JP7427958B2 - 車両用気流制御装置 - Google Patents

Description

本発明は車両用気流制御装置に関する。

車両の車輪は、ホイールとホイールに装着されたタイヤとを含んで構成され、一般的にホイールには開口部が形成されている。
車両の走行時、走行気流の一部は、車両の車幅方向の内側からホイールの開口部、および、タイヤの外周面（接地面）とホイールハウスの壁部との間の空間を通って車幅方向外側に向かって第１の気流として流出する。
この第１の気流が車両の車幅方向両側を流れる走行気流である第２の気流と干渉することで走行抵抗が増加し、車両の空力特性の向上を図る上で不利となる。
そこで、車両前部から導入した走行気流を、車輪の前方に位置するホイールハウスの壁部の車幅方向外側寄りの箇所に設けられた走行風吹き出し口から吹き出すことで第３の気流によって第１の気流を車両後方に強制的に押し流して、第１の気流と第２の気流との干渉を抑制するようにした技術が提案されている（特許文献１参照）。

特開２０１７－１７８１６３号公報

しかしながら、上記従来技術では、例えば、タイヤサイズの違いによって、あるいは、車輪が操舵輪の場合は操舵角の変化によって、走行風吹き出し口と車輪との位置関係が変化すると、第３の気流が第１の気流を車両後方に押し流す効果が低下することが懸念される。
本発明は、上記事情に鑑みなされたものであり、走行気流の干渉によって生じる走行抵抗を確実に抑制し、車両の空力特性の向上を図る上で有利な車両用気流制御装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、車両前部に設けられた走行風取り込み口から導入した走行気流を、ホイールハウスを構成する壁部のうち車輪の車両前方に位置する前壁部の車幅方向外側寄りの箇所に設けられた走行風吹き出し口から吹き出すダクトを備える車両用気流制御装置であって、前記走行風吹き出し口近傍に位置するダクト内壁面に突出して設けられ前記走行気流に対する迎角を設定することで前記走行気流の流れ方向に延在する軸を持つ縦渦を発生させるフィンを備えることを特徴とする。
また、本発明は、前記フィンの前記迎角を前記走行気流に対して０度から所定角度まで制御する迎角制御部を備えることを特徴とする。
また、本発明は、前記フィンは、前記ダクト内壁面のうち車幅方向内側の壁面あるいは車幅方向外側の壁面に設けられていることを特徴とする。
また、本発明は、前記フィンは、車両上下方向に間隔をおいて複数設けられ、前記フィン同士の間隔は、前記迎角が最大の場合に前記フィン同士が干渉しない寸法で形成されていることを特徴とする。
また、本発明は、前記フィンは、車両上下方向に間隔をおいて複数設けられ、前記迎角制御部は、前記迎角を制御した場合に前記フィン同士が干渉しないように前記迎角の前記所定角度の最大値を設定することを特徴とする。
また、本発明は、前記迎角制御部による前記フィンの迎角の制御は、前記フィンによって発生される縦渦が車両上方に向かうようになされることを特徴とする。
また、本発明は、前記車輪の操舵方向および操舵角を検出する操舵状態検出部を備え、前記迎角制御部は、前記操舵方向および前記操舵角に応じて前記フィンの迎角を制御することを特徴とする。
また、本発明は、前記車両の車速を検出する車速検出部を備え、前記迎角制御部は、前記車速が予め定められたしきい値を上回る場合に前記フィンの迎角の制御を行うことを特徴とする。
また、本発明は、前記フィンは、前記ダクト内壁面から前記走行気流の流れ方向に向かうにつれて幅が大きくなる三角形状の半デルタ翼であることを特徴とする。

本発明によれば、走行風吹き出し口近傍に位置するダクト内壁面に突出して設けられ走行気流に対する迎角を設定することで走行気流の流れ方向に延在する軸を持つ縦渦を発生させるフィンを備えている。
したがって、車両の走行に伴って発生する、車幅方向の内側からホイールの開口部、および、タイヤの外周面（接地面）とホイールハウスの壁部との間の空間を通って車幅方向外側に流出する第１の気流を、走行風吹き出し口から車輪の車幅方向外側を向いた側面に沿って吹き出される第３の気流によって車両後方に強制的に押し流して、第１の気流と車両の車幅方向両側を流れる走行気流である第２の気流との干渉による走行抵抗の増加を抑制し、車両の空力特性の向上を図る上で有利となる。
また、本発明によれば、迎角制御部によりフィンの迎角を走行気流に対して０度から所定角度まで制御することによって、フィンから発生する縦渦の有無、縦渦による第３の気流の直進性の強弱、第３の気流の偏向方向を制御するようにしたので、第３の気流によって走行抵抗を確実に抑制することができ、車両の空力特性の向上を図る上でより有利となる。
また、本発明によれば、フィンは、ダクト内壁面のうち車幅方向内側の壁面あるいは車幅方向外側の壁面に設けることができ、特にフィンをダクト内壁面のうち車幅方向内側の壁面に設けた場合は、フィンの迎角を調整する機構を設置するスペースを確保する上で有利となる。
また、本発明によれば、複数のフィンにより複数の縦渦を発生させるので、第３の気流の直進性を高める上でより有利となると共に、フィン同士の間隔を迎角が最大の場合に前記フィン同士が干渉しない寸法で形成したので、複数のフィンによる迎角の調整を円滑に行なう上で有利となる。
また、本発明によれば、複数のフィンにより複数の縦渦を発生させるので、第３の気流の直進性を高める上でより有利となると共に、迎角制御部は、迎角を制御した場合にフィン同士が干渉しないように迎角の所定角度の最大値を設定したので、複数のフィンによる迎角の調整を円滑に行なう上で有利となる。
また、本発明によれば、第３の気流が路面に干渉して空気抵抗が増加することを抑制でき、車両の空力特性の向上を図る上でより有利となる。
また、本発明によれば、車両の操舵方向および操舵角に対応して、フィンから発生する縦渦の有無、縦渦による第３の気流の直進性の強弱、第３の気流の偏向方向を制御することができ、車両の空力特性の向上を図る上でより有利となる。
また、本発明によれば、車両の空力特性が無視できる車速においてフィンの迎角の制御を行わないので、フィンの迎角の制御に要する無駄なエネルギーの消費を抑制する上で有利となる。
また、本発明によれば、フィンを、ダクト内壁面から走行気流の流れ方向に向かうにつれて幅が大きくなる三角形状の半デルタ翼としたので、走行気流の流れ方向に延在する軸を持つ縦渦を効率よく発生させる上で有利となる。

