JP4433615B2

JP4433615B2 - リンク機構

Info

Publication number: JP4433615B2
Application number: JP2001010680A
Authority: JP
Inventors: 正人西下
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2001-01-18
Filing date: 2001-01-18
Publication date: 2010-03-17
Anticipated expiration: 2021-01-18
Also published as: DE10201462B4; US6658957B2; US20020108460A1; DE10201462A1; JP2002213562A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数本のリンクからなるリンク機構に関するもので、車両用空調装置の内外気切換装置等の流体通路開閉装置に適用して有効である。
【０００２】
【従来の技術】
車両用空調装置に適用される流体通路開閉装置用のリンク機構の一般的な構造は、実公平１−２６４９４号公報に記載のごとく、一方側のリンクに所定形状に形成されたカム溝を設け、他方側のリンクにカム溝内を摺動するピンを設けて電動モータ（サーボモータ）等の駆動源の駆動力を開閉ドア等の従動機器に伝達するものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、車両用空調装置に適用される流体通路開閉装置のうち、特に、車両走行風圧（ラム圧）が開閉ドアに作用する内外気切換装置においては、十分な密閉性を確保するために、パッキンを押し潰すように開閉ドアを外気導入口に押圧して外気導入口を閉じている。
【０００４】
このため、外気導入口を開閉する開閉ドアは、ラム圧によって開閉ドアに作用する力（以下、この力を閉め切り力と呼ぶ。）に対して十分に対向し得る力にてパッキンを押し潰す（以下、このパッキンの潰し量に相当する開閉ドアの移動量を閉め切り量と呼ぶ。）必要があるが、外気導入口の面積が増大すると、閉め切り力及び閉め切り量も増大する。
【０００５】
一方、カム溝は、上記公報に記載されているように、一般的に所定の曲率半径を有して湾曲（屈曲）しているが、曲率半径が小さくなると、その屈曲部において、ピンの摺動速度が増大するので、ピンがカム溝の側面に衝突する際に比較的大きな衝突音が発生してしまう。
【０００６】
この問題に対して、上記公報に記載の発明のごとく、カム溝の側面のうち、ピンが衝突する部位に弾性変形可能な緩衝機構（バッファ機構）を設ける手段が考えられるが、カム溝（リンク）の形状が複雑になり、カム溝（リンク）の製造原価上昇を招くおそれがある。
【０００７】
本発明は、上記点に鑑み、カム溝（リンク）の製造原価上昇を抑制しつつ、ピンがカム溝の側面に衝突することによる衝突音を低減することを目的とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明では、第１リンク（６２）、第１リンク（６２）に連結されて第１リンク（６２）の作動に連動して従動機器（５）を可動させる第２リンク（６３）、及び駆動源（５０）により回転駆動されて第１リンク（６２）を駆動する第３リンク（６１）を有するリンク機構であって、第１、２リンク（６２、６３）の連結部において、両リンク（６２、６３）のうちいずれか一方のリンク（６３）には、所定値以下の曲率半径を有して屈曲した屈曲部（６３ｂ）を有する第１カム溝（６３ａ）が設けられ、他方側のリンク（６２）には第１カム溝（６３ａ）内を摺動する第１ピン（６２ａ）が設けられ、第１、３リンク（６２、６１）の連結部において、両リンク（６２、６１）のうちいずれか一方のリンク（６２）には第２カム溝（６２ｂ）が設けられ、他方側のリンク（６１）には、第２カム溝（６２ｂ）内を摺動する第２ピン（６１ａ）が設けられ、さらに、第２カム溝（６２ｂ）は、第３リンク（６１）の回転に伴って第１リンク（６２）が作動する第１、２作動溝部（Ｗ１、Ｗ２）、及び第１作動溝部（Ｗ１）と第２作動溝部（Ｗ２）との間に位置して第２ピン（６１ａ）が描く円弧軌跡と略等しい曲率半径を有するアイドル溝部（Ａ１）を有しており、さらに、アイドル溝部（Ａ１）は、第１ピン（６２ａ）が屈曲部（６３ｂ）に進入するタイミングに略一致するように構成されていることを特徴とする。
