JP4222240B2

JP4222240B2 - 制御ドア駆動装置

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Publication number: JP4222240B2
Application number: JP2004087736A
Authority: JP
Inventors: 拓彦澤井
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2004-03-24
Filing date: 2004-03-24
Publication date: 2009-02-12
Anticipated expiration: 2024-03-24
Also published as: JP2005271735A; US20050210753A1; US7306512B2

Description

本発明は、通風路を流れる通風を制御する制御ドア手段を駆動するための制御ドア駆動装置に関するものであり、特に、制御ドア手段を駆動するための駆動モータ、動力伝達手段の小型、軽量化に関する。

従来、この種の制御ドア駆動装置として、例えば、図７に示すように、通風路を形成するケース１００内に回動可能に配設され、ケース１００内に流れる通風を制御する制御ドア手段１１０と、この制御ドア手段１１０を駆動する動力伝達手段であるリンク手段１２０と、このリンク手段１２０に回転運動の駆動力を与える駆動モータ１３０とを備えている。

この種の駆動モータ１３０は、一般的にサーボモータが用いられている。このサーボモータは、内部に駆動力を発生するＤＣモータの他に、その駆動力を高めるための複数の減速ギア、回転位置検出のためのポテンションメータなどを内蔵している。しかも、その外部には、駆動軸の停止精度を向上するためのリンク機構を備えている。従って、この種の装置を用いる車両用空調装置では、例えば、横６０ｍｍ×縦８０ｍｍ×高さ４０ｍｍ程度の大きさのサーボモータとリンク手段１２０とをケース１００外に配置させて、これらの取り付け空間を小さくするように構成している（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００１−８０３４７号公報

しかしながら、上記構成によれば、サーボモータ、リンク手段１２０のケース外の取り付け空間が大きい問題がある。しかも、サーボモータを用いると、駆動力を発生するＤＣモータのほかに、リンク手段、制御ドア手段を駆動するための各種動力伝達部品の取り付け空間が必要となることで制御ドア駆動装置の小型化、軽量化が困難であった。

そこで、本発明の目的は、上記点を鑑みたものであり、駆動モータおよび動力伝達部品を簡素化させるとともに、少なくとも動力伝達部品をケース内に配設させることで、駆動装置のケース外での取り付け空間の縮小および小型化、軽量化を可能とした制御ドア駆動装置を提供することにある。

上記、目的を達成するために、請求項１ないし請求項９に記載の技術的手段を採用する。すなわち、請求項１に記載の発明では、通風路を形成するケース内に回動可能に配設され、通風を制御する制御ドア手段（１０）と、この制御ドア手段（１０）を駆動する動力伝達手段（２０）と、この動力伝達手段（２０）に回転力を与える駆動モータ（３０）とを備える制御ドア駆動装置であって、
制御ドア手段（１０）は、通風を制御するドア基板部（１１）と、このドア基板部（１１）とともに回動し、略筒状に形成された回動部材（１２）とから構成され、動力伝達手段（２０）は、回動部材（１２）の筒内側に設置され、駆動モータ（３０）の回転力をその軸方向の駆動力に変換し、この変換した駆動力に基づいて回動部材（１２）を回動させるように構成されることを特徴としている。

請求項１に記載の発明によれば、動力伝達手段（２０）が回動部材（１２）の筒内側に設置されることにより、ケース外に形成される動力伝達部品の取り付け空間が大幅に縮小できる。また、回動部材（１２）の筒内側で回動部材（１２）を回動させる動力伝達手段（２０）が構成できることで駆動装置の小型化、軽量化が可能となる。

請求項２に記載の発明では、動力伝達手段（２０）は、駆動モータ（３０）の回転力をその軸方向に直線運動する駆動力に変換する第１動力変換手段（２１、２１ａ、２２）と、回動部材（１２）と協働することで、第１動力変換手段（２１、２１ａ、２２）にて変換した軸方向の駆動力を、回動部材（１２）の回転力に変換し、回動部材（１２）を回動させる第２動力変換手段（１２ａ、２２ｂ）とを有することを特徴としている。

