JP2007145249A - 車両用空調装置のスイングレジスタ - Google Patents

Abstract

【課題】小型軽量で静粛性の高い車両用空調装置のスイングレジスタを提供する。
【解決手段】スイングレジスタのアクチュエータ１７は、その駆動部２１，２２が誘電エラストマーにて構成されており、該駆動部２１，２２の収縮・伸張により縦型風向ブレード１６が揺動されるように構成される。この場合、対をなす駆動部２１，２２は、一方の駆動部２１（２２）の収縮力が他方の駆動部２２（２１）の伸張力となるように連携動作する。
【選択図】図３

Description

本発明は、アクチュエータの駆動により風向ブレードを揺動させて風向を周期的に変更する車両用空調装置のスイングレジスタに関するものである。

近年の車両用空調装置では、車室内への送風の吹出口において自動で風向を周期的に変更すべく風向ブレードをアクチュエータにて揺動させるスイングレジスタが搭載されているものが知られている。

このようなスイングレジスタのアクチュエータには、例えば特許文献１にて示されるように、アクチュエータの駆動源としてステッピングモータやＤＣモータ等の駆動モータが用いられているのが一般的であり、該駆動モータの回転駆動に基づいて風向ブレードが揺動されるようになっている。
特許第３３２６４０９号公報

しかしながら、風向ブレードの揺動に伴って駆動モータから作動音が生じるため、車室内の静粛性に影響を与え、特に高い静粛性を要求される車両には静粛性を高める構成を追加するといった対策が必要となる。また、駆動モータは構成が複雑であり重量物であるため、アクチュエータ（駆動源）の小型軽量化が難しかった。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、小型軽量で静粛性の高い車両用空調装置のスイングレジスタを提供することにある。

上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、吹出口から車室内側への送風を風向ブレードの揺動によりその風向を周期的に変更する車両用空調装置のスイングレジスタであって、電圧印加・非印加に基づいて収縮・伸張する誘電エラストマーを用いた駆動部を有し、該駆動部の収縮・伸張動作に基づいて前記風向ブレードを揺動させるように構成したアクチュエータを備えたことをその要旨とする。

同構成によれば、アクチュエータの駆動部に誘電エラストマーが用いられ、該駆動部の収縮・伸張により風向ブレードが揺動される。つまり、誘電エラストマーよりなる駆動部は風向ブレードを揺動させる際に作動音が生じないため、静粛性を向上することができる。また、誘電エラストマーは、弾性体であるエラストマー本体と、柔軟性を有する一対の電極とで構成されるため、構成が単純で小型化できるとともに軽量に構成することができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の車両用空調装置のスイングレジスタにおいて、前記アクチュエータは、前記駆動部が対をなす第１及び第２駆動部で構成され、一方の駆動部の収縮力が他方の駆動部の伸張力となるように連携動作することをその要旨とする。

同構成によれば、アクチュエータは、対をなす第１及び第２駆動部を有し、一方の駆動部の収縮力が他方の駆動部の伸張力となるように連携動作するように構成される。つまり、誘電エラストマーよりなる駆動部はその収縮時と伸張時の動作速度が同様でないため、一方の駆動部の収縮力が他方の駆動部の伸張力となるように連携動作させることで、収縮時と伸張時の動作態様を同様とすることができる。これにより、風向ブレードの揺動がスムーズとなる。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の車両用空調装置のスイングレジスタにおいて、前記アクチュエータは、その出力部が往復直線運動するように構成されることその要旨とする。

同構成によれば、アクチュエータは出力部が往復直線運動を行うように構成されるため、アクチュエータの構成をより単純とすることができる。
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の車両用空調装置のスイングレジスタにおいて、前記アクチュエータは、その出力部の作動方向が前記風向ブレードの回動軸方向と直交するように配置されることをその要旨とする。

同構成によれば、アクチュエータの出力部は往復直線運動が行われるものであるため、その出力軸の作動方向と風向ブレードの回動軸方向と直交させることで、往復直線運動を行う出力部から揺動運動を行う風向ブレードへの駆動伝達を容易に行うことができる。

請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか１項に記載の車両用空調装置のスイングレジスタにおいて、前記アクチュエータの出力部と前記風向ブレードとの間には、少なくとも１つのギヤ部材を用いたギヤ連結により駆動力を伝達する作動機構が備えられていることをその要旨とする。

