CN110431066A - 汽车用空气动力部件 - Google Patents

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Abstract

在汽车的车身后上部侧面配置以使车身后部的升力系数减小的空气动力部件(11)包括板状的基部(14)和在基部(14)的表面(14d)突出设置的翅片(15、16)，基部(14)的厚度从前缘(14b)侧朝向后缘(14c)侧而平缓增加，并且在后缘(14c)处，由于具有相对于车身后上部侧面陡立的形状，因此通过空气动力部件(11)使从车身后上部通过的气流产生湍流涡，使车身后部的升力系数(CLr)减小以确保后轮的接地载荷，从而能够实现操纵稳定性的提高。而且，在基部(14)设置的翅片(15、16)通过使车身两侧面的湍流涡稳定，从而不仅能够减小车身的横向振动以提高干扰感受性，且能够减少从车身侧面卷入车身后表面的涡旋，将死水区域的形成抑制为最小限，并有助于压差阻力的减小。

Description

汽车用空气动力部件
技术领域
本发明涉及配置在汽车的车身后上部侧面以使车身后部的升力系数减小的空气动力部件。
背景技术
根据下述专利文献1已知下述技术：在汽车的车身侧部设置规定形状的整流翅片，通过利用整流翅片对周边的空气流动进行整流以使流速增加，从而使在车身周围流动的主流向车身侧部接近，以谋求稳定性提高及空气阻力减小。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利第5680630号公报
发明内容
然而，在汽车行驶中，若沿车身表面流动的空气剥离且剥离了的空气在车身后表面产生涡旋而形成低压的死水区域，则存在由高压的车身前表面与低压的车身后表面间的压力差形成的压差阻力增加而导致燃料效率恶化的问题。为了减小汽车的压差阻力，使车身形状流线形化以将死水区域的形成抑制为最小限是有效的。但是，若使车身形状流线形化则在车身产生向上的升力，存在车轮的接地载荷由于该升力而减小、车辆的操纵稳定性降低的问题。
作用于车身的升力的大小以升力系数表示，在升力系数为正值时，车身被从路面提起，接地载荷减小，在升力系数为负值时，车身被向路面按压，接地载荷增加。在图6的曲线图中，横轴为车身前部的升力系数CLf，纵轴为车身后部的升力系数CLr。车身前部的升力系数CLf能够根据与车辆行驶相伴的前轮的接地载荷的变化计算，车身后部的升力系数CLr能够根据与车辆行驶相伴的后轮的接地载荷的变化计算。通常，车身后部的升力系数CLr大于车身前部的升力系数CLf，存在后轮的接地载荷相对于前轮的接地载荷不足的倾向，但能够通过使车身前部的升力系数CLf与车身后部的升力系数CLr大致一致来提高车辆的操纵稳定性。
图6的曲线图中的理想特性为车身后部的升力系数CLr＝车身前部的升力系数CLf的等量升力线，是车身后部的升力系数CLr及车身前部的升力系数CLf略微为负值而前轮及后轮被向路面按压的状态。对比例1存在车身后部的升力系数CLr过大，而后轮的接地载荷明显不足的问题。对比例2是在对比例1中附加了后阻流板以对下罩的形状加以改良的构造，车身后部的升力系数CLr减小。对比例3是对保险杠的形状加以改良的构造，车身后部的升力系数CLr进一步减小。但是，各对比例的车身后部的升力系数CLr相对于理想特性仍过大，存在进一步改善的余地。
本发明是鉴于前述情况提出的，目的在于提供一种能够有效减小车身后部的升力系数的汽车用空气动力部件。
为了达成上述目的，根据本发明，提出一种汽车用空气动力部件，其特征在于，该空气动力部件配置在汽车的车身后上部侧面以使车身后部的升力系数减小，所述空气动力部件包括板状的基部和在所述基部的表面突出设置的翅片，所述基部从前缘侧朝向后缘侧而厚度平缓增加，并且在后缘处具有相对于所述车身后上部侧面陡立的形状。
