JP2011052635A - ラジエータ通風構造 - Google Patents

Abstract

【課題】水撃等の外力を吸収できるとともにシャッターの開閉状態を復帰でき、更に、構造の簡素化、省スペース化、コスト削減、省エネルギー化を図る。
【解決手段】シャッター機構は、回動軸がトルクモータ２６の回転軸６３側に連結されて、開状態と閉状態とが選択可能に切り換えられ、トルクモータ２６は、回動軸と同一方向に延びる回転軸６３で支持されるロータ６２を備え、ステータ６１は、ロータ６２に向けて突出する主歯部６５ａ、副歯部６５ｂ，６５ｃと、主歯部６５ａに装着されるコイル６６とを備え、ロータ６２は、ロータコア７６に取付けられた異なる磁極を有する永久磁石７７，７８を備え、ロータ６２の回転方向が、コイル６６への通電を制御する制御部２７によって切り換えられ、シャッター機構１３の所定位置での位置決め及び保持は少なくとも、永久磁石７７，７８と副歯部６５ｂ，６５ｃとの吸引力によって行われる。
【選択図】図４

Description

本発明は、ラジエータ通風構造の改良に関するものである。

従来のラジエータ通風構造として、開閉自在にされたラジエータグリルを歯車列及び食違い軸歯車を介してモータで開閉するものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。

特許文献１の第１図及び第２図によれば、モータ９の回転軸に歯車列８が連結され、この歯車列８の一つの歯車に取付けられた駆動軸６に食違い軸歯車４を介して連結ロッド３が連結され、この連結ロッド３に翼状の複数のラジエータグリル１が取付けられている。

モータ９の回転軸が回転すれば、この回転が歯車列８を介して駆動軸６に伝わり、食違い軸歯車４を構成する２つの歯車５，７のうち、駆動軸６に取付けられた歯車７からこの歯車７に噛み合う歯車５へ回転が伝わり、歯車５に取付けられた連結ロッド３と共にラジエータグリル１が回動してラジエータグリル１が開閉される。
食違い軸歯車４は、ウォームとウォームギヤとからなるウォームギヤ対である。

実開昭５８−０２５２２８号公報

例えば、車両が走行中に水溜りに進入したり、対向車によって跳ね上げられた水がラジエータグリル１に衝突したときに、その水撃によってラジエータグリル１からモータ９までの動力伝達経路に過負荷が作用し、動力伝達経路の各部品が破損するおそれがある。

また、破損に至らないまでも、上記の水撃によってラジエータグリル１の状態が変化（閉→開又は開→閉）したときに復帰できるようにすることが望ましい。
更には、復帰させる際、ラジエータグリル１の回動角度をセンサ等で検出しなくても済むように、ラジエータグリル１の開閉装置の構造の簡素化、省スペース化、部品点数削減によるコスト低減が図れ、また、ラジエータグリル１を開位置、閉位置で保持したり復帰させたりする際の電力消費を抑えることも望まれる。

本発明の目的は、水撃等の外力を吸収できるとともに開閉手段の開閉状態を復帰でき、更には、構造の簡素化、省スペース化、コスト削減、省エネルギー化が図れるラジエータ通風構造を提供することにある。

請求項１に係る発明は、車体前端部の開口部から車体前部に走行風を導入可能とする外気導入部に開閉手段が設けられ、この開閉手段を駆動手段で開閉して車体前部に設けられたラジエータに送られる走行風の量を制御するラジエータ通風構造において、開閉手段が、その回動軸が駆動手段の回転軸側に連結されて回動可能にされ、走行風がラジエータに送られる開状態と、走行風がラジエータに送られないように遮断する閉状態とが選択可能に切り換えられ、駆動手段が、ステータと、このステータの半径方向内側に配置されるとともに回動軸と同一方向に延びる回転軸で支持されるロータとからなり、ステータが、ロータに向けて突出する複数の歯部を有するステータコアと、複数の歯部の少なくとも１つに装着されるとともに通電中に発生する磁束によりロータを回転させるコイルとからなり、ロータが、回転軸に取付けられるロータコアと、このロータコアの外周面に取付けられた異なる磁極を有する少なくとも２つの磁石とからなり、ロータの回転方向が、コイルへの通電を制御する制御部によって切り換えられ、開閉手段の所定位置での位置決め及び保持は少なくとも、磁石と、この磁石によって磁化された歯部との吸引力によって行われることを特徴とする。

開閉手段に、例えば、対向車から跳ね上げられた水による水撃等の衝撃が入力した場合、その衝撃により開閉手段の回動軸が回動し、駆動手段の回転軸を回転させる。この結果、駆動手段の回転軸で支持されたロータに取付けられた磁石とステータの歯部との吸引力に抗してロータが回転する。
開閉手段に衝撃が作用しなくなると、磁石と歯部との吸引力によってロータは元の位置まで回動し、開閉手段が元の位置に復帰する。

請求項２に係る発明は、歯部が、コイルが装着される主歯部と、この主歯部の他の２つの副歯部とからなり、ロータコアの外周面の互いに対向する位置にそれぞれ異なる磁極を有する磁石が配置されることを特徴とする。

