JP5252398B2 - ダイヤル式コントロール操作装置 - Google Patents

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本発明は、操作ノブの回動操作にしたがう駆動力をコントロールケーブルを介して外部装置に伝達し、外部装置を動作制御するダイヤル式コントロール操作装置に関する。
ダイヤル式のコントロール操作装置としては様々なものがあるが、自動車などに装備される空調用コントロール操作装置について説明する。
図16は、第1従来例として示した車輌空調用コントロール操作装置の正面図、図17は同コントロール操作装置の平面図である。
図示する如く、風向調節用の操作ノブ11、風量調節用の操作ノブ12、温度調整用の操作ノブ13がダイヤル式の操作ノブとして操作パネル10に回動可能に設けられ、また、リアウインドの熱線に通電させるリアデフスイッチ、エアコンモードを切り換えるエアコンスイッチ、内気循環と外気導入を切り換える内外気切換スイッチの各スイッチボタン14、15、16が設けられている。
上記した操作ノブ11の回動操作力は、ギアシャフト17を介してギアレバー18に伝えられる。
すなわち、ギアシャフト17のかさ歯車部17aがギアレバー18のギア部18aに噛合しており、操作ノブ11の回動操作にしたがってギアレバー18が支軸部19を中心に旋回し、コントロールケーブル20を進退させる。
なお、コントロールケーブル20は、そのアウターケーブル20aの一端部がクランプ部21に固着されており、インナーケーブル20bがギアレバー18の旋回動に応じて押し出され、また、引き戻され、空調ユニットの風向調節が制御される。
上記した操作ノブ13の回動操作力は、上記同様にギアシャフト22を介してギアレバー23に伝えられ、コントロールケーブル24を進退させる。
したがって、コントロールケーブル24のインナーケーブル24bが押し出され、また、引き戻され、空調ユニットの温度調節が行われる。
なお、コントロールケーブル24のアウターケーブル24aの一端部がクランプ部25に固着されている。
一方、上記したコントロール操作装置の場合、操作ノブの前面側に突出した凸状のノブ部を指先で摘んで操作するため、操作力が伝達しにくく、操作性が必ずしも好ましくない。
このことから、操作ノブを円筒状に形成したコントロール操作装置が提案されている。
図18、図19は、本特許出願人によって既に特許出願(特願2007−253060)されている円筒状の操作ノブを備えたコントロール操作装置の第2の従来例を示す。
この第2の従来例は、円筒状に形成された操作ノブ31が、ケース円筒部32aに固定された固定円筒体33の外周に回動操作可能に装備され、また、この操作ノブ31の後部には、かさ歯車を有する連動ギア34が固着されており、連動ギア34が操作ノブ31と一体的に回転する構成となっている。
さらに、上側に平歯車、下側にかさ歯車を一体形成した太陽ギア35が、ケース32に形成した支軸32bに回転可能に設けられ、そのかさ歯車が連動ギア34に噛合している。
また、上記の太陽ギア35の平歯車には、遊星ギア36が噛合している。
遊星ギア36は、図19より分かるように、太陽ギア35に連動され、弧状の内接ギア37にそって太陽ギア35の回りを移動する。
なお、ケース32には、上記の内接ギア37と、遊星ギア36の軸部36aを通す案内軸孔32cとが設けられている。
一方、遊星ギア36の偏心部に設けられた連結ピン38には、コントロールケーブル39のインナーケーブル39bが回動可能にして連結されている。
また、コントロールケーブル39のアウターケーブル39aは、後ケース40に設けられたクランプ部材41に固着されている
このコントロール操作装置は、操作ノブ31を回動操作すると、太陽ギア35が連動ギア34に連動されて回転することから、遊星ギア36が太陽ギア35によって駆動され、内接ギア37と案内軸孔32cに案内されて移動する。
すなわち、図20に示すように、遊星ギア36が自転しながら太陽ギア35の回りを公転し、コントロールケーブル39のインナーケーブル39bを押し出し、また、引き戻し空調ユニットを制御する。
