(57)【要約】【課題】車両のデザイン性や安全性を損なうことなく当該車両の空力特性を向上させる。【解決手段】本開示の空力特性制御装置は、窓ガラスや外板といった車体の一部を加振装置により振動させて当該車体の一部の表面上に空気の疎密、すなわち、空気の圧力が高い部分と空気の圧力が低い部分とを形成するものであって、当該車体の一部の表面に複数のディンプルが形成されている場合と同様の効果を奏し、車両のデザイン性や安全性を損なうことなく当該車両の空力特性を向上させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
加振装置と、前記加振装置を制御する制御装置とを備え、車両の空力特性を制御する空力特性制御装置であって、
少なくとも窓ガラスおよび外板を含む車体の一部を前記加振装置により振動させて前記車体の一部の表面上に空気の疎密を形成する空力特性制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の空力特性制御装置において、前記加振装置は、前記車体の一部に超音波を印加する空力特性制御装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の空力特性制御装置において、
前記加振装置は、前記車両の後部に配置された前記車体の一部を振動させる空力特性制御装置。
【請求項４】
請求項３に記載の空力特性制御装置において、前記加振装置は、前記車両のリヤウィンドウを振動させる空力特性制御装置。
【請求項５】
請求項４に記載の空力特性制御装置において、
前記制御装置は、前記車両が右折する際に、前記リヤウィンドウの左側領域の表面上に前記空気の疎密が形成されるように前記加振装置を制御し、前記車両が左折する際に、前記リヤウィンドウの右側領域の表面上に前記空気の疎密が形成されるように前記加振装置を制御する空力特性制御装置。
【請求項６】
請求項１から５の何れか一項に記載の空力特性制御装置において、
前記加振装置は、車幅方向に間隔をおいて配設された複数の加振器を含む空力特性制御装置。
【請求項７】
車両の空力特性を制御する空力特性制御方法であって、
少なくとも窓ガラスおよび外板を含む車体の一部を加振装置により振動させて前記車体の一部の表面上に空気の疎密を形成する空力特性制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、車両の空力特性を制御する空力特性制御装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車の後部車体に設けられたテールゲートの左右両側方部からその上方に向けてアーチ状に生成されるアーチ渦を消し去るアーチ渦の消去手段を含む自動車の後部車体構造が知られている（例えば、特許文献１参照）。この後部車体構造では、アーチ渦の消去手段として、例えばアーチ渦の生成部に音波を発信する音波発信手段等が用いられる。また、従来、車両の床下で空気流を制御する床下構造として、車両後部に配置されるミドルフロアカバーおよび車両後部に配置されるディフューザーを含むものが知られている（例えば、特許文献２参照）。この床下構造では、ミドルフロアカバーおよびディフューザーの床下面に複数のディンプルが形成される。これにより、車速が増加して車両の床下の空気流の流速が所定速度に達すると、ミドルフロアカバーおよびディフューザーの床下面に近接する境界層の流れが複数のディンプルによって層流から乱流へ遷移させられ、境界層の剥離位置がより下流へ移動する。この結果、空気抵抗の原因になる低圧の剥離域の圧力が上昇し、空気抵抗が低減する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平６−１６６３８６号公報
