JP6511853B2 - 駆動装置 - Google Patents

Description

本発明は、ドア部材の駆動を行う駆動装置に関する。

空調機器には、空気が通る流路を内部で切り替えるためのドア部材が備えられる。このようなドア部材としては、例えば、ヒーターを通過する空気の量を変化させることにより空気の温度を調整するためのもの（エアミックスドア）がある。また、車両に搭載される空調機器の場合には、運転者の上半身に向かって吹き出される空気の流路と、運転者の足元に向かって吹き出される空気の流路とを切り替えるためのドア部材がある。

流路の切換えが手動ではなく自動的に行われるように、空調機器には、モーター（回転電機）の駆動力によってドア部材の駆動を行う駆動装置が備えられることが多い。このような駆動装置は、モーターに加えて減速機構を有する構成となっている。減速機構は、モーターの回転軸の回転を、ドア部材の開閉動作に変換するための機構である。モーターの駆動力は、減速機構によって減速され且つトルクが増大されてドア部材に伝達される。

近年、特に車両に搭載される空調機器には小型化の要請が強くなってきており、ドア部材や駆動装置も小型化することが求められている。これに応えるために、下記特許文献１では、回転ドアのドア部材のうち、回転軸となる円柱状部分（シャフト）の内部に減速機構が収納された構成の駆動装置が提案されている。

当該駆動装置は、モーターの回転軸に接続された第１スクリューと、回転軸の軸方向に沿って第１スクリューと離間して配置された第２スクリューと、を備えている。また、一端が第１スクリューに螺合しており、他端が第２スクリューに螺合しているスライダを更に備えている。モーターの駆動力によって第１スクリューが回転すると、当該回転運動がスライダの直線運動に変換され、当該直線運動が第２スクリューの回転運動に変換される。第２スクリューはドア部材の一端に接続固定されているので、第２スクリューが回転するとこれに連動してドアが回転（開閉）する。

下記特許文献１に記載の駆動装置では、モーターの回転軸の回転運動をドア部材の開閉動作に変換するための上記のような減速機構が、ドア部材の回転軸となる円柱状部分の内部に収納された構成となっている。このため、例えば、ドア部材が収納される空間（空気の流路）の外側に減速機構が配置されるような構成と比べて、減速機構を含めた駆動装置全体を小型化することができる。

国際公開第２０１３／１９００７４号

上記特許文献１に記載の駆動装置では、第１スクリューの回転運動をスライダの直線運動に変換するための変換機構と、スライダの直線運動を第２スクリューの回転運動に変換するための変換機構とが、モーターの回転軸の中心軸に沿って互いに離間して並ぶように配置されている。このため、当該中心軸に沿った方向の寸法を小さくして更なる小型化を図ることは困難であった。

また、スライダの直線運動がスムーズに行われるためには、第１スクリューと第２スクリューとは、それぞれの中心軸が互いに一致するように配置される必要がある。しかしながら、これらは互いに別部品として構成されているので、組み立て時のばらつきによってそれぞれの中心軸がずれてしまう可能性がある。その結果、スライダの直線運動が阻害されてしまい、ドア部材の動作精度（位置決め精度）が悪化してしまう可能性がある。

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、ドア部材の動作精度を悪化させることなく、全体を更に小型化することのできる駆動装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明に係る駆動装置は、ドア部材（３５０）の駆動を行うための駆動装置であって、回転軸（ＭＸ）を有するモーター（Ｍ）と、棒状の部材であって、回転軸と共に回転する第１部材（１００）と、第１部材の少なくとも一部を外側から囲むように配置された第２部材（２００）と、第２部材の少なくとも一部を外側から囲むように配置された第３部材（３１０）と、回転軸の中心軸（ＣＡ）周りにおける第１部材の回転により、第２部材を中心軸に沿った方向に移動させながら、第１部材の回転速度よりも遅い回転速度で第２部材を中心軸周りに回転させる第１変換機構（１１０，２１０，２２０，４２２）と、中心軸周りにおける第２部材の回転により、第３部材を中心軸周りに回転させる第２変換機構（２３０，３１３）と、を備え、第３部材の回転運動に連動してドア部材の駆動が行われるように構成されており、ドア部材と、ドア部材を内部に収容するケーシングの内壁面との間には、中心軸に沿った方向において隙間が形成されており、第１変換機構は、第１部材の外周面に形成された螺子状の突起部（１１０）と、第２部材の内周面に形成されており、突起部と螺合する螺旋状の溝部（２１０）と、を有しており、第１変換機構は、モーターの筐体に対して固定、又はモーターの筐体と一体形成された部材であって、第２部材の一部を外側から囲むように配置された第４部材（４２０）と、第２部材の外周面から外方に向けて突出する回転用突起（２２０）と、第４部材の内周面（４４０）に形成された螺旋状の溝であって、回転用突起を内部に受け入れる回転用溝（４２２）と、を更に有しており、第２変換機構は、第２部材の外周面から外方に向けて突出する駆動用突起（２３０）と、第３部材の内周面（３４０）に、中心軸に沿って延びるように形成された直線状の溝であって、駆動用突起を内部に受け入れる駆動用溝（３１３）と、を有していることを特徴とする。

