JPH06270849A - エアスポイラ装置 - Google Patents
エアスポイラ装置Info
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- JPH06270849A JPH06270849A JP5571393A JP5571393A JPH06270849A JP H06270849 A JPH06270849 A JP H06270849A JP 5571393 A JP5571393 A JP 5571393A JP 5571393 A JP5571393 A JP 5571393A JP H06270849 A JPH06270849 A JP H06270849A
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- vehicle body
- sidestream
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 空気抵抗の低下とダウンフォース確保の両立
を可能とする。 【構成】 車体後端(8)に、左右の絞り線(9)と車
体後端(8)との交点間に主流用スポイラ(15)を設
け、左右の棚状部(11)後端に傍流用スポイラ(1
7)を設けたことを特徴とする。
を可能とする。 【構成】 車体後端(8)に、左右の絞り線(9)と車
体後端(8)との交点間に主流用スポイラ(15)を設
け、左右の棚状部(11)後端に傍流用スポイラ(1
7)を設けたことを特徴とする。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、自動車の空力特性を
向上させるエアスポイラ装置に関する。
向上させるエアスポイラ装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来のこの種のエアスポイラ装置として
は、例えば特開平2−6281号公報に掲載された図1
2及び図13に示すようなものがある。
は、例えば特開平2−6281号公報に掲載された図1
2及び図13に示すようなものがある。
【0003】これは車体後部の上面、例えばトランクリ
ッドパネル101の上面に左右幅方向の全体に亘って固
定された固定ウイング103と、この固定ウイング10
3に対して相対的に回動可能な可動ウイング105とか
ら構成されている。可動ウイング105は手動スイッチ
又は車速検出器からの指令信号で正、逆転される駆動モ
ータ107により駆動リンク109及び従動リンク11
1を介して定められた運動軌跡に沿って回動される。こ
れら固定ウイング103と可動ウイング105とにより
可変な翼断面を形成し、所定のダウンフォースを得るこ
とにより空力特性を向上させている。
ッドパネル101の上面に左右幅方向の全体に亘って固
定された固定ウイング103と、この固定ウイング10
3に対して相対的に回動可能な可動ウイング105とか
ら構成されている。可動ウイング105は手動スイッチ
又は車速検出器からの指令信号で正、逆転される駆動モ
ータ107により駆動リンク109及び従動リンク11
1を介して定められた運動軌跡に沿って回動される。こ
れら固定ウイング103と可動ウイング105とにより
可変な翼断面を形成し、所定のダウンフォースを得るこ
とにより空力特性を向上させている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、車体後端部
付近の空気の流れは、車体形状、とくに車両の車室部分
形状(いわゆるグリーンハウス形状)により異なるが、
大要は車両のフロントピラー部で発生する三角渦とリヤ
ピラー部で発生する隨伴渦が混在する流れ場となる。具
体的には、主流と傍流の2つに分けられる。前者(主
流)は、エアスポイラ装置が設置されるトランクリッド
あるいはハッチゲート後端部上で、ルーフ後端から車体
後端へ直線的に流れ、流れのX方向(車幅方向)及びZ
方向(車体上下方向)速度成分による乱れ成分が大き
く、車体表面での総圧損失(流れの流体力学的エネルギ
損失)も大きい流れである。後者(傍流)は、リヤピラ
ー部で曲げられ、その曲率に合致するような流線を持
ち、流れのX方向及びZ方向速度成分による乱れ成分が
非常に小さく、車体表面での総圧損失も小さい流れであ
る。
付近の空気の流れは、車体形状、とくに車両の車室部分
形状(いわゆるグリーンハウス形状)により異なるが、
大要は車両のフロントピラー部で発生する三角渦とリヤ
ピラー部で発生する隨伴渦が混在する流れ場となる。具
体的には、主流と傍流の2つに分けられる。前者(主
流)は、エアスポイラ装置が設置されるトランクリッド
あるいはハッチゲート後端部上で、ルーフ後端から車体
後端へ直線的に流れ、流れのX方向(車幅方向)及びZ
方向(車体上下方向)速度成分による乱れ成分が大き
く、車体表面での総圧損失(流れの流体力学的エネルギ
損失)も大きい流れである。後者(傍流)は、リヤピラ
ー部で曲げられ、その曲率に合致するような流線を持
ち、流れのX方向及びZ方向速度成分による乱れ成分が
非常に小さく、車体表面での総圧損失も小さい流れであ
る。
【0005】ここで、図12及び図13の上記従来のエ
アスポイラ装置にあっては、固定ウイング103が車体
後端の車幅方向全体に亘って設けられているため左右の
リヤピラー部に沿って流れる傍流が固定ウイング103
の左右両端部に衝突し、これを起点に固定ウイング10
3の後方で流れが剥離する。この剥離により、流れのY
方向(車体前後方向)速度成分が低下し、X方向または
Y方向速度成分が相対的に増加し、車体後方に多数の渦
が発生する後流領域が拡大して空気抵抗CD が高くな
る。
アスポイラ装置にあっては、固定ウイング103が車体
後端の車幅方向全体に亘って設けられているため左右の
リヤピラー部に沿って流れる傍流が固定ウイング103
の左右両端部に衝突し、これを起点に固定ウイング10
3の後方で流れが剥離する。この剥離により、流れのY
