KR101109710B1

KR101109710B1 - 차량용 공력구조

Info

Publication number: KR101109710B1
Application number: KR1020107008267A
Authority: KR
Inventors: 무네히로 히라노
Original assignee: 도요타 지도샤（주）
Priority date: 2007-09-19
Filing date: 2008-08-18
Publication date: 2012-02-07
Also published as: JP4229206B1; EP2202135A1; US20100213737A1; CA2700091A1; RU2421361C1; CA2700091C; JP2009073275A; CN101801770A; CN101801770B; WO2009037935A1; KR20100054161A; EP2202135B1; US8276971B2; EP2202135A4

Abstract

휠 하우스 내를 효과적으로 정류할 수 있는 차량용 공력구조를 얻는다. 차량용 공력구조(10)는, 휠 하우스(14) 내에 있어서의 전륜(15)에 대한 차체 전후방향의 뒤쪽에 설치되어 차폭방향으로 연장됨과 동시에 차체 상하방향의 아래쪽을 향하는 공기 흐름 충돌벽(24)과, 공기 흐름 충돌벽(24)의 차체 전후방향의 뒤쪽 끝부(24A)에서 차체 상하방향의 아래쪽으로 늘어진 공기 흐름 안내벽(22)을 구비한다. 공기 흐름 안내벽(22)은, 차체 상하방향으로 연장되거나, 또는 전륜(15)측 및 차체 상하방향의 아래쪽을 동시에 향하는 경사방향으로 연장되어 있다.

Description

차량용 공력구조{AERODYNAMIC STRUCTURE FOR VEHICLE}

본 발명은, 휠 하우스 내의 공기 흐름을 정류(整流)하기 위한 차량용 공력구조에 관한 것이다.

자동차의 휠 하우스 내에 있어서의 차륜에 대한 앞쪽 또는 차폭방향 안쪽에 배플을 고정하여 구성된 공력 스태빌라이저가 알려져 있다(예를 들면, 일본국 특표2003-528772호 공보 참조). 또, 영국 특개 제2265785호 명세서에 개시되는 기술이 알려져 있다.

그러나, 상기와 같은 종래의 기술에서는, 휠 하우스로부터 배플이 돌출하고 있기 때문에, 차륜과의 간섭을 피하는 등의 여러가지 제약이 있어, 충분한 정류 효과를 얻는 것이 곤란했다.

본 발명은, 상기 사실을 고려하여, 휠 하우스 내를 효과적으로 정류할 수 있는 차량용 공력구조를 얻는 것이 목적이다.

본 발명의 제 1 형태에 관한 차량용 공력구조는, 휠 하우스 내에 있어서의 차륜에 대한 차체 전후방향의 앞쪽 또는 뒤쪽에 설치되고, 차폭방향으로 연장됨과 동시에 차체 상하방향의 아래쪽을 향하는 공기 흐름 충돌벽과, 상기 공기 흐름 충돌벽에 있어서의 상기 차륜에서 먼 쪽의 끝부로부터, 차체 상하방향의 아래쪽으로 연장 설치된 공기 흐름 안내벽을 구비하고, 또한, 상기 공기 흐름 안내벽은, 차체 상하방향으로 연장되거나, 또는 상기 차륜측 및 차체 상하방향의 아래쪽을 동시에 향하도록 연장되어 있다.

이 형태에 의하면, 주행에 따라 공기 흐름이 차륜의 전면에 닿아 휠 하우스 내를 뒤쪽(차륜 회전방향의 상류측)을 향하는 공기 흐름이 생긴다. 또, 차량의 주행(차륜의 회전)에 따라, 휠 하우스 내에는, 차륜의 회전에 끌려 앞쪽(차륜 회전방향의 하류측)으로 향하는 공기 흐름이 생긴다.

공기 흐름 충돌벽이 차륜의 회전 중심보다 차체 전후방향의 뒤쪽에 설치된 구성에서는, 휠 하우스 내를 앞쪽으로 향하는 공기 흐름의 일부는, 공기 흐름 안내벽으로 유도되어 공기 흐름 충돌벽에 충돌한다. 이것에 의하여, 공기 흐름 충돌벽과 공기 흐름 안내벽에서 형성되는 오목(홈)형상 부분의 주위에 압력이 상승하고, 휠 하우스에 대한 공기 유입이 억제된다. 또, 공기 흐름 충돌벽이 차륜의 회전 중심보다 뒤쪽에 위치하기 때문에, 차륜 회전에 따르는 휠 하우스에 대한 공기 유입이 상류(입구)측에서 억제되고, 휠 하우스로 유입한 공기가 옆쪽에서 배출되는 것이 억제된다.

한편, 공기 흐름 충돌벽이 차륜의 회전 중심보다 차체 전후방향의 앞쪽에 설치된 구성에서는, 휠 하우스 내를 뒤쪽으로 향하는 공기 흐름은, 공기 흐름 안내벽으로 유도되어 공기 흐름 충돌벽에 가로막혀, 공기 흐름이 휠 하우스 내를 뒤쪽으로 향하여 흐르는 것이 억제된다. 이것에 의하여, 휠 하우스 내를 뒤쪽으로 향하는 공기 흐름과 앞쪽으로 향하는 공기 흐름의 간섭이 억제되어, 이것들의 흐름은 원활하게 차륜의 옆쪽으로 배출된다. 즉, 차륜 주위의 공기 흐름이 정류된다.

이와 같이, 본 차량용 공력구조에서는, 휠 하우스 내를 효과적으로 정류할 수 있다.

그런데, 본 차량용 공력구조에서는, 공기 흐름 충돌벽이 차륜에 대한 차체 전후방향의 전후 어느 쪽에 설치된 구성에 있어서도, 휠 하우스 내면과 차륜의 사이에 눈이나 얼음 등의 부착물이 부착되는 경우가 있다.

