(57)【要約】      （修正有）【課題】タイヤと一体となって回転するタイヤホイールを通じて車外の空気を車体下部空間に強制吸引した加圧された空気を車体後方に放出して車体後方の負圧域をなくし、車体後方に発生する負圧域によって車体を後方に引き寄せようとする負圧の空気抵抗を消滅させて、車体後部側の形状を変えることなく、運転時の燃費の向上を図ることにある。【解決手段】走行時に回転するタイヤホイール３を通じて車体下部空間１１に車外の空気を強制吸引し、強制吸引して加圧された空気ｃを車体下部後端１３から車体後方１２に放出し、車体後方１２に生じる負圧域ａに上記の加圧された空気ｃを放出することで車体後方１２の負圧域ａをなくし、車体後方に発生する負圧による空気抵抗を消滅させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
タイヤホイールを備えた自動車の走行時に、外周側のタイヤと一体になって回転するタイヤホイールを通じて車体の下部空間に車外の空気を強制吸引し、強制吸引して加圧された空気を車体下部後端から車体後方に放出し、車体の後方に発生する気流の乱れによって生じる負圧域に上記の加圧された空気を放出することで車体後方の負圧域をなくし、車体後方に発生する負圧域によって車体を後方に引き寄せようとする負圧による空気抵抗を消滅させることを特徴とする自動車走行時の車体後方の空気抵抗消滅方法。
【請求項２】
自動車の車軸に取り付けられるタイヤホイールの回転中心リング側と、タイヤが外周側に装着されるタイヤホイールの周縁リング側との間に、吸引羽根を上記回転中心リング側から周縁リング側に向けて放射状に等間隔で形成すると共に、当該各吸引羽根を、タイヤと一体になって回転するタイヤホイールが自動車を前進させる方向に回転するときに、自動車の車外の空気を車体下部空間に強制吸引させる向きに形成したことを特徴とする自動車走行時の車体後方の空気抵抗消滅方法に使用するタイヤホイール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、タイヤで走行する自動車の走行性能向上に寄与する技術に係り、特に、車体の形状や構造を変えることなく、走行時に車体の後方に発生する気流の乱れに起因して生じる負圧域を消滅させて、効率良く高速走行できるようにした自動車走行時の車体後方の空気抵抗消滅方法及びこれに使用するタイヤホイールに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動車を高速走行させると、空気抵抗によって速度が遅くなり、また、空気抵抗に打ち勝って高速走行を続けるためには、余分に燃料が消費されることが知られている。
運転時に車体に作用する空気抵抗としては、前方から車体に作用する空気によって起こされる車体前方の空気抵抗が一般的に知られているが、実は車体の後方にも空気抵抗が発生している。
また、車体前方に発生する空気抵抗と、車体後方に発生する空気抵抗ではそのメカニズムが異なる。つまり、車体前方に発生する空気抵抗は加圧された空気によって引き起こされる所謂正圧の空気抵抗である。車体後方に発生する空気抵抗は気流の乱れによって負圧域になることが原因の所謂負圧の空気抵抗である。なお、正圧とは大気圧よりも圧力が高く、負圧とは大気圧よりも圧力が低いことを意味する。
走行する自動車には、前方に発生する加圧された空気による正圧の空気抵抗によって前進するのを阻むような力が作用し、後方に発生する負圧域による負圧の空気抵抗によって後方に引き寄せようとする力が作用している。
いずれにしても、走行する自動車には、前方の正圧の空気抵抗及び後方の負圧の空気抵抗によって、前方及び後方の双方から車体の進行を妨げようとする力が相乗的に作用しており、その結果、特に高速運転では燃費が著しく低下する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
運転時の車体に作用する空気抵抗に関しては、車体の形状を流線型などにして空気抵抗が小さくなる車体の構造について種々の研究がなされているが、車体の形状以外で空気抵抗を小さくすることについての研究は皆無と云える。これは車体の後方に発生する空気の乱れについても同様で、車体の後部側の形状を変えることで対応しようとする技術的思想が一般的である。
