JP7364705B2 - 車両用空調装置 - Google Patents

Description

本発明は、空調風の吹出口を構成し、リンク機構を用いて複数のドアを連動させる車両用空調装置に関する。

従来から車両用空調装置では、リンク機構を用いて複数の吹出口を個々に開閉するドアを連動させることが行われている。
たとえば、特許文献１に示される車両用空調装置では、複数のドアを１つのアクチュエータ（モータ）で動かしている。
アクチュエータを構成する円板状のメインリンクは、その両板面にカム溝が形成されており、一方の板面には、複数のカム溝が形成されている。
そして、各カム溝にリンク機構が構成され、メインリンクが回転することで、カム溝毎に連係するドアを開閉している。

特開２０１５－９３５８３号公報

しかしながら、特許文献１に開示された技術では、１つの板面に複数のカム溝が形成されているため、リンク機構が複雑化し、部品点数が増大してしまうという問題がある。

本発明は、前述の点に鑑みてなされたものであり、リンク機構の構成を簡素化しつつ、複数の吹出口を開閉することができる車両用空調装置を提供することを目的とする。

前記の目的を達成するために、本発明に係る車両用空調装置は、ユニットケースに開口する第１吹出口の開閉を行う第１バルブと、該ユニットケースに開口する第２吹出口の開閉を行う第２バルブと、略円柱形状を有し、中心軸を回転軸にして回動可能に軸支されたカム本体と、該カム本体の側面と連係しつつ、該第１バルブと連係し、該カム本体の回転と連動して該第１吹出口の開閉を行う第１カム機構と、該カム本体の端面と連係しつつ、該第２バルブと連係し、該カム本体の回転と連動して該第２吹出口の開閉を行う第２カム機構と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、リンク機構の構成を簡素化しつつ、複数の吹出口を開閉することができる車両用空調装置を提供することができる。

本実施形態の車両用空調装置を構成する送風ダクト、および配風ユニットを示す概要図である。 図１のII部に示された配風ユニットの斜視図である。 サイドベント開、サイドデフ閉の状態における配風ユニットの内部構造を示す斜視図である。 サイドベント開、サイドデフ閉の状態を示すカム本体の斜視図である。 サイドベント開、サイドデフ閉の状態を示すカム本体の側面展開図である。 サイドベント開、サイドデフ閉の状態を示すカム本体の平面図である。 図３のVII部に示されたデフリンク機構のサイドベント開、サイドデフ閉の状態を示す平面図である。 サイドベント閉、サイドデフ閉の状態における配風ユニットの内部構造を示す斜視図である。 サイドベント閉、サイドデフ閉の状態を示すカム本体の斜視図である。 サイドベント閉、サイドデフ閉の状態を示すカム本体の側面展開図である。 サイドベント閉、サイドデフ閉の状態を示すカム本体の平面図である。 サイドベント閉、サイドデフ開の状態における配風ユニットの内部構造を示す斜視図である。 サイドベント閉、サイドデフ開の状態を示すカム本体の斜視図である。 サイドベント閉、サイドデフ開の状態を示すカム本体の側面展開図である。 サイドベント閉、サイドデフ開の状態を示すカム本体の平面図である。 図３のVII部に示されたデフリンク機構のサイドベント閉、サイドデフ開の状態を示す平面図である。

本発明の一実施形態の車両用空調装置Ｓについて、図１～図１６を参照して詳細に説明する。
なお、説明において、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
また、以下の説明においては、「前」「後」、「上」「下」、「内」「外」については、特別に断らない限り、車両前後方向における「前」「後」、車両上下方向における「上」「下」、車内側と車外側における「内」「外」を指すものとする。

本実施形態の車両用空調装置Ｓには、車室前部を構成するダッシュボード（図示せず）に、複数の吹出口（図示せず）が設けられている。
そして、各吹出口に通じる配風ダクトＤが、車室前部を構成するダッシュボード（図示せず）の内部に配管されており、その中にサイドダクトＳＤが含まれている（図１参照）。
サイドダクトＳＤは、車室側面近傍における前方から後方に向かって送風するための配風ダクトＤである。

本実施形態では、サイドダクトＳＤの吹出口を構成する配風ユニット（以下、サイドユニット１と称する）について説明する（図２参照）。
なお、説明の都合上、図示していないが、右側のサイドダクトＳＤの吹出口にも図２の左右を入れ替えた構成のサイドユニットが配置されている。
そして、右側のサイドユニットは、左側のサイドユニット１と同様の構成につき、説明を省略する。

サイドユニット１は、サイドベント吹出口１２（第１吹出口）と、サイドデフ吹出口１３（第２吹出口）と、の開閉を行うための構成である。
なお、サイドベント吹出口１２（第１吹出口）は、車室側面近傍から車両後方に向かって送風するための吹出口である。
また、サイドデフ吹出口１３（第２吹出口）は、車室側面近傍から前席側面窓に向かって送風するための吹出口である。
サイドユニット１は、ユニットケース１０、電動モーター（図示せず）、サイドベントバルブ２０（第１バルブ）、サイドデフバルブ３０（第２バルブ）、複合カム構造ＣＣ、デフリンク機構Ｃ３を備えている。