여기서, 본 차량용 공력구조에서는, 공기 흐름 안내벽이, 차체 상하방향으로 연장되거나, 또는 차륜측 및 차체 상하방향의 아래쪽을 동시에 향하도록(예를 들면 경사지게) 연장되어 있기 때문에, 공기 흐름 안내벽이 연직(차체 상하)방향에 대하여 휠 하우스 내면 쪽에 음각을 형성하는 일이 없다. 즉, 본 차량용 공력구조에서는, 눈이나 얼음 등의 부착물을 차체 상하방향의 아래쪽으로부터 받는(걸리는) 형상이 없고, 당해 부착물이 낙하하기 쉽다. 또한, 복수의 공기 흐름 안내벽을 구비하는 구성에서는, 당해 복수의 공기 흐름 안내벽 모두가, 차체 상하방향으로 연장되거나, 또는 차륜측 및 차체 상하방향의 아래쪽을 동시에 향하도록 연장되어 있는 것이 바람직하다.

상기 형태의 차량용 공력구조에 있어서, 상기 공기 흐름 충돌벽 및 상기 공기 흐름 안내벽은, 측면에서 보아 차체 상하방향의 아래쪽 방향으로 개구하는 원호형상으로 형성되고 상기 차륜을 차체 상하방향의 위쪽에서 덮는 피복부재로 형성되어 있다.

이 형태에 의하면, 상기 구성의 공기 흐름 충돌벽 및 공기 흐름 안내벽이 피복부재에 형성되어 있기 때문에, 예를 들면, 당해 피복부재를 형성하는 때의 이형(離型)방향을 차량에 대한 설치상태에서의 연직방향에 일치시킴으로써, 음각(언더 컷)이 형성되지 않는 성형구조로 할 수 있다.

상기 형태의 차량용 공력구조에 있어서, 상기 공기 흐름 충돌벽 및 공기 흐름 안내벽은, 상기 차륜의 회전 중심에 대한 차체 상하방향의 위쪽에 배치되어 있다.

이 형태에 의하면, 공기 흐름 충돌벽 및 공기 흐름 안내벽(복수의 공기 흐름 충돌벽과 공기 흐름 안내벽의 조합을 구비하는 구성에서는, 차체 상하방향의 가장 아래쪽에 위치하는 조합)이 차륜의 회전 중심에 대하여 차체 상하방향으로 위쪽에 위치하고 있기 때문에, 공기 흐름 충돌벽은 차륜의 회전 중심에 대하여 차체 상하방향의 위쪽에 이간하여 위치한다. 이 때문에, 원형상 차륜 바깥면과 공기 흐름 충돌벽의 차체 전후방향을 따르는 거리가 커지고, 공기 흐름을 가로막음에 따라 차륜에 공기력이 작용하는 것이 억제된다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 관한 차량용 공력구조는, 휠 하우스 내를 효과적으로 정류할 수 있다는 우수한 효과를 가진다.

도 1은 본 발명의 실시형태에 관한 차량용 공력구조의 개략 전체 구성을 모식적으로 나타내는 측단면도,
도 2는 본 발명의 실시형태에 관한 차량용 공력구조의 주요부를 확대하여 나타내는 측단면도,
도 3은 본 발명의 실시형태에 관한 차량용 공력구조가 적용된 자동차의 앞부분을 나타내는 사시도,
도 4A는 본 발명의 실시형태에 관한 차량용 공력구조가 적용된 자동차의 사시도,
도 4B는 본 발명의 실시형태와의 비교예에 관한 자동차의 사시도,
도 5는 본 발명의 실시형태의 변형예에 관한 차량용 공력구조를 나타내는 측면 단면도,
도 6A는 본 발명의 제실시형태와의 비교예에 관한 차량용 공력구조에 있어서의 빙설의 부착상태를 모식적으로 나타내는 측단면도,
도 6B는 본 발명의 제실시형태와의 비교예에 관한 차량용 공력구조에 있어서의 공기 흐름을 모식적으로 나타내는 측단면도이다.

본 발명의 실시형태에 관한 차량용 공력구조(10)에 대하여, 도 1 내지 도 4에 의거하여 설명한다. 또한, 각 도면에 적절하게 기재하는 화살표 FR, 화살표 UP, 화살표 IN 및 화살표 OUT은, 각각 차량용 공력구조(10)가 적용된 자동차(S)의 앞방향(진행방향), 윗방향, 차폭방향 안쪽 및 바깥쪽을 나타내고 있고, 이하 간단하게 상하전후 및 차폭방향의 내외를 나타내는 경우는 상기 각 화살표 방향에 대응하고 있다. 또, 이 실시형태에서는, 차량용 공력구조(10)는, 각각 차륜으로서의 좌우의 전륜(15), 후륜(16)에 각각 적용되나, 각 차량용 공력구조(10)는 기본적으로 동일(좌우의 경우는 대칭)하게 구성되기 때문에, 이하, 주로 전륜용의 좌우 한쪽의 차량용 공력구조(10)에 대하여 설명하는 것으로 한다.

도 1에는, 차량용 공력구조(10)의 개략 전체 구성이 모식적인 측단면도로 나타나 있다. 또, 도 2에는, 차량용 공력구조(10)의 주요부가 확대된 측단면도로 나타나 있고, 도 3에는, 차량용 공력구조(10)가 적용된 자동차(S)의 앞부분이 모식적인 사시도로 나타나 있다. 도 1 및 도 3에 나타내는 바와 같이, 자동차(S)는, 그 차체를 구성하는 프론트 펜더 패널(12)을 구비하고 있고, 프론트 펜더 패널(12)에는, 전륜(15)의 전타(轉舵)를 허용하기 위하여 측면에서 보아 아래쪽 방향으로 개구하는 대략 반원호 형상으로 형성된 휠 아치(12A)가 형성되어 있다. 도시는 생략하나, 프론트 펜더 패널(12)의 안쪽에는 펜더 에이프런이 결합되어 있고, 펜더 에이프런에는 휠 하우스 인너가 설치되어 있다. 이것에 의하여, 자동차(S)의 앞부분에는, 전륜(15)이 전타 가능하게 설치되는 휠 하우스(14)가 형성되어 있다.

