JPH09118270A

JPH09118270A - 車両の空気抵抗低減装置

Info

Publication number: JPH09118270A
Application number: JP29916295A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Yamamoto; 智山本; Hiroshi China; 宏知名; Norio Yanagimoto; 憲男柳本; Kunio Nakagawa; 邦夫中川; Masahiro Yoshida; 昌弘吉田
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 1995-10-24
Filing date: 1995-10-24
Publication date: 1997-05-06

Abstract

(57)【要約】【課題】外観の見栄えを悪化させることなく、高い空
気抵抗低減効果を得ることができる空気抵抗低減装置を
提供することを目的とする。【手段】車両の下面に設けられたカバー３の、走行時
に乱流境界層の生じる位置（車両前方より５００ｍｍ以
後）に設けられた可動壁４と、このカバー３の内側に設
けられ、この可動壁４を所定の周波数及び振幅で振動さ
せる加振器７とを有する空気抵抗低減装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、乗用車等の車両
に装備され、車両の空気抵抗を低減できる車両の空気抵
抗低減装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】乗用車等においては車両の空気抵抗が燃
費性能、最高速、加速性能等に大きな影響を及ぼすた
め、これを減少させるため種々の研究が従来なされてい
る。このうち、最も一般的なのが車両のスタイルを空気
力学的に改良することによって空気抵抗の低減を図ろう
とするものである。例えば、車両の前面投影面積を小さ
くしたり、形状が急激に変化しないようなスタイルを採
用して空気の剥離を防止する等の措置が採用されてい
る。

【０００３】しかし、車両のスタイルの改良によって空
気抵抗を低減することは、特に乗用車の場合、居住空間
の確保やその他の要因から一定の限界がある。このた
め、車両のスタイル以外の空気抵抗低減措置についても
種々の提案がなされている。

【０００４】例えば、実開昭６０−８７７６９号公報に
記載された発明は、車両の表面に多数のディンプル加工
を施している。また、実開昭６０−１８８６８４号公報
に記載された技術では、自動車の後部に空気吹出口を設
け、この空気吹出口から後方に向かって空気を吹き出す
ようにしている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来の技術には、以下に説明する解決すべき課題がある。

【０００６】すなわち、前記ディンプルを設ける技術で
は、車体の表面に無数の凹凸を設ける必要があるため、
外観の見栄えが非常に悪くなるということがある。ま
た、前記空気吹出口を設けて空気を吹き出すという構成
では、構成が複雑になるわりには空気層の剥離防止とい
う効果しか得られないということがある。

【０００７】この発明は、このような事情に鑑みてなさ
れたもので、見栄えを悪化させることなく、高い効果を
得ることができる空気抵抗低減装置を提供することを目
的とするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】第１の手段によれば、乱
流境界層内で可動壁を振動させることで気流に擾乱を与
えて境界層を薄くすることができ、剥離点を後方に移動
することができる。その結果、後流域縮小、運動量欠損
減少の効果を得ることができ、車両の空気抵抗を低減す
ることができる。

【０００９】また、第２の手段のように振動壁を車両の
下面に設けることで、車両の見栄えを損なうことなく、
この振動壁をより広い範囲に設けることができる。

【００１０】第３の手段によれば、溝を設けたことで、
この振動壁の振動方向および周期を所定の値に規制する
ことが可能である。

【００１１】第４、第５の手段のように、走行風は、車
体の前端から所定寸法のところで乱流境界層に遷移する
ことから、車体の車長方向中途部あるいは所定寸法以後
に設けられていることが好ましい。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、この発明の一実施形態につ
いて説明する。

【００１３】この発明は、乗用車等の車体の表面の、走
行風の乱流境界層が生じる部位に所定の振幅および周期
（周波数）で振動する可動壁を設け、この可動壁を振動
させることで、気流に擾乱を与え、気流の剥離点を後方
に移動させ、その結果、後流域を縮小および圧力欠損減
少を抑え、圧力の変化から受ける空気抵抗を小さくする
ものである。具体的には以下のような構成を有する。

【００１４】図に１で示すのは、乗用車の車体２の下面
である。この車両２の下面１は、表面が滑面に形成され
てなるカバー３によって覆われている。そして、このカ
バー３の中央部には、この発明の要部である可動壁４が
設けられている。

