(57)【要約】【課題】ブレーキの冷却性能を維持しながら、車両走行時の空気抵抗を低減することができる車両の空気抵抗低減システム及び車両の空気抵抗低減方法を提供する。【解決手段】ホイールハウス２における、ブレーキ装置４及び車輪５の車両前後方向の前側部分より前方の空間である第１空間の下方を向いた面のうちの、ブレーキ装置４のＸ方向の前側部分に存在する面を開放しつつ、第１空間のＹ方向外側に向いた面を気流制御部６により塞ぐ。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車軸の軸方向外側に向って順に配置されたブレーキ装置及び車輪の上部が収納されるホイールハウスに設置された気流制御部と、この気流制御部を前記車輪から離間する方向に引き込ませた状態から前記車輪に接近する方向に突出させる駆動装置とを備える車両の空気抵抗低減システムにおいて、
前記駆動装置により、前記気流制御部が前記車輪に接近する方向に突出して、前記ホイールハウスにおける、前記ブレーキ装置及び前記車輪の車両前後方向の前側部分より前方の空間である第１空間の下方を向いた面のうちの、前記ブレーキ装置の車両前後方向の前側部分に存在する面を開放しつつ、前記第１空間の前記軸方向外側に向いた面を塞ぐ構成にしたことを特徴とする車両の空気抵抗低減システム。
【請求項２】
前記気流制御部は、板面垂直方向が前記軸方向に向いた板で構成されて、前記第１空間のうちの前記軸方向外側に向いた面のみを塞ぐ構成にした請求項１に記載の車両の空気抵抗低減システム。
【請求項３】
前記車両の速度を取得する速度取得装置と、この速度取得装置及び前記駆動装置に電気的に接続された制御装置とを備えて、
前記速度取得装置が取得した速度に基づいて、前記制御装置により、取得したその速度が前記第１空間に導かれた空気が前記車輪に衝突して空気抵抗が増加する速度以上となったときに、前記駆動装置に前記気流制御部を前記車輪に接近する方向に突出させる制御を行う構成にした請求項１又は２に記載の車両の空気抵抗低減システム。
【請求項４】
前記制御装置に接続されて前記ブレーキ装置を作動させるブレーキペダルの踏み込み量を取得する踏み込み量取得装置を備えて、
前記気流制御部を前記車輪に接近する方向に突出させた場合に、前記踏み込み量取得装置が取得した踏み込み量に基づいて、前記制御装置により、前記気流制御部を前記車輪から離間する方向に引き込ませて前記ブレーキ装置の温度を調節する制御を行う構成にした請求項３に記載の車両の空気抵抗低減システム。
【請求項５】
車軸の軸方向外側に向って順に配置されたブレーキ装置及び車輪の上部が収納されるホイールハウスに設置された気流制御部を、前記車輪から離間する方向に引き込ませた状態から前記車輪に接近する方向に突出させる車両の空気抵抗低減方法において、
前記車両の走行中に、前記気流制御部を前記車輪に接近する方向に突出して、前記ホイールハウスにおける、前記ブレーキ装置及び前記車輪の車両前後方向の前側部分より前方の空間である第１空間の下方を向いた面のうちの、前記ブレーキ装置の車両前後方向の前側部分に存在する面を開放しつつ、前記第１空間の前記軸方向外側に向いた面を塞ぐことを特徴とする車両の空気抵抗低減方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の空気抵抗低減システム及び車両の空気抵抗低減方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
車体（のフェンダ）と車輪の上部周りには、車輪を収納するために必要十分な空間を必要とする。これは、操舵時の車輪とフェンダの干渉を防止したり、車輪の着脱作業やブレーキ及びサスペンションの整備作業や積雪時の車輪用チェーンの装着作業を容易にしたりするためである。この空間はホイールハウスやタイヤハウスと称される。
【０００３】
一方で、ホイールハウスの空間が大きいことから、車両走行中に車両の側方からホイールハウス内に空気流が流入して、この空気流が車輪に衝突するため、車両走行に対する空気抵抗が増加する。
【０００４】
この対策として、ホイールハウスにおける、車輪の車両前後方向の前側部分より前方の空間に対して、車両前後方向に沿ったアクチュエータの動作によって接離可能に構成された、空気流を整流するための可動ライナ部を備えた車両用空力装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
