JP2007155148A - Blade driving device for swing resistor - Google Patents

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JP2007155148A
JP2007155148A JP2005347048A JP2005347048A JP2007155148A JP 2007155148 A JP2007155148 A JP 2007155148A JP 2005347048 A JP2005347048 A JP 2005347048A JP 2005347048 A JP2005347048 A JP 2005347048A JP 2007155148 A JP2007155148 A JP 2007155148A
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Minoru Shibata
実 柴田
Katsuhiro Suhara
克洋 須原
Yasuhiro Sakakibara
泰博 榊原
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Toyoda Gosei Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a blade driving device of a swing resistor capable of easily and properly reducing noise attendant on driving of a blade. <P>SOLUTION: Right and left two shape-memory alloy (SMA) coils 13R, 13L formed into the coil spring shape and contracted by electric current transit heating, are respectively connected with tip portions of right and left arm portions 12R, 12L of an oscillating arm 12 integrally oscillatably fixed to an oscillating shaft 11 of a vertical blade 10 oscillatably journaled on a duct outlet of an on-vehicle air conditioner, at one end, and fixed to a car body side at the other end. Electric current is alternately distributed to the two SMA coils 13R, 13L to swing the vertical blade 10 right and left. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、空調用通風路となるダクトの出口部分に揺動可能に軸支されたブレードを揺動させてダクト出口からの送風方向を変更するスイングレジスタのブレード駆動装置に関する。   The present invention relates to a blade drive device of a swing register that changes a blowing direction from a duct outlet by swinging a blade pivotally supported at an outlet portion of a duct serving as a ventilation passage for air conditioning.

車両等の空調装置では、その通風路(ダクト)の出口である送風口に縦ブレードおよび横ブレードをそれぞれ複数配設し、縦ブレードをアクチュエータにて左右に揺動(スイング動作)させて風向を変更するスイングレジスタが用いられている。従来、特許文献1〜4に見られるように、そうしたスイングレジスタのブレード駆動用のアクチュエータとしては通常、モータを用いるのが一般的となっている。   In an air conditioner such as a vehicle, a plurality of vertical blades and horizontal blades are arranged at an air outlet that is an outlet of the ventilation path (duct), and the vertical blades are swung left and right (swinging) by an actuator to change the wind direction. A swing register to be changed is used. Conventionally, as seen in Patent Documents 1 to 4, a motor is generally used as an actuator for driving a blade of such a swing register.

図6に、ブレード駆動用のアクチュエータとしてDCモータを採用する従来のスイングレジスタのブレード駆動装置の一例を示す。同図に示すように、回転軸力を発生するDCモータ50の出力軸50aは、複数のギアにより構成された減速機構51に連結されている。減速機構51の最終ギア51aは、回転運動を振幅運動に変換するクランク機構52に連結されている。クランク機構52には、先端にラックギア53が一体に振幅動作に固定されたロッドワイヤ54が連結されるとともに、そのラックギア53を介して第1ピニオンギア55aに駆動連結されている。そしてこの第1ピニオンギア55aの回転軸に同軸を有して回転可能に軸支された第2ピニオンギア55bには、ブレード57の揺動軸57aが一体回転可能に固定されたギア56が噛み合わされている。なお、第1および第2ピニオンギア55a,55bは、ばねにより互いに押圧された状態で配設されており、摩擦力を介して回転力を伝達可能とするとともに、車両搭乗者の手動操作によるブレード57の強制揺動時には互いの相対回動を許容するクラッチ機構として機能するように構成されている。
特許第3187719号公報 特許第3326409号公報 特開2002−211232号公報 実公平7−10188号公報
FIG. 6 shows an example of a conventional swing register blade drive apparatus that employs a DC motor as an actuator for blade drive. As shown in the figure, the output shaft 50a of the DC motor 50 that generates the rotational axial force is connected to a speed reduction mechanism 51 that is configured by a plurality of gears. The final gear 51a of the speed reduction mechanism 51 is connected to a crank mechanism 52 that converts rotational motion into amplitude motion. A rod wire 54 having a rack gear 53 integrally fixed to an amplitude operation is connected to the crank mechanism 52 at the tip, and is connected to the first pinion gear 55 a via the rack gear 53. The second pinion gear 55b, which is coaxially supported by the rotation shaft of the first pinion gear 55a and is rotatably supported, meshes with a gear 56 to which the swing shaft 57a of the blade 57 is fixed so as to be integrally rotatable. Has been. The first and second pinion gears 55a and 55b are arranged in a state where they are pressed against each other by a spring, can transmit a rotational force via a frictional force, and can be manually operated by a vehicle occupant. It is configured to function as a clutch mechanism that allows relative rotation of each other during the forced swinging of 57.
Japanese Patent No. 3187719 Japanese Patent No. 3326409 JP 2002-211122 A No. 7-10188

ところで、上記従来のようなブレード駆動用アクチュエータとしてモータを採用するスイングレジスタでは、モータや減速機構等の動作音が車室内に漏洩するため、モータの周囲をゴム等の遮音材料で覆ったり、モータおよび減速機構をケース内に収容したり、といった遮音対策が必要となっていた。そしてその分、部品点数が増加して製造コストの増大や装置の大型化を招くという問題があった。   By the way, in a swing register that employs a motor as the conventional blade driving actuator, the operation sound of the motor, the speed reduction mechanism, etc. leaks into the vehicle interior, so the motor is covered with a sound insulation material such as rubber or the motor. In addition, sound insulation measures such as housing the speed reduction mechanism in the case have been required. As a result, there is a problem that the number of parts increases, leading to an increase in manufacturing cost and an increase in size of the apparatus.