上記した第2の従来例のコントロール操作装置は、円筒状の操作ノブ31を風向調節用として、または、温度調節用として利用することができる。
また、円筒状の操作ノブ31の内部には、凸状のノブ部を指先で操作して風量調節する操作ノブ42が設けられている。
特開2003−267034号公報 特願2007−253060号特許出願
円筒状の操作ノブを有するコントロール操作装置は、遊星ギア36が自転しながら太陽ギア35の回り公転するから、その連結ピン38が遊星ギア36の自転と公転にしたがって変位するため、コントロールケーブル39を直線的に移動駆動することができない。
この結果、インナーケーブル39bに曲げ応力がかかる他、アウターケーブル39aに対する摺動抵抗が増すなどの問題が生ずる。
このことから、コントロールケーブル39の耐久性が低下し、また、操作ノブ31の操作性も必ずしも好ましくない。
図20を参照して今少し具体的にのべれば、上記のコントロール操作装置の場合、操作ノブ31が回動範囲の一方側また他方側に回動操作されたとき、遊星ギア36が361、363の位置に移動し、連結ピン38が図20に示す38a、38cの位置となることから、これら連結ピン位置38aと38cとを結ぶ直線43上にクランプ部41が設けられている。
このことから、連結ピン38は、操作ノブ31の回動操作にしたがい常に直線43上を変位することが好ましいが、実際には、遊星ギア36の移動過程において、連結ピン38が図示する位置38bのように、直線43上からずれるために、上記のような問題が生じることになる。
本発明は上記した問題を解決したダイヤル式コントロール操作装置を提案することを目的する。
上記した目的を達成するため、本発明では、第1の発明として、円筒状に形成した操作ノブと、前記操作ノブを回動可能に装着するベース部材と、前記操作ノブの外周部に設けたかさ歯車からなる連動ギアと、平歯車で形成し、前記ベース部材に旋回可能に配設した遊星ギアと、前記連動ギアに連結させるかさ歯車部と前記遊星ギアに連結する平歯車部とを設けて前記べース部材に回転可能に軸支した太陽ギアと、前記遊星ギアを前記太陽ギアと協同して移動方向に導く内接ギアと、前記遊星ギアに連結して外部装置を動作させるコントロールケーブルとを備え、さらに、前記遊星ギアのピッチ円上には前記コントロールケーブルを連結可能とした連結部を設けると共に、前記遊星ギアと前記内接ギアとのギア比を1:2に設定し、前記操作ノブの回動操作にしたがう駆動力を、前記した連動ギア、太陽ギア、遊星ギア、コントロールケーブルを介して外部装置に伝達し、外部装置を動作制御する構成としたことを特徴とするダイヤル式コントロール操作装置を提案する。
第2の発明としては、上記した第1の発明のコントロール操作装置において、前記操作ノブの円筒状内には、前記コントロールケーブルによる動作制御とは別の動作制御を行う操作ノブを配設したことを特徴とするダイヤル式コントロール操作装置を提案する。
第3の発明としては、上記した第1の発明のコントロール操作装置において、前記連結部に連結するインナーケーブルと、当該インナーケーブルを摺動自在に内装させたアウターケーブルを有するコントロールケーブルとを備え、前記ベース部材には、前記アウターケーブルの一端部を固着するクランプ部を配設し、さらに、前記クランプ部は、前記操作ノブの回動範囲の両端位置に対応する前記連結部の移動軌跡の両端部を結んだ延長上に配設することを特徴とするダイヤル式コントロール操作装置を提案する。
第4の発明としては、上記した第1の発明のコントロール操作装置において、前記内接ギアを設けたギアケースを設け、前記ギアケース内に前記太陽ギアと遊星ギアを配設し、当該ギアケースを前記ベース部材に取り付ける構成としたことを特徴とするダイヤル式コントロール操作装置。
