JP2009129416A - 制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構成にて、変位ユニットに対し変位ユニットの位置に応じた負荷が付与され、被制御装置を所望の操作力で確実に操作する制御装置を提供する。
【解決手段】制御装置は、機械的に連結された被制御装置を操作する。制御装置は、作業者によって変位させられるノブを含み、支持部材(14)によって変位可能に支持された変位ユニット(12,16,18)と、変位ユニット(12,16,18)の変位を被制御装置に伝達する連結部材(22,24,26)と、変位ユニット(12,16,18)に対し、変位ユニット(12,16,18)の位置に応じて負荷を与えるカンチレバー部（36）の突起（36a）及び凹凸列38とを具備する。
【選択図】図２

Description

本発明は制御装置に関する。

この種の制御装置は、例えば車両用空調システムに採用され、吹出し口を変更するのに用いられる（例えば特許文献１）。
特許文献１が開示するヒーターコントロール伝達装置では、ダイヤルノブはシャフト部に結合され、シャフト部がランプボックスにより支持される。シャフト部の先端には外歯車が形成され、外歯車は揺動片と係合する。揺動片にはケーブルが取り付けられ、ダイヤルノブを回転させると、ケーブルを介して空調システムのリンクが作動させられ、吹出口が変更される。

また、シャフト部の先端にはクリックが形成され、クリックにはボールが当接している。ボールは、ランプボックスに支持されたスプリングによって付勢されており、ダイヤルノブの回転に伴い、クリック感を発生させる。
特開平８−１５２９３０号公報

上述したヒーターコントロール伝達装置にあっては、ダイヤルノブの回転角に応じて、ダイヤルノブを回転させるために必要な操作力（トルク）が変動する。かかる操作力の変動は、ケーブルを介して揺動片に加わる負荷がダイヤルノブの回転角に応じて変化するために発生するが、ダイヤルノブの操作力は、回転角によらず一定であるのが望ましい。
また、ヒーターコントロール伝達装置は同じであっても、ケーブルを介して連結されるリンクの仕様が異なると、仕様毎にダイヤルノブの操作力が変動してしまう。しかしながら、ダイヤルノブの操作力は、被制御対象の仕様の相違によることなく一定であるのが望ましい。

更に、左ハンドル車と右ハンドル車とでは、ヒーターコントロール伝達装置やリンクの配置が変更されることがあり、このような場合にも、配置毎にダイヤルノブの操作力が変動してしまう。しかしながら、ダイヤルノブの操作力は、ヒーターコントロール伝達装置等の配置によらず一定であるのが望ましい。
また更に、ヒーターコントロール伝達装置にあっては、ダイヤルノブの回転角によっては、リンクからの反力によりダイヤルノブが回転してしまう虞もある。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、簡単な構成にて、変位ユニットに対し変位ユニットの位置に応じた負荷が付与され、被制御装置を所望の操作力で確実に操作する制御装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するべく、本発明によれば、機械的に連結された被制御装置を操作するための制御装置であって、作業者によって変位させられるノブを含み、支持部材によって変位可能に支持された変位ユニットと、前記変位ユニットの変位を前記被制御装置に伝達する連結部材と、前記変位ユニットに対し、前記変位ユニットの位置に応じて負荷を与える負荷付与手段とを具備することを特徴とする制御装置が提供される（請求項１）。

好ましくは、前記負荷付与手段は、前記変位ユニット及び支持部材のうち一方に設けられた当接部と、前記変位ユニット及び支持部材のうち他方に設けられ、前記当接部が当接する当接面とを有する（請求項２）。
好ましくは、前記当接面は、前記当接面に対して前記当接部が相対的に変位する方向に配列された複数の凹凸を有する（請求項３）。

好ましくは、前記負荷付与手段は、前記被制御装置の操作に要する操作力の増減を補償するように前記変位ユニットに前記負荷を与える（請求項４）。
好ましくは、前記ノブは回転式のノブであり、前記被制御装置は、車両用空調システムの送風ユニットのダンパであり、前記連結部材は、前記変位ユニットと前記ダンパとを連結する（請求項５）。

