(57)【要約】【課題】車両後方に生じる後流渦に起因した走行抵抗を低減することができる車両の後部車体構造を提供する。【解決手段】リヤウインドガラス１２とこのリヤウインドガラス１２の上端側部分を覆うスポイラ２０とを有し且つ後部荷室開口を開閉可能なリフトゲート１を備えた車両Ｖの後部車体構造において、スポイラ２０が、左右に延びるルーフスポイラ２１と、ルーフスポイラ２１の左右両端部から夫々下方に延びる左右１対のサイドスポイラ２２とを有し、サイドスポイラ２２の後側縁部２２ｅは、リヤウインドガラス１２の左右端部の中段部から上方に延び且つ車体前後方向に対して略直交するように形成されている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
リヤウインドガラスとこのリヤウインドガラスの上端側部分を覆うスポイラとを有し且つ後部荷室開口を開閉可能なリフトゲートを備えた車両の後部車体構造において、
前記スポイラが、車幅方向に延びるルーフスポイラと、前記ルーフスポイラの左右両端部から夫々下方に延びる左右１対のサイドスポイラとを有し、
前記サイドスポイラの後側縁部は、前記リヤウインドガラスの車幅方向端部の中段部から上方に延び且つ車体前後方向に対して略直交するように形成されたことを特徴とする車両の後部車体構造。
【請求項２】
前記後側縁部の上端部が、前記ルーフスポイラの後端部よりも前側に配置されたことを特徴とする請求項１に記載の車両の後部車体構造。
【請求項３】
車体前後方向に延びる左右１対のルーフサイドレールを有し、
前記ルーフサイドレールの車幅方向外側部分に前後方向に延びる車幅方向内側に凹入した溝部が形成され、
前記溝部の後方延長線上に前記サイドスポイラが配設されたことを特徴とする請求項１又は２に記載の車両の後部車体構造。
【請求項４】
前記後側縁部は、車両後方に設定された所定の基準点から上端部までの距離と前記基準点から下端部までの距離が略等しくなるように形成されたことを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の車両の後部車体構造。
【請求項５】
前記後側縁部は、走行に伴って車体ルーフ上面を流れるルーフ気流と車体側壁上面を流れる側壁気流を分離するように形成されたことを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の車両の後部車体構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の後部車体構造に関し、特にリヤウインドガラスの上端側部分を覆うスポイラを有する車両の後部車体構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、車両の運動性能及び燃費改善に係る主要項目である空気抵抗の低減のため、リヤスポイラが多く実用に供されている。
通常、このリヤスポイラは、リヤウインドガラスの上端側部分を覆うと共に車幅方向に延びるルーフスポイラと、このルーフスポイラの左右両端部から夫々下方に延びる左右１対のサイドスポイラとによって構成されている。
【０００３】
図１０に示すように、走行中の車両後方領域には、ルーフ上面を流れる空気流（以下、ルーフ気流という）に車体側壁上面を流れる空気流（以下、側壁気流という）が巻き込まれて後方に螺旋状に延びる左右１対の後流渦（トレーリングボルテックスともいう）が形成されている。これら１対の後流渦によって挟まれた領域は殆ど空気が運動しない負圧領域（死水領域）を形成しているため、車両に対して後方に動かそうとする抗力を作用させ、運動エネルギーロスの大きな要因になっている。
リヤスポイラは、ルーフ気流と側壁気流をルーフスポイラとサイドスポイラを用いて車体から一気に引き剥がすことにより、車両後方に生成される後流渦を抑制（小さく）する機能を有している。
【０００４】
特許文献１の自動車の後部車体構造は、車幅方向に延びるルーフスポイラと、このルーフスポイラの左右両端部から夫々下方に延びる左右１対のサイドスポイラとを備え、サイドスポイラの車幅方向外側面に、側壁気流剥離用の外側稜線部が上下方向に延設され、稜線部の突起よりも車幅方向内側に、内側稜線部を備え且つ後方に延びる延長部を形成している。これにより、外側稜線部が側壁気流を直ちに剥離させると共に内方に向かう横風を内側稜線部にて剥離し、空力特性を改善している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１７−０８７８７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１の自動車の後部車体構造は、外側稜線部が側壁気流を直ちに剥離させることにより空力特性を改善することができる。
