JP2009255630A - 空気通路開閉装置 - Google Patents

Abstract

【課題】コストの上昇を抑制しつつ、体格を小型化する。
【解決手段】空気通路１３ａ、１５、３５を形成するケース１１と、ケース１１に対して回転可能に支持され、空気通路を開閉するドア２０、３４と、ケース１１に形成され、ドア２０、３４が空気通路を閉じたときにドア２０、３４の板面が当接するシール面２２、２３、３５と、ドアを回転駆動する駆動機構２１、５０とを備え、ドア２０、３４の回転軸２０ａ、３４ａと駆動機構２１、５０の出力軸２１ａ、５０ａは、弾性部材４０、４１、５１、６０を介して弾性的に連結されており、ドア２０、３４の板面がシール面に対して離間しているときには、弾性部材は出力軸２１ａ、５０ａと一体に回転して回転軸２０ａ、３４ａに回転力を伝達し、ドア２０、３４の板面がシール面に当接したときには、シール面からドア２０、３４に作用する力によって弾性部材が弾性変形する。
【選択図】図７

Description

本発明は、空気通路を回転式ドアで開閉する空気通路開閉装置に関し、車両用空調装置に用いて好適である。

従来、この種の空気通路開閉装置が特許文献１に開示されている。この従来技術では、板状の回転式ドアである吹出口切替ドアが空気通路を切替開閉する。そして、吹出口切替ドアが空気通路を閉塞した際には、空気通路の周縁に形成されたシール面に吹出口切替ドアの板面が押し付けられることでシール性を確保するようになっている。

また、この従来技術では、吹出口切替ドアを駆動する駆動機構として、乗員の手動操作により操作力が与えられる手動操作機構またはサーボモータ等のアクチュエータを使用しており、この駆動機構からの駆動力をリンク機構を介して吹出口切替ドアに伝達している。

リンク機構は、案内溝が形成された第１のリンクプレートと、案内ピンが形成された第２のリンクプレートとを有し、第１のリンクプレートの案内溝内に第２のリンクプレートの案内ピンが嵌合されて摺動するように構成されている。

案内溝の一部には、案内ピンとの間で駆動力が伝達されないような形状（例えば、円弧状）を有するアイドル溝部が形成されている。このアイドル溝部は、ドアが空気通路を閉塞する際にドアの位相と駆動機構の位相とをずらして駆動機構の停止精度のバラツキを吸収するために設けられている。

このようなアイドル溝部を設けることにより、駆動機構の停止精度のバラツキの影響を排除して吹出口切替ドアを空気通路の閉塞位置に確実に停止させ、ひいてはシール性を確実に発揮させるようになっている。

一方、特許文献２には、膜状部材の巻き取りと送り出しとにより空気通路を開閉する空気通路開閉装置において、膜状部材の巻取駆動軸と、巻取駆動軸を駆動する駆動装置との間にスプリングを介在させることにより、膜状部材に常に張力を与えるようにした空気通路開閉装置が開示されている。
特開平１０−１７００６３号公報 特開平８−３００９３５号公報

特許文献１の従来技術では、吹出口切替ドアとドア操作機構との間にリンク機構が介在しているので、空気通路開閉装置の体格が大型化してしまう。この体格の大型化は、搭載スペースの制約が大きい車両用空調装置に適用する場合に特に問題となる。

この対策として、高精度なドア操作機構を用いることが考えられる。この対策によれば、リンク機構を用いることなく、吹出口切替ドアを空気通路の閉塞位置に確実に停止させてシール性を確実に発揮させることができるので、空気通路開閉装置の体格を小型化することができる。

しかしながら、この対策では、高精度なドア操作機構を用いることによってコストの大幅な上昇を招いてしまうという問題がある。

この問題は、板状の回転式ドアで空気通路を切替開閉する空気通路開閉装置のみならず、板状でない回転式ドア（例えば、ロータリードア等）で空気通路を切替開閉する空気通路開閉装置においても同様に発生する。

なお、特許文献２の従来技術は、膜状部材の巻き取りと送り出しとにより空気通路を開閉するものであって、特許文献１の従来技術のように回転式ドアにより空気通路を開閉するものとは基本構成が根本的に相違している。このため、特許文献２の従来技術の構成を特許文献１の従来技術にそのまま適用するのは困難である。

本発明は上記点に鑑みて、コストの上昇を抑制しつつ、体格を小型化することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、空気通路（１３ａ、１５、３５）を形成するケース（１１）と、
ケース（１１）に対して回転可能に支持され、空気通路を開閉するドア（２０、３４）と、
ケース（１１）に形成され、ドア（２０、３４）が空気通路を閉じたときにドア（２０、３４）が当接するシール面（２２、２３、３５）と、
ドアを回転駆動する駆動機構（２１、５０）とを備え、
ドア（２０、３４）の回転軸（２０ａ、３４ａ）と駆動機構（２１、５０）の出力軸（２１ａ、５０ａ）は、弾性部材（４０、４１、５１、６０）を介して弾性的に連結されており、
ドア（２０、３４）がシール面に対して離間しているときには、弾性部材は出力軸（２１ａ、５０ａ）と一体に回転して回転軸（２０ａ、３４ａ）に回転力を伝達し、
ドア（２０、３４）がシール面に当接したときには、シール面からドア（２０、３４）に作用する力によって弾性部材が弾性変形することを特徴とする。

これによれば、ドア（２０、３４）がシール面（２２、２３、３５）に当接すると、ドア（２０、３４）の回転軸（２０ａ、３４ａ）と駆動機構（２１、５０）の出力軸（２１ａ、５０ａ）とを連結する弾性部材（４０、４１、５１、６０）が弾性変形するので、ドア（２０、３４）の回転量が駆動機構（２１、５０）の回転量よりも小さくなる。

換言すれば、ドア（２０、３４）が空気通路を閉塞する際にドア（２０、３４）の位相と駆動機構（２１、５０）の位相とをずらして、駆動機構（２１、５０）の停止精度のバラツキを吸収することができる。

このため、リンク機構や高精度なドア操作機構を用いることなくドアを空気通路の閉塞位置に確実に停止させてシール性を確実に発揮することができるので、コストの上昇を抑制しつつ、体格を小型化することができる。

