JP2019104449A - 車両用グリルシャッター - Google Patents

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健太郎 宮田
Kentaro Miyata
健太郎 宮田
孝 ▲濱▼村
孝 ▲濱▼村
Takashi Hamamura
盛貴 佐藤
Moritaka Sato
盛貴 佐藤
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Abstract

【課題】車両用グリルシャッターにおいて、後側に配置されるラジエータの上側部分の冷却性を高くすることである。【解決手段】車両用グリルシャッター10は、開口部20を有する枠形状のグリルシャッター枠12と、開口部の上側、及び下側を開閉するようにグリルシャッター枠に対し回動可能に取り付けられた上側及び下側フィン21,24とを含む。開口部の開放時に、下側フィンの前端が上側フィンの前端より後側に位置し、かつ、下側フィンの後端が上側フィンの後端より後側に位置する。開口部の開放時での、下側フィンの前方突出部25cの前端上側端部には断面円弧形で、曲率半径が前端下側端部の下側面取り部の曲率半径より大きい上側面取り部が形成される。グリルシャッター枠は、開口部の下端側の端面に形成されて、少なくとも下側フィンの回動軸中心より前方に位置し、車両後方に向かうほど上側に傾斜する前方傾斜面30を含む。【選択図】図3

Description

本発明は、ラジエータの前側に配置される枠形状のグリルシャッター枠と、グリルシャッター枠に回動可能に取り付けられた上側フィン及び下側フィンとを備える車両用グリルシャッターに関する。
特許文献1には、ラジエータの前側に配置される枠形状のグリルシャッター枠と、グリルシャッター枠に回動可能に取り付けられた複数のフィンとを備える車両用グリルシャッターが記載されている。フィンは、細長い平板状であり、モータにより回転する。上側のフィンと下側のフィンとの回転によって、グリルシャッター枠の開口部が開閉される。
特開2012−121516号公報
特許文献1の図7に記載された構成では、開口部の開放時に複数のフィンが略前後方向に向くように回動し、そのときの複数のフィンの前端位置は前後方向において一致し、複数のフィンの後端位置は前後方向において一致する。ここで、エンジンと電動モータとを車両の駆動源として搭載するハイブリッド車両が知られている。ハイブリッド車両では、グリルシャッターの後側に配置されるラジエータのうち、上側部分を、エンジンの冷却のために使用し、下側部分をインバータ、コンバータ、電動モータ等の電気駆動系の要素の冷却のために使用することが考えられる。
また、一般的に車両では、グリルシャッターより前方の下側からグリルシャッターに向かう空気流が、グリルシャッターより前方の上側からグリルシャッターに向かう空気流より多くなるように設計される。この場合において、特許文献1に記載されたグリルシャッターを採用する場合には、下側のフィンの前端位置が上側フィンの前端位置と前後方向において同じ位置にあるので、グリルシャッターより前方の下側から後方の上側に向かう空気流が下側フィンの前側部分に衝突することで妨げられやすい。これにより、下側フィンの上側からラジエータに向かう空気流が少なくなるので、ラジエータの上側部分の冷却性を高くする面から改良の余地がある。ラジエータの上側部分の冷却性が低下する場合には、上記のハイブリッド車両のように、ラジエータの上側部分のみをエンジンの冷却に使用する場合に、エンジンの冷却性が低下する可能性がある。ラジエータの全体をエンジン冷却用に使用する場合でも、ラジエータの上側部分の冷却性が低下することで、エンジンの冷却性が低下する可能性がある。
本発明の目的は、車両用グリルシャッターにおいて、後側に配置されるラジエータの上側部分の冷却性を高くすることである。