また、運転時の車体後部側の空気抵抗を小さくする形状にしようとすると、車体後部側は必然的に長くなる。その結果、車全体が長くなる傾向になるので、車体後部側を長くして空気の乱れを小さくすることは、車の全体のデザインのことを考慮すると難しい。しかも、車体の前部側に比べて後部側の空気抵抗の影響は小さいと考えられるので、車体前部側ほどには車体後部側の空気抵抗を小さくしようとする考えは少ない。
このように、車体後方の空気の乱れに起因して生じる負圧域の発生、この負圧域によって車体を後方に引き寄せようとする空気抵抗については、形状以外の方法で対応しようとする技術的思想は皆無である。
【０００４】
この発明は、上記のような課題に鑑み、その課題を解決すべく創案されたものであって、その目的とするところは、タイヤと一体となって回転するタイヤホイールを通じて車外の空気を車体下部空間に強制吸引した加圧された空気を車体後方に放出して車体後方の負圧域をなくし、車体後方に発生する負圧域によって車体を後方に引き寄せようとする負圧の空気抵抗を消滅させて、車体後部側の形状を変えることなく、運転時の燃費の向上を図ることのできる自動車走行時の車体後方の空気抵抗消滅方法及びこれに使用するタイヤホイールを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
以上の課題を達成するために、請求項１の発明は、タイヤホイールを備えた自動車の走行時に、外周側のタイヤと一体になって回転するタイヤホイールを通じて車体の下部空間に車外の空気を強制吸引し、強制吸引して加圧された空気を車体下部後端から車体後方に放出し、車体の後方に発生する気流の乱れによって生じる負圧域に上記の加圧された空気を放出することで車体後方の負圧域をなくし、車体後方に発生する負圧域によって車体を後方に引き寄せようとする負圧による空気抵抗を消滅させる手段よりなるものである。
【０００６】
また、以上の課題を達成するために、請求項２の発明は、自動車の車軸に取り付けられるタイヤホイールの回転中心リング側と、タイヤが外周側に装着されるタイヤホイールの周縁リング側との間に、吸引羽根を上記回転中心リング側から周縁リング側に向けて放射状に等間隔で形成すると共に、当該各吸引羽根を、タイヤと一体になって回転するタイヤホイールが自動車を前進させる方向に回転するときに、自動車の車外の空気を車体下部空間に強制吸引させる向きに形成した手段よりなるものである。
【発明の効果】
【０００７】
課題を解決するための手段よりなる請求項１及び請求項２の発明に係る自動車走行時の車体後方の空気抵抗消滅方法及びこれに使用するタイヤホイールによれば、タイヤホイールを備えた自動車の走行時に、外周側のタイヤと一体になって回転するタイヤホイールを通じて車体の下部空間に車外の空気を強制吸引することで、車体の下部空間の空気の密度が高くなり、空気は加圧された状態になる。このとき、自動車は前方に進んでいるので、車体の下部空間に強制吸引されて密度が高まって加圧された空気は、相対的に車体の下部後端側に連続的に移動し続け、車体下部後端から車体後方に放出される。車体後方には走行によって気流の乱れが生じていて、この気流の乱れによって車体後方は負圧状態になって負圧域が現出している。この負圧域になっている車体後方に車体下部後端から密度が高まって加圧された空気が放出されると、車体後方の負圧域は密度が高まって加圧された空気によって、車体後方は負圧の状態から正圧の状態になり負圧域は消滅し、車体を後方に引き寄せようとする力が消滅するので、車体後方からの負圧による空気抵抗はなくなる。これにより、運転時の燃費の向上を図ることができる。特に高速運転時においては車体後方の負圧による空気抵抗は大きくなるので、高速運転時の燃費の向上は著しい。しかも、この場合、車体後部側の形状を全く変えることなく実現することができる。
これに加えて、車体下部空間は強制吸引された空気によって密度が高まり、車体の上部側は空気抵抗が小さくなる流線型の形状のために空気の流れが速くなって空気の密度が小さくなることにより、車体に対して上向きの力つまり揚力が僅かではあるが作用すると考えられる。その結果、車体はその分、僅かであるが軽くなることも期待でき、車体の軽量化は燃費の向上に直結するので、車体下部空間に空気を強制吸引して取り入れることに起因する揚力の発生での車体の軽量化に伴う燃費の向上も期待できる等、極めて新規的有益なる効果を奏するものである。
