JP5602733B2 - 直線的に振動するディフレクタエレメントを備えるウィンドディフレクタ - Google Patents

Description

本発明は、移動可能に支持されているディフレクタエレメントを備える車両用ウィンドディフレクタ、及びこのディフレクタエレメントを動かすアクチュエータに関する。さらに本発明は、スライディングルーフと、このような種類のディフレクタエレメントとを備える車両に関する。

空気の流れる空洞スペースでは、特定の条件において、定期的な圧力変動が生じる。このことは、全ての車両で問題となり得る。ここでの車両とは、乗用車およびトラックだけではなく、例えば飛行機及び列車も意味している。

車室の圧力変動は、いわゆる「轟くような圧力変動によるノイズ」によって感知することができる。このことは、乗員にとって極めて不快であり、障害となる。従って、例えば、いわゆるウィンドディフレクタがスライディングルーフにいくつも設けられ、車室の圧力変動が減少するように気流の方向が変えられる。しかしながら、固定されたウィンドディフレクタでは、圧力変動によるノイズをある程度抑えることにしかならない。

文献１から、周囲を外気流が流れる、開口部を備えた空洞スペース内において、定期的な圧力変化を抑制する方法が知られている。ここでは、外気流の流れる方向が、定期的に及び同相で、空洞スペース内部の現在の圧力変化に対して反対方向に変化する。特に、気流を制御するために、振動する小さな方向転換ウイングが乗用車のルーフ開口部のフロントエッジに用いられる。このウイングは、ルーフ上側の気流の方向を転換する。ウイングの傾斜は、電気モータ、圧電セラミックアクチュエータ又は電動アクチュエータによって生成される。制御回路は、外気流の方向転換が車内の圧力変化と反対に作用するように制御する。

独国特許出願公開第１９７５０２１８Ｃ２明細書

このような種類のウイングの課題は、車両のルーフが一般的には湾曲しているために、シャフトを曲げて取り付けなければならないことである。ウイングが動く際には、この湾曲が問題を引き起こす。

本発明の課題は、周囲を空気が流れる空洞スペースの圧力変化を抑制し、機械的に問題なく動かすことができるウィンドディフレクタを提案することにある。

本発明に基づき、この課題は、移動可能に支持されているディフレクタエレメントを備える車両用ウィンドディフレクタと、このディフレクタエレメントを動かすアクチュエータとによって解決され、このディフレクタエレメントは、アクチュエータによって空間の一方向へ直線的に振動するように動くことができる。

有利な方法では、この直線運動が車両表面の湾曲に左右されず、ディフレクタエレメントに車両表面の湾曲を与えることができるため、最適な気流の条件を実現することができる。

好ましくは、ウィンドディフレクタが、中間部品と固定された側面部品とを有し、ディフレクタエレメントは、側面部品の間にある中間部品の中に、動くことができるように配置されている。ウィンドディフレクタ中央にある可動のディフレクタエレメントは、通常、圧力変動によるノイズを大幅に緩和するためには十分である。

特に、中間部品はディフレクタベースを有することができ、側面部品はこのディフレクタベースと固定接続又は一体形成されており、アクチュエータはこのディフレクタベースに固定されている。これによって、比較的安定したウィンドディフレクタを組み立てることができる。

その他の実施形態によれば、２つのジョイントアームを、ディフレクタエレメントとディフレクタベースと共に、４アクションリンクが形成されるように配置することができる。ディフレクタエレメントを用いることにより、特にディフレクタベースに対して直角に安定して動くことができる。

２つのジョイントアームは、それぞれ１つのリーフスプリングを有することができる。このリーフスプリングによって、４アクションリンクは安定したセンタ位置をとり、ディフレクタエレメントはこのセンタ位置を中心に振動することができる。

代替の実施形態によれば、ウィンドディフレクタは、ディフレクタエレメントのためのリニアガイドと、このリニアガイドの基本位置にディフレクタエレメントを保持するためのスプリング装置とを有している。このことによって、センタ位置を中心に振動する直線運動を実現することができる。

この代替の実施形態の場合、スプリング装置は２つのコイルスプリングを有することができ、これらのコイルスプリングは、ディフレクタエレメントの２つの対向する端部に取り付けられている。このような方法で、ディフレクタエレメントは、センタ位置で左右対称にスプリングで支持されることができる。

アクチュエータは、電動アクチュエータとすることができ、そのエレメントは、直交する２つの方向に相互に動くことができる。これによって、特に、４アクションリンクの振動を駆動することができる。

