JP6404878B2 - 整流装置 - Google Patents

Description

本発明は、自動車の車輪周辺の空気流を整流する整流装置に関し、特に車輪のリムの内径側を通過する気流による空気抵抗の悪化を防止したものに関する。

乗用車等の自動車においては、車両の走行時に車体周辺に流れる気流（いわゆる走行風）が形成される。
従来、このような気流を整流し、車両の所望の性能を向上させる各種の整流装置が提案されている。

車両に設けられる整流装置に関する従来技術として、例えば特許文献１には、車輪ブレーキを冷却するため、サスペンションの車輪コントロールアームに、空気流に対して迎角をなすように配置された空気案内要素を設けることが記載されている。
特許文献２には、サスペンションのラテラルアームに、前方に突出し整流効果を有するチッピング防止カバーを設け、車体下部の空気流を整流して空気抵抗を低減し、燃費及び走行性能を改善することが記載されている。

特開平９−１７５３５１号公報 特開２００４−３３８４５８号公報

車両の走行時には、車輪を収容するホイールハウスの内部においても、車体下側やエンジンルーム内等から空気が流入することによって様々な気流が発生する。
このような気流が車輪のリムの内径側から車体側面部側へ吹き出すと、車体側面部における空気の流れが乱され、空気抵抗が増大して燃費悪化等の原因となる。
上述した問題に鑑み、本発明の課題は、車輪のリムの内径側を通過する気流による空気抵抗の悪化を防止した整流装置を提供することである。

本発明は、以下のような解決手段により、上述した課題を解決する。
請求項１に係る発明は、タイヤ及びリムを有する車輪と、前記車輪を回転可能に支持するハブベアリングが設けられるハウジングと、車体下部及び前記ハウジングの下部にそれぞれ揺動可能に接続され車幅方向にほぼ沿って延在するロワアームとを備える車両に設けられる整流装置であって、前記ロワアームに設けられ車両前方側から流入する気流を車幅方向内側への速度成分が増加するよう偏向させる内側偏向手段を備えることを特徴とする整流装置である。
これによれば、ロワアームの周辺において車輪の車幅方向内側に沿って流れる気流を車幅方向内側へ偏向させることによって、車両の車体下側やエンジンルーム内からホイールハウス内に流入する気流がリムの内径側から車幅方向外側へ噴き出し、車体側面部に沿って流れる気流と干渉して車両の空気抵抗を悪化させることを防止できる。

請求項２に係る発明は、前記内側偏向手段は、少なくとも一部が前記ロワアームの下側に設けられることを特徴とする請求項１に記載の整流装置である。
これによれば、車体の下側を流れる比較的流速の速い気流を偏向させることによって、上述した効果を効率よく得ることができる。

請求項３に係る発明は、前記内側偏向手段は、前記ロワアームから下方に突出し後端部が前端部よりも車幅方向内側となるように車両前後方向に対して傾斜して配置された内側偏向用整流板を有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の整流装置である。
これによれば、簡単な構成によって確実に上述した効果を得ることができる。

請求項４に係る発明は、前記ロワアームの上側に設けられ車両前方側から流入する気流を車幅方向外側への速度成分が増加するよう偏向させる外側偏向手段を備えることを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の整流装置である。
これによれば、比較的流速の遅いロワアームの上方の気流を車幅方向外側に偏向させることによって、空気抵抗を大きく悪化させることなくリムの内径側に設けられるブレーキやインホイールモータ等の部品を適切に冷却することができる。

請求項５に係る発明は、前記外側偏向手段は、前記ロワアームから上方に突出し後端部が前端部よりも車幅方向外側となるように車両前後方向に対して傾斜して配置された外側偏向用整流板を有することを特徴とする請求項４に記載の整流装置である。
これによれば、簡単な構成によって確実に上述した効果を得ることができる。

請求項６に係る発明は、前記車輪の前方側において車体下部から下方に突出したフラップを有し、前記内側偏向手段の下端部を前記フラップの下端部よりも下方に配置したことを特徴とする請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の整流装置である。
これによれば、車輪周辺の気流を整流するためのフラップを有する車両においても、フラップの下側を通過した気流を車幅方向内側に偏流させることによって、上述した効果を確実に得ることができる。

