(57)【要約】【課題】簡易に、かつ効果的に空気抵抗を低減することができる車両を提供する。【解決手段】  車両１は、車両の外壁面の内側に設けられた振動手段３と、振動手段を制御する制御信号を形成する制御手段５とを備えた車両であって、制御手段は、車速に基づいて圧電素子の振動の周波数を設定して、この設定された周波数となるように振動手段を駆動する制御信号を生成し、振動手段は、制御信号に基づいて周波数となるように振動し、車両の外壁面を振動させる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の外壁面の内側に設けられた振動手段と、該振動手段を制御する制御信号を形成する制御手段とを備えた車両であって、
前記制御手段は、車速に基づいて前記振動手段の振動の周波数を設定して、この設定された該周波数となるように前記振動手段を駆動する制御信号を生成し、
前記振動手段は、該制御信号に基づいて該周波数となるように振動し、前記車両の外壁面を振動させることを特徴とする車両。
【請求項２】
前記制御手段は、前記車速に基づいて前記制御信号の振幅を設定し、この設定された該周波数となるように前記振動手段を駆動する制御信号を生成することを特徴とする請求項１記載の車両。
【請求項３】
前記制御手段は、前記車両が所定の車速以上の走行状態であるかどうかを判断し、該走行状態である場合には前記振動手段を振動させ、該走行状態でない時は前記振動手段を停止することを特徴とする請求項１又は２記載の車両。
【請求項４】
前記制御手段は、前記走行状態にあるかどうかを、前記車速、並びに加速度、燃料消費率、アクセル開度及びエンジン回転数から選ばれた少なくとも一つ以上の検出結果に基づいて判断することを特徴とする請求項３記載の車両。
【請求項５】
前記車両の外壁面は、車両の床面であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両の燃費を向上させるべく、車両の空気抵抗を低減する試みが成されている。例えば、特許文献１では車両の表面に、エンジンの振動により振動する振動壁が設けられていることにより、振動壁を振動させて車両の空気抵抗を低減させようとしている。この場合には、車両に、非圧縮性作動流体を介して該エンジンの振動を該振動壁に伝達する振動伝達手段が設けられている。このような振動伝達手段としては、エンジンの振動により伸縮して油圧変動を発生するシリンダ機構を有することが挙げられる。シリンダ機構のピストンはエンジンに接続され、このシリンダ機構は、作動油が満たされた油路を介してアクチュエータに接続されている。そして、シリンダ機構で発生した流体圧がアクチュエータに伝達されて、各アンダーカバーが振動するようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９―２２６６３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１の場合には、エンジン振動は車両の運転状態によって振動の振動数が決まってしまい、振動壁にとって適切な振動条件とはならないため、空気抵抗を低減することができないこともある。
【０００５】
また、その構成が複雑であるためにコストがかかるという問題がある。
【０００６】
そこで、本発明の課題は、上記従来技術の問題点を解決することにあり、簡易に、かつ効果的に空気抵抗を低減することができる車両を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の車両は、車両の外壁面の内側に設けられた圧電素子からなる振動手段と、該振動手段を制御する制御信号を形成する制御手段とを備えた車両であって、前記制御手段は、車速に基づいて前記振動手段の振動の周波数を設定して、この設定された該周波数となるように前記振動手段を駆動する制御信号を生成し、前記振動手段は、該制御信号に基づいて該周波数となるように振動し、前記車両の外壁面を振動させることを特徴とする。本発明では、圧電素子により振動させることで、簡易に振動を発生させることができる。また、車速に基づいて前記圧電素子の振動の周波数を設定して、この設定された該周波数となるように前記振動手段を駆動する制御信号を生成し、前記振動手段は、該制御信号に基づいて該周波数となるように振動して前記車両の外壁面を振動させることで、車両の外壁面を簡易に所定の振動数で振動させることができ、効果的に空気抵抗を低減することが可能である。
【０００８】
前記制御手段は、前記車速に基づいて前記制御信号の振幅を設定し、この設定された該周波数となるように前記振動手段を駆動する制御信号を生成することが好ましい。このように制御手段が制御信号を生成することで、より効果的に空気抵抗を低減することが可能である。
【０００９】
前記制御手段は、前記車両が所定の車速以上の走行状態であるかどうかを判断し、該走行状態である場合には前記振動手段を振動させ、該走行状態でない時は前記振動手段を停止することが好ましい。所定の車速以上の走行状態にない場合には、走行抵抗の中での空気抵抗の寄与度が小さいからである。
【００１０】
本発明の好ましい実施形態としては、前記制御手段は、前記走行状態にあるかどうかを、前記車速、並びに加速度、燃料消費率、アクセル開度及びエンジン回転数から選ばれた少なくとも一つ以上の検出結果に基づいて判断することが挙げられる。
【００１１】
