JP2016537250A - 自動車の加熱及び／又は空調ユニットの少なくとも２つの空気分配フラップを制御するための制御装置 - Google Patents

Abstract

自動車の加熱及び／又は空調ユニット（ＨＶＡＣユニット）の少なくとも２つの空気分配フラップ（１０、１２、１４、１６）の同期制御のための制御装置は、第１空気分配フラップ対（１４、１６）用の少なくとも１つの第１調整機構を有している。第１調整機構は、回転軸を中心として回転可能な第１調整レバー（３０）であって、前記回転軸から延びるとともに連結点をそれぞれ有する第１及び第２アーム（３４、３６）を有する第１調整レバー（３０）を備えている。また、前記第１調整機構は、前記アーム（３４、３６）に前記連結点において結合された２つの結合ロッド（４４、４６）と、前記結合ロッド（４４、４６）に結合された２つのフラップレバー（４８）と、前記フラップレバー（４８）に結合された、前記空気分配フラップ（１４、１６）の２つの回転スピンドルと、を備えている。前記制御装置は、他の空気分配フラップ対（１０、１２）の同期制御のためのこのタイプの調整機構を更に有し得る。特に、これらの調整装置は共通の制御ディスク（２０）によって操作されるため、１つのステッピングモータ（２２）しか必要とされない。

Description

本発明は、自動車の加熱及び／又は空調ユニットの少なくとも２つの空気分配フラップを制御するための制御装置に関する。

自動車内で加熱、通気及び／又は空調を制御するためのユニット（英語の専門用語においてＨＶＡＣユニットとして知られている；以下、加熱及び／又は空調ユニットと略記する）において、通常、気流を制御する複数の電動駆動空気分配フラップが設けられている。このような空気分配フラップは、特に、空気冷却及び空気加熱要素への気流、又は空気混合分配チャンバの複数の流出開口を通過する気流を制御し、これらの流出開口は車内の異なる通気ダクトに通じている。空気分配フラップを非手動で動作させる場合、典型的な制御装置は、制御すべきフラップの数にもよるが、１つ又は複数のステッピングモータと、このステッピングモータに結合された、空気分配フラップを調整するための特別なカム機構やレバー機構を備えている。

ＵＳ２０１０／００８７１３３Ａ１号は、２つの空気分配フラップが単独のカム／レバー機構により制御される一般的な制御装置を開示した。第１フラップの回転軸上のクランクは、モータ駆動カムの溝において案内されるピンを有しており、これによりカムの回転が第１フラップの調整をもたらす。第２フラップを同時に調整するために、第１フラップのクランクを第２フラップのクランクに連結する結合ロッドが設けられている。回転方向における遊びを除くように、円錐状のピンと、Ｖ字形状の断面を有する溝が設けられている。ピンが溝内に適当な深さまで挿入されると、常に接触が確保される。

同様に、ＥＰ ０ ２６７ １０１ Ａ１号も、２つの空気分配フラップを同時に制御するためのカム／レバー機構を呈示している。このカム／レバー機構は、１つのカムと、調整レバーとして第１フラップを直接的に制御するよう作動する１つのクランクと、第２フラップのクランクに連結されて第２フラップを制御する１つの連結ロッドだけで動作する。

しかしながら、従来技術から公知のこれらの解決策は、制御すべき２つのフラップの間の距離が大きすぎず、且つこれらの間に妨害物となる加熱及び／又は空調ユニットの別の部品が配設されていない場合しか実現できない。

本発明の目的は、空気分配フラップの制御のための単純な構成の信頼性ある制御装置を実現することである。この制御装置により、少なくとも２つの空気分配フラップが均一に調整され得る。