上記のような構成の駆動装置では、モーターの駆動力によって第１部材が回転すると、第１変換機構により、第１部材の上記回転運動が第２部材の運動に変換される。第２部材は、中心軸に沿った方向に移動しながら、第１部材の回転速度よりも遅い回転速度で中心軸周りに回転する。

このような第２部材の運動は、第２変換機構により第３部材の運動に変換される。第３部材は、第２部材と同様に中心軸周りに回転する。ドア部材の駆動は、第３部材の回転運動に連動して行われる。第１部材、第２部材、及び第３部材は、モーターの中心軸から外側に向かってこの順に並ぶように配置されている。

上記のような構成においては、第１変換機構と第２変換機構とは、モーターの中心軸に沿って互いに離間して配置される必要はなく、それぞれの一部を互いにオーバーラップさせた状態で配置されることが可能となる。このため、モーターの中心軸に沿った寸法を短くすることができる。

また、第２部材は第１部材の少なくとも一部を外側から囲むように配置されており、第３部材は第２部材の少なくとも一部を外側から囲むように配置されている。このような構成においては、駆動装置の主要な構成部品が、モーターの中心軸に沿って複数に分かれるようには配置されない。このため、組み立て時において複数の部品の位置がずれてしまうようなことが防止され、ドア部材の動作精度が悪化してしまうことが防止される。

本発明によれば、ドア部材の動作精度を悪化させることなく、全体を更に小型化することのできる駆動装置が提供される。

本発明の第１実施形態に係る駆動装置を示す斜視図である。 図１に示された駆動装置の内部構造を模式的に示す図である。 図１に示された駆動装置のスライダを示す図である。 図１に示された駆動装置のうち、モーターフォルダの内面に形成された溝の形状を示す図である。 図１に示された駆動装置のうち、ドアシャフトの内面に形成された溝の形状を示す図である。 モーターフォルダの内面に形成された溝の形状の変形例を示す図である。 モーターフォルダの内面に形成された溝の形状の変形例を示す図である。 本発明の第２実施形態に係る駆動装置の一部を模式的に示す図である。 ドア部材及び駆動装置の機能を説明するための図である。

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。

本発明の第１実施形態に係る駆動装置１０について説明する。駆動装置１０は、車両の空調装置の一部をなすものであって、図１に示されるように、空気の流路を区画するケーシングＣＳの内部に収納されている。駆動装置１０は、空気の流れを規制するためのドア部材３５０を駆動し、空気の流れを変化させるための装置である。尚、本実施形態においては、駆動対象であるドア部材３５０は、駆動装置１０を構成する部品（後述のドアシャフト３１０）と一体に形成されている。

駆動装置１０の具体的な構成を説明する前に、まず図９を参照しながら、空調装置における駆動装置１０及びドア部材３５０の機能について簡単に説明する。

樹脂により形成されたケーシングＣＳの内部には、空気が通る流路が複数形成されている。具体的には、図９（Ａ）及び図９（Ｂ）にそれぞれ示されるように、上方側の流路ＦＰ１と、下方側の流路ＦＰ２とが形成されている。

流路ＦＰ１は、上流側（図９では左側）に配置されたブロワ（不図示）からの空気が運転者の上半身に向けて吹き出されるよう、空気を案内するための流路である。流路ＦＰ２は、上記ブロワからの空気が運転者の足元に向けて吹き出されるよう、空気を案内するための流路である。図９では、いずれの流路においてもブロワからの空気は左側から右側に向かって流れる。

図９（Ａ）は、空気が運転者の足元に向けて吹き出される状態、すなわち、運転者の操作により空気の吹き出しが「ＦＯＯＴ側」に切り替えられている状態を示している。このとき、流路ＦＰ１の入口は、その全体がドア部材３５０により塞がれた状態になっている。このため、ブロワからの空気は流路ＦＰ１には流入せず、全て流路ＦＰ２に流入し、流路ＦＰ２を通って運転者の足元側に供給される。

図９（Ｂ）は、空気が運転者の上半身に向けて吹き出される状態、すなわち、運転者の操作により空気の吹き出しが「ＦＡＣＥ側」に切り替えられている状態を示している。このとき、流路ＦＰ２の入口は、その全体がドア部材３５０により塞がれた状態になっている。このため、ブロワからの空気は流路ＦＰ２には流入せず、全て流路ＦＰ１に流入し、流路ＦＰ１を通って運転者の上半身側に供給される。

図９（Ａ）に示される状態と図９（Ｂ）に示される状態との切り替えは、駆動装置１０によってドア部材３５０が駆動されることにより行われる。具体的には、ドアシャフト３１０の中心軸周りにドア部材３５０が回転することにより、状態の切り替えが行われる。

このように、駆動装置１０によってドア部材３５０の位置（本実施形態では回転角度）が変化し、これにより空気が流れる流路がＦＯＯＴ側からＦＡＣＥ側、もしくはＦＡＣＥ側からＦＯＯＴ側へと切り替えられる。尚、駆動装置１０は、図９に示されるような流路の切換え機構だけでなく、従来から知られている様々な形態の流路の切換え機構（例えばエアミックスドア）に適用できる。以降の説明においては、駆動装置１０の具体的な構成や動作のみを説明することとし、駆動装置１０やドア部材３５０が配置される流路の具体的な形態については図示及び説明を省略する。