本発明の請求項１の制御装置によれば、変位ユニットに対し変位ユニットの位置に応じて負荷付与手段が負荷を与えることによって、ダイヤルノブの操作力が調整される。
請求項２の制御装置では、負荷付与手段が当接部及び当接面を有し、簡単な構成にて、変位ユニットに適当な負荷が付与される。
請求項３の制御装置では、複数の凹凸により、簡単な構成にて、変位ユニットに適当な負荷が付与される。

請求項４の制御装置によれば、被制御装置の操作に要する操作力の増減を補償するように変位ユニットに負荷が与えられることで、ノブの変位範囲内において、ノブを変位させるのに必要な操作力が一定になる。これにより、作業者に滑らかな操作感が与えられる。
請求項５の制御装置では、ダンパからの反力が変位ユニットに作用したとしても、負荷付与手段によって変位ユニットに負荷を付与することにより、変位ユニットの不所望の変位が防止される。この結果として、制御装置によってダンパが確実に制御される。

図１は、本発明の一実施形態の制御装置を正面からみた図である。制御装置は、例えば車両用空調システムに適用され、車室のインストルメントパネルに嵌め込まれる。
制御装置は、例えば車両用空調システムの風量及び動作モードを設定するために用いられ、制御装置の正面パネル２上には、樹脂製のダイヤルノブ（ファン用ノブ）４及びダイヤルノブ（モード用ノブ）６がそれぞれ回転可能に配置されている。

ファン用ノブ４は、車両用空調システムの送風ユニットに含まれるブロワファンのオン・オフとその風量を増減制御するためのダイヤルノブであり、モード用ノブ６は、空気の吹出しモードを選択するためのダイヤルノブである。ノブ４，６には、ノブ４，６の回転角を示す目印４ａ，６ａが形成され、正面パネル２におけるノブ４，６の周囲には、ノブ４，６の回転角の目標となる目盛り８，１０がそれぞれ付されている。

図２は、制御装置の背面の一部を拡大して示しており、当該部分は、モード用ノブ６の裏に位置している。そして、図３は、図２のIII-III線に沿う断面図である。
図２及び図３を参照すると、モード用ノブ６にはシャフト１２の一端が同軸的に固定され、シャフト１２はフレーム１４のシャフト孔１４ａに摺動自在に挿通されている。従って、シャフト１２は、支持部材としての樹脂製のフレーム１４によって回転可能に支持されている。なお、正面パネル２は、フレーム１４に貼り付けられている。

シャフト孔１４ａから突出したシャフト１２の他端には、樹脂製のリング１６が一体に回転可能に固定され、リング１６には、樹脂製の回転部材１８の円筒部２０が嵌合されている。リング１６の外周面にはキー１６ａが形成され、回転部材１８の円筒部２０には、キー１６ａを受け入れるキー溝２０ｂが形成されている。
従って、作業者がモード用ノブ６を回転させると、モード用ノブ６の回転量に合わせて、シャフト１２及びリング１６を介して回転部材１８が回転する。換言すれば、モード用ノブ６、シャフト１２、リング１６及び回転部材１８は、これらの周方向での位置（回転角）が一体に変位する変位ユニットを構成している。

回転部材１８は、円筒部２０と一体に成形されたアーム部２２を有し、アーム部２２は、円筒部２０からその径方向外側に向けて延びている。アーム部２２の先端には、連結部材としてのワイヤ２４が連結され、ワイヤ２４は、リンク機構２６に連結されている。
リンク機構２６は、図示しないけれども複数のダンパに連結されており、ダンパは、送風ユニットのハウジングに形成された複数の空気吹出し口を開閉可能である。従って、作業者がモード用ノブ６を用いて選択した吹き出しモードに合わせて、アーム部２２がリンク機構２６を駆動し、ダンパが開閉される。