この目的は、請求項１の特徴を有する制御装置により達成される。本発明の制御装置の有利且つ有益な改良点が従属項にて特定される。

本発明による制御装置は、自動車の加熱及び／又は空調ユニットの少なくとも２つの空気分配フラップを同期して制御するように機能し、第１空気分配フラップ対用の少なくとも１つの第１調整機構を有している。前記第１調整機構は、回転軸を中心として回転可能な第１調整レバーであって、前記回転軸から延びるとともに連結点をそれぞれ有する第１及び第２アームを有する第１調整レバーを備えている。また、前記第１調整機構は、前記アームに前記連結点において結合された２つの結合ロッドと、前記結合ロッドに結合された２つのフラップレバーと、前記フラップレバーに結合された、前記空気分配フラップの２つの回転スピンドルと、を備えている。

本発明は、少なくとも２つの空気分配フラップの同時及び同期調整を可能とする。ここで、同期調整とは、２つの空気分配フラップが、同時に（完全）開放位置又は（完全）閉鎖位置へと配置されることを主として意味する。本発明が基づく空気分配フラップの「同一」制御という概念は、２つのフラップに対する力配分が均等であることを確保するものである。本発明による構成に固有の利点とは、本発明が空気分散フラップの各対につき１つの調整レバーのみで動作するということである。ここで提案される制御装置の更なる利点は、制御装置に結合された同一構成の別の調整機構が使用可能となるということであり、これにより、このような更なる調整機構を使用しても、単独のステッピングモータしか必要とされない。部品の省略により（第２調整レバーや第２ステッピングモータは不要である）、第一にコスト節約になるとともに、次いで貴重な構造空間が節約される。

好適な実施形態において、第１調整レバーにおいて、２つの空気分配フラップの同時同期調整に関して、第１及び第２アームの連結点は第１調整レバーの回転軸から同一の径方向距離にあるとともに、これらの連結点間の仮想連結ラインは調整レバー回転軸に交差している。これは、第１調整レバーのこれらの連結点及び回転軸が所定の面内にあるということを意味している。回転軸に対する第１調整レバーの連結点の対称配置は、連結点に結合された結合ロッドの均一な偏位（ふれ、ずれ）の根拠となる。調整機構の他の部品の好適な配置により、複数の空気分配フラップの均一な偏位を容易に実現することができる。

本発明による制御概念は、ステッピングモータの駆動軸に直接的に結合された第１調整レバーによって最も簡単に実施され得る。このようにして、少なくとも２つの空気分配フラップを、結合のために必要な制御ディスク等の更なる結合要素を必要とすることなく制御することが可能となる。したがって、このような構成は、特に省スペース効果を有する。

本発明により、１つのステッピングモータを利用して複数の空気分配フラップ対を同時に調整することが意図される場合、例えば複数の制御溝を有する１つの制御ディスクのような１つのモータ駆動要素が、複数の調整機構を同時に制御し得る構成が必要である。この場合、第１調整機構に関して、第１調整レバーは、結合ロッドが結合された２つのアームの他に、回転可能な制御ディスクの第１制御溝に係合するピンを設けられた第３アームを有している。制御溝とその内部に案内されたピンは、第１調整レバーの偏位のための一種の溝付き制御案内を形成する。制御ディスクが複数の制御溝を有していれば、複数の調整機構が当該制御ディスクによって同様に制御され得る。

第１調整レバーの信頼性ある再現可能な偏位に関して、ピンが調整レバーの回転軸に平行に延びた状態で、第１調整レバーを制御装置のハウジング（このハウジングは制御ディスクに対して不動である）に取り付けることが推奨される。

制御装置の同期性と空気分配フラップにかかる均一な力の分散のために、以下で詳しく述べるように、空気分配フラップが対称面について鏡面対称に配設されている構成が有利である。

特に、制御ディスクの回転が両方の空気分配フラップの均等な動作をもたらすように、制御ディスクの回転軸は当該対称面内に延在すべきである。

更に、結合ロッドは同一長さであるべきであり、好適には、フラップレバーは同一長さであり、且つ対称面について互いに対して鏡面対称に配置されているべきである。したがって、空気分配フラップの開放位置と閉鎖位置との間の全ての中間位置について、完全に同期した調整が保証される。

結合ロッドは、ボールジョイントによる結合によって、第１調整レバーの第１及び第２アーム及び／又はフラップレバーに連結されていることが好適である。簡易な回転ジョイントに比較して、ボールジョイントは、例えば対応する部品の空間的配置に関してより融通が利く。

