JP6486748B2 - 車両用空調装置のダンパ開閉機構 - Google Patents

Description

本発明は、カム溝を有するリンクプレートを備え、そのリンクプレートをステッピングモータにより回転させてダンパを開閉する車両用空調装置のダンパ開閉機構に関するものである。

車両用空調装置の構成ユニットであるＨＶＡＣユニット（Ｈｅａｔｉｎｇ Ｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎ ａｎｄ Ａｉｒ Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｕｎｉｔ）は、ユニット内部に配設されているエバポレータ、ヒータコアおよびエアミックスダンパ等を介して設定温度に温調した空気を、フェイス吹出し口、フット吹出し口、デフ吹出し口のいずれかから選択的に車室内に吹出すことにより、車室内を温調する構成とされている。

ＨＶＡＣユニット内部には、エアミックスダンパの他、各吹出し口を開閉するフェイス／デフダンパ、フットダンパ等の複数の吹出しモード切替えダンパが、それぞれダンパ軸を介して回動自在に支持されており、それらのダンパを、ポテンショメータ付きモータアクチュエータあるいはステッピングモータ等で回転されるリンクプレート、そのリンクプレートに設けられているカム溝に摺動自在に嵌合されるピンを備えたダンパレバー等からなるリンク機構を介して開閉し、温調制御あるいは吹出しモードの切替えを行う構成とされている（例えば、特許文献１，２参照）。

各ダンパを上記のように、カム溝を備えたリンクプレートおよびダンパレバー等からなるリンク機構を介して開閉するダンパ開閉機構においては、リンクプレートのカム溝に対して、ダンパレバーに設けられている断面が円形のピンを摺動自在に嵌合している。このため、カム溝は、一定の隙間を以ってピンが嵌合される溝幅とされており、そのカム溝の端部は、一般的に特許文献１，２に示されるように、溝幅の１／２半径とされた円弧形状とされている。

特許第４１６８５８３号公報 実公平５−２５２９１号公報

上記の如く、ステッピングモータによりカム溝を備えたリンクプレートを回転するようにしたダンパ開閉機構では、ステッピングモータを基準位置出し（イニシャライズ）する必要である。このイニシャライズは、通常、リンクプレートを回転させてダンパレバーのピンをカム溝の一端部に位置させ、ダンパを閉状態とするシール面に対して押し付けるようにして行っているが、ダンパレバーの向きによっては、イニシャライズ時にダンパレバーがダンパを開く方向に回転し、イニシャライズが不安定になるおそれがあった。

つまり、図４（Ａ）、（Ｂ）に示されるように、イニシャライズ時、リンクプレート１をＮ方向に回転させてカム溝２の一端部にダンパレバー３のピン４を当接させ、ダンパ５をダンパ軸６周りに回動させてシール面７に接触させた（Ａ）図の状態としたとき、ダンパレバー３のピン４方向がピン４に対する荷重方向にある場合、ダンパレバー３に対してダンパ５を開く方向のトルクがかかる。これによって、（Ｂ）図に示されるように、ダンパレバー３のピン４がカム溝２の端部の円弧面に沿って隙間相当分だけ戻り、ダンパ５が開いてしまうため、イニシャライズが不安定になる可能性がある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、ステッピングモータにより回転されるリンクプレートのカム溝に、ピンが摺動自在に嵌合されているダンパレバーを介してダンパを開閉するものにおいて、ダンパレバーの向きに関係なく、ステッピングモータを安定的にイニシャライズできる車両用空調装置のダンパ開閉機構を提供することを目的とする。

上記した課題を解決するために、本発明の車両用空調装置のダンパ開閉機構は、以下の手段を採用する。
すなわち、本発明にかかる車両用空調装置のダンパ開閉機構は、中心部が回転自在に支持されるとともに、外周部位に沿ってカム溝が設けられ、ステッピングモータを介して回転駆動されるリンクプレートと、前記カム溝に摺動自在に嵌合されるピンを有し、そのピンが前記カム溝を介して移動されることにより回動されるダンパレバーと、前記ダンパレバーが軸端に結合されるダンパ軸を有し、そのダンパ軸の回転によって開閉されるダンパと、備え、前記ステッピングモータの基準位置出しを行う前記カム溝の一端部が、前記ダンパを閉状態としたときに前記ピンの外周が前記カム溝の一端面と接する点をＡ、前記カム溝の側壁面と接する点をＢとしたとき、そのＡ，Ｂ点間が前記ピンの外周面に対して非接触となる曲面および／または平面で結ばれた形状とされていることを特徴とする。