第5の発明としては、上記した第4の発明のコントロール操作装置において、前記ギアケースには、インナーケーブルを摺動自在としたコントロールケーブルのアウターケーブルの一端部を固着するクランプ部を設け、さらに、前記ベース部材には、前記ギアケースの取付角度に対応する複数の取付部を設け、前記コントロールケーブルの引き出し方向により決まる前記クランプ部の配向にしたがって、前記取付部を選択し、前記ギアケースの取り付けを可能としたことを特徴とするダイヤル式コントロール操作装置を提案する。
第1の発明のコントロール操作装置は、遊星ギアのピッチ円上には前記コントロールケーブルを連結可能とした連結部を設けると共に、遊星ギアと内接ギアとのギア比を1:2に設定したことから、ホワイト平行運動機構を達成することができる。
このことから、操作ノブの回動範囲の全域に対応する遊星ギアの連結部が直線上を変位するようになり、当該連結部とクランプ部材との間のインナーケーブルに曲げ応力が作用しない。
この結果、コントロールケーブルの機械的な強度を高め、さらに、アウターケーブルに対するインナーケーブルの摺動抵抗を減少させることができ、操作ノブの操作が軽快となるコントロール操作装置となる。
第2の発明のコントロール操作装置は、操作ノブを二重構造として、コンパクト化したコントロール操作装置を提供することが特徴となっている。
第3の発明のコントロール操作装置は、操作ノブの回動範囲の両端に対応する遊星ギアの連結部位置を結ぶ直線の延長上にクランプ部を設けているので、上記したホワイト平行運動機構と相俟ってコントロールケーブルの曲げ応力と摺動抵抗とを一層減少させることができる。
第4の発明のコントロール操作装置は、第1の発明において、内接ギアを形成してベース部材に取り付けるようにしたギアケースを設け、このギアケース内に太陽ギアと遊星ギアを配設させる構成としたことに特徴がある。
第5の発明のコントロール操作装置によれば、コントロールケーブルの引き出し方向にしたがって、ギアケースの取付角度を変えてギアケースをベース部材に取り付けることができるので、コントロールケーブルの配向方向を変えることができる。
図1は本発明の基本形態を示す自動車の空調用コントロール操作装置を示す正面図、図2は上記コントロール操作装置の平面図、図3は図1上のA−A線断面図である。
これらの図面に示すように、本基本形態のコントロール操作装置は、温度調節用として円筒状の操作ノブ51を備え、また、この操作ノブ51の内部に風量調節スイッチ52を制御する操作ノブ53が設けてある。
円筒状の操作ノブ51は、ケース円筒部54aに固定した固定円筒体55の外周に回動可能に設け、さらに、この操作ノブ51の後部にはかさ歯車を有する連動ギア56が一体的に設けてある。
そして、連動ギア56が円形回転体57のかさ歯車57aに噛合している。
円形回転体57は、図3、図4より分かるように、上面側が皿状に形成した円形凹部57bとしてあり、また、その円形凹部57bの底面には、中心から離れた偏心位置に遊星ギア58を軸着する支軸57cが設けてある。
なお、図4は操作ノブ51、連動ギア56、円形回転体57を示す簡略的な平面図である。
さらに、上記の円形回転体57は、周囲下面部にかさ歯車57aを有し、さらに、下面には回転体の中心から所定の距離を半径とした円形の回転軸穴57dが設けてある。
このように構成した円形回転体57は、回転軸穴57dに嵌合させた円形のケース凸部54bを回転軸として回転する。
なお、円形回転体57が回転するとき、その円形凹部57bの穴縁に設けた突出部57eの上方から円形凹部内に嵌入させたギアケース59の短筒部59aによって支えられる。
遊星ギア58は、図3、図5、図6に示すように、上記した円形回転体57の円形凹部57bの深さ幅に合わせた肉厚ギアで、中央部に軸孔58aを設け、さらに、周囲部にギア(平ギア)58bを設けた構成のもので、特に、周囲の一部には、肉薄に張出させた舌片部58cが設けてある。
そして、ギア58bのピッチ円60が通る舌片部58cの一部位置に、コントロールケーブル61(インナーケーブル61b)を連結する連結部(連結孔)58dが設けてある。
この遊星ギア58は、軸孔58a内に支軸57cを突入させるようにして円形回転体57の円形凹部57b内に組入れる。
