JP7585308B2

JP7585308B2 - シャッタ装置

Info

Publication number: JP7585308B2
Application number: JP2022512052A
Authority: JP
Inventors: 宏康瀧田
Original assignee: Valeo Japan Co Ltd
Current assignee: Valeo Japan Co Ltd
Priority date: 2020-04-01
Filing date: 2021-03-25
Publication date: 2024-11-18
Anticipated expiration: 2041-03-25
Also published as: EP4129728A4; JPWO2021200522A1; WO2021200522A1; CN115298053B; US12151550B2; EP4129728A1; US20230125506A1; CN115298053A

Description

本発明は、車両のフロント室の前部に配置されて、フロント室に導入される外気の量を調整するためのシャッタ装置に関する。

自動車両は、その前側に、乗員が搭乗する車室から隔離されたエンジンルームまたはモータールームなどと呼ばれる室（以下、本明細書において説明の便宜上「フロント室」と呼ぶ）を有している。フロント室内には、内燃エンジン、電気モータ等の原動機、バッテリー、エアコンの冷凍サイクル等が格納される。フロント室の前面に、外気をフロント室内に導入するための開口を有するフロントグリルが設けられている。

近年、車両の空力特性の改善、効率的な暖気運転等のために、フロントグリルに開閉可能なシャッタ装置を設け、状況に応じてフロントグリルを閉じることが行われている。特許文献１には、そのようなシャッタ装置が記載されている。シャッタ装置は、上下方向に並べられた複数の閉鎖要素（フラップ、フィン等とも呼ばれる）を備えている。これらの閉鎖要素の各々は、フレームに回転自在に支持されるとともに、共通の１つのアームに枢着されている。このアームをアクチュエータにより駆動することにより、閉鎖要素が連動回転し、フロントグリルが開閉される。

このような形式のシャッタ装置において、いずれか１つの閉鎖要素とアームとの連結が外れると、当該１つの閉鎖要素が動かなくなる。この外れた閉鎖要素が他の閉鎖要素の動きを妨害しないのであれば、当該１つの閉鎖要素が外れたという事象を認識することは難しい。この場合、フロントグリルを通過する空気の量が意図した量と異なるという状況が長期間にわたって続く可能性がある。

特開２０１６－１４７５５２号公報

本発明は、アクチュエータからフラップに動力を伝達するリンク機構に異常が生じた場合に、異常の発生を容易に検出することができる機能を有する車両用のシャッタ装置を提供することを目的としている。

本発明の一実施形態によれば、支持フレームと、第１回転軸線周りに回転できるように支持フレームに取り付けられた第１フラップと、第１回転軸線と平行な第２回転軸線周りに回転できるように支持フレームに取り付けられた第２フラップと、第１フラップおよび第２フラップを回転させる駆動力を発生する１つのアクチュエータと、アクチュエータが発生した駆動力を第１フラップおよび第２フラップに伝達するリンク機構であって、リンク機構が第１フラップおよび第２フラップが互いに同期して回転するように第１フラップおよび第２フラップを互いに連結するコネクティングロッドを含み、コネクティングロッドの第１枢着部が第１フラップに枢着され、コネクティングロッドの第２枢着部が第２フラップに枢着されている、リンク機構とを備えた車両用のシャッタ装置であって、シャッタ装置は、さらに、リンク機構が正常な状態にあるときには、第１フラップおよび第２フラップの全開位置と全閉位置との間の通常開閉動作範囲を超えた変位を禁止するストッパ手段を備え、第２枢着部におけるコネクティングロッドと第２フラップとの連結が維持された状態で第１枢着部におけるコネクティングロッドと第１フラップとの連結が解除されたときに、第１フラップおよび第２フラップの通常開閉動作範囲に対応するアクチュエータの通常回転範囲を超えた回転が許容されるようにリンク機構が構成されている、車両用のシャッタ装置が提供される。

上記実施形態によれば、フラップとリンク機構との連結が外れた場合にアクチュエータの通常回転範囲を超えた回転が許容されるようになっているため、アクチュエータの回転位置検出器の検出結果に基づいてリンク機構の異常を検出することができる。