コイルに通電すると、２つの副歯部には同じ磁極が発生するため、ロータに取付けられた異なる磁極を有する磁石の一方と副歯部の一方とが吸引し合い、磁石の他方と副歯部の他方とが反発し合ってロータは所定位置へ回動する。この結果、磁石の一方は、副歯部の一方に接近した位置に移動する。

この状態で通電を停止しても、副歯部の一方には磁石の一方と異なる磁極が発生し、磁石の一方と副歯部の一方とは吸引し合うため、開閉手段が位置決めされるとともに保持される。

また、一方の磁石が一方の副歯部と吸引し合い、他方の磁石が他方の副歯部と吸引し合うロータの回動位置では、それぞれの吸引力が釣り合うことで、開閉手段が全閉と全開との間の中間開度で位置決めされるとともに保持される。

請求項３に係る発明は、ロータコアの外周面における異なる磁極を有する磁石間に磁極を持たない非磁極部が形成されることを特徴とする。
磁石の一方と副歯部の一方との吸引力と、磁石の他方と副歯部の他方との吸引力とが釣り合うロータの中間回動位置からロータが回動すると、磁石と非磁極部との磁力の差によって、コギングトルクが大きく変化しやすいため、開閉手段を全閉と全開との間の中間開度に保持しやすくなる。

請求項４に係る発明は、回動軸がリンク機構を介して回転軸に連結されることを特徴とする。
駆動手段が作動すると、駆動手段の回転軸の回転がリンク機構を介して開閉手段の回動軸に伝わり、開閉手段が開閉する。

請求項１に係る発明では、開閉手段が、その回動軸が駆動手段の回転軸側に連結されて回動可能にされ、走行風がラジエータに送られる開状態と、走行風がラジエータに送られないように遮断する閉状態とが選択可能に切り換えられ、駆動手段が、回動軸と同一方向に延びる回転軸で支持されるロータと、このロータの半径方向外側に配置されるステータとからなり、ロータが、回転軸に取付けられるロータコアと、このロータコアの外周面に取付けられた異なる磁極を有する少なくとも２つの磁石とからなり、ステータが、ロータに向けて突出する複数の歯部を有するステータコアと、複数の歯部の少なくとも１つに装着されるとともに通電中に発生する磁束によりロータを回転させるコイルとからなり、ロータの回転方向が、コイルへの通電を制御する制御部によって切り換えられ、開閉手段の所定位置での位置決め及び保持は少なくとも、磁石と、この磁石によって磁化された歯部との吸引力によって行われるので、水撃等の衝撃が開閉手段に入力された場合に、その衝撃によって開閉手段を回動させることができ、衝撃を吸収することができる。従って、開閉手段から駆動手段に至る部品に過負荷が作用するのを防止することができる。

更に、磁石と歯部との吸引力によって、開閉手段を元の位置に回動復帰させることができ、復帰のための回動角度を検出するセンサ等が必要なく、また、開閉手段の回動軸と駆動手段の回転軸とが同一方向に延びるため、従来のようなウォームギヤ対等の構成も必要なく、構造の簡素化、省スペース化、コスト削減を図ることができる。また更に、磁力による開閉手段の保持及び復帰によって、電力消費を抑えることができる。

請求項２に係る発明では、歯部が、コイルが装着される主歯部と、この主歯部の他の２つの副歯部とからなり、ロータコアの外周面の互いに対向する位置にそれぞれ異なる磁極を有する磁石が配置されるので、コイルへの通電を停止しても、開閉手段の閉状態及び開状態を、磁石と副歯部との吸引力によって維持することができ、電力消費を抑えることができて、省エネルギー化を図ることができる。

また、開閉手段の中間開度位置に対応するロータの中間回動位置にて、一方の磁極を有する磁石と一方の副歯部との吸引力を発生させ、同時に他方の磁極を有する磁石と他方の副歯部との吸引力を発生させることで、開閉手段を全開状態と全閉状態との中間位置に位置決め及び保持することができる。従って、開閉手段を中間開度にすることでより細く開閉手段の開閉制御を行うことができる。

請求項３に係る発明では、ロータコアの外周面における異なる磁極を有する磁石間に磁極を持たない非磁極部が形成されるので、非磁極部を設けることで、開閉手段を全閉と全開との間の中間開度に保持しやすくすることができる。

請求項４に係る発明では、回動軸がリンク機構を介して回転軸に連結されるので、開閉手段と駆動手段との間にギヤを設ける必要がないため、低コスト化、小型化、ギヤ廃止による機械損失低減、即ち省エネルギー化を図ることができる。

