JP2009040181A - 車両用デフレクタ機構 - Google Patents

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Abstract

【課題】、ウィンドスロッブ音および風切音の双方の発生を抑制することが出来るようにする。
【解決手段】 開口部(13)が形成された屋根(12)を有する車両(11)に用いられる車両用デフレクタ機構であって、車両の車幅方向に延在し開口部の前端(15)に設けられ一縁部(25)が凸凹状に形成され且つ他縁部(27)が平坦状に形成されたデフレクタ(16)と、デフレクタと屋根とを接続するサポートメンバ(17)と、サポートメンバの一端(17A)とデフレクタとを回転可能に接続する第1軸部(18)と、車両の速度に応じ第1軸部を中心にデフレクタを回転させ一縁部または他縁部を選択的に開口部の前端から上方へ突出させるデフレクタ駆動手段(28)とを備えて構成する。
【選択図】図5

Description

本発明は、サンルーフを用いた車両に用いて好適の車両用デフレクタ機構に関するものである。
従来より、車両の屋根に開口部を形成し、この開口部を窓ガラスにより開閉可能とした構造が知られている。なお、この窓ガラスは、一般的に、サンルーフと呼ばれている。
そして、サンルーフが開いた状態で車両が走行した場合、低周波(例えば、10〜50Hz程度)の騒音が生じることが知られている。この騒音は、ウィンドスロッブ(Wind-Throb)音と呼ばれているものであり、このウィンドスロッブ音の発生を防ぐには、サンルーフの前端にデフレクタを設けることが有効であることが知られている。
例えば、以下の特許文献1には、その図1に示されるように、車室内に生じるウィンドスロッブ音を振動センサ(11)により検出した場合に、デフレクタ(3)の角度を変更し、ウィンドスロッブ音を抑制する技術が開示されている。
特開2005−96646号公報
しかしながら、この特許文献1の技術によれば、ウィンドスロッブ音を検出するために振動センサ(11)を設けることが求められるため、コストの増大を招くこととなる。
一方、サンルーフが開いた状態で車両が走行した場合、上述のウィンドスロッブ音とは別に、いわゆる、風切音と呼ばれる騒音も発生する。この風切音は、気流の乱れによって発生するものであり、したがって、この風切音を抑制するには、車両の屋根における空気の流れを乱さないようにすることが求められる。
他方、ウィンドスロッブ音を抑制するには、車両の屋根における空気を積極的に乱すことで、屋根の開口部で生じる周期的な渦の放出を防ぐことが有効である。
つまり、デフレクタを、風切音を抑制するように設計すると、ウィンドスロッブ音の発生を招き、逆に、ウィンドスロッブを抑制するように設計すると、風切音の発生を招いてしまうという課題が生じている。
この課題を解決すべく、特許文献1の技術のように、デフレクタ(3)の角度を変更するという手法も考えられなくは無いが、上述の通り、風切音の抑制に好ましいデフレクタと、ウィンドスロッブ音の抑制に好ましいデフレクタとでは、そもそも、その性質が大きく異なっているため、両騒音を適切に抑制することは困難である。
本発明はこのような課題に鑑み案出されたもので、ウィンドスロッブ音と風切音との双方の発生を抑制することが出来る、車両用デフレクタ機構を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明の車両用デフレクタ機構(請求項1)は、開口部が形成された屋根を有する車両に用いられる車両用デフレクタ機構であって、該車両の車幅方向に延在し該開口部の前端に設けられ一縁部が凸凹状に形成され且つ他縁部が平坦状に形成されたデフレクタと、該デフレクタと該屋根とを接続するサポートメンバと、該サポートメンバの一端と該デフレクタとを回転可能に接続する第1軸部と、該車両の速度に応じ該第1軸部を中心に該デフレクタを回転させ該一縁部または該他縁部を選択的に該開口部の前端から上方へ突出させるデフレクタ駆動手段とを備えることを特徴としている。
