JP7155880B2 - 自動車のデフレクタ構造 - Google Patents

Description

本発明は、自動車のデフレクタ構造に関する技術分野に属する。

従来より、自動車の燃費向上を目的として、前輪による気流の乱れを抑制することが行われている。この気流の乱れは、自動車の前進走行時に自動車の前部の床下を通って前輪に達した走行風が、前輪の回転によってかき乱されることで生じる。

例えば特許文献１では、自動車の前進走行時に生じる走行風が前輪に極力当接しないように、自動車における前輪ホイールハウスよりも前方の下面に、デフレクタを装着するようにしている。このデフレクタは、自動車における前輪ホイールハウスよりも前方の下面から下側に突出するように上下方向に延びる壁部を有し、この壁部に走行風を当てるようにしている。

特開２０１７－７７８４６号公報

本発明者らは、更なる空力特性の向上に向け、鋭意分析を行った。その結果、上記特許文献１のようなデフレクタを前輪の前側に設けたとしても、前輪の車幅方向外側の端面が、通常、デフレクタの上記壁部の車幅方向外側の端よりも車幅方向外側に位置するため、そのデフレクタの上下方向に延びる壁部に対して車幅方向外側を通過した走行風が、前輪の車幅方向外側部分に当たり、このため、デフレクタの壁部の下端乃至その下側近傍の高さ位置において、前輪の車幅方向外側部分の直前に位置する外側空間部の気圧が、該前輪の車幅方向中央部分の直前に位置する中央空間部の気圧よりも高くなることが明らかになった。このような気圧分布が形成されると、走行風は、外側空間部を避けて、外側空間部から離れるように後側かつ車幅方向外側に向かって流れる。このように流れた走行風は、前輪の車幅方向外側の端面に沿わずに、該端面から離れて後側へ流れることになる。したがって、従来のデフレクタでは、前輪の車幅方向外側の端面の近傍に剥離流（渦）が生じ易く、自動車の空気抵抗をより低減するためには、改良の余地がある。

本発明は、斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、自動車の前進走行時に生じる走行風が前輪の車幅方向外側の端面に沿って流れるようにして自動車の空気抵抗を低減し得る、自動車のデフレクタ構造を提供することにある。

上記の目的を達成するために、本発明では、自動車における前輪ホイールハウスよりも前方の下面に、前輪の前方に間隔を隔てて装着されたデフレクタを備えた、自動車のデフレクタ構造を対象として、上記デフレクタは、上記自動車の前進走行時に生じる走行風の流れを制御する走行風制御部を有し、上記走行風制御部は、上記デフレクタの車幅方向外側の端部に設けられた外側制御部と、該外側制御部よりも車幅方向内側に位置する内側制御部とを含み、上記外側制御部及び上記内側制御部は、上記デフレクタの下端乃至その下側近傍の高さ位置において、上記前輪の車幅方向外側部分の直前に位置する外側空間部の気圧が、該前輪の車幅方向中央部分の直前に位置する中央空間部の気圧よりも低くなるような形状に形成されている、という構成とした。

上記の構成により、デフレクタの走行風制御部における外側制御部及び内側制御部の形状によって、デフレクタの下端乃至その下側近傍の高さ位置において、外側空間部の気圧が中央空間部の気圧よりも低くなる。上記のような気圧分布が形成されると、走行風は、気圧が高い中央空間部を避けて気圧が低い外側空間部を流れ易いので、前輪の前側の空間部では、中央空間部側から外側空間部側に向かうように後側かつ車幅方向外側に向かって流れる。この中央空間部側から外側空間部側に向かって流れた走行風は、前輪の車幅方向外側の端面に沿って後側へ流れるようになる。したがって、前輪の車幅方向外側の端面の近傍に剥離流（渦）が生じ難く、よって、自動車の空気抵抗を低減することができる。

上記自動車のデフレクタ構造において、上記内側制御部は、上記デフレクタの下面で構成されていて、上記走行風が該内側制御部に沿って上記前輪に向かって流れるように形成され、上記外側制御部は、上記デフレクタの車幅方向外側かつ自動車後側の端部において車幅方向外側に突出するフィン部で構成され、上記フィン部は、該フィン部の自動車前側の端面が車幅方向外側ほど自動車後側に位置するように車幅方向外側に突出しているとともに、上記自動車の底面視において、該フィン部の自動車前側の端面の延長線が、上記前輪と交差しない形状に形成されている、ことが好ましい。