しかし、特許文献１のように、サイドスポイラの後側縁部が後側程下方に移行するように形成された場合、運動エネルギーロスを十分に低減することができない虞がある。
【０００７】
本発明者が検討した結果、高速のルーフ気流と低速の側壁気流の速度差に基づき後流渦が生成され、これら気流の速度差が大きい程後流渦が大きく（強く）なることが判明した。
つまり、ルーフサイドレール近傍を後方に流れる側壁気流が、サイドスポイラの後側縁部の上端部から下端部に沿って次第に剥離することに伴い側壁気流の流速が徐々に低下するため、流速の低下に応じてルーフ気流に巻き込まれる側壁気流が増加し、結果的に後流渦の生成抑制効果が目減りすることになる。
従って、走行抵抗となる後流渦の生成抑制効果を確保するため、車両の後部車体構造には更なる改善が必要である。
【０００８】
本発明の目的は、車両後方に生じる後流渦に起因した走行抵抗を低減可能な車両の後部車体構造等を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１の車両の後部車体構造は、リヤウインドガラスとこのリヤウインドガラスの上端側部分を覆うスポイラとを有し且つ後部荷室開口を開閉可能なリフトゲートを備えた車両の後部車体構造において、前記スポイラが、車幅方向に延びるルーフスポイラと、前記ルーフスポイラの左右両端部から夫々下方に延びる左右１対のサイドスポイラとを有し、前記サイドスポイラの後側縁部は、前記リヤウインドガラスの車幅方向端部の中段部から上方に延び且つ車体前後方向に対して略直交するように形成されたことを特徴としている。
【００１０】
この車両の後部車体構造では、前記スポイラが、車幅方向に延びるルーフスポイラと、前記ルーフスポイラの左右両端部から夫々下方に延びる左右１対のサイドスポイラとを有するため、リヤウインドガラスに作用する揚力及び抗力を低減しつつ、ルーフ上面を流れるルーフ気流をルーフスポイラの後側縁部から剥離させ、車体側壁上面を流れる側壁気流をサイドスポイラの後側縁部から剥離させることができる。
サイドスポイラの後側縁部は、前記リヤウインドガラスの車幅方向端部の中段部から上方に延び且つ車体前後方向に対して略直交するように形成されているため、ルーフサイドレール近傍を流れる側壁気流を略同時に車体から剥離させることにより、流速低下を抑制することができ、ルーフ気流に巻き込まれる側壁気流を低減することができる。
【００１１】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記後側縁部の上端部が、前記ルーフスポイラの後端部よりも前側に配置されたことを特徴としている。
この構成によれば、側壁気流の剥離タイミングをルーフ気流の剥離タイミングよりも早くすることができ、一層ルーフ気流に巻き込まれる側壁気流を低減することができる。
【００１２】
請求項３の発明は、請求項１又は２の発明において、車体前後方向に延びる左右１対のルーフサイドレールを有し、前記ルーフサイドレールの車幅方向外側部分に前後方向に延びる車幅方向内側に凹入した溝部が形成され、前記溝部の後方延長線上に前記サイドスポイラが配設されたことを特徴としている。
この構成によれば、ルーフサイドレール近傍を流れる側壁気流を溝部を介して集合しているため、側壁気流がサイドスポイラの後側縁部に到達する前において側壁気流の流速を高めてルーフ気流と側壁気流の速度差を縮小することができ、集合された側壁気流をサイドスポイラの後側縁部に強制的に誘導することができる。
【００１３】
請求項４の発明は、請求項１〜３の何れか１項の発明において、前記後側縁部は、車両後方に設定された所定の基準点から上端部までの距離と前記基準点から下端部までの距離が略等しくなるように形成されたことを特徴としている。
この構成によれば、サイドスポイラの後側縁部の角度設定を容易に行うことができる。
【００１４】
請求項５の発明は、請求項１〜４の何れか１項の発明において、前記後側縁部は、走行に伴って車体ルーフ上面を流れるルーフ気流と車体側壁上面を流れる側壁気流を分離するように形成されたことを特徴としている。
