JP5945116B2 - 車両用アクティブエアフラップ装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両用アクティブエアフラップ装置に係り、より詳しくは、重量減少及び原価節減をはかることと併せて故障発生時エアフラップを強制開放できる車両用アクティブエアフラップ装置に関する。

一般に、車両のエンジンルーム内にはエンジンなどの駆動のための部品だけではなく、ラジエーター、インタクーラー、蒸発器、コンデンサなど多様な熱交換などが具備されている。
前記のような熱交換機などは、主に内部に熱交換媒体が流通して、熱交換機内部の熱交換媒体と熱交換機外部の空気が互いに熱交換されることで、冷却または放熱がなされるもので、車両エンジンルーム内の多様な熱交換機などが安定的に作動するためにはエンジンルーム内部に外部空気が円滑に供給されなければならない。
しかし、車両が高速走行をすると多量の外部空気が高速流入され、空気抵抗が非常に大きくなって、車両の燃費が低下する問題がある。
これを解決するために低速走行時には開放角を大きくしてエンジンルームへの空気流入量を多くし、高速走行時には開放角を小さくして空気流入量を減らすことで、燃費向上に寄与できるアクティブエアフラップ装置が開発された。

従来のアクティブエアフラップ装置は、図１に示すように、車両フロントエンドモジュール（図示せず）に固定設置されるダクト１と、該ダクト１にリンケージ２を介して回転可能に結合される多数個のエアフラップ３と、外部条件（エンジン温度、冷却水温度など）によってエアフラップ３の作動を制御するアクチュエータ４と、フロントエンドモジュールとダクト１との間の気密を維持するシーリング部材５、及び、アクチュエータ４はＰＣＢ４ａ、モータ４ｂ、多数個のギア部材４ｃを具備した構成になっていた。

しかし、モータ４ｂと多数個のギア部材４ｃを具備したアクチュエータ４によって従来のアクティブエアフラップ装置は重量が重くて、原価が高い短所がある。
特に、モータ（４ｂ）が破損して駆動できなくなれば強制的にエアフラップ３を開放させることも不可能であるために、エアフラップ３は密閉状態を維持することになる。エアフラップ３が密閉された状態で走行をすれば、エンジン温度及びその他の熱交換機など温度が上昇し、車両に深刻な問題が発生する問題があった。

特開２０１０−２０８４８２号公報

本発明は、前記問題を解消するためになされたものであって、軽量、安価で、故障発生時にはエアフラップを強制開放することにより、車両部品の損傷が予防できる車両用アクティブエアフラップ装置を提供することにその目的がある。

本発明の車両用アクティブエアフラップ装置は、ダクト（１０）にリンケージ（２１）を介して回転可能に設置され、前記リンケージ（２１）と結合するローダー（２２）を具備したエアフラップ（２０）と、前記ダクト（１０）に設置されたハウジング（３０）に固定設置された熱電素子（４０）と、前記熱電素子（４０）に一端が連結されるように前記ハウジング（３０）内に設置されて、前記熱電素子（４０）作動時に熱を伝達する熱伝達バー（６０）と、前記ローダー（２２）と前記熱伝達バー（６０）に連結されるように設置されて、前記熱伝達バー（６０）の温度変化に従って長さが変化しながら前記ローダー（２２）に回転力を提供する長さ可変部材（７０）と、を含むことを特徴とする。

前記ダクト（１０）に固定設置されて前記熱電素子（４０）を制御するＰＣＢ（５０）をさらに含むことを特徴とする。

前記ハウジング（３０）は、前記ダクト（１０）に固定されるように設置された外部ハウジング（３１）と、前記外部ハウジング（３１）の一端内側に固定されるように設置されて、前記熱電素子（４０）と前記長さ可変部材（７０）の一端が固定されるように設置されて前記熱伝達バー（６０）が貫通する内部ハウジング（３２）と、からなることを特徴とする。

前記長さ可変部材（７０）は温度が上昇すると長さが増し、温度が下がれば元の長さに復元される形状記憶合金スプリングであり、前記外部ハウジング（３１）は、外部との熱交換を最小にすることができる断熱ハウジングであることを特徴とする。

前記熱伝達バー（６０）の末端で前記内部ハウジング（３２）が位置する方向と反対方向に離隔された前記外部ハウジング（３１）には前記外部ハウジング（３１）の内部空間を前記外部ハウジング（３１）の長さ方向と直交する方向に横切る係止顎バー（８０）が固定設置され、前記外部ハウジング（３１）の一側面には、前記ローダー（２２）の一端が貫通する案内穴（３１ａ）が前記外部ハウジング（３１）の長さ方向に沿って延長されるように形成されたことを特徴とする。

前記長さ可変部材（７０）と連結された前記ローダー（２２）の一端が前記長さ可変部材（７０）の長さが増す方向に移動して前記係止顎バー８０に乗って移動する場合、前記ローダー（２２）は外力が作用しない限り前記長さ可変部材（７０）の長さが減る方向に移動することができないよう前記係止顎バー（８０）によって拘束されることを特徴とする。