本発明の車両用グリルシャッターは、ラジエータの前側に配置され、車両前後方向に貫通する開口部を有する枠形状のグリルシャッター枠と、前記開口部の上側部分を開閉するように、前記グリルシャッター枠に対し水平方向の上側回動軸を中心に回動可能に取り付けられた上側フィンと、前記開口部の下側部分を開閉するように、前記グリルシャッター枠に対し水平方向の下側回動軸を中心に回動可能に取り付けられた下側フィンと、を備え、前記開口部の開放時に、前記下側フィンの前端が前記上側フィンの前端より後側に位置し、かつ、前記下側フィンの後端が前記上側フィンの後端より後側に位置し、前記下側フィンは、前記開口部の開放時に前記下側回動軸より前側に突出する前方突出部を含み、前記開口部の開放時での、前記前方突出部の前端下側端部には断面円弧形の下側面取り部が形成されるとともに、前記前方突出部の前端上側端部には断面円弧形で、曲率半径が前記下側面取り部の曲率半径より大きい上側面取り部が形成され、前記グリルシャッター枠は、前記開口部の下端側の端面に形成されて、少なくとも前記下側回動軸の中心より前方に位置し、車両後方に向かうほど上側に傾斜する前方傾斜面を含む。
本発明の車両用グリルシャッターによれば、グリルシャッターより前方の下側から後方の上側に向かう空気流が下側フィンの前側部分及び上側フィンの後側部分で妨げられにくくなる。これにより、下側フィンより上側に向けて空気を流しやすい。さらに、グリルシャッター枠の前方傾斜面によって、後方に向かう空気流を下側から上側に多く流しやすい。さらに、下側フィンの上側面取り部の曲率半径が下側面取り部の曲率半径より大きいので、下側フィンの前端に前側から向かう空気流を下側フィンの上側に流しやすい。これによって、グリルシャッターより前方の下側から後方の上側に向かう空気流の進路の妨害が抑制されるので、グリルシャッターの後側に配置されるラジエータの上側部分の冷却性を高くできる。
本発明に係る実施形態の車両用グリルシャッターにおいて、開口部の開放状態を示す斜視図である。 本発明に係る実施形態の車両用グリルシャッターにおいて、開口部の閉鎖状態を示す斜視図である。 実施形態の車両用グリルシャッターを車両に配置した状態における図1AのA−A断面相当図である。 図2のB部拡大図である。 図3のC部拡大図である。 比較例の車両用グリルシャッターを車両に配置した状態における断面図(a)と、(a)のD部拡大図(b)である。
以下、図面を用いて本発明の実施形態を説明する。以下で説明する形状、材料、及び個数は、説明のための例示であって、車両用グリルシャッターを含む車両の仕様等に応じて適宜変更することができる。以下では、すべての図面において同等の要素には同一の符号を付して説明する。また、本文中の説明においては、必要に応じてそれ以前に述べた符号を用いるものとする。
図1Aは、実施形態の車両用グリルシャッター10において、開口部20の開放状態を示す斜視図である。図1Bは、車両用グリルシャッター10において、開口部20の閉鎖状態を示す斜視図である。車両用グリルシャッター10は、後述のように、車両の前側に配置され、車両用グリルシャッター10の後側に配置したラジエータ100(図2)、及び空調装置用のコンデンサ(図示せず)への空気の供給と、その空気の供給の制限とを切り換えるために用いられる。以下、車両用グリルシャッター10は、グリルシャッター10と記載する。車両は、エンジンと電動モータとを車両の駆動源として搭載するハイブリッド車両である。
グリルシャッター10は、グリルシャッター枠12と、複数の上側フィン21及び複数の下側フィン24と、電動モータ(図示せず)とを備える。図2は、実施形態のグリルシャッター10を車両に配置した状態における図1AのA−A断面相当図である。図3は、図2のB部拡大図である。
図2に示すように、グリルシャッター10は、車両の前側であって、前側バンパ102の車両後側に配置するように、車体に固定される。
車両において、前側バンパ102の車幅方向中間部には、車幅方向に伸びる格子状の前側グリル104が形成され、その前側グリル104によって、前側バンパ102に、上下に分かれた複数の開口105が形成される。車両の前進時には、走行風が車両前側から各開口105を通じてエンジンルーム106に供給される。エンジンルーム106には、エンジン(図示せず)と、エンジン冷却用の冷却水を冷却するためのラジエータ100と、空調装置用のコンデンサとが配置される。ラジエータ100の上側部分は、エンジンを冷却するために使用され、下側部分は、インバータ、コンバータ、電動モータ等の電気駆動系の要素を冷却するために使用される。コンデンサは、ラジエータ100の前側に近接して配置される。グリルシャッター10は、車両前後方向において、前側グリル104と、ラジエータ100及びコンデンサとの間に配置される。
