JP2008087544A - 空気抵抗低減装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車両の意匠上の要求を満足しつつ、車両の空気抵抗を低減することができる空気抵抗低減装置を提供すること。
【解決手段】本発明による空気抵抗低減装置１は、車両の空気抵抗を低減する空気抵抗低減装置であって、車両側面又は車両上面から車両背面に至る境界部に、走行中の前記車両側面又は車両上面を流れる空気が前記車両背面に回り込んで流れることを抑制する抑制手段４を備えると共に、抑制手段４の車両前方に前記車両側面又は車両上面を流れる空気に擾乱を与える擾乱手段５、７を備えることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、乗用車、トラック、バス等の車両に適用されて好適な空気抵抗低減装置に関する。

従来から、走行中の車両の空気抵抗を低減する技術としては、種々のものが存在する。走行中の車両の空気抵抗の内、寄与率の大きなものは、走行中の空気の流れが車両側面及び車両上面から車両背面に回り込むときに流れの方向が強制的に変化させられるために必要な求心力を車両が空気に付与することにより、その反力が車両の背面に作用することに起因して発生する空気抵抗が挙げられる。

この空気抵抗を低減する技術として、車両側面と車両背面とを連結するＣピラー部及び車両上面と車両背面とを連結するルーフ後端部に車両に対して隙間無くスポイラーを設けて、車両側面及び車両上面の空気の流れをＣピラー部及びルーフ後端部から剥離させて、車両側面及び車両上面から車両背面への空気の回り込みを抑制することが行われている。

ところが、スポイラーにより車両側面及び車両上面の空気の流れをＣピラー部及びルーフ後端部から剥離させるためにはスポイラーそのものが大きくなり、車両の意匠上の要求に背反するデメリットを発生させていた。

スポイラーを始めとした車両を構成する部分の部分的な空気抵抗を低減する技術としては、特許文献１に記載されているようなものがあり、凸部や凹部よりなる擾乱手段を設けることにより乱流の規則性を失わせて、カルマン渦の発生を抑制して、空気抵抗を低減することが行われている。
特開２００１−５０２１５号公報

ところが、スポイラーの大きさを抑制してなおかつ車両側面及び上面から車両背面に空気が回り込むことに起因する車両の空気抵抗を低減するための技術は現在の所無く、スポイラーの有する直線的な形状が車両のＣピラー部やルーフ後端部が本来要求される曲面形状と一致せずに、車両の意匠上の要求を依然として満たすことができないという問題があった。

本発明は、上記問題に鑑み、車両の意匠上の要求を満足しつつ、車両の空気抵抗を低減す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。

上記の問題を解決するため、本発明による空気抵抗低減装置は、
車両の空気抵抗を低減する空気抵抗低減装置であって、
車両側面又は車両上面から車両背面に至る境界部に、走行中の前記車両側面又は車両上面を流れる空気が前記車両背面に回り込んで流れることを抑制する抑制手段を備えると共に、
当該抑制手段の車両前方に前記車両側面又は車両上面を流れる空気に擾乱を与える擾乱手段を備えることを特徴とする。

ここで、前記空気抵抗低減装置において、
前記境界部とは、具体的には、車両側面から車両背面に至るＣピラー部又は車両上面から車両背面に至るルーフ後端部である。

また、前記空気抵抗低減装置において、
前記抑制手段は、具体的には、スポイラーであってもよいし、
前記抑制手段は、具体的には、段差形状であってもよい。

ここでスポイラーとはＣピラー部又はルーフ後端部に車両側面又は車両上面とほぼ平行な平面を構成して、前記車両背面には空気が回り込まないようにその延在方向全てにわたって車両に隙間無く密着するように設けられるいわゆるエアロパーツである。従って単にダウンフォースを得るためのウィングはここではスポイラーに含まない。

さらに、前記空気抵抗低減装置において、
前記擾乱手段が凹部又は凸部の組み合わせより構成されることを特徴としてもよいし、凸条部であることを特徴としてもよい。また、前記擾乱手段がサイドバイザーであってもよい。なお、サイドバイザーとは、車両後部座席ドアのウィンドウの周囲に設けられる水よけ板を指す。さらに前記擾乱手段はアンテナや表示灯等の形状を変更させたものであっても良い。

