JP6446013B2 - 整流装置 - Google Patents

Description

本発明は、自動車の車輪周辺の空気流を整流する整流装置に関し、特に車輪のリムの内径側を通過する気流による空気抵抗の悪化を防止したものに関する。

乗用車等の自動車においては、車両の走行時に車体周辺に流れる気流（いわゆる走行風）が形成される。
従来、このような気流を整流し、車両の所望の性能を向上させる各種の整流装置が提案されている。

車両に設けられる整流装置に関する従来技術として、例えば特許文献１には、車輪ブレーキを冷却するため、サスペンションの車輪コントロールアームに、空気流に対して迎角をなすように配置された空気案内要素を設けることが記載されている。
特許文献２には、サスペンションのラテラルアームに、前方に突出し整流効果を有するチッピング防止カバーを設け、車体下部の空気流を整流して空気抵抗を低減し、燃費及び走行性能を改善することが記載されている。

特開平９−１７５３５１号公報 特開２００４−３３８４５８号公報

車両の走行時には、車輪を収容するホイールハウスの内部においても、車体下側やエンジンルーム内等から空気が流入することによって様々な気流が発生する。
このような気流が車輪のリムの内径側から車体側面部側へ吹き出すと、車体側面部における空気の流れが乱され、空気抵抗が増大して燃費悪化等の原因となる。
上述した問題に鑑み、本発明の課題は、車輪のリムの内径側を通過する気流による空気抵抗の悪化を防止した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に係る発明は、タイヤ及びリムを有する車輪と、前記車輪を回転可能に支持するハブベアリングが設けられるハウジングと、車体下部及び前記ハウジングの下部にそれぞれ揺動可能に接続され車幅方向にほぼ沿って延在するロワアームとを備える車両に設けられる整流装置であって、前記車輪の前方側に設けられ、空気を噴出して前記車輪の前記ロワアーム側の領域に下流側が上流側に対して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流れる気流を形成する空気噴出手段を備え、前記空気噴出手段は、バンパとインナフェンダとの間の空間部内の空気をホイールハウス内に噴出するスリットを有することを特徴とする整流装置である。
これによれば、車輪が収容されるホイールハウスの内部に車両後方側かつ車幅方向内側へ向かい流れる気流を形成することによって、ホイールハウス内の空気がリムの内径側から車幅方向外側へ噴き出し、車体側面に沿って流れる気流と干渉して車体の空気抵抗を悪化させることを防止することができる。

また、一般的な車両においてバンパの後方に設けられるインナフェンダにスリットを設ける簡単な構成によって、上述した効果を確実に得ることができる。

請求項２に係る発明は、タイヤ及びリムを有する車輪と、前記車輪を回転可能に支持するハブベアリングが設けられるハウジングと、車体下部及び前記ハウジングの下部にそれぞれ揺動可能に接続され車幅方向にほぼ沿って延在するロワアームとを備える車両に設けられる整流装置であって、前記車輪の前方側に設けられ、空気を噴出して前記車輪の前記ロワアーム側の領域に下流側が上流側に対して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流れる気流を形成する空気噴出手段と、前記ロワアームに設けられ車両前方側から流入する前記気流を車幅方向内側への速度成分が増加するよう偏向させる内側偏向手段とを備えることを特徴とする整流装置である。
これによれば、空気噴出手段が形成した気流が後方側へ吹き流されることを防止し、車幅方向内側へ向かう気流を車輪の後半部近傍の領域まで維持し、上述した効果を確実に得ることができる。