つまり、制御装置のモード用ノブ６に係る直接の制御対象（被制御装置）はリンク機構２６であり、最終的な制御対象はダンパである。
また、回転部材１８は、円筒部２０と一体に成形されたセクタ部２８を有する。セクタ部２８も円筒部２０からその径方向外側に広がっているが、セクタ部２８は、平面でみて扇形の形状を有する。

図４は、回転部材１８の裏面を示す平面図であり、フレーム１４と対向するセクタ部２８の面には、その円弧形状の外縁に沿ってラック状の凹凸列２８ａが形成されている。一方、図３に示したように、フレーム１４には、モード用ノブ６の回転に伴い凹凸列２８ａが通過する位置に有底穴３０が形成され、有底穴３０には、圧縮コイルばね３２が収容されている。そして、圧縮コイルばね３２上には、金属製のボール３４が配置され、ボール３４の一部は、有底穴３０の開口から突出している。

従って、ボール３４は、圧縮コイルばね３２によって付勢されて凹凸列２８ａの1つの凹みと係合するが、圧縮コイルばね３２が収縮することによって、セクタ部２８の回転を阻害することはない。つまり、ボール３４、圧縮コイルばね３２及びセクタ部２８の凹凸列２８ａはクリック機構を構成しており、クリック機構は、モード用ノブ６の回転時にクリック感及びクリック音をもたらすのみである。

更に、図２乃至図５を参照すると、回転部材１８は、円筒部２０と一体に成形されたカンチレバー部３６を有し、カンチレバー部３６は円筒部２０から径方向外側に延びている。カンチレバー部３６の先端側には突起３６ａが形成され、突起３６ａはフレーム１４に向けて突出している。フレーム１４には、モード用ノブ６の回転に伴い突起３６ａが通過する位置にラック状の凹凸列３８が形成されており、凹凸列３８は、平面でみて円弧形状に延びている。

カンチレバー部３６の突起３６ａは、凹凸列３８の１つの凹みと噛み合っているが、モード用ノブ６を回転させたときに、そのカンチレバー部３６に作用するトルクに基づいてカンチレバー部３６が弾性的に変形し、これにより凹凸列３８の凸片を乗り越える。つまり、突起３６ａは、カンチレバー部３６を介することによって、回転部材１８に弾性を存して設けられている。

一方、ファン用ノブ４は、回転式スイッチに取り付けられ、回転式スイッチはブロワモータに電気的に接続されている。
以下、上述した制御装置の使用方法について説明する。
車両の乗員は、車両用空調システムを動作させるにあたり、ファン用ノブ４を回転させ、目印４ａを目盛り８の所定位置に合わせる。これにより、回転式スイッチを介してブロワモータに適当な電流が供給されてブロワファンが所定の風量にて作動し、車室の空調が行われる。

また、乗員は、動作モードを選択することが可能であり、その選択にあたり、モード用ノブ６を回転させて、目印６ａを目盛り１０の所定位置に合わせる。モード用ノブ６の回転は、シャフト１２、リング１６、回転部材１８の円筒部２０、アーム部２２及びワイヤ２４を介してリンク機構２６に伝達され、リンク機構２６が、所定の動作モードになるようダンパを開閉する。

ここで、回転部材１８が回転する際、凹凸列２８ａがセクタ部２８の円弧方向、則ち回転部材１８の周方向に移動することで、ボール３４が凹凸列２８ａの凸片を乗り越え、作業者には快適なクリック感及びクリック音がもたらされる。
一方、回転部材１８が回転する際、カンチレバー部３６の突起３６ａが、フレーム１４に形成された凹凸列３８に沿って移動する。ただし、突起３６ａを移動させるには、カンチレバー部３６が弾性変形して突起３６ａが凹凸列３８の凸片を乗り越える必要があるため、乗員には適度な操作力が求められる。

また、モード用ノブ６の目印６ａが目盛りの所定位置に合わされると、突起３６ａは凹凸列３８の凹みと係合する。これにより、回転部材１８には、回転に対する適度な負荷が加わり、ダンパからの反力がリンク機構２６及びワイヤ２４を介してアーム部２２に作用したとしても、当該反力によるアーム部２２及び回転部材１８の不所望の回転が防止される。