図１及び図２を参照しながら、駆動装置１０の具体的な構成を説明する。駆動装置１０は、モーターＭと、モーターフォルダ４００と、スクリュー１００と、スライダ２００と、回転ドア３００とを備えており、その略全体がケーシングＣＳの内部（空気が通る流路）に配置されている。

尚、図１においては、ケーシングＣＳのうち駆動装置１０が取り付けられる部分及びその近傍のみが示されており、ケーシングＣＳの他の部分については図示が省略されている。また、図１においては、駆動装置１０の内部構造が明確となるように、スライダ２００、回転ドア３００、及びモーターフォルダ４００のそれぞれの一部（手前側部分）がカットされた状態が示されている。

また、図２においては、断面においてドア部材３５０の全体形状が示されるように、ドア部材３５０が回転してその主面の法線方向が水平となっている状態が示されている。

モーターＭは、略円柱形状の筐体を有する回転電機である。モーターＭは、ドア部材３５０の開閉動作に必要な駆動力の発生源である。モーターＭは、その回転軸ＭＸを水平方向且つケーシングＣＳの内部に向けた状態で、ケーシングＣＳの内面に対して固定されている。具体的には、後述のモーターフォルダ４００内に保持及び固定された状態で、当該モーターフォルダ４００を介してケーシングＣＳに対し固定されている。不図示の制御装置によってモーターＭが駆動されると、モーターＭの駆動力により回転軸ＭＸがその中心軸（中心軸ＣＡ）周りに回転する。

本実施形態においては、モーターＭはＤＣモーターである。尚、本発明を実施するにあたっては、モーターＭは必ずしもＤＣモーターである必要はなく、ステップモーター、ブラシレスモーター等、回転軸（出力軸）を有する種々の回転電機を採用し得る。駆動装置１０が自動車用の空調機器の一部である場合には、モーターＭは１２Ｖ又は２４Ｖの電力供給により動作する仕様のものが望ましい。

尚、図１においては、水平方向であり且つ中心軸ＣＡに沿ってモーターＭから回転ドア３００側に向かう方向をｘ方向としてｘ軸を設定している。また、水平方向であり且つｘ方向に対して垂直な方向をｙ方向としてｙ軸を設定している。更に、鉛直上方に向かう方向をｚ方向としてｚ軸を設定している。以降の図面においても、同様にしてｘ軸、ｙ軸、ｚ軸を設定している。

モーターフォルダ４００は、モーターＭを保持するための部材である。モーターフォルダ４００は略円筒形状に形成されており、その中心軸を回転軸ＭＸの中心軸ＣＡと一致させた状態で配置されている。モーターフォルダ４００は、大径部４１０と、小径部４２０とを有している。

大径部４１０は、モーターフォルダ４００のうち−ｘ方向側の部分である。大径部４１０の内径はモーターＭの筐体の外径と略一致している。モーターＭの筐体は、その外周面の全体を大径部４１０の内周面に当接させた状態で、大径部４１０に対して固定されている。

尚、モーターＭの固定方法としては、このような態様に限定されず、種々の固定方法を採用することができる。例えば、大径部４１０の内周面に複数の突起が形成されており、当該突起の先端のみがモーターＭの筐体に当接しているような態様であってもよい。

大径部４１０のうち−ｘ方向側の端部近傍は、ケーシングＣＳの壁面に形成された円形の貫通穴に挿入され、ケーシングＣＳに対して固定されている。このように、モーターフォルダ４００の大径部４１０を介して、モーターＭの筐体がケーシングＣＳに固定されている。このため、モーターＭの筐体がｘ方向にスライドしたり、中心軸ＣＡの周りに回転したりすることが防止されている。

小径部４２０は、モーターフォルダ４００のうちｘ方向側の部分である。小径部４２０の内径は、大径部４１０の内径よりも小さく、スライダ２００の外径よりも僅かに大きい。小径部４２０の内周面４４０には、中心軸ＣＡの周りを螺旋状に囲むような溝４２２が３本形成されている。尚、溝４２２の本数は３本に限定される必要はなく、４本以上の複数の溝４２２が互いに等間隔に形成されていてもよい。また、１本又は２本の溝４２２が形成されている態様であってもよい。

後に詳しく説明するように、これらの溝４２２により、モーターＭが駆動された際におけるスライダ２００の動きが案内される。つまり、モーターフォルダ４００は、モーターＭを保持してケーシングＣＳに対して固定する機能と、スライダ２００の動きを案内する機能との両方を備えている。尚、以下の説明においては、小径部４２０の内部空間のことを「内部空間４２１」とも表記する。

本実施形態では、モーターフォルダ４００は樹脂成形により形成されている。尚、モーターフォルダ４００は、ケーシングＣＳと一体に形成されていてもよい。また、このような態様に替えて、図２に示されるような形状のモーターフォルダ４００が、モーターＭの筐体と一体形成されているような態様であってもよい。この場合、（一体形成された）モーターフォルダ４００とモーターＭとが、ケーシングＣＳに固定されることとなる。