前記車両の外壁面は、車両の床面であることが好ましい。床面に設けられていることで、より車両の空気抵抗を低減させることが可能である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の車両によれば、効果的に振動を低減して空気抵抗を低減させることができるという優れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】車両の下面を示す模式図。
【図２】振動手段を説明するための模式図。
【図３】振動手段の周波数及び振幅を説明するためのグラフ。
【図４】別の実施形態における振動手段を説明するための模式図。
【図５】別の実施形態における振動手段を説明するための模式図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の実施形態について、図１〜５を用いて説明する。
【００１５】
（実施形態１）
図１に示すように、車両１は、外壁面を構成するフロアパネル２を有する。このフロアパネル２は、本実施形態では、その中央部２１及び前後の一対の車輪１１の間２２、２３がそれぞれ振動部として構成されている。振動部は、図２に示す振動手段３により振動する領域である。本実施形態では、詳しくは後述するがこの床面である振動部が振動することで、床面と空気流れとの間の摩擦抵抗を低減することができる。
【００１６】
振動手段３には振動手段３を駆動する駆動手段４と駆動手段４を制御する制御手段５とが接続されている。振動手段３は、フロアパネル２の内側（車室側）に設けられている。振動手段３は、各振動部にそれぞれ１つ以上設けられて、振動部に所定の振動を生じさせるものである。振動手段３は、一対の電極３１と、電極３１間に挟持された圧電体層３２とからなる。電極３１及び圧電体層３２は、それぞれ通常のアクチュエータ装置に用いられる材料から構成されていればよく、電極３１としては金属、例えば金等を用いることができる。圧電体層３２としては、通常圧電体として用いられるセラミックス、例えばチタン酸鉛等を用いることができる。
【００１７】
駆動手段４は、詳しくは後述する制御手段５から入力された信号に基づいて電極３１に入力する駆動波形を形成する。形成された駆動波形が振動手段３の電極３１に入力されることで、圧電体層３２が振動し、電極を介してフロアパネル２の振動部を振動させる。
【００１８】
制御手段５は、車速センサＳ１で検出された車速を取得する。本実施形態では、制御手段５は、取得した車速から車両が所定の速度より速い走行状態にあるかどうかを判断し、所定の速度より速い走行状態にある場合に本制御を行う。本制御を行うことで以下詳しく述べるように走行時の空気抵抗を低減させることができるからである。
制御を開始すると、制御手段５は、この車速からマップ（制御手段５内に設けられた図示しない記録部に記録されている）を用いて振動手段３の振動の最適周波数及び最適振幅を求める。制御手段５は、求めた最適周波数及び最適振幅に対応する制御信号を駆動手段４に入力する。
【００１９】
即ち、制御手段５は、車速に基づいてマップから最も効率的に空気抵抗を低減するための最適周波数及び最適振幅を求め、これに対応する制御信号を形成して駆動手段４に入力し、駆動手段４は、入力された制御信号に対応した駆動波形を形成し、振動手段３に入力する。これにより、振動手段３は、駆動波形に基づいて最適周波数及び最適振幅で振動して振動部を振動させる。このように振動部が振動することで、以下詳細に説明するように車両の空気抵抗を効果的に低減させることが可能である。また、その構成はフロアパネルに圧電素子を設けるという単純な構成であり、複雑な構成を要しないため、コストを低減することができる。
【００２０】
ここで、最適周波数及び最適振幅について説明する。図３（１）は、ある車速における周波数に対する摩擦抵抗変化率を示すグラフであり、（２）は振幅に対する摩擦抵抗変化率を示すグラフである。摩擦抵抗変化率は、０である場合に摩擦抵抗（空気抵抗）の変化がなく、０よりも大きくなれば抵抗が上昇し、０よりも小さくなれば摩擦抵抗が低下することを意味する。
【００２１】
図３に示すように、周波数に対する摩擦抵抗変化率は、周波数がｆ０である時は０（即ち振動しない）であるが、周波数が上がるにつれて０よりも小さくなる。その後摩擦抵抗変化率は周波数ｆ１で最も小さくなると共に上昇に転じ、その後周波数ｆ２となると摩擦抵抗変化率が０よりも大きくなる。
【００２２】
また、振幅に対する摩擦抵抗変化率は、振幅がＡ０である時は振幅が大きくなるにつれて０（即ち振動しない）よりも小さくなる。その後、摩擦抵抗変化率は振幅Ａ１で最も小さくなると共に上昇に減じる。
【００２３】
これらの結果から、振動部が振動することにより空気抵抗を低減させることができるのは、振動が所定の周波数（ｆ２以下）である場合に限られることが分かる。また、振動部が振動することにより空気抵抗をより効果的に低減することができるのは、振動が所定の周波数（ｆ１近辺）及び所定の振幅（Ａ１近辺）であり、最も効果的に空気抵抗を低減することができるのは、摩擦抵抗変化率が最も小さくなる場合、即ち振動がその最適周波数ｆ１であり、かつその振幅が最適振幅Ａ１である場合である。
【００２４】
なお、これらの摩擦抵抗変化率の周波数及び振幅の依存性は、車速毎に異なるが、どの車速であっても、摩擦抵抗変化率の周波数及び振幅の依存性はこのように最適値を挟んで谷となるような形状となると考えられる。
【００２５】
