特許 7715172 車両

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2025-07-22

(45)【発行日】2025-07-30

(54)【発明の名称】車両

(51)【国際特許分類】

   B60K 11/04 20060101AFI20250723BHJP

   B60R 19/52 20060101ALI20250723BHJP

   B62D 37/02 20060101ALI20250723BHJP

【ＦＩ】

B60K11/04 J

B60R19/52 M

B62D37/02 A

B62D37/02 C

B62D37/02 Z

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2023038433

(22)【出願日】2023-03-13

(65)【公開番号】P2024129312

(43)【公開日】2024-09-27

【審査請求日】2024-10-09

(73)【特許権者】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001210

【氏名又は名称】弁理士法人ＹＫＩ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】楢崎 昭尋

【審査官】近藤 利充

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１５－１８２４９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平６－３０５４５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平４－２３７６８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１３５２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭５７－１７０３８１（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２０１９－１５５９９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１１／１３８９１０（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開平６－２９８１３２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ６０Ｋ １１／０４

Ｂ６２Ｄ ３７／０２

Ｂ６０Ｒ １９／５２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

冷却対象物に風を送るために車両前端に形成されたグリル開口と、
前記グリル開口を開閉可能なように構成されたグリルシャッタと、
車両の前部かつ下部に配置され、格納姿勢と前記格納姿勢に比べて前記車両の下方に飛び出す展開姿勢とに変更可能なように構成されたフロントスポイラと、
コントローラと、
を備え、前記コントローラは、車速が第一閾値未満の場合、または、前記冷却対象物の温度の評価指標が基準値以上の場合、前記グリルシャッタを開放するように構成され、
前記コントローラは、前記車速が前記第一閾値より高い第二閾値以上の場合に前記フロントスポイラを前記展開姿勢にさせるとともに、前記車速が前記第一閾値以上かつ第二閾値未満の場合に前記グリルシャッタの開放と同期して前記フロントスポイラを前記展開姿勢にさせるように構成されている、
ことを特徴とする車両。

【請求項2】

請求項１に記載の車両であって、
前記冷却対象物は、エンジンであり、
前記評価指標は、前記エンジンを冷却する冷却水の温度である、
ことを特徴とする車両。

【請求項3】

請求項１または２に記載の車両であって、
前記冷却対象物は、空調用冷媒を外気と熱交換させる熱交換器であり、
前記評価指標は、前記空調用冷媒の圧力である、
ことを特徴とする車両。

【請求項4】

請求項１に記載の車両であって、
さらに、第一姿勢と、前記第一姿勢に比べて空力抵抗を低減できる第二姿勢とに変更可能な他の空力デバイスを備え、
前記他の空力デバイスは、リアスポイラ、スパッツ、および、サイドステップの少なくとも一つを含み、
前記コントローラは、前記フロントスポイラの前記展開姿勢への変更と同期して前記他の空力デバイスを前記第二姿勢にさせるように構成されている、
ことを特徴とする車両。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本明細書は、グリルシャッタおよび可動式のフロントスポイラを有する車両を開示する。

【背景技術】

【0002】

従来から、グリル開口を開閉するグリルシャッタと、可動式のフロントスポイラと、を有する車両が知られている。例えば、特許文献１には、グリルシャッタと、可動式のフロントスポイラと、を有する車両が開示されている。

【0003】

通常、グリル開口は、車両の前部に配置された冷却対象物に風を送るための開口である。なお、冷却対象物は、例えば、車両の動力源（例えばエンジン等）、または、熱交換器（例えばラジエータやコンデンサ等）、または、その両方である。そして、グリルシャッタは、例えば、車速が小さい場合、または、冷却対象物の温度が高い場合に、開放される。これは、冷却対象物の冷却効率向上と、空気抵抗の低減と、を両立させるためである。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１７－０１３５２５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ここで、グリルシャッタを開放した際に、フロントスポイラも展開すると、グリル開口に流入する風量を増加させることができる。そのため、グリルシャッタを開放するととともに、フロントスポイラを展開することで、冷却対象物をより効率的に冷却できる。

