JP5573268B2 - 車両用可動グリルシャッター - Google Patents

Description

本発明は、車両のグリル開口部に設置されたフィンを駆動源により駆動する車両用可動グリルシャッターに関する。

エンジンルーム内のラジエータ過冷却による燃焼不良を防止する為、冷却外気取入れグリル開口部を開閉する車両用可動グリルシャッターがある。例えば、グリル開口部が開閉可能となるように互いに連動アームで連結されたフィンを回転自在に基枠に設置し、連動アームにピンと長穴を介して連結された駆動アームでリンク機構を構成し、モータ等の駆動源が駆動アームを回転させることによってこのフィンを開閉するものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。

また、駆動源からの動力をウォーム減速と平歯車減速を経た後分岐させ、片方が動作しているときはもう一方が拘束されるようそれぞれの動力伝達経路にワンウェイクラッチを組合せて、１つの駆動源で２つの対象を独立に作動させるものが知られている（例えば、特許文献２参照。）。

実開昭５８−１３９５１９号公報 特開昭６４−１８７４４号公報

しかしながら、特許文献１によれば、バンパ下側にグリルが設置される場合などでは、フィン全閉時の水溜り突入に伴う水圧等の風圧を超える過大な負荷がフィン及び動力伝達部材に作用し、フィン及び動力伝達部材が破損する虞がある。

また、特許文献２によると、車両用可動グリルシャッターの構成中にワンウェイクラッチが使用されているが過負荷対応の機能はなく、フィン及び動力伝達部材が破損する虞がある。

本発明は、上記問題点に鑑みて成されたものであり、過負荷によるフィン及び動力伝達部材の破損を防止し得る車両用可動グリルシャッターを提供することを目的とする。

本発明の第１の課題解決手段は、冷却空気をエンジンルーム内へ取入れる為のグリル開口部に開閉自在に設置されたフィンと、該フィンを駆動する駆動源と、該駆動源からの動力を前記フィンへ伝達する動力伝達機構と、該動力伝達機構に連係され所定値以上の負荷が作用した場合弾性変形して前記フィンを開動作させる弾性部材とを有し、前記動力伝達機構は歯車とリンク機構とを有し、前記歯車の全部又は一部と前記弾性部材とを収容する収容部材を有し、前記弾性部材の一端は前記歯車に係止され、前記弾性部材の他端は前記収容部材に係止される。

本発明の第２の課題解決手段は、前記収容部材は前記フィンの全閉状態と全開状態の少なくともいずれかの場合に前記歯車が当接する当接部材を備え、前記弾性部材は全閉状態と全開状態の間に弾性力が最大となる領域を形成するターンオーバースプリングであることを特徴とする。

本発明の第３の課題解決手段は、冷却空気をエンジンルーム内へ取入れる為のグリル開口部に開閉自在に設置されたフィンと、該フィンを駆動する駆動源と、該駆動源からの動力を前記フィンへ伝達する動力伝達機構と、該動力伝達機構に連係され所定値以上の負荷が作用した場合弾性変形して前記フィンを開動作させる弾性部材と、を有し、前記動力伝達機構は歯車とリンク機構とベースフィンとを有し、前記フィンは前記ベースフィンと係合し、前記弾性部材は前記フィンを前記ベースフィンに対して相対回転方向に付勢して、前記フィンと前記ベースフィンとの間に設置されることを特徴とする。

本発明の車両用可動グリルシャッターでは、通常の風圧を超える負荷、例えば全閉状態での水溜り突入時にかかる水圧等が作用した場合、弾性部材の変形によりフィンが開動作し、水圧等の過負荷を回避できるので、フィン及び動力伝達部材の破損を防止することができる。

また、弾性部材が押圧された状態で保持されることにより、通常の風圧による負荷がフィンに作用している場合は弾性部材は変形せず、水圧等の過負荷が作用する場合のみ弾性部材が変形してフィンを開動作する。また、弾性部材と初期荷重を付与して保持する部材をサブアッセンブリ化することにより組付性も向上し、少ない部品で初期荷重を設定できるため負荷による動力伝達部材の変形やガタの影響を考慮する必要がない。

また、歯車及び弾性部材が収容部材に保護されることにより、歯車及び弾性部材を粉塵や飛び石等の物理的悪影響又は錆や劣化等の化学的悪影響から保護することができる。さらに歯車と弾性部材と収容部材をサブアッセンブリ化することにより組付性も向上し、このサブアッセンブリとグリル本体をアッセンブリ化することもできる。