また、請求項2記載の本発明の車両用デフレクタ機構は、請求項1記載の内容において、該デフレクタは、少なくとも第1面および第2面を有する略三角形状の断面に形成されるとともに、該デフレクタは、該第1面が前面となっている際の上縁が該一縁部であり且つ該第2面が前面となっている際の上縁が該他縁部となるように形成され、該デフレクタ駆動手段は、該デフレクタの第1面が前面となるよう該第1軸部を中心に該デフレクタを回転付勢するデフレクタスプリングであって、該車両の速度が該一縁部で風切音が生じる閾値速度を超えると、該デフレクタスプリングの付勢力により該第1軸部を中心に該デフレクタを回転させる付勢モーメントが、該デフレクタの前面に作用する風圧により該第1軸部を中心に該デフレクタを回転させる風圧モーメントよりも小さくなるように、該デフレクタスプリングの付勢力が設定されていることを特徴としている。
また、請求項3記載の本発明の車両用デフレクタ機構は、請求項1または2記載の内容において、該開口部を開閉するサンルーフと、該サポートメンバの他端と該屋根とを回転可能に接続する第2軸部と、該第2軸部を中心に該サポートメンバの角度を変更するサポートメンバ駆動手段とを備え、該サポートメンバ駆動手段は、該サンルーフが該開口部を覆う閉状態となった際には、該デフレクタが該開口部の内部に収納されるように該サポートメンバの角度を変更するとともに、該サンルーフが該開口部を開放する開状態となった際には、該デフレクタが該開口部の上方に突出するように該サポートメンバの角度を変更することを特徴としている。
また、請求項4記載の本発明の車両用デフレクタ機構は、請求項3記載の内容において、該サンルーフは、該閉状態から後方へ移動することで開状態となり、該サポートメンバ駆動手段は、該第2軸部を中心に該サポートメンバの一端を上方へ付勢するサポートメンバスプリングであって、該サポートメンバスプリングにより付勢された該サポートメンバの一端は、該サンルーフが閉状態である際に該サンルーフの下面に当接することを特徴としている。
本発明の車両用デフレクタ機構によれば、ウィンドスロッブ音と風切音との双方の発生を抑制することが出来る。(請求項1)
また、車両の速度が一縁部で風切音が生じる閾値速度を超えると、風圧によりデフレクタが第1軸部を中心に回転し、一縁部に代わって他縁部が開口部の前端から上方へ突出することで、風切音の発生を抑制することが出来る。(請求項2)
また、サンルーフが閉状態である場合、即ち、ウィンドスロッブ音または風切音といった騒音が問題とならない場合においては、デフレクタが開口部の内部に収納されるので、車両の空気抵抗を低減することが可能となる。また、サンルーフが開状態である場合においては、デフレクタを開口部の上方に突出させることで、騒音を防ぐことが可能となる。(請求項3)
また、サポートメンバスプリングにより付勢されたサポートメンバの一端が、サンルーフが閉状態である場合にサンルーフの下面に当接するので、サンルーフを開閉するだけで、デフレクタを開口部から出し入れすることが可能となる。(請求項4)
以下、図面により、本発明の一実施形態に係る車両用デフレクタ機構について説明すると、図1はサンルーフを有する車両を示す模式的な上面図、図2は車両の屋根に形成された開口部を主に示す模式的な斜視図、図3および図4はデフレクタを示す模式的な斜視図であって、図3はデフレクタの低速面が前面にある場合を示し、図4はデフレクタの高速面が前面にある場合を示している。
また、図5〜図8は図2の模式的なV−V断面図であって、図5は車速が低速域にある場合を示し、図6は車速が高速域にある場合を示し、図7はサンルーフが僅かに開いている状態を示し、図8はサンルーフが完全に閉まっている状態を示している。
図1に示すように、車両11の屋根12には四角形の開口部13が形成されている。また、この開口部13は、サンルーフ14によって開閉されるようになっている。なお、以下、サンルーフ14が閉状態にある場合とは、サンルーフ14がこの開口部13を完全に覆っている状態をいい、サンルーフ14が開状態にある場合とは、閉状態から後方へ移動して、開口部13の前端15とサンルーフ14との間に隙間が生じている場合をいう。
図2に示すように、この開口部13の前端15には、デフレクタ16が設けられている。このデフレクタ16は、サンルーフ14が開状態になることにより開口部13の前端15から上方へ突出するようになっている。
図3および図4に示すように、このデフレクタ16は、車幅方向に延在する部材であって、その両端がサポートメンバ17,17を介して屋根11に接続されている。