以上説明したように、本発明によれば、車輪のリムの内径側を通過する気流による空気抵抗の悪化を防止した整流装置を提供することができる。

本発明を適用した整流装置の第１実施形態を有する自動車の車体前部の側面視図である。 図１のII−II部矢視断面図である。 図２のIII−III部矢視断面図である。 本発明を適用した整流装置の第２実施形態を有する自動車のフロントサスペンションロワアーム付近の平面視図である。 本発明を適用した整流装置の第３実施形態を有する自動車のフロントサスペンションロワアーム付近の平面視図である。 本発明を適用した整流装置の第４実施形態を有する自動車のフロントサスペンションロワアーム付近の平面視図である。

＜第１実施形態＞
以下、本発明を適用した整流装置の第１実施形態について説明する。
第１実施形態の整流装置は、例えば乗用車等の自動車に設けられるフロントサスペンションのロワアームに設けられるものである。
図１は、第１実施形態の整流装置を有する自動車の車体前部の側面視図である。
図２は、図１のII−II部矢視断面図である。
図３は、図２のIII−III部矢視断面図である。

車両１は、キャビンの前方にエンジンルームを有する３ボックス又は２ボックス車形の乗用車である。
車両１は、キャビン１０、フード２１、フェンダ２２、バンパフェイス２３、ホイールアーチ２４、ホイールハウス２５、インナフェンダ２６、フロントサイドフレーム３１、クロスメンバ３２、ストラットハウス３３、ハウジング４１、ブレーキ４２、タイロッド４３、サスペンション５０、フラップ６０、下側整流板７０、上側整流板８０等を有して構成されている。
下側整流板７０及び上側整流板８０は、協働して第１実施形態の整流装置を構成する。

キャビン（車室）１０は、乗員等が収容される部分である。
キャビン１０は、フロントガラス１１、Ａピラー１２、ルーフ１３、フロントサイドドア１４、フロア１５、トーボード１６等を有する。
フロントガラス１１は、キャビン１０の前部における上半部に設けられている。
Ａピラー１２は、フロントガラス１１の側端部に沿って配置された柱状の部材である。
ルーフ１３は、車室１０の天井部分を構成し、フロントガラス１１の上端部から後方側へ延びている。
フロントサイドドア１４は、キャビン１０の側面部における前半部に設けられ、前席乗員の乗降に用いられるものである。
フロア１５は、キャビン１０の底面部を構成し、実質的に水平方向に沿って延在する平板状に形成されている。
トーボード１６（図２参照）は、フロア１５の前端部から上方へ立ち上げられた壁状の部分である。
トーボード１６は、キャビン１０の前部における下半部に設けられている。
トーボード１６は、キャビン１０とエンジンルームとを区画する隔壁として機能する。

フード２１は、フロントガラス１１の下端部近傍から前方へ延びて形成された外装部材である。
フード２１は、車体前部に設けられるエンジンルームの上部開口を開閉する蓋体として機能する。
フェンダ２２は、車体前部（前輪周辺）における側面部を構成する外装部材である。
フェンダ２２の上端部は、フード２１の側端部と隣接して配置されている。
フェンダ２２の後端部は、フロントサイドドア１４の前端部と隣接して配置されている。
バンパフェイス２３は、車体前端部における下部に設けられる外装部材である。
バンパフェイス２３の側端部は、車両側面側に回り込み、フェンダ２２の前端部の下側に配置されている。

ホイールアーチ２４は、車輪Ｗの周囲に配置されたフェンダ２２及びバンパフェイス２３の縁部である。
車輪Ｗは、車両１の前輪であって、例えばアルミニウム系合金等の金属によって形成されるリムＲの外径側に、タイヤＴを装着して構成されている。
ホイールアーチ２４は、車両側面視において、車輪Ｗと実質的に同心の略円弧状に形成されている。
ホイールハウス２５は、車輪Ｗを収容する空間部であって、ホイールアーチ２４の車幅方向内側の領域に形成されている。
インナフェンダ２６は、ホイールハウス２５の内部において、車輪Ｗの周方向に沿って配置された樹脂製のカバー状の部材である。

フロントサイドフレーム３１は、キャビン１０のトーボード１６から前方側へ突出して形成された梁状の車体構造部材である。
フロントサイドフレーム３１は、車幅方向に離間して左右一対が設けられ、エンジンＥを支持する図示しないエンジンマウントや、クロスメンバ３２、サスペンション５０等が取り付けられる基部となる。
車両１のエンジンＥが収容されるエンジンルームは、左右のフロントサイドフレーム３１の間に設けられる。