請求項３に係る発明は、タイヤ及びリムを有する車輪と、前記車輪を回転可能に支持するハブベアリングが設けられるハウジングと、車体下部及び前記ハウジングの下部にそれぞれ揺動可能に接続され車幅方向にほぼ沿って延在するロワアームとを備える車両に設けられる整流装置であって、前記車輪の前方側に設けられ、空気を噴出して前記車輪の前記ロワアーム側の領域に下流側が上流側に対して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流れる気流を形成する空気噴出手段を備え、前記空気噴出手段は、前記気流の主流が前記ロワアームの上方側を通過するよう空気を噴出し、前記気流が前記ロワアームの上方側を通過後に通過する領域に前記気流を降下させる方向に偏向させる下方偏向手段が設けられることを特徴とする整流装置である。
請求項４に係る発明は、タイヤ及びリムを有する車輪と、前記車輪を回転可能に支持するハブベアリングが設けられるハウジングと、車体下部及び前記ハウジングの下部にそれぞれ揺動可能に接続され車幅方向にほぼ沿って延在するロワアームとを備える車両に設けられる整流装置であって、前記車輪の前方側に設けられ、空気を噴出して前記車輪の前記ロワアーム側の領域に下流側が上流側に対して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流れる気流を形成する空気噴出手段を備え、前記空気噴出手段は、前記気流の主流が前記ロワアームの下方側を通過するよう空気を噴出することを特徴とする整流装置である。
これらの各発明によれば、空気噴出手段が形成した気流の主流がロワアームと衝突し、ロワアームの周囲に乱流を発生させて車両の空力性能が損なわれることを防止し、上述した効果をより確実に発揮することができる。

以上説明したように、本発明によれば、車輪のリムの内径側を通過する気流による空気抵抗の悪化を防止した整流装置を提供することができる。

本発明を適用した整流装置の第１実施形態を有する自動車の車体前部の側面視図である。 図１のII−II部矢視断面図である。 図２のIII−III部矢視断面図である。 第１実施形態の整流装置における気流の上下方向の挙動を示す模式図である。 本発明を適用した整流装置の第２実施形態における気流の上下方向の挙動を示す模式図である。

＜第１実施形態＞
以下、本発明を適用した整流装置の第１実施形態について説明する。
第１実施形態の整流装置は、例えば乗用車等の自動車に設けられ、前輪を収容するホイールハウス部に設けられるものである。
図１は、第１実施形態の整流装置を有する自動車の車体前部の側面視図である。
図２は、図１のII−II部矢視断面図である。
図３は、図２のIII−III部矢視断面図である。

車両１は、キャビンの前方にエンジンルームを有する３ボックス又は２ボックス車形の乗用車である。
車両１は、キャビン１０、フード２１、フェンダ２２、バンパフェイス２３、ホイールアーチ２４、ホイールハウス２５、インナフェンダ２６、フロントサイドフレーム３１、クロスメンバ３２、ストラットハウス３３、ハウジング４１、ブレーキ４２、タイロッド４３、サスペンション５０、スリット６０、整流板７０、ルーバ８０等を有して構成されている。
スリット６０、整流板７０、ルーバ８０は、協働して第１実施形態の整流装置を構成する。

キャビン（車室）１０は、乗員等が収容される部分である。
キャビン１０は、フロントガラス１１、Ａピラー１２、ルーフ１３、フロントサイドドア１４、フロア１５、トーボード１６等を有する。
フロントガラス１１は、キャビン１０の前部における上半部に設けられている。
Ａピラー１２は、フロントガラス１１の側端部に沿って配置された柱状の部材である。
ルーフ１３は、車室１０の天井部分を構成し、フロントガラス１１の上端部から後方側へ延びている。
フロントサイドドア１４は、キャビン１０の側面部における前半部に設けられ、前席乗員の乗降に用いられるものである。
フロア１５は、キャビン１０の底面部を構成し、実質的に水平方向に沿って延在する平板状に形成されている。
トーボード１６（図２参照）は、フロア１５の前端部から上方へ立ち上げられた壁状の部分である。
トーボード１６は、キャビン１０の前部における下半部に設けられている。
トーボード１６は、キャビン１０とエンジンルームとを区画する隔壁として機能する。

