JP6527345B2 - 車両のシャッタ開閉制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両のフロント部に設けられ、フロント部に導入される外気の量を調整するための車両のシャッタ開閉制御装置に関する。

車両のフロント部に開閉自在なフロントグリルと常開の空気導入口とを設け、高速走行時にフロントグリルを閉じて車体の抗力係数を低下させながら、空気導入口から導入した冷却風でエンジンの冷却を図るシャッタ装置を設けたものが知られている。
特許文献１には、車体前端部に設けられラジエータに空気を送給するためのフロントグリルのグリル開口部を開閉する開閉装置であって、上記グリル開口部を開閉するシャッタ部材と、該シャッタ部材をグリル開口部開位置と閉位置との間で開閉駆動する駆動手段と、該駆動手段を駆動制御する制御手段とを備える開閉装置が記載されている。特許文献１に記載の開閉装置は、車速センサによって検知した車速が例えば１０ｋｍ／ｈ以下になると、シャッタ部材を開放位置に移動させてグリル開口部を開き、自動車が停止した後も開いた状態を維持することで、自動車停止中にシャッタ部材で指などを挟むのを防止するようにしている。
上記特許文献１では車速センサについて詳述されていないが、一般的には車両のタイヤ回転数から車速を算出するものが広く使われている。

特開２０１３−１３３０５９号公報

しかしながら、特許文献１に記載の開閉装置では、下記のような課題があった。
例えば、スリッピーな路面でタイヤが空転している場合、車両の点検作業や試験等によりタイヤを空転させた場合、コンベア上を走行した場合等、車体は動いていないがタイヤが回転している状況が考えられる。このような状況では、実際の車速はゼロであるが、タイヤが回転していることから車速を検知してしまい、これにより自動車が停車中であってもシャッタが閉鎖される可能性がある。この場合に手を挟んでしまう虞があるが、従来技術はこの点に関する配慮がない。

そこで、本発明は、前記問題点を解決し、シャッタの閉鎖駆動により人の手や異物が挟まれたとしても、挟む力を小さくすることができる車両のシャッタ開閉制御装置を提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、請求項１記載の車両のシャッタ開閉制御装置は、車両の駆動源を収容する駆動源収容室に外気を導入するための開口部を開閉するシャッタと、前記シャッタを開閉する第１開閉手段と、前記第１開閉手段よりも開閉駆動力が小さい第２開閉手段と、前記シャッタの開閉を制御する開閉制御手段と、を備え、前記開閉制御手段は、前記第１開閉手段と前記第２開閉手段とを切り替えることによって開閉駆動力を調整するとともに、前記開閉制御手段は、前記シャッタの開閉駆動力を調整する駆動力調整部と、前記車両の実走行の検出結果を受けて、実走行でないことを検出したか否かを判断する停車判断部と、を備え、前記駆動力調整部は、前記車両の非停車状態における第１閉鎖駆動力よりも前記車両が実走行でない場合の第２閉鎖駆動力の方が小さくなるよう開閉駆動力を調整することを特徴とする。

このような構成によれば、停車中における閉鎖駆動力を非停車中における閉鎖駆動力よりも小さく設定することで、車両停車中にシャッタが閉鎖駆動されて人の手や異物が挟まれたとしても、挟む力を小さくすることができる。また、走行中においては通常トルクで閉鎖することができるため、外気温が低くシャッタ開閉部のグリス粘度が高い場合や走行風による風圧が大きい場合等で、シャッタが閉じ難い状態でも確実に開放することができる。
また、複数の開閉手段を切り替えるだけの簡単な制御で開閉駆動力を調整することができる。
請求項２記載の車両のシャッタ開閉制御装置は、前記停車判断部が、前記車両の車速が所定値以下になることを判断し、前記駆動力調整部は、車速が所定値以下の場合、前記車両の非停車状態における前記第１閉鎖駆動力よりも前記車両の停車状態における前記第２閉鎖駆動力の方が小さくなるよう開閉駆動力を調整することを特徴とする。

請求項２記載の車両のシャッタ開閉制御装置は、前記停車判断部は、前記車両の実走行の検出結果を受けて、前記車両が実際に停止していることを判断し、前記駆動力調整部は、前記車両の非停車状態における第１閉鎖駆動力よりも前記車両が実際に停車中の第２閉鎖駆動力の方が小さくなるよう開閉駆動力を調整することを特徴とする。