方向(車体前後方向)速度成分が低下し、X方向または
Y方向速度成分が相対的に増加し、車体後方に多数の渦
が発生する後流領域が拡大して空気抵抗CD が高くな
る。
【0006】また、エアスポイラ装置によって得られる
ダウンフォースはスポイラ後方の空気の流れを上方へは
ね上げることにより車体の上面圧力を床下部に比べて大
きくすることによって得られる。この車体上面圧力はス
ポイラ後方の空気の流れのZ方向速度成分が大きい程大
きくなる。このとき、スポイラ後方の流れのY方向速度
成分は相対的に小さくなり、車体後方に渦を作り易い状
態となるための空気抵抗CD が高くなる。
ダウンフォースはスポイラ後方の空気の流れを上方へは
ね上げることにより車体の上面圧力を床下部に比べて大
きくすることによって得られる。この車体上面圧力はス
ポイラ後方の空気の流れのZ方向速度成分が大きい程大
きくなる。このとき、スポイラ後方の流れのY方向速度
成分は相対的に小さくなり、車体後方に渦を作り易い状
態となるための空気抵抗CD が高くなる。
【0007】従って、空気抵抗CD の低下とダウンフォ
ース確保の両立が困難となっている。
ース確保の両立が困難となっている。
【0008】そこでこの発明は、空気抵抗の低下とダウ
ンフォース確保の両立を可能とすることができるエアス
ポイラ装置の提供を目的とする。
ンフォース確保の両立を可能とすることができるエアス
ポイラ装置の提供を目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項1の発明は、車体後部の高さがルーフ後端か
ら車体後端にかけて徐々に低くなるように形成され、車
体後部のリヤピラー部の外面左右幅が車体後端に向けて
徐々に狭くなるように形成され、左右のリヤピラー部の
車幅方向外側に車体後端に渡る棚状部が各々形成された
車体構造において、前記車体後端に前記左右のリヤピラ
ー部のリヤピラー絞り線の延長線と車体後端線との交点
間の車幅方向の長さを有する主流用スポイラを設けると
共に、前記左右の棚状部後端に各々該棚状部の左右幅の
長さを有する傍流用スポイラを設けたことを特徴とす
る。
に、請求項1の発明は、車体後部の高さがルーフ後端か
ら車体後端にかけて徐々に低くなるように形成され、車
体後部のリヤピラー部の外面左右幅が車体後端に向けて
徐々に狭くなるように形成され、左右のリヤピラー部の
車幅方向外側に車体後端に渡る棚状部が各々形成された
車体構造において、前記車体後端に前記左右のリヤピラ
ー部のリヤピラー絞り線の延長線と車体後端線との交点
間の車幅方向の長さを有する主流用スポイラを設けると
共に、前記左右の棚状部後端に各々該棚状部の左右幅の
長さを有する傍流用スポイラを設けたことを特徴とす
る。
【0010】請求項2の発明では、請求項1記載のエア
スポイラ装置であって、前記主流用スポイラと傍流用ス
ポイラとは、そのスポイラの高さあるいは仰角、断面形
状を各々異にして形成され、所定値以下のダウンフォー
スを得るときは傍流用スポイラのみを作用させ所定値以
上のダウンフォースを得たいときには主流用スポイラも
合せて作用させるようにしたことを特徴とする。
スポイラ装置であって、前記主流用スポイラと傍流用ス
ポイラとは、そのスポイラの高さあるいは仰角、断面形
状を各々異にして形成され、所定値以下のダウンフォー
スを得るときは傍流用スポイラのみを作用させ所定値以
上のダウンフォースを得たいときには主流用スポイラも
合せて作用させるようにしたことを特徴とする。
【0011】請求項3の発明では、請求項1及び2記載
のエアスポイラ装置であって、車両の走行状態を検出す
る走行状態検出手段とこの走行状態検出手段の出力信号
に基づいて前記主流用スポイラ及び左右の傍流用スポイ
ラを各々独立に制御する制御手段とを設けたことを特徴
とする。
のエアスポイラ装置であって、車両の走行状態を検出す
る走行状態検出手段とこの走行状態検出手段の出力信号
に基づいて前記主流用スポイラ及び左右の傍流用スポイ
ラを各々独立に制御する制御手段とを設けたことを特徴
とする。
【0012】請求項4の発明では、請求項1、2及び3
記載のエアスポイラ装置であって、前記傍流用スポイラ
のスポイラ高さを、該スポイラを設置前のスポイラ設置
部における総圧損失領域内の高さに設定したことを特徴
とする。
記載のエアスポイラ装置であって、前記傍流用スポイラ
のスポイラ高さを、該スポイラを設置前のスポイラ設置
部における総圧損失領域内の高さに設定したことを特徴
とする。
【0013】
【作用】請求項1の発明では、ルーフから車体後端に流
れる空気流に対して、車体後部に設けた主流用スポイラ
を作用させ、棚状部上を流れる空気流に対して、傍流用
スポイラを作用させることができる。
れる空気流に対して、車体後部に設けた主流用スポイラ
を作用させ、棚状部上を流れる空気流に対して、傍流用
スポイラを作用させることができる。
【0014】請求項2の発明では傍流用スポイラのみを
作用させる状態と、主流用スポイラを併用する状態とに
することができる。
作用させる状態と、主流用スポイラを併用する状態とに
することができる。
【0015】請求項3の発明では、走行状態検出手段に
よって車両の走行状態を検出し、この検出した走行状態
に基づいて制御手段により主流用スポイラ及び左右の傍
流用スポイラを制御することができるので、走行状態に
応じたダウンフォースを得ることができる。
よって車両の走行状態を検出し、この検出した走行状態
に基づいて制御手段により主流用スポイラ及び左右の傍
流用スポイラを制御することができるので、走行状態に
応じたダウンフォースを得ることができる。
【0016】請求項4の発明では、傍流用スポイラのス
ポイラ高を、スポイラ設置前の総圧損失領域内の高さに
設定しているので、小さな空気抵抗で高いダウンフォー
スを得ることができる。
ポイラ高を、スポイラ設置前の総圧損失領域内の高さに
設定しているので、小さな空気抵抗で高いダウンフォー