もう１つの実施形態によれば、このアクチュエータの他に、もう１つのアクチュエータがあり、これらのアクチュエータのそれぞれが、ディフレクタエレメントの一方の端部とロッカアームによって接続されている。このロッカアーム構造によって、アクチュエータとディフレクタエレメント間の質量平衡が可能となる。これによって、ベース部分で起きる加速が、ディフレクタエッジの相対運動の原因にはならない。

さらに、このディフレクタエレメントは、リヤエッジでの空気の流れに関して、気流の分離が生じるような形状を有することができる。これには、ディフレクタエッジでより遅い流速が生じ、気流の渦がディフレクタエレメント自体に全く当たらないという利点があり、従って、空気の流れによるノイズ障害がさらに低下する。

好ましい実施形態よれば、車両は、上述したウィンドディフレクタが取り付けられるスライディングルーフを備えている。このウィンドディフレクタを用いて、車室の圧力変動によるノイズを特に効果的に低下させることができる。

本発明を、添付の図に基づき、さらに詳しく説明する。

本発明に基づいた、振動するディフレクタの図である。 図１によるディフレクタ中間部品の個別部品の展開図である。 図１及び図２のアクチュエータの個別部品である。 本発明のもう１つの実施形態に基づく、固定コイルと質量平衡とを備えるディフレクタの図である。 図１によるディフレクタの中間部品の断面図である。 代替のディフレクタの断面図である。

以下に詳しく説明されている実施例は、本発明の好ましい実施形態となる。

図１には、本発明の第１の実施例によるウィンドディフレクタが示されている。図１は、スライディングルーフのフロントエッジを見た場合のウィンドディフレクタを示している。全体として、ウィンドディフレクタは縦長に形成されており、車両ルーフの輪郭に沿って曲げられている。ウィンドディフレクタ全体は、部品１、２及び３からなる。中間部品２の上部エッジ又は上方部分４だけが振動することができる。両方の側面部品１及び３は、従来のディフレクタとして、同時にディフレクタ全体のベース５の補強として機能する。ウィンドディフレクタ全体は、スライディングルーフが約１５ｍｍ開くと、一般的なウィンドディフレクタもそうであるように、上方へ移動する。

図１には、ウィンドディフレクタ全体の縦断面図が示されている。中間部品２の個別部品は、図２の展開図で詳細に示されている。中間部品２の上方部分４はディフレクタエレメントを示し、ここではディフレクタストリップ４０と４アクションリンクの上部アーム４１とからなっている。ディフレクタストリップ４０は、ルーフ輪郭に合わせられており、流れを分離するエッジ４２を有している。さらに、ディフレクタストリップ４０では、上部アーム４１の穴４４の中に対応するピン４３が差し込まれる。ディフレクタストリップ４０は、他の方法でも上部アーム４１に接続することができるか、又は上部アーム４１と一体形成することができる。

いわゆる４アクションリンクは、上部アーム４１及びディフレクタベース５（図２には示されていない）の他に、２つのリーフスプリング６及び７によって形成される。これらの両方のリーフスプリング６及び７は、例えば、ディフレクタベース５及び上部アーム４１にボルトで固定されている。リーフスプリングは、例えば、上部アーム４１又はベース５に対して２０°の角度に延びている。

電動アクチュエータ８は、ディフレクタベース５に対する動きで、中間部品２の上方部分４に作用する。この電動アクチュエータ８は、図３と関連して以下に詳しく述べられているように、ここではコイル体８０と磁石８２を備える鉄心８１とを有している。

４アクションリンクは、ディフレクタエレメント又は中間部品２の上方部分４の上下方向のセンタ位置を決定し、磁石８２を備える鉄心８１内のコイル体８０のガイドを引き受けている。その他に、４アクションリンクによって、ディフレクタストリップ４０は、ディフレクタベース５に対して常に平行に、上下に動くことが確実に行われる。

リーフスプリング６及び７の代替として、４アクションリンクの両方の側面アームは、端部にそれぞれ１つのジョイントを備える剛性の高いアームとしても形成されることができる。必要に応じて、ディフレクタ中間部品２の上方部分４を基本位置に保持するために、別のスプリング装置を準備し、基本位置を中心に上方部分４を振動させることができる。

