JP4678499B2

JP4678499B2 - 可動グリルシャッタ装置

Info

Publication number: JP4678499B2
Application number: JP2005186069A
Authority: JP
Inventors: 紀一小林
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd; Aisin Corp
Current assignee: Aisin Corp
Priority date: 2005-06-27
Filing date: 2005-06-27
Publication date: 2011-04-27
Anticipated expiration: 2025-06-27
Also published as: JP2007001504A

Description

本発明は、フロントグリルのグリル開口部よりエンジンルーム内に流入される空気を遮断できるようにした可動グリルシャッタ装置、特にシャッタ装置の開閉のために特別な駆動手段を必要としない可動グリルシャッタ装置に関するものである。

一般に、車両前面部のフロントグリルには、エンジンルーム内に設置されたラジエータの前方に外気（空気）を導入するグリル開口部が設けられ、これによってラジエータの冷却水を冷却し、エンジンのオーバヒートを防止するようになっている。しかしながら、エンジンルーム内に導入される空気の抵抗によって、特に高速走行時において燃費効率を低下させる問題があり、また、冬季および連続した高速走行時においてはエンジンを過冷却する恐れがある。

このために従来、ラジエータグリルを開閉できるようにし、車速およびエンジン冷却水の温度に応じてエンジンルーム内への空気の導入を遮断できるようにしたものが、例えば、特許文献１あるいは特許文献２に記載されている。

上記した特許文献１に記載のものは、開閉可能なラジエータグリルを開閉作動させる負圧式のアクチュエータと、このアクチュエータを作動させるワックス型サーモスタットとを備えたもので、エンジン冷却水が設定値以下の場合には、ワックスが固形状態となってアクチュエータの両室が等圧となり、ラジエータグリルを閉状態に保持させ、エンジン冷却水が設定値以上になると、ワックスが溶解膨張してアクチュエータの両室に差圧を発生させ、これによりプランジャを移動してラジエータグリルを開状態に作動させるものである。

一方、上記した特許文献２に記載のものは、開閉可能なラジエータグリルを開閉作動させる電磁ソレノイドを備えたもので、例えば、車速が設定値以上か、あるいは、冷却水温度が設定値以下の場合には、電磁ソレノイドを無勢してラジエータグリルを閉状態に保持させ、車速が設定値以下で、冷却水温度が設定値以上の場合には、電磁ソレノイドを付勢してラジエータグリルを開状態に作動させるものである。
特開昭５８−３０４１２号公報実開昭５８−２５２２６号公報

上記した特許文献１あるいは特許文献２に記載のものでは、ラジエータグリルを開閉させるために、負圧式のアクチュエータや電磁ソレノイド等の駆動源を必要としていた。従って、空気抵抗の低減によって燃費を改善できても、駆動源の設置により車両重量が増大した分、燃費が悪くなる恐れがあり、燃費効果を十分に発揮できないことになる。

また、従来のものでは、ラジエータグリルの開閉によって空気抵抗を低減させることは可能であるが、エンジン冷却水への影響、特にオーバヒート対策が必要となり、冷却水の温度をモニタするセンサ類が不可欠となる等、システム構成が複雑となる。このように、システム構成が複雑となることで、組付け工数が増加し、コストアップとなる問題を生ずる。

本発明は、上述した従来の問題を解消するためになされたもので、シャッタ装置を開閉するための特別な駆動源を不要にした可動グリルシャッタ装置を提供することを目的とするものである。

上記の課題を解決するため、請求項１に係る発明は、フロントグリルのグリル開口部よりエンジンルーム内のラジエータに空気を流入させるとともに、エンジンルーム内への空気の流入を遮断する開閉可能なシャッタ装置を備えた可動グリルシャッタ装置において、前記シャッタ装置は、回転軸上に取付けられ第１空気流通領域を開閉する小羽根体および第２空気流通領域を開閉する大羽根体を少なくとも有する回動可能な羽根部材を備え、前記回転軸を通常前記小羽根体が前記第１空気流通領域を閉止する第１の角度位置に保持する付勢手段を備え、前記回転軸は前記小羽根体に作用する風圧により前記付勢手段の付勢力に抗して回動され前記大羽根体によって前記第２空気流通領域を閉止する第２の角度位置に保持されるように構成されていることを特徴とするものである。