また、ホイールハウス内の空気流を整流するための空力スタビライザを備え、この空力スタビライザが車両の前後方向にスライドすることにより、ホイールハウス内に突出した整流位置と、前輪との干渉を回避する回避位置とを取り得る車両用空力装置が開示されている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−１８６１６６号公報
【特許文献２】特開２００７−２５３９２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、車輪の軸方向内側にはブレーキ装置が設置されており、ホイールハウス内に流入した空気流によって冷却されている。しかし、上記の特許文献１の車両用空力装置では、ホイールハウスにおける、車輪及び車輪の軸方向内側の車両前後方向の前側部分より前方の空間全体を可動ライナ部で埋めている。それ故、車両の下部からこの空間に流入して車幅方向外側に流出する空気の流れを可動ライナ部が阻害するので、ブレーキの冷却に支障をきたす虞がある。
【０００８】
また、特許文献２の車両用空力装置でも、上記の空間を空力スタビライザやフェンダライナで埋めてしまうため、特許文献１の車両用空力装置と同様にブレーキの冷却に支障をきたす虞がある。
【０００９】
本発明の目的は、ブレーキの冷却性能を維持しながら、車両走行時の空気抵抗を低減することができる車両の空気抵抗低減装置及び車両の空気抵抗低減方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の目的を達成するための本発明の車両の空気抵抗低減システムは、車軸の軸方向外側に向って順に配置されたブレーキ装置及び車輪の上部が収納されるホイールハウスに設置された気流制御部と、この気流制御部を前記車輪から離間する方向に引き込ませた状態から前記車輪に接近する方向に突出させる駆動装置とを備える車両の空気抵抗低減システムにおいて、前記駆動装置により、前記気流制御部が前記車輪に接近する方向に突出して、前記ホイールハウスにおける、前記ブレーキ装置及び前記車輪の車両前後方向の前側部分より前方の空間である第１空間の下方を向いた面のうちの、前記ブレーキ装置の車両前後方向の前側部分に存在する面を開放しつつ、前記第１空間の前記軸方向外側に向いた面を塞ぐ構成にしたことを特徴とする。
【００１１】
また、上記の目的を達成するための本発明の車両の空気抵抗低減方法は、車軸の軸方向外側に向って順に配置されたブレーキ装置及び車輪の上部が収納されるホイールハウスに設置された気流制御部を、前記車輪から離間する方向に引き込ませた状態から前記車輪に接近する方向に突出させる車両の空気抵抗低減方法において、前記車両の走行中に、前記気流制御部を前記車輪に接近する方向に突出して、前記ホイールハウスにおける、前記ブレーキ装置及び前記車輪の車両前後方向の前側部分より前方の空間である第１空間の下方を向いた面のうちの、前記ブレーキ装置の車両前後方向の前側部分に存在する面を開放しつつ、前記第１空間の前記軸方向外側に向いた面を塞ぐことを特徴とする方法である。
【００１２】
ここでいう第１空間とは、より詳細には、ホイールハウスを形成する車体の縁と車輪及びブレーキ装置の前側部分とに囲まれた空間である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明は、気流制御部が車輪に接近する方向に突出することで、ホイールハウスにおける第１空間の下方を向いた面のうちのブレーキ装置の前側部分に存在する面を開放しつつ、第１空間の軸方向外側に向いた面を塞ぐ構成にした。
【００１４】
それ故、本発明によれば、車両走行中に、第１空間におけるブレーキ装置への空気流の流入を阻害せずに、車両の側方から第１空間への空気流の流入を低減することができる。これにより、ブレーキ装置への空気流の導入を維持しつつ、車輪への空気流の衝突を防ぐには有利になり、ブレーキ装置の冷却性能を維持しながら、車両走行時の空気抵抗を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の車両の空気抵抗低減システムを備える車両の構成を例示する図である。
【図２】本発明の車両の空気抵抗低減システムの第１の実施形態を左右方向から見た状態で、気流制御部の突出状態を例示する図である。
