JP6762384B2

JP6762384B2 - 車両の空気抵抗低減装置

Info

Publication number: JP6762384B2
Application number: JP2018567993A
Authority: JP
Inventors: 信介中村
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2017-02-17
Filing date: 2017-11-20
Publication date: 2020-09-30
Anticipated expiration: 2037-11-20
Also published as: CN110300696B; CN110300696A; JPWO2018150667A1; WO2018150667A1; US20200239087A1; US11059528B2

Description

本発明は、車両の空気抵抗低減装置に関する。

例えば、車両の空気抵抗を低減する装置として、車両前部に、アンダカバー（５０）と、フロントバンパ（３０）に装着したエアダム（４０）と、エアダムと前輪ホイールハウス（６）との間にデフレクタ（６０）と、を備えたものが提案されている（特許文献１参照）。このような装置では、前輪のホイールハウスより車両前方において、車両前部の下面開口をアンダカバーのカバー前部で閉塞するとともに、車両前側および車両外側をエアダムで、車両後側をデフレクタで包囲することで、車幅方向の内側が開口した底面視扇状のポケット部を構成している。これにより、車両前方からの走行風を整流しつつ、デフレクタの後方に走行風が流れ込み難くなり、この結果、デフレクタの後方に相対的に負圧の領域が発生するので、走行中の空気抵抗を低減することができる。

特開２０１５−１５０９１３号公報

しかしながら、特許文献１に記載の装置では、車両前方からの走行風がエアダムに当たることによって空気抵抗が増加し、車両前方からの走行風を車両側面に逃す力については考慮されていなかった。

本発明は、前記した従来の課題を解決するものであり、車両前方からの走行風による空気抵抗を低減することが可能な車両の空気抵抗低減装置を提供することを目的とする。

本発明は、車両前方から見て、前輪の前方に設けられる複数のストレイキと、前記複数のストレイキによって形成される通路と、を備え、前記通路は、前記車両前方に開口し、前記複数のストレイキのうち車両側面側に位置するストレイキは、車両鉛直方向下方に向けて突き出し、かつ、車両前後方向に延び、かつ、車両中央側から車両側面側に向けて曲がる前後板状部材を有し、前記複数のストレイキのうち車両中央側に位置するストレイキは、車両鉛直方向下方に向けて突き出し、かつ、車両左右方向に延びる左右板状部材を有し、前記前後板状部材の車両前後方向に延びる平面部と、前記左右板状部材の車両側面側の端部とは車両左右方向に離間していることを特徴とする。

本発明によれば、車両前方からの走行風による空気抵抗を低減することが可能な車両の空気抵抗低減装置を提供することができる。

第１実施形態の車両の空気抵抗低減装置を示す斜視図である。第１実施形態の車両の空気抵抗低減装置を車両底面側から見たときの平面図である。第１実施形態の車両の空気抵抗低減装置を示す正面図である。第１実施形態の車両の空気抵抗低減装置による車両に流れる空気の速度分布図の一例である。図４のＡ部における速度分布図である。比較例としての車両の空気抵抗低減装置を示す斜視図である。比較例としての車両の空気抵抗低減装置による車両に流れる空気の速度分布図の一例である。図７のＢ部における速度分布図である。第２実施形態の車両の空気抵抗低減装置を示す斜視図である。第２実施形態の車両の空気抵抗低減装置を車両底面側から見たときの平面図である。第３実施形態の車両の空気抵抗低減装置を示す正面図である。

次に、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態の車両の空気抵抗低減装置を示す斜視図である。なお、車両Ｖの前後、左右、上下の方向を図１に矢印で示す。また、図１は、車両Ｖの左側前部を示している。
図１に示すように、第１実施形態の車両の空気抵抗低減装置１０Ａは、車両Ｖの前方からの走行風による空気抵抗を低減するものであり、左側の前輪Ｒ（ホイールハウスＷＨ）の前方に設けられている。なお、図示省略しているが、右側の前輪にも左右対称に同様の空気抵抗低減装置が設けられている。