本発明に係るラジエータ通風構造を示す車体前部の斜視図である。 本発明に係るラジエータ通風構造を示す車体前部の第１断面図である。 本発明に係るラジエータ通風構造を示す車体前部の第２断面図である。 本発明に係るラジエータ通風構造のトルクモータ（実施例１）を示す説明図である。 本発明に係るラジエータ通風構造の作用を示す第１作用図（実施例１）である。 本発明に係るラジエータ通風構造の作用を示す第２作用図（実施例１）である。 本発明に係るラジエータ通風構造の作用を示す第３作用図（実施例１）である。 本発明に係るラジエータ通風構造のトルクモータにおける回動トルクとロータ回動角度との関係を示すグラフ（実施例１）である。 本発明に係るラジエータ通風構造のトルクモータ（実施例２）を示す説明図である。 本発明に係るラジエータ通風構造のトルクモータにおける回動トルクとロータ回動角度との関係を示すグラフ（実施例２）である。

本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、説明中の左、右、前、後は車両に乗車した運転者を基準にした向きを示している。また、図面は符号の向きに見るものとする。

本発明の実施例１を説明する。図中の矢印（ＦＲＯＮＴ）は車両前方を示している。
図１に示すように、車両のフロントボディを構成するバルクヘッド１０の前面に、ラジエータに送られる走行風の量を制御するラジエータ通風装置１１が取付けられている。
ラジエータ通風装置１１は、バルクヘッド１０の前面に取付けられたシャッター機構１３を備える。

シャッター機構１３は、バルクヘッド１０に取付けられたシャッターベース１４と、このシャッターベース１４に設けられた複数の縦長支持部材１６と、これらの縦長支持部材１６で開閉自在に支持された複数のシャッター１７とを備える。なお、符号１４ａ，１４ｂはシャッターベース１４の上部及び下部に設けられた通風口である。

図２に示すように、ラジエータ通風装置１１は、車体前端部に設けられたグリル２１の開口部２１ａに前端部が接続されるとともに後端部がシャッター機構１３に接続されたダクト２２と、ラジエータ２３の前方に配置されたシャッター機構１３と、このシャッター機構１３の各シャッター１７にリンク機構２４を介して連結されたトルクモータ２６と、このトルクモータ２６を制御する制御部２７と、リンク機構２４の可動部の移動を規制するストッパ部２８とからなる。なお、符号３１はシャッター機構１３の後方で且つラジエータ２３の前方に配置されたエアコンディショナ用コンデンサである。
図２ではシャッター機構１３の各シャッター１７は閉じた状態（全閉）にあり、ラジエータ２３には走行風が導かれない。

シャッター機構１３は、シャッターベース１４の縦長部材１６で支持された複数の回動軸３５を備え、これらの回動軸３５に各シャッター１７が回動自在に取付けられている。
リンク機構２４は、複数のシャッター１７に連結された縦に延びるスライドリンク３７と、このスライドリンク３７の下端部に一端部が連結ピン３８を介して連結されるとともに他端部がトルクモータ２６に取付けられたアームリンク３９とからなる。

シャッター１７とスライドリンク３７とは、継手４１を介して揺動自在に連結されている。
トルクモータ２６は、その回転軸６３が制限された回転角度の範囲内で回転し、その回転軸６３に発生するトルクを利用するＤＣモータであり、モータケース４３を備え、このモータケース４３内に制御部２７が収納されている。

ストッパ部２８は、上下にスライドするスライドリンク３７の下降を規制するロアストッパ４６と、スライドリンク３７の上昇を規制するアッパストッパ４７とからなる。
図の状態では、スライドリンク３７の下端がロアストッパ４６に当たっている。

図３はシャッター機構１３の各シャッター１７が開いた状態（全開）を示している。この状態で車両が走行中は、グリル２１の開口部２１ａから導入された走行風は、ダクト２２を通り、各シャッター１７間を通ってエアコンディショナ用コンデンサ３１及びラジエータ２３内を通過し、エアコンディショナ用コンデンサ３１及びラジエータ２３から熱を奪う。
図の状態では、スライドリンク３７の上端がアッパストッパ４７に当たっている。

図４（ａ），（ｂ）はトルクモータ２６のモータケース４３（ケース本体５１と、このケース本体５１の開口を塞ぐケースカバー（不図示）とからなる。）からケースカバーを外した状態を示している。

図４（ａ）において、ケース本体５１の底側にモータ本体部４４が配置され、このモータ本体部４４の一部を覆うように、プリント基板に電子部品が実装された制御基板からなる制御部２７が配置され、これらのモータ本体部４４及び制御部２７が複数のビス５３でケース本体５１に共締めされている。

図４（ｂ）において、モータ本体部４４は、ケース本体５１に取付けられたステータ６１と、このステータ６１の内側に配置されたロータ６２と、このロータ６２を支持するとともにモータケース４３（図２参照）に回動自在に支持された回転軸６３とからなる。

図４（ｃ）はモータ本体部４４の正面図であり、ステータ６１は、複数枚の珪素鋼板が積層されて形成されたステータコア６５と、このステータコア６５に装着されたコイル６６とからなる。

ステータコア６５は、矩形の外周部を形成する枠状部６５ｇと、この枠状部６５ｇの長手方向の一端部からロータ６２側へ突出する主歯部６５ａと、枠状部６５ｇの長手方向の他端部の角部からロータ６２側へ突出する２つの副歯部６５ｂ，６５ｃとを備え、これらの主歯部６５ａ及び副歯部６５ｂ，６５ｃがロータ６２に近接するように設けられている。