【図３】図２の車両の空気抵抗低減システムを下方向から見た状態を例示する図である。
【図４】図３の車両の空気抵抗低減システムで、気流制御部の非突出状態を例示する図である。
【図５】本発明の車両の空気抵抗低減方法の制御フローを例示する図である。
【図６】本発明の車両の空気抵抗低減システムの第２の実施形態を下方向から見た状態で、気流制御部の突出状態を例示する図である。
【図７】図６の車両の空気抵抗低減システムで、気流制御部の非突出状態を例示する図である。
【図８】本発明の車両の空気抵抗低減システムの第３の実施形態を下方向から見た状態で、気流制御部の突出状態を例示する図である。
【図９】図８の車両の空気抵抗低減システムで、気流制御部の非突出状態を例示する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の車両の空気抵抗低減システムについて図に示した実施形態に基づいて説明する。なお、本実施形態では、車両の前後方向をＸ方向、車両の左右方向で車軸の軸方向をＹ方向、車両の高さ方向（鉛直方向）をＺ方向とする。
【００１７】
本発明の車両の空気抵抗低減システム１を備える車両は、図１〜図３に示すように、ホイールハウス（タイヤハウスともいう）２の内部に、ブレーキ装置４及び車輪５を収納している。
【００１８】
ホイールハウス２は、Ｙ方向に見て、キャブの下端部をＺ方向上方に向って弧状に窪ませて形成された空間であり、ブレーキ装置４及び車輪５の上部を覆っている。ホイールハウス２の縁からは、Ｙ方向外側に突出するフェンダが設置されていてもよい。
【００１９】
ブレーキ装置４及び車輪５は車軸３の軸方向外側に向って順に配置されている。ブレーキ装置４は、車両の運転席に備わるブレーキペダルが運転者により踏み込まれたときに作動する装置で、その踏み込み量に応じた摩擦力を車輪５に加えて車輪５を制動させる装置である。
【００２０】
本発明の車両の空気抵抗低減システム１は、気流制御部６と、この気流制御部６を駆動するエアシリンダ（駆動装置）７とを備える。
【００２１】
気流制御部６は、エアシリンダ７によりホイールハウス２の第１空間ＷＡ１に突出可能に形成された板状部材である。第１空間ＷＡ１は、ホイールハウス２を形成する車体（本実施形態ではキャブ）の縁と車輪５及びブレーキ装置４の前側部分とに囲まれた空間である。この空間の下端（下面）はキャブの下端に延在する面である。
【００２２】
具体的に、気流制御部６は、ホイールハウス２における、ブレーキ装置４のＸ方向の前側部分に存在する空間である第２空間ＷＡ２に突出することなく、ホイールハウス２における、ブレーキ装置４及び車輪５のＸ方向の前側部分より前方の空間である第１空間ＷＡ１の内第２空間ＷＡ２を除く空間である第３空間ＷＡ３に突出可能に構成される。第２空間ＷＡ２に気流制御部６を突出させないことで、第２空間ＷＡ２のＺ方向下方に向いた面（第１空間ＷＡ１の下方を向いた面のうちの、ブレーキ装置４のＸ方向の前側部分に存在する面）は常時開放状態となる。
【００２３】
本発明の第１実施形態では、図２〜図４に示すように、気流制御部６はエアシリンダ７のＸ方向の伸縮により、車輪５から離間してキャブ側に引き込んだり、車輪５に接近してホイールハウス２の第３空間ＷＡ３に突出したりするように構成される。また、気流制御部６は、第３空間ＷＡ３における、車輪５のＹ方向略中央部より外側の領域にのみ存在するように構成すると好ましい。気流制御部６は、第３空間ＷＡ３に突出したときに、第３空間（第１空間）ＷＡ３のＹ方向外側に向いた面を塞ぐ構成が好ましく、板面垂直方向がＹ方向に向いた板で構成されることがより好ましい。
【００２４】
エアシリンダ７は、エアタンク９から開閉バルブ８を介して供給される圧縮空気によりＸ方向に伸縮可能な装置である。エアシリンダ７のＸ方向の伸縮により、エアシリンダ７に接続される気流制御部６はＸ方向に移動可能となり、車輪５から離間する方向に引き込んだり、車輪５に接近する方向に突出したりする。開閉バルブ８は、気流制御部６を移動させる必要がある場合に、開状態となり、その他の場合は閉状態となる装置である。
【００２５】
エアタンク９にはエアコンプレッサ１０が接続されて、このエアコンプレッサ１０の駆動により生成される圧縮空気がエアタンク９に貯留される。エアコンプレッサ１０は、図示しないエンジンのクランクシャフトに連結されており、クランクシャフトの回転動力により駆動する。
【００２６】
