WO2012077508A1

WO2012077508A1 - グリルシャッター開閉制御装置

Info

Publication number: WO2012077508A1
Application number: PCT/JP2011/077152
Authority: WO
Inventors: 酒井　守雄
Original assignee: アイシン精機株式会社
Priority date: 2010-12-10
Filing date: 2011-11-25
Publication date: 2012-06-14
Also published as: US20130247862A1; CN103249585A; JP2012121516A; EP2650159A1; EP2650159A4

Abstract

　コストアップさせることなく、また、トルク不足による問題を発生させることなく、グリルシャッター閉止時の作動音を低減できるようにしたグリルシャッター開閉制御装置を提供する。　このために、空気をエンジンルーム内へ導入するグリル開口部を開閉するグリルシャッターと、グリルシャッターを開閉作動する駆動源を有するシャッター開閉作動部と、車両情報を入力し、車両情報に基づいてグリルシャッターを閉止する方向に作動するか否かを判断する閉作動判断部と、閉作動判断部によってグリルシャッターを閉止する方向に作動する場合に、シャッター開閉作動部の駆動源を、まず初めに高トルクで作動し、その後高トルクよりも低い低トルクで作動するように切替え制御する駆動源トルク制御部とを有する。

Description

グリルシャッター開閉制御装置

　本発明は、車両の前部に設けられたグリル開口部を開閉制御するグリルシャッターの開閉制御装置に関するものである。

　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ている。グリル開口部には、グリルシャッターが開閉可能に配設され、エンジンルーム内への空気の導入を許容したり、遮断したりできるようになっている。この種の装置として、従来、例えば、特許文献１および特許文献２に記載された技術が知られている。

特開２００８－６８５５号公報特開平５－５０８６１号公報

　この種のグリルシャッター開閉装置においては、グリルシャッターのフィンが閉止端で当接する際の作動音が車両フレームに伝わり、車内で不快に聞こえる場合がある。特に、走行音が小さなハイブリッド自動車や、電気自動車においてその影響が大きい。

　このような作動音を低減するために、従来、グリルシャッターのフィン等の音伝達部にクッション材を設けて音の伝達を遮ったり、シャッター作動速度を低速作動する等の方法が試みられている。しかしながら、前者の方法においては、部品（クッション材）の追加によりコストアップするとともに、クッション材の経年変化によって遮音性が低下する等の問題が生じ、また、後者の方法においては、トルク不足によって、グリルシャッターを開閉する作動装置のギヤの噛み込みが外れない事態が生ずる恐れがあり、いずれの方法においても満足すべき結果が得られていないのが実情である。

　本発明は上記した従来の問題に鑑みてなされたもので、コストアップさせることなく、また、トルク不足による問題を発生させることなく、グリルシャッター閉止時の作動音を低減できるようにしたグリルシャッター開閉制御装置を提供することを目的とするものである。

　上記課題を解決するため、請求項１に係る発明の特徴は、空気をエンジンルーム内へ導入するグリル開口部を開閉するグリルシャッターと、該グリルシャッターを開閉作動する駆動源を有するシャッター開閉作動部と、車両情報を入力し、該車両情報に基づいて前記グリルシャッターを閉止する方向に作動するか否かを判断する閉作動判断部と、該閉作動判断部によって前記グリルシャッターを閉止する方向に作動する場合には、前記シャッター開閉作動部の前記駆動源を、まず初めに高トルクで作動し、その後前記高トルクよりも低い低トルクで作動するように切替え制御する駆動源トルク制御部とを有することである。

　請求項２に係る発明の特徴は、請求項１において、前記駆動源トルク制御部は、前記シャッター開閉作動部の前記駆動源を、前記グリルシャッターの閉止端の一定距離手前の位置まで高トルクで作動するようにしたことである。

　請求項１に係る発明によれば、グリルシャッターを閉止する方向に作動する場合には、シャッター開閉作動部の駆動源を、まず初めに高トルクで作動し、その後高トルクよりも低い低トルクで作動するように切替え制御するようにしたので、コストアップすることなく、グリルシャッターの閉止端における作動音を低減することができ、しかも、グリルシャッターの作動開始時に、シャッター開閉作動部のギヤに噛み込みが生じている場合でも、グリルシャッターを高トルクで作動させることにより、グリルシャッターを確実かつ安定的に閉作動することができる。

　請求項２に係る発明によれば、駆動源トルク制御部は、シャッター開閉作動部の駆動源を、グリルシャッターの閉止端の一定距離手前の位置まで高トルクで作動するようにしたので、請求項１の効果に加え、グリルシャッターの閉止速度を高めることができ、グリルシャッターを短時間で閉止させることができる。

