JP2019064315A - 車体下部構造 - Google Patents

Abstract

【課題】車両の下部を覆うアンダーカバーを備えた車両の下部車体構造において、アンダーカバーによる空気抵抗の抑制効果が損なわれることを抑制しながら、アンダーカバー上方の要冷却機器の冷却および熱害対策部品への熱害の抑制を図る。【解決手段】車体床面の下方で前後方向に延び、排気管３０を下方から覆うアンダーカバー７０には、排気管３０のフロア触媒３３の後方に設けられた樹脂部品としての排気シャッターバルブ５２の配設位置に対応する位置と、フロントフロアパネル２２上方に設けられた熱害対策部品としてのエアバッグコントロールユニット５１の配設位置に対応する位置とに、開口部７３、７４が設けられている。【選択図】図２

Description

本発明は、車両の下部を覆うアンダーカバーを備えた車体下部構造に関し、自動車等の車両の車体構造の技術分野に属する。

一般に、車両走行時に車両正面のバンパの下方から流入して路面に沿って流れる走行風が、車両の車体床面に設けられた下方へ開口したトンネル内に流れ込むことで、このトンネル内に収容されている排気管や触媒等に干渉し、走行風の流れが乱れて空気抵抗が増大し、燃費性能を悪化させることが知られている。

これに対しては、トンネル下方の開放部をアンダーカバーによって覆うことにより、車両正面のバンパの下方から流入して路面に沿って流れる走行風がトンネル内へ流入することを抑制することで、車体の下面を流れる空気の乱れや流速の低下が抑えられ、空力性能を改善する対策が取られる場合がある。

ところで、エンジンルームやその後方のフロア下部には、冷却が必要な機器、例えば、エンジンの排気系を構成する触媒等（以下、「要冷却機器」という）が配置されている。そして、通常、この要冷却機器は、車両の走行に伴って発生する路面に沿った走行風によって冷却されているが、前述のようなアンダーカバーを設ける場合、この走行風を冷却風として取り入れることができなくなり、要冷却機器の冷却が不十分となる。そのため、トンネル下方の開放部をアンダーカバーによって覆いつつ、アンダーカバー上方に配置される要冷却機器の冷却性能を確保する必要がある。

また、例えば、排気管に設けられる排気シャッターバルブのアクチュエータのように、アンダーカバーの上方に機材が配設される場合、該機材は排気管からの輻射熱に直接曝されるとともに、アンダーカバーで反射された輻射熱も受けることになり、熱的に厳しい状態となって、特にこの機材が樹脂を用いたものである場合、熱による劣化や耐久性の低下等が問題となることが考えられる。

これらの要求に対して、特許文献１に記載の車両の下部車体構造では、エンジンルームの後方のフロア下部を覆うアンダーカバーに、車体前方から後方にかけて排気管に沿って開口する開口部を設けたものが開示されている。

これにより、アンダーカバーによって、トンネル下方の開放部を覆いつつ、アンダーカバーの開口部からアンダーカバー上方に走行風を導風させることによって、要冷却機器の冷却および熱害対策が必要な機材（以下、「熱害対策部品」という）への熱害対策を図ることが可能となる。

特開２００７−１３１０５２号公報

ところで、図１には、トンネル下方の開放部のトンネルカバー率（アンダーカバーに開口部を設けない場合のアンダーカバーの面積に対するアンダーカバーの開口部を除いたアンダーカバーの面積の割合）および走行風のトンネル内への流入量に対する、車両の空気抵抗係数の変化量（ΔＣｄ値）の関係の実験結果が示されており、カバー率が１００％に近づくにしたがい、走行風のトンネル流入量が小さくなり、空気抵抗係数の変化量（ΔＣｄ値）が低減される傾向にある。したがって、開口部を必要以上に設けることは、走行風のトンネル内への流入量が増大し、空気抵抗が悪化する虞がある。

以上のことより、特許文献１におけるアンダーカバーの開口部は、排気管に沿って、車体前方から後方にかけて全長に亘って設けられているため、空気抵抗に対しては改善の余地があると考えられる。

具体的には、排気管に設けられている要冷却機器および熱害対策部品は、それぞれの機能や配置部位によって、冷却に対する要求や、熱害対策への要求の度合いが異なるため、アンダーカバーにおいては、開口部をいかにして設けるかが問題となる。