另外，根据本发明提出一种汽车用空气动力部件，在所述第1特征的基础上，第2特征为，所述空气动力部件配置在汽车的后柱的表面，所述基部的形成为直线状的后缘从前下方朝向后上方或从前上方朝向后下方倾斜。
另外，根据本发明提出一种汽车用空气动力部件，在所述第1或第2特征的基础上，第3特征为，所述翅片包含沿前后方向延伸的多个第1翅片，所述多个第1翅片以相互平行的方式在上下方向上并列设置。
另外，根据本发明提出一种汽车用空气动力部件，在所述第3特征的基础上，第4特征为，所述翅片包含沿前后方向延伸的单一的第2翅片，所述第2翅片沿所述基部的上缘配置，所述第2翅片的前后方向长度比所述第1翅片的前后方向长度大。
另外，根据本发明提出一种汽车用空气动力部件，在所述第1～第4中任一特征的基础上，第5特征为，所述基部的表面与背面在前缘处所成的角度为大约20゜。
另外，根据本发明提出一种汽车用空气动力部件，在所述第1～第5中任一特征的基础上，第6特征为，车身前部的升力系数与通过所述空气动力部件减小了的车身后部的升力系数大致一致。
另外，根据本发明提出一种汽车用空气动力部件，在所述第1～第6中任一特征的基础上，第7特征为，所述空气动力部件以拆装自如的方式固定于车身。
另外，根据本发明提出一种汽车用空气动力部件，在所述第1～第6中任一特征的基础上，第8特征为，所述空气动力部件与车身一体形成。
需要说明的是，实施方式的第1翅片15及第2翅片16与本发明的翅片对应。
发明的效果
根据本发明的第1特征，配置在汽车的车身后上部侧面以使车身后部的升力系数减小的空气动力部件包括板状的基部和在基部的表面突出设置的翅片，基部从前缘侧朝向后缘侧而厚度平缓增加，并且在后缘具有相对于车身后上部侧面陡立的形状，因此，空气动力部件通过使从车身后上部通过的气流产生湍流涡，使车身后部的升力系数减小以确保后轮的接地载荷，从而能够提高车辆的操纵稳定性。而且，通过在基部设置的翅片使车身两侧面的湍流涡稳定，从而不仅能够减小车身的横向振动以提高干扰感受性，且能够减少从车身侧面卷入车身后表面的涡旋，将死水区域的形成抑制为最小限，有助于压差阻力的减小。
另外，根据本发明的第2特征，空气动力部件配置在汽车的后柱的表面，形成为直线状的基部的后缘从前下方朝向后上方或从前上方朝向后下方倾斜，因此不仅能够将空气动力部件美观地配置于后柱或后组合灯，而且能够有效地使从车身上部通过的气流产生湍流涡以减小车身后部的升力系数。
另外，根据本发明的第3特征，翅片包含沿前后方向延伸的多个第1翅片，多个第1翅片以相互平行的方式在上下方向上并列设置，因此能够利用第1翅片使由于空气动力部件而产生的湍流涡稳定，进一步减小车身的横向振动。
另外，根据本发明的第4特征，翅片包含沿前后方向延伸的单一的第2翅片，第2翅片沿基部的上缘配置，第2翅片的前后方向长度比第1翅片的前后方向长度大，因此，能够利用第2翅片使由于空气动力部件而产生的湍流涡更加稳定，提高车身的直行性能。
另外，根据本发明的第5特征，基部的表面及背面在前缘处所成的角度为大约20゜，因此能够使车身后部的升力系数及车身前部的升力系数良好地平衡。
另外，根据本发明的第6特征，通过空气动力部件减小了的车身后部的升力系数与车身前部的升力系数大致一致，因此能够使车身后部的升力系数及车身前部的升力系数最优平衡，进一步提高车辆的操纵稳定性。
另外，根据本发明的第7特征，空气动力部件以拆装自如的方式固定于车身，因此不仅能够将空气动力部件后安装于现有车身以容易地改善空气动力特性，而且能够在不需要时容易地从车身拆除。
另外，根据本发明的第8特征，空气动力部件与车身一体形成，因此无需增加部件数量就能够改善车辆的空气动力特性。
附图说明
图1是汽车的车身后部的侧视图。(第1实施方式)
图2是空气动力部件的侧视图。(第1实施方式)
图3是图2的3-3线剖视图。(第1实施方式)