フード２１は、フロントガラス１１の下端部近傍から前方へ延びて形成された外装部材である。
フード２１は、車体前部に設けられるエンジンルームの上部開口を開閉する蓋体として機能する。
フェンダ２２は、車体前部（前輪周辺）における側面部を構成する外装部材である。
フェンダ２２の上端部は、フード２１の側端部と隣接して配置されている。
フェンダ２２の後端部は、フロントサイドドア１４の前端部と隣接して配置されている。
バンパフェイス２３は、車体前端部における下部に設けられる外装部材である。
バンパフェイス２３の側端部は、車両側面側に回り込み、フェンダ２２の前端部の下側に配置されている。
バンパフェイス２３の前面部には、ラジエータコアやエアコンディショナのコンデンサの冷却等を目的として走行風を取り入れる開口が形成されている。

ホイールアーチ２４は、車輪Ｗの周囲に配置されたフェンダ２２及びバンパフェイス２３の縁部である。
車輪Ｗは、車両１の前輪であって、例えばアルミニウム系合金等の金属によって形成されるリムＲの外径側に、タイヤＴを装着して構成されている。
ホイールアーチ２４は、車両側面視において、車輪Ｗと実質的に同心の略円弧状に形成されている。
ホイールハウス２５は、車輪Ｗを収容する空間部であって、ホイールアーチ２４の車幅方向内側の領域に形成されている。
インナフェンダ２６は、ホイールハウス２５の内部において、車輪Ｗの周方向に沿って配置された樹脂製のカバー状の部材である。

フロントサイドフレーム３１は、キャビン１０のトーボード１６から前方側へ突出して形成された梁状の車体構造部材である。
フロントサイドフレーム３１は、車幅方向に離間して左右一対が設けられ、エンジンＥを支持する図示しないエンジンマウントや、クロスメンバ３２、サスペンション５０等が取り付けられる基部となる。
車両１のエンジンＥが収容されるエンジンルームは、左右のフロントサイドフレーム３１の間に設けられる。

クロスメンバ３２は、左右のフロントサイドフレーム３１の下部の間にわたして設けられた構造部材である。
クロスメンバ３２は、ブラケット３２ａを有する。
ブラケット３２ａは、サスペンション５０のロワアーム５２の車体側端部が連結される基部である。
ブラケット３２ａは、クロスメンバ３２の左右側端部近傍において、下方に突出して形成されている。

ストラットハウス３３は、サスペンション５０のストラット５１が収容される部分である。
ストラットハウス３３は、下方に開口したボックス状に形成されている。
ストラットハウス３３は、フロントサイドフレーム３１の車幅方向外側に設けられている。

ハウジング４１は、車輪Ｗを回転可能に支持する図示しないハブベアリングを収容する部材（ナックル）である。
ハウジング４１は、車輪ＷのリムＲの内径側に配置されている。

ブレーキ４２は、車輪Ｗとともに回転するロータ４２ａ、及び、ハウジング４１に取り付けられたキャリパ４２ｂ等を有して構成されている。
ロータ４２ａは、車輪ＷのリムＲの図示しないディスク部が締結されるハブに取り付けられ、ハブから外径側へつば状に張り出した円盤状の部材である。
ロータ４２ａは、厚さ方向における中央部に空気流路が形成され、走行時に中央部に設けられた空気取り入れ口から外周縁部に設けられた空気排出口へ空気流が通過可能なベンチレーテッド（通風式）ディスクとなっている。

タイロッド４３（図２参照）は、ハウジング４１の前端部に設けられた図示しないナックルアームと、図示しないステアリングギアボックスとを連結するロッド状の部材である。
タイロッド４３は、ナックルアームを押し引きすることによって、ハウジング４１及びストラット５１を所定のキングピン軸回りに回動させ、車輪Ｗを転舵させるものである。
タイロッド４３は、サスペンション５０におけるロワアーム５２の前方側かつ上方側において、車幅方向にほぼ沿って配置されている。

