JP6096822B2 - 整流装置 - Google Patents

Description

本発明は、自動車等の車両の車体下部に設けられる整流装置に関し、特に簡単な構成により空力に起因する車体振動を抑制したものに関する。

乗用車等の自動車においては、走行時に車体下部に形成される気流（走行風）を整流し、空気抵抗を低減したり、負圧（ダウンフォース）を形成して走行安定性を向上するため、各種の整流装置を設けることが提案されている。
例えば特許文献１には、空気抵抗低減のためにエンジンルームの前側下面をフロントアンダーカバーで覆うとともに、所定の形状の突起を下方に突出させることが記載されている。
特許文献２には、フロア下面から車両平面視において前方側が窄まったハの字状の整流部材を突出させることにより、その後方側の床下中央部において負圧域が形成されるようにすることが記載されている。
特許文献３には、前輪の前部等に設けられ走行時の空気流を整流する可動式のエアバランス部材を、上方に離間して配置された駆動装置によって駆動することが記載されている。
特許文献４には、車体床下に翼型を有する複数の整流フィンを車幅方向に離間させて配置することが記載されている。
特許文献５には、車体床下より下方へ突出した複数のフィンを、操舵輪の操向動作と連動して鉛直軸回りに回動させることが記載されている。
特許文献６には、ダウンフォースの発生と空気抵抗の低減を両立するため、車両前後方向に沿って延在しかつ車幅方向に分散して複数配置される整流フィンの後方側に、断面三角形状であり車幅方向に延在する突出部を形成することが記載されている。
特許文献７には、エンジンルーム内からの気流と車両前方からの走行風との干渉を抑制し、空力性能と冷却性能とを両立させるため、フロアトンネル前部にガイド部材を設けることが記載されている。
特許文献８には、後部車両床面に翼厚を有し側部が薄く形成された整流フィンを設け、その左右に垂直補助翼を設けることが記載されている。
特許文献９には、車体前部下面に設けられるエンジンのアンダーカバーに、下方に突出した整流板を形成するとともに、整流板の後方側に孔部を設けることが記載されている。
特許文献１０，１１には、前輪の前方側に、下方に突出するとともに平面視において前方側に突出した箇所を有するディフレクタを設けることが記載されている。

特開２００１−０１８８５１号公報 特開２００４−３０６９３５号公報 特開２００７− ２２１４９号公報 特開２００９− ９０６８１号公報 特開２００９−２４８７４６号公報 特開２０１１− ５７１４７号公報 特開２０１１−２３５７１７号公報 特開２０１２−２４５８２３号公報 特開２０１３−０１０４７２号公報 特許第５５１６７２４号 特許第５５２２２５４号

近年、車体下面部の特定の箇所の近傍において、周期的に圧力が変動することに起因して、車体振動が発生することがわかった。
このような空力起因の振動は、例えば、車両の床面に沿って流れる気流が、フロアより下方に突出したリアサスペンションのサスアーム（ロワリンク）において剥離して比較的低周波の圧力変動を伴う乱流となり、この乱流が車両後方側でフロアに再度近接することが原因であると考えられている。
こうした乱流が車体中央部を流れる主流に干渉し、車体後端部付近で例えば数Ｈｚ程度の低周波で圧力が変動する領域が形成された場合、これが車体に対する起振力となって車両のピッチング振動を励起してしまう。
これに対し、車体後部床面を整流用のカバーで覆い、整流を図ることも考えられるが、この場合サイズの大きな整流部材を設ける必要があり、重量やコストの増加が懸念される。
上述した問題に鑑み、本発明の課題は、簡単な構成により空力に起因する車体振動を抑制した整流装置を提供することである。

本発明は、以下のような解決手段により、上述した課題を解決する。
請求項１に係る発明は、車体下面部から少なくとも一部が突出して配置されるとともに下端部が車両前面視において傾斜して配置されるサスペンション装置の構成部材に対して車両後方側に設けられ、車幅方向にほぼ沿って延在しかつ下方側へ突き出した整流部材を有し、前記整流部材の下縁部は、前記構成部材よりも下方側へ突出するとともに、車両前面視において前記構成部材の下端部と同一の方向へ傾斜して形成され、前記サスペンション装置の構成部材は、後輪を支持するリアサスペンション装置のロワリンクであることを特徴とする整流装置である。
これによれば、走行風がサスペンション装置の構成部材を起点として剥離することによって発生する乱流を、構成部材の車幅方向における全域にわたって車体から確実に剥離させることができ、さらにその圧力変動を高周波とすることによって、乱流が主流と干渉して低周波の圧力変動を伴いつつ車体に対して付着と剥離とを繰り返し、車体を加振して車体振動を励起することを防止できる。
これにより、凹凸路走行時等におけるピッチング振動を抑制し、乗り心地を改善することができる。