本発明は、こうした実状に鑑みてなされたものであって、その解決しようとする課題は、ブレードの駆動に伴う騒音をより容易且つ的確に低減することのできるスイングレジスタを提供することにある。   The present invention has been made in view of such a situation, and a problem to be solved is to provide a swing register that can more easily and accurately reduce noise associated with driving of a blade.

上記課題を解決するため、請求項1に記載の発明では、空調用通風路の出口に揺動可能に軸支されたブレードを揺動させて前記出口からの送風方向を変更するスイングレジスタのブレード駆動装置において、前記ブレードと同期して揺動可能に同ブレードに駆動連結されるとともにその揺動軸の径方向に延出されたアーム部を有する揺動アームと、前記アーム部の先端部に一端を連結し、他端を固定して設置されるとともに、通電加熱により伸縮する形状記憶合金と、を備えることとした。   In order to solve the above-mentioned problems, in the invention according to claim 1, the blade of the swing register that swings the blade pivotally supported at the outlet of the air-conditioning ventilation passage so as to change the blowing direction from the outlet. In the drive device, a swing arm having an arm portion that is driven and connected to the blade so as to be swingable in synchronization with the blade and that extends in a radial direction of the swing shaft, and a distal end portion of the arm portion A shape memory alloy that is connected with one end and fixed with the other end and expands and contracts by energization heating is provided.

上記構成では、通電加熱により形状記憶合金が伸縮すると、その伸張・収縮力により揺動アームが揺動されるとともに、その揺動アームに同期揺動可能に駆動連結されたブレードが揺動されるようになる。こうしたスイングレジスタのブレード駆動装置では、それ自体は動作音を伴わない形状記憶合金の伸縮を利用してブレードを揺動させているため、ブレードの駆動に伴う騒音をより容易且つ的確に低減することができる。   In the above configuration, when the shape memory alloy expands and contracts due to energization heating, the swing arm swings due to the expansion / contraction force, and the blade connected to the swing arm so as to be able to swing synchronously swings. It becomes like this. In such a swing register blade drive device, since the blade is swung using the expansion and contraction of the shape memory alloy that does not accompany the operation sound, the noise accompanying the drive of the blade can be reduced more easily and accurately. Can do.

またこうした請求項1に記載の構成において、請求項2に記載のように前記形状記憶合金の固定して設置される側の端部を、前記揺動アームに近接する方向及び離間する方向に移動可能とするとともに、同端部を前記揺動アームから離間する側に付勢する弾性部材を設けるようにすれば、形状記憶合金に係る引っ張り負荷が弾性部材の弾性変形で吸収されるようになる。そしてそれにより、過度な引っ張り負荷の作用に伴う永久ひずみの残留に起因した形状記憶合金の形状回復特性の悪化を、ひいてはブレード駆動装置の動作特性の悪化を抑制することができる。また手動操作によるブレードの強制揺動を、形状記憶合金に過度な引っ張り負荷を掛けることなく許容することができるようにもなる。   Further, in the configuration according to claim 1, as described in claim 2, the end portion on the side where the shape memory alloy is fixedly installed is moved in a direction toward and away from the swing arm. If an elastic member that urges the end to the side away from the swing arm is provided, the tensile load related to the shape memory alloy is absorbed by the elastic deformation of the elastic member. . Thereby, it is possible to suppress the deterioration of the shape recovery characteristic of the shape memory alloy due to the permanent strain remaining due to the action of an excessive tensile load, and consequently the deterioration of the operating characteristic of the blade driving device. Further, it becomes possible to allow forced swinging of the blade by manual operation without applying an excessive tensile load to the shape memory alloy.

こうしたスイングレジスタのブレード駆動装置は、請求項3に記載のように、前記形状記憶合金を2つ設けて、互いに異なる方向に延出される2本のアーム部を有して形成された前記揺動アームの各アーム部の先端にそれら2つの形状記憶合金の一端をそれぞれ連結するとともに、それら2つの形状記憶合金のうちの一方の通電加熱による前記揺動アームの揺動方向ともう一方の通電加熱による同揺動アームの揺動方向とが異ならせるように構成することもできる。この場合、ブレードの上下、或いは左右といった双方向へのスイング動作がいずれも、通電加熱による形状記憶合金の伸縮によって行われるようになる。そのため、ブレードのスイング速度や送風方向の調整をより容易且つ的確に行うことが可能となる。   According to a third aspect of the present invention, the swing drive blade drive device includes the two shape memory alloys and the two swinging arms formed in two different directions. One end of each of the two shape memory alloys is connected to the tip of each arm portion of the arm, and the swing direction of the swing arm and the other current heating by the current heating of one of the two shape memory alloys. The swinging direction of the swinging arm can be made different from each other. In this case, bi-directional swing movements such as up and down or left and right of the blade are performed by expansion and contraction of the shape memory alloy by energization heating. Therefore, it becomes possible to adjust the blade swing speed and the blowing direction more easily and accurately.

そしてそうした2つの形状記憶合金が設けられたスイングレジスタのブレード駆動装置において、請求項4に記載のようにそれら2つの形状記憶合金に交互に通電する通電制御手段を備えるようにすれば、容易且つ的確にブレードを繰り返し周期的にスイング動作させることができる。   Further, in the swing register blade driving device provided with such two shape memory alloys, if it is provided with an energization control means for alternately energizing these two shape memory alloys as described in claim 4, it is easy and It is possible to swing the blade repeatedly and periodically.

