(57)【要約】【課題】車両の走行時に車両前部に発生する揚力の増加を抑制するとともに、車両が受ける空気抵抗の増大を抑制することが可能な車両の前端部構造の提供。【解決手段】車両１の車体の前端上面３は、車両１の前下方に向かって傾斜する。減圧部７は、平面状の外面８と前端上面３に対向する内面９とを表裏にそれぞれ有し、前端上面３に固定されて車幅方向に延びる長板状である。減圧部７の内面９は、車幅方向に沿った頂部１０から前斜面１１及び後斜面１２が車両前方及び車両後方へそれぞれ延びる山形状を有するとともに、車両１の前後方向に開口する低圧領域１４を前端上面３との間に区画し、車両１の走行中に車両前方から低圧領域１４を流通する空気流の速度を増大させることによって、低圧領域１４の圧力を周囲の圧力よりも低下させる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の前下方に向かって傾斜する車体の前端上面と、
平面状の外面と前記前端上面に対向する内面とを表裏にそれぞれ有し、前記車体に固定されて車幅方向に延びる長板状の減圧部と、を備え、
前記減圧部の内面は、車幅方向に沿った頂部から前斜面及び後斜面が車両前方及び車両後方へそれぞれ延びる山形状を有するとともに、前記車両の前後方向に開口する低圧領域を前記前端上面との間に区画し、
前記減圧部は、前記車両の走行中に車両前方から前記低圧領域を流通する空気流の速度を増大させることによって、前記低圧領域の圧力を周囲の圧力よりも低下させる
ことを特徴とする車両の前端部構造。
【請求項２】
請求項１に記載の車両の前端部構造であって、
車幅方向と直交する前記減圧部の断面形状は、前記外面と前記前斜面と前記後斜面とを３辺とする略三角形状であり、
前記断面形状における前記外面と前記前斜面との交叉角度及び前記外面と前記後斜面との交叉角度は、それぞれ４度以上１０度以下であり、
前記外面の前後方向の長さは、３００ｍｍ以上４００ｍｍ以下であり、
前記前端上面と前記外面とは車幅方向に沿って略平行であり、
前記前端上面と前記減圧部の前端縁との距離は、１００ｍｍ以上１１０ｍｍ以下である
ことを特徴とする車両の前端部構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の前部の揚力及び空気抵抗を低減する車両の前端部の構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
特開平６−２５５５４２号公報には、ベンチュリカバー装置が記載されている。このベンチュリカバー装置では、前端部が車体先端部のフロントバンパの下面に枢支されて下方へ湾曲した前方導風部と前方導風部に連結された後方導風部とからなり、後方導風部はさらに後方へ滑らかに連続して延びる平面部を備える。車両の高速走行時にベンチュリカバー全体が下方へ変位して後方導風部の湾曲下端部と地表面との間に走行風の縮流部が生じ、この縮流部による負圧のため前部揚力係数が低減されて車両の操縦安定性が改善される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平６−２５５５４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
車両の高速走行時には、車両に発生する揚力が増加して操縦安定性が悪化するとともに、車両が受ける空気抵抗が増大して燃費が悪化する傾向にある。しかし、上記特許文献１のベンチュリカバー装置は、車両の走行時に車両が受ける空気抵抗の増大抑制を考慮した構造ではないので、空気抵抗の増大によって燃費が悪化するおそれがある。
【０００５】
そこで本発明は、車両の走行時に車両前部に発生する揚力の増加を抑制するとともに、車両が受ける空気抵抗の増大を抑制することが可能な車両前部の構造の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成すべく、本発明の車両の前部構造は、車体の前端上面と、減圧部とを備える。車体の前端上面は、車両の前下方に向かって傾斜する。減圧部は、平面状の外面と前端上面に対向する内面とを表裏にそれぞれ有し、車体に固定されて車幅方向に延びる長板状である。減圧部の内面は、車幅方向に沿った頂部から前斜面及び後斜面が車両前方及び車両後方へそれぞれ延びる山形状を有するとともに、車両の前後方向に開口する低圧領域を前端上面との間に区画する。減圧部は、車両の走行中に車両前方から低圧領域を流通する空気流の速度を増大させることによって、低圧領域の圧力を周囲の圧力よりも低下させる。