また、ターンオーバースプリングが歯車を押圧することにより、路面状況及び風圧等による振動が抑制され静粛性が向上するとともに、動力伝達部の軸受部等の磨耗を抑制できる。また、少ない部品で初期荷重を設定できるため負荷による動力伝達部材の変形やガタの影響を考慮する必要がなく容易に初期荷重を設定できる。さらに当接部材が動力伝達経路と独立しているため、ウォームギヤを使用した場合でも逆転防止機能が必要なく動力伝達効率を向上できる。

また、フィンの近くに弾性部材を設置することにより、ベースフィンまでの動力伝達部材を単純な構造とすることができる。また、他の部材の慣性が影響しなくなるため過負荷に対する応答性が向上する。

第一実施形態に係るグリルシャッターの全体構成を示すエンジンルーム側面図である。 トーションスプリングの側面図である。 第二実施形態に係るグリルシャッターのモータ及び減速歯車群を収容したハウジングの側面図である。 第三実施形態に係るグリルシャッターのフィン及び取付部の側面図である。

以下、本発明の第一実施形態について説明する。

図１は、第一実施形態に係るグリルシャッター５の全体構成を示すエンジンルーム２の側面図である。エンジンルーム２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１に取付けられている。ラジエータ３の前方下方及びバンパー４の下方にグリル開口部６が設けられる。グリル開口部６に設置された基枠７には支持軸９回りに回転自在にフィン８が取付けられている。フィン８は、互いに連動アーム１１（動力伝達機構）でピン１３（動力伝達機構）により連結され、連動ア−ム１１は、駆動アーム１２（動力伝達機構）にピン１３により連結されてリンク機構を構成する。図示しないモータ（駆動源）からの動力は、図示しない減速歯車群（動力伝達機構）を介して出力軸１９（動力伝達機構）へ伝達される。トーションスプリング１６（弾性部材）は、出力軸１９と駆動アーム１２の間に配置される。

図２は、トーションスプリング１６の側面図を示す。第一ブラケット１４がトーションスプリング１６の第一フック部１７によって、第二ブラケット１５が第二フック部１８によって押圧され互いに当接し、フィン８が閉じる方向に初期荷重が発生する。第一ブラケット１４は出力軸１９と一体で回転するように結合され、同様に第二ブラケット１５は駆動アーム１２と一体で回転するように結合される。トーションスプリング１６の初期荷重はフィン８にかかる風圧によって生じる荷重よりも高く設定される。

通常の風圧による負荷がフィン８に作用している場合、トーションスプリング１６はフィン８の開方向に変形せずに駆動アーム１２と出力軸１９の相対位置を保持したままモータからの駆動力を伝達してフィン８を開閉する。フィン８全閉での水溜り突入に伴う水圧等による過負荷がフィン８に作用する場合、フィン８に作用した負荷が連動アーム１１、駆動アーム１２及びピン１３を介してトーションスプリング１６まで伝達され、トーションスプリング１６をフィン８の開方向に変形させることによって、モータが作動しなくともフィン８が開動作する。

本発明のグリルシャッター５では、フィン８にかかった水圧等の過負荷がトーションスプリング１６の変形によって吸収されるため、フィン８が開動作して水圧等の過負荷が回避され、フィン８及びリンク機構１１〜１３、減速歯車群等が過負荷から保護され損傷及び破損を防止できる。また、トーションスプリング１６の初期荷重を自在に設定できるので、通常の走行による風圧では開動作しない。さらに、トーションスプリング１６とブラケット１４、１５をサブアッセンブリ化することにより組付性も向上し、ブラケット１４、１５のみで初期荷重を設定できるため負荷によるリンク機構１１〜１３の変形やガタの影響を防止できる。

第一実施形態ではトーションスプリング１６は、出力軸１９と同軸に配置されるが、同軸でなくてもよい。第一ブラケット１４と駆動アーム１２を、第二ブラケット１５を出力軸１９とをそれぞれ一体化してもよい。また、モータと減速歯車群によってフィン８を駆動しているが、電磁ソレノイドや流体圧ピストンなどで駆動してもよく、モータに連結する減速機構又は推力変換機構も減速歯車群又はリンク機構１１〜１３に限定せずプーリーやネジ機構又はカム機構などでも実施可能である。