【0006】

しかし、従来、フロントスポイラの駆動制御は、グリルシャッタの駆動制御と独立して行われていた。その結果、従来、冷却対象物の冷却が必要な場合でも、フロントスポイラが展開されないことが多かった。結果として、従来の車両の場合、冷却対象物を効率的に冷却できなかった。

【0007】

そこで、本明細書では、冷却対象物の冷却効率をより向上できる車両を開示する。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本明細書で開示する車両は、冷却対象物に風を送るために車両前端に形成されたグリル開口と、前記グリル開口を開閉可能なように構成されたグリルシャッタと、車両の前部かつ下部に配置され、格納姿勢と前記格納姿勢に比べて前記車両の下方に飛び出す展開姿勢とに変更可能なように構成されたフロントスポイラと、コントローラと、を備え、前記コントローラは、車速が第一閾値未満の場合、または、前記冷却対象物の温度の評価指標が基準値以上の場合、前記グリルシャッタを開放するように構成され、前記コントローラは、前記車速が前記第一閾値より高い第二閾値以上の場合に前記フロントスポイラを前記展開姿勢にさせるとともに、前記車速が前記第一閾値以上かつ第二閾値未満の場合に前記グリルシャッタの開放と同期して前記フロントスポイラを前記展開姿勢にさせるように構成されている、ことを特徴とする。

【0009】

この場合、前記冷却対象物は、エンジンであり、前記評価指標は、前記エンジンを冷却する冷却水の温度でもよい。

【0010】

また、前記冷却対象物は、空調用冷媒を外気と熱交換させる熱交換器であり、前記評価指標は、前記空調用冷媒の圧力でもよい。

【0011】

また、さらに、第一姿勢と、前記第一姿勢に比べて空力抵抗を低減できる第二姿勢とに変更可能な他の空力デバイスを備え、前記他の空力デバイスは、リアスポイラ、スパッツ、および、サイドステップの少なくとも一つを含み、前記コントローラは、前記フロントスポイラの前記展開姿勢への変更と同期して前記他の空力デバイスを前記第二姿勢にさせるように構成されてもよい。

【発明の効果】

【0012】

本明細書で開示する技術によれば、冷却対象物の冷却効率をより向上できる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】車両の構成を示すブロック図である。

【図2】Ｆｒスポイラが格納姿勢である場合の車両前部の断面図である。

【図3】Ｆｒスポイラが展開姿勢である場合の車両前部の断面図である。

【図4】グリルシャッタの駆動制御の流れを示すフローチャートである。

【図5】Ｆｒスポイラの駆動制御の流れを示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、図面を参照してグリルシャッタ１２およびフロントスポイラ（以下「Ｆｒスポイラ」と呼ぶ）２０を有する車両の構成について説明する。図１は、車両の構成を示すブロック図である。また、図２および図３は、車両前部の概略断面図である。

【0015】

車両の前部には、パワーユニット室２６が形成されている。このパワーユニット室２６には、熱交換器３０および動力源４０が配置されている。熱交換器３０は、冷媒を外気と熱交換させる。かかる熱交換器３０は、例えば、エンジン４２の冷却水を外気と熱交換させるラジエータ３２と、空調用冷媒を外気と熱交換させるコンデンサ３４と、を含む。

【0016】

熱交換器３０の近傍には、温度センサ３６と、圧力センサ３８と、が設けられている。温度センサ３６は、エンジン４２の冷却水の温度（以下「エンジン水温Ｔｅ」と呼ぶ）を検知する。圧力センサ３８は、空調用冷媒の圧力を検知する。すなわち、空調用冷媒は、要求される空調能力に応じて圧縮される。圧力センサ３８は、圧縮後における空調用冷媒の圧力を、冷媒圧力Ｐｃとして検知する。検知されたエンジン水温Ｔｅおよび冷媒圧力Ｐｃは、いずれも、コントローラ５０に送信される。

