(57)【要約】【課題】車体側面に沿って流通する空気流と車体側面との間に働く抵抗の増大を車体側面の上下方向の全域にわたって抑制することが可能な車両の側部構造の提供。【解決手段】車体に固定される板状の減圧部３の内面９は、上下方向に延びる頂部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、車両の前後方向に開口する低圧領域１３を車体側面２との間に区画する。前斜面１１と車体側面２とは略平行であり、後斜面１２と車体側面２との車幅方向の距離は、頂部１０から後斜面１２の後端部１２ａに向かうに従って車幅方向外側に徐々に拡大する。また、減圧部３は、車両１の走行中に車両前方からの空気流を低圧領域１３に流通させることによって、低圧領域１３の圧力を周囲の圧力よりも低下させる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の車幅方向端部の外側面を形成する車体の車体側面と、
平面状の外面と前記車体側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る板状の減圧部と、を備え、
前記減圧部の車幅方向内側の内面は、上下方向に延びる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車体側面との間に区画し、
前記前斜面と前記車体側面とは略平行であり、且つ前記後斜面と前記車体側面との車幅方向の距離は、前記頂部から前記後斜面の後端部に向かうに従って車幅方向外側に徐々に拡大し、
前記減圧部は、前記車両の走行中に車両前方からの空気流を前記低圧領域に流通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側部構造。
【請求項２】
請求項１に記載の車両の側部構造であって、
前記減圧部の車幅方向外側の外面は、前後方向に略平行に延びる上下１対の水平辺と、後斜め上方に略平行に延びる前後１対の傾斜辺とによって規定される略平行四辺形状であり、
前記１対の傾斜辺が上下方向に対して後方に傾斜する傾斜角度は、それぞれ４５度以上５５度以下であり、
前記外面の前後方向の長さは、６００ｍｍ以上８００ｍｍ以下であり、
前記減圧部の水平方向の断面形状は、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、
前記内面の頂部は、前記傾斜辺と略平行に延び、
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、
前記前斜面と前記車体側面との車幅方向の距離は、１０ｍｍ以上１００ｍｍ以下であり、
前記上側の水平辺と前記前側の傾斜辺との交点から前記車両の前車軸までの前後方向に沿った距離は、前記車両の前車軸と後車軸との距離の５１％以上６１％以下である
ことを特徴とする車両の側部構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、走行中の車両の空気抵抗を低減する車体の側部構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
特開平１０−２０３４２９号公報には、車体の空気抵抗低減構造が記載されている。この空気抵抗低減構造には、車両の前方より空気流を受けるバンパーのサイドコーナ部に略半円形状の碗型突起面がバンパーと一体に形成されている。車両は、走行に伴って正面から空気流を受け、バンパーでは正面部から側面部に向かって流れる空気流が生じる。この空気流が碗型突起面を回り込むことにより、碗型突起面の後方側で空気流が側面に対して平行に流れ、側面部での空気の流れの剥離が抑制されて空気抵抗が減少する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−２０３４２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上記特許文献１に記載の空気抵抗低減構造では、車両の前端下部に配置されるバンパーに碗型突起面が形成されているので、空気抵抗の減少効果は、バンパー後方の車体側面の下部領域に留まり、下部領域よりも上の領域には及ばない可能性がある。このため、バンパーよりも上方の領域において、車幅方向両端部から空気流が剥離して車両後方の車体側面に付着した場合には、車両側面に沿って後方へ流通する空気流から車体側面に作用する抵抗が増大するおそれがある。
【０００５】
