KR101993325B1 - 수퍼 회전 캠 - Google Patents

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KR101993325B1
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짐 놀타
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한온시스템 주식회사
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Abstract

액추에이터에 의해 구동되는 운동역학 시스템은 그 회전축을 중심으로 회전하도록 구성된 캠을 포함한다. 캠에 형성된 캠 트랙이 캠의 회전축에 대해 360도를 초과하는 각도 변위를 통해 원주 방향으로 연장한다. 운동역학 시스템은 또한, 캠의 캠 트랙에 슬라이드 가능하게 배치된 핀을 갖는 팔로워를 포함한다. 캠의 회전축에 대해 360도를 초과하는 각도 변위를 통해 원주 방향으로 연장하는 캠 트랙은 팔로워의 핀과 핀에 맞물리는 캠 트랙의 표면 사이에 형성된 최소 압력 각을 설정한다.

Description

수퍼 회전 캠{SUPERCIRCUMROTATIONAL CAM}
본 발명은 난방, 환기 및 공기 조절(HVAC: heating, ventilating, and air conditioning) 시스템에서 제어 도어들을 작동시키기 위한 운동역학 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 HVAC 시스템의 운동역학 시스템의 캠(cam)에 관한 것이다.
난방, 환기 및 공기 조절(HVAC) 시스템은 종종 HVAC 시스템을 통한 공기의 흐름 및/또는 온도를 제어하기 위한 3개 이상의 제어 도어들을 포함한다. 예를 들어, 도 1을 참조하면, HVAC 시스템을 통한 공기 흐름을 제어하기 위한 다수의 제어 도어들을 갖는 예시적인 HVAC 시스템이 개시된다. HVAC 시스템은 온도 제어 도어(4) 및 적어도 3개의 모드 제어 도어들(5, 6, 7)을 포함할 수 있다. 온도 제어 도어(4)는 공기가 온도 도어(4)의 상류에 배치된 증발기(9)를 통과한 후 히터 코어(8)를 통해 흐르거나 이를 우회하는 공기의 분배를 제어하기 위한 복수의 위치들로 조정 가능하다. 그 다음, 히터 코어(8)를 통해 흐르는 임의의 공기가 온도 도어(4)의 하류에 배치된 혼합부(10)에서 히터 코어(8)를 우회하는 임의의 공기와 재결합된다. 모드 제어 도어들(5, 6, 7)은 복수의 벤트 도관들(11, 12, 13) 중 하나를 통해 혼합부(10)로부터 발생하는 혼합 공기의 흐름을 선택적으로 제어하도록 구성되며, 여기서 각각의 벤트 도관들(11, 12, 13)은 자동차의 승객실 내에 배치된 하나 이상의 벤트들로 이어진다. 제 1 모드 제어 도어(5)는 제 1 벤트 도관(11)을 통해 흐르는 혼합부(10)로부터의 공기의 분배를 선택적으로 제어하고, 제 2 모드 제어 도어(6)는 제 2 벤트 도관(12)을 통해 흐르는 혼합부(10)로부터의 공기의 분배를 선택적으로 제어하며, 제 3 모드 제어 도어(7)는 제 3 벤트 도관(13)을 통해 흐르는 혼합부(10)로부터의 공기의 분배를 선택적으로 제어한다. 하나의 한정이 아닌 예로서, HVAC 시스템의 제 1 벤트 도관(11)은 자동차의 전방, 측면 또는 후방 윈도우들 상에 형성된 결로 또는 성에를 제거하도록 구성된 하나 이상의 제상 또는 제습 벤트들로 이어질 수 있고, 제 2 벤트 도관(12)은 승객실의 앞쪽 승객 영역 쪽을 향하는 하나 이상의 벤트들로 이어질 수 있으며, 제 3 벤트 도관(13)은 승객실의 뒤쪽 승객 영역 쪽을 향하는 하나 이상의 벤트들로 이어질 수 있다. 대안으로, 벤트 도관들(11, 12, 13) 중 하나는 승객실의 콘솔 벤트들 쪽으로만 향하게 될 수 있는 한편, 벤트 도관들(11, 12, 13) 중 다른 하나는 승객실의 플로어 벤트들 쪽으로만 향하게 될 수 있다. 또한, 다른 실시예들에서, 벤트 도관들(11, 12, 13) 중 하나는 승객실의 운전자 측으로만 향하게 될 수 있는 한편, 벤트 도관들(11, 12, 13) 중 다른 하나는 승객실의 승객 측으로만 향하게 된다.
많은 HVAC 시스템들은 현재, 승객이 HVAC 시스템에 의해 전달되는 공기의 온도뿐만 아니라 승객실 내에 배치된 서로 다른 벤트들의 결합으로의 공기 분배를 포함하는 하나 이상의 작동 모드도 선택하는 능력을 포함한다. 그 결과, 승객의 선택에 따라 승객실 내에서 공기의 온도를 변화시키거나 다른 벤트들에 공기를 재분배하기 위해 복수의 제어 도어들이 동시에 새로운 위치들로 작동되는 상황들이 존재한다.
도 1에 예시된 제어 도어들(4, 5, 6, 7) 각각의 회전 위치를 동시에 제어하는 하나의 방법은 각각의 개별 제어 도어(4, 5, 6, 7)에 독립적인 액추에이터를 전용하는 것을 포함한다. 그러나 각각의 제어 도어에 대한 독립적인 액추에이터의 사용은 엄청난 비용이 들 수 있다.
다른 해결책은 복수의 제어 도어들(4, 5, 6, 7)을 동시에 제어하기 위한 단일 액추에이터의 사용을 포함하는데, 여기서는 제어 도어들(4, 5, 6, 7) 각각의 회전 위치를 선택적으로 제어하기 위해 단일 액추에이터와 대응하는 제어 도어들(4, 5, 6, 7) 각각 사이에 적절한 운동역학 컴포넌트들이 제공된다. 그러나 단일 액추에이터는 자동차의 다른 컴포넌트들의 패키지 요건들 및 전력 수요들로 인해 제한된 가용 토크를 가질 수 있다. 액추에이터의 제한된 가용 토크를 수용하기 위해, 액추에이터를 제어 도어들(4, 5, 6, 7) 각각에 링크하는 운동역학 컴포넌트들이 액추에이터의 움직임을 제어 도어들(4, 5, 6, 7) 각각에 가장 효율적으로 전달하도록 선택될 수 있다.
액추에이터의 움직임을 제어 도어들(4, 5, 6, 7)에 효율적으로 전달하는 하나의 방법은 표준 권장 최대치보다 더 작은 압력 각을 갖는 캠 및 팔로워 어셈블리의 사용을 포함한다. 압력 각은 팔로워에 작용하는 캠의 힘의 방향과 팔로워에 대한 캠의 힘의 결과로서 팔로워의 결과적인 운동 방향 사이에 형성된 각도로서 정의된다.
