JP7176404B2 - 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よりも下側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、上記デフレクタの下面に、下側に突出しかつ自動車前側の端面に上記自動車の前進走行時に生じる走行風が当たる突出部が設けられており、上記突出部の自動車前側の端面は、該端面の車幅方向外側の端部を含む部分に設けられかつ上側に向かって自動車前側に傾斜する第１傾斜部と、該第１傾斜部よりも車幅方向内側に位置しかつ上側に向かって自動車前側に傾斜する第２傾斜部とを含み、上記第２傾斜部の水平に対する鋭角側の傾斜角が、上記第１傾斜部の水平に対する鋭角側の傾斜角よりも小さく設定されており、上記第２傾斜部は、傾斜角が互いに異なる上側傾斜部及び下側傾斜部を含み、上記上側傾斜部の水平に対する鋭角側の傾斜角が、上記下側傾斜部の水平に対する鋭角側の傾斜角よりも小さく設定されている、という構成とした。

上記の構成により、第１傾斜部及び第２傾斜部に当たった走行風は、それぞれ第１傾斜部及び第２傾斜部を乗り越えて自動車後側へ向かう（それぞれ第１傾斜部及び第２傾斜部に沿って下側に流れた後、突出部の下側を通って後側へ向かう）。第１傾斜部を乗り越えた走行風は、基本的に前輪の車幅方向外側部分に当たり、第２傾斜部を乗り越えた走行風は、基本的に前輪の車幅方向中央部分に当たるようにすることができる。第１傾斜部よりも傾斜が緩やかな第２傾斜部を乗り越えた後に前輪の車幅方向中央部分に当たる走行風の流速は、第１傾斜部を乗り越えた後に前輪の車幅方向外側部分に当たる走行風の流速よりも速い。この結果、デフレクタの突出部の下端よりも下側であって第１傾斜部及び第２傾斜部を乗り越えた走行風が前輪に当たる高さ位置において、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が、該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、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の一実施形態において、上記第２傾斜部は、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、ことが好ましい。

すなわち、第２傾斜部に当たる走行風は、その当たる前において、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、第２傾斜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、第２傾斜部を乗り越えた走行風が、基本的に前輪の車幅方向中央部分に当たるようになるようになる。

上記第２傾斜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、ことが好ましい。

このことにより、第２傾斜部を乗り越えた走行風が前輪の車幅方向中央部分により一層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、デフレクタの突出部の下端よりも下側であって第１傾斜部及び第２傾斜部を乗り越えた走行風が前輪に当たる高さ位置において、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低くなり、この結果、前輪の前側の空間部では、自動車の前進走行時に生じる走行風は、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、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、よって、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一部（左前側部分）を示す斜視図である。 上記自動車の左前側部分の正面図である。 上記自動車の左前側部分の底面図である。 左側のデフレクタにおける下側部材を示す底面図である。 図４のＶ－Ｖ線断面図である。 図４のVI－VI線断面図である。 本実施形態において、デフレクタの突出部の下端よりも下側であって第１傾斜部及び第２傾斜部を乗り越えた走行風が前輪に当たる高さ位置における、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壁部の下端よりも下側であって該壁部を乗り越えた走行風が前輪に当たる高さ位置における、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、デフレクタの突出部の下端よりも下側であって第１傾斜部及び第２傾斜部を乗り越えた走行風が前輪に当たる高さ位置における、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壁部の下端よりも下側であって該壁部を乗り越えた走行風が前輪に当たる高さ位置における、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～図３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の一部（左前側部分）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。また、以下の説明で左右一対あるもの（例えば前輪３）は、左側のものしか図示していない。尚、図１中、矢印Ｆｒは、自動車１の前方を示す（図３～図６、図７Ａ及び図７Ｂ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３参照）。

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製であって、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。

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、車幅方向に延びる不図示のサスペンションクロスメンバ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１～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、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。

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、左側のデフレクタ３０（以下、デフレクタ３０という）は、上側部材３１と下側部材３２との上下２部材で構成されている。上側部材３１は、金属の板材で形成され、下側部材３２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。