本発明の実施の形態を示すグリルシャッターのエンジンルーム内への配設態様を概略的に示す断面図である。実施の形態に係るグリルシャッターの全体構成を示す分解斜視図である。実施の形態に係るグリルシャッターの平面図である。シャッター開閉作動部の構成を示す図である。シャッター開閉作動部を制御する制御ブロック図である。グリルシャッターを開閉制御するフローチャートを示す図である。本発明の別の実施の形態を示すグリルシャッターの概略図である。

　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、本発明の実施の形態に係るグリルシャッターのエンジンルーム内への配設態様を概略的に示すもので、車両前部のエンジンルーム２内には、エンジン冷却水を冷却するためのラジエータ３が配置され、ラジエータ３は車体ボディ４に取付けられている。ラジエータ３の前方下方に対応して、バンパー５の下方には、グリル開口部６が設けられ、このグリル開口部６に、グリル開口部６を開閉するグリルシャッター１が配設されている。

　グリルシャッター１は、図２に示すように、グリル開口部６に設置される基枠７と、基枠７にそれぞれ回動可能に取付けられる複数のフィン（実施の形態においては、第１フィン～第４フィンの４つのフィンからなる）１１～１４と、モータ６０（図４参照）を駆動源とするシャッター開閉作動部としてアクチュエータ１５とを備えている。基枠７は車両幅方向に延在する長尺状をなすとともに、延在方向中央部７ａが最も車両前方側に位置し、延在方向の両端部７ｂ、７ｃが延在方向中央部７ａよりも車両後方側にオフセットした位置に位置するように屈曲形成されている。延在方向中央部７ａには、アクチュエータ１５が取付けられるアクチュエータ取付部１６が設けられ、このアクチュエータ取付部１６の両側にそれぞれ第１フィン１１～第４フィン１４を取付ける４箇所のフィン取付部１７～２０が設けられている。なお、本実施の形態においては、フィン取付部１７～２０は、アクチュエータ取付部１６の両側においてそれぞれ２つずつ上下に並設されている。

　第１フィン１１は、車両の幅方向に延びる直線状の第１支持軸２１とフィン部１１ａとが一体に形成されており、同様に、第２フィン１２は、車両の幅方向に延びる直線状の第２支持軸２２とフィン部１２ａとが、第３フィン１３は、車両の幅方向に延びる直線状の第３支持軸２３とフィン部１３ａとが、第４フィン１４は、車両の幅方向に延びる直線状の第４支持軸２４とフィン部１４ａとが、それぞれ一体に形成されている。

　基枠７の延在方向の一方の端部（図２の右方端部）７ｂには、第１フィン１１の第１支持軸２１を保持する第１保持部２５と、第３フィン１３の第３支持軸２３を保持する第３保持部２６とが設けられ、他方の端部（図２の左方端部）７ｃには、第２フィン１２の第２支持軸２２を保持する第２保持部２７と、第４フィン１４の第４支持軸２４を保持する第４保持部２８とが設けられている。一方、アクチュエータ１５の右側面３１には、第１出力軸３２と第３出力軸３３とが設けられ、アクチュエータ１５の左側面３４には、第２出力軸３５と第４出力軸３６とが設けられている。

　第１フィン１１の第１支持軸２１の一方の先端部４１は、第１保持部２５に回動可能に保持され、他方の先端部４２は、図３に示すように、第１出力軸３２に回転連結されている。同様に、第２フィン１２の第２支持軸２２の一方の先端部４３は、第２保持部２７に回動可能に保持され、他方の先端部４４は、第２出力軸３５に回転連結され、第３フィン１３の第３支持軸２３の一方の先端部４５は、第２保持部２６に回動可能に保持され、他方の先端部４６は、第３出力軸３３に回転連結され、第４フィン１４の第４支持軸２４の一方の先端部４７は、第４保持部２８に回動可能に保持され、他方の先端部４８は、第４出力軸３６に回転連結されている。そして、第１および第２フィン１１、１２は、第３および第４フィン１３、１４に対し対称に開閉作動するように対向配置されている（図１の２点鎖線８Ａ、８Ｂ参照）。

