特許 6776935 車両用可変ルーフ構造

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6776935

(24)【登録日】2020年10月12日

(45)【発行日】2020年10月28日

(54)【発明の名称】車両用可変ルーフ構造

(51)【国際特許分類】

   B62D 37/02 20060101AFI20201019BHJP

   B62D 35/00 20060101ALI20201019BHJP

   B62D 25/06 20060101ALI20201019BHJP

【ＦＩ】

   B62D37/02 Z

   B62D35/00 Z

   B62D25/06 Z

【請求項の数】4

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2017-27804(P2017-27804)

(22)【出願日】2017年2月17日

(65)【公開番号】特開2018-131143(P2018-131143A)

(43)【公開日】2018年8月23日

【審査請求日】2019年9月20日

(73)【特許権者】

【識別番号】000003609

【氏名又は名称】株式会社豊田中央研究所

(74)【代理人】

【識別番号】100079049

【弁理士】

【氏名又は名称】中島 淳

(74)【代理人】

【識別番号】100084995

【弁理士】

【氏名又は名称】加藤 和詳

(72)【発明者】

【氏名】市毛 敬介

【審査官】 林 政道

(56)【参考文献】

【文献】 独国特許出願公開第１０２０１１１２１９０９（ＤＥ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ６２Ｄ ３７／０２

Ｂ６２Ｄ ３５／００

Ｂ６２Ｄ １７／００−２５／０８

Ｂ６２Ｄ ２５／１４−２９／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

車両の上方に設けられたルーフと、
前記ルーフの外形を構成し、液体が流入される液体流入空間が形成され、前記液体流入空間に流入された前記液体の量の変化と共に前記ルーフの外形を変形させる変形部と、
前記液体流入空間と連通され、前記液体が貯留された貯留部と、
を備え、
前記変形部は、走行時に作用する負圧により変形し、前記液体流入空間の内容積を増加させる、
車両用可変ルーフ構造。

【請求項2】

前記変形部は、走行時に、前記変形部の幅方向両外側端の高さが幅方向中央部の高さよりも高くなる凹状に変形する、ことを特徴とする請求項１に記載の車両用可変ルーフ構造。

【請求項3】

前記変形部は、走行時に、前記変形部が揚力を発生させる翼状に変形する、ことを特徴とする請求項１に記載の車両用可変ルーフ構造。

【請求項4】

前記変形部は、弾性膜を含んで構成されている、ことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の車両用可変ルーフ構造。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、車両のルーフに適用される車両用可変ルーフ構造に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、空力特性を考慮した車両のルーフが種々提案されている。例えば、特許文献１、２には、迎え角を可変にした翼を有する車両用空力装置が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００６−１６８６３６号公報

【特許文献2】特開２０１４−０００９３６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、特許文献１、２では、翼の迎え角を変えるための機構が複雑になる。また、翼の形状自体は変化しないため、変形の自由度が低い。

【0005】

本発明は、上記事実を考慮して成されたものであり、簡易な構成で比較的高い自由度で車両の空力特性を変更できる車両用可変ルーフ構造を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

請求項１に記載の車両用可変ルーフ構造は、車両の上方に設けられたルーフと、前記ルーフの外形を構成し、液体が流入された液体流入空間が形成され、前記液体流入空間に充填された前記液体の量の変化と共に前記ルーフの外形を変形させる変形部と、前記液体流入空間と連通され、前記液体が貯留された貯留部と、を備えている。

【0007】

請求項１に係る車両用可変ルーフ構造は、ルーフに変形部を備えている。変形部は、ルーフの外形を構成し、液体が流入された液体流入空間を有している。変形部は、液体流入空間に流入された液体の量の変化と共にルーフの外形を変形させる。このように、液体流入空間に流入された液体の量の変化と共にルーフの外形を変形させることにより、簡易な構成で車両の空力特性を変更できる。また、変形部自体を高い自由度で変形させることができる。

【0008】

請求項１に記載の車両用可変ルーフ構造は、前記変形部は、走行時に作用する負圧により変形し、前記液体流入空間の内容積を増加させる、ことを特徴とする。

【0009】

請求項１に係る車両用可変ルーフ構造によれば、走行時に作用する負圧によって変形部を変形させるので、動力を用いることなく、簡易にルーフの外形を変形させることができる。

【0010】

請求項２に記載の車両用可変ルーフ構造は、前記変形部は、走行時に、前記変形部の幅方向両外側端の高さが幅方向中央部の高さよりも高くなる凹状に変形する、ことを特徴とする。

