WO2003031253A1

WO2003031253A1 - Procede et dispositif permettant de reduire la resistance atmospherique a un vehicule

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Publication number: WO2003031253A1
Application number: PCT/JP2001/009591
Authority: WO
Inventors: Hareyuki Nishida
Original assignee: Kanki, Kenzo
Priority date: 2001-09-27
Filing date: 2001-11-01
Publication date: 2003-04-17
Also published as: JP2003104246A

Description

明細謇

車両の空気抵抗低減方法及び装置発明の分野

本発明は、車両の空気抵抗低減方法及ぴ装置に関し、詳しくは、例えばバス、電車、トラック、トラクター、トレーラー、バンなどの箱型状の車両の空気抵抗を低減する方法及び装置に関する。背景技術

走行時の車体の空気抵抗を低減させるために、車両の前部において空気流れを剥離させないように、車両の前部を流線形に形成することがある。ところが、車体を流線形にすると、車内スペースは小さくなる。車両によつては車体の流線形化が適さないため、バス、電車、トラックなどの比較的大きな車内スペースを要する車両は、一般的に流線形でなく箱型である。

図 1 4に示すように、従来の箱型の車両 9 1が走行する時、上面 9 2の前端部付近で空気流れ（主流）の剥離が生じ、上面 9 2の上方に、流れの剥離領域 9 3 が形成される。

図 1 5に示すように、従来のトラック 9 6は、荷箱 9 7が運転室のルーフ 9 8 より上方へ突出している。トラック 9 6が走行する時、ルーフ 9 8の前端部付近で空気流れの剥離が生じ、ルーフ 9 8の上方に剥離領域 9 9が形成される。また、空気流れは荷箱 9 7の前端部付近でも剥離する。

従来の車両 9 1の空気抵抗は、例えば、車両前縁を曲面状に形成することにより低減される。また、トラック 9 6の空気抵抗は、運転室のルーフ 9 8に、エアデフレクタ一（導風板）を取り付けることにより低減される。エアデフレクタ一により、荷箱の前面が主流を受けないように空気流れ（主流）を変化させることにより、空気抵抗は低減される。従来のエアデフレクタ一は、例えば曲面を有する流線形状に形成されている。

ところが、箱型状の車両の前縁を曲面状に形成するのは手間がかかる。また、前縁を完全な流線形に成形するのは困難である。そのため、剥離を低減させることは困難である。従来のエアデフレクタ一は空気流れ（主流）の力を直接受けるため、十分な強度が要求され、また、強固に取り付けられる必要がある。そのようなエアデフレクタ一は大型で、重く、且つ高価である。複雑な曲線形状のエアデフレクタ一を製造するのは手間がかかる。

特開 2 0 0 0— 2 3 3 7 6 7号公報は、箱型状の車両の前面に、空気抵抗を低減する突出部を形成した車両を開示している。ところが、突出部が箱型車両の前面とほぼ同じ面積を有しているため、突出部の形成及ぴ車両への取り付けは手間がかかるという問題がある。発明の開示

本発明の目的は、比較的簡単な構成により、車内スペースを低減させずに車両の空気抵抗を低減できる車両の空気抵抗低減方法及び空気抵抗低減装置を提供することにある。

上記の目的を達成するために、本発明の一態様では、車両が走行した時、空気流れの定常流れ領域と、前記定常流れ領域と前記車両との間に剥離領域とが形成される、箱型状の車両、又は運転室と当該運転室のルーフより高い位置に上面を有する荷箱とを有する車両の空気抵抗を低減させる方法が提供される。その方法は、車両の前部付近または運転室付近において、車両の表面から前記剥離領域に向かって延び、かつ、定常流れ領域には達しないように剥離領域中に抵抗低減部材を配置する工程を備える。

本発明の別の態様では、所定の速度で走行した時、空気の定常流れ領域と、前記定常流れ領域と車両表面との間に剥離領域とが形成される箱型状の車両の空気抵抗を低減させる空気抵抗低減装置が提供される。その装置は、車両の上面と一対の側面との少なくとも一つの表面から前記剥離領域に向かって延び、かつ、前記定常流れ領域には達しないように前記剥離領域中に配置された抵抗低減部材を含む。

本発明の更に別の態様では、運転室と当該運転室のルーフより高い位置に上面を有する荷箱とを有する車両において、車両が走行した時、空気流れの定常流れ領域と、前記定常流れ領域と前記運転室のルーフの表面との間に剥離領域とが形成される前記車両の空気抵抗を低減させる抵抗低減装置が提供される。その装置は、ルーフの表面から前記剥離領域に向かって延び、かつ、前記定常流れ領域には達しないように前記剥離領域中に配置された抵抗低減部材を含む。

