１開口部１４が設けられている。第１開口部１４はバンパ部材１２を構成する板状部材を貫通するように開口しており、走行時に前方から受ける走行風が取り込まれるように構成されている。この例では、バンパ部材１２の前面に２つの第１開口部１４が左右対称に設けられている。以下の説明では、２つの第１開口部１４のうち一方について詳しく述べるが、特段の記載がない限りにおいて、両者は同等の構成を有するものとして取り扱う。

バンパ部材１２には、第１開口部１４に対して内側から接続されるように連結経路１６が設けられている。本実施形態では特に、連結経路１６は、内側を第１開口部１４から取り込まれた走行風が通過可能に構成された中空部材として構成されている（例えば、連結経路１６は少なくとも部分的に閉断面を有するダクトである）。このような中空部材は、整流作用を得るための導風経路を構築するために、第２開口部１８が適切な位置になるように車体内部を取り回しやすく、本整流装置を効率的なレイアウトで実現できる。

ここで連結経路１６は、第１開口部１４側において最も大きな断面積を有し、連結経路１６の奥側にいくに従って次第に狭くなるように形成されている。このように第１開口部１４を広く確保することで、車両１の前面から受ける走行風を効率的に取り込むことができる。また、連結経路１６の断面積が次第に狭くなることにより第１開口部１４から取り込まれた走行風の流速を、いわゆるベンチュリ効果によって高められるようになっている。これにより、後述するように第２開口部１８から吹き出される走行風によって、安定的にエアカーテンが形成される。

尚、第１開口部１４のサイズは、大きいほど多くの走行風を取り込むことができるが、その一方で走行抵抗の増加にも寄与してしまうため、これらのバランスを考慮して決定されるとよい。

走行時に第１開口部１４から取り込まれた走行風は、連結経路１６を介して、車体下面１０に設けられた第２開口部１８に導かれる（すなわち連結経路１６は第１開口部１４及び第２開口部１８を連通するように形成されている）。

尚、図３では説明をわかりやすくするために、車体下面１０を平面として示しているが、実際の車両１では、車種によって様々な形状を有するため、車体下面１０は平面形状に限られないことは言うまでもない。言い換えれば、例えば第２開口部１８から吹き出される走行風が、後述する整流作用が得られるように形成されている限りにおいて、周辺構造は限定されない。

第２開口部１８は車体下面１０に開口しており、連結経路１６で導かれた走行風を、キャブ２の下方領域（すなわち車両１と走行路面との間の空間）に吹き出すように構成されている。特に第２開口部１８は、当該第２開口部１８から吹き出される走行風が、流路Ｒ１で示されるように、前輪前方領域２０を車幅方向内側から外側に向けて通過するように開口している。ここで前輪前方領域２０は、キャブ２の下方領域のうち第１開口部１４より後方、且つ、車両１の前輪８より前方として規定される領域である（図３に示されるように、第１開口部１４と前輪８との間に示されるハッチングで示される領域を参照）。

第２開口部１８から吹き出された走行風が流路Ｒ１を形成することにより、走行時に前輪８に対して前方から受ける走行風６は、第２開口部１８から吹き出す走行風によって遮断される。つまり、第２開口部１８から吹き出す走行風によって形成されるエアカーテンにより、前輪８が前方から受ける走行風６がブロックされる。
尚、第２開口部１８からの走行風は、前輪８に干渉することなく吹き出されるように設計されることにより、安定的な気流でエアカーテンが形成されるようになっている。

また第２開口部１８からの走行風は、走行路面に対して強く吹き付けられると、走行路面から跳ね返るように車体側に向かう気流が生じる場合がある。このような気流もまた走行抵抗の増加要因になりうる。そのため、走行路面から受ける気流が前輪８に受けないように、第２開口部１８の開口方向や、第２開口部１８から吹き出される走行風の強さが設計されていてもよい。例えば、流路Ｒ１が走行路面に接触する位置が、前輪８より車幅方向外側になるように設計されることで、仮に走行路面から車体側に向かう気流が生じたとしても、走行抵抗の増加に寄与しないようになっているとよい。