請求項２に係る発明は、請求項１において、前記大小の羽根体は、前記回転軸上に９０度異なる角度位相で設けられ、前記小羽根体が風圧によって前記付勢手段の付勢力に抗して回動されると、前記大羽根体が前記第２流入領域を閉止する角度位置に回動されるようになっているものである。

請求項３に係る発明は、請求項２において、前記回転軸の両端部に前記小羽根体がそれぞれ取付けられ、前記回転軸の中央部に前記大羽根体が取付けられているものである。

請求項４に係る発明は、請求項１ないし請求項３のいずれか１項において、前記シャッタ装置を、前記ラジエータを設置した車体ボディ側に取付けたものである。

請求項５に係る発明は、請求項４において、前記シャッタ装置を、前記車体ボディに取付けたダクト装置に設けたものである。

また、請求項６に係る発明は、請求項５において、前記ダクト装置の空気流通路の開口端に前記グリル開口部の端部に気密的に接続する柔軟結合部を設けたものである。

上記のように構成した請求項１に係る発明によれば、回転軸上に取付けられ第１空気流通領域を開閉する小羽根体および第２空気流通領域を開閉する大羽根体を少なくとも有する回動可能な羽根部材を備え、回転軸を通常小羽根体が第１空気流通領域を閉止する第１の角度位置に保持する付勢手段を備え、回転軸は小羽根体に作用する風圧により付勢手段の付勢力に抗して回動され大羽根体によって第２空気流通領域を閉止する第２の角度位置に保持されるように構成されているので、羽根部材に作用する空気圧力を利用してシャッタ装置を開閉させることができ、シャッタ装置を開閉するための特別な駆動手段を不要にすることができる。

従って、可動グリルシャッタ装置を車両に装備しても、車両重量の増大を極力抑制でき、燃費効果を遺憾なく発揮することができる。また、車速を検出するセンサおよびそのセンサ信号に応じて制御するシステム構成も必要なくなるので、コスト低減に寄与することができる。

上記のように構成した請求項２に係る発明によれば、大小の羽根体は、回転軸上に９０度異なる角度位相で設けられ、小羽根体が風圧によって付勢手段の付勢力に抗して回動されると、大羽根体が第２流入領域を閉止する角度位置に回動されるようになっているので、小羽根体が風圧によって回動されると、大羽根体が風圧を受ける角度位置に回動され、シャッタ装置を安定かつ確実に作動することができる。

上記のように構成した請求項３に係る発明によれば、回転軸の両端部に小羽根体がそれぞれ取付けられ、回転軸の中央部に大羽根体が取付けられているので、シャッタ装置を車幅方向に対称に配置することができ、バランス上および見栄えをよくすることができる。

上記のように構成した請求項４に係る発明によれば、シャッタ装置を、ラジエータを設置した車体ボディ側に取付けたので、車両の衝突等によってバンパーがダメージを受けても、シャッタ装置への影響を少なくすることができるとともに、バンパーを車両に取付ける前にシャッタ装置の組付けを行い得、組付性および作業性を向上することができる。

上記のように構成した請求項５に係る発明によれば、シャッタ装置を、車体ボディに取付けたダクト装置に支持したので、ダクト装置によって取り込んだ空気を整流してラジエータに導くことができ、空気の乱流等による空気抵抗の増大を抑えて燃費効果を高めることができる。

上記のように構成した請求項６に係る発明によれば、ダクト装置の空気流通路の開口端にグリル開口部の端部に気密的に接続する柔軟結合部を設けたので、グリル開口部とラジエータとの間に密閉された空気流通路を容易に形成できるとともに、車両衝突時のバンパーの軽度な変形を柔軟結合部で吸収でき、シャッタ装置への影響を少なくすることができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は車両前部のエンジンルーム１０内を示すもので、エンジンルーム１０内には、エンジン冷却水を冷却するためのラジエータ１１が配置され、ラジエータ１１は車体ボディ１２に取付けられている。ラジエータ１１の前方上方に対応して、グリル意匠部１３に開口された第１のグリル開口部１４が配設され、また、ラジエータ１１の前方上方に対応して、バンパー１５に開口された第２のグリル開口部１６が配設されている。ラジエータ１１の前方には、第１のグリル開口部１４と第２のグリル開口部１６との間において、車体ボディ１２に取付けられるバンパーリィンフォース１７が配置され、バンパーリィンフォース１７の前面には発泡体緩衝材１８を介して樹脂からなるバンパー１５の表皮部材１９が取付けられている。