　アクチュエータ１５は、図４に示すように、ハウジング７１を備え、このハウジング７１に駆動源としてのモータ６０が設置されている。モータ６０の出力軸には、ウォームギヤ６１が連結され、このウォームギヤ６１にウォームホイール６２が噛合されている。ウォームホイール６２には第１ピニオンギヤ６３が同軸上に一体成形され、この第ピニオンギヤ６３にギヤ６４が噛合されている。ギヤ６４には第２ピニオンギヤ６５が同軸上に一体成形され、第２ピニオンギヤ６５にセクタギヤ６６が噛合されている。セクタギヤ６６には第２出力ギヤ６７が同軸上に一体成形され、この第２出力ギヤ６７に第１出力ギヤ６８が第２出力ギヤ６７の上方位置で噛合されている。

　かかる構成により、モータ６０が正逆転駆動されると、ウォームギヤ６１、ウォームホイール６２、第１ピニオンギヤ６３、ギヤ６４、第２ピニオンギヤ６５およびセクタギヤ６６を介して第２出力ギヤ６７が一方向に回転されるとともに、第２出力ギヤ６７を介して第１出力ギヤ６８が第２出力ギヤ６７と反対方向に回転される。

　第１および第２出力ギヤ６８、６７は、ウォームホイール６２、ギヤ６４およびセクタギヤ６６を挟んで回転軸方向にそれぞれ一対ずつ設置されており、各第１出力ギヤ６８は、第１および第２出力軸３２，３５にそれぞれ結合されている。第１および第２出力軸３２、３５の先端には、二面幅凸部５４がそれぞれ形成され、第３および第４出力軸３３、３６の先端にも、二面幅凸部６９がそれぞれ形成されている。

　第１および第２出力軸３２、３５に形成された二面幅凸部５４は、図示を省略したが、第１および第２フィン１１、１２の第１および第２支持軸２１、２２の他方の先端部４２、４４に形成された二面幅凹部に係合され、これによって、第１および第２出力軸３２、３５と第１および第２支持軸２１、２２がそれぞれ回転連結されている。同様に、第３および第４出力軸３３、３６に形成された二面幅凸部６９は、第３および第４フィン１３、１４の第３および第４支持軸２３、２４の他方の先端部４６、４８に形成された二面幅凹部に係合され、これによって、第３および第４出力軸３３、３６と第３および第４支持軸２３、２４がそれぞれ回転連結されている。

　かかる構成により、アクチュエータ１５のモータ６０によって、各第１出力ギヤ６８と各第２出力ギヤ６７が互いに反対方向に回転されることにより、各出力ギヤ６７、６８を介して第１および第２フィン１１、１２の支持軸２１、２２と、第３および第４フィン１３、１４の支持軸２３、２４とが互いに反対方向に回転され、グリルシャッター１によってグリル開口部６が開閉される。なお、グリルシャッター１の閉止時には、フィン１１～１４が基枠７の各端面７ｄ、７ｅ（図１参照）に当接してグリル開口部６を閉止するため、フィン１１～１４の作動速度が速いと作動音が発生することになる。

　上記したモータ６０、ウォームギヤ６１、ウォームホイール６２、第１ピニオンギヤ６３、ギヤ６４、第２ピニオンギヤ６５、セクタギヤ６６、第２出力ギヤ６７および第１出力ギヤ６８によって、シャッター開閉作動部（アクチュエータ）１５を構成している。

　図５はシャッター開閉作動部（アクチュエータ）１５を制御する制御装置８０を示すもので、当該制御装置８０は、ＣＰＵ８１，ＲＯＭ８２，ＲＡＭ８３およびそれらを接続するバス８４を備え、バス８４には入出力インターフェース８５が接続されている。入出力インターフェース８５には、モータ６０を制御するモータ制御回路８６と、グリルシャッター１の回動位置（モータ６０の回転角）を検出する位置センサ８７が接続されている。また、入出力インターフェース８５には、車両速度、外気温、ラジエータ３の水温、エンジン（ＥＧ）の作動状態等の車両情報が、通信回路８８を介して入力されるようになっている。

　ＲＯＭ８２には、グリルシャッター１を開閉作動するためのプログラムが格納されているとともに、グリルシャッター１の閉止時に、グリルシャッター１を高トルク作動から低トルク作動に切替える回動位置を設定する設定値が記憶されている。また、ＲＯＭ８２には、シャッター開閉作動部１５のモータ６０を高トルクで駆動するために予め設定された高トルク設定値と、低トルクで駆動するために予め設定された低トルク設定値がそれぞれ記憶されている。なお、低トルク設定値は、モータ６０を低トルク設定値で駆動してグリルシャッター１を閉止作動した際に、フィン１１～１４が基枠７の端面７ｄ、７ｅに当接しても、その当接による作動音によってドライバに不快感を与えない音レベルに相当するように設定されている。

