JP4589285B2 - 回動装置 - Google Patents

Description

本発明は、回動装置に係り、詳しくは、車両の空調装置の操作パネルに適用される回転式ダイヤル装置に用いられて好適な回動装置に関する。

この種の回動装置は、例えば車両の空調装置の操作パネルの回転式ダイヤル装置に用いられ、車室内の温度を調整する際に、乗員が回転式ダイヤル装置のダイヤルを操作して、風の吹出口から吹き出される空気の温度や風量などを調節し、所望の車室温度を得ている。このような回転式ダイヤル装置には、例えばロータ部を有するロータリポジションセンサが組み込まれ、このロータ部にダイヤルの回動量を伝達するシャフトを嵌合させることにより、ダイヤルの回転位置、すなわち動作モードをロータ部の回動量として検知している。

ところで、このような回転式ダイヤル装置は構成部品が多く、これら部品は大量生産されることから、各部品の寸法誤差や組み付け誤差などの誤差の累積がポジションセンサのロータ部に対するシャフトの芯ずれや傾斜を引き起こし、装置の組み付け時やダイヤルの回転時にロータ部とジョイントとの当接箇所において横方向のせん断力を生じさせる。このようなせん断力は、ロータ部にダイヤルの回転動作以外の力を加え、ロータ部の電気的特性が変化してセンサから誤った出力信号を出力し、ひいてはロータ部の回転トルクを増大させセンサの破損に至るとの問題がある。

そこで、このような芯ずれや傾斜を吸収する措置として、オルダム継手を用いたカーステレオや（例えば特許文献１）、ギアーギアを用いたダイヤル式スイッチ（例えば特許文献２）などが知られている。
実公昭５３−２２６７４号公報 特開２００５−２６０４６号公報

しかしながら、このような従来技術のオルダム継手やギアーギアを回動伝達機構に用いると、多くの特殊部品を組み合わせた機構となるため、部品点数が増加して装置の組立作業性が悪化するとともに、回動伝達機構を構成する部品の累積誤差が却って増大し、特にダイヤルの回転時におけるがたつきが増幅するとの問題がある。
本発明は、このような課題に鑑みてなされたもので、芯ずれなどに起因するがたつきを効果的に吸収し、簡単な構成で回動伝達性を向上させることができる回動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、請求項１記載の回動装置は、回動自在な回動部材と、回動部材の回動量を伝達するシャフトと、シャフトの端部が嵌合される嵌合部でシャフトの回動量を受動する受動部材とを具備し、シャフトの端部は、端部の先端に近づくほど端部の断面積が小さくなり、且つ嵌合部と断面視略相似のテーパ形状に形成され、端部は、その断面の一部が楕円形状であることを特徴としている。

また、請求項２記載の発明では、回動自在な回動部材と、回動部材の回動量を伝達するシャフトと、シャフトの端部が嵌合される嵌合部でシャフトの回動量を受動する受動部材とを具備し、シャフトの端部は、端部の先端に近づくほど端部の断面積が小さくなり、且つ嵌合部と断面視略相似のテーパ形状に形成され、端部と嵌合部とは端部の略全周に亘って線接触していることを特徴としている。

また、請求項３記載の発明では、回動装置は、回動部材であってホルダに回転自在に枢支されるダイヤルと、受動部材であってダイヤルの回動量を検知するポジションセンサと、シャフトであってダイヤルと一体に回転し、ダイヤルの回動量をシャフトの端部からポジションセンサに伝達するジョイントと、嵌合部であってポジションセンサに形成され、ジョイントの端部が嵌合されるロータ部と、弾性部材であってダイヤルとジョイントとの間に介挿され、ジョイントの端部をロータ部に向かって付勢するスプリングとを具備する回転式ダイヤル装置であることを特徴としている。

更に、請求項４記載の発明では、車両用空調装置の操作パネルに用いられることを特徴としている。

従って、請求項１記載の本発明の回動装置によれば、回動部材の回動量を受動部材に伝達するシャフトの端部は、受動部材の嵌合部に嵌合されるとともに、シャフトの端部の先端に近づくほどその断面積が小さく、且つ嵌合部と断面視略相似のテーパ形状に形成される。よって、受動部材に対するシャフトのずれや傾斜が生じても柔軟な回動伝達が可能となり、シャフト端部の形状をテーパ状にするだけの簡単な構成で、無理なく回動装置の回動伝達性が向上される。

また、シャフトの端部は断面の一部が楕円形状に形成され、これにより、シャフトの端部から受動部材の嵌合部に回動が伝達される際に、嵌合部に対する端部のすべりが抑制され、回動装置の回動伝達性の更なる向上に寄与する。