請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の空気通路開閉装置において、空気通路として、ドア（２０）のうち回転方向一方側の部位によって開閉される第１空気通路（１５）と、ドア（２０）のうち回転方向他方側の部位によって開閉される第２空気通路（１３ａ）とを有し、
シール面として、ドア（２０）が第１空気通路を閉じたときにドア（２０）が当接する第１シール面（２２）と、ドア（２０）が第２空気通路を閉じたときにドア（２０）が当接する第２シール面（２３）とを有し、
弾性部材（４０、４１、６０）は、ドア（２０）が第１シール面（２２）に当接したときには第１シール面（２２）からドア（２０）に作用する力によって弾性変形し、かつ、ドア（２０）が第２シール面（２３）に当接したときには第２シール面（２３）からドア（２０）に作用する力によって弾性変形することを特徴とする。

これにより、ドア（２０、３４）によって第１、第２空気通路を切り替え開閉する空気通路開閉装置において、第１空気通路を閉塞するとき、および第２空気通路を閉塞するときの両方においてシール性を確実に発揮することができる。

請求項３に記載の発明では、請求項１または２に記載の空気通路開閉装置において、弾性部材は、ドア（２０）の回転方向に曲げ変形する板ばね（６０）であることを特徴とする。これにより、構成を簡素化できるので、コストの上昇をより抑制することができる。

請求項４に記載の発明では、請求項３に記載の空気通路開閉装置において、出力軸（２１ａ）は円筒形状を有し、
回転軸（２０ａ）および出力軸（２１ａ）は、いずれか一方が他方の内部に同軸状に挿入され、
回転軸（２０ａ）および出力軸（２１ａ）のそれぞれには、その軸方向と交差する方向に板ばね（６０）が挿入されるスリット（６１、６２）が形成されていることを特徴とする。

これによると、回転軸（２０ａ）および出力軸（２１ａ）のいずれか一方を他方の内部に挿入しているので、回転軸（２０ａ）および出力軸（２１ａ）の軸方向において体格をより小型化することができる（後述の図７を参照）。

請求項５に記載の発明では、請求項４に記載の空気通路開閉装置において、回転軸（２０ａ）は出力軸（２１ａ）内に同軸状に挿入されており、出力軸（２１ａ）のスリット（６２）は、出力軸（２１ａ）の径方向において、径外方側の部位で板ばね（６０）を挟み込み、径内方側の部位では板ばね（６０）に対して離間するようにスリット幅が変化していることを特徴とする。

これによると、板ばね（６０）の変位部位を確保しつつ出力軸（２１ａ）と回転軸（２０ａ）との離間距離を小さくすることができるので、回転軸（２０ａ）および出力軸（２１ａ）の径方向において体格をより小型化することができる（後述の図８を参照）。

請求項６に記載の発明では、請求項１または２に記載の空気通路開閉装置において、弾性部材は、締まり方向がドア（２０）の回転方向一方側を向いた第１コイルばね（４０）、および締まり方向がドア（２０）の回転方向他方側を向いた第２コイルばね（４１）であることを特徴とする。これにより、駆動機構（２１、５０）の停止精度のバラツキを効果的に吸収することができる。

請求項７に記載の発明では、請求項６に記載の空気通路開閉装置において、ドア（２０）の板面がシール面に対して離間しているときには、第１、第２コイルばね（４０、４１）がそれぞれ締まり方向に所定量弾性変形した状態で出力軸（２１ａ、５０ａ）と一体に回転することを特徴とする。

これによると、ドア（２０）がシール面に対して離間しているときには、第１、第２コイルばね（４０、４１）のばね力がドア（２０）を互いに反対方向に引っ張り合うように作用する。このため、駆動機構（２１、５０）と弾性的に連結されたドア（２０）が弾性振動してしまうことを抑制することができる。

請求項８に記載の発明では、請求項７に記載の空気通路開閉装置において、第１、第２コイルばね（４０、４１）は、駆動機構（２１、５０）の作動範囲の全域にわたって、締まり側のみで用いられることを特徴とする。

これによると、第１、第２コイルばね（４０、４１）を締まり側と緩み側の両方で用いる場合に比べて、第１、第２コイルばね（４０、４１）の劣化を抑制することができる。

なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

（第１実施形態）
図１〜図５により本発明の第１実施形態について説明する。図１は、本実施形態の車両用空調装置における室内ユニット部の空調ユニット１０の断面図である。また、図１の上下、前後の各矢印は、空調ユニット１０の車両搭載状態における方向を示している。なお、図１は後述するフェイスモード時を示している。

本実施形態の室内ユニット部は、図１の空調ユニット１０と、この空調ユニット１０に空気を送風する送風機ユニット（図示せず）とに大別される。空調ユニット１０は車室内前側の計器盤（図示せず）内側のうち、車両幅方向の略中央部に配置される。これに対し、図示しない送風機ユニットは車室内前部の計器盤内側のうち、中央部から助手席側へオフセットして配置されている。

送風機ユニットは、周知の如く、外気（車室外空気）と内気（車室内空気）とを切替導入する内外気切替箱、および、この内外気切替箱を通して空気を吸入して送風する送風機によって構成される。この送風機は周知の遠心多翼ファン（シロッコファン）を電動モータにて駆動するものである。また、電動モータは空調制御装置（図示せず）の制御信号によって作動する。

空調ユニット１０はケース（空調ケース）１１を有し、ケース１１の内部には車室内へ向かって空気が流れる空気通路が構成される。このケース１１は、ある程度の弾性を有し、強度的にも優れた樹脂（例えば、ポリプロピレン）にて成形されている。さらに、車両幅方向（図１の紙面垂直方向）の略中央部に車両上下方向の分割面を有しており、この分割面で左右２分割することができる。

この左右２分割のケースは、内部に冷房用熱交換器をなす蒸発器１２、暖房用熱交換器をなすヒータコア１３および後述するエアミックスドア２０等を収容した状態で、金属バネクリップやネジなどの締結手段によって一体に結合されている。

ケース１１の最も車両前方側部位には空気入口空間１４が形成され、この空気入口空間１４には、送風機ユニットの送風機によって送風された空気が流入する。また、空気入口空間１４の空気流れ下流側直後には蒸発器１２が略上下方向（略垂直）に配置されている。