복잡성, 액추에이터의 제한된 토크 요건들 및 제어 도어들의 회전 시간 요건들로 인해, 기존의 운동역학 시스템들은 최대 300도까지로 제한된 회전들을 갖는 캠들을 이용한다. 최대 300도까지 회전하는 캠의 한계는 캠의 회전 동안 캠과 팔로워 사이에 존재하는 압력 각을 줄이는 능력을 제한한다. 이것은 캠에 대한 팔로워의 위치가 캠의 회전축으로부터의 캠의 결합 면의 거리에 의해 결정되기 때문에 발생한다. 캠의 회전축에 대해 일정한 곡률 반경을 갖는 캠의 결합 면의 어떤 부분들은 캠의 회전 중에 팔로워의 위치를 이동시키지 않는 경향이 있지만, 캠의 회전축에 대해 가변 곡률 반경을 갖는 결합 면의 다른 부분들은 캠의 회전축으로부터 멀리 또는 회전축 쪽으로 팔로워의 미리 정해진 움직임을 야기하는 경향이 있다. 따라서 팔로워의 미리 정해진 움직임을 야기하는 캠의 결합 면의 부분들은 일정한 곡률 반경을 갖는 결합 면의 부분들로부터 캠의 회전축을 향하여 반경 방향 안쪽으로의 기울기 또는 캠의 회전축으로부터 반경 방향 바깥쪽으로 멀어지는 기울기 중 하나로 이탈하는 결합 면을 포함한다.
캠의 각운동 범위를 300도로 제한함으로써, 캠의 결합 면의 경사진 부분들은 더 넓은 각회전 범위를 갖는 캠과 비교하여 팔로워의 동일한 운동을 야기하도록 더 신속하게 형상을 변화시켜야 한다. 따라서 팔로워에 대한 캠의 결합 면에 의해 가해지는 힘이 팔로워의 원하는 운동 방향에 대해 유사하게 기울어짐에 따라, 캠의 결합 면의 증가된 형상 변화 레이트가 캠과 팔로워 사이에 형성된 압력각들을 증가시킨다.
이러한 요건들로 인해, HVAC 시스템들은 말단 피벗 스타일 도어들 또는 배럴 스타일 도어들과 비교하여 회전하는 데 더 적은 토크를 필요로 하는 중심 피벗 스타일 도어를 이용하는 것이 일반적일 수 있다. 다시 도 1을 참조하면, 모드 제어 도어(7)는 회전축 및 한 쌍의 실질적으로 플레이트형의 반경 방향 바깥쪽으로 연장하는 도어 패널들을 갖는 중심 피벗 스타일 도어로서 도시되어 있으며, 온도 제어 도어(4) 및 제 1 모드 제어 도어(5)는 그 단부에 배치된 회전축을 중심으로 회전하는 단일 플레이트형 도어 패널을 갖는 말단 피벗 스타일 도어들로서 도시되며, 제 2 모드 제어 도어(6)는 실질적으로 원통 형상인 표면의 세그먼트에 의해 연결된 한 쌍의 플레이트형 도어 패널들을 갖는 배럴 스타일 도어로서 도시된다. 그러나 중심 피벗 도어들은 일반적으로 HVAC 기류, 공기 온도, 및 HVAC 시스템의 소음, 진동 및 마찰(NVH: noise, vibration, and harshness) 성능을 말단 피벗 스타일 도어들 또는 배럴 스타일 도어들과 비교하여 최적화하는 능력을 제한한다.
이에 따라, 운동역학 시스템의 나머지 부분의 설계 견고성을 유지하면서 도어들의 원하는 제어를 유지하는, 360도를 초과하는 회전각들을 갖는 캠을 포함하는 HVAC 시스템의 액추에이터 및 운동역학 시스템을 제공하는 것이 바람직할 것이다.
본 발명에 따라 그리고 그에 일치하여, 액추에이터 및 운동역학 시스템의 비용 및 컴포넌트들을 감소시키면서 도어들 및 패키지 요건들의 원하는 제어를 유지하는, 360도를 초과하는 회전각들을 갖는 캠을 포함하는 HVAC 시스템의 액추에이터 및 운동역학 시스템이 놀랍게도 발견되었다.
일 실시예에서, 액추에이터에 의해 구동되는 운동역학 시스템에 사용하기 위한 캠은 캠의 회전축을 중심으로 회전하도록 구성된 플레이트를 포함한다. 캠 트랙이 플레이트에 형성되고 플레이트의 회전축에 대해 360도를 초과하는 각도 변위를 통해 원주 방향으로 연장한다.
다른 실시예에서, 액추에이터에 의해 구동되는 운동역학 시스템은 그 회전축을 중심으로 회전하도록 구성된 캠을 포함한다. 캠 트랙이 캠에 형성되고 캠의 회전축에 대해 360도를 초과하는 각도 변위를 통해 원주 방향으로 연장한다. 운동역학 시스템은 캠의 캠 트랙에 슬라이드 가능하게 배치된 핀을 갖는 팔로워를 더 포함한다.
또 다른 실시예에서, 자동차의 난방, 환기 및 공기 조절 시스템은 복수의 제어 도어들, 액추에이터, 및 액추에이터에 의해 발생된 토크를 제어 도어들 중 적어도 하나에 전달하기 위한 캠을 포함한다. 캠은 캠의 회전축을 중심으로 회전하도록 구성된다. 캠 트랙이 캠에 형성되고 캠의 회전축에 대해 360도를 초과하는 각도 변위를 통해 원주 방향으로 연장한다. 팔로워는 캠의 캠 트랙에 슬라이드 가능하게 배치된 핀을 갖는다.
본 발명의 상기 과제들 및 이점들뿐만 아니라 다른 것들도 첨부 도면들을 감안하여 고려될 때 본 발명의 선호되는 실시예의 다음의 상세한 설명의 일독으로부터 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자들에게 쉽게 명백해질 것이다.
도 1은 복수의 제어 도어들을 갖는 예시적인 HVAC 시스템의 단면의 입면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 운동역학 시스템의 캠의 정면의 입면도이다.
도 3은 도 2의 캠에 작동 가능하게 맞물리는 회전 팔로워를 도시하는 정면의 입면도이다.
도 4는 도 2의 캠에 작동 가능하게 맞물리는 슬라이딩 팔로워를 도시하는 정면의 입면도이다.
도 5는 도 2의 캠과 도 3의 회전 팔로워의 개략적인 버전 간의 관계를 보여주는 정면의 입면도이다.
도 6은 운동역학 시스템의 2차 기어와 맞물리는 도 2의 캠의 뒷면의 입면도이다.
다음 상세한 설명 및 첨부 도면들은 본 발명의 다양한 예시적인 실시예들을 설명 및 예시한다. 설명과 도면들은 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 제작 및 사용할 수 있게 하는 역할을 하며, 어떤 식으로도 본 발명의 범위를 한정하는 것으로 의도되는 것은 아니다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차의 HVAC 시스템에 사용하기 위한 운동역학 시스템의 일부를 형성하는 캠(20)을 예시한다. 캠(20)은 자동차의 HVAC 시스템의 일부를 형성하는 복수의 제어 도어들 각각에 대한 개개의 위치들을 제어하도록 구성된 운동역학 시스템의 일부를 형성할 수 있다. 캠(20)은 예를 들어, 도 1에 도시된 HVAC 시스템을 참조하여 도시되고 설명된 제어 도어들(4, 5, 6, 7)의 임의의 조합을 원하는 대로 회전시키기 위해 사용되는 운동역학 시스템의 컴포넌트를 형성할 수 있다. 그러나 본 발명이 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서 임의의 기계 시스템과 연관된 임의의 형태의 운동역학 시스템에서의 사용에 적응될 수 있다고 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 이해되어야 한다. 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서, 캠(20)은 다양한 링크들, 슬라이딩 조인트들, 기어들, 암들, 풀리들, 추가 캠들 등을 포함하는 운동역학 시스템을 형성하는데 일반적으로 사용되는 임의의 다양한 기계 컴포넌트들과의 사용을 위해 적응될 수 있다고 추가로 이해되어야 한다.