図5に示すように、サポートメンバ17の一端17Aには、デフレクタ16を回転可能に接続する第1ピボット部18が設けられている。
また、開口部13の内側における両側端21,21(図1参照)には、各サポートメンバ17の他端17B近傍と屋根11とを回転可能に接続する第2ピボット部22がそれぞれ設けられている。また、この第2ピボット部22は、図5に示すように、開口部13の前端15から後方へ所定距離L1だけ離隔して配設されている。
デフレクタ16は、低速面(第1面)23および高速面(第2面)24を有し、略三角形状の断面で形成されている。
また、低速面23が前面となっている場合(即ち、図5に示す場合)におけるデフレクタ16の上縁を低速縁(一縁部)25といい、この低速縁25には、図3に示すように2つの凹部26が形成され、凹凸状に形成されている。
一方、高速面24が前面に配設されている場合(即ち、図6に示す場合)におけるデフレクタ16の上縁を高速縁(他縁部)27といい、この高速縁27は、図4に示すように、平坦状に形成されている。
図5に示すように、第1ピボット部18にはデフレクタスプリング(デフレクタ駆動手段)28が設けられている。このデフレクタスプリング28は、デフレクタ16の低速面23が前面にある場合において第1ピボット18を中心に低速縁25が車両前方へ回るように(即ち、図5中矢印R1に示す方向へ)、デフレクタ16を付勢するものである。
なお、この第1ピボット部18には、ストッパ(図示略)が設けられ、このストッパにより、デフレクタスプリング28により付勢されたデフレクタ16の角度θ17が初期角度で保持されるようになっている。なお、デフレクタ16がこの初期角度で保持された場合、デフレクタ16の前面は低速面23となり、デフレクタ16は図5で示す姿勢となる。
また、車両11が前方へ走行すると、空気Aは、相対的に車両11の後方へ流れ、デフレクタ16の前面には風圧Paが生じる。また、この風圧Paは、空気Aの流れる速度(対気速度)Vaが増大するに連れて増大し、また、対気速度Vaは車両11の速度(対地速度)Vgが増大するに連れて増大する。
そして、車速Vgが閾値速度である約80km/hを超えると、デフレクタスプリング28の付勢力Fsにより第1ピボット部18を中心にデフレクタ16を回転させる力(付勢モーメント)Msよりも、デフレクタ16の前面に作用する風圧Paにより第1ピボット部18を中心にデフレクタ16を回転させる力(風圧モーメント)Maの方が大きくなるように(Ma>Ms)、デフレクタスプリング28の付勢力Fsは設定されている。なお、このデフレクタスプリング28の付勢力Fsを設定する際、風は発生していないものとするので、対気速度Vaと車速Vgとは等しいとみなす。また、気圧の変動もないものとする。また、閾値速度を約80km/hとしているのは、車両11においては、約80km/hを超えると、ウィンドスロッブ音よりも風切音の方が騒音としての影響が大きくなるためである。
したがって、車速Vgが約80km/hを超えると、付勢モーメントMsよりも、風圧モーメントMaの方が大きくなり(Ma>Ms)、図5中矢印R2で示すように、低速面23が前面となる姿勢であったデフレクタ16は、第1ピボット部18を中心に、低速縁25が車両11の後方へ倒れるように回転し、図6に示す姿勢に変化するようになっている。
逆に、車速Vgが約80km/hを下回ると、付勢モーメントMsよりも、風圧モーメントMaの方が小さくなり(Ma<Ms)、図6中矢印R1で示すように、高速面24が前面となっていたデフレクタ16は、第1ピボット18を中心に、高速縁27が車両11の前方へ倒れるように回転し、図5に示す姿勢に変化するようになっている。
換言すれば、開口部13の前端15から上方へ突出したデフレクタ16の上縁は、車速Vgが約80km/hを下回っている場合には凸凹状に形成された低速縁25となり、車速Vgが約80km/hを超えた場合には、平坦状に形成された高速縁27となるよう、切り換えられるようになっている。なお、約80km/h下回った速度域を低速域といい、約80km/hを超えた速度域を高速域という。
図5に示すように、第2ピボット部22には、サポートメンバスプリング(サポートメンバ駆動手段)29が設けられている。このサポートメンバスプリング29は、第2ピボット部22を中心に、サポートメンバ17の一端17Aが上方へ変位するようにサポートメンバ17を付勢することで、サポートメンバ17の角度θ17を変更するものである。