スクリュー１００は、一端が回転軸ＭＸに固定された棒状（円柱状）の部材である。スクリュー１００は、その中心軸を回転軸ＭＸの中心軸ＣＡと一致させた状態で配置されている。スクリュー１００のうちモーターＭとは反対側の端部の端面には、不図示の凹部が形成されている。当該凹部には、ケーシングＣＳに形成された突起ＨＰが収納されている。突起ＨＰにより、スクリュー１００は回転自在な状態で保持されている。

スクリュー１００を保持するための構成としてはこのようなものに限られず、様々な構成を採用し得る。例えば、ケーシングＣＳの内面（スクリュー１００側の面）に形成された円筒形状の軸受け部が、スクリュー１００をその外周側から支持するような構成としてもよい。また、ケーシングＣＳに形成された貫通穴にスクリュー１００が挿通されており、これによりスクリュー１００が保持されているような構成としてもよい。

スクリュー１００の外周面の略全体には、螺子状の突起部１１０が形成されている。モーターＭが駆動されて回転軸ＭＸが回転すると、これに伴ってスクリュー１００も中心軸ＣＡの周りに回転する。本実施形態では、スクリュー１００は樹脂成形により形成されているが、スクリュー１００は金属部品であってもよい。

スライダ２００は、略円柱形状の部材であって、その中心軸を回転軸ＭＸの中心軸ＣＡと一致させた状態で配置されている。スライダ２００の内径は、スクリュー１００の外径に略等しい。スライダ２００の内周面には螺旋状の溝部２１０が形成されている。スライダ２００にはスクリュー１００が挿通されており、スクリュー１００の突起部１１０とスライダ２００の溝部２１０とが螺合している。

尚、スクリュー１００及びスライダ２００のそれぞれの形状は上記のようなものに形成されない。スクリュー１００が中心軸ＣＡの周りに回転すると、当該回転がスライダ２００のスムーズな直進運動（中心軸ＣＡに沿った方向への移動）に変換されるような態様であれば、種々の構成を採用し得る。例えば、スクリュー１００の表面に形成された円柱状の突起が、スライダ２００の内面に形成された螺旋状の溝に収納されているような態様であってもよい。本実施形態では、スライダ２００は樹脂成形により形成されているが、スライダ２００は金属部品であってもよい。

スライダ２００は、その一部（−ｘ方向側の端部近傍）が、常に小径部４２０の内部空間４２１に収納されている。スライダ２００の外周面のうち−ｘ方向側の端部近傍には、外方に向けて突出する突起２２０が３つ形成されている。図３に示されるように、突起２２０は、ｘ軸に沿って見た場合において互いに等間隔となるように配置されている。つまり、中心軸ＣＡとそれぞれの突起２２０とを結ぶ３本の直線が、互いに１２０度の角度で交わるような位置に配置されている。

それぞれの突起２２０は、小径部４２０の内周面４４０に形成された３本の溝４２２にそれぞれ収納されている。換言すれば、小径部４２０の内周面４４０においては、図３に示されるように配置されたそれぞれの突起２２０が収納されるような位置に、それぞれの溝４２２が形成されている。

既に述べたように、溝４２２の本数は３本に限定される必要はなく、４本以上又は２本以下（つまり、単数又は複数）の溝４２２が形成されていてもよい。いずれの場合であっても、スライダ２００の外周面には、溝４２２の本数と同数の突起２２０が、それぞれの溝４２２と対応する位置に形成されている。また、溝４２２及び突起２２０は、互いに等間隔に配置されていることが望ましいのであるが、等間隔でなくてもよい。

図４は、小径部４２０の内周面４４０に形成された溝４２２の形状及び配置を示す図である。図４は、（筒状の曲面である）内周面４４０を展開してその全体を描いたものである。図４における上辺と下辺とは、実際には繋がっている。後の説明に用いる図６、図７も同様である。

図４に示されるように、内周面４４０に形成された３本の溝４２２は、互いに平行且つ等間隔に配置されている。また、それぞれの溝４２２は、その長手方向が中心軸ＣＡに対してなす角度がいずれもθ１となるように形成されている。

突起２２０が溝４２２に収納されているので、中心軸ＣＡ周りにおけるスライダ２００の自由な回転は抑制されている。つまり、モーターＭが駆動されても、スライダ２００がスクリュー１００と同じ回転速度で回転してしまうことはない。

モーターＭが駆動されてスクリュー１００が回転すると、スライダ２００の溝部２１０には、スクリュー１００の突起部１１０からｘ軸（中心軸ＣＡ）に沿った力が加えられる。このため、スライダ２００はｘ軸に沿って移動することとなる。このとき、突起２２０は溝４２２に収納された状態のまま、溝４２２に沿って移動する。

スライダ２００は、突起２２０が溝４２２に沿って移動するように案内される。このため、スライダ２００は、中心軸ＣＡに沿った方向に移動しながら、中心軸ＣＡの周りに回転することとなる。このときの回転速度は、スクリュー１００の回転速度よりも小さい。以上のようなスライダ２００の動きを示して、以下では「並進回転運動」とも称する。