また、ロワリンクを起点として発生する低周波の乱流を車体から剥離させ、車体後部で再付着して車体をピッチング方向に加振することを防止し、上述した効果を確実に得ることができる。

請求項２に係る発明は、前記整流部材の下縁部を、車両前面視において前記ロワリンクの下端部と実質的に平行となるように傾斜させたことを特徴とする請求項１に記載の整流装置である。
これによれば、ロワリンクの全長にわたって上述した効果を実質的に均等に得ることができる。

請求項３に係る発明は、前記整流部材は、前記サスペンション装置よりも車両後方側において車体に固定され、前記整流部材の下縁部は、車両が通常走行時の車高である場合において、前記構成部材の前記下端部よりも下方側に突出するよう配置されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の整流装置である。
これによれば、車両の通常走行時に上述した効果を確実に得ることができる。

請求項４に係る発明は、前記整流部材は、前記構成部材に固定されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の整流装置である。
これによれば、積載状態の変化や、旋回、不整地走行などでサスペンション装置がストロークした場合であっても、整流部材の下縁部を常に構成部材の下方に維持することができ、上述した効果を確実に得ることができる。

以上説明したように、本発明によれば、簡単な構成により空力に起因する車体振動を抑制した整流装置を提供することができる。

本発明を適用した整流装置の実施例１を有する車両の車体下部を模式的に示す図である。 図１のII部拡大図である。 図２のIII−III部矢視図である。 本発明の参考例である車両の車体下部及び走行風の挙動を模式的に示す図である。

本発明は、簡単な構成により空力に起因する車体振動を抑制した整流装置を提供する課題を、リアサスペンションのロワリンクの後方に、下縁部がロワリンクの下方側へ突出しかつロワリンクの傾斜にほぼ沿って傾斜して形成された整流部材を設けることによって解決した。

以下、本発明を適用した整流装置の実施例１について説明する。
実施例の整流装置は、例えば、乗用車等の自動車の車体下部に設けられるものである。
図１は、実施例１の整流装置を有する車両の車体下部を模式的に示す図である。
図１は、車体を鉛直方向下方側から見た平面視図である。
図２は、図１のII部拡大図である。
図３は、図２のIII−III部矢視図である。

車両１は、左右一対の前輪ＦＷ、後輪ＲＷを有する４輪の乗用車である。
車体１０は、下面部であるフロアパネル１１を有する。
フロアパネル１１は、ホイールベース間においては、フロアトンネル等の凹凸を除いて実質的に平面状に形成され、乗員等が収容される車室（キャビン）の床面部を構成する。
フロアパネル１１の後部には、スペアタイヤパン１２が形成されている。
スペアタイヤパン１２は、スペアタイヤ等を収容するために、車体後部のラゲッジルーム床面を下方に張り出させて構成されている。

車体１０の後部における床下側には、リアサブフレーム２０、リアサスペンション装置３０、駆動力伝達装置４０、排気装置５０等が設けられている。

リアサブフレーム２０は、左右の後輪ＲＷの間に設けられ、リアサスペンション装置３０及び駆動力伝達装置４０のディファレンシャル４２等が取り付けられる井桁状の構造部材である。
リアサブフレーム２０は、鋼板プレス部材を集成し溶接することによってそれぞれ中空梁状に形成されたフロントメンバ２１、リアメンバ２２、サイドメンバ２３等を有して形成されている。

フロントメンバ２１、リアメンバ２２は、車幅方向にほぼ沿って延在するとともに、車両前後方向に離間して配置されている。
サイドメンバ２３は、フロントメンバ２１、リアメンバ２２の側端部近傍の領域間を連結し、車両前後方向にほぼ沿って延在する部材である。
サイドメンバ２３は、車幅方向に離間して一対設けられている。
リアサブフレーム２０は、フロントメンバ２１、リアメンバ２２の両端部にそれぞれ設けられた防振用の円筒ゴムブッシュを介して車体１０の下部に締結されている。