なお上記各構成のスイングレジスタのブレード駆動装置においては、その形状記憶合金として、請求項5に記載のようなコイルばね状に形成されたものを採用することができる。なおこうしたコイルばね状に形成された形状記憶合金は一般に、大きい運動ひずみが得られるものの、その発生力はあまり大きくないものとなっているが、揺動アームの揺動軸からそのアーム部における形状記憶合金の連結部分までの距離を十分に確保すれば、たとえ形状記憶合金の発生力が小さくとも、十分な揺動軸力を得ることができるようになる。   In the swing register blade driving device having the above-described configuration, the shape memory alloy formed in the shape of a coil spring as described in claim 5 can be used. In general, a shape memory alloy formed in the shape of a coil spring can obtain a large kinematic strain, but its generated force is not so large. If a sufficient distance to the connecting portion of the memory alloy is secured, a sufficient swinging axial force can be obtained even if the generated force of the shape memory alloy is small.

ちなみに、上記各構成のスイングレジスタのブレード駆動装置に採用される形状記憶合金としては、例えば請求項6に記載のようなチタン・ニッケル系の合金を使用することができる。   Incidentally, as the shape memory alloy employed in the blade drive device of the swing register having the above-described configuration, for example, a titanium / nickel alloy as described in claim 6 can be used.

本発明のスイングレジスタのブレード駆動装置によれば、それ自体には動作音を伴わない形状記憶合金の通電加熱による伸縮を利用してブレードを駆動するようにしているため、ブレードの駆動に伴う騒音をより容易且つ的確に低減することができる。   According to the blade drive device of the swing register of the present invention, since the blade is driven by utilizing the expansion and contraction of the shape memory alloy that does not accompany the operation sound by energization heating, the noise accompanying the drive of the blade Can be reduced more easily and accurately.

以下、本発明を具体化したスイングレジスタのブレード駆動装置の一実施形態を、図1〜図5を参照して詳細に説明する。
本実施形態のスイングレジスタのブレード駆動装置は、車載空調装置の送風通路(ダクト)の出口部分に設置され、その出口部分に配設された縦および横のブレードのうち、縦レジスタを左右に揺動、すなわちスイング動作させることで車室への送風方向を左右に変更するように構成されている。
Hereinafter, an embodiment of a swing register blade driving apparatus embodying the present invention will be described in detail with reference to FIGS.
The blade drive device of the swing register of the present embodiment is installed at the outlet portion of the ventilation passage (duct) of the on-vehicle air conditioner, and among the vertical and horizontal blades arranged at the outlet portion, the vertical register is swung left and right. It is configured to change the air blowing direction to the passenger compartment by moving or swinging.

本実施形態では、こうしたスイングレジスタの縦ブレードのスイング動作を、通電加熱に伴う形状記憶合金(SMA:Shape Memory Alloy)の収縮を利用して行うようにしている。ここでは形状記憶合金として、コイルばね状に形成されたチタン・ニッケル系合金を用いている。こうしたコイルばね状の形状記憶合金(SMAコイル)を用いて縦ブレードを駆動する本実施形態のスイングレジスタのブレード駆動装置では、それ自体には動作音を伴わない形状記憶合金の通電加熱による収縮を利用して縦ブレードが駆動されることから、格別な遮音対策を行わずとも、縦ブレードの駆動に伴う騒音を容易且つ的確に低減することができる。そしてその結果、遮音部材の設置が不要となることから、ブレード駆動装置の軽量化、省スペース化、部品点数の削減なども併せ図られるようになっている。   In this embodiment, the swing operation of the vertical blades of the swing register is performed by utilizing the contraction of a shape memory alloy (SMA) that accompanies heating with current. Here, a titanium-nickel alloy formed in a coil spring shape is used as the shape memory alloy. In the swing register blade driving device of this embodiment that drives a vertical blade using such a coil spring-shaped shape memory alloy (SMA coil), the shape memory alloy itself does not cause any operating noise and contracts due to energization heating. Since the vertical blade is driven by using it, the noise accompanying the driving of the vertical blade can be easily and accurately reduced without taking any special measures against sound insulation. As a result, it is not necessary to install a sound insulation member, so that the blade drive device can be reduced in weight, space-saving, and the number of parts can be reduced.

なお上記のようなSMAコイルは一般に、その通電加熱時の形状回復による収縮率が高く、非常に大きい操作量が得られるものの、その収縮により発生される力は比較的小さいものとなっている。そこで本実施形態のスイングレジスタのブレード駆動装置では、ブレードに一体に連結された揺動アームのアーム部の先端部にSMAコイルを連結することで、たとえSMAコイルの発生力が小さくても、大きい揺動軸力が得られるように構成している。   Note that the SMA coil as described above generally has a high contraction rate due to shape recovery during energization heating, and a very large operation amount can be obtained, but the force generated by the contraction is relatively small. Therefore, in the swing register blade driving device of the present embodiment, the SMA coil is connected to the tip of the arm portion of the swing arm integrally connected to the blade, so that even if the generated force of the SMA coil is small, it is large. The swinging axial force is obtained.

図1に、そうした本実施形態のスイングレジスタのブレード駆動装置の全体構造を示す。なお以下の説明では、このブレード駆動装置において、車載空調装置の送風通路(ダクト)の出口側を駆動装置前方と記載し、その反対側を駆動装置後方と記載する。   FIG. 1 shows the overall structure of the swing register blade driving device of this embodiment. In the following description, in this blade driving device, the outlet side of the air passage (duct) of the in-vehicle air conditioner is described as the front of the driving device, and the opposite side is described as the rear of the driving device.

揺動軸11を中心に左右に揺動(スイング動作)可能に軸支された縦ブレード10は、上下方向に揺動可能に軸支された複数の横ブレード(図示略)とともに、車載空調装置の送風通路(ダクト)の出口に配設されている。なお同図では省略されているが、ダクト出口には同図に図示される縦ブレード10以外にも、リンク機構を通じて縦ブレード10に駆動連結された複数の縦ブレードが一体となって同期して揺動されるように配設されている。   A vertical blade 10 pivotally supported so as to swing left and right (swing operation) about a swing shaft 11 is provided with a plurality of horizontal blades (not shown) pivotally supported so as to be swingable in the vertical direction. It is arrange | positioned at the exit of the ventilation path (duct). Although omitted in the figure, in addition to the vertical blade 10 shown in the figure, a plurality of vertical blades driven and connected to the vertical blade 10 through a link mechanism are integrated and synchronized at the duct outlet. It is arranged to be swung.