抵抗低減部材は、前記表面に対して垂直に取り付けられた板状部材であることが好ましい。一実施例では、抵抗低減部材は、前記車両の斜め後方に向かって傾斜して前記表面に取り付けられた板状部材である。抵抗低減部材は所定の長さを有し、かつ、前記車両の上面において前記車両の横方向に延びるように配置されており、前記所定の長さは、前記車両の横幅より小さいことが好ましい。抵抗低減部材は所定の長さを有し、かつ、前記車両の側面に配置されており、前記所定の長さは前記車両の高さより小さいことが好ましい。一実施例では、抵抗低減部材は複数の抵抗低減部材のうちの一つである。車速に応じて変化する前記剥離領域の大きさに対応して、前記抵抗低減部材は常に前記剥離領域中に配置されることが好ましい。図面の簡単な説明

図 1は本発明の第 1実施形態に従う抵抗低減部材を取り付けた箱型車両の側面図。

図 2は図 1の抵抗低減部材と空気流れを示す。

図 3は実験例 1の抵抗低減部材と実験装置の斜視図。

図 4は実験例 2の抵抗低減部材の側面図。

図 5は実験例 3の抵抗低減部材の側面図。

図 6は実験例 4の抵抗低減部材の側面図。

図 7は実験例 5の抵抗低減部材の側面図。

図 8は本発明の第 2実施形態に従う抵抗低減部材を有するトラックの側面図。図 9は図 8の抵抗低減部材と空気流れを示す。

図 1 0は実験例 1 0の抵抗低減部材の側面図。図 1 1は実験例 1 1の抵抗低減部材の平面図。

図 1 2は別の抵抗低減部材を有するトラックの部分斜視図。

図 1 3は別の抵抗低減部材を有する乗用車の側面図。

図 1 4は従来の箱型車両と空気流れを示す側面図。

図 1 5は従来のトラックと空気流れを示す側面図。発明を実施するための最良の形態

(第 1実施形態）

以下、本発明の第 1実施形態に従う抵抗低減部材についてを図 1〜図 7に従つて説明する。

図 1に示すように、抵抗低減部材 1 3は箱型車両 1 1の上面 1 2に取り付けられる。抵抗低減部材 1 3は板状であり、上面 1 2に対して垂直に取り付けられている。抵抗低減部材 1 3は、所定の高さ Hを有し、箱型車両 1 1の前端から所定距離 Lの位置において、箱型車両 1 1の幅方向に延びるように取り付けられている。すなわち、箱型車両 1 1の前面は進行方向に直交している。

箱型車両 1 1が走行しているとき、空気流れは箱型車両 1 1の後方へ向かって相対的に流れる。空気流れ（主流）は、箱型車両 1 1の上面 1 2に沿って流れず、箱型車両 1 1の前端付近で剥離し、定常流れ領域を流れる。剥離した流れにより、定常流れ領域と上面 1 2との間に逆流域、即ち剥離領域が生じる。

剥離領域の大きさは、箱型車両 1 1の大きさや車速に応じて変化する。剥離領域及び定常流れ領域は、風洞実験により予め求められている。抵抗低減部材 1 3 は、抵抗低減部材 1 3を有さない箱型車両 1 1が通常の車速で走行中に形成する剥離領域中に配置される。抵抗低減部材 1 3を有さない箱型車両 1 1が通常の車速で走行中に形成する定常流れ領域に抵抗低減部材 1 3が達しないように、所定距離 L及び所定高さ Hは選択される。ここで、通常の車速とは、箱型車両 1 1がバスである場合、バスが高速道路ではない一般公道を走るときの車速であり、例えば 4 0 k mZ h〜5 0 k m/ hである。

次に、抵抗低減部材 1 3の作用について説明する。第 1実施形態の箱型車両 1 1はバス及ぴ電車を含む。図 2に示すように、箱型車両 1 1の走行中、箱型車両 1 1に対しては、図 2に示すように、相対的に空気流れ（主流）が箱型車両 1 1 の前方から後方へ向かって流れる。主流は箱型車両 1 1の上面 1 2の前端部付近で剥離し、上面 1 2の近傍に剥離領域 1 5を生じる。主流は定常流れ領域 1 6を流れる。抵抗低減部材 1 3は、箱型車両 1 1の通常の走行状態での車速に応じる風洞実験により求められた剥離領域 1 5中に配置されており、箱型車両 1 1の表面から剥離領域 1 5に向かって延び、かつ定常流れ領域 1 6には達しない。抵抗低減部材 13により、箱型車両 1 1の空気抵抗は低減される。

次に、第 1実施形態の実験例について説明する。

図 3は実験装置の模式斜視図を示す。実験装置を用いて箱型車両の模型 21の空気抵抗が測定される。詳しくは、模型 21の前方には、図示しない送風機が設けられている。模型 21は前後方向に移動可能である。模型 21の後面から後方に延びる支持軸 24はロードセル 23に接続される。ロードセル 23は支持部 2 2に支持される。ロードセル 23はひずみゲージを内蔵し、支持軸 24を介して受ける荷重を検出する。ロードセル 23の検出信号の電圧は、送風機からの風から受ける模型 21の抵抗に対応する。

模型 21は直方体である。模型 21の長さは 200 mmである。模型 21の前面及ぴ後面は一辺が 100 mmの正方形であり、前面の面積 Sは 0. 01 m²である。模型 21の下面と床との間隔は 30mmである。送風機から風速 1 1. 5m / sの風が模型 21に送られた。