上述のように、本発明は、特に、少なくとも１つの更なる空気分配フラップ対の同時制御に高度に適している。このような適用のために、第２空気分配フラップ対用の少なくとも１つの第２調整機構が設けられる。第１調整機構と同様に、第２調整機構は、回転軸を中心として回転可能な第２調整レバーであって、回転軸から延びるとともに連結点をそれぞれ有する第１及び第２アームを有する第２調整レバーと、アームに連結点において結合された２つの結合ロッドと、結合ロッドに結合された２つのフラップレバーと、フラップレバーに結合された空気分配装置の２つの回転スピンドルと、を有している。このような増補構成により、特に、後部座席領域用の左側及び右側の空気分配フラップと、後部座席足元用の左側及び右側の空気分配フラップとを同時に制御することが可能となる。

このようなタイプの第２調整機構は、有利には第１調整機構と同一の制御ディスクによって制御され得る。この目的のために、第２調整レバーは、回転可能な制御ディスクの第２制御溝に係合するピンを設けられた第３アームを有している。第２制御溝は、第１調整機構との同期性を得るために第１制御溝と同一の外形を有していてもよいし、異なる調整外形が所望の場合には、第２制御溝は異なる外形を有していてもよい。

第１及び第２調整機構の制御溝は、制御ディスクの対向する面に形成され得る。この目的には、比較的小さい直径の制御ディスクが適当である。

また、適度に大きい直径を有する制御ディスクの場合には、両方（又はそれより多く）の制御溝を同一の面に設けることも可能である。この場合、１つ又は複数の制御溝が制御ディスクの他の面に更に設けられ得ることが自明である。

いずれの場合においても、制御ディスクは、１つのステッピングモータを使用して複数の空気分配フラップを同時に制御することを可能とする。

第１調整機構において、２つの対応する空気分配フラップを互いに同期して調整し、均一な力の分散を実現するために、空気分配フラップは、対称面に対して鏡面対称に配設されるべきあり、制御ディスクの回転軸は対称面内に延在する。好適には、第２調整機構の結合ロッドは同一長さであり、及び／又は第２調整機構のフラップレバーは同一長さであり、且つ対称面について互いに対して鏡面対称に配置されており、及び／又は第２調整レバーの第１及び第２アームの連結点は、第２調整レバーの回転軸から同一の径方向距離にあり、これらの連結点間の仮想連結ラインは、第２調整レバーの回転軸に交差している。

本発明の更なる特徴や利点は、以下の説明及び参照される添付図面から明らかになるであろう。

本発明による制御装置を下方から見た図。 図１の本発明による制御装置の平面図。 空気分配ユニットに設置された状態の、図１の本発明による制御装置の正面図。 本発明による制御装置の第１調整レバーの斜視図。 本発明による制御装置の第２調整レバーの斜視図。

図１乃至３は、自動車の加熱及び／又は空調ユニット（ＨＶＡＣユニット）の複数の空気分配フラップの制御のための制御装置を示している。より具体的には、以下に詳細に説明する制御装置は、後部座席領域用の左側及び右側の空気分配フラップ１０、１２と、特に自動車の後部座席の足元用の左側及び右側の空気分配フラップ１４、１６とを同時に調整するように機能する。

制御装置は、ハウジング１８に収容された制御ディスク２０であって、ステッピングモータ１１により中央軸を中心として回転可能な制御ディスク２０を備えている。制御ディスク２０は、その下面２４に第１制御溝２６を有している。第１調整レバー３０のピン２８が、この第１制御溝２６に係合する。第１調整レバー３０は第１調整機構の一部であり、その構成は以下に述べる。

図４に示される第１調整レバー３０は、中央回転軸受３２と、この回転軸受３２から延びる３つの剛性アーム３４、３６、３８と、を有している。中央回転軸受３２によって、調整レバー３０は回転可能にハウジング１８に取り付けられる。