そこで本発明は、車両の走行中に、車体側面に沿って流通する空気流から車体側面に作用する抵抗の増大を車体側面の上下方向の全域にわたって抑制することが可能な車両の側部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、本発明の車両の側部構造は、車体側面と、減圧部とを備える。車体側面は、車両の車幅方向端部の外側面を形成する。減圧部は、平面状の外面と車体側面に対向する内面とを表裏にそれぞれ有し、車体に固定される板状である。減圧部の車幅方向内側の内面は、上下方向に延びる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車体側面との間に区画する。前斜面と車体側面とは略平行であり、後斜面と車体側面との車幅方向の距離は、頂部から後斜面の後端部に向かうに従って車幅方向外側に徐々に拡大する。また、減圧部は、車両の走行中に車両前方からの空気流を低圧領域に流通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が車幅方向の両端部から剥離して後方へ流通すると、剥離した空気流の一部は、車両後方の車体側部に付着し車体側面に沿って流通する。このとき、車体側面に沿って流通する空気流から車体側面に対して抵抗が作用し、車両が進行方向から受ける空気抵抗が増大する。この空気流から車体側面に作用する抵抗は、車体側面に沿って流通する空気流の前後方向の流速の車幅方向に対する変化率、すなわち車幅方向の速度勾配が大きくなるにつれて増大する。また、この車体側面に沿って流通する空気流は、車体側面との距離が小さくなるほど前後方向の流速が小さくなる速度分布を有している。
【０００８】
車体には前後方向に開口する低圧領域が区画された減圧部が固定されているので、車体側面に沿って流通する空気流が減圧部に達すると、空気流は、減圧部の車幅方向外側の外面に沿って後方へ流通する空気流（外面流）と、減圧部の低圧領域を流通する空気流とに分かれる。低圧領域を流通する空気流のうち減圧部の内面に沿って後方へ流通する空気流（内面流）は、減圧部の前斜面及び後斜面に沿って流通し減圧部の後方で外面流と合流する。前斜面と車体側面とは略平行であるので、内面流が前斜面に沿って流通する間は、内面流よりも車体側面との距離が小さく内面流よりも流速が遅い空気流も、前斜面の前端部における前後方向の流速分布及び車幅方向の速度勾配を略維持して流通する。後斜面と車体側面との車幅方向の距離は、後斜面の後端部に向かうに従って車幅方向外側に徐々に拡大するので、内面流が頂部を超えて後斜面に沿って流通すると、内面流と車両側面との距離が車幅方向外側に徐々に拡大し、減圧部の低圧領域の空気の圧力が周囲の圧力よりも低下する。このため、内面流よりも車体側面との距離が小さく内面流よりも流速が遅い空気流の流通する領域が前後方向の流速分布を略維持したまま車幅方向外側に拡大し、車幅方向の速度勾配が前斜面の前端部における空気流の速度勾配と比べて小さくなる。また、内面流は、減圧部の後方で外面流と合流し車体側面から車幅方向外側に離間して後方へ流通するので、周囲よりも圧力が低く速度勾配が小さい空気流が流通する領域も車体側面に沿って減圧部の後方へ延びる。
【０００９】
このように、減圧部の低圧領域には周囲よりも圧力が低く速度勾配が小さい空気流が流通する領域が発生し、車体側面に沿って減圧部の後方に延びるので、減圧部の後方では車体側面に沿って流通する空気流の車幅方向の速度勾配が小さくなり、空気流から車体側面に作用する抵抗が抑制される。従って、車体側面の上端部と下端部との間に上下方向へ延びる減圧部を配置することによって、車体側面の上下方向の全域にわたって車体側面に沿って流通する空気流から車体側面に作用する抵抗の増大を抑制するが可能となる。
【００１０】
また、車体側面に沿って流通する空気流から車体側面に作用する抵抗の増大を抑制することによって、車両が受ける空気抵抗の増大が抑制され、車両の高速走行時の燃費の悪化を改善することができる。
【００１１】
また、車体後方に後車輪やホイールアーチ等の車体側面よりも車幅方向外側に突出する突起物がある場合であっても、減圧部の後方に延びる圧力の低い領域の空気流が突起物の表面に沿って流通するので突起物が車両進行方向に対して受ける圧力が低減され、車両が受ける空気抵抗の増大が抑制される。
【００１２】
また、車両が車幅方向外側の障害物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、車両の側部に専用のエネルギ吸収部材を備えることなく側面衝突に対する安全性を向上させることも可能となる。
【００１３】
また、減圧部の外面を、前後方向に略平行に延びる上下１対の水平辺と、後斜め上方に略平行に延びる前後１対の傾斜辺とによって規定される略平行四辺形状とし、減圧部の水平方向の断面形状を、外面と前斜面と後斜面とを３辺とする略三角形状とし、内面の頂部を、傾斜辺と略平行に延ばしてもよい。この場合、減圧部の前後１対の傾斜辺が上下方向に対して後方に傾斜する傾斜角度は、それぞれ４５度以上５５度以下が好適であり、外面の前後方向の長さは、６００ｍｍ以上８００ｍｍ以下が好適であり、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、車体側面と前斜面との距離は、１０ｍｍ以上１００ｍｍ以下が好適であり、上側の水平辺と前側の傾斜辺との交点から車両の前車軸までの前後方向に沿った距離は、車両の前車軸と後車軸との距離の５１％以上６１％以下が好適である。
