JP7375613B2

JP7375613B2 - 車両の下部車体構造

Info

Publication number: JP7375613B2
Application number: JP2020034804A
Authority: JP
Inventors: 爽平植田; 優樹永島; 泰規井口
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 2020-03-02
Filing date: 2020-03-02
Publication date: 2023-11-08
Anticipated expiration: 2040-03-02
Also published as: JP2021138163A

Description

この発明は、空力性能が良好であるような車両の下部車体構造に関する。

車両の下部における空力性能は、車体と路面の間の走行風を整流して抵抗を抑えることで向上している。

下記特許文献１には、車幅方向中央のフロアトンネルを挟んで左右に設けられた整流板に下方に突出する縦壁を設けて、車体下の走行風を積極的に車幅方向中央に収束させて、空力性能を改善させる構造が開示されている。縦壁の形状は、車幅方向外側から内側に向けて内側部分ほど後退する傾斜部分と、この傾斜部分の車幅方向内側の端からそれよりも急に傾斜する傾斜部分で構成されている。

この構造では、走行風を車幅方向中央に収束するので、走行風が車体の側方に流出することを抑制でき、この結果、空力性能が改善される。

特開２００６－２９８３１２号公報

しかし、フロアトンネルを挟んで左右に設けられるアンダーカバー下の走行風の速度が速い一方で、前輪の後方ではそれよりも速度が遅い。このため、図７に示したようにアンダーカバー１０１下の走行風Ｘの一部Ｘ１が前輪１０２後方の走行風Ｙの影響によって側方へ流出してしまい、速度差のある部分で渦Ｚが発生して、空力性能を悪化させるおそれがある。

そこで、この発明は、フロア下の前輪の後方における渦の発生を抑制して空力性能を向上させることを主な目的とする。

そのための手段は、前輪の位置より車両前後方向後方において前後方向に延びて車体の下面の一部を構成するアンダーカバーを備え、前記アンダーカバーが、車幅方向外側の端部において車体側に固定される固定縁部と、前記固定縁部よりも車幅方向内側において前記固定縁部よりも下方に位置する平板状の本体板部を有した車両の下部車体構造であって、前記本体板部における車幅方向外側縁部に、車両前後方向に延びて下方に突出する突設部が形成され、前記突設部が、前記前輪に寄った位置に前記本体板部の下面から下方へ突出する突出高さを最も高くするピーク部を有し、前記ピーク部から後方に向けて突出高さが低くなるように形成され、前記アンダーカバーの車幅方向外側の前端部分に前記本体板部より上方に位置して車体に対して固定される固定面部と、前記固定面部と前記本体板部とを連結する縦壁部が設けられ、前記縦壁部は、前記固定面部の車幅方向内縁に沿って前方ほど車幅方向内側へ徐々に変位しながら下端が前記突設部の前端から前方へ延びるように前記本体板部の下面から下方へ突出された車両の下部車体構造である。

この構成では、突設部が仕切りの作用をして、アンダーカバー下の走行風の一部が前輪の後方において側方へ流出することを抑制する。突設部のうち突出高さが最も高いピーク部は前輪に寄った位置にあり、前輪から離れた前輪の後方において側方に流出しようとする空気の流れを効果的に抑える。

また上述したように、前記アンダーカバーの車幅方向外側の前端部分に前記本体板部より上方に位置して車体に対して固定される固定面部と、前記固定面部と前記本体板部とを連結する縦壁部が設けられ、前記突設部が前記縦壁部の後方に形成されたため、突設部の前方に立つ縦壁部の高さを抑制して空気抵抗が増すことを抑えられ、見栄えの向上も可能である。

この発明の一態様においては、前記突設部における前記ピーク部より後方に延びる延長部の下面が直線状に形成され、前記アンダーカバーが、前記延長部の前記下面を車両側面から見た状態で略水平にするように固定された構成とするとよい。