【００１５】図２（ａ）、（ｂ）は、この可動壁４が設
けられた部位を拡大して示す平面図および縦断面図であ
る。同図に示すように、上記カバー３の上記可動壁４の
設けられる部位には、この可動壁４を上記カバー３の表
面と面一に収納するための凹部５が設けられている。そ
して、この凹部５内には、図に示すように、複数のスリ
ット６…が設けられている。このスリット６は、車長方
向に所定の間隔で設けられており、このカバー３の表面
側から内側（車体側）へと貫通している。

【００１６】また、上記可動壁４は、例えばポリエステ
ル製の可撓性弾性部材であり、上記全てのスリット６…
を覆い隠す状態で上記凹部５内に挿着され、この凹部５
に接着されている。

【００１７】また、図２（ｂ）に示すように、このカバ
ー３の内側（車体側）には、加振機７が設けられてい
る。この加振機７は、具体的には所定の周波数で発振す
るスピーカであり、発振することで、上記可動壁４を振
動させる機能を有する。

【００１８】上記可動壁４の振動は、図２（ｂ）に示す
ようにこの可動壁４が所定の間隔で上記スリット６間の
部位に接着されているため、このスリット６の間隔によ
って規制され、図２（ｃ）に示すような振動モードとな
る。従って、この可動壁の振動モード（周波数、振幅）
は、上記発振器７の発振周波数の他、上記スリット６の
間隔、幅、及び上記可動壁４の柔軟性によって決定され
ることとなる。

【００１９】なお、一実施形態としては、後述するよう
に、上記可動壁４の厚さ１ｍｍ、上記スリット６の間隔
５ｍｍ（ピッチ１０ｍｍ）、スリット６の深さ５ｍｍで
あることが好ましい。また、上記加振機の発振周波数は
数１００Ｈｚであることが好ましい。

【００２０】また、この可動壁４は、図１に示すよう
に、車体の前端から約５００mmの位置よりも後方に設け
られているのが好ましい。これは、車体の前端部では、
走行風の流れは層流であり、層流の場合には気流を擾乱
しても境界層を薄くすることができないことが一般に知
られており、この可動壁を設けても期待する効果を奏す
ることは少ないと考えられるからである。

【００２１】なお、図３に示すのは、可動壁４が設けら
れていない場合における車体２の下面（カバーの表面）
近くの走行風の流れである。走行風の境界層を見ると、
車体前端部では層流（層流境界層１１）であり、前端か
らの距離５００mm前後で乱流に移行する（乱流境界層１
２）ことが分かる。

【００２２】次に、この可動壁４による空気抵抗低減効
果を試験によって確かめる。この試験は、図４に示す翼
状部材９を周流速度Ｕ＝２〜４０m/s の風洞内に置いて
行った。この翼状部材９の上面側には、上記スリット１
０が上記一実施形態と同じ間隔で多数設けられ、上記一
実施例と同じ材質の可動壁１３によって覆われている。
そして、この翼状部材９内には、加振器としてのスピー
カ装置１４が設けられている。

【００２３】この計測は、上記加振器１４の発振周波数
を８〜５００Ｈｚに変化させることで、上記可動壁１３
を振幅０〜０．４ｍｍで振動させ、レイノルズ数（Ｒｅ
数：慣性力（空気流量）／粘性力（空気の動粘係数））
を変化させることで行ったものである。

【００２４】この計測の結果を図５（ａ）、（ｂ）に示
す。なお、この図５は、最も良好な結果が得られた周波
数１００Ｈｚ、振幅２００μｍの場合のみを示すもので
ある。なお、レイノルズ数が同じであれば、試験結果に
ついて相似則が適用できる。

【００２５】図５（ａ）は境界層のプロフィールを示す
ものである。この図より、壁面近くの速度勾配を小さく
でき流速を低下できると共に、境界層の厚さも低減でき
ていることが分かる。

【００２６】また、図５（ｂ）は、後流圧力分布の比較
である。この図より圧力欠損（運動量欠損）が低減でき
かつ後流域も縮小できることが分かる。

【００２７】すなわち、乱流領域において上記可動壁４
を微小振動させることにより、気流に攪乱を与えて境界
層を剥離点を後方に移動させた結果、上記速度勾配の低
減、後流域縮小及び運動量欠損の減少の効果を得ること
ができ、車両の空気抵抗が低減するものと考えられる。
上記実験においては、空気抵抗は約１４パーセント低減
した。