以上のように、突起部１１０と溝部２１０とが螺合していること、及び、突起２２０が溝４２２に収納されていることにより、スクリュー１００の回転運動がスライダ２００の並進回転運動に変換される。突起部１１０、溝部２１０、突起２２０、及び溝４２２は、本発明の「第１変換機構」に該当するものである。

回転ドア３００は、ドアシャフト３１０とドア部材３５０とからなり、これらが樹脂成型によって一体に形成されている。

ドアシャフト３１０は、略円筒形状に形成された部分であって、その中心軸を回転軸ＭＸの中心軸ＣＡと一致させた状態で配置されている。ドアシャフト３１０は、スクリュー１００の略全体を外側から囲んでいる。

ドアシャフト３１０のうち、モーターフォルダ４００の小径部４２０を外側から囲んでいる部分（図２の点線ＤＬ１よりも−ｘ方向側の部分）は、その内径が小径部４２０の外径よりも僅かに大きくなっている。また、ドアシャフト３１０のうち、小径部４２０のｘ方向側端部よりも更にｘ方向側の部分（図２の点線ＤＬ１よりもｘ方向側の部分）は、その内径がスライダ２００の外径よりも僅かに大きくなっている。ドアシャフト３１０のうち当該部分（点線ＤＬ１よりもｘ方向側）の内周面のことを、以下では「内周面３４０」とも表記する。

ドアシャフト３１０の内部空間のうち、点線ＤＬ１よりも−ｘ方向側の部分（小径部４２０が収納されている部分）のことを、以下では「内部空間３１１」とも表記する。また、ドアシャフト３１０の内部空間のうち、点線ＤＬ１よりもｘ方向側の部分のことを、以下では「内部空間３１２」とも表記する。

スライダ２００は、その一部（ｘ方向側の端部近傍）が、常にドアシャフト３１０の内部空間３１２に配置されている。スライダ２００の外周面のうちｘ方向側の端部近傍には、外方に向けて突出する突起２３０が３つ形成されている。図３を参照しながら説明した突起２２０と同様に、突起２３０は、ｘ軸に沿って見た場合において互いに等間隔となるように配置されている。つまり、中心軸ＣＡとそれぞれの突起２３０とを結ぶ３本の直線が、互いに１２０度の角度で交わるような位置に配置されている。

ドアシャフト３１０の内周面３４０には、ｘ方向に沿って伸びる直線状の溝３１３が３本形成されている。それぞれの突起２３０は、これらの溝３１３にそれぞれ収納されている。換言すれば、内周面３４０においては、図３に示されるように配置されたそれぞれの突起２３０が収納されるような位置に、それぞれの溝３１３が形成されている。

溝３１３の本数は３本に限定される必要はなく、４本以上又は２本以下（つまり、単数又は複数）の溝３１３が形成されていてもよい。同様に、突起２３０の個数は３つに限定される必要はなく、４つ以上又は２つ以下の突起２３０が形成されていてもよい。いずれの場合であっても、スライダ２００の外周面には、溝３１３の本数と同数の突起２３０が、それぞれの溝３１３と対応する位置に形成されている。また、溝３１３及び突起２３０は、互いに等間隔に配置されていることが望ましいのであるが、等間隔でなくてもよい。

図５は、ドアシャフト３１０の内周面３４０に形成された溝３１３の形状及び配置を示す図である。図５は、（筒状の曲面である）内周面３４０を展開してその全体を描いたものである。図５における上辺と下辺とは、実際には繋がっている。

図５に示されるように、内周面３４０に形成された３本の溝３１３は、互いに平行且つ等間隔に配置されている。また、それぞれの溝３１３は、その長手方向が中心軸ＣＡに対してなす角度がいずれも０となるように形成されている。つまり、それぞれの溝３１３の長手方向は、中心軸ＣＡ（ｘ軸）と平行である。

既に説明したように、モーターＭが駆動されてスクリュー１００が回転すると、当該回転はスライダ２００の並進回転運動に変換される。スライダ２００のそれぞれの突起２３０は、やはり中心軸ＣＡに沿った方向に移動しながら、中心軸ＣＡの周りに回転することとなる。このため、突起２３０を内部に収納する溝３１３の内側面には、突起２３０により力が加えられる。当該力により、ドアシャフト３１０は中心軸ＣＡの周りに回転する。

尚、溝３１３の長手方向は中心軸ＣＡと平行であるから、突起２３０により溝３１３の内側面に加えられる力は、ドアシャフト３１０を中心軸ＣＡの周りに回転させるような力（回転力）のみとなる。換言すれば、ドアシャフト３１０を中心軸ＣＡに沿った方向に移動させるような力（直進力）は、ドアシャフト３１０には加えられない。

以上のように、直線状に形成された溝３１３の内部に突起２３０が収納されていることにより、スライダ２００の並進回転運動がドアシャフト３１０（回転ドア３００）の回転運動に変換される。それぞれの突起２３０及び溝３１３は、本発明の「第２変換機構」に該当するものである。