【００１４】
上記構成では、減圧部の前後１対の傾斜辺が上下方向に対して後方に傾斜する傾斜角度、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、前斜面と車体側面との距離及び上側の水平辺と前側の傾斜辺との交点から車両の前車軸までの前後方向に沿った距離をそれぞれ好適な範囲内に設定することによって、車体側面に沿って流通する空気流から車体側面に作用する抵抗の増大を抑制し、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に設定された減圧部を車体側面に装備した場合は、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０．７％減少する。このように、車体側面に沿って流通する空気流から車体側面に作用する抵抗の増大を抑制し、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。
【００１５】
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】
【００１６】
本発明によれば、車両の走行中に、車体側面に沿って流通する空気流から車体側面に作用する抵抗の増大を車体側面の上下方向の全域にわたって抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明に係わる側部構造を備えた車両の外観図である。
【図２】本発明に係わる側部構造を備えた車両の側面図である。
【図３】本発明に係わる側部構造を備えた車両右側の平面図である。
【図４】図３の減圧部の拡大図である。
【図５】図２のＶ−Ｖ矢視断面図である。
【図６】減圧部を流通する空気の流れの説明図である。
【図７】減圧部の前斜面の前端部における空気流の車幅方向の流速分布図である。
【図８】減圧部の後斜面の後端部における空気流の車幅方向の流速分布図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
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、図中ＩＮは車幅方向内側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。
【００１９】
図１に示すように、本実施形態に係わる車両１の側部構造は、車体側面２と、減圧部３とを備えている。なお、車両１の側部構造は、車両１の左右の側部に設けられて、左右略同様の構成を有するため、以下では右側について説明し、左側の説明を省略する。
【００２０】
車体側面２は、車両１の車幅方向の左右の端部の外側面を形成する板状である。
【００２１】
減圧部３は、図１及び図２に示すように、略平行四辺形の板状であり、前後方向に略平行に延びる上辺５及び下辺６（上下１対の平行辺）と、後上方に傾斜して略平行に延びる前辺７と後辺８（前後１対の傾斜辺）とによって規定されている。また、減圧部３は、平面状の外面４と車体側面２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３の水平方向の断面形状は、図５に示すように、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３の外面４は断面三角形状の長辺を構成している。減圧部３の内面９には、前辺７及び後辺８と略平行に車体側面２に沿って延びる頂部１０と、頂部１０から前方向に延びる前斜面１１と、頂部１０から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とは断面三角形状の２個の短辺を構成している。減圧部３は、前斜面１１と車体側面２とが略平行になるように配置されている。後斜面１２は、車体側面２から車幅方向外側に向かって斜め後方に延び、後斜面１２と車体側面２との車幅方向の距離は、頂部１０から後斜面１２の後端部１２ａに向かうに従って車幅方向外側に徐々に拡大する。減圧部３の前斜面１１の上部及び下部は、車体側面２から車幅方向外側へ突出する２本の棒状部材１４の上端部に固定されて車体側面２から離間している。減圧部３の内面９と車体側面２との間には、車両１の前後方向に開口する低圧領域１３が区画される（図４及び図５参照）。
【００２２】