【０００７】
上記構成では、車両の走行中に、前方から車両の前端部に達した空気流は、車両の上面、側面及び下面に沿う空気流に分かれてそれぞれ後方へ流通する。車体の前端上面が車両の前下方に向かって傾斜しているので、前端上面に沿う空気流と車両の下面に沿う空気流とは、前端上面と車両の下面とが結合される車両の先端部において上下に分離し、車両の先端部よりも上側の空気流は車両の下面側には流れ込み難くなる。このため、車両の下面と路面との間への空気の流入が抑制され、車両の前部に発生する揚力の増加を抑制することができる。
【０００８】
また、前端上面に沿って後上方に流通する空気流は、車体に固定された減圧部の外面に沿って後方へ流通する空気流と、減圧部の内面が前端上面との間に区画する低圧領域を流通する空気流とに分かれた後、減圧部の後方で合流する。減圧部の内面は車幅方向に沿った頂部から前斜面及び後斜面が車両前方及び車両後方へそれぞれ延びる山形状を有しているので、外面に沿って流通する空気流の速度よりも内面に沿って流通する空気流の速度の方が大きくなる。このため、内面に沿って流通する空気の圧力が低下し、減圧部の低圧領域の圧力が周囲の圧力よりも低下する。このような低圧領域を設けることによって、車両の前面に発生する圧力の総和が減少し、車両が進行方向から受ける空気抵抗の増大を抑制することができる。
【０００９】
このように、車両前部の揚力の増加を抑制することによって高速走行時の操縦安定性を向上させることができ、また車両が受ける空気抵抗の増大を抑制することによって高速走行時の燃費の悪化を改善することができる。
【００１０】
また、車両が前方の歩行者等と衝突した際の衝撃エネルギの吸収に減圧部を利用することによって、車両の前部に専用のエネルギ吸収部材を備えることなく歩行者等に対する安全性を向上させることも可能となる。
【００１１】
また、車幅方向と直交する減圧部の断面形状を、外面と前斜面と後斜面とを３辺とする略三角形状とし、前端上面と外面とは車幅方向に沿って略平行としてもよい。この場合、断面形状における外面と前斜面との交叉角度及び外面と後斜面との交叉角度は、それぞれ４度以上１０度以下が好適であり、外面の前後方向の長さは、３００ｍｍ以上４００ｍｍ以下が好適であり、前端上面と減圧部の前端縁との距離は、１００ｍｍ以上１１０ｍｍ以下が好適である。
【００１２】
減圧部の断面形状における外面と前斜面との交叉角度及び外面と後斜面との交叉角度、外面の前後方向の長さ及び減圧部と前端上面との距離をそれぞれ上記の角度、長さ及び距離の範囲内に設定することによって、車両が受ける空気抵抗の増大を確実に抑制することができる。例えば、車両が時速１００ｋｍで走行する際、各諸元が上記範囲内である減圧部を車両に装備した場合は、減圧部を装備しない場合と比べて車両が受ける空気抵抗が約１．５％減少する。従って、車両の前部に発生する揚力の増加を抑制するとともに、車両の受ける空気抵抗の増大を確実に抑制することができる。
【００１３】
また、減圧部の断面が略三角形状という極めてシンプルな形状であるので、減圧部を容易に製造することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、車両の走行時に車両前部に発生する揚力の増加を抑制するとともに、車両が受ける空気抵抗の増大を抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に係わる前端部構造を備えた車両の模式側面図である。
【図２】車両の前端部構造の拡大図である。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ矢視断面図である。
【図４】車両前端部の空気の流れの説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の一実施形態を、図面に基づいて説明する。なお、図中ＦＲは車両前方を、図中ＵＰは車両上方をそれぞれ示している。また、以下の説明における前後方向は、車両の前後方向を意味し、左右方向は、車両前方を向いた状態での左右方向を意味する。