クロスメンバ３２は、左右のフロントサイドフレーム３１の下部の間にわたして設けられた構造部材である。
クロスメンバ３２は、ブラケット３２ａを有する。
ブラケット３２ａは、サスペンション５０のロワアーム５２の車体側端部が連結される基部である。
ブラケット３２ａは、クロスメンバ３２の左右側端部近傍において、下方に突出して形成されている。

ストラットハウス３３は、サスペンション５０のストラット５１が収容される部分である。
ストラットハウス３３は、下方に開口したボックス状に形成されている。
ストラットハウス３３は、フロントサイドフレーム３１の車幅方向外側に設けられている。

ハウジング４１は、車輪Ｗを回転可能に支持する図示しないハブベアリングを収容する部材（ナックル）である。
ハウジング４１は、車輪ＷのリムＲの内径側に配置されている。

ブレーキ４２は、車輪Ｗとともに回転するロータ４２ａ、及び、ハウジング４１に取り付けられたキャリパ４２ｂ等を有して構成されている。
ロータ４２ａは、車輪ＷのリムＲの図示しないディスク部が締結されるハブに取り付けられ、ハブから外径側へつば状に張り出した円盤状の部材である。
ロータ４２ａは、厚さ方向における中央部に空気流路が形成され、走行時に中央部に設けられた空気取り入れ口から外周縁部に設けられた空気排出口へ空気流が通過可能なベンチレーテッド（通風式）ディスクとなっている。

タイロッド４３（図２参照）は、ハウジング４１の前端部に設けられた図示しないナックルアームと、図示しないステアリングギアボックスとを連結するロッド状の部材である。
タイロッド４３は、ナックルアームを押し引きすることによって、ハウジング４１及びストラット５１を所定のキングピン軸回りに回動させ、車輪Ｗを転舵させるものである。
タイロッド４３は、サスペンション５０におけるロワアーム５２の前方側かつ上方側において、車幅方向にほぼ沿って配置されている。

サスペンション５０は、ハウジング４１を車体に対して所定のサスペンションストロークの範囲内で相対変位可能に支持する懸架装置である。
サスペンション５０は、一例として、マクファーソンストラット式のものである。
サスペンション５０は、図３に示すように、ストラット５１、ロワアーム５２等を有して構成されている。

ストラット５１は、油圧ダンパであるショックアブソーバ５１ａ、コイルスプリング５１ｂ、及び、ストラットアッパマウント５１ｃをアセンブリ化した部品であって、ハウジング４１の上端部を支持するものである。
ストラット５１は、その伸縮方向を上下方向にほぼ沿って配置され、上端部側が下端部側に対して車幅方向内側かつ後方側となるように傾斜して配置されている。

ストラット５１の上端部は、防振用の弾性体、及び、転舵時にストラット５１が車体に対して回動することを許容する軸受を有するストラットアッパマウント５１ｃを介してストラットハウス３３の上部に取り付けられている。
ショックアブソーバ５１ａの上部は、コイルスプリング５１ｂの内径側に挿入されている。
コイルスプリング５１ｂの上端部は、ストラットアッパマウント５１ｃに設けられたスプリングシートに保持されている。
コイルスプリング５１ｂの下端部は、ショックアブソーバ５１ａのシエルケースから外径側に張り出したスプリングシートに保持されている。
ストラット５１の下端部は、ハウジング４１の上端部にボルト、ナット等の機械的締結手段によって固定されている。

ロワアーム（トランスバースリンク）５２は、車体及びハウジング４１の下端部にそれぞれ揺動可能に連結されたサスペンションアームである。
ロワアーム５２は、車幅方向にほぼ沿って延在するアーム部を有する。
ロワアーム５２の車体側の端部は、前後２箇所に設けられた弾性体ブッシュを介して車体に接続されている。
ロワアーム５２は、前後の弾性体ブッシュを結んだ直線と実質的に一致する回転軸回りに、車体に対して揺動可能となっている。
前側の弾性体ブッシュは、クロスメンバ３２のブラケット３２ａに取り付けられている。
ロワアーム５２のハウジング４１側の端部は、ハウジング４１の下端部に設けられたボールジョイント（スフェリカルベアリング）を介して、ハウジング４１に対して揺動可能となっている。

フラップ６０は、車輪Ｗに衝突する気流を整流して車両１の空気抵抗を低減するものである。
フラップ６０は、車輪Ｗの前方における車体下部から突出して設けられ、車両前面視において実質的に矩形状に形成されている。