また、減圧部３は合成樹脂等の素材で形成されており、車両１が車幅方向外側の障害物と衝突し減圧部３が障害物に押圧された際は、減圧部３が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、減圧部３の前辺７又は後辺８と上下方向とが交叉する角度θ１は、４５度以上５５度以下の範囲内に設定され、断面形状における外面４と前斜面１１との交叉角度θ２及び外面４と後斜面１２との交叉角度θ３は、それぞれ４度以上１０度以下の範囲内に設定され、外面４の前後方向の長さＬ１は、６００ｍｍ以上８００ｍｍ以下の範囲内に設定されている。また、車体側面２と減圧部３の前斜面１１との距離Ｌ２は、１０ｍｍ以上１００ｍｍ以下の範囲内に設定されている。さらに、減圧部３の上辺５（上側の水平辺）と前辺７（前側の傾斜辺）との交点から車両１の前車軸１５までの前後方向に沿った距離Ｌ３は、ホイールベース（前車軸１５と後車軸１６との距離）Ｌ４の５１％以上６１％以下の範囲内に設定されている（図２及び図５参照）。
【００２４】
なお、減圧部３は、車体幅が１４００ｍｍ以上３６００ｍｍ以下の範囲内であり、ホイールベースが２０００ｍｍ以上６８００ｍｍ以下の範囲内の車両に好適に適用することができる。
【００２５】
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が車幅方向両端部から剥離して後方へ流通すると、剥離した空気流の一部は、車両後方の車体側部に付着し車体側面２に沿って流通する。このとき、車体側面２に沿って流通する空気流から車体側面２に対して抵抗が作用し、車両１が進行方向から受ける空気抵抗が増大する。
【００２６】
車両１の車体側面２に平行な前後方向をｘ軸（車両後方に向かって正）、車体側面２に直交する車幅方向をｙ軸（車幅方向外側に向かって正）とすると、車体側面２に沿って流通する空気流から車体側面２に対して作用する抵抗τ（Ｎ／ｍ２）は、式（１）で表される。
【００２７】
【数１】
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【００２８】
なお、式（１）の第１項は空気の粘性によるせん断応力であり、第２項は乱流によるレイノルズ応力の平均値である。式（１）に示されるように、抵抗τは、車体側面２に沿って流通する空気流の平均流速のｙ軸方向に対する変化率、すなわち車幅方向の速度勾配が大きくなるほど増大する。
【００２９】
車体側面２には前後方向に開口する低圧領域１３が区画された減圧部３が固定されているので、車体側面２に沿って流通する空気流が減圧部３に達すると、空気流は、図６に示すように、減圧部３の外面４に沿って後方へ流通する空気流（外面流）Ｆ１と、減圧部３の低圧領域１３を流通する空気流Ｆ２〜Ｆ４とに分かれる。Ｆ２は内面９に沿って流通する空気流（内面流）、Ｆ４は車体側面２の表面に沿って流通する空気流、Ｆ３は空気流Ｆ２とＦ４との間を流通する空気流をそれぞれ表しており、内面流Ｆ２は、減圧部３の前斜面１１及び後斜面１２に沿って流通し、減圧部３の後方で外面流Ｆ１と合流する。また、車体側面２に沿って流通する空気流は、車体側面２との距離が小さくなるほどｘ軸方向の流速が小さくなるので、前斜面１１の前端部１１ａにおいては図７に示すような流速分布及び速度勾配を有している。
【００３０】
前斜面１１と車体側面２とは略平行であるので、内面流Ｆ２が前斜面１１に沿って流通する間は、内面流Ｆ２よりも車体側面との距離が小さく内面流Ｆ２よりも流速が遅い空気流Ｆ３，Ｆ４も、前斜面１１の前端部１１ａにおける流速分布及び速度勾配を略維持して流通する。後斜面１２と車体側面２との車幅方向の距離は、後斜面１２の後端部１２ａに向かうに従って車幅方向外側に徐々に拡大するので、内面流Ｆ２が頂部１０を超えて後斜面１２に沿って流通すると、内面流Ｆ２と車両側面２との距離が車幅方向外側に徐々に拡大し、減圧部３の低圧領域１３の空気の圧力が周囲の圧力よりも低下する。このため、内面流Ｆ２よりも車体側面２との距離が小さく内面流Ｆ２よりも流速が遅い空気流Ｆ３，Ｆ４の流通する領域が前後方向の流速分布を略維持したまま車幅方向外側に拡大し、図８に示すように、後斜面１２の後端部１２ａにおける空気流の車幅方向の速度勾配が前斜面１１の前端部１１ａにおける空気流の速度勾配と比べて小さくなる。また、内面流Ｆ２は、減圧部３の後方で外面流Ｆ１と合流し車体側面２から車幅方向外側に離間して後方へ流通するので、周囲よりも圧力が低く速度勾配が小さい空気流が流通する領域も車体側面２に沿って減圧部３の後方へ延びる。
【００３１】
このように、減圧部３の低圧領域１３には周囲よりも圧力が低く速度勾配が小さい空気流が流通する領域が発生し、車体側面２に沿って減圧部３の後方に延びるので、減圧部３の後方では車体側面２に沿って流通する空気流の車幅方向の速度勾配が小さくなり、空気流から車体側面２に作用する抵抗が抑制される。従って、図２に示すように、車体側面２の上端部と下端部との間に上下方向へ延びる減圧部３を配置することによって、車体側面に沿って流通する空気流から車体側面２に作用する抵抗の増大を車体側面２の上下方向の全域にわたって抑制するが可能となる。
