車の空気抵抗と燃費の関係って、意識した事はありますか？
今回は、車にかかる空気抵抗について調べました。
車にかかる空気抵抗とは？
車にかかる「空気抵抗」について調べてみました。
空気抵抗とは、走行中の車に対して進行方向とは反対向きに発生する力です。
細かくは書きませんが、空気抵抗を式で求める場合に大きな要素があります。
それは「車速」と「前面投影面積」です。
「車速」は文字通り、車の速度です。
式の中では、この数値の２乗が掛けられています。
空気抵抗の大きさを決定づける要素として１番大きな物が車速です。
「前面投影面積」とは、車を正面から見た時の面積です。
前面投影面積が大きい程、空気抵抗は大きくなります。
スポーツカーとトラック（またはバス）を正面から見比べると、大きさは歴然ですね。
空気抵抗を式によって算出する場合、これ以外にも「空気の密度」や「係数」が関係します。
車の空気抵抗はどこにできる？
空気抵抗が車のどの部分に生まれるのか、について書いていきます。
主には車の後方に現れる「ドラッグ」と呼ばれる抵抗が１つ目です。
もう１つは、車体を持ち上げる方向に働く「揚力」です。
「ドラッグ」は、車後方に発生する渦により進行方向と反対に引っ張る力です。
この渦は、車体に沿って流れる空気がエネルギーを失い車体から離れていく時に発生します。
渦が車体近くに発生すると、引っ張る力が強くなり大きな抵抗になります。
「揚力」は、車体の上部と下部を流れる空気の速度差によって生まれる力です。
揚力の大きさは、上下の速度差の大きさに比例します。
仕組みは、飛行機が飛行する原理と同じです。
揚力が発生すると、タイヤの接地面積が減ります。
タイヤから路面に伝わる力が減るので、走行性能が落ちます。
リサーチでは、車体が揚力をより発生しやすい形状という理由から、高速度域で横転する事故の多い車種があった事がわかりました。
この揚力の仕組みを反対に利用した力を「ダウンフォース」と呼ばれています。
ミニ四駆世代の私は、漫画でこの言葉が使われていたのを覚えています。
揚力とは反対に、車体を押さえる力です。
この力がある事で、タイヤから路面に力が伝わりやすくなります。
また、重心が下がり車全体としての運動性能が向上します。
実際には、ミニ四駆程度の速度域ではダウンフォースは効かないようです。
モータースポーツの世界では、F1やインディカーに使われるフォーミュラカーにおいて重要な要素の１つです。
フロントやリヤに装着しているウイングの角度が１度変わるだけで、最高速度やコーナリング速度に大きな差が生まれます。
インディカーはオーバルコースを周回するレースなので、少しの速度差が大きな駆け引きの要素になります。
市販車などの一般的な車でも、高速度域での走行にある程度の効果を発揮させるアイテムが市販されています。
メーカーオプションやアフターパーツなど、さまざまな物が販売されています。
これらは主に「走行時の安定性」の向上を効果として期待できる物です。
そんな中から、今回は「ヴォルテックスジェネレーター」を取り上げる事にしました。
日本語にすると「渦巻発生装置」です。
ヴォルテックスジェネレーターとは
ヴォルテックスジェネレーターの仕組みは、これにより小さな渦（＝乱流）を発生させる事で、大きな渦を発生しにくくする、という物です。
これにより、走行中に生まれる空気抵抗を小さくする事ができます。
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効果としては、先述の「走行安定性の向上」の他に「燃費改善」や「風切り音減少」があります。
最近の自動車には、ヴォルテックスジェネレーターと同じ効果を持つ突起が車体各所にあります。
８６にもフロントとリヤのランプ横にあります。
トヨタでは「エアロスタビライジングフィン」と呼ばれています。
ヴォルテックスジェネレーター 取り付け位置は？
ヴォルテックスジェネレーターの取り付け位置について書いていきます。
位置を考えるポイントは大きく２つあります。
- 車体を流れる空気が剥離し始める場所
- 空気の流れが複雑になる場所
１つ目については、主に車体後方を指します。
車体後方への空気の流れを整える事で、高速度域でのふらつきを軽減する効果があります。
２つ目については、サイドミラーが分かりやすい例です。
車種によっては、サイドミラーの風切り音が気になる場合があります。
リサーチでは、サイドミラー周辺に設置する事で風切り音が小さくなった、というレビューが見られました。
他にも、タイヤハウス周辺に設置する事で走行中のタイヤハウス内の空気の流れを整え、燃費改善やハンドリング向上の効果があるようです。
車体の形状により、ヴォルテックスジェネレーターの取り付け位置は多少変わると思われます。
大抵の場合で効果のある場所をピックアップしました。
ヴォルテックスジェネレーター 取り付け位置① ブレーキランプ側面
１つ目は、ブレーキランプの側面です。
トヨタ車を始め、最近の車には同じ効果のある突起が付いたカバーが装着されています。
ワンボックスタイプの普通車で目にする事が多いです。
期待できる効果としては、高速度域でのふらつき軽減が考えられます。
同じボディタイプであれば、突起のある位置を参考に取り付けしてみましょう。