下側整流板７０は、ロワアーム５２のアーム部（車輪Ｗ近傍の領域）から下方へ突出して形成されている。
下側整流板７０は、実質的に矩形の平板状に形成されている。
下側整流板７０の下端部は、車両の通常走行時（１Ｇ状態）において、フラップ６０の下端部よりも下方に配置されている。
図２に示すように、下側整流板７０は、後端部が前端部よりも車幅方向内側となるように、車両前後方向に対して傾斜している。
下側整流板７０は、車両前方側から流入する気流Ｓ１を、車幅方向内側向きの速度成分が増加するように偏向させる機能を有する内側偏向手段（内側偏向用整流板）である。

上側整流板８０は、ロワアーム５２のアーム部から上方へ突出して形成されている。
上側整流板８０は、下側整流板７０の上方に配置されている。
上側整流板８０は、実質的に矩形の平板状に形成されている。
上側整流板８０は、後端部が前端部よりも車幅方向外側となるように、車両前後方向に対して傾斜している。
上側整流板８０の車両前後方向に対する傾斜角（車両前後方向に沿って流入する気流に対する迎角）は、比較的流速が遅いロワアーム５２の上方の気流に対しても確実に偏向効果を得られるよう、下側整流板７０の傾斜角（迎角）に対して大きく設定されている。
上側整流板８０は、車両前方側から流入する気流Ｓ２を、車幅方向外側向きの速度成分が増加するように偏向させる機能を有する外側偏向手段（外側偏向用整流板）である。

以上説明した第１実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。
（１）ロワアーム５２の下方に、車両前方側から流入する気流Ｓ１を、車幅方向内側への速度成分が増加するよう偏向させる下側整流板７０を設けたことによって、車体下部を流れる比較的流速の速い気流が、車輪ＷのリムＲの内径側から車幅方向外側へ噴き出し、車両側面部に沿って流れる気流と干渉して車両の空気抵抗を悪化させることを防止できる。
（２）ロワアーム５２の上方に、車両前方側から流入する気流Ｓ２を、車幅方向外側への速度成分が増加するよう偏向させる上側整流板８０を設けたことによって、ロワアーム５２の上方を流れる比較的流速の遅い気流をリムＲの内径側へ導入し、空気抵抗を大きく悪化させることなくリムＲの内径側に設けられるブレーキ４２のロータ４２ａやキャリパ４２ｂを適度に冷却することができる。
（３）下側整流板７０、上側整流板８０を、ロワアーム５２から下方、上方へそれぞれ突出し、車両前後方向に対して傾斜して配置された平板状に形成したことによって、簡単な構成によって確実に上述した効果を得ることができる。
（４）下側整流板７０の下端部をフラップ６０の下端部よりも低い位置に配置したことによって、フラップ６０を有する車両１において、フラップ６０の下側を通過した気流を車幅方向内側に偏流させ、上述した効果を確実に得ることができる。

＜第２実施形態＞
次に、本発明を適用した整流装置の第２実施形態について説明する。
以下説明する各実施形態において、従前の実施形態と実質的に共通する箇所については同じ符号を付して説明を省略し、主に相違点について説明する。
図４は、第２実施形態の整流装置を有する自動車のフロントサスペンションロワアーム付近の平面視図（第１実施形態における図２に相当する図。後述する図５，６において同じ）である。
第２実施形態の整流装置は、下側整流板７０、上側整流板８０を、車両前方側に面した側が凹面となるように、車両平面視において円弧状に湾曲させたことを特徴とする。
以上説明した第２実施形態によれば、下側整流板７０及び上側整流板８０の効率を高め、第１実施形態と実質的に同様の効果をより促進することができる。

＜第３実施形態＞
次に、本発明を適用した整流装置の第３実施形態について説明する。
図５は、第３実施形態の整流装置を有する自動車のフロントサスペンションロワアーム付近の平面視図である。
第３実施形態の整流装置は、下側整流板７０、上側整流板８０を、それぞれ車幅方向に複数配列したことを特徴とする。
以上説明した第３実施形態においては、下側整流板７０及び上側整流板８０の効率を高め、第１実施形態と実質的に同様の効果をより促進することができる。

＜第４実施形態＞
次に、本発明を適用した整流装置の第４実施形態について説明する。
図６は、第４実施形態の整流装置を有する自動車のフロントサスペンションロワアーム付近の平面視図である。
第４実施形態の整流装置は、第１実施形態の上側整流板８０に代えて、以下説明する上側整流板９０を備えている。
ロワアーム５２の上方へ突出して設けられた上側整流板９０は、下側整流板７０と同様に、後端部が前端部よりも車幅方向外側となるように、車両前後方向に対して傾斜している。
以上説明した第４実施形態においては、例えばブレーキ４２等の冷却に余裕がある車両において、ロワアーム５２の上方においても気流のリムＲ内径側への進入を防止することによって、リムＲの内径側から車幅方向外側への気流の噴き出しをより確実に防止し、車両の空気抵抗を低減することができる。