図３は、電動アクチュエータ８の詳細を示している。このアクチュエータは、Ｅ形の形状を備える縦長の鉄心を有している。外側の脚には、鉄心８１の長手方向軸と平行に永久磁石８２が配置されている。これらの永久磁石８２の間において、Ｅ形の鉄心８１の中央の脚の上又は上方で、コイル体８０は、鉄心８１又はコイル体８０の長手方向軸に対して実質的に垂直に、すなわち、二重矢印９に従って垂直方向に動くことができる。この動きは、１つは両方のマグネットコンポーネント８０と、もう１つは８１及び８２とによってもたらされる磁力によって生じる。

その他にコイル体８０は、二重矢印１０に従って、鉄心８１又は磁石８２の長手方向軸に沿って動くことができる。この横方向の動きは、４アクションリンクによる平行ガイドによって制限される。

説明したように、コイル体８０の横側に、少なくとも２つの磁石８２が２つの平行な面に配置されていることによって、コイル体８０の上下方向と水平方向の動きが可能になり、とりわけ、小さくて細い構造を実現することができる。さらに、従来のスピーカコイルによる構造も同様に考えられる。

４アクションリンクの代替として考えられる実施形態は、例えば、ディフレクタの上方部分４の左右端部に２つのコイルスプリングを用いて実施することができる。さらに、アクチュエータ８のためのガイドエレメントが、例えばトレーリングアームの形で必要である。

本発明に基づく振動するウィンドディフレクタのもう１つの有利な実施形態が図４に示されている。このウィンドディフレクタも、図１及び２によるウィンドディフレクタと同様に、振動する中間部品と固定された側面部品の３つの部分から形成することができる。代替として、ウィンドディフレクタ全長にわたって振動させることもできる。このことは、図１及び２による実施形態に当てはまると同様に、図４による実施形態にも当てはまる。

ウィンドディフレクタは、ベース５に固定されている２つのコイル１１及び１２を有している。両方のコイル１１及び１２は、図３のアクチュエータのように永久磁石が装備されている鉄心１３、１４と一緒に作用する。鉄心１３及び１４は、振動しながら、それぞれロッカアーム１５、１６に吊り下げられている。ロッカアーム１５及び１６は、それぞれ、ベース５の上にあるペンドラムサポート１７、１８によって支持されている。鉄心１３、１４の反対側にある各ロッカアーム１５、１６のそれぞれの端部は、スプリングジョイント又はペンドラムサポート１９、２０によって、振動するディフレクタ又はディフレクタエッジの上方部分４の端部の１つに接続されている。

鉄心１３及び１４が、ベース５に対して実質的に垂直方向に振動すると、ロッカアーム１５及び１６のもう一方の端部も同時に振動する。ロッカアームの上下振動は、次に、ペンドラムサポート１９及び２０によって直接ディフレクタの上方部分４に伝達されるため、この上方部分４は、矢印２１に従って、同様にベースに対して上下方向又は垂直に振動する。

ディフレクタの上方部分４の他に、鉄心１３及び１４も取り付けられているロッカアーム１５及び１６によって、上方部分４に関して質量平衡を達成することができる。このことは、慣性力が補整されることにより、ディフレクタのベースでの垂直方向の車両加速度が、ディフレクタの機能に影響しないという利点がある。さらに、ディフレクタエッジまたはディフレクタの振動する上方部分の上下方向のセンタ位置を決定するスプリングエレメントは必要ない。図４による実施形態のもう１つの利点は、コイル１１及び１２がベース５に固定されているため、コイル１１及び１２への電源供給が簡単にできることにある。

図５は、車両のルーフ２２に取り付けられている、本発明に基づくウィンドディフレクタの断面を示している。この断面は、空気の流れる方向２３の方に延びている。ウィンドディフレクタは、この場合、スライディングルーフ装備車での圧力変動によるノイズを抑制するのに働く。スライディングルーフが開いているため、振動するディフレクタ２４は、ルーフ輪郭２５から突き出し、ここではディフレクタの形状が五角形として図示され、実質的に図１及び２のディフレクタの上方部分４に該当する。車両ルーフ２２のガター２６の中に固定されているアクチュエータ８によって駆動されることにより、ディフレクタ２４は振動する上下運動を行い、必要に応じて、ルーフ輪郭２５に対し垂直方向に上下運動を行うこともできる。ディフレクタ２４は、シール２７によって、ガター２６又はルーフ２２に対し、空気の流れる方向２３に抗してシールされている。