【００１７】
図１に示すように、本実施形態に係わる車両１は、フロントパネル２と、アンダーカバー４と、減圧部７とを備えている。
【００１８】
フロントパネル２は、車両１のフロントウインドウパネル１６の下縁部から前方に延びて車両１のエンジンルーム（図示省略）を上方から覆う板状である。フロントパネル２の前端部は、車両１の前下方に向かって傾斜し車体の前端上面３を形成する。
【００１９】
アンダーカバー４は、車両１の下部に略水平に配置されてエンジンルームを下方から覆う板状である。アンダーカバー４は前方に延びて車両１の前端部の底部を覆い車両の前端下面５を形成する。車体の前端上面３の前端縁部と、車体の前端下面５の前端縁部とが結合されて車両１の先端部６を形成する。
【００２０】
減圧部７は、図１及び図２に示すように、前端上面３の車幅方向に沿った長さと略同一の長さを有する矩形長板状であり、前端上面３に対して略平行に車幅方向に延びる。減圧部７の車幅方向両端部のそれぞれ前端側及び後端側は、前端上面３の車幅方向両端部の左側及び右側から鉛直方向に突出する各２本の棒状部材１５の上端部に固定され前端上面３から離間して配置される。また、減圧部７は、平面状の外面８と前端上面３に対向する内面９とを表裏にそれぞれ有している。減圧部７の車幅方向に直交する断面形状は、１個の長辺と長辺よりもそれぞれ短い２個の短辺とから形成される略三角形状であり、減圧部７の外面８は三角形状の長辺を構成している。減圧部７の内面９には、車幅方向に沿った頂部１０と頂部１０から前方向に延びる前斜面１１と後方向に延びる後斜面１２とが形成され、前斜面１１と後斜面１２とは三角形状の２個の短辺を構成している。減圧部７の内面９は、車両１の前後方向に開口する低圧領域１４を前端上面３との間に区画する。
【００２１】
減圧部７の断面形状における外面８と前斜面１１との交叉角度θ１及び外面８と後斜面１２との交叉角度θ２は、それぞれ４度以上１０度以下の範囲内に設定され、外面８の前後方向の長さＬ１は、３００ｍｍ以上４００ｍｍ以下の範囲内に設定されている。また、前端上面３と減圧部７の前端縁１３との距離Ｌ２は、１００ｍｍ以上１１０ｍｍ以下の範囲内に設定されている（図３参照）。
【００２２】
また、減圧部７は合成樹脂等の素材で形成されており、車両１が前方の障害物と衝突し減圧部７が障害物に押圧された際は、減圧部７は変形又は圧潰して衝撃エネルギを吸収する。
【００２３】
本実施形態では、車両１の走行中に、前方から車両１の前端部に達した空気流は、車両１の上面、側面及び下面に沿う空気流に分かれてそれぞれ後方へ流通する。前端上面３が車両１の前下方に向かって傾斜しているので、図４に示すように、前端上面３に沿う空気流Ｆ１及びＦ２と前端下面５に沿う空気流Ｆ３とは、車両１の先端部６において上下に分離し、先端部６よりも上側の空気流Ｆ１及びＦ２は前端下面５側には流れ込み難くなる。このため、前端下面５と路面１７との間への空気の流入が抑制され、車両１の前部に発生する揚力の増加を抑制することができる。
【００２４】
また、前端上面３に沿って後上方に流通する空気流は、前端上面３に固定された減圧部７の外面８に沿って後方へ流通する空気流Ｆ１と、減圧部７の内面９が前端上面３との間に区画する低圧領域１４を流通する空気流Ｆ２とに分かれた後、減圧部７の後方で合流する。減圧部７の内面９は、車幅方向に沿った頂部１０から前斜面１１及び後斜面１２が車両前方及び車両後方へそれぞれ延びる山形状を有しているので、外面８に沿って流通する空気流Ｆ１の速度よりも内面９に沿って流通する空気流Ｆ２の速度の方が大きくなる。このため、内面９に沿って流通する空気の圧力が外面８に沿って流通する空気の圧力に比べて低下し、減圧部７の低圧領域１４の圧力が周囲の圧力よりも低下する。このような低圧領域１４を設けることによって、車両１の前面に発生する圧力の総和が減少し、車両１が進行方向前方から受ける空気抵抗の増大を抑制することができる。
【００２５】
