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スポイラーは自動車の空力装置であり、その設計目的は、通常揚力、乱気流、抗力として現れる、走行中の車体にかかる好ましくない空気の流れを「抑制」することです。車両前面のスポイラーは、エアダムと呼ばれることがよくあります。
スポイラーはレースカーや高性能スポーツカーによく取り付けられますが、乗用車にも一般的になっています。スポイラーは主にスタイリングのために車に追加され、空気力学的利点はほとんどないか、空気力学的に悪化します。
「スポイラー」という用語は、しばしば誤って「ウィング」と同義語として使用されます。自動車のウィングは、単に既存の気流パターンを乱すのではなく、空気が周囲を通過するときにダウンフォースを生成するように設計された装置です。 [1] [2]自動車のウィングは、抗力を減らすのではなく、実際には抗力を増加させます。
手術
空気力学は、高速走行時の自動車の挙動に重要な役割を果たします。自動車は、シャーシ、サスペンション、タイヤを介した路面への機械的なグリップにより、まず低速で安定してバランスが取れていなければなりません。[3]次に、空気力学的な補助具を使用して、高速走行時に必要なバランスと安定性の特性を提供します。[3]車両のスポイラーとウィングは低速ではほとんど効果がありませんが、不適切な設計は、望ましくない反応を引き起こし、高速走行時の自動車の安定性や効率を低下させる可能性があります。[3]
スポイラーは用途を表す用語であるため、スポイラーの動作は、スポイラーが損なおうとする特定の効果によって異なります。標準的なスポイラーの機能には、移動中の車両の上や周囲を通過する気流を乱すことが含まれます。標準的なスポイラーは、形状上を流れる乱流の量を増やすことで空気を拡散し、層流を「乱し」 、層流境界層にクッションを提供します。[引用が必要]ただし、他の種類の気流では、スポイラーの動作が異なり、物理的特性が大きく異なる場合があります。
レーシングカー
物体が速度を増しながら移動すると、周囲の空気がその動きに影響を及ぼします。レースにおけるスポイラーは、レースカーのボディやシャーシの他の機能と組み合わされ、周囲の空気の影響を受ける操縦特性を変更します。
多くの場合、これらのデバイスは、より速いタイムを達成するという全体的な目標を掲げ、特定のトラックでのレースのニーズや特定のドライバーの才能に合わせて、高度に調整できるように設計されている。
乗用車
乗用車に使用される多くのスポイラーの目的は、抗力を減らし、燃費を向上させることです。[4] 乗用車 にはフロントスポイラーとリアスポイラーが装備されています。バンパーの下にあるフロントスポイラーは、主に車体の下の空気を減らして抗力係数と揚力を減らすために使用されます。
スポーツカーには、フロントスポイラーとリアスポイラーが付いているのが最も一般的です。これらの車両は、通常、高速操縦性を高めるために、より剛性の高いシャーシとより硬いサスペンションを備えていますが、スポイラーが役立つこともあります。これは、多くの車がルーフの後端から車のトランクまたはテールにかけて比較的急な下向きの角度になっているため、気流の剥離が発生する可能性があるためです。気流が乱流になり、低圧ゾーンが形成され、抗力と不安定性が増大します (ベルヌーイ効果を参照)。リアスポイラーを追加すると、ルーフからスポイラーまでのより長く緩やかな傾斜が空気に「見える」と考えられます。これにより、流れの剥離が遅れ、スポイラー前の圧力が高くなるため、ダウンフォースが発生して車の揚力を減らすことができます[要出典]。これにより、特定の状況で抗力が軽減され、一般にリア揚力の減少により高速安定性が向上します。
レースとの関連性から、スポイラーは消費者から「スポーティ」なものとみなされることが多い。1968年、クレイグ・ブリードラブは、独自のルーフマウントスポイラーを備えた量産型の304立方インチ（5.0 L）V8 AMCジャベリンで、ボンネビル・ソルトフラッツで161.7335マイル/時（260.28 km/h）のフライングマイル記録を樹立した。 [5] AMCのスタイリストは後に、リアウィンドウの上に流線型のグラスファイバー製の翼を作り、それが1969年型ジャベリンの工場オプションとなった。カーライフ誌によるテストでは、115 mph（185 km/h）以下の速度では揚力の低減に改善が見られなかった。[6] [7]この機能は、マーク・ドナヒューとロジャー・ペンスキーが設計したトランクリッドに取り付けられた特大のダックテールスポイラーに置き換えられ、1970年にAMCによって承認された。[8] [9] [6]このレースで実証された機能は、1971年から1974年のすべてのAMCジャベリンAMXモデルの標準装備となりました。[10]