更にまた、請求項２記載の発明によれば、シャフトの端部と受動部材の嵌合部とは、シャフトの端部の略全周に亘って線接触し、これにより、回動伝達中におけるシャフトと受動部材との非接触部分がなくなり、回動伝達における精度向上が図られて回動装置の回動伝達性が大幅に向上するとともに、回動装置内のがたつきが確実に防止される。
また、請求項３記載の発明によれば、大量生産される回転式ダイヤル装置において、ダイヤル、ホルダ、ジョイント、ポジションセンサの寸法誤差や組み付け誤差が生じ、これらの誤差の累積がポジションセンサに対するジョイントの芯ずれや傾斜を発生させても、これら芯ずれや傾斜は好適に吸収され、組み付け時、またはダイヤル回転中におけるポジションセンサの破損を招くことなく無理のない回動伝達が可能となる。また、これら芯ずれや傾斜に起因するダイヤルのがたつきが防止され、ダイヤル式回転装置の品質が向上する。更に、ジョイントと、ダイヤルとジョイントの間にジョイントの端部をロータ部に向かって付勢するスプリングとの２部品のみで回動伝達機構が構成され、回転式ダイヤル装置の生産コストが大幅に低減される。

更に、請求項４記載の発明によれば、このような回動装置は大量生産される車両用の空調装置に頻繁に用いられるため、より好適に上記効果が発揮される。

以下、図面を参照して本発明の一実施形態に係る回転式ダイヤル装置について説明する。
図１に示されるように、例えば車両用空調装置１の動作モードを設定するための操作パネル２には、送風用のファンのオン・オフとその風量を増減制御するファンダイヤル（回動部材、ダイヤル）４、複数系統の空気吹出し口からの空気の吹出しモードを選択可能なモードダイヤル（回動部材、ダイヤル）６などが組み付けられている。これらファンダイヤル４やモードダイヤル６は略同一の円形状をなすダイヤル式の操作部となっており、ダイヤルの回動量に比例して風量及び空気の吹き出しモードが変化するよう制御される。

これらダイヤル４，６の周囲には、操作パネル２上に動作モードの指標となるダイヤル目盛り８，１０がそれぞれ付され、例えば図１中では、左側に配されたファンダイヤル４は、反時計回りで換気、送風停止（風量０）、風量１から風量４の順で配された目盛り８のうちの風量１に設定され、一方、右側に配されたモードダイヤル６は、反時計回りで正面吹き出し、正面及び足元吹き出しの順で配された目盛り１０のうちの正面吹き出しと、若干の足元吹き出しとを同時に行う位置に設定されている。

より詳しくは、図２に示されるように、操作パネル２の背面にはホルダプレート１２が装着されている。ホルダプレート１２は、操作パネル２のダイヤル目盛り８，１０に対応する位置にそれぞれ導光部１４，１６を有し、ホルダプレート１２の背面側にＬＥＤなどの光源を配することにより、ダイヤル４，６の操作位置に対応する箇所のみを効果的に照光させることができ、乗員は操作パネル２を介して空調装置１の設定動作モードを視認できる。

また、ホルダプレート１２には、ファンダイヤル４及びモードダイヤル６をそれぞれ互いに異なる回転領域、すなわち異なる始点から異なる回転角度の範囲内で、且つそれぞれダイヤル目盛り８，１０に合わせた刻み角度で回転自在に枢支するファンダイヤルホルダ（ホルダ）１８及びモードダイヤルホルダ（ホルダ）２０が形成されている。そして、ファンダイヤル４及びモードダイヤル６の背面４ａ，６ａを各ホルダ１８，２０に当接して装着することにより、これらダイヤル４，６の回転領域を規制する規制部が構成され、各ダイヤル４，６は所望の回転領域で回転可能となる。

より詳しくは、これらホルダ１８，２０には、各ダイヤル４，６の背面４ａ,６ａから突設される支持部４ｂ，６ｂを枢支する枢支孔２２，２４がそれぞれ穿設されている。また、各ホルダ１８，２０の背面の枢支孔２２，２４内における開口近傍には、それぞれ枢支孔２２，２４の内径に向けて突設された凸部２２ａ，２４ａが形成されている。これら凸部２２ａ，２４ａは、それぞれ支持部４ｂ，６ｂの挿入により枢支孔２２，２４の拡径方向に湾曲可能となっており、各ダイヤル４，６の所定の装着箇所まで支持部４ｂ，６ｂの挿入が行われると、これら凸部２２ａ，２４ａは支持部４ｂ，６ｂの先端近傍において縮径された溝部４ｃ，６ｃに係合され、各ダイヤル４，６は、それぞれ各ホルダ１８，２０に枢支される。