【００２０】
これにより、第１ピン（６２ａ）が第１カム溝（６３ａ）（屈曲部（６３ｂ））の側面に衝突する際の衝突エネルギを小さくすることができるので、第１カム溝（６３ａ）に緩衝機構を設けることなく、第１ピン（６２ａ）の衝突エネルギを小さくすることができるので、第１カム溝（６３ａ）（第２リンク（６３））の製造原価上昇を抑制しつつ、第１ピン（６２ａ）が第１カム溝（６３ａ）の側面に衝突することによる衝突音を低減することができる。
【００２１】
また、本発明では、第２カム溝（６２ｂ）にアイドリング溝部（Ａ１）を設けると言った簡便な手段にて、第１ピン（６２ａ）が屈曲部（６３ｂ）に進入する際に、第１ピン（６２ａ）が屈曲部（６３ｂ）に進入する以前に比べて、第１ピン（６２ａ）の摺動速度が低下するように第１リンク（６２）を作動させるので、リンク機構の製造原価上昇は殆どない。
【００２２】
なお、請求項２に記載の発明のごとく、流体が流通する開口部（４）が設けられたダクト部材（５１）と、開口部（４）を開閉するドア本体（５ａ）、及び開口部（４）に接触して弾性変形し、ドア本体（５ａ）の密閉性を確保するパッキン材（５ｂ）を有する開閉ドア（５）とを備える流体通路開閉装置において、電動モータ（５０）の駆動力を開閉ドア（５）に伝達する請求項１に記載のリンク機構（６０）を用いることが望ましい。
【００２３】
因みに、上記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一例である。
【００２４】
【発明の実施の形態】
本実施形態は、本発明に係るリンク機構を車両用空調装置の内外気切換装置に適用したものであり、図１は車両用空調装置の模式図である。
【００２５】
図１中、空気流路をなす空調ケーシング２の空気上流側部位には、車室内気を導入するするための内気導入口３と外気を導入するための外気導入口（開口部）４とが形成されるとともに、これらの導入口３、４を選択的に開閉する内外気切換ドア（開閉ドア、従動機器）５が設けられている。
【００２６】
なお、この内外気切換ドア５は、サーボモータ等の電動式の駆動源によって開閉されるものであり、以下、内外気切換ドア５、内外気切換ドア５を駆動するリンク機構やサーボモータ等からなる装置を内外気切換装置と呼ぶ。
【００２７】
そして、内外気切換ドア５の下流側部位には、遠心式の送風機７が配設されており、この送風機７により両導入口３、４から吸入された空気が、後述する各吹出口１４、１５、１７に向けて送風される。また、送風機７の空気下流側には、空気冷却手段をなす蒸発器９が配設されており、送風機７により送風された空気は全てこの蒸発器９を通過する。
【００２８】
また、蒸発器９の空気下流側には、空気加熱手段をなすヒータコア１０が配設されており、このヒータコア１０は、エンジン１１の冷却水を熱源として空気を加熱している。
【００２９】
そして、空調ケーシング２には、ヒータコア１０をバイパスするバイパス通路１２が形成されており、ヒータコア１０の空気上流側には、ヒータコア１０を通る風量とバイパス通路１２を通る風量との風量割合を調節することにより車室内に吹き出す空気の温度を調節するエアミックスドア１３が配設されている。
【００３０】
また、空調ケーシング２の最下流側部位には、車室内乗員の上半身に空調空気を吹き出すためのフェイス吹出口１４と、車室内乗員の足元に空気を吹き出すためのフット吹出口１５と、フロントガラス１６の内面に向かって空気を吹き出すためのデフロスタ吹出口１７とが形成されている。
【００３１】
そして、上記各吹出口１４、１５、１７の空気上流側部位には、それぞれ吹出モード切換ドア１８、１９、２０が配設されている。なお、これらの吹出モード切換ドア１８、１９、２０は、サーボモータ等の駆動手段または手動操作によって開閉される。