縦ブレード10の揺動軸11には、揺動アーム12が一体揺動可能に固定されている。すなわち、本実施形態のスイングレジスタのブレード駆動装置では、縦ブレード10と揺動アーム12とが共通の揺動軸11を有する構成となっている。揺動アーム12には、揺動軸11から同図の左方向に延出された左アーム部12Lと同図の右方向に延出された右アーム部12Rとが設けられている。   A swing arm 12 is fixed to the swing shaft 11 of the vertical blade 10 so as to be swingable integrally. That is, in the swing register blade driving device of the present embodiment, the vertical blade 10 and the swing arm 12 have a common swing shaft 11. The swing arm 12 is provided with a left arm portion 12L extending in the left direction from the swing shaft 11 and a right arm portion 12R extending in the right direction in FIG.

これら左アーム部12L及び右アーム部12Rの先端部には、上述したSMAコイル13L,13Rがそれぞれ連結されている。SMAコイル13L,13Rは、コイルばね状に形成されたチタン・ニッケル系の形状記憶合金からなり、形状回復時の変形の方向がそのねじり方向に限定されるように素材の組織構造に異方性を持たせて形成されている。こうしたSMAコイル13L,13Rは、冷却時(非加熱時)には、柔らかに弛緩して比較的小さい外力で容易に弾性的に伸び変形可能となるとともに、加熱時には形状回復により収縮して硬化するようになっている。またこれらのSMAコイル13L,13Rの電気抵抗は比較的高くなっており、通電によって容易に加熱することができるようになっている。   The SMA coils 13L and 13R described above are connected to the distal ends of the left arm portion 12L and the right arm portion 12R, respectively. The SMA coils 13L and 13R are made of a titanium / nickel shape memory alloy formed in the shape of a coil spring, and the structure structure of the material is anisotropic so that the direction of deformation at the time of shape recovery is limited to the torsional direction. Is formed. These SMA coils 13L and 13R are softly relaxed during cooling (when not heated), and can be easily elastically stretched and deformed with a relatively small external force, and are contracted and cured by shape recovery during heating. It is like that. Further, the electric resistances of these SMA coils 13L and 13R are relatively high and can be easily heated by energization.

両SMAコイル13L,13Rは、それらの一端が連結された左右アーム部12L,12Rの先端部から駆動装置後方に導出されるとともに、それらの他端を緩衝機構20に固定された状態で配設されている。緩衝機構20は、車両搭乗者の手動操作による縦ブレード10の強制揺動や、過剰通電による過熱などに起因して増大したSMAコイル13L,13Rの負荷を吸収すべく設置されている。こうした緩衝機構20により、過負荷によるSMAコイル13L,13Rの永久ひずみの残留を回避することや、SMAコイル13L,13Rに過負荷をかけることなく容易に縦ブレード10を手動操作することができるようになっている。   Both SMA coils 13L and 13R are led out from the distal ends of the left and right arm portions 12L and 12R to which one end thereof is connected, and are disposed with their other ends fixed to the buffer mechanism 20. Has been. The buffer mechanism 20 is installed so as to absorb the load of the SMA coils 13L and 13R increased due to forced swinging of the vertical blade 10 by manual operation of the vehicle occupant, overheating due to excessive energization, and the like. By using such a buffer mechanism 20, it is possible to avoid the permanent distortion of the SMA coils 13L and 13R due to overload and to easily manually operate the vertical blade 10 without overloading the SMA coils 13L and 13R. It has become.

こうした緩衝機構20は、図中左右にそれぞれ延伸されたアーム部21L,21Rを有する可動部材21を有しており、両SMAコイル13L,13Rはその可動部材21の各アーム部21L,21Rの先端部にそれぞれ連結されている。この可動部材21は、支持部材22によって上記揺動アーム12に近接する側及び離間する側に往復直動可能に支持されるとともに、同支持部材22内に圧縮状態で配設されたコイルばね23によって上記揺動アーム12から離間する側に付勢された状態で配設されている。   Such a buffer mechanism 20 has a movable member 21 having arm portions 21L and 21R extending in the left and right directions in the figure, and both SMA coils 13L and 13R are at the tips of the arm portions 21L and 21R of the movable member 21. Each part is connected. The movable member 21 is supported by a support member 22 so as to be able to reciprocate linearly on the side close to and away from the swing arm 12, and a coil spring 23 disposed in the support member 22 in a compressed state. Is arranged in a state of being biased to the side away from the swing arm 12.

図2は、こうした本実施形態のスイングレジスタのブレード駆動装置の電気的構成を示している。同図に示すように、各SMAコイル13L,13Rの通電制御を司る中央演算処理装置(CPU)30には、車室内に設けられたスイングレジスタスイッチが電気的に接続されるとともに、車載空調装置の全体的な制御を司る空調コントローラからの指令信号が入力されるようになっている。ブレード駆動装置による縦ブレード10(図1参照)の自動スイング動作は、スイングレジスタスイッチの閉(オン)操作に応じて許可され、その開(オフ)操作に応じて禁止される。また空調コントローラは、外気や車室内の温度の検出結果や車両搭乗者の操作に応じて送風温度や送風量を決定して空調装置を制御するとともに、縦ブレード10(図1参照)のスイング動作態様を決定してCPU30に指令する。   FIG. 2 shows the electrical configuration of the blade driving device of the swing register of this embodiment. As shown in the figure, a central processing unit (CPU) 30 that controls energization control of the SMA coils 13L and 13R is electrically connected to a swing register switch provided in a vehicle interior, and an in-vehicle air conditioner. A command signal is input from an air-conditioning controller that controls the overall control. The automatic swing operation of the vertical blade 10 (see FIG. 1) by the blade driving device is permitted in accordance with the closing (on) operation of the swing register switch, and is prohibited in accordance with the opening (off) operation. The air conditioner controller controls the air conditioner by determining the air temperature and the air volume according to the detection result of the outside air and the temperature in the passenger compartment and the operation of the vehicle occupant, and swing operation of the vertical blade 10 (see FIG. 1). A mode is determined and commanded to the CPU 30.