【０００８】
また、請求項２の発明に係る自動車の高速走行方法に使用するタイヤホイールによれば、前記の効果を奏するにあたり、車体の後部側の形状を一切変更することなく実現することができ、新車、中古車の何れにも取り付けて使用することで、高速走行時における車体後方の負圧による空気抵抗を消滅させ、さらに揚力の発生での車体の軽量化により、高速走行時の燃費の向上に寄与することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】この発明を実施するための形態における走行時の自動車の周囲の空気の流れを示した側面図である。
【図２】この発明を実施するための形態における走行時の自動車の周囲の空気の流れを示した底面図である。
【図３】この発明を実施するための形態を示すタイヤホイールの側面図である。
【図４】（Ａ）は図３における吸引羽根のＡ−Ａ断面図、（Ｂ）は図３における吸引羽根のＢ−Ｂ断面図、（Ｃ）は図３における吸引羽根のＣ−Ｃ断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面に記載の発明を実施するための形態に基づいて、この発明をより具体的に説明する。
【００１１】
図面において、自動車１は一般的な４輪、つまり前後左右の４箇所にタイヤ２が取り付けられた乗用車の場合を示しているが、自動車１には乗用車以外の例えばトラック、バス、大型車両なども含まれる。自動車１のタイヤ２はタイヤホイール３の外周側に装着されている。このタイヤホイール３がタイヤ２と一体となって自動車１の前進方向回りに回転することで、タイヤホイール３の外側の空気つまり車外の空気ｂを強制的に吸引して車体下部空間１１に送り込むようになっている。
【００１２】
タイヤホイール３は円形の形状を有しており、その回転中心リング３１は自動車１の車軸に取り付けられて、車軸と一体となって回転する。又タイヤホイール３の周縁リング３２の外周側にはタイヤ２が装着されている。なお、自動車１にはガソリンエンジン車、ディーゼルエンジン車、電気自動車のいずれも含まれる。
【００１３】
タイヤホイール３の回転中心リング３１側と周縁リング３２側との間には、吸引羽根３３が回転中心リング３１側から周縁リング３２側に向けて放射状に等間隔で一体的に形成されている。隣り合う吸引羽根３３同士の間は吸引口３４になって開口している。吸引羽根３３と吸引口３４とは交互に形成されている。
【００１４】
タイヤホイール３の吸引羽根３３はタービンの機能を果たす。タービンの機能を果たす吸引羽根３３がタイヤホイール３の回転によって、車外の空気ｂはこの吸引口３４を通って車体下部空間１１に強制吸引される。吸引羽根３３及び吸引口３４は、回転中心リング３１側が狭く、周縁リング３２側に向けて徐々に広くなっている例えば略扇形の形状になっている。
【００１５】
吸引羽根３３は、タイヤ２と一体になって回転するタイヤホイール３が自動車１を前進させる方向に回転した場合に、自動車１の外側にある空気を車体下部空間１１に強制吸引させる向きに形成されている。このため、自動車１の右側と左側に取り付けられるタイヤホイール３の吸引羽根３３の羽根の向きは異なる。また、吸引羽根３３は、図３、図４に図示するように、回転中心リング３１側から周縁リング３２側に向けてその断面形状は変化している。
【００１６】
すなわち、左側のタイヤ２の装着されるタイヤホイール３の吸引羽根３３と、右側のタイヤ２が装着されるタイヤホイール３の吸引羽根３３とは、左右対称になっている。左右対称に車軸に取り付けられた左右のタイヤホイール３が自動車１の前進方向に回転すると、回転する左右のタイヤホイール３の吸引羽根３３は車外の空気ｂを車体下部空間１１に強制的に吸引する。
【００１７】
次に、上記発明を実施するための形態の構成に基づく自動車の高速走行時の車体後方の空気抵抗消滅方法について以下説明する。
自動車１は走行時に、前方からは正圧の空気抵抗を受けるが、車体後方１２からは負圧の空気抵抗を受ける。すなわち、車体後方１２では気流の乱れが生じ、この気流の乱れによって負圧となり、負圧域ａが車体後方１２に現出する。
【００１８】