【0017】

動力源４０は、車両を走行させるための動力を出力する。動力源４０は、例えば、エンジン４２、および、モータの少なくとも一つを含む。図２に示す例において、動力源４０は、エンジン４２である。

【0018】

車両の前端面には、グリル開口１０が形成されている。グリル開口１０は、走行風をパワーユニット室２６に導くための開口である。パワーユニット室２６に配置された熱交換器３０および動力源４０は、走行風により直接、または、間接的に冷却される冷却対象物２８である。そして、エンジン水温Ｔｅおよび冷媒圧力Ｐｃは、冷却対象物２８の温度を表す評価指標となる。

【0019】

グリル開口１０の背後には、グリルシャッタ１２が配置されている。グリルシャッタ１２は、グリル開口１０を開放または閉鎖する。図２および図３において、グリルシャッタ１２は、開放されている。グリルシャッタ１２を開閉するためのアクチュエータ１４は、コントローラ５０により制御される。アクチュエータ１４は、例えば、モータまたは電磁シリンダを含む電動アクチュエータである。

【0020】

車両の下部には、Ｆｒスポイラ２０が配置されている。Ｆｒスポイラ２０は、格納姿勢と展開姿勢とに変更可能な可動式の空力デバイスである。Ｆｒスポイラ２０は、格納姿勢の場合、図２に示すように、車両の底面に概ね沿う。一方、Ｆｒスポイラ２０は、展開姿勢の場合、図３に示すように、格納姿勢の場合に比べて車両の下方に突出する。

【0021】

Ｆｒスポイラ２０の姿勢を変更するためのアクチュエータ２２は、コントローラ５０により制御される。アクチュエータ２２は、例えば、モータまたは電磁シリンダを含む電動アクチュエータである。このアクチュエータ２２は、アクチュエータ１４と独立して制御される。

【0022】

図１の例の場合、車両は、さらに、リアスポイラ（以下「Ｒｒスポイラ」という）６０と、スパッツ６２と、サイドステップ６４と、を有する。Ｒｒスポイラ６０と、スパッツ６２と、サイドステップ６４とは、いずれも、可動式の空力デバイスである。これら可動式空力デバイス６０，６２，６４は、図示しないアクチュエータにより、第一姿勢と第一姿勢よりも空力抵抗を低減できる第二姿勢とに変更可能である。

【0023】

コントローラ５０は、アクチュエータ１４，２２の駆動、ひいては、グリルシャッタ１２およびＦｒスポイラ２０の駆動を制御する。かかるコントローラ５０は、物理的には、プロセッサ５２とメモリ５４とを含むコンピュータである。なお、図１では、コントローラ５０を、単一のコンピュータとして図示しているが、コントローラ５０は、物理的に離れた複数のコンピュータを組み合わせて構成されてもよい。

【0024】

コントローラ５０は、エンジン水温Ｔｅと、冷媒圧力Ｐｃと、車速Ｖｖと、に基づいてグリルシャッタ１２およびＦｒスポイラ２０の駆動を制御する。以下、このコントローラ５０による制御について説明する。

【0025】

通常、グリルシャッタ１２を開放した場合、閉鎖した場合に比べて、多量の走行風が、冷却対象物２８に送られる。したがって、グリルシャッタ１２を開放した場合、閉鎖した場合に比べて、冷却対象物２８の冷却効率が向上する。一方、グリルシャッタ１２を開放した場合、閉鎖した場合に比べて、空気抵抗が増加する。この冷却効率の向上量および空気抵抗の増加量は、車速Ｖｖによって変化する。

【0026】

そして、車両が低速で走行している場合は、グリルシャッタ１２を開放したとしても、空気抵抗は、小さい。換言すれば、車両が低速で走行している場合、グリルシャッタ１２を開放することによるデメリットは、殆どない。そこで、コントローラ５０は、車速Ｖｖが、予め規定された第一閾値Ｖ１未満の場合には、グリルシャッタ１２を開放する。なお、第一閾値Ｖ１は、空気抵抗が小さいと推測される値である。第一閾値Ｖ１は、例えば、時速１５ｋｍ以上かつ５０Ｋｍ未満を満たす任意の値である。