【0011】

請求項２に係る車両用可変ルーフ構造によれば、走行時に、車両のルーフの幅方向両端の高さが幅方向中央部の高さよりも高い凹状になるので、空気抵抗を低減させることができる。

【0012】

請求項３に記載の車両用可変ルーフ構造は、前記変形部は、走行時に、前記変形部が揚力を発生させる翼状に変形する、ことを特徴とする。

【0013】

請求項３に係る車両用可変ルーフ構造によれば、走行時に、変形部が揚力を発生させる翼状に変形するので、車両の接地荷重が減少することにより転がり抵抗も減少し、燃費を向上させることができる。

【0014】

請求項４に記載の車両用可変ルーフ構造は、前記変形部は、弾性膜を含んで構成されている、ことを特徴とする。

【0015】

請求項４に係る車両用可変ルーフ構造によれば、弾性膜を用いているので、弾性変形により液体流入空間の内容積を容易に変化させることができる。

【発明の効果】

【0016】

以上説明したように本発明は、簡易な構成で車両の空力特性を変更することができる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】第１実施形態に係る変速機用潤滑油面調整構造が適用された車両の全体構成を模式的に示す図である。

【図2】第１実施形態に係る変速機用潤滑油面調整構造を模式的に示した図である。

【図3】第１実施形態のルーフ変形部（停止時）を車両前後方向から見た図である。

【図4】第１実施形態のルーフ変形部（走行時）を車両前後方向から見た図である。

【図5】第１実施形態の変形例に係るルーフ変形部（停止時）を車両前後方向から見た図である。

【図6】第２実施形態のルーフ変形部（停止時）を車両前後方向から見た図である。

【図7】第３実施形態のルーフ変形部（停止時）を車両前後方向から見た図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

［第１実施形態］
以下、本発明が適用された車両用可変ルーフ構造の第１実施形態について、図面を参照して説明する。なお、各図に適宜示される矢印ＵＰは車両上方側を示しており、矢印ＦＲは車両前方を示している。また、矢印Ｗは、車両幅方向を示している。

【0019】

図１に示されるように、本実施形態の車両用可変ルーフ構造１０は、車両１２に搭載される構造であり、変速機２０、潤滑油流路３２、及び、ルーフ変形部４０を備えている。変速機２０は、車両１２の前部に設けられ、図２に示されるように、ハウジング２２と、このハウジング２２内に収容された複数のギヤ２３によって構成されるギヤ列２４と、ギヤ列２４を支持するシャフト２６と、シャフト２６を回転可能に支持する軸受（不図示）と、を備えている。本発明の変速機本体は、このギヤ列２４、シャフト２６、及び軸受を含んで構成されている。

【0020】

ハウジング２２の底部には、凹状とされて潤滑油Ｌが貯留される油溜部３０が形成されている。この潤滑油Ｌは、変速機用機械要素部品の一例としてのギヤ２３や軸受を構成する各構成部品などを潤滑するためのものである。油溜部３０の底部には、後述する潤滑油流路３２の一端が接続されている。

【0021】

油溜部３０には、ギヤ列２４を構成する複数のギヤ２３のうち、一つのギヤ２３Ａが浸漬されている。具体的には、ギヤ２３Ａの重力方向の下部が浸漬されている。このため、ギヤ２３Ａが自軸廻りに回転すると、潤滑油Ｌが撹拌されつつ、撒き上げられてハウジング２２内に拡散される。

【0022】

なお、車両停止状態のときには、油溜部３０における潤滑油Ｌの油面はＳ１（以下、「停止時油面Ｓ１」と称する）であり、ギヤ２３Ａ以外のギヤ２３が浸漬されない位置に設定されている。この停止時油面Ｓ１は、後述するように、車両走行時には、重力方向下側へ下がり、走行時最低油面Ｓ２まで低下する。潤滑油Ｌの油面は、走行時最低油面Ｓ２よりも低くならないように、後述する流入空間Ｒの内容積の変位等が設定されている。走行時最低油面Ｓ２は、ギヤ２３Ａで潤滑油Ｌが撹拌可能な最低高さに設定することができる。

【0023】

ルーフ変形部４０は、車両１２のルーフ１４に形成されており、外側面部４２、内側外板４４を備えている。内側外板４４は、一般的な車両のルーフと同様の部材及び外形とされており、車両前後方向で上方へ凸となるように緩やかに湾曲されている。ルーフ１４の車両前後方向の、最高部を頂部４４Ａと称する。また、図３に示されるように、内側外板４４は、車両幅方向に略平坦状とされている。