또, 휠 하우스(14)의 안쪽에는, 측면에서 보아 휠 아치(12A)에 대응하고 또한 측면에서 보아 당해 휠 아치(12A)보다 약간 큰 지름의 대략 원호형상으로 형성됨과 동시에, 평면에서 보아 전륜(15)을 덮어 숨기는 대략 직사각형 형상으로 형성된 피복부재로서의 펜더라이너(18)가 설치되어 있다. 따라서, 펜더라이너(18)는, 측면에서 보아 휠 아치(12A)로부터 노출되지 않도록 휠 하우스(14) 내에 수용되어 있다. 이 펜더라이너(18)는, 전륜(15)의 대략 상반부분을 앞쪽, 위쪽, 뒤쪽에서 덮어, 진흙이나 자갈 등이 펜더 에이프런(휠 하우스 인너) 등에 닿는 것을 방지하도록 되어 있다. 펜더라이너(18)는, 예를 들면, 수지 성형(인젝션 성형이나 진공 성형)으로 형성된 수지제로 되거나, 부직포를 기초재 또는 표피재로 한 구성이 된다.

그리고, 차량용 공력구조(10)를 구성하는 펜더라이너(18)는, 측면에서 보아 전륜(15)측으로 개구하는 오목형상부(홈부)(20)를 가진다. 이 실시형태에서는, 오목형상부(20)는, 펜더라이너(18)에 있어서의 전륜(15)의 뒤쪽에 위치하는 부분[전륜(15)과 차체 상하방향에 오버랩하는 부분]에 설치되어 있다. 이 실시형태에서는, 도 2에 나타내는 바와 같이, 펜더라이너(18)에 있어서의 전륜(15)의 회전 축선(RC)(휠 센터)보다 뒤쪽 부분 중, 전륜(15)의 회전 축선(RC)을 통과하는 수평선(HL)의 사이에 각(θ)(θ < 90°)을 이루는 가상직선(IL)이 교차하는 부분(C)보다 뒤쪽 아래쪽의 영역(A) 내에 오목형상부(20)가 설치되도록 되어 있다. 오목형상부(20)가 설치되어야 하는 영역(A)에 대해서는 뒤에서 설명한다.

도 2에 나타내는 바와 같이, 오목형상부(20)는, 상기와 같이 전륜(15)측을 향하여 개구하고 있고, 당해 개구부(20A)에 있어서 펜더라이너(18)[휠 하우스(14)]의 둘레방향을 따르는 폭이 최대가 되는 측면에서 보아 대략 삼각형상을 이루고 있다. 더 구체적으로는, 오목형상부(20)는, 개구부(20A)의 하부 가장자리(20B)로부터 대략 위쪽을 향하여 연장되는 공기 흐름 안내벽(22)과, 공기 흐름 안내벽(22)의 뒤쪽 상단(22A)에서 개구부(20A)의 상부 가장자리(20C)를 향하여 연장되는 공기 흐름 충돌벽(24)을 가지고 구성되어 있다.

공기 흐름 충돌벽(24)은, 공기 흐름 안내벽(22)에 대하여 측면의 길이(삼각형의 변의 길이)가 작게 되어 있다. 이것에 의하여, 도 1에 나타내는 바와 같이 공기 흐름 안내벽(22)은, 전륜(15)의 회전[자동차(S)를 전진시키는 방향인 화살표(R) 방향의 회전]에 따라 생기는 공기 흐름(F)[전륜(15)의 접선방향에 대략 따른 공기 흐름]을, 오목형상부(20) 내로 안내하도록 당해 공기 흐름(F)에 대략 따른 방향으로 연장하고 있다. 한편, 공기 흐름 충돌벽(24)은, 공기 흐름(F)을 향하도록 연장되어 있고, 오목형상부(20)로 유입한 공기 흐름(F)이 충돌하도록 되어 있다.

이상에 의하여, 차량용 공력구조(10)에서는, 오목형상부(20)에 의하여 공기 흐름(F)의 일부가 가로막혀 당해 오목형상부(20) 내의 압력이 상승하고, 이것에 따라 오목형상부(20)의 개구부(20A)와 전륜(15)의 사이의 압력이 상승하는 구성으로 되어 있다. 이 압력 상승에 의하여 차량용 공력구조(10)에서는, 공기 흐름(F)의 휠 하우스(14) 내에 대한 유입을 억제하도록 되어 있다.

또, 도 1 내지 도 3에 나타내는 바와 같이, 펜더라이너(18)에는, 복수(이 실시형태에서는 2개)의 오목형상부(20)가 당해 펜더라이너(18)의 둘레방향으로 병렬하여 설치되어 있다. 이 실시형태에서는, 도 2에 나타내는 바와 같이, 펜더라이너(18)의 둘레방향에 인접하는 오목형상부(20)는, 개구부(20A)의 하부 가장자리(20B), 상부 가장자리(20C)가 대략 일치하고 있다. 즉, 복수의 오목형상부(20)는, 펜더라이너(18)의 둘레방향으로 연속적으로 단면에서 보아 삼각형상의 요철(물결형상)을 이루도록 형성되어 있다.

또한, 도 3에 나타내는 바와 같이, 각 오목형상부(20)는, 차폭방향을 따라서 연장되어 있고, 당해 차폭방향의 바깥쪽 끝은 측벽(26)으로 밀봉되어 있다. 한편, 각 오목형상부(20)의 차폭방향 안쪽 끝은, 당해 차폭방향 안쪽 방향으로 개구되어도 되고, 측벽(26)에 대향하는 측벽으로 밀봉되어도 된다. 또한, 도시는 생략하나, 이 실시형태에서는, 오목형상부(20)는, 중립위치에 위치하는(직진 자세를 취하는) 전륜(15)에 대하여 차폭방향의 전체 폭에 걸쳐 오버랩하도록 형성되어 있다.

도 1에 나타내는 바와 같이, 펜더라이너(18)는, 주로 일반 벽부(28), 오목형상부(20)의 하부 가장자리(20B), 상부 가장자리(20C)에 있어서, 전륜(15)의 타이어 포락선(Et)과의 거리가 소정값 이상이 되는 구성으로 되어 있다. 타이어 포락선(Et)은, 전륜(15)의 전타, 바운스를 포함하는 차체에 대한 모든 상대 변위의 궤적 중 가장 바깥쪽(차체 근접측)의 궤적을 나타내고 있다.