またCPU30には、両SMAコイル13L,13Rの駆動回路33L、33Rが接続されている。これらの駆動回路33L,33Rは、CPU30からの指令に基づいて各々対応するSMAコイル13L,13Rに対する通電を実行する。なお本実施形態では、駆動回路33L,33Rは、パルス幅変調方式にてSMAコイル13L,13Rに通電される電圧を調整するよう構成されている。各SMAコイル13L,13Rは、それらの揺動アーム12(図1参照)側の端部にて駆動回路33L、33Rに電気的に接続されるとともに、緩衝機構20側の端部にて接地されている。   The CPU 30 is connected to drive circuits 33L and 33R for both SMA coils 13L and 13R. These drive circuits 33L and 33R execute energization to the corresponding SMA coils 13L and 13R based on a command from the CPU 30, respectively. In the present embodiment, the drive circuits 33L and 33R are configured to adjust the voltage supplied to the SMA coils 13L and 13R by a pulse width modulation method. Each SMA coil 13L, 13R is electrically connected to the drive circuits 33L, 33R at the end on the swing arm 12 (see FIG. 1) side, and grounded at the end on the buffer mechanism 20 side. ing.

さて以上のように構成された本実施形態のスイングレジスタのブレード駆動装置では、上記SMAコイル13L,13Rに交互に通電することで、それらSMAコイル13L,13Rを交互に伸張、収縮させることで、揺動アーム12を、ひいては縦ブレード10を左右に揺動させるようにしている。こうしたSMAコイル13L,13Rの伸縮サイクルにおける応力−運動ひずみの変化態様を図3に示すように、冷却時に外部から引っ張り荷重を与えると、SMAコイル13L,13Rはその弾性限までは弾性変形により伸張し、その後は塑性変形により伸張する。その後、引っ張り荷重が除荷されると、SMAコイル13L,13Rは、弾性変形分だけは収縮する。ここで形状記憶合金であるSMAコイル13L,13Rに通電加熱を行うと、形状回復により更に塑性変形分も収縮するようになる。なお、こうしたSMAコイル13L,13Rとしては、最大で収縮時の全長の200%程度の運動ひずみを安定して繰り返し発生可能なものが開発され、実用されている。   Now, in the swing register blade driving device of the present embodiment configured as described above, by alternately energizing the SMA coils 13L and 13R, the SMA coils 13L and 13R are alternately expanded and contracted, The swing arm 12 and thus the vertical blade 10 is swung left and right. As shown in FIG. 3, the SMA coils 13L and 13R are stretched by elastic deformation up to the elastic limit when a tensile load is applied from the outside during cooling, as shown in FIG. After that, it expands due to plastic deformation. Thereafter, when the tensile load is unloaded, the SMA coils 13L and 13R contract by the amount of elastic deformation. Here, when the SMA coils 13L and 13R, which are shape memory alloys, are energized and heated, the plastic deformation further shrinks due to the shape recovery. In addition, as such SMA coils 13L and 13R, those that can stably and repeatedly generate a motion strain of about 200% of the total length at the time of contraction have been developed and put into practical use.

続いて本実施形態のスイングレジスタのブレード駆動装置の動作態様を説明する。図4(a)に示すように、左側のSMAコイル13Lにのみ通電を行うと、その通電により加熱された同SMAコイル13Lが収縮し、その収縮力にて揺動アーム12を、ひいては縦ブレード10を図中反時計回りに揺動させる。このときの非加熱(冷却)状態にある右側のSMAコイル13Rは、揺動アーム12の揺動に応じて伸張されるようになる。一方、図4(b)に示すように、右側のSMAコイル13Rのみに通電を行うと、その通電により加熱された同SMAコイル13Rが収縮する。そして今度は、その収縮力にて揺動アーム12及び縦ブレード10を図中時計回りに揺動させるとともに、冷却状態の左側のSMAコイル13Lを伸張させる。従って、左右のSMAコイル13L,13Rに交互に通電を行えば、縦ブレード10を周期的に左右交互にスイング動作させることができる。また収縮ひずみ率が適宜に維持されるように左右いずれか一方のSMAコイル13L,13Rに対する通電を適宜に継続すれば、縦ブレード10のスイング角を一定に保持し、ダクト出口からの送風方向を所望とする方向に固定することが可能にもなる。   Next, an operation mode of the blade driving device of the swing register of this embodiment will be described. As shown in FIG. 4 (a), when only the left SMA coil 13L is energized, the SMA coil 13L heated by the energization contracts, and the contracting force causes the swing arm 12 and thus the vertical blade. 10 is swung counterclockwise in the figure. The right SMA coil 13 </ b> R in the non-heated (cooled) state at this time is extended in accordance with the swing of the swing arm 12. On the other hand, as shown in FIG. 4B, when only the right SMA coil 13R is energized, the SMA coil 13R heated by the energization contracts. This time, the contraction force causes the swing arm 12 and the vertical blade 10 to swing in the clockwise direction in the drawing, and the left SMA coil 13L in the cooled state is extended. Accordingly, if the left and right SMA coils 13L and 13R are alternately energized, the vertical blade 10 can be swung alternately left and right periodically. Further, if energization to either one of the left and right SMA coils 13L and 13R is appropriately continued so that the shrinkage strain rate is appropriately maintained, the swing angle of the vertical blade 10 is kept constant, and the air blowing direction from the duct outlet is changed. It can be fixed in a desired direction.