【0024】

外側面部４２は、内側外板４４の車両外側（上側）に配置されている。外側面部４２は、車両前後方向では、内側外板４４の湾曲された凸の頂部４４Ａを跨ぐように配置されている。また、外側面部４２の車両幅方向端部は、ルーフ１４の両端部に配置され、内側外板４４の上面を覆うように配置されている。

【0025】

外側面部４２は、弾性膜で構成されており、弾性変形可能とされている。外側面部４２は、外周縁が内側外板４４と接合されており、内側外板４４と外側面部４２との間に密閉状態である流入空間Ｒが形成され、流入空間Ｒに潤滑油Ｌが充填されている。

【0026】

外側面部４２は、車両１２の走行時にルーフ１４に作用する負圧により変形する。外側面部４２は、停止時には、内側外板４４に沿った位置に配置されている。外側面部４２は、車両幅方向の両端部４２Ｅが弾性変形しやすく、中央部４２Ｍが両端部４２Ｅよりも弾性変形しにくい構成とされている。これにより走行時に外側面部４２に負圧が作用した場合に、空力抵抗を下げるパゴダ状（車両１２の正面からみて車幅方向中央が凹んだ形状）となるように設定されている。例えば、両端部４２Ｅの弾性膜の厚みを薄くし、中央部４２Ｍの弾性膜の厚みを厚くしてもよいし、両端部４２Ｅの弾性膜を弾性率の小さい材料で構成し、中央部４２Ｍの弾性膜を弾性率の大きい材料で構成してもよい。外側面部４２を弾性膜で形成する場合には、例えば、ゴム、エラストマー、ゴムメタル、超弾性合金、等で構成することができる。

【0027】

また、外側面部４２は、走行時に作用する負圧によって弾性変形し、走行時に発生する空気流れによって、揚力を生じさせることのできる翼状に変形される。翼状については、車両の前方からの空気流れを考慮してキャンバ等が設定されている。

【0028】

流入空間Ｒに面する外側面部４２の下面、及び、内側外板４４の上面は、潤滑油Ｌに対して耐食性を有する物質、例えば、フッ素ゴム等でコーティングしておくことが好ましい。

【0029】

流入空間Ｒと油溜部３０とは、潤滑油流路３２で接続されている。潤滑油流路３２の一端は、油溜部３０の底部３０Ａと連通され、潤滑油流路３２の他端は、流入空間Ｒと連通されている。なお、潤滑油流路３２の一端は、油溜部３０の下部と連通されていればよく、必ずしも底部３０Ａと連通されていなくてもよい。潤滑油流路３２は、変速機２０の油溜部３０から、フロントピラー１６を経て、ルーフ１４へ至り、ルーフ変形部４０の流入空間Ｒへ配設されている。潤滑油流路３２は、フロントピラー１６に配置される部分が金属管で構成された放熱部３２Ａとされており、内部を流れる潤滑油Ｌからの放熱を可能としている。潤滑油流路３２内は、潤滑油Ｌで満たされており、流入空間Ｒと油溜部３０の潤滑油Ｌが潤滑油流路３２を通って移動する。

【0030】

次に、本実施形態の作用を説明する。

【0031】

本実施形態の変速機２０では、下部が油溜部３０に浸漬されたギヤ２３Ａが回転することで、油溜部３０の潤滑油Ｌが撒き上げられて、ハウジング２２内に拡散される。車両１２が停止しているときには、油溜部３０における潤滑油Ｌの油面は、停止時油面Ｓ１の高さにある。車両１２が走行すると、ルーフ変形部４０の外側面部４２に作用する負圧により、図２、図３の二点鎖線４２、及び図４に示されるように、外側面部４２が上方へ弾性変形して流入空間Ｒの内容積が拡大する。これにより、潤滑油Ｌが流入空間Ｒへ流入して油溜部３０内の潤滑油Ｌが減少し、油溜部３０における潤滑油Ｌの油面は、停止時油面Ｓ１よりも低下する。したがって、走行時におけるギヤ２３Ａの撹拌抵抗の増加を抑制することができる。