しかし、「より高級なモデルに搭載されているスポイラーが、さらなる空力的メリットをもたらすことはめったにない」。[11]競技用および高級スポーツカーに標準装備されているものを除き、ほとんどのデザインは何もしないが、一部のメーカーは「スポイラーは見た目だけ」であると公表している。[12]さらに、抗力の低減には「車体側面にも注意を払う必要がある」。例えば、細い先端まで伸びるボートテールデザインのように、車体後部の断面積を減らして後流内の容積を減らす技術などである。[11]
素材の種類
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スポイラーは通常、次のような軽量ポリマーベースの材料で作られています。
- ABS プラスチック: ほとんどのOEM は、さまざまな混合物 (通常は粒状充填剤) をABS プラスチックに注入してスポイラーを製造しており、この安価な材料に剛性をもたらします。プラスチックの主な欠点は脆さで、製品の経年変化とともに悪化し、揮発性フェノールの蒸発によって発生します[詳細な説明が必要]。
- グラスファイバー: 材料コストが低いため、自動車部品の製造に使用されます。グラスファイバースポイラーは、エポキシなどの熱硬化性樹脂を浸透させたグラスファイバー布で構成されています。グラスファイバーは十分な耐久性と加工性を備えていますが、手間がかかることから、大規模生産には不採算となっています。
- シリコン: 最近、一部の自動車アクセサリーメーカーはシリコン有機ポリマーを使用しています。この素材の主な利点は、その驚異的な可塑性です。シリコンは極めて高い熱特性を備えており、製品の寿命が長くなります。
- 炭素繊維：炭素繊維は軽量で耐久性があり、高価です。手作業が多いため、大規模生産では自動車部品に広く使用できないのが現状です。
その他の一般的なスポイラーの種類
- フロントスポイラー: フロントスポイラー (エアダム) は、フロントバンパーの下に配置されているか、フロントバンパーと一体化されています。レースでは、このスポイラーは、車両前方の空気に関連するハンドリングのダイナミクスを制御します。これは、高速走行時の車体の抗力係数を改善したり、ダウンフォースを発生させたりするために行われます。乗用車では、冷却目的でエンジンベイに空気の流れを導くことに重点が移ります。
- ピックアップ トラックの荷台スポイラー: これは、後部近くのトラック荷台レールの上部にのみ取り付けられます。このスポイラーは、荷台カバーと一緒に使用され、テールゲートからの急な落下による空気プロファイルを低減することを目的としています。
- ピックアップ トラックのキャブ スポイラー: これは上記と同じように機能しますが、トラックのキャブから荷台までの落下部分に焦点を当てています。
アクティブスポイラー
アクティブスポイラーは、車両の走行中に状況に応じて動的に調整され、スポイラー効果、強度、またはその他の性能特性を変更します。スポーツカーやその他の乗用車に最も多く見られ、最も一般的な形式は、ブガッティ ヴェイロンのアクティブスポイラーのように、車両が特定の速度を超えると上方に伸びて部分的または全体的に車両後部に格納されて隠れるリアスポイラーです。アクティブフロントスポイラーも特定のモデルに実装されており、フロントスポイラーまたはエアダムが下の道路に向かってさらに伸びて、高速時の抗力を低減します。ほとんどの場合、スポイラーの展開は、通常、車両速度、ドライバーの設定、またはその他の入力に基づいて、車載コンピューターまたはその他の電子機器によって自動的に制御される電気モーターによって行われます。多くの場合、ドライバーは必要に応じてスポイラーを手動で展開できますが、特定の速度を超えるとスポイラーを格納することができない場合があります。これは、格納すると車両の高速ハンドリング特性が危険なほど低下する可能性があるためです。
アクティブスポイラーは、固定式スポイラーに比べて追加の利点があります。美観上、駐車中や低速走行中など、最も注目されるときに、アクティブスポイラーを使用すると、よりすっきりとした、すっきりとした外観を実現できます。隠れるスポイラーは、外観を大幅に変えずに高速時の空力特性を改善したいと考えている車両デザイナー (ポルシェ911やアウディ TTなど) にとって魅力的かもしれません。低速時にスポイラーを隠すことでも、空力特性を改善できます。低速時には、固定式スポイラーは空気の流れがほとんどないため、抗力が増大し、車両の操縦性向上にほとんど役立ちません。格納式フロントスポイラーは、縁石やその他の道路の凹凸による車両の擦れを軽減しながら、高速時の抗力も軽減します。
シャパラル2Jのような電動ファンはスポイラーと同等の働きをし、ダウンフォースを増加させ、車両の牽引力と操縦性を向上させます（地面効果を参照）。ファンを使用して車両の空気力学を変える研究が続けられています。[14]
その他の車両
