JP2013136260A - シャッター装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 アクチュエータが作動しなくなったとしてもオーバーヒートを起こさないというフェイルセーフ機能を備えたシャッター装置を提供する。
【解決手段】 空気口を開閉するシャッタ弁１１と、一端を前記シャッタ弁が有する回転軸１６に接続し、他端をアクチュエータ１２に接続するレバー１４ａと、シャッタ弁を開く方向に付勢する付勢手段と、を有し、シャッタ弁の開度が全開と所定の開度との間のときは、前記シャッタ弁の開閉がアクチュエータがレバーを回動させることによって制御され、シャッタ弁の開度が前記所定の開度と全閉との間のときは、走行風による風圧によって閉じることを特徴とするシャッター装置にする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、自動車の前部に設けられるグリルシャッター等に用いられるシャッター装置に関し、特に、シャッタ弁の開閉をアクチュエータと風力アシスト構造とを組み合わせて行うものに関する。

自動車の前部に設けられるグリルシャッターは、シャッタ弁を状況に応じて開閉することで、エンジンルームに空気を取り入れてオーバーヒートを防いだり、エンジン作動時には暖機を促進したり、高速運転時には空気抵抗を低減させる等の効果を奏する。

シャッタ弁の開閉機構は多様であり、例えば、特許文献１に示されているフロントグリルは、前方からの走行風を利用して閉鎖するものである。これは、特に高速運転時の空気抵抗低減に効果を奏するものである。

また、特許文献２に示されているグリル開閉装置は、一つのアクチュエータによって、複数のグリルを開閉するものであり、空気量を所望時に調整できるという効果を奏するものである。

実開昭５８−１１２６２５号公報 実開昭５８−１３９３２７号公報

しかし、走行風を利用したものは、高速運転時以外は、グリルが全開状態になるので暖機の促進には寄与しない。また、アクチュエータを用いたものは、故障により全閉状態でアクチュエータが作動しなくなった場合に、エンジンがオーバーヒートを起こす可能性が高くなる。

そこで、このような実情に鑑み、本発明は、暖機の促進や空気抵抗低減に寄与しつつ、たとえアクチュエータが作動しなくなったとしてもオーバーヒートを起こさないというフェイルセーフ機能を備えたシャッター装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明に係るシャッター装置は、空気口を開閉するシャッタ弁と、一端を前記シャッタ弁が有する回転軸に接続し、他端をアクチュエータに接続するレバーと、前記シャッタ弁を開く方向に付勢する付勢手段と、を有し、シャッタ弁の開度が全開と所定の開度との間のときは、前記シャッタ弁の開閉はアクチュエータが前記レバーを回動させることによって制御され、シャッタ弁の開度が前記所定の開度と全閉との間のときは、走行風による風圧によって閉じることを特徴とするものである。

ここで、前記付勢手段が、レバーと回転軸との接続位置に備えられるリターンスプリングであることにしてもよい。また、回転軸とレバーとの接続が、レバーに穿孔された長孔にシャッタ弁の側面に設けられ前記長孔より短い凸部を嵌合したものであって、前記付勢手段がその長孔と凸部とから形成され、シャッタ弁が自重により長孔の下方向に向かって付勢されていることにしてもよい。

また、このようなシャッター装置が、複数のシャッタ弁からなるものとした場合には、隣接するシャッタ弁の回転軸同士を連結するリンク機構を有し、前記レバー及び前記付勢手段は同一又は異なる少なくとも１枚のシャッタ弁に設けられ、前記シャッタ弁が連動して回動することにするとよい。なお、このリンク機構は、シャッタ弁の回転軸に接続するレバー同士をロッドで連結したものとすることができる。

本発明に係るシャッター装置は、高速運転時の空気抵抗低減や、エンジン作動時の暖機促進に効果を奏するものであり、仮にアクチュエータが作動しなくなったとしても、全閉状態が維持されることはないという効果を奏する。