【0032】

また、潤滑油Ｌの油面は、車両１２の走行速度に応じて大きくなる負圧に対応して低下するので、走行速度に応じて、ギヤ２３Ａの撹拌抵抗の増加を抑制することができる。

【0033】

また、ルーフ変形部４０の外側面部４２は、車両幅方向の両端部４２Ｅが弾性変形しやすく、中央部４２Ｍが両端部４２Ｅよりも弾性変形しにくい構成とされているので、外側面部４２に作用する負圧によって、両端部４２Ｅの高さが中央部４２Ｍよりも高くなるパゴダ状となる。したがって、車両１２の高速走行時において、空力抵抗を下げることができる。また、車両１２の低速走行時には、ルーフの高さを低く維持することで、車両１２の前面投影面積を小さくすることができ、空力抵抗を下げることができる。

【0034】

また、本実施形態では、車両１２の走行時にルーフ１４へ作用する負圧によりルーフ変形部４０の外側面部４２を変形させているので、変形のための動力を必要とせず、簡易にルーフ１４の外形を変形させることができる。

【0035】

さらに、ルーフ変形部４０の外側面部４２は、図２の二点鎖線で示されるように、揚力を発生させる翼状に変形するので、車両１２に揚力が作用して、車両１２の接地荷重が減少し、転がり抵抗を低下させて、燃費を向上させることができる。

【0036】

また、外側面部４２に弾性膜を用いているので、弾性変形によりルーフ流入部４０の流入空間Ｒの内容積を容易に変化させることができる。また、ルーフ流入部４０が車両１２のルーフ１４に形成されているので、ルーフ流入部４０へ効果的に負圧を作用させることができる。

【0037】

さらに、本実施形態では、ルーフ変形部４０自体の外形を変形させているので、変形の自由度を高くすることができる。

【0038】

また、潤滑油流路３２は、フロントピラー１６に配置される部分が金属管の放熱部３２Ａとされているので、ハウジング２２内で高温になった潤滑油Ｌからの放熱を行い、潤滑油Ｌを冷却することができる。

【0039】

さらに、高速走行時には、ルーフ変形部４０へ潤滑油Ｌが移動するので、外部へ広い面積で露出するルーフ変形部４０において、潤滑油Ｌの冷却を効果的に行うことができる。

【0040】

また、ルーフ変形部４０は、内側外板４４と外側面部４２の間の流入空間Ｒに潤滑油Ｌが充填されているので、雨などの落下物に起因する衝撃に対してダンパとして機能し、車室内への音の伝達を抑制することができる。

【0041】

なお、本実施形態では、内側外板４４を車両１２のルーフ１４の一部で構成したが、図５に示すように、外側面部４２と内側外板４４とを一体化して、袋状のルーフ変形部４１をルーフ１４の上に設けることもできる。袋状のルーフ流入部４１とすることにより、ルーフ１４への後付けを容易に行うことができる。

【0042】

また、本実施形態では、車両１２が停止している時に、外側面部４２と内側外板４４とが離間して潤滑油Ｌが満たされている例について説明したが、車両１２が停止している時に、外側面部４２と内側外板４４が接している状態であってもよい。この場合でも、外側面部４２と内側外板４４との間には、潤滑油Ｌが介在し、流入空間Ｒが形成される。

【0043】

［第２実施形態］
次に、本発明に係る第２実施形態の車両用ルーフ構造について説明する。本実施形態では、第１実施形態と同様の構成については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。

【0044】

図６に示されるように、本実施形態の車両用ルーフ構造５０は、外側面部４２が第１実施形態と異なり、その他の構成は、第１実施形態と同様である。

【0045】

本実施形態のルーフ変形部５２は、外側面部４２に代えて蛇腹外板４６を備えている。蛇腹外板４６は、車両幅方向に伸縮可能な蛇腹状とされ、上方に凸となる山部４６Ｕと、下方に凸となる谷部４６Ｄが交互に形成されている。蛇腹外板４６は、例えば、ゴム、エラストマー、ゴムメタル、超弾性合金、等で構成することができる。蛇腹外板４６は、車両幅方向の両端部４６Ｅの振幅が大きく、中央部４６Ｍが両端部４６Ｅよりも振幅が小さく設定されている。これにより、走行時に蛇腹外板４６に負圧が作用した場合に、両端部４６Ｅが大きく膨張し、二点鎖線４６で示すように、空力抵抗を下げるパゴダ状（車両１２の正面からみて車幅方向中央が凹んだ形状）となるように設定されている。