スを得ることができる。
【0017】
【実施例】以下、この発明の実施例を図面に基づいて説
明する。
明する。
【0018】図1はこの発明の一実施例に係わるエアス
ポイラ装置を備えた後部車体の斜視図を示すものであ
る。
ポイラ装置を備えた後部車体の斜視図を示すものであ
る。
【0019】この実施例の車体構造は、ファーストバッ
クであり、車体後部の高さがルーフ1の後端から車体後
端にかけて徐々に低くなるように形成されている。すな
わち、ルーフ1の後端に連結されたリヤウインドウ部3
が車体後端8側のリヤバンパ5に向けて徐々に低くなる
ように形成されている。また、車体後部、すなわちリヤ
ウインドウ部3の左右に設けられたリヤピラー部7の左
右幅が所定の絞り線9に沿って車体後端8に向け、徐々
に狭くなるように形成されている。さらに、左右のリヤ
ピラー部7の左右両側には前記絞り線9に沿って車体後
端8に渡る略平面状の棚状部11が形成されている。な
お、棚状部11は車幅方向外側へ若干下降傾斜してい
る。前記車体後端8部上には、エアスポイラ装置13が
設けられている。エアスポイラ装置13はリヤウインド
ウ部3の後端に設けられた主流用スポイラ15と、左右
の棚状部11の後端に設けられた左右の傍流用スポイラ
17とにより構成されている。主流用エアスポイラ15
は車幅方向の長さLを左右のリヤピラー部7の絞り線9
の延長線Cと車体後端線8aとの交点D,D間の長さに
設定され、左右の傍流用スポイラ17は、車幅方向の長
さlを棚状部11の車体後端の左右幅の長さに設定され
ている。
クであり、車体後部の高さがルーフ1の後端から車体後
端にかけて徐々に低くなるように形成されている。すな
わち、ルーフ1の後端に連結されたリヤウインドウ部3
が車体後端8側のリヤバンパ5に向けて徐々に低くなる
ように形成されている。また、車体後部、すなわちリヤ
ウインドウ部3の左右に設けられたリヤピラー部7の左
右幅が所定の絞り線9に沿って車体後端8に向け、徐々
に狭くなるように形成されている。さらに、左右のリヤ
ピラー部7の左右両側には前記絞り線9に沿って車体後
端8に渡る略平面状の棚状部11が形成されている。な
お、棚状部11は車幅方向外側へ若干下降傾斜してい
る。前記車体後端8部上には、エアスポイラ装置13が
設けられている。エアスポイラ装置13はリヤウインド
ウ部3の後端に設けられた主流用スポイラ15と、左右
の棚状部11の後端に設けられた左右の傍流用スポイラ
17とにより構成されている。主流用エアスポイラ15
は車幅方向の長さLを左右のリヤピラー部7の絞り線9
の延長線Cと車体後端線8aとの交点D,D間の長さに
設定され、左右の傍流用スポイラ17は、車幅方向の長
さlを棚状部11の車体後端の左右幅の長さに設定され
ている。
【0020】主流用スポイラ15は、非作用状態と作用
状態の2つの状態がとれるよう支持手段で可変支持され
ている。すなわち、図2及び図3は支持手段を示したも
ので図に示すように、主流用スポイラ15は車体後部の
パネル上面に固定された固定ウイング19と、この固定
ウイング19に対して迎角を変更可能な平板状の可動ウ
イング21とから構成されている。可動ウイング21
は、車体後部のパネル上面に固定された一対の可動ウイ
ングステー23にそれぞれ駆動リンク25及び従動リン
ク27を介して支持されている。すなわち、駆動リンク
25及び従動リンク27の基部は、支点軸29,31に
より可動ウイングステー23にそれぞれ回動可能に連結
され、また先端部は可動ウイング21の下面に固定され
た取付ブラケット33,35に取付ピン37,39によ
りそれぞれ回動可能に連結されている。さらに、可動ウ
イングステー23内にはアクテュエータとしての例えば
流体圧シリンダ装置38が設けられ、この流体圧シリン
ダ37のピストンロッド40先端部に突設した接手ピン
41を前記駆動リンク25に形成された長孔43に移動
可能に係合させている。この流体圧シリンダ装置38は
制御手段としてのコントローラ45の指令信号により作
動し、ピストンロッド40の伸縮により駆動リンク25
及び従動リンク27を介して可動ウイング21を回動し
その迎角を変更させる。また、左右の傍流用スポイラ1
7は、図4に示すように、くさび状の可動ウイング47
により構成されている。この可動ウイング47は、棚状
部11上面に固定されたステー48に支点軸49を介し
て回動可能に支持されると共に、アクテュエータとして
の例えば流体圧シリンダ装置51のピストンロッド53
先端部に連結されている。この流体圧シリンダ装置51
は、制御手段としてのコントローラ45の指令信号によ
り作動され、ピストンロッド53の伸縮により可動ウイ
ング47を回動し、その迎角を変更させる。
状態の2つの状態がとれるよう支持手段で可変支持され
ている。すなわち、図2及び図3は支持手段を示したも
ので図に示すように、主流用スポイラ15は車体後部の
パネル上面に固定された固定ウイング19と、この固定
ウイング19に対して迎角を変更可能な平板状の可動ウ
イング21とから構成されている。可動ウイング21
は、車体後部のパネル上面に固定された一対の可動ウイ
ングステー23にそれぞれ駆動リンク25及び従動リン
ク27を介して支持されている。すなわち、駆動リンク
25及び従動リンク27の基部は、支点軸29,31に
より可動ウイングステー23にそれぞれ回動可能に連結
され、また先端部は可動ウイング21の下面に固定され
た取付ブラケット33,35に取付ピン37,39によ
りそれぞれ回動可能に連結されている。さらに、可動ウ
イングステー23内にはアクテュエータとしての例えば
流体圧シリンダ装置38が設けられ、この流体圧シリン
ダ37のピストンロッド40先端部に突設した接手ピン
41を前記駆動リンク25に形成された長孔43に移動
可能に係合させている。この流体圧シリンダ装置38は
制御手段としてのコントローラ45の指令信号により作
動し、ピストンロッド40の伸縮により駆動リンク25