付勢手段としてリターンスプリングを使用したシャッター装置の斜視図である。 シャッター装置の正面図と側面図である。 シャッタ弁の断面図であり、（ａ）は全開状態、（ｂ）は所定開度状態、（ｃ）は全閉状態である。 付勢手段であるリターンスプリングの取付説明図である。 力の作用方向を説明する図であって、（ａ）は全開状態、（ｂ）は所定開度状態、（ｃ）は全閉状態である。 長孔を利用したシャッター装置の斜視図であり、（ａ）は全開状態、（ｂ）は所定開度状態、（ｃ）は全閉状態である。 長孔を利用したシャッター装置の正面図と断面図であり、（ａ）は全開状態、（ｂ）は所定開度状態、（ｃ）は全閉状態である。 長孔を有するレバーの拡大図である。

以下、本発明の実施の形態を、添付図面を参照して説明する。

図１は、付勢手段としてリターンスプリングを使用したシャッター装置の斜視図であり、図２は、シャッター装置の正面図と側面図である。

本実施例は、グリルシャッターに用いられるシャッター装置１０に関するものである。シャッター装置１０は、シャッタ弁１１の回転軸１６が枠１５を貫通することで、枠１５に対しシャッタ弁１１が回動可能に取り付けられた構造であり、自動車の前部に設けられるものである。なお、枠１５は、自動車に取り付けたときには、空気口の外縁になる。この実施例１ではシャッタ弁１１は２枚設けられているが、特にシャッタ弁１１の枚数に制限はなく、車種ごとに決定されるものである。また、シャッタ弁１１の形状は、実施例では板状であるが、板状に限定するものではなく、例えばバンパ形状に適合させたような湾曲形状にするなど、自由に設定できる。回転軸１６は、レバー１４ａに接続する接続部１６ａと、レバー１４ａの回動を制限するストッパ１６ｂとを備えている。なお、レバー１４ａと回転軸１６との接続位置には付勢手段を設けているが、これについては、後述する。

図２に示すように、一方のロッド１４ｂはアクチュエータ１２に連結している。なお、構造によっては、ロッド１４ｂを使わずにアクチュエータ１２を直接レバー１４ａに連結してもよい。アクチュエータ１２に連結していない他方は、隣接する２枚のシャッタ弁１１の回転軸１６に、それぞれレバー１４ａが接続し、このレバー１４ａ同士をロッド１４ｂで繋いでリンク機構１４を形成している。これによって、アクチュエータ１２の動きが、連動して同時に２枚のシャッタ弁１１に伝達される構成になっている。

図３は、シャッタ弁の断面図であり、（ａ）は全開状態、（ｂ）は所定開度状態、（ｃ）は全閉状態を示している。なお、この実施例１では、図の右側を自動車の前方とするが、左側を自動車の前方とする構成もあり得る。

図３（ａ）のように全開にするのは、より多く空気を取り入れてエンジン等を冷却しなければならないようなときである。ここで、全開状態とは、シャッタ弁１１の開度が最も大きい状態という意味である。この実施例１では、シャッタ弁１１が水平になっている状態であるが、これは一例であり、水平以外の場合を全開状態にすることもある。

図３（ｂ）のように所定開度にするのは、エンジン作動時に暖機を促進するときや、全開状態だと過冷却になるようなときである。ここで、所定開度状態とは、全開と全閉の間の決められた開度という意味である。この実施例１では、シャッタ弁１１が４５度の角度になっているが、特に４５度に限定するものではなく、所定開度状態のシャッタ弁１１の角度は、設計により決定される。

図３（ｃ）のような全閉にするのは、高速走行時などに内部に走行風を取り込まないようにすることで、空気抵抗を低減させたいときである。ここで、全閉状態は、前方からシャッター装置１０の内部に空気が入らない状態という意味である。この実施例１では、シャッタ弁１１が垂直に立った状態になっているが、垂直の状態に限定するものではない。なお、空気抵抗が低減できれば、燃費の向上に繋がるという効果がある。