또, 도 1 및 도 3에 나타내는 바와 같이, 차량용 공력구조(10)는, 전륜(15) 측에 개구하도록 펜더라이너(18)에 설치된 둘레방향 홈으로서의 가이드홈(34)을 구비하고 있다. 가이드홈(34)은, 오목형상부(20)(중 가장 상부 앞쪽에 위치하는 것)보다 차체 전후방향의 앞쪽을 기초단(34A)으로 하고, 펜더라이너(18)의 둘레방향을 따라 긴 쪽이 되고, 당해 펜더라이너(18)의 앞쪽 하단부(18B)의 근방 부분이 끝단(34B)으로 되어 있다. 가이드홈(34)은, 오목형상부(20)와는 비연통으로 되어 있다.

이 가이드홈(34)은, 기초단(34A), 끝단(34B)에 있어서의 홈 바닥이 각각 테이퍼하여 펜더라이너(18)의 일반 면을 이루는 일반 벽부(28)[오목형상부(20), 가이드홈(34)의 개구면]로 매끄럽게 연속되고 있고, 오목형상부(20)[휠 하우스(14)]의 둘레방향을 따른 공기 흐름이 원활하게 유입출되도록 되어 있다. 도 1에 나타내는 바와 같이, 이 실시형태에서는, 차폭방향으로 병렬한 복수(2개)의 가이드홈(34)이 설치되어 있다. 이들 가이드홈(34)은, 펜더라이너(18)의 안쪽 둘레를 따라 뒤쪽에서 앞쪽으로 향하는 공기 흐름을, 기초단(34A)에서 유입시켜 끝단(34B)에서 배출되도록 안내하는 구성으로 되어 있다. 바꾸어 말하면, 각 가이드홈(34)에 있어서의 차폭방향에 대향하는 한 쌍의 벽(34C)이, 차폭방향을 향하는 공기 흐름이 생기는 것을 방지하는 구성으로 되어 있다. 또한, 이상에서는, 2개의 가이드홈(34)이 설치된 예를 내타내었으나, 가이드홈(34)은, 1개만 설치되어도 되고, 3개 이상 설치되어도 된다.

그리고, 도 1 및 도 2에 나타내는 바와 같이, 차량용 공력구조(10)에서는, 각 오목형상부(20)의 공기 흐름 충돌벽(24)은, 각각 전륜(15)의 표준 주행상태에서의 회전 축선(RC)을 통과하는 수평선(HL)에 대하여 차체 상하방향의 위쪽에 배치되어 있다. 더 구체적으로는, 차량용 공력구조(10)에서는, 각 공기 흐름 충돌벽(24)의 차체 전후방향의 후단부(24A)[공기 흐름 안내벽(22)의 뒤쪽 상단(22A)]가, 펜더라이너(18) 내면에 있어서의 뒤쪽 하단부(18A)에 대하여, 차체 전후방향의 앞쪽에 위치하거나 또는 차체 전후방향의 위치가 일치되도록, 일반 벽부(28)가 측면에서 보아 대략 원호형상을 이루는 펜더라이너(18)에 있어서의 차체 상하방향의 위치에, 각 오목형상부(20)의 공기 흐름 충돌벽(24)이 배치되어 있다.

또한, 차량용 공력구조(10)에서는, 상대적으로 차체 상하방향의 위쪽에 위치하는 공기 흐름 충돌벽(24)의 차체 전후방향의 후단부(24A)는, 아래쪽에 위치하는 공기 흐름 충돌벽(24)의 차체 전후방향의 전단부(24B)에 대하여, 차체 전후방향의 앞쪽에 위치하거나 또는 차체 전후방향의 위치가 일치되어 있다. 바꾸어 말하면, 이 조건을 만족하도록, 오목형상부(20)의 일반 벽부(28)로부터의 패인 양 즉 공기 흐름 충돌벽(24)의 높이(h)(도 2 참조) 및 오목형상부(20)의 설치 범위[뒤에서 설명하는 영역(A)]가 설정되어 있다.

이것들에 의하여, 차량용 공력구조(10)에서는, 각 공기 흐름 안내벽(22)은, 차체 상하방향으로 연장하거나, 또는, 전륜(15)측 및 차체 상하방향의 아래쪽을 동시에 향하는 경사방향(앞으로 경사진 자세)으로 연장하는 구성으로 되어 있다. 이 실시형태에서는, 도 2에 나타내는 바와 같이, 아래쪽의 오목형상부(20)를 구성하는 공기 흐름 안내벽(22)은, 차체 상하방향을 따른 연직선(VL)에 대략 따라 연장하고 있고, 위쪽의 오목형상부(20)를 구성하는 공기 흐름 안내벽(22)은, 연직선(VL)에 대하여 소정 각도(α)만큼 경사(만곡을 포함한다)진 방향으로 연장되어 있다. 도 2에 나타내는 각도(α)는, 공기 흐름 안내벽(22)이 연직선(VL)에 대하여 앞으로 경사지는 방향이 맞다고 한 경우에, α ≥ O으로 되어 있다.

또한, 차량용 공력구조(10)에서는, 측면에서 보아 대략 원호형상을 이루는 펜더라이너(18)에 형성된 공기 흐름 안내벽(22)의 연직선(VL)에 대한 각도를 상기와 같이 하기 위하여, 아래쪽의 오목형상부(20)의 공기 흐름 충돌벽(24)은, 전륜(15)의 회전 축선(RC)[표준 주행상태의 회전 축선(RC), 이하 동일]을 통과하는 수평선(HL)에 대하여 차체 상하방향의 위쪽에 이간하여 배치되어 있다. 이 때문에, 차량용 공력구조(10)에서는, 공기 흐름 충돌벽(24)의 차체 전후방향의 앞쪽 끝부(24B)에서 원형의 전륜(15) 표면까지의 차체 전후방향을 따르는 거리(L)가, 펜더라이너(18)와 전륜(15)의 차체 전후방을 따르는 최단 거리(L0)와 비교하여 긴 배치로 되어 있다.