【００３２】
次に、内外気切換装置について述べる。
【００３３】
図２は内外気切換装置の模式図を示しており、内外気切換ドア５（以下、切換ドア５と略す。）は、外気導入口４及び内気導入口３を切換開閉する樹脂製のドア本体５ａ、その外縁部に一体的に設けられた弾性変形可能な材質からなるパッキン５ｂ、及びドア本体５ａを揺動（回転）可能に支持した状態でドア本体５ａを揺動（回転）させるシャフト５ｃ等を有して構成されている。
【００３４】
５０は後述するリンク機構６０を介して切換ドア５（ドア本体５ａ）を揺動させる駆動力を発揮するサーボモータ（駆動源）であり、６１はサーボモータ５０の回転シャフトに固定されて回転シャフトと一体的に回転するサーボレバー（第３リンク）であり、６２はサーボレバー６１に連結されてサーボレバー６１の回転に連動して作動する略くの字状のサブリンク（第１リンク）である。なお、サブリンク６２はくの字状に屈曲した屈曲部６２ａにて内外気切換装置のケーシング（ダクト部材）５１に回転可能に支持されている。
【００３５】
また、６３はシャフト５ｃに固定されてシャフト５ｃと一体的に回転するとともに、サブリンク６２に連結されてサブリンク６２の作動に連動して切換ドア５（従動機器）を揺動（可動）させるドアレバーであり、このドアレバー６３、サブリンク６２及びサーボレバー６１により、サーボモータ５０の回転駆動力を切換ドア５に伝達するリンク機構６０が構成されている。
【００３６】
ところで、サブリンク６２とドアレバー６３との連結部においては、図３に示すように、サブリンク６２及びドアレバー６３のうちいずれか一方（本実施形態では、ドアレバー６３）には、Ｓ字状に屈曲した第１カム溝６３ａが設けられ、他方側（本実施形態では、サブリンク６２）には、第１カム溝６３ａ内を摺動する第１ピン６２ａが設けられている。ここで、Ｓ字状に屈曲した第１カム溝６３ａのうち、曲率半径が小さい方の屈曲部部分６３ｂを屈曲部６３ｂと呼ぶ。
【００３７】
また、サブリンク６２とサーボレバー６１との連結部においては、サブリンク６２及びサーボレバー６１のうちいずれか一方（本実施形態では、サブリンク６２）には、略Ｏの字状の第２カム溝６２ｂが設けられ、他方側（本実施形態では、サーボレバー６１））には、第２カム溝６２ｂ内を摺動する第２ピン６１ａが設けられている。
【００３８】
なお、第２ピン６１ａは、サーボモータ５０の回転とともに、第２カム溝６２ｂ内において一方向のみに摺動し、図３の実線矢印の向きに摺動する際には、切換ドア５は、外気導入口４を閉じた状態から内気導入口３を閉じる状態に揺動し（以下、この揺動作動を開作動行程と呼ぶ。）、一方、図２の破線矢印の向きに摺動する際には、切換ドア５は、内気導入口３を閉じた状態から外気導入口４を閉じる状態に揺動する（以下、この揺動作動を閉作動行程と呼ぶ。）。
【００３９】
そして、第２カム溝６２ｂのうち開作動行程に対応する部位は、サーボレバー６１の回転に伴ってサブリンク６２が作動する第１、２作動溝部Ｗ１、Ｗ２、及び第１作動溝部Ｗ１と第２作動溝部Ｗ２との間に位置して、溝部の中心位置にて第２ピン６１ａの中心が描く円弧軌跡と略等しい曲率半径を有する第１アイドル溝部Ａ１を有して構成されているとともに、第１アイドル溝部Ａ１の形成位置が、第１ピン６２ａが屈曲部６３ａに進入するタイミングに略一致するようになっている。
【００４０】
なお、開作動行程において、第１作動溝部Ｗ１より（第２ピン６１ａの）摺動方向後退側の領域は、第１アイドル溝部Ａ１と同様に、溝部の中心位置にて第２ピン６１ａの中心が描く円弧軌跡と略等しい曲率半径を有する第２アイドル溝部Ａ２が設けられている。
【００４１】
また、閉作動行程において、Ａ３は、第１アイドル溝部Ａ１と同様に溝部の中心位置にて第２ピン６１ａの中心が描く円弧軌跡と略等しい曲率半径を有するに示す第３アイドル溝部であり、Ｗ３はサーボレバー６１の回転に伴ってサブリンク６２が作動する第３作動溝部である。
【００４２】
次に、本実施形態に係る内外気切換装置の作動をリンク機構６０の作動に基づいて述べる。