サスペンション５０は、ハウジング４１を車体に対して所定のサスペンションストロークの範囲内で相対変位可能に支持する懸架装置である。
サスペンション５０は、一例として、マクファーソンストラット式のものである。
サスペンション５０は、図３に示すように、ストラット５１、ロワアーム５２等を有して構成されている。

ストラット５１は、油圧ダンパであるショックアブソーバ５１ａ、コイルスプリング５１ｂ、及び、ストラットアッパマウント５１ｃをアセンブリ化した部品であって、ハウジング４１の上端部を支持するものである。
ストラット５１は、その伸縮方向を上下方向にほぼ沿って配置され、上端部側が下端部側に対して車幅方向内側かつ後方側となるように傾斜して配置されている。

ストラット５１の上端部は、防振用の弾性体、及び、転舵時にストラット５１が車体に対して回動することを許容する軸受を有するストラットアッパマウント５１ｃを介してストラットハウス３３の上部に取り付けられている。
ショックアブソーバ５１ａの上部は、コイルスプリング５１ｂの内径側に挿入されている。
コイルスプリング５１ｂの上端部は、ストラットアッパマウント５１ｃに設けられたスプリングシートに保持されている。
コイルスプリング５１ｂの下端部は、ショックアブソーバ５１ａのシエルケースから外径側に張り出したスプリングシートに保持されている。
ストラット５１の下端部は、ハウジング４１の上端部にボルト、ナット等の機械的締結手段によって固定されている。

ロワアーム（トランスバースリンク）５２は、車体及びハウジング４１の下端部にそれぞれ揺動可能に連結されたサスペンションアームである。
ロワアーム５２は、車幅方向にほぼ沿って延在するアーム部を有する。
ロワアーム５２の車体側の端部は、前後２箇所に設けられた弾性体ブッシュを介して車体に接続されている。
ロワアーム５２は、前後の弾性体ブッシュを結んだ直線と実質的に一致する回転軸回りに、車体に対して揺動可能となっている。
前側の弾性体ブッシュは、クロスメンバ３２のブラケット３２ａに取り付けられている。
ロワアーム５２のハウジング４１側の端部は、ハウジング４１の下端部に設けられたボールジョイント（スフェリカルベアリング）を介して、ハウジング４１に対して揺動可能となっている。

スリット６０は、ホイールハウス２５の前方側において、バンパフェイス２３とインナフェンダ２６との間に形成される空間部内の空気を、ホイールハウス２５の内部に噴出する空気噴出手段である。
この空間部内には、車両１の走行時には、例えばバンパフェイス２３の前面に形成される開口等から導入される空気が貯留され、その気圧はラム圧によって大気圧よりも高圧となる。
図２に示すように、スリット６０は、車輪Ｗの前方側においてホイールハウス２５の内面を構成するインナフェンダ２６の一部に設けられている。
スリット６０の車幅方向における位置は、車輪Ｗの車幅方向内側の端部近傍に設定されている。
スリット６０は、平面視において、下流側が上流側よりも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流れる気流Ｓ１を形成するよう、車幅方向内側に偏向させて空気を噴出する。
スリット６０は、気流Ｓ１の流速を高めるため、ノズル状に形成されることが好ましく、流路方向における出口側が入口側に対して車幅方向内側となるよう、車両前後方向に対して傾斜して配置される。

図４は、第１実施形態の整流装置における気流の上下方向の挙動を示す模式図である。
図４に示すように、スリット６０は、気流Ｓ１の主流（流速が最大となる部分）がロワアーム５２の上方を通過するように、空気を上向きに偏向させて噴出する。
このような空気の偏向を行うため、スリット６０は、上下方向に複数のフィンを配列したルーバを有する。
各フィンは、それぞれ前端部に対して後端部が高くなるよう傾斜して配置されている。