リアサスペンション装置３０は、後輪ＲＷを回転可能に支持するハウジングＨを、リアサブフレーム２０に対して、所定のサスペンションスロトーク内で相対変位可能に支持するものである。
リアサスペンション装置３０は、ロワリンク３１、アッパリンク３２、トレーリングリンク３３、トーコントロールリンク３４、ダンパスプリングユニット３５、スタビライザ装置３６等を有して構成されるダブルウィッシュボーン式サスペンションである。

ロワリンク３１、アッパリンク３２、トレーリングリンク３３、トーコントロールリンク３４は、両端部がそれぞれリアサブフレーム２０及びハウジングＨに対して揺動可能に連結されたサスペンションアーム（リンク）である。

ロワリンク３１及びアッパリンク３２は、車幅方向にほぼ沿いかつ上下方向に離間して配置されている。
ロワリンク３１は、リアサブフレーム２０のサイドメンバ２３の後端部近傍における下部と、ハウジングＨの後端部近傍における下部との間にわたして設けられている。
アッパリンク３２は、リアサブフレーム２０のサイドメンバ２３の上部と、ハウジングＨの上部との間にわたして設けられている。
ロワリンク３１及びアッパリンク３２は、協働して主に後輪ＲＷのキャンバ方向の位置決めを行う機能を有する。

図３に示すように、ロワリンク３１の下端部（下縁部）は、車幅方向外側（後輪ＲＷ側）の端部が車幅方向内側（リアサブフレーム２０側）の端部に対して低くなるように、車幅方向（水平方向）に対して傾斜して配置されている。
また、ロワリンク３１の下端部は、車両の通常走行時（一例として、通常の積載状態において平坦路を一定速走行する場合）において、リアサブフレーム２０よりも前方側におけるフロアパネル１１よりも下方へ突出して配置されている。

トレーリングリンク３３は、リアサブフレーム２０のフロントメンバ２１の側端部と、ハウジングＨの前方下部との間にわたして配置されている。
トレーリングリンク３３は、車両の前後方向にほぼ沿いかつハウジングＨ側となる後端部がリアサブフレーム２０側となる前端部に対して車幅方向外側かつ下側となるように傾斜して配置されている。
トレーリングリンク３３は、主に後輪ＲＷの前後方向の位置決めを行う機能を有する。

トーコントロールリンク３４は、リアサブフレーム２０のサイドメンバ２３の前端部近傍と、ハウジングＨの前部との間にわたして設けられている。
トーコントロールリンク３４は、車幅方向にほぼ沿って配置されている。
トーコントロールリンク３４は、主に後輪ＲＷのトー方向の位置決めを行う機能を有する。

ダンパスプリングユニット３５は、伸縮速度に応じた減衰力を発生する油圧式ダンパ（ショックアブソーバ）の一部を、実質的に同軸に配置されたコイルスプリングの内径側に挿入してユニット化した部材である。
ダンパスプリングユニット３５は、図３に示すように伸縮方向が上下方向にほぼ沿って配置されている。
ダンパスプリングユニット３５の上端部及び下端部は、防振用のゴムマウントを介して、車体１０及びロワリンク３１にそれぞれ連結されている。

スタビライザ装置３６は、バネ鋼からなる線材によって形成されたスタビライザバーによって左右のロワリンク３１を連結して構成されている。
スタビライザ装置３６は、左右のロワリンク３１のストローク量が異なる際に、復元方向（左右のロワリンク３１のストローク量が均等となる方向）への反力を発生することによって、旋回時におけるロール剛性を向上させる。

駆動力伝達装置４０は、車体前部に搭載される図示しないエンジンから図示しないトランスミッションを介して出力される駆動力を、左右の後輪ＲＷに伝達するものである。
駆動力伝達装置４０は、プロペラシャフト４１、ディファレンシャル４２、ドライブシャフト４３等を有して構成されている。

プロペラシャフト４１は、トランスミッションから伝達される駆動力をディファレンシャル４２に伝達する回転軸である。
プロペラシャフト４１は、車両前後方向にほぼ沿って延在し、キャビン下部のフロアパネル１１の車幅方向中央部を凹ませて形成したフロアトンネル内に収容されている。