車両用のシャッタ装置の右半部を、フロント室の内側から見た概略斜視図である。一実施形態に係るリンク機構の構成および正常状態での動作を示す図であって、（Ａ）はフラップが全閉状態にあるときのリンク機構の状態を示し、（Ｂ）はフラップが全開状態にあるときのリンク機構の状態を示している。コネクティングロッドと第１フラップとの連結が外れたとき（第１異常状態）のリンク機構の動作を示す図であって、（Ａ）はアクチュエータが、図２（Ｂ）と同じ回転角度位置にあるときのリンク機構の状態を示し、（Ｂ）は（Ａ）における回転角度位置を超えてアクチュエータが変位したときのリンク機構の状態を示している。コネクティングロッドと第２フラップとの連結が外れたとき（第２異常状態）のリンク機構の動作を示す図であって、（Ａ）はアクチュエータが、図２（Ｂ）と同じ回転角度位置にあるときのリンク機構の状態を示し、（Ｂ）は（Ａ）における回転角度位置を超えてアクチュエータが変位したときのリンク機構の状態を示している。コネクティングロッドと旋回アームとの連結が外れたとき（第３異常状態）のリンク機構の動作を示す図であって、（Ａ）はアクチュエータが、図２（Ｂ）と同じ回転角度位置にあるときのリンク機構の状態を示し、（Ｂ）は（Ａ）における回転角度位置を超えてアクチュエータが変位したときのリンク機構の状態を示している。他の実施形態に係るリンク機構の構成および正常状態での動作を示す図であって、（Ａ）はフラップが全閉状態にあるときのリンク機構の状態を示し、（Ｂ）はフラップが全開状態にあるときのリンク機構の状態を示している。

以下に図面を参照して本発明の一実施形態について説明する。

図１は、車両用のシャッタ装置の右半部を、フロント室（「フロント室」の定義については本明細書の冒頭の背景技術の項を参照されたい。）の内側から見た概略斜視図である。図１の奥側（左上）が車両の外部（フロント室の外側空間）であり、図１の手前側（右下）がフロント室の内部である。

図１および図２に示すように、車両用のシャッタ装置は、支持フレーム２と、第１回転軸線周りに回転できるように支持フレーム２に取り付けられた第１フラップ１０と、第１回転軸線と平行な第２回転軸線周りに回転できるように支持フレームに取り付けられた第２フラップ２０と、第１フラップ１０および第２フラップ２０を回転させる駆動力を発生する１つのアクチュエータ５０とを有している。通常、第１および第２回転軸線は、車両の車幅方向（左右方向）に水平に延びている。

第１フラップ１０は、フロントグリルを開閉する第１閉塞板１０Ａと、第１閉塞板の側面に設けられて第１回転軸線の径方向に拡がる第１円盤１０Ｂとを有する。第２フラップ２０は、フロントグリルを開閉する板状の第２閉塞板２０Ａと、第２閉塞板の側面に設けられて第２回転軸線の径方向に拡がる第２円盤２０Ｂとを有する。

図２に示すように、第１フラップ１０および第２フラップ２０の長手方向両端部（図２には一端側のみを図示する）には軸１２，２２が設けられている。これらの軸１２，２２は、支持フレーム２に設けられた軸受け（図示せず）により回転可能に支持されている。前述した第１回転軸線および第２回転軸線は軸１２，２２の中心をそれぞれ通過している。

アクチュエータ５０は、少なくとも電動回転モータを有している。アクチュエータ５０は、さらに、減速機構（例えば減速歯車機構）を有していてもよい。アクチュエータ５０の出力軸（回転軸）５２は、例えば、電動回転モータの回転軸、あるいは電動回転モータの回転軸に動力伝達可能に取り付けられた減速機構の出力軸である。

シャッタ装置は、アクチュエータ５０が発生した駆動力を第１フラップ１０および第２フラップ２０に伝達するリンク機構３０を有している。リンク機構３０は、コネクティングロッド３１と、旋回アーム４０とを含む。

コネクティングロッド３１は、第１フラップ１０および第２フラップ２０が、互いに同期して（好ましくは互いに同位相で）回転するように第１フラップ１０および第２フラップ２０を互いに連結する。

コネクティングロッド３１は、第１フラップ１０の第１円盤１０Ｂに枢着された第１枢着部３２と、第２フラップ２０の第２円盤２０Ｂに枢着された第２枢着部３４とを有する。具体的には、第１円盤１０Ｂに円筒型のピン１４が設けられ、コネクティングロッド３１の第１枢着部３２のところに穴（「穴３２」とも記す）が形成され、この穴３２にピン１４が回転可能に挿入されている。同様に第２円盤２０Ｂに円筒型のピン２４が設けられ、コネクティングロッド３１の第２枢着部３４のところに穴（「穴３４」とも記す）が形成され、この穴３４にピン２４が回転可能に挿入されている。上記のピン１４，２４は対応する穴３２，３４に対して容易に外れない取付方法により取り付けられている。コネクティングロッド３１にピンを設け、第１フラップ１０および第２フラップ２０に穴を設けてもよい。