いずれによっても、前記凸部や凹部の組み合わせ又は凸条部、サイドバイザー等の擾乱手段により車両側面又は車両上面を流れる空気に擾乱を与えることにより、前記抑制手段、具体的にはスポイラー又は段差形状の大きさが小さくても、空気がＣピラー部又はルーフ後端部から剥離しやすくして、空気が車両背面に回り込むことを抑制できる。これにより空気抵抗を低減すると共に、スポイラー又は段差形状の大きさを抑制して、Ｃピラー部又はルーフ後端部に求められる意匠上の要求を満足することができる。

本発明によれば、車両の意匠上の要求を満足しつつ、車両の空気抵抗を低減することができる空気抵抗低減装置を提供することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、添付図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明に係る空気抵抗低減装置の一実施形態を示す模式図である。図２は、図１のＡＡ断面において本発明に係る空気抵抗低減装置の一実施形態を示す模式断面図である。

図１に示すように、空気抵抗低減装置１は、車両のＣピラー部２からルーフ後端部３にわたって設けられたスポイラー４と、スポイラー４の車両前方のＣピラー部２に位置する凸条部５と、同じくスポイラー４の車両前方のルーフ６に位置する凸条部７とを備えて構成される。なお、図１中左側が車両前方を示し、手前側が車両左右方向左側を示す。

Ｃピラー部２は車両のリア側ガラスと後部座席ドアとの間に位置して車両のルーフ６を支持する柱をなすものである。

ルーフ後端部３は車両のルーフ６の車両後方部分を指し、リアガラスを支持すると共に、Ｃピラー部２により支持されるものである。

スポイラー４はＣピラー部２およびルーフ後端部３の全体を車両に対して隙間無く覆うように、車両後方から見てコの字状に形成される図１中黒で塗りつぶして示すエアロパーツであり、その車両前端から車両後端にかけて車両側面及び車両上面に対して連続した平面を形成し、その車両後端は小さいＲ形状をなし、Ｃピラー部２およびルーフ後端部３を車両前方から後方に向かって流れる空気を剥離させて、車両背面に空気が回り込んで流れることを抑制する抑制手段を構成する。

凸条部５は、車両後部座席ドアのウィンドウの周囲に設けられ、車両側面つまりはＣピラー部を車両前方から後方に向かって流れる空気に擾乱を与える擾乱手段を構成する。なお凸条部５はスポイラー４の車両前方に位置していればよいが、擾乱を与えた空気がスポイラー４の位置において再び層流とならない程度にスポイラー４から離隔した位置であることが必要である。

凸条部７は、ルーフ後端部３の前方のルーフ６に設けられ、これも車両上面つまりはルーフ後端部３を車両前方から後方に向かって流れる空気に擾乱を与える擾乱手段を構成する。なお凸条部７についても凸条部５と同様にスポイラー４の車両前方に位置していればよいが、擾乱を与えた空気がスポイラー４の位置において再び層流とならない程度にスポイラー４から離隔した位置であることが必要である。

凸条部５は図２に示すように、その車両前後方向中間部が盛り上がった形状をなし、その頂上部分はＣピラー部２に対してＷ１の厚みを有する。頂上部分の前後はＡＡ断面内において凹形状を有する。

凸条部７については、図示は省略するが、凸条部５と同様にその車両前後方向中間部が盛り上がった形状をなし、その頂上部分はルーフ後端部３に対して所定の高さを有する。頂上部分の前後は凹形状を有する。

ここで、車両背面に車両側面及び車両上面から空気が回り込んで流れることに起因する空気抵抗について説明する。図３は、車両における空気抵抗の発生する原理を示す車両の水平面内の模式断面図である。

図３のように、車両を水平面内の断面で示すと、車両前方から順番に車両側面、Ｃピラー部、車両背面が連続して位置する。車両の走行時においては、空気が車両前方から後方に向かって流れ、平板状の車両側面５１、曲面形状のＣピラー部５２、平板状の車両背面５３の順番にその表面を沿うように空気が流れる。この場合において、空気は車両前後方向から車両左右方向に大きくその流れの方向を変えるべく、車両から求心力を付与され、その求心力の反作用として、車両には反力が作用し、その反力の車両前後方向の分力が空気抵抗として車両に作用する。これと同様に、車両上面から車両背面に空気が回り込んで流れることによっても空気抵抗が車両に作用する。

このような空気の車両背面５３への回り込みにより発生する空気抵抗を低減するために、従来においては、図４に示すような手法がとられていた。図４及び図５は、空気抵抗を低減するための従来の手法を示す模式断面図である。