【００４３】
図４はサーボモータ５０（サーボレバー６１）の回転角θ１と切換ドア５の回転角（揺動角）θ２との関係を示すチャートである。因みに、サーボモータ５０（サーボレバー６１）の回転角θ１は、図２の初期位置で示す位置を基準とした回転角であり、初期位置では、外気導入口４が閉じられ、第１ピン６１ａは、第３作動溝Ｗ３の端部（図２の左端）に位置している。また、切換ドア５の回転角（揺動角）θ２は、外気導入口４が閉じられた状態を基準として、内気導入口３を閉じる向きに図った角度を言う。
【００４４】
なお、以下の図５〜９は、図４のチャートに示す▲１▼〜▲５▼の状態に対応するもので、図５は▲１▼の状態に対応し、図５は▲１▼の状態に対応し、図６は▲２▼の状態に対応し、図７は▲３▼の状態に対応し、図８は▲４▼の状態に対応し、図９は▲５▼の状態に対応する。
【００４５】
そして、サーボモータ５０が回転して第２ピン６１ａが第１作動溝部Ｗ１に到達すると（図５参照）、サブリンク６２が作動し始めて切換ドア５が開き始める。この後、第２ピン６１ａが第１アイドル溝部Ａ１に到達すると（図７参照）、、それ以前に比べて、サブリンク６２（切換ドア５）の揺動速度が大きく低下し、サーボモータ５０（サーボレバー６１）の回転に対してサブリンク６２の作動が略停止したような状態となるので、図４に示すように、サーボモータ５０（サーボレバー６１）の回転角θ１の変化に対して切換ドア５の回転角（揺動角）θ２が階段状（段階的）に変化する。
【００４６】
このとき、第１アイドル溝部Ａ１の形成位置が、第１ピン６２ａが屈曲部６３ａに進入するタイミングに略一致するようになっているので、第１ピン６２ａが屈曲部６３ｂに進入する際に、第１ピン６２ａが屈曲部６３ｂに進入する以前に比べて、第１ピン６２ａの摺動速度が低下する。
【００４７】
その後、第２ピン６１ａが第２作動溝部Ｗ１に到達すると（図８参照）、サブリンク６２が再び作動し始めて切換ドア５が揺動し、内気導入口３が閉じられて開作動行程が終了する。なお、開作動行程において、サーボモータ５０（サーボレバー６１）は１８０度回転する。
【００４８】
因みに、閉作動行程においては、サーボモータ５０（サーボレバー６１）の回転に対してサブリンク６２が殆ど作動しないアイドリング領域は、第３アイドリング溝部Ａ３のみであるので、図４に示すように、第２ピン６１ａが第３アイドル溝部Ａ３を超えて第３作動溝部Ｗ３に到達（進入）した時から、切換ドア５が外気導入口４を閉じる向きに揺動し始める。
【００４９】
次に、本実施形態の特徴（作用効果）を述べる。
【００５０】
本実施形態によれば、前述のごとく、第１ピン６２ａが屈曲部６３ｂに進入する際に、第１ピン６２ａが屈曲部６３ｂに進入する以前に比べて、第１ピン６２ａの摺動速度が低下するようにサブリンク６２を作動させるので、第１ピン６２ａが第１カム溝６３ａ（屈曲部６３ｂ）の側面に衝突する際の衝突エネルギを小さくすることができる。
【００５１】
したがって、第１カム溝６３ａに緩衝機構を設けることなく、第１ピン６２ａの衝突エネルギを小さくすることができるので、第１カム溝６３ａ（ドアレバー６３）の製造原価上昇を抑制しつつ、第１ピン６２ａが第１カム溝６３ａの側面に衝突することによる衝突音を低減することができる。
【００５２】
なお、本明細書で言う「第１ピン６２ａが屈曲部６３ｂに進入する際に」とは、厳密に「第１ピン６２ａが屈曲部６３ｂに進入する」ときを言うもではなく、屈曲部６３ｂの外側における曲率半径の２倍程度の範囲を含むものである。
【００５３】
また、本実施形態では、第２カム溝６２ｂに第１アイドリング溝部Ａ１を設けると言った簡便な手段にて、第１ピン６２ａが屈曲部６３ｂに進入する際に、第１ピン６２ａが屈曲部６３ｂに進入する以前に比べて、第１ピン６２ａの摺動速度が低下するようにサブリンク６２を作動させるので、リンク機構６０の製造原価上昇は殆どない。
【００５４】
ところで、本発明は、「発明が解決しようとする課題」の欄で述べたように、第１ピン６２ａが第１カム溝６３ａ（屈曲部６３ｂ）の側面に衝突することによる衝突音を低減するものであるが、屈曲部６３ｂの曲率半径が大きくなるのと、第１ピン６２ａが第１カム溝６３ａ（屈曲部６３ｂ）の側面に衝突し難くなる。