模型 21の空気抵抗 Cは式（1) 力ら算出される。

C= (0. 2465 E+0. 0015) X 9. 8…式（1)

式（1) 中の Eはロードセル 23の検出信号の電圧値 Eである。

また、空気抵抗を表すのに一般的に用いられる空気抵抗係数 C_Dは式（2) にから算出される。

C_D=C/ (1/2 p V2S) …式 (2)

実験では、空気密度 /0は 1. 2 k g/m³、風速 Vは 1 1. 5 m/ s、前面の面積 Sは 0. 01m²である。従って、空気抵抗係数 C_Dは式（3) で表される。 (1/2 X 1. 2 X 1.1. 5 X 1 1. 5 X 0. 01) …式 (3) 以下、実験方法及び結果を説明する。

(実施例 1 )

実施例 1では、図 3に示すように、模型 21の上面 25において、模型 2 1の前面から距離 Lだけ離れた位置に抵抗低減部材としての板 3 1が取り付けられた。また、模型 21の左側面 32及び右側面において、模型 21の前面から距離 L

(LS) だけ離れた位置に板 31が取り付けられた。板 31は高さ Hを有する。各板 31は高さ H (HS) を有する。距離 Lと高さ Hを変更して、空気抵抗係数 C_Dを測定した。結果を表 1に示す。

表 1

板 31を取り付けずに測定した模型 21単体の空気抵抗係数 C _Dは 0. 906 8であった。高さ Hが 8. 5 mmの板 31を距離 Lが 3 Ommの位置に有する模型 21の空気抵抗係数 C_Dは 0. 826 1であった。高さ Hが 8. 5mmの板 3 1を距離 Lが 4 Ommの位置に有する模型 21の空気抵抗係数 C_Dは 0. 8 1 9 7であった。従つて、板 31により、模型 21の空気抵抗が 8. 91 %乃至 9. 61 %だけ低減された。この結果から、剥離用域内に板 31を設けることにより、模型 21の空気抵抗が低減されることがわかった。

(実施例 2)

実施例 2では、図 4に示すように、模型 2 1の前面と板 31との間に、抵抗低減部材としての板 41を取り付けた。板 41は模型 21の前面から距離 L 1だけ離間している。板 31は模型 21の前面から距離 L 2だけ離間している。板 41 の高さは HIである。板 31の高さは H2である。板 41の高さ HIは板 3 1の高さ H 2より小さい。模型 21の上面及ぴ左右側面に板 31, 41を取り付けた。距離 L 1 , L 2と高さ H 1 H2を変更して、模型 21の空気抵抗係数 C_Dを測定した。結果を表 2に示す。表 2

表 2に示すように、板 31の前方に板 41を取り付けることによって、空気抵抗はより低減されることがわかった。高さ HIが 4. 5mmで距離 L 1が 20m m、高さ H2が 8. 5 mmで距離 L 2が 4 Ommの場合に、 10. 74%の抵抗低減率が得られた。また、板 31と板 41の高さがともに 4. 5mmの場合より、板 3 1の高さが板 41より高い（H2 >H1) 場合に、抵抗低減率が大きかつた。

(実施例 3)

実施例 3では、図 5に示すように、上面 25に抵抗低減部材としての斜板 45 が取り付けられる。斜板 45は模型 21の前端から斜め上方へ傾斜している。斜板 45の後端の高さは Hである。斜板 45より小さな斜板 46が斜板 45の後端と上面 25との間を塞いでいる。斜板 45の前端から後端までの距離は 41 mm である。模型 21の上面及び左右側面に斜板 45、 46を取り付けた。高さ Hを変更して、模型 21の空気抵抗係数 C_Dを測定した。結果を表 3に示す。

表 3

表 3に示すように、高さ Hが 12 mmのときに 25. 1 3 %の抵抗低減率が得られた。従って、斜板 45、 46は模型 21の空気抵抗を効率的に低減することがわカゝつた。

(実施例 4)

実施例 4では、図 6に示すように、上面 25の前端から距離 Lの位置に、斜め後方に延びる抵抗低減部材としての斜板 51を取り付けた。斜板 51の前端から後端までの距離は約 1 5 mmである。模型 21の上面及び左右側面に斜板 5 1を取り付けた。斜板 5 1の後端の高さ H及び距離 Lを変更して、模型 2 1の空気抵抗係数 C _Dを測定レた。結果を表 4に示す。

表 4

表 4に示すように、距離 Lが 5 mmで高さ Hが 1 O mmの場合、距離 Lが 1 5 mmで高さ Hが 1 1 mmの場合、距離 Lが 2 5 mmで高さ Hが 1 3 mmの場合において、抵抗低減率が約 2 0 %であった。このことから、斜板 5 1は、模型 2 1 の前端からの距離 Lに関わらず、模型 2 1の空気抵抗を効率的に低減することがわかった。