整流板７０は、ロワアーム５２のアーム部（車輪Ｗ近傍の領域）から上方へ突出して形成されている。
整流板７０は、実質的に矩形の平板状に形成されている。
図２に示すように、整流板７０は、後端部が前端部よりも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いる。
整流板７０は、車両前方側から流入する気流Ｓ１を、車幅方向内側向きの速度成分が増加するように偏向させる機能を有する内側偏向手段である。

ルーバ８０は、ロワアーム５２の上方を通過した気流Ｓ１を、下向き方向に偏向させるものである。
ルーバ８０は、気流Ｓ１がロワアーム５２の上方を通過する領域の後方において、車体（例えばフロントサイドフレーム３１）から車幅方向内側に突出して設けられている。
ルーバ８０は、上下方向に複数のフィンを配列して構成されている。
各フィンは、それぞれ前端部に対して後端部が低くなるよう傾斜して配置されている。

第１実施形態においては、スリット６０から噴出された空気が形成する気流Ｓ１は、後方側、車幅方向内側、かつ上方に向けて流れ、ロワアーム５２の上方を通過する際に、整流板７０の近傍を通過する際に、整流板７０の作用により車幅方向内側への速度成分が増加するよう偏向される。
気流Ｓ１は、整流板７０の近傍を通過した後、ルーバ８０に流入して下向きに偏向され、キャビン１０のフロア１５の下方側（床下側）へ案内され、車両後方へ流れる。

以上説明した第１実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。
（１）スリット６０が、ホイールハウス２５の内部に、車両後方側かつ車幅方向内側へ向かい流れる気流Ｓ１を形成することによって、車体下部やエンジンルームからホイールハウス２５内へ流入する空気が、リムＲの内径側から車幅方向外側へ噴き出し、車体側面に沿って流れる気流と干渉して車体の空気抵抗を悪化させることを防止することができる。
（２）ロワアーム５２に整流板７０を設けたことによって、スリット６０が形成した気流が後方側へ吹き流されることを防止し、車幅方向内側へ向かう気流を車輪Ｗ側部まで維持し、上述した効果を確実に得ることができる。
（３）気流Ｓ１の主流がロワアーム５２の上方を通過するようスリット６０から上向きに空気を噴出するとともに、ロワアーム５２を通過後の気流Ｓ１をルーバ８０によって下向きに偏向させることによって、気流Ｓ１の主流がロワアーム５２に衝突して乱流をさせて車両の空力性能が損なわれることを防止し、上述した効果をより確実に発揮することができる。

＜第２実施形態＞
次に、本発明を適用した整流装置の第２実施形態について説明する。
第２実施形態において、第１実施形態と実質的に共通する箇所については同じ符号を付して説明を省略し、主に相違点について説明する。
図５は、第２実施形態の整流装置における気流の上下方向の挙動を示す模式図である。

第２実施形態の整流装置は、気流Ｓ２の主流がロワアーム５２の下側を通過するよう、スリット６０が下向きに空気を噴出することを特徴とする。
また、第２実施形態においては、整流板７０がロワアーム５２の下方へ突出して設けられているとともに、ルーバ８０は設けられていない。

第２実施形態においては、スリット６０から噴出された空気が形成する気流Ｓ２は、後方、車幅方向内側、かつ下方に向けて流れ、ロワアーム５２の下方を通過する際に、整流板７０の作用により車幅方向内側への速度成分が増加するよう偏向される。
気流Ｓ２は、整流板７０の近傍を通過した後、キャビン１０のフロア１５の下方側へ導入される。

以上説明した第２実施形態においても、上述した第１実施形態の効果と実質的に同様の効果を得ることができる。

（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）車両及び整流装置を構成する各部材の形状、構造、材質、製法、配置、数量等は、上述した各実施形態に限定されることなく適宜変更することが可能である。
例えば、空気噴出手段、内側偏向手段、下方偏向手段の構成、配置、数量等は特に限定されず、適宜変更することができる。
また、第１実施形態において、下方偏向手段であるルーバ８０は車体に固定されているが、ロワアームに固定するようにしてもよい。
（２）各実施形態において、整流装置は前輪が収容されるホイールハウスに設けられているが、後輪が収容されるホイールハウスに設けてもよい。