以上説明した本実施形態のスイングレジスタのブレード駆動装置によれば、以下のような効果を得ることができる。
(1)本実施形態では、それ自体には動作音を伴わない形状記憶合金(SMAコイル13R,13L)の通電加熱による収縮を利用して縦ブレード10を揺動させているため、縦ブレード10の駆動に伴う騒音をより容易且つ的確に低減することができる。またその結果、遮音部材の設置が不要となり、ブレード駆動装置の軽量化や省スペース化が図られるようにもなる。
According to the swing register blade driving device of the present embodiment described above, the following effects can be obtained.
(1) In the present embodiment, the vertical blade 10 is swung by utilizing the contraction of the shape memory alloy (SMA coils 13R, 13L) that is not accompanied by an operation sound by energization heating. It is possible to more easily and accurately reduce the noise associated with the driving. As a result, it is not necessary to install a sound insulation member, and the blade drive device can be reduced in weight and space.

(2)揺動アーム12のアーム部12L,12Rの先端部にSMAコイル13L,13Rを連結して縦ブレード10を揺動させているため、たとえSMAコイル13L,13Rの発生力が小さくとも、大きい揺動軸力が得られ、的確に縦ブレード10を揺動させることができる。   (2) Since the SMA coils 13L and 13R are connected to the tip ends of the arm portions 12L and 12R of the swing arm 12 to swing the vertical blade 10, even if the generated force of the SMA coils 13L and 13R is small, A large swinging axial force is obtained, and the vertical blade 10 can be swung accurately.

(3)SMAコイル13L,13Rに係る負荷を緩衝機構20のコイルばね23の弾性圧縮で吸収することができるため、過負荷によるSMAコイル13L,13Rの永久ひずみの残留を好適に抑制し、その形状回復特性の悪化を、ひいてはスイングレジスタのブレード駆動装置の動作特性の悪化を好適に回避することができる。またそれにより、手動操作による縦ブレード10の強制揺動を容易とすることができるようにもなる。   (3) Since the load related to the SMA coils 13L and 13R can be absorbed by the elastic compression of the coil spring 23 of the buffer mechanism 20, the residual permanent deformation of the SMA coils 13L and 13R due to overload is suitably suppressed. It is possible to preferably avoid the deterioration of the shape recovery characteristic, and hence the deterioration of the operation characteristic of the swing register blade driving device. This also makes it easy to force the vertical blade 10 to swing by manual operation.

(4)車両搭乗者の手動操作による縦ブレード10の強制揺動をSMAコイル13L,13Rの弾性変形による伸びによって吸収することができるため、従来のDCモータ駆動のブレード駆動装置に採用されるようなクラッチ機構を割愛することができるようにもなる。   (4) Since the forced swinging of the vertical blade 10 caused by the manual operation of the vehicle occupant can be absorbed by the elongation due to the elastic deformation of the SMA coils 13L and 13R, it is adopted in the conventional blade driving device driven by a DC motor. This also makes it possible to omit a complicated clutch mechanism.

(5)左右のSMAコイル13L,13Rの通電制御を通じて、容易且つ的確に縦ブレード10のスイング動作を調整することができる。
なお、上記実施形態では、それぞれ縦ブレード10の左方向および右方向への揺動を左右のSMAコイル13L,13Rの通電加熱による収縮でそれぞれ行うようにしていたが、左右のいずれかに対する縦ブレード10の揺動のみをSMAワイヤの収縮力で行い、もう一方に対する揺動はばねの弾性反発力で行うようにブレード駆動装置を構成することもできる。
(5) The swing operation of the vertical blade 10 can be adjusted easily and accurately through the energization control of the left and right SMA coils 13L and 13R.
In the above-described embodiment, the left and right swaying of the vertical blade 10 is performed by contraction of the left and right SMA coils 13L and 13R, respectively. It is also possible to configure the blade driving device so that only the swing of 10 is performed by the contraction force of the SMA wire and the swing of the other is performed by the elastic repulsion force of the spring.

例えば図5に示されるスイングレジスタのブレード駆動装置では、その揺動アーム12の左アーム部12Lの先端部には、SMAコイル13Lの代わりに、コイルばね40が連結されている。このコイルばね40のばね力は、通電加熱よってSMAコイル13Rの発生する収縮力よりも十分に小さく設定されている。なお、このスイングレジスタのブレード駆動装置に採用される緩衝機構20Aの可動部材21Aは、1本のSMAコイル13Rのみが連結されるため、アーム部を割愛した構成とされている。   For example, in the swing register blade driving device shown in FIG. 5, a coil spring 40 is connected to the tip of the left arm 12L of the swing arm 12 instead of the SMA coil 13L. The spring force of the coil spring 40 is set sufficiently smaller than the contraction force generated by the SMA coil 13R by energization heating. It should be noted that the movable member 21A of the shock absorber 20A employed in the swing register blade driving device is configured such that only one SMA coil 13R is connected, so that the arm portion is omitted.