この蒸発器１２は、周知の如く冷凍サイクル（図示せず）の低圧冷媒が蒸発する際に空気から吸熱して空気を冷却するものである。ケース１１のうち蒸発器１２の下方に位置する底部には、蒸発器１２で発生した凝縮水（ドレン水）を排水するドレン排水口（図示せず）が開口している。

蒸発器１２の空気流れ下流側（車両後方側）には、所定の間隔を開けてヒータコア１３が略上下方向（略垂直）に配置されている。ヒータコア１３は、高温のエンジン冷却水（温水）が内部に導入され、この温水と蒸発器１２を通過した冷風とを熱交換させることで冷風を加熱するものである。

ヒータコア１３も略上下方向に配置されている。なお、蒸発器１２およびヒータコア１３を略上下方向に配置するとは、その熱交換用コア部の面が略上下方向に延びるように配置されることを意味する。

ケース１１の蒸発器１２の車両後方側部位であって、かつ、ヒータコア１３の上方側部位には、第１冷風バイパス通路１５および第２冷風バイパス通路１６が形成されている。本例では第２冷風バイパス通路１６を、第１冷風バイパス通路１５の上方側に配置している。

なお、第１冷風バイパス通路１５は、本発明における第１空気通路（空気通路）に該当するものである。また、ヒータコア１３の入口空気通路１３ａは、本発明における第２空気通路（空気通路）に該当するものである。

ケース１１の蒸発器１２の車両後方側部位であって、かつ、ヒータコア１３の下方側部位には、リヤ冷風バイパス通路１７が形成されている。これら第１、第２冷風バイパス通路１５、１６およびリヤ冷風バイパス通路１７は、蒸発器１２通過後の冷風がヒータコア１３を迂回して流れる通路を構成する。

ヒータコア１３の空気流れ下流側には、温風通路１８が形成されている。この温風通路１８は、ヒータコア１３を通過した温風を混合室１９に導く通路であり、下方側から上方側に向かって延びる形状になっている。

第１冷風バイパス通路１５を通過した冷風とヒータコア１３を通過した温風とを混合する混合室１９は、第１冷風バイパス通路１５および温風通路１８の空気流れ下流側に配置されている。

蒸発器１２とヒータコア１３との間には、温度調整手段をなすエアミックスドア２０が配置されている。エアミックスドア２０は、第１冷風バイパス通路１５とヒータコア１３の入口空気通路１３ａの開度を調整することにより、第１冷風バイパス通路１５を通過する冷風と、ヒータコア１３の入口空気通路１３ａを通過してヒータコア１３で加熱される冷風との風量割合を調整する。なお、エアミックスドア２０は、本発明におけるドアに該当するものである。

エアミックスドア２０は、ケース１１に対して回転可能に支持された回転軸２０ａと、回転軸２０ａに結合された樹脂製の板ドア部２０ｂを有する回転式ドアである。回転軸２０ａはヒータコア１３上方側部位において車両幅方向に延びるように配置され、ケース１１左右両側の壁面の軸受穴（図示せず）に回転可能に支持されている。

回転軸２０ａの一端部はケース１１の外部に突出して、電気式アクチュエータ２１の出力軸２１ａ（図２）に連結される。この電気式アクチュエータ２１は、エアミックスドア２０を駆動する駆動機構を構成するものであり、空調制御装置（図示せず）の制御信号によって作動する。

従って、本実施形態では、電気式アクチュエータ２１によってエアミックスドア２０が回転操作される。もちろん、乗員の手動操作力によってエアミックスドア２０を直接回転操作するマニュアル方式を採用してもよい。つまり、エアミックスドア２０を駆動する駆動機構として、乗員の手動操作により操作力が与えられる手動操作機構を用いてもよい。

蒸発器１２の上方部における車両後方側部位には、第１冷風バイパス通路１５に向かって突出する第１ケース側シール面２２がケース１１と一体に形成されている。蒸発器１２の下方部における車両後方側部位には、ヒータコア１３の入口空気通路１３ａに向かって突出する第２ケース側シール面２３がケース１１と一体に形成されている。

エアミックスドア２０の板ドア部２０ｂの両面における周縁部には弾性シール材２０ｃ、２０ｄが配置されている。そして、板ドア部２０ｂと各ケース側シール面２２、２３との間で弾性シール材２０ｃ、２０ｄを弾性的に圧縮変形させて、ドアシール性を確保するようになっている。

図１において、エアミックスドア２０の実線位置は、ヒータコア１３の入口空気通路１３ａを全閉して第１冷風バイパス通路１５を全開する最大冷房位置であり、この最大冷房位置にエアミックスドア２０が回転操作されると、蒸発器１２を通過した冷風の全風量が第１冷風バイパス通路１５側へ流れる。

エアミックスドア２０の２点鎖線位置は、ヒータコア１３の入口空気通路１３ａを全開して第１冷風バイパス通路１５を全閉する最大暖房位置であり、この最大暖房位置にエアミックスドア２０が回転操作されると、蒸発器１２を通過した冷風の全風量がヒータコア１３を通過して加熱される。

そして、エアミックスドア２０を任意の中間開度位置に回転操作することによって、第１冷風バイパス通路１５を通過する冷風とヒータコア１３で加熱されて温風通路１８を流れる温風との風量割合が調整される。

混合室１９は、ヒータコア１３の上方側部位に、前述の第１冷風バイパス通路１５を通過した冷風および温風通路１８を通過した温風が流入できるように配置されている。そして、混合室１９において、第１冷風バイパス通路１５から流入した冷風と温風通路１８から流入した温風とが混合されて、車室内に吹き出される空調風の温度調整がなされる。従って、前述のエアミックスドア２０の開度位置を調整することによって、空調風の温度を所望温度に調整することができる。

次に、ケース１１上面部の混合室１９の略上方側部位には、デフロスタ開口部２４が配置されている。デフロスタ開口部２４は、デフロスタダクト（図示せず）を介して車室内に配置されたデフロスタ吹出口（図示せず）に接続され、デフロスタ吹出口から車両窓ガラスの内面に向けて空調風（主に温風）が吹き出される。