캠(20)은 실질적으로 디스크 형상이고 실질적으로 플레이트형이며, 제 1 주 표면(22) 및 대향하게 배치된 제 2 주 표면(24)을 포함한다(도 6). 캠(20)은 실질적으로 원형이고 제 1 주 표면(22)을 제 2 주 표면(24)에 연결하는 외주면(26)을 포함한다. 외주면(26)은 그로부터 반경 방향 바깥쪽으로 연장하는 복수의 치형부들(28)을 포함하는 것으로 도 1에 도시되어 있다. 치형부들(28)은 회전 운동을 캠(20)으로 또는 캠(20)으로부터 전달하기 위한 2차 기어와 같은 운동역학 시스템의 (도시되지 않은) 제 2 컴포넌트와 맞물리도록 구성될 수 있다. 캠(20)은 또한 원하는 대로, 치형부들(28) 없이 형성될 수도 있다.
캠(20)은 중심에 위치하는 고정된 회전축(30)을 중심으로 회전한다. 일부 실시예들에서, 회전축(30)은 샤프트를 수용하기 위해 캠(20)의 제 1 주 표면(22)으로부터 제 2 주 표면(24)까지 캠(20)을 관통하여 형성된 개구(31) 내에서 중심에 위치할 수 있으며, 샤프트를 중심으로 캠(20)이 회전된다. 대안으로, 다른 실시예들에서, 개구(31)는 캠(20)의 회전축(30)을 중심으로 캠(20)의 회전 중에 캠(20)으로 또는 캠(20)으로부터 움직임을 전달하도록 구성된 운동역학 시스템의 다른 회전 컴포넌트를 수용하도록 구성될 수 있다. 또 다른 실시예들에서, 캠(20)의 회전축(30)은, 캠(20)의 나머지 부분과 일체로 형성되며 캠(20)으로부터 축 방향으로 연장하는 샤프트에 의해 형성될 수 있다. 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 회전축(30)이 운동역학 시스템의 나머지 컴포넌트들에 대해 실질적으로 고정 상태로 유지되는 한, 캠(20)이 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서 다양한 서로 다른 상황들에서 그리고 운동역학 컴포넌트들의 다양한 서로 다른 배치들과 함께 사용될 수 있다고 인식해야 한다.
캠(20)은 (도시되지 않은) 임의의 형태의 적절한 액추에이터에 의해 캠(20)의 회전축(30)을 중심으로 회전하도록 구동될 수 있다. 액추에이터는 예를 들어, 회전자의 회전 운동을 캠(20)에 전달하도록 구성된 스테퍼 모터일 뿐만 아니라 캠(20)을 갖는 연관된 운동역학 시스템의 임의의 추가 컴포넌트들일 수도 있다. 액추에이터에 의해 발생된 토크는 해당 기술분야에 공지된 임의의 적절한 수단에 의해 캠(20)에 전달될 수 있다. 액추에이터는 예를 들어, 캠(20)의 개구(31) 내에 수용된 샤프트 또는 캠(20)의 회전축(30)으로부터 축 방향으로 연장하는 샤프트를 구동하는데 사용될 수 있다. 대안으로, 캠(20)은 캠(20)의 외주면(26)에 형성된 치형부들(28)을 통해 회전 운동을 수신할 수 있다. 도 6을 참조하여 이후 더 상세히 설명되는 바와 같이, 캠(20)의 회전 타이밍을 제어하기 위해 액추에이터와 캠(20) 사이에 추가 운동역학 컴포넌트들이 존재할 수 있다.
캠(20)은 (도 3 및 도 4에 예시된) 팔로워(60, 70)의 일부를 수용하도록 구성된 캠 트랙(40)을 포함한다. 캠 트랙(40)은, 캠 트랙(40)이 제 1 단부(41)로부터 이격된 제 2 단부(42)까지 캠(20)의 회전축(30)에 대해 캠(20)의 원주 방향으로 연장할 때 실질적으로 일정한 폭을 갖는 슬롯으로서 형성될 수 있으며, 여기서 캠(20)의 원주 방향은 캠(20)의 회전축(30)을 에워싸는 또는 둘러싸는 연장 방향을 의미한다. 캠 트랙(40)은 제 1 주 표면(22) 또는 제 2 주 표면(24) 중 하나에 형성된 압입부(indentation)로서 형성될 수도 있고 또는 캠 트랙(40)은 원한다면 캠(20)의 제 1 주 표면(22)으로부터 제 2 주 표면(24)까지 캠(20)의 두께를 관통하여 연장하는 개구로서 형성될 수도 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 캠 트랙(40)이 제 1 단부(41)로부터 제 2 단부(42)까지 원주 방향으로 연장함에 따라 캠 트랙(40)은 회전축(30)으로부터 일정한 거리를 갖는 복수의 세그먼트들을 포함한다. 캠 트랙(40)이 제 1 단부(41)로부터 제 2 단부(42)까지 원주 방향으로 연장함에 따라 캠 트랙(40)은 회전축(30)으로부터의 가변 거리를 갖는 복수의 세그먼트들을 더 포함한다. 도 2에 예시된 캠 트랙(40)은, 제 1 단부(41)를 가지며 캠(20)의 회전축(30)으로부터 일정한 제 1 거리(D1)만큼 이격된 캠 트랙(40)을 포함하는 제 1 세그먼트(51)를 포함한다. 제 1 세그먼트(51)에 인접하게 형성된 제 2 세그먼트(52)는, 제 1 세그먼트(51)에 대향하는 제 2 세그먼트(52)의 단부가 제 2 거리(D2)만큼 회전축(30)으로부터 이격될 때까지 적어도 부분적으로는 반경 방향 안쪽 방향으로 연장하는 캠 트랙(40)을 포함하며, 여기서 거리(D2)는 거리(D1)보다 더 짧다. 제 2 세그먼트(52)에 인접하게 형성된 제 3 세그먼트(53)는, 캠 트랙(40)이 제 2 단부(42) 쪽으로 계속 연장함에 따라 회전축(30)으로부터 제 2 거리(D2)만큼 이격된 캠 트랙(40)을 포함한다. 제 3 세그먼트(53)에 인접하게 형성된 제 4 세그먼트(54)는, 제 3 세그먼트(53)에 대향하는 제 4 세그먼트(54)의 단부가 회전축(30)으로부터 제 1 거리(D1)만큼 이격될 때까지 적어도 부분적으로는 반경 방향 바깥쪽 방향으로 연장하는 캠 트랙(40)을 포함한다. 제 4 세그먼트(54)에 인접하게 형성된 제 5 세그먼트(55)는, 캠 트랙(40)이 제 2 단부(42) 쪽으로 계속됨에 따라 회전축(30)으로부터 제 1 거리(D1)만큼 이격된 캠 트랙(40)을 포함한다. 제 5 세그먼트(55)에 인접하게 형성된 제 6 세그먼트(56)는, 제 5 세그먼트(55)에 대향하는 제 6 세그먼트(56)의 단부가 제 2 거리(D2)만큼 회전축(30)으로부터 이격될 때까지 적어도 부분적으로는 반경 방향 안쪽 방향으로 연장하는 캠 트랙(40)을 포함한다. 마지막으로, 제 7 세그먼트(57)가 제 6 세그먼트(56)에 인접하게 형성되며, 캠 트랙(40)이 제 2 단부(42)에서 종결할 때까지 회전축(30)으로부터 거리(D2)만큼 이격된 캠 트랙(40)을 포함한다.