ここで、各ダイヤル４、６の支持部４ｂ，６ｂは有底円筒状に形成され、この円筒状にはスプリング（弾性部材）２６を介して各ダイヤル４、６の回動が伝達されるシャフト状のジョイント（シャフト）２８が挿入される。
より詳しくは、図３（ａ），（ｂ）に示されるように、ダイヤル４の支持部４ｂには上述した円筒状をなすべく空洞部４ｄが設けられ、この空洞部４ｄは、開口に向けて徐々に内径が大きくなる拡開部４ｅを有している。また、拡開部４ｅを除く空洞部４ｄの内壁には、支持部４ｂの軸線方向に亘って複数の凸条４ｆが形成され、この凸条４ｆにジョイント２８が係合されることにより、ダイヤル４の回動がジョイント２８に伝達される。なお、各ダイヤル４、６は略同一形状のため、ダイヤル６の装着についての説明は省略し、以降ダイヤル４がホルダ１８に装着される場合についてのみ説明する。

図４（ａ）から（ｄ）に示されるように、ジョイント２８は、ダイヤル４の空洞部４ｄに挿入される側から順に、一端部２８ａ、ノブ２８ｂ、中間部２８ｃ、他端部（端部）２８ｄから構成されている。ノブ２８ｂの全周には、空洞部４ｄの凸条４ｆに対応したピッチで切り欠かれた複数の切欠部２８ｅが形成され、予め上述したスプリング２６を入れた空洞部４ｄにジョイント２８の一端部２８ａを挿入すると、この切欠部２８ｅに凸条４ｆが係合するとともに、一端部２８ａにスプリング２６が当接し、ジョイント２８にはジョイント２８を空洞部４ｄ外へ押し出すばね付勢力が作用する。また、切欠部２８ｅは凸条４ｆの遊嵌が可能な大きさに切り欠かかれており、ダイヤル４にジョイント２８を組み付けた状態で、ダイヤル４に対し、空洞部４ｄにおける拡開部４ｅに中間部２８ｃが当接する程度のジョイント２８の傾斜が可能となっている。

一方、ジョイント２８の他端部２８ｄには、後述するポジションセンサ（受動部材）３４のロータ孔（嵌合部）３８に嵌合されるテーパ部（端部）３０が形成され、テーパ部３０は、テーパ部３０と中間部２８ｃとを仕切る基部３２から他端部２８ｄの先端にかけて形成されている。また、テーパ部３０は、断面が略楕円形状の一部をなす曲面側部３０ａと、平面側部３０ｂとから構成され、他端部２８ｄの先端に近づくほどテーパ部３０の断面積が小さくなるようにテーパ部３０の全周に亘って略均一にテーパがかけられている。すなわち、テーパ部３０は、ジョイント２８の軸線方向と垂直ないずれの断面においても断面視略相似のテーパ形状に形成されている。

図５に示されるように、ポジションセンサ３４は、回転自在なロータ部３６を有しており、ロータ部３６には略Ｄカット状のロータ孔３８が貫通して設けられている。ロータ孔３８は、断面が略楕円形状の一部をなす曲面内壁３８ａと平面内壁３８ｂとから構成され、ジョイント２８のテーパ部３０と断面視略相似形状をなし、テーパ部３０の基部３２との境界におけるテーパ部３０の最大断面積と略同一の開口面積を有している。そして、ダイヤル４からの回動量がジョイント２８を介してロータ部３６の回動量として伝達されると、ポジションセンサ３４内で回動量を検知し、出力端子３４ａからダイヤルの回転位置、すなわち空調の動作モードの出力信号が空調装置１の制御を行う図示しないＥＣＵに伝達され、車室内の所望の空調が得られる。

以下、図６から図８を参照して、ダイヤル４及びホルダ１８とポジションセンサ３４との位置関係が異なる場合についてそれぞれ説明する。
図６（ａ）に示されるように、ダイヤル４の支持部４ｂをホルダ１８の枢支孔２２に挿入し、支持部４ｂの溝部４ｃに枢支孔２２の凸部２２ａが係合されると、ダイヤル４はホルダ１８に枢支されるとともに、ジョイント２８がスプリング２６によってポジションセンサ３４に向けて付勢される。これにより、ジョイント２８のテーパ部３０がポジションセンサ３４のロータ部３６のロータ孔３８に所定の押圧力によって嵌合される。ここで、ポジションセンサ３４は、出力端子３４ａとともに回路基板４０に実装され、回路基板４０はロータ孔３８と連続して貫通されており、ロータ孔３８から突出したテーパ部３０の先端は中空に位置づけられるため、ジョイント２８、ひいてはロータ部３６の回動が阻害されることはない。