【0027】

また、車両が非常に高速で走行している場合、動力源４０（例えばエンジン４２）の負担が大きい。この場合には、空力抵抗の増加に伴い消費エネルギが増加するとしても、動力源４０を効率的に冷却することが求められる。そこで、コントローラ５０は、車速Ｖｖが予め規定された第三閾値Ｖ３以上の場合にも、グリルシャッタ１２を開放する。なお、第三閾値Ｖ３は、動力源４０への負担が大きいと推測される値である。第三閾値Ｖ３は、例えば、時速１２０Ｋｍ以上の条件を満たす任意の値である。

【0028】

また、冷却対象物２８（例えば動力源４０または熱交換器３０）の温度が高い場合、冷却対象物２８を早急に冷却することが求められる。そこで、コントローラ５０は、冷却対象物２８の温度を示す評価指標が基準値以上の場合にも、グリルシャッタ１２を開放する。具体的には、コントローラ５０は、エンジン水温Ｔｅが規定の温度基準値Ｔｓｔ以上の場合、または、冷媒圧力Ｐｃが規定の圧力基準値Ｐｓｔ以上の場合に、グリルシャッタ１２を開放する。

【0029】

一方、コントローラ５０は、上記の条件を満たさない場合、グリルシャッタ１２を閉鎖する。すなわち、Ｖ１≦Ｖｖ＜Ｖ３、かつ、Ｔｅ＜Ｔｓｔ、かつ、Ｐｃ＜Ｐｓｔの場合、コントローラ５０は、グリルシャッタ１２を閉鎖する。なお、上述した各種閾値Ｖ１，Ｖ３，Ｔｓｔ，Ｐｓｔは、いずれも、不変の固定値でもよいし、状況により変化する可変値でもよい。また、各種閾値Ｖ１，Ｖ３，Ｔｓｔ，Ｐｓｔは、ヒステリシスを持つ値でもよい。例えば、第一閾値Ｖ１は、下側第一閾値Ｖ１＿Ｌと、下側第一閾値Ｖ１＿Ｌよりも高い上側第一閾値Ｖ１＿Ｕと、を含んでもよい。そして、コントローラ５０は、車速Ｖｖが減少する過程で下側第一閾値Ｖ１＿Ｌを跨いだときに、グリルシャッタ１２を開放し、車速Ｖｖが上昇する過程で上側第一閾値Ｖ１＿Ｕを跨いだときに、グリルシャッタ１２を閉鎖してもよい。他の閾値Ｖ２，Ｔｓｔ，Ｐｓｔについても同様である。

【0030】

次に、Ｆｒスポイラ２０の姿勢の変更制御について説明する。上述した通り、Ｆｒスポイラ２０は、車両の底面に沿った格納姿勢と、車両の下方に向かって突出した展開姿勢と、に変更可能である。Ｆｒスポイラ２０が展開姿勢の場合、格納姿勢の場合に比べて、車両の空力抵抗が低減する。ただし、車両が低速走行している場合、空力抵抗は小さいため、Ｆｒスポイラ２０の展開によるメリットは少ない。そこで、コントローラ５０は、原則として、車速Ｖｖが第二閾値Ｖ２以上の場合に、Ｆｒスポイラ２０を展開させる。ここで、第二閾値Ｖ２は、第一閾値Ｖ１よりも大きく、第三閾値Ｖ３よりも小さい速度であり、ある程度の空力抵抗が発生すると予測される速度である。第二閾値Ｖ２は、例えば、時速３０ｋｍ～６０ｋｍの条件を満たす任意の値である。