도 2에 예시된 캠 트랙(40)은 캠 트랙(40)이 제 1 단부(41)로부터 제 2 단부(42)까지 연장함에 따라 캠(20)의 회전축(30)에 대해 약 400도의 각도 변위를 통해 원주 방향으로 연장한다. 캠(20)의 360도 이상의 각도 변위를 통해 연장하는 캠 트랙(40)은 캠 트랙(40)의 세그먼트들(51, 52, 53, 54, 55, 56, 57) 중 하나의 적어도 일부가 캠 트랙(40)의 세그먼트들(51, 52, 53, 54, 55, 56, 57) 중 다른 하나의 적어도 일부에 대해 반경 방향 바깥쪽으로 또는 반경 방향 안쪽으로 배치되게 함으로써, 세그먼트들(51, 52, 53, 54, 55, 56, 57)의 부분들이 캠(20)의 반경 방향으로 중첩하게 한다. 즉, 캠(20)의 회전축(30)으로부터 반경 방향 바깥쪽으로 연장하는 적어도 하나의 라인은 적어도 2개의 세그먼트들(51, 52, 53, 54, 55, 56, 57) 사이에 존재하는 중첩으로 인해 캠 트랙(40)의 세그먼트들(51, 52, 53, 54, 55, 56, 57) 중 적어도 2개를 통과할 것이다. 예시된 실시예에서, 캠 트랙(40)은 제 6 세그먼트(56)의 일부와 중첩하는 제 1 세그먼트(51) 및 제 7 세그먼트(57)의 일부와 중첩하는 제 2 세그먼트(52)를 포함하는 약 40도의 중첩을 포함한다.
도 3 및 도 4는 캠(20)에 사용하기 위한 운동역학 컴포넌트들의 두 가지 예시적인 배치들을 예시하는데, 도 3은 회전 팔로워(60)를 예시하고 도 4는 슬라이딩 팔로워(70)를 예시한다. 팔로워들(60, 70)은 캠(20)의 회전 운동을 원하는 대로, 회전 운동 또는 평행이동 운동 중 하나로 변환하는 데 사용된다.
회전 팔로워(60)는 그 고정된 회전축(61)을 중심으로 회전하도록 구성된다. 회전 팔로워(60)의 핀(62)은 그 회전축(61)으로부터 이격되어 캠(20)의 캠 트랙(40) 내에 수용되도록 구성된다. 원하는 대로, 핀(62)은 핀(62)이 캠 트랙(40)을 가로지를 때 캠 트랙(40) 내에서 마찰 결합하여 슬라이드하도록 형성될 수도 있고 또는 핀(62)은 핀(62)이 캠 트랙(40)을 가로지를 때 캠 트랙(40) 내에서 핀(62)을 회전시키거나 롤링하도록 구성된 롤러 또는 베어링 타입의 구조로서 구성될 수도 있다.
회전축(61)에 대향하는 회전 팔로워(60)의 단부는 운동역학 시스템의 회전 컴포넌트(80)와 맞물리기 위한 복수의 반경 방향 바깥쪽으로 연장하는 치형부들(64)을 포함할 수 있다. 회전 컴포넌트(80)는 도 3에 실질적으로 기어형인 것으로 도시되어 있으며, 회전축(81) 및 그 외주면(83)의 일부를 따라 형성되고 회전 팔로워(60)의 치형부들(64)과 맞물리도록 구성된 복수의 반경 방향 바깥쪽으로 연장하는 치형부들(84)을 포함한다. 회전 컴포넌트(80)는 예를 들어, 도 1의 제어 도어들(4, 5, 6, 7) 중 하나에 결합되어, 캠(20)의 회전축(30)을 중심으로 한 캠(20)의 회전 중에 회전 팔로워(60)의 회전 결과로서 제어 도어들(4, 5, 6, 7) 중 하나에 대한 회전을 야기할 수 있다.
회전 팔로워(60)는 도 3을 참조하여 도시되고 기술된 일반적인 구성으로 제한되지 않는다. 일부 실시예들에서, 회전 팔로워(60)의 회전축(61)을 중심으로 한 회전 팔로워(60)의 회전은 운동역학 컴포넌트들의 임의의 알려진 결합을 통해 선형 평행이동 운동으로 전달될 수 있다. 또한, 다른 실시예들에서, 회전 팔로워(60)는 운동역학 시스템의 하나보다 많은 2차 컴포넌트들과 맞물리기에 적합한 원형 둘레 형상 및 치형부들을 가질 수 있는 기어를 보다 단단히 재조립할 수 있다.
사용시에, 회전 팔로워(60)의 핀(62)은 그 회전축(30)을 중심으로 한 캠(20)의 회전 중에 캠 트랙(40)을 가로지른다. 도 3을 참조하면, 핀(62)은 처음에는 제 1 세그먼트(51) 내에서 캠 트랙(40)의 제 1 단부(41)에 위치될 수 있다. 제 1 회전 방향(도 3에 도시된 바와 같이 시계 방향)으로의 캠(20)의 초기 회전은 핀(62)이 캠 트랙(40)의 제 1 단부(41)로부터 멀어지고 제 2 세그먼트(52)를 향하는 방향으로 캠 트랙(40)을 가로지르게 한다. 회전 팔로워(60)는 제 1 세그먼트(51)가 캠(20)의 회전축(30)으로부터 일정 거리(D1)만큼 이격되어 있기 때문에 핀(62)이 캠 트랙(40)의 제 1 세그먼트(51)를 가로지르는 동안 그 회전축(61)을 중심으로 회전하지 않음으로써, 캠 트랙(40)이 핀(62)의 고정 위치에 대해 이동하는 동안 핀(62)을 실질적으로 고정 상태로 유지시킨다. 이에 반해, 핀(62)이 캠(20)의 회전축(30)으로부터 가변적이며 감소하는 거리를 갖는 캠 트랙(40)의 제 2 세그먼트(52)에 도달하면, 핀(62)은 캠(20)의 제 1 회전 방향으로의 계속되는 회전 중에 캠(20)의 회전축(30)을 향하여 반경 방향 안쪽 방향으로 캠(20)에 의해 압박될 것이다. 회전 팔로워(60)는 캠(20)의 회전 중에 핀(62)이 캠 트랙(40)을 따라갈 때 결국, 제 1 회전 방향과 반대인 제 2 회전 방향(도 3에 도시된 바와 같이 반시계 방향)으로 그 회전축(61)을 중심으로 회전한다. 제 2 회전 방향으로의 회전 팔로워(60)의 회전은 회전 팔로워(60)의 치형부들(64)이 회전 컴포넌트(80)의 치형부들(84)과 맞물리게 하여 회전 컴포넌트(80)를 그 회전축(81)을 중심으로 제 1 회전 방향으로 회전시킨다.
