JP2018095206A - 車両用シャッター - Google Patents

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良太 河野
利宏 粟野
Toshihiro Awano
利宏 粟野
稔男 田村
Toshio Tamura
稔男 田村
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  • Cooling, Air Intake And Gas Exhaust, And Fuel Tank Arrangements In Propulsion Units (AREA)

Abstract

【課題】車体前後方向に対する設置スペースの少ない車両に対しても適用可能で、しかも開閉操作時における作動の安定性を向上でき、構造が簡単で安価に製作し得る車両用シャッターを提供する。
【解決手段】外気導入口11を有するフレーム12と、外気導入口11を開閉可能なシャッター部材13と、シャッター部材13を開閉駆動するアクチュエータ15とを備えた車両用シャッター10であって、シャッター部材13を閉鎖位置と開放位置とに案内する案内手段14が設けられ、案内手段14により、シャッター部材13は、外気導入口11に沿って配置されて、外気導入口11を閉鎖する閉鎖位置と、外気導入口11の一側部を通って外気導入口11と交差する方向へ移動して、外気導入口11を開放する開放位置とにわたって移動可能に案内されるように構成した。
【選択図】図6

Description

本発明は、車体前後方向に対する設置スペースの小さい車両に対しても適用可能な車両用シャッターに関する。
一般に、自動車では車体前部にラジエータを設置して、エンジンルーム内に導入される外気により冷却水を冷却し、該冷却水によりエンジンを適正な温度に冷却するように構成している。また、暖機性能を高めたり、冷却水によるエンジンの過冷却による燃焼不良を防止したりするため、エンジンルーム内への外気導入路を必要に応じて開閉可能な車両用シャッターを設けて、ラジエータによる冷却水の冷却温度を調整できるように構成してなる、所謂アクティブグリルシャッター(AGS)も広く実用化されている。
通常、前記車両用シャッターとしては、略水平な軸心回りに回動自在に支持された複数枚のフラップと、これら複数枚のフラップを連動して開閉させる連動手段と、連動手段を介して複数枚のフラップを開閉駆動する駆動手段とを備えたものが広く採用されている(例えば、特許文献1参照。)。
一方、軽自動車などの小排気量の自動車、農業用トラクターやコンバインなどの特殊車両においては、車両用シャッターを設置するための車体前後方向のスペースを、ラジエータの前側に十分に確保できないことから、特許文献1記載のような、水平な軸心回りに回動自在なフラップを用いた車両用シャッターを搭載することが困難になることがあった。さらに上記の車両用シャッターにおいては、開口時においても水平なフラップが開口部分に存在するため、開口面積を狭くするという問題があった。
そこで、車両用シャッターとして、固定シャッターと移動シャッターとを前後に重ね合わせて設け、固定シャッター及び移動シャッターに上下に間隔をあけて複数の通気口をそれぞれ設け、移動シャッターを上下移動させることで、固定シャッターの通気口を移動シャッターの通気口に連通させた通気状態と、固定シャッターの通気口を移動シャッターの隣接する通気口間の壁部で閉塞した遮蔽状態とに切り替え可能となした車両用シャッターが提案されている(例えば、特許文献2参照。)。
特開2012−197001号公報 特許第3704755号公報
特許文献2記載の車両用シャッターでは、固定シャッターと移動シャッターとを重ね合わせて配置できるので、車体前後方向に対する車両用シャッターの厚さを薄くして、ラジエータの前側に大きなスペースのない車両に対しても、車両用シャッターを設置することができる。
しかし、移動シャッターの開閉操作は、アクチュエータにより1本のリンクレバーを回動操作して、移動シャッターの左右方向の中央部に上下方向への操作力を作用させることでなされる。このため、移動シャッターの上下方向への摺動抵抗にバラ付が発生したり、移動シャッターに作用する車両走行風の風圧にバラツキが発生したりすると、移動シャッターを安定性良く開閉できなくなるという問題が発生する。
本発明の目的は、車体前後方向に対する設置スペースの少ない車両に対しても適用可能で、しかも開閉操作時における作動の安定性を向上でき、構造が簡単で安価に製作し得る車両用シャッターを提供することである。
本発明は、以下の発明を包含する。