容易に外れない取付方法として、図示はしないが、（ｉ）コネクティングロッド３１の穴３２，３４よりもやや小さい直径を有するピン１４，２４に大径頭部を設け、大径頭部を穴３２，３４に強制的に通過させること、あるいは（ii）ピン１４，２４に雌ねじを形成し、ピン１４，２４を穴３２，３４に通した後に、穴３２，３４よりも大きな直径を有する雄ねじを雌ねじに螺合させること、などが考えられる。

コネクティングロッド３１は、第２枢着部３４の近傍に長穴３６を有している。長穴３６内にはスライダ４２がスライド可能に係合している。旋回アーム４０の一端は、アクチュエータ５０の出力軸５２に固定されている。旋回アーム４０の他端に、スライダ４２が固定されている。

図２に示すようにリンク機構３０が正常状態にある場合、アクチュエータ５０により旋回アーム４０を旋回させることにより、第１フラップ１０および第２フラップ２０が連動して、図２（Ａ）に示す全閉位置と図２（Ｂ）に示す全開位置との間の回転角度範囲（以下、これを「通常開閉動作範囲」とも称する）で約９０度回転する。つまりこのとき、旋回アーム４０の回転角度位置に応じて第１フラップ１０および第２フラップ２０の回転角度位置が決定される。このときの旋回アーム４０の旋回角度範囲（すなわち出力軸５２の回転角度範囲）が、図２（Ｂ）において「θＮ」で示されている。

旋回アーム４０の回転軸線すなわち出力軸５２の中心と第２フラップ２０の回転軸線すなわち軸２２の中心は一致していないため、（図２（Ａ）および図２（Ｂ）からはやや分かり難いが）図２（Ａ）の状態から図２（Ｂ）の状態へ（あるいはその逆に）移行するときに、旋回アーム４０の旋回に伴いスライダ４２は長穴３６内を長手方向に（長穴３６に対して相対的に）移動する。つまり、第２フラップ２０が全閉位置にあるときに、スライダ４２は長穴３６内のある位置（第１の位置）に位置し、第２フラップ２０が全開位置にあるときに、スライダ４２は長穴３６内の第２の位置に位置していることになる。

なお、長穴３６内でスライダ４２がロックすることを防止するために、スライダ４２は多少のクリアランスを持って長穴３６内に配置されている。すなわち、長穴３６の短径の寸法よりもスライダ４２の直径が若干小さい寸法となっている。

支持フレーム２にはフレームストッパ４，６が設けられている。第１フラップ１０にはフレームストッパ４と当接して第１フラップ１０の回転運動を制限するフラップストッパ１６が設けられている。より詳しくは、フラップストッパ１６は、図１に示されるように第１閉塞板１０Ａに設けられている。第２フラップ２０にはフレームストッパ６と当接して第２フラップ２０の回転運動を制限するフラップストッパ２８，２９が設けられている。より詳しくは、フラ
ップストッパ２８，２９は、第２円盤２０Ｂに設けられている。なお、ここでは、「フレームストッパ」とは、支持フレーム２に設けられたストッパという意味であり、「フラップストッパ」とはフラップ（１０または２０）に設けられたストッパという意味である。フレームストッパ４，６およびフラップストッパ２８，２９は、第１フラップ１０および第２フラップ２０が全閉位置に向けて回転するときに全閉位置を超えて回転することを防止するとともに、第１フラップ１０および第２フラップ２０が全開位置に向けて回転するときに全開位置を超えて回転することを防止する。

図２（Ｂ）に示すように、第２フラップ２０にはフラップストッパ２８が設けられている。なお、図２（Ａ）ではフラップストッパ２８がコネクティングロッド３１の長穴３６と一致する位置にあるため見難い。フラップストッパ２８は、フレームストッパ６と衝突することにより、第２フラップ２０が全開位置に向けて回転するときに、全開位置を超えて回転することを防止する。なお、図２に示すようにリンク機構３０が正常な状態にあるならば、フラップストッパ２８およびフレームストッパ６により、コネクティングロッド３１を介して第２フラップ２０に連結されている第１フラップ１０が全開位置を超えて回転することも防止される。

上述したストッパの配置から明らかなように、リンク機構３０が正常状態にある場合、第１フラップ１０および第２フラップ２０は上述した「通常開閉動作範囲」を超えて回転することができず、このため、アクチュエータ５０の出力軸５２も上記の回転角度範囲θＮを超えて回転することができないようになっている。

リンク機構３０の各要素間の連結部は容易に外れないように構成されているが、万一外れた場合には、外れたことが容易に検出できるようになっている。連結部が外れた状態（異常状態）を３つに場合分けして以下に説明する。