캠(20)이 제 1 회전 방향으로 회전하는 동안 핀(62)이 캠 트랙(40)을 계속해서 가로지를 때, 회전 팔로워(60)는 캠(20)의 회전축(30)으로부터 캠 트랙(40)의 변화하는 거리에 따라 고정 상태를 유지하거나 그 회전축(61)을 중심으로 제 1 회전 방향 또는 제 2 회전 방향 중 하나로 회전한다. 예를 들어, 제 1 회전 방향으로의 캠(20)의 계속되는 회전은 핀(62)이 제 3 세그먼트(53)를 가로지르는 동안 실질적으로 정지 상태를 유지하게 하며, 제 4 세그먼트(54)를 가로지르는 동안에는 반경 방향 바깥쪽으로 이동하게 하고, 제 5 세그먼트(55)를 가로지르는 동안에는 실질적으로 정지 상태를 유지하게 하고, 제 6 세그먼트(56)를 가로지르는 동안에는 반경 방향 안쪽으로 이동하게 하고, 제 7 세그먼트(57)를 가로지르는 동안에는 실질적으로 정지 상태를 유지하게 한다. 제 1 회전 방향으로의 캠(20)의 회전 중에, 캠 트랙(40)이 반경 방향 안쪽으로 연장하는 세그먼트들은 제 2 회전 방향으로의 회전 팔로워(60)의 회전을 야기하여, 결국 회전 컴포넌트(80)를 제 1 회전 방향으로 회전시키는 한편, 캠 트랙(40)이 반경 방향 바깥쪽으로 연장하는 세그먼트들은 제 1 회전 방향으로의 회전 팔로워(60)의 회전을 야기하여, 결국 회전 컴포넌트(80)를 제 2 회전 방향으로 회전시킨다.
반대인 제 2 회전 방향으로의 캠(20)의 회전은 핀(62)이 캠 트랙(40)의 다양한 서로 다른 세그먼트들(51, 52, 53, 54, 55, 56, 57)을 가로지를 때 회전 팔로워(60)와 회전 컴포넌트(80)가 반대 방향들로 회전하는 결과를 야기할 것이라고 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 이해된다. 캠(20)은 제 1 회전 방향 또는 제 2 회전 방향 중 어느 한 방향으로 임의의 회전각으로 회전되어 회전 팔로워(60) 및 회전 팔로워(60)에 운동역학적으로 링크된 임의의 다른 컴포넌트들, 이를테면 도 1에 예시된 제어 도어들(4, 5, 6, 7) 중 하나 또는 회전 컴포넌트(80)를 선택적으로 재위치시키게 될 수 있다고 추가로 이해된다.
캠 트랙(40)은 회전 팔로워(60)의 운동 타이밍 및 원하는 정도의 운동에 따라 도 2 - 도 4에 도시된 것과는 다른 형상 및 구성을 가질 수 있다고 또한 이해되어야 한다. 예를 들어, 캠 트랙(40)은 더 많은 또는 더 적은 세그먼트들을 포함할 수 있고, 세그먼트들은 원하는 대로, 캠의 서로 다른 회전각들을 통해 연장할 수 있다. 도 2 - 도 4에 도시된 캠 트랙(40)은 본질적으로 단지 예시적일 뿐이며 본 발명을 도시되고 설명된 구성으로 제한하는 것으로 의도되는 것은 아니다.
슬라이딩 팔로워(70)는 고정 컴포넌트(85)에 대해 2개의 대향하는 방향들 중 하나로 평행이동하도록 구성된다. 슬라이딩 팔로워(70)는 슬라이딩 팔로워(70)의 평행이동 방향과 평행한 방향으로 연장하는 2개의 이격된 슬롯들(72)로서 도시되며, 여기서 슬롯들(72) 각각은 고정 컴포넌트(85)로부터 연장하는 핀(86)을 각각 수용한다. 그러나 슬라이딩 팔로워(70)가 개구의 종 방향 치수에 평행한 2개의 대향하는 방향들로 주로 평행이동하게 하도록 구성된 고정 컴포넌트(85)에 형성된 종 방향으로 연장하는 개구 내에 슬라이딩 팔로워(70)를 배치하는 것과 같이, 슬라이딩 팔로워(70)를 평행이동하기 위한 대안적인 메커니즘들 또는 구성들이 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서 사용될 수 있다.
슬라이딩 팔로워(70)의 제 1 단부(73)는 캠(20)의 캠 트랙(40)에 수용되도록 구성된 핀(75)을 포함한다. 원하는 대로, 핀(75)은 캠 트랙(40)과 슬라이딩 가능하게 맞물리도록 구성될 수도 있고 또는 핀(75)은 캠 트랙(40) 내에서 롤링하도록 구성될 수도 있다. 슬라이딩 팔로워(70)의 제 2 단부(74)는 선형 방향으로의 평행이동 운동을 필요로 하는 운동역학 시스템의 (도시되지 않은) 다른 컴포넌트에 결합될 수 있다. 컴포넌트는 예를 들어, 도 1의 벤트 도관들(11, 12, 13) 중 하나를 통한 공기의 흐름을 가변적으로 차단하게 슬라이딩하도록 구성된 슬라이딩 제어 도어의 일부를 형성할 수 있으며, 여기서 슬라이딩 제어 도어는 한정이 아닌 일례로, 모드 제어 도어들(5, 6, 7) 중 하나를 대체한다. 슬라이딩 팔로워(70)의 선형 평행이동 운동은 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 운동역학 시스템의 대안적인 컴포넌트들로 전달될 수 있다고 추가로 이해된다.
슬라이딩 팔로워(70)는 슬라이딩 팔로워(70)의 핀(75)의 움직임이 회전 팔로워(60)의 회전과는 반대로 슬라이딩 팔로워(70)의 선형 평행이동을 야기하는 것을 제외하고는 실질적으로 회전 팔로워(60)와 동일한 방식으로 작동한다. 보다 구체적으로, 캠(20)의 회전축(30)으로부터 핀(75)까지의 거리는 핀(75)이 캠 트랙(40)의 어느 세그먼트(51, 52, 53, 54, 55, 56, 57)를 가로지르고 있는지에 따라 제 1 거리(D1)와 제 2 거리(D2) 간에 달라짐으로써, 슬라이딩 팔로워(70)의 나머지를 서로 반대인 직선 방향들(도 4에 도시된 바와 같은 수평 방향들)로 앞뒤로 이동시켜 슬라이딩 팔로워(70)의 직선 운동을 슬라이딩 팔로워(70)의 제 2 단부(74)에 결합된 보조 컴포넌트까지 평행이동시킨다.
도 5는 회전축(30)에 대해 360도를 초과하는 각도 변위를 통해 원주 방향으로 연장하는 캠 트랙(40)을 갖는 캠(20)의 이점들을 예시한다. 도 5는 캠 트랙(40)과 회전 팔로워(60)의 핀(62) 사이의 상호 작용을 더 잘 예시하도록 개략적인 형태로 도시된 회전 팔로워(60)와 캠(20)의 캠 트랙(40)을 맞물리는 회전 팔로워(60)를 갖는, 도 3에 도시된 운동역학 시스템의 실시예의 일반적인 구성을 예시한다. 캠(20)은 제 2 세그먼트(52) 내에서 회전 팔로워(60)의 핀(62)을 배치하기 위해 도 2 - 도 4에 도시된 위치로부터 약 30도 회전되며, 여기서 캠 트랙(40)은 캠(20)이 제 1 회전 방향으로 회전할 때 적어도 부분적으로는 캠(20)의 회전축(30)을 향하는 방향으로 핀(62)에 압력을 가하고 있다.
