(57)【要約】【課題】衝撃特性を損なうことなくキャブオーバー型車両に対する空気力を低減できるキャブ形状を提案する。【解決手段】キャブ前端コーナー部から車両後方に向かい曲率を有する。前記キャブ前端コーナーＲ部３は曲率を有して車両本体１ａ側面から外側に膨出し、該キャブ前端コーナーＲ部３から車両本体１ａ側面にかけて後方に向けて側面４が次第に内側に位置するように曲率を設定する。また、キャブ前端中央部に突出部５を設け、該突出部からキャブ前端コーナー部に向かいキャブ前端面６を傾斜させる。車両前端面に加わる空気流を内部空間を犠牲にせず付着流れとして車両周りの流れをスムーズに車両後方へ移動でき、車両に作用する空気力を低減できる。また、衝突安全性能確保の為の強度部材を有効に配置できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
キャブオーバー型の車両において、キャブ前端コーナー部から車両後方に向かい曲率を有することを特徴とするキャブ形状。
【請求項２】
前記キャブ前端コーナ−部が曲率を有して車両本体側面から外側に膨出し、該キャブ前端コーナ部から車両本体側面にかけて後方に向けて側面が次第に内側に位置するように前記曲率が設定されていることを特徴とする請求項１記載のキャブ形状。
【請求項３】
前記側面の曲率は、後方に向かう程曲率が大きくなるように設定されていることを特徴とする請求項２に記載のキャブ形状。
【請求項４】
キャブ前端中央部に突出部を設け、該突出部から前記キャブ前端コーナー部に向かいキャブ前端面を傾斜させたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のキャブ形状。
【請求項５】
キャブオーバー型の車両において、キャブ前端中央部に突出部を設け、該突出部からキャブ前端コーナー部に向かいキャブ前端面を傾斜させたことを特徴とするキャブ形状。
【請求項６】
前記突出部内部をクラッシャブルゾーンとしたことを特徴とする請求項４または５に記載のキャブ形状。
【請求項７】
キャブ前端面からの衝撃入力軸とＡピラー車幅方向中心軸とを一致させたことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のキャブ形状。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、居住空間がエンジンルームの上まで覆い被さっているワンボックス車やトラック、バスなどのキャブオーバー型の車両におけるキャブの外面形状に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、図８に示すようにバン架装され、キャブ２１を有する大型トラックやバスの車両２０では、その概略的な形状は、図９（ａ）（ｂ）図に示すように、居住空間２２を有する直方体で近似でき、その空力特性は、図９（ｃ）に示すように、一様流体中に置かれた直方体に作用する空気力として評価される。このような直方体に作用する空気力は、前面の形状、特に前端左右角部の形状による流れ場に大きく依存する。通常、前端部の角処理を施さない直方体では、この角部で流れが剥離を起こし、側面および後方に低圧力域を発生させ、直方体に作用する空気力が増加する。その為、実際の車両では、図１０（ａ）（ｂ）に示すように、この角部に適度な曲率を有するコーナーＲ部２０ａを形成し、空気流の剥離が生じないようにする工夫がなされる。この曲率は大きければ大きいほど流れがスムーズに車両側面に回り込み、図１０（ｃ）に示すように、剥離が抑えられ、結果として作用する空気力を小さくすることができる。
また、車両に作用する空気の圧力を低減するために、空気貫通路や走行風溝が設けられた自動車が提案されており、また、軌道走行高速車両においては、先頭車両、後尾車両の形状を流線型としたものが提案されている（特許文献１参照）
【特許文献１】特開平５−２６２２２６号公報（段落０００４等）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、上記のような大型トラック等の前左右端のコーナー部に曲率を設けるということは、コーナーＲ部の形状に合わせて内部領域すなわち居住空間２２を減少させることになる。さらに車両の衝突安全性を考えると、この角部が湾曲していること、およびこの部分の構造体の厚さが薄いことは衝突性能に重要なピラーやメンバー等の強度部材を有効に配置できないことになり、空力特性と衝突特性を両立させる際の障害となる。例えば、図１１に示すように、従来構造では曲率が設けられたコーナーＲ部２０ａを有しているため、衝突時の荷重の入力軸ａとＡピラーなどの支持部２３の軸がオフセットするので支持部２３に力のモーメントが加わりキャブサイドシル等の軸方向構造部材強度を有効に発生できないという問題がある。
