JP7622700B2 - Vehicle underfloor structure - Google Patents
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Description
本発明は、車両床下構造に関する。 The present invention relates to a vehicle underfloor structure.
従来、車両床下構造に関する技術として、車両前後方向に延びる略平坦な整流面を有するカバーの後端縁部に、走行風剥離用のスリットと、カバー補強用の連結部とが隣接して形成された自動車の整流構造が知られている(例えば特許文献1参照)。 Conventionally, a technology related to vehicle underfloor structures is known in which an automobile airflow straightening structure is formed in which a slit for separating the running wind and a connecting part for reinforcing the cover are formed adjacent to the rear end edge of a cover having a substantially flat airflow straightening surface extending in the fore-and-aft direction of the vehicle (see, for example, Patent Document 1).
車両運動性能の技術分野では、運転者が車両の直進性に違和感を感じたり、運転者の操舵操作の応答及び反力に一貫性が乏しいと運転者が感じたりすると、運転者は、当該車両の運動性能が優れているとは感じ取りづらい傾向がある。このように、運転者が車両応答から感じ取る車両運動性能の向上には改善の余地がある。 In the technical field of vehicle dynamics, if a driver feels something is wrong with the vehicle's straight-line running or feels that there is a lack of consistency in the response and reaction force to the driver's steering operation, the driver tends to find it difficult to perceive the vehicle's dynamics as excellent. Thus, there is room for improvement in the vehicle dynamics that the driver perceives from the vehicle response.
本発明は、運転者が車両応答から感じ取る車両運動性能を向上することができる車両床下構造を提供することを目的とする。 The present invention aims to provide a vehicle underfloor structure that can improve the vehicle dynamics that the driver perceives from the vehicle response.
本発明者らは、上記課題を解決するため、車両の走行中に車体に生じる振動について鋭意追究を重ねた結果、車両が走行することで当該車両の周りを流れる空気による車両運動性能への影響について新たな事実を見出した。車両が走行すると当該車両の周りを流れる空気によって車両表面及び車両後方で圧力変動が発生する。その反力として車体に生じる外力が作用して、車体が極低周波数(1Hz以下)で定期的に6自由度で振動する。この車体の振動は、運転者が直接体感しにくいが、運転者の操作に対する車両応答への悪影響として現れる。このような1Hz以下の極低周波の振動に起因する車両応答への影響は、従来着目されていなかった。 In order to solve the above problem, the inventors have conducted extensive research into vibrations that occur in the body of a vehicle while it is moving, and as a result have discovered new facts about the impact on vehicle dynamics performance caused by the air flowing around the vehicle as the vehicle moves. When a vehicle moves, pressure fluctuations occur on the surface of the vehicle and at the rear of the vehicle due to the air flowing around the vehicle. An external force is generated on the vehicle body as a reaction force, causing the vehicle body to periodically vibrate with six degrees of freedom at extremely low frequencies (1 Hz or less). This vibration of the vehicle body is difficult for the driver to directly feel, but it appears as an adverse effect on the vehicle response to the driver's operation. Previously, no attention had been paid to the impact on vehicle response caused by such extremely low-frequency vibrations of 1 Hz or less.
すなわち、本発明の一態様に係る車両床下構造は、車両の床下における前輪の中心線よりも前方に設けられ、車両の車幅方向に沿って配置された複数の突起及び複数の穴の少なくとも一方を含む高周波渦発生部と、床下における車両の重心位置よりも後方に設けられ、車幅方向に沿って配置された複数のフィンを含む渦整流部と、を備え、高周波渦発生部は、車幅方向の中央部において、車幅方向の中央部以外の部分よりも密に配置されている。 In other words, the vehicle underfloor structure according to one aspect of the present invention comprises a high-frequency vortex generating section that is provided under the floor of the vehicle forward of the center line of the front wheels and includes at least one of a plurality of protrusions and a plurality of holes arranged along the vehicle width direction, and a vortex straightening section that is provided under the floor rearward of the vehicle's center of gravity position and includes a plurality of fins arranged along the vehicle width direction, and the high-frequency vortex generating sections are arranged more densely in the center of the vehicle width direction than in other parts of the vehicle width direction.