デフロスタ開口部２４の後方側にはフェイス開口部２５が配置されている。このフェイス開口部２５は、フェイスダクト（図示せず）を介して車室内に配置されたフェイス吹出口（図示せず）に接続され、フェイス吹出口から前席乗員の上半身側に向けて空調風（主に冷風）が吹き出される。

ケース１１両側面部の混合室１９の側方側部位には、フット開口部２６が配置されている。このフット開口部２６には下方へ垂下するフットダクト（図示せず）が接続され、このフットダクトの下端部のフット吹出口から前席乗員の足元部に空気を吹き出すようになっている。

ケース１１の後面下方部には、リヤフェイス・フット通路２７が車両後方側に向かって延びるように形成されている。リヤフェイス・フット通路２７は、第２冷風バイパス通路１６を通過した冷風と、温風通路１８を流れる温風が流入できるように配置されている。

リヤフェイス・フット通路２７の空気流れ下流側端部（後端部）にリヤフェイス開口部２８とリヤフット開口部２９とが開口している。リヤフェイス開口部２８は、リヤフェイスダクト（図示せず）を介して車室内後方側に配置されたリヤフェイス吹出口（図示せず）に接続され、リヤフェイス吹出口から後席乗員の上半身側に向けて空調風（主に冷風）が吹き出される。

リヤフット開口部２９は、リヤフットダクト（図示せず）を介して車室内後方側に配置されたリヤフット吹出口（図示せず）に接続され、リヤフット吹出口から後席乗員の足元部に向けて空調風（主に温風）が吹き出される。

次に、混合室１９には、デフロスタ開口部２４を開閉するデフロスタドア３０が配置されている。このデフロスタドア３０は、エアミックスドア２０と同様に、回転軸に板ドア部を結合して構成された回転式ドアであり、デフロスタドア３０の回転軸はデフロスタ開口部２４車両前方側の部位で車両幅方向に延びるように配置されている。

フェイス開口部２５下方側には、フェイス開口部２５を開閉するフェイスドア３１が配置されている。フット開口部２６のケース内方側には、フット開口部２６を開閉するフットドア３２が配置されている。

フェイスドア３１は、エアミックスドア２０と同様に、回転軸に板ドア部を結合して構成された回転式ドアであり、フェイスドア３１の回転軸はフェイス開口部２５車両後方側の部位で車両幅方向に延びるように配置されている。

フットドア３２は、回転軸に扇形の板ドア部を結合して構成された回転式ドアであり、フットドア３２の回転軸はフット開口部２６下方側の部位で車両幅方向に延びるように配置されている。フットドア３２の板ドア部は、ケース１１の側壁面に沿って配置されている。

リヤフェイス・フット通路２７の空気流れ下流部には、リヤフェイス開口部２８およびリヤフット開口部２９を開閉するリヤフェイス・フットドア３３が配置されている。リヤフェイス・フットドア３３は、断面への字状の板ドア部の中央に回転軸を結合して構成された回転式ドアであり、リヤフェイス・フットドア３３の回転軸はリヤフェイス開口部２８とリヤフット開口部２９との間の部位で車両幅方向に延びるように配置されている。

これらデフロスタドア３０、フェイスドア３１、フットドア３２およびリヤフェイス・フットドア３３は、車室内へ空調風を吹き出す吹出モードを切替える吹出モードドアを構成する。

なお、デフロスタドア３０の回転軸、フェイスドア３１の回転軸、フットドア３２の回転軸およびリヤフェイス・フットドア３３の回転軸は、ケース１１左右両側の壁面の軸受穴（図示せず）により回転可能に支持されており、両回転軸の一端部はケース１１の外部に突出して、電気式アクチュエータ（図示せず）に結合される。

蒸発器１２の上端部における車両後方側には、冷風バイパスドア３４が配置されている。冷風バイパスドア３４が第２冷風バイパス通路１６を開けることにより、蒸発器１２通過後の冷風がフェイス開口部２５へ向けて流れる。

冷風バイパスドア３４は、エアミックスドア２０と同様に、ケース１１に対して回転可能に支持された回転軸３４ａと、回転軸３４ａに結合された樹脂製の板ドア部３４ｂを有する回転式ドアである。

冷風バイパスドア３４の回転軸３４ａはエアミックスドア２０上方側部位において車両幅方向に延びるように配置され、ケース１１左右両側の壁面の軸受穴（図示せず）に回転可能に支持されている。

冷風バイパスドア３４の回転軸３４ａの一端部はケース１１の外部に突出して、電気式アクチュエータ（図示せず）に連結される。この電気式アクチュエータは、空調制御装置の制御信号によって作動する。

蒸発器１２の最上部における車両後方側部位には、第２冷風バイパス通路１６に向かって突出するケース側シール面３５がケース１１と一体に形成されている。冷風バイパスドア３４の板ドア部の周縁部には弾性シール材３４ｃが配置されており、板ドア部とケース側シール面３５との間で弾性シール材３４ｃを弾性的に圧縮変形させて、ドアシール性を確保するようになっている。

ヒータコア１３の下端部における車両後方側には、リヤエアミックスドア３６が配置されている。リヤエアミックスドア３６は、リヤフェイス・フット通路２７のリヤ冷風バイパス通路１７側入口と温風通路１８側入口の開度を調整することにより、リヤ冷風バイパス通路１７を通過してリヤフェイス・フット通路２７に流入する冷風と、温風通路１８からリヤフェイス・フット通路２７に流入する温風との風量割合を調整する。

リヤエアミックスドア３６は、エアミックスドア２０と同様に、ケース１１に対して回転可能に支持された回転軸と、回転軸に結合された樹脂製の板ドア部を有する回転式ドアである。

リヤエアミックスドア３６の回転軸はヒータコア１３下端部近傍部位において車両幅方向に延びるように配置され、ケース１１左右両側の壁面の軸受穴（図示せず）に回転可能に支持されている。

リヤエアミックスドア３６の回転軸の一端部はケース１１の外部に突出して、電気式アクチュエータ（図示せず）に連結される。この電気式アクチュエータは、空調制御装置の制御信号によって作動する。

次に、エアミックスドア２０の回転軸２０ａと電気式アクチュエータ２１の出力軸２１ａとの連結構造を図２に基づいて説明する。エアミックスドア２０の回転軸２０ａと電気式アクチュエータ２１の出力軸２１ａは、リジッド（硬直）に連結されるのではなく、弾性部材である第１、第２コイルばね４０、４１を介して弾性的に連結されている。