＜ユニットケース＞
ユニットケース１０は、断面略四角筒形状を有しており、サイドユニット１の外形形状を形成するとともに、筒内部に送風路が形成されている（図２、図３参照）。
ユニットケース１０には、ダクト接続口１１、サイドベント吹出口１２、サイドデフ吹出口１３が開口している。
つまり、ユニットケース１０は、内部が二股に分岐されており、一方の吹出口は、サイドベント吹出口１２（第１吹出口）に設定され、他方の吹出口は、サイドデフ吹出口１３（第２吹出口）に設定されている。

ダクト接続口１１は、サイドダクトＳＤの出口部に接続しつつ、連通している。
これによって、ユニットケース１０の筒内部に、サイドダクトＳＤの下流側送風路が形成されている。
サイドベント吹出口１２は、ダクト接続口１１を後方へ直進した先に開口している。そして、サイドベント吹出口１２とダクト接続口１１とを繋ぐ送風路が、サイドベント送風路１４に設定されている。

サイドデフ吹出口１３は、サイドベント吹出口１２の車幅方向外側に、サイドベント吹出口１２に隣接して開口している。
サイドベント送風路１４の車幅方向外側側壁を形成する外側壁１４ａには、サイドデフ接続口１５が開口している。そして、サイドデフ吹出口１３とサイドデフ接続口１５とを繋ぐ空間が、サイドデフ送風路１６に設定されている。

＜電動モーター＞
電動モーター（図示せず）は、サイドベントバルブ２０、およびサイドデフバルブ３０の開閉を行う際の動力を発生する動力源である。
電動モーターは、ユニットケース１０の車幅方向内側に隣接して配置されている。
電動モーターは、サイドベントカム機構Ｃ１（第１カム機構）を介して、サイドベントバルブ２０に連係している。
また、電動モーターは、サイドデフカム機構Ｃ２（第２カム機構）、およびデフリンク機構Ｃ３を介してサイドデフバルブ３０に連係している。

電動モーターは、正転、逆転の切り替えが可能に制御されている。
電動モーターは、その出力軸（図示せず）に、出力軸とともに回転する駆動歯車（図示せず）が配置されている。
なお、本実施形態では、図６において、後述するカム本体４０が反時計回りに回転する方向を正転方向、カム本体４０が時計回りに回転する方向を逆転方向とする。

＜サイドベントバルブ＞
サイドベントバルブ２０は、いわゆるバタフライバルブで構成されている（図３参照）。
サイドベントバルブ２０の支持軸（以下、ベント支持軸Ａ２０と称する）は、車幅方向に沿って延在し、サイドベント送風路１４の外側壁１４ａ、および内側壁１４ｂに支持されている。

＜サイドデフバルブ＞
サイドデフバルブ３０は、片持ち梁のように、平板状の板材の一辺が支持されつつ、回転可能に支持されている（図３、図７参照）。
サイドデフバルブ３０の支持軸（以下、デフ支持軸Ａ３０と称する）は、車両上下方向に沿って延在し、サイドデフ送風路１６の天井面１０ａおよび底面１０ｂに支持されている。
デフ支持軸Ａ３０の上端部には、デフリンク腕３１、デフリンクピン３２が設けられている。
デフリンク腕３１は、デフ支持軸Ａ３０に直交しつつ、サイドデフバルブ３０に沿って延在する小片で、サイドデフバルブ３０とともに回転する。
デフリンクピン３２は、デフ支持軸Ａ３０と平行に、且つ所定の間隔を空けて、デフリンク腕３１から下方に向かって突出する軸状の突起である。
そして、これらデフリンク腕３１、デフリンクピン３２と、後述するデフリンク溝６２によってデフリンク機構Ｃ３が構成されている。
なお、デフリンク機構Ｃ３は、車幅方向に平行移動する端面リンク６０によって、サイドデフバルブ３０を回転させるための構成である。

＜複合カム構造＞
複合カム構造ＣＣは、電動モーターを駆動源にして、サイドベントバルブ２０、およびサイドデフバルブ３０を回転させるための構成である（図３参照）。
複合カム構造ＣＣは、カム本体４０、側面リンク５０、端面リンク６０を備えている。
そして、複合カム構造ＣＣは、これらカム本体４０、側面リンク５０、端面リンク６０を用いてサイドベントカム機構Ｃ１（第１カム機構）とサイドデフカム機構（第２カム機構）とを構成している。