【００５５】
これに対して、発明者等は種々の形状の第１カム溝６３ａについて検討したところ、屈曲部６３ｂの内径側曲率半径ｒｏ（図３参照）が８ｍｍ以下の場合に、衝突音が顕著になることを確認している。したがって、本発明は、屈曲部６３ｂの内径側曲率半径ｒｏ（図３参照）が８ｍｍ以下のものに適用して特に有効である。
【００５６】
また、発明者の検討によれば、衝突エネルギ（衝突音）を十分に小さくするには、第１ピン６２ａが屈曲部６３ｂに進入する際には、第１ピン６２ａの摺動速度を第１ピン６２ａが屈曲部６３ｂに進入する以前の摺動速度比べて略１／２以下まで低下させることことが望ましい。
【００５７】
（その他の実施形態）
上述の実施形態では、本発明に係るリンク機構を内外気切換装置に適用したが、本発明はこれに限定されるものではなく、吹出モード切換装置等のその他の流体通路開閉装置にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る空調装置の模式図である。
【図２】本発明の実施形態に係るリンク機構の拡大図である。
【図３】本発明の実施形態に係るリンク機構の拡大図である。
【図４】本発明の実施形態に係るリンク機構における、サーボモータ５０（サーボレバー６１）の回転角θ１と切換ドア５の回転角（揺動角）θ２との関係を示すチャートである。
【図５】図４の▲１▼の状態における本発明の実施形態に係るリンク機構の拡大図である。
【図６】図４の▲２▼の状態における本発明の実施形態に係るリンク機構の拡大図である。
【図７】図４の▲３▼の状態における本発明の実施形態に係るリンク機構の拡大図である。
【図８】図４の▲４▼の状態における本発明の実施形態に係るリンク機構の拡大図である。
【図９】図４の▲５▼の状態における本発明の実施形態に係るリンク機構の拡大図である。
【符号の説明】
５０…サーボモータ（駆動源）、６１…サーボレバー（第３リンク）、
６１ａ…第２ピン、６２…サブリンク（第１リンク）、
６２ａ…第１ピン、６２ｂ…第２カム溝、６３…ドアレバー（第２リンク）、
６３ａ…第１カム溝、６３ｂ…屈曲部。

Claims

第１リンク（６２）、前記第１リンク（６２）に連結されて前記第１リンク（６２）の作動に連動して従動機器（５）を可動させる第２リンク（６３）、及び駆動源（５０）により回転駆動されて前記第１リンク（６２）を駆動する第３リンク（６１）を有するリンク機構であって、
前記第１、２リンク（６２、６３）の連結部において、前記両リンク（６２、６３）のうちいずれか一方のリンク（６３）には、所定値以下の曲率半径を有して屈曲した屈曲部（６３ｂ）を有する第１カム溝（６３ａ）が設けられ、他方側のリンク（６２）には前記第１カム溝（６３ａ）内を摺動する第１ピン（６２ａ）が設けられ、
前記第１、３リンク（６２、６１）の連結部において、前記両リンク（６２、６１）のうちいずれか一方のリンク（６２）には第２カム溝（６２ｂ）が設けられ、他方側のリンク（６１）には、前記第２カム溝（６２ｂ）内を摺動する第２ピン（６１ａ）が設けられ、
さらに、前記第２カム溝（６２ｂ）は、前記第３リンク（６１）の回転に伴って前記第１リンク（６２）が作動する第１、２作動溝部（Ｗ１、Ｗ２）、及び前記第１作動溝部（Ｗ１）と前記第２作動溝部（Ｗ２）との間に位置して前記第２ピン（６１ａ）が描く円弧軌跡と略等しい曲率半径を有するアイドル溝部（Ａ１）を有しており、
さらに、前記アイドル溝部（Ａ１）は、前記第１ピン（６２ａ）が前記屈曲部（６３ｂ）に進入するタイミングに略一致するように構成されていることを特徴とするリンク機構。
流体が流通する開口部（４）が設けられたダクト部材（５１）と、
前記開口部（４）を開閉するドア本体（５ａ）、及び前記開口部（４）に接触して弾性変形し、前記ドア本体（５ａ）の密閉性を確保するパッキン材（５ｂ）を有する開閉ドア（５）と、
電動モータ（５０）の駆動力を前記開閉ドア（５）に伝達する請求項１に記載のリンク機構（６０）とを備えることを特徴とする流体通路開閉装置。