JP2007030549A

JP2007030549A - 車両用可動整流装置

Info

Publication number: JP2007030549A
Application number: JP2005212776A
Authority: JP
Inventors: Kiichi Kobayashi; 紀一小林
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd
Current assignee: Aisin Corp
Priority date: 2005-07-22
Filing date: 2005-07-22
Publication date: 2007-02-08

Abstract

【課題】既存の制御システムを利用することによりイニシャルコストを低減し、空力特性を改善するための重点部のみの小型構造とすることで軽量化を実現し、空力特性を向上させることにより燃費改善を図ることのできる車両用可動整流装置を提供する。
【解決手段】車両の車輪の前方に配置され、車両走行時の空気の流れを整える整流装置において、車両の左右の車輪前方にそれぞれ車体の底面より突出・没入可能に設けられ、突出した場合に車輪の前方をそれぞれ独立して覆う整流部材と、前記整流部材の突出・没入動作をエアサスペンションの高圧エアを駆動源として駆動させる駆動装置とを備えた。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両の空気抵抗に影響を与える車両用の可動整流装置に関する。

最近、普及の著しいハイブリッド車は、高速時には主にエンジンによって駆動して燃料が多く消費される。そのため、高速時に特に燃費に影響が出やすい車体の空力特性の改善が大きな効果を生じる技術として要求されている。

従来、車両の車輪前方にスポイラや整流板を配置し、これらを車速に応じて車体の下方に出没させ、車両走行時の空気の流れを整流し、車両に対する空気抵抗を低減することが公知技術として知られている。

例えば、特許文献１に示すようなフロントスポイラー装置が知られている。これは、特許文献１の第１図及び第２図に示すように、フロントエプロンの下方にリンク機構Ａ,Ｂを介して設けたスポイラー本体１が、車速に応じて制御されて駆動するモータＭによって、出没させられるようになっている。

また、特許文献２に示すような可動式エアバランスパネルが知られている。これは、作動アクチュエータ及び切換手段を介して作動状態又は非作動状態となるよう可動に装着されたエアバランスパネルについて、切換手段の制御回路によって所定の車速になると作動信号が送られて、エアバランスパネルが作動するようになっている。この駆動源としてインターマニホールド６の負圧力を流用したエア駆動装置が使用されている。
特開昭５７−５９１９０号公報（第１頁及び第２頁、第１図及び第２図）特開昭５８−２２７６７号公報（第５頁、第３図）

しかし、上記特許文献１に示されるような、スポイラは車両前面に沿って下方に突出する長尺物の装置であるため、作動させるには駆動機構部も多数のリンク機構が必要となり部品点数の増大とともに各部品精度に高度の信頼性が要求された。また、重量のあるスポイラを支えるため支持部自体の強度を保つための重量が必要となり、車体の総重量が増加してしまうため、燃費改善という要求に反するとともに生産コストも増加するという不都合を生じた。また、特許文献２に示されるような、駆動源をエアにしたシステムであっても、車速等の条件によって起動するため、センサやＥＣＵなどが新たに必要で、システムが複雑化して同様に重量増加、コストＵＰという悪影響を生じていた。

本発明は係る従来の問題点に鑑みてなされたものであり、既存の制御システムを利用することによりイニシャルコストを低減し、空力特性を改善するために重点部のみの小型構造とすることで軽量化を実現し、空力特性を向上させることにより燃費改善を図ることのできる車両用可動整流装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決するために、請求項１に係る発明の構成上の特徴は、車両の車輪の前方に配置され、車両走行時の空気の流れを整える整流装置において、車両の左右の車輪前方にそれぞれ車体の底面より突出・没入可能に設けられ、突出した場合に車輪前方をそれぞれ独立して覆う整流部材と、該整流部材の突出・没入動作をエアサスペンションの高圧エアを駆動源として駆動させる駆動装置とを備えたことである。

請求項２に係る発明の構成上の特徴は、請求項１において、前記駆動装置は、前記エアサスペンションの制御に同期して作動する駆動装置である。

請求項３に係る発明の構成上の特徴は、請求項２において、前記作動は、前記エアサスペンションが車両の車高が低くなるように作動したときに前記整流部材が同期して突出する作動である。

請求項４に係る発明の構成上の特徴は、請求項１乃至３において、前記整流部材は、車両の走行時における空気の流れを下方に整流する下方制御面と、側方に整流する側方制御面とを備えた整流部材である。