ドア部材３５０は、図９を参照しながら既に説明したように、空調装置において空気が流れる流路を切り替えるための部材である。ドア部材３５０は全体が略矩形の板状体であって、ドアシャフト３１０の外周面から外方に向けて伸びるように形成されている。また、ドア部材３５０とドアシャフト３１０との境界部分は、ｘ軸に沿ってドアシャフト３１０の略全体に亘っている。

モーターＭが駆動されてスクリュー１００が回転すると、これまでに説明した第１変換機構及び第２変換機構によってドアシャフト３１０が回転し、これに連動してドア部材３５０が回転する。すなわち、図９を参照しながら説明したような流路の切り換え（開閉）が行われる。

本実施形態に係る駆動機構１０では、モーターＭの回転軸ＭＸの回転が、二つの機構（第１変換機構及び第２変換機構）を介してドア部材３５０に伝達される。具体的には、回転軸ＭＸの回転が第１変換機構により減速され、スライダ２００を並進回転運動させる。この並進回転運動のうち、中心軸ＣＡ周りの回転運動のみが、第２変換機構によりドア部材３５０に伝達される。

第１変換機構が配置されている範囲（スクリュー１００及びスライダ２００）と、第２変換機構が配置されている範囲（スライダ２００とドアシャフト３１０）が配置されている範囲とは、ｘ方向に沿って互いに離間しておらず、ｘ軸に沿ってオーバーラップした状態となっている。第１変換機構と第２変換機構とは、ドアシャフト３１０の径方向に沿って互いに重なるように配置されている、ということもできる。

第１変換機構と第２変換機構とがこのように配置されているので、ｘ軸に沿った駆動装置１０の全体の寸法を短くすることが可能となっている。換言すれば、流路の内寸が小さい場合であっても、当該流路内に駆動装置１０の略全体を収納することができる。

また、スライダ２００はスクリュー１００を外側から囲むように配置されており、ドアシャフト３１０はスライダ２００を外側から囲むように配置されている。また、モーターフォルダ４００の小径部４２０は、スライダ２００を外側から囲んでおり、ドアシャフト３１０により外側から囲まれている。このように、駆動装置１０の主要な構成部品が、中心軸ＣＡに沿って複数に分かれるようには配置されておらず、径方向（中心軸ＣＡに垂直な方向）において互いに重なるように配置されている。このため、組み立て時において複数の部品の位置がずれてしまうようなことが防止され、ドア部材３５０の動作精度が悪化してしまうことが防止されている。

ところで、ドア部材３５０の回転運動が摩擦などによって妨げられることを防止するためには、ドア部材３５０と、ケーシングＣＳの内壁面との間に一定の隙間を形成しておく必要がある。これに伴い、ｘ方向におけるドア部材３５０の位置は完全には規制されず、ドア部材３５０にはある程度のガタ（ｘ方向に沿った位置の変動）が生じてしまうことになる。つまり、モーターＭの駆動が行われていないときにおいて、ドア部材３５０がｘ軸に沿った方向（スラスト方向）に動いてしまう可能性がある。

仮に、溝３１３が螺旋状に形成されていた場合には、ドア部材３５０がスラスト方向に動くと、それに伴ってドア部材３５０の回転角度（つまり開度）が変化してしまうことになる。モーターＭの駆動が行われていないにも拘らず、ドア部材３５０の開度が変化してしまうことは、ケーシングＣＳを通過する空気の流量変化を引き起こすことになるので望ましくない。

これに対し、本実施形態では、溝３１３が螺旋状ではなく、中心軸ＣＡに沿った直線状となるように形成されている。このため、上記ガタに起因してドア部材３５０がスラスト方向に動いてしまったとしても、溝３１３の内壁面には回転方向の力は加えられず、ドア部材３５０が中心軸ＣＡ周りに回転してしまうことはない。本実施形態においては、スラスト方向にガタが生じることは許容しながらも、ドア部材３５０の開度を精度よく維持することが可能となっている。

本実施形態では、スライダ２００の動きを案内するための溝４２２が、モーターフォルダ４００の小径部４２０に形成されている。しかしながら、本発明の実施の形態はこのようなものに限られない。例えば、モーターフォルダ４００はモーターＭを保持する機能のみを有することとし、モーターフォルダ４００とは別の部材によってスライダ２００の動きが案内されるように構成してもよい。例えば、ケーシングＣＳの一部がスライダ２００の外周面に沿って伸びており、当該部分に突起２２０を収納する溝（溝４２２に相当するもの）が形成されていてもよい。

また、ドアシャフト３１０とドア部材３５０とを一体に形成するのではなく、これらを別部品としてそれぞれ形成した上で、互いに連結してもよい。

本実施形態では、スライダ２００には３つの突起２２０が形成されているが、突起２２０の個数は３つでなくてもよい。例えば、突起２２０の個数は４つでもよい。この場合、中心軸ＣＡとそれぞれの突起２２０とを結ぶ４本の直線が、互いに９０度の角度で交わるような位置に配置されることが望ましい。