本発明の一態様に係る車両床下構造では、高周波渦発生部によって車幅方向の所定範囲で渦をあえて生じさせることで、車両床下の前輪付近を車両後方に流れる気流の圧力変動の周波数帯が高周波側に変えられる。高周波渦発生部によって生じた渦は、微小時間においては、車両床下の前輪付近で乱流を強めると共に、車両後方に向かうにつれて車両床下の車幅方向端部側に乱流を広がりやすくする。これにより、例えば高周波渦発生部を設けない場合には車両表面及び車両後方で圧力変動が周期的(例えば4秒周期、0.25Hz等)に大きい変動量でばらつくのに対して、本発明の一態様に係る車両床下構造では、高周波渦発生部で生じさせた気流の乱れを利用することで、車両後方での圧力変動の周期性を緩和させ、変動量のばらつきを抑えることができる。また、車両床下の重心位置よりも後方では、渦整流部によって気流が整流されるため、気流の流速の低下が抑制される。これにより、車幅方向両端部では上述の気流の乱れを利用して周期的な圧力変動を抑制する一方で、車両床下の車幅方向中央部の気流によって重心周りのモーメントとなる方向の外力が発生することを効果的に抑制できる。これらの結果、時間平均すると、車両表面及び車両後方で生じる圧力変動が極低周波振動となることが抑制され、その反力としての外力が極低周波数(1Hz以下)で定期的に車体に作用することが抑制される。したがって、本発明の一態様に係る車両床下構造によれば、運転者が車両応答から感じ取る車両運動性能を向上することが可能となる。 In the vehicle underfloor structure according to one aspect of the present invention, the frequency band of the pressure fluctuation of the airflow flowing rearward of the vehicle near the front wheels under the vehicle floor is changed to the high frequency side by intentionally generating vortices in a predetermined range in the vehicle width direction by the high frequency vortex generating unit. The vortex generated by the high frequency vortex generating unit strengthens the turbulence near the front wheels under the vehicle floor in a short time, and makes the turbulence spread toward the end of the vehicle width direction under the vehicle floor as it moves toward the rear of the vehicle. As a result, for example, when the high frequency vortex generating unit is not provided, the pressure fluctuations on the vehicle surface and rear of the vehicle vary periodically (for example, 4 second period, 0.25 Hz, etc.) with a large amount of fluctuation. In contrast, in the vehicle underfloor structure according to one aspect of the present invention, the turbulence of the airflow generated by the high frequency vortex generating unit is used to alleviate the periodicity of the pressure fluctuations at the rear of the vehicle, and the variation in the amount of fluctuation can be suppressed. In addition, the airflow is rectified by the vortex rectifying unit behind the center of gravity under the vehicle floor, so the decrease in the flow speed of the airflow is suppressed. This makes it possible to effectively suppress the generation of external forces that act as moments around the center of gravity due to the airflow in the center of the vehicle's width direction under the vehicle floor, while utilizing the turbulence of the airflow described above to suppress periodic pressure fluctuations at both ends in the vehicle width direction. As a result, when averaged over time, the pressure fluctuations that occur on the vehicle surface and at the rear of the vehicle are suppressed from becoming extremely low-frequency vibrations, and the external force acting as a reaction force at extremely low frequencies (1 Hz or less) is suppressed from acting periodically on the vehicle body. Therefore, the vehicle underfloor structure according to one aspect of the present invention makes it possible to improve the vehicle dynamics performance that the driver feels from the vehicle response.
上記作用効果を好適に奏する構成として、具体的には、高周波渦発生部及び渦整流部は、車幅方向の車両中央線を挟んで両側に配置され、片側につき8個以上の突起、穴、又はフィンを含み、突起、穴、又はフィンの車幅方向に沿う寸法は、8mm以下であってもよい。 Specifically, as a configuration that optimally achieves the above-mentioned effects, the high-frequency vortex generating section and the vortex straightening section are arranged on both sides of the vehicle center line in the vehicle width direction, and each side includes eight or more protrusions, holes, or fins, and the dimension of the protrusions, holes, or fins along the vehicle width direction may be 8 mm or less.
