JP4754549B2 - 回動可能要素を備えた機能装置 - Google Patents

Description

本発明は、車体の外側に配置される機能装置であって、基本要素と、基本要素に対して２つの終端位置の間を回動可能に設けられた少なくとも１つの回動要素とを含む機能装置に関する。

この種の機能装置は、例えば、自動車の後部領域に配置される空気ガイド装置として具現化され、下記の特許文献１において公知である。この空気ガイド装置は、基本要素と、基本要素に対して回動可能な２つの回動要素とで構成される。基本要素は、スポイラ本体として構成され、位置移動装置によって、引き込まれた休止位置と繰り出された作動位置との間を移動可能に設けられる。２つの回動要素は、それぞれスポイラ延長部として利用することができ、基本要素の作動位置において、車両の縦方向の中心面に対して外側に回動される。このスポイラ延長部を用いて、進入流れの表面の大きさを増減することにより、作動表面積を必要に応じて変化させることができる。空気ガイド装置が、休止位置に移動して、後部側車体の窪み部分に収納される際、スポイラ延長部は内側に回動される。これにより、空気ガイド装置の寸法が、車体の窪み部分の寸法に合致する。
独国特許出願公開第１０ ２００４ ０３０３ ５７１ Ａ１号明細書

本発明は、冒頭で言及したタイプの車体の外側に配置される機能装置であって、構造的に簡素に実現され、かつ、低駆動力で作動できる回動要素用位置移動装置を備えた機能装置を提供することを目的とする。

上記の目的は、請求項１に係る発明の特徴を有する機能装置により、本発明にしたがって達成される。

本発明の核心は、基本要素に対して回動要素を回動させるためにマルチリンク機構を設けた点にある。このマルチリンク機構は、バネ装置によって付勢され、回動要素又はマルチリンク機構のリンクの２つの終端位置において、それぞれのもう一方の終端位置の方向に付勢される。バネ装置の付勢力を用いることにより、基本要素に対して回動要素を回動させるのに要する電気モータ等の駆動装置の駆動力を、バネ装置を備えない構成よりも低くて済ませることができる。これにより、駆動装置が低出力なものとなり、したがって軽量にもなる。バネ装置は、特定の設計とすることで、各終端位置で回動要素がもたらす質量力に対抗作用する、質量相殺バネとして作用する。各終端位置で回動要素を保持する力は、駆動装置そのものによるものか、あるいはセルフロックの歯車装置のいずれかによって印加することができる。このため、バネ装置は、回動要素を移動させる際に駆動装置を補助する役割を有する。また、回動要素を一方の終端位置の移動させる際、バネ装置はブレーキ効果をもたらすが、このブレーキ効果は回動要素の動きの均等化に有利に作用する。

バネ装置による回動要素の質量力の完全な相殺は、回動要素の終端位置においてのみ生じ得る。これは、バネ装置の特性曲線が特に線形であり、回動要素における位置移動の特性曲線が三角関数に従うからである。

機能要素の一つの具体的な実施例は、特に車両の後部に取り付けられる空気ガイド装置である。この空気ガイド装置は、好ましくは休止位置から作動位置に繰り出し可能に構成される。この場合、空気ガイド装置は、便宜上、基本要素としてのスポイラ本体を備え、基本要素は回動要素であるスポイラ延長部を備えている。２つのスポイラ延長部は、それぞれほぼ車両の横方向に回動可能に設けられることが好ましい。スポイラ延長部は、一方の終端位置において、車両の縦方向の中心面に対して内側に回動され、他方の終端位置において、車両の縦方向の中心線に対して外側に回動される。スポイラ延長部は、スポイラ本体の上面側に関節連結することができる。あるいは、このスポイラ延長部を、スポイラ本体の下面側又は後部側に関節連結することもできる。球面に従った移動形状を実現するため、本発明に係る機能要素の１つの具体的な実施例としてのマルチリンク機構は、そのリンク軸が１点で交差するように設計される。この場合、いわゆる球面マルチリンクが装備されることになる。

本明細書において、「スポイラ本体」という用語は、空気ガイド装置の空気力学的に有効作用する部分を形成する空気ガイド体を意味し、例えば、ほぼプレート状の剛体の空気ガイド形体として具現化される。スポイラ延長部は、車両の縦方向の中心面の方向に回動された状態において、スポイラ本体の上面又はその上部に形状適合して納まる外殻体として構成され得る。