そこで、本発明は、車両の下部を覆うアンダーカバーを備えた車両の下部車体構造において、アンダーカバーによる空気抵抗の抑制効果が損なわれることを抑制しながら、アンダーカバー上方の要冷却機器の冷却および熱害対策部品への熱害の抑制を図ることを課題とする。

前記課題を解決するため、本発明に係る車両の下部車体構造は次のように構成したことを特徴とする。

まず、請求項１に記載の発明は、
車体床面の下方で前後方向に延び、排気管を下方から覆う板材でなるアンダーカバーが配設された車両の車体下部構造であって、
前記アンダーカバーには、前記排気管に設けられた樹脂部品の配設位置に対応する位置に、開口部が設けられていることを特徴とする。

また、請求項２に記載の発明は、
前記樹脂部品は、排気シャッターバルブであることを特徴とする。

また、請求項３に記載の発明は、前記請求項１または請求項２に記載の発明において、
前記排気管には、前記樹脂部品に近接して触媒が設けられており、
前記アンダーカバーの開口部は、前記触媒の配設位置に対応する位置まで拡張されていることを特徴とする。

また、請求項４に記載の発明は、前記請求項１から請求項３のうちの１項に記載の発明において、
前記車体床面の上方には、熱害対策部品が設けられており、
前記アンダーカバーは、前記熱害対策部品の配設位置に対応する位置に、第２の開口部が設けられていることを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、アンダーカバーにおける開口部は、排気管に設けられた樹脂部品が配置されている位置に対応した位置に設けられているので、熱源となる排気管および触媒の熱によって高温となったアンダーカバーからの輻射熱が、樹脂部品に熱害を与えることを抑制できる。

また、アンダーカバーの開口部が、樹脂部品に対応する位置に設けられているので、特許文献１に記載のアンダーカバーに比べて、アンダーカバーの下方の走行風がアンダーカバー内に流入してくる空気の量を減少させることができるので、空気抵抗を抑制することができる。なお、アンダーカバーの開口部から流入する走行風によって、アンダーカバー上方の排気管の冷却も期待できる。したがって、空気抵抗を抑制しながら、排気管の冷却および樹脂部品への熱害の抑制を図ることができる。

請求項２に記載の発明によれば、請求項１における樹脂部品を具体的に示したもので、樹脂部品でなる排気シャッターバルブへの熱害を抑制することができる。

請求項３に記載の発明によれば、排気管には、前記樹脂部品に近接して触媒が設けられており、アンダーカバーの開口部は、触媒の配設位置に対応する位置まで拡張されているので、１つの開口部で触媒の冷却と樹脂部品への熱害の抑制とを図ることができる。

請求項４に記載の発明によれば、前記車体床面の上方には、熱害対策部品が設けられており、前記トンネルカバーは、前記熱害対策部品の配設位置に対応する位置に、第２の開口部が設けられているので、前記熱害対策部品下方のトンネル内には、走行風が流入し、該トンネル内が冷却される。これにより、前記熱害対策部品への熱害が抑制できる。

トンネル部を下方から覆うアンダーカバーのトンネルカバー率および走行風のトンネル内流入量に対する空気抵抗係数の変化量の関係を示した図である。 本発明の実施形態に係る車両の下部車体構造を示す底面図である。 図２におけるＡ−Ａ断面図である。 本発明の実施形態に係るアンダーカバーの単体図である。 図３におけるＢ−Ｂ断面図である。 図３におけるＣ−Ｃ断面図である。 図３におけるＤ−Ｄ断面図である。 本発明の実施形態に係るアンダーカバーの（ａ）要部拡大斜視図斜視図、（ｂ）作用説明図である。

以下、本発明の実施形態に係る車両の下部車体構造の詳細を説明する。

図２および図３に示すように、本実施形態に係る車両は、エンジンルーム１とその後方に配置された車室２を備えている。エンジンルーム１と車室２とは、ダッシュパネル２１によって仕切られている。

車室２には、ダッシュパネル２１の下端部から車体後方に延びて車体床面を形成するフロントフロアパネル２２と、フロントフロアパネル２２の後方でその後端から上方に立ち上がるキックアップ部２３と、キックアップ部２３の上端から後方に延びるリアフロアパネル２４が設けられている。