ここで、符号６５ｄは枠状部６５ｇに出来る磁束に影響を与えないように枠状部６５ｇから外方に突出させた突部、６５ｅはステータコア６５をケース本体５１（図５（ａ）参照）にビスで取付けるビスを通すために突部６５ｄに開けられたビス挿通穴である。

主歯部６５ａの中心を通る中心線７１と、副歯部６５ｂ，６５ｃの中心線７２，７３とのなす角度をそれぞれθ１とすると、例えば、θ１は４０°〜６０°であり、θ１＝６０°の場合は、主歯部６５ａ及び副歯部６５ｂ，６５ｃは、ロータ６２の回転軸６３を中心にして周方向に３等分した位置に配置される。

このように、主歯部６５ａ及び副歯部６５ｂ，６５ｃは、ロータ６２の回転軸６３を中心に周方向に３等分する位置に配置される、又は周方向に略３等分する位置に配置される。

ロータ６２は、複数枚の珪素鋼板が積層されて形成されたロータコア７６と、このロータコア７６の外周面７６ａに形成された凹部７６ｂ，７６ｂに嵌め込まれた円弧状の永久磁石７７，７８とからなり、ロータコア７６は回転軸６３に取付けられている。
ロータ６２の凹部７６ｂ，７６ｂ間に設けられるロータ凸部７６ｄ，７６ｅは、２つの磁石７７，７８の間に位置するため、磁極を持たない非磁極部である。

磁石７７，７８は、図の状態では、主歯部６５ａの中心線７１に対して対称な位置に配置されている。磁石７７，７８の円弧の開き角をθ２とすると、例えば、θ２は６０°〜１００°である。

一方の磁石７７は、円弧の外面にＮ極、円弧の内面にＳ極が着磁されているが、図中では外面側の磁極「Ｎ」を記載している。
他方の磁石７８は、円弧の外面にＳ極、円弧の内面にＮ極が着磁されているが、図中では外面側の磁極「Ｓ」を記載している。

図４（ｄ）は制御部２７の正面図であり、制御部２７は、プリント基板８１と、このプリント基板８１に取付けられた電子部品（ＦＥＴ８２、ダイオード８３、コンデンサ８４等）とからなる。なお、符号８７は制御部２７をステータコア６５と共にビスで取付けるビスを通すためにプリント基板８１に開けられたビス挿通穴、８８はロータ６２（図４（ｃ）参照）との干渉を避けるためにロータ６２の外周面に沿うようにプリント基板８１に形成された切欠き部である。

図４（ａ），（ｃ）において、ステータ６１のステータコア６５を金属製とし、このステータコア６５に制御部２７を取付けることで、制御部２７で発生した熱を、ステータコア６５から逃がすことができ、制御部２７の動作を安定させることができる。また、特別に制御部２７用の冷却手段を設けなくて済み、コストを抑えることができる。

以上に述べたシャッター機構１３及びトルクモータ２６の作用を次に説明する。
図５（ａ）は、シャッター機構１３のシャッター１７が閉じた状態（全閉）を示している。ステータ６１のコイル６６には通電されていない。
このとき、磁石７７の周囲の磁場によって、ステータコア６５の副歯部６５ｂの先端部にＳ極が発生するとともに主歯部６５ａの先端部にＮ極が発生する。

この結果、ステータコア６５の副歯部６５ｂから枠状部６５ｇを介して主歯部６５ａに向かって流れる磁束（磁力線の束であり、図では細線で示している。以下同じ。）が発生し、磁石７７と副歯部６５ｂとが吸引し合うため、この磁力によって、コイル６６に通電しなくても、ロータ６２は、シャッター１７が閉じられる位置に位置決めされるとともに保持される。

図５（ｂ）において、ステータ６１のコイル６６に通電すると、ステータコア６５が電磁石となり、ステータコア６５内に太線で示す磁束が発生する。
この結果、副歯部６５ｂの先端部にはＮ極（太字で示している。）、主歯部６５ａの先端部にはＳ極（太字で示している。）、副歯部６５ｃの先端部にはＮ極（太字で示している。）が発生する。

電磁石により発生する磁極の強さは、磁石７７の強さを上回るため、副歯部６５ｂのＮ極と磁石７７のＮ極とが反発し合い、主歯部６５ａのＳ極と磁石７８のＳ極とが反発し合い、副歯部６５ｃのＮ極と磁石７８のＳ極とが吸引し合うため、ロータ６２は、白抜き矢印で示す向きに回動する。

これにより、図５（ｃ）に示すように、シャッター１７が開く。
また、ロータ６２の磁石７８が副歯部６５ｃに近接し、磁石７８の周囲の磁場によって、ステータコア６５の副歯部６５ｃの先端部にＮ極（カッコ付き）が発生するとともに主歯部６５ａの先端部にＳ極（カッコ付き）が発生する。