また、空気抵抗低減装置１０Ａは、略左右方向（車幅方向）に延びる第１ストレイキＳＴ１と、略前後方向に延びる第２ストレイキＳＴ２と、を備えて構成されている。第１ストレイキＳＴ１は、第２ストレイキＳＴ２よりも車幅方向の内側に配置されている。また、第１ストレイキＳＴ１および第２ストレイキＳＴ２は、車両ＶのアンダカバーＵＣに固定されている。アンダカバーＵＣには、フロントバンパＦＢの一部が固定されている。

第１ストレイキＳＴ１は、複数のストレイキ（第１ストレイキＳＴ１、第２ストレイキＳＴ２）のうち車両Ｖの中央側（車両中央側）に位置するストレイキであり、アンダカバーＵＣから鉛直方向（上下方向）下方に向けて突き出し、幅方向（左右方向）に延びた板状部材（突起物、壁）１ａを有している。また、第１ストレイキＳＴ１は、板状部材１ａの上端縁部から直交する方向に延びる板状の固定部１ｂを有している。この固定部１ｂは、例えば、複数のボルトによってアンダカバーＵＣに固定されている。また、板状部材１ａと固定部１ｂとで形成される内側角部（前側角部）には、リブ１ｃ，１ｃが形成され、走行風による第１ストレイキＳＴ１の後方への倒れ変形を抑制（防止）している。なお、リブ１ｃの個数は、本実施形態に限定されるものではなく、適宜変更できる。

第２ストレイキＳＴ２は、複数のストレイキ（第１ストレイキＳＴ１、第２ストレイキＳＴ２）のうち車両Ｖの側面側（車両側面側）に位置するストレイキであり、アンダカバーＵＣから鉛直方向（上下方向）下方に向けて突き出し、略前後方向に細長い板状部材２ａ（突起物、壁）を有している。また、第２ストレイキＳＴ２は、板状部材２ａの上端縁部から直交する方向に延びる板状の固定部２ｂを有している。この固定部２ｂは、例えば、ボルトによってアンダカバーＵＣに固定されている。

図２は、第１実施形態の車両の空気抵抗低減装置を車両底面側から見たときの平面図である。
図２に示すように、第１ストレイキＳＴ１の板状部材１ａは、平面視において、左側（車幅方向外側）から右側（車幅方向中心側）に向けて後方に湾曲しかつ前方に向けて若干凸形状となる湾曲面１ｄを有している。これにより、車両Ｖの前方からの走行風が板状部材１ａに当たったときに、走行風の一部を車両Ｖの車幅方向の中央側になだらかに流れ、抵抗が増大するのを低減できる。

また、第１ストレイキＳＴ１の車幅方向外側（左側）の端部は、正面視において、前輪（車輪）Ｒの内側面ｒ１と略重なる位置に設定されている（図３参照）。これにより、前輪Ｒの前方の略全体が第１ストレイキＳＴ１よりも車幅方向外側（車両Ｖの側面Ｓ１側）に位置している。これによって、流れる走行風の流量を最適化することができる。仮に、第１ストレイキＳＴ１の車幅方向外側の端部が短すぎる（内側面ｒ１の方が外側にある）とホイールハウスＷＨに流れる走行風が多くなる。逆に、第１ストレイキＳＴ１の車幅方向外側の端部が長すぎると、通路４を通る走行風の流量が少なくなる。

第２ストレイキＳＴ２の板状部材２ａは、第１ストレイキＳＴ１より車幅方向外側（車両Ｖの側面Ｓ１側）に位置し、前後方向に直線状に延びる平面部２ｃと、この平面部２ｃの車両前後方向の後端から外側（車両Ｖの側面側）に向けて曲がる曲面部２ｄと、を有している。すなわち、第２ストレイキＳＴ２は、車両前後方向に延び、かつ、車両中央側から車両側面側に向けて曲がっている。また、第２ストレイキＳＴ２は、前輪Ｒの車幅方向の略中央に位置している。また、第２ストレイキＳＴ２は、第１ストレイキＳＴ１より前方に位置している。なお、第２ストレイキＳＴ２の端部２ｄ１と第１ストレイキＳＴ１の端部１ａ１とが前後方向において略一致している。