　ＲＡＭ８３には、入力された車両速度が記憶されるとともに、位置センサ８７で検出された位置情報が記憶され、この位置情報に基づいて、グリルシャッター１が全閉状態にあるか、全開状態にあるかが判別されるようになっている。

　次に上記した実施の形態における動作を、図６のフローチャートに基づいて説明する。通常、グリルシャッター１は、グリル開口部６を開口しており、この状態においては、グリル開口部６よりエンジンルーム２内に空気が導入されて、ラジエータ３の前面に作用し、エンジン冷却水の温度上昇を抑制するようになっている。

　図６のフローチャートは、イグニッションがＯＮされることにより起動され、まず、ステップ１００では、車両速度、外気温、ラジエータ３の水温およびエンジン（ＥＧ）の作動状態等の車両情報が入力され、続くステップ１０２において、入力された車両情報に基づいて、グリルシャッター１の開閉作動条件が成立したか否かが判断される。

　例えば、ラジエータ３の水温が所定温度以下で、それ以上冷却する必要がない場合、あるいは、エンジンが作動状態にあり、かつ外気温およびラジエータ３の水温が所定温度より低く、エンジン温度を早期に温めたい場合等においては、グリルシャッター１を閉止する条件が成立したと判断する。逆に、ラジエータ３の水温が所定以上の場合には、グリルシャッター１を開放する条件が成立したと判断する。ステップ１０２における判断結果がＹＥＳになると、続くステップ１０４において、グリルシャッター１を閉作動するか否か、すなわち、グリルシャッター１を閉作動するか、開作動するかが判別され、判別結果がＹＥＳ（閉作動）の場合には、次のステップ１０６において、グリルシャッター１を高トルクで作動（高速作動）するように、シャッター開閉作動部１５のモータ６０を予め定められた高トルク設定値で駆動し、グリルシャッター１の各フィン１１～１４を各支持軸２１～２４の回りに高速で回動する。

　次いで、ステップ１０８において、位置センサ８７の検出信号に基づいて、グリルシャッター１が閉止端の一定距離手前の位置まで作動されたか否かが判断され、ステップ１０８における判断結果がＹＥＳの場合には、次のステップ１１０において、グリルシャッター１を低トルクで作動（低速作動）するように、シャッター開閉作動部１５のモータ６０を予め定められた低トルク設定値で駆動するように切替え、グリルシャッター１の各フィン１１～１４を各支持軸２１～２４の回りに低速で回動する。

　一方、ステップ１０４における判別結果がＮＯ（開作動）の場合には、ステップ１１２に移行し、グリルシャッター１を高トルクで作動（高速作動）するように、シャッター開閉作動部１５のモータ６０を高トルク設定値で駆動し、グリルシャッター１の各フィン１１～１４を各支持軸２１～２４の回りに高速で回動する。すなわち、グリルシャッター１の開作動時には、グリルシャッター１のフィン１１～１４が開放端において基枠７に当接することがないので、当接による不快な作動音は発生せず、グリルシャッター１を高速で開放作動させても問題が生ずることがない。

　上記した各ステップ１１０、１１２において、グリルシャッター１が低トルク、あるいは高トルクで作動されると、次いで、ステップ１１４あるいは１１６において、グリルシャッター１がグリル開口部６を全閉あるいは全開したか否かが、位置センサ８７からの検出信号に基づいて判断され、ＹＥＳの場合には、ステップ１１８においてモータ６０を停止する。反対に、ステップ１１４あるいは１１６における判断結果がＮＯの場合には、ステップ１１０あるいは１１２に戻ってグリルシャッター１がグリル開口部６を全閉あるいは全開するまで、上記作動を繰り返す。

　一方、グリル開口部６が全閉されている状態において、ラジエータ３の水温が所定温度以上になると、上記したステップ１０２において、グリルシャッター１の開閉作動（開作動）条件が成立したと判断され、この場合には、次のステップ１０４における判断結果がＮＯとなり、ステップ１１２に移行して、グリルシャッター１が高トルクで開作動（高速作動）される。

　上記したステップ１０４によって、車両情報に基づいてグリルシャッター１を閉止する方向に作動するか否かを判断する閉作動判断部を構成しており、ステップ１０６、１０８、１１０によって、グリルシャッター１を閉止する方向に作動する場合に、アクチュエータ（シャッター開閉作動部）１５のモータ（駆動源）６０を、まず初めに高トルクで作動し、その後高トルクよりも低い低トルクで作動するように切替え制御するモータトルク制御部を構成している。