また、第2ピボット部22には、ストッパ(図示略)が設けられ、このストッパにより、サポートメンバスプリング29によって付勢されたサポートメンバ17の角度θ17が固定角度で保持されるようになっている。
つまり、図5に示す場合においては、サンルーフ14の前端14Aが第2ピボット部22よりも後方となるように大きく開放されており、この場合、サポートメンバスプリング29により付勢されたサポートメンバ17は、ストッパにより固定角度で保持されているのである。
一方、図7中矢印B1で示すように、サンルーフ14が前方へ移動し、サンルーフ14の前端14Aがサポートメンバ17に当接し、さらにサンルーフ14が前方へ移動してゆくと、一端17Aが徐々に下方へ変位するように、サポートメンバ17は第2ピボット部22を中心に回転するようになっている(図7中矢印R3参照)。
そして、図8に示すように、サンルーフ14の前端14Aが開口部13の前端15に当接することで、サンルーフ14が閉状態になった際には、サポートメンバ17およびデフレクタ16は、完全にサンルーフ14の下側まで変位し、開口部13内に収容されるようになっている。この場合も、サポートメンバスプリング29は、サポートメンバ17の一端17Aがサンルーフ14の下面14Bから上方へ押し上げるように、サポートメンバ17を付勢するようになっている。
また、図8中矢印B2で示すように、閉状態であったサンルーフ14が後方へ移動し、図5および図7に示すように、サンルーフ14が開状態になった場合、サポートメンバスプリング29は、図8中矢印R4で示すように、第2ピボット部22を中心にサポートメンバ17を回動させることで、その一端17Aを開口部13の上方に突出させ、且つ、デフレクタ16の上縁を開口部13の上方に突出させることが出来るようになっている。
本発明の一実施形態に係る車両用デフレクタ機構は上述のように構成されているので、以下のような作用および効果を奏する。
図8に示すように、サンルーフ14が閉状態である場合、デフレクタ16はサンルーフ14の下側の開口部13内に収納されている。
その後、図8中矢印B2で示すように、車両11のユーザがサンルーフ14を徐々に開放してゆくと、図7中矢印R4で示すように、サポートメンバスプリング29により付勢されたサポートメンバ17が第2ピボット部22を中心に徐々に回転する。
そして、図5に示すように、サンルーフ14が第2ピポット部22よりも後方へ移動すると、サンルーフ14の前端14Aとサポートメンバ17との接触がなくなり、サポートメンバ17は固定角度で保持される。
つまり、図7中矢印R3に示すように、サポートメンバスプリング29が第2ピボット部22を中心にサポートメンバ17を付勢しているので、サンルーフ14が開状態となった際には、サンルーフ14の開放動作に連動して、デフレクタ16を開口部13の上方に突出させることが出来る。また、サンルーフ14が閉状態となった際には、サンルーフ14の閉鎖動作に連動して、デフレクタ16が開口部13の内部に収納されるようにすることが出来る。
換言すれば、サンルーフ14が閉状態である場合においては、デフレクタ16が開口部13の内部に収納されるので、ウィンドスロッブ音または風切音といった騒音が問題とならない状況においては、車両11の空気抵抗を低減することが出来るとともに、サンルーフ14が開状態である場合においては、デフレクタ16を開口部16の上方に突出させることで、ウィンドスロッブ音も風切音も防ぐことが出来るのである。
また、デフレクタ16は、デフレクタスプリング28により、図5中矢印R1で示す方向に常時付勢され、初期角度で保持され、低速域において、デフレクタ16の前面は低速面23となっている。
そして、デフレクタ16が開口部13よりも上方へ突出した場合、デフレクタ16には、前方から後方へ流れる空気Aにより風圧Paが作用する。
このとき、車速Vgが約80km/hを下回っている場合には、デフレクタスプリング28の付勢力Fsにより第1ピボット部18を中心にデフレクタ16を回転させる力(付勢モーメント)Msよりも、デフレクタ16の前面に作用する風圧Paにより第1ピボット部18を中心にデフレクタ16を回転させる力(風圧モーメント)Maの方が小さくなるように(Ma<Ms)、デフレクタスプリング28の付勢力Fsが設定されているので、デフレクタ16は、図5に示すように、低速面23を前面としたままの姿勢を維持する。