上記作用効果を好適に奏する構成として、具体的には、フィンの並設間隔は、10mm以下であってもよい。 Specifically, the fins may be arranged at intervals of 10 mm or less to best achieve the above-mentioned effects.
本発明の一態様に係る車両床下構造によれば、運転者が車両応答から感じ取る車両運動性能を向上することが可能となる。 The vehicle underfloor structure according to one aspect of the present invention makes it possible to improve the vehicle dynamics that the driver perceives from the vehicle response.
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。以下の説明において、前後方向、及び上下方向は、それぞれ、車両前後方向、及び車両上下方向を意味する。なお、車幅方向とは、車両前後方向及び車両上下方向と直交する方向である。 Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. In the following description, the front-rear direction and the up-down direction refer to the front-rear direction of the vehicle and the up-down direction of the vehicle, respectively. Note that the vehicle width direction is a direction perpendicular to the front-rear direction of the vehicle and the up-down direction of the vehicle.
図1は、一実施形態の車両床下構造を備える車両の概略底面図である。図1は、車両1の床下Fを下方から見たときの概略底面図である。図1に示されるように、本実施形態の車両床下構造10を備える車両1は、例えば乗用車などの箱形車両である。
Figure 1 is a schematic bottom view of a vehicle equipped with a vehicle underfloor structure of one embodiment. Figure 1 is a schematic bottom view of the underfloor F of the
図1に示されるように、車両1は、車体2と、前輪3と、後輪4と、フロントバンパー5と、リヤバンパー6と、を備えている。車体2は、前後方向に延びるフロアパネル7を有している。フロアパネル7の車両中央部には、排気管及びプロペラシャフトを前後方向に通すフロアトンネルが形成されており、カバー部材C1で覆われている。カバー部材C1は、車両1の床下Fの中央部を覆っており、前後方向を長手方向として延在する平坦部C1aを含む空力カバーである。車体2は、フロアパネル7の前部でフロントサスペンション8を支持しており、フロアパネル7の後部でリヤサスペンション9を支持している。
As shown in FIG. 1, the
フロントサスペンション8は、前輪3を支持するロワアーム8aと、ロワアーム8aを支持するクロスメンバ8bとを含む。クロスメンバ8bは、カバー部材C2で覆われている。カバー部材C2は、車両1の床下Fのうち前輪3同士の間の車幅方向の中央部を覆っており、略水平方向に延在する平坦部を含む空力カバーである。
The
リヤサスペンション9は、後輪4を支持するロワアーム9aと、ロワアーム9aを支持するクロスメンバ9bとを含む。ロワアーム9aの前方には、例えばカバー部材C1とロワアーム9aとの間を埋めるように左右一対のカバー部材C3が配置されている。クロスメンバ9bの前方は、例えば燃料タンクがカバー部材C4で覆われて配置されている。カバー部材C4は、車両1の床下Fのうちカバー部材C1の後端と後輪4同士の間の車幅方向の中央部との間を覆う空力カバーである。
The
フロントバンパー5は、車体2の前端に設けられている。フロントバンパー5は、車両1の床下Fに回り込むように形成された底部5aを有している。底部5aは、例えば下方から見て左右の前輪3を結ぶように略円弧状に延在する平坦部を含む。フロントバンパー5には、底部5aの前端縁に沿ってリップスポイラが設けられていてもよい。
The
フロントバンパー5の底部5aの後端とカバー部材C2との間は、カバー部材C5で覆われている。カバー部材C5は、フロントバンパー5の底部5aから連なって左右の前輪3の間まで延びる平坦面を有する空力カバーである。カバー部材C5は、車両1の床下Fにおける前輪3の中心線3Xよりも前方に設けられている。
The area between the rear end of the bottom 5a of the
リヤバンパー6は、車体2の後端に設けられている。リヤバンパー6は、車両1の床下Fに回り込むように形成された底部6aを有している。底部6aは、例えば下方から見て左右の後輪4を結ぶように略円弧状に延在している。底部6aは、一例として、車幅方向の中央部において水平面に沿って延びる平坦部6b(図7参照)を含んでおり、それ以外の部分において前方から後方に向かうにつれて上方に向かうように傾斜している。なお、リヤバンパー6の底部6aの前端とクロスメンバ9bの後端との間は、カバー部材で覆われていてもよい。
The
このような車両1が備える本実施形態の車両床下構造10は、車両1が走行することで車両1の周りを流れる空気によって生じる車両表面及び車両後方での圧力変動を、車両1の車両運動性能に悪影響を与えにくくなるように改善するための構造である。本発明において、車両1の車両運動性能に悪影響を与えるような圧力変動とは、1Hz以下の極低周波(例えば0.2Hz、0.3Hz等)で車両1を6自由度で振動させるような圧力変動を意味する。なお、特に操舵で影響が顕著であるため、以下の説明では、6自由度のうちヨーレイトで代表して説明する。
The vehicle
車両床下構造10は、車両1の床下Fにおける前輪3の中心線3Xよりも前方(例えば図1の破線A1の領域)に設けられた高周波渦発生部20を備えている。高周波渦発生部20は、車両1の前方から床下Fに入り込んだ気流を意図的に乱れさせ、気流の有する振動エネルギーをより高周波側のエネルギーに変換する機能を有する。具体的には、高周波渦発生部20は、図2~図4に示される高周波渦発生部20A,20Bのように構成することができる。
The vehicle
