JP7458691B2

JP7458691B2 - 車両構造

Info

Publication number: JP7458691B2
Application number: JP2021145164A
Authority: JP
Inventors: 勝也内田; 和樹太田
Original assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Current assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Priority date: 2021-09-07
Filing date: 2021-09-07
Publication date: 2024-04-01
Anticipated expiration: 2041-09-07
Also published as: JP2023038442A

Description

本発明は、自動車などの車両構造に関し、さらに詳しくは、空力性能を良くすることが可能な車両構造に関する。

車両構造の一例として、特許文献１に記載のものがある。
同文献に記載の車両構造においては、後輪のホイールのうち、車幅方向内方側（インナ側）に、空気整流用のリング部材が取付けられている。このリング部材は、ホイールの車幅方向内方側に形成されている開口部の一部を塞いでいる。
このような構成によれば、車両が走行する際に、車両の床下を流れる空気（床下流）が、ホイールの車幅方向内方側の開口部からホイールの内側に流入出する現象が抑制される。ホイールの内側に床下流の多くが流入出する現象を生じたのでは、床下流が乱れ、車両走行時の空気抵抗が大きくなる。これに対し、前記構成によれば、そのようなことを適切に抑制することが可能である。

しかしながら、前記従来技術においては、次に述べるように、未だ改善すべき余地があった。
すなわち、多くの場合、車両の空力性能はできる限り優れたものとすることが望まれる。ここで、特許文献１においては、空気整流用のリング部材を利用した手段によって、ホイールの内側への床下流の流入出を抑制し、空力性能を向上させているものの、リング部材に前記以外の機能をもたせ、空力性能をさらに向上させることができれば、より好ましいものとなる。
具体例を挙げると、車両の走行時においては、車両背面側に後流渦が発生し、この後流渦が車両の空力性能を悪化させる要因となっている。ここで、前記後流渦の発生には、床下流も影響している。したがって、前記した空気整流用のリング部材を利用し、前記後流渦のコンパクト化を図ることができれば、より好ましい。

特開２００９－５１２４８号公報

本発明は、前記したような事情のもとで考え出されたものであり、車両走行時の床下流を空気整流用のリング部材を利用して的確に制御し、車両の空力性能を従来よりもさらに優れたものとすることが可能な車両構造を提供することを、その課題としている。

上記の課題を解決するため、本発明では、次の技術的手段を講じている。

本発明により提供される車両構造は、後輪のホイールに取付けられ、かつ前記ホイールの内側への空気の流入が抑制されるように車幅方向内方側の開口部の一部を塞ぐ空気整流用のリング部材を、備えている、車両構造であって、前記リング部材の車幅方向内方側を向く外面部に設けられており、かつ前記後輪の回転に伴って前記リング部材が回転するときに前記外面部の表層部付近の空気を前記ホイールの周方向に動かすことが可能に、複数の凹部および凸部が前記周方向に交互に並んだ空気流れ制御用の凹凸部を、さらに備えていることを特徴としている。

このような構成によれば、次のような効果が得られる。
すなわち、後述する図１の作用および図５の対比例の作用の説明からも理解されるように、車両の前進走行時においては、車両の走行風として、後輪のホイールの車両前方側からホイールの車幅方向内方側に向けて空気が流れる床下流が生じ、その一部の空気は、リング部材の空気流れ制御用の凹凸部の表層部付近に到達する。すると、この空気は、リング部材の周方向（ホイールの周方向）に動かされる。この場合、概略的には、前記空気は、リング部材の車両前方側の領域において、地面側へ下降する向きに動かされるのに対し、リング部材の車両後方側の下側領域においては、地面から離反する上向きに掻き上げられるように動かされ、このことによる空気流は強いものとなる。その結果、床下流が後輪（リング部材）の位置を通過してから車両の後方に抜けていく場合に、前記したリング部材の凹凸部の空気掻き上げ作用に起因する強い空気流(蹴り上げ流れ)が発生する。この蹴り上げ流れが、車両背面側の後流渦を持ち上げることで、前記後流渦は部分的にコンパクトになり、車両の空気抵抗を低減することが可能となる。その結果、車両の空力性能を優れたものとし、燃費向上も好適に図ることができる。
また、本発明によれば、特許文献１と同様に、ホイールの内側に床下流が流入出することも、リング部材により適切に抑制される。リング部材は、ホイールの内側への床下流の流入出抑制機能、および凹凸部により発生する蹴り上げ流れの車両背面側の後流渦の持ち上げコンパクト化の両機能を発揮するものであり、その構成は合理的である。

本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行なう発明の実施の形態の説明から、より明らかになるであろう。

（ａ）は、本発明に係る車両構造の一例であって、後輪およびその周辺部を後輪の車幅方向内方側から視た要部概略側面図であり、（ｂ）は、（ａ）に示された後輪の概略平面断面図であり、（ｃ）は、（ａ）に示す車両の概略背面図である。図１に示す車両構造における後輪の断面図である。（ａ）は、図１および図２に示す後輪の概略斜視図であり、（ｂ）は、（ａ）の分解概略斜視図である。（ａ）は、図１～図３に示す後輪に取付けられているリング部材の正面図であり、（ｂ）は、（ａ）のIV－IV断面図である。本発明との対比例を示し、（ａ）は、要部概略側面図であり、（ｂ）は、（ａ）に示された後輪の概略平面断面図である。（ａ）は、本発明の他の例を示す正面図であり、（ｂ）は、（ａ）の分解正面図である。（ａ），（ｂ）は、本発明の他の例を示す要部正面図である。