このような構成によれば、複数の開閉手段を切り替えるだけの簡単な制御で開閉駆動力を調整することができる。

本発明によれば、シャッタの閉鎖駆動により人の手や異物が挟まれたとしても、挟む力を小さくすることができる車両のシャッタの開閉制御装置を提供することができる。

本発明の第１の実施形態に係る車両のシャッタ開閉制御装置を適用した車体前部の斜視図である。 図１のＡ−Ａ断面図である。 本発明の第１の実施形態に係る車両のシャッタ開閉制御装置のシャッタを閉じた状態の要部断面図である。 本発明の第１の実施形態に係る車両のシャッタ開閉制御装置のシャッタを開いた状態の要部断面図である。 本発明の第２の実施形態に係る車両のシャッタ開閉制御装置を適用した車体前部の断面図である。 本発明の第２の実施形態の変形例に係る車両のシャッタ開閉制御装置を適用した車体前部の断面図である。 本発明の第３の実施形態に係る車両のシャッタ開閉制御装置を適用した車体前部の断面図である。 本発明の第３の実施形態に係る車両のシャッタ開閉制御装置の要部断面図である。

（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態について、図１乃至図３を参照して詳細に説明する。説明において、同一の要素には同一の番号を付し、重複する説明は省略する。また、方向を説明する場合は、車両の運転者からみた前後左右上下に基づいて説明する。本発明の実施形態では、「前」は車両Ｃの前進側、「後」は車両Ｃの後退側、「上」は鉛直上方側、「下」は鉛直下方側とする。
図１に示すように、車両Ｃのフロントボディを構成するバルクヘッド１の前面に、ラジエータ、エンジンルーム内に送られる走行風の量を制御する車両のシャッタ開閉制御装置（以下、開閉制御装置という）１０が取付けられている。

図２に示すように、開閉制御装置１０は、グリルカバー２およびダクト３とともに、車両Ｃのフロント部に設けられており、その後方には、エアコンディショナ用コンデンサ４およびラジエータ５が設けられている。車両Ｃの走行中、外気が、これらのグリルカバー２およびダクト３によって、エアコンディショナ用コンデンサ４およびラジエータ５に案内される。このエアコンディショナ用コンデンサ４は、コンプレッサおよびエバポレータ（いずれも図示省略）などとともに、車両Ｃのエアコンディショナの冷凍サイクルを構成するものである。また、ラジエータ５は、車両Ｃの動力源である内燃機関を冷却するためのものである。

図１および図２に示すように、開閉制御装置１０は、エアコンディショナ用コンデンサ４などに導入される外気の流量を調整するためのシャッタ１１と、バルクヘッド１に取付けられ、シャッタ１１を支持するシャッタベース１２と、シャッタベース１２に設けられた複数の縦長支持部材１３（図１参照）と、シャッタ１１の開閉を制御する開閉制御手段３０と、を備える。開閉制御手段３０については後記する。
図２に示すように、グリルカバー２は、グリル２ａを有し、ダクト３は、このグリル２ａに前端部が接続されるとともに後端部がシャッタベース１２に接続される。

<シャッタ>
図３および図４に示すように、シャッタ１１は、常開（ノーマルオープン）式のものであり、複数のシャフト２１と、上端部２２ａがシャフト２１に回動自在に取り付けられたフィン２２と、フィン２２の背面２２ｃに継手２４を介して連結されたスライドリンク２３と、を備えている。
シャフト２１は、シャッタベース１２および縦長支持部材１３（図１参照）に固定されており、車両Ｃの左右方向に延びるとともに、互いに上下方向に所定の間隔を存した状態で並んでいる。シャフト２１には、フィン２２の上端部２２ａが取り付けられている。