【００２８】なお、この実施形態においては、図１
（ｂ）に１６で示すように、可動壁後方の床下部を切り
上げている。このような構成によれば、図１（ｃ）に示
すように、上記可動壁４が存在する場合（この発明）の
後流域をより大きく縮小することができる。これは、境
界層の剥離点を後ろにずらすことができる結果、後流を
この切り上げ部１６にに沿わせて流すことができるから
である。

【００２９】なお、上記可動壁４を車体２の下面１に設
けたことで、車体２の床下を流通する空気流の速度を早
くすることができるから車体に発生する揚力を低減する
ことができる。

【００３０】また、車体２の下面１に設けることで、車
両２の見栄えを損なうことなくより広い範囲に上記可動
壁４を設けることができるから、空気抵抗低減の効果が
大きい。すなわち、車体表面の摩擦抵抗を低減するの
に、従来の技術では、ディンプルを設けていたが、これ
では車体の外観が損なわれるということがあった。この
発明では、走行前は、凹凸になっていないから、外観の
見栄えは上記ディンプルに比較して良好である。

【００３１】さらに、簡単な構成で車両の空気抵抗の低
減を実現できる効果がある。すなわち、前記構成を有す
る可動壁４を上記車体２の下面１に貼り付けるのみでよ
いので、前記従来例のように、空気を吹き出す構成のよ
うなものは不要である。したがって、簡単な構成で前記
効果を得ることができる。

【００３２】なお、この発明は、上記一実施例に限定さ
れるものではなく、発明の要旨を変更しない範囲で種々
変形可能である。

【００３３】例えば、上記一実施形態では、上記可動壁
４は、車体２の下面に設けられていたが、車体２の上面
に設けるようにしても良い。

【００３４】また、上記一実施形態においては、上記可
動壁の可動部材はポリエステルであったが、これに限定
されるものではなく、所定の振動モードで振動するもの
であればゴムの他金属板材料であっても良い。

【００３５】また、この装置を取り付ける車両は乗用車
であったが、これに限定されるものではなく、走行車両
であれば他の種類の車両であっても良い。

【００３６】

【発明の効果】以上述べたように、この発明によれば、
第１に、乱流境界層内で可動壁を振動させることで気流
に擾乱を与えて境界層を薄くすることができ、剥離点を
後方に移動することができる。その結果、後流域縮小、
運動量欠損減少の効果を得ることができ、車両の空気抵
抗を低減することができる。

【００３７】また、第２に、振動壁を車両の下面に設け
ることで、車両の見栄えを損なうことなく、この振動壁
をより広い範囲に設けることができる。

【００３８】第３に、溝を設けたことで、この振動壁の
振動方向および周期を所定の値に規制することが可能で
あり、より確実にその作用をそうさせることが可能であ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施形態を示す概略構成図。

【図２】同じく、要部を拡大して示す一部透視部を有す
る平面図、縦断面図及び振動モード図。

【図３】同じく、壁面近くの流れ状態を示す模式図。

【図４】同じく、試験モデルを示す縦断面図。

【図５】同じく、測定結果を示すグラフ。

【符号の説明】

１…下面（表面）、２…車両、３…カバー、４…可動
壁、５…凹部、６…スリット、７…加振器（加振手
段）。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者中川邦夫東京都港区芝五丁目33番８号三菱自動車工業株式会社内 (72)発明者吉田昌弘東京都港区芝五丁目33番８号三菱自動車工業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】車両の表面の、走行時に乱流境界層の生
じる位置に設けられた可動壁と、上記可動壁の内側に設けられこの可動壁を振動させる加
振手段とを有することを特徴とする空気抵抗低減装置。
【請求項２】請求項１記載の空気抵抗低減装置におい
て、上記可動壁は、上記車体の下面に設けられていることを
特徴とする空気抵抗低減装置。
【請求項３】請求項２記載の空気抵抗低減装置におい
て、車体の下面には、この下面を覆うカバーが設けられ、このカバーは、車長方向に所定のピッチで設けられた複
数のスリットを有し、上記可動壁は上記複数のスリットを覆う状態で上記カバ
ーに取着され、上記加振手段が作動することで、周期の
等数倍が上記所定のピッチとなる振動を行うことを特徴
とする空気抵抗低減装置。
【請求項４】請求項１記載の空気抵抗低減装置におい
て、上記可動壁および加振手段は、車両下面の車長方向
中途部に設けられていることを特徴とする空気抵抗低減
装置。
【請求項５】請求項１記載の空気抵抗低減装置におい
て、上記受動壁は、上記車両下面の前端から所定寸法以後に
設けられていることを特徴とする空気抵抗低減装置。