このことにより、内側制御部に沿って流れた走行風は、前輪の車幅方向中央部分に当たり、これにより、中央空間部の気圧が高くなる。一方、内側制御部に沿って流れる走行風よりも車幅方向外側を流れる走行風は、フィン部の自動車前側の端面によって車幅方向外側に曲げられて、前輪には当たらない。これにより、外側空間部の気圧が、中央空間部の気圧よりも低くなる。

上記のように上記走行風が上記前輪に向かって流れる形状に形成された上記内側制御部は、自動車後側ほど低くなる傾斜面とされ、上記自動車の側面視において、上記傾斜面の延長線が上記前輪と交差する、ことが好ましい。

このことで、内側制御部に沿って流れる走行風が前輪に向かってスムーズに流れ易くなって、中央空間部の気圧をより一層高めることができる。

上記自動車のデフレクタ構造の一実施形態において、上記内側制御部は、上記前輪の車幅方向中央よりも車幅方向内側に位置している。

すなわち、内側制御部に沿って流れる走行風は、通常、フロントバンパーの車幅方向の端部におけるコーナ部のラウンド形状によって、自動車後側かつ車幅方向外側に向かって流れる。これにより、内側制御部が前輪の車幅方向中央よりも車幅方向内側に位置していていることで、内側制御部に沿って流れる走行風が、基本的に前輪の車幅方向中央部分に当たるようになる。

上記内側制御部が上記前輪の車幅方向中央よりも車幅方向内側に位置している場合、上記デフレクタは、上記自動車のフロントバンパーの車幅方向の端部におけるコーナ部の下面に取り付けられており、上記自動車の底面視において、上記コーナ部は、車幅方向外側ほど自動車後側に位置するラウンド形状に形成されている。

このことにより、内側制御部に沿って流れる走行風が前輪の車幅方向中央部分により確実に当たるようになる。

以上説明したように、本発明の自動車のデフレクタ構造によると、自動車の前進走行時に生じる走行風が前輪の車幅方向外側の端面に沿って流れるようになり、自動車の空気抵抗を低減することができる。

本発明の実施形態に係るデフレクタ構造が採用された自動車の前部の外観を示す斜視図である。 上記自動車の前部の底面図である。 上記自動車の左側のデフレクタの周辺を示す左側面図である。 左側のデフレクタを斜め下側から見た斜視図である。 上記自動車の左側のデフレクタの周辺を拡大して示す底面図である。 本実施形態において、デフレクタの下端乃至その下側近傍の高さ位置における、前輪直前の空間部の車幅方向の概略の気圧分布と、上記自動車の前進走行時に生じる走行風の流れとを示す図である。 本実施形態のデフレクタの代わりに従来のデフレクタを用いた従来例において、従来のデフレクタの下端乃至その下側近傍の高さ位置における、前輪直前の空間部の車幅方向の概略の気圧分布と、上記自動車の前進走行時に生じる走行風の流れとを示す図である。 本実施形態において、デフレクタの下端の下側近傍の高さ位置における、前輪直前の空間部の車幅方向の気圧分布と、上記従来例において、従来のデフレクタの下端の下側近傍の高さ位置における、前輪直前の空間部の車幅方向の気圧分布とを測定した結果を示すグラフである。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

図１は、本発明の実施形態に係るデフレクタ構造が採用された自動車１の前部２の外観を示す。以下、自動車１についての前、後、左、右、上及び下を、それぞれ単に前、後、左、右、上及び下という。尚、図１中、矢印Ｆｒは、自動車１の前方を示す（図２～図５、図６Ａ及び図６Ｂにおいても同様）。

自動車１の前部２は、自動車１の運転者が乗り込む客室部分よりも前側の部分であって、エンジン、トランスミッション、冷却装置、懸架装置、舵取り装置、左右一対の前輪３等のような、自動車１の走行に関わる構成部品を搭載する搭載空間（エンジンルームを含む）と、前照灯４や霧灯等のような、自動車１の前方又は側方に対する灯火類とを有している。