図2は、高周波渦発生部の一例を示す車両前部の概略底面図である。図2には、車両1の床下Fを下方から見たときの、フロントバンパー5の底部5aの後端とカバー部材C2との間のカバー部材C5が示されている。図2に示されるように、高周波渦発生部20Aは、一例として、カバー部材C5に車両1の車幅方向に沿って(例えば図1の破線A2の領域)配置された複数の穴21である。複数の穴21は、車幅方向の車両中央線Yを挟んで両側に配置されている。複数の穴21は、車両中央線Yを挟んで、片側につき8個以上(図2の例では11個)設けられている。
Figure 2 is a schematic bottom view of the front of a vehicle showing an example of a high-frequency vortex generating section. Figure 2 shows the cover member C5 between the rear end of the bottom 5a of the
高周波渦発生部20Aは、車幅方向の中央部Mにおいて車幅方向の中央部M以外の部分よりも密に配置されている。複数の穴21は、車幅方向の中央部Mにおいて、車両中央線Yから車幅方向に第1距離d1だけ離れて配置された一対の穴21aと、車両中央線Yから車幅方向に第1距離d1よりも大きい第2距離d2だけ離れて配置された複数の穴21bと、を有する。第1距離d1は、例えば、10mm以上20mm以下である。第2距離d2は、例えば、20mm以上50mm以下である。穴21aは、最前方の穴21bよりも第3距離d3だけ後方に配置されていてもよい。第3距離d3は、例えば、5mm以上35mm以下である。複数の穴21bは、前後方向に互いに第4距離d4で離間していてもよい。第4距離d4は、例えば、15mm以上25mm以下である。複数の穴21は、車幅方向の中央部M以外において、車幅方向に沿って配置された複数の穴21c及び複数の穴21dを有する。複数の穴21c及び複数の穴21dは、車幅方向に沿って互いに第5距離d5で離間していてもよい。第5距離d5は、少なくとも第3距離d3よりも大きく、より好ましくは第4距離d4よりも大きく、例えば、40mm以上80mm以下である。したがって、車幅方向の中央部Mに配置された穴21a及び穴21bは、車幅方向の中央部M以外の部分に配置された穴21c及び穴21dよりも密に配置されている。なお、複数の穴21c及び複数の穴21dは、前後方向の位置が互いにオフセットしていてもよい。
The high-frequency
複数の穴21の直径は、例えば、3mm以上8mm以下である。つまり、複数の穴21の車幅方向に沿う寸法は、8mm以下である。図2の例では、穴21a及び穴21bの直径は、3mm以上6mm以下である。穴21c及び穴21dの直径は、4mm以上8mm以下である。穴21a及び穴21bの直径は、穴21c及び穴21dの直径よりも小さくてもよい。
The diameter of the
図3は、高周波渦発生部の他の例を示す車両前部の概略底面図である。図3には、図2と同じカバー部材C5に設けられた高周波渦発生部20Bが示されている。図3に示されるように、高周波渦発生部20Bは、一例として、カバー部材C5に車両1の車幅方向に沿って配置された複数の突起22である。突起22は、カバー部材C5に沿って直線状に延在し、所定高さでカバー部材C5から突出している。突起22は、カバー部材C5に一体的に成形されていてもよいし、カバー部材C5の平坦面に取り付けられる別体の樹脂部材であってもよい。高周波渦発生部20Bをなす複数の突起22は、例えばそれぞれ同様の形状とされている。
Figure 3 is a schematic bottom view of the front of the vehicle showing another example of a high-frequency vortex generating section. Figure 3 shows a high-frequency
複数の突起22は、車幅方向の車両中央線Yを挟んで両側に配置されている。複数の突起22は、車両中央線Yを挟んで、片側につき2組4本設けられている。複数の突起22は、車両中央線Yに近接して配置された一対の突起22Aと、車両中央線Yから車幅方向に突起22Aよりも離れて配置された一対の突起22Bと、を有する。突起22Aの中心と車両中央線Yとの距離は、突起22Aの中心と突起22Bの中心との距離よりも小さい。したがって、高周波渦発生部20Bは、車幅方向の中央部Mにおいて車幅方向の中央部M以外の部分よりも密に配置されている。
The
図4(a)は、図3の高周波渦発生部の平面図である。図4(b)は、図3の高周波渦発生部のIVb-IVb線に沿う断面図である。図4(a)に示されるように、一組の突起22は、前方に向かって開くように一端22rよりも他端22fの方が離間したV字(ハの字)状に配置されている。突起22の一端22r同士は、第6距離d6だけ離れて配置されている。第6距離d6は、例えば、5mm以上20mm以下である。突起22の他端22f同士は、第6距離d6よりも大きい第7距離d7だけ離れて配置されている。第7距離d7は、例えば、50mm以上75mm以下である。突起22の一端22rから他端22fまでの長さL1は、例えば、30mm以上50mm以下である。高周波渦発生部20Bをなす複数の突起22のそれぞれは、同様の形状とされている。突起22の断面形状は、図4(b)に示されるように、略矩形とされている。突起22の幅L2は、例えば、2mm以上6mm以下である。つまり、複数の突起22の車幅方向に沿う寸法は、8mm以下である。突起22の高さH1は、例えば、2mm以上5mm以下である。突起22の角部には、R処理が施されていてもよい。なお、一組の突起22は、後方に向かって開くようなV字(ハの字)状であってもよい。
Figure 4(a) is a plan view of the high-frequency vortex generating section of Figure 3. Figure 4(b) is a cross-sectional view of the high-frequency vortex generating section of Figure 3 taken along line IVb-IVb. As shown in Figure 4(a), the pair of
なお、高周波渦発生部20は、その他、フロントバンパー5の底部5aの前端縁に沿って(例えばリップスポイラに沿って)複数の突起が設けられていてもよい(図示省略)。この場合の突起としては、例えば、図4(b)と同様の断面を有し、前後方向の延在長が5mm以上20mm以下であってもよい。この場合の突起は、車幅方向の車両中央線Yを挟んで両側に配置されている。この場合の突起は、車両中央線Yを挟んで、片側につき8個以上(例えば19個)設けられていてもよい。
In addition, the high-frequency
車両床下構造10は、床下Fにおける車両1の重心位置Gよりも後方に設けられた渦整流部30を備えている。渦整流部30は、高周波渦発生部20で乱れさせた気流を車両1の重心位置Gよりも後方で整流することで、渦整流部30を設けない場合と比べて車両後方への気流の流速を落とさないようにし、CD値への影響を抑えつつ境界層高さを大きくする機能を有する。具体的には、渦整流部30は、図5~図7に示されるように構成することができる。
The vehicle