(1) 外気導入口を有するフレームと、前記外気導入口を開閉可能なシャッター部材と、前記シャッター部材を開閉駆動するアクチュエータとを備えた車両用シャッターであって、
前記シャッター部材を閉鎖位置と開放位置とに案内する案内手段が設けられ、
前記案内手段により、シャッター部材は、前記外気導入口に沿って配置されて、前記外気導入口を閉鎖する閉鎖位置と、前記外気導入口の一側部を通って外気導入口と交差する方向へ移動して、前記外気導入口を開放する開放位置とにわたって移動可能に案内される、
ことを特徴とする車両用シャッター。
この車両用シャッターでは、シャッター部材が、案内手段により、外気導入口に沿った閉鎖位置と、外気導入口の一側部を通って外気導入口と交差する方向へ移動した開放位置とにわたって移動可能に案内される。このため、開放位置においてシャッター部材は、外気導入口の一側部を通ってフレームの前方或いは後方へ突出する。しかし、少なくとも外気導入口に対応する位置では、開放位置及び閉鎖位置に関係なく、車両用シャッターを前後方向に薄肉に構成することが可能となる。したがって、車体前後方向に対する設置スペースの少ない車両に対しても、外気導入口を適正位置に配置することで、本発明に係る車両用シャッターを設けることが可能となる。
(2) 前記シャッター部材は、湾曲状に変形可能に構成されている(1)記載の車両用シャッター。この発明では、複数のフラップを用いた従来の車両用シャッターよりも簡単な機構で、車両用シャッターを構成できる。
(3) 前記シャッター部材は、複数のシャッター構成部材を備え、前記複数のシャッター構成部材は、並列状に配置されて、隣接するシャッター構成部材が回動自在に連結されている(1)又は(2)記載の車両用シャッター。シャッター部材は、可撓性を有するシート材で構成することも可能であるが、本発明のように、複数のシャッター構成部材を回動自在に連結したものを採用すると、シャッター部材の剛性、強度及び耐久性を向上できるので好ましい。
(4) 前記アクチュエータの動力をシャッター部材に伝達する動力伝達手段を備え、前記動力伝達手段は、前記アクチュエータにより回転駆動されるスプロケットと、前記スプロケットに噛合する、前記シャッター部材に設けた噛合部とを有する(1)〜(3)のいずれかに記載の車両用シャッター。本発明では、アクチュエータに作用する、シャッター部材の開閉時におけるトルク変動を少なくできるので、シャッター部材の作動の安定性を一層向上できる。
(5) 前記シャッター部材の後面側において、閉鎖位置におけるシャッター部材を含む面と、開放位置におけるシャッター部材を含む面との交差線分と略平行な軸心を有するシャフトが設けられ、前記シャフトに相互に間隔をあけて前記スプロケットが設けられ、前記スプロケットに対応させてシャッター部材に、前記スプロケットとの噛合部が形成されている(1)〜(4)のいずれかに記載の車両用シャッター。この発明では、複数のスプロケットによりシャッター部材に対して動力を伝達できるので、シャッター部材の開閉時におけるガタの発生を少なくでき、シャッター部材の作動の安定性を一層向上できる。また、1つのアクチュエータによりシャッター部材を開閉できるので、複数のアクチュエータを用いる場合と比較して、車両用シャッターの製作コストを安くできる。
本発明に係る車両用シャッターによれば、少なくとも外気導入口に対応する位置では、開放位置及び閉鎖位置に関係なく、車両用シャッターを前後方向に薄肉に構成することが可能となる。したがって、車体前後方向に対する設置スペースの少ない車両に対しても、外気導入口を適正位置に配置することで、車両用シャッターを搭載できる。
自動車の車体前部に対するラジエータ及び車両用シャッターの組付状態を示す要部斜視図 車両用シャッターの斜視図 車両用シャッターの分解斜視図 シャッター部材の要部分解斜視図 図3のV-V線断面図 図2のVI-VI線断面図 シャッター部材が閉鎖位置と開放位置間に配置された状態での図6相当図 シャッター部材が開放位置に配置された状態での図6相当図 他の構成の車両用シャッターの要部斜視図
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。なお、本実施の形態では、自動車の前後左右上下方向を基準に前後左右上下方向を定義して説明する。
図1に示すように、自動車1のエンジンルーム2の前部にはラジエータ3が設けられ、ラジエータ3の前側には車両用シャッター10が設けられ、ラジエータ3への外気の導入量を車両用シャッター10により調整することで、ラジエータ3による冷却水の冷却温度を調整できるように構成されている。ただし、車両用シャッター10は、ラジエータ3への外気の導入量を調整可能な位置であれば、自動車1の任意の位置に設けることができる。