シャッタ弁１１の開度が図３（ａ）の全開状態と図３（ｂ）の所定開度状態の間のときは、シャッタ弁１１の動きは、アクチュエータ１２がレバー１４ａを回動させることによって制御される。また、開度が図３（ｂ）の所定開度状態と図３（ｃ）の全閉状態の間のときは、シャッタ弁１１は、閉じる方向には走行風による風圧によって動き、開く方向には付勢手段によって動く。なお、走行風は、基本的には自動車の前方から流入するものであるが、シャッター装置１０の設置位置によっては、前方以外から流入することもある。また、全閉位置では、枠１５に設けられている突起１５ａとシャッタ弁１１が当接することで、それ以上シャッタ弁１１が回転するのを止めることができる。さらに、シャッタ弁１１の端部を鉤形状にして、上下に配置されたシャッタ弁１１同士がその端部で重複する構成にすれば、全閉時の空気の漏れをより少なくすることができる。

高速走行から低速や停止状態に移行したときには、特に、オーバーヒートを起こしやすい。そこで、そのような場合には、オーバーヒートを避けるために、開度を全開か、若しくは、少なくとも所定開度にする必要がある。ここで、仮に所定開度状態と全閉状態の間の動きをアクチュエータ１２によって制御するものとすると、例えば全閉状態でアクチュエータ１２が故障して動かなくなった場合には、そのまま全閉状態が維持されるため、オーバーヒートを招く可能性が高くなる。そこで、このような事態を回避するために、本発明では、全閉状態から所定開度状態に戻るところは、付勢手段によって動かされるものとした。そうすることで、アクチュエータ１２は全開状態と所定開度状態の間でしか作用しないので、たとえアクチュエータ１２が故障したとしても、全閉状態が維持されることはなく、最低限、オーバーヒートを回避することができる。

次に、付勢手段の説明をする。図４は、付勢手段の一例であるリターンスプリングの取付説明図である。実施例１では付勢手段として、シャッタ弁１１の回転軸１６とレバー１４ａとの間にリターンスプリング１３を設けている。なお、レバー１４ａにリターンスプリング１３を収容できる空間１４ｃが設けられている。そして、リターンスプリング１３は、レバー１４ａに対しシャッタ弁１１を開く方向に付勢している。なお、必ずしもアクチュエータ１２が接続するレバー１４ａに付勢手段であるリターンスプリング１４ａを設ける必要はない。つまり、シャッタ弁１１が複数あるときは、それらが連動しているため、リターンスプリング１４ａをどの位置に設けるかは、特に限定する必要はないし、当然、複数箇所に設けてもよい。

図５は、力の作用方向を説明する図であって、（ａ）は全開状態、（ｂ）は所定開度状態、（ｃ）は全閉状態を示している。回転軸１６に対するレバー１４ａの相対的な回転域は、回転軸１６に設けたストッパ１６ｂによって制限されている。ストッパ１６ｂは、円筒形のリブの１カ所が欠けたＣ字状をしており、Ｃ字の開口部の幅より小さい幅のレバー１４ａが収容されている。そして、付勢手段としてのリターンスプリング１３により、シャッタ弁１１は開く方向に付勢された状態である。そして、ストッパ１６ｂとレバー１４ａとの間に設けられている隙間ｓだけ、相対的に回転することが可能である。

図５（ａ）の全開状態と図５（ｂ）の所定開度状態との間では、レバー１４ａにアクチュエータからの回転力Ａが作用する。このような場合において、シャッタ弁１１を閉じるときには、レバー１４ａがストッパ１６ｂに当接することによって力が伝達されている。逆に、シャッタ弁１１を開けるときには、リターンスプリング１３の付勢力Ｆが作用しているため、レバー１４ａからストッパ１６ｂへの力の伝達は、リターンスプリング１３を介して行われることになる。つまり、レバー１４ａと回転軸１６との間の隙間ｓは保持され、相対的な位置関係が変わらないまま回転する構成になっている。

図５（ｂ）の所定開度状態と図５（ｃ）の全閉状態との間のシャッタ弁１１の動きは、走行風Ｗと付勢力Ｆとのつり合いによる。つまり、走行風Ｗが付勢力Ｆよりも大きくなると、シャッタ弁１１は全閉状態に向かって回転し、走行風Ｗが付勢力Ｆよりも小さくなると、シャッタ弁１１は所定開度状態に向かって回転する。このとき、レバー１４ａと回転軸１６とは、相対的に回転する。なお、全閉状態のときのレバー１４ａが、所定開度状態のときとは反対側のストッパ１６ｂに当接することにしてもよい。