この構成によれば、側壁気流とルーフ気流とを確実に分断することができ、後流渦の影響を抑制することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の車両の後部車体構造によれば、車両後方に生じる後流渦に起因した走行抵抗を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施例１に係る車両の後部車体構造の斜視図である。
【図２】左側面図である。
【図３】平面図である。
【図４】図２のIV-IV線断面図である。
【図５】図１の要部拡大図である。
【図６】リヤスポイラの斜視図である。
【図７】サイドスポイラの後側縁部に係る設定方法の説明図である。
【図８】比較例モデルに係る後方気流の解析結果である。
【図９】実施例モデルに係る後方気流の解析結果である。
【図１０】後流渦の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【００１７】
以下、本発明を実施するための形態を図面に基づいて説明する。以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。
【００１８】
以下、本発明の実施例１について図１〜図９に基づいて説明する。
図１〜図３に示すように、本実施例の車両Ｖは、車体後部に跳ね上げ式のリフトゲート１を有する４ドアハッチバックタイプの乗用車である。
以下の説明において、矢印Ｆ方向を前側とし、矢印Ｌ方向を左側とし、矢印Ｕ方向を上側として説明を行う。
【００１９】
まず、車両Ｖの基本構成について説明する。
図１〜図３に示すように、この車両Ｖは、フロントウインドガラスを支持する左右１対のフロントピラー２と、左右１対のセンタピラー（図示略）と、左右１対のリヤピラー３とを備え、これらのピラーによってルーフ部４を支持している。
フロントピラー２とセンタピラーとの間にフロントドア５が回動可能に枢支され、センタピラーとリヤピラー３との間にリヤドア６が回動可能に枢支されている。
【００２０】
フロントピラー２の前方下側部分には、フロントピラー２に連なるフロントフェンダー７が配設され、リヤピラー３の後方下側領域には、リヤピラー３に連なるリヤフェンダー８が配設されている。フロントピラー２、リヤピラー３、フロントドア５、リヤドア６のアウタパネル及びフロントフェンダー７、リヤフェンダー８によって車両Ｖの側壁に相当する左右１対のサイドパネルＳが構成されている。
【００２１】
ルーフ部４は、前後に延びる左右１対のルーフサイドレール９と、これら１対のルーフサイドレール９の前端部同士を連結するフロントヘッダ（図示略）と、１対のルーフサイドレール９の後端部同士を連結するリヤヘッダ（図示略）と、１対のルーフサイドレール９間を全域に亙って上方から覆う略矩形状のルーフパネル１０等を備えている。
【００２２】
図３に示すように、１対のルーフサイドレール９は、後側程車幅方向の離隔距離が狭くなるように形成されている。
図４に示すように、ルーフサイドレール９は、車幅方向外側に配置されたルーフサイドアウタ９ａと、このルーフサイドアウタ９ａと協働して前後に延びる閉断面を構成するルーフサイドインナ９ｂとを有している。この閉断面の図心を連ねた延長線Ｌは、フロントピラー２の上端部から後側程下方に移行するように緩湾曲状に形成されている。
図１〜５に示すように、ルーフサイドアウタ９ａの上半部は、延長線Ｌに沿って前後に延びる溝部９ｇを有している。この溝部９ｇは、後側程、上下寸法（上下幅）が大きく且つ深さ寸法が大きくなる（図心までの間隔が短くなる）ように形成されている。
【００２３】
次に、リフトゲート１について説明する。
図１〜図３に示すように、リフトゲート１は、後部荷室開口を開閉可能に構成されている。このリフトゲート１は、金属製インナパネル（図示略）と、金属製アウタパネル１１と、左右１対のリヤピラーレインフォースメント（図示略）と、リヤウインドガラス１２と、合成樹脂製（例えば、ポリカーボネート樹脂、ＡＢＳ等）のリヤスポイラ２０等を備え、側面視にて略湾曲状に形成されている。
アウタパネル１１は、リフトゲート１の上端側部分を除く領域の外表面を構成し、リヤコンビランプの内側ランプ部やリヤワイパ機構等が装着されている。
【００２４】
次に、スポイラ２０について説明する。
スポイラ２０は、リヤウインドガラス１２の上端側部分を覆うように、アウタパネル１１と協働してリフトゲート１の外表面の一部を構成している。
図１〜図３，図５，図６に示すように、スポイラ２０は、略水平状のルーフスポイラ２１と、このルーフスポイラ２１の左右両端から夫々下方に延びる左右１対の略鉛直状のサイドスポイラ２２を有している。