図5(a)は、渦整流部の一例の平面図である。図5には、車両1の重心位置Gよりも後方において車両1の中央寄りの床下F(例えば図1の破線A3の領域)に配置される渦整流部の一例として、突出フィン30Aが示されている。図5(a)に示されるように、突出フィン30Aは、車両1の車幅方向に沿って並設された複数のフィン31を有する。複数のフィン31のそれぞれは、前後方向を気流の流れ方向とする同様の形状とされている。突出フィン30Aは、例えば、ロワアーム9aの前方に設置された一対のカバー部材C3(例えば図1の破線A5の領域)に配置されている。このように配置された状態で、複数のフィン31は、車両中央線Yを挟んで、片側につき8個以上(例えば16個)設けられ、車幅方向の車両中央線Yを挟んで両側に配置されている。突出フィン30Aは、カバー部材C3に一体的に成形されていてもよいし、カバー部材C3の平坦面に取り付けられる別体の樹脂部材であってもよい。
5A is a plan view of an example of a vortex straightening section. In FIG. 5, a protruding
図5(b)は、渦整流部の一例の側面図である。図5(c)は、図5(a)の渦整流部のVc-Vc線に沿う断面図である。図5(b)に示されるように、フィン31の前後方向の長さL3は、例えば、15mm以上50mm以下である。フィン31の高さH2は、例えば、5mm以上20mm以下である。フィン31の角部には、R処理が施されていてもよい。図5(c)に示されるように、フィン31の断面形状は、平板状とされている。フィン31の断面形状は、成形に伴う先細り形状であってもよい。フィン31の幅(厚さ)L4は、例えば、1mm以上5mm以下である。つまり、フィン31の車幅方向に沿う寸法は、8mm以下である。フィン31の並設間隔L5は、例えば、5mm以上15mm以下である。
Figure 5(b) is a side view of an example of the vortex straightening portion. Figure 5(c) is a cross-sectional view along the line Vc-Vc of the vortex straightening portion of Figure 5(a). As shown in Figure 5(b), the length L3 of the
図6(a)は、渦整流部の他の例の底面斜視図である。図6には、車両1の重心位置Gよりも後方において車両1の中央寄りの床下F(例えば図1の破線A4の領域)に配置される渦整流部の他の例として、窪みフィン30Bが示されている。窪みフィン30Bは、例えば、カバー部材C1の平坦部C1a(例えば図1の破線A4の領域)に配置されている。窪みフィン30Bは、カバー部材C1に一体的に成形されていてもよい。
Figure 6(a) is a bottom perspective view of another example of a vortex straightening section. Figure 6 shows a recessed
図6(a)に示されるように、窪みフィン30Bは、例えば、カバー部材C1の平坦部C1aに設けられた凹部32と、凹部32の内部に設けられた複数のフィン33と、を有する。凹部32は、カバー部材C1を床下F側から見てカバー部材C1の平坦部C1aの窪みフィン30B以外の部分よりも上方に窪んでいる。凹部32は、例えば、車幅方向から見て逆Vの字(への字)をなすように設けられた平板部32a,32bによって形成されてもよい。平板部32aの前後方向に沿う長さは、例えば、50mm以上125mm以下である。平板部32bの前後方向に沿う長さは、例えば、125mm以上200mm以下である。凹部32の深さは、例えば、5mm以上15mm以下である。
6(a), the recessed
複数のフィン33は、前後方向に延在するフィンであり、凹部32の内部において車両1の車幅方向に沿って並設されている。複数のフィン33のそれぞれは、前後方向を気流の流れ方向とする同様の形状とされている。複数のフィン33は、図1の破線A4の領域に配置された状態において、車両中央線Yを挟んで、片側につき8個以上(例えば16個)設けられ、車幅方向の車両中央線Yを挟んで両側に配置されている。窪みフィン30Bは、例えば、カバー部材C1に一体的に成形することができる。
The
図6(b)は、図6(a)の渦整流部の仮想面VIbに沿う断面図である。図5(a)及び(b)に示されるように、複数のフィン33は、車幅方向から見て、凹部32の内部空間の形状と同様の三角形を呈している。複数のフィン33は、カバー部材C1の平坦部C1aと面一となる下端部33aと、平板部32a,32bに対して垂直に交差する上端部33bと、を有している。フィン33の下端部33aの前後方向の長さは、例えば、175mm以上300mm以下である。フィン33の高さH3は、例えば、凹部32の深さと等しく、5mm以上15mm以下である。フィン33の断面形状は、例えば、カバー部材C1との一体成形に伴いΩ状とされている。フィン33の断面形状は、成形に伴う先細り形状であってもよい。フィン33の幅L6は、例えば、3mm以上8mm以下である。つまり、フィン33の車幅方向に沿う寸法は、8mm以下である。フィン33の並設間隔L7は、例えば、5mm以上15mm以下である。
Figure 6 (b) is a cross-sectional view along the imaginary plane VIb of the vortex straightening portion of Figure 6 (a). As shown in Figures 5 (a) and (b), the
このような窪みフィン30Bによれば、車両1の最低地上高を狭めるような突出フィンを設けることが難しい場合に、最低地上高を狭めることを抑制しつつ、渦整流部30を設けることが可能となる。
With such recessed
図7は、渦整流部の他の例の後方視の概略図である。図7には、渦整流部の他の例として、リヤフィン30Cが示されている。リヤフィン30Cは、例えばリヤバンパー6の底部6a(例えば図1の破線A6の領域)に配置されており、複数のフィン34を有する。リヤフィン30Cは、車両1の重心位置Gよりも後方において車両1の後端寄りの床下Fに配置されている。
Figure 7 is a schematic diagram of another example of a vortex straightening section as seen from the rear. Figure 7 shows a
図7に示されるように、複数のフィン34は、リヤバンパー6の底部6aにおける平坦部6bに車両1の車幅方向に沿って並設されている。フィン34は、平坦部6bに沿って直線状に延在し、所定高さで平坦部6bから突出している。フィン34は、例えば、リヤバンパー6に一体的に成形されていてもよいし、平坦部6bに取り付けられる別体の樹脂部材であってもよい。複数のフィン34は、例えばそれぞれ同様の形状とされている。
As shown in FIG. 7, the
フィン34の断面形状は、例えば図4(b)と同様に、略矩形とされている。フィン34の幅L8は、例えば、2mm以上5mm以下である。つまり、複数のフィン34の車幅方向に沿う寸法は、8mm以下である。隣接するフィン34は、車幅方向に第8距離d8で互いに離間していてもよい。第8距離d8は、例えば、5mm以上10mm以下である。フィン34の高さH4は、例えば、1.5mm以上5mm以下である。フィン34の角部には、R処理が施されていてもよい。
The cross-sectional shape of the
なお、複数の穴21、複数の突起22、複数のフィン31、複数のフィン33、及び、複数のフィン34についての各寸法は、特に限定されるものではない。また、車両1の諸元によっても適宜変更されるものである。
The dimensions of the
次に、本実施形態に係る車両床下構造10の作用及び効果について図8~図13を参照しつつ説明する。