【００３２】
次に、減圧部３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１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１の走行速度において車両１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１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３を車両１の左右の車体側面２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、車両１の車幅方向前端部から剥離した空気流の一部が減圧部３に到達し、減圧部３の低圧領域１３を流通することによって、減圧部３の低圧領域１３に周囲よりも圧力が低く、車幅方向の速度勾配の小さい空気流の領域が発生し、この空気流の領域が車体側面２に沿って減圧部３の後方へ延びることが確認された。また、車両１の側部に減圧部３を装備する前の圧力損失が０．１５４４ｋＰａであるのに対し、減圧部３を装備した後は、圧力損失が０．１５３３ｋＰａとなり、減圧部３を装備する前の状態と比べて約０．７％減少することが確認され、減圧部３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。
【００３３】
このように、減圧部３を装備することによって、車体側面２に沿って流通する空気流から車体側面２に作用する抵抗の増大が抑制され、車両１が進行方向から受ける空気抵抗の増大を確実に抑制することができるので、車両１の高速走行時の燃費の悪化を改善することができる。
【００３４】
また、車体後方に後車輪やホイールアーチ等の車体側面２よりも車幅方向外側に突出する突起物がある場合であっても、減圧部３の後方に延びる圧力の低い領域の空気流が突起物の表面に沿って流通するので突起物が車両進行方向に対して受ける圧力が低減され、車両１が受ける空気抵抗の増大が抑制される。
【００３５】
また、車両１が車幅方向外側の障害物と衝突した際の衝撃エネルギの吸収に減圧部３を利用することによって、車両１の側部に専用のエネルギ吸収部材を備えることなく側面衝突に対する安全性を向上させることも可能となる。
【００３６】
また、減圧部３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３を容易に製造することができる。
【００３７】
なお、減圧部３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、例えば車両の前端部や側部の構造等に応じて変更が可能である。
【００３８】
また、減圧部３の水平方向の断面形状は本実施形態の三角形状に限定されず、車両１の走行中に減圧部３が区画する低圧領域１３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、例えば上下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。
【００３９】
また、減圧部３と車体側面２との固定は棒状部材１４を用いた固定に限定されず、例えば減圧部３の内面９と車体側面２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３の車体側面２への固定箇所は減圧部３の上下方向の両端部の２箇所に限定されず、例えば上下方向の中央部分を含む３箇所以上であってもよい。
【００４０】
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】
【００４１】
本発明は、車両の側部構造として広く適用可能である。
【符号の説明】
【００４２】
１  車両
２  車体側面
３  減圧部
４  外面
５  上辺（上下１対の水平辺、上側の水平辺）
６  下辺（上下１対の水平辺）
７  前辺（前後１対の傾斜辺、前側の傾斜辺）
８  後辺（前後１対の傾斜辺）
９  内面
１０  頂部
１１  前斜面
１２  後斜面
１２ａ  後斜面の後端部
１３  低圧領域
１５  前車軸
１６  後車軸
【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】
2013244858.tif 000009
【図７】
2013244858.tif 000010
【図８】
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