ラジエータ１１の前方には、第１のグリル開口部１４より導入された空気をラジエータ１１の前面上部に導入する第１のダクト装置２１と、第２のグリル開口部１６より導入された空気をラジエータ１１の前面下部に導入する第２のダクト装置２２が上下に併設され、これらダクト装置２１、２２はブラケット２３、２４を介して車体ボディ１２にそれぞれ取付けられている。

第１および第２のダクト装置２１、２２には、グリル開口部１４、１６より流入した空気を遮断する第１および第２のシャッタ装置２５，２６がそれぞれ備えられている。以下、第２のシャッタ装置２６を備えた第２のダクト装置２２の構成を、図２〜図６に基づいて説明するが、第１のシャッタ装置２５を備えた第１のダクト装置２１も基本的には同じ構成であるため、同一構成については同一符号を付し、重複する説明は極力省略することにする。

下方に配置された第２のダクト装置２２は、図２および図３に示すように、矩形状の比較的流通面積の小さな第１空気流通領域３１を形成したダクト部材３２と、このダクト部材３２の側方に一体に取付けられ車幅方向に細長く延びた矩形状（長方形状）の流通面積の大きな第２空気流通領域３３を形成した筐体枠３４とによって構成されている。なお、第２空気流通領域３３の側壁の一部は後述する羽根部材の回動を許容するために切り欠かれている。

ダクト部材３２の先端は、前記第２のグリル開口部１６に向けて開口され、後端は上下方向に拡大されてラジエータ１１の下方右端に向けて開口されている。第１および第２空気流通領域３１，３３は水平方向に隣接され、第２のグリル開口部１６より導入された空気が流通するようになっている。

シャッタ装置２６は、ダクト部材３２および筐体枠３４の上部に回転可能に支持された回転軸４１と、この回転軸４１上に取付けられた大小の羽根体からなる羽根部材４２を備えている。回転軸４１の一端には第１空気流通領域３１を開閉する横幅の小さな小羽根体４３の一端が固定され、回転軸４１の他端には第２空気流通領域３３を開閉する横幅の大きな大羽根体４４の一端が固定されている。小羽根体４３および大羽根体４４は角度が９０度異なる直交した関係に配置され、小羽根体４３が鉛直な姿勢となる第１の角度位置と、大羽根体４４が鉛直な姿勢となる第２の角度位置との間で羽根部材４２は９０度回動できるようになっている。羽根部材４２の回動範囲を９０度に規制するために、回転軸４１に固設された当接部材４５に当接する一対のストッパ４６，４７が筐体枠３４に取付けられている。筐体枠３４と羽根部材４２（大羽根体４４）との間には付勢手段をなす引張スプリング４８が設けられ、引張スプリング４８のばね力によって回転軸４１は通常一方のストッパ４６に当接部材４５が当接する角度位置に保持されている。これによって、通常は小羽根体４３によってダクト部材３２に形成された第１空気流通領域３１を閉止し、筐体枠３４に形成した第２空気流通領域３３を開口している。この状態において、小羽根体４３に作用する風圧（空気圧力）により小羽根体４３がラジエータ１１側に向いた水平な角度位置に回動されると、大羽根体４４は第２空気流通領域３３を閉止する角度位置に回動される。

ダクト部材３１の先端開口部には、図１に示すように、柔軟結合部５１が取付けられ、柔軟結合部５１の内周に第２のグリル開口部１６に形成した開口端部１６ａが気密的に嵌合するようになっている。柔軟結合部５１は、前後方向に伸縮可能でかつそれに直交する鉛直な面内で弾性変位可能な柔軟性をもつ蛇腹機能を有しており、バンパー１５の組付け時の位置ずれを吸収しながらバンパー１５とダクト部材３１とを気密を保持して接続できるようにしている。これによって、第２の開口部１６よりラジエータ１１の前面下部に至る密閉された下部導入通路５２を形成している。なお、柔軟結合部５１としては、蛇腹状に形成する他、伸縮かつ変形可能なゴム材にて構成することもできる。