車両用シャッター10は、図1〜図8に示すように、ラジエータ3に対して外気を導入するための外気導入口11を有するフレーム12と、フレーム12の後側に設けたシャッター部材13と、シャッター部材13を図6に図示の閉鎖位置と図8に図示の開放位置とにわたって案内する案内手段14と、シャッター部材13を駆動するためのアクチュエータ15と、アクチュエータ15の動力をシャッター部材13に伝達する動力伝達手段16とを備えている。この車両用シャッター10では、シャッター部材13により外気導入口11を開閉することで、ラジエータ3による冷却水の冷却温度を調整できるように構成されている。
フレーム12について説明すると、略平坦な板状の前面部12aが設けられ、前面部12aの上部には左右方向に長い長方形状の外気導入口11が形成され、フレーム12は、外気導入口11がラジエータ3の前面に対面するように車体前部に設けられている。前面部12aを補強するための後方へ突出する板状の補強部として、前面部12aの上下両側部には補強部12bがそれぞれ設けられ、前面部12aの左右両側部には補強部12cがそれぞれ設けられている。左右の補強部12cの上半部には後方へ延びる支持部12dがそれぞれ形成され、アクチュエータ15は左側の支持部12dの左側に固定されている。フレーム12の右部及び左部には、補強部12cの前部から支持部12dの上部にわたって延びる倒立L字状の案内孔12eがそれぞれ形成されている。なお、フレーム12としては、外気導入口11を有する前面部12aを備えたものであれば、任意の構成のものを採用できる。
外気導入口11の大きさは、ラジエータ3に対して必要量の外気を導入可能な大きさであれば任意の大きさに設定できるが、ラジエータ3全域を冷却できるように、ラジエータ3の最外郭を囲繞する大きさ以上に構成することが好ましい。外気導入口11の形状は、長方形状に形成したが、それ以外の形状に形成することも可能である。
次に、シャッター部材13について、閉鎖位置に配置した状態を基準に前後方向及び上下方向を定義して説明する。
シャッター部材13は、左右方向に細長い複数のシャッター構成部材20を備え、これら複数のシャッター構成部材20を上下に並列状に配置するとともに、隣接するシャッター構成部材20を相互に回動自在に連結したものである。
シャッター構成部材20の長さ方向の途中部には外気導入口11の左右方向の長さ以上の長さを有する本体部21が設けられ、シャッター構成部材20の両端部には側方へ突出する案内軸部22が設けられている。本体部21の両端部には後方へ突出する歯部23が形成され、歯部23と案内軸部22間には上下1対のブラケット部24,25が側面視横向きV字状に後方へ突出状に設けられている。
上側のブラケット部24には側方へ突出する連結軸部26が形成され、下側のブラケット部25には連結軸部26が回転自在に嵌合する嵌合孔27が形成されている。図4に示すように、上下に隣接するシャッター構成部材20は、下側のシャッター構成部材20の左右の連結軸部26を、上側のシャッター構成部材20の左右の嵌合孔27にそれぞれ嵌合させることで、連結軸部26を中心として回動自在に連結されている。ただし、上下のシャッター構成部材20は、その長さ方向と略平行な軸心回りに回動自在に連結し得る連結構造であれば、任意の連結構造を採用することができ、例えば可撓性を有するベルト部材などで回動自在に上下のシャッター構成部材を連結することも可能である。
シャッター部材13の左右の案内軸部22は、フレーム12の左右の案内孔12eにそれぞれ挿入され、シャッター部材13は、左右の案内軸部22が左右の案内孔12eに沿ってそれぞれ移動することで、図6に図示の閉鎖位置と、図8に図示の開放位置とにわたって移動するように構成されている。また、シャッター部材13が案内孔12eの湾曲部12fを移動するときには、図7に示すように、連結軸部26を中心にシャッター構成部材20が回動して、シャッター部材13の途中部が案内孔12eの湾曲部12fに沿って湾曲しながら移動することになる。なお、案内手段14は、フレーム12に設けた左右の案内孔12eと、シャッター構成部材20に設けた左右の案内軸部22とで構成される。ただし、案内孔12eに代えて、案内溝や案内レールを採用することも可能である。
本体部21の上部には当接部28が本体部21の全長にわたって突出状に形成され、本体部21の下部には受け部29が本体部21の全長にわたって突出状に形成され、閉鎖位置において、下側のシャッター構成部材20の当接部28が、上側のシャッター構成部材20の受け部29に後方から当接することで、シャッター構成部材20が上下に隙間なく配置されて、複数のシャッター構成部材20からなるシャッター部材13により外気導入口11が閉鎖されるように構成されている。