図1Aに戻って、グリルシャッター枠12は、車幅方向両側に分かれて形成され、車両前後方向に貫通する2つの開口部20を有する枠形状である。グリルシャッター枠12は、車両前側から見た形状及び上側から見た形状が車幅方向(図1Aの左右方向)に長い細長の略長方形である。
グリルシャッター枠12の車幅方向中間部には、上下方向の仕切り部13が形成され、この仕切り部13によって、グリルシャッター枠12の内側空間が、車幅方向両側に分かれた上記の2つの開口部20に仕切られる。各開口部20は、車両前側から見た形状が車幅方向に長い細長の略長方形である。車両は、前側バンパ102の形状等により、グリルシャッター10より前方の下側からグリルシャッター10に向かう空気流が、グリルシャッター10より前方の上側からグリルシャッター10に向かう空気流より多くなるように設計される。図2では、矢印αにより、グリルシャッター10より前方の下側からグリルシャッター10に向かう空気流を示し、矢印βにより、グリルシャッター10より前方の上側からグリルシャッター10に向かう空気流を示している。
各開口部20には、上側フィン21と、下側フィン24とが上下に並んで配置される。具体的には、上側フィン21は、開口部20の上側部分である上側開口部20a(図2)を開閉するように、グリルシャッター枠12に対し、水平方向である車幅方向(図2の紙面の表裏方向)に沿った上側回動軸O1(図2)を中心に回動可能に取り付けられる。下側フィン24は、開口部20の下側部分である下側開口部20b(図2)を開閉するように、グリルシャッター枠12に対し、車幅方向に沿った下側回動軸O2(図2)を中心に回動可能に取り付けられる。図2では、上下方向における上側開口部20aの範囲を矢印P1で示し、上下方向における下側開口部20bの範囲を矢印P2で示している。
図1A、図1Bに示すように、グリルシャッター枠12の車幅方向両端部の車幅方向外側には2つの柱部14,15が連結される。2つの柱部14,15の一方の柱部14の内部には内部空間14aが形成され、その内部空間14aに、各フィン21,24を駆動するための電動モータ等の駆動部品が配置される。電動モータには、バッテリ(図示せず)から電力が供給される。電動モータの駆動によって、上側フィン21及び下側フィン24が回動する。例えば、一方の柱部14の内部空間14aには、電動モータの駆動軸に連結された歯車機構が配置され、歯車機構を構成する複数の歯車の一部の歯車から車幅方向一方側のフィン21,24に回転動力が伝達される。車幅方向一方側のフィン21,24と車幅方向他方側のフィン21,24とは、仕切り部13の内部に配置した車幅方向に伸びる軸部によって連結される。これにより、電動モータが駆動することで、各上側フィン21及び各下側フィン24が回転する。
上側及び下側フィン21,24は、車幅方向に長い細長の平板形状である。図2、図3に示すように、上側及び下側フィン21,24は、車幅方向と一致する、対応する回動軸O1,O2に対し直交する平面についての断面形状が略菱形である。
図2、図3に実線で示すように、上側及び下側フィン21,24のそれぞれの2つの主面22a、22b、25a、25bが略上下方向に向くように各フィン21,24が回動することで、各開口部20は開放され、フィンの空気抵抗が小さくなる。これにより、前側バンパ102の開口105を通じて車両前側から入り込んだ走行風がグリルシャッター10の各開口部20を通じて車両後側に送られる。このため、グリルシャッター10の後側に位置するラジエータ100及びコンデンサにおける冷却効率が高くなる。
上側フィン21は、開口部20の開放時に、上側回動軸O1より前側に突出する前方突出部22cと、上側回動軸O1より後側に突出する後方突出部22dとを含む。上側フィン21の前方突出部22cの突出長さと、上側フィン21の後方突出部22dの突出長さとは、ほぼ同じである。