フィン２２は、上端部２２ａと、下端部２２ｂと、背面部２２ｃと、背面部２２ｃから後方に突出し、所定距離離隔してＬ字型に曲げられて背面部２２ｃと並行に左右方向に延びる回転軸部２２ｄと、を有する。
フィン２２は、上端部２２ａがシャフト２１に回動自在に軸支され、回転軸部２２ｄが背面部２２ｃの後方に取り付けられている。上端部２２ａがシャフト２１に回動自在に軸支されているので、回転軸部２２ｄを後方上部側に移動させることで、フィン２２を開放することができ、また回転軸部２２ｄを前方下部側に移動させることで、フィン２２を閉鎖することができる。フィン２２は、本体部が閉鎖時には略鉛直方向に位置し、開放時には後方に回動して略水平方向まで跳ね上げられる。また、フィン２２は、閉鎖時には上段のフィン２２の下端部２２ｂが、下段のフィン２２の上端部２２ａに当接する。これにより、閉鎖時には、上段のフィン２０の下端部２２ｂと下段のフィン２２の上端部２２ａとが隙間なく当接することによって走行風の導入が防がれる。

継手２４は、フィン２２の背面部２２ｃに当接する突当部２４ａと、フィン２２の回転軸部２２ｄを約半円周分嵌合して回動自在に保持する湾曲部２４ｂと、スライドリンク２３に取り付ける取付部２４ｃと、を有する。
継手２４の湾曲部２４ｂは、フィン２２の回転軸部２２ｄを回動自在に保持している。このため、継手２４を移動させることで、フィン２２を回動させることができる。また、継手２４は、突当部２４ａがフィン２２の背面部２２ｃに当接することで、フィン２２の背面部２２ｃを押し、フィン２２の開閉位置を適正位置に保っている。継手２４の取付部２４ｃは、スライドリンク２３に取り付けられており、スライドリンク２３の上下移動を湾曲部２４ｂに嵌合したフィン２２の回転軸部２２ｄに伝達する。

スライドリンク２３は、上下方向に延びており、連結ピン２５および第１アームリンク２６を介して、第１回転機３１（第１開閉手段の一部）の回転軸３１ａに連結されている。
第１回転機３１（第１開閉手段）は、回転軸３１ａが制限された回転角度の範囲内で回転し、回転軸３１ａに発生するトルクを利用するトルクモータである。
なお、シャッタベース１２には、上ストッパおよび下ストッパ（図示省略）が取り付けられている。これらの上下のストッパは、スライドリンク２３の上方および下方にそれぞれ配置されており、上下のストッパによって、スライドリンク２３を含むシャッタ１１の移動が規制される。

図２および図３に示すように、シャッタ１１の各フィン２２が閉じた状態（全閉）にある場合、ラジエータ５、エンジンルーム内には通風口６から走行風が導かれない。
また、図２および図４に示すように、シャッタ１１の各フィン２２が開いた状態（全開）にあり、かつ、車両Ｃが走行中は、グリルカバー２のグリル２ａから導入された走行風は、ダクト３を通り、各フィン２２間を通ってエアコンディショナ用コンデンサ４およびラジエータ５内を通過することによって熱交換する。更に、走行風はラジエータ５の後方のエンジンルーム内に至る。

<開閉制御手段>
図２に示すように、開閉制御手段３０は、所定の開閉駆動力でシャッタ１１を開閉する第１回転機３１（第１開閉手段の一部）と、開閉駆動力を調整する制御部４０とを備える。
制御部４０は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭおよび入出力インターフェースなどからなるマイクロコンピュータにより構成される。
制御部４０は、駆動力調整部４０ａを有し、駆動力調整部４０ａは、シャッタ１１の「開放」と「閉鎖」の駆動力を調整する。具体的には、駆動力調整部４０ａは、シャッタ１１を開放する方向に駆動する開放駆動力（開放トルク）よりもシャッタ１１を閉鎖する方向に駆動する閉鎖駆動力（閉鎖トルク）の方が小さくなるよう開閉駆動力を調整する。開放駆動力（開放トルク）と閉鎖駆動力（閉鎖トルク）とを変える具体的方法として、例えば下記がある。本実施形態では、第１回転機３１に、トルクモータを使用する。トルクモータは、入力電圧を変えることによって、トルクまたは回転数を広範囲に変化させることができる。駆動力調整部４０ａは、第１回転機３１に印加する入力電圧の指令値をシャッタ１１の開放時と閉鎖時とで変えることで閉鎖駆動力（閉鎖トルク）を小さくする。その他の方法として、回転軸３１ａの回転駆動力を伝達するギアを設け、開放時と閉鎖時とでギア比を変える態様でもよい。