本発明によれば、ステッピングモータにより回転駆動されるリンクプレートのカム溝にダンパレバーのピンが嵌合され、リンクプレートの回転により回動されるダンパレバーを介してダンパを開閉するダンパ開閉機構にあって、ステッピングモータの基準位置出しを行うカム溝の一端部が、ダンパを閉位置としたときにピンの外周がカム溝の一端面と接する点をＡ、カム溝の側壁面と接する点をＢとしたとき、そのＡ，Ｂ点間がピンの外周面に対して非接触となる曲面および／または平面で結ばれた形状とされているため、リンクプレートを回転させてカム溝の一端部にダンパレバーのピンを位置させ、ダンパを閉状態にしてステッピングモータの基準位置出し（イニシャライズ）を行う時、ダンパレバーの向きによっては、ダンパレバーの回転方向にトルクがかかる場合があるものの、カム溝の一端部が上記形状とされており、ダンパレバーのピンをカム溝の一端部に位置させ、ダンパを閉状態としたとき、ピンの外周がＡ，Ｂ点に接した状態で納まることから、ピンとカム溝間にダンパレバーを回転させてしまうような隙間は存在せず、ダンパレバーがダンパを開く方向に回転することがなく、ダンパを閉位置に維持した状態でイニシャライズすることができる。従って、ピンがカム溝とピン間の隙間分だけ円弧面上を戻ることによりダンパレバーが回転し、ダンパが開くようなことがなく、安定したイニシャライズを行うことができ、車両用空調装置の品質、信頼性の向上を図ることができる。

さらに、本発明の車両用空調装置のダンパ開閉機構は、上記の車両用空調装置のダンパ開閉機構において、前記カム溝の一端部は、前記Ａ点を通る平面と、前記Ｂ点を通る前記カム溝の側壁面の延長面との間を前記ピンの曲率半径Ｒよりも小さい曲率半径ｒの曲面で結ばれた形状とされていることを特徴とする。

本発明によれば、カム溝の一端部が、Ａ点を通る平面と、Ｂ点を通るカム溝の側壁面の延長面との間をピンの曲率半径Ｒよりも小さい曲率半径ｒの曲面で結ばれた形状とされているため、リンクプレートを回転させてそのカム溝の一端部にダンパレバーのピンを位置させ、ダンパを閉状態としたとき、ピンの外周面をカム溝の一端面のＡ点と、カム溝の側壁面のＢ点とに接触させ、移動する隙間が存在しないようにピンをカム溝の一端部にぴったり収納した状態とすることができる。従って、ダンパレバーに回転方向のトルクがかかっても、ピンがカム溝の一端部で移動することがなく、ダンパレバーの向きの如何にかかわらず、ダンパを閉状態に維持してステッピングモータのイニシャライズを安定的に行うことができる。

本発明によると、リンクプレートを回転させてカム溝の一端部にダンパレバーのピンを位置させ、ダンパを閉状態にしてステッピングモータの基準位置出し（イニシャライズ）を行う時、ダンパレバーの向きによっては、ダンパレバーの回転方向にトルクがかかる場合があるものの、カム溝の一端部が上記の如く形状とされており、ダンパレバーのピンをカム溝の一端部に位置させ、ダンパを閉状態としたとき、ピンの外周がＡ，Ｂ点に接した状態で納まることから、ピンとカム溝間にダンパレバーを回転させてしまうような隙間は存在せず、ダンパレバーがダンパを開く方向に回転することがなく、ダンパを閉位置に維持した状態でイニシャライズすることができるため、ピンがカム溝とピン間の隙間分だけ円弧面上を戻ることによりダンパレバーが回転し、ダンパが開くようなことがなく、安定したイニシャライズを行うことができ、車両用空調装置の品質、信頼性の向上を図ることができる。

本発明の一実施形態に係る車両用空調装置の斜視図である。 そのダンパを開閉するダンパ開閉機構の部分側面図である。 上記ダンパ開閉機構のリンクプレートに設けられるカム溝の端部形状の構成説明図である。 図３に対応した従来例におけるカム溝の端部形状の構成説明図（Ａ）とイニシャライズ時の動作説明図（Ｂ）である。