また、突起２２０が１つのみ形成されているような態様であってもよい。ただし、この場合には、突起２２０が強い力で溝４２２の内側面に押さえつけられてしまう。また、スライダ２００が小径部４２０の全体から受ける力が、スライダ２００の中心軸と小径部４２０の中心軸とをずらす方向に働いてしまうことも考えられる。この点に鑑みれば、やはり本実施形態のように、突起２２０は複数且つ互いに等間隔となるように配置されていることが望ましい。

突起２３０についても上記と同様であって、突起２３０の個数は３つに限定される必要はなく、突起２３０が１つのみ形成されているような態様であってもよい。しかしながら、上記と同様の理由により、突起２３０は複数且つ互いに等間隔となるように配置されていることが望ましい。

本実施形態では、スクリュー１００のうち一部の範囲（ｘ軸に沿った範囲）のみが、スライダ２００により外側から囲まれている。このような態様に替えて、スクリュー１００の（ｘ軸に沿った）全体が、スライダ２００により外側から囲まれているような態様としてもよい。

また、本実施形態では、スライダ２００の（ｘ軸に沿った）全体が、ドアシャフト３１０により外側から囲まれている。このような態様に替えて、スライダ２００のうち一部の範囲（ｘ軸に沿った範囲）のみが、ドアシャフト３１０により外側から囲まれているような態様としてもよい。

本実施形態では、小径部４２０の内周面４４０に形成された３本の溝４２２が、いずれも一様な螺旋状となるように形成されている（図４参照）。つまり、図４のように内周面４４０を展開して描いた場合において、それぞれの溝４２２が直線状となっており、且つ中心軸ＣＡに対して一定の角度（θ１）で傾斜している。

このような態様に替えて、それぞれの溝４２２のうちｘ軸に沿った一部が、中心軸ＣＡに沿って延びる直線状となるように形成されていてもよい。

このような変形例について、図６を参照しながら説明する。図６は、図４と同様の方法により、変形例における内周面４４０を展開してその全体を描いたものである。図６における上辺と下辺とは、実際には繋がっている。

図６に示されるように、この変形例では、ｘ軸に沿った一部の範囲（点線ＤＬ３と点線ＤＬ４との間）で、溝４２２が中心軸ＣＡに沿って延びている。尚、それぞれの溝４２２のうち点線ＤＬ３よりも−ｘ方向側の部分、及び、点線ＤＬ４よりもｘ方向側の部分は、図４に示されたものと同様に、中心軸ＣＡに対して一定の角度で傾斜している。

このような態様においては、スライダ２００がｘ方向に移動するに伴って、中心軸ＣＡ周りにおけるスライダ２００の回転が一時的に（突起２２０が点線ＤＬ３と点線ＤＬ４との間にあるときに）停止し、その後再び回転し始めるようになる。

これにより、モーターＭの回転軸ＭＸを一定の回転速度で回転させながらも、ドア部材３５０の回転を一時的に停止させるようなことが可能となる。

他の変形例について、図７を参照しながら説明する。図７に示される例では、ｘ軸に沿った一部の範囲（点線ＤＬ５と点線ＤＬ６との間）で、溝４２２が中心軸ＣＡに沿って延びている。また、点線ＤＬ５よりも−ｘ方向側の範囲と、点線ＤＬ６よりもｘ方向側の範囲とでは、溝４２２は互いに逆方向の螺旋状となるように形成されている。

このような態様においては、スライダ２００がｘ方向に移動するに伴って、スライダ２００の回転が一時的に（突起２２３０が点線ＤＬ５と点線ＤＬ６との間にあるときに）停止し、その後、当初とは逆方向に回転し始めることとなる。

これにより、モーターＭの回転軸ＭＸを一定の回転速度で回転させながらも、ドア部材３５０の回転を一時的に停止させ、その後は逆方向に回転させるようなことが可能となる。

以上のように、溝４２２の形状を適宜変更することで、ドアシャフト３１０及びドア部材３５０を様々な動作パターンで動作させることができる。

以上の説明においては、駆動装置１０によって駆動される対象が回転ドアである場合の例を説明した。しかしながら、本発明は、スライドドアを駆動するための駆動装置にも適用することができる。

図８は、本発明の第２実施形態に係る駆動装置１１の一部を模式的に示す図である。駆動装置１１は、駆動対象が回転ドアではなくスライドドア７００である点、及び、ドアシャフトの形状において駆動装置１０と異なっているが、他の点については駆動装置１０と同一である。以下の説明では、駆動装置１１のドアシャフトを「ドアシャフト３１０Ａ」と表記する。

ドアシャフト３１０Ａは、駆動装置１０の回転ドア３００からドア部材３５０を取り除き（ドアシャフト３１０のみとし）、ドアシャフト３１０の外周面に歯車３６１、３６２を形成したような構成となっている。歯車３６１は、ドアシャフト３１０Ａの外周面のうち−ｘ方向側の端部近傍において、周方向に沿って一周するように形成されている。歯車３６２は、ドアシャフト３１０Ａの外周面のうちｘ方向側の端部近傍において、周方向に沿って一周するように形成されている。

駆動対象であるスライドドア７００は、そのｘ軸に沿った寸法がドアシャフト３１０Ａの長さと同一となるように形成された矩形の平板である。スライドドア７００は、一方の主面７０１をドアシャフト３１０Ａの外周面に当接又は近接させた状態で配置されている。