以下、本発明の第二実施形態について説明する。

第一実施形態と同一の部品、構成については同一の符号を用いて説明する。図３は。第二実施形態に係るグリルシャッターのモータ３１（駆動源）及び減速歯車群（動力伝達機構）であるウォームギヤ３２、ウォームホイール３３、第一ピニオン３４、ギヤ３５、第二ピニオン３６、セクタギヤ３７を収容したハウジング３０（収容部材）の側面図である。モータ３１の出力軸にウォームギヤ３２が設置されウォームホイール３３と噛合っている。ウォームギヤ３２の進み角は、摩擦角よりも大きく設定されている為ウォームホイール３３側から駆動可能となっている。ウォームホイール３３と第一ピニオン３４は、同軸上に一体成型されギヤ３５と噛合う。ギヤ３５と第二ピニオン３６は、同軸上に一体成型され、第二ピニオン３６は、出力軸１９周りに回転するセクタギヤ３７と噛合う。モータ３１、ウォームギヤ３２、ウォームホイール３３、第一ピニオン３４、ギヤ３５、第二ピニオン３６及びセクタギヤ３７は、ハウジング３０に収容される。第一スプリングホルダー４２は、セクタギヤ３７に係合し、第二スプリングホルダー４３はハウジング３０に係合する。第一スプリングホルダー４２と第二スプリングホルダー４３は、同軸上に組合わされ相対位置が変更可能となっている。ターンオーバースプリング４１は、第一スプリングホルダー４２と第二スプリングホルダー４３により圧縮された状態で保持される。セクタギヤ３７の第一端部３８は、ハウジング上に設置された第一ストッパー４４と当接し、同様に第二端部３９は第二ストッパー４５に当接する。また、出力軸１９は、駆動アーム１２に連結され、連動アーム１１からフィン８までの構成は第一実施形態と同じである。

フィン８が全閉の場合、ターンオーバースプリング４１の反力が第一スプリングホルダー４２を介してセクタギヤ３７に伝達される。セクタギヤ３７の第一端部３８がフィン８の閉方向に押圧されて第一ストッパー４４と当接する。同様にフィン８が全開の場合、ターンオーバースプリング４１の反力が第一スプリングホルダー４２を介してセクタギヤ３７に伝達される。フィン８の開方向に押圧されてセクタギヤ３７の第二端部３９が第二ストッパー４５と当接する。

モータ３１の回転力は、ウォームギヤ３２、ウォームホイール３３、第一ピニオン３４、ギヤ３５、第二ピニオン３６を介してセクタギヤ３７まで伝達される。フィン８が閉状態から開状態まで作動する場合、モータ３１の回転力がターンオーバースプリング４１による押圧力に抗してセクタギヤ３７を回転させる。セクタギヤ３７は、ターンオーバースプリング４１の押圧力が最大となる領域を通過して、第二端部３９が第二ストッパー４５と当接して停止する。同様に開状態から閉状態まで作動する場合はこの逆に動く。

フィン８に閉状態での水圧等の過大負荷が作用した場合、フィン８に作用した負荷は、各アーム類を介してセクタギヤ３７にトルクとして作用する。過大負荷によるトルクがターンオーバースプリング４１の押圧力による保持トルクよりも大きい場合、セクタギヤ３７は、出力軸１９側より駆動される。ウォームギヤ３２の進み角は、大きく設定されている為、逆転防止機構として作用しない。過大負荷によるトルクがターンオーバースプリング４１の最大押圧力による保持トルクよりも大きい場合はセクタギヤ３７はそのまま開状態まで回転するが、小さい場合は途中で閉状態に戻る。

本発明のグリルシャッター５では、ハウジング３０がモータ３１、ウォームギヤ３２、ウォームホイール３３、第一ピニオン３４、ギヤ３５、第二ピニオン３６、セクタギヤ３７及びターンオーバースプリング４１を収容するため、粉塵や飛び石等の物理的悪影響又は錆や劣化等の化学的悪影響から保護することができる。さらにハウジング３０とこれらの可動部品（モータ３１、ウォームギヤ３２、ウォームホイール３３、第一ピニオン３４、ギヤ３５、第二ピニオン３６、セクタギヤ３７、ターンオーバースプリング４１）をサブアッセンブリ化することにより組付性も向上する。

また、ターンオーバースプリング４１がセクタギヤ３７を押圧するため、路面状況及び風圧等による振動が抑制され静粛性が向上し、ウォームギヤ３２、ウォームホイール３３、第一ピニオン３４、ギヤ３５、第二ピニオン３６、セクタギヤ３７及び図示しないリンク機構（図１）の軸受部等の磨耗が抑制される。少ない部品でターンオーバースプリング４１の押圧力を設定できるため、負荷によるウォームギヤ３２、ウォームホイール３３、第一ピニオン３４、ギヤ３５、第二ピニオン３６、セクタギヤ３７及びリンク機構の変形やガタの影響を考慮する必要がなく容易に押圧力を設定できる。さらにストッパー４４、４５が動力伝達経路と独立しているため、ウォームギヤ３２を使用した場合でも逆転防止機能が必要なく動力伝達効率を向上できる。