これにより、第１ストレイキＳＴ１と第２ストレイキＳＴ２との間には、車両Ｖの前方からの走行風（空気）の通り道となる通路（風路）４が形成されている。この通路４は、車両前方（車両Ｖの前方）に向けて開口している（図１および図２参照）。また、第１ストレイキＳＴ１が前輪Ｒの内側面ｒ１より車幅方向の中心側に位置し、第２ストレイキＳＴ２が前輪Ｒの車幅方向の略中央に位置することで、通路４が広く確保されている。

これにより、車両Ｖの前方からの走行風（空気）は、図２において実線の太い矢印Ｆ１で示すように、第２ストレイキＳＴ２の平面部２ｃに沿って車両後方に流れる。そして、第２ストレイキＳＴ２の曲面部２ｄに沿って車両Ｖの外側（側面Ｓ１側）に曲がりながら、通路４を後方に向けて通過する。ここで、通路４を通過する際の空気が第２ストレイキＳＴ２の曲面部２ｄに沿って空気が流れるのは、いわゆるコアンダ効果によるものである。このようにして、前輪Ｒに衝突する車両前方の空気を車両Ｖの側面Ｓ１に逃すことができるので、走行風による空気抵抗（走行抵抗）を低減することが可能になる。

また、通路４を設けることで、第１ストレイキＳＴ１と第２ストレイキＳＴ２との間を通る空気の流速を増大させることができ、平面部（平面視直線部）２ｃに空気を沿わせて流すことができる。そして、平面部２ｃが曲面部２ｄに連続して設けられているので、コアンダ効果によって、空気を曲面部２ｄに沿わせて流すことができ、前輪Ｒの外側面ｒ２に向けて流すことができる。

図３は、第１実施形態の車両の空気抵抗低減装置を示す正面図である。
図３に示すように、通路４は、車両Ｖの前方から見たときに、第１ストレイキＳＴ１と第２ストレイキＳＴ２との間に凹状（門型）に形成されている。また、通路４の幅方向の全体は、前輪Ｒと前後方向において重なるように配置されている。また、第１ストレイキＳＴ１の下端（先端）は、車両Ｖの正面から見たときに、板状部材１ａの端部１ａ１から車幅方向の内側（中心側）に向けて、アンダカバーＵＣから下方への突出量が小さくなるように形成されている。これにより、車両前方からの走行風による抵抗を低減できる。

また、第１ストレイキＳＴ１の端部１ａ１の高さＨ１（車両Ｖの底面側（アンダカバーＵＣ）からの高さ）と、第２ストレイキＳＴ２の高さＨ２（車両Ｖの底面側（アンダカバーＵＣ）からの高さ）とは、略同じに形成されている。なお、第１ストレイキＳＴ１と第２ストレイキＳＴ２との高さを略同じにする構成に限定されるものではない。

このように第２ストレイキＳＴ２の曲面部２ｄに沿って流れた空気は、矢印Ｆ１（図２参照）で示すように、第２ストレイキＳＴ２の端部２ｄ１から車幅方向外側（左側、側面Ｓ１側）に流れる。この外向き（外側）の空気の流れが生じることで、端部２ｄ１の下方に負圧が生じるので、内向き（右側）の風流れが発生する。このように、端部２ｄ１において、外向きの風流れと、内向きの風流れとが発生することで圧力差が生じ、この圧力差を中和しようとして、ウズ（渦）Ｗが発生する。このウズＷが発生することで、端部２ｄ１において、ウズＷの上側にベクトルＶ１、ウズＷの下側にベクトルＶ２の空気の流れが発生する。このウズＷは、端部２ｄ１の位置から前輪Ｒの外側面ｒ２まで続く。そして、前輪Ｒの外側面ｒ２において、ウズＷの上側では前記と同様なベクトルＶ１による外向きの空気の流れ、ウズＷの下側では前記と同様なベクトルＶ２による内向きの空気の流れが発生する。

このようなウズＷが発生することで、図２に示すように、車両Ｖの側面Ｓ１に流れ出た矢印Ｆ１の空気は、側面Ｓ１から大きく離れて車両Ｖの後方に流れることなく、車両Ｖの側面Ｓ１に付着しながら後方に流れるようになる。