第１、第２コイルばね４０、４１は互いに同軸状に配置され、第１、第２コイルばね４０、４１内に電気式アクチュエータ２１の出力軸２１ａが挿入され、第１、第２コイルばね４０、４１の一端部が電気式アクチュエータ２１の出力軸２１ａに固定されている。第１、第２コイルばね４０、４１の他端部は接続部品４２に固定されている。

接続部品４２は、一端側に開口する第１の穴４２ａと他端側に開口する第２の穴４２ｂとを有し、第１の穴４２ａに電気式アクチュエータ２１の出力軸２１ａが空隙を隔てて挿入されている。接続部品４２の第２の穴４２ｂには、エアミックスドア２０の回転軸２０ａの一端部が嵌合されている。接続部品４２と回転軸２０ａはＤ穴嵌合によって回り止めされている。

図３は、第１、第２コイルばね４０、４１の作動特性（変位とばね力との関係）の一例を示すグラフである。なお、図３中の「右回転」とは、電気式アクチュエータ２１側（図２では、右方側）からエアミックスドア２０を見たときにおける右回転を意味するものである。また、図３では、図示の都合上、第１、第２コイルばね４０、４１の作動特性を示す線同士がわずかに離間しているが、実際には、第１、第２コイルばね４０、４１の作動特性を示す線が互いに重なっている。

第１、第２コイルばね４０、４１は、締まり方向が互いに反対方向を向くように配置されている。すなわち、第１コイルばね４０の締まり方向はエアミックスドア２０の回転方向の一方側を向いており、第２コイルばね４１の締まり方向はエアミックスドア２０の回転方向の他方側を向いている。

図３において、第１、第２コイルばね４０、４１のセット位置は、第１、第２コイルばね４０、４１の組み付け状態を示すものである。第１、第２コイルばね４０、４１は、自然状態に対して締まり方向に所定量弾性変形して所定のばね力（図３のＦ、−Ｆ）を発生する状態で組み付けられる。

したがって、この組み付け状態では、エアミックスドア２０に対して、第１コイルばね４０のばね力（図３のＦ）と第２コイルばね４１のばね力（図３の−Ｆ）とがドア回転方向において互いに反対方向に作用する。本例では、互いに反対方向に作用する作用する第１コイルばね４０のばね力と第２コイルばね４１のばね力とが釣り合うようになっている。

このように、第１、第２コイルばね４０、４１のばね力がエアミックスドア２０を互いに反対方向に引っ張り合って釣り合うことによって、エアミックスドア２０が中間開度位置に維持されることとなる。

図４は、エアミックスドア２０の操作位置と第１、第２コイルばね４０、４１のばね力との関係を示すグラフである。第１、第２コイルばね４０、４１は、電気式アクチュエータ２１の駆動力のみでは変位しない（捩れない）ような硬さに設定されている。

このため、第１、第２コイルばね４０、４１に電気式アクチュエータ２１の駆動力のみが作用する中間開度位置では第１、第２コイルばね４０、４１が組み付け状態から変位しない（捩れない）。

従って、エアミックスドア２０がケース側シール面２２、２３に対して離間している中間開度位置では、第１、第２コイルばね４０、４１が電気式アクチュエータ２１の出力軸２１ａと一体に回転してエアミックスドア２０の回転軸２０ａに回転力を伝達する。その結果、エアミックスドア２０の回転軸２０ａが電気式アクチュエータ２１の出力軸２１ａと同期して回転駆動される。

一方、エアミックスドア２０の板面（より具体的には、弾性シール材２０ｃ、２０ｄ）がケース側シール面２２、２３に当接する最大冷房位置および最大暖房位置では、ケース側シール面２２、２３からエアミックスドア２０に作用する力によって第１、第２コイルばね４０、４１が変位して（捩れて）、エアミックスドア２０の回転軸２０ａの回転量が電気式アクチュエータ２１の出力軸２１ａの回転量よりも小さくなる。換言すれば、エアミックスドア２０の位相と電気式アクチュエータ２１の位相とがずれる。

本例では、図４からわかるように、電気式アクチュエータ２１の作動範囲の全域にわたって、第１、第２コイルばね４０、４１が締まり側のみで用いられ、緩み側で用いられることがない。また、電気式アクチュエータ２１の作動範囲は、停止精度のバラツキを見込んで所定量余分に回転するようにしてある。

図５は、電気式アクチュエータ２１の作動角とエアミックスドア２０の作動角との関係を示すグラフである。この図５に示すように、電気式アクチュエータ２１の停止精度がバラついても、エアミックスドア２０が最大冷房位置および最大暖房位置に確実に回転操作されることとなる。

なお、送風機ユニットの電動モータ、エアミックスドア２０、吹出モードドア３０〜３３、冷風バイパスドア３４、リヤエアミックスドア３６を回転させる各電気式アクチュエータを制御する空調制御装置は、ＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭ等を含む周知のマイクロコンピュータとその周辺回路から構成され、各種空調用センサ群（図示せず）からセンサ検出信号が入力され、また、車室内前部の計器盤付近に配置される空調操作パネル（図示せず）に設けられた各種空調操作スイッチ（図示せず）から操作信号が入力される。

次に、上記構成において本実施形態の作動を説明する。図示しない車両エンジンのスタートスイッチ（イグニッションスイッチ）の投入状態において空調操作パネルのオートスイッチ（図示せず）が投入されると空調制御装置がＲＯＭに記憶している空調装置制御プログラムが実行される。

空調装置制御プログラムが実行されると、空調操作パネルの操作信号や各種空調用センサ群により検出された検出信号が読込まれる。そして、これらの信号に基づいて、送風機により送風される空気の目標送風量、内外気モード、吹出モード、エアミックスドア２０の目標開度、圧縮機の作動等を決定し、決定した制御状態が得られるように各種アクチュエータに制御信号を出力する。

ここで、吹出モードは、あらかじめ空調制御装置に記憶された制御マップを参照して決定され、フェイスモード、バイレベルモード、フットモードへと順次切替える。また、空調操作パネルの吹出モードスイッチ（図示せず）が手動操作された場合は、操作信号に応じて、上述のフェイスモード、バイレベルモード、フットモードおよびフット・デフモードに切替えられる。以下、各吹出モードにおける車両用空調装置の作動について説明する。