請求項２に記載の発明によれば、動力伝達手段（２０）の構成を第１動力変換手段（２１、２１ａ、２２）と第２動力変換手段（１２ａ、２２ｂ）との必要最小限の動力伝達部品で構成できる。これにより、従来よりも動力伝達部品を簡素化することで制御ドア駆動装置の小型化、軽量化が可能となる。

請求項３に記載の発明では、第１動力変換手段（２１、２２）は、回動部材（１２）の筒内側に設置されるとともに、外周にリードスクリューが形成され、駆動モータ（３０）の回転力により回転する回転軸（２１）と、リードスクリューと螺合する螺子部（２２ａ）を有し、回転軸（２１）の回転に応じて軸方向に移動可能な動力伝達部材（２２）とを備えることを特徴としている。

請求項３に記載の発明によれば、第１動力変換手段（２１、２２）を具体的には、リードスクリューと螺子部（２２ａ）とを螺合させることで駆動モータ（３０）の回転力をその軸方向に直線運動する駆動力に変換することが容易にできる。しかも、上記リードスクリューと螺子部（２２ａ）とで入力された駆動力を高めることができる。これにより、動力伝達部品を最小限で構成できる。

請求項４に記載の発明では、第２動力変換手段（１２ａ、２２ｂ）は、回動部材（１２）の筒状側面に形成され、動力伝達部材（２２）に形成された駆動ピン部（２２ｂ）と係合する略らせん状の溝部（１２ａ）とを備え、動力伝達部材（２２）の駆動ピン部（２２ｂ）と溝部（１２ａ）とが協働することで、軸方向の駆動力を回動部材（１２）の回転力に変換することを特徴としている。

請求項４に記載の発明によれば、一方、第２動力変換手段（１２ａ、２２ｂ）でも、具体的に、駆動ピン部（２２ｂ）と略らせん状の溝部（１２ａ）とを係合させることで、第１動力変換手段（２１、２２）で変換された軸方向の駆動力を、回動部材（１２）の回転力に変換し、回動部材（１２）を回動させることが容易にできる。これにより、動力伝達部品を最小限で構成できる。

請求項５および請求項６に記載の発明では、第１動力変換手段（２１ａ、２２）は、回動部材（１２）の筒内側に設置されるとともに、外周にリードスクリューが形成された軸部材（２１ａ）と、リードスクリューと螺合するとともに、駆動モータ（３０）の回転力により回転する螺子部（２２ａ）を有し、螺子部（２２ａ）を回転可能に保持するとともに、螺子部（２２ａ）の回転に応じて軸方向に移動可能な動力伝達部材（２２）とを備えるとともに、駆動モータ（３０）は、軸部材（２１ａ）に螺合する螺子部（２２ａ）に回転力を与えるように動力伝達部材（２２）と一体に構成されることを特徴としている。

請求項５および請求項６に記載の発明によれば、駆動モータ（３０）が回動部材（１２）の筒内側に設置されてケース外での取り付け空間をなくすことができる。さらに、駆動モータ（３０）が動力伝達部材（２２）と一体に構成されることで、小型化、軽量化が図れる。

請求項７に記載の発明では、動力伝達部材（２２）には、駆動ピン部（２２ｂ）を回動部材（１２）の軸方向と並行に導くための案内部材（２３）が設けられたことを特徴としている。請求項７に記載の発明によれば、駆動ピン部（２２ｂ）と溝部（１２ａ）とが協働するときのガタが縮小できることで制御ドア手段（１０）の停止精度が向上できる。

請求項８に記載の発明では、駆動モータ（３０）は、回動部材（１２）の筒内側に設置し回転軸（２１）に連結されることを特徴としている。請求項８に記載の発明によれば、上述の請求項５と同じようにケース外に形成される取り付け空間をなくすことができる。

請求項９に記載の発明では、駆動モータ（３０）は、ステップモータもしくはＤＣモータであることを特徴としている。この種のステップモータ、ＤＣモータは、従来のサーボモータよりも体格を小型にすることができることで、駆動モータ（３０）の小型化、軽量化が図れる。さらに、ステップモータ、ＤＣモータは小型であるため回動部材（１２）の筒内側に容易に設置することができる。

なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態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）
以下、本発明の第１実施形態における制御ドア駆動装置を図１ないし図３に基づいて説明する。図１は本発明の制御ドア駆動装置を車両用空調装置に適用した一例であり、制御ドア駆動装置の全体構成を示す模式図である。図２は図１に示すＡ−Ａ断面図、図３は図２に示すＢ−Ｂ断面図である。

本実施形態の制御ドア駆動装置は、例えば、車両用空調装置において、フェイス吹出開口部、デフロスタ吹出開口部、フット吹出開口部への空気流れを切り換える吹出モードドアもしくは冷風と温風との風量割合を調整することで吹出温度の温度調整を行なうエアミックスドアなどの制御ドア手段に駆動力を出力する装置である。

本実施形態の制御ドア駆動装置は、図１ないし図３に示すように、通風を制御する制御ドア制御手段である制御ドア１０と、この制御ドア１０を駆動する動力伝達手段２０と、この動力伝達手段２０に駆動力を与える駆動モータ３０とから構成されている。本実施形態の駆動モータ３０は、空調ケース１外の一端側に配設され、直流電源で作動するＤＣモータであり、駆動軸３０ａを介して回転運動の駆動力を動力伝達手段２０に出力する。

制御ドア１０は、長方形の平面形状からなるドア基板部１１と、そのドア基板部１１の長手方向の一端に形成された回動部材１２とから一体で構成され、樹脂材からなる平板状の板ドアである。また、回動部材１２は、図３に示すように、略筒状に形成されており、この回動部材１２の筒内側に動力伝達手段２０を設置させて制御ドア１０を駆動するように構成している。

本実施形態の動力伝達手段２０は、駆動モータ３０による回転運動の駆動力を直線運動の駆動力に変換し、変換した直線運動の駆動力を制御ドア１０の駆動力に変換するように構成されている。言い換えれば、駆動モータ３０の回転力をその軸方向に直線運動する駆動力に変換する第１動力変換手段と、回動部材１２と協働することで、第１動力変換手段にて変換した軸方向の駆動力を、回動部材１２の回転力に変換し、回動部材１２を回動させる第２動力変換手段とを有するものである。

具体的に説明すると、図２および図３に示すように、第１動力変換手段は、外周にリードスクリューが形成された回転軸２１と、リードスクリューと螺合する螺子部２２ａを有し、回転軸２１の回転に応じて軸方向に移動可能な動力伝達部材２２とから構成している。そして、この回転軸２１は、回動部材１２の略軸心上に設置され、空調ケース１内に回動自在に支持され、一端が空調ケース１外に突き出して駆動モータ３０の駆動軸３０ａに連結されている。

これにより、駆動モータ３０の回転力が回転軸２１に与えられたときに、動力伝達部材２２が回転軸２１の軸方向に移動できるとともに、リードスクリューと螺子部２２ａとの螺合により駆動力を高めることもできる。なお、この動力伝達部材２２には、図３に示すように、回動部材１２および回転軸２１と略同軸心上に形成された螺子部２２ａの他に、この螺子部２２ａに直交するように駆動ピン部２２ｂが略棒状に形成されている。この駆動ピン部２２ｂは、リードスクリューと螺子部２２ａとで変換された駆動力を回転軸２１の軸方向に出力するもので、この駆動ピン部２２ｂが第２動力変換手段に寄与するものである。

次に、第２動力変換手段は、上記駆動ピン部２２ｂと、制御ドア１０の回動部材１２の筒状側面に形成された略らせん状の溝部１２ａ（図１参照）とから構成している。ところで、この駆動ピン部２２ｂはこの先端側が溝部１２ａを介して回動部材１２の外側に突き出すように形成している。従って、駆動ピン部２２ｂと溝部１２ａとが協働することで、軸方向の駆動力を回動部材１２の回転力に変換するものである。