このように遊星ギア58を組入れた円形回転体57は、その回転軸穴57dをケース凸部54bに嵌め合わせ、また、その上方に円形のギアケース59を被せて取り付ける。
ギアケース59は、図2に示した如く、2つの取付片59b、59cが所定の間隔をおいて設けてあり、これらの取付片59b、59cをケース(ベース部材)54にネジ止めして取り付ける。
なお、ケース54には、取付片59bをネジ止めする3つのネジ取付部54cと、取付片59cをネジ止めする3つのネジ取付部54dが設けてあり、ネジ取付部の位置を変えてギアケース59をネジ止めすることで、ギアケース59の取付角度を変えることができる。
ギアケース59は、短筒部59aの内周面に内接ギア59dが設けてあり、遊星ギア58のギア58bをその内接ギア59bに噛合させてある。
すなわち、遊星ギア58の移動方向が内接ギア59dによって導かれるようになっている。
そして、特に、遊星ギア58のギア58bと内接ギア59dのギア比を1:2に定めてある。
また、このギアケース59には、図2、図3に示す通り、遊星ギア58の連結部58dに連結したインナーケーブル61bをギアケース外に引き出すための窓孔59eが形成してある。
さらに、このギアケース59には、コントロールケーブル61のアウターケーブル61aに一端部を固着させたクランプ部62が設けてあり、そのアウターケーブル61aにインナーケーブル61bが摺動可能に内装されている。
次に、上記した基本形態のコントロール操作装置の動作について図7を参照しながら説明する。
なお、図7は図1上のB−B線断面図である。
操作ノブ51を図示矢印(時計方向)63a方向に回動操作することによって、連動ギア56を介して円形回転体57が反時計方向に回転する。
したがって、支軸57cが円形回転体57の回転にしたがって図示矢印63bの方向に旋回することから、遊星ギア58が公転力を受けて反時計方向に移動する。
一方、遊星ギア58は、内接ギア59dに噛み合いながら移動するために、図示矢印63c方向に自転しつつ移動することから、遊星ギア58が実線位置581から点線位置582に移動し、連結部58dが実線位置58d1から点線位置58d2に変位する。
この結果、インナーケーブル61bが図示矢印63dとして示すように引き戻され、空調ユニットが動作制御される。
また、操作ノブ51を図示矢印63aとは反対方向に回動操作したときは、円形回転体57の回転と遊星ギア58の移動とが上記とは逆方向となるので、遊星ギア58が点線位置583に移動すると、連結部58dが点線位置58d3に変位する。
この結果、インナーケーブル61bが図示矢印63dとは反対方向に押し出され、空調ユニットが動作制御される。
遊星ギア58の連結部58dが、上記したように、位置58d2、58d3に変位する場合は、操作ノブ51を最大限に右回動又は左回動したときで、操作ノブ51をこのように最大限の回動範囲以内で回動操作すれば、遊星ギア58が移動位置582と583の間に移動するから、連結部58dも位置58d2、58d3の間に変位する。
そして、特に、本基本形態では、遊星ギア58のピッチ円60上に設けた連結部58dにインナーケーブル61bを連結し、さらに、遊星ギア58のギア58bと内接ギア59dとのギア比を1:2に設定してあることから、遊星ギア58の連結部58dが操作ノブ51の回動操作位置に関係なく常に位置58d2と58d3を結ぶ直線上の変位位置となる。
また、本基本形態では、連結部58dの位置58d2と58d3を結ぶ直線の延長上にクランプ部62を設けている。
この結果、インナーケーブル61bが直線運動し、インナーケーブル61bには曲げ応力が作用しないから、コントロールケーブル61の機械的な強度を高め、その上、アウターケーブル61aに対するインナーケーブル61bの摺動抵抗を減少させることができ、このことから、操作ノブ51の操作の軽快なコントロール操作装置となる。
図8は、上記した基本形態の応用例を示した図7同様の断面図である。
この応用例は、上記した基本形態に比べ、コントロールケーブル61の押し出し方向と引き戻し方向とを反対とするため、遊星ギア58と内接ギア59dとの噛合位置を変えた構成としてあり、その他は上記基本形態と同構成である。