実施例 4の斜板 5 1と実施例 3の斜板 4 5とは大きさと位置が異なる。実施例 4の斜板 5 1は比較的小型であり、斜板 5 1の背面は開放されている。比較的簡単な斜板 5 1により、斜板 4 5とほぼ同程度の抵抗低減率が得られた。

(実施例 5 )

実施例 5では、図 7に示すように、抵抗低減部材としての 2つの斜板 5 3、 5 4が模型 2 1の上面 2 5に並べて取り付けられた。斜板 5 3、 5 4は模型 2 1の前面から距離 L l、 L 2だけそれぞれ離間している。斜板 5 3の後端の高さは H 1であり、斜板 5 4の後端の高さは H 2である。前側の斜板 5 3は後側の斜板 5 4より小型である。斜板 5 3の高さ H 1及び距離 L 1を一定にして、斜板 5 4の高さ H 2及び距離 L 2を変更して、模型 ² 1の空気抵抗係数 C _Dを測定した。結果を表 5に示す。

表 5

表 5に示すように、斜板 53の距離 L 1が 5mm、高さ HIが 1 0mmの場合、 L 2が 25mmで H 2が 1 2mmの場合、 L 2が 30 mmで H 2が 1 1 mmの場合、 L 2が 35mmで H 2が 1 1 mmの場合において、ほぼ同様に約 30%の抵抗低減率が得られた。このことから、所定範囲に取り付けられた斜板 53， 5 4は、模型 21の空気抵抗を効果的に低減することがわかった。

(実施例 6 )

実施例 6では、模型 21と同様の寸法を有し、かつ、直方体の前縁を曲面状に形成された模型を使用した。この模型は、前面と上面との間の曲面の曲率半径は 1 mmである。前面と左側面及ぴ右側面との間の曲面の曲率半径は 5 mmである。以下、この模型を模型 R (1， 5) と称する。

模型 R (1， 5) の上面及び左右側面に、実施例 1の板 31を取り付けた。距離 Lと高さ Hを変更して、模型 R (1， 5) の空気抵抗係数 C_Dを測定した。結果を表 6に示す。第 1低減率は、板 31を取り付けていない模型 21に対する抵抗低減率である。第 2低減率は、板 31を取り付けていない模型 R (1， 5) に対する抵抗低減率である。表 6

表 6に示すように、丸められた角を有する模型 R (1 , 5) に板 3 1を取り付けることにより、空気抵抗はさらに低減されることがわかった。また、距離が小さいほど、空気抵抗は小さかった。また、模型の形状すなわち剥離領域の位置及び大きさに応じて板 3 1の最適位置が異なることがわかった。

(実施例 7 )

実施例 7では、図 5の 3 l mmの斜板 45の取りつけ位置を変更して模型 R ( 1 5) の空気抵抗係数 C_Dを測定した。斜板 45は（1) 模型 R (1 , 5) の上面のみ、（2) 上面と右側面、（3) 上面と左側面及び右側面、にそれぞれ取り付けた。上面の斜板 45の高さ Hと、各側面における斜板 45の高さ HSを変更して、模型 R (1, 5) の空気抵抗係数 C_Dを測定した。結果を表 7に示す。表 7

表 Ίの結果から、斜板 45は模型 R ( 1 5) の空気抵抗を低減することがわかった。

(実施例 8)

実施例 8では、図 7の斜板 5 3 54の取りつけ位置を変更して模型 R ( 1 5) の空気抵抗係数 C_Dを測定した。（1) 斜板 53, 54は模型 R (1 5) の上面のみに取り付けた。（2) 上面に 2つの斜板を取りつけ、左側面及び右側面に 1つの斜板を取り付けた。（3) 上面、左側面及び右側面に 2つの斜板を取り付けた。模型 R (1 5) の前面から、側面の斜板の取り付け位置までの距離 L Sと、側面の斜板髙さ H Sは、上面の斜板の距離 L及ぴ高さ Hと異なる値にした。

表 8

表 8に示すように、斜板 53 54は丸みをつけた模型 R (1 5) の空気抵抗を低減することがわかった。

実験例 1 8の結果から、以下のように考察される。

抵抗低減部材が取り付けられていない場合、箱型車両 1 1の空気抵抗 Cは、空気の圧力によって箱型車両 1 1の前面で受ける力 Aと、箱型車両 1 1の後面で受ける力 Bとの差 (C = A-B) になっていると考えられる。

剥離領域 1 5に抵抗低減部材 1 3が配置されることにより、逆流が抑制されて剥離領域 1 5が小さくなる。即ち車両の形状により発生する剥離が制御されると考えられる。このような剥離の制御により、抵抗低減部材 1 3に対して前側の空気の圧力 Xより、抵抗低減部材 1 3に対して後側の圧力 yの方が大きくなることによって、抵抗低減部材 1 3の前後で、箱型車両 1 1を前側に付勢する圧力差 _Z (z =y-x) が発生すると考えられる。このため、抵抗低減部材 1 3を取り付けた場合の箱型車両 1 1の空気抵抗 C 1は、空気の圧力によって箱型車両 1 1の前面で受ける力 Aから箱型車両 1 1の後面で受ける力 Bを引いた値から、さらに圧力差 zに起因する力 Zを引いた値（C 1=A— B— Z) になっていると考えられる。このように、抵抗低減部材 1 3の前後の圧力差 zに起因する力 Zを引いている分、抵抗低減部材 1 3を取り付けた場合の箱型車両 1 1全体の空気抵抗 C 1 は、車両の形状により発生する剥離を制御することにより、抵抗低減部材 1 3がない場合の空気抵抗 C ( C = A— B ) より低減されると考えられる。