ここで、図６（ｂ）に示されるように、ポジションセンサ３４を回路基板４０側からみると、テーパ部３０はロータ孔３８の略中心を貫通している。この場合には、ダイヤル４及びホルダ１８とポジションセンサ３４が実装された回路基板４０との位置関係にずれはなく、ジョイント２８がポジションセンサ３４に対して略垂直に位置づけられ、換言すると、ジョイント２８はダイヤル４の支持部４ｂと略平行に保持されている。そして、テーパ部３０は、基部３２との境界におけるテーパ部３０の最大断面積をなす略全周がロータ孔３８の開口部に線接触している。すなわち、ロータ孔３８の曲面内壁３８ａにはテーパ部３０の曲面側部３０ａが、平面内壁３８ｂには平面側部３０ｂがそれぞれ当接し、テーパ部３０とロータ孔３８との間に間隙は生じていない。

一方、図７（ａ），（ｂ）に示されるように、ダイヤル式回転装置の上述した各部品を含めた構成部品の寸法誤差や組み付け誤差が累積し、回路基板４０に対してダイヤル４及びホルダ１８が下側に大きくずれて組み付けられた場合、ジョイント２８はノブ２８ｂが下側になるように傾斜して位置づけられ、いわゆる芯ずれが生じている。しかしながら、ジョイント２８はスプリング２６によってポジションセンサ３４に向けて付勢され、テーパ部３０はロータ孔３８に嵌合されている。このとき、ロータ孔３８の曲面内壁３８ａにはテーパ部３０の曲面側部３０ａが線接触し、また、平面内壁３８ｂには平面側部３０ｂが少なくとも線接触し、好ましくは面接触しており、この場合にもテーパ部３０とロータ孔３８との間に間隙は生じていない。

また、図８（ａ），（ｂ）に示されるように、回路基板４０に対してダイヤル４及びホルダ１８が上側に大きくずれて組み付けられた場合、ジョイント２８はノブ２８ｂが上側になるように傾斜して芯ずれが生じているものの、ジョイント２８はスプリング２６によってポジションセンサ３４に向けて付勢され、テーパ部３０はロータ孔３８に嵌合されている。このときにも、ロータ孔３８の曲面内壁３８ａにはテーパ部３０の曲面側部３０ａが線接触し、平面内壁３８ｂには平面側部３０ｂが線接触し、テーパ部３０とロータ孔３８との間に間隙は生じない。そして、ホルダプレート１２及び回路基板４０が操作パネル２、あるいは他の部材にそれぞれ独立して堅固に固定されている以上、ダイヤル４が回動してもダイヤル４に対するジョイント２８の傾斜角は変わらないため、上述の如く図６から図８に示したテーパ部３０及びロータ孔３８の互いの略全周に亘る線接触は保持される。

以上のように、本実施形態では、ジョイント２８のポジションセンサ３４側の一端である他端部２８ｄにはテーパ部３０が形成され、このテーパ部３０は、テーパ部３０の先端に近づくほどその断面積が小さく、且つロータ孔３８と断面視略相似のテーパ形状に形成される。よって、大量生産される回転式ダイヤル装置において、ダイヤル４、ホルダ１８、ジョイント２８、ポジションセンサ３４の寸法誤差や組み付け誤差が生じ、これらの誤差の累積がポジションセンサ３４に対するジョイント２８の芯ずれや傾斜を発生させても、これら芯ずれや傾斜は好適に吸収され、組み付け時、またはダイヤル４の回転中におけるポジションセンサ３４の破損を招くことなく、ジョイント２８の端部をテーパ状にするだけの簡単な構成で、無理のない回動伝達が可能となる。

また、ダイヤル４とジョイント２８との間には、テーパ部３０をロータ孔３８に向かって付勢するスプリング２６が介挿され、これにより、テーパ部３０をロータ孔３８に確実に挿入、ひいては線接触させることができ、ポジションセンサ３４位置に対するジョイント２８の芯ずれや傾斜に起因するダイヤル４の回転時におけるがたつきが防止され、ダイヤル式回転装置の回動伝達性を更に向上できるとともに、ダイヤル式回転装置の品質が大幅に向上する。