従来技術においては、図４に示すように、Ｃピラー部５２に車両側面５１から後方に向かう平面を構成し、その車両後端部分には小さいＲ形状を構成する大型のスポイラー５４が設けられ、この大型のスポイラー５４により車両側面５１の車両前方から後方に向かって流れる空気をＣピラー部５２において剥離させて、車両背面５３に空気が流れ込んで流れることを抑制し、図３に示したような原理により発生する空気抵抗を低減していた。

ところが、このように車両側面５１を流れる空気をＣピラー部５２において剥離させるためには、スポイラー５４を大型にする必要があり、スポイラー５４は空気を剥離させる機能を持たせることから、直線的な形状を備える必要があることから、本来曲面形状であるＣピラー部５２と形状が不一致となり、意匠上の要求を満足しないという問題があった。
この問題は、ルーフ後端部におけるスポイラーの設置においても同様に生じる。

この要求を満たすために、図５に示すように小型のスポイラー５５を設置することも考えられるが、スポイラー５５を小型にしてしまうと、今度は、車両側面５１を流れる空気をＣピラー部５２において剥離させて、空気が車両背面５３に回り込んで流れることを十分に抑制できず、空気抵抗が発生することを十分に抑制することができない。

そこで、本発明では、図１に示したように、スポイラー４の車両前方に、凸条部５、凸条部７を備え、これらの凸条部５、７に擾乱手段としての役割を持たせるのである。以下にその作用効果について示す。図６及び図７は本発明に係わる空気抵抗低減装置の作用効果を示す模式図である。図６は車両の水平面内の模式断面図であり、図７は車両の左右方向に垂直な面内の模式断面図である。

図１に示したような擾乱手段つまりは凸条部５により、図６に示すように、車両側面を流れる空気に擾乱を与えることができる。

図１中において灰色で示す部分は従来のスポイラーを示し、黒で塗りつぶした部分が本発明に係わる空気抵抗低減装置を構成するスポイラー４を示す。このように、スポイラー４の車両側方部分前方に凸条部５を設けて空気に擾乱を与えることにより、同じように空気をＣピラー部２から剥離させる機能を持たせても、スポイラー４の車両側方部分を大幅に小型化することができる。

同様に、図１に示したような擾乱手段つまりは凸条部７により、図７に示すように、車両上面を流れる空気に擾乱を与えることができる。

図１中において灰色と黒で示す部分は従来の大型のスポイラーを示し、黒で塗りつぶした部分が本発明に係わる空気抵抗低減装置を構成する小型のスポイラー４を示す。このように、スポイラー４の車両上方部分前方に凸条部７を設けて空気に擾乱を与えることにより、同じように空気をルーフ後端部３から剥離させる機能を持たせても、スポイラー４の車両上方部分を大幅に小型化することができる。

これにより、車両背面に空気が回り込んで流れ込むことを抑制する抑制手段としてのスポイラー４の大きさが小さくても、空気がＣピラー部２又はルーフ後端部３から剥離しやすくして、空気が車両背面に回り込むことを抑制できる。これにより空気抵抗を低減すると共に、スポイラー４の大きさを抑制して、Ｃピラー部２又はルーフ後端部３に求められる意匠上の要求を満足することができる。

なお、図２において示した凸条部５の厚みＷ１はスポイラー４の大きさに逆比例する関係にあり、スポイラー４を小型にするほど、凸条部５の厚みＷ１を厚くする必要が生じる。この関係は凸条部７とスポイラー４においても同様である。このため凸条部５、凸条部７およびスポイラー４の大きさをどのようなものとするかは、車両全体としての意匠、凸条部５、凸条部７、スポイラー４に起因する個々の空気抵抗と、空気が背面に回り込んで流れ込むことに起因する車両全体の空気抵抗とを鑑みて、車両全体のバランスを考慮して決定する必要がある。なお、凸条部の厚みは個々の空気抵抗を考慮して５０ｍｍ以内とすることが好ましい。また、本発明によりスポイラー４の大きさは従来のものよりも１／３程度の大きさとすることができる。

さらに、凸条部５の頂上部分の前後に位置する凹形状を深くすることにより、空気に擾乱を与えることに寄与しない部分をなるべく小さくして、凸条部５自体をなるべく小型のものとすることができる。

なお、図１においては、車両上面又は車両側面から車両背面に空気が回り込んで流れることを抑制する抑制手段としてスポイラーを適用することを示したが、Ｃピラー部２又はルーフ後端部３から車両側面を流れる空気を剥離させることができるものであればスポイラーに限定されることはない。