ところで、この駆動ピン部２２ｂには、螺子部２２ａの軸心と並行となるガイド穴２２ｃが形成されており、このガイド穴２２ｃに案内部材２３が設けられている。この案内部材２３は、駆動ピン部２２ｂが回動部材１２の軸方向に移動するように導くための案内手段であり、駆動ピン部２２ｂに形成されたガイド穴２２ｃに係合して回動部材１２の軸方向に対して平行となるように空調ケース１内に設けられている。これにより、駆動ピン部２２ｂと溝部１２ａとが協働するときは、駆動ピン部２２ｂと溝部１２ａとのガタをなくなることで制御ドア１０の停止位置の精度を向上させることができる。

次に、以上の構成による制御ドア駆動装置の作動について説明する。駆動モータ３０が作動すると、駆動モータ３０の回転運動の駆動力が駆動軸３０ａから回転軸２１に出力される。そして、回転軸２１が回転されることで動力伝達部材２２を回転軸２１の軸方向に移動させることができる。なお、このときに回転軸２１および動力伝達部材２２に形成されたリードスクリューと螺子部２２ａとの螺合により、駆動力が高められて軸方向の駆動力に変換される。

そして、その変換された駆動力が駆動ピン部２２ｂにより回動部材１２の軸方向に向けて溝部１２ａに出力され、駆動ピン部２２ｂと回動部材１２の溝部１２ａとが協働することで回動部材１２が回動する。これにより、駆動モータ３０の回転力を回転軸２１およびと螺子部２２ａにより軸方向の駆動力に変換し、その駆動力を駆動ピン部２２ｂと溝部１２ａにより、回転運動の駆動力に変換させて制御ドア１０を駆動することができる。

なお、駆動モータ３０を従来のサーボモータを用いずにＤＣモータを用いることで、図１に示すように、ＤＣモータの体格は、直径Ｄ１がφ１５〜φ２０ｍｍ程度で、高さＨ１が２０ｍｍ程度の小型化にすることができる。さらに、動力伝達手段２０を制御ドア１０の回動部材１２の筒内側に設置したことにより、空調ケース１外に形成される駆動装置の取り付け空間を図７の従来と比較して大幅に縮小することができる。

以上の第１実施形態による制御ドア駆動装置によれば、動力伝達手段２０が回動部材１２の筒内側に設置されることにより、空調ケース１外に形成される動力伝達部品の取り付け空間が大幅に縮小できる。また、回動部材１２の筒内側で回動部材１２を回動させる動力伝達手段２０が構成できることで駆動装置の小型化、軽量化が可能となる。

また、この動力伝達手段２０は、駆動モータ３０の回転力をその軸方向に直線運動する駆動力に変換する第１動力変換手段２１、２２と、回動部材１２と協働することで、第１動力変換手段２１、２２にて変換した軸方向の駆動力を、回動部材１２の回転力に変換し、回動部材１２を回動させる第２動力変換手段１２ａ、２２ｂとを有することにより、動力伝達手段２０の構成を第１動力変換手段２１、２２と第２動力変換手段１２ａ、２２ｂとの必要最小限の動力伝達部品で構成できる。これにより、従来よりも動力伝達部品を簡素化することで制御ドア駆動装置の小型化、軽量化が可能となる。

その第１動力変換手段２１、２２は、具体的に、回転軸２１と回転軸と螺合する動力伝達部材２２とから構成され、回転軸２１に形成されたリードスクリューと動力伝達部材２２に形成された螺子部２２ａとを螺合させることで駆動モータ３０の回転力をその軸方向に直線運動する駆動力に変換することが容易にできる。しかも、上記リードスクリューと螺子部２２ａとで入力された駆動力を高めることができる。これにより、動力伝達部品を最小限で構成できる。

一方、第２動力変換手段１２ａ、２２ｂは、具体的に、動力伝達部材２２に形成された駆動ピン部２２ｂと回動部材１２に形成された略らせん状の溝部１２ａとから構成され、駆動ピン部２２ｂと溝部１２ａとを協働させることで、第１動力変換手段２１、２２で変換された軸方向の駆動力を、回動部材１２の回転力に変換し、回動部材１２を回動させることが容易にできる。これにより、動力伝達部品を最小限で構成できる。