つまり、車速Vgが約80km/hを下回っている場合、デフレクタ16の上縁は、凸凹状に形成された低速縁25となる。これにより、車両11の屋根12において流れる空気Aを積極的に乱し、開口部13で生じる周期的な渦の放出を防ぎ、ウィンドスロッブ音の発生を防ぐことが出来る。
その後、車速Vgが増大し、約80km/hを超えた場合には、付勢モーメントMsよりも、風圧モーメントMaの方が大きくなるように(Ma>Ms)、デフレクタスプリング28の付勢力Fsが設定されているので、デフレクタ16は、図6に示すように、高速面24を前面とするように、第1ピボット部18を中心に回転する。
つまり、車速Vgが約80km/hを超えた場合、デフレクタ16の上縁は、平坦状に形成された高速縁27となる。これにより、車両11の屋根12において流れる空気Aを積極的に乱すことなく、風切音の発生を防ぐことが出来る。
このように、開口部13の前端15から上方に突出させるデフレクタ16の上縁を、低速縁25とするのか、或いは、高速縁27とするのかを、車速Vgに応じて変更することで、ウィンドスロッブ音と風切音との双方の発生を防ぐことが出来る。
また、本発明においては、車速Vgに応じてデフレクタ16の上縁の形状を変更することが可能であるにもかかわらず、従来の技術の欄で説明した特許文献1の技術では必須の構成要素となっていた振動センサはもとより、車速センサといったセンサ類を特に用いる必要がない。このため、コストの抑制を図りながら、センサ類の故障に起因する故障の発生も排除することが可能となる。
また、サンルーフ14を開閉するだけで、デフレクタ16を開口部13から突出させたり開口部13内に収納したりすることが可能となる。即ち、ユーザにとっては、あくまでもサンルーフ14の開閉動作をするだけで、ウィンドスロッブ音と風切音との双方が抑制されるため、その利便性を実感出来るという利点もある。
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は係る実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することが出来る。
上述の実施形態においては、第1ピボット部18を中心としてデフレクタ16が回転する際の速度(閾値速度)が約80km/hである場合を説明したが、このような場合に限定するものではない。つまり、ウィンドスロッブ音が発生する車速は、開口部の開口面積と車室容積とによってある程度は変化するし、ウィンドスロッブ音よりも風切音の方が騒音としての影響が大きくなる車速は、車両によって異なるため、閾値速度は適宜設定することが好ましい。
また、上述の実施形態においては、デフレクタ16が低速面23および高速面24を有する略三角形状の断面を有している場合を例にとって説明したが、このような場合に限定するものではない。例えば、デフレクタの断面を楕円形に形成し、その一縁部を凹凸状に形成するとともに、他縁部を平坦状に形成してもよい。
また、上述の実施形態においては、デフレクタ16を回転させるデフレクタ駆動手段としてデフレクタスプリング28を用いた場合を例にとって説明したが、このような場合に限定するものではない。例えば、デフレクタスプリング28に代えて、電気モータを設け、この電気モータが、車速Vgに応じて、第1ピボット部18を中心にデフレクタ16を回転させるようにしてもよい。
また、上述の実施形態においては、サポートメンバ17を回転させるサポートメンバ駆動手段としてサポートメンバスプリング29を用いた場合を例にとって説明したが、このような場合に限定するものではない。例えば、サポートメンバスプリング29に代えて、電気モータを設け、この電気モータが、サンルーフ14の開閉動作に応じて、第2ピボット部22を中心にサポートメンバ17を回転させるようにしてもよい。