또한, 차량용 공력구조(10)에서는, 아래쪽의 오목형상부(20)를 구성하는 공기 흐름 안내벽(22)으로부터 차체 상하방향에 대략 따라 연장하는 일반 벽부(28)가 연장 설치되어 있다. 여기서, 동시에 차체 상하방향[연직선(VL)]에 대략 따라 연장하는 공기 흐름 안내벽(22)과 일반 벽부(28)의 경계는, 기능상 명확하지는 않으나, 공기 흐름 안내벽(22)의 하단에 대하여, 상단으로부터의 길이가 위쪽의 오목형상부(20)를 구성하는 공기 흐름 안내벽(22)의 길이와 같은 정도의 길이가 되는 위치의 근방, 오목형상부(20)의 압력 상승 효과가 높은 측벽(26)의 설치 범위의 하한 위치의 근방 등으로서 파악할 수 있다.

이 실시형태에서는, 아래쪽의 오목형상부(20)를 구성하는 공기 흐름 안내벽(22)의 하단에 대하여, 상기 어느 구성으로 파악한 경우에 있어서도, 표준 주행상태에서의 전륜(15)의 회전 축선(RC)을 통과하는 수평선(HL)보다 차체 상하방향의 위쪽에 위치하고 있는 것으로 파악된다. 바꾸어 말하면, 이 실시형태에서는, 복수의 오목형상부(20)가 어느 것이나, 표준 주행상태에서의 전륜(15)의 회전 축선(RC)을 통과하는 수평선(HL)보다 차체 상하방향의 위쪽에 위치하고 있는 것으로 파악된다.

이상 설명한 바와 같이 오목형상부(20)가 설치되는 영역(A)(범위)을, 도 2에 나타내는 각(θ)으로 나타내면, 0° < θ < 90°가 되는 영역이 된다. 이 각(θ)은, 오목형상부(20)의 설치 범위의 상한측에서는, 50°이하로 하는 것이 바람직하고, 오목형상부(20)의 설치 범위의 하한측에서는, 5°이상으로 하는 것이 바람직하다.

또, 후륜(16)용의 차량용 공력구조(10)에 대하여 보충하면, 도 4A에 나타내는 바와 같이, 자동차(S)에서는, 리어 펜더 패널(36)의 휠 아치(36A)의 안쪽에 휠 하우스(14)가 형성되어 있고, 당해 휠 하우스(14) 내에 후륜(16)이 배치되어 있다. 후륜(16)용의 차량용 공력구조(10)는, 전타륜이 아닌(또는 전타각이 작은) 후륜(16)의 타이어 포락선(Et)이 전타륜인 전륜(15)의 타이어 포락선(Et)과 다른 것 이외는, 기본적으로 전륜(15)을 위한 차량용 공력구조(10)와 동일하게 형성되어 있다. 즉, 후륜(16)용의 차량용 공력구조(10)는, 당해 후륜(16)을 덮는 리어 홀 하우스 라이너[이하의 설명에서는, 전륜(15)용과 구별하지 않고, 펜더라이너(18)라고 한다]에 오목형상부(20), 가이드홈(34)을 형성하는 것으로 구성되어 있다.

또한, 이 실시형태에서는, 전륜(15)용의 차량용 공력구조(10)를 구성하는 펜더라이너(18)는, 수지의 진공성형 또는 사출성형으로 형성되어 있다. 또, 후륜(16)용의 차량용 공력구조(10)를 구성하는 펜더라이너(18)(리어 홀 하우스 라이너)는, 수지의 진공성형 또는 사출성형, 또는 부직포를 기초재 또는 표피재로 하여 금형에 의한 성형으로 형성되어 있다.

또, 도 3에 나타내는 바와 같이, 차량용 공력구조(10)는, 전륜(15), 후륜(16)의 앞쪽에 각각 배치되고, 차폭방향으로 연장하는 스패츠(32)를 구비하고 있다. 스패츠(32)는, 자동차(S)의 주행에 따르는 주행풍이 휠 하우스(14) 내로 유입하는 것을 방지하는 구성으로 되어 있다. 차량용 공력구조(10)는, 스패츠(32)를 구비하지 않는 구성으로 하여도 된다.

다음에, 본 실시형태의 작용을 설명한다.

상기 구성의 차량용 공력구조(10)가 적용된 자동차(S)에서는, 자동차(S)의 주행에 따라 전륜(15)이 화살표(R) 방향으로 회전하면, 이 전륜(15)의 회전에 끌리도록 하여, 전륜(15)의 뒤쪽에서 휠 하우스(14)에 대략 위쪽 방향으로 유입하는 공기 흐름(F)이 생긴다. 이 공기 흐름(F)의 일부는, 공기 흐름 안내벽(22)으로 안내되어 오목형상부(20)로 유입하고, 공기 흐름 충돌벽(24)에 충돌한다. 이 때문에, 공기 흐름(F)의 일부가 가로막혀 오목형상부(20) 내의 압력이 상승하고, 이 압력 상승 범위가 오목형상부(20)와 전륜(15)의 사이의 공간까지 미친다. 이것에 의하여, 차량용 공력구조(10)에서는, 전륜(15)의 뒤쪽에서 휠 하우스(14) 안으로의 공기의 유입 저항이 증가하고, 당해 휠 하우스(14)에 대한 공기의 유입이 억제된다.

마찬가지로, 차량용 공력구조(10)가 적용된 자동차(S)에서는, 후륜(16)의 회전에 의하여 공기 흐름의 일부가 공기 흐름 충돌벽(24)에서 가로막힘으로써 생기는 오목형상부(20) 주위의 압력 상승에 의하여, 휠 하우스(14) 안으로의 공기의 유입 저항이 증대하고, 당해 휠 하우스(14)에 대한 공기의 유입이 억제된다.

또, 공기 흐름(F)의 다른 일부는, 오목형상부(20)의 설치 영역을 넘어 휠 하우스(14) 내로 유입한다. 이 공기 흐름(F)의 적어도 일부는, 원심력으로 바깥 둘레측을 흐르려고 하여 가이드홈(34)으로 유입하고, 당해 가이드홈(34)으로 안내되어 끝단(34B) 측으로부터 배출된다.