Next, the operation and effects of the vehicle
まず、図8及び図9を参照して、車両1の床下F及び側面の気流の流れ方の変化について説明する。図8(a)は、比較例に係る車両床下構造を備える車両100の床下の気流の流れを示す底面図である。図8(b)は、実施形態に係る車両床下構造を備える車両の床下の気流の流れを示す底面図である。図9(a)は、比較例に係る車両床下構造を備える車両100の側面の気流の流れを示す側面図である。図9(b)は、実施形態に係る車両床下構造を備える車両の側面の気流の流れを示す側面図である。図8(a)、図8(b)、図9(a)及び図9(b)においては、微小時間での乱流又は層流ではなく、時間平均した流速に応じた長さを有する流線ベクトルが示されている。
First, referring to FIG. 8 and FIG. 9, the change in the way the air flows under the floor F and on the sides of the
図8(a)及び図9(a)には、高周波渦発生部20及び渦整流部30が設けられていない比較例に係る車両床下構造を採用したときの流線ベクトルが示されている。なお、シミュレーションにおける車速は、30km/hに設定した。図8(a)に示されるように、車両1の床下Fにおける前輪3の中心線3Xよりも前方では、前輪3をよけるように空気が流れるため、車幅方向の中央部よりも前輪3の周囲の流れが乱される。前輪3をよけた空気の一部は、図9(a)に示されるように、前輪3のホイールハウスから前輪3の上方に抜けて車両1の側面に流出する。前輪3をよけた空気の残りは、図8(a)に示されるように、車両1の床下Fを前輪3の後方に回り込むように車幅方向の中央部から両端側に湾曲するように流れ、前輪3と後輪4との間(ドア下方のサイドシル部)を通って車両1の側面に流出する。すなわち、車両1の床下Fを流れる気流の一部は、車両1の側面(サイド)へと巻き上げられる。
8(a) and 9(a) show the streamline vectors when a vehicle underfloor structure according to a comparative example in which the high-frequency
図10(a)は、比較例に係る車両床下構造を備える車両100の後方の渦粘性係数分布を示す平面図である。図10(b)は、図10(a)の圧力分布において車両後端から所定距離での渦粘性係数分布を示すXb-Xb線に沿う縦断面図である。なお、図10(a)、図10(b)、図11(a)及び図11(b)において、右下がりの疎なハッチングの領域V1は、車両1の周囲から延びる輪郭で囲まれる白抜きの領域よりも渦粘性係数が大きい部分であり、右上がりの密なハッチングの領域V2は、右下がりの疎なハッチングの領域V1よりも渦粘性係数が大きい部分である。図の左方を車両1の前方、図の上方を車両1の右方、図の下方を車両1の左方、図の右方を車両1の後方としている。
Figure 10(a) is a plan view showing the eddy viscosity coefficient distribution at the rear of a
図10(a)に示されるように、比較例に係る車両床下構造を採用したときの車両1の後方の渦粘性係数分布は、車両1の後方の左右において大きくばらついている。車両1の後方の左右とは、車両1の真後ろを挟んで車幅方向の左側と右側とを意味する。図10(a)の例では、車両1の後方の右側に、右上がりの密なハッチングの領域V2が発達しており、例えば4秒周期(0.25Hz等)で、左右交互に繰り返し発生する。この領域V2の渦粘性係数は、図10(b)に示されるように、車両1の後方の左側と比べて大きい。このように、比較例に係る車両床下構造を採用したときの車両1の後方では、渦粘性係数が左右で大きく偏るような渦が、定期的(例えば4秒周期、0.25Hz等)に左右交互に発生する。すなわち、車両1が走行すると当該車両1の周りを流れる空気によって車両1の表面及び車両1の後方で圧力変動が発生する。その反力として車体2に生じる外力が作用して、車体2が極低周波数(1Hz以下)で定期的に6自由度で振動させられる。この車体2の振動は、運転者が直接体感しにくいが、運転者の操作に対する車両1の応答(例えばヨーレイトYR)への悪影響として現れる。このような1Hz以下の極低周波の振動に起因する車両1の応答への影響は、従来着目されていなかったものである。
As shown in FIG. 10(a), the eddy viscosity coefficient distribution in the rear of the
これに対し、本実施形態に係る車両床下構造10では、高周波渦発生部20によって車幅方向の所定範囲で渦をあえて生じさせることで、車両1の床下Fの前輪3付近を車両後方に流れる気流の圧力変動の周波数帯が高周波側に変えられる。高周波渦発生部20によって生じた渦は、微小時間においては、車両1の床下Fの前輪3付近で乱流を強めると共に、車両後方に向かうにつれて車両1の床下Fの車幅方向端部(サイドシル部)側に乱流を広がりやすくする。これにより、例えば高周波渦発生部20を設けない場合には、上記比較例の説明のように、車両1の表面及び車両1の後方で圧力変動が周期的(例えば4秒周期、0.25Hz等)に大きい変動量でばらつくのに対して、本実施形態に係る車両床下構造10では、高周波渦発生部20で生じさせた気流の乱れを利用することで、車両1の後方での圧力変動の周期性を緩和させ、変動量のばらつきを抑えることができる。また、車両1の床下Fの重心位置Gよりも後方では、渦整流部30によって気流が整流されるため、気流の流速の低下が抑制される。これにより、車幅方向両端部では上述の気流の乱れを利用して周期的な圧力変動を抑制する一方で、車両1の床下Fの車幅方向中央部の気流によって重心周りのモーメントとなる方向の外力が発生することを効果的に抑制できる。これらの結果、時間平均すると、車両1の表面及び車両1の後方で生じる圧力変動が極低周波振動となることが抑制され、その反力としての外力が極低周波数(1Hz以下)で定期的に車体2に作用することが抑制される。したがって、本実施形態に係る車両床下構造10によれば、運転者が車両1の応答から感じ取る車両運動性能を向上することが可能となる。
In contrast, in the vehicle
具体的には、図8(b)及び図9(b)には、本実施形態に係る車両床下構造10を採用したときの流線ベクトルが示されている。図8(b)に示されるように、車両1の床下Fにおける前輪3の中心線3Xよりも前方では、高周波渦発生部20によって、車両1の前方から床下Fに入り込んだ気流が意図的に乱れさせられ、気流の有する振動エネルギーが、より高周波側のエネルギーに変換される。高周波渦発生部20が、車幅方向の中央部Mにおいて車幅方向の中央部M以外の部分よりも密に配置されていることから、車両1の床下Fにおける前輪3の中心線3Xよりも前方の車幅方向の中央部において十分な高周波側のエネルギーに変換することができる。車幅方向の端部側にも高周波渦発生部20を設けることで、前輪3の前方からの気流が予め乱されることとなる。これにより、前輪3の前方からの気流は、前輪3のホイールハウスに流れ込むよりも車幅方向の中央部の気流に引き込まれやすくなる。図8(b)に示されるように、前輪3に向かう気流が床下Fの車幅方向の中央部に向かように引き込まれ、前輪3で挟まれる床下Fに気流が集められるように縮流させられる。図8(a)の例では車幅方向の中央部よりも前輪3の周囲の流れが乱されていたのに対して、図8(b)の例では前輪3の周囲での時間平均流速よりも、車幅方向の中央部での時間平均流速が大きくなっている。これにより、図9(b)に示されるように、前輪3のホイールハウスから前輪3の上方に抜けて車両1の側面に流出する気流が図9(a)と比べて低減される。