図３は、リンク機構３０の第１異常状態を示している。第１異常状態とは、コネクティングロッド３１と第１フラップ１０との連結が外れ（ピン１４と穴３２とが分離し）、リンク機構３０の他の部分の連結および係合が維持されている状態を意味する。

このとき、第１フラップ１０および第２フラップ２０を全開位置に向けて回転させることを意図してアクチュエータ５０により旋回アーム４０を旋回させると、第１フラップ１０は回転しないが、第２フラップ２０は正常状態時と同様に回転し、フラップストッパ２８がフレームストッパ６に衝突する全開位置まで回転する（図３（Ａ）を参照）。

第１異常状態では、コネクティングロッド３１の第１枢着部３２と第１フラップ１０のピン１４との連結が外れているため、コネクティングロッド３１は第２フラップ２０のピン２４を中心として自由に回転することができる。このため、旋回アーム４０に取り付けられたスライダ４２が長穴３６の端（つまり前述した第２の位置よりも第１の位置から遠い第３の位置）に到達するまで、アクチュエータ５０の出力軸５２を回転させることができる。旋回アーム４０の旋回角度範囲（すなわち出力軸５２の回転角度範囲）が、図３（Ｂ）において「θＡ」で示されている。

前述した回転角度範囲θＮを超えてアクチュエータ５０の出力軸５２が回転したことは、アクチュエータ５０に設けられた回転角度検出手段５４（図１のみに概略的に示す）により検出される。回転角度検出手段は、例えばアクチュエータ５０の電動回転モータに付設されたロータリーエンコーダとすることができる。回転角度範囲θＮを超えてアクチュエータ５０の出力軸５２が回転するということは、リンク機構３０に何らかの異常があることを意味している。そのような異常があるということを、例えば報知手段により乗員に報知することができる。報知手段としては、例えばインストルメントパネルのメーター部に設けられた警告灯、及び／又はチャイム若しくはブザーとすることができる。なお、回転角度範囲θＮを超えてアクチュエータ５０の出力軸５２が回転したことが検出されたときには、リンク機構３０およびアクチュエータ５０の破損を防止するために、アクチュエータ５０を停止（非常停止）させてもよい。上述した検出に基づく上記の報知及び／又はアクチュエータ５０の停止は、図示しない制御ユニットを介して行うことができる。

図４は、リンク機構３０の第２異常状態を示している。第２異常状態とは、コネクティングロッド３１と第２フラップ２０との連結が外れ（ピン２４と穴３４とが分離）、リンク機構３０の他の部分の連結および係合が維持されている状態を意味する。

この場合、第１フラップ１０および第２フラップ２０を全開位置に向けて回転させることを意図してアクチュエータ５０により旋回アーム４０を旋回させると、第２フラップ２０は回転しないが、第１フラップ１０は正常状態時と同様に回転し、全開位置に達する（図４（Ａ））。引き続き旋回アーム４０を旋回させようとした場合、第１フラップ２０が全開位置を超えて回転することを防止するストッパは無いため、アクチュエータ５０の出力軸５２は上記の回転角度範囲θＮを超えて回転することができる。このときのアクチュエータ５０の出力軸５２の回転角度範囲が、図４（Ｂ）において「θＢ」で示されている。この場合も、回転角度範囲θＮを超えてアクチュエータ５０の出力軸５２が回転したことが回転角度検出手段により検出され、リンク機構３０に異常があることが報知手段により乗員に報知される。

図５は、リンク機構３０の第３異常状態を示している。第３異常状態とは、コネクティングロッド３１と旋回アーム４０の連結が外れ（長穴３６とスライダ４２とが分離）、リンク機構３０の他の部分の連結および係合が維持されている状態を意味する。

この場合、第１フラップ１０および第２フラップ２０を全開位置に向けて回転させることを意図してアクチュエータ５０により旋回アーム４０を旋回させても、第１フラップ１０および第２フラップ２０の両方は回転せずに元の回転角度位置に留まる。旋回アーム４０の動きは全く制限されていないため、アクチュエータ５０の出力軸５２は上記の回転角度範囲θＮを超えて回転することができる。図５（Ｂ）には、第３異常状態でのアクチュエータ５０の出力軸５２の回転角度範囲「θＣ」を示した。なお、リンク機構３０の構造上からは出力軸５２が回転角度範囲θＣを超えて例えばコネクティングロッド３１に衝突するまで自由に回転することができることは明らかであるが、実際の運用では回転角度範囲θＣを超えそうになったら、アクチュエータ５０の動作が停止する。この場合も、回転角度範囲θＮを超えてアクチュエータ５０の出力軸５２が回転したことが回転角度検出手段により検出され、リンク機構３０に異常があることが報知手段により乗員に報知される。

