JP7314756B2

JP7314756B2 - フロントエアカーテンダクト構造

Info

Publication number: JP7314756B2
Application number: JP2019186524A
Authority: JP
Inventors: 康平勝倉; 行宏澤田; 敦 ▲高▼木; 大樹栗山; 俊弘井上; 直志久保田
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2019-10-10
Filing date: 2019-10-10
Publication date: 2023-07-26
Anticipated expiration: 2039-10-10
Also published as: JP2021062641A

Description

本発明は、車両におけるフロントエアカーテンダクト構造に関する。

下記特許文献１は、車両におけるフロントエアカーテンダクト構造を開示している。エアカーテンダクトは、車両の前面両端近傍にその取入口が配置され、かつ、フロントホイールハウス内に流出口が配置されるように、フロントバンパやフロントフェンダの裏側に配置される。ホイールハウス内の流出口は、縦長かつ横狭に形成され、できるだけ車両外側に配置される。

走行風が取入口からダクトの内部に流入し、ホールハウス内の流出口から流出する。流出口から流出する空気流は、タイヤの側面を流れた後、車両の側面に沿って流れる。タイヤの側方外側には、タイヤの回転やホイールハウス内外の気圧差によって、空力性能上好ましくない乱流が生じやすい。ダクトから流出した空気流（エアカーテン）が、タイヤの側面を流れる際に、乱流の発生を抑止したり発生した乱流を整流したりするので、空力性能が向上する。

特開２０１９－６２１６号

エアカーテンダクトを配置するスペースは十分に確保できるとは限らない。限られたスペースで、空力的性能を向上させる空気流を発生させることができるようにダクトを配置及び配向させたいという要望がある。

本発明の目的は、空力的性能を向上させる空気流（エアカーテン）を発生させることができるダクトの配置及び配向を実現することのできる、フロントエアカーテンダクト構造を提供することにある。

本発明に係るフロントエアカーテンダクト構造は、車両前方に向けて開口された空気の取入口と前輪のホイールハウス内に開口された前記空気の流出口とを有するダクトを備えている。（１）縦長かつ横狭な流出口は、ホイールハウス内の車両外側縁に沿って配置されている。（２）流出口の下端が、直進状態の前輪の中心よりも上方に位置している。（３）車両の前後方向に垂直な第一投射面への流出口の投射形状の重心が、取入口の投射形状の重心よりも下方かつ車両外側に位置している。（４）取入口から流出口に向けて、ダクト及び前輪を貫通せずに路面に達する直線が存在する。

本発明に係るフロントエアカーテンダクト構造によれば、空力的性能を向上させる空気流を発生させることができるダクトの配置及び配向を実現することができる。

実施形態に係るフロントエアカーテンダクト構造を備えた車両の正面図（第一投射面）である。上記車両の側面図（第二投射面）である。上記車両の断面斜視図である。図３に示された断面における端面図である。

以下、図面を参照しつつ実施形態に係るフロントエアカーテンダクト構造について説明する。

図１～図４に示されるように、本実施形態のフロントエアカーテンダクト構造は、ダクト１を主要構成部材として備えている。ダクト１は、車両前方に向けて開口された空気の取入口１１と、前輪２のホイールハウス３内に開口された空気の流出口１２とを有している。ダクト１は、車両の前面を構成する車体パネル材、具体的には樹脂製のバンパ４の裏側に配置されている。ダクト１は、バンパ４の裏側に取り付けられた後、バンパ４が車体に取り付けられることで、車体に対して所定位置に配設される。バンパ４には、ダクト１の取入口１１と連通する開口部４０が開口されている。

ダクト１は、樹脂製で、ブロー成形で形成されている。ダクト１は、その筒状本体と一体成形されたタブや筒状本体に取り付けられたブラケットを介して、バンパ４の裏面に固定される。取入口１１は、縦長かつ横狭に形成されており、前方に向けて車両の前面に開口されている。バンパ４に形成された開口部４０は、バンパ４に取り付けられたフィニッシャ４１の中央に形成されている。フィニッシャ４１は、開口部４０に向けてテーパー状に狭くなる内面を有している。フィニッシャ４１の下部には超音波センサも設けられている。