以下に、本発明の一実施形態について、図１ないし図４を用いて説明する。
図１には、本発明の一実施形態に係る車両用空調装置の斜視図が示され、図２には、そのダンパを開閉するダンパ開閉機構の部分側面図、図３には、ダンパ開閉機構のリンクプレートに設けられるカム溝の端部形状の構成説明図が示されている。
本実施形態の車両用空調装置１１は、ＨＶＡＣユニット（Ｈｅａｔｉｎｇ Ｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎ ａｎｄ Ａｉｒ Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｕｎｉｔ）１２と、その一側に一体的に設けられるブロアユニット１３とから構成されている。

ブロアユニット１３は、内外気切替え装置１４により取入れられた車室内の空気（単に内気とも云う。）または外気をＨＶＡＣユニット１２側に圧送するためのファンおよびモータを内蔵したものであり、ファンケースの一部をＨＶＡＣユニット１２側のユニットケース１５の一部ケースと共用化することによりＨＶＡＣユニット１２と一体化されている。なお、内外気切替え装置１４は、内気取入れ口と、外気取入れ口との間に内外気切替えダンパを設けたものであり、このようなブロアユニット１３は、よく知られたものである。

ＨＶＡＣユニット１２は、複数の分割ケースを組み立てることにより一体化されたユニットケース１５を備え、その内部の空気流路中に配設されているエバポレータ、ヒータコアおよびエアミックスダンパ等によりブロアユニット１３から送られてくる空気を設定温度に温調し、その温調風を空気流路の下流に開口されているデフ吹出し口１６、フェイス吹出し口１７およびフット吹出し口１８のいずれかの吹出し口から車室内に吹出すことにより、車室内を温調するものであり、その構成、機能はよく知られたものである。

上記デフ吹出し口１６、フェイス吹出し口１７およびフット吹出し口１８には、個別にフェイスダンパ、フットダンパ、デフダンパの３つのダンパを設けるか、もしくはフェイスダンパとデフダンパとを共用化した１つのフェイス／デフダンパとフットダンパの２つのダンパを設け、それら複数のダンパを介して各吹出し口１６ないし１８を開閉することにより、温調風の吹出しモードが、フェイス吹出しモード、フット吹出しモード、デフ吹出しモード、デフ／フェイス吹出しモード、バイレベル吹出しモード等のいずれかのモードに選択的に切替え可能とされている。かかる構成もよく知られたものである。

本実施形態の吹出しモード切替えダンパは、フットダンパ１９と、図示省略のフェイス／デフダンパとの２つのダンパで構成されており、フットダンパ１９は、ユニットケース１５内にダンパ軸２０を介して回動自在に支持されるとともに、フェイス／デフダンパも同様にユニットケース１５内に図示省略のダンパ軸を介して回動自在に支持され、各々のダンパがユニットケース１５の側面に配設されるダンパ開閉機構２１によって開閉されるようになっている。

ダンパ開閉機構２１は、ユニットケース１５の側面に中央部が軸部２３を介して回転自在に支持されるとともに、その外周部位に独立した２つのカム溝２４，２５が設けられたリンクプレート２２と、一端がフットダンパ１９のダンパ軸２０およびフェイス／デフダンパのダンパ軸の軸端に固定設置され、他端側が円形断面のピン２８，２９を介してカム溝２４，２５内に摺動自在に嵌合されたダンパレバー２６，２７と、リンクプレート２２の外面側に固定設置されることにより、リンクプレート２２を軸部２３周りに回転駆動するステッピングモータ３０とから構成されている。

かかるダンパ開閉機構２１において、ステッピングモータ３０は、ダンパ開閉機構２１を介してフットダンパ１９およびフェイス／デフダンパを各吹出しモード切替え位置に回動するため、最初に電源に繋がれた時あるいはメンテナンス時に基準位置出し（イニシャライズ）を行う必要がある。このイニシャライズは、前述の通り、リンクプレート２２を回転させて、例えばダンパレバー２６のピン２８をカム溝２４の一端部に位置させ、フットダンパ１９を閉状態としてシール面３１に押し付けるようにして行っているが、ダンパレバー２６の向きがピン２８への荷重方向に向いている場合、イニシャライズ時にダンパレバー２６がフットダンパ１９を開く方向に回転し、イニシャライズが不安定になるおそれがあった。