まず、フェイスモードは、フェイス吹出口から乗員の上半身側に向けて空調風を吹き出すモードである。このフェイスモードでは、デフロスタドア３０、フェイスドア３１、フットドア３２およびリヤフェイス・フットドア３３が図１の実線位置に回転操作される。

これにより、デフロスタドア３０がデフロスタ開口部２４を全閉し、フェイスドア３１がフェイス開口部２５を全開し、フットドア３２がフット開口部２６を全閉し、リヤフェイス・フットドア３３がリヤフェイス開口部２８およびリヤフット開口部２９を全閉する。

なお、フェイスモードでは、主にフェイス吹出口から冷風を吹き出すため、エアミックスドア２０を最大冷房位置（図１の実線位置）にして、第１冷風バイパス通路１５を全開する。もちろん、エアミックスドア２０を中間開度位置にして混合室１９で冷風と温風を混合した空調風をフェイス吹出口から吹き出してもよい。

次に、バイレベルモードは、フェイス吹出口から乗員の上半身側に向けて空調風を吹き出し、同時に、フット吹出口から乗員の足元側に向けて空調風を吹き出すモードである。このバイレベルモードでは、デフロスタドア３０が図１の実線位置に回転操作され、デフロスタ開口部２４を全閉し、フェイスドア３１、フットドア３２が中間開度位置に回転操作され、フェイス開口部２５およびフット開口部２６の双方を同程度に開放する。

また、リヤフェイス・フットドア３３がリヤフェイス開口部２８およびリヤフット開口部２９の中間開度位置に回転操作され、リヤフェイス開口部２８およびリヤフット開口部２９の双方を同程度に開放する。

なお、バイレベルモードでは、乗員の好みに応じた温度の空調風をフェイス吹出口、フット吹出口、リヤフェイス吹出口およびリヤフット吹出口から吹き出すために、エアミックスドア２０の位置は中間開度位置となる。

このとき、冷風バイパスドア３４が第２冷風バイパス通路１６を開けることにより、蒸発器１２通過後の冷風がフェイス開口部２５へ向けて流れるので、フェイス吹出口からの吹出空気温度をフット吹出口からの吹出空気温度よりも低くして頭寒足熱の車室内空気温度分布を実現することができる。

また、リヤエアミックスドア３６の開度を調節することにより、リヤフット吹出口からの吹出空気温度を、フット吹出口からの吹出空気温度に対して独立して調節することができる。このリヤフット吹出口からの吹出空気温度の調節は、後述するフットモードおよびフット・デフモードにおいても同様に行うことができる。

次に、フットモードは、主にフット吹出口およびリヤフット吹出口から乗員の足元側に向けて空調風を吹き出すモードである。このフットモードではデフロスタドア３０は、デフロスタ開口部２４を僅かに開く位置に回転操作される。さらに、フェイスドア３１およびフットドア３２は、図１の２点鎖線位置に回転操作され、フェイス開口部２５を全閉し、フット開口部２６を全開する。

フットモードは、主として車両外気温が低くなっているときに選択されるので、車両窓ガラスの曇り防止のために、デフロスタドア３０がデフロスタ開口部２４を僅かに開いた状態になっている。本実施形態では、デフロスタ開口部２４の開度を、全開状態に対して２割程度の開度にしている。

なお、フットモードでは、主にフット吹出口およびリヤフット吹出口から温風を吹き出すため、エアミックスドア２０を最大暖房位置（図１の２点鎖線位置）にして、第１冷風バイパス通路１５を全閉する。もちろん、中間開度位置にして混合室１９で冷風と温風を混合した空調風を吹き出してもよい。

次に、フット・デフモードは、デフロスタ吹出口、フット吹出口およびリヤフット吹出口から同時に車両窓ガラス側および乗員の足元側に向けて空調風を吹き出すモードである。このフット・デフモードでは、デフロスタドア３０は中間開度位置に回転操作され、フェイスドア３１およびフットドア３２は、フェイス開口部２５を全閉し、フット開口部２６を全開する位置（図１の２点鎖線位置）に回転操作される。なお、本実施形態では、デフロスタ開口部２４の開度を、全開状態に対して半分程度の開度にしている。

なお、フット・デフモードは、乗員の操作によって選択されるモードなので、乗員の好みに応じた温度の空調風をデフロスタ吹出口、フット吹出口およびリヤフット吹出口から吹き出すために、エアミックスドア２０の位置は中間開度位置となる。

前述のように、本実施形態では、エアミックスドア２０の回転軸２０ａと電気式アクチュエータ２１の出力軸２１ａとを第１、第２コイルばね４０、４１を介して弾性的に連結し、エアミックスドア２０の最大冷房位置および最大暖房位置においてエアミックスドア２０の位相と電気式アクチュエータ２１の位相とがずれるようにしている。

このため、電気式アクチュエータ２１の停止精度のバラツキを吸収してエアミックスドア２０を最大冷房位置および最大暖房位置に確実に停止させることができるので、シール性を確実に発揮することができる。

しかも、エアミックスドア２０の中間開度位置では、第１、第２コイルばね４０、４１のばね力がエアミックスドア２０を互いに反対方向に引っ張り合って釣り合うので、エアミックスドア２０の回転軸２０ａと電気式アクチュエータ２１の出力軸２１ａとが第１、第２コイルばね４０、４１を介して弾性的に連結されているにもかかわらず、エアミックスドア２０を中間開度位置に確実に維持することができる。

このため、例えば、エアミックスドア２０が中間開度位置に停止している状態において、エアミックスドア２０が風圧を受けて振動するといった現象を防止することができる。

さらに、電気式アクチュエータ２１の作動範囲の全域にわたって、第１、第２コイルばね４０、４１が締まり側のみで用いられ、緩み側で用いられることがないので、第１、第２コイルばね４０、４１の劣化を抑制することができる。

（第２実施形態）
上記第１実施形態は、ドアの両面でシールするエアミックスドア２０に本発明を適用した例を示しているが、本第２実施形態は、ドアの片面でシールする冷風バイパスドア３４に本発明を適用した例を示している。