つまり、カンチレバー部３６の突起３６ａ及び凹凸列３８は、変位ユニットに対し、変位ユニットの周方向での位置に応じた負荷を付与する負荷付与手段を構成している。
かくして上述した制御装置によれば、モード用ノブ６を含む変位ユニットに対し変位ユニットの位置に応じて負荷付与手段が負荷を与えることによって、モード用ノブ６の操作力が調整される。

そして、上述した制御装置では、複数の凹凸を有する凹凸列３８により、簡単な構成にて、変位ユニットに適当な負荷が付与される。
本発明は、上述した一実施形態に限定されることはなく、種々の変更が可能である。
例えば、一実施形態では、モード用ノブ６は回転式のノブであったが、スライド式やレバー式のノブであってもよい。スライド式の場合、変位ユニットは、回転により変位するのではなく、直線的なスライドにより変位し、負荷付与手段は、スライドに対する負荷を付与すればよい。レバー式の場合、変位ユニットは、支点を中心として傾動により変位し、負荷付与手段は、傾動に対する負荷を付与すればよい。

そして、変位ユニットに対して負荷を付与することができれば、負荷付与手段の構成は特に限定されない。例えば、負荷付与手段は、突起３６ａが当接する当接面を凹凸列３８として形成し、凹凸列３８の凸片によって負荷を発生させたが、図６に示したように、適当な周期にて配列された摩擦材のパッド４０によって当接面を構成してもよい。この場合、突起３６ａとパッド４０との間の摩擦力が変位ユニットに対する負荷となる。

更に、一実施形態では、負荷付与手段は、変位ユニットが変位する全範囲において、一定の負荷を付与したが、本質的には、変位ユニットの位置に応じた適当な負荷を付与するものである。すなわち、一実施形態において、変位ユニットの位置によらず負荷が一定であったのは、各位置において設定された負荷が、結果として同一であったということに過ぎない。

変位ユニットの位置に応じて適当な負荷を付与する、より具体的な例として、図６においてパッド４０間の間隔を広げ、パッド４０の有無によって負荷を調整することができる。
また、図７に示したように、カンチレバー部３６と対向するフレーム１４の部分にテーパ部を設け、このテーパ部に摩擦材４２を配置してもよい。この場合、カンチレバー部３６の位置によって、カンチレバー部３６と摩擦材４２との距離が変化し、これにより発生する摩擦力、則ち負荷が変化する。

更には、図８に示したように、平面でみたときに、円弧形状に延びるのではなく、楕円の一部を構成する曲線形状に延びる摩擦材４４をフレーム１４に配置してもよい。この場合、カンチレバー部３６の突起３６ａが摩擦材４４と摺動する位置が、回転部材１８の径方向で変化し、これによりトルク、則ち負荷が変化する。
好ましくは、負荷付与手段は、ダンパの操作に要する操作力が一定でないようなときに、変位ユニットの変位する範囲内において、操作力の増減を補償するように、変位ユニットに負荷を与える。つまり、ダンパの操作に要する操作力が小さい位置では負荷を大きくし、当該操作力が大きい位置では負荷を小さくする。これにより、ノブを変位させる全範囲に渡って、ノブを変位させるのに必要な操作力が一定になり、乗員（作業者）に滑らかな操作感を与えられるからである。

図９乃至図１４は、別の変形例に係る負荷付与手段を示しており、この負荷付与手段のカンチレバー部３６に一体に形成された突起３６ｂは、カンチレバー部３６の先端に近付くにつれて徐々に高くなっている。突起３６ｂと係合する凹凸列４６の各凹みは、凹凸列３８の場合と同様に放射状に延びているが、凹凸列３８の場合とは異なり、径方向外側に近付くに連れて深くなっている。各凹みの深さの変化率は、カンチレバー部３６の突起３６ｂの高さの変化率に対応しており、各凹みは突起３６ｂを受け入れ可能である。