第３アーム３８の自由端部には、調整レバー３０の回転軸に平行に延びるピン２８が一体的に形成されている。第１及び第２アーム３４、３６は、回転軸を通る平面に対して対称であり、接合ソケット４０の形状にある連結点をそれらの自由端部にそれぞれ有している。特に、２つの接合ソケット４０のそれぞれの中心点は、回転軸から同一の径方向距離にあるとともに、２つの接合ソケット４０のこれらの中心点間の仮想連結ラインは、回転軸に交差している。

２つの接合ソケット４０は２つのボールジョイントの一部であり、これらに対応するジョイントヘッド４２は結合ロッド４４、４６に形成されている。図１に示すように、第１結合ロッド４４は、調整レバー３０の第１アーム３４から左側の空気分配フラップ１４のフラップレバー４８へと延びるのに対し、第２結合ロッド４６は、調整レバー３０の第２アーム３６から右側の空気分配フラップ１６のフラップレバー４８へと延びている。各結合ロッド４４、４６は、その他方の端部において、接合ソケット５０の形状にある連結点を有している。接合ソケット５０は、対応するフラップレバー４４、４６の自由端において、ジョイントヘッド５２とともにボールジョイントを形成する。各フラップレバー４８の他方の端部は、対応する空気分配フラップ１４、１６の回転スピンドルに回転可能に結合連結されている。各フラップレバー４８は、結合ロッド４４、４６とともにクランクを形成しており、このクランクにより、対応する空気分散フラップ１４、１６が、その回転スピンドルを中心として回転して調整され得るようになっている。

図３に示すように、空気分配フラップ１４、１６は、気流ダクト５４、５６にそれぞれ配設されている。気流ダクト５４、５６は、自動車の加熱及び／又は空調ユニットの空気分配ユニットの分配器ハウジング５８に属している。

第１調整機構の部品の構成及び配置は、空気分配フラップ１４及び１６（第１空気分配フラップ対）の間の鏡面対称面Ｓであって、分配器ハウジング５８の中央面に一致する鏡面対称面Ｓによって決定される。初期位置において、制御ディスク２０の回転軸は面Ｓ内に延在しており、第１調整レバー３０の第１及び第２アーム３４、３６は鏡面対称に配置され、結合ロッド４４、４６は厳密に同一長さであり、フラップレバー４８も厳密に同一長さであり、且つ互いに対して鏡面対称に配置されている。

図２及び３から理解されるように、制御装置は、後部座席領域用の空気分配フラップ１０、１２用の第２調整機構を有している。この目的のために、（図２及び３ではハウジング１８により見えない）制御ディスク２０の上面において、第２調整レバー３０’のピン２８’が係合する第２制御溝２６’が形成されている（同じく図２及び３では見えない）。第２調整レバー３０’を有する第２調整機構は、基本的に上述の第１調整機構と同一の構成を有している。よって、これらに関しては上記の説明を参照されたい。図面において同一の部品に同一の参照符号が付されているが、第２調整機構の場合には「’」が追加されている。

第２調整機構の部品の寸法や相対配置は、後部座席領域用の空気分配フラップ１０、１２（第２空気分配フラップ対）の位置や幾何学形状に適合するものとされ、したがって第１調整機構の部品の寸法や対応する相対配置とは部分的に異なっているけれども、同一の対称原理が適用される。このことは、鏡面対称面Ｓは第２空気分配フラップ対１０、１２にも関わるものであり、第２調整機構の部品の構成や配置も鏡面対称面Ｓによって同様に決定されるということを意味している。

共通の制御ディスク２０により互いに結合された２つの調整機構の動作モードも同一である。ステッピングモータ２２により駆動される制御ディスク２０の回転によって、調整レバー３０、３０’は、ピン２８、２８’に対する溝付きガイドとして機能する制御溝２６、２６’により調整レバー３０、３０’の回転軸を中心としてそれぞれ枢動する。したがって、各調整機構の第１及び第２アーム３４、３４’３６、３６’の２つの接合ソケット４０、４０’は、共通の仮想円形経路に沿って移動する。このことによる結合ロッド４４、４４’、４６、４６’の偏位が、空気分配フラップ１０、１２、１４、１６が所望の位置に達するまで、空気分配フラップ１０、１２、１４、１６の回転スピンドルの回転をもたらす。