フロントフロアパネル２２の下部には、車体前後方向に延びる左右一対のフロアフレーム２５、２５が配設されている。フロントフロアパネル２２の車幅方向中央部には、下方に開放されて断面逆Ｕ字状に上方に突出するトンネル部２６が、車体前後方向に延びて形成されている。

トンネル部２６には、トンネル部２６の両側下縁部において車体前後方向に延びる左右一対のトンネルフレーム２７、２７が配置されている。トンネル部２６の下部には、車体幅方向両側の左右のトンネルフレーム２７、２７を連結するＸ字状のトンネルクロスメンバ２８が備えられている。

エンジンルーム１には、エンジンルーム１の左右両側部に沿って車体前後方向に延びる左右一対のサイドメンバ１１、１１が配設されている。左右のサイドメンバ１１、１１の間には、エンジン３が配置されている。エンジン３の後壁面側には、排気管３０が排気マニホールド３１を介して接続されている。排気管３０は、排気マニホールド３１の後方にフレキシブルチューブ３２が接続されるとともに、トンネル部２６内に導入されて、トンネル部２６に沿ってフロントフロアパネル２２およびリアフロアパネル２４の下方を車体前後方向に延設されている。

トンネル部２６の内部の排気管３０には、排気管３０の管状部よりも大径で高温になるフロア触媒３３が配設され、その後方には、プリサイレンサ３４と、メインサイレンサ３５と、テールパイプ３６とが設けられている。

図３に示すように、トンネル部２６の内側には、トンネル部２６の形状に沿ったヒートインシュレータ４０が設けられており、ヒートインシュレータ４０は、排気管３０と、フロア触媒３３と、プリサイレンサ３４を上方から覆うように配置されている。

ところで、前記車両には、排気管３０およびフロア触媒３３等から放熱される熱による熱害を防止する必要がある熱害対策部品が備えられている。

具体的には、トンネル部２６の上方に配置されて、エアバッグモジュール（図示せず）の展開指示を制御するエアバッグコントロールユニット５１と、トンネル部２６の内側のフロア触媒３３の後方近傍に配置されるとともに、合成樹脂のケーシングによって覆われた排気シャッターバルブ５２が備えられている。

フロントフロアパネル２２やフロアフレーム２５、２５は、例えば樹脂材の板状のフロアアンダーカバー６１、６１によって下方が覆われている。ここで、フロアアンダーカバー６１、６１は、車体幅方向の略中央部で左右に分割されており、このフロアアンダーカバー６１、６１で覆われていない車体幅方向の中央部にあたるトンネル部２６においては、例えば鋼板材のトンネルアンダーカバー７０によって下方が覆われている。なお、特許請求の範囲における「アンダーカバー」は、トンネルアンダーカバー７０に相当する。

なお、トンネルアンダーカバー７０の前端部は、サスペンションクロスメンバ１２に、左右両端部はトンネルフレーム２７、２７に、後端部はトンネルクロスメンバ２８に、ボルト、ナット等の締結部材７１…７１により、締結されている。

ここで、図４を用いて、トンネルアンダーカバー７０の詳細を説明する。

トンネルアンダーカバー７０は、車両正面から流入して路面に沿って流れる走行風Ｗ１をトンネルアンダーカバー７０の上方に取り入れる空気取入部７２と、トンネル部２６内に対して空気を取入および排出する第１、第２、第３開口部７３、７４、７５と、が設けられている。

空気取入部７２には、図４に示すように、基本面部７２ａと、基本面部７２ａの前部を切り起こして後方に立ち上がる斜面部７２ｂと、斜面部７２ｂの後方で車体幅方向に延びて開口する空気取入口７２ｃとが設けられている。

なお、空気取入部７２の空気取入口７２ｃの後方のトンネル部２６内には、フロア触媒３３が配置されている（図３参照）。

空気取入部７２の後方には、トンネルアンダーカバー７０の第１の開口部７３が設けられている。第１の開口部７３は、フロア触媒３３の形状に対応するように設けられており、第１の開口部７３の先端部は、車体幅方向の一方側に片寄って形成されている。

第１の開口部７３の後方には、第２の開口部７４が設けられている。第２の開口部７４は、排気シャッターバルブ５２に対応する領域に設けられており、第２の開口部７４は、車体下方から排気シャッターバルブ５２が完全に覗くように形成されている。