効率のよい方法で実現される得る本発明の１つの好ましい機能装置の場合、バネ装置はレッグスプリングであり、その巻線は、レッグスプリングが作用するリンクの回動軸に対して同心上に配置される。また、その巻線は、リンクの基本要素側の回動軸上に装着される。レッグスプリングの２つの脚部又は端部は、リンク又は回動要素の位置に応じて、基本要素に剛結合されたストッパ上に支持され得る。特に、回動要素の２つの終端位置において、いずれの場合にもレッグスプリングの一方の脚部が回動要素の各リンクに作用しながら、他方の脚部がストッパに当接される。レッグスプリングは、２つの終端位置のそれぞれにおいて、回動要素がもたらす重力に抗するような最大付勢力を有する。レッグスプリングの適切な設計によって、終端位置における重量を１００％相殺することができる。中心位置において、レッグスプリングは弛められ、それ故、システムに力を及ぼすことはない。また、この位置において、駆動体として具現化されるとともに、リンクに固定されるピンは、基本要素に固定されるストッパの下部又は上部に位置される。

レッグスプリングが作用するリンクの中心位置において、レッグスプリングは、ほぼ付勢されない状態で、その両脚部がストッパに当接することが望ましく、これにより、ガタツキのない回動要素の動きが保証される。

レッグスプリングの脚部を係合させるため、レッグスプリングが作用するリンクには、レッグスプリング用の駆動体が形成されることが望ましい。この駆動体は、特に、当該リンクの回動軸に平行に配置されるピンとして具現化される。回動要素をその２つの終端位置のいずれか一方に向けて移動させると、リンクに固定されたピンがバネの脚部を駆動する。この際、レッグスプリングの他方の脚部は、スポイラ本体に固定されたストッパに支持される。スポイラ延長部が終端位置の間を回動する間、レッグスプリングの２つの脚部は、それぞれリンクの回動角に関して、その回動角の１／２だけ回動される。そのため、レッグスプリングは限られたコイル巻き数で十分に作動可能であり、これにより、有効利用しなければならない設置スペースの点で有利な効果が得られる。

マルチリンク機構、特に、４節リンク機構として具現化されるとともに、そのリンク軸が、ほぼ車両の縦方向に位置合わせされ（球面４節リンク機構の場合には、車両の縦軸に対して鋭角を有するように位置合わせされ）、かつ、スポイラ延長部をスポイラ本体に結合する手段に用いられるものの駆動は、特にリンクの一つに連結されるロッドによって行われる。基本要素に対して回動要素が繰り出された位置及び引き込まれた位置において、駆動ロッドのレバーアームは最小であり、回動要素の重心のレバーアームは最大である。したがって、これらの位置では、回動要素を上昇させ、かつ、回動させるために、最大の力を加える必要がある。回動要素の中心位置において、駆動ロッドのレバーアームは最大になり、回動要素の重心のレバーアームは最小になる。この場合は、回動要素を駆動するのに最小の力しか必要としない。バネ装置がなければ、回動要素用の駆動装置を終端位置で印加されるモーメントに対応して設計しなければならない。しかし、駆動装置を補助するバネ装置を設ける結果として、低出力のモータ、したがって小型で軽量のモータを使用することができる。

レッグスプリングとして具現化されるバネ装置によって付勢されるリンクを車両の縦方向の中心面に対して外側に配置される非駆動のリンクとすれば、駆動機構全体をバネ装置によって付勢することができ、システム全体に亙って、あらゆる可能な遊びを効果的に消すことができる。

本発明の主題の更なる利点及び有利な実施態様は、以下の説明、図面及び特許請求の範囲から明らかにすることができる。

本発明に基づいて構成された空気ガイド装置を備えた自動車の例示的実施態様を簡素化された形で概略的に図面に示す。以下、この例示的実施態様を図面を参照して詳細に説明する。

図１及び図２は、リヤウィンドウ１２の下部の後部領域にリヤスポイラを構成する空気ガイド装置１４を有する自動車１０を示す。この空気ガイド装置１４は、車体に形成された窪み１６に収納される休止位置と、図１及び図２に示される作動位置との間を矢印Ｘで示すように動かすことができる。