ところで、自動車１の走行時に回転する各タイヤ２と一体で回転する各タイヤホイール３には、回転中心リング３１側と周縁リング３２側との間に複数の吸引羽根３３が放射状に等間隔で形成されている。そして、タイヤ２とともに回転するタイヤホイール３と一体になって回転する吸引羽根３３はタービンの機能を果たし、この吸引羽根３３の回転によって、自動車１の車外の空気ｂつまりタイヤホイール３の外側の空気は、各吸引口３４の間を通って車体下部空間１１に強制吸引される。
【００１９】
走行する自動車１の車体下部空間１１には、前輪側の左右のタイヤホイール３及び後輪側の左右のタイヤホイール３のそれぞれを通じて車外の空気ｂが強制吸引されるので、車体下部空間１１は強制吸引された空気によって空気の密度が高まり加圧された空気ｃとなる。自動車１は前進し続けているので、車体下部空間１１に強制吸引されて密度が高まった加圧された空気ｃは、相対的に車体下部後端側１３に連続的に移動し続け、車体下部後端１３から車体後方１２に連続的に放出され続ける。
【００２０】
車体後方１２には前進走行によって気流の乱れが生じていて、この気流の乱れによって車体後方１２は負圧状態になって負圧域ａが現出している。この負圧域ａになっている車体後方１２に車体下部後端１３から密度が高まった加圧された空気ｃが連続的に放出されると、車体後方１２の負圧域ａには連続的に放出される密度の高い加圧された空気ｃが吸引されて、車体後方１２の負圧域ａは密度が高い加圧された空気ｃの流入によって急速に負圧の状態から正圧の状態になって消滅する。
【００２１】
ところで、運転時に車体後方１２に現出する負圧域ａの負圧の大きさは、自動車１の速度に比例して大きくなり、高速なるほどその負圧域ａの負圧は大きくなるが、回転する各タイヤホイール３の吸引羽根３３によって車体下部空間１１に強制吸引される空気の量も、タイヤホイール３の吸引羽根３３の回転数に比例して増加し、高速運転になればなるほど、タイヤホイール３も高速回転となる。
【００２２】
つまり、運転時の自動車１のスピードが速くなって高速なると、車体後方１２に現出する負圧域ａの負圧は大きくなるが、その一方で、タイヤホイール３の回転数も増加して、吸引羽根３３の回転によって強制吸引される空気の量も増大する。
【００２３】
このために、運転時のスピードの如何に係らず、運転時に現出する車体後方１２の負圧域ａを、回転するタイヤホイール３の吸引羽根３３によって強制吸引する密度の高い加圧された空気ｃによって、常に消滅させることが可能となる。
【００２４】
このように、車体後方１２に発生する負圧域ａは各タイヤホイール３の吸引羽根３３によって強制吸引された空気によって消滅させられるので、運転時に自動車１の車体を後方に引き寄せようとする力は消滅し、車体後方１２からの負圧による空気抵抗をなくすことができる。これにより、走行時の自動車１の燃費の低下を防いで燃費の向上を図ることが可能となる。特に、高速走行時の自動車１の燃費の著しい低下を防いで燃費の向上を図ることができる。
【００２５】
また、車体下部空間１１は各タイヤホイール３の吸引羽根３３によって強制吸引された空気により密度が高まる。一方、車体の上部側は空気抵抗が小さくなる流線型の形状のために空気の流れが速くなって空気の密度が小さくなる。このように車体はその下部側の空気密度が高くなり、その上部側の空気密度が小さくなるので、上下の空気の密度差によって、車体には上向きの力つまり揚力が僅かではあるが作用すると考えられる。
【００２６】
その結果、車体はその分、僅かであるが軽くなることも期待でき、車体の軽量化は燃費の向上に直結するので、車体下部空間１１に空気を強制吸引して取り入れることで生じる揚力による車体の軽量化に伴う燃費の向上も期待できる。
【００２７】
なお、この発明は上記発明を実施するための形態に限定されるものではなく、この発明の精神を逸脱しない範囲で種々の改変をなし得ることは勿論である。
【符号の説明】
【００２８】
１    自動車
１１    車体下部空間
１２    車体後方
１３    車体下部後端
２    タイヤ
３    タイヤホイール
３１    回転中心リング
３２    周縁リング
３３    吸引羽根
３４    吸引口
ａ    負圧域
ｂ    車外の空気
ｃ    加圧された空気
【図１】
2012214081.tif 000003
【図２】
2012214081.tif 000004
【図３】
2012214081.tif 000005
【図４】
2012214081.tif 000006