請求項１に係る発明においては、左右の車輪の前方にそれぞれ整流装置を配置することで、空力特性を向上させる重点部である車輪周りに効率的な整流作用を生じさせることができる。左右の車輪の前方にそれぞれ独立した小型の整流部材を使用することで、装置の軽量化を実現することができる。可動整流装置を駆動させるための駆動源としてエアサスペンションのシステムを流用することで、新たに装置を追加することなく既存の装置を利用した簡易な車両用可動整流装置を提供することができる。

請求項２に係る発明においては、エアサスペンションの制御に同期させるので、新たな制御システムを追加することなく、既存のシステムを利用してイニシャルコストを低減した駆動装置を備えた車両用可動整流装置を提供することができる。

請求項３に係る発明においては、車両が高速で走行する場合、車高が低くなるようエアサスペンションが作動したときに同期して整流部材が突出するので、新たなセンサや制御装置を追加することなく、車両の高速走行時の車輪周りの乱流の発生を防止して空気抵抗を低減することができるという車両用可動整流装置を提供する。

請求項４に係る発明においては、車両の走行時において空気の流れを下方へ整流することにより車体に対する浮力の発生と乱流の発生を防止し、同時に側方へ整流することにより、例えばホイールハウジングへの巻き込みによる乱流の発生を防止して空気抵抗の低減を効果的に図ることができる。

本発明に係る車両用可動整流装置の実施形態を図面に基づいて以下に説明する。図１は車両用可動整流装置の構造を示す断面図であり、図２は同突出した状態を示す断面図である。

本実施形態における可動整流装置１は、車両の走行時に空気の流れを整流する整流部材３と整流部材３を駆動させる駆動装置としてのエアアクチュエータ５と駆動装置を制御するＥＣＵ(制御装置)７とを備えている。

整流部材３は鋼板製又は樹脂製の略船形に形成された板材より成り、図１及び図２に示すように、ホイールハウジング８に収まった車輪９の前方であってバンパ１２の後方にそれぞれの車輪９に対応して独立的に配置されている。この整流部材３は、図８及び図９に示すように、車両の走行時に空気の流れを下方に整流する下方制御面３ａと空気の流れを側方に整流する側方制御面３ｂとを有している。

整流部材３の上面には整流部材３の後部から前部にかけて延在する支持部材１０が設けられ、支持部材１０の前部には車両の左右方向に軸線を有する回転軸１１が貫通固着されている。回転軸１１は整流部材３の側壁を貫通するとともに車体に設けられた図略の軸受に回転自在に軸支され、整流部材３はこの回転軸１１を中心に所定の範囲で正逆回転可能に構成されている。支持部材１０の後部にはエアアクチュエータ５のアーム１５の先端部がピン１４を介して枢着されている。

エアアクチュエータ５はエアタンク１６を有し、エアタンク１６はダイヤフラム１７によって高圧室１９と大気室２１とに分割され、高圧室１９には後述するエアサスペンションに使用されるコンプレッサからの高圧エアがＡ通路２７を介して導かれるようになっている。エアタンク１６は、上部において揺動スプリング２３を介して車体に連結されるとともに下部に設けられた係止環２５が車体に設けられた係止軸２６に遊嵌されている。これによって、エアタンク１６は車体に対して上下に相対移動不能かつ左右に揺動可能に設けられている。ダイヤフラム１７には前記アーム１５が中間部において相対移動不能に連結され、アーム１５の大気室２１側にはスプリング２９が設けられてダイヤフラム１７を高圧室１９側へ付勢するようになっている。このアーム１５とアーム１５の側面が摺動する大気室２1の開口部との間には隙間が生じており、大気室２１が外気と連通する。一方、アーム１５とアーム１５の側面が摺動する高圧室１９の開口部との間には図略のシール材が設けられ、高圧室１９の気密性が保持されるように構成されている。また、アーム１５の他端部は図略のリンク機構に上下動可能に連結されている。