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長距離トラクターなどの大型トラックには、牽引しているトレーラーの空気抵抗による抗力を軽減するために、キャブの上部と側面にスポイラーが付いている場合もあります。牽引しているトレーラーはキャブよりも高い場合があり、このスポイラーを使用しないと車両の空気力学が大幅に低下します。牽引するトレーラーには、後車軸の車輪から通過する空気をそらすために外側に傾斜した下側スポイラーを取り付けることもできます。
列車は、抗力を誘発するためにスポイラーを使用する場合があります (空気ブレーキのように)。日本の高速列車の試作車であるFastech 360は、時速 400 km (250 mph) に達するように設計されています。その先端は、トンネルを通過するときに発生する風の影響を弱めるように特別に設計されており、緊急時には抗力を増大させて列車を減速させる「耳」を展開できます。
現代のレーシングカーの中には、ルーフフラップと呼ばれるパッシブな状況依存型スポイラーを採用しているものがある。車体は前進中にダウンフォースを発生するよう設計されている。車体が後進しようと回転すると、このルーフフラップが展開し、車体が揚力を発生させる。ルーフフラップが展開するのは、ルーフのポケットに埋め込まれているためである。ポケット上部の低圧によりフラップが展開し、車体が発生させる揚力の一部を相殺し、地面との接触が解除されにくくなる。これらの装置は、1994年にタラデガでのラスティ・ウォレスの事故を受けてNASCARで導入された。[15]
クジラの尾
1974年8月にポルシェ911ターボがデビューしたとき、大きく広がったリアスポイラーを備えており、すぐに「ホエールテール」と呼ばれました。[16] [17] [18]後端の揚力を減らし、高速走行時にオーバーステアを防ぐように設計されており、 [19]ホエールテールスポイラーのゴム製のエッジは「歩行者に優しい」と考えられていました。[20]ターボはホエールテールで認識されるようになりました。[21] [22] 1978年から、リアスポイラーは再設計され、側面が盛り上がっていることから「ティートレイ」と呼ばれました。[23] ポルシェ911のホエールテールは、フロントのバレンスパネルに取り付けられたチンスポイラーと組み合わせて使用されましたが、いくつかの情報源によると、空力安定性は向上しませんでした。[24] これは、翼型[25]、「テールゲートの窓のベースを横切るリアウィング」[26] 、 「約50mph（80km / h）で展開する電子制御ウィング」[27]などの新しい技術に比べてダウンフォースを増幅する効果が低い。
歴史
ホエールテールは、1973年の「ダックテール」またはドイツ語でビュルツェル（ Eプログラムの一部）の直後に登場しました。これは、911カレラRS（ドイツ語でRennsportまたはレーススポーツの意）に装着された、より小型でフレアの少ないリアスポイラーで、ドイツ国外ではオプションでした。[16] [18]ホエールテールは、もともと1973年にポルシェ930とポルシェ935のレースカー用に設計され、1974年にターボに導入されました（ Hプログラムの一部）。また、1975年からはターボなしのカレラにもオプションで装備されました。[28] [29]両方のタイプのスポイラーは、エルンスト・フールマンがポルシェAGのテクニカルディレクターを務めていたときに設計されました。[30] 1976年には、より効果的なスポイラーを補うためにゴム製のフロントチンスポイラーも導入されました。[17] 1978年までにポルシェはリアスポイラーの別のデザイン「ティートレイ」を導入した。これはインタークーラーを収容する箱型の筐体で、911SCのオプションでもあった。[16] [31]
その他の車両
ポルシェ911のホエールテールカースポイラーはファッションステートメントとして流行し、[32]この用語はフォードシエラRS、[33] シボレーカマロ、[34]サーブ900 [ 35]を含む多くの自動車の大型リアスポイラーを指すために使用されています。ホエールテールスポイラーは三輪車、[36]トラック、[37]ボート、[38]その他の乗り物 の後部にも見られます。
ギャラリー
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フォード シエラ RS コスワース工場装着リアスポイラー -
三菱ランサーエボリューションスポイラー -
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ブガッティ ヴェイロンの格納式スポイラー -
NASCAR ダッジ チャージャー
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参照
ウィキメディア・コモンズには、自動車のスポイラーに関連するメディアがあります。
参考文献
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