すなわち、操作ノブ51を図示矢印63a方向に可動操作すると、円形回転体
57の支軸57cが図示矢印63e方向に、遊星ギア58が図示矢印63f方向に移動し、インナーケーブル61bが図示矢印63g方向に押し出される。
図9は、上記した基本形態の他の応用例を示した部分断面図である。
この応用例は、ケース54の下側からコントロールケーブル61を引き出す構成としてある。
すなわち、円形回転体57は、下面側に円形凹部57bを設け、その凹部底に設けた支軸57cに遊星ギア58を軸支させ、また、ケース54には、上記円形凹部57bに嵌入して円形回転体57の回転軸となる短筒部54eを形成し、さらに、遊星ギア58を噛合させる内接ギア54fが短筒部54eの内周面に形成してある。
なお、遊星ギア58の連結部58dに連結したインナーケーブル61bは、ケース54に形成した窓孔54gから引き出すようにしてある。
その他の構成は上記した基本形態と同じ構成である。
図10は、本発明に係る実施形態のコントロール操作装置を示す図3同様の断面図である。
この実施形態は、上記同様の円形回転体71に円形凹部71aを形成し、この円形凹部71aの底面中央に太陽ギア72を設け、この太陽ギア72によって遊星ギア73を駆動する構成としてある。
図10、図11に示すように、上記の太陽ギア72は、円形回転体71の直径に比べ充分に小さい直径のもので、これには遊星ギア73の下段ギア73bが噛合させてある。
遊星ギア73は、図12、図13に示す如く、上段ギア73aと下段ギア73bとを設けた2段ギアとして形成してあり、上段ギア73aの一部には舌片部73cが設けてある。
そして、この舌片部73cのピッチ円60が通る一部に、上記同様の連結部(連結孔)73dを設け、この連結孔73dにインナーケーブル61bが連結してある。
また、遊星ギア73の上段ギア73aは、図10に示す通り、円形のギアケース74の内周面に形成した内接ギア74aに噛合させ、内接ギア74aによって遊星ギア73の移動方向を導くようにしてある。
なお、インナーケーブル61bは、ギアケース74の窓孔74bからケース外に引き出すようにしてある。
以上の構成以外は上記した基本形態と同構成となっているが、本実施形態においても上記基本形態と同様に、遊星ギア73の上段ギア73aと内接ギア74aのギア比を1:2に設定してある。
図14は、上記した実施形態の動作を示した図7同様の断面図である。
図示するように、操作ノブ51を図示矢印75a方向に回動操作すると、太陽ギア72が図示矢印75b方向に回動して遊星ギア73を図示矢印75c方向に回動するため、遊星ギア73が図示実線位置731から点線位置732側に移動する。
また、操作ノブ51を図示矢印75aの反対に回動操作すれば、太陽ギア72が逆回動するから、遊星ギア73が点線位置733側に移動する。
このようにしてインナーケーブル61bが図示矢印75d方向、または、その反対方向に移動され、空調ユニットが動作制御される。
図15は、上記した実施形態の応用例として示した図14同様の断面図である。
この応用例は、遊星ギア73と内接ギア74aとの噛合位置を変え、操作ノブ51の回動方向に対し、インナーケーブル61bの移動方向を反対にした構成としてある。
自動車に備える空調用コントロール操作装置などのようにダイヤル式の操作ノブを回動操作して外部装置を動作制御するコントロール操作装置に適用することができる。