以下、本発明の好ましい実施の形態について、図面を参照して具体的に説明する。

図１に示す車両構造Ａにおいては、車両１の後輪ＲＷのホイール２（図１（ａ）では、ホイール２の詳細は省略している）に、空気整流用のリング部材３が取付けられている。また、このリング部材３には、空気流れ制御用の凹凸部３１が設けられている。

後輪ＲＷのホイール２は、アルミ製あるいは他の金属製の従来既知のものでよく、たとえば図２に示すような形態であって、タイヤ４を保持するリム部２０、およびこのリム部２０の内側に連設され、かつリム部２０を支持するディスク部２１を備えている。

空気整流用のリング部材３は、円形リング状の樹脂製あるいは金属製部材であり、図２
に示すように、ホイール２のリム部２０のうち、車幅方向内方側の部分に固定して取付けられている。このリング部材３は、ホイール２と同心状の配置であり、ホイール２の車幅方向内方側の開口部２２の外周寄り領域を塞いでいる。したがって、ホイール２の車幅方向内方側の領域から、ホイール２の内側（リム部２０によって囲まれた領域）に多くの空気が流入出することは抑制される。なお、ホイール２に対するリング部材３の取付け手段としては、接着剤あるいは溶接などによる接合手段、ボルトやリベットなどを利用した締結手段など、種々の手段を用いることができる。

空気流れ制御用の凹凸部３１は、複数の凹部３１ａおよび凸部３１ｂが、リング部材３の周方向（ホイール２の周方向と同方向）に交互に並んだ部位であり、リング部材３の車幅方向内方側を向く外面部３ａの全周にわたって設けられている（図３および図４も参照）。凸部３１ｂは、たとえば矩形ブロック状であり、凹部３１ａは、たとえば矩形溝状である。

凹凸部３１の凹凸サイズ（図４（ｂ）の凸部３１ｂと凹部３１ａとの高低差Ｈなど）は、リング部材３が回転した際に、本実施形態の後述する作用が得られる程度に、凹凸部３１の表層部付近の空気をリング部材３の周方向に積極的に動かすことが可能なサイズである。各凸部３１ｂのうち、リング部材３の回転方向前側の側面３２は、リング部材３が回転する際に空気を押す面に相当し、この側面３２は、リング部材３の法線方向に略沿った平面とされている（図４（ａ）の凸部３１ｂ’（３１ｂ）の側面３２’（３２）が延びる方向は、仮想線で示す法線Ｎの方向と略一致している）。このような構成によれば、リング部材３の回転時に、前記した凸部３１ｂの側面３２によって、空気を周方向に効率よく押すことができる。

次に、前記した車両構造Ａの作用について説明する。

車両１の前進走行時においては、図１（ａ）に示すように、車両１の走行風の１つとして、車両１の下側に床下流が生じる。この床下流の一部の空気は、ホイール２の車幅方向内方側に到達するが、既述したように、ホイール２の開口部２２の一部は、リング部材３によって塞がれているため、開口部２２からホイール２の内側に多くの空気が流入出することは適切に抑制される。ホイール２の内側への空気の流入出が多いと、空気抵抗が増加するが、このようなことは適切に回避可能である。

一方、リング部材３は、後輪ＲＷに伴って回転しており、凹凸部３１の表層部付近に存在する空気は、リング部材３の周方向に動かされる。この場合、概略的な空気の動きを説明すると、まず、リング部材３の車両前方側の領域（図１の符号Ｓａで示す範囲）においては、空気が下向きに動かされる。これに対し、リング部材３の車両後方側の下側領域（符号Ｓｂで示す範囲）においては、空気は地面から離反する上向きに掻き上げられるように動かされ、このことによる空気流（回転流）は強いものとなる

床下流が後輪ＲＷの位置を通過してから車両１の後方に抜けていくときには、前記した強い空気流（回転流）の影響により、地面から比較的高さが高い領域に向けて進行する空気流れ、すなわち図１（ａ）に示すような空気の蹴り上げ流れＡＦが発生する。また、図１（ｂ）に示すように、前記した蹴り上げ流れＡＦは、後輪ＲＷの後方に回り込むように進行する。したがって、図１（ｃ）に示す車両背面視において、前記した蹴り上げ流れＡＦは、後輪ＲＷの車幅方向内側の位置から後輪ＲＷの上方に向けて斜めに上昇する空気流となり、車両１の背面領域８に生じる後流渦をその左右両側の下方から持ち上げる。このことにより、前記後流渦はコンパクトになり、車両1の空力性能を優れたものとすることができる。
さらに、前記した強い空気流が、車両後方に抜けていくと、車両１の外側面に沿って車
両後方に抜ける走行風もその影響を受け、前記した強い空気流に引き寄せられる。このため、車両の空力性能が一層優れたものとなる効果も期待できる。