従って、本実施形態では、制御手段５は、車速センサＳ１で検出された車速に基づいて振動がその最適周波数ｆ１であり、かつその振幅が最適振幅Ａ１であるように振動の最適周波数及び最適振幅を求め、これに対応する制御信号を形成して駆動手段４に入力する。駆動手段４は、入力された信号に対応した駆動波形を形成し、振動手段３に入力する。これにより、振動手段３は、駆動波形に基づいて最適周波数ｆ１及び最適振幅Ａ１で振動して振動部を振動させる。このように振動部が最適周波数ｆ１及び最適振幅Ａ１で振動することで、車両の空気抵抗を最も効果的に低減させることが可能である。
【００２６】
本実施形態では、最適周波数ｆ１及び最適振幅Ａ１となるように制御手段５が車速に基づいて設定しているが、これに限定されない。例えば、摩擦抵抗変化率が所定値Ｘ以下となるように周波数を決定してもよい。所望の摩擦抵抗変化率の低減率に応じて適宜周波数及び振幅を設定すればよい。
【００２７】
（実施形態２）
本発明のさらに別の実施形態について図４を用いて説明する。
【００２８】
本実施形態では、フロアパネル２の下面に、振動部としてのカバー部（アンダーカバー）を設けている点が上述した実施形態と異なる。なお、図４中、図１〜３と同一の参照符号が付されているものは同一の構成要素を示している。
【００２９】
図４に示すように、本実施形態では、フロアパネル２の外面側にアンダーカバーであるカバー部材５１を設けている。カバー部材５１は、フロアパネル２の中央部２１等の各振動部をそれぞれ覆うように設けられている。カバー部材５１の床面を構成する床面部５２の内面側には、振動手段３が設けられている。即ち、振動手段３が振動することにより、床面部５２が振動する。
【００３０】
また、カバー部材５１は、本実施形態では例としてフランジ部等を有さずにその端部がフロアパネル２に固定されているが（図示せず）、床面部５２の縁部に亘って接続された壁面部と、壁面部から延設されたフランジ部とを有するように構成し、フランジ部でフロアパネルの外面に固定部材により固定されていてもよい。
【００３１】
本実施形態では、車両１の床面は実質的に床面部５２が構成していることから、この床面部５２が上述した最適周波数及び最適振幅で振動手段３が振動したことにより振動すれば、実施形態１と同様に床面と空気流れとの抵抗を減少させることができる。この場合において、例えばフロアパネルは剛性を高くして振動しにくい場合であっても、本実施形態のようにカバー部材５１を別体で設けて床面（外壁面）を構成すれば、カバー部材５１は振動できる程度の剛性を持たせればよいので振動させやすい。
【００３２】
（実施形態３）
本発明の別の実施形態について、図５を用いて説明する。なお、図５中、図１〜４と同一の参照符号が付されているものは同一の構成要素を示している。図５に示す制御は、加速度センサＳ２から加速度を取得する点が図２に示す制御とは異なる。
【００３３】
図５に示すように、本実施形態では、制御手段５は、車速以外にも加速度センサＳ２から加速度を取得する。そして、制御手段５は、車速及び加速度に基づいて車両が所定の走行状態にあるかどうかを判断する。そして、制御手段５は、加速度センサＳ２から取得した加速度が０よりも小さい場合、即ち車両１が減速状態にある場合には、車速に応じた信号を形成しない。車両が減速状態にあると判断した場合には、床面と空気との抵抗を抑制するよりも、振動を停止して車両のエネルギー消費量を低減することが好ましいからである。このように、本実施形態では、空気抵抗を低減しつつ、エネルギー消費量も低減することができる。
【００３４】
なお、車両が所定の走行状態にあるかどうかについては、本実施形態では加速度が正の値であるかどうかにより検出したが、これに限定されない。他の要素、例えば燃料消費率、アクセル開度、エンジン回転数等をセンサなどにより検出し、この検出結果に基づいて車両が所定の走行状態にあるかどうかを検出してもよい。例えば、アクセル開度が０である場合には加速状態にないと判断することができる。また、実施形態２に示す車両で本制御を行ってもよい。
【００３５】
上述した各実施形態では、車両の外壁面のうち、床面を構成する部材に振動手段３を設けたがこれに限定されない。他の外壁面を構成する部材に設けても良い。
【００３６】
上述した各実施形態では、最適周波数及び最適振幅を求めたが、これに限定されない。例えば、制御手段が車速に基づいて最適周波数のみを求めるように構成してもよい。この場合にも、上述した各実施形態ほどではないが摩擦抵抗変化率を減少させることができ、空気抵抗を低減させることができる。また、例えば制御手段が最適周波数のみを導出し、振幅については所定の摩擦抵抗変化率以下となるような値を適宜導出するように構成してもよい。
本実施形態では、振動手段として圧電素子を例示したがこれに限定されない。振動を与えることができれば、例えばモーター等でもよい。
【符号の説明】
【００３７】
１     車両
２     フロアパネル
３     振動手段
４     駆動手段
５     制御手段
１１   車輪
２１   中央部
３１   電極
３２   圧電体層
５１   カバー部材
５２   床面部
Ｓ１   車速センサ
Ｓ２   加速度センサ
【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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