ところで、比較例として、第２ストレイキＳＴ２を設けない場合について図６ないし図８を参照して説明する。図６は、比較例としての車両の空気抵抗低減装置を示す斜視図、図７は、比較例としての車両の空気抵抗低減装置による車両に流れる空気の速度分布図の一例、図８は、図７のＢ部における速度分布図である。なお、図７および図８では、空気の流れ速度の違いをドットの濃さで表現している。最も濃い領域が最も速く、最も薄い領域が最も遅いことを意味し、最も濃い領域から最も薄い領域にかけて４段階で示している。

図６に示すように、比較例として空気抵抗低減装置１００は、ストレイキ１０１を備えている。このストレイキ１０１は、第１実施形態の第１ストレイキＳＴ１よりも車幅方向に長く形成されたものである。具体的に、ストレイキ１０１は、第１実施形態の板状部材１ａの端部１ａ１（図２参照）から車両の側面Ｓ１側に向けて延長して形成したものである。また、ストレイキ１０１は、第１実施形態での通路４を考慮しない構成である。

このようなストレイキ１０１を備えた空気抵抗低減装置１００では、前輪Ｒの周辺において図８に示すような速度分布の空気の流れが発生する。なお、図８において、太い実線で示す部分がストレイキ１０１を示している。すなわち、車両の前方から走行風が導入されると、前輪Ｒの前方に配置されたストレイキ１０１によって、車両の側面側に流れる。比較例では、第１実施形態のような第２ストレイキＳＴ２が形成されていないので、ウズＷ（図３参照）が発生せず、ストレイキ１０１を避けて通過した走行風は、白抜き矢印Ｆ１０で示すように、外向き（外側）の流れとなって、車両を後方に向けて流れる。

これにより、図７で示すように、最も濃いドットで示す最も速い速度の空気が車両Ｖの側面Ｓ１から離れた位置を流れることになる。このため、白抜き矢印ｖ１００で示すように、車両Ｖの床下を通って後方に流れる床下車体中央部からの流れが遅くなる。このように流れが遅くなることで、車両Ｖ１００の上部を通ってリアウインドウＲＷに付着して下向きに流れる風は、床下からの流速が遅くなることで、下向きの流れに誘発されて、リアウインドウＲＷから後方にかけて生じるウズ（渦）の度合いが強くなる。このようにウズの度合いが強いと、車両Ｖ１００の中心を通る流れが負圧になって、誘導抵抗が大きくなる。このように、比較例では、幅広のストレイキ１０１による抵抗（形状抵抗）と、前記した誘導抵抗とによって、全体としての抵抗が大きくなる。

そこで、第１実施形態の空気抵抗低減装置１０Ａでは、第１ストレイキＳＴ１と第２ストレイキＳＴ２とを組み合わせて構成することによって空気抵抗を低減したものである。第１実施形態の作用・効果について図４および図５を参照して説明する。図４は、第１実施形態の車両の空気抵抗低減装置による車両に流れる空気の速度分布図の一例、図５は、図４のＡ部における速度部分図である。なお、図４および図５では、空気の流れ速度の違いをドットの濃さで表現しており、図７および図８と同様である。

図５に示すように、第１実施形態では、第１ストレイキＳＴ１と第２ストレイキＳＴ２を備えることで、通路４（図３参照）を通って、第２ストレイキＳＴ２の曲面部２ｄに沿って空気の流れが発生する。これにより、ウズＷ（図３参照）が発生し、前輪Ｒの外側面ｒ２に付着させながら後方に流れる。そして、前輪Ｒの後方において、白抜きの矢印Ｆ２で示すように、車両Ｖに対して内向きの流れが発生する。