第 1実施形態によれば、以下の利点が得られる。

( 1 ) 抵抗低減部材 1 3のない箱型車両 1 1が走行する時に生じる定常流れ領域 1 6には達しないように剥離領域 1 5中に抵抗低減部材 1 3が配置される。比較的簡単な抵抗低減部材 1 3により、車内スペースを低減させずに箱型車両 1 1 の空気抵抗は低減される。その結果、箱型車両 1 1の燃費は向上する。抵抗低減部材 1 3は箱型車両 1 1の上面 1 2及び側面のいずれかに配置されるのが好ましい。

( 2 ) 箱型車両 1 1の上面 1 2及び側面のいずれかに垂直に取り付けられた板状の抵抗低減部材 1 3により、比較的簡単に空気抵抗が低減される。

( 3 ) 箱型車両 1 1の斜め後方を向くように傾いて取り付けられた板状の抵抗低減部材 1 3により、空気抵抗は効果的に低減される。

( 4 ) 箱型車両 1 1に傾斜して取り付けた抵抗低減部材 1 3と箱型車両 1 1との間を塞がなくとも、空気抵抗は効果的に低減される。

( 5 ) 複数の抵抗低減部材 1 3を箱型車両 1 1の進行方向に並べて取り付けることにより、空気抵抗は一層効果的に低減される。

(第 2実施形態）

次に、第 2実施形態の抵抗低減部材を有する車両について説明する。第 2実施形態の車両は荷箱を備えたトラック 6 1である。

図 8に示すように、トラック 6 1は、運転室のルーフ 6 2よりも高い荷箱 6 3 を備えている。ルーフ 6 2には、トラック 6 1の前端から所定距離 Lをおいて抵抗低減部材 6 4が取り付けられている。抵抗低減部材 6 4は所定高さ Hを有する板状であり、ルーフ 6 2に垂直に取り付けられている。抵抗低減部材 6 4は所定の幅 Wを有し、幅 Wはルーフ 6 2の幅よりも小さいことが好ましい。

抵抗低減部材 6 4のないトラック 6 1が走行した時、トラック 6 1の前方から後方へ向かって相対的に流れる空気流れ（主流）が生じる。主流は、ルーフ 6 2 に沿って流れず、ルーフ 6 2の前端付近でルーフ 6 2から剥離し、定常流れ領域を流れる。剥離した流れにより、定常流れ領域とルーフ 6 2との間に逆流域、即ち剥離領域が生じる。

一般に、剥離領域の大きさはトラック 6 1の大きさや車速に応じて変化する。そこで、剥離領域及ぴ定常流れ領域の大きさは風洞実験により予め求められる。抵抗低減部材 6 4は、通常の車速で走行しているトラック 6 1が生じる剥離領域中に配置される。抵抗低減部材 6 4を有さないトラック 6 1が通常の車速で走行中に形成する定常流れ領域に抵抗低減部材 6 4が達しないように、所定距離 L及び所定高さ Hは選択される。ここで、トラック 6 1の通常の車速とは、例えばトラック 6 1が高速道路ではない一般公道を走るときの車速であり、例えば 4 0 k mZ l！〜 5 0 k mZ hである。また、トラック 6 1が高速道路を（例えば 8 O k mZ hで）走行中に生じる剥離領域中に抵抗低減部材 6 4を配置してもよい。図 9に示すように、抵抗低減部材 6 4を有するトラック 6 1が走行した時、トラック 6 1の前方から後方へ向かって相対的に流れる空気流れ（主流）が生じる。主流は定常流れ領域 6 6を流れる。運転室のルーフ 6 2の上に剥離領域 6 5が域が生じる。また、主流は荷箱 6 3の前端付近でも剥離する。

抵抗低減部材 6 4は、風洞実験により求められた剥離領域 6 5中に位置し、定常流れ領域 6 6には達しない。抵抗低減部材 6 4により、トラック 6 1の空気抵抗が低減される。

図 3の実験装置とトラックの模型 6 8を用いて空気抵抗を測定した。模型 6 8 の寸法は以下の通りである。荷箱 6 9の上面までの高さが 1 5 0 mm、荷箱 6 9 の横幅が 1 0 0 mm、模型 6 8の正面の投影面積 Sは 0 . 0 1 5 m² ( 1 5 0 mm X 1 0 0 mm) である。荷箱 6 9の上面は、運転室のルーフ 7 0より 3 8 mm高レ、。運転室の横幅は 9 0 mm、運転室のルーフ 7 0の前後方向の長さは 8 0 mm 、荷箱 6 9の前後方向の長さは 2 1 0 mmである。