及び従動リンク27を介して可動ウイング21を回動し
その迎角を変更させる。また、左右の傍流用スポイラ1
7は、図4に示すように、くさび状の可動ウイング47
により構成されている。この可動ウイング47は、棚状
部11上面に固定されたステー48に支点軸49を介し
て回動可能に支持されると共に、アクテュエータとして
の例えば流体圧シリンダ装置51のピストンロッド53
先端部に連結されている。この流体圧シリンダ装置51
は、制御手段としてのコントローラ45の指令信号によ
り作動され、ピストンロッド53の伸縮により可動ウイ
ング47を回動し、その迎角を変更させる。
【0021】コントローラ45は、例えばマイクロコン
ピュータにより構成され図5に示すようにデジタル入力
検出回路55、デジタル演算回路57、記憶回路59、
デジタル/アナログ変換回路61及び駆動回路63を有
している。
ピュータにより構成され図5に示すようにデジタル入力
検出回路55、デジタル演算回路57、記憶回路59、
デジタル/アナログ変換回路61及び駆動回路63を有
している。
【0022】また、この実施例の車両は、車両の走行状
態を検出する走行状態検出手段としての車速センサ6
5、操舵角センサ67、ヨーレイトセンサ69及び横G
センサ71を備えており、各センサ65,67,69,
71はコントローラ45のデジタル入力検出回路55に
接続されている。車速センサ65は車速を検出して車速
に応じた信号Vを出力し、操舵角センサ67は操舵角を
検出して操舵角に応じた信号θを出力し、ヨーレイトセ
ンサ69はヨーレイトを検出してヨーレイトに応じた信
号ψを出力し、また、横Gセンサ71は車両が受ける横
Gを検出して横G
態を検出する走行状態検出手段としての車速センサ6
5、操舵角センサ67、ヨーレイトセンサ69及び横G
センサ71を備えており、各センサ65,67,69,
71はコントローラ45のデジタル入力検出回路55に
接続されている。車速センサ65は車速を検出して車速
に応じた信号Vを出力し、操舵角センサ67は操舵角を
検出して操舵角に応じた信号θを出力し、ヨーレイトセ
ンサ69はヨーレイトを検出してヨーレイトに応じた信
号ψを出力し、また、横Gセンサ71は車両が受ける横
Gを検出して横G
【外1】 つぎに、上記一実施例の作用について説明する。
【0023】まず、この実施例における車体の空気の流
れに関連して図6に示すように、左右の傍流用スポイラ
が無い場合の車体後部の空気の流れを説明する。
れに関連して図6に示すように、左右の傍流用スポイラ
が無い場合の車体後部の空気の流れを説明する。
【0024】まず、車体の左右フロントピラー部73で
三角渦Eを発生し、車体後方に進むにつれて拡大して主
流用スポイラ15の左右両端を通過する。従って、車体
後部の空気の流れは、左右の三角渦Eにはさまれてルー
フ1からリヤウインドウ部3に沿って車体後端へ流れる
主流Fと、左右の三角渦Eの外側で左右のリヤピラー部
7に沿って棚状部11上を車体後端へ流れる傍流Pとに
大きく分けられる。このように車体後部の空気の流れを
単純に区分できるのは、傍流Qは、棚状部11上を車体
後端へ流れるため、主流用スポイラ15の影響を受けず
車体後端でのY方向速度成分が十分に確保され、一方、
ルーフ1からリヤウインドウ部3に沿って車体後端へ流
れる早い流れの主流Fは、主流用スポイラ15によって
減速される。これにより、主流Fと傍流Pとの流速差が
小さくなり、随伴渦の発生が抑制されるからである。
三角渦Eを発生し、車体後方に進むにつれて拡大して主
流用スポイラ15の左右両端を通過する。従って、車体
後部の空気の流れは、左右の三角渦Eにはさまれてルー
フ1からリヤウインドウ部3に沿って車体後端へ流れる
主流Fと、左右の三角渦Eの外側で左右のリヤピラー部
7に沿って棚状部11上を車体後端へ流れる傍流Pとに
大きく分けられる。このように車体後部の空気の流れを
単純に区分できるのは、傍流Qは、棚状部11上を車体
後端へ流れるため、主流用スポイラ15の影響を受けず
車体後端でのY方向速度成分が十分に確保され、一方、
ルーフ1からリヤウインドウ部3に沿って車体後端へ流
れる早い流れの主流Fは、主流用スポイラ15によって
減速される。これにより、主流Fと傍流Pとの流速差が
小さくなり、随伴渦の発生が抑制されるからである。
【0025】図7は、左右の傍流用スポイラがない場合
の車体まわりの流線を数値計算結果をもとに作成したも
のである。
の車体まわりの流線を数値計算結果をもとに作成したも
のである。
【0026】図より主流Fでは左右両端部の三角渦Eに
よりその中心部の流れが縮流され、流速が大きくなって
いることが予想される。乱れ成分が大きいのもこの両端
の三角渦Eの影響によるところが大きいと考えられる。
一方、傍流Qではリヤピラー部7の随伴渦の発生が抑制
されるため、均一なほぼ層流状態の流れになる。この計
算結果からも、車体後部の流れが主流と傍流とに単純に
分けられることが分かる。
よりその中心部の流れが縮流され、流速が大きくなって
いることが予想される。乱れ成分が大きいのもこの両端
の三角渦Eの影響によるところが大きいと考えられる。
一方、傍流Qではリヤピラー部7の随伴渦の発生が抑制
されるため、均一なほぼ層流状態の流れになる。この計
算結果からも、車体後部の流れが主流と傍流とに単純に
分けられることが分かる。
【0027】図8は上記のような主流Fと傍流Pとの流
れの中に、同形状の、例えばくさび状のスポイラを設置
した場合のエアスポイラ効率の実験結果を示すものであ
る。
れの中に、同形状の、例えばくさび状のスポイラを設置
した場合のエアスポイラ効率の実験結果を示すものであ
る。
【0028】図において、横軸はスポイラ迎角(高
さ)、縦軸は揚抗比(スポイラ効率)を示す。
さ)、縦軸は揚抗比(スポイラ効率)を示す。
【0029】図8により明らかなように、主流F中にス
ポイラを設置した場合は、揚抗比は小さいが大迎角まで
ほぼ直線的なスポイラ効率が得られる。一方、傍流Q中