（変形例）
本発明は、以上説明した各実施形態に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の技術的範囲内である。
（１）車両及び整流装置を構成する各部材の形状、構造、材質、製法、配置、数量等は、上述した各実施形態に限定されることなく適宜変更することが可能である。
（２）各実施形態において、整流装置は、例えば前輪用のマクファーソンストラット式サスペンションのロワアームに設けられているが、サスペンション装置の構成はこれに限らず、本発明に係る整流装置は、ダブルウィッシュボーン式サスペンションやマルチリンク式サスペンションのロワアームにも設けることができる。
また、本発明に係る整流装置は、後輪用サスペンション装置のロワアームに設けてもよい。
（３）第１乃至第３実施形態においては、上側整流板８０が偏向させる気流Ｓ２によって、リムＲの内径側に設けられるブレーキ４２を冷却する構成としているが、本発明はブレーキに限らず、リムの内径側に設けられる他部品の冷却にも用いることができる。
例えば、車輪の電動駆動及び回生に用いられるインホイールモータや、各種車両制御のために用いられるセンサ類の冷却にも用いることができる。
（４）各実施形態においては、ロワアームの上下に整流板を設けているが、ロワアームの上下いずれかのみに整流板を設ける構成としてもよい。例えば、第１実施形態の構成において、下側整流板７０のみを設けるようにしてもよい。
また、ロワアームに設けられる整流板等以外に、他の整流手段を設けてもよい。
例えば、ロワアームに設けられる整流板の後方側において、車体に取り付けられた他の整流手段を配置し、気流を制御するようにしてもよい。

１ 車両 １０ キャビン
１１ フロントガラス １２ Ａピラー
１３ ルーフ １４ フロントサイドドア
１５ フロア １６ トーボード
２１ フード ２２ フェンダ
２３ バンパフェイス ２４ ホイールアーチ
２５ ホイールハウス ２６ インナフェンダ
３１ フロントサイドフレーム ３２ クロスメンバ
３２ａ ブラケット ４１ ハウジング
４２ ブレーキ ４２ａ ロータ
４２ｂ キャリパ ４３ タイロッド
５０ サスペンション ５１ ストラット
５１ａ ショックアブソーバ ５１ｂ コイルスプリング
５１ｃ ストラットアッパマウント ５２ ロワアーム
６０ フラップ ７０ 下側整流板
８０ 上側整流板 ９０ 上側整流板
Ｅ エンジン Ｗ 車輪
Ｔ タイヤ Ｒ リム
Ｓ１ 下側整流板周辺の気流 Ｓ２ 上側整流板周辺の気流

Claims (6)

1. タイヤ及びリムを有する車輪と、
   前記車輪を回転可能に支持するハブベアリングが設けられるハウジングと、
   車体下部及び前記ハウジングの下部にそれぞれ揺動可能に接続され車幅方向にほぼ沿って延在するロワアームと
   を備える車両に設けられる整流装置であって、
   前記ロワアームに設けられ車両前方側から流入する気流を車幅方向内側への速度成分が増加するよう偏向させる内側偏向手段を備えること
   を特徴とする整流装置。
2. 前記内側偏向手段は、少なくとも一部が前記ロワアームの下側に設けられること
   を特徴とする請求項１に記載の整流装置。
3. 前記内側偏向手段は、前記ロワアームから下方に突出し後端部が前端部よりも車幅方向内側となるように車両前後方向に対して傾斜して配置された内側偏向用整流板を有すること
   を特徴とする請求項１又は請求項２に記載の整流装置。
4. 前記ロワアームの上側に設けられ車両前方側から流入する気流を車幅方向外側への速度成分が増加するよう偏向させる外側偏向手段を備えること
   を特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の整流装置。
5. 前記外側偏向手段は、前記ロワアームから上方に突出し後端部が前端部よりも車幅方向外側となるように車両前後方向に対して傾斜して配置された外側偏向用整流板を有すること
   を特徴とする請求項４に記載の整流装置。
6. 前記車輪の前方側において車体下部から下方に突出したフラップを有し、
   前記内側偏向手段の下端部を前記フラップの下端部よりも下方に配置したこと
   を特徴とする請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の整流装置。

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