この構成では、前述のようにして突設部が空力性能向上するとともに、直線状をなす突設部の延長部の下面が水平になるので、車両の側面から視認されるアンダーカバーの下端のシルエット（輪郭・外形）が水平に見え、見栄えが向上する。

この発明の一態様においては、前記突設部の前端部に、前方ほど上方に傾斜する傾斜部が形成された構成とするとよい。

この構成では、アンダーカバーの本体板部の前端に当たる走行風が傾斜部によって突設部周辺に円滑に流され、空気抵抗が低減する。

この発明によれば、本体板部の車幅方向外側縁部に突設部を備えたので、フロア下の前輪の後方における渦の発生を抑制して空力性能を向上させることができる。

車両の下部車体構造を示す底面図。要部を示す斜視図。要部を示す斜視図。車両の下部車体構造の側面図。図２のＥ－Ｅ断面図。作用状態を示した図１の一部拡大図。従来技術を示す底面図。

この発明を実施するための一形態を、以下図面を用いて説明する。

図１に、車両の下部車体構造１１を下から見上げた底面図を、図２、図３にその要部の斜視図を示す。図２は下部車体構造１１を後方から前方斜め上に見た状態であり、図３はそれを前方から後方斜め上に見た状態である。図中の白抜き矢印は図面の理解を助けるためのものであり、矢印中の、「Ｒｒ」、「Ｆｒ」、「Ｒ」、「Ｌ」は、それぞれ車両の「後方」、「前方」、「右方」、「左方」をあらわしている。このため、「Ｒｒ」と「Ｆｒ」を結ぶ方向は車両前後方向であり、「Ｒ」と「Ｌ」を結ぶ方向は車幅方向である。他の図においても同様である。

これらの図に示すように下部車体構造１１は、車体の下面を覆い車体の下面を構成する複数のアンダーカバーを備えている。

左右一対の前輪１２間であってエンジンルーム（図示せず）の下を覆うのはエンジンアンダーカバー１３である。エンジンアンダーカバー１３の後端は、フロアトンネル１４の前方で左右のサスペンション１５を連結するフロントサブフレーム１６の前端に固定されている。フロアトンネル１４は車両前後方向に延びており、排気系１７を収容する。

フロントサブフレーム１６の後方には、トンネルアンダーカバー１８と、本発明のアンダーカバーとしての左右一対のフロアアンダーカバー１９が備えられている。

トンネルアンダーカバー１８は、車幅方向中央に位置し、フロアトンネル１４における傾斜部１４ａ（下部車体構造１１の側面図である図４参照）を有する前端部の下方のみを被覆し、トンネルアンダーカバー１８の後端部１８ａは傾斜部１４ａの後方に対応する位置に設定されている。

トンネルアンダーカバー１８の後端部１８ａには、フロアトンネル１４の車幅方向両端部に固定される左右一対の固定面部３１と、固定面部３１間において上方に延びる後面壁部３２と、後面壁部３２と固定面部３１を連結する一対の連結面部３３が設けられている。

固定面部３１は、被覆を行う本体部３４より上方に位置しており、平板状である。本体部３４における固定面部３１の前端につながる部分は、後方ほど斜め上に上がる傾斜部３５で構成される。

後面壁部３２は、固定面部３１よりも車両前後方向の前方に位置し、本体部３４の後端から上方に延びている。後面壁部３２の高さは、フロアトンネル１４内に備えられる排気系１７を考慮して設定される。後面壁部３２の上端縁は、凹凸や段差のない一つながりの連続性を有する線状をなしている。

後面壁部３２の平面視形状は、車幅方向内側の部分が後方側の部分よりも前方に位置する略円弧状である。より具体的には、前方に位置する車幅方向内側部分は直線状に近く、車幅方向両側部分は後方ほど傾斜が急になっている。

このような平面視形状の後面壁部３２は、固定面部３１が本体部３４よりも上方に位置し、固定面部３１の前方に傾斜部３５を有しているため、車幅方向両端部には、それぞれ車両正面視略三角形状の三角形状部３２ａが形成されている。これら三角形状部３２ａは車幅方向外側ほど高さが高くなる形状である。