なお、本実施の形態では、開放位置において、シャッター部材13を略水平に後方へ延ばして配置させ、開放位置におけるシャッター部材13を含む面と外気導入口11を含む面との交差角度を略90°に設定したが、該交差角度は、任意の角度に設定可能である。ただし、車両用シャッター10が車体上下方向に大型になることを防止するため、該交差角度は80°〜110°に設定することが好ましい。
アクチュエータ15は、電動モータと減速機とを備えた周知の構成のもので、スプライン孔30aを有する出力部材30を減速回転するように構成したものである。
動力伝達手段16は、フレーム12の後側において左右方向に略水平(閉鎖位置におけるシャッター部材13を含む面と、開放位置におけるシャッター部材13を含む面との交差線分と略平行)な軸心を有するシャフト31と、シャフト31に設けた1対のスプロケット32と、シャッター構成部材20の本体部21の両端部に後方へ突出状に設けた、スプロケット32に噛合する歯部23とを備えている。なお、本実施の形態では、シャフト31に設けた2個のスプロケット32によりシャッター構成部材20に動力を伝達するように構成したが、3個以上のスプロケット32を設けてシャッター構成部材20に動力を伝達するように構成することも可能である。また、動力伝達手段16としては、シャッター部材13を閉鎖位置と開放位置とにわたって駆動し得るものであれば、任意の構成のものを採用することができる。
シャフト31の一端部にはスプライン軸部31aが形成され、スプライン軸部31aはアクチュエータ15の出力部材30のスプライン孔30aに相対回転不能に嵌合され、アクチュエータ15によりシャフト31が出力部材30とともに回転駆動されると、スプロケット32がシャッター構成部材20の歯部23に順次噛合して、シャッター部材13が案内孔12eに沿って閉鎖位置と開放位置とにわたって移動するように構成されている。
この車両用シャッター10では、アクチュエータ15によりシャフト31を回転させることで、スプロケット32をシャッター構成部材20の歯部23に順次噛合させて、シャッター部材13を閉鎖位置と開放位置とにわたって移動させて、フレーム12に形成した外気導入口11をシャッター部材13で開閉し、ラジエータ3への外気の導入量を調整することでエンジンルーム内の暖機及び冷却を調整する。シャッター部材13を閉めることでエンジンルーム内の暖気性能及び走行時における空力性能の向上により燃費性能の改善を図れる。また、暖機が過剰となり、エンジンがオーバーヒートしそうになった場合は、シャッター部材13を開放する事でエンジンルーム2内に外気を導入する事ができ、エンジンのオーバーヒートを防止できる。さらに開口時における開口面積を十分に確保でき、エンジンルーム2内に効率良く外気を導入する事ができる。
また、閉鎖位置においてはフレーム12の前面部12aに沿ってシャッター部材13が配置されるので、従来のような回動可能なフラップで外気導入口11を開閉する場合と比較して、外気導入口11の形成位置において車両用シャッター10を車体前後方向に薄肉に構成することが可能となり、車体前後方向に対する設置スペースの少ない車両に対しても、車両用シャッター10を設けることが可能となる。また、アクチュエータ15の動力を、2個のスプロケット32を介してシャッター部材13の両側部に伝達するので、シャッター部材13の一側部に対してのみ動力を伝達する場合と比較して、シャッター部材13を安定性良く移動させて、シャッター部材13により外気導入口11を開閉することが可能となる。更に、1つのアクチュエータ15により、シャッター部材13を移動するので、左右のスプロケット32を容易に同期させることができ、安定性良くシャッター部材13を移動させることができるし、車両用シャッター10の製作コストを安くできる。更に、スプロケット32と歯部23との噛合により動力を伝達するので、トルク変動を少なくして、シャッター部材13の作動の安定性を一層向上できる。