にスポイラを設置した場合は、揚抗比は非常に大きいが
比較的小さな迎角でスポイラ効率が飽和する結果、大き
なダウンフォースが得られない。理由としては、以下の
内容が考えられる。
ポイラを設置した場合は、揚抗比は小さいが大迎角まで
ほぼ直線的なスポイラ効率が得られる。一方、傍流Q中
にスポイラを設置した場合は、揚抗比は非常に大きいが
比較的小さな迎角でスポイラ効率が飽和する結果、大き
なダウンフォースが得られない。理由としては、以下の
内容が考えられる。
【0030】ここで、車体まわりの空気の流れに対する
車体表面での総圧損失について考案する。
車体表面での総圧損失について考案する。
【0031】まず、車体まわりの空気の流れの中にスポ
イラを設置した場合の車体表面での総圧Pt は、効力発
生源である空気の流れがスポイラに当って発生する動圧
Pd と、接地揚力(ダウンフォース)発生源である車体
表面に鉛直方向に押し付ける流れの静圧Ps とを加算し
たものとなる。
イラを設置した場合の車体表面での総圧Pt は、効力発
生源である空気の流れがスポイラに当って発生する動圧
Pd と、接地揚力(ダウンフォース)発生源である車体
表面に鉛直方向に押し付ける流れの静圧Ps とを加算し
たものとなる。
【0032】すなわち、Pt =Pd +Ps …(1) である。
【0033】動圧Pd は、次式により求められる。
【0034】Pd =(1/2)ρU*2 …(2) ここで、ローρは空気密度、U*は流速である。
【0035】図9は傍流部における総圧損失の分布を示
すものである。
すものである。
【0036】図より明らかなように、総圧損失領域内で
は流速U*が総圧損失領域外の主流速度U∞よりも小さ
くなる。よって、動圧Pd は流速U*の2乗に比例して
小さくなり、総圧損失領域内にスポイラを設置すると効
力が激減することがわかる。
は流速U*が総圧損失領域外の主流速度U∞よりも小さ
くなる。よって、動圧Pd は流速U*の2乗に比例して
小さくなり、総圧損失領域内にスポイラを設置すると効
力が激減することがわかる。
【0037】ここに、図9において、傍流Q中のスポイ
ラ設置前の総圧損失高さを求めると30mmであり、図
8のように傍流Q中にスポイラを設置した場合にスポイ
ラ効率が急激に悪化するスポイラ高(H=20mm)に
近い値であることがわかる。よって、大きな高さを有す
るスポイラを設置しても物体表面では流れはスリップせ
ず流速も低く、スポイラ全体はより大きな総圧損失領域
の中に入る。ここで注意すべき点はスポイラを設置した
場合には当然流れの総圧損失領域が変化することであ
る。
ラ設置前の総圧損失高さを求めると30mmであり、図
8のように傍流Q中にスポイラを設置した場合にスポイ
ラ効率が急激に悪化するスポイラ高(H=20mm)に
近い値であることがわかる。よって、大きな高さを有す
るスポイラを設置しても物体表面では流れはスリップせ
ず流速も低く、スポイラ全体はより大きな総圧損失領域
の中に入る。ここで注意すべき点はスポイラを設置した
場合には当然流れの総圧損失領域が変化することであ
る。
【0038】こうした場合、スポイラまわりの流れはス
ポイラ設置前の流れと比べると大きく変化するため、抗
力及び接地揚力の発生源にしめるスポイラ後流の影響が
大きくなる。具体的には、図8において、傍流G中の傍
流用スポイラ17のスポイラ高さが30mmを越える
と、後流がスポイラ設置前の流れと大幅に異り、バラン
スが崩れるため抗力が増大することになる。
ポイラ設置前の流れと比べると大きく変化するため、抗
力及び接地揚力の発生源にしめるスポイラ後流の影響が
大きくなる。具体的には、図8において、傍流G中の傍
流用スポイラ17のスポイラ高さが30mmを越える
と、後流がスポイラ設置前の流れと大幅に異り、バラン
スが崩れるため抗力が増大することになる。
【0039】一方、総圧損失領域での総圧Pt は、
【数1】 で示される。ここで、ΔPt は総圧損失分、ΔUは主流
速度U∞(車速風)に対する流速の欠損分である。上式
において、静圧Ps は不変であるからダウンフォースは
総圧損失領域にかかわらず略一定の値が得られることに
なる。
速度U∞(車速風)に対する流速の欠損分である。上式
において、静圧Ps は不変であるからダウンフォースは
総圧損失領域にかかわらず略一定の値が得られることに
なる。
【0040】以上の説明より、傍流Q中にスポイラを設
置する場合、総圧損失領域である部分に設置することに
より、主流速度部分に設置した場合と同じダウンフォー
スを最小の空気抵抗悪化代で確保することができる。
置する場合、総圧損失領域である部分に設置することに
より、主流速度部分に設置した場合と同じダウンフォー
スを最小の空気抵抗悪化代で確保することができる。
【0041】従って、この実施例では、主流F中に設置
する主流用スポイラ15は、主流Fと傍流Qの流れのバ
ランスを取ることを主目的として設置されている。よっ
て、スポイラ高さの初期値は、前記総圧損失領域とは無
関係に設置されている。
する主流用スポイラ15は、主流Fと傍流Qの流れのバ
ランスを取ることを主目的として設置されている。よっ
て、スポイラ高さの初期値は、前記総圧損失領域とは無
関係に設置されている。
【0042】また、傍流Q中に設置する傍流用スポイラ
17は、最小の空気抵抗悪化代で主流用スポイラ15と
同じダウンフォースを確保することを主目的として設置
されている。よって、傍流用スポイラ17は、総圧損失
領域内の高さに設定している。
17は、最小の空気抵抗悪化代で主流用スポイラ15と
同じダウンフォースを確保することを主目的として設置
されている。よって、傍流用スポイラ17は、総圧損失
領域内の高さに設定している。
【0043】つぎに、この実施例のスポイラ制御を、図
10のフローチャートに基づいて説明する。
10のフローチャートに基づいて説明する。
【0044】まず、ステップS1ではデジタル入力検出