下側フィン24は、開口部20の開放時に、下側回動軸O2より前側に突出する前方突出部25cと、下側回動軸O2より後側に突出する後方突出部25dとを含む。下側フィン24の前方突出部25cの突出長さは、下側フィン24の後方突出部25dの突出長さより短い。
上側回動軸O1及び下側回動軸O2の前後方向における位置は、ほぼ同じである。開口部20の開放時に、下側フィン24の前端は上側フィン21の前端より所定距離D1(図3)、後側に位置する。また、下側フィン24の後端は上側フィン21の後端より所定距離D2(図3)、後側に位置する。これによって、後述のように、グリルシャッター10より前方の下側から後方の上側に向かう空気流の進路の妨害が抑制される。
図4は、図3のC部拡大図である。図4に示すように、下側フィン24について、開口部20(図3)の開放時での、前方突出部25cの前端下側端部には下側面取り部25eが形成され、前端上側端部には上側面取り部25fが形成される。下側面取り部25eは、断面円弧形でありその曲率半径はR1である。上側面取り部25fは、断面円弧形であり、その曲率半径は、下側面取り部25eの曲率半径R1より大きいR2である。これによって、後述のように、下側フィン24の前端に前側から向かう空気流を下側フィン24の上側に流しやすい。
一方、図2、図3に二点鎖線で示すように、上側及び下側フィン21,24のそれぞれの2つの主面22a、22b、25a、25bが略車両前後方向に向くように各フィン21,24が回動することで、各開口部20はほぼ閉鎖される。この状態で、上側フィン21の下端部と下側フィン24の上端部とは、車両前後方向に重なっている。各フィン21,24の2つの主面22a、22b、25a、25bのうち、各開口部20の閉鎖状態で前側を向く一方の主面22a、25aの内側部分は、軽量化のために肉抜きされる。これとともに、一方の主面22a、25aの肉抜きされた部分には、剛性を上げるための斜格子状のリブ23,26が形成される。これにより、図1Bに示すように各開口部20の閉鎖状態では、各フィン21,24の一方の主面22a、25aに形成されたリブ23,26が、グリルシャッター10の前側面に見られる。各開口部20の閉鎖状態で、前側バンパ102(図2)の開口105からの走行風は、グリルシャッター10でほぼ遮断される。このため、車両の空力性能を高くできる。なお、図2、図3に示すように、下側開口部20bの閉鎖状態で、下側フィン24の下端とグリルシャッター10の下端部との間には小さい隙間27が形成されてもよい。一方、下側開口部20bの閉鎖状態で、下側フィン24の下端とグリルシャッター10の下端部とを接触させることもできる。
電動モータの駆動は、車両に設けた制御部(図示せず)によって制御される。例えば、制御部は車両の速度が低い場合に、ラジエータ100に走行風を多く通過させるために、各開口部20を開放するように各フィン21,24を回転させる。また、制御部は車両の速度が高い場合に、ラジエータ100における走行風の通過量を制限するために、各開口部20を閉鎖するように各フィン21,24を回転させる。
さらに、グリルシャッター枠12は、開口部20の下端側に位置する下端板部16(図2、図3)の上端面に形成された前方傾斜面30と後方傾斜面32とを含んでいる。前方傾斜面30及び後方傾斜面32は、グリルシャッター枠12において、車両幅方向両側の2つの開口部20の下端側に位置する下端板部16の上端面に形成される。前方傾斜面30は、この下端板部16の上端面において、下側フィン24による下側開口部20bの閉鎖時に、下側フィン24の下端に対向する位置を頂部Q(図3)とし、この頂部Qより車両前側に形成される。前方傾斜面30は、車両後方に向かうほど上側に傾斜する。これにより、前方傾斜面30によって、後方に向かう空気流を下側から上側に多く流しやすい。また、前方傾斜面30は、少なくとも下側回動軸O2の中心より前方に位置する。開口部20の開放時において、前方傾斜面30は、下側フィン24の前方突出部25cに対し下側に対向する。