以上のような構成のシャッター装置を用いたグリルシャッターにすることで、高速運転時の空気抵抗低減や、エンジン作動時の暖機促進に効果を奏しつつ、アクチュエータが故障したときでも、全閉状態を維持することなく、所定開度が確保されるので、最低限、オーバーヒートを回避することができる。また、アクチュエータの動きは全開状態から所定開度状態までに限定されることから、アクチュエータそのものを小さくでき、全体としてもコンパクト化できるという効果が得られる。さらに、アクチュエータの動きが小さくてよいので、消費電力を抑えるという効果も得られる。

次に、リターンスプリングではなく、長孔を利用してシャッタ弁を付勢するグリルシャッターに用いるシャッター装置の実施例を示す。図６は、長孔を利用したシャッター装置の斜視図であり、（ａ）は全開状態、（ｂ）は所定開度状態、（ｃ）は全閉状態を示す。また、図７は、長孔を利用したシャッター装置の正面図と断面図であり、（ａ）は全開状態、（ｂ）は所定開度状態、（ｃ）は全閉状態を示し、図８は、長孔を有するレバーの拡大図である。なお、図６は、シャッター装置１０を内側から見た図である。また、実施例１と同じく、シャッタ弁１１の枚数や形状は、特に限定しない。

この実施例では、図示していないアクチュエータによってリンク機構１４を上下させることで、シャッタ弁１１の開閉が行われる。なお、どのリンク機構１４とアクチュエータを接続するかは、特に限定する必要はない。ここでのリンク機構１４は、上下に位置するレバー１４ａをロッド１４ｂで繋いで構成されているので、シャッタ弁１１が連動して動く構造になっているためである。なお、シャッタ弁１１が１枚のときは、ロッド１４ｂがない場合も考えられるので、そのときはアクチュエータが直接レバー１４ａを回動させる構成にしてもよい。

シャッタ弁１１とレバー１４ａとは結合されており、本実施例ではレバー１４ａに設けられている回転軸１６が枠１５を貫通して取り付けられているので、レバー１４ａが回動すると、シャッタ弁１１も回動することになる。なお、回転軸１６は枠１５に必ずしも貫通して結合する必要はなく、回動可能に結合されていればよい。シャッタ弁１１とレバー１４ａとの結合は、固定結合されているものと、レバー１４ａに長孔２０を設けて摺動可能に結合されているものがある。摺動可能な結合は、図８に示したように、シャッタ弁１１の側面に長孔２０よりも短い凸部１１ａを設け、この凸部１１ａを長孔２０に嵌合させることにより行われる。この実施例２では、上側のシャッタ弁１１は固定結合であり、下側のシャッタ弁１１は摺動可能な結合である。ただし、いずれもシャッタ弁１１とレバー１４ａとは同期して回動するように結合されている。

実施例１の説明と同様に、図６（ａ），図７（ａ）のように全開状態にするのは、より多くの空気を取り入れてエンジン等を冷却しなければならないようなとき、図６（ｂ），図７（ｂ）のように所定開度にするのは、エンジン作動時に暖機を促進するときや、全開状態だと過冷却になるようなとき、図６（ｃ），図７（ｃ）のように全閉状態にするのは、高速走行時に内部に走行風を入れないで、空気抵抗を低減させるときである。ここで、全開状態とは、シャッタ弁１１の開度が最も大きい状態という意味であり、全閉状態とは、前方からシャッター装置１０の内部に空気が入らない状態という意味であることも実施例１と同様である。