이와 같이, 실시형태에 관한 차량용 공력구조(10)에서는, 오목형상부(20)가 휠 하우스(14)에 대한 공기 유입을 억제하기 때문에, 자동차(S)의 플로어 하부로부터 휠 하우스(14)에 유입하고자 하는 공기 흐름(F)이 약하고, 당해 휠 하우스(14)의 주변의 공기 흐름의 혼란이 방지(정류)된다. 구체적으로는, 도 4A에 나타내는 바와 같이, 플로어 하부의 공기 흐름(Ff)이 혼란해지는 것이 방지되어, 플로어 하부에서는 원활한 공기 흐름(Ff)이 얻어진다.

또, 휠 하우스(14)에 대한 유입 공기량이 감소하여 당해 휠 하우스(14)의 옆쪽에서 배출되는 공기량도 감소한다. 이것들에 의하여, 자동차(S)에서는, 측면을 따르는 공기 흐름(Fs)이 혼란해지는 것이 방지되어, 측면에서는 원활한 공기 흐름(Fs)이 얻어진다.

이상에 의하여, 차량용 공력구조(10)가 적용된 자동차(S)에서는, 오목형상부(20)의 작용에 의하여, 공기 저항(CD값)의 저감, 조종 안정성의 향상, 풍절음(Wind Noise)의 저감, 스플래시[전륜(15), 후륜(16)에 의한 노면으로부터의 물의 감아올림]의 저감 등을 도모할 수 있다.

또, 차량용 공력구조(10)에서는, 오목형상부(20)의 앞쪽에 가이드홈(34)이 설치되어 있기 때문에, 휠 하우스(14)의 안쪽 및 옆쪽의 공기 흐름이 정류된다. 구체적으로는, 가이드홈(34)에 의하여 휠 하우스(14) 안의 공기 흐름(F)이 전륜(15), 후륜(16)의 회전방향을 따라(평행하게) 흐르기 때문에, 휠 하우스(14) 내에서의 공기 흐름의 혼란[전륜(15), 후륜(16)에 대한 공기력의 부여]이 방지된다. 또, 휠 하우스(14)의 옆쪽 즉 휠 아치(12A, 36A)를 경유한 공기 배출이 억제되기 때문에, 자동차(S)에서는, 원활한 공기 흐름(Fs)이 얻어진다.

이 때문에, 차량용 공력구조(10)가 적용된 자동차(S)에서는, 가이드홈(34)의 작용에 의해서도 공기 저항의 저감, 조종 안정성의 향상, 풍절음의 저감, 스플래시의 저감 등을 도모할 수 있다. 따라서, 전륜(15), 후륜(16)의 각각에 차량용 공력구조(10)가 설치된 자동차(S)에서는, 도 4A에 나타내는 바와 같이, 차체의 앞부분, 뒷부분의 어느 것에 있어서도, 측면 및 플로어 하부에서 혼란의 원인이 되는 분출이 없는 원활한 공기 흐름(Ff, Fs)이 얻어지고, 이것들의 흐름이 차체의 뒤쪽에서 원활하게 합류한다[화살표(Fj) 참조].

도 4B에 나타내는 비교예와의 비교로 보충하면, 차량용 공력구조(10)를 구비하지 않는 비교예(200)에서는, 전륜(15), 후륜(16)의 회전에 따라 휠 하우스(14) 내에 공기 흐름(F)이 생기고, 이 유입이 전륜(15), 후륜(16)의 바로 뒤쪽[휠 하우스(14)에 대한 공기 흐름 발생부]에서 플로어 하부의 공기 흐름(Ff)의 혼란을 발생시킨다. 또, 휠 하우스(14) 안으로 유입한 공기 흐름(F)은, 휠 아치(12A)를 경유하여 차체 옆쪽으로 배출되어[화살표(Fi) 참조], 공기 흐름(Fs)의 혼란을 발생시킨다. 이것들에 기인하여, 차체의 뒤쪽에서 합류하는 Fj에도 혼란을 발생시킨다.

이것에 대하여, 차량용 공력구조(10)가 적용된 자동차(S)에서는, 상기한 바와 같이 전륜(15), 후륜(16)의 뒤쪽에서 휠 하우스(14)에 대한 공기 유입이 오목형상부(20)에 의하여 억제됨과 동시에, 당해 휠 하우스(14) 내로 유입한 공기 흐름이 가이드홈(34)에서 정류되기 때문에, 상기한 바와 같이, 공기 저항의 저감, 조종 안정성의 향상, 풍절음의 저감, 스플래시의 저감 등을 실현할 수 있었다.

특히, 차량용 공력구조(10)에서는, 복수의 오목형상부(20)가 연속적으로 설치되어 있기 때문에, 전륜(15), 후륜(16)의 뒤쪽에서 휠 하우스(14)로의 공기 유입을 한층 더 효과적으로 억제할 수 있다. 즉, 오목형상부(20)의 차체 내부측으로의 돌출량을 억제한 콤팩트한 구성으로, 충분한 정류 효과를 얻을 수 있다. 또, 가이드홈(34)이 오목형상부(20)와 비연통으로 되어 있기 때문에, 오목형상부(20)로부터 가이드홈(34)으로 공기가 흘러 오목형상부(20)의 압력이 저하하지 않고, 휠 하우스(14)에 대한 공기 흐름(F)의 유입 억제 효과와, 휠 하우스(14)로 유입한 공기 흐름(F)의 정류 효과를 효과적으로 양립할 수 있다.

또, 차량용 공력구조(10)에서는, 오목형상부(20), 가이드홈(34)이 펜더라이너(18)의 일반 벽부(28)에 대하여 오목하게 위치하기 때문에, 전륜(15), 후륜(16)의 간섭이 문제가 되지 않는다. 따라서, 전륜(15), 후륜(16)의 간섭 방지를 위하여 치수형상이나 배치 등에 대하여 제약을 받지 않고, 공력상의 요구 성능에 의거하여 오목형상부(20), 가이드홈(34)을 설계할 수 있다.

그런데, 차량용 공력구조(10)에서는, 휠 하우스(14)의 내면을 이루는 펜더라이너(18)와 전륜(15) 및 후륜(16)의 사이에, 눈이나 얼음 등의 부착물[이하, 빙설(H)이라고 한다]이 부착되는 경우가 있다.