更に、テーパ部３０とロータ孔３８とは互いに略全周に亘って線接触するため、回動伝達中におけるテーパ部３０とロータ孔３８との非接触部分がなくなり、回動伝達における精度向上が図られてダイヤル式回転装置の回動伝達性が大幅に向上するとともに、装置内のがたつきが確実に防止される。
更にまた、テーパ部３０は断面形状が略楕円形となる曲面側部３０ａを有して形成されるため、回動伝達時におけるテーパ部３０のロータ孔３８に対するすべりが抑制され、ダイヤル式回転装置の回動伝達が円滑に実施可能となる。

また、ダイヤル４の回転をポジションセンサ３４に伝達する回動伝達機構は、ジョイント２８とスプリング２６との２部品のみで構成され、回転式ダイヤル装置の生産コストが大幅に低減される。
以上で本発明の一実施形態についての説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更ができるものである。

例えば、上記実施形態では、車両の空調装置の操作パネルに適用される回転式ダイヤル装置を示したが、回動伝達の受動側に回動力以外の力が極力加わらないことが要求され、且つジョイントを傾斜させて回転せざるを得ない機構に適用すれば本発明の上記効果を好適に発揮できることは勿論であり、例えばトリマコンデンサの静電容量の調整に使用する工具や、デジタルカメラの機構、顕微鏡の高さ調整を行うトリマなどに適用可能である。

操作パネルを示した平面図である。 ダイヤルの回転機構を示した分解斜視図である。 （ａ）はダイヤルの横断面図、（ｂ）は（ａ）の支持部の径方向における断面図である。 ジョイントの（ａ）は横からみた平面図、（ｂ）はテーパ部先端側からみた平面図、（ｃ）はノブ側からみた平面図、（ｄ）は上面からみた平面図である。 ポジションセンサを示した図である。 （ａ）はダイヤル及びホルダとポジションセンサとがずれなく組み付けられた状態を示す図、（ｂ）は（ａ）の状態におけるポジションセンサのロータ孔を回路基板側からみた概略図である。 （ａ）はダイヤル及びホルダがポジションセンサに対して下側にずれて組み付けられた状態を示す図、（ｂ）は（ａ）の状態におけるポジションセンサのロータ孔を回路基板側からみた概略図である。 （ａ）はダイヤル及びホルダがポジションセンサに対して上側にずれて組み付けられた状態を示す図、（ｂ）は（ａ）の状態におけるポジションセンサのロータ孔を回路基板側からみた概略図である。

符号の説明

２ 操作パネル
４ ファンダイヤル（回動部材、ダイヤル）
６ モードダイヤル（回動部材、ダイヤル）
１８ ファンダイヤルホルダ（ホルダ）
２０ モードダイヤルホルダ（ホルダ）
２６ スプリング（弾性部材）
２８ シャフト（ジョイント）
２８ｄ 他端部（端部）
３０ テーパ部
３４ ポジションセンサ（受動部材）
３８ ロータ孔（嵌合部）

Claims (4)

1. 回動自在な回動部材と、前記回動部材の回動量を伝達するシャフトと、前記シャフトの端部が嵌合される嵌合部で前記シャフトの回動量を受動する受動部材とを具備し、
   前記シャフトの端部は、該端部の先端に近づくほど該端部の断面積が小さくなり、且つ前記嵌合部と断面視略相似のテーパ形状に形成され、
   前記端部は、その断面の一部が楕円形状であることを特徴とする回動装置。
2. 回動自在な回動部材と、前記回動部材の回動量を伝達するシャフトと、前記シャフトの端部が嵌合される嵌合部で前記シャフトの回動量を受動する受動部材とを具備し、
   前記シャフトの端部は、該端部の先端に近づくほど該端部の断面積が小さくなり、且つ前記嵌合部と断面視略相似のテーパ形状に形成され、
   前記端部と前記嵌合部とは該端部の略全周に亘って線接触していることを特徴とする回動装置。
3. 前記回動装置は、
   前記回動部材であってホルダに回転自在に枢支されるダイヤルと、
   前記受動部材であって前記ダイヤルの回動量を検知するポジションセンサと、
   前記シャフトであって前記ダイヤルと一体に回転し、前記ダイヤルの回動量を前記シャフトの端部から前記ポジションセンサに伝達するジョイントと、
   前記嵌合部であって前記ポジションセンサに形成され、前記ジョイントの端部が嵌合されるロータ部と、
   前記弾性部材であって前記ダイヤルと前記ジョイントとの間に介挿され、前記ジョイントの端部を前記ロータ部に向かって付勢するスプリングと
   を具備する回転式ダイヤル装置であることを特徴とする請求項１または２に記載の回動装置。
4. 車両用空調装置の操作パネルに用いられることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の回動装置。

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