ただし、所定開度状態は、実施例１と実施例２とでは若干構成が異なる。実施例１では、シャッタ弁１１が全開状態と全閉状態の間の所定の角度になることを意味していたのに対し、実施例２では、所定開度状態におけるシャッタ弁１１の角度は、全閉状態と同じ角度（図では９０度）になっている。このとき、長孔２０は、自動車の前方に向かって斜め４５度に下る方向に穿孔されているので、長孔２０に取り付けたシャッタ弁１１の凸部１１ａが、シャッタ弁１１の自重により長孔２０を摺動して、全閉位置よりも長孔２０の分だけ下側に位置することになる。そうすると、上側のシャッタ弁１１と下側のシャッタ弁１１との間に開口部が生じ、実施例２では、この状態を所定開度状態と考えている。なお、長孔２０の方向は、上記のようにシャッタ弁１１の角度が全閉状態のときに、シャッタ弁１１が下側に付勢されるような方向であればよく、詳細な角度までは限定しない。また、どのシャッタ弁１１の取付けを長孔２０にするかによって、開口部の位置は決まる。

次に、シャッタ弁１１の動かし方であるが、開度が全開状態から所定開度状態までのときは、開閉のいずれの動きもアクチュエータによって行われる。また、開度が所定開度状態と全閉状態との間のときは、前方からの走行風と長孔２０を摺動する付勢力とのつり合いによって動きが決められる。つまり、走行風の風圧が付勢力に打ち勝てば、シャッタ弁１１は全閉状態に向かって動き、走行風の風圧が付勢力よりも小さければ、シャッタ弁１１は自重により所定開度状態に向かって動く。なお、よりシャッタ弁１１の摺動を確実にするために、シャッタ弁１１の上方又は下方などに重りをつけておくこともできる。

以上のような構成にすることで、実施例２においても、高速運転時の空気抵抗低減や、エンジン作動時の暖機促進に効果を奏しつつ、たとえアクチュエータが故障したとしても、全閉状態が維持されることはなく、最低限、オーバーヒートを回避することが可能となる。

なお、本発明において、付勢手段は、実施例１で示したリターンスプリングや実施例２で示した長孔構造に限定するものではなく、シャッタ弁を開く方向に付勢することができるものであればよい。例えば、ばねなどの弾性部材によって、シャッタ弁を開く方向に引っ張っておくという構造でもよい。

また、実施例１，２はグリルシャッターに用いられるシャッター装置に関するものであったが、本発明に係るシャッター装置は、グリルシャッターのみではなく、ボンネット内のラジエータ前や、エアコンコンプレッサーの前に設けることも可能である。

１０ シャッター装置
１１ シャッタ弁
１１ａ 凸部
１２ アクチュエータ
１３ リターンスプリング
１４ リンク機構
１４ａ レバー
１４ｂ ロッド
１５ 枠
１６ 回転軸
１６ａ 接続部
１６ｂ ストッパ
２０ 長孔

Claims (5)

1. 空気口を開閉するシャッタ弁と、
   一端を前記シャッタ弁が有する回転軸に接続し、他端をアクチュエータに接続するレバーと、
   前記シャッタ弁を開く方向に付勢する付勢手段と、を有し、
   前記シャッタ弁の開度が全開と所定の開度との間のときは、前記シャッタ弁の開閉が前記アクチュエータが前記レバーを回動させることによって制御され、前記シャッタ弁の開度が前記所定の開度と全閉との間のときは、走行風による風圧によって閉じることを特徴とするシャッター装置。
2. 前記付勢手段が、前記レバーと前記回転軸との接続位置に備えられるリターンスプリングであることを特徴とする請求項１に記載のシャッター装置。
3. 前記回転軸と前記レバーとの接続が、前記レバーに穿孔された長孔に前記シャッタの側面に設けられ前記長孔より短い凸部を嵌合したものであって、前記付勢手段が前記長孔と前記凸部とから形成され、前記シャッタ弁が自重により前記長孔の下方向に向かって付勢されていることを特徴とする請求項１に記載のシャッター装置。
4. 前記シャッタ弁が複数あって、隣接する前記シャッタ弁の回転軸同士を連結するリンク機構を有し、前記レバー及び前記付勢手段は同一又は異なる少なくとも１枚のシャッタ弁に設けられ、前記シャッタ弁が連動して回動することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のシャッター装置。
5. 前記リンク機構が、前記回転軸に接続する前記レバー同士をロッドで連結したものであることを特徴とする請求項４に記載のシャッター装置。

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