連結面部３３は、後面壁部３２の車幅方向外側端部である三角形状部３２ａと固定面部３１を連結する車両側面視略三角形状である。

この連結面部３３と固定面部３１の間の稜線部、つまり固定面部３１と傾斜部３５の車幅方向内側に位置する車両前後方向に延びる角部には、下方に突出する補強のためのビード３６が形成されている。

フロアアンダーカバー１９は、前輪１２の位置より車両前後方向後方において前後方向に延びて、フロアトンネル１４を挟む左右両側を覆っている。前輪１２と後輪２１との間の領域を被覆するフロアアンダーカバー１９は、前輪１２に近い部分を覆う前側フロアアンダーカバー１９ａと、後輪２１に近い部分を覆う後側フロアアンダーカバー１９ｂで構成されている。後側フロアアンダーカバー１９ｂは、後部座席（図示せず）の下であって燃料タンク（図示せず）が備えられる範囲の下方を覆うものであり、前側フロアアンダーカバー１９ａよりも車両前後方向の長さが短い。

これら前側フロアアンダーカバー１９ａと後側フロアアンダーカバー１９ｂは、車幅方向外側の端部において車体側に固定される固定縁部５１と、固定縁部５１よりも車幅方向内側において固定縁部５１よりも下方に位置する平板状の本体板部５２を有している。固定縁部５１には複数の貫通穴が形成されており、締結具により車体側に固定される。

また固定縁部５１と本体板部５２との間は上下方向に延びる垂下壁５３で構成され、前側フロアアンダーカバー１９ａは車幅方向内側の端部にも固定縁部５４が形成されている。このため、前側フロアアンダーカバー１９ａのおおよその横断面形状は図５に示したように逆ハット型である。図５は、図２のＥ－Ｅ断面図であり、図５中、２５はサイドシルの内側部材、２６はフロアパネル、２７はフロアトンネル１４の下端部を補強する補強フレームである。前側フロアアンダーカバー１９ａの車幅方向外側の固定縁部５１はサイドシルの内側部材２５に取り付けられ、車幅方向内側の固定縁部５４は補強フレーム２７に取り付けられる。

前側フロアアンダーカバー１９ａと後側フロアアンダーカバー１９ｂには、固定縁部５１，５４のほかに車体側に対する固定に必要な固定部が適宜形成される。図中、５５は、その一つであり、前側フロアアンダーカバー１９ａの前端部に形成された固定凹所である。

この固定凹所５５は、前側フロアアンダーカバー１９ａの前端から後方にかけて斜めに形成され、車体側に対して締結具５６により直接固定されるとともに、フロントサブフレーム１６との間に橋渡しされる棒状の固定具５７での固定もなされる。固定凹所５５は車両前後方向後方ほど車幅方向外側に傾斜している。

前側フロアアンダーカバー１９ａの前端面のうち、固定凹所５５よりも車幅方向内側の部分５８はフロントサブフレーム１６の後方に隠れた状態であるので、車両前後方向後方ほど下がる傾斜はなくともよい。一方、固定凹所５５よりも車幅方向外側の部分５９は直接走行風が当たる部分であるので、空気抵抗を小さくするために車両前後方向後方ほど下方に下がる傾斜を有した低抵抗面を有している。

上下方向に延びる前述の垂下壁５３は車両前後方向に沿ってまっすぐに延びるものであり、その車幅方向における位置は、図１に補助線Ｌ１で示したように、前輪１２の内面位置１２ａよりも内側である。すなわち垂下壁５３は、前輪１２の真っすぐ後方の領域と、前輪１２より車幅方向内側における後方領域とを区分する位置に存在する。なお、車幅方向外側の固定縁部５１における車幅方向外側の端は、おおよそ前輪１２の内面位置１２ａに対応する位置にある。