実施の形態に係る車両用気流制御装置が適用された車両のバンパーカバーの車幅方向外側寄りの部分を車両左側前方から見た斜視図である。 実施の形態に係る車両用気流制御装置が適用された車両のホイールハウスを車両左側後方から見た斜視図である。 実施の形態に係る車両用気流制御装置のフィンおよびフィンによって生成される縦渦の説明図である。 実施の形態に係る車両用気流制御装置のフィンの迎角調整部を走行気流の下流側から上流側に向かって見た説明図である。 走行気流、縦渦、車輪の関係を説明する水平断面図であり、（Ａ）は操舵角が＋４度、（Ｂ）は操舵角が０度、（Ｃ）は操舵角が－４度である場合を示す。 実施の形態に係る車両用気流制御装置の制御系の構成を示すブロック図である。 実施の形態に係る車両用気流制御装置の動作フローチャートである。

以下、本発明の車両用気流制御装置の実施の形態について図面を参照して説明する。
なお、以下の図面において符号ＵＰは車両上方を示し、符号ＦＲは車両前方を示し、符号ＩＮは車幅方向内側を示し、符号ＯＵＴは車幅方向外側を示す。
また、車両の左右方向は、車両の進行方向を向いた状態でいうものとする。
図１、図２に示すように、車両１０の前部には車幅方向に延在するフロントバンパー１２が設けられ、フロントバンパー１２は、不図示のバンパービームを覆うバンパーカバー１４を備えている。
バンパーカバー１４は、車両１０の前部の下部で車幅方向に延在するカバー前部１４０２と、カバー前部１４０２の両側から車両方向に延在するカバー側部１４０４とを備えている。
なお、図中符号１４０６はフォグランプが取り付けられる開口部を示す。
図２に示すように、カバー側部１４０４の車両後部にはフェンダーパネル１６が接続され、カバー側部１４０４とフェンダーパネル１６とにわたってホイールハウス１８が設けられ、ホイールハウス１８に車輪２０（図５参照）が配置されている。
車輪２０は、開口部が形成されたホイールと、ホイールに装着されたタイヤとを含んで構成されている。なお、ホイールに開口部が形成されていない場合でも本発明は適用可能である。
また、本実施の形態では、車輪２０は前輪であり操舵輪である場合について説明するが、車輪が後輪であっても、あるいは、車輪が操舵輪でない場合であっても本発明は適用可能である。
ホイールハウス１８を構成する壁部２２は、カバー側部１４０４、フェンダーパネル１６、フェンダーシールド、スプラッシュシールドなどの車体を構成する車体パネルの部分によって構成されている。
ホイールハウス１８を構成する壁部のうちホイールハウス１８に配置される車輪２０の車両前方に位置する壁部２２は前壁部２２Ａとされている。

図１、図２、図６に示すように、実施の形態の車両用気流制御装置２４は、走行風取り込みダクト２６と、フィン２８と、迎角調整部３０と、操舵状態検出部３２と、車速検出部３４と、気流制御用ＥＣＵ３６とを含んで構成されている。

図１、図２、図５に示すように、走行風取り込みダクト２６は車両１０の車幅方向の両側にそれぞれ設けられている。
走行風取り込みダクト２６は、走行風を走行気流として、車幅方向外側を向いた車輪２０の側面２００４に沿って吹き出させるものであり、走行風取り込み口２６０２と、走行風吹き出し口２６０４と、それら走行風取り込み口２６０２と走行風吹き出し口２６０４とを接続するダクト部２６０６とを含んで構成されている。
図１に示すように、走行風取り込み口２６０２は、ホイールハウス１８よりも車両前方に位置するカバー前部１４０２の車幅方向両側の箇所にそれぞれ設けられている。
本実施の形態では、走行風取り込み口２６０２は、車両上下方向に細長に形成されている。