また、動力伝達部材２２には、駆動ピン部２２ｂを回動部材１２の軸方向と並行に導くための案内部材２３が設けられたことにより、駆動ピン部２２ｂと溝部１２ａとが協働するときのガタが縮小できることで制御ドア１０の停止精度が向上できる。さらに、駆動モータ３０を従来のサーボモータに代えてＤＣモータを用いることにより、この種のＤＣモータは、従来のサーボモータよりも体格を小型にすることができることで、駆動モータ３０の小型化、軽量化が図れる。

（第２実施形態）
以上の第１実施形態では、駆動モータ３０を空調ケース１外に配置させたが、これに限らず、具体的に、図４に示すように、空調ケース１内の上方側または下方側のいずれか一方の制御ドア１０の回動部材１２内側に設置して回転軸２１に連結させても良い。これによれば、空調ケース１外に形成される取り付け空間をなくすことができる。しかも、駆動モータ３０が回動部材１２内に設置される動力伝達手段２０と一体に構成できることで小型化が図れる。

（第３実施形態）
本実施形態では、回動部材１２の筒内側に設置された動力伝達部材２２と駆動モータ３０とを一体に構成させた制御ドア駆動装置である。具体的には、図５に示すように、外周にリードスクリューが形成された軸部材２１ａと、このリードスクリューと螺合するとともに、駆動モータ３０の回転力により回転する螺子部２２ａを有し、この螺子部２２ａを回転可能に保持するとともに、螺子部２２ａの回転に応じて軸方向に移動可能な動力伝達部材２２と、螺子部２２ａの外側にステータコイル３０ｂ、ロータ３０ｃおよびベアリング３０ｄからなる駆動モータ３０とを備えたものである。

なお、本実施形態のリードスクリューからなる軸部材２１ａは、以上の第１、第２実施形態における回転軸２１とは異なり、それ自身が回転するのではなく、動力伝達部材２２側のロータ３０ｃ、および軸部材２１ａに螺合する螺子部２２ａに回転力を与えるようにしている。以上の構成によれば、動力伝達部材２２と駆動モータ３０とが一体構成されることで制御ドア駆動装置のより小型化、軽量化が図れる。

（他の実施形態）
以上の実施形態では、駆動モータ３０の駆動軸３０ａと動力伝達手段２０の回転軸２１との連結が同心軸となるように構成させたが、これに限らず、図６に示すように、駆動モータ３０の駆動軸３０ａと回転軸２１との間に、自在継手であるユニバーサルジョイント４０を介して連結するように構成しても良い。

これによれば、制御ドア１０の空調ケース１内への配設の自由度が向上する。なお、本実施形態ではユニバーサルジョイント４０を駆動モータ３０の駆動軸３０ａ側に一箇所設けたが、これに限らず、回転軸２１の下方端にユニバーサルジョイント４０を設けても良い。

また、以上の実施形態では、駆動モータ３０をＤＣモータで構成したが、これに限らず、ステップモータであっても良い。これによれば、サーボモータに構成される回転位置検出するポテンションメータの機能が付加できる。なお、ＤＣモータにおいてもコンミテータでパルスをカウントして回転位置を検出しても良い。

また、本発明を車両用空調装置に適用したが、これに限らず、回動する制御ドア１０を具備する装置であれば、本発明を適用できる。

本発明の第１実施形態における制御ドア駆動装置の全体構成を示す模式図である。図１に示すＡ−Ａ断面図である。図２に示すＢ−Ｂ断面図である。本発明の第２実施形態における制御ドア駆動装置の全体構成を示す模式図である。本発明の第３実施形態における制御ドア駆動装置の全体構成を示す模式図である。他の実施形態における制御ドア駆動装置の全体構成を示す模式図である。従来技術における制御ドア駆動装置の全体構成を示す模式図である。