回路55に入力された車速センサ65、操舵角センサ6
7、ヨーレイトセンサ69及び横Gセンサ71からの各
出力に基づき車両の操安性能を計算し、その操安性能を
達成するのに必要な後輪ダウンフォース値CLr を、記
憶回路59に記憶された車両諸元、タイヤデータ等によ
りデジタル演算回路57で計算される。
回路55に入力された車速センサ65、操舵角センサ6
7、ヨーレイトセンサ69及び横Gセンサ71からの各
出力に基づき車両の操安性能を計算し、その操安性能を
達成するのに必要な後輪ダウンフォース値CLr を、記
憶回路59に記憶された車両諸元、タイヤデータ等によ
りデジタル演算回路57で計算される。
【0045】つぎに、ステップS2では算出された後輪
ダウンフォース値CLr がしきい値Aより小さいか否か
が判断される。ここで、しきい値Aは傍流用スポイラ1
7が迎角αで最大効率を得た際の後輪ダウンフォース値
である。
ダウンフォース値CLr がしきい値Aより小さいか否か
が判断される。ここで、しきい値Aは傍流用スポイラ1
7が迎角αで最大効率を得た際の後輪ダウンフォース値
である。
【0046】ステップS2で後輪ダウンフォース値CL
r がしきい値Aより小さいと判断された場合はステップ
S3へ移行し、ダウンフォースCLr が得られる傍流用
スポイラ17の仰角αを設定する。そして、ステップS
5で傍流用スポイラ17の流体圧シリンダ51に駆動信
号が出力され、流体圧シリンダ51の伸縮移動により傍
流用スポイラ17の仰角αが設定値に変更される。この
とき、主流用スポイラ15の仰角は初期設定値のままと
している。
r がしきい値Aより小さいと判断された場合はステップ
S3へ移行し、ダウンフォースCLr が得られる傍流用
スポイラ17の仰角αを設定する。そして、ステップS
5で傍流用スポイラ17の流体圧シリンダ51に駆動信
号が出力され、流体圧シリンダ51の伸縮移動により傍
流用スポイラ17の仰角αが設定値に変更される。この
とき、主流用スポイラ15の仰角は初期設定値のままと
している。
【0047】ステップS2で後輪ダウンフォース値CL
r がしきい値Aより大きいと判断された場合には、ステ
ップS4へ移行し、傍流用スポイラ17の仰角を最大効
率が得られる目標迎角に設定する。そしてステップS5
で傍流用スポイラ17の流体圧シリンダ51に駆動信号
が出力され、流体圧シリンダ51の伸縮駆動により傍流
用スポイラ17の迎角が目標迎角に変更固定される。
r がしきい値Aより大きいと判断された場合には、ステ
ップS4へ移行し、傍流用スポイラ17の仰角を最大効
率が得られる目標迎角に設定する。そしてステップS5
で傍流用スポイラ17の流体圧シリンダ51に駆動信号
が出力され、流体圧シリンダ51の伸縮駆動により傍流
用スポイラ17の迎角が目標迎角に変更固定される。
【0048】ステップS6では傍流用スポイラ17のみ
では不足分の後輪ダウンフォース(CLr −A)が求め
られ、ステップS7で不足分のダウンフォース(CLr
−A)が得られる主流用スポイラ15の迎角を設定す
る。そして、ステップS8で主流用スポイラ15の流体
圧シリンダ38に駆動信号が出力され、流体圧シリンダ
38の伸縮駆動により主流用スポイラ15の迎角が設定
値に変更される。
では不足分の後輪ダウンフォース(CLr −A)が求め
られ、ステップS7で不足分のダウンフォース(CLr
−A)が得られる主流用スポイラ15の迎角を設定す
る。そして、ステップS8で主流用スポイラ15の流体
圧シリンダ38に駆動信号が出力され、流体圧シリンダ
38の伸縮駆動により主流用スポイラ15の迎角が設定
値に変更される。
【0049】要するにこの実施例では、車速センサ6
5、操舵角センサ67、ヨーレイトセンサ69及び横G
センサ71からの各出力をコントローラ45に入力し、
コントローラ45は上記各出力に基づいて車両の操安性
能を計算し、その操安性能を達成するのに必要な後輪ダ
ウンフォース量を車両諸元、タイヤデータ等により求め
る。
5、操舵角センサ67、ヨーレイトセンサ69及び横G
センサ71からの各出力をコントローラ45に入力し、
コントローラ45は上記各出力に基づいて車両の操安性
能を計算し、その操安性能を達成するのに必要な後輪ダ
ウンフォース量を車両諸元、タイヤデータ等により求め
る。
【0050】そして、所望とする後輪ダウンフォース量
が所定値(しきい値)以内の場合は、傍流用スポイラ1
7の迎角を可変し、所定値以上の後輪ダウンフォース量
が必要な場合には、合せて主流用スポイラ15の迎角も
可変する。これにより、抗力少なく適したダウンフォー
スが得られるのである。
が所定値(しきい値)以内の場合は、傍流用スポイラ1
7の迎角を可変し、所定値以上の後輪ダウンフォース量
が必要な場合には、合せて主流用スポイラ15の迎角も
可変する。これにより、抗力少なく適したダウンフォー
スが得られるのである。
【0051】図11は上記のスポイラ制御を行った場合
の実験結果を示すものである。
の実験結果を示すものである。
【0052】図において、横軸はスポイラ迎角を大きく
した際の空気抵抗CD 悪化代、縦軸は車両に作用するダ
ウンフォースCLr を示す。
した際の空気抵抗CD 悪化代、縦軸は車両に作用するダ
ウンフォースCLr を示す。
【0053】図11により、傍流Qに設置した傍流用ス
ポイラのみの迎角を大きくした場合、ダウンフォースC
Lr が−0.03までCD 悪化代は極めて小さいが、C
Lrが−0.03以上のダウンフォースに対してCD 悪
化代が極めて大きい。一方、主流Fに設置した主流用ス
ポイラのみの仰角を大きくした場合、前者と比較してダ
ウンフォースCLr に対するCD 悪化代は大きいが、大
きなダウンフォースCLr までCD の悪化する度合は変
化しないということがわかる。
ポイラのみの迎角を大きくした場合、ダウンフォースC
Lr が−0.03までCD 悪化代は極めて小さいが、C
Lrが−0.03以上のダウンフォースに対してCD 悪