図２に示すように、走行風吹き出し口２６０４は、ホイールハウス１８の前壁部２２Ａの車幅方向外側寄りの箇所にそれぞれ設けられている。
詳細には、走行風吹き出し口２６０４は、ホイールハウス１８に配置される車輪２０の中心の前方に位置する高さの前壁部２２Ａの箇所で車幅方向外側寄りの箇所にそれぞれ設けられ、あるいは、車輪２０の上部の前方に位置する高さの前壁部２２Ａの箇所で車幅方向外側寄りの箇所にそれぞれ設けられている。
本実施の形態では、走行風吹き出し口２６０４は、車両上下方向に細長に形成され、本実施の形態では、走行風吹き出し口２６０４の延在方向の長さは走行風取り込み口２６０２の延在方向の長さよりも大きな寸法で形成されている。
ダクト部２６０６は走行風取り込み口２６０２と走行風吹き出し口２６０４とを接続しており、その断面形状は、走行風取り込み口２６０２から走行風吹き出し口２６０４に至るにつれて走行風取り込み口２６０２の断面形状から走行風吹き出し口２６０４の断面形状に次第に変化するように形成されている。

図４に示すように、フィン２８は、ダクト部２６０６のうち走行風吹き出し口２６０４近傍に位置するダクト内壁面２６０８（ダクト部２６０６を構成する壁部の内面）に突出して設けられており、本実施の形態では、フィン２８は、ダクト内壁面２６０８のうち車幅方向内側寄りの箇所に、後述する迎角αを調整する方向に支軸２８０２を介して傾動可能に設けられている。
なお、フィン２８は、ダクト内壁面２６０８のうち車幅方向外側寄りの箇所に設けても良いが、ダクト内壁面２６０８の車幅方向外側にはバンパーカバー１４のカバー側部１４０４あるいはフェンダーパネル１６が近接していることから、後述する迎角調整部３０の設置スペースをダクト内壁面２６０８の車幅方向外側の箇所に確保し難いことが想定される。
これに対して、ダクト内壁面２６０８の車幅方向内側はスペースの制約が少ないため、本実施の形態のように、フィン２８をダクト内壁面２６０８のうち車幅方向内側寄りの箇所に設ければ、ダクト内壁面２６０８の車幅方向内側に迎角調整部３０の設置スペースを確保しやすいので有利である。

図３に示すように、フィン２８は、走行気流Ｆから走行気流Ｆの流れ方向に延在する軸Ａを持つ縦渦３８を発生させるものである。
本実施の形態では、図４に示すように、複数のフィン２８が車両上下方向に間隔をおいて設けられ、フィン２８同士の間隔は後述する迎角αが最大の場合にフィン２８同士が干渉しない寸法で形成されている。

本実施の形態では、フィン２８は、デルタ翼（三角翼）をその中心線で２分割した半デルタ翼の形状を呈している。言い換えると、フィン２８は、ダクト内壁面２６０８から走行気流Ｆの流れ方向に向かうにつれて幅が大きくなる三角形状の半デルタ翼である。
本実施の形態では、フィン２８は、均一の厚さｔで形成された直角三角形の板状を呈している。
フィン２８の直角を挟む２辺のうち、一方の辺２８Ａがダクト内壁面２６０８に当接して配置され、他方の辺２８Ｂが走行気流Ｆの下流側に位置し、フィン２８の傾動中心となる支軸２８０２は一方の辺２８Ａから突設されている。
フィン２８の斜辺２８Ｃは、フィン２８の前縁２８０２を構成するものである。
図中、符号ｈはフィン２８の他方の辺２８Ｂの高さ、言い換えるとフィン２８の幅を示す。
符号θはフィン２８の前縁２８０２とフィン２８の幅方向（高さｈ方向）に延在する仮想線とがなす角度である後退角を示す。

図３に示すように、走行気流Ｆに対してフィン２８が支軸２８０２を支点として傾いた場合、すなわち、フィン２８の迎角αの絶対値が０度を超えた場合に、フィン２８の厚さ方向の両面のうち走行気流Ｆが当たる面を前面２８１０、反対側の面を背面２８１２としたとき、縦渦３８は、走行気流Ｆが前面２８１０から前縁２８０２を超えて背面２８１２に回り込むようにして流れることで発生する。
一方、フィン２８の迎角αが０度であれば、縦渦３８は発生しない。
図３の例では、走行気流Ｆの上流側から下流側を見たとき、縦渦３８は時計方向に回転している。
この縦渦３８は、走行気流Ｆの下流に向かうにつれて軸Ａを中心とする直径方向の寸法が次第に大きくなるように発生する。
また、縦渦３８の速度、縦渦３８の直径方向の寸法は、走行風吹き出し口２６０４とフィン２８との位置関係、後退角θ、高さｈ、厚さｔ、迎角αなどによって決定される。
一般的に迎角αの絶対値が大きくなるほど、縦渦３８の渦が強まることから、走行風吹き出し口２６０４から吹き出される縦渦３８を含む走行気流Ｆは、縦渦３８の軸Ａに沿った直進性が強くなり、また、迎角αの絶対値が大きくなるほど、縦渦３８の直径方向の寸法も大きくなる傾向にある。
しかしながら、迎角αの絶対値がある上限値を超えると縦渦３８が乱れて円滑に縦渦３８が生じにくくなる。この上限値も、走行風吹き出し口２６０４とフィン２８との位置関係、後退角θ、高さｈ、厚さｔ、迎角αなどによって決定される。