ディファレンシャル４２は、プロペラシャフト４１から入力される駆動力を左右のドライブシャフト４３に伝達するものである。
ディファレンシャル４２は、最終減速機構、左右後輪ＲＷの回転速度差を吸収する差動機構等を備えている。

ドライブシャフト４３は、ディファレンシャル４２から左右の後輪ＲＷのハブ部へ動力を伝達する回転軸である。
ドライブシャフト４３は、両端部にリアサスペンション装置３０のストロークを許容する等速ジョイントが設けられている。

排気装置５０は、図示しないエンジンの排気を排出するものである。
排気装置５０は、エキゾーストパイプ５１、サイレンサ５２等を有して構成されている。
エキゾーストパイプ５１は、車体前部に搭載されるエンジンからフロアトンネル内を介して車体後部まで伸び、リアサブフレーム２０の下方を通ってサイレンサ５２に接続されている。
サイレンサ５２は、エキゾーストパイプ５１の後端部近傍に設けられた消音機である。
サイレンサ５２は、スペアタイヤパン１２の側方においてフロアパネル１１の下方に吊り下げられている。

また、車体１０には、整流装置であるフラップ１００が設けられている。
フラップ１００は、リアサスペンション装置３０の車両後方側において、車体１０のフロアパネル１１から下方に衝立状に突き出した平板状の部材である。
フラップ１００は、走行風がロワリンク３１に干渉して発生する乱流を、車体１０から剥離させる機能を有する。
フラップ１００は、鉛直方向及び車幅方向に平行な平面にほぼ沿って延在している。
フラップ１００は、左右一対設けられ、リアサスペンション装置３０の左右のロワリンク３１の後方側にそれぞれ配置されている。

図２に示すように、フラップ１００は、車体下部から見た平面視において、ロワリンク３１の後縁部に対して、リアサスペンション装置３０の動作上不可避的に設けられる隙間を介して隣接し、実質的に平行に配置されている。

図３に示すように、フラップ１００の下縁部１０１は、車両前後方向から見たときに、車幅方向の全長にわたって、ロワリンク３１の下端部よりも下方に突出するように配置されている。
下縁部１０１は、ロワリンク３１の下端部の傾斜と実質的に同じ方向、角度に傾斜して形成されている。
フラップ１００の車幅方向外側の側縁部１０２は、後輪ＲＷの車幅方向内側の側面部と隣接して配置されている。
フラップ１００の車幅方向内側の側縁部１０３は、車幅方向における位置が、ロワリンク３１の車幅方向内側の端部とほぼ同じ箇所に配置されている。

以下、上述した実施例１の効果を、以下説明する本発明の参考例と比較して説明する。
なお、この参考例及び後述する実施例２においては、上述した実施例１と実質的に共通する箇所については同じ符号を付して説明を省略し、主に相違点について説明する。

参考例の車両は、実施例１の整流装置を有する車両から、整流装置すなわちフラップ１００を除去した以外は実質的に同様の構成を有するものである。
参考例の車両においては、走行に伴い車両の周囲を流れる気流（走行風）は、以下説明するような挙動を示す。

先ず、比較的流速が速い車幅方向中央部の領域においては、フロアパネル１１の下面に沿って流れる気流が、リアサブフレーム２０、ディファレンシャル４０、エキゾーストパイプ５０などを起点として乱流として剥離した気流Ｆ１が形成される。
気流Ｆ１の内部及び周囲においては、所定の周期で圧力が変動する。

一方、車幅方向中央部に対して比較的流速が遅い側部の領域（車幅方向における位置がロワリンク３１付近に相当する領域）においては、フロアパネル１１の下面に沿って流れる気流が、ロワリンク３１を起点として乱流として剥離した気流Ｆ２が形成される。
気流Ｆ２の周囲においては、所定の周期で圧力が変動する。
ここで、気流Ｆ２は、気流Ｆ１に対して比較的流速が遅く、かつ、圧力変動の周波数も低くなる。

参考例の場合には、ロワリンク３１を起点として発生した流速が遅くかつ低周波の変動を有する気流Ｆ２が、比較的気流の速い主流である気流Ｆ１に引き寄せられて干渉し、低周波で比較的大きな圧力変動を示す乱流が形成される。
こうした乱流は、スペアタイヤパン１２の下面等において車体からの剥離と車体への再付着を繰り返し、車体１０に対して例えば１乃至４Ｈｚ程度の加振力を作用させる。
その結果、車体１０にピッチング方向の振動が生じて乗り心地を悪化させることになる。