こうしたスイングレジスタのブレード駆動装置では、SMAコイル13Rを通電加熱により収縮させると、揺動アーム12はコイルばね40のばね力に抗して縦ブレード10と共に図中時計回りに揺動する。ここで通電を遮断してSMAコイル13Rを冷却すると、同SMAコイル13Rが弛緩するとともにコイルばね40のばね力にて揺動アーム12が縦ブレード10と共に図中時計回りに揺動する。そのため、こうした構成においても、上記実施形態と同様に縦ブレード10をスイング動作させることができる。そしてそれ自体には動作音を伴わないSMAコイル13Rの通電加熱による収縮、およびコイルばね40のばね力による冷却時の同SMAコイル13Rの伸張を通じて縦ブレード10が左右にスイング動作されるため、縦ブレード10の駆動に伴う騒音をより容易且つ的確に低減することは同様に可能である。   In such a swing register blade drive device, when the SMA coil 13R is contracted by energization heating, the swing arm 12 swings clockwise with the vertical blade 10 against the spring force of the coil spring 40 in the drawing. Here, when the energization is interrupted and the SMA coil 13R is cooled, the SMA coil 13R is relaxed and the swing arm 12 swings together with the vertical blade 10 in the clockwise direction by the spring force of the coil spring 40. Therefore, even in such a configuration, the vertical blade 10 can be swung as in the above embodiment. Since the vertical blade 10 swings left and right through contraction due to energization heating of the SMA coil 13R without any operating sound and expansion of the SMA coil 13R during cooling by the spring force of the coil spring 40, Similarly, it is possible to more easily and accurately reduce the noise accompanying the driving of the blade 10.

更に上記実施形態は、以下のようにその構成を変更して実施することもできる。
・上記実施形態の緩衝機構20,20Aの構成を適宜変更して同等に機能させることもできる。例えば単純に、SMAコイル13L,13Rの端部をコイルばね等の弾性部材を介して車体側に固定するだけでも、その弾性部材が適宜な弾性係数を有したものであれば、その弾性部材の弾性変形を通じてSMAコイル13L,13Rに係る引っ張り負荷の吸収を好適に行うことが可能である。
Furthermore, the said embodiment can also be changed and implemented as follows.
-The structure of the buffer mechanism 20 and 20A of the said embodiment can be changed suitably, and can also be made to function equally. For example, simply fixing the ends of the SMA coils 13L and 13R to the vehicle body side via an elastic member such as a coil spring can be used as long as the elastic member has an appropriate elastic coefficient. It is possible to suitably absorb the tensile load related to the SMA coils 13L and 13R through elastic deformation.

・SMAコイル13L,13Rに許容される運動ひずみの最大範囲に比して動作中の運動ひずみの範囲が十分に小さく、SMAコイルに13L,13Rに過剰な負荷が係る虞が無い場合などには、緩衝機構20,20Aを割愛し、SMAコイル13L,13Rを直接車体側に固定するようにしても良い。   ・ When the range of motion strain during operation is sufficiently small compared to the maximum range of motion strain allowed for the SMA coils 13L and 13R, and there is no possibility that the SMA coils are subjected to excessive load on the 13L and 13R. Alternatively, the buffer mechanisms 20 and 20A may be omitted, and the SMA coils 13L and 13R may be directly fixed to the vehicle body side.

・上記実施形態では、縦ブレード10と揺動アーム12とを共通の揺動軸11を有して一体に揺動可能に固定するようにしていたが、これらの揺動軸を別々とし、ギアなどの動力伝達機構を介して駆動連結することで、揺動アーム12の揺動を縦ブレード10に伝達するようにしても良い。この場合、ギア比等の設定により、揺動アーム12の揺動軸力、或いは揺動角を増幅して縦ブレード10に伝達することができる。   In the above-described embodiment, the vertical blade 10 and the swing arm 12 have the common swing shaft 11 and are fixed so as to be swingable integrally. The swing of the swing arm 12 may be transmitted to the vertical blade 10 by driving and connecting via a power transmission mechanism such as the above. In this case, the swinging axial force or swing angle of the swing arm 12 can be amplified and transmitted to the vertical blade 10 by setting the gear ratio or the like.

・上記実施形態では、コイルばね状に形成された形状記憶合金であるSMAコイル13L,13Rを用いて縦ブレード10を揺動させていたが、これに代えてワイヤ状等の他の形状に形成された形状記憶合金を用いて縦ブレード10を揺動させるようにすることもできる。要は、通電加熱により収縮する形状記憶合金を、縦ブレード10と同期して揺動可能な揺動アーム12のアーム部12L,12Rの先端部にその一端が連結され、その他端が固定された状態で配設されていれば、低騒音でのブレード駆動が可能なスイングレジスタのブレード駆動装置を具現とすることができる。   In the above embodiment, the vertical blade 10 is swung using the SMA coils 13L and 13R, which are shape memory alloys formed in the shape of a coil spring, but instead, it is formed in another shape such as a wire shape. The vertical blade 10 can also be made to oscillate using the shaped memory alloy. In short, one end of the shape memory alloy that shrinks by energization heating is connected to the tip of the arm portions 12L and 12R of the swing arm 12 that can swing in synchronization with the vertical blade 10, and the other end is fixed. If arranged in a state, a blade drive device of a swing register capable of driving the blade with low noise can be realized.

・通電加熱による形状回復で十分に大きい収縮量および収縮力を発生可能な形状記憶合金であれば、チタン・ニッケル系以外の形状記憶合金をブレードの駆動源として採用するようにしても良い。   As long as it is a shape memory alloy that can generate a sufficiently large shrinkage amount and shrinkage force by shape recovery by energization heating, a shape memory alloy other than a titanium / nickel-based alloy may be employed as a blade drive source.

・本発明に係るスイングレジスタのブレード駆動装置は、横ブレードを上下方向へのスイング動作させるための装置として実現することもできる。   The blade driving device for a swing register according to the present invention can also be realized as a device for swinging a horizontal blade in the vertical direction.