このように、内向きの流れ（矢印Ｆ２）が発生することで、図４に示すように、最も速い流れ（主流の流れ）を車両Ｖの側面Ｓ１に付着させることができ、圧力損失の幅Ｄ（領域）を狭めることができる。このように、圧力損失の幅Ｄが狭まることで、白抜き矢印ｖで示すように、車両床下中央部から後方への流れを速くすることができる。そして、車両Ｖの上部を通って、リアウインドウＲＷに付着して下向きに流れる風に、床下からの流れを当てる（巻き込む）ことで、リアウインドウＲＷから後方にかけて生じるウズの度合いを弱くすることができ、誘導抵抗を小さくできる。このように、第１ストレイキＳＴ１を比較例に対して短くしたことで抵抗（形状抵抗）を小さくすることができる。さらに、第２ストレイキＳＴ２は、前輪Ｒの前方において外向きの流れを発生させることで、前輪Ｒに当たる風の抵抗を小さくできる。さらに、第２ストレイキＳＴ２によって誘導抵抗を小さくすることで、走行風に対する全体としての走行抵抗を低減することが可能になる。

以上説明したように、第１実施形態では、車両Ｖの前方から見て、前輪Ｒの前方に設けられる第１ストレイキＳＴ１および第２ストレイキＳＴ２と、第１ストレイキＳＴ１と第２ストレイキＳＴ２によって形成される通路４と、を備える。また、通路４が車両Ｖの前方に開口し、第１ストレイキＳＴ１と第２ストレイキＳＴ２のうち車両Ｖの側面Ｓ１側に位置する第２ストレイキＳＴ２が、平面部２ｃによって車両Ｖの前後方向に延び、かつ、曲面部２ｄによって車両Ｖ中央側から車両Ｖの側面Ｓ１側に向けて曲がるように構成されている。これによれば、第１ストレイキＳＴ１を短く形成したことによる抵抗の低減、第２ストレイキＳＴ２を設けて、前輪Ｒの前方において側面Ｓ１側に逃すことによる抵抗の低減、第２ストレイキＳＴ２を設けることによって生じる抵抗の低減によって、全体として車両Ｖの走行抵抗を低減することができる。

また、第１実施形態では、第１ストレイキＳＴ１と第２ストレイキＳＴ２を別体、換言すると別個に移動できるように構成することで、空気抵抗低減装置１０Ａの調整が容易になる。例えば、第１ストレイキＳＴ１を固定した状態で、第２ストレイキＳＴ２のみを移動させて調整することができる。

（第２実施形態）
図９は、第２実施形態の車両の空気抵抗低減装置を示す斜視図、図１０は、第２実施形態の車両の空気抵抗低減装置を車両底面側から見たときの平面図である。なお、第２実施形態は、第１実施形態と同様の構成については、同一の符号を付して重複した説明を省略する。
図９に示すように、第２実施形態の車両の空気抵抗低減装置１０Ｂは、第１実施形態の第２ストレイキＳＴ２にカバー部材２ｅを追加したものである。このカバー部材２ｅは、板状の部材によって第１実施形態での第２ストレイキＳＴ２の外側面を覆うものであり、平面部２ｃの前端２ｃ１から曲面部２ｄの端部２ｄ１まで延びている。また、カバー部材２ｅは、アンダカバーＵＣから平面部２ｃおよび曲面部２ｄと同様の高さ位置まで突出している。

図１０に示すように、カバー部材２ｅの前端２ｅ１は、平面部２ｃに対して側面Ｓ１側に傾斜している。また、カバー部材２ｅの後端２ｅ２は、曲面部２ｄの端部２ｄ１の向きと直交する方向を向いている。また、カバー部材２ｅは、外側に向けて凸状となるように湾曲して形成されている。

このように第２実施形態では、第２ストレイキＳＴ２にカバー部材２ｅを追加することで、第２ストレイキＳＴ２の外側面側を通る空気の剥離を抑制することができる。つまり、実線の矢印Ｆ４で示す空気の流れの剥離を整流し、この矢印Ｆ４で示す流れに曲面部２ｄに沿って流れてきた空気の流れを巻き込む。これにより、実線矢印Ｆ３で示すように、前輪Ｒの外側面ｒ２に付着させ易くできる。

（第３実施形態）
図１１は、第３実施形態の車両の空気抵抗低減装置を示す正面図である。
図１１に示すように、第３実施形態の車両の空気抵抗低減装置１０Ｃは、第１実施形態の第２ストレイキＳＴ２の形状を変更したものである。なお、第１ストレイキＳＴ１の形状は、第１実施形態と同様である。