流出口１２は、縦長かつ横狭に形成されており、後方に向けてホイールハウス３内に開口されている。また、流出口１２は、ホイールハウス３内の車両外側縁に沿って配置されている。流出口１２の端縁は、ホイールハウス３のアーチに合わせて湾曲している（図２参照）。より具体的には、本実施形態の車両ではホイールアーチに合わせてオーバーフェンダモール４２（図２では取り外されている）が取り付けられており、流出口１２はオーバーフェンダモール４２の内部に配されている。また、ホイールハウス３の内部には、樹脂製のフェンダライナ３０が取り付けられている。フェンダライナ３０には吸音材３１も取り付けられている。

ダクト１は、取入口１１を介して車両の前面から走行風を取り入れ、取り入れた走行風を流出口１２から前輪２の側面に沿って流出させる。前輪の側方外側には、その回転やホイールハウス３内外の気圧差によって、空力性能上好ましくない乱流が生じやすい。流出口１２から流出された空気流（エアカーテン）は、前輪２の側面を流れる際に、乱流の発生を抑止したり発生した乱流を整流したりする。また、ホイールハウス３内の圧力が高いと走行抵抗（空気抵抗）になるが、ホイールハウス３内の空気が流出口１２から流出された空気流によって外部に引き出されるので、エアカーテンには走行抵抗の低減効果もある。

発明者らは、乱流の抑制・整流や走行抵抗低減の観点から好ましいダクト１の配置及び配向を研究し、いくつかの条件を知見した。以下に、その好ましいダクト１の配置及び配向の条件について説明する。

取入口１１が車両前面に開口されるのは、走行風を取り入れるためである。流出口１２を縦長かつ横狭に形成し、かつ、ホイールハウス３内の車両外側縁に沿って配置するのは、流出口１２から流出する空気流を前輪２の側面に沿って流すためである（エアカーテンの形成）。また、導風板ではなく、閉断面の流路を形成するダクト１が採用されている。これは、取入口１１から取り込んだ走行風を漏らすことなく効率よく流出口１２から流出させるためである。これらの条件については、従来のエアカーテンにおいても採用されている。

本実施形態では、まず、流出口１２の下端が、停止状態の車両での直進状態の前輪２の中心Ｏよりも上方に位置している（図２参照）。これにより、流出口１２から流出する空気流は、前輪２の下部（下半分）よりも上部（上半分）の側面にそって流れる。即ち、エアカーテンが前輪２の上部に対して重点的に形成される。このようにエアカーテンを形成した方が、乱流の抑制・整流や走行抵抗低減の効果が高いことを発明者らは知見した。乱流は、ホイールハウス３と車体側面との境界、即ち、ホイールアーチ付近で生じやすいが、前輪２の上部近傍にはホイールアーチがほぼ半円状に長く存在する。この半円状の領域においてエアカーテンが有効に機能する。

これに対して、前輪２の下部近傍ではホイールアーチは前輪２の前後に上下に短く存在するだけであり、エアカーテンによる効果が薄い。また、車体のフロア下を流れる空気流の影響を受けるため、前輪２の下部のフロア下に相当する部分ではエアカーテンによる効果が薄い。従って、流出口１２の下端を前輪２の中心Ｏよりも上方に位置させることで、エアカーテンによる乱流の抑制・整流や走行抵抗低減の効果をより向上させることができる。

また、本実施形態では、車両の前後方向に垂直な第一投射面（図１参照）への流出口１２の投射形状の重心Ｇ２が、取入口１１の投射形状の重心Ｇ１よりも下方かつ車両外側に位置している。なお、重心Ｇ１及びＧ２は（投射面上における）二次元図形の幾何学的重心である。流出口１２の重心Ｇ２を取入口１１の重心Ｇ１よりも車両外側に位置させるのは、従来のエアカーテンでも同様であり、ダクト１内の空気流を外側に配向させる。これにより、流出口１２から流出された空気流を車両外側に向けて流すことで、ホイールハウス３の内部ではなく前輪２の側面に沿って流れる。なお、流出口１２から車両外側に向けて流出した空気流は、車両前方からの走行風と合流して、前輪２の側面に沿って流れる。