ヴォルテックスジェネレーター 取り付け位置② サイドミラー
２つ目は、サイドミラーです。
期待できる効果としては、風切り音の軽減が考えられます。
車体側面の空気の流れを整える事が出来ます。
後方にエンジンの吸気口がある車種では、高速度域でのアクセルレスポンスの向上などもあるかもしれませんね。
ヴォルテックスジェネレーター 取り付け位置③ ルーフ後方
３つ目は、ルーフです。
ルーフのリヤガラス付近に取り付ける事で、車体後方の空気の剥離を抑える効果があります。
これによってドラッグや揚力が減り、燃費やハンドリングの改善が効果として考えられます。
ヴォルテックスジェネレーター 取り付け位置④ タイヤハウス前
４つ目は、タイヤハウスの前です。
これによりタイヤハウス内の空気の流れをスムーズにします。
効果としては、ハンドリング向上が考えられます。
リサーチでは、高速度域でのコーナリングで効果を感じやすいようです。
ヴォルテックスジェネレーター 取り付け位置⑤ スポイラー下部
５つ目は、スポイラー下部への取り付けです。
主に車体下を流れる空気をスムーズにします。
フロント、リヤ共に効果があります。
車体下の空気の流速を早める事で、ダウンフォースを効かせる事ができます。
効果としては、ハンドリングの向上が考えられます。
こちらも高速度域での走行に、より効果が感じられます。
ハンドリングの向上、と書いていますがハンドル操作が軽く感じる訳ではありません。
タイヤを押さえる力が掛かる分、ハンドル操作が重くなったように感じます。
その代わりに、グリップ力が上がっているのでハンドル操作に対する車の反応が速くなったように感じる事ができます。
ヴォルテックスジェネレーター 注意点について
ヴォルテックスジェネレーターについての注意点を挙げていきます。
- 自作する場合は「外装基準」に注意
- 取り付け向きと数に注意
外装基準について
１つ目の「外装基準」について。
これは、保安基準の中に規定されています。
歩行者等に対して危険となる外装の突起物に関する基準です。
自作する場合には、主に大きさと形状について注意する必要があります。
以下の点が大まかなポイントです。
- 地上高2m未満～フロアラインの間が対象
- 直径10cmの球体に触れる部分が対象
- 高さ(突出部分)が5mm以下ならOK
- 対象部分の曲率半径が2.5mm以下であること
「曲率半径」など、難しい用語等は専門に説明しているＨＰを参照してください。
ヴォルテックスジェネレーター以外にバックモニター用のカメラや各種アンテナ等、後付けした物も対象になります。
場合によっては保安基準を満たせず、車検に通らない場合もあります。
ディーラーなどに問い合わせするのが安全です。
ヴォルテックスジェネレーター 取り付け向きについて
２つ目の取り付け向きについて。
ヴォルテックスジェネレーターの形状は、片方が丸く出っ張っています。
この部分が進行方向に向くように取り付けます。
また、取り付け位置により適切な個数があります。
取り付け個数と効果が比例するとは限りません。
例えば、ブレーキランプ横等は１～３個。
ルーフに取り付ける場合は、６個前後（大きさによる）が目安です。
個数や場所については、工場生産時点で同じ効果のある突起がある車種を参考にすると分かりやすいです。
他にも、垂直面に取り付ける場合は地面に対して水平に取り付けます。
水平面への取り付けは進行方向に対して平行になるように取り付けると効果的です。
複数個を取り付ける場合、ヴォルテックスジェネレーター同士を平行になるように取り付けるのもポイントの１つです。
取り付けには、両面テープでの貼付けが圧倒的に多いと思います。
貼付け面を綺麗にして、脱脂してから貼り付けましょう
また、貼付け位置のガイドを作ると失敗しづらくなります。
方法としては水平器とマスキングテープを使う方法が一般的です。
取り付け位置的に直接ガイドを作るのが難しい場所もあると思います。
この様な場合は、広告などの紙に貼付け箇所を穴開けした物を作ると作業効率が上がります。
取り付け作業の動画などが多く公開されているので、参考にしてみましょう。
ヴォルテックスジェネレーター 日本車と相性が良い？
今回の記事のリサーチの中で、欧州車と日本車との空気抵抗への考え方の違い、についての記述を発見しました。
欧州車の考え方では、タイヤを太くしてダッシュ力を上げる、という方向性の様です。
一方、燃費良く走行する事に重きを置きたいのが日本車の考え方の様です。
例えば、日本車のハイブリッドなどのエコカーのタイヤをよく見てみましょう。
割と幅の狭いタイヤである事に気が付きましたか？
幅の細いタイヤは、太い物に比べて燃費が良い事が長所です。
一方で、幅が細い事で横風などの力に対しては踏ん張る力が弱いのが短所です。
この短所を空気の流れを整える事で軽減できれば、運転者の負担軽減や燃費、運転中の環境向上に繋がります。
燃料費も高くなっている現在では、車での遠出も燃費良くできると嬉しいですよね。
そんな方にはヴォルテックスジェネレーター、試してみてはいかがでしょうか？
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