図６（ａ）は、シャッター機構１３のシャッター１７が開いた状態を示している。ステータ６１のコイル６６には通電されていない。
図５（ｃ）のときと同様に、ステータコア６５の副歯部６５ｃの先端部にＮ極が発生し、主歯部６５ａの先端部にＳ極が発生している。

この結果、主歯部６５ａから枠状部６５ｇを介してステータコア６５の副歯部６５ｃに向かって流れる磁束（細線で示している。）が発生し、磁石７８と副歯部６５ｃとが吸引し合うため、コイル６６に通電しなくても、ロータ６２は、シャッター１７を開いた位置に位置決めされるとともに保持される。

図６（ｂ）において、ステータ６１のコイル６６に、図５（ｂ），（ｃ）とは逆向きに通電すると、ステータコア６５が電磁石となり、ステータコア６５内に太線で示す磁束が発生する。

この結果、副歯部６５ｃの先端部にはＳ極（太字）、主歯部６５ａの先端部にはＮ極（太字）、副歯部６５ｂの先端部にはＳ極（太字）が発生する。
電磁石により発生する磁極の強さは、磁石７８の強さを上回るため、副歯部６５ｃのＳ極と磁石７８のＳ極とが反発し合い、主歯部６５ａのＮ極と磁石７７のＮ極とが反発し合い、副歯部６５ｂのＳ極と磁石７７のＮ極とが吸引し合うため、ロータ６２は、白抜き矢印で示す向きに回動する。

これにより、図６（ｃ）に示すように、シャッター１７が閉じる。
また、ロータ６２の磁石７７が副歯部６５ｂに近接するため、磁石７７の周囲の磁場によって、ステータコア６５の副歯部６５ｂの先端部にＳ極（カッコ付き）が発生するとともに主歯部６５ａの先端部にＮ極（カッコ付き）が発生する。
従って、コイル６６への通電を停止しても、図５（ａ）のときと同様に、ロータ６２は、シャッター１７が閉じられる位置に位置決めされるとともに保持される。

図７に示すように、モータ本体部４４のロータ６２によって、コイル６６に通電しない状態で、シャッター１７を、全閉位置（二点鎖線で示された位置）と全開位置（破線で示された位置）との間の中間位置（実線で示された位置）で位置決めして保持することも可能である。

即ち、磁石７７の端部が副歯部６５ｂに近接するとともに磁石７８の端部が副歯部６５ｃに近接することで、副歯部６５ｂの先端部にＳ極が発生し、副歯部６５ｃの先端部にＮ極が発生して、磁石７７と副歯部６５ｂ、磁石７８と副歯部６５ｃがそれぞれ吸引し合うため、コイル６６に通電しなくても、ロータ６２によって、シャッター１７を、中間開度位置に位置決めするとともに保持することができる。

図８（ａ）において、グラフの縦軸はトルクモータのロータを回動させるための回動トルクであり、ゼロに対して正側はシャッターの開方向のトルク、負側はシャッター閉方向のトルクである。横軸はロータの回動角度であり、ゼロは中間開度、正側は開方向、αはシャッター全開時の回動角度、負側は閉方向、−αはシャッター全閉時の回動角度である。

また、実線はトルクモータに通電しない場合にロータを外部から回転させるのに必要な回動トルク、破線はトルクモータに通電した場合のロータの駆動トルク（回動トルク）である。

トルクモータに通電しない場合は、ロータ回動角度が全閉の状態である−αからロータが開方向へ回動すると、回動トルクは負側の−Ｔａから次第に大きくなり（回動トルクの絶対値は小さくなってゼロに近くなり）、ロータ回動角度−βで回動トルクはゼロになり、更にロータが回動すると、回動トルクの向きがシャッター閉方向からシャッター開方向の向きになるとともに、ロータ回動角度−γでシャッター開方向における極大値Ｔｂとなり、この極大値Ｔｂを境にして回動トルクは再び小さく（ゼロに近く）なり、ロータ開度角度ゼロ（シャッターの中間開度である。）で回動トルクはゼロになる。

更に、ロータ回動角度が大きくなると、回動トルクの向きが変わってシャッター閉方向の向きになるとともに、ロータ回動角度γで回動トルクはシャッター閉方向における極小値−Ｔｂとなり、この極小値−Ｔｂを境にして回動トルクは再び大きくなり（回動トルクの絶対値は小さくなってゼロに近くなり）、ロータ回動角度βで回動トルクはゼロになる。更にロータが回動すると、回動トルクの向きが変わってシャッター開方向の向きになるとともに、ロータ回動角度がαで回動トルクがＴａとなり、シャッターは全開となる。

ロータ回動角度−γ付近で回動トルクの向きがシャッター開方向、ロータ回動角度γ付近でシャッター閉方向になるので、シャッターを中間開度位置に保持する回動トルクが発生する。水撃等の衝撃によって想定されるシャッターに入力されるトルクに対して、ロータの回動トルク（即ち、Ｔｂ）を高く設定すると、衝撃が入力されてもロータを元の位置（中間開度位置）に復帰させることができ、シャッター開閉状態を保持できる。