また、自動車１の前部２は、前部２の左右両側の側面をそれぞれ形成する左右一対のフロントフェンダー５（図１では、左側のフロントフェンダー５しか見えていない）と、左右一対のフロントフェンダー５の前端（自動車１の前端）に配設されたフロントバンパー６と、左右一対のフロントフェンダー５及びフロントバンパー６で囲まれた上記搭載空間（エンジンルーム）の上方開口を覆うボンネット７とを有している。

フロントバンパー６の車幅方向（左右方向）の両端部は、自動車１の前端から左右両側の側方にそれぞれ回り込むコーナ部６ａとされている。これら左右のコーナ部６ａは、自動車１の底面視において、車幅方向外側ほど後側に位置するラウンド形状に形成されている（図２参照）。

左右のフロントフェンダー５の下側に、左右の前輪３がそれぞれ収容される左右一対の前輪ホイールハウス８がそれぞれ設けられている。各前輪ホイールハウス８は、マットガード９で覆われており、該マットガード９によって、前輪３が跳ね上げる汚泥、小石、水滴が上記搭載空間に進入するのが防止される。マットガード９は、例えば、ポリプロピレン等の硬質合成樹脂で形成されていて、自動車１の側面視で、前輪３の上側部分に沿うように略円弧状に形成されている。

図２に示すように、左右の前輪３は、前輪サスペンションの一部を構成する左右のサスペンションアーム１５（ロアアーム）を介して、上記エンジンの後側で車幅方向に延びるサスペンションクロスメンバ１６に支持されている。左右のサスペンションアーム１５の一端部（車幅方向外側の端部）に左右の前輪３がそれぞれ支持され、左右のサスペンションアーム１５の他端部（車幅方向内側の端部）が、サスペンションクロスメンバ１６の後側部分の左右両端部において上下方向に延びる軸１７により不図示のゴムブッシュを介してそれぞれ支持されている。また、図示は省略するが、サスペンションアーム１５の長手方向中間部が、前後方向に延びる軸によりゴムブッシュを介してサスペンションクロスメンバ１６の前側部分の左右両端部にそれぞれ支持されている。

自動車１の前部２における下面（底面）には、前側アンダーカバー２１と、その後側に位置する後側アンダーカバー２２とが設けられている。後側アンダーカバー２２は、サスペンションクロスメンバ１６の前側に位置していて、上記エンジンの下側を覆っている。

図２及び図３に示すように、自動車１の前部２における下面には、左右一対のデフレクタ３０が設けられている。各デフレクタ３０は、前輪ホイールハウス８の前端（マットガード９の前端）と、フロントバンパー６と、前側アンダーカバー２１とで囲まれた部分に設けられている。すなわち、各デフレクタ３０は、自動車１における前輪ホイールハウス８よりも前方の下面に、前輪３の前方に間隔を隔てて設けられている。各デフレクタ３０は、フロントバンパー６のコーナ部６ａの下面と不図示の支持部材とに取付固定されている。各デフレクタ３０の後端は、前輪ホイールハウス８の前端に沿って車幅方向に延びている。各デフレクタ３０は、自動車１の前進走行時に生じる走行風の流れを制御して、自動車１の空気抵抗を低減するものである。各デフレクタ３０は、可撓性を有する合成ゴム等の軟質合成樹脂で形成されている。

左右のデフレクタ３０は、自動車１の車幅方向中央に対して対称の位置に取り付けられているとともに、自動車１の車幅方向中央に対して対称の形状に形成されている。左右のデフレクタ３０の構成は、基本的に同じであるので、以下では、左側のデフレクタ３０（図２の右側に位置するデフレクタ３０）について詳細に説明する。また、以下に説明する左側のデフレクタ３０についての前、後、左、右、上及び下は、それぞれ、左側のデフレクタ３０が自動車１に設けられた状態での前、後、左、右、上及び下のことであり、自動車１についての前、後、左、右、上及び下と同じである。