制御装置により、１つのステッピングモータ２２のみを使用して、後部座席領域用の左側及び右側の空気分配フラップ１０、１２と、後部座席足元用の左側及び右側の空気分配フラップ１４、１６の両方が、完全に同期した態様で調整され得る。ここで、制御ディスク２０の制御溝２６、２６’の外形が、制御ディスク２０の回転角に依存する態様で、運動学やひいては対応する空気分配フラップ対１０、１２及び１４、１６の外形の決定に重要である。

図示の例示的な実施形態から発展させた制御装置の様々な変形例が可能である。例えば、制御ディスク２０の回転によってより多くの空気分配フラップ対を同時に制御することが求められる場合、１つより多い制御溝が制御ディスク２０の一面に設けられ得るとともに、これに対応して複数の同期調整機構が設けられ得る。制御ディスク２０がその一面に制御溝を有さず、他面だけが連結を目的として利用されることが可能であることは自明である。更に、結合ロッド４４、４４’、４６、４６’と、調整レバー３０、３０’のアーム３４、３４’、３６、３６’、３８、３８’、及び／又はフラップレバー４８、４８’間のボールジョイントに代えて、例えば細長い孔に係合するピンを設けられたジョイント等の他の多関節連結部が選択され得る。この場合、調整レバー３０、３０’の回転軸や調整レバーの結合ロッド４４、４４’、４６、４６’への連結点は、必ずしも同一平面にある必要はない。

ステッピングモータ２２を使用して１つの空気分配フラップ対だけを制御すべき場合、調整レバー３０又は３０’のみしか必要なく、この調整レバー３０又は３０’はステッピングモータ２２の駆動軸に直接的に結合され得る。この場合、制御溝２６又は２６’を有する制御ディスクや、調整レバー３０又は３０’の第３アーム３８又は３８’は省略され得る。また、ハウジング１８を単純な設計のものとしてもよいし、或いは完全に割愛してもよい。

１０ 左側空気分配フラップ
１２ 右側空気分配フラップ
１４ 左側空気分配フラップ（後部座席足元用）
１６ 右側空気分配フラップ（後部座席足元用）
１８ ハウジング
２０ 制御ディスク
２２ ステッピングモータ
２４ 下面
２６、２６’ 第１／第２制御溝
２８、２８’ ピン
３０、３０’ 第１／第２調整レバー
３２、３２’ 回転軸受
３４、３４’ 第１アーム
３６、３６’ 第２アーム
３８、３８’ 第３アーム
４０、４０’ 接合ソケット
４２、４２’ 接合ヘッド
４４、４４’ 第１結合ロッド
４６、４６’ 第２結合ロッド
４８、４８’ フラップレバー
５０、５０’ 接合ソケット
５２、５２’ 接合ヘッド
５４、５４’ 第１気流ダクト
５６、５６’ 第２気流ダクト
５８ 分配器ハウジング

Claims (15)