【0046】

車両１２が走行すると、ルーフ変形部５２の蛇腹外板４６に作用する負圧により、山部４６Ｕ及び谷部４６Ｄの角度が大きくなって、蛇腹外板４６が上方へ膨出するように変形し、流入空間Ｒの内容積が拡大する。これにより、潤滑油Ｌが流入空間Ｒへ流入して油溜部３０内の潤滑油Ｌが減少し、油溜部３０における潤滑油Ｌの油面は、停止時油面Ｓ１よりも低下する。したがって、走行時におけるギヤ２３Ａの撹拌抵抗の増加を抑制することができる。

【0047】

さらに、本実施形態でも、第１実施形態と同様の他の効果を奏することができる。さらに、本実施形態では、蛇腹外板４６の蛇腹の振幅を変えることにより、負圧が作用したときの流入空間Ｒの内容量を容易に設定することができる。

【0048】

また、第１、第２実施形態では、変速機２０の潤滑油Ｌを流入空間Ｒへ送出して、ルーフ１４の形状を変化させたが、エンジンオイルを流入空間Ｒへ送出して、ルーフ１４の形状を変化させてもよい。

【0049】

［第３実施形態］
次に、本発明に係る第３実施形態の車両用ルーフ構造について説明する。本実施形態では、第１、第２実施形態と同様の構成については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。

【0050】

図７に示されるように、本実施形態の車両用ルーフ構造６０は、変速機２０に代えて、エンジン冷却水循環路６２を含んで構成されている。その他の構成は、第１実施形態と同様である。

【0051】

エンジン冷却水循環路６２は、エンジン６４とラジエータ６６との間を循環させる流路である。エンジン冷却水循環路６２には、ラジエータ６６からエンジン６４へエンジン冷却水を送出するポンプ６８が設けられている。また、エンジン６４からラジエータ６６へエンジン冷却水を戻す位置に開閉弁６５Ｂが設けられている。後述する変形速度を超えると開閉弁６５Ｂは閉鎖される。開閉弁６５Ｂは、不図示のコントローラにより開閉が制御されている。

【0052】

エンジン冷却水循環路６２には、冷却水接続路６９が接続されている。冷却水接続路６９は、ルーフ変形部４０の流入空間Ｒと接続されており、エンジン冷却水循環路６２から流入空間Ｒへ向かう第１接続路６９Ａと、流入空間Ｒからエンジン冷却水循環路６２へ戻る第２接続路６９Ｂを有している。第１接続路６９Ａには、開閉弁６５Ａが設けられている。走行速度が、後述する変形速度を超えると開閉弁６５Ａは開放される。開閉弁６５Ａは、不図示のコントローラにより開閉が制御されている。

【0053】

次に、本実施形態の作用を説明する。

【0054】

車両１２が停止している時には、開閉弁６５Ｂは開放され、開閉弁６５Ａは閉鎖されている。車両１２が走行し、速度が予め設定された速度（変形速度）を超えると、コントローラにより、開閉弁６５Ｂは閉鎖され、開閉弁６５Ａは開放される。これにより、エンジン冷却水は、エンジン６４から第１接続路６９Ａを通ってルーフ変形部４０の流入空間Ｒへ送出される。これにより、外側面部４２が水圧により上方へ弾性変形して流入空間Ｒの内容積が拡大し、第１実施形態で説明した形状に変形する。

【0055】

速度が予め設定された速度（変形速度）を下回ると、コントローラにより、開閉弁６５Ａは閉鎖される。これにより、ポンプ６８により流入空間Ｒからエンジン冷却水が引かれる。その後、開閉弁６５Ｂが開放され、エンジン冷却水は、エンジン冷却水循環路６２内で循環される。

【0056】

本実施形態では、エンジン冷却水を用いて、ルーフ変形部４０の外側面部４２を変形させて、ルーフ１４の形状を変えることにより、走行速度に応じた車両の空力特性をえることができる。

【0057】

なお、前述した第１〜第３実施形態では、車両１２のルーフ１４全体に流入空間Ｒを形成したが、ルーフ１４の一部のみ、例えば、車両幅方向の両端にのみルーフ変形部４０を形成してもよい。

【符号の説明】

【0058】

１０、５０、６０ 車両用可変ルーフ構造
１２ 車両
１４ ルーフ
２０ 変速機
２３Ａ ギヤ
３０ 油溜部（貯留部）
３０Ａ 底部
３２ 潤滑油流路
４０、４１、５２ ルーフ変形部（変形部）
４２ 外側面部（弾性膜）
４６ 蛇腹外板（弾性膜）
６２ エンジン冷却水循環路（貯留部）
Ｒ 流入空間（液体流入空間）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】