すなわち、エアミックスドア２０は、一方の板面で第１冷風バイパス通路１５を閉塞し、他方の板面でヒータコア１３の入口空気通路１３ａを閉塞するので、上記第１実施形態では、ドア回転方向の両方側において、電気式アクチュエータ２１の停止精度のバラツキを吸収できるようにしている。

これに対して、冷風バイパスドア３４は、一方の板面で第２冷風バイパス通路１６を閉塞し、他方の板面では空気通路を閉塞しないので、本実施形態では、ドア回転方向の一方側のみにおいて、電気式アクチュエータ５０の停止精度のバラツキを吸収できるようにしている。

より具体的には、図６に示すように、冷風バイパスドア３４の回転軸３４ａと電気式アクチュエータ５０の出力軸５０ａとを１つのコイルばね５１を介して連結することによって、冷風バイパスドア３４が第２冷風バイパス通路１６を閉塞するときにおける電気式アクチュエータ５０の停止精度のバラツキを吸収できるようにしている。なお、本実施形態では、第２冷風バイパス通路１６が本発明における空気通路に該当する。

本実施形態の変形例として、冷風バイパスドア３４の回転軸３４ａと電気式アクチュエータ５０の出力軸５０ａとを２つのコイルばねを介して連結し、この２つのコイルばねの締まり方向を互いに反対方向にして２つのコイルばねのばね力同士を釣り合わせるようにしてもよい。

この変形例によると、上記第１実施形態と同様に、冷風バイパスドア３４の中間開度位置では２つのコイルばねのばね力が冷風バイパスドア３４を互いに反対方向に引っ張り合って釣り合うので、冷風バイパスドア３４を中間開度位置に確実に維持することができる。

（第３実施形態）
上記第１実施形態では、エアミックスドア２０の回転軸２０ａと電気式アクチュエータ２１の出力軸２１ａとを弾性的に連結させる弾性部材として第１、第２コイルばね４０、４１を用いているが、本第３実施形態では、図７、図８に示すように、当該弾性部材として、第１、第２コイルばね４０、４１の代わりに板ばね６０を用いている。

具体的には、電気式アクチュエータ２１の出力軸２１ａを円筒形状に形成し、エアミックスドア２０の回転軸２０ａを出力軸２１ａ内に空隙を隔てて同軸状に挿入し、回転軸２０ａおよび出力軸２１ａのそれぞれに、その軸方向と直交する方向に板ばね６０を挿入するためのスリット６１、６２を形成している。

なお、本例では、第１実施形態における接続部品４２に相当する部品を用いていないが、第１実施形態における接続部品４２に相当する部品を用いてもよいことはもちろんである。

また、本例では、回転軸２０ａを出力軸２１ａ内に空隙を隔てて同軸状に挿入しているが、これとは逆に、出力軸２１ａを回転軸２０ａ内に空隙を隔てて同軸状に挿入してもよい。

また、本例では、板ばね６０の挿入方向が回転軸２０ａおよび出力軸２１ａの軸方向と直交する方向になっているが、必ずしも軸方向と直交する方向でなくてもよく、軸方向と交差する方向であってもよい。

また、本例では、板ばね６０が回転軸２０ａおよび出力軸２１ａを径方向一方側から径方向他方側まで貫通しているが、必ずしも貫通する必要はなく、例えば、径方向一方側から回転軸２０ａの中心まで嵌合するようにしてもよい。

出力軸２１ａのスリット６２は、出力軸２１ａの径方向において、径外方側の部位（回転軸２０ａと反対側の部位）で板ばね６０を挟み込み、径内方側の部位（回転軸２０ａ側の部位）では板ばね６０に対して離間するように、スリット幅（図８の左右方向寸法）が変化している。

板ばね６０の硬さの設定は、上記第１実施形態における第１、第２コイルばね４０、４１の硬さの設定と同様である。したがって、板ばね６０に電気式アクチュエータ２１の駆動力のみが作用する中間開度位置では板ばね６０が組み付け状態から変位しない（曲がらない）。

これにより、エアミックスドア２０の中間開度位置では、板ばね６０が電気式アクチュエータ２１の出力軸２１ａと一体に回転してエアミックスドア２０の回転軸２０ａに回転力を伝達する。その結果、エアミックスドア２０の回転軸２０ａが電気式アクチュエータ２１の出力軸２１ａと同期して回転駆動される。

一方、最大冷房位置および最大暖房位置では、ケース側シール面２２、２３からエアミックスドア２０に作用する力によって板ばね６０が変位して（曲がって）、エアミックスドア２０の回転軸２０ａの回転量が電気式アクチュエータ２１の出力軸２１ａの回転量よりも小さくなる。換言すれば、エアミックスドア２０の位相と電気式アクチュエータ２１の位相とがずれる。

上記構成により、上記第１実施形態と同様の作用効果を得ることができる。しかも、本実施形態では、板ばね６０を１つのみ用いる構成であるので、上記第１実施形態のようにコイルばねを２つ用いる構成に比べて、構成を簡素化でき、コストの低減を図ることができる。

また、回転軸２０ａを出力軸２１ａ内に挿入して、回転軸２０ａと出力軸２１ａとをその軸方向にラップさせているので、回転軸２０ａおよび出力軸２１ａの軸方向において体格をより小型化することができる。

また、出力軸２１ａのスリット６２は、出力軸２１ａの径方向において、径外方側の部位で板ばね６０を挟み込み、径内方側の部位では板ばね６０に対して離間しているので、出力軸２１ａの径方向においてスリット６２が全体的に板ばね６０を挟み込む場合に比べて、板ばね６０のうち回転軸２０ａとの当接部位と出力軸２１ａとの当接部位との間の距離を大きく確保することができる。

このため、板ばね６０の変位部位を確保しつつ出力軸２１ａと回転軸２０ａとの離間距離を小さくすることができるので、出力軸２１ａと回転軸２０ａとの連結部の径方向の体格をより小型化することができる。

なお、本例では、エアミックスドア２０の回転軸２０ａを電気式アクチュエータ２１の出力軸２１ａ内に挿入して、回転軸２０ａと出力軸２１ａとを軸方向にラップさせているが、必ずしも軸方向にラップさせる必要はなく、回転軸２０ａと出力軸２１ａとを軸方向に離間させて、板ばね６０が回転軸２０ａと出力軸２１ａとを軸方向に跨ぐようにしてもよい。