なお、厳密にいうと、縦渦３８の軸Ａは、フィン２８の上流側における走行気流Ｆの流れ方向に延在するものの、縦渦３８の軸Ａの向きとフィン２８の上流側における走行気流Ｆの向きとが完全な平行になるわけではなく、フィン２８の迎角αの絶対値が大きくなるほど、縦渦３８の軸Ａが、フィン２８の上流側における走行気流Ｆの流れ方向となす角度も大きくなる。
また、フィン２８の下流側では、走行気流Ｆは縦渦３８を含むものとなることから、フィン２８の下流側では、縦渦３８を含む走行気流Ｆは、縦渦３８の影響を受けて縦渦３８の軸Ａに近づく方向に偏向することになる。
したがって、フィン２８を傾動しフィン２８の迎角αを制御することで走行風吹き出し口２６０４から吹き出される縦渦３８を含む走行気流Ｆの偏向を制御させることができる。
また、迎角αの絶対値が上限値を超えることで縦渦３８がほとんど生成されない場合には、走行風吹き出し口２６０４から吹き出される走行気流Ｆは、フィン２８による影響を受けて偏向することになる。

したがって、フィン２８を傾動しフィン２８の迎角αを制御することで以下の３つの作用効果が奏される。
１）フィン２８の迎角αを制御することで、走行気流Ｆから縦渦３８を生成させ、あるいは、縦渦３８の生成を停止することができる。すなわち、走行風吹き出し口２６０４から縦渦３８を含む走行気流Ｆを吹き出させるか、あるいは、走行風吹き出し口２６０４から縦渦３８を含まない走行気流Ｆを吹き出させるかを制御することができる。
２）フィン２８の迎角αを制御することで、縦渦３８の速度および軸Ａ回りの縦渦３８の直径方向の寸法を変化させ、走行風吹き出し口２６０４から吹き出される縦渦２８を含む走行気流Ｆの直進性の強弱を制御することができる。
３）フィン２８の迎角αを制御することで、縦渦３８が発生する条件下では、縦渦３８の軸Ａの方向を変化させ、これにより縦渦３８を含む走行気流Ｆの偏向を制御することができる。また、縦渦３８が発生しない条件下では、フィン２８によって走行気流Ｆの偏向を制御することができる。したがって、縦渦３８の有無に拘らず、フィン２８は走行風吹き出し口２６０４から吹き出される走行気流Ｆの偏向板として機能するといえる。

図４に示すように、迎角調整部３０は、フィン２８よりも上流側の走行気流Ｆに対するフィン２８の迎角αを調整するものである。
迎角調整部３０は、モータ４０、変速機構４２、駆動軸４４、ウォームギア４６を含んで構成されている。
モータ４０は、走行風取り込みダクト２６の上部に設けられている。
変速機構４２は、モータ４０の回転駆動力を減速して駆動軸４４に伝達するものである。
駆動軸４４は、走行風取り込みダクト２６の車幅方向内側の箇所で車両上下方向に延在し、上端が変速機構４２に連結され、下端が軸受４８を介して支持されている。

ウォームギア４６は、駆動軸４４にその延在方向に間隔をおいて複数のフィン２８に対応して設けられた複数のウォーム４６０２と、これらウォーム４６０２に噛合する複数のウォームホイール４６０４（はす歯歯車）とで構成されている。
ウォームホイール４６０４の回転中心には支軸２８０２の先端が連結されている。

したがって、迎角調整部３０は、後述する気流制御用ＥＣＵ３６によってモータ４０が正逆回転されることで複数のフィン２８が同期して傾動され、複数のフィン２８の迎角αを調整する。
なお、本実施の形態では、迎角調整部３０をウォームギア４６を含んで構成した場合について説明したが、迎角調整部３０をリンク機構やカム機構など従来公知の様々な機構を用いて構成してもよく、迎角調整部３０の構成は実施の形態の構造に限定されない。

図６に示すように、操舵状態検出部３２は、車輪２０の操舵方向および操舵角を検出して気流制御用ＥＣＵ３６に供給するものであり、本実施の形態では、操舵状態検出部３２は、ステアリングホイールの操舵角を検出することで、車輪２０の操舵角を検出する操舵角センサで構成されている。
車速検出部３４は、車両１０の走行速度を検出して気流制御用ＥＣＵ３６に供給するものである。

気流制御用ＥＣＵ３６は、迎角制御部を構成するものであり、操舵状態検出部３２から供給された操舵方向および操舵角と、車速検出部３４から供給された車速とに基づいて迎角調整部３０を介してフィン２８の迎角αの制御を行なうものであり、言い換えると、フィン２８の迎角αを走行気流Ｆに対して０度から所定角度まで制御するものである。
本実施の形態では、気流制御用ＥＣＵ３６によるフィン２８の迎角αの制御は、フィン２８によって発生される縦渦３８が車両上方に向かうようになされる。
また、気流制御用ＥＣＵ３６は、車速が予め定められたしきい値を下回る場合にフィン２８の迎角αの制御を停止する。