次に、減圧部７による車両１が受ける空気抵抗の増大の抑制について、風洞解析を用いた検証結果について説明する。この風洞解析は、上下方向の長さが２０ｍ、車幅方向の長さが３０ｍの矩形断面の空気領域が前後方向に延びる風洞をコンピュータ上に構成し、解析モデル化した車両を風洞の中央部に車両前部を風洞の入口方向に向けて配置し、風洞入口から所定の流速の空気流を流入させることによって所定の流速に相当する車両の走行速度において車両が進行方向前方から受ける空気抵抗を求めるものである。車両が受ける空気抵抗は、風洞入口の圧力と風洞出口の圧力との圧力差である圧力損失によって測定される。各諸元が本実施形態の範囲内にある減圧部７を前端上面３に装備した車両１の解析モデルを風洞に配置し、例えば車両１の前方から時速１００ｋｍの流入速度で空気流を流入させた場合、減圧部７の内面９と前端上面３との間の低圧領域１４の空気の圧力が周囲の圧力よりも低下することが確認された。また、この低圧領域１４を設けることによって、車両１の前面に発生する圧力の総和が減少し、車両１に減圧部７を装備する前の圧力損失が０．１５４４ｋＰａであるのに対し、減圧部７を装備した後は、圧力損失が０．１５２１ｋＰａとなり、減圧部７を装備する前の状態と比べて約１．５％減少することが確認された。従って、減圧部７を装備することによって車両１が受ける空気抵抗の増大が確実に抑制されることが検証された。
【００２６】
このように、本実施形態によれば、車両１の車両前部の揚力の増加を抑制するとともに、車両１が受ける空気抵抗の増大を確実に抑制することができる。従って、揚力の増加の抑制によって高速走行時の車両１の走行安定性を向上させることができる。また、空気抵抗の増大の抑制によって高速走行時の車両１の燃費の悪化を改善することができる。
【００２７】
また、揚力の増加を抑制するためにベンチュリカバー等の専用部材を必要としないので、揚力の増加を抑制するための車両前部の構造が簡素化される。
【００２８】
また、減圧部７の断面が略三角形状という極めてシンプルな形状であるので、減圧部７を容易に製造することができる。
【００２９】
また、車両１が前方の歩行者等と衝突した際の衝撃エネルギの吸収に減圧部７を利用することによって、車両１の前部に専用のエネルギ吸収部材を備えることなく歩行者等に対する安全性を向上させることも可能となる。
【００３０】
なお、減圧部７の各諸元は本実施形態の範囲内に設定されることが好適であるが、本実施形態の範囲内に限定されるものではなく、例えば減圧部を装備する車両の前端部の構造等に応じて変更が可能である。
【００３１】
また、減圧部７の形状は本実施形態の断面三角形状に限定されず、車両１の走行中に減圧部７が区画する低圧領域１４の圧力を低下させることができる形状特性を有していればよく、例えば車幅方向に沿った頂部を内面に有する翼形状等であってもよい。
【００３２】
また、減圧部７と前端上面３とは棒状部材１５を用いて固定されることに限定されず、例えば減圧部７の内面と前端上面３とを結合し前後方向に延びる板状部材等によって固定されてもよい。また、減圧部７の前端上面３への固定箇所は減圧部７の車幅方向の両端部の２箇所に限定されず、例えば車幅方向の中央部分等を含む３箇所以上であってもよい。
【００３３】
また、本実施形態で用いたアンダーカバー４は省略可能である。この場合は、前端上面３の前端縁部が車両１の先端部を形成する。
【００３４】
以上、本発明者によってなされた発明を適用した実施形態について説明したが、この実施形態による本発明の開示の一部をなす論述及び図面により本発明は限定されることはない。すなわち、この実施形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施形態、実施例及び運用技術等は全て本発明の範疇に含まれることは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明は、フロントパネルを有する車両の前部構造として広く適用可能である。
【符号の説明】
【００３６】
１  車両
３  車体の前端上面
７  減圧部
８  外面
９  内面
１０  頂部
１１  前斜面
１２  後斜面
１３  前端縁
１４  低圧領域
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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