なお、車両用シャッター10を構成する、フレーム12、シャッター部材13、シャフト31は、軽量で且つ十分な機械的強度を有するものであれば、任意の素材で構成でき、合成樹脂材料や金属材料、あるいは合成樹脂材料に炭素繊維やガラス繊維などの繊維材を添加した材料で構成できる。具体的には、ポリプロピレンや6ナイロンなどの合成樹脂材料に対してガラス繊維を添加した、ガラス繊維強化プラスチックが好ましく、特に6ナイロンにガラス繊維を添加したものは、強度・剛性・耐磨耗性などに優れていることから好ましい。特に、フレーム12及びカバー部材30をポリプロピレンにガラス繊維を10〜40重量%添加したPP−GF材で構成し、遮蔽板13及びシャフト20を6ナイロンにガラス繊維を10〜40重量%添加したPA6−GF材で構成することが好ましい。また、車両用シャッター10を構成する、フレーム12、シャフト31、シャッター部材13は、同じ材料で構成することもできるし、異なる材料で構成することもできる。
また、本実施の形態では、フレーム12の前面部12aの上部に外気導入口11を形成したが、フレーム12の下部に外気導入口11を形成することもできる。この場合には、案内手段14により、シャッター部材13が外気導入口11の下側から後方へ導出されるように案内することもできる。また、案内手段により、シャッター部材13を外気導入口11の右側又は左側から後方へ導出されるように案内することもできる。ただし、シャッター構成部材20の個数を少なくして、シャッター部材13の製作コストを安くするため、シャッター部材13は、外気導入口11の上側或いは下側から後方へ導出させるように構成することが好ましい。
更に、図9に示すように、シャッター部材13に代えて、可撓性を有するシート材からなるシャッター部材40を用いることもできる。この場合には、シャッター部材40の両側部に、一定間隔おきに貫通穴41を形成したり、図示外のラックを形成したりするとともに、スプロケット32に代えて、貫通穴41に係合する歯42aやラックに係合する歯を有する動力伝達部材42をシャフト31に設けることで、アクチュエータ15によりシャフト31を回転させて、シャッター部材40を閉鎖位置と開放位置とにわたって移動できるように構成できる。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前述した実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲においてその構成を変更し得ることは勿論である。
1:自動車
2:エンジンルーム
3:ラジエータ
10:車両用シャッター
11:外気導入口
12:フレーム
12a:前面部
12b:補強部
12c:補強部
12d:支持部
12e:案内孔
12f:湾曲部
13:シャッター部材
14:案内手段
15:アクチュエータ
16:動力伝達手段
20:シャッター構成部材
21:本体部
22:案内軸部
23:歯部
24:ブラケット部
25:ブラケット部
26:連結軸部
27:嵌合孔
28:当接部
29:受け部
30:出力部材
30a:スプライン孔
31:シャフト
31a:スプライン軸部
32:スプロケット
40:シャッター部材
41:貫通穴
42:動力伝達部材
42a:歯

Claims (5)

  1. 外気導入口を有するフレームと、前記外気導入口を開閉可能なシャッター部材と、前記シャッター部材を開閉駆動するアクチュエータとを備えた車両用シャッターであって、
    前記シャッター部材を閉鎖位置と開放位置とに案内する案内手段が設けられ、
    前記案内手段により、シャッター部材は、前記外気導入口に沿って配置されて、前記外気導入口を閉鎖する閉鎖位置と、前記外気導入口の一側部を通って外気導入口と交差する方向へ移動して、前記外気導入口を開放する開放位置とにわたって移動可能に案内される、
    ことを特徴とする車両用シャッター。
  2. 前記シャッター部材は、湾曲状に変形可能に構成されている請求項1記載の車両用シャッター。
  3. 前記シャッター部材は、複数のシャッター構成部材を備え、前記複数のシャッター構成部材は、並列状に配置されて、隣接するシャッター構成部材が回動自在に連結されている請求項1又は2記載の車両用シャッター。
  4. 前記アクチュエータの動力をシャッター部材に伝達する動力伝達手段を備え、前記動力伝達手段は、前記アクチュエータにより回転駆動されるスプロケットと、前記スプロケットに噛合する、前記シャッター部材に設けた噛合部とを有する請求項1〜3のいずれか1項記載の車両用シャッター。
  5. 前記シャッター部材の後面側において、閉鎖位置におけるシャッター部材を含む面と、開放位置におけるシャッター部材を含む面との交差線分と略平行な軸心を有するシャフトが設けられ、前記シャフトに相互に間隔をあけて前記スプロケットが設けられ、前記スプロケットに対応させてシャッター部材に、前記スプロケットとの噛合部が形成されている請求項1〜4のいずれか1項記載の車両用シャッター。
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