同構成によれば、アクチュエータの出力部と風向ブレードとの間には、少なくとも１つのギヤ部材を用いた作動機構が備えられる。これにより、例えばアクチュエータの構成を変更しないで作動機構のギヤ部材の径及び歯数等を変更することで、風向ブレードの揺動範囲を変更することができ、車種毎の対応が容易となるといった効果を有する。

従って、本発明によれば、小型軽量で静粛性の高い車両用空調装置のスイングレジスタを提供することができる。

以下、本発明を具体化した一実施の形態を図面に従って説明する。
図１に示すように、自動車の車室内において、その前部にはインストルメントパネル１１が設けられている。インストルメントパネル１１内には送風路を構成するダクト（図示略）が備えられ、該ダクトには車室内の空調を行う車両用空調装置（図示略）が備えられている。

インストルメントパネル１１の中央部（運転席Ａ１と助手席Ａ２の間）には、搭乗者の上半身側への送風が可能な高さに設定されたその送風の吹出口１２が２つ設けられている。また、インストルメントパネル１１の両側（運転席Ａ１及び助手席Ａ２のドア側）にも同様に、中央側の吹出口１２と同様な高さに設定された吹出口１３がそれぞれ１つずつ設けられている（図１では助手席Ａ２側のみ図示）。因みに、インストルメントパネル１１の下部には、運転席Ａ１及び助手席Ａ２に着座した搭乗者の足元側への送風が可能な吹出口（図示略）がそれぞれ設けられている。

図３に示すように、インストルメントパネル１１の中央に設けられる各吹出口１２内には、送風の風向を自動で周期的に変更するスイングレジスタ１５が備えられている。スイングレジスタ１５は、揺動して風向を変更する縦型風向ブレード１６と、駆動源としてのアクチュエータ１７と、該アクチュエータ１７の駆動に基づいて縦型風向ブレード１６を揺動させる作動機構１８とを備えてなる。

縦型風向ブレード１６は、上下方向にそれぞれ延びる支軸１６ａを有しており、該支軸１６ａがダクトの出口通路１４の上下内壁面にそれぞれ装着されて左右方向に揺動可能に支持されている。縦型風向ブレード１６は、支軸１６ａよりも基端側（反出口側）に該ブレード１６の揺動方向に扇形をなすギヤ部１６ｂが設けられ、該ギヤ部１６ｂにて作動機構１８を介して伝達されるアクチュエータ１７からの駆動力を受けるようになっている。

アクチュエータ１７は、第１及び第２駆動部２１，２２と出力ロッド２３とで構成されている。第１及び第２駆動部２１，２２は、図２に示すような誘電エラストマーにて構成されている。

具体的に、誘電エラストマーよりなる第１及び第２駆動部２１，２２は、弾性体であるエラストマー本体２１ａ，２２ａと、該エラストマー本体２１ａ，２２ａの厚さ方向の両端面にそれぞれ設けられ柔軟性を有する電極２１ｂ，２２ｂとで構成されている。エラストマー本体２１ａ，２２ａを介在させて対向する電極２１ｂ，２２ｂに電圧が印加され該電極２１ｂ，２２ｂ間に電位差が生じると、各電極２１ｂ，２２ｂが互いに引き付け合うような静電力が生じる。これにより、各電極２１ｂ，２２ｂ間のエラストマー本体２１ａ，２２ａが弾性力に抗して厚さ方向に押し付けられて収縮するとともに、該収縮に伴って電極２１ｂ，２２ｂ側から見た面積が拡大するように変形する。これに対し、電圧が印加されなくなると、各電極２１ｂ，２２ｂに静電力が生じなくなるため、エラストマー本体２１ａ，２２ａの弾性力により伸張して元の形状に復帰する。

このような第１及び第２駆動部２１，２２は、互いに所定の間隔を有して伸縮方向に対向するように配置され、該駆動部２１，２２に出力ロッド２３の両端部がそれぞれ連結されてアクチュエータ１７が構成され、該アクチュエータ１７は出力ロッド２３の軸方向が左右方向（車幅方向）となるようにダクトの出口通路１４に取り付けられる。そして、このアクチュエータ１７は、第１及び第２駆動部２１，２２にコントローラ３０から交互に電圧が印加されて交互に収縮され、出力ロッド２３の往復直線運動を行う。