以下、上述のように構成された開閉制御装置１０の動作について説明する。
[車両Ｃ低速走行中]
車両Ｃの低速走行中、開閉制御手段３０は、シャッタ１１のフィン２２を開いた状態（全開）に制御する。ここで、車両Ｃが低速走行から高速走行に移行した場合など、開閉制御手段３０は、シャッタ１１を閉鎖する。このとき、駆動力調整部４０ａは、シャッタ１１を閉鎖する方向に駆動する閉鎖駆動力（閉鎖トルク）を、シャッタ１１を開放する方向に駆動する開放駆動力（開放トルク）よりも小さくなるよう開閉駆動力を調整する。

[車両Ｃ高速走行中]
車両Ｃが高速走行から低速走行に移行すると、開閉制御手段３０は、シャッタ１１のフィン２２を開いた状態（全開）に制御する。この場合、駆動力調整部４０ａは、シャッタ１１を開放する方向に駆動する開放駆動力（開放トルク）を、シャッタ１１を開放する方向に駆動する閉鎖駆動力（閉鎖トルク）よりも大きくなるよう開閉駆動力を調整する。

このように、本実施形態では、開閉制御手段３０は、駆動力調整部４０ａが閉鎖駆動力を開放駆動力よりも小さく設定することで、シャッタ１１の閉鎖駆動により人の手や異物が挟まれたとしても、挟む力を小さくすることができる。また、開放時は通常トルクで開放することができるため、外気温が低くシャッタ１１の開閉部のグリス粘度が高い場合や異物を噛みこんだ場合等で、シャッタ１１が開き難い状態でも確実に開放することができる。

（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態について、図５を参照して詳細に説明する。図２と同一構成部分には同一符号を付して重複箇所の説明を省略する。
図５に示すように、本実施形態の開閉制御装置１０の制御部４０は、さらに、停車判断部４０ｂを有する。また、制御部４０には、車速センサ４１が接続されている。
車速センサ４１は、車両Ｃの速度である車速Ｖを検出し、検出信号を制御部４０に出力する。車速センサ４１は、例えば車両Ｃのタイヤ回転数から車速を算出する。
停車判断部４０ｂは、車速センサ４１により検出された車速Ｖに基づいて車両Ｃが停止しているか否かを判断する。また、停車判断部４０ｂは、車両Ｃの低速・高速走行についても判断する。
駆動力調整部４０ａは、車両Ｃの非停車状態における第１閉鎖駆動力よりも車両Ｃの停車状態における第２閉鎖駆動力の方が小さくなるよう開閉駆動力を調整する。

以下、上述のように構成された開閉制御装置１０の動作について説明する。
[車両Ｃ走行中]
制御部４０は、車速センサ４１の車速検出信号等を基に車両Ｃの走行状態を判断する。
車両Ｃの走行中、開閉制御手段３０は、シャッタ１１のフィン２２を開いた状態（全開）に制御する。グリルカバー２のグリル２ａから導入された走行風は、ダクト３を通り、各フィン２２間を通ってエアコンディショナ用コンデンサ４およびラジエータ５内を通過することによって熱交換する。更に、走行風はラジエータ５の後方のエンジンルーム内に至る。

[車両Ｃ高速走行中]
車両Ｃが高速走行に移行すると、開閉制御手段３０は、シャッタ１１のフィン２２を閉じた状態（全閉）に制御する。この場合、駆動力調整部４０ａは、車両Ｃの停車状態における第２閉鎖駆動力よりも大きい第１閉鎖駆動力でシャッタ１１のフィン２２を閉鎖する。車両Ｃが高速走行に移行した場合、強い走行風に対して迅速にシャッタ１１を閉鎖するためである。シャッタ１１を閉鎖することで、車両Ｃの走行抵抗を減らすことができる。また、ダウンフォースをかせぐことができる。