1. 自動車の加熱及び／又は空調ユニットの少なくとも２つの空気分配フラップ（１０、１２、１４、１６）を制御するための、第１空気分配フラップ対（１４、１６）用の第１調整機構を有する制御装置であって、
   前記第１調整機構は、
   回転軸を中心として回転可能な第１調整レバー（３０）であって、前記回転軸から延びるとともに連結点をそれぞれ有する第１及び第２アーム（３４、３６）を有する第１調整レバー（３０）と、
   前記アーム（３４、３６）に前記連結点において結合された２つの結合ロッド（４４、４６）と、
   前記結合ロッド（４４、４６）に結合された２つのフラップレバー（４８）と、
   前記フラップレバー（４８）に結合された、前記空気分配フラップ（１４、１６）の２つの回転スピンドルと、を備えている、
   制御装置。
2. 前記第１及び第２アーム（３４、３６）の前記連結点は、前記第１調整レバー（３０）の前記回転軸から同一の径方向距離にあり、
   前記連結点間の仮想連結ラインは、前記第１調整レバー（３０）の前記回転軸に交差している、
   ことを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
3. 前記第１調整レバー（３０）は、ステッピングモータ（２２）の駆動軸に直接的に結合されている、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の制御装置。
4. 前記第１調整レバー（３０）は、回転可能な制御ディスク（２０）の第１制御溝（２６）に係合するピン（２８）が設けられた第３アーム（３８）を有している、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の制御装置。
5. 前記第１調整レバー（３０）は、前記制御装置のハウジング（１８）に取り付けられており、前記ピン（２８）は、前記調整レバー（３０）の前記回転軸と平行に延びている、
   ことを特徴とする請求項４に記載の制御装置。
6. 前記空気分配フラップ（１４、１６）は、対称面（Ｓ）に対して鏡面対称に配設されている、
   ことを特徴とする請求項１乃至５の一項に記載の制御装置。
7. 前記制御ディスク（２０）の回転軸は、前記対称面（Ｓ）内に延在している、
   ことを特徴とする、請求項４又は５に従属する請求項６に記載の制御装置。
8. 前記結合ロッド（４４、４６）は同一長さである、
   請求項６又は７に記載の制御装置。
9. 前記フラップレバー（４８）は同一長さであり、且つ前記対称面（Ｓ）について互いに対して鏡面対称に配置されている、
   ことを特徴とする請求項６乃至８の一項に記載の制御装置。
10. 前記結合ロッド（４４、４６）は、ボールジョイントによって前記第１調整レバー（３０）の第１及び第２アーム（３４、３６）に、及び／又は前記フラップレバー（４８）に結合されている、
    ことを特徴とする請求項１乃至９の一項に記載の制御装置。
11. 第２空気分配フラップ対（１０、１２）用の第２調整機構を特徴とする請求項１乃至１０の一項に記載の制御装置であって、
    前記第２調整機構は、
    回転軸を中心として回転可能な第２調整レバー（３０’）であって、前記回転軸から延びるとともに連結点をそれぞれ有する第１及び第２アーム（３４’、３６’）を有する第２調整レバー（３０’）と、
    前記アーム（３４’、３６’）に前記連結点において結合された２つの結合ロッド（４４’、４６’）と、
    前記結合ロッド（４４’、４６’）に結合された２つのフラップレバー（４８’）と、
    前記フラップレバー（４８’）に結合された、前記空気分配フラップ（１０、１２）の２つの回転スピンドルと、を備えている、
    制御装置。
12. 前記第２調整レバー（３０’）は、回転可能な制御ディスク（２０）の第２制御溝（２６’）に係合するピン（２８’）が設けられた第３アーム（３８’）を有している、
    ことを特徴とする請求項４に従属する請求項１１に記載の制御装置。
13. 前記第１及び第２制御溝（２６、２６’）は、前記制御ディスク（２０）の対向する面に形成されている、
    ことを特徴とする請求項１２に記載の制御装置。
14. 前記第１及び第２制御溝（２６、２６’）は、前記制御ディスク（２０）の同一の面に形成されている、
    ことを特徴とする請求項１２に記載の制御装置。
15. 前記第２空気分配フラップ対の前記空気分配フラップ（１０、１２）は対称面（Ｓ）に対して鏡面対称に配設され、前記制御ディスク（２０）の回転軸は前記対称面（Ｓ）内に延在しており、
    好適には、
    前記第２調整機構の結合ロッド（４４’、４６’）は同一長さであり、及び／又は、
    前記第２調整機構の前記フラップレバー（４８’）は同一長さであり、且つ前記対称面（Ｓ）について互いに鏡面対称に配置されており、及び／又は、
    前記第１及び第２アーム（３４’、３６’）の前記連結点は、前記第２調整レバー（３０’）の回転軸から同一の径方向距離にあり、前記連結点間の仮想連結ラインは、前記第２調整レバー（３０’）の前記回転軸に交差している、
    ことを特徴とする、請求項１１乃至１４の一項に記載の制御装置。

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