【特許文献１】特開２００８−２５７１４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載された後部車体構造では、アーチ渦の生成部に音波を発信して当該アーチ渦を消し去るために、アーチ渦の方向や強さ等を高精度に検知する必要がある。しかしながら、そのような検知装置を車両に搭載するのは、コスト面や重量面から不可能に近く、アーチ渦の生成部に音波を発信してアーチ渦を消し去ることはきわめて困難である。一方、窓ガラスや外板といった車体の一部にディンプル構造を設ければ、空気抵抗を低減して車両の空力特性を向上させることができると考えられる。しかしながら、ディンプル構造の設置箇所は、デザイン面や視認性の確保といった安全性の面から制限され、車体の一部にディンプル構造を設けるのは、現実的ではない。
【０００５】
そこで、本開示は、車両のデザイン性や安全性を損なうことなく、当該車両の空力特性を向上させることができる空力特性制御装置および方法の提供を主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の空力特性制御装置は、加振装置と、前記加振装置を制御する制御装置とを含み、車両の空力特性を制御する空力特性制御装置であって、少なくとも窓ガラスおよび外板を含む車体の一部を前記加振装置により振動させて前記車体の一部の表面上に空気の疎密を形成するものである。
【０００７】
本開示の空力特性制御装置は、窓ガラスや外板といった車体の一部を加振装置により振動させて当該車体の一部の表面上に空気の疎密、すなわち、空気の圧力が高い部分と空気の圧力が低い部分とを形成する。これにより、車体の一部の表面に複数のディンプルが形成されている場合と同様の効果を得ることができる。この結果、車両のデザイン性や安全性を損なうことなく、当該車両の空力特性を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本開示の空力特性制御装置を含む車両を示す概略構成図である。
【図２】図１の車両を後方からみた斜視図である。
【図３】本開示の空力特性制御装置の動作を説明するためのフローチャートである。
【図４】本開示の空力特性制御装置の動作を説明するため説明図である。
【図５】本開示の空力特性制御装置の動作を説明するため説明図である。
【図６】本開示の空力特性制御装置の動作を説明するため説明図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
次に、図面を参照しながら、本開示の発明を実施するための形態について説明する。
【００１０】
図１は、本開示の空力特性制御装置１を含む車両Ｖを示す概略構成図であり、図２は、車両Ｖを後方からみた斜視図である。空力特性制御装置１は、加振装置２と、当該加振装置２を制御する制御装置３とを含む。加振装置２は、図２に示すように、それぞれ車両ＶのリヤウィンドウＲＷの裏面に超音波を印加するように車幅方向に間隔をおいて配設される３つの超音波加振器２０Ｃ，２０Ｌおよび２０Ｒを含む。図示するように、超音波加振器２０Ｃは、リヤウィンドウＲＷの上部中央の裏面に超音波を印加し、超音波加振器２０Ｌは、リヤウィンドウＲＷの上部左隅の裏面に超音波を印加し、超音波加振器２０Ｒは、上部右隅の裏面に超音波を印加する。
【００１１】
制御装置３は、図示しないＣＰＵやＲＯＭ，ＲＡＭ等を含むマイクロコンピュータであり、リヤウィンドウＲＷを固有振動数で振動させるように超音波加振器２０Ｃ，２０Ｌおよび２０Ｒを制御する。また、制御装置３には、車両Ｖに搭載されたナビゲーションシステム４が接続されており、制御装置３は、ビーコン等を介してナビゲーションシステム４により取得された車両Ｖの前方走行路情報を当該ナビゲーションシステム４から受信する。更に、制御装置３は、車両Ｖの図示しないブレーキペダルの踏み込みを検知するブレーキスイッチ（図示省略）あるいは車両Ｖの図示しないブレーキユニットを制御するブレーキ制御装置からブレーキペダルの踏み込み状態を示す信号を受信する。