여기서, 차량용 공력구조(10)에서는, 오목형상부(20)를 구성하는 공기 흐름 안내벽(22)이 연직선(VL)을 따라 연장하거나, 또는 연직선(VL)에 대한 앞으로 경사지는 자세로 연장하기 때문에, 공기 흐름 안내벽(22)은, 휠 하우스(14)의 내면측에 연직(차체 상하)방향에 대한 음각을 형성하지 않는다. 즉, 차량용 공력구조(10)에서는, 휠 하우스(14)의 내면에 빙설(H)을 받는 것과 같은 상향 면이 형성되지 않고, 빙설(H)이 낙하되기 쉽다.

예를 들면, 도 6A에 나타내는 비교예에 관한 차량용 공력구조(100)에서는, 차량용 공력구조(10)와 동일한 공력 효과를 얻을 수 있으나, 공기 흐름 충돌벽(24)의 차체 전후방향의 후단부(24A)에서 늘어진 공기 흐름 안내벽(102)이 음각을 형성하고 있다. 이 때문에, 차량용 공력구조(100)에서는, 부착, 퇴적한 빙설(H)이, 차체 상하방향의 위쪽 방향 및 전륜(15)측을 향하는 공기 흐름 안내벽(102)에 걸려 탈락하기 어렵다.

이것에 대하여 차량용 공력구조(10)에서는, 상기한 바와 같이 공기 흐름 안내벽(22)이 음각을 형성하지 않기 때문에, 바꾸어 말하면, 빙설(H)이 걸리는 부분이 없기 때문에, 빙설(H)이 낙하되기 쉽다. 즉, 차량용 공력구조(10)에서는, 소요의 공력 성능을 확보하면서, 차량용 공력구조(100)와 비교하여 빙설(H)의 배출성이 향상된다.

또, 차량용 공력구조(10)에서는, 상기와 같이 연직방향에 대하여 음각이 형성되지 않기 때문에, 당해 방향과 성형시의 금형을 빼는 방향을 일치시킴으로써, 언더컷부가 없는 간소한 성형구조(금형 구조)를 사용하여 펜더라이너(18)를 형성할 수 있다. 이것에 의하여, 차량용 공력구조(10)를 구성하는 펜더라이너(18)는, 차량용 공력구조(100)를 구성하는 펜더라이너(104)와 같이, 분할구조가 되거나, 일체구조로 하기 위하여 슬라이드형을 사용하지 않고, 저렴하게 제조할 수 있다.

또한, 차량용 공력구조(10)에서는, 아래쪽의 오목형상부(20)가 전체로서의 상기 수평선(HL)에 대하여 위쪽에 위치하기 때문에, 다른 관점을 하면, 각 공기 흐름 충돌벽(24)이 표준 주행상태에서의 전륜(15), 후륜(16)의 회전 축선(RC)을 통과하는 수평선(HL)에 대하여 위쪽에 위치하고, 공기 흐름 충돌벽(24)으로부터 전륜(15), 후륜(16)의 표면까지의 거리(L)가 길기 때문에, 공기 흐름 충돌벽(24)에 의한 공기 흐름(F)의 가로막음 작용이 조타 필링에 영향을 주는 것이 억제된다.

예를 들면, 도 6B에 나타내는 바와 같이, 비교예에 관한 차량용 공력구조(100)에서는, 표준 주행상태에서의 전륜(15), 후륜(16)의 회전 축선(RC)을 통과하는 수평선(HL)의 가까이에 공기 흐름 충돌벽(24)이 위치하기 때문에, 바꾸어 말하면, 공기 흐름 안내벽(102)이 수평선(HL)을 넘고 있기 때문에, 공기 흐름 충돌벽(24)으로부터 전륜(15) 및 후륜(16)까지의 차체 전후방향을 따르는 거리(L)가 짧다[펜더라이너(18)와 전륜(15)의 차체 전후방을 따르는 최단 거리(L0)와 거의 동등하다]. 이 때문에, 공기 흐름 충돌벽(24)으로 공기 흐름(F)을 가로막음에 따라 생기는 혼란해진 공기 흐름(Fv)이 전륜(15), 후륜(16)의 표면에 공기력을 미치게 한다[전륜(15), 후륜(16)을 앞쪽으로 가압한다]. 이와 같이 전륜(15), 후륜(16)에 작용한 공기력이 타취(舵取)장치, 스티어링 휠을 거쳐 운전자에게 전달되기 때문에, 운전자에게 조타 필링의 변화를 느끼게 하는 것을 생각할 수 있다.

이것에 대하여 차량용 공력구조(10)에서는, 공기 흐름 충돌벽(24)으로부터 전륜(15), 후륜(16)까지의 차체 전후방향을 따르는 거리(L)가 길기 때문에, 공기 흐름 충돌벽(24)에서 혼란해진 공기 흐름(Fv)이 발생하여도, 당해 공기 흐름(Fv)이 전륜(15), 후륜(16)에 공기력을 미치게 하는 것이 억제된다. 또, 차량용 공력구조(10)에서는, 공기 흐름 충돌벽(24) 및 공기 흐름 안내벽(22)에 의한 압력 상승부분이 차륜의 회전 중심에 대한 차체 상하방향의 위쪽에만 위치하게 되기 때문에, 공기 흐름 충돌벽(24)으로부터 대략 최단 거리로 공기 흐름(Fv)이 전륜(15)에 도달한 경우, 공기 흐름(Fv)에 의한 공기력은, 전륜(15) 및 후륜(16)을 앞쪽으로 가압하는 분력과 아래쪽으로 가압하는 분력으로 나누어지기 때문에, 전륜(15) 및 후륜(16)을 앞쪽으로 가압하는 힘이 작아진다. 즉, 휠 하우스(14) 내의 정류에 따라 전륜(15), 후륜(16)에 부여하는 영향(공기력)이 작다. 이 때문에, 차량용 공력구조(10)에서는, 운전자에게 조타 필링의 변화를 느끼게 하는 것이 효과적으로 억제된다. 또, 상기한 바와 같이 전륜(15) 및 후륜(16)을 아래쪽으로 가압하는 분력에 의하여, 다운포스를 증대할 수 있다.