シャッタ装置２３を備えた第１のダクト装置２１についても、ダクト部材３１の先端開口部に柔軟結合部５３が取付けられ、この柔軟結合部５３の内面上面にはボンネット周囲部材５４から延長された壁５５が接合され、内面下面にはバンパー１５の上部壁１５ａが接合され、これによって、第１の開口部１４よりラジエータ１１の前面上部に至る密閉された上部導入通路５６を形成している。

次に上記した実施の形態における動作について説明する。通常第１および第２のシャッタ装置２５，２６は付勢手段（引張スプリング）４８の付勢力によって、小羽根体４３が第１空気流通領域３１を閉止し、大羽根体４４が第２空気流通領域３３を開口する第１の角度位置に保持されている。これにより、車両が走行すると、第１および第２のグリル開口部１４、１６より導入された空気は、第２空気流通領域３３を介してエンジンルーム１０内に流入され、この空気はラジエータ１１の前面に作用してラジエータ１１の放熱効果を高め、エンジン冷却水の温度上昇を抑制する。

車両の速度が上昇すると、小羽根体４３に作用する空気圧力（空気抵抗）が増加し、その空気圧力による羽根回動力が付勢手段４８の付勢力に打ち勝つと、羽根部材４２が回転軸４１を中心にして回動する。これにより、小羽根体４３は第１空気流通領域３１を徐々に開口状態に変化させ、一方、大羽根体４４は第２空気流通領域３３を徐々に閉止状態に変化させる。大羽根体４４が閉止状態に近づくと、空気圧力は大羽根体４４に作用して羽根部材４２にはさらに大きな回動力が作用されるようになるため、羽根部材４２は大羽根体４４によって第２空気流通領域３３を閉止する第２の角度位置まで回動され、その位置で当接部材４５がストッパ４７に当接して回動を規制される。

この結果、高速走行時においては、流通面積の大きな第２空気流通領域３３が大羽根体４４によって閉止されるため、エンジンルーム１０内に流入される空気によって車両に作用する空気抵抗を減少させることができ、燃費を向上させることができる。また、高速走行時においても、小羽根体４３が流通面積の小さな第１空気流通領域３１を開口しているため、この第１空気流通領域３１より空気をエンジンルーム１０内に取り込むことができ、高速走行時におけるエンジンのオーバヒートを防止することができる。この場合、高速走行時においては低速ないしは中速走行時に比べてエンジンルーム１０内に取り込まれる風量が多くなるため、小さな開口面積でもオーバヒートを防止するに十分な空気を導入できる。

このように高速走行時においては、グリル開口部１４、１６より多量の空気が導入され、第１空気流通領域３１を通ってラジエータ１１の前面に導かれるが、第１空気流通領域３１を通る空気はダクト部材３２に沿って流れ、エンジンルーム１０内で澱んだり、乱流となって流れることがないので、高速走行時における空気抵抗を効果的に低減することができ、燃費を向上することができるようになる。

なお、小羽根体４３および大羽根体４４によって第１および第２空気流通領域３１、３３の開閉が切替えられる車速領域は、空気圧力を受ける小羽根体４３の受圧面積および付勢手段４８の付勢力によって予め設定することが可能であり、また、付勢手段４８の付勢力を調整できる構造にすれば、車両装着後に切替え時期を任意に変更することも可能である。

車両の速度が低下すると、大羽根体４４にかかる空気圧力（空気抵抗）が減少し、その空気圧力による羽根回動力が付勢手段４８の付勢力より下回ると、羽根部材４２は付勢手段４８の付勢力によって前記と逆方向に回動する。これにより、大羽根体４４は第２空気流通領域３３を徐々に開口状態に変化させるとともに、小羽根体４３は第１空気流通領域３１を徐々に閉止状態に変化させ、遂には、小羽根体４３によって第１空気流通領域３１を閉止する第１の角度位置に保持されるに至る。