ここで、各駆動部２１，２２の弾性復帰力は収縮力よりも小さいため、伸張する速度が収縮する速度よりも遅い。そのため、本実施の形態では、駆動部２１，２２を対で設けるとともに、コントローラ３０が第１駆動部２１が伸張する時には第２駆動部２２を収縮させ、第２駆動部２２が伸張する時には第１駆動部２１を収縮させるというように互いが補完するように動作させ、アクチュエータ１７の出力ロッド２３の往動及び復動が同様な態様で動作させている。そして、このように動作するアクチュエータ１７の出力ロッド２３は作動機構１８と駆動連結される。

作動機構１８は、アクチュエータ１７と前記縦型風向ブレード１６との間に介在されており、可動ラック２５と回動ギヤ２６とを備えてなる。可動ラック２５は、連結ピン２５ａを有しており、該連結ピン２５ａが出力ロッド２３と連結されて、出力ロッド２３とともに左右方向への往復直線運動が行われる。可動ラック２５の歯部は、外周面に歯部を有する回動ギヤ２６と噛合される。回動ギヤ２６は、上下方向にそれぞれ延びる支軸２６ａにて回動可能に支持されている。回動ギヤ２６の歯部には、可動ラック２５と噛合される部分と支軸２６ａを挟んだ反対側において前記縦型風向ブレード１６のギヤ部１６ｂと噛合される。そして、出力ロッド２３とともに可動ラック２５が往復動作すると、回動ギヤ２６が所定角度で往復回動し、該回動ギヤ２６の往復回動により縦型風向ブレード１６が所定角度で揺動する。

このように構成された本実施の形態のスイングレジスタ１５は、空調装置の作動に伴って自動で風向を周期的に変更する指令がコントローラ３０に入力されると、該コントローラ３０はアクチュエータ１７の各駆動部２１，２２を交互に駆動する。これにより、出力ロッド２３が往復動作し、該出力ロッド２３とともに可動ラック２５が往復動作して、回動ギヤ２６が回動する。そして、この回動ギヤ２６の回動により縦型風向ブレード１６が揺動し、風向が周期的に変更させるようになっている。

次に、本実施の形態の特徴的な作用効果を記載する。
（１）本実施の形態のアクチュエータ１７は、その駆動部２１，２２が誘電エラストマーにて構成されており、該駆動部２１，２２の収縮・伸張により縦型風向ブレード１６が揺動されるように構成されている。つまり、誘電エラストマーよりなる駆動部２１，２２は縦型風向ブレード１６を揺動させる際に作動音が生じないため、静粛性を向上することができる。また、誘電エラストマーよりなる駆動部２１，２２は、弾性体であるエラストマー本体２１ａ，２２ａと、柔軟性を有する一対の電極２１ｂ，２２ｂとで構成されるため、構成が単純で小型化できるとともに軽量に構成することができる。

（２）本実施の形態のアクチュエータ１７は、対をなす第１及び第２駆動部２１，２２を有し、一方の駆動部２１（２２）の収縮力が他方の駆動部２２（２１）の伸張力となるように連携動作するように構成されている。つまり、誘電エラストマーよりなる駆動部２１，２２はその収縮時と伸張時の動作速度が同様でないため、一方の駆動部２１（２２）の収縮力が他方の駆動部２２（２１）の伸張力となるように連携動作させることで、収縮時と伸張時の動作態様を同様とすることができる。これにより、縦型風向ブレード１６の揺動がスムーズとなる。

（３）本実施の形態のアクチュエータ１７は出力ロッド２３が往復直線運動を行うように構成されているため、アクチュエータ１７の構成をより単純とすることができる。
（４）本実施の形態のアクチュエータ１７は、その出力ロッド２３の作動方向が縦型風向ブレード１６の回動軸（支軸１６ａ）方向と直交するように配置されている。即ち、アクチュエータ１７の出力ロッド２３は往復直線運動が行われるものであるため、その出力ロッド２３の作動方向と縦型風向ブレード１６の回動軸方向と直交させることで、往復直線運動を行う出力ロッド２３から揺動運動を行う縦型風向ブレード１６への駆動伝達を容易に行うことができる。