１ 車両 １０ キャビン
１１ フロントガラス １２ Ａピラー
１３ ルーフ １４ フロントサイドドア
１５ フロア １６ トーボード
２１ フード ２２ フェンダ
２３ バンパフェイス ２４ ホイールアーチ
２５ ホイールハウス ２６ インナフェンダ
３１ フロントサイドフレーム ３２ クロスメンバ
３２ａ ブラケット ４１ ハウジング
４２ ブレーキ ４２ａ ロータ
４２ｂ キャリパ ４３ タイロッド
５０ サスペンション ５１ ストラット
５１ａ ショックアブソーバ ５１ｂ コイルスプリング
５１ｃ ストラットアッパマウント ５２ ロワアーム
６０ スリット ７０ 整流板
８０ ルーバ
Ｅ エンジン Ｗ 車輪
Ｔ タイヤ Ｒ リム

Claims (4)

1. タイヤ及びリムを有する車輪と、
   前記車輪を回転可能に支持するハブベアリングが設けられるハウジングと、
   車体下部及び前記ハウジングの下部にそれぞれ揺動可能に接続され車幅方向にほぼ沿って延在するロワアームと
   を備える車両に設けられる整流装置であって、
   前記車輪の前方側に設けられ、空気を噴出して前記車輪の前記ロワアーム側の領域に下流側が上流側に対して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流れる気流を形成する空気噴出手段を備え、
   前記空気噴出手段は、バンパとインナフェンダとの間の空間部内の空気をホイールハウス内に噴出するスリットを有すること
   を特徴とする整流装置。
2. タイヤ及びリムを有する車輪と、
   前記車輪を回転可能に支持するハブベアリングが設けられるハウジングと、
   車体下部及び前記ハウジングの下部にそれぞれ揺動可能に接続され車幅方向にほぼ沿って延在するロワアームと
   を備える車両に設けられる整流装置であって、
   前記車輪の前方側に設けられ、空気を噴出して前記車輪の前記ロワアーム側の領域に下流側が上流側に対して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流れる気流を形成する空気噴出手段と、
   前記ロワアームに設けられ車両前方側から流入する前記気流を車幅方向内側への速度成分が増加するよう偏向させる内側偏向手段とを備えること
   を特徴とする整流装置。
3. タイヤ及びリムを有する車輪と、
   前記車輪を回転可能に支持するハブベアリングが設けられるハウジングと、
   車体下部及び前記ハウジングの下部にそれぞれ揺動可能に接続され車幅方向にほぼ沿って延在するロワアームと
   を備える車両に設けられる整流装置であって、
   前記車輪の前方側に設けられ、空気を噴出して前記車輪の前記ロワアーム側の領域に下流側が上流側に対して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流れる気流を形成する空気噴出手段を備え、
   前記空気噴出手段は、前記気流の主流が前記ロワアームの上方側を通過するよう空気を噴出し、
   前記気流が前記ロワアームの上方側を通過後に通過する領域に前記気流を降下させる方向に偏向させる下方偏向手段が設けられること
   を特徴とする整流装置。
4. タイヤ及びリムを有する車輪と、
   前記車輪を回転可能に支持するハブベアリングが設けられるハウジングと、
   車体下部及び前記ハウジングの下部にそれぞれ揺動可能に接続され車幅方向にほぼ沿って延在するロワアームと
   を備える車両に設けられる整流装置であって、
   前記車輪の前方側に設けられ、空気を噴出して前記車輪の前記ロワアーム側の領域に下流側が上流側に対して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流れる気流を形成する空気噴出手段を備え、
   前記空気噴出手段は、前記気流の主流が前記ロワアームの下方側を通過するよう空気を噴出すること
   を特徴とする整流装置。
   

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