제 1 라인(L1)은 캠(20)의 회전축(30)으로부터 회전 팔로워(60)의 핀(62)의 순간 위치를 거쳐 연장할 뿐만 아니라, 제 2 라인(L2)은 회전 팔로워(60)의 회전축(61)으로부터 핀(62)의 순간 위치를 거쳐 연장한다. 회전 팔로워(60)에 대한 캠(20)의 위치 설정은 회전 팔로워(60)의 회전 중에 핀(62)의 이동이 주로 캠(20)의 회전축(30)을 향하는 또는 회전축(30)으로부터 멀어지는 방향이 됨을 보장하기 위해, 바람직하게는 제 1 라인(L1)과 제 2 라인(L2)이 캠(20)의 회전을 통해 서로에 대해 실질적으로 수직으로 유지되는 방식으로 선택된다. 회전 팔로워(60)의 회전축(61)의 위치는 제 1 라인(L1)이 캠 트랙(40) 내의 핀(62)의 적어도 하나의 가능한 위치에 대해 제 2 라인(L2)에 수직으로 배치되는 방식으로 선택될 수 있다. 제 3 라인(L3)은 제 1 라인(L1)에 수직인 핀(62)의 순간 위치로부터 연장하며 핀(62)의 위치에서 캠(20)의 대향하는 접선 방향들을 나타낸다. 따라서 핀(62)을 갖는 캠 트랙(40)의 세그먼트가 회전축(30)에 대해 반경 방향 안쪽으로 또는 반경 방향 바깥쪽으로 선회하기보다는 캠(20)의 회전축(30)으로부터 일정한 거리를 가져야 한다면, 제 3 라인(L3)은 캠 트랙(40) 내에서 핀(62)의 가능한 순간 운동 방향들을 나타낸다. 제 4 라인(L4)은 핀(62)에 대한 캠(20)의 움직임으로 인해 야기되는, 캠(20)과 핀(62) 사이에 존재하는 힘들의 방향으로 연장한다. 제 5 라인(L5)은 핀(62)의 순간 위치를 거쳐 연장하고, 핀(62)이 그 회전축(61)을 중심으로 한 회전 팔로워(60)의 회전으로 인해 이동할 수 있는 2개의 대향하는 순간 방향들을 나타낸다.
제 4 라인(L4)과 제 5 라인(L5) 사이에 형성된 각도(θ 1 )는 캠(20)과 핀(62) 사이에 형성된 압력 각을 나타낸다. 핀(62)에 가해지는 힘의 방향과 핀(62)의 실제 운동 방향 사이에 존재하는 각도 오프셋은 핀(62)에 가해진 힘의 적어도 일부를 핀(62)과 그 회전축(61) 사이로 연장하는 회전 팔로워(60)의 축 방향으로 향하게 하며, 여기서 이 축 방향으로 향하게 되는 힘은 회전축(61)을 중심으로 회전 팔로워(60)를 회전시킴으로써 캠 트랙(40) 내에서의 핀(62)의 재위치 설정을 돕지 않는다. 이에 따라, 캠(20)을 그 회전축(30)을 중심으로 회전시키기 위해 캠(20)에 가해지는 토크가 운동역학 시스템의 다른 컴포넌트들에 가장 효율적으로 전달됨을 보장하기 위해 캠(20)과 핀(62) 사이에 존재하는 압력 각의 크기를 최소화함으로써, 캠(20)을 갖는 운동역학 시스템 전체를 작동시키는데 필요한 토크의 양을 감소시키는 것이 유리하다.
제 6 라인(L6)은 핀(62)의 순간 위치를 거쳐 연장하고 핀(62)의 위치에서 캠 트랙(40)의 순간 연장 방향으로 연장한다. 제 3 라인(L3)과 제 6 라인(L6) 사이에 형성된 각도(θ 2 )는 제 4 라인(L4)과 제 5 라인(L5) 사이에 형성된 압력 각(θ 1 )과 같다. 이에 따라, 도 5의 검토로부터, 제 3 라인(L3)의 연장 방향에 대한 제 6 라인(L6)의 기울기 선택은 캠(20)과 핀(62) 사이에 형성된 압력 각에 직접적인 영향을 미치는 것이 명백하다.
따라서 캠 트랙(40)이 캠(20)의 주어진 회전각을 통해 반경 방향 안쪽으로 또는 반경 방향 바깥쪽으로 연장하는 정도를 최소화하여, 한정이 아닌 예들로서 25도, 30도 또는 35도가 될 수 있는 미리 결정된 최대 값보다 더 큰 압력 각들의 발생을 방지하는 것이 유리하다. 도 5에 도시된 바와 같이 회전 팔로워(60)에 대한 캠(20)의 동일한 일반적인 구성을 가정하면, 그 회전축(30)에 대해 더 큰 회전각을 통해 원주 방향으로 연장하는 캠 트랙(40)은 더 점진적으로 그렇게 하면서 핀(62)의 동일한 운동들을 달성할 수 있으며, 핀(62)의 위치에서의 캠(20)의 접선 방향과 핀(62)의 위치에서의 캠 트랙(40)의 연장 방향 사이에는 더 작은 각이 존재함으로써, 캠(20)과 핀(62) 사이에 존재하는 더 작은 압력 각들로 또한 이어진다. 즉, 캠 트랙(40)은 캠의 보다 큰 회전각을 통해 캠을 회전시킴으로써 캠(20)의 회전축(30)을 향한 또는 회전축(30)으로부터 멀어지는 핀(62)의 동일한 움직임이 달성될 수 있는 식으로 캠(20)의 원주 방향으로 효과적으로 연장될 수 있으며, 이는 핀(62)이 동일한 정도의 핀(62)의 반경 방향 안쪽 또는 바깥쪽 이동을 위해 캠 트랙(40)의 더 긴 길이를 가로지르는 결과를 야기한다. 이 관계는, 회전 팔로워(60)의 축 방향으로 핀(62)에 작용하는 힘의 성분이 캠(20)의 더 작은 회전도를 통해 동일한 운동을 규정하는 캠 트랙과 비교하여 효과적으로 감소되게 함으로써, 캠(20)을 그 회전축(30)을 중심으로 효과적으로 구동시키는데 필요한 토크의 양을 감소시킨다.
360도 이상으로 원주 방향으로 연장하는 캠 트랙(40)의 포함은 캠(20)의 과도한 회전을 방지하고 캠 트랙(40)과 맞물리는 팔로워가 캠 트랙(40)으로부터 변위하는 것을 방지하기 위해 포지티브 종결 정지부들에 대한 필요성을 제시한다. 포지티브 종결 정지부라는 문구는 핀(62)이 캠(20)의 회전축(30)을 중심으로 한 캠(20)의 원하는 회전 중에 캠 트랙(40)의 원하는 길이를 가로지르면 캠(20)이 제 1 회전 방향 또는 제 2 회전 방향 중 하나에서의 회전을 중단하게 하는 캠(20) 또는 연관된 운동역학 시스템의 특징을 의미한다.
도 2 - 도 5에 예시된 캠 트랙(40)은 각각의 단부(41, 42)에 포지티브 종결 정지부를 포함하며, 여기서 포지티브 종결 정지부들 각각은 캠 트랙(40)의 단부들(41, 42)를 넘어서는 핀(62)의 계속된 움직임을 방지하기 위해 캠 트랙(40)을 형성하는 슬롯의 단부에서 캠(20)의 표면에 의해 형성된다. 도시된 실시예에서, 포지티브 종결 정지부들은 캠(20)의 회전축(30)에 대한 캠 트랙(40)의 400도의 각도 변위만큼 서로로부터 변위되지만, 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 임의의 각도 변위가 사용될 수 있다. 캠 트랙(40)은 캠 트랙(40)이 캠 트랙(40)을 통한 핀(62)의 안내를 방해하는 방식으로 스스로 교차하지 않는 한, 예를 들어 720도보다 더 큰 각도들을 통해 연장하는 것을 포함하여 임의의 정도의 각도 변위를 통해 연장하도록 형성될 수 있다고 이해되어야 한다. 캠 트랙(40)은 예를 들어, 캠(20)의 회전축(30)으로부터 반경 방향 바깥쪽으로 연장하는 라인이 캠 트랙(40)의 세그먼트들 중 3개 이상을 통과할 수 있는 방식으로 형성될 수 있다.