上側部材３１は、自動車１の底面視においてフロントバンパー６のコーナ部６ａと同様の形状（ラウンド形状）に形成された、前端から車幅方向外側の端にかけての曲線状縁部３１ａを有している（図３及び図４参照）。この曲線状縁部３１ａが、コーナ部６ａの下面に複数箇所でボルト３７により取付固定されている。上側部材３１の後端縁部は、上側に折り曲げられた折曲部３１ｂ（図５及び図６参照）とされている。

下側部材３２は、上側部材３１の曲線状縁部３１ａの内側に位置する、曲線状縁部３１ａと同様のラウンド形状に形成された曲線状縁部３２ａ（図３及び図４参照）を有し、この曲線状縁部３２ａが複数箇所でクリップ３８により上側部材３１に取付固定されている。

下側部材３２の車幅方向内側の端縁部は、上側部材３１の車幅方向内側の端縁部と上下に重ねられて、上側部材３１に複数箇所でボルト３９により取付固定されている。上側部材３１及び下側部材３２の車幅方向内側の端縁部は、前側アンダーカバー２１及び後側アンダーカバー２２上に支持されている。

下側部材３２の後端縁部は、上側に立ち上がる縦壁部３２ｂ（図５及び図６参照）とされ、この縦壁部３２ｂが、車幅方向の複数箇所で不図示のクリップにより上側部材３１の折曲部３１ｂに取付固定されている。マットガード９の前端部も、これらのクリップにより縦壁部３２ｂと共に折曲部３１ｂに取付固定されている。

デフレクタ３０の下面（下側部材３２の下面）における後側端部でかつ車幅方向外側の部分には、下側に突出しかつ前側の端面に自動車１の前進走行時に生じる走行風が当たる突出部３２ｃが設けられている。突出部３２ｃの車幅方向外側の端は、前輪３（ここでは、左側の前輪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（図２及び図３参照）。突出部３２ｃの後側の端面は、縦壁部３２ｂで構成される（図５及び図６参照）。尚、本実施形態では、突出部３２ｃの下端と水平な地面との間の距離は、約１１０ｍｍである。

本実施形態では、図５及び図６に示すように、突出部３２ｃの、走行風が当たる前側の端面は、該端面の車幅方向外側の端部を含む部分に設けられかつ上側に向かって前側に傾斜する第１傾斜部３２ｄと、該第１傾斜部３２ｄよりも車幅方向内側に位置しかつ上側に向かって前側に傾斜する第２傾斜部３２ｅとを含む。第２傾斜部３２ｅは、傾斜角が互いに異なる上側傾斜部３２ｆ及び下側傾斜部３２ｇを含む。上側傾斜部３２ｆの水平に対する鋭角側の傾斜角θ２が、下側傾斜部３２ｇの水平に対する鋭角側の傾斜角θ３よりも小さく設定されている。また、第２傾斜部３２ｅ（上側傾斜部３２ｆ及び下側傾斜部３２ｇ）の水平に対する鋭角側の傾斜角θ２，θ３が、第１傾斜部３２ｄの水平に対する鋭角側の傾斜角θ１よりも小さく設定されている。本実施形態では、第２傾斜部３２ｅ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。

第１傾斜部３２ｄ及び第２傾斜部３２ｅに当たった走行風は、それぞれ第１傾斜部３２ｄ及び第２傾斜部３２ｅを乗り越えて後側へ向かう。すなわち、第１傾斜部３２ｄ及び第２傾斜部３２ｅに当たった走行風は、それぞれ第１傾斜部３２ｄ及び第２傾斜部３２ｅに沿って下側に流れた後、突出部３２ｃの下側を通って後側へ向かう。

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、突出部３２ｃの前側の端面（第１傾斜部３２ｄ及び第２傾斜部３２ｅ）に当たる走行風は、その当たる前において、後側かつ車幅方向外側に向かって流れる。これにより、第２傾斜部３２ｅ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ることで、第２傾斜部３２ｅに当たった走行風は、第２傾斜部３２ｅを乗り越えた後、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（矢印Ｆ２で示す走行風の流れを参照）。

一方、第２傾斜部３２ｅに当たる走行風よりも車幅方向外側を流れて第１傾斜部３２ｄに当たる走行風も、その当たる前において、後側かつ車幅方向外側に向かって流れる。これにより、第１傾斜部３２ｄに当たった走行風は、第１傾斜部３２ｄを乗り越えた後、基本的に前輪３の車幅方向外側部分に当たるようになる（矢印Ｆ１で示す走行風の流れを参照）。