本発明による車両用アクティブエアフラップ装置は、軽量、安価で、故障時にはダクトが開放されるようにエアフラップを強制回転することによって、エアフラップ故障による車両の損傷を防止することができる。

従来のアクティブエアフラップ装置の分解斜視図である。 従来のアクティブエアフラップ装置で使用するアクチュエータの図面である。 本発明によるアクティブエアフラップ装置のエアフラップによってダクトが密閉された状態を示す図面である。 本発明によるアクティブエアフラップ装置の構成を示す図面である。 図４のＩ−Ｉ線断面図である。 ハウジングの内部を示す図面である。 ローダーと長さ可変部材の結合状態を示す図面である。 エアフラップによってダクトが開放された状態を示す図面である。 故障時のローダーの位置を示す図面である。

以下、添付図面により、本発明の望ましい実施例による車両用アクティブエアフラップ装置について詳しく説明する。
本発明によるアクティブエアフラップ装置は、図３ないし図９に示す通り、車両フロントエンドモジュール（図示せず）に固定設置されるダクト１０と、ダクト１０にリンケージ２１を介して回転可能に設置され、リンケージ２１と結合されたローダー２２を具備するエアフラップ２０と、ダクト１０に設置されたハウジング３０に固定されるように設置された熱電素子４０と、ダクト１０に固定設置されて熱電素子４０の動作を制御するＰＣＢ（Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｂｏａｒｄ）５０と、熱電素子４０に一端が連結されるようにハウジング３０内に設置されて熱電素子４０作動時に熱を伝達する熱伝達バー６０と、ローダー２２と熱伝達バー６０に連結されるように設置されて熱伝達バー６０の温度変化によって長さが変化しながらローダー２２に回転力を提供する長さ可変部材７０よりなる。

ＰＣＢ５０は、ダクト１０の後方面の中間部位に固定設置されて、エアフラップ２０はＰＣＢ５０を基準に左右側部にそれぞれ上下２個ずつ計４個が具備された構成である。
エアフラップ２０の位置及び個数は車種によって変更できることは勿論である。
エアフラップ２０がリンケージ２１を介して回転することにより、ダクト１０は図３のように密閉状態になるか、または図８のように開放された状態になる。
ハウジング３０は、ダクト１０に固定設置された外部ハウジング３１と、外部ハウジング３１の一端内側に固定設置されて熱電素子４０と長さ可変部材７０の一端が固定されるように設置されて熱伝達バー６０が貫通する内部ハウジング３２から構成される。

長さ可変部材７０は温度が上昇すると長さが増し、温度が低下すれば元の長さに復元される形状記憶合金（Ｓｈａｐｅ ｍｅｍｏｒｙ ａｌｌｏｙ）スプリングであることを特徴とする。
外部ハウジング３１は、外部との熱交換を最小にすることができる断熱ハウジングである。外部ハウジング３１に断熱ハウジングを使用すれば熱伝達バー６０が長さ可変部材７０に熱を伝達する時にハウジング３０の外部への熱分散を遮断でき、これにより長さ可変部材７０の応答性（作動時間）を向上させることができる。
外部ハウジング３１には外部ハウジング３１の内部空間を外部ハウジング３１の長さ方向と直交する方向に横切る係止顎バー８０が固定設置され、係止顎バー８０は熱伝達バー６０の末端で内部ハウジング３２が位置する方向と反対方向に離隔された位置に固定設置される。

外部ハウジング３１の一側面にはローダー２２の一端が貫通する案内穴３１ａが外部ハウジング３１の長さ方向に沿って延長するように形成さる。
係止顎バー８０と案内穴３１ａは、エアフラップ２０が自動で作動しない時に密閉されたダクト１０を開放状態で維持することができるようエアフラップ２０を強制回転及び固定させるための構成要素である。
内部ハウジング３２は外部の衝撃によって熱伝達バー６０がハウジング３０外に離脱するのを防止する。

以下、本発明のアクティブエアフラップの作用について説明する。
図３は、エアフラップ２０がダクト１０を密閉させている状態である。
図３のような状態でエンジン温度が上昇するか、または冷却水温度が上昇するなど外部のセンサーからＰＣＢ５０が信号の伝達を受ければ、ＰＣＢ５０は制御信号を送って熱電素子４０を動作させ、熱電素子４０は熱を発生する。
熱電素子４０で発生した熱は、熱伝達バー６０を通じて形状記憶合金スプリングである長さ可変部材７０に伝達され、長さ可変部材７０は温度が徐々に上昇して長さが増す。

長さ可変部材７０の長さが増せば長さ可変部材７０と連結するローダー２２は回転するようになり、ローダー２２の回転によってリンケージ２１及びエアフラップ２０が共に回転をするようになることで、図３のようにエアフラップ２０によって密閉され、ダクト１０は図８のように開放された状態になる。
そして、外部条件の変化によってＰＣＢ５０が制御信号を送って熱電素子４０の動作を止めれば、熱電素子４０は熱を発生しなくなり、熱伝達バー６０の温度は徐々に低下して、長さ可変部材７０の長さは次第に減って元の形状に復元される。