（他の実施形態）
なお、上記第１、第２実施形態では、ドアの回転軸と電気式アクチュエータの出力軸とを弾性的に連結させる弾性部材としてコイルばね４０、４１、５１を用い、上記第３実施形態では、当該弾性部材として板ばね６０を用いているが、これに限定されるものではなく、例えば、当該弾性部材としてゴム等の弾性体を用いることができることはもちろんである。

また、上記各実施形態は、本発明の適用例を例示したものに過ぎず、本発明はこれに限定されるものではない。

例えば、エアミックスドア２０、冷風バイパスドア３４のみならず、空調ユニット１０の他のドア（内外気切替ドア、吹出モードドア等）に本発明を適用することができる。

また、電気式アクチュエータによって回転操作されるドアのみならず、乗員の手動操作力によって直接回転操作されるマニュアル方式のドアに本発明を適用することができる。

また、板状の回転式ドアのみならず、板状でない回転式ドア（例えば、ロータリードア等）に本発明を適用することができる。

さらには、例えば、住宅やビル等に設置される空調装置における空気通路開閉装置等、種々の空気通路開閉装置に広く本発明を適用できる。

本発明の第１実施形態における車両用空調装置の空調ユニットの概略構成を示す断面図である。 エアミックスドアの回転軸と電気式アクチュエータの出力軸との連結部近傍を示す断面図である。 第１、第２コイルばねの作動特性を示すグラフである。 エアミックスドアの操作位置と第１、第２コイルばねのばね力との関係を示すグラフである。 電気式アクチュエータの作動角とエアミックスドアの作動角との関係を示すグラフである。 本発明の第２実施形態における冷風バイパスドアの回転軸と電気式アクチュエータの出力軸との連結部を模式的に示す断面図である。 本発明の第３実施形態におけるエアミックスドアの回転軸と電気式アクチュエータの出力軸との連結部を示す断面図である。 図７のＡ−Ａ拡大断面図である。

符号の説明

１１ ケース
２０ エアミックスドア（ドア）
２１ アクチュエータ（駆動機構）
６０ 板ばね（弾性部材）

Claims (8)

1. 空気通路（１３ａ、１５、３５）を形成するケース（１１）と、
   前記ケース（１１）に対して回転可能に支持され、前記空気通路を開閉するドア（２０、３４）と、
   前記ケース（１１）に形成され、前記ドア（２０、３４）が前記空気通路を閉じたときに前記ドア（２０、３４）が当接するシール面（２２、２３、３５）と、
   前記ドアを回転駆動する駆動機構（２１、５０）とを備え、
   前記ドア（２０、３４）の回転軸（２０ａ、３４ａ）と前記駆動機構（２１、５０）の出力軸（２１ａ、５０ａ）は、弾性部材（４０、４１、５１、６０）を介して弾性的に連結されており、
   前記ドア（２０、３４）が前記シール面に対して離間しているときには、前記弾性部材は前記出力軸（２１ａ、５０ａ）と一体に回転して前記回転軸（２０ａ、３４ａ）に回転力を伝達し、
   前記ドア（２０、３４）が前記シール面に当接したときには、前記シール面から前記ドア（２０、３４）に作用する力によって前記弾性部材が弾性変形することを特徴とする空気通路開閉装置。
2. 前記空気通路として、前記ドア（２０）のうち回転方向一方側の部位によって開閉される第１空気通路（１５）と、前記ドア（２０）のうち回転方向他方側の部位によって開閉される第２空気通路（１３ａ）とを有し、
   前記シール面として、前記ドア（２０）が前記第１空気通路を閉じたときに前記ドア（２０）が当接する第１シール面（２２）と、前記ドア（２０）が前記第２空気通路を閉じたときに前記ドア（２０）が当接する第２シール面（２３）とを有し、
   前記弾性部材（４０、４１、６０）は、前記ドア（２０）が前記第１シール面（２２）に当接したときには前記第１シール面（２２）から前記ドア（２０）に作用する力によって弾性変形し、かつ、前記ドア（２０）が前記第２シール面（２３）に当接したときには前記第２シール面（２３）から前記ドア（２０）に作用する力によって弾性変形することを特徴とする請求項１に記載の空気通路開閉装置。
3. 前記弾性部材は、前記ドア（２０）の回転方向に曲げ変形する板ばね（６０）であることを特徴とする請求項１または２に記載の空気通路開閉装置。
4. 前記出力軸（２１ａ）は円筒形状を有し、
   前記回転軸（２０ａ）および前記出力軸（２１ａ）は、いずれか一方が他方の内部に同軸状に挿入され、
   前記回転軸（２０ａ）および前記出力軸（２１ａ）のそれぞれには、その軸方向と交差する方向に前記板ばね（６０）が挿入されるスリット（６１、６２）が形成されていることを特徴とする請求項３に記載の空気通路開閉装置。
5. 前記回転軸（２０ａ）は前記出力軸（２１ａ）内に同軸状に挿入されており、
   前記出力軸（２１ａ）の前記スリット（６２）は、前記出力軸（２１ａ）の径方向において、径外方側の部位で前記板ばね（６０）を挟み込み、径内方側の部位では前記板ばね（６０）に対して離間するようにスリット幅が変化していることを特徴とする請求項４に記載の空気通路開閉装置。
6. 前記弾性部材は、締まり方向が前記ドア（２０）の回転方向一方側を向いた第１コイルばね（４０）、および締まり方向が前記ドア（２０）の回転方向他方側を向いた第２コイルばね（４１）であることを特徴とする請求項１または２に記載の空気通路開閉装置。
7. 前記ドア（２０）が前記シール面に対して離間しているときには、前記第１、第２コイルばね（４０、４１）がそれぞれ締まり方向に所定量弾性変形した状態で前記出力軸（２１ａ、５０ａ）と一体に回転することを特徴とする請求項６に記載の空気通路開閉装置。
8. 前記第１、第２コイルばね（４０、４１）は、前記駆動機構（２１、５０）の作動範囲の全域にわたって、締まり側のみで用いられることを特徴とする請求項７に記載の空気通路開閉装置。

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