　上記した実施の形態によれば、グリルシャッター１を閉止する方向に作動する場合には、グリルシャッター１が閉止端の一定距離手前の位置まで作動されるまでは、シャッター開閉作動部１５のモータ６０を、高トルクで制御し、その後、シャッター開閉作動部１５のモータ６０を、高トルクよりも低い低トルクで制御するようにしたので、従来のようなクッション材を追加しなくても、すなわち、コストアップすることなく、グリルシャッター１の閉止端における作動音を低減することができ、ドライバに不快感を与えることがない。しかも、グリルシャッター１の閉作動の開始時は、グリルシャッター１を高トルクで作動させるので、シャッター開閉作動部１５のギヤに仮に噛み込みが生じている場合でも、グリルシャッター１を確実かつ安定して閉作動することができる。また、グリルシャッター１を高トルクで作動させることにより、グリルシャッター１の閉止速度を高めることができ、グリルシャッター１を短時間で閉止させることができる。

　図７は本発明の別の実施の形態を示すもので、グリル開口部６を開閉作動するグリルシャッター１を、上下方向に互いに接合可能に配置された複数（図８に示す実施の形態においては４つ）のフィン１１１～１１４によって構成したものである。この場合、各フィン１１１～１１４は中央部を回動可能な支持軸１２１～１２４に保持され、各支持軸１２１～１２４にリンク部材９１～９４の各一端が連結されている。リンク部材９１～９４には、モータを駆動源とするリンク作動機構９５が連結され、リンク作動機構９５によってリンク部材９１～９４とともにフィン１１１～１１４が回動され、グリル開口部６を開閉するように構成されている。

　このような構成においても、グリルシャッター１の閉止時に各フィン１１１～１１４の端部同士が接触してグリル開口部６が閉止されることにより作動音が発生するため、本発明を適用することができる。従って、本発明は、図１および図２に示す構成のグリルシャッター１に限定されるものではない。

　上記した実施の形態においては、グリルシャッター１を高トルクあるいは低トルクで開閉作動するものとして述べたが、グリルシャッター１を高速作動あるいは低速作動しても、開閉のトルクを変化させることができるため、請求項におけるモータトルク制御部は、高速あるいは低速で制御する形態も包含するものである。

　また、上記した実施の形態においては、車両情報に基づいて、グリル開口部６をグリルシャッター１により全閉および全開する例について述べたが、車両速度に応じてグリル開口部６の開度を制御するようにしてもよい。例えば、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２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十分な空気を導入することができる。このため、高速走行時においては、グリル開口部６の開度を小さくするように制御することにより、空気抵抗を低減して燃費を向上することができる。

　一方、上記した実施の形態においては、シャッター開閉作動部１５の駆動源として、モータ６０を用いた場合を例示したが、モータに加えて、スプリング等の付勢部材によりグリルシャッター１を開閉する機構を採用してもよい。また、モータに加えて、エンジンに取り込まれる吸気の負圧を利用した負圧アクチュエータ、もしくはエンジンまたはトランスミッションに供給される作動油を利用した油圧アクチュエータを併用してグリルシャッター１を開閉してもよい。

　以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記した実施の形態に限定されることなく、特許請求の範囲に記載した本発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々の変形が可能である。

　本発明に係るグリルシャッター開閉制御装置は、車両前部に設けられたグリル開口部を開閉するグリルシャッターを備えたものに用いるのに適している。

　１…グリルシャッター、２…エンジンルーム、３…ラジエータ、６…グリル開口部、１１～１４…フィン、１５…シャッター開閉作動部（アクチュエータ）、６０…モータ（駆動源）、８０…制御装置、１０４…閉作動判断部、１０６、１０８、１１０…モータトルク制御部（駆動源トルク制御部）。

Claims

　空気をエンジンルーム内へ導入するグリル開口部を開閉するグリルシャッターと、
　該グリルシャッターを開閉作動する駆動源を有するシャッター開閉作動部と、
　車両情報を入力し、該車両情報に基づいて前記グリルシャッターを閉止する方向に作動するか否かを判断する閉作動判断部と、
　該閉作動判断部によって前記グリルシャッターを閉止する方向に作動する場合には、前記シャッター開閉作動部の前記駆動源を、まず初めに高トルクで作動し、その後前記高トルクよりも低い低トルクで作動するように切替え制御する駆動源トルク制御部と、
を有するグリルシャッター開閉制御装置。
　請求項１において、前記駆動源トルク制御部は、前記シャッター開閉作動部の前記駆動源を、前記グリルシャッターの閉止端の一定距離手前の位置まで高トルクで作動するようにしたグリルシャッター開閉制御装置。