車両の横方向Ｙに延びる空気ガイド装置１４は、中心に配置されるスポイラ本体１８と、車両の縦方向の中心面に対して鏡像対称に配置される２つのスポイラ延長部２０Ａ、２０Ｂとで構成される。スポイラ延長部２０Ａ、２０Ｂは、図１に示す休止位置と、図２に示す作動位置との間を回動可能に設けられ、図１の休止位置において、スポイラ本体１８のほぼ全域に重なる。また、図２の作動位置において、空気ガイド装置１４の進入流れの表面を車両の横方向に拡大し、この結果、空気ガイド装置１４の進入流れの表面が、２つのスポイラ延長部２０Ａ、２０Ｂの上面とスポイラ本体１８とによって形成される。

収納部又は車体の窪み１６に配置される休止位置から図１又は図２に示す作動位置への空気ガイド装置１４の移動は、電気モータ（詳細には図示していない）と運動学的な装置（同様に詳細には図示していない）とによって行われる。

スポイラフラップとも称されるスポイラ延長部２０Ａ、２０Ｂの回動は、それぞれ球面４節リンク機構２２によって行われるが、以下、この球面４節リンク機構２２について、スポイラ延長部２０Ａに関する図６〜１２を参照して説明する。なお、スポイラ延長部２０Ａに対して鏡像対称に設けられるスポイラ延長部２０Ｂの回動は、同様の方法で実施されるので、詳しい説明は省略する。

４節リンク機構２２は、車両の縦方向の中心面に対して外側のリンク２４と内側のリンク２６とで構成される。２つのリンク２４、２６は、図６に示すように、それぞれ下端がスポイラ本体１８に関節連結され、上端がスポイラ延長部２０Ａに関節連結される。内側のリンク２６は、伝達装置（詳細には図示していない）を介して駆動モータに接続された駆動ロッド２８に連結され、これにより、位置移動用の動力を内側のリンク２６に導入できるようにされている。

内側のリンク２６は、基本要素を形成するスポイラ本体１８に設けられたブラケット３０に関節連結される。このブラケット３０の領域内には、ボルト３２によって形成される内側リンク２６のピボット軸受３４が形成される。回動軸と同軸上に設けられたボルト３２には、ピボット軸受３４の延伸部分として、バネ装置を構成するレッグスプリング３８の巻線３６が巻き掛けられる。レッグスプリング３８は、ブラケット３０に対して回動可能に装着される。

レッグスプリング３８は、２つのスプリング脚部４０、４２を有する。この２つのスプリング脚部４０、４２は、図８に示す内側のリンク２６の中間位置において、それぞれ舌部材として形成されるストッパ４４に当接する。このストッパ４４は、ブラケット３０に固結される。また、このストッパ４４には、各スプリング脚部４０、４２用のノッチ４６、４８が設けられる。上記中間位置において、レッグスプリング３８に働く付勢力は、ほぼゼロとなる。

内側のリンク２６は、スプリング脚部４０、４２の駆動体として機能するピン５０を備えている。このピン５０は、リンク２６の回動軸に対してほぼ平行に設けられ、図８〜図１０に示す中間位置において、２つのスプリング脚部４０、４２の間に配置される舌形状のストッパ４４の下部に配置される。この際、スプリング脚部４０、４２は、同様に前記ピン５０にほとんど付勢力を及ぼすことなく当接する。

レッグスプリング３８は、以下に記載するように作動する。

回動要素を構成するスポイラ延長部２０Ａが内側に回動されたときの位置が、図３に示されており、この内側に回動されたときの位置が、図１２に示すリンクの位置に対応する。この位置において、レッグスプリング３８は、スプリング脚部４２が、ストッパ４４の対応するノッチ４８に係止される一方、スプリング脚部４０が駆動ピン５０に当接して回動される結果として、最大付勢力を有する。したがって、レッグスプリング３８の付勢力は、スポイラ延長部２０Ａが内側のリンクに加える質量力に対抗するように作用する。この結果、スポイラ延長部２０Ａを内側に回動された休止位置から外側に回動された作動位置の方向に回動するために必要な駆動モータの駆動力が少なくて済む。リンク２６を回動している間にレッグスプリング３８の付勢力は減退し、スプリング脚部４０がストッパ４４のノッチ４６内に至って停止する。