図５は、前記した本発明の実施形態との対比例を示しており、後輪ＲＷに、前記したリング部材３は取付けられていない。この対比例においては、車両１の前進走行時に、床下流の多くがホイール２の内側に流入出する現象を生じる。また、リング部材３は取付けられていないため、リング部材３の凹凸部３１による空気の動かし作用もない。このため、床下流の多くは、後輪ＲＷの位置を通過して車両１の後方に抜けた後においても、地面を這うように低い高さを流れることとなり、本実施形態とは異なり、前記した蹴り上げ流れＡＦと同様な空気流は発生しない。また、これらとは別の空気流は、車両の後方に抜けた際に広く分散する。したがって、車両１の背面側の広い領域８ａに後流渦が発生した状態となり、空力性能は悪いものとなる。

これに対し、本実施形態によれば、図１を参照して説明したような効果が得られるので好ましい。本実施形態において、車両１の背面領域８の後流渦をコンパクトにする効果は、リング部材３に凹凸部３１を設けて空気の蹴り上げ流れＡＦを生じさせることにより得られるが、リング部材３は、ホイール２の内側への床下流の流入出抑制機能を有するものであり、リング部材３とは異なる部材を別途用いる必要はない。したがって、部品点数や重量の増加も適切に回避することができる。

図６および図７は、本発明の他の実施形態を示している。これらの図において、前記実施形態と同一または類似の要素には、前記実施形態と同一の符号を付すこととし、重複説明は省略する。

図６に示す実施形態においては、後輪ＲＷのタイヤ４に、リング部材３の凹凸部３１と同様な複数の凹部４１ａおよび凸部４１ｂを有する追加の凹凸部４１が形成されている。この追加の凹凸部４１は、リング部材３の凹凸部３１の外周囲に位置している。
本実施形態によれば、凹凸部３１、および追加の凹凸部４１の双方によって空気を周方向に動かすことができ、地面から上向きに離反するように掻き上げられる空気流を強くする上で、より好ましいものとなる。なお、追加の凹凸部４１は、タイヤ４のトレッドパターンを形成する際の製造工程において、同時に形成することができる。

図７（ａ），（ｂ）に示す実施形態においては、リング部材３の凸部３１ｂのうち、リング部材３の回転方向前側の側面３２が、法線Ｎに対して傾いている。図７（ａ）においては、側面３２の外周側先端が、内周側基端よりも回転方向前側に位置している。図７（ｂ）においては、前記とは反対に、側面３２の外周側先端が、内周側基端よりも回転方向後側に位置している。本発明においては、このように、凸部の側面を傾斜させた構成とすることもできる。

本発明は、上述した実施形態の内容に限定されない。本発明に係る車両構造の各部の具体的な構成は、本発明の意図する範囲内において種々に設計変更自在である。

リング部材は、既述した樹脂製や金属製など、その具体的な材質は限定されず、また具体的なサイズなどは、取付け対象のホイールに対応させて任意に変更可能である。
リング部材の空気流れ制御用の凹凸部は、要は、複数の凹部および凸部が周方向に交互に並んだ凹凸状であって、後輪の回転に伴ってリング部材が回転するときに、リング部材の外面部の表層部付近の空気を周方向に動かすことが可能であればよい。凸部は、矩形ブロック状に限らず、三角山状などあってもよく、凹部も同様に、矩形溝状などに限らず、三角溝状などでもよい。
なお、本発明において、凹部および凸部は、相対的な概念であり、平面状の領域に、複
数の凸部が間隔を隔てて形成されている場合、それらの相互間領域は、凹部である。同様に、平面状の領域に、複数の凹部が間隔を隔てて形成されている場合、それらの相互間領域は、凸部である。

Ａ車両構造
１車両
ＲＷ後輪
２ホイール
３リング部材
３ａ外面部（リング部材の車幅方向内方側の）
３１凹凸部
３１ａ凹部
３１ｂ凸部

Claims

後輪のホイールに取付けられ、かつ前記ホイールの内側への空気の流入が抑制されるように車幅方向内方側の開口部の一部を塞ぐ空気整流用のリング部材を、備えている、車両構造であって、
前記リング部材の車幅方向内方側を向く外面部に設けられており、かつ前記後輪の回転に伴って前記リング部材が回転するときに前記外面部の表層部付近の空気を前記ホイールの周方向に動かすことが可能に、複数の凹部および凸部が前記周方向に交互に並んだ空気流れ制御用の凹凸部を、さらに備えており、
車両ボディ部および前記リング部材は、車両の前進走行時の走行風として、前記車両ボディ部の下方を流れる床下流が発生したときに、この床下流の一部の空気が前記リング部材の車両後方側の下側領域において地面から離反するように上向きに掻き上げられた蹴り上げ流れとなり、かつこの蹴り上げ流れの少なくとも一部は前記車両ボディ部に衝突することなく前記車両ボディ部の後方に抜けていくことが可能な構成とされていることを特徴とする、車両構造。