なお、駆動装置としては、エアシリンダ７の他に、油圧シリンダや電動シリンダ、または、電動モータとギヤ機構等でもよい。さらに、気流制御部６の駆動用の専用のバッテリを備えて、このバッテリから供給される電気を駆動源としてもよい。また、エアシリンダ７等の各種装置は、気流制御部６と同様に、第２空間ＷＡ２には設けないようにする。車輪５のＹ方向略中央部より外側の領域に各種装置を設けるようにするとより好ましい。
【００２７】
空気抵抗低減システム１は、車両の速度ｖを取得する車速センサ（速度取得装置）１１と、ブレーキペダルの踏み込み量Ｂを取得するブレーキペダルセンサ（踏み込み量取得装置）１２と、制御装置１３とを備える。
【００２８】
制御装置１３は、各種情報処理を行うＣＰＵ、その各種情報処理を行うために用いられるプログラムや情報処理結果を読み書き可能な内部記憶装置、及び各種インターフェースなどから構成されるハードウェアである。制御装置１３は、上記した車速センサ１１やブレーキペダルセンサ１２等の各種センサ、開閉バルブ８等の各種装置に信号線を介して電気的に接続されている。なお、気流制御部６の駆動源を圧縮空気ではなく、気流制御部６の専用のバッテリとする場合は、制御装置１３はこの専用のバッテリと電気的に接続される。
【００２９】
気流制御部６の動作について説明する。制御装置１３は、車速センサ１１が取得した速度ｖ及びブレーキペダルセンサ１２が取得した踏み込み量Ｂに基づいて、開閉バルブ８を開状態とし、エアタンク９に貯留された圧縮空気をエアシリンダ７に供給して、気流制御部６をＸ方向に移動させる制御を行う。エアシリンダ７に圧縮空気が供給されると、気流制御部６はＸ方向後方（車輪５に接近する方向）に向ってホイールハウス２へ突出していく。一方、エアシリンダ７への圧縮空気の供給が停止されると、気流制御部６はＸ方向前方（車輪５から離間する方向）に向ってキャブ側に向って引き込まれていく。
【００３０】
本発明では、気流制御部６が、制御装置１３によるエアシリンダ７の駆動により第３空間ＷＡ３に突出した場合に、第２空間ＷＡ２におけるＺ方向下方に向いた面を開放したまま、気流制御部６により第３空間ＷＡ３のＹ方向外側に向いた面を塞ぐようにする。
【００３１】
また、気流制御部６の移動量が多くなるほどエアタンク９に貯留された圧縮空気を補充するためにエアコンプレッサ１０の駆動時間を多くする必要があり、エネルギー消費量が大きくなる。それ故、車両の空気抵抗が走行抵抗のうちで最も支配的になる走行条件が成立した場合に限って気流制御部６の移動を行うことが好ましい。車両の空気抵抗が走行抵抗のうちで最も支配的になる走行条件の一例としては、空気抵抗が車速ｖの二乗に比例することから、車速ｖが高速道路における法定最高速度となった場合が挙げられる。
【００３２】
したがって、本発明では、車速センサ１１が取得した速度ｖに基づいて、制御装置１３により、取得したその速度ｖが、車両の側方からホイールハウス２の第３空間ＷＡ３に導かれた空気流が車輪５に衝突して空気抵抗が増加する速度ｖ１以上となったときに、エアシリンダ７により気流制御部６をホイールハウス２に向って突出させて、第３空間ＷＡ３の軸方向外側に向いた面のみを塞ぐ制御を行う。この速度ｖ１としては、高速道路における法定最高速度が例示される。
【００３３】
また、気流制御部６により第３空間ＷＡ３の軸方向外側に向いた面を塞いでいるときには、この軸方向外側に向いた面からホイールハウス２内に空気流Ａが流入しない。したがって、ホイールハウス２内に流入する空気流Ａは第２空間ＷＡ２からのみとなり、ブレーキ装置４を冷却する空気流Ａの量が少なくなるため、ブレーキ装置４の冷却性能が低下する。
【００３４】
そこで、気流制御部６を車輪５に接近する方向に突出させた場合に、ブレーキペダルセンサ１２が取得した踏み込み量Ｂに基づいて、制御装置１３により、気流制御部６を車輪５から離間する方向に引き込ませてブレーキ装置４の温度を調節する制御を行う。
【００３５】
本発明の車両の空気抵抗低減システムを基にした制御方法である車両の空気抵抗低減方法について、その一例を図５の制御フローを基に説明する。図５に示す制御フローは、車両の走行が開始して停車するまで、つまり、車両の走行により空気抵抗が生じるときに、周期的に実施される制御フローである。
【００３６】