ここで迎角αの制御について具体的に説明する。
図５は、右側の車輪（操舵輪）２０の中心軸を含む水平断面で破断した車輪２０、走行気流Ｆ、縦渦３８の関係を説明する水平断面図であり、（Ａ）は操舵角φが＋４度、（Ｂ）は操舵角φが０度、（Ｃ）は操舵角φが－４度である場合を示す。
なお、本実施の形態では、車両１０が左旋回する（操舵方向が左側である）場合の操舵角φを正値とし、車両１０が右旋回する（操舵方向が右側である）場合の操舵角φを負値とする。したがって、操舵角φの正負により操舵方向が規定される。
また、以下では、左右の車輪（操舵輪）２０のうち右側の車輪２０に着目して説明する。また、以下では、車両１０の空力特性が影響する走行状態、例えば、高速道路などにおいて、車両１０が高速で直進走行している場合、高速走行しつつ左右方向にレーンチェンジを行なう場合を想定して説明する。

図５（Ｂ）に示す場合、車輪２０は操舵角φが０度であり、したがって、車両１０は直進走行している。
車両１０の走行に伴い、車幅方向の内側から車輪２０のホイールの開口部、および、車輪２０の外周面２００２とホイールハウス１８の壁部２２との間の空間を通って車幅方向外側に流出する第１の気流Ｆ１が発生する。
この第１の気流Ｆ１が車両１０の車幅方向両側を流れる走行気流Ｆ（以下第２の気流Ｆ２という）と干渉することによって走行抵抗が増加し車両１０の空力特性が低下する。
この場合、走行風取り込み口２６０２からダクト部２６０６を介して走行風吹き出し口２６０４から車輪２０の車幅方向外側を向いた車輪２０の側面２００４に沿って走行気流Ｆ（以下第３の気流Ｆ３という）が吹き出されると、この第３の気流Ｆ３によって第１の気流Ｆ１が車両後方に強制的に押し流され、第１の気流Ｆ１と第２の気流Ｆ２との干渉による走行抵抗の増加が抑制され、車両１０の空力特性が向上することになる。

したがって、車両１０の直進走行時には、走行風吹き出し口２６０４から車輪２０の車幅方向外側を向いた側面２００４に沿って第３の気流Ｆ３が吹き出されるように迎角αを制御すればよい。言い換えると、第１の気流Ｆ１と第２の気流Ｆ２との干渉を抑制するに足る第３の気流Ｆ３が形成されるように迎角αを制御すれば良い。
第１の気流Ｆ１と第２の気流Ｆ２との干渉を抑制するに足る第３の気流Ｆ３を形成する迎角αは車輪２０のサイズ（例えば、タイヤ幅、タイヤ外径、タイヤ内径）によって異なる。これは、走行風吹き出し口２６０４と車輪２０の位置関係が、車輪２０のサイズによって異なるためである。
したがって、車両１０に車輪２０を装着し車両１０が直進走行した状態での、第１、第２、第３の気流Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３の挙動を解析し、第１の気流Ｆ１と第２の気流Ｆ２との干渉を抑制するに足る第３の気流Ｆ３を形成する最適な迎角αを求めておき、このような最適な迎角αを気流制御用ＥＣＵ３６が決定できるようにすればよい。

例えば、迎角α＝０度のときに、第１の気流Ｆ１と第２の気流Ｆ２との干渉を抑制するに足る第３の気流Ｆ３が形成されるのであれば、迎角αを０度に制御する。このとき、迎角αは０度であることから縦渦３８は発生せず、したがって、第３の気流Ｆ３は縦渦３８を含まないものとなる。
また、迎角αの絶対値が０度より大きな第１の角度のときに、第１の気流Ｆ１と第２の気流Ｆ２との干渉を抑制するに足る第３の気流Ｆ３が形成されるのであれば、迎角αを第１の角度に制御する。このとき迎角αの絶対値が０度よりも大きいことから縦渦３８が発生し、したがって、第３の気流Ｆ３は縦渦３８によって直進性が高められたものとなる。

図５（Ａ）に示す場合、車輪２０は操舵角φが＋４度であり、したがって、車両１０は左側の車線にレーンチェンジするような走行状態であり、言い換えると、左向きに旋回走行する状態であり、右側の車輪２０は旋回外側に位置することになる。
車両１０の走行に伴い、第１の気流Ｆ１が発生する点は図５（Ｂ）の場合と同様である。
このとき、図５（Ｂ）と同様に、フィン２８の迎角αが車両１０の直進走行時に最適な迎角αとなっていると仮定すると、走行風吹き出し口２６０４から吹き出された第３の気流Ｆ３は、左側に傾斜した車輪２０の車幅方向外側を向いた側面２００４に沿って流れる。
すると、車輪２０の車両後方側では、第３の気流Ｆ３が車幅方向外側に偏向してしまうことから、第３の気流Ｆ３によって第１の気流Ｆ１を押し流す効果が低下し、第１の気流Ｆ１と第２の気流Ｆ２との干渉が生じることで走行抵抗が増加し、車両１０の空力特性が低下することになる。