ここで、羽根部材４２が第１の角度位置から第２の角度位置に回動される車速と、第２の角度位置から第１の角度位置に復帰される車速は、空気圧力を受ける小羽根体４３および大羽根体４４の受圧面積が相違するために同じにはならずヒステリシスを生ずる。このヒステリシスは、ある車速領域を境に車両が増速、減速を繰り返しても、羽根部材４２が復帰した後にすぐに再び回動を始めるといったハンチング的な挙動を抑えるうえで有効となる。

上記した第１の実施の形態によれば、羽根部材４２に作用する空気圧力を利用してシャッタ装置２５，２６を開閉させるようにしたので、シャッタ装置２５、２６を開閉するための特別な駆動手段を不要にすることができ、これにより、可動グリルシャッタ装置を車両に装備しても、車両重量の増大を極力抑制でき、燃費効果を有効に発揮することができるとともに、システム構成も必要なくなるので、コスト低減に寄与できる。

上記した第１の実施の形態においては、回転軸４１上に１つずつの小羽根体４３と大羽根体４４を設けた羽根部材４２の例で説明したが、左右方向（車幅方向）のバランスを考慮して、図７に示すように、両端に小羽根体４３Ａ、４３Ｂを、中央に大羽根体４４を左右対称に配置することもできる。そして、この場合には、両端に一対のダクト部材３１を配置し、その間に筐体枠３４を設けるようにすればよい。

図８は、本発明の第２の実施の形態を示すもので、羽根部材４２を互いに受圧面積の異なる３種類の羽根体によって構成したものである。すなわち、図８に示すように、回転軸４１には、第１空気流通領域Ｚ１を開閉する横幅が最も小さな小羽根体６１と、第３流入領域Ｚ３を開閉する横幅が最も大きな大羽根体６３と、第２流入領域Ｚ２を開閉するその中間の横幅をもつ中羽根体６２が、それぞれ９０度ずつ角度位相を異にして設けられている。

羽根部材４２は通常、小羽根体６１が第１空気流通領域Ｚ１を閉止する第１の角度位置に保持され、このとき、中羽根体６２は９０度異なる水平な角度位置に、また、大羽根体６３は１８０度異なる上向きの角度位置にそれぞれ保持され、共に第２および第３空気流通領域Ｚ２、Ｚ３を開口している。羽根部材４２は、第１の実施の形態で述べたと同様に、通常付勢手段による付勢力によって第１の角度位置に保持されるが、この第２の実施の形態においては、図示を省略したが、付勢手段が羽根部材４２の角度位置に応じて異なる２段階の付勢力を発生するように構成されている。すなわち、羽根部材４２の第１の角度位置においては、羽根部材４２には第１付勢手段（第１スプリング）の付勢力が作用されているが、羽根部材４２が図８に示すように第２の角度位置に達すると、さらに第２付勢手段（第２スプリング）の付勢力が羽根部材４２に作用し、より大きな外力が作用しないと羽根部材４２が回動されないようにしている。

かかる第２の実施の形態においては、車両の速度の上昇によって、小羽根体６１に作用する空気圧力（空気抵抗）が増加すると、羽根部材４２は第１の付勢手段６５の付勢力に打ち勝って回動され、小羽根体６１によって第１空気流通領域Ｚ１が開口されるとともに、中羽根体６２によって第２空気流通領域Ｚ２が閉止される。これによって、グリル開口部１４，１６より導入された空気は、小羽根体６１によって開口された第１空気流通領域Ｚ１および大羽根体６３によって依然開口している第３空気流通領域Ｚ３を介してエンジンルーム１０内に流入し、ラジエータ１１を通るエンジン冷却水を冷却する。

車両の速度がさらに上昇して、中羽根体６２にかかる空気圧力（空気抵抗）が第２の付勢手段６６の付勢力に打ち勝つまで増加すると、羽根部材４２は第２の付勢手段６６の付勢力に抗して回動され、中羽根体６２によって第２空気流通領域Ｚ２が開口されるとともに、大羽根体６３によって第３空気流通領域Ｚ３が閉止される。

この結果、高速走行時においては、空気流通領域の大部分が大羽根体６３によって閉止されるため、エンジンルーム１０内に導入される空気によって車両に作用する空気抵抗を減少させることができ、燃費を向上させることができる。特に、第２の実施の形態においては、車速に応じて空気流通領域の開口面積を多段階に制御できるので、車速の上昇に応じて空気低減の減少程度を変化させることができる。