垂下壁５３より車幅方向内側を構成するとともに前側フロアアンダーカバー１９ａの下面を構成する本体板部５２における車幅方向外側縁部には、車両前後方向に延びて下方に突出する突設部６１が形成されている。突設部６１の車幅方向外側の側面は垂下壁５３と面一である。換言すれば垂下壁５３の延長上に突設部６１の車幅方向外側の側面が存在し、垂下壁５３と突設部６１との間に段差など、外観上両者を区分するものは存在しない。

突設部６１は、本体板部５２の表面（下面）に沿って流れる空気が側方へ移動するのを抑制する段差が得られる形状であり、その下端部の横断面形状は円弧状に形成されている。突設部６１の幅は突設部６１に必要な高さが得られるように適宜設定されている。

突設部６１の車幅方向内側の側面は、垂下壁５３の車幅方向における位置が前輪１２の内面位置１２ａよりも内側であるので、図１に補助線Ｌ２で示したように、当然に前輪１２の内面位置１２ａよりも内側に位置することになる。

突設部６１は、前側フロアアンダーカバー１９ａの前端から形成されるのではなく、車両前後方向後方にやや後退した位置から形成されている。つまり、前側フロアアンダーカバー１９ａの車幅方向外側の前端部分であって垂下壁５３よりも車幅方向内側に入り込んだ位置に、本体板部５２より上方に位置して車体に対して固定される固定面部６２が設けられ、固定面部６２と本体板部５２を連結する縦壁部６３が設けられている。縦壁部６３は、いわば前述した低抵抗面（固定凹所５５よりも車幅方向外側の部分５９）の車幅方向の幅を狭める態様で存在しており、車両前後方向後方ほど車幅方向外側に出るように緩やかに湾曲している。また縦壁部６３車両の上下方向の形状についていえば、下方ほど車幅方向内側に傾いている。このような縦壁部６３の後方に、縦壁部６３から連続して突設部６１が形成されている。

突設部６１は前端部に、前方ほど上方に傾斜する傾斜部６４を有している。傾斜部６４は、換言すれば後方に行くに従って下方に下がる形状であり、直線状であっても曲線状であってもよい。この傾斜部６４の後方には、本体板部５２の下面から下方へ突出する突出高さを最も高くするピーク部６５が形成されている。傾斜部６４からピーク部６５に続く部分は緩やかに連続している。

突設部６１の形状は、主たる部分の高さが同じで高低差のないものとすることもできるが、この例の突設部６１は前述のとおりピーク部６５を有している。このピーク部６５は、突設部６１の車両前後方向の前輪１２に寄った位置に形成され、突設部６１におけるピーク部６５より後方に延びる延長部６６は突出高さが低くなるように形成されている。

ピーク部６５の形成位置は、前輪１２に近づきすぎず、また前輪１２から離れすぎない位置であって、前側フロアアンダーカバー１９ａの下面に沿って流れる走行風が、速度の遅い前輪１２後方の走行風の影響を受けて側方へ曲がる位置に設定される。

具体的には、車両前後方向におけるピーク部６５の位置は、固定凹所５５よりも車幅方向外側の部分５９である低抵抗面の上端に対応する位置より若干後方である（図１の仮想線の丸囲みＰ参照）。ピーク部６５は車両前後方向に適宜の範囲を有するものであってもよい。

また突設部６１におけるピーク部６５より後方の延長部６６の下面６６ａは、直線状に形成されている。延長部６６の後方先端は、前側フロアアンダーカバー１９ａの後端に位置している。

このような構成の前側フロアアンダーカバー１９ａは、図４に示したように、延長部６６の下面６６ａを車両側面から見た状態で略水平にするように固定される。ここで、「略水平」とは、水平を含む意味である。

すなわち、図４では誇張して描いているが、前側フロアアンダーカバー１９ａの取り付けに際して、本体板部５２が車両後方ほど下方に傾斜するように傾けて（α）、突設部６１の延長部６６の下面６６ａを車両側面視で水平にする。