そこで、図５（Ａ）のように車両１０が左旋回している場合は、縦渦３８を発生させ、第３の気流Ｆ３に縦渦３８を含ませることで第３の気流Ｆ３の直進性を強化させればよい。
この場合も図５（Ｂ）の場合と同様に、走行風吹き出し口２６０４と車輪２０の位置関係が、車輪２０のサイズによって異なるため、第１の気流Ｆ１と第２の気流Ｆ２との干渉を抑制するに足る第３の気流Ｆ３を形成する迎角αは車輪２０のサイズによって異なる。
したがって、前記と同様に、車両１０に車輪２０を装着した状態で、車両１０の左旋回時における、第１、第２、第３の気流Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３の挙動を解析し、第１の気流Ｆ１と第２の気流Ｆ２との干渉を抑制するに足る第３の気流Ｆ３を形成する最適な迎角αを求めておき、このような最適な迎角αを気流制御用ＥＣＵ３６が決定できるようにすればよい。

図５（Ｃ）に示す場合、車輪２０は操舵角φが－４度であり、したがって、車両１０は右側の車線にレーンチェンジするような走行状態であり、言い換えると、右向きに旋回走行する状態であり、右側の車輪２０は旋回外側に位置することになる。
車両１０の走行に伴い、第１の気流Ｆ１が発生する点は図５（Ａ）、（Ｂ）の場合と同様である。
このとき、図５（Ｂ）と同様に、フィン２８の迎角αが車両直進時に最適な迎角αとなっていると仮定すると、走行風吹き出し口２６０４から吹き出された第３の気流Ｆ３の一部は、右側に傾斜した車輪２０の外周面（接地面）２００２に当たったのち車輪２０の車幅方向外側を向いた側面２００４に沿って流れる。

したがって、第３の気流Ｆ３が車輪２０の外周面２００２にぶつかることで空気抵抗が増加し、車両１０の空力特性が低下することになる。また、車輪２０の車両後方側では右側に傾斜した車輪２０の車幅方向外側を向いた側面２００４に沿って流れる第３の気流Ｆ３が車幅方向内側に偏向されることで、第３の気流Ｆ３がホイールハウス１８の壁部２２のうち車輪２０の後方に位置する部分にぶつかることで空気抵抗が増加し、車両１０の空力特性が低下することになる。

そこで、図５（Ｃ）のように車両１０が右旋回している場合は、走行風吹き出し口２６０４から吹き出される第３の気流Ｆ３を車両後方に至るにつれて上方あるいは下方に偏向させることで第３の気流Ｆ３を車輪２０の外周面２００２に当たりにくくさせればよい。
また、縦渦３８を発生させ、第３の気流Ｆ３に縦渦３８を含ませることで第３の気流Ｆ３の直進性を強化させることで、第３の気流Ｆ３の車幅方向内側への偏向を抑制し、第３の気流Ｆ３がホイールハウス１８の壁部２２のうち車輪２０の後方に位置する部分にぶつかりにくくすればよい。
この場合も図５（Ａ）、（Ｂ）の場合と同様に、走行風吹き出し口２６０４と車輪２０の位置関係が、車輪２０のサイズによって異なるため、車輪２０の外周面２００２に当たりにくく、また、第３の気流Ｆ３が車幅方向内側に偏向することを抑制するに足る第３の気流Ｆ３を形成する迎角αは車輪２０のサイズによって異なる。
したがって、前記と同様に、車両１０に車輪２０を装着した状態で、車両１０の右旋回時における、第１、第２、第３の気流Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３の挙動を解析し、第３の気流Ｆ３が車輪２０の外周面２００２に当たりにくく、また、第３の気流Ｆ３が車幅方向内側に偏向することを抑制するに足る第３の気流Ｆ３を形成するための最適な迎角αを求めておき、このような最適な迎角αを気流制御用ＥＣＵ３６が決定できるようにすればよい。
なお、図５（Ｃ）の場合、迎角αを、第３の気流Ｆ３が車両後方に至るにつれて上方に向かうような値としても、第３の気流Ｆ３が車両後方に至るにつれて下方に向かうような値としてもよい。
しかしながら、第３の気流Ｆ３が車両後方に至るにつれて下方に向かうような値とした場合は、第３の気流Ｆ３が路面にぶつかって空気抵抗となることが懸念される。
そのため、迎角αは、第３の気流Ｆ３の向きが車両後方に至るにつれて上方に向かうようにして、第３の気流Ｆ３が路面にぶつかって空気抵抗とならないようにする方が、車両１０の空力性能を向上する上でより有利となる。

以上の説明では、操舵角φが＋４度、０度、－４度の３段階である場合について説明したが、実際には操舵角φをもっと細かい角度単位で変えて第１、第２、第３の気流Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３の挙動を解析し、車両１０の空力特性が最適となるようなフィン２８の迎角αを上記の角度単位毎に求めることが好ましい。
そして、細かい角度単位で得た解析結果に基づいて、操舵角φと迎角αとの関係を示す精度の高いマップを作成し、あるいは、操舵角φと迎角αとの関係を示す精度の高い相関式を作成し、それらマップあるいは相関式を気流制御用ＥＣＵ３６に設定する。
これにより、気流制御用ＥＣＵ３６は、操舵状態検出部３２から得られた操舵方向、操舵角φに対応した迎角αをマップあるいは相関式に基づいて決定し、決定した迎角αとなるように迎角調整部３０を制御すればよい。