尚、図３の流路Ｒ１は、所定速度で走行する車両１において、第２開口部１８から吹き出される走行風の流路を模式的に示すものである。ここで所定速度は任意でもよいが、好ましくは車両１で頻度が高いと想定される速度領域を基準に設定されるとよい。例えば、高速道路で定速走行する機会が多い大型トラックでは、想定される巡航速度に対応するように設定されるとよい。

また第２開口部１８は、車両１の前方から見て、前方に配置されているバンパ１２によって覆われるように設けられている。これにより、車両前方からの走行風６に第２開口部１８が曝されることがなく、第２開口部１８自体が走行抵抗の増加に寄与しないようになっている。

尚、上記実施例では第１開口部１４がバンパ部材１２に設けられている場合について説明したが、第１開口部１４はキャブ２に設けられていてもよい。典型的なトラック車両では、キャブ２はシャシ上にキャブサスペンションを介して設けられるため、キャブ２とシャシ側との相対的位置関係は走行時に変動する。そのため、第１開口部１４をキャブ２側に設ける場合には、連結経路１６をフレキシブルに構成することで、走行時に生じるキャブ２とシャシ側との間の変位を吸収するようにするとよい。

以上説明したように本実施形態によれば、走行時に車両１が前方から受ける走行風の一部が、第１開口部１４によって取り込まれる。第１開口部１４に取り込まれた走行風は、連結経路１６を通って第２開口部１８に導かれる。第２開口部１８は、前輪８より車幅方向内側において、車幅方向外側に向けて開口しており、第２開口部１８から吹き出された走行風は、キャブ２の下方領域のうち第１開口部１４より後方、且つ、車両１の前輪８より前方として規定される前輪前方領域２０を通過するように流れる。これにより、第２開口部１８から吹き出された走行風によって、前輪前方領域２０を少なくとも部分的に覆うようにエアカーテンが形成され、前輪８が車両前方から受ける走行風が、前輪８に到達する前に車両外側に導かれる。その結果、前輪８が前方から受ける走行風は遮断され、走行抵抗の軽減が達成される。このような整流装置は、車体下面と走行路面との間隔を狭めることがないため、車体が走行路面に干渉するおそれを増加させることがない。また、アクチュエータのような駆動機構を有する必要もないため、簡易な構造で走行抵抗の低減が可能である。

（第２実施形態）
続いて図４及び図５を参照しながら、第２実施形態に係る整流装置について説明する。図４は第２実施形態に係る整流装置による走行風の流路Ｒ２を車両１の外観とともに斜視的に示す模式図であり、図５は図４の連結経路１６を通る水平断面図である。
尚、以下の説明では前述の実施形態に対応する構成には共通の符号を付すこととし、重複する説明は適宜省略することとする。

本実施形態では、バンパ部材１２は外側部材１２ａと内側部材１２ｂとを含む中空形状を有する。本実施例では特に、バンパ部材１２は樹脂材料からなり、外側部材１２ａ及び内側部材１２ｂが一体形成されている。バンパ部材１２のうち外側部材１２ａには、車両前方に向けて開口するように第１開口部１４が設けられている。第１開口部１４は、バンパ部材の下方に左右対称に一対設けられており、走行路面近辺の走行風を取り込めるようになっている。

一方、バンパ部材１２のうち内側部材１２ｂには、第２開口部１８が設けられている。内側部材１２ｂは車体下面１０の一部を構成しており、上記第１実施形態と同様に、連結経路１６で導かれた走行風を、キャブ２の下方領域（すなわち車両１と走行路面との間の空間）に吹き出すように構成されている。本実施形態では特に、連結経路１６は第１開口部１４及び第２開口部１８間に位置するバンパ部材の中空空間として構成されている。これにより、第１開口部１４から取り入れられた走行風は、連結経路１６であるバンパ部材１２の中空空間を介して第２開口部１８から吹き出されるようになっている。

第２開口部１８から吹き出される走行風は、流路Ｒ２で示されるように、前輪前方領域２０を車幅方向内側から外側に向けて通過することによりエアカーテンを形成し、走行時に前輪８に対して前方から受ける走行風６を遮断する。このように第２開口部１８から吹き出す走行風によって形成されるエアカーテンにより、前輪８が前方から受ける走行風６がブロックされる。この場合、第２開口部１８からの走行風は、前輪８に干渉することなく吹き出されるように設計されることにより、安定的な気流でエアカーテンを形成できる。