これに対し、実施例１によれば、ロワリンク３１の後方側に下縁部１０１がリアサスペンション装置３０のロワリンク３１よりも下方に突出しかつロワリンク３１と実質的に平行となるよう傾斜したフラップ１００を設けることによって、ロワリンク３１を起点として発生する乱流を車体１０から確実に剥離させることができ、乱流が車体に対して付着と剥離とを繰り返しながら車体を加振し、車体振動が発生することを防止できる。

次に、本発明を適用した整流装置の実施例２について説明する。
実施例２の整流装置は、フラップ１００を、実施例１のように車体１０側に固定する構成に代えて、リアサスペンション装置３０のロワリンク３１に固定したことを特徴とする。
フラップ１００の下縁部１０１は、ロワリンク３１の下端部との位置関係が、実施例１の整流装置における車両１の通常走行時と実質的に同様となるように配置される。
以上説明した実施例２によれば、上述した実施例１の効果と実質的に同様の効果に加えて、積載状態の変化、旋回、不整地走行などによりリアサスペンション装置３０がストロークした場合であっても、フラップ１００の下縁部１０１を、ロワリンク３１の下端部の下方に常に維持することができる。

（変形例）
本発明は、以上説明した実施例に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の技術的範囲内である。
（１）車体、サスペンション装置、整流装置の構成は、上述した実施例に限定されず、適宜変更することができる。
例えば、車体形状やサスペンションの形式は、適宜変更することができる。
また、実施例では整流部材が左右に分割して設けられているが、車幅方向に連結された一体型の整流部材を用いてもよい。
（２）実施例の整流装置は、後輪用のサスペンション装置の後方側に設けられているが、本発明の整流装置は前輪用サスペンション装置の後方側に設けてもよい。
（３）フラップは車体又はサスペンションの構成部材に固定される構成に限らず、アクチュエータによって駆動される可動式の構成としてもよい。例えば、車速や路面状態を判別し、空力起因の車体振動が顕著となる領域においてのみフラップを突出させ、それ以外の領域では退避させて空気抵抗の低減を図る構成としてもよい。

１ 車両 ＦＷ 前輪
ＲＷ 後輪 Ｈ ハウジング
１０ 車体 １１ フロアパネル
１２ スペアタイヤパン
２０ リアサブフレーム ２１ フロントメンバ
２２ リアメンバ ２３ サイドメンバ
３０ リアサスペンション装置 ３１ ロワリンク
３２ アッパリンク ３３ トレーリングリンク
３４ トーコントロールリンク ３５ ダンパスプリングユニット
３６ スタビライザ装置
４０ 駆動力伝達装置 ４１ プロペラシャフト
４２ ディファレンシャル ４３ ドライブシャフト
５０ 排気装置 ５１ エキゾーストパイプ
５２ サイレンサ
１００ フラップ １０１ 下縁部
１０２，１０３ 側縁部

Claims (4)

1. 車体下面部から少なくとも一部が突出して配置されるとともに下端部が車両前面視において傾斜して配置されるサスペンション装置の構成部材に対して車両後方側に設けられ、車幅方向にほぼ沿って延在しかつ下方側へ突き出した整流部材を有し、
   前記整流部材の下縁部は、前記構成部材よりも下方側へ突出するとともに、車両前面視において前記構成部材の下端部と同一の方向へ傾斜して形成され、
   前記サスペンション装置の構成部材は、後輪を支持するリアサスペンション装置のロワリンクであること
   を特徴とする整流装置。
2. 前記整流部材の下縁部を、車両前面視において前記ロワリンクの下端部と実質的に平行となるように傾斜させたこと
   を特徴とする請求項１に記載の整流装置。
3. 前記整流部材は、前記サスペンション装置よりも車両後方側において車体に固定され、
   前記整流部材の下縁部は、車両が通常走行時の車高である場合において、前記構成部材の前記下端部よりも下方側に突出するよう配置されること
   を特徴とする請求項１又は請求項２に記載の整流装置。
4. 前記整流部材は、前記構成部材に固定されること
   を特徴とする請求項１又は請求項２に記載の整流装置。
   

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