また、以上の説明では、図５（Ｂ）に示すように、操舵角φが０度のときに、迎角αを０度、あるいは、０度以外の値に設定し、図５（Ａ）、（Ｃ）に示すように、操舵角φが０度以外の場合に迎角αを０度以外の値に設定する場合について説明した。
しかしながら、操舵角φに対する迎角αの値は、限定されるものではなく、第１、第２、第３の気流Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３の挙動の解析結果に基づいて様々な値に設定されるものである。
また、以上の説明では、右側の車輪２０について説明したが、左側の車輪２０についても上記と同様のマップあるいは相関式を作成して気流制御用ＥＣＵ３６に設定すればよいことは無論である。

次に、車両用気流制御装置２４の動作について図７のフローチャートを参照して説明する。
なお、操舵角φと迎角αとの関係を示すマップあるいは相関式は予め気流制御用ＥＣＵ３６に設定されているものとする。
車両１０が走行を開始すると、気流制御用ＥＣＵ３６は、車速検出部３４から供給される車速Ｖが予め定められたしきい値を上回っているか否かを判定する（ステップＳ１０）。このしきい値は、第１の気流Ｆ１と第２の気流Ｆ２との干渉が車両１０の空力性能に影響を与える車速に設定されている。
ステップＳ１０の判定結果が否定であれば、以下のステップをスキップし、ステップＳ１０に戻る。すなわち、第１の気流Ｆ１と第２の気流Ｆ２との干渉が車両１０の空力性能が影響を与えない低速領域では、言い換えると、車両１０の空力特性が無視できる車速では、迎角調整部３０の不要な動作を省略して無駄なエネルギー（電力）消費の抑制が図られている。

一方、第１の気流Ｆ１と第２の気流Ｆ２との干渉が車両１０の空力性能に影響を与える高速領域では、以下の制御動作を行なうことで、迎角調整部３０を用いてフィン２８の迎角αの制御を行ない空力特性の向上を図る。
すなわち、ステップＳ１０の判定結果が肯定であれば、気流制御用ＥＣＵ３６は、操舵状態検出部３２から供給される操舵方向、操舵角φを受け付け（ステップＳ１２）、気流制御用ＥＣＵ３６は、前述した操舵角φと迎角αとの関係を示すマップあるいは相関式を用いてフィン２８の迎角αを決定する（ステップＳ１４）。
そして、気流制御用ＥＣＵ３６は、決定した迎角αとなるように迎角調整部３０を調整し、迎角αの制御を行なう（ステップＳ１６）。この際、迎角αの制御は、左右の車輪２０のそれぞれについて行われる。
迎角αの制御がなされたならば、ステップＳ１０に戻る。
気流制御用ＥＣＵ３６は、このような動作を車両１０の走行中繰り返して実行する。

以上説明したように、本実施の形態では、走行風吹き出し口２６０４近傍に位置するダクト内壁面２６０８に突出して設けられ走行気流Ｆに対する迎角αを設定することで走行気流Ｆの流れ方向に延在する軸Ａを持つ縦渦３８を発生させるフィン２８を設けた。
したがって、車両１０の走行に伴って発生する車幅方向の内側から車輪２０のホイールの開口部、および、車輪２０の外周面２００２とホイールハウス１８の壁部２２との間の空間を通って車幅方向外側に流出する第１の気流Ｆ１を、走行風吹き出し口２６０４から車輪２０の車幅方向外側を向いた側面２００４に沿って吹き出される第３の気流Ｆ３によって車両後方に強制的に押し流して、第１の気流Ｆ１と車両１０の車幅方向両側を流れる第２の気流Ｆ２との干渉による走行抵抗の増加を抑制し、車両１０の空力特性の向上を図る上で有利となる。
また、本実施の形態では、フィン２８の迎角αを走行気流Ｆに対して０度から所定角度まで制御する迎角制御部を備えたので、フィン２８の迎角αを制御することによって、フィン２８から発生する縦渦３８の有無、縦渦３８による第３の気流Ｆ３の直進性の強弱、第３の気流Ｆ３の偏向を制御するようにしたので、第３の気流Ｆ３によって走行抵抗を確実に抑制することができ、車両１０の空力特性の向上を図る上でより有利となる。

また、本実施の形態では、複数のフィン２８が車両上下方向に間隔をおいて設けられ、フィン２８同士の間隔は迎角αが最大の場合にフィン２８同士が干渉しない寸法で形成されているので、複数のフィン２８の迎角αの調整を円滑に行なう上で有利となっている。
なお、フィン２８は１つでもよいが、実施の形態のように、複数のフィン２８を設けることで複数の縦渦３８を発生させると、第３の気流Ｆ３の直進性を高める上でより有利となる。
また、迎角制御部は、迎角αを制御した場合に複数のフィン２８同士が干渉しないように迎角αの所定角度の最大値を設定するようにしてもよく、その場合も上記と同様に、迎角αが最大の場合にフィン２８同士が干渉しない寸法で形成されているので、複数のフィン２８の迎角αの調整を円滑に行なう上で有利となる。