図５に示す制御フローがスタートすると、ステップＳ１０にて車速センサ１１により車両の速度（車速）ｖを取得する。ステップＳ１０を実施後、ステップＳ２０に進み、ステップＳ２０にて車速センサ１１の取得値ｖが設定速度ｖ１以上であるか否かを判定する。この判定で、取得値ｖが設定速度ｖ１以上である場合（ＹＥＳ）には、ステップＳ３０に進み、ステップＳ３０にて気流制御部６を車輪５に接近する方向に突出させて、第３空間（第１空間）ＷＡ３のＹ方向外側に向いた面を塞ぐ。ステップＳ３０を実施後、ステップＳ４０に進む。一方、上記の判定で取得値ｖが設定速度ｖ１未満である場合（ＮＯ）には、リターンに進んで、本制御フローを終了する。
【００３７】
ステップＳ４０にて、ブレーキペダルセンサ１２によりブレーキペダルの踏み込み量Ｂを取得する。ステップＳ４０を実施後、ステップＳ５０に進み、ステップＳ５０にて踏み込み量Ｂが設定踏み込み量Ｂ１以上であるか否かを判定する。この設定踏み込み量Ｂ１はエンジンの運転状態に応じて予め設定される。この判定で、踏み込み量Ｂが設定踏み込み量Ｂ１以上である場合（ＹＥＳ）には、ステップＳ６０に進み、ステップＳ６０にて、気流制御部６を車輪５から離間する方向に引き込ませて、第３空間ＷＡ３におけるＹ方向外側に向いた面を開放する。ステップＳ６０を実施後、リターンに進んで、本制御フローを終了する。一方、上記の判定で、踏み込み量Ｂが設定踏み込み量Ｂ１未満である場合（ＮＯ）には、ステップＳ１０に戻る。
【００３８】
なお、ステップＳ６０を通過してリターンした後の次の周期では、ステップＳ２０とステップＳ３０の間にステップＳ５０と同様の判定を追加し、踏み込み量Ｂが設定踏み込み量Ｂ１以上である場合（ＹＥＳ）にはリターンに進む一方、踏み込み量Ｂが設定踏み込み量Ｂ１未満である場合（ＮＯ）にはステップＳ３０に進むようにすると、ブレーキ装置４の冷却性能を最優先で確保することができるのでより好ましい。
【００３９】
以上より、本発明によれば、気流制御部６が車輪５に接近する方向に突出することで、第２空間ＷＡ２の下方に向いた面を開放しつつ、第１空間（第３空間）ＷＡ１のＹ方向外側に向いた面を塞ぐ構成にした。それ故、本発明によれば、車両走行中に、第２空間ＷＡ２の下方に向いた面から第２空間ＷＡ２への空気流の流入を阻害せずに、車両の側方から第１空間ＷＡ１への空気流の流入を低減することができる。これにより、ブレーキ装置４への空気流の導入を維持しつつ、車輪５への空気流の衝突を防ぐには有利になり、ブレーキ装置４の冷却性能を維持しながら、車両走行時の空気抵抗を低減することができる。
【００４０】
また、車速ｖに応じて、すなわち、車両の空気抵抗が走行抵抗のうちで最も支配的になる走行条件の場合に限って、気流制御部６によりホイールハウス２における車両の側方のみを塞ぐようにすることで、気流制御部６の移動に伴う駆動装置７のエネルギー消費量を抑制しながら、車両走行時の空気抵抗の低減効果を増大させることができる。
【００４１】
さらに、気流制御部６によりホイールハウス２における車両の側方のみを塞いでいる場合でも、ブレーキペダルの踏み込み量Ｂに応じて、すなわち、ブレーキ装置４の冷却量が増大する場合に限って、気流制御部６を移動させてホイールハウス２における車両の側方を開放することで、車両走行時の空気抵抗を低減させつつ、ブレーキ装置４の冷却性能を最優先で確保することができる。
【００４２】
なお、図１〜図４に示す第１の実施形態では、気流制御部６をＸ方向に移動させる構成としたが、気流制御部６により第１空間（第３空間）ＷＡ１におけるＹ方向外側に向いた面を塞いだり開放したりできればよく、この構成に限定されない。例えば、図６、図７の第２の実施形態に示すように、気流制御部６をヒンジ部６ａにより回動させる構成としてもよいし、図８、図９の第３の実施形態に示すように、気流制御部６をＺ方向に移動させる構成としてもよい。
【符号の説明】
【００４３】
１  車両の空気抵抗低減装置
２  ホイールハウス
３  車軸
４  ブレーキ装置
５  車輪
６  気流制御部
７  エアシリンダ（駆動装置）
８  開閉バルブ
９  エアタンク
１０  エアコンプレッサ
１１  車速センサ（速度取得装置）
１２  ブレーキペダルセンサ（踏み込み量取得装置）
１３  制御装置
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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