なお、前述のように排気シャッターバルブ５２は、フロア触媒３３の後方に近接して配置されているので、上述の第１の開口部７３は、第２の開口部７４を前方に拡張して、１つの開口で形成されている。

第２の開口部７４の後方には、第３の開口部７５が設けられている。第３の開口部７５は、トンネル部２６上方（車室内側）に配置されているエアバッグコントロールユニット５１の下方に位置する部分に設けられている。

本実施形態は、上記のように構成されており、図３および図５〜図７を用いて、その作用を説明する。

図３に示すように、車両の走行時、車両正面のバンパかの下方から流入して路面に沿って流れる走行風Ｗ１は、フロアアンダーカバー６１、６１やトンネルアンダーカバー７０に沿って、これらのアンダーカバー６１、６１、７０の下方を車体前方から後方に向かって流れる（Ｗ１１）。

これにより、トンネル部２６下方の開放部をトンネルアンダーカバー７０によって覆うことにより、車両正面のバンパの下方から流入して路面に沿って流れる走行風Ｗ１がトンネル内へ流入することを抑制することで、車体の下面を流れる空気の乱れや流速の低下が抑えられ、空力性能を改善される。

また、本実施形態では、トンネルアンダーカバー７０に空気取入部７２および第１、第２、第３の開口部７３、７４、７５を設けることで、その上部に配置されている要冷却機器および熱害対策部品に対する熱的な性能要件の向上が図られている。

そして、これらの開口部は、トンネルアンダーカバー７０による空気抵抗の抑制効果が損なわれることが抑制されるように設けられている。具体的には、図４に示すように、トンネルアンダーカバー７０のトンネルカバー率は、７０％確保されている。これを図１に照らすと、トンネルカバー率７０％近傍の空気抵抗係数の変化量（ΔＣｄ）は、小さい値を示すことになる。したがって、本実施形態のトンネルアンダーカバー７０は、空力性能を確保しながら、熱的な性能要件の向上が図られている。

図５（ａ）に示すように、トンネル部２６内には、排気管３０およびフロア触媒３３が配置されており、これらから放出される輻射熱Ｈ１は、トンネルアンダーカバー７０’に熱を与えることになる。その結果、高温となったトンネルアンダーカバー７０’からの輻射熱Ｈ１１が、トンネル部２６の内側に放射されてフロア触媒３３の冷却の妨げとなる。

一方、本実施形態では、図５（ｂ）に示すように、トンネルアンダーカバー７０に第１の開口部７３が設けられているので、排気管３０およびフロア触媒３３から放出される輻射熱Ｈ１は、トンネルアンダーカバー７０に熱を与えること無く、トンネルアンダーカバー７０の第１の開口部７３から地面側へ放出される。なお、第１の開口部７３からは、走行風Ｗ１を冷却風として取り込むこともできるので、フロア触媒３３の冷却効果が得られる。

図６（ａ）に示すように、トンネル部２６内には、排気管３０、フロア触媒３３および排気シャッターバルブ５２が配置されている。そして、排気管３０およびフロア触媒３３から放出される輻射熱Ｈ２は、トンネルアンダーカバー７０’に熱を与えることになる。その結果、高温となったトンネルアンダーカバー７０’からの輻射熱Ｈ２１が、トンネル部２６の内側に放射されて、排気シャッターバルブ５２に熱害を与えることになる。

一方、本実施形態では、図６（ｂ）に示すように、トンネルアンダーカバー７０に第２の開口部７４が設けられているので、排気管３０及びフロア触媒３３から放出される輻射熱Ｈ２は、トンネルアンダーカバー７０に熱を与えることなく、トンネルアンダーカバー７０の第２の開口部７４から地面側へ放出される。その結果、トンネルアンダーカバー７０からの輻射熱Ｈ２が、排気シャッターバルブ５２に熱害を与えることが抑制されている。なお、第２の開口部７４からは、第１の開口部７３同様に、走行風Ｗ１を冷却風として取り込むこともできるので、排気シャッターバルブ５２の熱害を抑制することができる。

図７（ａ）に示すように、トンネル部２６内には、排気管３０およびプリサイレンサ３４が配置されている。そして、排気管３０およびプリサイレンサ３４から放出される輻射熱Ｈ３は、トンネルアンダーカバー７０’に熱を与えることになる。その結果、高温となったトンネルアンダーカバー７０’からの輻射熱Ｈ３１が、トンネル部２６の内側に放射されて、トンネル部２６内の温度を上昇させることになる。これにより、トンネル部２６の上方の車室内側にも熱が伝達されることになり、トンネル部２６の車室内側に配置されているエアバッグコントロールユニット５１に熱害を与えることになる。