後方傾斜面32は、下端板部16の上端面において、上記の頂部Qより車両後側に形成される。後方傾斜面32は、この頂部Qから車両後方に向かうほど下側に傾斜する。これにより、グリルシャッター10の開口部20の下端面は、車両前後方向中間部を頂部とする山形に形成される。
上記のグリルシャッター10によれば、開口部20の開放時に、下側フィン24の前端が上側フィン21の前端より後側に位置し、かつ、下側フィン24の後端が上側フィン21の後端より後側に位置する。これにより、グリルシャッター10より前方の下側から後方の上側に向かう空気流が下側フィン24の前側部分及び上側フィン21の後側部分で妨げられにくくなる。例えば、図3に矢印A1で示すように、下側フィン24より前方の下側から後方の後側に向かう空気流が上側フィン21の前側部分で妨げられにくくなる。これとともに、図3に矢印A2で示すように、上側フィン21と下側フィン24との間を通過して後方の上側に向かう空気流が、上側フィン21の後側部分で妨げられにくくなる。これにより、下側フィン24より上側に向けて後側に空気を流しやすい。
さらに、グリルシャッター枠12の前方傾斜面30(図2、図3)によって、後方に向かう空気流を下側から上側に多く流しやすい。さらに、下側フィン24の上側面取り部25fの曲率半径R2が下側面取り部25eの曲率半径R1より大きい。これにより、図4に矢印γで示すように、下側フィン24の前端に前側から向かう空気流を下側フィン24の上側に流しやすい。このため、グリルシャッター10より前方の下側から後方の上側に向かう空気流の進路の妨害が抑制される。このとき、図3に示すように、開口部20の開放時の領域を上側フィン21より上側の第1領域S1、上側フィン21と下側フィン24との間の第2領域S2、下側フィン24より下側の第3領域S3と分けた場合を考える。この場合に、第2領域S2から真後ろに向かう空気流と、第2領域S2から後方の上側に向かう空気流とを多くできる。したがって、グリルシャッター10の後側に配置され、エンジンの冷却に用いられるラジエータ100(図1)の上側部分の冷却性を高くできるので、エンジンの冷却性を高くできる。
図5(a)は、比較例のグリルシャッター10aを車両に配置した状態における断面図であり、図5(b)は、図5(a)のD部拡大図である。比較例の構成では、上記の実施形態と異なり、グリルシャッター10aは、グリルシャッター枠40の開口部41の上側開口部41a及び下側開口部41bを開閉するように、上側フィン44及び下側フィン47がグリルシャッター枠40に回動可能に支持される。下側フィン47が図5(a)の二点鎖線で示すように下側開口部41bを閉鎖する方向に回動した状態で、グリルシャッター枠40の下端部は、下側フィン47の下端部の後側に対向する。このグリルシャッター枠12の開口部41の下端側に位置する部分であって、開口部41の閉鎖時に下側フィン47の下端の後側に対向する部分の上面40aは、水平面状である。
グリルシャッター枠12の真下には、車体に固定された樹脂板50が配置され、下側フィン47が開口部41を閉鎖するように図5(a)の二点鎖線で示す位置に移動した状態で、樹脂板50の水平面状の平面部51の上面に下側フィン47の下端が対向する。この樹脂板50の平面部51より前側の位置には、前方に向かって下側に傾斜する前側傾斜板部52が形成される。さらに、車体において、前側傾斜板部52の前側に位置する部分には、断面矩形のクロスメンバー54が車幅方向(図5(a)の紙面の表裏方向)に沿って配置される。図5(a)では、実線で示す前側傾斜板部52とクロスメンバー54との一部が重なる図を示しているが、実際には、前側傾斜板部52の前側部分はクロスメンバー54により後側に押されて、より下側に傾斜している。さらに、グリルシャッター枠40の下端部と樹脂板50の平面部51との間には、車幅方向に長尺な直方体状のスポンジ部材55が挟まっている。
また、グリルシャッター枠40の開口部41の開放時に、下側フィン47の前端は上側フィン44の前端より前側に位置し、かつ、下側フィン47の後端は上側フィン44の後端と前後方向においてほぼ同じ位置にある。このような比較例では、図5(a)に矢印B1で示すようにグリルシャッター10aより前方の下側から後方の上側に向かう空気流が下側フィン47の前端部で妨げられやすい。このため、下側フィン47の上側を流れる空気流が実施形態に比べて少なくなりやすい。