また、Ｔａ＞Ｔｂであるから、シャッターが全閉又は全開のときにも、水撃等の衝撃によるトルクよりも回動トルクＴａは大きいから、衝撃が入力されてもシャッターを元の全閉位置又は全開位置に復帰させることができる。

シャッターを全閉状態から開く際には、トルクモータに通電した場合のトルクモータの駆動トルク（回動トルク）は、ロータ回動角度−αにおいて、非通電時の回動トルク−Ｔａと逆向き（シャッター開方向）で、絶対値が大きいＴｃとなり、ロータ回動角度が大きくなるにつれて大きくなるが、ロータ回動角度が大きくなるに従って回動トルクの増加率は次第に小さくなり、ロータ回動角度がゼロを過ぎた直後に最大となり、その後はロータ回動角度がαになるまで次第に減少する。

これは、特に、ロータ回動角度が−α〜−βでは、磁石と副歯部との吸引力により発生する閉方向のコギングトルクに抗してロータを回転させる必要があり、また、ロータ回動角度がβ〜αでは、磁石と副歯部との吸引力により発生する開方向のコギングトルクが発生するためにトルクモータの駆動トルクが小さくて済むためである。

シャッターを全開状態から閉じる際には、トルクモータに通電した場合のトルクモータの駆動トルク（回動トルク）は、ロータ回動角度αにおいて、非通電時の回動トルクＴａと逆向き（シャッター閉方向）で、絶対値が大きい−Ｔｃとなり、ロータ回動角度が小さくなるにつれて次第に小さくなるが、ロータ回動角度が小さくなるに従って回動トルクの減少率は次第に小さくなり（回動トルクの絶対値の増加率は次第に小さくなり）、ロータ回動角度がゼロを過ぎた直後に最小（絶対値は最大）となり、その後はロータ回動角度が−αになるまで次第に増加する。

図８（ｂ）〜（ｆ）は図８（ａ）の所定のロータ回動角度に対応したロータ回動位置を示している。
図８（ｂ）はロータ回動角度が−αのときのロータ６２の回動位置を示している。即ち、磁石７７の周方向の中央部が副歯部６５ｂの幅の中央部に対向するように近接している。

図８（ｃ）はロータ回動角度が−βのときのロータ６２の回動位置を示している。即ち、磁石７７が副歯部６５ｂに対向するとともに、磁石７８が副歯部６５ｃと主歯部６５ａとの間に位置している。

図８（ｄ）はロータ回動角度がゼロのときのロータ６２の回動位置を示している。即ち、磁石７７と副歯部６５ｂとの吸引力と、磁石７８と副歯部６５ｃとの吸引力とが釣り合った状態である。

図８（ｅ）はロータ回動角度がβのときのロータ６２の回動位置を示している。即ち、磁石７８が副歯部６５ｃに対向するとともに、磁石７７が副歯部６５ｂと主歯部６５ａとの間に位置している。

図８（ｆ）はロータ回動角度がαのときのロータ６２の回動位置を示している。即ち、磁石７８の周方向の中央部が副歯部６５ｃの幅の中央部に対向するように近接している。

次に本発明の実施例２を説明する。
図９に示すように、トルクモータ９０は、その回転軸６３が制限された回転角度の範囲内で回転し、その回転軸６３に発生するトルクを利用するＤＣモータであり、モータケース４３（図２参照）と、このモータケース４３に取付けられたステータ６１と、このステータ６１の内側に配置されたロータ９１と、このロータ９１を支持するとともにモータケース４３に回動自在に支持された回転軸６３とからなる。

ロータ９１は、複数枚の珪素鋼板が積層されて形成されたロータコア９３と、このロータコア９３の外周面９３ａに取付けられた円弧状の永久磁石９５，９６とからなり、ロータコア９３が回転軸６３に取付けられている。
磁石９５，９６は、図の状態では、主歯部６５ａの中心線７１に対して対称な位置に配置されている。磁石９５，９６の円弧の開き角は１８０°である。

一方の磁石９５は、円弧の外面にＮ極、円弧の内面にＳ極が着磁されているが、図中では外面側の磁極「Ｎ」を記載している。
他方の磁石９６は、円弧の外面にＳ極、円弧の内面にＮ極が着磁されているが、図中では外面側の磁極「Ｓ」を記載している。

図の磁石９５，９６の位置では、ステータ６１の副歯部６５ｂの先端部にＳ極、副歯部６５ｃの先端部にＮ極が発生して、磁石９５のＮ極と副歯部６５ｂのＳ極とが吸引し合い、磁石９６のＳ極と副歯部６５ｃのＮ極とが吸引し合って、回動軸６３の回動トルクはゼロになり、回動軸６３に連結されたシャッターは中間開度に位置決めされるとともに保持されている。