従って、高速走行時においては、第１の実施の形態で述べたと同様に、エンジンルーム１０内に流入される空気によって車両に作用する空気抵抗を減少させることができ、燃費を向上させることができるとともに、中速走行時においては、エンジン冷却水の冷却作用を行いながら、車両に作用する空気抵抗を減少させることができるようになる。

上記した実施の形態においては、第１および第２のシャッタ装置２５，２６を備えた第１および第２のダクト装置２１、２２を、車体ボディ１２側に取付けたが、ダクト装置２１、２２はフロントグリル側（グリル意匠部１３、バンパー１５）に取付けることもできる。

上記した実施の形態においては、グリル意匠部１３およびバンパー１５にそれぞれグリル開口部１４、１６を設け、これらグリル開口部１４、１６から導入される空気を２組のシャッタ装置２５，２６によって遮断できるようにした例について述べたが、グリル開口部をグリル意匠部１３もしくはバンパー１５のいずれか一方にのみ設けた車両については、当然のことながら空気流通領域およびそれを開閉するシャッタ装置はそれぞれ１組となる。

また、上記した実施の形態においては、大小の羽根体４３，４４によって開閉される第１および第２空気流通領域３１、３３が相互に仕切られた構成となっているが、１つの連続した空気流通路とし、その空気流通路の各領域を大小の羽根体４３，４４によって開閉させるようにしてもよい。

本発明の第１の実施の形態を示す可動グリルシャッタ装置の概要図である。図１におけるシャッタ装置を備えたダクト装置を示す斜視図である。図２のＡ方向から見た図である。図３のＢ−Ｂ線に沿って切断した断面図である。図３の作動状態を示す図である。図５のＣ−Ｃ線に沿って切断した断面図である。羽根部材の変形例を示す図である。本発明の第２の実施の形態を示す羽根部材を示す図である。

符号の説明

１０…エンジンルーム、１１…ラジエータ、１２…車体ボディ、１３…グリル意匠部、１４、１６…グリル開口部、１５…バンパー、１７…バンパーリィンフォース、２１、２２…ダクト装置、２５、２６…シャッタ装置、３１…第１空気流通領域、３２…ダクト部材、３３…第２空気流通領域、３４…筐体枠、４１…回転軸、４２…羽根部材、４３…小羽根体、４４…大羽根体、４６、４７…ストッパ、４８…付勢手段（引張スプリング）、５１、５３…柔軟結合部。

Claims

フロントグリルのグリル開口部よりエンジンルーム内のラジエータに空気を流入させるとともに、エンジンルーム内への空気の流入を遮断する開閉可能なシャッタ装置を備えた可動グリルシャッタ装置において、前記シャッタ装置は、回転軸上に取付けられ第１空気流通領域を開閉する小羽根体および第２空気流通領域を開閉する大羽根体を少なくとも有する回動可能な羽根部材を備え、前記回転軸を通常前記小羽根体が前記第１空気流通領域を閉止する第１の角度位置に保持する付勢手段を備え、前記回転軸は前記小羽根体に作用する風圧により前記付勢手段の付勢力に抗して回動され前記大羽根体によって前記第２空気流通領域を閉止する第２の角度位置に保持されるように構成されていることを特徴とする可動グリルシャッタ装置。
請求項１において、前記大小の羽根体は、前記回転軸上に９０度異なる角度位相で設けられ、前記小羽根体が風圧によって前記付勢手段の付勢力に抗して回動されると、前記大羽根体が前記第２空気流通領域を閉止する角度位置に回動されるようになっている可動グリルシャッタ装置。
請求項２において、前記回転軸の両端部に前記小羽根体がそれぞれ取付けられ、前記回転軸の中央部に前記大羽根体が取付けられている可動グリルシャッタ装置。
請求項１ないし請求項３のいずれか１項において、前記シャッタ装置を、前記ラジエータを設置した車体ボディ側に取付けてなる可動グリルシャッタ装置。
請求項４において、前記シャッタ装置を、前記車体ボディに取付けたダクト装置に設けてなる可動グリルシャッタ装置。
請求項５において、前記ダクト装置の空気流通路の開口端に前記グリル開口部の端部に気密的に接続する柔軟結合部を設けてなる可動グリルシャッタ装置。