符号の説明

１０…制御ドア（制御ドア手段）
１１…ドア基板部
１２…回動部材
１２ａ…溝部（第２動力変換手段）
２０…動力伝達手段
２１…回転軸（第１動力変換手段）
２１ａ…軸部材（第１動力変換手段）
２２…動力伝達部材（第１動力変換手段）
２２ａ…螺子部（第１動力変換手段）
２２ｂ…駆動ピン部（第２動力変換手段）
２３…案内部材
３０…駆動モータ

Claims

通風路を形成するケース内に回動可能に配設され、通風を制御する制御ドア手段（１０）と、
前記制御ドア手段（１０）を駆動する動力伝達手段（２０）と、
前記動力伝達手段（２０）に回転力を与える駆動モータ（３０）とを備える制御ドア駆動装置であって、
前記制御ドア手段（１０）は、通風を制御するドア基板部（１１）と、このドア基板部（１１）とともに回動し、略筒状に形成された回動部材（１２）とから構成され、
前記動力伝達手段（２０）は、前記回動部材（１２）の筒内側に設置され、前記駆動モータ（３０）の回転力をその軸方向の駆動力に変換し、この変換した駆動力に基づいて前記回動部材（１２）を回動させるように構成されることを特徴とする制御ドア駆動装置。
前記動力伝達手段（２０）は、前記駆動モータ（３０）の回転力をその軸方向に直線運動する駆動力に変換する第１動力変換手段（２１、２１ａ、２２）と、
前記回動部材（１２）と協働することで、前記第１動力変換手段（２１、２１ａ、２２）にて変換した軸方向の駆動力を、前記回動部材（１２）の回転力に変換し、前記回動部材（１２）を回動させる第２動力変換手段（１２ａ、２２ｂ）とを有することを特徴とする請求項１に記載の制御ドア駆動装置。
前記第１動力変換手段（２１、２２）は、前記回動部材（１２）の筒内側に設置されるとともに、外周にリードスクリューが形成され、前記駆動モータ（３０）の回転力により回転する回転軸（２１）と、
前記リードスクリューと螺合する螺子部（２２ａ）を有し、前記回転軸（２１）の回転に応じて軸方向に移動可能な動力伝達部材（２２）とを備えることを特徴とする請求項２に記載の制御ドア駆動装置。
前記第２動力変換手段（１２ａ、２２ｂ）は、前記回動部材（１２）の筒状側面に形成され、前記動力伝達部材（２２）に形成された駆動ピン部（２２ｂ）と係合する略らせん状の溝部（１２ａ）とを備え、前記動力伝達部材（２２）の前記駆動ピン部（２２ｂ）と前記溝部（１２ａ）とが協働することで、軸方向の駆動力を前記回動部材（１２）の回転力に変換することを特徴とする請求項２または請求項３に記載の制御ドア駆動装置。
前記第１動力変換手段（２１ａ、２２）は、前記回動部材（１２）の筒内側に設置されるとともに、外周にリードスクリューが形成された軸部材（２１ａ）と、
前記リードスクリューと螺合するとともに、前記駆動モータ（３０）の回転力により回転する螺子部（２２ａ）を有し、前記螺子部（２２ａ）を回転可能に保持するとともに、前記螺子部（２２ａ）の回転に応じて軸方向に移動可能な動力伝達部材（２２）とを備えることを特徴とする請求項２に記載の制御ドア駆動装置。
前記駆動モータ（３０）は、前記軸部材（２１ａ）に螺合する前記螺子部（２２ａ）に回転力を与えるように前記動力伝達部材（２２）と一体に構成されることを特徴とする請求項５に記載の制御ドア駆動装置。
前記動力伝達部材（２２）には、前記駆動ピン部（２２ｂ）を前記回動部材（１２）の軸方向と並行に導くための案内部材（２３）が設けられたことを特徴とする請求項４または請求項５に記載の制御ドア駆動装置。
前記駆動モータ（３０）は、前記回動部材（１２）の筒内側に設置し前記回転軸（２１）に連結されることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の制御ドア駆動装置。
前記駆動モータ（３０）は、ステップモータもしくはＤＣモータであることを特徴とする請求項５または請求項８に記載の制御ドア駆動装置。