【００１２】
続いて、図３から図６を参照しながら、空力特性制御装置１の動作について説明する。図３は、車両Ｖが前進走行している際に制御装置３により所定時間おきに実行されるルーチンの一例を示すフローチャートである。
【００１３】
図３のルーチンの実行タイミングが到来すると、制御装置３（ＣＰＵ）は、ナビゲーションシステム４から車両Ｖの前方走行路情報を取得し（ステップＳ１００）、車両Ｖが直進するか否かを判定する（ステップＳ１１０）。ステップＳ１１０にて車両Ｖが直進すると判定した場合（ステップＳ１１０：ＹＥＳ）、制御装置３は、ブレーキスイッチあるいはブレーキ制御装置からの信号に基づいて、車両Ｖの運転者によりブレーキペダルが踏み込まれているか否かを判定する（ステップＳ１２０）。
【００１４】
ステップＳ１２０にて運転者によりブレーキペダルが踏み込まれていないと判定した場合（ステップＳ１２０：ＹＥＳ）、制御装置３は、超音波加振器２０Ｃ，２０Ｌおよび２０Ｒのすべてを作動させると共に、リヤウィンドウＲＷの概ね全体が固有振動数で振動するように超音波加振器２０Ｃ，２０Ｌおよび２０Ｒを制御し（ステップＳ１３０）、図３のルーチンを一旦終了させる。ここで、リヤウィンドウＲＷを固有振動数で振動させた場合、当該リヤウィンドウＲＷには、図４に示すように、大きく振動する腹の部分と、振動しない節の部分（図中丸印参照）とが現れる。そして、リヤウィンドウＲＷの表面付近の空気のうち、節の部分に近接した空気の圧力は、大気圧に概ね一致するのに対して、腹の部分に近接した空気の圧力は、リヤウィンドウＲＷの振動により大気圧よりも大きくなったり小さくなったりする。
【００１５】
従って、超音波加振器２０Ｃ，２０Ｌおよび２０ＲからリヤウィンドウＲＷに印加される超音波の振動数を調整することで、図５に示すように、リヤウィンドウＲＷの振動の腹および節を当該リヤウィンドウＲＷの概ね全体に出現させ、当該リヤウィンドウＲＷの表面全体上に空気の疎密、すなわち、空気の圧力が高い部分（図中黒丸印参照）と空気の圧力が低い部分（図中白丸印参照）とを分布させることができる。これにより、リヤウィンドウＲＷの表面に複数のディンプルが形成されている場合と同様の効果が得られ、図６に示すように、リヤウィンドウＲＷの表面付近での剥離の発生を良好に抑制して車両Ｖに作用する空気抵抗を低減することが可能となる。そして、リヤウィンドウＲＷに実際に複数のディンプルが形成されるわけではないので、車両Ｖのデザイン性は損なわれず、リヤウィンドウＲＷを介した車両Ｖの後方視認性すなわち車両Ｖの安全性も良好に確保される。この結果、空力特性制御装置１を含む車両Ｖでは、デザイン性や安全性を損なうことなく空力特性を向上させることが可能となる。なお、ステップＳ１３０では、リヤウィンドウＲＷの上部中央に配置された超音波加振器２０Ｃのみを作動させてもよい。
【００１６】
一方、ステップＳ１２０にて運転者によりブレーキペダルが踏み込まれていると判定した場合（ステップＳ１２０：ＮＯ）、制御装置３は、超音波加振器２０Ｃ，２０Ｌおよび２０Ｒのすべての作動を停止させ（ステップＳ１４０）、図３のルーチンを一旦終了させる。これにより、リヤウィンドウＲＷの表面付近での剥離の発生が許容され、車両Ｖに作用する空気抵抗が増加する。この結果、ステップＳ１４０の処理を実行することで、車両Ｖの制動性能をより向上させることが可能となる。
【００１７】