또, 상기한 실시형태에서는, 오목형상부(20)가 2개 설치된 예를 나타내었으나, 본 발명은 이것에 한정되지 않고, 예를 들면, 요구되는 공력 성능 등에 따라 1개 또는 3개 이상의 오목형상부(20)를 가지는 구성으로 할 수 있다.

또, 상기한 실시형태에서는, 차량용 공력구조(10)가 가이드홈(34)을 가지는 예를 나타내었으나, 본 발명은 이것에 한정되지 않고, 예를 들면, 가이드홈(34)을 가지지 않는 구성으로 하여도 된다.

또한, 상기한 실시형태에서는, 오목형상부(20)가 휠 하우스(14)의 후부(14A)에 설치된 예를 나타내었으나, 본 발명은 이것에 한정되지 않고, 공기 흐름 안내벽(22)이 차체 상하방향에 대하여 음각을 생기지 않게 하는 구성이면, 오목형상부(20)는, 전륜(15), 후륜(16)의 회전 축선(RC)에 대하여 차체 전후방향의 뒤쪽의 어떠한 부분에 배치하여도 된다.

또한, 상기 실시형태에서는, 전륜(15), 후륜(16)의 회전 축선(RC)에 대하여 차체 전후방향의 뒤쪽에, 전륜(15) 등의 회전에 따라 휠 하우스(14) 내를 앞쪽으로 향하는 공기 흐름(F)을 억제하기 위한 오목형상부(20)가 형성된 차량용 공력구조(10)에 본 발명이 적용된 예를 나타내었으나, 본 발명은 이것에 한정되지 않고, 예를 들면, 도 5에 나타내는 바와 같이, 전륜(15) 등의 회전 축선(RC)에 대하여 차체 전후방향의 앞쪽에 오목형상부(72)가 형성된 차량용 공력구조(70)에 본 발명을 적용하여도 된다. 오목형상부(72)에 대하여 보충하면, 오목형상부(72)는, 차체 상하방향의 아래쪽을 향하는 공기 흐름 충돌벽(74)과, 공기 흐름 충돌벽(74)의 차체 전후방향의 앞쪽 가장자리로부터 차체 상하방향의 아래쪽 방향으로 늘어진 공기 흐름 안내벽(76)을 가진다. 차량용 공력구조(70)가 적용된 자동차에서는, 주행풍이 전륜(15) 등의 전면에 닿아, 휠 하우스(14) 내를 전륜(15) 등의 앞쪽에서 뒤쪽으로 향하는 공기 흐름(F1)이 생성되는 한편, 전륜(15) 등의 화살표(R) 방향으로의 회전에 따르는 공기 흐름(F)이 생긴다. 공기 흐름(F1)의 일부는, 공기 흐름 안내벽(76)으로 안내되어 오목형상부(72)로 유입되고, 공기 흐름 충돌벽(74)에 충돌하기 때문에, 공기 흐름(F1)의 일부가 가로막혀 오목형상부(72) 내의 압력이 상승하며, 이것에 의하여, 차량용 공력구조(70)에서는, 화살표(D)로 나타내는 바와 같이, 상기한 압력 상승 부분을 통과할 수 없는 공기 흐름(F1)이 전륜(15) 등의 옆쪽을 흐르도록 휠 하우스(14)로부터 배출된다. 한편, 공기 흐름(F)은, 공기 흐름 충돌벽(74)에 공기 흐름(F1)이 충돌함으로써 생긴 압력 상승 부분에 도달하면, 화살표(E)로 나타내는 바와 같이, 전륜(15) 등의 옆쪽을 흐르도록 휠 하우스(14)로부터 배출된다. 이와 같이, 공기 흐름 충돌벽(74)에 공기 흐름(F1)이 충돌함으로써 생긴 압력 상승 부분에 의하여 공기 흐름(F1, F)은, 모두 기세가 약해져서 간섭하기 때문에, 원활하게 전륜(15) 등의 옆쪽으로부터 배출된다. 즉, 이 차량용 공력구조(70)에 의해서도 휠 하우스(14)의 안쪽, 및 옆쪽의 공기 흐름이 정류된다. 이상 설명한 오목형상부(72)를, 차체 상하방향에 음각을 생기게 하지 않는 공기 흐름 안내벽(76)과 공기 흐름 충돌벽(74)으로 구성함으로써, 전륜(15) 등의 앞쪽에 부착, 퇴적한 빙설(H)을 배출하기 쉬워지는, 펜더라이너(18)를 저비용으로 제조할 수 있는 등의 차량용 공력구조(10)와 동일한 효과를 얻을 수 있다. 또, 오목형상부(72)를 전륜(15) 등의 회전 축선(RC)보다 차체 상하방향의 위쪽에 설치함으로써, 조타 필링에 대한 영향을 억제할 수 있다. 또한, 차량용 공력구조(70)에 있어서도, 오목형상부(72)의 수 등에 의한 한정이 없는 것은 차량용 공력구조(10)와 동일하다.

Claims

휠 하우스 내에 있어서의 차륜에 대한 차체 전후방향의 앞쪽 또는 뒤쪽에 설치되고, 차폭방향으로 연장됨과 동시에 차체 상하방향의 아래쪽을 향하는 공기 흐름 충돌벽과,
상기 공기 흐름 충돌벽에 있어서의 상기 차륜에서 먼 쪽의 끝부로부터 연장 설치된 공기 흐름 안내벽을 구비하고,
또한, 상기 공기 흐름 안내벽은, 차체 상하방향으로 연장되거나, 또는 상기 차륜측 및 차체 상하방향의 아래쪽을 동시에 향하도록 연장되어 있는 것을 특징으로 하는 차량용 공력구조.
제 1항에 있어서,
상기 공기 흐름 충돌벽 및 상기 공기 흐름 안내벽은, 측면에서 보아 차체 상하방향의 아래쪽으로 개구하는 원호형상으로 형성되고 상기 차륜을 차체 상하방향의 위쪽에서 덮는 피복부재로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 차량용 공력구조.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,
상기 공기 흐름 충돌벽 및 공기 흐름 안내벽은, 상기 차륜의 회전 중심에 대한 차체 상하방향의 위쪽에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 차량용 공력구조.