また、凹凸列４６の各凹みの長さは、凹凸列３８の場合とは異なり一定ではなく、図９中、左回りでみて、凹凸列４６の各凹みの長さは徐々に長くなっている。つまり、各凹みの径方向外端が螺旋状に位置づけられている。そして、凹凸列４６の各凹みは、最も長い凹みを除き、凹凸列４６よりも径方向外側に形成された溝４８に連なっており、溝４８は、各凹みよりも深い。このため、凹凸列４６の各凹みの径方向外端を超えているカンチレバー部３６の突起３６ｂの先端部分は、溝４８に接触することなく受け入れられる。

従って、凹凸列４６の各凹みに対して突起３６ｂが係合する長さは、左回りでみて徐々に長くなり、且つ、係合する深さも深くなる。
この変形例の場合、負荷手段によって付与される負荷が、左回りでみて徐々に大きくなり、図９中実線で示したカンチレバー部３６よりも、２点鎖線で示したカンチレバー部３６に対してより大きな負荷が与えられる。

一実施形態では、連結部材がワイヤ２４であったけれども、被制御装置との間の連結部材は特に限定されない。また、負荷付与手段としての突起（当接部）３６ａが変位ユニット側に設けられ、凹凸列（当接面）３８がフレーム（支持部材）１４側に設けられていたが、その逆であってもよい。つまり、負荷付与手段は、変位ユニットと支持部材との間に設けられていればよい。

最後に、本発明に係る制御装置は、ダンパの制御のみならず、その他の機械的に操作される機器（被制御装置）の制御にも適用可能であるのは勿論である。

一実施形態の制御装置の正面図である。 図１の制御装置におけるモード用ノブの裏側部分を示す背面図である。 図２中のIII-III線に沿う断面図である。 図２の回転部材の裏側を示す平面図である。 図２中のV-V線に沿う断面図である。 変形例に係る負荷付与手段を示す図である。 他の変形例に係る負荷付与手段を示す図である。 更に他の変形例に係る負荷付与手段を示す図である。 更に別の変形例に係る負荷付与手段を示す図である。 図９中のX-X線に沿う部分の断面図である。 図９中のXI-XI線に沿う部分の断面を、カンチレバー部を実線にして示す図である。 図１１中のXII-XII線に沿う断面図である。 図１１中のXIII-XIII線に沿う断面図である。 図１１中のXIIII-XIIII線に沿う断面図である。

符号の説明

６ モード用ノブ（ノブ）
１２ シャフト（変位ユニット）
１４ フレーム（支持部材）
１６ リング（変位ユニット）
１８ 回転部材（変位ユニット）
３６ カンチレバー部（負荷付与手段）
３６ａ 突起（負荷付与手段）
３８ 凹凸列（負荷付与手段）

Claims (5)

1. 機械的に連結された被制御装置を操作するための制御装置であって、
   作業者によって変位させられるノブを含み、支持部材によって変位可能に支持された変位ユニットと、
   前記変位ユニットの変位を前記被制御装置に伝達する連結部材と、
   前記変位ユニットに対し、前記変位ユニットの位置に応じて負荷を与える負荷付与手段と
   を具備することを特徴とする制御装置。
2. 前記負荷付与手段は、
   前記変位ユニット及び支持部材のうち一方に設けられた当接部と、
   前記変位ユニット及び支持部材のうち他方に設けられ、前記当接部が当接する当接面と
   を有することを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
3. 前記当接面は、前記当接面に対して前記当接部が相対的に変位する方向に配列された複数の凹凸を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の制御装置。
4. 前記負荷付与手段は、前記被制御装置の操作に要する操作力の増減を補償するように前記変位ユニットに前記負荷を与えることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の制御装置。
5. 前記ノブは回転式のノブであり、
   前記被制御装置は、車両用空調システムの送風ユニットのダンパであり、
   前記連結部材は、前記変位ユニットと前記ダンパとを連結する
   ことを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の制御装置。

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