本実施形態では、図２、図４及び図５に示すように、左側のデフレクタ３０（以下、デフレクタ３０という）は、自動車１の底面視において、略扇形状に形成されており、デフレクタ３０における扇形状の円弧に相当する部分（前端から車幅方向外側の端にかけての曲線部分）は、フロントバンパー６のコーナ部６ａと同様の形状（ラウンド形状）に形成されている。デフレクタ３０における上記曲線部分に、フロントバンパー６のコーナ部６ａの下面に複数箇所でボルトにより取付固定される取付部３０ａが突出形成されている。また、デフレクタ３０における車幅方向内側の端に、上記支持部材に複数箇所でボルトにより取付固定される取付部３０ｂが突出形成されている。取付部３０ａ，３０ｂと後述の内側制御部３０ｅとの間には、内側制御部３０ｅを取付部３０ａ，３０ｂよりも下側に位置させる段差面３０ｇ，３０ｈがそれぞれ設けられている。

デフレクタ３０は、自動車１の前進走行時に生じる走行風の流れを制御する走行風制御部３０ｃを有している。この走行風制御部３０ｃは、デフレクタ３０の車幅方向外側の端部（本実施形態では、段差面３０ｇの後端部）に設けられた外側制御部３０ｄと、該外側制御部３０ｄよりも車幅方向内側に位置する内側制御部３０ｅとを含む。

外側制御部３０ｄ及び内側制御部３０ｅは、デフレクタ３０の下端（本実施形態では、デフレクタ３０の後端が最も低くてデフレクタ３０の下端に相当する）乃至その下側近傍の高さ位置（例えば、デフレクタ３０の下端から３０ｍｍ下側までの範囲内の高さ位置）において、前輪３（ここでは、左側の前輪３）の車幅方向外側部分の直前に位置する外側空間部の気圧が、該前輪３の車幅方向中央部分の直前に位置する中央空間部の気圧よりも低くなるような形状に形成されている。本実施形態では、デフレクタ３０の下端乃至その下側近傍の高さ位置において、前輪３の直前の空間部の気圧は、図６Ａの気圧分布で示すように、前輪３の車幅方向中央から車幅方向外側にいくほど徐々に小さくなる。尚、本実施形態では、デフレクタ３０の下端と水平な地面との間の距離は、約１１０ｍｍである。

具体的に、外側制御部３０ｄは、デフレクタ３０の車幅方向外側かつ後側の端部（段差面３０ｇの後端部）において車幅方向外側に突出するフィン部３０ｆで構成されている。このフィン部３０ｆは、該フィン部３０ｆの走行風が当たる前側端面が車幅方向外側ほど後側に位置するように車幅方向外側に突出している。フィン部３０ｆの前側端面は、段差面３０ｇに繋がる。フィン部３０ｆの下面は、内側制御部３０ｅと同一面である。フィン部３０ｆの車幅方向外側の端（突出端）は、前輪３の車幅方向外側の端面よりも車幅方向内側に位置する。そして、フィン部３０ｆは、自動車１の底面視において、フィン部３０ｆの前側端面の延長線Ｌ１（図５参照）が、前輪３と交差しない形状に形成されている。これにより、フィン部３０ｆの前側端面に当たった走行風が車幅方向に曲げられて、前輪３に当たらなくなる。尚、延長線Ｌ１は、自動車１の底面視において、前輪３と交差しない範囲で、前輪３の出来る限り近くを通ることが好ましい。

一方、内側制御部３０ｅは、デフレクタ３０の下面で構成されていて、走行風が該内側制御部３０ｅに沿って前輪３に向かって流れるように形成されている。本実施形態では、内側制御部３０ｅは、後側ほど低くなる傾斜面とされていて、自動車１の側面視において、該傾斜面の延長線が前輪３と交差する（図３参照）。これにより、内側制御部３０ｅに沿って流れる走行風が前輪３に向かってスムーズに流れ易くなる。