本実施形態は、上記のような場合においても、イニシャライズを安定的に行えるようにするため、カム溝２４の一端部形状を、図３に示すような構成としたものである。
カム溝２４は、ピン２８を摺動自在に嵌合するため、ピン２８の外径よりも一定寸法だけ幅広の溝幅とされ、ピン２８が一定の隙間を以って嵌合されるようになっている。このようなカム溝２４に対して曲率半径Ｒとされたピン２８の外周面は、リンクプレート２２を回転させ、フットダンパ１９をシール面３１に当接する閉位置に回動させたとき、カム溝２４の一端面にＡ点で接することとなる。

一方、リンクプレート２２を回転させ、カム溝２４内に摺動自在に嵌合されているピン２８を介してダンパレバー２６を回動する際、ピン２８の外周面は、カム溝２４におけるピン２８を押す側の側壁面、この場合、側壁面２４Ａと接しており、フットダンパ１９をシール面３１に当接する閉位置に回動させたときの接点をＢとしたとき、カム溝２４の一端面のＡ点、Ｂ点間を接続する結び面３２を、曲率半径Ｒのピン２８の外周面に対して非接触となる曲面および／または平面で結んだ形状としている。

具体的には、カム溝２４の一端面のＡ点とＢ点間を接続する結び面３２を、上記したＡ点を通る平面と、上記したＢ点を通るカム溝２４の側壁面２４Ａの延長面との間をピン２８の曲率半径Ｒよりも小さい曲率半径ｒの曲面で結んだ形状とし、フットダンパ１９を閉位置に回動したとき、ダンパレバー２６のピン２８の外周が、Ａ点、Ｂ点に接してしっかりと納まるようにし、溝端の円弧面に沿ってピン２８が戻ることによりフットダンパ１９が開くことがないようにしている。

以上に説明の構成により、本実施形態によると、以下の作用効果を奏する。
上記ダンパ開閉機構２１において、コントローラを介してステッピングモータ３０を駆動し、リンクプレート２２を設定位置に回転することにより、フットダンパ１９およびフェイス／デフダンパをそれぞれ選択された吹出しモード位置に回動し、温調風をデフ吹出し口１６、フェイス吹出し口１７およびフット吹出し口１８のいずれかから車室内へと吹出すことができる。

つまり、リンクプレート２２の回転によりカム溝２４，２５が回転し、カム溝２４，２５に嵌合されているピン２８，１９がカム溝２４，２５の形状に沿って変位されることにより、ダンパレバー２６，２７がダンパ軸２０（フェイス／デフダンパのダンパ軸は図示省略）周りに回動し、フットダンパ１９およびフェイス／デフダンパを設定させた位置へと回動する。これによって、吹出しモードが、上記したフェイス吹出しモード、フット吹出しモード、デフ吹出しモード、デフ／フェイス吹出しモード、バイレベル吹出しモードのいずれかに切替えられ、温調風が車室内へと吹出される。

一方、ダンパ開閉機構２１を上記の如く作動させるため、ステッピングモータ３０をイニシャライズする必要がある。このイニシャライズは、ステッピングモータ３０を最初に電源に繋いだ時あるいはメンテナンス時に行われるが、特定のダンパ、ここではフットダンパ１９を閉状態とすることによって、基準位置出し（イニシャライズ）を行うようにしている。この際、図３に示されるように、カム溝２４の一端部にダンパレバー２６のピン２８を位置させ、フットダンパ１９をシール面３１に当接させることにより閉状態とするようにしている。

そして、フットダンパ１９を上記の如く閉状態としたとき、ダンパレバー２６のピン２８はカム溝２４の一端部におけるＡ点、Ｂ点で接し、そのＡ点、Ｂ点間を接続する結び面３２が曲率半径Ｒのピン２８の外周面と非接触となる面構成とされていることから、ピン２８がカム溝２４の一端部に対してしっかりと納まるようになっている。