スポイラ延長部２０Ａが外側に回動された作動位置の方向に向けてリンク２６を更に回動させると、内側のリンク２６が図１１に示す位置に達するまで駆動ピン５０が第２のスプリング脚部４２を駆動し、この位置でレッグスプリング３８の付勢力が最大になる。レッグスプリング３８の付勢力が最大のとき、スポイラ延長部２０Ａがもたらす質量力と、この質量力に対抗作用するレッグスプリング３８のバネ力とは、ほぼ等しいので、この場合も、レッグスプリング３８を付勢するのに必要な駆動モータの駆動力は少なくて済む。

スポイラ延長部２０Ａを回動して休止位置に戻す間、レッグスプリング３８は逆の動きの行程を辿る。

終端位置の間をスポイラ延長部２０Ａが回動する間、レッグスプリング３８の２つのスプリング脚部４０、４２は、それぞれ内側リンク２６の回動角に関して、その回動角の１／２だけ回動されるので、レッグスプリング３８は、限られたコイル巻き数で十分に作動可能であり、これによって、有効利用しなければならない装着空間の点で有効な効果が得られる。

後部側の空気ガイド装置を有する自動車の後部からの斜視図を示す。 スポイラ延長部が外側に回動されていることを除いて図１に対応する図を示す。 スポイラ延長部が内側に回動された個別の状態の空気ガイド装置を示す。 スポイラ延長部を回動しているときの空気ガイド装置を示す。 スポイラ延長部が外側に回動された空気ガイド装置を示す。 スポイラ延長部が中間位置にある場合の空気ガイド装置の詳細図を示す。 １つのスポイラ延長部を位置移動するリンクの平面斜視図を示す。 当該スポイラ延長部の中間位置におけるリンクの側面からの斜視図を示す。 レッグスプリングのストッパの固定用ラグが取り除かれていることを除いて図８に対応する図を示す。 レッグスプリングのストッパの図示表現が省略されていることを除いて図９に対応する図を示す。 スポイラ延長部が繰り出されたときのリンクを示す。 スポイラ延長部が内側に回動されたときのリンクを示す。

符号の説明

１０…自動車、１２…リヤウィンドウ、１４…空気ガイド装置、１６…車体の窪み、１８…スポイラ本体、２０Ａ…スポイラ延長部、２０Ｂ…スポイラ延長部、２２…４節リンク機構、２４…外側のリンク、２６…内側のリンク、２８…駆動ロッド、３０…ブラケット、３２…ボルト、３４…ピボット軸受、３６…巻線、３８…レッグスプリング、４０…スプリング脚部、４２…スプリング脚部、４４…ストッパ、４６…ノッチ、４８…ノッチ、５０…ピン

Claims (14)