上記の実施形態によれば、リンク機構３０に含まれる要素間の連結または係合が外れたことを容易に判定することができる。多くの場合、第１フラップ１０および第２フラップ２０の開度制御を行うために、アクチュエータ５０の出力軸５２の回転角度を検出するための回転角度検出手段（５４）が設けられているため、新たに回転角度検出手段を設ける必要はない。このため、上記機能を実現するためにシャッタ装置のコストが増大することが防止ないし抑制される。

アクチュエータ５０およびリンク機構３０を、図１～図５に示した実施形態に対して上下を逆転させて図６に示すように配置してもよい。図６に示すシャッタ装置も、図１～図５に示したシャッタ装置と同様に動作する。

２支持フレーム４，１６；６，２９；６，２８ストッパ手段１０第１フラップ２０第２フラップ３０リンク機構３１コネクティングロッド３２第１枢着部３４第２枢着部４０旋回アーム５０アクチュエータ

Claims

支持フレーム（２）と、第１回転軸線周りに回転できるように前記支持フレームに取り付けられた第１フラップ（１０）と、前記第１回転軸線と平行な第２回転軸線周りに回転できるように前記支持フレームに取り付けられた第２フラップ（２０）と、前記第１フラップおよび前記第２フラップを回転させる駆動力を発生する１つのアクチュエータ（５０）と、前記アクチュエータが発生した駆動力を前記第１フラップおよび前記第２フラップに伝達するリンク機構（３０）であって、前記リンク機構が前記第１フラップおよび前記第２フラップが互いに同期して回転するように前記第１フラップおよび前記第２フラップを互いに連結するコネクティングロッド（３１）を含み、前記コネクティングロッドの第１枢着部（３２）が前記第１フラップに枢着され、前記コネクティングロッドの第２枢着部（３４）が前記第２フラップに枢着されている、前記リンク機構とを備えた車両用のシャッタ装置であって、前記シャッタ装置は、さらに、前記リンク機構（３０）が正常な状態にあるときには、前記第１フラップ（１０）および前記第２フラップ（２０）の全開位置と全閉位置との間の通常開閉動作範囲を超えた変位を禁止するストッパ手段（４，１６；６，２９；６，２８）を備え、前記第２枢着部（３４）における前記コネクティングロッド（３１）と前記第２フラップ（２０）との連結が維持された状態で前記第１枢着部（３２）における前記コネクティングロッドと前記第１フラップ（１０）との連結が解除されたときに、前記第１フラップ（１０）および前記第２フラップ（２０）の前記通常開閉動作範囲に対応する前記アクチュエータの通常回転範囲を超えた回転が許容されるように前記リンク機構（３０）が構成されている、車両用のシャッタ装置。
前記コネクティングロッド（３１）は長穴（３６）を有し、前記長穴に前記アクチュエータ（５０）により駆動されて前記長穴内をスライドするスライダ（４２）が係合しており、前記長穴の長さは、前記第２枢着部（３４）における前記コネクティングロッドと前記第２フラップ（２０）との連結が維持された状態で前記第１枢着部（３２）における前記コネクティングロッドと前記第１フラップ（１０）との連結が解除されたときに、前記通常回転範囲を超えた前記アクチュエータ（５０）の回転が許容されるような長さに設定されている、請求項１記載のシャッタ装置。
前記ストッパ手段として、前記支持フレーム（２）に設けられたフレームストッパ（６）と、前記フレームストッパ（６）と衝突することにより前記第２フラップ（２０）が前記全開位置を超えて回転することを防止する、前記第２フラップ（２０）に設けられたフラップストッパ（２８，２９）と、を具備し、前記リンク機構（３０）が正常な状態にあり、かつ前記第２フラップ（２０）が前記全閉位置にあるときに、前記スライダ（４２）は前記長穴（３６）内の第１の位置に位置し、前記リンク機構が正常な状態にあり、かつ前記第２フラップ（２０）が前記全開位置にあるときに、前記スライダ（４２）は前記長穴（３６）内の第２の位置に位置し、前記長穴は、前記第２の位置よりも前記第１の位置から遠い第３の位置に至るまで延びている、請求項２記載のシャッタ装置。
一端が前記アクチュエータ（５０）の出力軸（５２）に固定され、他端が前記スライダ（４２）を担持する旋回アーム（４０）を備え、前記リンク機構（３０）が正常な状態にあるときには前記旋回アームの角度位置に応じて前記第１フラップおよび前記第２フラップの角度位置が決定される、請求項２または請求項３に記載のシャッタ装置。