次に、上記エアアクチュエータ５を駆動させる空気圧回路及び制御システムについて以下に説明する。図３に示すように、エアアクチュエータ５の高圧室１９から連通するＡ通路２７には電磁式のアクチュエータ作動弁３１が設けられ、アクチュエータ作動弁３１はＥＣＵ７によってその開閉が制御されるようになっている。アクチュエータ作動弁３１はＢ通路３５を介して、並列接続された逆止弁３７及び固定絞り３９に連通され、逆止弁３７及び固定絞り３９はドライヤ４１を介してモータ４３で駆動するコンプレッサ４５に連通されている。ここで、モータ４３はＥＣＵ７によってその作動が制御され、モータ４３の駆動によってコンプレッサ４５の吸入弁より吸入された空気を圧縮するようになっている。ドライヤ４１は、例えばシリカゲル等の乾燥材を含み、コンプレッサ４５によって圧縮される空気に含有する水分を除去するようになっている。逆止弁３７は、ドライヤ４１側からＢ通路３５側への圧縮空気の流通を許容するが、逆の流通を許容しないようになっている。固定絞り３９は、ドライヤ４１側からの空気の流れを減圧して逆止弁３７の上流側と下流側との間に直ちに差圧を生じさせ、逆止弁３７の開弁が速やかに行われるよう作用する。また、コンプレッサ４５とドライヤ４１との間には電磁式の排気弁４７が設けられ、排気弁４７はＥＣＵ７によってその開閉が制御されている。

前記Ｂ通路３５には並列に４個の電磁式のレベリング弁４９が設けられ、レベリング弁４９はそれぞれ前後左右の車輪を懸架する懸架装置５１に接続されている。懸架装置５１はエアサスペンション５３とショックアブソーバ５５とからなり、各懸架装置５１にはエアサスペンション５３の車体への取付け面５３ａと車輪９に連結される連結部５５ａとの間の伸縮量を検出する車高センサ５７が配設されている。

ＥＣＵ７は車高センサ５７、車速センサ５９、車高調整マニュアルスイッチ６１及び整流部材作動マニュアルスイッチ６３からの信号にもとづいて、各レベリング弁４９、排気弁４７の開閉を制御するとともにモータ４３の作動を制御する。

次に、上記構成の可動整流装置の作動を図面に基づいて説明する。車両の停止時又は低速での走行時には、エアアクチュエータ５の高圧室１９にはスプリング２９の付勢力と大気圧圧力との合力よりも大きい力を生じる高圧エアがコンプレッサ４５より封入され、図１,図４及び図５に示すように、アーム５が上方に押し上げられて整流部材３が空気整流非作動位置（収納位置）に位置決めされている。そして、アクチュエータ作動弁３１は高圧エアが封入された後に閉じられた状態にある。エアサスペンション５３についても高圧エアが封入され、車高は高位置に位置決めされている。レベリング弁４９は高圧エアが封入された後に閉じられた状態にある。

次に、路面が整備されて凹凸の少ない道路を走行する車両の高速での走行時において、車速センサ５９が所定の速度以上であると検出すると、ＥＣＵ７に信号が送られ、ＥＣＵ７によって、アクチュエータ作動弁３１、各レベリング弁４９及び排気弁４７が同期しながらいずれも開く位置に位置決めされる。

エアアクチュエータ５においては高圧室１９が減圧され、スプリング２９及び大気圧の合力よりも高圧室１９の圧力が小さくなるとアーム１５が車体に対して下方に移動する。それによって、図２,図６及び図７に示すように、整流部材３は回転軸１１を中心に後部が下方に突出するように回転し、車輪９の厚み方向の一部を覆う空気整流作動位置に位置決めされる。このように車輪９の前方の全部を覆うものでなくても、側方制御面３ｂによって車輪９の外側へ空気の流れを整流するため、車輪９に空気の流れが当たって生じる空気抵抗やホイールハウジング８に空気を巻き込んで生じる乱流の発生を低減することができる。

エアサスペンション５３においては、レベリング弁４９が開く位置に位置決めされたことにより、車両の重量によりエアサスペンション５３の内部の空気が押し出されて排気弁４７より外気に放出される。これにより車両の車高が低くなるように変化する。車両の車高が所定の位置まで低くなったと、車高センサ５７が検出するとその信号がＥＣＵ７に送られ、ＥＣＵ７によって、レベリング弁４９は閉じる位置に位置決めされる。これによって、車両は車高が低い位置において保持される。