【0031】

また、Ｆｒスポイラ２０が展開姿勢の場合、格納姿勢の場合に比べて、冷却対象物２８の冷却効率が向上する。すなわち、グリルシャッタ１２が開放されている場合、走行風が、グリル開口１０から冷却対象物２８に向かって流れる。そして、この走行風により、冷却対象物２８が冷却される。しかし、Ｆｒスポイラ２０が格納されている場合、図２に示すように、走行風の一部は、グリル開口１０に向かわず、車両の下側空間を流れる。一方、Ｆｒスポイラ２０が展開されている場合、図３に示すように、走行風の一部は、車両の下側空間を通過できないため、グリル開口１０に向かう。その結果、Ｆｒスポイラ２０が展開されている場合、格納されている場合に比べて、冷却対象物２８に向かう風量が増加する。結果として、展開姿勢の場合、格納姿勢の場合に比べて、冷却対象物２８の冷却効率が向上する。

【0032】

そこで、コントローラ５０は、冷却対象物２８を効率的に冷却させたい場合、すなわち、グリルシャッタ１２が開放されている場合には、車速Ｖｖが第二閾値Ｖ２未満であっても、Ｆｒスポイラ２０を展開させる。これにより、冷却対象物２８がより効率的に冷却される。ただし、車速Ｖｖが徐行走行している場合、車両は、駐車場等、障害物の多い路面を走行している可能性が高い。そして、障害物が多い路面を走行している際にＦｒスポイラ２０を展開させた場合、Ｆｒスポイラ２０が路面の障害物に干渉するおそれがある。そこで、コントローラ５０は、グリルシャッタ１２が開放している場合であっても、車速Ｖｖが第一閾値Ｖ１未満の場合は、Ｆｒスポイラ２０を展開させない。そして、車速Ｖｖが第一閾値Ｖ１以上かつ第二閾値Ｖ２未満の場合、コントローラ５０は、グリルシャッタ１２の開放と同期して、Ｆｒスポイラ２０を展開姿勢にさせる。これにより、冷却対象物２８がより効率的に冷却される。

【0033】

次に、グリルシャッタ１２およびＦｒスポイラ２０の駆動制御の流れを図４，図５を参照して説明する。図４に示すように、コントローラ５０は、車速Ｖｖが第一閾値Ｖ１未満、または、第三閾値Ｖ３以上の場合（Ｓ１０でＹｅｓ）、グリルシャッタ１２を開放する（Ｓ２０）。一方、Ｖ１≦Ｖｖ＜Ｖ３の場合（Ｓ１０でＮｏ）、コントローラ５０は、エンジン水温Ｔｅを温度基準値Ｔｓｔと比較する（Ｓ１２）。比較の結果、Ｔｅ≧Ｔｓｔの場合（Ｓ１２でＹｅｓ）、コントローラ５０は、Ｆｒスポイラ２０を展開させる指示を出力するとともに、グリルシャッタ１２を開放させる（Ｓ１８，Ｓ２０）。

【0034】

また、Ｔｅ＜Ｔｓｔの場合（Ｓ１２でＮｏ）、コントローラ５０は、冷媒圧力Ｐｃを圧力基準値Ｐｓｔと比較する（Ｓ１４）。比較の結果、Ｐｃ≧Ｐｓｔの場合（Ｓ１４でＹｅｓ）、コントローラ５０は、Ｆｒスポイラ２０を展開させる指示を出力するとともに、グリルシャッタ１２を開放させる（Ｓ１８，Ｓ２０）。一方、Ｔｅ＜ＴｓｔかつＰｃ＜Ｐｓｔの場合（Ｓ１４でＮｏ）、コントローラ５０は、グリルシャッタ１２を閉鎖する（Ｓ１６）。