【０００４】
また、特許文献１に示すように、空気貫通路や走行風溝を車体に設ける方法は、車両形状に制約があるという問題がある。また、先頭車両、後尾車両の形状を流線型とする方法は、キャブオーバー形状の自動車への適用は困難である。
【０００５】
本発明は、上記事情を背景としてなされたものであり、キャブオーバー型の車両において、居住空間や衝突性能をできるだけ犠牲にすることなく空気力を効果的に低減することができ、さらには、強度部材を有効に配置して、衝突安全性能を向上することができるキャブ形状を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
すなわち、本発明のキャブ形状の発明のうち、請求項１記載の発明は、キャブ前端コーナー部から車両後方に向かい曲率を有することを特徴とする。
【０００７】
請求項２記載のキャブ形状の発明は、請求項１記載の発明において、前記キャブ前端コーナー部が曲率を有して車両本体側面から外側に膨出し、該キャブ前端コーナー部から車両本体側面にかけて後方に向けて側面が次第に内側に位置するように前記曲率が設定されていることを特徴とする。
【０００８】
請求項３記載のキャブ形状の発明は、請求項２に記載の発明において、前記側面の曲率は、後方に向かう程曲率が大きくなるように設定されていることを特徴とする。
【０００９】
請求項４記載のキャブ形状の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の発明において、キャブ前端中央部に突出部を設け、該突出部から前記キャブ前端コーナー部に向かいキャブ前端面を傾斜させたことを特徴とする。
【００１０】
請求項５記載のキャブ形状の発明は、キャブオーバー型の車両において、キャブ前端中央部に突出部を設け、該突出部からキャブ前端コーナー部に向かいキャブ前端面を傾斜させたことを特徴とする。
【００１１】
請求項６記載のキャブ形状の発明は、請求項４または５に記載の発明において、前記突出部内部をクラッシャブルゾーンとしたことを特徴とする。
【００１２】
請求項７記載のキャブ形状の発明は、請求項１〜６のいずれかに記載の発明において、前記キャブ前端面からの衝撃入力軸とＡピラー車幅方向中心軸とを一致させたことを特徴とする。
【００１３】
本発明の一つの形態によれば、前方からの空気流がコーナー部を回り込んで車両本体側面に沿って流れる際に、側面からの剥離が生じることなく空気力の増加を回避することができる。
特に、前記コーナー部が曲率を有して側面から外側に膨出し、該キャブ前端コーナー部から車両本体側面にかけて後方に向けて側面が次第に内側に位置するように曲率を設定すれば、空気の回り込みがより円滑になされ、空気の剥離減少をさらに確実に防止することができる。この際には、側面の曲率は、後方に向かう程曲率が大きくなるように設定するのが一層望ましい。
【００１４】
本発明の他の形態によれば、キャブ前端中央部に設けた突出部と、突出部からキャブ前端コーナー部に向かう傾斜とによって前方からの空気が減速することなくコーナー部に案内されてコーナー部に円滑に回り込むことができ、空気力の増大を効果的に防止することができる。
【００１５】
また、本発明では、前記キャブ前端面からの衝撃入力軸とＡピラー車幅方向中心軸とを一致させることで、モーメントを発生させることなく、衝撃をＡピラーで受けて反力を発生させることができる。
【発明の効果】
【００１６】
以上説明したように、本発明のキャブ形状では、キャブ前端コーナー部から車両後方に向かい曲率を有するので、大型トラック等で、車両前端面に加わる空気流を内部空間を犠牲にせず付着流れとして車両周りの流れをスムーズに車両後方へ移動させることができ、車両に作用する空気力を低減することができる。また、衝突安全性能確保の為の強度部材を有効に配置することができる。
【００１７】
また、キャブ前端中央部に突出部を設け、該突出部からキャブ前端コーナー部に向かいキャブ前端面を傾斜させたので、車両前端面に加わる空気流を減速することなく車両周りにスムーズに流すことができる。また、上記突出部および傾斜部分の内部をクラッシャブルゾーンとすることで車両に加わる衝撃を効果的に吸収することができ、居住空間近くなどに衝撃吸収空間を設けるのを不要にし、またはその容積を小さくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下に、本発明の一実施形態を図１〜図６に基づいて説明する。