图4是图2的4-4线剖视图。(第1实施方式)
图5是示出翅片的候补安装位置的图。(第1实施方式)
图6是示出车身前部的升力系数CLf及车身后部的升力系数CLr的分配的曲线图。(第1实施方式)
附图标记说明
11 空气动力部件
12 后柱
14 基部
14a 上缘
14b 前缘
14c 后缘
14d 表面
14e 背面
15 第1翅片(翅片)
16 第2翅片(翅片)
CLf 车身前部的升力系数
CLr 车身后部的升力系数
具体实施方式
以下基于图1～图6说明本发明的实施方式。需要说明的是，本说明书中的前后方向、左右方向(车宽方向)及上下方向以落座于驾驶席的乘员为基准定义。
第1实施方式
如图1所示，本实施方式的空气动力部件11安装在设置于掀背式汽车的车身侧面的最后部的后柱12的外表面，且在比车高的一半高的位置，具体来说是沿着后组合灯13的前缘的位置。
如图2～图4所示，空气动力部件11是具有可挠性的合成树脂制的单一部件，包括具有上缘14a、前缘14b及后缘14c的概略三角形的板状基部14。基部14的大致直线状的前缘14b及后缘14c从前下方朝向后上方倾斜配置，前缘14b与后缘14c在前后方向上的间隔随着从下方趋向上方而逐渐增加。连接前缘14b与后缘14c的上端间的上缘14a沿前后方向配置。
基部14具有大致平坦的表面14d、背面14e及后表面14f，截面形成为楔状，背面14e使用双面胶安装于后柱12的外表面。在前缘14b处，表面14d及背面14e以角度20゜相交叉，在后缘14c处，后表面14f从背面14e以直角陡立(参照图4)。根据需要，能够在背面14e实施用于实现轻量化的减薄处理。
在基部14的表面14d朝向车宽方向外侧突出设有沿前后方向延伸的四个第1翅片15。四个第1翅片15以其后端与基部14的后缘14c接近的方式配置，因此，上段的第1翅片15相对于下段的第1翅片15向后错开大约半个间隔。另外，沿基部14的上缘14a且沿前后方向延伸的单一的第2翅片16朝向车宽方向外侧突出设置。第2翅片16的长度大于第1翅片15的长度，其后端与后缘14c一致，且其前端从前缘14b向前方突出。
图5示出在开发本发明的空气动力部件11的过程中进行的试验方法，分别在车身的后部侧面中的A位置～G位置安装翅片而进行行驶试验，并评价其效果。
在A位置、B位置、D位置、E位置安装有沿前后方向延伸的翅片状的空气动力部件的情况下，确认有助于车辆的直行性，但发现其效果很小。在C位置安装有沿前后方向延伸的空气动力部件的情况下，确认到车辆的直行性显著提高且车辆的偏转角速度降低的效果。在F位置安装有从前上方朝向后下方倾斜的空气动力部件的情况下，确认到在车身后上部产生湍流涡而使车身后部的升力系数CLr减小的效果，但发现由于湍流涡不稳定而车身的横向振动增大。在G位置安装有从前下方朝向后上方倾斜的空气动力部件的情况下，确认到在车身后上部产生湍流涡而使车身后部的升力系数CLr显著减小的效果，但发现由于湍流涡而车身的横向振动进一步增大。
本实施方式的空气动力部件11组合C位置的空气动力部件及G位置的空气动力部件而构成，包括与G位置的空气动力部件对应的基部14和与C位置的空气动力部件对应的第2翅片16。空气动力部件11通过与G位置的空气动力部件对应的基部14而使从车身后上部通过的气流产生湍流涡，使车身后部的升力系数CLr减小以确保后轮的接地载荷，从而能够谋求操纵稳定性能提高。但是，若只有基部14则所产生的湍流涡不稳定，因此存在由于车身左右两侧面的湍流涡的不平衡而产生车身的横向振动的问题。在本实施方式中，通过在基部14设置多个第1翅片15而使车身左右两侧面的湍流涡稳定，以消除左右的不平衡，从而能够防止车身的横向振动，提高干扰稳定性即针对不平整路面或横向风等恶劣条件的稳定性。