従って、この状態でリンクプレート２２がダンパを閉方向に回転され、ダンパレバー２６にフットダンパ１９を開く方向のトルクがかかっても、ピン２８の外周がカム溝２４の一端部のＡ点、Ｂ点に接して隙間なくしっかりと納まっていることから、図４（Ｂ）に示されるように、ダンパレバー２６の向きがピン２８に対する荷重方向にあっても、ダンパを開く方向のトルクがかかることにより、ピン２８がカム溝２４の端部の円弧面に沿って隙間相当分だけ戻ることでフットダンパ１９が開くようなことがなく、フットダンパ１９を閉位置に維持したままでステッピングモータ３０をイニシャライズすることができる。

これによって、ダンパレバー２６のピン２８がカム溝２４とピン２８間の隙間分だけ円弧面上を戻ることによりダンパレバー２６が回転し、フットダンパ１９が開くようなことがなく、ステッピングモータ３０を安定的にイニシャライズすることができ、車両用空調装置１１の品質、信頼性の向上を図ることができる。

また、カム溝２４の一端部は、Ａ点を通る平面と、Ｂ点を通るカム溝２４の側壁面２４Ａの延長面との間をピン２８の曲率半径Ｒよりも小さい曲率半径ｒの曲面で結んだ結び面３２とされているため、リンクプレート２２を回転させてカム溝２４の一端部にダンパレバー２６のピン２８を位置させ、フットダンパ１９を閉状態としたとき、ピン２８の外周面をカム溝２４の一端面のＡ点とカム溝２４の側壁面２４ＡのＢ点とに接触させ、移動隙間が存在しないように、ピン２８をカム溝２４の一端部にぴったり収納した状態とすることができる。

従って、ダンパレバー２６に回転方向のトルクがかかっても、ピン２８がカム溝２４の一端部で移動することがなく、ダンパレバー２６の向きの如何にかかわらず、フットダンパ１９を閉状態に維持してステッピングモータ３０のイニシャライズを安定的に行うことができる。

なお、本発明は、上記実施形態にかかる発明に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、適宜変形が可能である。例えば、上記実施形態では、フットダンパ１９を含む吹出しモード切替えダンパを開閉するダンパ開閉機構２１に適用した例について説明したが、吹出しモード切替えダンパに限らず、温調用のエアミックスダンパあるいは内外気切替えダンパ等の他のダンパの開閉機構にも同様に適用できることはもちろんである。

また、リンクプレート２２は、その外周部位に２つのカム溝２４，２５を設けたものについて説明したが、開閉するダンパの数に対応してカム溝が増減されることはもちろんであり、そのため、外形形状はカム溝の構成によって様々な形状に変更されることは云うまでもない。更に、上記実施形態では、フットダンパ１９を用いてステッピングモータ３０をイニシャライズする例について説明したが、他のダンパを用いてイニシャライズするようにしてもよいことはもちろんである。

１１ 車両用空調装置
１９ フットダンパ（ダンパ）
２０ ダンパ軸
２１ ダンパ開閉機構
２２ リンクプレート
２４，２５ カム溝
２４Ａ カム溝の側壁面
２６，２７ ダンパレバー
２８，２９ ピン
３０ ステッピングモータ
３２ 結び面

Claims (2)

1. 中心部が回転自在に支持されるとともに、外周部位に沿ってカム溝が設けられ、ステッピングモータを介して回転駆動されるリンクプレートと、
   前記カム溝に摺動自在に嵌合されるピンを有し、そのピンが前記カム溝を介して移動されることにより回動されるダンパレバーと、
   前記ダンパレバーが軸端に結合されるダンパ軸を有し、そのダンパ軸の回転によって開閉されるダンパと、備え、
   前記ステッピングモータの基準位置出しを行う前記カム溝の一端部が、前記ダンパを閉状態としたときに前記ピンの外周が前記カム溝の一端面と接する点をＡ、前記カム溝の側壁面と接する点をＢとしたとき、そのＡ，Ｂ点間が前記ピンの外周面に対して非接触となる曲面および／または平面で結ばれた形状とされていることを特徴とする車両用空調装置のダンパ開閉機構。
2. 前記カム溝の一端部は、前記Ａ点を通る平面と、前記Ｂ点を通る前記カム溝の側壁面の延長面との間を前記ピンの曲率半径Ｒよりも小さい曲率半径ｒの曲面で結ばれた形状とされていることを特徴とする請求項１に記載の車両用空調装置のダンパ開閉機構。
   

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