本発明実施形態のキャブ形状を有するキャブオーバー型の車両１は、基本直方体形状の車両本体１ａを有し、その前方側がキャブ２に割り当てられている。該キャブ２におけるキャブ前端面両側に１／４円弧で前記車両本体の側方外側に膨出するコーナーＲ部３、３を有しており、該コーナーＲ部３、３から後方にかけて車両本体１ａの側面に連なる側方傾斜部４を有している。該側方傾斜部４は、図２（ｂ）に示すように、キャブ２内にある居住空間９の前後方向中央部よりやや後方にまで伸長している。なお、側方傾斜部４の前後方向長さは本発明としては特に限定されないが、キャブ内に留まり、かつ前記コーナーＲ部３の曲率の３倍程度の長さとするのが望ましい。
【００１９】
前記側方傾斜部４の表面は前後方向において、内側に中心を有する所定の曲率で形成されており、該曲率は、図３に示すように、コーナーＲ部３における曲率Ｒに対し、後方側に向けて次第に曲率が大きくなるように形成されている。該曲率変化は連続的でもよく、また段階的になされるものであってもよい。例えば、側方傾斜部４の側面を前後方向に沿ってベジェ曲線で構成することができる。
【００２０】
また、キャブ前端面中央には、前方に向けた突出部５が設けられており、該突出部５から両コーナー部３、３にかけて前方傾斜部６、６が形成されている。
該突出部５および前方傾斜部６、６の内部は、クラッシャブルゾーン７を構成しており、さらに突出部５および前方傾斜部６、６の下方には、バンパ１０が設けられている。バンパ１０の外面形状は、前記突出部５、前方傾斜部６、６の外面形状に沿うように形成されている。該バンパ１０は、図４（ｂ）に示すように車両本体１ａに設けられたフレームサイドメンバ１１、１１の前端に連結したバンパステー１３、１３に取付けられている。なお、フレームサイドメンバ１１、１１間にはフレームクロスメンバ１２が掛け渡されて車体フレームが構成されている。
【００２１】
次に、上記キャブ形状を有する車両１の作用について説明する。
該車両１が正面から空気の流れの中に置かれた場合、物体周りの流れは以下のように作用する。正面から来た流れは、突出部５と前方傾斜部６、６により左右に分割して流れる。この際に、通常の平面と違い傾斜を持つため、その減速量は少ない。この左右に別れた流れは、図５（ａ）に示すように、角部に設けたコーナーＲ部３、３によりスムーズに長手方向に向きをかえる。これは従来のコーナーＲ部と同様にコアンダ効果により流体がＲ部を回り込む性質を利用する。
【００２２】
さらにこの後の流れは側面にスムーズに繋がる側方傾斜部４の傾斜面に沿って流れ、最終的に物体側面、すなわち車両本体側面に付着して流れる。このコーナーＲ部３に１／４円弧以上の長さがあると、１／４円弧を超えた点で流れが剥離する可能性があるが、本形状では１／４円弧に留めて急激な形状の変化を抑えているため、剥離が効果的に防止される。本形状周りの数値解析による流線を図５（ｂ）に示す。角部を処理しないものは、既に図９（ｃ）に示したように剥離を起こし、側面に渦を含む低流速部が形成されているが、本実施形態では、図に示すように、角部にコーナーＲ部を設けた場合と同様に、剥離は生じずスムーズな付着流れとなる。上記構造では、コーナーＲ部３が車両本体１ａの外側に出るので、流れの回り込みが確実に生じるように後方部に側方傾斜部４を設けている。側方傾斜部４は、側面での剥離を確実に防止するために、前部は曲率が小さく後方に行くに従い曲率の大きくなる半翼断面のような形状にしており、前半は流れが縮小し後半は少しずつ断面を変化させ流れが徐々に拡大するようにするためにコーナーＲ部直径の３倍の距離を有している。
【００２３】
また、空気主流方向が車両軸方向から傾いた場合として、通常７°程のヨー角（流入方向が傾く角度）が想定される。それでも前角部での剥離が生じないようにコーナーＲ部の曲率を設定することが必要である。このヨー角が生じて車両前面が傾いた場合でも上記前方傾斜部６を有することで、前面での流れの減速を少なくすることができる。ヨー角が７°であることを前提にすると、前方傾斜部６、６の傾斜角度は、左右のＡピラー８前端面を繋いだ線を基準にして、この２倍の角度１４°を設定するのが望ましい。この角度は、大きい程、前面での流れの減速が少なくなるが、その一方で、突出量が増大するので、少なくとも１４°が望ましい。