化代が極めて大きい。一方、主流Fに設置した主流用ス
ポイラのみの仰角を大きくした場合、前者と比較してダ
ウンフォースCLr に対するCD 悪化代は大きいが、大
きなダウンフォースCLr までCD の悪化する度合は変
化しないということがわかる。
【0054】そこで、この実施例によるスポイラ制御を
行った場合、傍流用スポイラの最大効率迎角(図におい
てはCLr =−0.03)までは傍流用スポイラのみに
よる仰角可変制御を行うことにより、主流F中のスポイ
ラ制御に対して0.005程度CD が向上し、CLr =
−0.03以上のダウンフォースに対しては傍流用スポ
イラで補えないダウンフォースを主流用スポイラによる
仰角可変制御を行うことで、主流F中の主流用スポイラ
制御のみによる場合に対して0.005程度CD が向上
する。
行った場合、傍流用スポイラの最大効率迎角(図におい
てはCLr =−0.03)までは傍流用スポイラのみに
よる仰角可変制御を行うことにより、主流F中のスポイ
ラ制御に対して0.005程度CD が向上し、CLr =
−0.03以上のダウンフォースに対しては傍流用スポ
イラで補えないダウンフォースを主流用スポイラによる
仰角可変制御を行うことで、主流F中の主流用スポイラ
制御のみによる場合に対して0.005程度CD が向上
する。
【0055】従って、この発明の実施例の構成は有効で
あることが明らかとなった。
あることが明らかとなった。
【0056】なお、スポイラ制御量(後輪ダウンフォー
ス量)を決定する車両の走行状態については、下記
(1)〜(4)に示すようにしてもよい。すなわち、 (1) 車両のスタビリティファクタとヨー共振周波数
の関係が車両に対してリニアに変化するようにダウンフ
ォースを決定する。
ス量)を決定する車両の走行状態については、下記
(1)〜(4)に示すようにしてもよい。すなわち、 (1) 車両のスタビリティファクタとヨー共振周波数
の関係が車両に対してリニアに変化するようにダウンフ
ォースを決定する。
【0057】この場合、検知する車両状態は前後輪荷
重、車速であり、制御対象は主流用スポイラ及び傍流用
スポイラである。
重、車速であり、制御対象は主流用スポイラ及び傍流用
スポイラである。
【0058】(2) 車体に作用する横風を検知してダ
ウンフォースを決定する。
ウンフォースを決定する。
【0059】この場合、検知する車両状態は、横風風
速、前後輪荷重、車速であり、制御対象は主流用スポイ
ラ及び風上側の傍流用スポイラである。
速、前後輪荷重、車速であり、制御対象は主流用スポイ
ラ及び風上側の傍流用スポイラである。
【0060】(3) 車体に作用するロールモーメント
を検知してダウンフォースを決定する。
を検知してダウンフォースを決定する。
【0061】この場合、検知する車両状態は、ロール
角、前後輪荷重、車速であり、制御対象は主流用スポイ
ラ及び逆ロールモーメントを発生する側の傍流用スポイ
ラである。
角、前後輪荷重、車速であり、制御対象は主流用スポイ
ラ及び逆ロールモーメントを発生する側の傍流用スポイ
ラである。
【0062】(4) 路面の摩擦係数を検知してダウン
フォースを決定する。
フォースを決定する。
【0063】この場合、検知する車両状態量は、路面の
摩擦係数、前後輪荷重、車速であり、制御対象は主流用
スポイラ及び傍流用スポイラである。
摩擦係数、前後輪荷重、車速であり、制御対象は主流用
スポイラ及び傍流用スポイラである。
【0064】
【発明の効果】以上の説明より明らかなように、請求項
1の発明によれば、車体後部の主流には主流用スポイラ
を作用させ、傍流には傍流用スポイラを作用させるか
ら、空気抵抗の低下とダウンフォース確保との両立を容
易化することができる。
1の発明によれば、車体後部の主流には主流用スポイラ
を作用させ、傍流には傍流用スポイラを作用させるか
ら、空気抵抗の低下とダウンフォース確保との両立を容
易化することができる。
【0065】請求項2の発明によれば、所望とするダウ
ンフォースが所定値を下回る場合は、傍流用スポイラの
みを作用させ、所定値を上回るダウンフォースを必要と
するときには主流用スポイラを併用させること等がで
き、所望のダウンフォースを空気抵抗少なく達成するこ
とができる。
ンフォースが所定値を下回る場合は、傍流用スポイラの
みを作用させ、所定値を上回るダウンフォースを必要と
するときには主流用スポイラを併用させること等がで
き、所望のダウンフォースを空気抵抗少なく達成するこ
とができる。
【0066】請求項3の発明によれば、車両の走行状態
に応じて主流用スポイラ及び左右の傍流用スポイラを略
制御することで、走行状態に応じたダウンフォースを積
極的に得ることができる。
に応じて主流用スポイラ及び左右の傍流用スポイラを略
制御することで、走行状態に応じたダウンフォースを積
極的に得ることができる。
【0067】請求項4の発明によれば、傍流用スポイラ
のスポイラ高を、有効かつ合理的に設定することがで
き、空気抵抗の低下とダウンフォースの増大とをより効
果的に得ることができる。
のスポイラ高を、有効かつ合理的に設定することがで
き、空気抵抗の低下とダウンフォースの増大とをより効
果的に得ることができる。
【図1】この発明の一実施例に係る斜視図である。
【図2】一実施例の主流用スポイラを示す斜視図であ
る。
る。
【図3】一実施例の主流用スポイラを示す断面図であ
る。
る。
【図4】一実施例の傍流用スポイラを示す断面図であ
る。
る。
【図5】一実施例のコントローラのブロック図である。
【図6】車体後部の空気の流れを示す模式図である。
【図7】車体まわりの流線説明図である。
【図8】一実施例の主流用スポイラ及び傍流用スポイラ
の効果説明図である。
の効果説明図である。
【図9】車体の傍流部の総圧損失分布図である。
【図10】一実施例の制御フローチャートである。
【図11】一実施例の実験結果を示す説明図である。
【図12】従来例を示す斜視図である。