【００２５】
図２に示すように、ルーフスポイラ２１は、側面視にて、ルーフパネル１０の後端部から後方に張り出している。このルーフスポイラ２１は、その上面がルーフパネル１０の上面に交差角度を形成することなく連なると共に、リヤウインドガラス１２からの上下方向距離が後側程大きくなるように構成されている。
ルーフスポイラ２１の後部には、リヤコンビランプのストップランプと同期して点灯するハイマウントストップランプが装備されている。
【００２６】
図３に示すように、ルーフスポイラ２１の左右両端部は、平面視にて、ルーフパネル１０の左右両端部の延長線上に沿うように略湾曲状に形成されている。ルーフスポイラ２１の車幅方向に延びる後側縁部２１ｅは、リヤウインドガラス１２の下端部に沿うように形成され、左右両端側部分に比べて中央部分が最も後方に配設されている。
これにより、ルーフパネル１０の上面を流れるルーフ気流をルーフスポイラ２１の後側縁部２１ｅから剥離させ、リヤウインドガラス１２の上面を流れるルーフ気流に起因した揚力と抗力を低減している。
【００２７】
図１〜図３，図５，図６に示すように、１対のサイドスポイラ２２は、側面視にて、略三角形状に夫々構成されている。
サイドスポイラ２２の前側縁部２２ｆ及び後側縁部２２ｅは、ルーフサイドレール９の溝部９ｇの後方延長線上に対応（重畳）するように夫々形成されている。
後側縁部２２ｅの上端部２２ａは、側面視にて下端部２２ｂよりも前側位置且つ後側縁部２１ｅの後端部よりも前側位置に配設されている。
尚、本実施例では、下端部２２ｂと後側縁部２１ｅの後端部は、略同じ前後方向位置に配置している。
【００２８】
略直線状の後側縁部２２ｅは、リヤウインドガラス１２の左右端部の中段部から上方に延び且つ前後方向に対して略直交するように形成されている。
本実施例において、略直交とは、デザイン条件や公差等を考慮して、７５°〜９０°の角度範囲を含むものとしている。
【００２９】
ここで、後側縁部２２ｅの設定方法について説明する。
後側縁部２２ｅは、車両Ｖを通過した気流が集合する付着点を基準点Ｂとしたとき、基準点Ｂから上端部２２ａまでの距離Ｌａと、基準点Ｂから下端部２２ｂまでの距離Ｌｂとが略等しくなるように上端部２２ａと下端部２２ｂの位置を設定している。
具体的には、図７（ａ）及び図７（ｂ）に示すように、ウエストライン（車高の略６割の高さ位置）上において、車幅方向中心線と車幅方向の最も外側位置を通る線との交差角度が約１６°になる点を基準点Ｂに設定する。この基準点Ｂから等距離となる位置に上端部２２ａ及び下端部２２ｂを設定している。
【００３０】
次に、上記車両の後部車体構造の作用、効果について説明する。
作用、効果の説明にあたり、ＣＡＤ（Computer Aided Design）データに基づき計算された三次元ＣＦＤ（Computational Fluid Dynamics）モデルを作成し、検証実験を行った。この検証実験では、実施例１と同仕様の実施例モデルと、サイドスポイラの後側縁部の傾斜角度が３０°である以外実施例１と同仕様の比較例モデルを準備し、走行時における各々の気流について解析した。尚、実施例１と同様の構成については、実施例１と同じ符号を用いて説明する。
【００３１】
図８及び図９に解析結果を示す。
図８に示すように、比較例モデルでは、左右のサイドパネルＳの中段上を流れる側壁気流の主流（主側壁気流）が、ルーフパネル１０上を流れるルーフ気流に夫々巻き込まれる。
これにより、左右各々の主側壁気流がルーフ気流と合成され、車体後方に気流の乱れ、所謂左右１対の主後流渦が生成される。
【００３２】
左右のルーフサイドレール９近傍のサイドパネルＳ上を夫々流れる左右の側壁気流（上部側壁気流）は、サイドスポイラの後側縁部によって時間差を持って徐々に車体から剥離されるため、速度が低下すると共に旋回方向の移動ベクトルが与えられる。
これにより、スパイラル運動を開始した上部側壁気流は、ルーフパネル１０上を流れるルーフ気流に夫々巻き込まれ、主後流渦よりも上方に左右１対の上部後流渦が生成される。
各々の後流渦同士の間には、空気が運動しない負圧領域（死水領域）が形成され、負圧の大きさは、後流渦が大きい程大きくなる傾向を有している。
【００３３】
図９に示すように、実施例モデルでは、比較例モデルと同様に、左右各々の主側壁気流がルーフ気流と合成されて左右１対の主後流渦が生成されている。