また、本実施の形態では、迎角制御部によるフィン２８の迎角αの制御は、フィン２８によって発生される縦渦３８が車両上方に向かうようにしたので、第３の気流Ｆ３が路面に干渉して空気抵抗が増加することを抑制でき、車両１０の空力特性の向上を図る上でより有利となる。

また、本実施の形態では、迎角制御部によるフィン２８の迎角αの制御を操舵方向および操舵角φに応じて行なうようにしたので、車両１０の操舵方向および操舵角φに対応して、フィン２８から発生する縦渦３８の有無、縦渦３８による第３の気流Ｆ３の直進性の強弱、第３の気流Ｆ３の偏向を制御することができ、車両１０の空力特性の向上を図る上でより有利となる。

なお、本実施の形態では、フィン２８が半デルタ翼である場合について説明したが、フィン２８は走行気流Ｆの流れ方向に延在する軸Ａを持つ縦渦３８を発生させることができればよく、従来公知の様々な形状のフィンが使用可能である。
しかしながら、本実施の形態のようにフィン２８がダクト内壁面２６０８から走行気流Ｆの流れ方向に向かうにつれて幅が大きくなる三角形状の半デルタ翼とすると、走行気流Ｆの流れ方向に延在する軸Ａを持つ縦渦３８を効率よく発生させる上で有利となる。
また、本実施の形態では、フィン２８の迎角αを走行気流Ｆに対して０度から所定角度まで制御する迎角制御部を備えた場合について説明したが、フィン２８から発生する縦渦３８によって第１の気流Ｆ１と車両１０の車幅方向両側を流れる第２の気流Ｆ２との干渉による走行抵抗の増加を抑制し、車両１０の空力特性の向上を図れるように、フィン２８の仰角αを固定して設定するようにしてもよいことは無論である。

１０ 車両
１８ ホイールハウス
２０ タイヤ
２００２ 外周面
２００４ 側面
２２ 壁部
２２Ａ 前壁部
２４ 車両用気流制御装置
２６ 走行風取り込みダクト
２６０２ 走行風取り込み口
２６０４ 走行風吹き出し口
２６０６ ダクト部
２６０８ ダクト内壁面
２８ フィン
２８Ａ 一方の辺
２８Ｂ 他方の辺
２８Ｃ 斜辺
２８０２ 前縁
２８１０ 前面
２８１２ 背面
３０ 迎角調整部
３２ 操舵状態検出部
３４ 車速検出部
３６ 気流制御用ＥＣＵ（迎角制御部）
３８ 縦渦
Ａ 縦渦の軸
Ｆ 走行気流
Ｆ１ 第１の気流
Ｆ２ 第２の気流
Ｆ３ 第３の気流
α 迎角
φ 操舵角

Claims (8)

1. 車両前部に設けられた走行風取り込み口から導入した走行気流を、ホイールハウスを構成する壁部のうち車輪の車両前方に位置する前壁部の車幅方向外側寄りの箇所に設けられた走行風吹き出し口から吹き出すダクトを備える車両用気流制御装置であって、
   前記走行風吹き出し口近傍に位置するダクト内壁面に突出して設けられ前記走行気流に対する迎角を設定することで前記走行気流の流れ方向に延在する軸を持つ縦渦を発生させるフィンを備え、
   前記フィンは、前記ダクト内壁面から前記走行気流の流れ方向に向かうにつれて幅が大きくなる三角形状の半デルタ翼である、
   ことを特徴とする車両用気流制御装置。
2. 前記フィンの前記迎角を前記走行気流に対して０度から所定角度まで制御する迎角制御部を備える
   ことを特徴とする請求項１記載の車両用気流制御装置。
3. 前記フィンは、前記ダクト内壁面のうち車幅方向内側の壁面あるいは車幅方向外側の壁面に設けられている、
   ことを特徴とする請求項２記載の車両用気流制御装置。
4. 前記フィンは、車両上下方向に間隔をおいて複数設けられ、
   前記フィン同士の間隔は、前記迎角が最大の場合に前記フィン同士が干渉しない寸法で形成されている、
   ことを特徴とする請求項３記載の車両用気流制御装置。
5. 前記フィンは、車両上下方向に間隔をおいて複数設けられ、
   前記迎角制御部は、前記迎角を制御した場合に前記フィン同士が干渉しないように前記迎角の前記所定角度の最大値を設定する、
   ことを特徴とする請求項３記載の車両用気流制御装置。
6. 前記迎角制御部による前記フィンの迎角の制御は、前記フィンによって発生される縦渦が車両上方に向かうようになされる、
   ことを特徴とする請求項２から５の何れか１項記載の車両用気流制御装置。
7. 前記車輪の操舵方向および操舵角を検出する操舵状態検出部を備え、
   前記迎角制御部は、前記操舵方向および前記操舵角に応じて前記フィンの迎角を制御する、
   ことを特徴とする請求項２から６の何れか１項記載の車両用気流制御装置。
8. 前記車両の車速を検出する車速検出部を備え、
   前記迎角制御部は、前記車速が予め定められたしきい値を上回る場合に前記フィンの迎角の制御を行う、
   ことを特徴とする請求項２から７の何れか１項記載の車両用気流制御装置。

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