[低速走行から停車時]
開閉制御装置１０は、基本的には、車速センサ４１によって検知した車速Ｖが例えば１０ｋｍ／ｈ以下になると、シャッタ１１を開放位置に移動させてグリルカバー２のグリル２ａを開き、車両Ｃが停止した後も開いた状態を維持する。この場合、駆動力調整部４０ａは、車両Ｃの非停車状態における第１閉鎖駆動力よりも車両Ｃの停車状態における第２閉鎖駆動力の方が小さくなるよう開閉駆動力を調整する。これにより、車両Ｃの停止中にシャッタ１１で指などを挟むのを防止するようにしている。また、仮に、車両Ｃの停車中に、あやまってシャッタ１１に指などを挟んだとしても、シャッタ１１は比較的弱い鎖駆動力で閉鎖されるので指などを損傷する虞はない。

［変形例］
図６に示すように、本実施形態の変形例の開閉制御装置１０の制御部４０には、さらに実走行検出部４２が接続されている。
実走行検出部４２は、車両Ｃが実際に走行しているか否かを検出する。実走行検出部４２は、例えば車両Ｃに撮像手段および画像解析手段を設け、路面の撮影画像を解析して車両Ｃの走行状態を検出する。また、別の方法として、車両ＣにＧＰＳなどの位置情報取得手段を設け、車両Ｃの位置情報を取得して車両Ｃが実際に走行しているかを検出する。更に、別の方法として、車両Ｃに風速センサを設け、車両Ｃに吹き込む走行風を検出して車両Ｃが実際に走行しているかを検出する。なお、これらの方法を併用して車両Ｃの実走行を判定してもよい。

車速センサ４１は、例えば車両Ｃのタイヤ回転数から車速Ｖを算出している。したがって、実際には走行していない場合であっても、タイヤが回転（空転）している場合には、車速Ｖを検出してしまうことが有り得る。例えば、スリッピーな路面でタイヤが空転している場合、車両Ｃの点検作業や試験等によりタイヤを空転させた場合、コンベア上を走行した場合等、車体は動いていないがタイヤが回転している状況が考えられる。このような状況では、車速センサ４１は、実際の車速Ｖはゼロであるが、タイヤが回転していることから車速Ｖを検知してしまう。この場合、車両Ｃが停車中であってもシャッタ１１が閉鎖され、シャッタ１１に手を挟んでしまう虞がある。
本変形例では、実走行検出部４２を設け、路面の撮影画像の解析や位置情報取得により車両Ｃの実走行を検出する。駆動力調整部４０ａは、車速センサ４１が車速Ｖを検出した場合であっても、実走行検出部４２が実走行でないことを検出した場合、車両Ｃの停車中と同様の比較的弱い閉鎖駆動力でシャッタ１１を閉鎖するよう閉鎖駆動力を調整する。

これにより、実際には走行していない場合に車速Ｖが検出されて、これを基にシャッタ１１が強い閉鎖駆動力で閉鎖される事態を防ぐことができる。すなわち、車両Ｃが実際には走行していない場合、シャッタ１１が閉鎖駆動されて人の手や異物が挟まれたとしても、挟む力を小さくすることができる。

また、走行中においては通常トルクで閉鎖することができるため、外気温が低くシャッタ１１の開閉部のグリス粘度が高い場合や走行風による風圧が大きい場合等で、シャッタ１１が閉じ難い状態でも確実に開放することができる。
例えば、車速がゼロまたは「パーキングレンジ状態」において、シャッタ１１のフィン２２を「開」から「閉」にする場合には、トルク制限を行うことで、挟む力を小さくしてケガの発生を未然に防止する。また、シャッタ１１のフィン２２を「閉」から「開」にする場合には、通常トルクとすることで、凍結時等の場合であっても確実に開状態にすることができる。ここで、走行中は「開」から「閉」、または、「閉」から「開」のどちらもトルク制限をしない。上記開閉制御を行うことにより、相反する条件を満足することができる。シャッタ１１の開閉は、汚れ、雪、凍結などに対応してトルクを増加させる傾向にある。本実施形態では、将来的なトルク増加傾向に対応しつつ安全面の向上を図ることができる。