此外，本实施方式的空气动力部件11通过设置与C位置的空气动力部件对应的第2翅片16，从而能够与第1翅片15协作，使车身左右两侧面的湍流涡更加稳定，防止车身的横向振动，进一步提高干扰稳定性。并且，通过利用第1翅片15及第2翅片16使车身左右两侧面的湍流涡稳定，从而能够减少从车身侧面绕至车身后表面的涡旋，抑制死水区域的形成，能够将由压差阻力增加导致的燃料效率恶化抑制为最小限。
另外，在空气动力部件11的前缘14b处，若表面14d及背面14e所成的角度过大，则车身后上部的湍流涡过大，车身后部的升力系数CLr小于车身前部的升力系数CLf，存在由于平衡恶化而操纵稳定性降低的可能性，反之，若所述角度过小，则车身后上部的湍流涡过小，车身后部的升力系数CLr大于车身前部的升力系数CLf，存在由于平衡恶化而操纵稳定性降低的可能性。但是，根据本实施方式，通过将所述角度设定为20°，从而能够使车身后部的升力系数CLr及车身前部的升力系数CLf大致一致地平衡(参照图6的理想特性)，最大限度有助于提高操纵稳定性。
以上对本发明的实施方式进行了说明，但本发明能够在不脱离其要旨的范围内进行多种设计变更。
例如，在实施方式中，将由分体构件构成的空气动力部件11安装于车身，但能够将空气动力部件11与车身一体形成。具体来说，在将空气动力部件11设置于后柱12的情况下，也可以在冲压成形后柱12时，一体成形空气动力部件11。
另外，实施方式的基部14从前下方朝向后上方倾斜配置，但将基部14从前上方朝向后下方倾斜配置也能够达成同样的作用效果。
另外，应用本发明的汽车不限定于掀背式汽车，能够应用于轿车型等任意类型的汽车。

Claims (8)

1.一种汽车用空气动力部件，其特征在于，该空气动力部件(11)配置在汽车的车身后上部侧面以使车身后部的升力系数(CLr)减小，
所述空气动力部件(11)包括板状的基部(14)和在所述基部(14)的表面(14d)突出设置的翅片(15、16)，所述基部(14)从前缘(14b)侧朝向后缘(14c)侧而厚度平缓增加，并且在后缘(14c)处具有相对于所述车身后上部侧面陡立的形状。
2.根据权利要求1所述的汽车用空气动力部件，其特征在于，
所述空气动力部件(11)配置在汽车的后柱(12)的表面，所述基部(14)的形成为直线状的后缘(14c)从前下方朝向后上方或从前上方朝向后下方倾斜。
3.根据权利要求1或2所述的汽车用空气动力部件，其特征在于，
所述翅片(15、16)包含沿前后方向延伸的多个第1翅片(15)，所述多个第1翅片(15)以相互平行的方式在上下方向上并列设置。
4.根据权利要求3所述的汽车用空气动力部件，其特征在于，
所述翅片(15、16)包含沿前后方向延伸的单一的第2翅片(16)，所述第2翅片(16)沿所述基部(14)的上缘(14a)配置，所述第2翅片(16)的前后方向长度比所述第1翅片(15)的前后方向长度大。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的汽车用空气动力部件，其特征在于，
所述基部(14)的表面(14d)与背面(14e)在前缘(14b)处所成的角度为大约20゜。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的汽车用空气动力部件，其特征在于，
车身前部的升力系数(CLf)与通过所述空气动力部件(11)减小了的车身后部的升力系数(CLr)大致一致。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的汽车用空气动力部件，其特征在于，
所述空气动力部件(11)以拆装自如的方式固定于车身。
8.根据权利要求1至6中任一项所述的汽车用空气动力部件，其特征在于，
所述空气动力部件(11)与车身一体形成。
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