（５）本実施の形態では、アクチュエータ１７の出力ロッド２３と縦型風向ブレード１６との間に、可動ラック２５及び回動ギヤ２６を用いたギヤ連結よりなる作動機構１８が備えられている。これにより、例えばアクチュエータ１７の構成を変更しないで作動機構１８の回動ギヤ２６の径及び歯数等を変更することで、縦型風向ブレード１６の揺動範囲を変更することができ、車種毎の対応が容易となるといった効果を有する。

尚、本発明の実施の形態は、以下のように変更してもよい。
・上記実施の形態では、誘電エラストマーよりなる駆動部２１，２２を対としてアクチュエータ１７を構成したが、誘電エラストマーよりなる駆動部を１つ若しくは３対以上の複数で構成してもよい。また、誘電エラストマーよりなる駆動部２１，２２は図２及び図３に示すような直方体形状に限定されるものではなく、形状は適宜変更してもよい。例えば、誘電エラストマーをコイル形状や蛇行形状等として、エラストマーの変形量を大きくしてもよい。また、誘電エラストマーよりなる駆動部２１，２２の電極２１ｂ，２２ｂの対向方向への伸縮を出力として取り出したが、電極２１ｂ，２２ｂ側から見た面積の拡縮方向への変形を出力として取り出すようにしてもよい。

・上記実施の形態では、アクチュエータ１７と縦型風向ブレード１６との間に介在される作動機構１８を可動ラック２５及び回動ギヤ２６等のギヤ部材で構成したが、ギヤ部材以外の駆動伝達部材を用いて構成してもよい。また、作動機構１８そのものを省略し、アクチュエータ１７と縦型風向ブレード１６とを直接駆動連結してもよい。

・上記実施の形態では、吹出口１２内に左右方向に揺動する縦型風向ブレード１６を備え、その縦型風向ブレード１６を駆動対象としたが、吹出口内に上下方向に揺動する横型風向ブレードを備えたものについて、その横型風向ブレードを駆動対象としてもよい。また、吹出口内に両風向ブレードを備えるものについて、両者を駆動対象としてもよい。

・上記実施の形態では、インストルメントパネル１１の中央部に備えられる吹出口１２内にスイングレジスタ１５を備えたが、インストルメントパネル１１の側部（ドア側）の吹出口や後部座席の搭乗者に送風を行う後部座席用の吹出口にスイングレジスタを備えてもよい。

本実施の形態の車両用空調装置が備えられる車室内を示す斜視図である。 アクチュエータに用いる誘電エラストマーを説明するための説明図である。 スイングレジスタを説明するための概略構成図である。

符号の説明

１２…吹出口、１５…スイングレジスタ、１６…風向ブレードとしての縦型風向ブレード、１６ａ…回動軸としての支軸、１７…アクチュエータ、１８…作動機構、２１…駆動部としての第１駆動部、２２…駆動部としての第２駆動部、２３…出力部としての出力ロッド、２６…ギヤ部材としての回動ギヤ。

Claims (5)

1. 吹出口から車室内側への送風を風向ブレードの揺動によりその風向を周期的に変更する車両用空調装置のスイングレジスタであって、
   電圧印加・非印加に基づいて収縮・伸張する誘電エラストマーを用いた駆動部を有し、該駆動部の収縮・伸張動作に基づいて前記風向ブレードを揺動させるように構成したアクチュエータを備えたことを特徴とする車両用空調装置のスイングレジスタ。
2. 請求項１に記載の車両用空調装置のスイングレジスタにおいて、
   前記アクチュエータは、前記駆動部が対をなす第１及び第２駆動部で構成され、一方の駆動部の収縮力が他方の駆動部の伸張力となるように連携動作することを特徴とする車両用空調装置のスイングレジスタ。
3. 請求項１又は２に記載の車両用空調装置のスイングレジスタにおいて、
   前記アクチュエータは、その出力部が往復直線運動するように構成されることを特徴とする車両用空調装置のスイングレジスタ。
4. 請求項３に記載の車両用空調装置のスイングレジスタにおいて、
   前記アクチュエータは、その出力部の作動方向が前記風向ブレードの回動軸方向と直交するように配置されることを特徴とする車両用空調装置のスイングレジスタ。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の車両用空調装置のスイングレジスタにおいて、
   前記アクチュエータの出力部と前記風向ブレードとの間には、少なくとも１つのギヤ部材を用いたギヤ連結により駆動力を伝達する作動機構が備えられていることを特徴とする車両用空調装置のスイングレジスタ。

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