さらに、本実施形態では、流出口１２の投射形状の重心Ｇ２が取入口１１の投射形状の重心Ｇ１よりも下方に位置している。この結果、ダクト１内の空気流が下方に向けて（又はほぼ水平に）流れ、その慣性で流出口１２から下方に向けて（又はほぼ水平に）流れる。上述したように、本実施形態では、流出口１２の下端を前輪２の中心Ｏよりも上方に位置させて、エアカーテンを前輪２の上部に対して重点的に形成する。このため、流出口１２から流出する空気流が上方に向けて流れると、ホイールアーチから外れてしまう。そこで、流出口１２から下方に向けて（又はほぼ水平に）空気流を流すことで、エアカーテンを確実に前輪２の上部に対して形成することができる。

なお、取入口１１及び流出口１２の形状や大きさにもよるが、重心Ｇ２が重心Ｇ１よりも下方にある、即ち、重心Ｇ１が重心Ｇ２よりも上方にあるということは、流出口１２に対して取入口１１が上方に位置している傾向にあるということである。取入口１１が上方にあることの利点については、次の条件に関連して説明する。

さらに、本実施形態では、取入口１１から流出口１２に向けて、ダクト１及び（直進状態の）前輪２を貫通せずに路面Ｒに達する直線Ｌが存在する（図１及び図２参照）。これは、ダクト１内の流路が直線的に形成されていることを示している。流路が直線的に形成されているので流路抵抗が小さく、流出口１２から流出する空気流の向きも前輪２の側面にきれいに配向される。従って、流出口１２から流出する空気流によって、きれいなエアカーテンを形成することができる。流路が湾曲していると流路抵抗が大きくなり、流出口１２から流出する空気流に勢いがなくなって、きれいなエアカーテンが形成され難くなる。

また、取入口１１から流出口１２を経て路面Ｒに達する上述した直線Ｌが存在する（図１及び図２参照）ということは、ダクト１が前方から後方に向けて下方に傾斜する傾向を示している。ダクト１内の空気流は、直線Ｌに沿って流れるわけではないが、上述したように、流出口１２から流出する空気流は下方に向けて（又はほぼ水平に）流れることになり、エアカーテンを確実に前輪２の上部に対して形成することができる。なお、直線Ｌの角度については後述する。

さらに、上述した直線Ｌが存在するということは、（下端が前輪２の中心Ｏより上方に位置する）流出口１２に対して取入口１１がさらに上方に位置していることを意味する。即ち、取入口１１は、より高い位置で走行風を取り入れることができる。従来のエアカーテンダクトの取入口は低い位置に設けられており、路面Ｒ近くの粉塵も取り入れてしまう。また、雨が降っていれば、前車が跳ね上げた水飛沫も流入してしまう。このような場合、空気流に異物が混入するため、エアカーテンの形成上好ましくない。また、路面Ｒ近傍は、前車のタイヤによる乱流やフロア下の空気流による乱流が発生しやすい。本実施形態では、流出口１２を高い位置に配置することで、きれいな走行風を取入口１１に取り入れることができ、直線状に形成されたダクト１内の流路に円滑な空気流を形成させる。そして、その空気流をそのまま流出口１２から流出させることで、きれいなエアカーテンを形成することができる。

ここで、上述した直線Ｌの角度について説明する。直線Ｌの上述した第一投射面（図１参照）への第一投射線Ｌ１が路面Ｒとなす角度α（＜９０°：鋭角側角度）は６０±５度（５５度以上６５度以下）である。同様に、直線Ｌの車両の幅方向に垂直な第二投射面（図２参照）への第二投射線Ｌ２が路面Ｒとなす角度β（＜９０°：鋭角側角度）は６０±５度（５５度以上６５度以下）である。なお、上述した他の条件を考慮すると、角度αは、図１に示されるように、直線Ｌ１に対して車体側に形成され、角度βは、直線Ｌ２に対して前側に形成される。上述したように直線Ｌに沿って空気流が流れるわけではないが、上述した他の条件と共にこの角度条件が成立するようにダクト１を配置及び配向させることで、効果的なエアカーテンを形成することができる。