本発明の一実施形態に係るスイングレジスタのブレード駆動装置についてその全体構成を示す平面図。The top view which shows the whole structure about the blade drive device of the swing register which concerns on one Embodiment of this invention. 同実施形態のスイングレジスタのブレード駆動装置についてその電気的構成を模式的に示す略図。1 is a schematic diagram schematically showing an electrical configuration of a blade driving device of a swing register according to the embodiment. 同実施形態に採用される形状記憶合金(SMA)コイルの伸縮サイクルにおける応力及びひずみの変化態様を示すグラフ。The graph which shows the change aspect of the stress and distortion in the expansion-contraction cycle of the shape memory alloy (SMA) coil employ | adopted for the embodiment. (a)(b)同実施形態のスイングレジスタのブレード駆動装置についてその動作態様を模式的に示す平面図。(A) (b) The top view which shows typically the operation | movement aspect about the blade drive device of the swing register | resistor of the embodiment. 同実施形態のスイングレジスタのブレード駆動装置の一変形例についてその全体構成を模式的に示す平面図。The top view which shows typically the whole structure about the modification of the blade drive device of the swing register | resistor of the embodiment. 従来のスイングレジスタのブレード駆動装置についてその全体構成を模式的に示す平面図。The top view which shows typically the whole structure about the blade drive device of the conventional swing register | resistor.

符号の説明Explanation of symbols

10…縦ブレード、11…揺動軸、12…揺動アーム(12L,12R…アーム部)、13L,13R…形状記憶合金(SMA)コイル、20,20A…緩衝機構(21,21A…可動部材、21L,21R…アーム部、22…支持部材、23…コイルばね(弾性部材))、30…中央演算処理装置(CPU)、33L,33R…駆動回路、40…コイルばね、50…DCモータ、51…減速機構、51a…最終ギア、52…クランク機構、53…ラックギア、54…ロッドワイヤ、55a…第1ピニオンギア、55b…第2ピニオンギア。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Vertical blade, 11 ... Swing shaft, 12 ... Swing arm (12L, 12R ... Arm part), 13L, 13R ... Shape memory alloy (SMA) coil, 20, 20A ... Buffer mechanism (21, 21A ... Movable member , 21L, 21R ... arm portion, 22 ... support member, 23 ... coil spring (elastic member)), 30 ... central processing unit (CPU), 33L, 33R ... drive circuit, 40 ... coil spring, 50 ... DC motor, DESCRIPTION OF SYMBOLS 51 ... Reduction mechanism, 51a ... Final gear, 52 ... Crank mechanism, 53 ... Rack gear, 54 ... Rod wire, 55a ... 1st pinion gear, 55b ... 2nd pinion gear

Claims (6)

空調用通風路の出口に揺動可能に軸支されたブレードを揺動させて前記出口からの送風方向を変更するスイングレジスタのブレード駆動装置において、
前記ブレードと同期して揺動可能に同ブレードに駆動連結されるとともにその揺動軸の径方向に延出されたアーム部を有する揺動アームと、
前記アーム部の先端部に一端を連結し、他端を固定して設置されるとともに、通電加熱により伸縮する形状記憶合金と、
を備えることを特徴とするスイングレジスタのブレード駆動装置。
In a swing register blade drive device that changes the air blowing direction from the outlet by swinging the blade pivotally supported at the outlet of the air-conditioning ventilation passage,
A swing arm having an arm portion that is driven and connected to the blade so as to swing in synchronization with the blade and extends in a radial direction of the swing shaft;
A shape memory alloy that is installed with one end connected to the tip of the arm and fixed at the other end, and expands and contracts by energization heating,
A blade drive device for a swing register, comprising:
前記形状記憶合金の固定して設置される側の端部を、前記揺動アームに近接する方向及び離間する方向に移動可能とするとともに、同端部を前記揺動アームから離間する側に付勢する弾性部材を設けた
ことを特徴とする請求項1に記載のスイングレジスタのブレード駆動装置。
The end on the side where the shape memory alloy is fixedly installed can be moved in a direction close to and away from the swing arm, and the end is attached to the side away from the swing arm. The swing register blade driving device according to claim 1, wherein an elastic member is provided.
前記形状記憶合金を2つ設けて、互いに異なる方向に延出される2本のアーム部を有して形成された前記揺動アームの各アーム部の先端にそれら2つの形状記憶合金の一端をそれぞれ連結するとともに、それら2つの形状記憶合金のうちの一方の通電加熱による前記揺動アームの揺動方向ともう一方の通電加熱による同揺動アームの揺動方向とが異ならされてなる
ことを特徴とする請求項1または2に記載のスイングレジスタのブレード駆動装置。
Two shape memory alloys are provided, and one end of each of the two shape memory alloys is provided at the tip of each arm portion of the swing arm formed to have two arm portions extending in different directions. In addition to being connected, the swinging direction of the swinging arm due to energization heating of one of the two shape memory alloys is different from the swinging direction of the swinging arm due to current heating. The blade drive device of a swing register according to claim 1 or 2.
前記2つの形状記憶合金に交互に通電する通電制御手段を備える
請求項3に記載のスイングレジスタのブレード駆動装置。
4. The swing register blade drive device according to claim 3, further comprising energization control means for energizing the two shape memory alloys alternately.
前記形状記憶合金は、コイルばね状に形成されてなる請求項1〜4のいずれか1項に記載のスイングレジスタのブレード駆動装置。 5. The blade drive device of a swing register according to claim 1, wherein the shape memory alloy is formed in a coil spring shape. 6. 前記形状記憶合金は、チタン・ニッケル系の合金である
請求項1〜5のいずれか1項に記載のスイングレジスタのブレード駆動装置。
The swing register blade driving device according to any one of claims 1 to 5, wherein the shape memory alloy is a titanium-nickel alloy.
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US10100663B2 (en) 2015-06-04 2018-10-16 Rolls-Royce Plc Actuation arrangement

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