【図13】図12のXIII−XIII線矢視断面図である。
1 ルーフ 7 リヤピラー部 9 絞り線 11 棚状部 15 主流用スポイラ 17 傍流用スポイラ 45 コントローラ(制御手段) 65 車速センサ(走行状態検出手段) 67 操舵角センサ(走行状態検出手段) 69 ヨーレイトセンサ(走行状態検出手段) 71 横Gセンサ(走行状態検出手段)
Claims (4)
- 【請求項1】 車体後部の高さをルーフから車体後端に
かけて徐々に低くなるように形成し、車体後部上側の外
面左右幅を車体後端に向け所定の絞り線に沿って徐々に
狭くなるように形成すると共に、左右両側に車体後端に
渡る棚状部を形成した車体構造であって、前記車体後端
に、前記左右の絞り線と車体後端との交点間に主流用ス
ポイラを設け、前記左右の棚状部後端に傍流用スポイラ
を設けたことを特徴とするエアスポイラ装置。 - 【請求項2】 請求項1記載のエアスポイラ装置であっ
て、前記主流用スポイラと傍流用スポイラの空力特性を
異なるものに設定し、常時は前記傍流用スポイラのみを
作用状態に支持し、ダウンフォース必要時に前記主流用
スポイラを非作用状態から作用状態とへ可変支持する支
持手段と該支持手段を制御する制御手段とを設けたこと
を特徴とするエアスポイラ装置。 - 【請求項3】 請求項1及び2記載のエアスポイラ装置
であって、前記主流用スポイラ及び左右の傍流用スポイ
ラを可変支持し、車両の走行状態を検出する走行状態検
出手段を設け、この走行状態検出手段の出力信号に基づ
いて前記主流用スポイラ及び左右の傍流用スポイラを制
御する制御手段を設けたことを特徴とするエアスポイラ
装置。 - 【請求項4】 請求項1、2又は3記載のエアスポイラ
装置であって、前記傍流用スポイラのスポイラ高を、ス
ポイラ設置前の前記棚状部後端における総圧損失領域内
の高さに設定したことを特徴とするエアスポイラ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5571393A JPH06270849A (ja) | 1993-03-16 | 1993-03-16 | エアスポイラ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5571393A JPH06270849A (ja) | 1993-03-16 | 1993-03-16 | エアスポイラ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06270849A true JPH06270849A (ja) | 1994-09-27 |
Family
ID=13006524
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5571393A Pending JPH06270849A (ja) | 1993-03-16 | 1993-03-16 | エアスポイラ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06270849A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20110198885A1 (en) * | 2010-02-17 | 2011-08-18 | GM Global Technology Operations LLC | Vehicle with at least one flow influencing element with a spoiler edge and method for influencing an aerodynamic drag of a vehicle |
| US9403564B1 (en) | 2015-02-13 | 2016-08-02 | Mustafa Ali Hussain Al-Huwaider | Dynamically adjustable airfoil system for road vehicles |
| CN106741229A (zh) * | 2016-12-21 | 2017-05-31 | 大连理工大学 | 一种基于空气动力学的客车防侧翻装置及其工作方法 |
| CN112996718A (zh) * | 2018-11-05 | 2021-06-18 | 比亚乔公司 | 包括活动式空气动力学装置的鞍乘型机动车辆 |
-
1993
- 1993-03-16 JP JP5571393A patent/JPH06270849A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20110198885A1 (en) * | 2010-02-17 | 2011-08-18 | GM Global Technology Operations LLC | Vehicle with at least one flow influencing element with a spoiler edge and method for influencing an aerodynamic drag of a vehicle |
| US9403564B1 (en) | 2015-02-13 | 2016-08-02 | Mustafa Ali Hussain Al-Huwaider | Dynamically adjustable airfoil system for road vehicles |
| CN106741229A (zh) * | 2016-12-21 | 2017-05-31 | 大连理工大学 | 一种基于空气动力学的客车防侧翻装置及其工作方法 |
| CN112996718A (zh) * | 2018-11-05 | 2021-06-18 | 比亚乔公司 | 包括活动式空气动力学装置的鞍乘型机动车辆 |
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