1. 車体の外側に配置される機能装置であって、基本要素（１８）と、前記基本要素（１８）に対して２つの終端位置の間に回動可能な少なくとも１つの回動要素（２０Ａ、２０Ｂ）とを含む機能装置において、
   前記基本要素（１８）にマルチリンク機構が関節連結され、前記マルチリンク機構は少なくとも２つのリンク（２４、２６）を含み、前記少なくとも２つのリンク（２４、２６）は、前記基本要素（１８）とは反対側の端部によって、前記基本要素（１８）に対して回動可能な前記回動要素（２０Ａ、２０Ｂ）に関節連結され、さらに、前記リンク（２４、２６）の１つは駆動装置に接続され、かつ、前記リンク（２４、２６）の少なくとも１つにバネ装置（３８）が作用し、前記バネ装置（３８）は、前記回動要素（２０Ａ、２０Ｂ）の前記終端位置において付勢されて、前記回動要素（２０Ａ、２０Ｂ）の質量力に対抗作用し、
   前記バネ装置（３８）がレッグスプリング（３８）であり、その巻線（３６）が、前記レッグスプリング（３８）が作用する前記リンク（２６）の回動軸に対して同軸上に配置され、
   前記基本要素（１８）に固結されるストッパ（４４）が設けられ、前記回動要素（２０Ａ、２０Ｂ）の前記２つの終端位置において、前記レッグスプリング（３８）の一方の脚部（４０、４２）が前記ストッパ（４４）に当接し、前記レッグスプリング（３８）の他方の脚部（４０、４２）が前記リンク（２６）に作用することを特徴とする機能装置。
2. 車体の外側に配置される機能装置であって、基本要素（１８）と、前記基本要素（１８）に対して２つの終端位置の間に回動可能な少なくとも１つの回動要素（２０Ａ、２０Ｂ）とを含む機能装置において、
   前記基本要素（１８）にマルチリンク機構が関節連結され、前記マルチリンク機構は少なくとも２つのリンク（２４、２６）を含み、前記少なくとも２つのリンク（２４、２６）は、前記基本要素（１８）とは反対側の端部によって、前記基本要素（１８）に対して回動可能な前記回動要素（２０Ａ、２０Ｂ）に関節連結され、さらに、前記リンク（２４、２６）の１つは駆動装置に接続され、かつ、前記リンク（２４、２６）の少なくとも１つにバネ装置（３８）が作用し、前記バネ装置（３８）は、前記回動要素（２０Ａ、２０Ｂ）の前記終端位置において付勢されて、前記回動要素（２０Ａ、２０Ｂ）の質量力に対抗作用し、
   前記バネ装置（３８）がレッグスプリング（３８）であり、その巻線（３６）が、前記レッグスプリング（３８）が作用する前記リンク（２６）の回動軸に対して同軸上に配置され、
   前記機能装置が、特に車両の後部に配置される空気ガイド装置であり、
   前記基本要素（１８）がスポイラ本体であり、前記回動要素（２０Ａ、２０Ｂ）がスポイラ延長部であることを特徴とする機能装置。
3. 前記基本要素（１８）に固結されるストッパ（４４）が設けられ、前記回動要素（２０Ａ、２０Ｂ）の前記２つの終端位置において、前記レッグスプリング（３８）の一方の脚部（４０、４２）が前記ストッパ（４４）に当接し、前記レッグスプリング（３８）の他方の脚部（４０、４２）が前記リンク（２６）に作用することを特徴とする請求項２に記載の機能装置。
4. 前記レッグスプリング（３８）が作用する前記リンク（２６）の中心位置では、前記レッグスプリング（３８）の両脚部（４０、４２）が、前記ストッパ（４４）に当接し、前記レッグスプリング（３８）は、ほとんど付勢されないことを特徴とする請求項１又は３に記載の機能装置。
5. 前記レッグスプリング（３８）が作用するリンク（２６）に、前記レッグスプリング（３８）の脚部（４０、４２）を駆動するための駆動体（５０）が形成されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の機能装置。
6. 前記駆動体（５０）が、前記リンク（２６）の回動軸に対して平行に配置されるピンであることを特徴とする請求項５に記載の機能装置。
7. 前記機能装置が、特に車両の後部に配置される空気ガイド装置であることを特徴とする請求項１に記載の機能装置。
8. 前記基本要素（１８）がスポイラ本体であり、前記回動要素（２０Ａ、２０Ｂ）がスポイラ延長部であることを特徴とする請求項７に記載の機能装置。
9. 前記スポイラ延長部が、ほぼ車両の横方向に回動可能に設けられることを特徴とする請求項２、３又は８に記載の機能装置。
10. 前記スポイラ本体（１８）に、前記空気ガイド装置を繰り出すための駆動装置が設けられることを特徴とする請求項２、３、８又は９に記載の機能装置。
11. 前記スポイラ延長部（２０Ａ、２０Ｂ）が、一方の終端位置においては、車両の縦方向の中心面に対して内側に回動され、他方の終端位置においては、車両の縦方向の中心面に対して外側に回動されることを特徴とする請求項２、３及び８〜１０のいずれか一項に記載の機能装置。
12. 前記スポイラ延長部（２０Ａ、２０Ｂ）が、前記スポイラ本体（１８）の上面側に関節連結されることを特徴とする請求項２、３及び８〜１１のいずれか一項に記載の機能装置。
13. 前記バネ装置（３８）が、車両の縦方向の中心面に対して外側のリンク（２４）に作用することを特徴とする請求項１１に記載の機能装置。
14. 前記マルチリンク機構が１つの点で交差するリンク軸を有することを特徴とする請求項１〜１３のいずれか一項に記載の機能装置。

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