すなわち、第２ストレイキＳＴ２の高さＨ３（車両Ｖの底面側（アンダカバーＵＣ）からの高さ）は、第１ストレイキＳＴ１の高さＨ１（車両Ｖの底面側（アンダカバーＵＣ）からの高さ）よりも高く形成されている。

このように第３実施形態では、第２ストレイキＳＴ２を下方に延ばすことで、発生するウズ（渦）Ｗが下方にまで及び、前輪Ｒが走行風を踏みつけることによって発生する空気の流れを前輪Ｒの外側面ｒ２に引き寄せる力が大きくなる。その結果、空気抵抗を低減できる。

以上、本実施形態について説明したが、本発明は前記した各記実施形態に限定されず、種々の形態で実施することができる。例えば、第１ストレイキＳＴ１と第２ストレイキＳＴ２とを別体で構成したが、第１ストレイキＳＴ１と第２ストレイキＳＴ２とを一体に構成してもよい。

また、前記した実施形態では、第１ストレイキＳＴ１と第２ストレイキＳＴ２とのアンダカバーＵＣから突出量（突出長さ）を略同じに構成したが、第１ストレイキＳＴ１の車両底面側からの高さＨ１より第２ストレイキＳＴ２の車両底面側からの高さＨ２を大きくしてもよい。これにより、第２ストレイキＳＴ２の曲面部の面積が大きくなることで、コアンダ効果を高めることができ、車両Ｖの側面Ｓ１に逃す空気の流量を増やすことができる。

また、前記した実施形態では、曲面部２ｄの端部２ｄ１が車幅方向外側を向くように構成したが、このような向きに限定されるものではなく、曲面部２ｄの端部２ｄ１から後方に向けて湾曲する第２の曲面部を追加してもよい。これにより、曲面部２ｄによって車両Ｖの側面Ｓ１に逃げる空気の流れを、車両Ｖの側面Ｓ１に付着させ易くできる。

４通路
１ａ板状部材（左右板状部材）
１ａ１端部（車両側面側の端部）
１ｂ固定部
２ａ板状部材（前後板状部材）
２ｂ固定部
２ｃ平面部
２ｃ１前部
２ｄ曲面部
２ｄ１端部
２ｅカバー部材
ＳＴ１第１ストレイキ
ＳＴ２第２ストレイキ
１０Ａ，１０Ｂ空気抵抗低減装置
Ｈ１第１ストレイキの車両底面側からの高さ
Ｈ２，Ｈ３第２ストレイキの車両底面側からの高さ
ｒ１内側面
Ｒ前輪
Ｓ１側面
Ｖ車両

Claims

車両前方から見て、前輪の前方に設けられる複数のストレイキと、
前記複数のストレイキによって形成される通路と、を備え、
前記通路は、前記車両前方に開口し、
前記複数のストレイキのうち車両側面側に位置するストレイキは、車両鉛直方向下方に向けて突き出し、かつ、車両前後方向に延び、かつ、車両中央側から車両側面側に向けて曲がる前後板状部材を有し、
前記複数のストレイキのうち車両中央側に位置するストレイキは、車両鉛直方向下方に向けて突き出し、かつ、車両左右方向に延びる左右板状部材を有し、
前記前後板状部材の車両前後方向に延びる平面部と、前記左右板状部材の車両側面側の端部とは車両左右方向に離間していることを特徴とする車両の空気抵抗低減装置。
車両前方から見て、前輪の前方に設けられる複数のストレイキと、
前記複数のストレイキによって形成される通路と、を備え、
前記通路は、前記車両前方に開口し、
前記複数のストレイキのうち車両側面側に位置するストレイキは、車両前後方向に延び、かつ、車両中央側から車両側面側に向けて曲がり、
前記車両側面側に位置するストレイキの車両底面側からの高さは、前記車両中央側に位置するストレイキの車両底面側からの高さより高く形成されていることを特徴とする車両の空気抵抗低減装置。
前記車両側面側に位置するストレイキは、車両側面側にカバー部材を備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の車両の空気抵抗低減装置。
前記複数のストレイキのうち車両中央側に位置するストレイキの車幅方向外側の端部は、前記前輪の内側面と略重なる位置に設定されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の車両の空気抵抗低減装置。