一方、本実施形態では、図７（ｂ）に示すように、トンネルアンダーカバー７０に第３の開口部７５が設けられているので、排気管３０およびプリサイレンサ３４から放出される輻射熱Ｈ３は、トンネルアンダーカバー７０に熱を与えることなく、トンネルアンダーカバー７０の第３の開口部７５から地面側へ放出される。

これにより、トンネル部２６の上方の車室内温度を上昇させることが抑制できるので、エアバッグコントロールユニット５１に熱害を与えることが抑制されている。なお、第３の開口部７５からは、第１の開口部７３同様に、走行風Ｗ１を冷却風として取り込むこともできるので、エアバッグコントロールユニットが配置されるトンネル部２６内の冷却効果が得られる。

また、本実施形態では、排気管３０には、フロア触媒３３に近接して排気シャッターバルブ５２が設けられており、第２の開口部７４をフロア触媒３３に対応する位置まで拡張することで、１つの開口でフロア触媒３３の冷却と排気シャッターバルブ５２の熱害の抑制とを図ることができる。

また、本実施形態においては、図８（ａ）に示すように、トンネルアンダーカバー７０の空気取入部７２には、基本面部８１ａの前端から車体前方に高くなるように延設された段差部７２ｄと、基本面部７２ａから車体幅方向両側に延びるフランジ部７２ｅ、７２ｅとが設けられている。そして、前述のように、空気取入口７２ｃの後方のトンネル部２６内には、フロア触媒３３が配置されている（図３参照）。

したがって、トンネルアンダーカバー７０の空気取入部７２から走行風Ｗ１は、フロア触媒３３を冷却するための冷却風として、矢印Ｗ１２で示すように取り込まれ、トンネル部２６内のフロア触媒３３に当てることができるので、フロア触媒３３を効果的に冷却することができる。

具体的には、図８（ｂ）に示すように、トンネルアンダーカバー７０の空気取入部７２では、走行風Ｗは、矢印Ｗ１２で示すように、空気取入部７２の段差部７２ｄによって流速が高められながら、段差部７２ｄの後方の傾斜部７２ｂに沿って、傾斜部７２ｂ後方の空気取入口７２ｃからトンネル部２６内に流れ込んで、フロア触媒３３を効果的に冷却することができる。

したがって、例えば、空気抵抗の性能改善のために、第１の開口部を小さくすることで、フロア触媒３３の冷却効果が低下する場合においても、空気取入部７２から冷却風を積極的に取り入れることで、フロア触媒３３の冷却効果が確保される。

以上のように、本発明によれば、車両の下部を覆うアンダーカバーを備えた車両の車体の製造産業分野において好適に利用される可能性がある。

２２ フロントフロアパネル（車体床面）
３０ 排気管
３３ フロア触媒（触媒）
５１ エアバッグコントロールユニット（熱害対策部品）
５２ 排気シャッターバルブ（樹脂部品）
７０ トンネルアンダーカバー（アンダーカバー）
７３、７４ 第１の開口部、第２の開口部（開口部）
７５ 第３の開口部（第２の開口部）

Claims (4)

1. 車体床面の下方で前後方向に延び、排気管を下方から覆う板材でなるアンダーカバーが配設された車両の車体下部構造であって、
   前記アンダーカバーには、前記排気管に設けられた樹脂部品の配設位置に対応する位置に、開口部が設けられていることを特徴とする車両の下部車体構造。
2. 前記樹脂部品は、排気シャッターバルブであることを特徴とする請求項１に記載の車両の下部車体構造。
3. 前記排気管には、前記樹脂部品に近接して触媒が設けられており、
   前記アンダーカバーの開口部は、前記触媒の配設位置に対応する位置まで拡張されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の車両の下部車体構造。
4. 前記車体床面の上方には、熱害対策部品が設けられており、
   前記アンダーカバーは、前記熱害対策部品の配設位置に対応する位置に、第２の開口部が設けられていることを特徴とする請求項１から請求項３のうちの１項に記載の車両の下部車体構造。

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