ディフレクタ２４の形状は、主に、フロントエッジ２８とリヤエッジ２９によって特徴づけられている。フロントエッジ２８には、空気の流れが直接当たっており、車両進行方向を向いている。さらにフロントエッジ２８は、ほぼ垂直に調整されている。リヤエッジ２９は、ディフレクタ下部の垂直な背面３０に対してやや前方に傾いている。気流の分離は、フロントエッジ２８の先端で行われる。これにより、分離エッジ部分では流速が速くなり、空気の渦がリヤエッジ２９上に発生し、その際、少なくとも僅かな範囲でノイズが生じる。

このことから、ノイズをさらに低下させるために、図６に従って、振動するウィンドディフレクタの改善された形状が示されている。車両に取り付けられているウィンドディフレクタ全体の構造は、実質的に図５の構造に該当する。唯一の違いは、ディフレクタ２４‘であり、特にその断面形状である。図６による実施形態の場合、フロントエッジ２８’は非常に平坦に後方へ引き延ばされているが、まだ僅かにルーフ輪郭２５よりは上向きである。また、フロントエッジ２８’は、ディフレクタ２４’の背面３０’まで延びている。従って、リヤエッジは、背面３０’によって形成される。気流の分離は、それによって、ディフレクタ２４’のリヤエッジ又は背面３０’で行われる。しかし、気流の渦はディフレクタ自体では発生しないため、気流の渦がノイズの原因になることはない。ほぼノイズのない空気の流れとリヤエッジでの流れの分離により、圧力変動の抑制、車内のノイズ及びすき間風の防止に関して、最良の結果が得られる。

Claims (11)

1. 移動可能に支持されているディフレクタエレメント（４、２４、２４’）と、
   該ディフレクタエレメント（４、２４、２４’）を動かすアクチュエータ（８）と
   を備える車両用ウィンドディフレクタであって、
   前記ディフレクタエレメント（４、２４、２４’）はそれ自体がその形状を変えることなく、前記アクチュエータ（８）によって空間の垂直方向へ直線的に振動するように動くことができることを特徴とするウィンドディフレクタ。
2. 前記ウィンドディフレクタが、中間部品（２）と固定された側面部品（１、３）とを有し、前記ディフレクタエレメント（４、２４、２４’）は、前記側面部品（１、３）との間にある前記中間部品（２）の中に、動くことができるように配置されていることを特徴とする、請求項１に記載のウィンドディフレクタ。
3. 前記中間部品（２）が、ディフレクタベース（５）を有し、前記側面部品（１、３）は前記ディフレクタベースと固定接続又は一体形成されており、前記ディフレクタベースに前記アクチュエータ（８）が固定されていることを特徴とする、請求項２に記載のウィンドディフレクタ。
4. ２つのジョイントアーム（６、７）が、前記ディフレクタエレメント（４、２４、２４’）と前記ディフレクタベース（５）と共に、４アクションリンクを形成するように配置されていることを特徴とする、請求項３に記載のウィンドディフレクタ。
5. 前記２つのジョイントアーム（６，７）が、それぞれ１つのリーフスプリングを有することを特徴とする、請求項４に記載のウィンドディフレクタ。
6. 前記ウィンドディフレクタが、前記ディフレクタエレメント（４、２４、２４’）のためのリニアガイドと、該リニアガイドの基本位置に前記ディフレクタエレメント（４、２４、２４’）を保持するためのスプリング装置とを有していることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載のウィンドディフレクタ。
7. 前記スプリング装置が、２つのコイルスプリングを有しており、該コイルスプリングは、前記ディフレクタエレメント（４、２４、２４’）の２つの対向する端部に取り付けられていることを特徴とする、請求項６に記載のウィンドディフレクタ。
8. 前記アクチュエータ（８）がコイル体（８０）と磁石（８２）を備える鉄心（８１）とを有する電動アクチュエータであり、前記コイル体（８０）と前記磁石（８２）を備える前記鉄心（８１）とは、直交する２つの方向に相互に動くことができることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載のウィンドディフレクタ。
9. 前記アクチュエータ（８）の他に、もう１つのアクチュエータがあり、これらの前記アクチュエータのそれぞれが、前記ディフレクタエレメント（４、２４、２４’）の一方の端部とロッカアーム（１５、１６）によって接続されていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載のウィンドディフレクタ。
10. 前記ディフレクタエレメント（４、２４、２４’）が、リヤエッジ（３０’）での空気の流れに関して、気流の分離が生じるような形状を有することを特徴とする、請求項１〜９のいずれか一項に記載のウィンドディフレクタ。
11. 請求項１〜１０のいずれか一項に記載のウィンドディフレクタが、スライディングルーフに取り付けられていることを特徴とするスライディングルーフ装備車両。

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