そうすると、ローダー２２は長さ可変部材７０の長さが増える時の回転方向と反対方向に回転し、エアフラップ２０の回転によって図８のように開放されていたダクト１０は図３のように再び密閉された状態になる。
一方、アクティブエアフラップが自動で作動せずダクト１０を密閉させた状態で故障した場合は、エンジン温度及びその他熱交換機などの温度が上昇して、車両には深刻な問題が発生する。
したがって、アクティブエアフラップを修理まで車両を安全に維持しなければならず、作業者は図５の状態のローダー２２を内部ハウジング３２と反対方向に引いて図９のように係止顎バー８０に引っかける。

ローダー２２は、外部ハウジング３１に形成された案内穴３１ａに沿って円滑に移動し、ローダー２２が図９のように係止顎バー８０に掛かった状態の場合、ローダー２２は外力が作用しない限り係止顎バー８０によって拘束され長さ可変部材７０の長さが減る方向に再び移動することができなくなる。
図９のようにローダー２２が係止顎バー８０に係止されて拘束された状態になれば、エアフラップ２０が強制回転した状態になることで、密閉されたダクト１０は図８のように開放状態を持続的に維持することができ、エアフラップ２０故障による車両の損傷を防止することができる。

本発明によるアクティブエアフラップ装置は、重くて原価が高いモータ及び多数個のギア部材を使用しないため、重量及び原価節減できる長所がある。
また、故障時にはダクト１０が開放されるようにエアフラップ２０を強制回転せることによって、エアフラップ２０故障による車両の損傷を防止することができる長所がある。

以上、本発明に関する好ましい実施形態を説明したが、本発明は前記実施形態に限定されず、本発明の属する技術範囲を逸脱しない範囲での全ての変更が含まれる。

１０ ダクト
２０ エアフラップ
３０ ハウジング
４０ 熱電素子
５０ ＰＣＢ
６０ 熱伝達バー
７０ 長さ可変部材
８０ 係止顎バー

Claims (6)

1. ダクト（１０）にリンケージ（２１）を介して回転可能に設置され、前記リンケージ（２１）と結合するローダー（２２）を具備したエアフラップ（２０）と、
   前記ダクト（１０）に設置されたハウジング（３０）に固定設置された熱電素子（４０）と、
   前記熱電素子（４０）に一端が連結されるように前記ハウジング（３０）内に設置されて、前記熱電素子（４０）作動時に熱を伝達する熱伝達バー（６０）と、
   前記ローダー（２２）と前記熱伝達バー（６０）に連結されるように設置されて、前記熱伝達バー（６０）の温度変化に従って長さが変化しながら前記ローダー（２２）に回転力を提供する長さ可変部材（７０）と、を含み、
   前記ハウジング（３０）は、前記ダクト（１０）に固定されるように設置された外部ハウジング（３１）と、
   前記外部ハウジング（３１）の一端内側に固定されるように設置されて、前記熱電素子（４０）と前記長さ可変部材（７０）の一端が固定されるように設置されて前記熱伝達バー（６０）が貫通する内部ハウジング（３２）と、からなることを特徴とする車両用アクティブエアフラップ装置。
2. 前記ダクト（１０）に固定設置されて前記熱電素子（４０）を制御するＰＣＢ（５０）をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の車両用アクティブエアフラップ装置。
3. 前記長さ可変部材（７０）は温度が上昇すると長さが増し、温度が下がれば元の長さに復元される形状記憶合金スプリングであることを特徴とする請求項１に記載の車両用アクティブエアフラップ装置。
4. 前記外部ハウジング（３１）は、外部との熱交換を最小にすることができる断熱ハウジングであることを特徴とする請求項１に記載の車両用アクティブエアフラップ装置。
5. 前記熱伝達バー（６０）の末端で前記内部ハウジング（３２）が位置する方向と反対方向に離隔された前記外部ハウジング（３１）には前記外部ハウジング（３１）の内部空間を前記外部ハウジング（３１）の長さ方向と直交する方向に横切る係止顎バー（８０）が固定設置され、
   前記外部ハウジング（３１）の一側面には、前記ローダー（２２）の一端が貫通する案内穴（３１ａ）が前記外部ハウジング（３１）の長さ方向に沿って延長されるように形成されたことを特徴とする請求項１に記載の車両用アクティブエアフラップ装置。
6. 前記長さ可変部材（７０）と連結された前記ローダー（２２）の一端が前記長さ可変部材（７０）の長さが増す方向に移動して前記係止顎バー８０に乗って移動する場合、前記ローダー（２２）は外力が作用しない限り前記長さ可変部材（７０）の長さが減る方向に移動することができないよう前記係止顎バー（８０）によって拘束されることを特徴とする請求項５に記載の車両用アクティブエアフラップ装置。

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