図８は、本発明に係わる空気抵抗低減装置の他の実施形態を示す模式図である。図８に示すように、Ｃピラー部２又はルーフ後端部３から車両側面を流れる空気を剥離させて、車両上面又は車両側面から車両背面に空気が回り込んで流れることを抑制する抑制手段
として、スポイラーを設置することに換えて幅Ｗ２の段差形状８をＣピラー部２又はルーフ後端部３に備えることもできる。

これによっても、車両背面に空気が回り込んで流れ込むことを抑制する抑制手段としての段差形状８の幅Ｗ２が小さくても、空気がＣピラー部２又はルーフ後端部３から剥離しやすくして、空気が車両背面に回り込むことを抑制できる。これにより空気抵抗を低減すると共に、段差形状８の幅Ｗ２を抑制して、Ｃピラー部２又はルーフ後端部３に求められる意匠上の要求を満足することができる。

なおここでも、凸条部５の厚みＷ１は段差形状８の厚みＷ２に逆比例する関係にあり、段差形状８の厚みＷ２を小型にするほど、凸条部５の厚みＷ１を厚くする必要が生じる。この関係は凸条部７とスポイラー４においても同様である。このため凸条部５、凸条部７および段差形状８の大きさをどのようなものとするかは、車両全体としての意匠、凸条部５、凸条部７、段差形状８に起因する個々の空気抵抗と、空気が背面に回り込んで流れ込むことに起因する車両全体の空気抵抗とを鑑みて、車両全体のバランスを考慮して決定する。また、本発明により段差形状８の大きさは従来のものよりも１／３程度の大きさとすることができる。

以上本発明の好ましい実施例について詳細に説明したが、本発明は上述した実施例に制限されることなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形および置換を加えることができる。

例えば、擾乱手段として実施例においては凸条部を主に示したが、凸部又は凹部の組み合わせ、例えば、ディンプル形状や羽毛形状などを適用することも可能である。また、これらの擾乱手段として、別途部品を追加することなく、従前から存在する車両を構成する部品、例えば、表示灯やアンテナ、荷物を搭載するキャリア、サイドバイザー等に適宜変形を加えたものを適用することも可能である。

本発明は、車両に適用して好適な空気抵抗低減装置に関するものであり、空気抵抗低減装置を構成するスポイラーや段差形状をなるべく小さなものとして、車両のＣピラー部やルーフ後端部の意匠上の要求を満足させることができるので、乗用車、トラック、バス等の様々な車両に適用しても有益なものである。

本発明に係る空気抵抗低減装置の一実施形態を示す模式図である。 本発明に係る空気抵抗低減装置の一実施形態を示す模式図である。 従来技術において空気抵抗が発生する原理を示す模式図である。 従来の空気抵抗を低減する手法を示す模式図である。 従来の空気抵抗を低減する手法を示す模式図である。 本発明による空気抵抗低減装置の原理を示す模式図である。 本発明による空気抵抗低減装置の原理を示す模式図である。 本発明に係る空気抵抗低減装置の一実施形態を示す模式図である。

符号の説明

１ 空気抵抗低減装置
２ Ｃピラー
３ ルーフ後端部
４ スポイラー
５ 凸条部
６ ルーフ
７ 凸条部
８ 段差形状
５１ 車両側面
５２ Ｃピラー部
５３ 車両背面
５４ 大型スポイラー
５５ 小型スポイラー

Claims (7)

1. 車両の空気抵抗を低減する空気抵抗低減装置であって、
   車両側面又は車両上面から車両背面に至る境界部に、走行中の前記車両側面又は車両上面を流れる空気が前記車両背面に回り込んで流れることを抑制する抑制手段を備えると共に、
   当該抑制手段の車両前方に前記車両側面又は車両上面を流れる空気に擾乱を与える擾乱手段を備えることを特徴とする空気抵抗低減装置。
2. 前記境界部がＣピラー部又はルーフ後端部であることを特徴とする請求項１に記載の空気抵抗低減装置。
3. 前記抑制手段がスポイラーであることを特徴とする請求項１又は２に記載の空気抵抗低減装置。
4. 前記抑制手段が段差形状であることを特徴とする請求項１又は２に記載の空気抵抗低減装置。
5. 前記擾乱手段が凹部又は凸部の組み合わせより構成されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の空気抵抗低減装置。
6. 前記擾乱手段が凸条部であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の空気抵抗低減装置。
7. 前記擾乱手段がサイドバイザーであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の空気抵抗低減装置。

Images