また、ステップＳ１１０にて車両Ｖが旋回しているか、あるいは旋回を開始すると判定した場合（ステップＳ１１０：ＮＯ）、制御装置３は、車両Ｖが右折するか（右折中か）否かを判定する（ステップＳ１５０）。ステップＳ１５０にて車両Ｖが右折を開始するか、あるいは右折中であると判定した場合（ステップＳ１５０：ＹＥＳ）、制御装置３は、リヤウィンドウＲＷの主に左側半分の領域が固有振動数で振動するように超音波加振器２０Ｃ，２０Ｌおよび２０Ｒを制御し（ステップＳ１６０）、図３のルーチンを一旦終了させる。これにより、リヤウィンドウＲＷの振動の腹および節を当該リヤウィンドウＲＷの主に左側半分の領域に出現させ、当該リヤウィンドウＲＷの表面の左側領域上に空気の疎密、すなわち、空気の圧力が高い部分と空気の圧力が低い部分とを形成することができる。この結果、車両Ｖが右折する際に、リヤウィンドウＲＷの表面の左側領域付近における剥離の発生すなわち空気抵抗の増加を抑制して、車両Ｖのスムースに右折させることが可能となる。なお、ステップＳ１６０では、リヤウィンドウＲＷの上部左隅に配置された超音波加振器２０Ｌのみ作動させてもよく、リヤウィンドウＲＷの上部右隅に配置された超音波加振器２０Ｒの作動のみを停止させてもよく、超音波加振器２０Ｃ，２０Ｌを作動させつつ、リヤウィンドウＲＷの振動の腹および節が当該リヤウィンドウＲＷの右側半分の領域に出現しないように超音波加振器２０Ｒを制御してもよい。
【００１８】
これに対して、ステップＳ１５０にて車両Ｖが左折を開始するか、あるいは左折中であると判定した場合（ステップＳ１５０：ＮＯ）、制御装置３は、リヤウィンドウＲＷの主に右側半分の領域が固有振動数で振動するように超音波加振器２０Ｃ，２０Ｌおよび２０Ｒを制御し（ステップＳ１７０）、図３のルーチンを一旦終了させる。これにより、リヤウィンドウＲＷの振動の腹および節を当該リヤウィンドウＲＷの主に右側半分の領域に出現させ、当該リヤウィンドウＲＷの表面の右側領域上に空気の疎密、すなわち、空気の圧力が高い部分と空気の圧力が低い部分とを形成することができる。この結果、車両Ｖが左折する際に、リヤウィンドウＲＷの表面の右側領域付近における剥離の発生すなわち空気抵抗の増加を抑制して、車両Ｖのスムースに左折させることが可能となる。なお、ステップＳ１７０では、リヤウィンドウＲＷの上部右隅に配置された超音波加振器２０Ｒのみ作動させてもよく、リヤウィンドウＲＷの上部左隅に配置された超音波加振器２０Ｌの作動のみを停止させてもよく、超音波加振器２０Ｃ，２０Ｒを作動させつつ、リヤウィンドウＲＷの振動の腹および節が当該リヤウィンドウＲＷの左側半分の領域に出現しないように超音波加振器２０Ｌを制御してもよい。
【００１９】
なお、上記車両Ｖでは、加振装置２がリヤウィンドウＲＷを加振するように配置されるが、加振装置２は、車両Ｖのルーフパネル、トランクカバー、リヤアンダーパネルといった外板や、サイドウィンドウ等を振動させるものであってもよい。また、加振装置２は、車両Ｖのボンネットや、フロントウィンドウ、フロントアンダーパネル等の車両Ｖの前部に配置される車体の一部を振動させるものであってもよい。更に、加振装置２は、超音波以外の振動波を車体の一部に印加して当該車体の一部を振動させるものであってもよい。また、上述のように、車幅方向に間隔をおいて配設される複数の加振器２０Ｃ，２０Ｌ，２０Ｒを含む加振装置２によれば、対象となる車体の一部の表面上における空気の疎密の形成の自由度をより高くすることが可能となるが、加振装置２は、単一の加振器を含むものであってもよい。更に、図２のルーチンにおいて、ステップＳ１１０およびＳ１４０の処理は省略されてもよい。
【００２０】
以上説明したように、本開示の空力特性制御装置は、加振装置（２，２０Ｃ，２０Ｌ，２０Ｒ）と、前記加振装置（２）を制御する制御装置（３）とを含み、車両（Ｖ）の空力特性を制御する空力特性制御装置（１）であって、少なくとも窓ガラスおよび外板を含む車体の一部（ＲＷ）を前記加振装置（２，２０Ｃ，２０Ｌ，２０Ｒ）により振動させて前記車体の一部（ＲＷ）の表面上に空気の疎密を形成するものである。