さらに、下側フィン47が図5(a)の実線で示すように下側開口部41bを開放するように回動した状態で、図5(b)に示すように、下側フィン47の前端部の断面形状は、上下方向両側部分が水平面に対し対称な台形状となっている。これにより、下側フィン47の前端部に前側から向かう空気流は、図5(b)に矢印で示すように上下両側にほぼ均等に流れやすい。これによっても、下側フィン47の上側を流れる空気流が実施形態に比べて少なくなりやすい。このため、比較例では、下側フィン47の上側から、グリルシャッター10aの後側に位置するラジエータに向かう空気流が少なくなるので、ラジエータの上側部分の冷却性を高くする面から改良の余地がある。上記の実施形態によれば、このような不都合を解消できる。
なお、上記の実施形態では、グリルシャッター枠12が車幅方向に分かれた2つの開口部20を持つ場合を説明した。一方、グリルシャッター枠が開口部として車幅方向に長い1つの開口部のみを持ち、車幅方向に長い上側フィンと下側フィンとでその開口部が開閉されるようにしてもよい。また、グリルシャッター枠の開口部は、最上端の上側フィンと、最下端の下側フィンと、上側フィン及び下側フィンの間に配置される1つ以上の中間フィンとで、開閉される構成としてもよい。
また、上記の実施形態では、車両がハイブリッド車両であり、ラジエータ100の上側部分をエンジンの冷却に使用し、下側部分を電気駆動系の要素の冷却に使用する場合を説明した。一方、車両は、ハイブリッド車両またはハイブリッド車両以外の車両とし、ラジエータの全体をエンジンの冷却のために使用してもよい。この場合でも、上記の実施形態のグリルシャッターの構成を採用することにより、ラジエータの上側部分の冷却性が不足することを抑制できる。
10,10a 車両用グリルシャッター(グリルシャッター)、12 グリルシャッター枠、13 仕切り部、14 柱部、14a 内部空間、15 柱部、16 下端板部、20 開口部、20a 上側開口部、20b 下側開口部、21 上側フィン、22a,22b 主面、22c 前方突出部、22d 後方突出部、23 リブ、24 下側フィン、25a,25b 主面、25c 前方突出部、25d 後方突出部、25e 下側面取り部、25f 上側面取り部、26 リブ、27 隙間、30 前方傾斜面、32 後方傾斜面、40 グリルシャッター枠、40a 上面、41 開口部、41a 上側開口部、41b 下側開口部、44 上側フィン、47 下側フィン、50 樹脂板、51 平面部、52 前側傾斜板部、54 クロスメンバー、55 スポンジ部材、56 異物。

Claims (1)

  1. ラジエータの前側に配置され、車両前後方向に貫通する開口部を有する枠形状のグリルシャッター枠と、
    前記開口部の上側部分を開閉するように、前記グリルシャッター枠に対し水平方向の上側回動軸を中心に回動可能に取り付けられた上側フィンと、
    前記開口部の下側部分を開閉するように、前記グリルシャッター枠に対し水平方向の下側回動軸を中心に回動可能に取り付けられた下側フィンと、を備え、
    前記開口部の開放時に、前記下側フィンの前端が前記上側フィンの前端より後側に位置し、かつ、前記下側フィンの後端が前記上側フィンの後端より後側に位置し、
    前記下側フィンは、前記開口部の開放時に前記下側回動軸より前側に突出する前方突出部を含み、
    前記開口部の開放時での、前記前方突出部の前端下側端部には断面円弧形の下側面取り部が形成されるとともに、前記前方突出部の前端上側端部には断面円弧形で、曲率半径が前記下側面取り部の曲率半径より大きい上側面取り部が形成され、
    前記グリルシャッター枠は、前記開口部の下端側の端面に形成されて、少なくとも前記下側回動軸の中心より前方に位置し、車両後方に向かうほど上側に傾斜する前方傾斜面を含む、車両用グリルシャッター。
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