主面７０１のうち−ｘ方向側の端部近傍には、ｙ軸に沿って歯車７６１（ラックギア）が形成されている。歯車７６１は、ドアシャフト３１０Ａに形成された歯車３６１と噛合している。同様に、主面７０１のうちｘ方向側の端部近傍には、ｙ軸に沿って歯車７６２（ラックギア）が形成されている。歯車７６２は、ドアシャフト３１０Ａに形成された歯車３６２と噛合している。

モーターＭが駆動されると、駆動装置１０と同様の機構によってドアシャフト３１０Ａが中心軸ＣＡの周りに回転する。スライドドア７００は、歯車７６１、７６２においてドアシャフト３１０Ａから力を受けて、ｙ軸に沿って移動する。つまり、スライドドア７００の開閉動作が行われる。このように、本発明に係る駆動装置の駆動対象は回転ドアに限定されるものではなく、様々な種類のドアを駆動対象とすることができる。

以上、具体例を参照しつつ本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明はこれらの具体例に限定されるものではない。すなわち、これら具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。例えば、前述した各具体例が備える各要素およびその配置、材料、条件、形状、サイズなどは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。また、前述した各実施の形態が備える各要素は、技術的に可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。

１０，１１：駆動装置
１００：スクリュー
２００：スライダ
３１０：ドアシャフト
３５０：ドア部材
Ｍ：モーター
ＭＸ：回転軸
ＣＡ：中心軸

Claims (9)

1. ドア部材（３５０）の駆動を行うための駆動装置であって、
   回転軸（ＭＸ）を有するモーター（Ｍ）と、
   棒状の部材であって、前記回転軸と共に回転する第１部材（１００）と、
   前記第１部材の少なくとも一部を外側から囲むように配置された第２部材（２００）と、
   前記第２部材の少なくとも一部を外側から囲むように配置された第３部材（３１０）と、
   前記回転軸の中心軸（ＣＡ）周りにおける前記第１部材の回転により、前記第２部材を前記中心軸に沿った方向に移動させながら、前記第１部材の回転速度よりも遅い回転速度で前記第２部材を前記中心軸周りに回転させる第１変換機構（１１０，２１０，２２０，４２２）と、
   前記中心軸周りにおける前記第２部材の回転により、前記第３部材を前記中心軸周りに回転させる第２変換機構（２３０，３１３）と、を備え、
   前記第３部材の回転運動に連動して前記ドア部材の駆動が行われるように構成されており、
   前記ドア部材と、前記ドア部材を内部に収容するケーシングの内壁面との間には、前記中心軸に沿った方向において隙間が形成されており、
   前記第１変換機構は、
   前記第１部材の外周面に形成された螺子状の突起部（１１０）と、
   前記第２部材の内周面に形成されており、前記突起部と螺合する螺旋状の溝部（２１０）と、を有しており、
   前記第１変換機構は、
   前記モーターの筐体に対して固定、又は前記モーターの筐体と一体形成された部材であって、前記第２部材の一部を外側から囲むように配置された第４部材（４２０）と、
   前記第２部材の外周面から外方に向けて突出する回転用突起（２２０）と、
   前記第４部材の内周面（４４０）に形成された螺旋状の溝であって、前記回転用突起を内部に受け入れる回転用溝（４２２）と、を更に有しており、
   前記第２変換機構は、
   前記第２部材の外周面から外方に向けて突出する駆動用突起（２３０）と、
   前記第３部材の内周面（３４０）に、前記中心軸に沿って延びるように形成された直線状の溝であって、前記駆動用突起を内部に受け入れる駆動用溝（３１３）と、を有していることを特徴とする駆動装置。
2. 前記中心軸に沿って見た場合において、
   複数の前記駆動用突起が互いに異なる方向に向けて突出するように形成されており、それぞれの前記駆動用突起に対応するように複数の前記駆動用溝が形成されていることを特徴とする、請求項１に記載の駆動装置。
3. 前記中心軸に沿って見た場合において、
   前記複数の駆動用突起が互いに等間隔となるように配置されていることを特徴とする、請求項２に記載の駆動装置。
4. 前記中心軸に沿って見た場合において、
   複数の前記回転用突起が互いに異なる方向に向けて突出するように形成されており、それぞれの前記回転用突起に対応するように複数の前記回転用溝が形成されていることを特徴とする、請求項１に記載の駆動装置。
5. 前記中心軸に沿って見た場合において、
   前記複数の回転用突起が互いに等間隔となるように配置されていることを特徴とする、請求項４に記載の駆動装置。
6. 前記回転用溝は、少なくともその一部が前記中心軸に沿って延びる直線状となるように形成されていることを特徴とする、請求項４又は５に記載の駆動装置。
7. 前記第３部材は前記ドア部材と一体に形成されており、前記ドア部材を前記中心軸の周りに回転させるように構成されていることを特徴とする、請求項１に記載の駆動装置。
8. 前記モーターはＤＣモーターであることを特徴とする、請求項１に記載の駆動装置。
9. 前記モーターはステップモーターであることを特徴とする、請求項１に記載の駆動装置。

Images