角度αが５５度未満であると、流出口１２から流出する空気流が外側に配向され過ぎるため、効果的なエアカーテンが形成されない。角度αが６５度を超えると、ダクト１内の流路が縦方向に配向され過ぎて流路抵抗が大きくなって流出口１２から流出する空気流に勢いがなくなってきれいなエアカーテンが形成され難くなってしまう。車両の走行抵抗も増大してしまう。角度βが５５度未満であると、流出口１２から流出する空気流が上述したように下方に配向されないので、効果的なエアカーテンが形成されない。角度βが６５度を超えると、ダクト１内の流路が縦方向に配向され過ぎて流路抵抗が大きくなって流出口１２から流出する空気流に勢いがなくなってきれいなエアカーテンが形成され難くなってしまう。車両の走行抵抗も増大してしまう。

また、上述した他の条件と共にこの角度条件が成立する場合は、ユーザが車両の近傍に立った時にダクト１を通して路面Ｒを見ることになり、ユーザがダクト１（エアカーテン）の機能を認識しやすいという利点もある。

さらに、上述した条件に加えて、取入口１１の下端が流出口１２の下端より上方に位置していると好ましいことを発明者らは知見した。このようにしてダクト１内の流路の底を前方から後方に向けて下方に傾斜させることで、上述したようにダクト１によって流出口１２から流出する空気流を下方向けて（又はほぼ水平に）安定して配向することができる。その結果、安定して効果的なエアカーテンを形成することができる。

なお、上述したように、ダクト１の取入口１１はバンパ４の開口部４０と連通している。しかし、それらの開口形状は完全に一致しない場合もある。取入口１１は走行風を取り入れるためのものであるため、開口部４０が走行風の取り入れを阻害するように設けられることはない。しかし、取入口１１と開口部４０との重複度合いが少ないと、取入口１１から走行風を十分に取り込むことができない。上述した直線Ｌに垂直な第三投射面を考えたとき、第三投射面への取入口１１の投射形状と第三投射面への開口部４０の投射形状とは重複する。開口部４０の投射形状の全体は、取入口１１の投射形状の内部に位置している。ここで、「取入口１１の第三投射面への投射形状の面積」に対する「第三投射面上の取入口１１と開口部４０との重複面積」の比率が７０％以上（１００％以下）とされている。上記比率が７０％未満であると、取入口１１から走行風を十分に取り込むことができず、効果的なエアカーテンを形成することができない。

本実施形態に係るフロントエアカーテンダクト構造では、以下の（１）～（４）の条件が全て成立するように、ダクト１が配置及び配向されている。（１）流出口１２が、縦長かつ横狭に形成され、かつ、ホイールハウス３内の車両外側縁に沿って配置されている。（２）流出口１２の下端が、停止状態の車両での直進状態の前輪２の中心Ｏよりも上方に位置している。（３）第一投射面［図１］への流出口１２の投射形状の重心Ｇ２が、取入口１１の投射形状の重心Ｇ１よりも下方かつ車両外側に位置している。（４）取入口１１から流出口１２に向けて、ダクト１及び前輪２を貫通せずに路面Ｒに達する直線Ｌが存在する。従って、流入口１１によってより高い位置できれいな走行風を取り入れ、直線的な流路を有するダクト１を通して流入口１１より下方、かつ、前輪２の中心Ｏよりも上方の流出口１２から前輪２の上部の側面に沿ってエアカーテンを形成する。このため、本実施形態に係るフロントエアカーテンダクト構造によれば、空力的性能を向上させる空気流を発生させることができるダクト１の配置及び配向を実現することができる。