一方、後側フロアアンダーカバー１９ｂは本体板部５２が水平になるように固定される。

前側フロアアンダーカバー１９ａと後側フロアアンダーカバー１９ｂのこのような固定によって、フロアアンダーカバー１９の側面視の下端位置を構成する部分のほとんどの部分が水平に視認されることになる。

また、前側フロアアンダーカバー１９ａの本体板部５２の後方部分を下方に傾けることにより、後側フロアアンダーカバー１９ｂの位置は、前側フロアアンダーカバー１９ａが水平である場合に比べてわずかでも下方に位置することになる。つまり、相互に接続される前側フロアアンダーカバー１９ａと後側フロアアンダーカバー１９ｂとの側面視における連続性を保ちながらも、後側フロアアンダーカバー１９ｂの位置を下げることができ、燃料タンクの大容量化に寄与する。

前述のようなトンネルアンダーカバー１８とフロアアンダーカバー１９を有する下部車体構造１１において、フロアトンネル１４の下方におけるトンネルアンダーカバー１８の後面壁部３２よりも後方の部分は開放されている。

以上のように構成された下部車体構造１１では、次のようにして空力性能を良好にする。

図６に矢印で示したように、フロアアンダーカバー１９の下をフロアアンダーカバー１９に沿って流れる走行風Ａは、前輪１２後方の走行風Ｂの速度よりも速いので、前輪１２後方の走行風Ｂの影響で、その一部Ａ１が車幅方向外側に向けて吹き出そうとする。このときに、突設部６１がフロアアンダーカバー１９の下の走行風Ａ２と、前輪１２後方の走行風Ｂとの間の仕切りとして機能し、フロアアンダーカバー１９下の走行風の一部Ａ１が前輪１２の後方において側方へ流出することを抑制する。このため、フロア下の前輪１２の後方における渦の発生を抑制して空力性能を向上させることができる。

突設部６１のピーク部６５は前輪１２に寄った位置にあり、固定凹所５５よりも車幅方向外側の部分５９の低抵抗面に沿って流れて前輪１２から離れた前輪１２の後方において側方に流出しようとする空気の流れを効果的に抑える。

しかも、突設部６１の前端部には、前方ほど上方に傾斜する傾斜部６４が形成されているので、前側フロアアンダーカバー１９ａの前端に当たる走行風は突設部６１周辺に円滑に流される。このため空気抵抗を抑えることができ、空力性能の向上に効果的である。

同様に、突設部６１の車両方向前方には、固定面部６２と本体板部５２とを連結する縦壁部６３が設けられているが、縦壁部６３の高さを抑制して円滑に突設部６１の前端に連続させることができるので、この点からも空気抵抗を抑えることができる。

つまり、突設部６１を設けることにより空力性能を向上させるが、突設部６１の前端部とその近傍における空気抵抗を極力少ない状態にして、突設部６１の形成によっても所期の効果が減殺されないようにして、空力性能の効果的な向上を図っている。

また、突設部６１は本体板部５２の車幅方向外側の端に位置してり、突設部６１におけるピーク部６５より後方の延長部６６の下面６６ａは直線状である。そしてこの下面６６ａが車両側面から見た状態で水平になるように前側フロアアンダーカバー１９ａが固定されているので、空力性能向上に加えて見栄えの向上を図れるという利点がある。すなわち、前側フロアアンダーカバー１９ａの側面視における下端の輪郭・外形を形成する延長部６６の下面６６ａが水平であるので、傾いている場合と比べて美麗である。

しかも、同じく側面視における下端の輪郭・外形を形成する後側フロアアンダーカバー１９ｂは水平に固定されているので、前側フロアアンダーカバー１９ａとの連続性をもって美麗な一直線状のシルエットが得られるので、全体として良好な美感が得られる。