8(b) and 9(b) show streamline vectors when the vehicle
また、前輪3で挟まれる床下Fに集められた気流の有する振動エネルギーは、高周波側のエネルギーとなっているため、車両1の側面(サイドのクオータピラー付近)への巻き込み(巻き上げ)を低減できる。つまり、図8(a)の比較例では、前輪3と後輪4との間(ドア下方のサイドシル部)を通って車両1の側面に流出する気流が一定周期で安定して発生することが繰り返されていたが、図8(b)の例では、高周波渦発生部20で強められた乱流により、車両1の床下Fを前輪3の後方に回り込むように車幅方向の中央部から両端側に湾曲するような流れの発生そのものが、不定期(非周期的)となる。そのため、車両1の側面に流出する気流の発生も不定期となっている。一方、車幅方向の中央部を流れる気流は、微小時間としては、上流側(前方)で高周波側の渦を増加させているため、乱流の程度は車幅方向の端部側に向かって広がりやすくなっているともいえるが、時間平均した流速としては、前輪3で挟まれる領域をそのまま後方の車幅方向の中央部に流れたような、気流が縮流させられたような流線ベクトルとなる(図8(b)の対向する太い黒矢印参照)。高周波渦発生部20で乱れさせた気流は、渦整流部30によって、床下Fにおける車両1の重心位置Gよりも後方で整流される。これにより、渦整流部30を設けない場合と比べて車両後方への気流の流速を落とさないようにでき、車両1のCD値への影響を抑えつつ床下Fの境界層高さの低減を抑制できる。また、車両1の重心位置Gよりも後方の車幅方向の中央部において、重心位置G周りのモーメントとなるような外力が高周波渦発生部20で乱れさせた気流に起因して発生することを抑制できる。
In addition, the vibration energy of the airflow collected in the underfloor F between the
このように、車両1の側面(サイドのクオータピラー付近)への巻き込み(巻き上げ)を低減できることで、車両1の後方の渦粘性係数分布が改善される。図11(a)は、実施形態に係る車両床下構造を備える車両の後方の渦粘性係数分布を示す平面図である。図11(b)は、(a)の圧力分布において車両後端から所定距離での渦粘性係数分布を示すXIb-XIb線に沿う縦断面図である。
In this way, by reducing entrainment (rolling up) on the side of the vehicle 1 (near the quarter pillar on the side), the eddy viscosity coefficient distribution at the rear of the
図11(a)に示されるように、本実施形態に係る車両床下構造10を採用したときの車両1の後方の渦粘性係数分布は、車両1の後方の右側及び左側の両方において、右上がりの密なハッチングの領域V2がほとんど発達しておらず、右下がりの疎なハッチングの領域V1が散在している。図11(a)の例では、右下がりの疎なハッチングの領域V1は、図10(a)の右上がりの密なハッチングの領域V2とは異なり、不定期(非周期的)に発生する。図11(b)に示されるように、車両1の後方の左右での渦粘性係数のばらつきは、図11(b)に示される比較例に係る車両床下構造を採用した場合と比べて小さくなっている。本実施形態に係る車両床下構造10によれば、渦粘性係数分布の変動が不定期(非周期的)に発生するようになるため、車両1の後方の左右での渦粘性係数のばらつきが定期的(例えば4秒、0.25Hz等)に大きく生じることを抑制することができる。その結果、車両1が走行して生じる車両1の表面及び車両1の後方での圧力変動の反力として、車体2に周期的な外力が作用することが抑制される。
11(a), the eddy viscosity coefficient distribution in the rear of the
例えば、図12に示されるように、車両の直進時(例えば30km/h)のヨーレイトの経時変化を比較すると、比較例に係る車両床下構造を採用した場合(一点鎖線)には、約4秒周期(約0.25Hz)で0点を跨いで振動するのに対し、本実施形態に係る車両床下構造10を採用した場合(実線)には、このような振動がほとんど見られなくなる。図13に示されるように、当該車両の直進時のヨーレイトの変化レベルを比較すると、極低周波数(1Hz以下)におけるヨーレイトの変動レベルも、本実施形態に係る車両床下構造10を採用した場合(実線)の方が比較例に係る車両床下構造を採用した場合(一点鎖線)よりも低減される結果となり、車体2が極低周波数で定期的に6自由度で振動させられることが抑制されていることがわかる。なお、図12及び図13のような極低周波数(1Hz以下)におけるヨーレイトの改善は、車両の高速時(例えば250km/h)であっても同様にして得られる。ちなみに、本実施形態に係る車両床下構造10は、30km/h程度の低速でも上記作用効果を奏する点で有効ということができる。
For example, as shown in FIG. 12, when comparing the change in yaw rate over time when the vehicle is traveling straight (e.g., 30 km/h), when the vehicle underfloor structure according to the comparative example is adopted (dotted line), the vibration crosses the zero point at a period of about 4 seconds (about 0.25 Hz), whereas when the vehicle
このように車体2の振動が抑制されることで、運転者の操作に対する車両1の応答(例えばヨーレイトYR)への悪影響が抑制される。例えば、車体2の振動によって、運転者が直進性の悪さを感じたり、操作するたびに応答や反力が異なったり、応答や反力の収まりがばらついたりすることが抑えられ、運転者が運動性能が良いと認め易くなる。
By suppressing the vibration of the
[変形例]
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。本発明は、上述した実施形態を始めとして、当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した様々な形態で実施することができる。
[Modification]
Although the embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to the above-mentioned embodiment. The present invention can be embodied in various forms including the above-mentioned embodiment and various modifications and improvements based on the knowledge of those skilled in the art.