図１０において、グラフの縦軸はトルクモータのロータを回動させるための回動トルクであり、ゼロに対して正側はシャッターの開方向のトルク、負側はシャッター閉方向のトルクである。横軸はロータの回動角度であり、ゼロは中間開度、正側は開方向、αはシャッター全開時の回動角度、負側は閉方向、−αはシャッター全閉時の回動角度である。
また、実線はトルクモータに通電しない場合にロータを外部から回転させるのに必要な回動トルク、破線はトルクモータに通電した場合のロータの駆動トルク（回動トルク）である。

トルクモータに通電しない場合は、ロータ回動角度が全閉の状態である−αからロータが開方向へ回動すると、回動トルクは負側の−Ｔａから直線的に次第に大きくなり（回動トルクの絶対値は直線的に次第に小さくなってゼロに近くなり）、ロータ回動角度ゼロ（シャッターの中間開度である。）で回動トルクはゼロになる。

更に、ロータ回動角度が大きくなると、回動トルクの向きがシャッター閉方向の向きからシャッター開方向の向きになるとともに、更に直線的に大きくなり、ロータ回動角度がαで回動トルクがＴａとなり、シャッターは全開となる。
このように、トルクモータ９０（図９参照）では、非通電時にシャッターの全閉、中間開度及び全開位置でロータ、回転軸を保持することが可能である。

シャッターを全閉状態から開く際には、トルクモータに通電した場合のトルクモータの駆動トルク（回動トルク）は、ロータ回動角度−α（シャッター全閉）において、非通電時の回動トルク−Ｔａと逆向き（シャッター開方向）で、絶対値が大きいＴｃとなり、ロータ回動角度が大きくなるにつれて大きくなるが、ロータ回動角度が大きくなるに従って回動トルクの増加率は次第に小さくなり、ロータ回動角度がゼロを過ぎた直後に最大となり、その後はロータ回動角度がα（シャッター全開）になるまで次第に減少する。

これは、ロータ回動角度が−α〜ゼロでは、磁石と副歯部との吸引力により発生する閉方向のコギングトルクに抗してロータを回転させる必要があり、また、ロータ回動角度がゼロ〜αでは、磁石と副歯部との吸引力により発生する開方向のコギングトルクが発生するためにトルクモータの駆動トルクが小さくて済むためである。

シャッターを全開状態から閉じる際には、トルクモータに通電した場合のトルクモータの駆動トルク（回動トルク）は、ロータ回動角度αにおいて、非通電時の回動トルクＴａと逆向き（シャッター閉方向）で、絶対値が大きい−Ｔｃとなり、ロータ回動角度が小さくなるにつれて次第に小さくなるが、ロータ回動角度が小さくなるに従って回動トルクの減少率は次第に小さくなり（回動トルクの絶対値の増加率は次第に小さくなり）、ロータ回動角度がゼロを過ぎた直後に最小（絶対値は最大）となり、その後はロータ回動角度が−αになるまで次第に増加する。

上記の図２、図４に示したように、車体前端部の開口部、即ち、グリル２１の開口部２１ａから車体前部に走行風を導入可能とする外気導入部としてのグリル２１、ダクト２２に開閉手段としてのシャッター機構１３が設けられ、このシャッター機構１３を駆動手段としてのトルクモータ２６で開閉して車体前部に設けられたラジエータ２３に送られる走行風の量を制御するラジエータ通風構造において、シャッター機構１３は、その回動軸３５がトルクモータ２６の回転軸６３側に連結されて回動可能にされ、走行風がラジエータ２３に送られる開状態と、走行風がラジエータ２３に送られないように遮断する閉状態とが選択可能に切り換えられ、トルクモータ２６は、ステータ６１と、このステータ６１の半径方向内側に配置されるとともに回動軸３５と同一方向に延びる回転軸６３で支持されるロータ６２とからなり、ステータ６１は、ロータ６２に向けて突出する複数の歯部としての主歯部６５ａ、副歯部６５ｂ，６５ｃを有するステータコア６５と、複数の主歯部６５ａ、副歯部６５ｂ，６５ｃの少なくとも１つに装着されるとともに通電中に発生する磁束によりロータ６２を回転させるコイル６６とからなり、ロータ６２は、回転軸６３に取付けられるロータコア７６と、このロータコア７６の外周面７６ａに取付けられた異なる磁極を有する少なくとも２つの磁石としての永久磁石７７，７８とからなり、ロータ６２の回転方向が、コイル６６への通電を制御する制御部２７によって切り換えられ、シャッター機構１３の所定位置での位置決め及び保持は少なくとも、永久磁石７７，７８と、これらの永久磁石７７，７８によって磁化された副歯部６５ｂ，６５ｃとの吸引力によって行われることを特徴とする。

上記構成により、水撃等の衝撃がシャッター機構１３に入力された場合に、その衝撃によってシャッター機構１３を回動させることができ、衝撃を吸収することができる。従って、シャッター機構１３からトルクモータ２６に至る部品に過負荷が作用するのを防止することができる。