本実施形態では、内側制御部３０ｅは、前輪３の車幅方向中央よりも車幅方向内側に位置している。すなわち、図５に示すように、自動車１の底面視において、内側制御部３０ｅは、前輪３の車幅方向中央を通る中央ラインＣよりも車幅方向内側に位置している。本実施形態では、自動車１の底面視において、外側制御部３０ｄと内側制御部３０ｅとの境界を通る（フィン部３０ｆの基端を通る）ラインＬ２は、該ラインＬ２と前輪３の車幅方向内側の端面を通るラインＬ３との間の距離が、例えば前輪３の幅の４割となるような位置に位置する。また、本実施形態では、自動車１の底面視において、ラインＬ３上での内側制御部３０ｅの前後方向の長さａ１が、例えば約１７０ｍｍとされ、ラインＬ３上での前輪３と内側制御部３０ｅ（デフレクタ３０の後端）との間の距離ａ２が、例えば約１３０ｍｍとされる。尚、このような寸法に限定されるものではない。

フロントバンパー６の車幅方向の端部におけるコーナ部６ａのラウンド形状によって、内側制御部３０ｅに沿って流れる走行風は、後側かつ車幅方向外側に向かって流れる。これにより、内側制御部３０ｅが前輪３の車幅方向中央よりも車幅方向内側に位置していていることで、内側制御部３０ｅに沿って流れる走行風が、基本的に前輪３の車幅方向中央部分に当たるようになる。一方、内側制御部３０ｅに沿って流れる走行風よりも車幅方向外側を流れる走行風は、フィン部３０ｆの前側端面によって車幅方向外側に曲げられて、前輪３には当たらない。

図６Ａは、本実施形態において、デフレクタ３０の下端乃至その下側近傍の高さ位置における、前輪３の直前の空間部の車幅方向（前輪３の幅方向）の概略の気圧分布と、自動車１の前進走行時に生じる走行風の流れとを示す。また、図６Ｂは、デフレクタ３０の代わりに、上下方向に延びる壁部を有するデフレクタ（特許文献１参照）を用いた従来例において、そのデフレクタの壁部の下端乃至その下側近傍の高さ位置における、前輪３の直前の空間部の車幅方向の概略の気圧分布と、自動車１の前進走行時に生じる走行風の流れとを示す。図６Ａ及び図６Ｂにおいて、気圧分布の矢印の長さが長いほど、気圧が高いことを示す。また、図６Ａ及び図６Ｂにおいて、白抜きの矢印は、走行風の流れを示す。

上記従来例では、デフレクタの壁部に対して車幅方向外側を通過した走行風が、前輪３の車幅方向外側部分に当たるため、図６Ｂに示すように、デフレクタの壁部の下端乃至その下側近傍の高さ位置において、前輪３の車幅方向外側部分の直前に位置する外側空間部の気圧が、前輪３の車幅方向中央部分の直前に位置する中央空間部の気圧よりも高くなる。このような気圧分布が形成されると、走行風は、外側空間部を避けるようにして、外側空間部から離れるように後側かつ車幅方向外側に向かって流れる。このように流れた走行風は、前輪３の車幅方向外側の端面に沿わずに、該端面から離れて後側へ流れることになる。したがって、従来例のデフレクタでは、前輪３の車幅方向外側の端面の近傍に剥離流（渦）が生じ易い。

これに対し、本実施形態では、図６Ａに示すように、デフレクタ３０の下端乃至その下側近傍の高さ位置において、外側空間部の気圧が、中央空間部の気圧よりも低くなる。このような気圧分布が形成されると、走行風は、気圧が高い中央空間部を避けて気圧が低い外側空間部を流れ易いので、前輪３の前側の空間部では、中央空間部側から外側空間部側に向かうように後側かつ車幅方向外側に向かって流れる。この中央空間部側から外側空間部側に向かって流れた走行風は、前輪３の車幅方向外側の端面に沿って後側へ流れるようになる。したがって、前輪３の車幅方向外側の端面の近傍に剥離流（渦）が生じ難く、よって、自動車１の空気抵抗を低減することができる。尚、本実施形態では、前輪３の車幅方向内側部分の直前に位置する内側空間部の気圧も、中央空間部の気圧よりも低くなっているが、内側空間部の気圧が中央空間部の気圧よりも高くなってもよい。