本発明の一実施形態に係る車両用デフレクタ機構が適用された車両を示す模式的な上面図である。 本発明の一実施形態に係る車両用デフレクタ機構が適用された車両の屋根に形成された開口部を主に示す模式的な斜視図である。 本発明の一実施形態に係る車両用デフレクタ機構におけるデフレクタを示す模式的な斜視図であって、低速縁が上縁となっている場合を示す。 本発明の一実施形態に係る車両用デフレクタ機構におけるデフレクタを示す模式的な斜視図であって、高速縁が上縁となっている場合を示す。 本発明の一実施形態に係る車両用デフレクタ機構における図2の模式的なV−V矢視断面図である。 本発明の一実施形態に係る車両用デフレクタ機構において、図6に示すデフレクタの上縁が高速縁である場合を示す模式図である。 本発明の一実施形態に係る車両用デフレクタ機構において、図6に示すサンルーフが僅かに開放された場合のデフレクタを示す模式図である。 本発明の一実施形態に係る車両用デフレクタ機構において、図6に示すサンルーフが完全に閉じられた場合のデフレクタを示す模式図である。
符号の説明
11 車両
12 屋根
13 開口部
14 サンルーフ
15 開口部の前端
16 デフレクタ
17 サポートメンバ
17A サポートメンバの一端
17B サポートメンバの他端
18 第1ピボット部(第1軸部)
22 第2ピボット部(第2軸部)
23 低速面(第1面)
24 高速面(第2面)
25 低速縁(一縁部)
27 高速縁(他縁部)
28 デフレクタスプリング(デフレクタ駆動手段)
29 サポートメンバスプリング(サポートメンバ駆動手段)
Fs デフレクタスプリングの付勢力
Vg 車速
Ms 付勢モーメント
Ma 風圧モーメント

Claims (4)

  1. 開口部が形成された屋根を有する車両に用いられる車両用デフレクタ機構であって、
    該車両の車幅方向に延在し該開口部の前端に設けられ一縁部が凸凹状に形成され且つ他縁部が平坦状に形成されたデフレクタと、
    該デフレクタと該屋根とを接続するサポートメンバと、
    該サポートメンバの一端と該デフレクタとを回転可能に接続する第1軸部と、
    該車両の速度に応じ該第1軸部を中心に該デフレクタを回転させ該一縁部または該他縁部を選択的に該開口部の前端から上方へ突出させるデフレクタ駆動手段とを備える
    ことを特徴とする、車両用デフレクタ機構。
  2. 該デフレクタは、少なくとも第1面および第2面を有する略三角形状の断面に形成されるとともに、
    該デフレクタは、該第1面が前面となっている際の上縁が該一縁部であり且つ該第2面が前面となっている際の上縁が該他縁部となるように形成され、
    該デフレクタ駆動手段は、該デフレクタの第1面が前面となるよう該第1軸部を中心に該デフレクタを回転付勢するデフレクタスプリングであって、
    該車両の速度が該一縁部で風切音が生じる閾値速度を超えると、該デフレクタスプリングの付勢力により該第1軸部を中心に該デフレクタを回転させる付勢モーメントが、該デフレクタの前面に作用する風圧により該第1軸部を中心に該デフレクタを回転させる風圧モーメントよりも小さくなるように、該デフレクタスプリングの付勢力が設定されている
    ことを特徴とする、請求項1記載の車両用デフレクタ機構。
  3. 該開口部を開閉するサンルーフと、
    該サポートメンバの他端と該屋根とを回転可能に接続する第2軸部と、
    該第2軸部を中心に該サポートメンバの角度を変更するサポートメンバ駆動手段とを備え、
    該サポートメンバ駆動手段は、
    該サンルーフが該開口部を覆う閉状態となった際には、該デフレクタが該開口部の内部に収納されるように該サポートメンバの角度を変更するとともに、
    該サンルーフが該開口部を開放する開状態となった際には、該デフレクタが該開口部の上方に突出するように該サポートメンバの角度を変更する
    ことを特徴とする、請求項1または2記載の車両用デフレクタ機構。
  4. 該サンルーフは、該閉状態から後方へ移動することで開状態となり、
    該サポートメンバ駆動手段は、該第2軸部を中心に該サポートメンバの一端を上方へ付勢するサポートメンバスプリングであって、
    該サポートメンバスプリングにより付勢された該サポートメンバの一端は、該サンルーフが閉状態である際に該サンルーフの下面に当接する
    ことを特徴とする、請求項3記載の車両用デフレクタ機構。
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