本実施形態では、上述のように第１開口部１４、第２開口部１８及び連結経路１６は、バンパ部材１２として一体的に構成されているため、少ない構成部材で整流装置を実現できる。特に本実施形態では、第２開口部１８は、第１開口部１４より小さな開口径を有する。このように連結経路１６の出口側である第２開口部１８の開口径が、入口側である第１開口部１４より小さくなっていることにより、当該連結経路１６を通過する走行風は、いわゆるベンチュリ効果によって流速が高められる。このように第１開口部１４から取り込まれた走行風は流速が高められた状態で第２開口部１８から吹き出されることにより、より安定的にエアカーテンの形成を行うことができる。

以上説明したように、本発明の少なくとも１実施形態によれば、車体と走行路面との干渉を回避しつつ、簡易な構造で走行抵抗を低減可能な車両の整流装置を実現できる。

尚、上述の各実施形態では、第１開口部１４がバンパ部材１２に開口している場合について例示しているが、図６に示されるように、第１開口部１４はキャブ２に設けられていてもよい。この場合、キャブ２の前面に設けられた第１開口部１４から取り込まれた走行風が、キャブ２及びバンパ部材１２間を連結する連結経路１６を通って第２開口部１８から吹き出されることとなる。

また図７に示されるように、キャブ２及びバンパ部材１２の双方にそれぞれ設けられていてもよい。図７では、第１開口部１４がキャブ２に設けられた第１開口部１４ａと、バンパ部材１２に設けられた第２開口部１４ｂとを備え、第１開口部１４ａに連結された第１連結経路１６ａと、第２開口部１４ｂに連結された第２連結経路１６ｂとが、車体内側にある合流部１７にて合流し、その下流側が第２開口部１８に連結されるように構成されている。この場合、第１開口部１４ａ及び１４ｂの双方から取り込まれた走行風が、それぞれ第１連結経路１６ａ及び第２連結経路１６ｂを通って合流した後、第２開口部１８から吹き出されることとなる。これら変形例は、第２実施形態においても同様に考えられる。

１ 車両
２ キャブ
４ サイドドア
６ 走行風
８ 前輪
１０ 車体下面
１２ バンパ部材
１２ａ 外側部材
１２ｂ 内側部材
１４ 第１開口部
１６ 連結経路
１８ 第２開口部
２０ 前輪前方領域

Claims (7)

1. バンパと、前記バンパの上方に設けられるキャブと、を備える車両の整流装置であって、
   前記バンパ及び／又は前記キャブに設けられ、前記車両の前方に向けて開口する第１開口部と、
   前記第１開口部に連結経路を介して連結され、前記第１開口部に導入される走行風が、前記キャブの下方領域のうち前記第１開口部より後方、且つ、前記車両の前輪より前方として規定される前輪前方領域を通過するように、前記前輪より車幅方向内側から車幅方向外側に向けて開口する第２開口部と、
   を備える車両の整流装置。
2. 前記第２開口部は、前記第２開口部から吹き出される走行風が、前記前輪に干渉しないように前記前輪前方領域を通過するように開口することを特徴とする請求項１に記載の車両の整流装置。
3. 前記連結経路は、前記バンパ及び／又は前記キャブに接続され、内部を前記走行風が通過可能に構成された中空部材であることを特徴とする請求項１又は２に記載の車両の整流装置。
4. 前記連結経路は、前記第１開口部から前記第２開口部に近づくに従って断面積が小さくなるように形成されていることを特徴とする請求項３に記載の車両の整流装置。
5. 前記連結経路は、前記バンパ及び／又は前記キャブと一体的に形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の車両の整流装置。
6. 前記第２開口部は、前記第１開口部より小さな開口径を有することを特徴とする請求項５に記載の車両の整流装置。
7. 前記第２開口部は、前記車両の前方から見て、前記バンパ及び／又は前記キャブによって覆われていることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の車両の整流装置。

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