도 6은 캠 트랙(40)의 단부들(41, 42)에 형성된 포지티브 종결 정지부들과 함께 사용될 수 있는 추가 형태의 포지티브 종결 정지부를 예시한다. 캠(20)의 제 2 주 표면(24)은 기어형 구성을 갖는 축 방향으로 연장하는 칼라(36)를 포함하는 것으로 도시된다. 칼라(36)는 형상이 원통형이며 2차 기어(90)와 맞물리도록 구성된 복수의 반경 방향 바깥쪽으로 연장하는 치형부들(37)을 포함한다. 칼라(36)는 대안으로, 칼라(36)가 캠 트랙(40)과 맞물리는 팔로워의 작동에 간섭하지 않는 한 원하는 대로, 캠 트랙(40)이 형성된 제 1 주 표면(22)으로부터 연장할 수 있다. 추가로, 원통형 표면이 캠(20)의 회전축(30)에 대해 동심원 상에 배치되는 한, 원주 전체 둘레로 연장하는 치형부들을 갖는 임의의 형태의 원통 표면이 축 방향으로 연장하는 칼라 대신 사용될 수 있다고 이해된다.
2차 기어(90)는 실질적으로 형상이 원통형이며, 외주면(95)의 제 1 부분(93)으로부터 반경 방향 바깥쪽으로 연장하고 칼라(36)의 치형부들(37)과 맞물리도록 구성된 복수의 치형부들(92)을 포함한다. 2차 기어(90)는 치형부들(92)이 없으며 칼라(36)의 치형부들(37)과 맞물리지 않도록 구성된 제 2 부분(94)을 더 포함한다. 2차 기어(90)는 그 회전축(91)을 중심으로 회전하도록 구성된다. 제 1 부분(93)은 도 6에서 2차 기어(90)의 회전축(91)에 대해 약 315도의 각도 변위를 통해 원주 방향으로 연장하는 것으로 도시되어 있는 한편, 제 2 부분(94)은 2차 기어(90)의 회전축(91)에 대해 약 45도의 각도 변위를 통해 연장하는 것으로 도시되어 있지만, 제 1 부분(93) 및 제 2 부분(94)은 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서 2차 기어(90)의 외주면(95)의 대안적인 비율들을 커버할 수 있다고 이해된다.
2차 기어(90)는 그 회전축(91)을 중심으로 한 2차 기어(90)의 회전을 통해 캠(20)의 회전을 구동하도록 구성된다. 원하는 대로, 2차 기어(90)는 운동역학 시스템의 액추에이터에 직접 기계적으로 결합될 수도 있고, 또는 2차 기어(90)는 2차 기어(90)와 액추에이터 사이에 작동 가능하게 배치된 추가 운동역학 컴포넌트들에 의해 구동될 수도 있다.
2차 기어(90)는 치형부들(92)을 갖는 2차 기어(90)의 외주면(91)의 제 1 부분(93)의 각각의 단부에 포지티브 종결 정지부들(97)을 포함한다. 2차 기어(90)가 칼라(36)에 대해 회전될 때, 포지티브 종결 정지부들(97) 중 하나를 형성하는 제 1 부분(93)의 각각의 단부는 칼라(36)의 치형부들(37)로부터 분리된 치형부들(92) 중 가장 외측 치형부를 포함함으로써, 캠(20)의 회전을 중지할 것이다. 포지티브 종결 정지부들(97) 중 하나는 캠 트랙(40)의 제 1 단부(41)에 인접한 연관된 팔로워의 핀의 움직임에 대응할 수 있는 한편, 대향하는 포지티브 종결 정지부(97)는 캠 트랙(40)의 제 2 단부(42)에 인접한 핀의 움직임에 대응할 수 있다.
칼라(36) 및 2차 기어(90)는 각각 캠(20)의 회전 타이밍을 규정하기 위해 그들 사이의 원하는 기어비를 제공하도록 치수가 정해질 수 있다. 2차 기어(90)는 예를 들어 칼라(36)보다 더 큰 직경을 가져, 2차 기어(90)가 2차 기어(90)의 회전에 응답하여 칼라(36)의 회전 사이에 원하는 관계를 여전히 유지하면서 치형부들(92)이 없는 제 2 부분(94)으로 형성될 수 있음을 보장하도록 선택될 수 있다.
칼라(36)보다 더 큰 직경을 갖는 2차 기어(90)는 2차 기어(90)가 칼라(36)와 캠(20)의 나머지의 동일한 정도의 회전을 일으키기 위해 덜 회전해야 하는 결과를 야기한다. 칼라(36)와 2차 기어(90) 간에 형성된 기어비는 또한 연관된 팔로워의 핀에 의한 캠 트랙(40)의 원하는 횡단 타이밍을 규정하도록 선택될 수 있다. 기어비는 캠(20)이 2차 기어(90)의 모든 각각의 회전 정도에 대한 더 큰 정도의 회전을 통해 회전하게 하여 핀에 의한 캠 트랙(40)의 횡단을 가속하도록 선택될 수 있다. 캠 트랙(40)의 횡단시 핀의 증가된 속도는 캠(20)을 갖는 임의의 운동역학 시스템의 타이밍 요건들을 충족시키기 위해 360도를 초과하는 각도 변위를 통해 원주 방향으로 연장하는 캠 트랙(40)의 추가 길이를 설명한다.
운동역학 시스템은 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서 임의의 수의 캠들(20)을 이용할 수 있다. 예를 들어, 운동역학 시스템의 액추에이터는 복수의 2차 기어들에 작동 가능하게 결합될 수 있으며, 여기서 2차 기어들 각각은 캠들(20) 중 하나를 회전시키는 역할을 한다. 캠(20)은 팔로워의 일부를 수용하기 위해 캠 트랙들(40) 중 하나보다 많은 캠 트랙으로 형성될 수도 있고, 또는 캠 트랙(40)은 본 발명의 범위를 반드시 벗어나지는 않으면서 하나보다 많은 팔로워의 일부를 수용하도록 구성될 수 있다고 추가로 이해된다. 앞서 언급한 바와 같이, 360도를 초과하는 각도 변위를 통해 연장하는 캠 트랙(40) 및 캠(20)은 하나의 컴포넌트로부터 다른 컴포넌트로의 보다 효율적인 운동 전달을 필요로 하는 임의의 애플리케이션에 적응될 수 있다.