図７は、本実施形態において、デフレクタ３０の下端の下側近傍の高さ位置（ここでは、デフレクタ３０の下端の約１５ｍｍ下側の高さ位置）における、前輪３の直前の空間部の車幅方向の気圧分布と、上記従来例において、デフレクタの下端の下側近傍の高さ位置（ここでは、デフレクタの下端の約１５ｍｍ下側の高さ位置）における、前輪３の直前の空間部の車幅方向の気圧分布とを測定した結果を示す。いずれも測定時の自動車の速度は、１００ｋｍ／ｈである。この測定の結果は、図６Ａ及び図６Ｂに示した概略の気圧分布とそれぞれ略同じになることが分かる。尚、従来例に比べて本実施形態の方が基本的に気圧が高いのは、走行風を前輪３の車幅方向中央部分に積極的に当てるようにしているからである。

したがって、本実施形態では、デフレクタ３０の外側制御部３０ｄ及び内側制御部３０ｅが、デフレクタ３０の下端乃至その下側近傍の高さ位置において、外側空間部の気圧が中央空間部の気圧よりも低くなるような形状に形成されているので、自動車１の前進走行時に生じる走行風が前輪３の車幅方向外側の端面に沿って流れるようになり、自動車の空気抵抗を低減することができる。

本発明は、上記実施形態に限られるものではなく、請求の範囲の主旨を逸脱しない範囲で代用が可能である。

上述の実施形態は単なる例示に過ぎず、本発明の範囲を限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は請求の範囲によって定義され、請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。

本発明は、自動車における前輪ホイールハウスよりも前方の下面に、前輪の前方に間隔を隔てて装着されたデフレクタを備えた、自動車のデフレクタ構造に有用である。

１ 自動車
３ 前輪
６ フロントバンパー
６ａ コーナ部
８ 前輪ホイールハウス
３０ デフレクタ
３０ｃ 走行風制御部
３０ｄ 外側制御部
３０ｅ 内側制御部
３０ｆ フィン部

Claims (4)

1. 自動車における前輪ホイールハウスよりも前方の下面に、前輪の前方に間隔を隔てて装着されたデフレクタを備えた、自動車のデフレクタ構造であって、
   上記デフレクタは、上記自動車の前進走行時に生じる走行風の流れを制御する走行風制御部を有し、
   上記走行風制御部は、上記デフレクタの車幅方向外側の端部に設けられた外側制御部と、該外側制御部よりも車幅方向内側に位置する内側制御部とを含み、
   上記外側制御部及び上記内側制御部は、上記デフレクタの下端乃至その下側近傍の高さ位置において、上記前輪の車幅方向外側部分の直前に位置する外側空間部の気圧が、該前輪の車幅方向中央部分の直前に位置する中央空間部の気圧よりも低くなるような形状に形成されており、
   上記内側制御部は、上記デフレクタの下面で構成されていて、上記走行風が該内側制御部に沿って上記前輪に向かって流れるように形成され、
   上記外側制御部は、上記デフレクタの車幅方向外側かつ自動車後側の端部において車幅方向外側に突出するフィン部で構成され、
   上記フィン部は、該フィン部の自動車前側の端面が車幅方向外側ほど自動車後側に位置するように車幅方向外側に突出しているとともに、上記自動車の底面視において、該フィン部の自動車前側の端面の延長線が、上記前輪と交差しない形状に形成されていることを特徴とする自動車のデフレクタ構造。
2. 請求項１記載の自動車のデフレクタ構造において、
   上記内側制御部は、自動車後側ほど低くなる傾斜面とされ、
   上記自動車の側面視において、上記傾斜面の延長線が上記前輪と交差することを特徴とする自動車のデフレクタ構造。
3. 請求項１又は２に記載の自動車のデフレクタ構造において、
   上記内側制御部は、上記前輪の車幅方向中央よりも車幅方向内側に位置していることを特徴とする自動車のデフレクタ構造。
4. 請求項３記載の自動車のデフレクタ構造において、
   上記デフレクタは、上記自動車のフロントバンパーの車幅方向の端部におけるコーナ部の下面に取り付けられており、
   上記自動車の底面視において、上記コーナ部は、車幅方向外側ほど自動車後側に位置するラウンド形状に形成されていることを特徴とする自動車のデフレクタ構造。

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