【0035】

次に、Ｆｒスポイラ２０の駆動制御について図５を参照して説明する。コントローラ５０は、図５のフローを、図４のフローと並行して実行する。図５に示すように、コントローラ５０は、車速Ｖｖが第二閾値Ｖ２以上の場合（Ｓ３０でＹｅｓ）、Ｆｒスポイラ２０を展開姿勢にする。また、車速Ｖｖが第二閾値Ｖ２未満の場合、コントローラ５０は、展開指示の有無を確認する（Ｓ３２）。また、車速Ｖｖが第二閾値Ｖ２未満であっても（Ｓ３０でＮｏ）、ステップＳ１８において、展開指示が出力されている場合（Ｓ３２でＹｅｓ）、コントローラ５０は、Ｆｒスポイラ２０を展開させる（Ｓ３６）。一方、Ｖｖ＜Ｖ２、かつ、展開指示もない場合（Ｓ３０でＮｏかつＳ３２でＮｏ）、コントローラ５０は、Ｆｒスポイラ２０を格納する（Ｓ３４）。

【0036】

以上の説明で明らかな通り、冷却対象物２８の温度を示す評価指標Ｔｅ，Ｐｃが、基準値Ｔｓｔ，Ｐｓｔ以上の場合、ひいては、冷却対象物２８の冷却が必要な場合、コントローラ５０は、Ｆｒスポイラ２０を展開させる。Ｆｒスポイラ２０を展開させることで、より多量の走行風が冷却対象物２８に向かうため、冷却対象物２８をより効率的に冷却できる。そして、冷却対象物２８を早期に冷却できれば、その分、グリルシャッタ１２を早期に閉鎖できる。結果として、本例の技術によれば、グリルシャッタ１２の閉鎖時間を増やすことができる。これにより、車両が受ける空力抵抗の総量を低減でき、エネルギ消費量、ひいては、ＣＯ２の排出量を低減できる。

【0037】

なお、上述の説明では、グリルシャッタ１２の開放と同期して、Ｆｒスポイラ２０のみを展開させている。しかし、車両が、他の可動式空力デバイスを有する場合もある。この場合、こうした他の可動式空力デバイスも、グリルシャッタ１２の開放と同期して、姿勢変更されてもよい。例えば、車両が、他の可動式空力デバイスとして、Ｒｒスポイラ６０、スパッツ６２、および、サイドステップ６４の少なくとも一つを有する場合を考える。これら他の空力デバイス６０，６２，６４は、第一姿勢と、第一姿勢よりも空力抵抗を低減できる第二姿勢と、に変更可能である。コントローラ５０は、車速Ｖｖが第一閾値Ｖ１以上、かつ、第二閾値Ｖ２未満の場合、グリルシャッタ１２の開放と同期して、Ｒｒスポイラ６０、スパッツ６２、および、サイドステップ６４の少なくとも一つを、第二姿勢に変更してもよい。他の可動式空力デバイスが第二姿勢に変更されることで、動力源４０の負荷が軽減され、冷却対象物２８の温度が早期に低下する。そして、これにより、グリルシャッタ１２をより早期に閉鎖できる。

【0038】

また、これまで説明した構成は、一例である。したがって、車両は、請求項１に記載の構成を具備するのであれば、車両の構成は、適宜、変更されてもよい。例えば、上述の説明では、動力源４０としてエンジン４２を有する車両を例に挙げて説明したが、本明細書で開示する技術は、動力源４０としてモータを有する電動車両に適用されてもよい。また、上述の説明では、第三閾値Ｖ３以上の場合にグリルシャッタ１２を開放している。しかし、グリルシャッタ１２は、冷却対象物２８の評価指標が、基準値以上の場合に開放されるのであれば、その他の開閉条件は、変更されてもよい。

【符号の説明】

【0039】

１０ グリル開口、１２ グリルシャッタ、１４ アクチュエータ、２０ Ｆｒスポイラ、２２ アクチュエータ、２６ パワーユニット室、２８ 冷却対象物、３０ 熱交換器、３２ ラジエータ、３４ コンデンサ、３６ 温度センサ、３８ 圧力センサ、４０ 動力源、４２ エンジン、５０ コントローラ、５２ プロセッサ、５４ メモリ、６０ Ｒｒスポイラ、６２ スパッツ、６４ サイドステップ。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】