以下、本発明の第三実施形態について説明する。

第一及び第二実施形態と同一の部品、構成については同一の符号を用いて説明する。図４は、第三実施形態に係るグリルシャッター５０のフィン５１及び取付部の側面図である。グリル開口部６に設置された基枠７には第一支持軸５４回りに回転自在にベースフィン５２（動力伝達部材）が取付けられている。フィン５１は、ベースフィン５２の第二支持軸５５回りに回転自在に設置され、トーションスプリング５３は、フィン５１とベースフィン５２の間に設置される。トーションスプリング５３の一端は、フィン５１に固定され、他端はベースフィン５２に固定される。トーションスプリング５３によりフィン５１は、閉方向に付勢される。ベースフィン５２は、互いに連動アーム１１でピン１３により連結され、連動ア−ム１１は、駆動アーム１２にピン１３により連結されてリンク機構を構成する。駆動アーム１２は出力軸１９に直結される。出力軸１９から図示しないモータまでの構成は、第一実施形態と同一である。

通常の風圧による負荷がフィン５１に作用している場合、トーションスプリング５３は、フィン５１の開方向に変形せずにフィン５１とベースフィン５２の相対位置を保持したままモータからの駆動力を伝達してフィン５１及びベースフィン５２を開閉する。フィン５１及びベースフィン５２が全閉で水溜りへ突入して水圧等による過負荷がフィン５１に作用した場合、フィン５１に作用した負荷がトーションスプリング５３をフィン５１の開方向に変形させることによって、モータが作動しなくてもフィン５１が開動作する。

本発明のグリルシャッター５０では、フィン５１の近くにトーションスプリング５３を設置することにより、動力伝達経路の途中ではなく端部に弾性部材を設置でき、動力伝達経路の構造を単純化することができる。また、動力伝達経路の構造の単純化により、動力伝達経路を構成する部品を車種間で共通化することも可能となる。さらに。フィン５１以外の部材の慣性が影響しなくなるため過負荷に対する応答性が向上する。

２ エンジンルーム
５ グリルシャッター
６ グリル開口部
８ フィン
１１ 連動アーム（動力伝達機構）
１２ 駆動アーム（動力伝達機構）
１６ トーションスプリング（弾性部材）
３１ モータ（駆動源）
３２ ウォームギヤ（動力伝達機構）
３３ ウォームホイール（動力伝達機構）
３４ 第一ピニオン（動力伝達機構）
３５ ギヤ（動力伝達機構）
３６ 第二ピニオン（動力伝達機構）
３７ セクタギヤ（動力伝達機構）

Claims (3)

1. 冷却空気をエンジンルーム内へ取入れる為のグリル開口部に開閉自在に設置されたフィンと、
   該フィンを駆動する駆動源と、
   該駆動源からの動力を前記フィンへ伝達する動力伝達機構と、
   該動力伝達機構に連係され所定値以上の負荷が作用した場合弾性変形して前記フィンを開動作させる弾性部材と、を有し、
   前記動力伝達機構は歯車とリンク機構とを有し、
   前記歯車の全部又は一部と前記弾性部材とを収容する収容部材を有し、
   前記弾性部材の一端は前記歯車に係止され、前記弾性部材の他端は前記収容部材に係止されることを特徴とする車両用可動グリルシャッター。
2. 前記収容部材は前記フィンの全閉状態と全開状態の少なくともいずれかの場合に前記歯車が当接する当接部材を備え、
   前記弾性部材は全閉状態と全開状態の間に弾性力が最大となる領域を形成するターンオーバースプリングであることを特徴とする請求項１に記載の車両用可動グリルシャッター。
3. 冷却空気をエンジンルーム内へ取入れる為のグリル開口部に開閉自在に設置されたフィンと、
   該フィンを駆動する駆動源と、
   該駆動源からの動力を前記フィンへ伝達する動力伝達機構と、
   該動力伝達機構に連係され所定値以上の負荷が作用した場合弾性変形して前記フィンを開動作させる弾性部材と、を有し、
   前記動力伝達機構は歯車とリンク機構とベースフィンとを有し、
   前記フィンは前記ベースフィンと係合し、前記弾性部材は前記フィンを前記ベースフィンに対して相対回転方向に付勢して、前記フィンと前記ベースフィンとの間に設置されることを特徴とする車両用可動グリルシャッター。

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