上述した実施形態では、高周波渦発生部20は、前輪3の前端よりも前方に配置されていたが、これに限定されない。高周波渦発生部20は、前輪3の中心線3Xよりも前方における図1の破線A2以外の領域(例えば破線A1の範囲内の床下F)に配置されていてもよい。要は、高周波渦発生部20は、前輪3の中心線3Xよりも前方に配置されていればよい。
In the above-described embodiment, the high-frequency
上述した実施形態では、突出フィン30Aは、カバー部材C3(図1の破線A5の領域)に配置されていたが、カバー部材C1の平坦部C1a(図1の破線A4の領域)に配置されていてもよい。窪みフィン30Bは、カバー部材C1の平坦部C1a(図1の破線A4の領域)に配置されていたが、カバー部材C3(図1の破線A5の領域)に配置されていてもよい。突出フィン30Aが、カバー部材C3とカバー部材C1の平坦部C1aとの両方に配置されていてもよい。窪みフィン30Bが、カバー部材C3とカバー部材C1の平坦部C1aとの両方に配置されていてもよい。
In the above-described embodiment, the protruding
上述した実施形態では、窪みフィン30Bは、カバー部材C1に一体的に成形されていたが、カバー部材C1の平坦面に取り付けられる別体の樹脂部材であってもよい。
In the above embodiment, the recessed
上述した実施形態では、渦整流部30は、床下Fにおける車両1の重心位置Gよりも後方として、車両1の中央寄りの床下F(センター部、図1の破線A3の領域、破線A4の領域、破線A5の領域)と、車両1の後端寄りの床下F(リヤ部、図1の破線A6の領域)と、の両方に配置されていたが、これに限定されない。渦整流部30は、センター部及びリヤ部のいずれか一方に配置されていてもよい。その場合、渦整流部30は、センター部に配置されてもよい。また、渦整流部30は、床下Fにおける図1の破線A3~A6以外の領域(例えば図1の破線A3の領域、図1の破線A7の領域)に配置されていてもよい。要は、渦整流部30は、床下Fにおける車両1の重心位置Gよりも後方に配置されていればよい。
In the above embodiment, the vortex
上述の実施形態では、複数の穴21、複数の突起22、複数のフィン31、複数のフィン33、及び、複数のフィン34について説明したが、各構成は、特に限定されるものではない。異なる断面形状、異なる穴の開口形状など、種々の変更を妨げるものではない。
In the above embodiment,
上述の実施形態では、車両として乗用車などの箱形車両を例示したが、車両の種類は箱形車両に限らず、トラックや他の搬送車両などであってもよい。 In the above embodiment, a box-shaped vehicle such as a passenger car is used as an example of the vehicle, but the type of vehicle is not limited to a box-shaped vehicle and may be a truck or other transport vehicle.
1…車両、3…前輪、3X…中心線、10…車両床下構造、20,20A,20B…高周波渦発生部、21,21a,21b,21c,21d…穴、22,22A,22B…突起、30…渦整流部、31,33,34…フィン、F…床下、G…重心位置、M…中央部、Y…車両中央線。
1...vehicle, 3...front wheel, 3X...center line, 10...vehicle underfloor structure, 20, 20A, 20B...high frequency vortex generating portion, 21, 21a, 21b, 21c, 21d...hole, 22, 22A, 22B...protrusion, 30...vortex straightening portion, 31, 33, 34...fins, F...underfloor, G...center of gravity position, M...center, Y...vehicle center line.
Claims (3)
前記床下における前記車両の重心位置よりも後方に設けられ、前記車幅方向に沿って配置された複数のフィンを含む渦整流部と、を備え、
前記高周波渦発生部は、前記車幅方向の中央部において、前記車幅方向の前記中央部以外の部分よりも密に配置されている、車両床下構造。 a high-frequency vortex generating portion provided under a floor of the vehicle forward of a center line of the front wheels, the high-frequency vortex generating portion including at least one of a plurality of protrusions and a plurality of holes arranged along a vehicle width direction of the vehicle;
a vortex straightening unit that is provided under the floor rearward of a center of gravity of the vehicle and includes a plurality of fins arranged along the vehicle width direction,
A vehicle underfloor structure, wherein the high-frequency vortex generating portions are arranged more densely in a central portion in the vehicle width direction than in portions other than the central portion in the vehicle width direction.
前記突起、前記穴、又は前記フィンの前記車幅方向に沿う寸法は、8mm以下である、請求項1に記載の車両床下構造。 the high-frequency vortex generating portion and the vortex rectifying portion are arranged on both sides of a vehicle center line in the vehicle width direction, and each side includes eight or more of the projections, the holes, or the fins,
The vehicle underfloor structure according to claim 1 , wherein a dimension of the projection, the hole, or the fin along the vehicle width direction is 8 mm or less.
3. The vehicle underfloor structure according to claim 1, wherein the fins are arranged at intervals of 10 mm or less.
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