【００２１】
本開示の空力特性制御装置は、窓ガラスや外板といった車体の一部を加振装置により振動させて当該車体の一部の表面上に空気の疎密、すなわち、空気の圧力が高い部分と空気の圧力が低い部分とを形成する。これにより、車体の一部の表面に複数のディンプルが形成されている場合と同様の効果を得ることができる。この結果、車両のデザイン性や安全性を損なうことなく、当該車両の空力特性を向上させることが可能となる。
【００２２】
また、前記加振装置（２，２０Ｃ，２０Ｌ，２０Ｒ）は、前記車体の一部（ＲＷ）に超音波を印加するものであってもよい。これにより、車両の振動やノイズの増加を抑制しつつ、車体の一部を振動させることが可能となる。
【００２３】
更に、前記加振装置（２，２０Ｃ，２０Ｌ，２０Ｒ）は、前記車両（Ｖ）の後部に配置された前記車体の一部（ＲＷ）を振動させるものであってもよい。これにより、車両の後部における空気の剥離を抑制して車両の空力特性をより向上させることが可能となる。
【００２４】
また、前記加振装置（２，２０Ｃ，２０Ｌ，２０Ｒ）は、前記車両のリヤウィンドウ（ＲＷ）を振動させるものであってもよい。これにより、視認性を良好に確保しつつ、リヤウィンドウの表面上に空気の圧力が高い部分と空気の圧力が低い部分とを分布させ、リヤウィンドウの表面付近での空気の剥離を良好に抑制することが可能となる。
【００２５】
更に、前記制御装置（３）は、前記車両（Ｖ）が右折する際に、前記リヤウィンドウ（ＲＷ）の左側領域の表面上に前記空気の疎密が形成されるように前記加振装置（２，２０Ｃ，２０Ｌ，２０Ｒ）を制御し、前記車両（Ｖ）が左折する際に、前記リヤウィンドウ（ＲＷ）の右側領域の表面上に前記疎密波が形成されるように前記加振装置（２，２０Ｃ，２０Ｌ，２０Ｒ）を制御するものであってもよい。これにより、車両が右折する際には、車両後部の左側領域における剥離の発生すなわち空気抵抗の増加を抑制し、車両が左折する際には、車両後部の右側領域における剥離の発生すなわち空気抵抗の増加を抑制することができるので、車両の旋回性能を向上させることが可能となる。
【００２６】
また、前記加振装置（２）は、車幅方向に間隔をおいて配設された複数の加振器（２０Ｃ，２０Ｌ，２０Ｒ）を含むものであってもよい。これにより、対象となる車体の一部の表面上における空気の疎密の形成の自由度をより高くすることが可能となる。
【００２７】
本開示の空力特性制御方法は、車両（Ｖ）の空力特性を制御する空力特性制御方法であって、少なくとも車両（Ｖ）の窓ガラスおよび外板を含む車体の一部（ＲＷ）を加振装置（２，２０Ｃ，２０Ｌ，２０Ｒ）により振動させて前記車体の一部（ＲＷ）の表面上に空気の疎密を形成するものである。かかる方法によれば、車両のデザイン性や安全性を損なうことなく、空力特性を向上させることが可能となる。
【００２８】
なお、本開示の発明は上記実施形態に何ら限定されるものではなく、本開示の外延の範囲内において様々な変更をなし得ることはいうまでもない。更に、上記実施形態は、あくまで発明の概要の欄に記載された発明の具体的な一形態に過ぎず、発明の概要の欄に記載された発明の要素を限定するものではない。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本開示の発明は、車両の製造分野において利用可能である。
【符号の説明】
【００３０】
１  空力特性制御装置、２  加振装置、３  制御装置、４  ナビゲーションシステム、２０Ｃ，２０Ｌ，２０Ｒ  超音波加振器、ＲＷ  リヤウィンドウ、Ｖ  車両。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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