更に、永久磁石７７，７８と副歯部６５ｂ，６５ｃとの吸引力によって、シャッター機構１３を元の位置に回動復帰させることができ、復帰のための回動角度を検出するセンサ等が必要なく、また、シャッター機構１３の回動軸３５とトルクモータ２６の回転軸６３とが同一方向に延びるため、従来のようなウォームギヤ対等の構成も必要なく、構造の簡素化、省スペース化、コスト削減を図ることができる。また更に、磁力によるシャッター機構１３の保持及び復帰によって、電力消費を抑えることができる。

上記の図４（ｃ）に示したように、歯部は、コイル６６が装着される主歯部６５ａと、この主歯部６５ａの他の２つの副歯部６５ｂ，６５ｃとからなり、ロータコア７６の外周面７６ａの互いに対向する位置にそれぞれ異なる磁極を有する永久磁石７７，７８が配置されることを特徴とする。

上記構成により、コイル６６への通電を停止しても、シャッター機構１３の閉状態及び開状態を、永久磁石７７，７８と副歯部６５ｂ，６５ｃとの吸引力によって維持することができ、電力消費を抑えることができて、省エネルギー化を図ることができる。

また、シャッター機構１３の中間開度位置に対応するロータ６２の中間回動位置にて、一方の磁極であるＮ極を有する永久磁石７７と一方の副歯部６５ｂとの吸引力を発生させ、同時に他方の磁極であるＳ極を有する永久磁石７８と他方の副歯部６５ｃとの吸引力を発生させることで、シャッター機構１３を全開状態と全閉状態との中間位置に位置決め及び保持することができる。従って、シャッター機構１３を中間開度にすることでより細くシャッター機構１３の開閉制御を行うことができる。

上記の図４（ｃ）、図８（ａ）に示したように、ロータコア７６の外周面７６ａにおける異なる磁極を有する永久磁石７７，７８間に磁極を持たない非磁極部７６ｄ，７６ｅが形成されるので、非磁極部７６ｄ，７６ｅを設けることで、シャッター機構１３を全閉と全開との間の中間開度に保持しやすくすることができる。

上記の図２に示したように、回動軸３５がリンク機構２４を介して回転軸６３に連結されるので、シャッター機構１３とトルクモータ２６との間にギヤを設ける必要がないため、低コスト化、小型化、ギヤ廃止による機械損失低減、即ち省エネルギー化を図ることができる。

尚、実施例１及び実施例２では、ロータ６２，９１に永久磁石７７，７８，９５，９６を用いたが、これに限らず、ロータに永久磁石の代わりとして電磁石を用いてもよい。

本発明のラジエータ通風構造は、自動車に好適である。

１１…ラジエータ通風装置、１３…開閉手段（シャッター機構）、２１，２２…外気導入部(グリル、ダクト)、２１ａ…開口部、２３…ラジエータ、２４…リンク機構、２６，９０…駆動手段（トルクモータ）、２７…制御部、３５…回動軸、６１…ステータ、６２，９１…ロータ、６３…回転軸、６５…ステータコア、６５ａ…歯部（主歯部）、６５ｂ，６５ｃ…歯部（副歯部）、６６…コイル、７６，９３…ロータコア、７６ｄ，７６ｅ…非磁極部（ロータ凸部）、７７，７８，９５，９６…磁石（永久磁石）。

Claims (4)

1. 車体前端部の開口部から車体前部に走行風を導入可能とする外気導入部に開閉手段が設けられ、この開閉手段を駆動手段で開閉して前記車体前部に設けられたラジエータに送られる前記走行風の量を制御するラジエータ通風構造において、
   前記開閉手段は、その回動軸が前記駆動手段の回転軸側に連結されて回動可能にされ、前記走行風が前記ラジエータに送られる開状態と、前記走行風が前記ラジエータに送られないように遮断する閉状態とが選択可能に切り換えられ、
   前記駆動手段は、ステータと、このステータの半径方向内側に配置されるとともに前記回動軸と同一方向に延びる前記回転軸で支持されるロータとからなり、
   前記ステータは、前記ロータに向けて突出する複数の歯部を有するステータコアと、前記複数の歯部の少なくとも１つに装着されるとともに通電中に発生する磁束により前記ロータを回転させるコイルとからなり、
   前記ロータは、前記回転軸に取付けられるロータコアと、このロータコアの外周面に取付けられた異なる磁極を有する少なくとも２つの磁石とからなり、
   前記ロータの回転方向は、前記コイルへの通電を制御する制御部によって切り換えられ、
   前記開閉手段の所定位置での位置決め及び保持は少なくとも、前記磁石と、この磁石によって磁化された前記歯部との吸引力によって行われることを特徴とするラジエータ通風構造。
2. 前記歯部は、前記コイルが装着される主歯部と、この主歯部の他の２つの副歯部とからなり、前記ロータコアの外周面の互いに対向する位置にそれぞれ異なる磁極を有する前記磁石が配置されることを特徴とする請求項１記載のラジエータ通風構造。
3. 前記ロータコアの外周面における前記異なる磁極を有する磁石間に磁極を持たない非磁極部が形成されることを特徴とする請求項２記載のラジエータ通風構造。
4. 前記回動軸はリンク機構を介して前記回転軸に連結されることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項記載のラジエータ通風構造。

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