基本形態として示したコントロール操作装置の正面図である。 基本形態として示したコントロール操作装置の平面図である 図1上のA−A線断面図である。 基本形態として示したコントロール操作装置に備える操作ノブと円形回転体とを示した簡略図である。 基本形態として示したコントロール操作装置に備える遊星ギアの断面図である。 上記遊星ギアの底面図である。 基本形態として示したコントロール操作装置の動作を示した図1上のB−B線断面図である。 上記基本形態の応用例として示した図7同様の断面図である。 上記基本形態の他の応用例を示したコントロール操作装置の要部簡略図である。 本発明の実施形態として示した図3同様の断面図である。 上記実施形態のコントロール操作装置に備える操作ノブと円形回転体を示した簡略図である。 上記実施形態のコントロール操作装置に備える遊星ギアの断面図である。 上記実施形態の遊星ギアの底面図である。 上記実施形態のコントロール操作装置の動作を示した図7同様の断面図である。 上記実施形態の応用例として示した図14同様の断面図である。 第1の従来例として示したコントロール操作装置の正面図である。 第1の従来例として示したコントロール操作装置の平面図である。 第2の従来例として示したコントロール操作装置の断面図である。 第2の従来例として示したコントロール操作装置の平面図である。 第2の従来例として示したコントロール操作装置の動作説明図である。
51 操作ノブ
54 ケース
56 連動ギア
57 円形回転体
57a かさ歯車
58 遊星ギア
58d 連結部
59 ギアケース
59d 内接ギア
60 ピッチ円
61 コントロールケーブル
62 クランプ部
71 円形回転体
72 太陽ギア
73 遊星ギア
73d 連結部
74 ギアケース
74a 内接ギア

Claims (5)

  1. 円筒状に形成した操作ノブと、
    前記操作ノブを回動可能に装着するベース部材と、
    前記操作ノブの外周部に設けたかさ歯車からなる連動ギアと、
    平歯車で形成し、前記ベース部材に旋回可能に配設した遊星ギアと、
    前記連動ギアに連結させるかさ歯車部と前記遊星ギアに連結する平歯車部とを設けて前記べース部材に回転可能に軸支した太陽ギアと、
    前記遊星ギアを前記太陽ギアと協同して移動方向に導く内接ギアと、
    前記遊星ギアに連結して外部装置を動作させるコントロールケーブルとを備え、
    さらに、前記遊星ギアのピッチ円上には前記コントロールケーブルを連結可能とした連結部を設けると共に、前記遊星ギアと前記内接ギアとのギア比を1:2に設定し、
    前記操作ノブの回動操作にしたがう駆動力を、前記した連動ギア、太陽ギア、遊星ギア、コントロールケーブルを介して外部装置に伝達し、外部装置を動作制御する構成としたことを特徴とするダイヤル式コントロール操作装置。
  2. 請求項1に記載したコントロール操作装置において、
    前記操作ノブの円筒状内には、前記コントロールケーブルによる動作制御とは別の動作制御を行う操作ノブを配設したことを特徴とするダイヤル式コントロール操作装置。
  3. 請求項1に記載したコントロール操作装置において、
    前記連結部に連結するインナーケーブルと、当該インナーケーブルを摺動自在に内装させたアウターケーブルを有するコントロールケーブルとを備え、
    前記ベース部材には、前記アウターケーブルの一端部を固着するクランプ部を配設し、
    さらに、前記クランプ部は、前記操作ノブの回動範囲の両端位置に対応する前記連結部の移動軌跡の両端部を結んだ延長上に配設することを特徴とするダイヤル式コントロール操作装置。
  4. 請求項1に記載したコントロール操作装置において、
    前記内接ギアを設けたギアケースを設け、
    前記ギアケース内に前記太陽ギアと遊星ギアを配設し、当該ギアケースを前記ベース部材に取り付ける構成としたことを特徴とするダイヤル式コントロール操作装置。
  5. 請求項4に記載したコントロール操作装置において、
    前記ギアケースには、インナーケーブルを摺動自在としたコントロールケーブルのアウターケーブルの一端部を固着するクランプ部を設け、
    さらに、前記ベース部材には、前記ギアケースの取付角度に対応する複数の取付部を設け、
    前記コントロールケーブルの引き出し方向により決まる前記クランプ部の配向にしたがって、前記取付部を選択し、前記ギアケースの取り付けを可能としたことを特徴とするダイヤル式コントロール操作装置。
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