次に、車両が低速での走行に移行した場合、車速センサ５７が所定の速度以下であると検出すると、その信号がＥＣＵ７に送られ、ＥＣＵ７によって排気弁４７は閉じる位置に位置決めされ、モータ４３が駆動されてコンプレッサ４５により高圧の圧縮空気が発生する。そして、アクチュエータ作動弁３１及びレベリング弁４９が開く位置に位置決めされ、高圧の圧縮空気がエアアクチュエータ５の高圧室１９及びエアサスペンション５３に送り込まれる。これによって、可動整流装置１においては、エアアクチュエータ５のアーム１５は上方に押し上げられ、整流部材３は回転軸１１を中心に後部が車体に収納されるように回転して整流非作動位置に位置決めされる。このように新たなセンサや制御装置を追加することなく既存の車速センサ５７やＥＣＵ７を利用してイニシャルコストを低減した簡単な装置で可動整流装置１を作動させることができる。

エアサスペンション５３においては、高圧エアにより内部が膨張し、車両の車高が高くなるように変化する。車両の車高が所定の位置まで高くなったと、車高センサ５７が検出するとその信号がＥＣＵ７に送られ、ＥＣＵ７によってレベリング弁４９が閉じる位置に位置決めされる。これによって、車両は車高が高い位置において保持される。

なお、可動整流装置１及びエアサスペンション５３は、車速センサ５９の検出によっての駆動に限られず、必要に応じて整流部材作動マニュアルスイッチ６３又は車高調整マニュアルスイッチ６１によっても、ＥＣＵ７で制御して可動整流装置１の作動又はエアサスペンション５３による車高調整をおこなうことができる。

なお、本実施形態においてエアアクチュエータは空気整流作動位置に位置決めするときにエアタンクの下部にある高圧室を減圧し、空気整流非作動位置に位置決めするときに高圧室に圧縮エアを封入することとしたが、これに限定されず、例えばエアタンクにおいて高圧室を上部に大気室を下部にそれぞれ設け、空気整流作動位置に位置決めするときに高圧室に圧縮エアを封入してアームを下方に移動させる構成としてもよい。

エアアクチュエータとして大気室と高圧室とをダイヤフラムで仕切ったものを使用したが、これに限定されず。例えばシリンダ機構によるものでもよい。

また、可動整流装置は前輪の前方に配置させるものとしたが、後輪の前方にも配置させてもよい。これによって、後輪のホイールハウジングにエアが巻き込まれて乱流が発生するのが防止され、車両全体のトータル的な整流が図れて空気抵抗が更に低減される。

整流部材は上記実施形態における形状のものに限定されず、例えば、図１０及び図１１に示すように、整流部材の外側に下方に突出するリブ３３を形成しても良い。このリブ３３によって車両下方及び側方への整流効果を増加させることができる。

本発明に係る車両用可動整流装置の側面からの断面図。同可動整流装置が突出した状態の断面図。可動整流装置を駆動させるエアアクチュエータとエアサスペンションの空気圧回路図。可動整流装置の収納状態を示す正面図。同側面図。可動整流装置の突出状態を示す正面図。同側面図。整流部材の正面図。同下方からの斜視図。他の実施形態における整流部材の正面図。同下方からの斜視図。

符号の説明

１…可動整流装置、３…整流部材、３ａ…下方制御面、３ｂ…側方制御面、５…エアアクチュエータ(駆動装置)、７…ＥＣＵ（制御装置）、４５…コンプレッサ（駆動源）、５３…エアサスペンション。

Claims

車両の車輪の前方に配置され、車両走行時の空気の流れを整える整流装置において、
車両の左右の車輪前方にそれぞれ車体の底面より突出・没入可能に設けられ、突出した場合に該車輪の前方をそれぞれ独立して覆う整流部材と、
前記整流部材の突出・没入動作をエアサスペンションの高圧エアを駆動源として駆動させる駆動装置と
を備えたことを特徴とする車両用可動整流装置。
請求項１において、前記駆動装置は、前記エアサスペンションの制御に同期して作動する駆動装置であることを特徴とする車両用可動整流装置。
請求項２において、前記作動は、前記エアサスペンションが車両の車高が低くなるように作動したときに前記整流部材が同期して突出する作動であることを特徴とする車両用可動整流装置。
請求項１乃至３において、前記整流部材は、車両の走行時における空気の流れを下方に整流する下方制御面と、側方に整流する側方制御面とを備えた整流部材であることを特徴とする車両用可動整流装置。