ルーフサイドレール９の近傍を流れる左右の上部側壁気流は、サイドスポイラ２２の後側縁部２２ｅによって同時に車体から剥離されるため、速度低下が少なく、剥離後のスパイラル運動も抑制されている。それ故、ルーフ気流に対する上部側壁気流の巻き込みが抑制されることから、主後流渦よりも上方に生成された左右１対の上部後流渦は、比較例モデルに比べて小さい。
【００３４】
更に、サイドレール９近傍を流れる側壁気流は、溝部９ｇによって収束されるため、流速の低下を抑制された状態でサイドスポイラ２２の後側縁部２２ｅまで誘導されている。
これにより、後側縁部２２ｅの上流側から下流側に亙ってサイドレール９近傍を流れる上部側壁気流の流速低下を回避し、気流の乱れを抑制している。
以上により、実施例モデルは、比較例モデルよりも後流渦の生成抑制効果が高いことが判明した。
【００３５】
この後部車体構造によれば、スポイラ２０が、左右に延びるルーフスポイラ２１と、ルーフスポイラ２１の左右両端部から夫々下方に延びる左右１対のサイドスポイラ２２とを有するため、リヤウインドガラス１２に作用する揚力及び抗力を低減しつつ、ルーフパネル１０の上面を流れるルーフ気流をルーフスポイラ２１の後側縁部２１ｅから剥離させ、サイドパネルＳの上面を流れる側壁気流をサイドスポイラ２２の後側縁部２２ｅから剥離させることができる。サイドスポイラ２２の後側縁部２２ｅは、リヤウインドガラス１２の左右端部の中段部から上方に延び且つ車体前後方向に対して略直交するように形成されているため、ルーフサイドレール９近傍を流れる側壁気流を略同時に車体から剥離させることにより、流速低下を抑制することができ、ルーフ気流に巻き込まれる側壁気流を低減することができる。
【００３６】
後側縁部２２ｅの上端部２２ａが、ルーフスポイラ２１の後端部よりも前側に配置されているため、側壁気流の剥離タイミングをルーフ気流の剥離タイミングよりも早くすることができ、一層ルーフ気流に巻き込まれる側壁気流を低減することができる。
【００３７】
前後に延びる左右１対のルーフサイドレール９を有し、ルーフサイドレール９の車幅方向外側部分に前後方向に延びる車幅方向内側に凹入した溝部９ｇが形成され、溝部９ｇの後方延長線上にサイドスポイラ２２が配設されている。
これにより、ルーフサイドレール９の近傍を流れる側壁気流を溝部９ｇを介して集合しているため、側壁気流がサイドスポイラ２２の後側縁部２２ｅに到達する前において側壁気流の流速を高めてルーフ気流と側壁気流の速度差を縮小することができ、集合された側壁気流をサイドスポイラ２２の後側縁部２２ｅに強制的に誘導することができる。
【００３８】
後側縁部２２ｅは、車両Ｖの後方に設定された所定の基準点Ｂから上端部２２ａまでの距離と基準点Ｂから下端部２２ｂまでの距離が略等しくなるように形成されているため、サイドスポイラ２２の後側縁部２２ｅの角度設定を容易に行うことができる。
【００３９】
後側縁部２２ｅは、走行に伴ってルーフパネル１０の上面を流れるルーフ気流とサイドパネルＳの上面を流れる側壁気流を分離するように形成されているため、側壁気流とルーフ気流とを確実に分断することができ、後流渦の影響を抑制することができる。
【００４０】
次に、前記実施形態を部分的に変更した変形例について説明する。
１〕前記実施例においては、ハッチバックタイプの乗用車の例を説明したが、セダンタイプの乗用車でも良く、車両タイプに拘らず適用することが可能である。
【００４１】
２〕前記実施例においては、リヤスポイラをリフトゲートのアウタパネルと兼用した例を説明したが、リヤスポイラとリフトゲートのアウタパネルを分離し、リヤスポイラをオプション設定しても良い。
【００４２】
３〕その他、当業者であれば、本発明の趣旨を逸脱することなく、前記実施形態に種々の変更を付加した形態や各実施形態を組み合わせた形態で実施可能であり、本発明はそのような変更形態も包含するものである。
【符号の説明】
【００４３】
１        リフトゲート
９        ルーフサイドレール
９ｇ      溝部
１０      ルーフパネル
１２      リヤウインドガラス
２０      リヤスポイラ
２１      ルーフスポイラ
２２      サイドスポイラ
２２ｅ    後側縁部
Ｖ        車両
Ｂ        基準点
【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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【図１０】
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