第１傾斜部３２ｄよりも傾斜が緩やかな第２傾斜部３２ｅを乗り越えた後において前輪３の車幅方向中央部分に当たる走行風の流速は、第１傾斜部３２ｄを乗り越えた後において前輪３の車幅方向外側部分に当たる走行風の流速よりも速い。この結果、デフレクタ３０の突出部３２ｃの下端よりも下側であって第１傾斜部３２ｄ及び第２傾斜部３２ｅを乗り越えた走行風が前輪３に当たる高さ位置（例えば、突出部３２ｃの下端と地面との間の中央付近の高さ位置）において、前輪３（ここでは、左側の前輪３）の車幅方向中央部分の直前に位置する中央空間部の気圧が、該前輪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よりも高くなる。

図７Ａは、本実施形態において、デフレクタ３０の突出部３２ｃの下端よりも下側であって第１傾斜部３２ｄ及び第２傾斜部３２ｅを乗り越えた走行風が前輪３に当たる高さ位置における、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７Ｂ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よりも下側であって該壁部を乗り越えた走行風が前輪３に当たる高さ位置における、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７Ａ及び図７Ｂ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７Ａ及び図７Ｂ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７Ｂに示すように、デフレクタの壁部の下端よりも下側であって該壁部を乗り越えた走行風が前輪３に当たる高さ位置において、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７Ａに示すように、デフレクタ３０の突出部３２ｃの下端よりも下側であって第１傾斜部３２ｄ及び第２傾斜部３２ｅを乗り越えた走行風が前輪３に当たる高さ位置において、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８は、本実施形態において、デフレクタ３０の突出部３２ｃの下端よりも下側であって第１傾斜部３２ｄ及び第２傾斜部３２ｅを乗り越えた走行風が前輪３に当たる高さ位置（ここでは、突出部３２ｃの下端と地面との間の中央の高さ位置）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、デフレクタの壁部の下端よりも下側であって該壁部を乗り越えた走行風が前輪３に当たる高さ位置（ここでは、上記壁部の下端と地面との間の中央の高さ位置）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７Ａ及び図７Ｂ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、従来例では、走行風の流速が壁部によってかなり低下するのに対し、本実施形態では、走行風が第１傾斜部３２ｄ及び第２傾斜部３２ｅを乗り越え易く、従来例のようには走行風の流速が低下しないからである。

したがって、本実施形態では、突出部３２ｃの第２傾斜部３２ｅ（上側傾斜部３２ｆ及び下側傾斜部３２ｇ）の上記傾斜角θ２，θ３が、第１傾斜部３２ｄの上記傾斜角θ１よりも小さいので、デフレクタ３０の突出部３２ｃの下端よりも下側であって第１傾斜部３２ｄ及び第２傾斜部３２ｅを乗り越えた走行風が前輪３に当たる高さ位置において、外側空間部の気圧が中央空間部の気圧よりも低くなる。この結果、前輪３の前側の空間部では、走行風は、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、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る。よって、自動車１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
３２ｃ 突出部
３２ｄ 第１傾斜部
３２ｅ 第２傾斜部

Claims (3)

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、
   上記デフレクタの下面に、下側に突出しかつ自動車前側の端面に上記自動車の前進走行時に生じる走行風が当たる突出部が設けられており、
   上記突出部の自動車前側の端面は、該端面の車幅方向外側の端部を含む部分に設けられかつ上側に向かって自動車前側に傾斜する第１傾斜部と、該第１傾斜部よりも車幅方向内側に位置しかつ上側に向かって自動車前側に傾斜する第２傾斜部とを含み、
   上記第２傾斜部の水平に対する鋭角側の傾斜角が、上記第１傾斜部の水平に対する鋭角側の傾斜角よりも小さく設定されており、
   上記第２傾斜部は、傾斜角が互いに異なる上側傾斜部及び下側傾斜部を含み、
   上記上側傾斜部の水平に対する鋭角側の傾斜角が、上記下側傾斜部の水平に対する鋭角側の傾斜角よりも小さく設定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、
   上記第２傾斜部は、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。
3. 請求項２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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