유리하게는, 캠(20)의 회전이 360도와 같거나 더 큰 각도들로 증가될 때, 팔로워의 핀과 캠(20) 사이에 존재하는 압력 각 크기들이 최소화된다. 최소화된 압력 각 크기들은 HVAC 시스템의 복수의 제어 도어들을 제어하기 위해 적응될 수 있는 운동역학 시스템을 구동하는데 사용되는 액추에이터의 최소화된 토크 요건들을 야기한다. 그 결과, 최소화된 토크 요건들은 HVAC 시스템이 작동 가능하게 최적화되는 것을 가능하게 하고 센터 피벗 스타일 도어들의 독점적인 사용 이외에도 임의의 다양한 서로 다른 스타일들을 갖는 제어 도어들을 포함할 수 있다. 최소화된 토크로, 액추에이터 NVH가 최소화되고 HVAC 시스템의 설계 견고성이 개선된다. 바람직하게는, 이러한 시스템들로, 2개 이상의 액추에이터들의 사용이 회피되고, 도어들(4, 5, 6, 7)의 시간 요건들이 유지되며, 제조 비용 및 복잡성이 최소화된다.
상기 설명으로부터, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 이 발명의 본질적인 특징들을 쉽게 확인할 수 있으며, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서 본 발명을 다양한 용도들 및 조건들에 적응시키도록 본 발명에 대해 다양한 변경들 및 수정들을 실시할 수 있다.

Claims (20)

  1. 액추에이터에 의해 구동되는 운동역학 시스템을 위한 캠으로서,
    회전축을 중심으로 회전하도록 구성된 플레이트를 포함하며,
    상기 플레이트에는 캠 트랙이 형성되어 상기 플레이트의 회전축에 대해 360도를 초과하는 각도 변위를 통해 제1 및 제2 단부 사이에서 원주 방향으로 연장하여, 반경 방향으로 중첩되는 구간을 포함하고,
    상기 캠 트랙은 상기 플레이트의 회전축과 일정한 거리를 유지하는 정지 세그먼트와, 상기 정지 세그먼트와 교호적으로 배치되며 상기 플레이트의 회전축과의 거리가 변화하는 가변 세그먼트를 포함하고,
    상기 가변 세그먼트 중 적어도 하나는 상기 중첩되는 구간 내에 배치되는, 액추에이터에 의해 구동되는 운동역학 시스템을 위한 캠.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 캠 트랙은 팔로워의 일부를 수용하도록 구성되는,
    액추에이터에 의해 구동되는 운동역학 시스템을 위한 캠.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 캠 트랙은 상기 플레이트의 회전축에 대해 적어도 400도의 각도 변위를 통해 원주 방향으로 연장하는,
    액추에이터에 의해 구동되는 운동역학 시스템을 위한 캠.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 플레이트는 원통형 표면을 포함하고,
    상기 원통형 표면의 원주 전체가 상기 원통형 표면으로부터 연장하는 치형부들을 가지며,
    상기 원통형 표면의 치형부들은 상기 운동역학 시스템의 기어와 맞물리도록 구성되는,
    액추에이터에 의해 구동되는 운동역학 시스템을 위한 캠.
  8. 액추에이터에 의해 구동되는 운동역학 시스템으로서,
    회전축을 중심으로 회전하도록 구성된 캠 ― 상기 캠에는 캠 트랙이 형성되어 상기 캠의 회전축에 대해 360도를 초과하는 각도 변위를 통해 제1 및 제2 단부 사이에서 원주 방향으로 연장하여, 반경 방향으로 중첩되는 구간을 포함함 ―; 및
    상기 캠의 캠 트랙에 슬라이드 가능하게 배치된 핀을 갖는 팔로워를 포함하고,
    상기 캠 트랙은 플레이트의 회전축과 일정한 거리를 유지하는 정지 세그먼트와, 상기 정지 세그먼트와 교호적으로 배치되며 플레이트의 회전축과의 거리가 변화하는 가변 세그먼트를 포함하고,
    상기 가변 세그먼트 중 적어도 하나는 상기 중첩되는 구간 내에 배치되는,
    액추에이터에 의해 구동되는 운동역학 시스템.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 팔로워는 회전축을 중심으로 회전하고,
    상기 핀은 상기 회전축으로부터 이격되는,
    액추에이터에 의해 구동되는 운동역학 시스템.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 팔로워의 회전축과 상기 핀의 위치 사이로 연장하는 제 1 방향은 상기 캠 트랙 내에서 상기 핀의 적어도 하나의 가능한 위치에 대해 상기 캠의 회전축과 상기 핀의 위치 사이로 연장하는 제 2 방향에 수직으로 배치되는,
    액추에이터에 의해 구동되는 운동역학 시스템.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 팔로워의 회전축으로부터 멀리 떨어져있는 상기 팔로워의 표면은 복수의 치형부들을 포함하는,
    액추에이터에 의해 구동되는 운동역학 시스템.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 팔로워의 치형부들은 회전 컴포넌트의 치형부들과 맞물리는,
    액추에이터에 의해 구동되는 운동역학 시스템.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 회전 컴포넌트는 자동차의 난방, 환기 및 공기 조절 시스템의 제어 도어에 작동 가능하게 결합되는,
    액추에이터에 의해 구동되는 운동역학 시스템.
  14. 제 8 항에 있어서,
    상기 캠은 원통형 표면을 포함하고,
    상기 원통형 표면의 원주 전체가 상기 원통형 표면으로부터 연장하는 치형부들을 가지며,
    상기 원통형 표면의 치형부들은 기어와 맞물리도록 구성되는,
    액추에이터에 의해 구동되는 운동역학 시스템.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 기어는 상기 기어의 원주의 일부 주위에만 형성되어 상기 기어의 원주의 일부의 각각의 단부에서 상기 캠의 회전을 위한 포지티브 종결 정지부들을 설정하는 치형부들을 포함하는,
    액추에이터에 의해 구동되는 운동역학 시스템.
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 기어는 상기 캠의 원통형 표면의 직경보다 더 큰 직경을 갖는,
    액추에이터에 의해 구동되는 운동역학 시스템.
  17. 삭제
  18. 삭제
  19. 자동차의 난방, 환기 및 공기 조절 시스템으로서,
    복수의 제어 도어들;
    액추에이터;
    상기 액추에이터에 의해 발생된 토크를 상기 제어 도어들 중 적어도 하나에 전달하기 위한 캠 ― 상기 캠은 회전축을 중심으로 회전하도록 구성되며, 상기 캠에는 캠 트랙이 형성되어 상기 캠의 회전축에 대해 360도를 초과하는 각도 변위를 통해 제1 및 제2 단부 사이에서 원주 방향으로 연장하여, 반경 방향으로 중첩되는 구간을 포함함 ―; 및
    상기 캠의 캠 트랙에 슬라이드 가능하게 배치된 핀을 갖는 팔로워를 포함하고,
    상기 캠 트랙은 플레이트의 회전축과 일정한 거리를 유지하는 정지 세그먼트와, 상기 정지 세그먼트와 교호적으로 배치되며 플레이트의 회전축과의 거리가 변화하는 가변 세그먼트를 포함하고,
    상기 가변 세그먼트 중 적어도 하나는 상기 중첩되는 구간 내에 배치되는,
    자동차의 난방, 환기 및 공기 조절 시스템.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 캠은 원통형 표면을 포함하고,
    상기 원통형 표면의 원주 전체가 상기 원통형 표면으로부터 연장하는 치형부들을 가지며,
    상기 원통형 표면의 치형부들은 기어와 맞물리도록 구성되고,
    상기 기어는 상기 기어의 원주의 일부 주위에만 형성되어 상기 기어의 원주의 일부의 각각의 단부에서 상기 캠의 회전을 위한 포지티브 종결 정지부들을 설정하는 치형부들을 포함하고,
    상기 기어는 상기 캠의 원통형 표면보다 더 큰 직경을 갖는,
    자동차의 난방, 환기 및 공기 조절 시스템.
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