そのうえ、前述のように後側フロアアンダーカバー１９ｂの位置を低くして、燃料タンクを収容する領域の高さを稼ぐことができるので、燃料タンクの大型化にも資する。

突設部６１の車両前後方向の前方には固定面６２部が形成されているが、固定面部６２から立ち上がる縦壁部６３の後方に突設部６１が形成されているので、この部分においても美麗な外観を得られ、見栄えの向上に資する。

加えて、左右のフロアアンダーカバー１９の前端部に挟まれるように備えられるトンネルアンダーカバー１８の後端部１８ａには、後面壁部３２が形成されている。これによっても、前述した空力性能の向上に資することができる。

すなわち、車両の走行時には、エンジンルーム内の空気がフロアトンネル１４内を車両の後方に向けてフロアトンネル１４に沿って流れる。フロアトンネル１４の前端部には前述のように傾斜部１４ａがあるため、空気の流れは斜め下方に向く。

その空気の流れは、続いてフロアトンネル１４の下方を塞ぐトンネルアンダーカバー１８に沿って後方に流れることになるが、トンネルアンダーカバー１８の下を流れる走行風のほうが高速であるので、トンネルアンダーカバー１８の後端部１８ａで空気が下方に吹き出す現象が生じ得る。フロアトンネル１４内の空気が下方に吹き出すと、そこで渦が発生して空力性能を悪化させるばかりか、トンネルアンダーカバー１８の後端部１８ａでの空気流の乱れが、車幅方向外側の部分にも影響を与えるおそれがある。

ところが、前述のようにトンネルアンダーカバー１８の後端部１８ａには後面壁部３２が形成されているので、空気流の向きを制御して、下方に吹き出そうとするのを抑制する。この結果、図２、図３に矢印Ｃで示したように円滑な空気の流れを実現できる。

このようにトンネルアンダーカバー１８によっても空力性能を悪化させ得る空気の流れを抑えて、より効果的に空力性の向上できる。

以上の構成はこの発明を実施するための一形態であって、この発明は前述の構成のみに限定されるものではなく、その他の構成を採用することができる。

例えば突設部６１は、フロアアンダーカバー１９の長手方向の全体にわたって形成してもよい。

また本発明のアンダーカバーは、左右一対のフロアアンダーカバー１９ではなくてもよい。

１１…下部車体構造
１２…前輪
１９…フロアアンダーカバー
１９ａ…前側フロアアンダーカバー
５１…固定縁部
５２…本体板部
６１…突設部
６２…固定面部
６３…縦壁部
６４…傾斜部
６５…ピーク部
６６…延長部
６６ａ…下面

Claims

前輪の位置より車両前後方向後方において前後方向に延びて車体の下面の一部を構成するアンダーカバーを備え、前記アンダーカバーが、車幅方向外側の端部において車体側に固定される固定縁部と、前記固定縁部よりも車幅方向内側において前記固定縁部よりも下方に位置する平板状の本体板部を有した車両の下部車体構造であって、
前記本体板部における車幅方向外側縁部に、車両前後方向に延びて下方に突出する突設部が形成され、
前記突設部が、前記前輪に寄った位置に前記本体板部の下面から下方へ突出する突出高さを最も高くするピーク部を有し、前記ピーク部から後方に向けて突出高さが低くなるように形成され、
前記アンダーカバーの車幅方向外側の前端部分に前記本体板部より上方に位置して車体に対して固定される固定面部と、前記固定面部と前記本体板部とを連結する縦壁部が設けられ、
前記縦壁部は、前記固定面部の車幅方向内縁に沿って前方ほど車幅方向内側へ徐々に変位しながら下端が前記突設部の前端から前方へ延びるように前記本体板部の下面から下方へ突出された
車両の下部車体構造。
前記突設部における前記ピーク部より後方に延びる延長部の下面が直線状に形成され、
前記アンダーカバーが、前記延長部の前記下面を車両側面から見た状態で略水平にするように固定された
請求項１に記載の車両の下部車体構造。
前記突設部の前端部に、前方ほど上方に傾斜する傾斜部が形成された
請求項１または請求項２に記載の車両の下部車体構造。