（第３の実施形態）
本発明の第３の実施形態について、図７および図８を参照して詳細に説明する。図２乃至図４と同一構成部分には同一符号を付して重複箇所の説明を省略する。
図７に示すように、本実施形態の開閉制御装置１０の開閉制御手段３０は、所定の開閉駆動力でシャッタ１１を開閉する第１回転機３１（第１開閉手段の一部）と、第１回転機３１よりも開閉駆動力が小さい第２回転機３２（第２開閉手段の一部）と、開閉駆動力を調整する制御部４０とを備える。
図８に示すように、最上段の継手２４の後端部２４ｂは、第２アームリンク２８を介して、第２回転機３２（第２開閉手段の一部）の回転軸３２ａに連結されている。

本実施形態では、第１回転機３１と第２回転機３２とは、もともと出力トルクの異なる２基のモータである。また、第１回転機３１と第２回転機３２とは、開閉駆動力が異なるものであれば通常のモータでも構わない。
第１回転機３１（第１開閉手段）は、通常使用時にシャッタ１１を開閉し、第２回転機３２（第２開閉手段）は、閉鎖時にシャッタ１１を閉鎖する。
開閉制御手段３０は、第１回転機３１と第２回転機３２とを切り替えることによって開閉駆動力を調整する。第１回転機３１と第２回転機３２とは、もともと出力トルクの異なるモータであるので、開閉制御手段３０は、単に第１回転機３１または第２回転機３２への通電を切り替えるだけでよい。

このように、本実施形態では、複数の開閉手段を切り替えるだけの簡単な制御で開閉駆動力を調整することができる。

［変形例］
なお、本発明は、上記各実施形態に限定されるものではなく、その技術的思想の範囲内で種々の改造及び変更が可能であり、本発明はこれら改造及び変更された発明にも及ぶことは勿論である。
例えば、第３の実施形態では、第１回転機３１および第２回転機３２を第２の実施形態のシャッタ１１の閉鎖制御に適用する例を示したが、第１の実施形態のシャッタ１１の開閉制御に適用してもよい。すなわち、第１の実施形態のシャッタ１１の開閉制御に適用する場合、第１、第２回転機３１，３２のうち、トルクの大きい回転機でシャッタ１１を開放し、トルクの小さい回転機でシャッタ１１を閉鎖してもよい。
また、燃料電池システムを搭載した車両に適用可能である。

１ バルクヘッド
２ グリルカバー
２ａ グリル
３ ダクト
４ エアコンディショナ用コンデンサ
５ ラジエータ
１０ 車両のシャッタ開閉制御装置
１１ シャッタ
１２ シャッタベース
１３ 縦長支持部材
２１ シャフト
２２ フィン
２３ スライドリンク
２４ 継手
２５ 連結ピン
２６ 第１アームリンク
２８ 第２アームリンク
３０ 開閉制御手段
３１ 第１回転機（第１開閉手段の一部）
３２ 第２回転機（第２開閉手段の一部）
４０ 制御部
４０ａ 駆動力調整部
４０ｂ 停車判断部
４１ 車速センサ
４２ 実走行検出部
Ｃ 車両

Claims (2)

1. 車両の駆動源を収容する駆動源収容室に外気を導入するための開口部を開閉するシャッタと、
   前記シャッタを開閉する第１開閉手段と、
   前記第１開閉手段よりも開閉駆動力が小さい第２開閉手段と、
   前記シャッタの開閉を制御する開閉制御手段と、を備え、
   前記開閉制御手段は、前記第１開閉手段と前記第２開閉手段とを切り替えることによって開閉駆動力を調整するとともに、
   前記開閉制御手段は、
   前記シャッタの開閉駆動力を調整する駆動力調整部と、
   前記車両の実走行の検出結果を受けて、実走行でないことを検出したか否かを判断する停車判断部と、を備え、
   前記駆動力調整部は、前記車両の非停車状態における第１閉鎖駆動力よりも前記車両が実走行でない場合の第２閉鎖駆動力の方が小さくなるよう開閉駆動力を調整することを特徴とする車両のシャッタ開閉制御装置。
2. 前記停車判断部は、前記車両の実走行の検出結果を受けて、前記車両が実際に停止していることを判断し、
   前記駆動力調整部は、前記車両の非停車状態における第１閉鎖駆動力よりも前記車両が実際に停車中の第２閉鎖駆動力の方が小さくなるよう開閉駆動力を調整する
   ことを特徴とする請求項１に記載の車両のシャッタ開閉制御装置。

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