模型 6 8の空気抵抗係数 C _Dを、ロードセル 2 3の検出電圧から算出した。模型 6 8に送った風の風速は 1 1 . 5 tn/ sである。 (実施例 9)

実施例 9では、模型 68の運転室のルーフ 70において、図 8に示す抵抗低減部材 64と同様の板 71を垂直に取り付けた。板 71の高さ Hと距離 Lを変更して空気抵抗係数 C_Dを測定した。結果を表 9に示す。抵抗低減率は、板 71を取り付けていない模型 68の C_D値に対する低減率である。

表 9

表 9に示すように、高さ Hが 1 7 mmの板 71を距離 Lが 33 mmの位置に垂直に取り付けた場合に、抵抗低減率（12. 14%) は最大であった。この値は、距離 Lが 41. 5mmの位置に、別の板を垂直に取り付けて合計 2枚の板を取り付けた場合より大きかった。

また、高さ Hが 21mmの板 71を距離 Lが 49 mmの位置に垂直に取り付けた場合、及ぴ、高さ Hが 23 mmの板 71を距離 Lが 49 mmの位置に垂直に取り付けた場合に、抵抗低減率は約 1 2. 3 %であり、ほぼ同じであった。

(実施例 10 )

実施例 10では、図 1 0に示すように、模型 68の運転室のルーフ 70に、抵抗低減部材としての斜板 72を後方へ傾斜して取り付けた。斜板 72の長さ T、高さ Η、幅 W (図 1 1参照）、取りつけ位置（距離） Lを変更して空気抵抗係数 C_Dを測定した。結果を表 10に示す。抵抗低減率は、板 71を取り付けていない模型 68の C_D値に対する低減率である。表 10

表 10に示すように、幅 Wが 73 mmで長さ丁が 3 Ommの板 71を距離 Lが 23 mmの位置に高さ Hが 20 mmになるように斜めに取り付けた場合に、抵抗低減率は 14. 42%であった。この値は、幅 Wが運転室の横幅と同じ 9 Omm の場合の抵抗低減率よりも大きかった。また、平らな板 71は凸状に湾曲した板よりも効果的であった。

(実施例 1 1 )

実施例 1 1では、模型 68の運転室のルーフ 70に、抵抗低減部材としての斜板 72を後方へ傾斜して取り付けた。斜板 72の長さ Tは 30 mm、高さ Hは 2 Omm, 幅 Wは 73mm、取りつけ位置（距離） Lは 23mmである。図 1 1に示すように、運転室の両側面に、後方へ向けて抵抗低減部材としての斜板 75を取り付けた。斜板 75は、定常流れ領域 76には達しておらず、剥離領域 77中に位置する。斜板 75の長さ T 3、取りつけ位置（距離） LS、高さ HSを変更して模型 68の空気抵抗係数 C_Dを測定した。結果を表 1 1に示す。

表 1 1

表 1 1に示すように、長さ TSが 3 Ommの板 71を距離 LSが 1 5 mmの位置に高さ H Sが 6 mmになるように斜めに取り付けた場合に、抵抗低減率は 1 8 . 8 0 %であった。

第 2実施形態によれば、第 1実施形態の（2 ) 〜（4 ) の利点に加え、次の利点が得られる。

( 6 ) 運転室と荷箱 6 3との間に段差を有するトラック 6 1において、比較的簡単な構造の抵抗低減部材を、定常流れ領域 6 6には達しないように剥離領域 6 5中に配置することにより、トラック 6 1の空気抵抗は低減され、トラック 6 1 の燃費効率は向上する。抵抗低減部材は運転室のルーフ 6 2に取りつけられるので、車内スペースは低減されない。

( 7 ) 抵抗低減部材 6 4は、剥離領域 6 5中に存在するので、空気流れによる力を直接受けない。従って、エアデフレクタ一のように高い強度は要求されない

( 8 ) 運転室のルーフ 6 2の横幅より短い抵抗低減部材 6 4は、ルーフ 6 2の横幅と同じ長さの抵抗低減部材ょり、効果的に空気抵抗を低減することがわかつた。

第 1及び第 2実施形態は以下のように変更してもよい。

•第 1実施形態の箱型車両 1 1の 3つの面（上面 1 2及び両側面）の少なくとも一つの面に、板状の抵抗低減部材 1 3を取り付けてもよい。すなわち、抵抗低減部材 1 3は、箱型車両 1 1の上面 1 2のみ、一側面、両側面、上面 1 2と一側面、上面 1 2と両側面に取り付けてもよい。抵抗低減部材 1 3が剥離領域中に配置されるように、距離 L及び高さ Hが選択される。

'箱型車両 1 1の上面 1 2と側面とで、抵抗低減部材 1 3の取りつけ位置（距離） L及び高さ Hを変更してもよい。

•第 1実施形態の箱型車両 1 1の 3つの面（上面 1 2及び両側面）の少なくとも一つの面に、図 4に示す複数の板状の抵抗低減部材 3 1， 4 1を取り付けてもよい。