【００２４】
次に、本実施形態における衝突性能について図６に基づいて説明する。
車両１の前方から車両側に向けて荷重が加わると、バンパ領域においては、バンパ１０に所定以上の衝撃が加わることでバンパ１０が変形して衝撃が吸収される。また、車両の全面でバンパ領域を越えて衝撃が加わると、突出部５、前方傾斜部６を含むクラッシャブルゾーン７が変形して衝撃が効果的に吸収される。さらに荷重が加わると、衝撃がＡピラー８に加わって反力が作用し、耐荷重性を示す。この衝撃入力の軸方向ａは、Ａピラー８の中心前後軸ｂに一致するため、従来構造のようにモーメントが発生することはなく、確実に強度を保つことができる。
【００２５】
上記のように、クラッシャブルゾーン７の存在およびＡピラー８に対する衝撃のオフセットがないことから、居住空間９に対する衝撃緩和領域などの設定は不要か極力小さくすることができ、突出部５による長さの増大を車両全体での長さの増大とすることなくキャブ形状を構成することができる。また、従来のコーナーＲ部１ａを設けた車両のように居住空間９の領域を減少させる必要性はなく、さらに前面、側面部での構造体の厚さが厚い為、この部分に強固な結構部材やエネルギー吸収材を設置することが可能である。
【００２６】
なお、上記実施形態では、キャブ前端の両端部にコーナー部と側方傾斜部を有するものについて説明したが、本発明としては、これらの構造を有さず、図７（ａ）に示すようにキャブ前端面に突出部５と前方傾斜部６、６とを有するものによってキャブ形状１００を構成することもできる。該構成によって、前方から流れる空気流を減速させることなく角部に導くことができ、角部を回り込む空気流は側面１００ａを剥離することなく流れて空気力の低減を図ることができる。
【００２７】
さらに、前記実施形態では、キャブ前端面に突出部５と傾斜部６、６を有することにより空気力がより小さくなる効果が得られているが、本発明としては、図７（ｂ）に示すように、突出部および傾斜部を有さず、コーナーＲ部３とこれに連なる側面傾斜部４を有するキャブ形状１１０においても、空気力の低減効果は得られる。キャブ前端面１１１に当たる空気流は、減速が生じるものの、角部では、コーナーＲ部３、側傾斜部４によって側面１１０ａに円滑に流れ込み、側面１１０ａでの空気流の剥離を防止できる。また、この形態のキャブ形状１１０においても衝撃入力に対し、オフセットによるモーメントが生じることなくＡピラーでの反力を得ることができる。
【００２８】
以上、本発明について上記実施形態に基づいて説明をしたが、本発明は上記説明の内容に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱しない範囲で適宜の変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の一実施形態のキャブ形状を有する車両を示す概略平面図である。
【図２】同じく、斜視図と平面断面図である。
【図３】同じく、前角部周辺の形状を示す拡大図である。
【図４】同じく、キャブ形状を示す斜視図とバンパ構造を示す平面図である。
【図５】同じく、前角部周辺の空気の流れと、一実施形態のキャブ形状を有する車両に対する数値解析による流線を示す図である。
【図６】同じく、キャブ前端面側での衝撃負荷時の応力方向を説明する図である。
【図７】本発明の他の実施形態を示すキャブ形状を示す斜視図である。
【図８】従来のキャブオーバー型車両の概略を示す図である。
【図９】従来の車両を直方体で近似した平面断面図と斜視図と数値解析による流線を示す図である。
【図１０】従来の他の車両を直方体で近似した平面断面図と斜視図と数値解析による流線を示す図である。
【図１１】従来の車両における衝撃負荷時の応力方向を説明する図である。
【符号の説明】
【００３０】
１    車両
１ａ  車両本体
２    キャブ
３    コーナーＲ部
４  側方傾斜部
５  突出部
６  前方傾斜部
７  クラッシャブルゾーン
８  Ａピラー
９  居住空間
１０  バンパ
１００  キャブ形状
１１０  キャブ形状
【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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【図１１】
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