本実施形態ではさらに、（５）直線Ｌの第一投射面への第一投射線Ｌ１が路面Ｒとなす角度αが５５度以上６５度以下であり、かつ、直線Ｌの第二投射面［図２］への第二投射線Ｌ２が路面Ｒとなす角度βが５５度以上６５度以下である。従って、エアカーテンになる空気流の流路抵抗や車両の走行抵抗を増やすことなく、きれいなエアカーテンを形成することができる。このため、空力的性能を効果的に向上させることができる。

ここで、取入口１１の下端が流出口１２の下端より上方に位置していることが好ましい。この場合、ダクト１内を流れて流出口１２から流出する空気流を好適かつ安定して配向させることができ、効果的なエアカーテンを安定して形成することができる。

また、第三投射面への取入口１１の投射形状と第三投射面への開口部４０の投射形状とは重複するが、「取入口１１の第三投射面への投射形状の面積」に対する「第三投射面上の取入口１１と開口部４０との重複面積」の比率が７０％以上であることが好ましい。この場合は、取入口１１から走行風を十分に取り込むことができ、効果的なエアカーテンを形成することができる。

本発明は、上述した実施形態に限定されない。上述した実施形態では、車体の左側に関してのみ説明したが、車体の右側にも同様のエアカーテンダクト構造が対称に構築されている。ただし、エアカーテンダクト構造が、車体の左右の一方にのみ構築されることを妨げるものではない。なお、上述した条件（５）については、条件（４）を満たす直線Ｌが複数存在する場合にはそのうちの少なくとも一つが条件（５）を満たせばよい。

１ダクト
２前輪
３ホイールハウス
４バンパ（車体パネル材）
１１（ダクト１の）取入口
１２（ダクト１の）流出口
４０開口部
Ｌ（ダクト１を通る）直線
Ｇ１（取入口１１の投射形状の）重心
Ｇ２（流出口１２の投射形状の）重心
Ｌ１（直線Ｌの第一投射面への）第一投射線
Ｌ２（直線Ｌの第二投射面への）第二投射線
Ｏ（前輪２の）中心
Ｒ路面
α （第一投射線Ｌ１と路面Ｒとの）角度
β （第二投射線Ｌ２と路面Ｒとの）角度

Claims

フロントエアカーテンダクト構造において、
車両前方に向けて開口された空気の取入口及び前輪のホイールハウス内に開口された前記空気の流出口を有するダクトを備えており、
（１）前記流出口が、縦長かつ横狭に形成され、かつ、前記ホイールハウス内の車両外側縁に沿って配置され、
（２）前記流出口の下端が、停止状態の前記車両での直進状態の前輪の中心よりも上方に位置し、
（３）前記車両の前後方向に垂直な第一投射面への前記流出口の投射形状の重心が、前記取入口の投射形状の重心よりも下方かつ車両外側に位置し、
（４）前記取入口から前記流出口に向けて、前記ダクト及び前記前輪を貫通せずに路面に達する直線が存在する、
ことを特徴とする、フロントエアカーテンダクト構造。
（５）前記直線の前記第一投射面への第一投射線が路面となす角度が５５度以上６５度以下であり、前記直線の前記車両の幅方向に垂直な第二投射面への第二投射線が前記路面となす角度が５５度以上６５度以下である前記取入口の下端が、前記流出口の下端より上方に位置している、ことを特徴とする請求項１に記載のフロントエアカーテンダクト構造。
前記取入口の下端が、前記流出口の下端より上方に位置している、ことを特徴とする請求項１又は２に記載のフロントエアカーテンダクト構造。
前記車両の前面を構成する車体パネル材に開口された、前記取入口と連通する開口部をさらに備えており、
前記直線に垂直な第三投射面への前記取入口の投射形状と前記第三投射面への前記開口部の投射形状とが重複し、かつ、前記取入口の前記第三投射面への前記投射形状の面積に対する前記第三投射面上の前記取入口と前記開口部との重複面積の比率が７０％以上である、ことを特徴とする請求項１～３の何れか一項に記載のフロントエアカーテンダクト構造。