•第 1実施形態の箱型車両 1 1の 3つの面（上面 1 2及び両側面）の少なくとも一つの面に、図 5に示す斜板 4 5を取り付けてもよい。 •第 1実施形態の箱型車両 1 1の 3つの面（上面 1 2及び両側面）の少なくとも一つの面に、図 5に示す斜板 5 1を取り付けてもよレ、。

•第 1実施形態の箱型車両 1 1の 3つの面（上面 1 2及び両側面）の少なくとも一つの面に、図 6に示す複数の斜板 5 3， 5 4を取り付けてもよレ、。

•第 1実施形態の箱型車両 1 1の前縁を曲面状にして、箱型車両 1 1の 3つの面（上面 1 2及び両側面）の少なくとも一つの面に、図 3〜 7の抵抗低減部材を取り付けてもよい。

.実施例 1〜 8の抵抗低減部材を、トラック 6 1の荷箱 6 3の 3つの面（上面 1 2及び両側面）の少なくとも一つの面の前部に取り付けてもよい。例えば図 1 2に示すように、荷箱 6 3の上面に及び側面に、抵抗低減部材としての斜板 8 1 、 8 2をそれぞれ取り付けてもよい。図 1 2では、側面の斜板 8 2は、運転室のルーフ 6 2のレベルより上の位置に取りつけられる。側面の斜板 8 2は、荷箱 6 3の上端から下端にわたって延ぴるように形成されてもよい。

•実施例 1〜 8の抵抗低減部材は、箱型車両 1 1の横幅と同じかまたは短く形成される。抵抗低減部材を箱型車両 1 1の側面に取り付ける場合、抵抗低減部材は箱型車両 1 1の側面の高さと同じかまたは短く形成される。

•複数の板状の抵抗低減部材 6 4 (図 8 ) を、トラック 6 1の運転室の 3つの面（ルーフ 6 2、両側面）の少なくとも 1つに取り付けてもよい。

•複数の斜板 7 2 (図 1 0 ) をトラック 6 1の運転室のルーフ 6 2に取り付けてもよい。

•複数の斜板 7 5 (図 1 1 ) を、トラック 6 1の運転室の側面に取り付けてもよい。

•車両に対する抵抗低減部材の取り付け位置や車両の表面からの高さは、例えば調整手段を用いて、車速により変化する剥離領域の大きさに対応して調整してもよい。例えば、車両について、風洞実験により予め各車速に対応した剥離領域をデータとして記憶装置に記憶させておき、車速センサによって検知した車速に応じて、剥離領域中で車両の空気抵抗の低減に最も効果的な位置に抵抗低減部材を配置可能に形成する。例えば、抵抗低減部材を 2枚の板が相対的にスライドすることによって高さ Hを調整可能に形成し、ピストンによる駆動により 2種類の高さに調整可能に形成する。この場合、例えば、高速道路用と、高速道路でない公道用とに対応させて、抵抗低減部材の高さを調整できる。

•可変高さの抵抗低減部材は 2種類の高さに調整可能に形成されることに限られず、例えばモータの駆動により、連続的に高さを調整可能に形成してもよい。この場合、任意の車速に対応して、剥離領域中に抵抗低減部材が存在するように調整でき、連続的な車速の変化に対応して車両の空気抵抗を低減しやすくなる。

•箱型車両 1 1がバスである場合、抵抗低減部材 1 3は、バスの車速が 4 0 k mZ t！〜 5 0 k mZ hのときの剥離領域中に位置するように配置されることに限られず、他の車速に対応する剥離領域中に位置するように配置してもよい。

• トラック 6 1に取り付けられる抵抗低減部材 6 4は、 4 0 k mZ l！〜 5 0 k m/ hや、 8 0 k mZ hに対応する剥離領域中に位置するように配置されることに限られず、他の車速に対応する剥離領域中に位置するように配置してもよい。

•板 3 1等の抵抗低減部材は、車両において剥離が生じている場所であれば取りつけ位置は限定されない。例えば、図 1 3に示す乗用車 8 6では、形状や速度に応じて、エンジンフードの前部及び運転室の屋根の前部で剥離が発生する。これらの場所に、風洞実験等で得られた剥離領域に応じて、車両表面に沿って倒れた位置と、剥離領域に向かって起立した位置との間で可動する抵抗低減部材としての板 8 7を設置してもよい。乗用車 8 6の剥離は箱型の車両 1 1のものより小さいため、板 8 7の空気抵抗は低減率は相対的に小さいが、板 8 7により乗用車 8 6の空気抵抗は低減される。

パスが公道を通常走るときの車速、例えば 4 0 k mZ h〜5 0 k niZ hの場合の剥離領域を測定し、車両の空気抵抗を最大限低減できる位置に抵抗低減部材を配置する。その場合、車速が 2 0 k mZ h程度のときでは、速度によるその剥離領域の違いから、抵抗低減部材の一部が定常流れ領域に達する場合がある。抵抗低減部材を固定タイプとしたときには、このような現象が発生する。しカし、車両を使用する割合が高い条件（環境）に合うように抵抗低減部材を設けることによって、固定タイプの抵抗低減部材でも、車両の空気抵抗は有効に低減される。本発明によれば以下の利点が得られる。

本発明によれば、車両の前部における剥離領域中、又はトラックなどの運転室のルーフにおける剥離領域中に位置するように、所定位置に配置される抵抗低減部材により、車両の空気抵抗が低減される。このため、車両の形状を変化させなくても、抵抗低減部材を剥離領域中に配置するという比較的簡単な構成により、車内スペースを低減させずに車両の空気抵抗を低減できる。ここで、流れの剥離領域とは、物体の表面付近の主流が物体に沿って流れていない状態で、物体表面の近傍に生じる逆流域である。また、主流が流れる領域が定常流れ領域である。定常流れ領域及び剥離領域は、例えば風洞実験により各車両や車速に応じて求められる。抵抗低減部材は、例えば各車両の通常の走行状態での車速に応じた剥離領域中に少なくとも位置し、定常流れ領域には達しないように配置される。本発明によれば、抵抗低減部材は、車速に応じて、剥離領域中に常に存在するように調整されるので、車速の変化に対応して車両の空気抵抗が低減される。

Claims

請求の範囲

1 . 箱型状の車両（11)、又は運転室と当該運転室のルーフ（62)より高い位置に上面を有する荷箱（63)とを有する車両（61)において、前記車両が走行した時、空気流れの定常流れ領域（16 ; 66;76)と、前記定常流れ領域と前記車両との間に剥離領域（15； 65； 77)とが形成される前記車両の空気抵抗を低減させる方法であって、前記車両の前部付近または前記運転室付近において、前記車両の表面から前記剥離領域に向かって延ぴ、かつ、前記定常流れ領域には達しないように前記剥離領域中に抵抗低減部材 (31； 41； 45； 51； 53； 54； 71； 72； 75； 81； 82； 87)を配置する工程を備えることを特徴とする車両の空気抵抗低減方法。

2 . 車速に応じて変化する前記剥離領域の大きさに対応して、前記抵抗低減部材が常に前記剥離領域中に配置されるように調整する工程をさらに備える請求項 1 に記載の空気抵抗低減方法。

3 . 所定の速度で走行した時、空気の定常流れ領域と、前記定常流れ領域と車両表面との間に剥離領域とが形成される箱型状の車両の空気抵抗を低減させる空気抵抗低減装置であって、

車両の上面と一対の側面との少なくとも一つの表面から前記剥離領域に向かつて延び、かつ、前記定常流れ領域には達しないように前記剥離領域中に配置された抵抗低減部材 (31； 41； 45； 51； 53： 54； 71； 72； 75； 81； 82； 87)を備える空気抵抗低減

4 . 運転室と当該運転室のルーフより高い位置に上面を有する荷箱（63)とを有する車両（61)において、前記車両が走行した時、空気流れの定常流れ領域と、前記定常流れ領域と前記運転室のルーフの表面との間に剥離領域とが形成される前記車両の空気抵抗を低減させる抵抗低減装置であって、

前記ルーフの表面から前記剥離領域に向かって延ぴ、かつ、前記定常流れ領域には達しないように前記剥離領域中に配置された抵抗低減部材

(31 ;41 ;45 ;51 ;53 ;54 ;71 ;72 ;75 ;81 ;82 ;87)を備える空気抵抗低減装置。

5. 前記抵抗低減部材は、前記表面に対して垂直に取り付けられた板状部材 (31 ;41 ;71)であることを特徴とする請求項 3又は 4に記載の空気抵抗低減装置。

6. 前記抵抗低減部材は、前記車両の斜め後方に向かって傾斜して前記表面に取り付けられた板状部材 (45； 51； 53； 54； 72； 75； 81； 82； 87)であることを特徴とする請求項 3又は 4に記載の空気抵抗低減装置。

7. 前記抵抗低減部材 (72)は所定の長さを有し、かつ、前記車両の上面において前記車両の横方向に延びるように配置されており、前記所定の長さは、前記車両の横幅より小さいことを特徴とする請求項 3乃至 6のいずれか一項に記載の空気抵抗低減装置。

8. 前記抵抗低減部材（75 ;82)は所定の長さを有し、かつ、前記車両の側面に配置されており、前記所定の長さは前記車両の高さより小さいことを特徴とする請求項 3乃至 6のいずれか一項に記載の空気抵抗低減装置

9. 車速に応じて変化する前記剥離領域の大きさに対応して、前記抵抗低減部材が常に前記剥離領域中に配置されるように調整する調整手段をさらに備える請求項 3乃至 8のいずれか一項に記載の空気抵抗低減装置。

1 0. 前記抵抗低減部材は複数の抵抗低減部材のうちの一つである請求項 3乃至 9のいずれか一項に記載の空気抵抗低減装置。

1 1. 請求項 3乃至 10のいずれか一つに記載の空気抵抗低減装置を有する箱型車両（11;61)。