＜カム本体＞
カム本体４０は、略円柱形状を有しており、車両上下方向に沿った中心軸Ａ４０を回転軸として、回転可能に軸支されている（図４参照）。
カム本体４０は、従動歯車４１、側面カム４２、端面カムピン４３を備えている。

従動歯車４１は、カム本体４０の下端部に、カム本体４０と一体に配置されている。
従動歯車４１は、駆動歯車（図示せず）と噛合し、中心軸Ａ４０を回転軸として、カム本体４０とともに回転する。
つまり、従動歯車４１は、電動モーターに連動して、カム本体４０とともに回転する。
そして、カム本体４０とともに、側面カム４２、および端面カムピン４３が回転する。

側面カム４２は、カム本体４０の側面に形成された溝で構成されている。
端面カムピン４３は、カム本体４０の上側端面に形成されている。
端面カムピン４３は、カム本体４０の中心軸Ａ４０と平行に、且つ所定の間隔を空けて、上方に突出する軸状の突起である。

＜側面リンク＞
側面リンク５０は、サイドベントバルブ２０の車幅方向内側端部に配置されている（図３～図５参照）。
側面リンク５０は、平板５１、側面カムピン５２を備えている。
平板５１は、その板面がベント支持軸Ａ２０に直交するように配置されている。
側面カムピン５２は、平板５１の板面からベント支持軸Ａ２０と平行に、且つ所定の間隔を空けて、車幅方向内側に向かって突出する軸形状を有している。
また、側面カムピン５２は、側面カム４２を構成する溝の溝壁をなぞりつつ、溝内をガタつくことなく、移動可能に形成されている。
そして、側面カムピン５２が、側面カム４２内を移動することで、サイドベントバルブ２０が回動する。

＜端面リンク＞
端面リンク６０は、車両上下方向に面しつつ、車幅方向に沿って延在する長尺な板状部材で構成されている（図３、図６、図７参照）。
そして、端面リンク６０は、車幅方向に沿って往復移動可能に配置されている。
また、端面リンク６０は、端面カム６１、デフリンク溝６２を備えている。

端面カム６１は、端面リンク６０の車幅方向内側端部に形成されている。
端面カム６１は、端面カムピン４３の移動軌跡と同様に湾曲する１／４円の円弧と、円弧の両端を結ぶ直線とで形成される二等辺三角形に似た形状の孔で構成されている。
そして、端面カム６１を構成する孔壁が、カム面に設定されている。
デフリンク溝６２は、端面リンク６０の車幅方向外側端部に形成されている。
デフリンク溝６２は、車両前後方向に沿って延在しつつ、上方に向かって開口する溝形状を有している。
デフリンク溝６２の溝幅は、デフリンクピン３２が溝内を長手方向に沿って移動可能な寸法に設定されている。

サイドベントカム機構Ｃ１（第１カム機構）は、電動モーターに連動して、サイドベントバルブ２０の回動を行う（図３～図５参照）。
サイドベントカム機構Ｃ１は、前述の側面カム４２、側面リンク５０で構成されている。
サイドベントカム機構Ｃ１は、カム本体４０が回転することで、側面カムピン５２が側面カム４２の溝壁に押されて、上下方向に移動する。
そして、側面カムピン５２が、上下方向に移動する際に、平板５１がベント支持軸Ａ２０を回転軸にして回転し、サイドベントバルブ２０が回動する。
サイドベントバルブ２０が回動することで、サイドベント吹出口１２が開閉する。

サイドデフカム機構Ｃ２（第２カム機構）は、電動モーターに連動しつつ、デフリンク機構Ｃ３を介して、サイドデフバルブ３０の回動を行う（図３、図６、図７参照）。
サイドデフカム機構Ｃ２は、前述の端面カムピン４３、端面リンク６０で構成されている。
サイドデフカム機構Ｃ２は、カム本体４０が回転することで、端面カムピン４３が端面カム６１内を移動しつつ、端面リンク６０を車幅方向に押し退ける。
そして、端面リンク６０が押されることで、デフリンク溝６２の溝壁がデフリンクピン３２を車幅方向に押し退ける。
さらに、デフリンクピン３２は、押されながらデフリンク溝６２内を移動し、サイドデフバルブ３０が回動する。
そして、端面リンク６０が車幅方向に移動することで、デフリンク溝６２の溝壁がデフリンクピン３２を車幅方向に押し、デフリンクピン３２は、押されながらデフリンク溝６２内を移動し、サイドデフバルブ３０が回動する。
そして、サイドデフバルブ３０が回動することで、サイドデフ吹出口１３が開閉する。

＜サイドベント吹出口：開、サイドデフ吹出口：閉＞
次に、サイドユニット１の開閉モードについて説明する。
まず、サイドベント吹出口１２が開放されつつ、サイドデフ吹出口１３が閉止された第１モード（以下、ベント開デフ閉モードと称する）について説明する（図３～図７参照）。
本モードでは、側面カムピン５２が、側面カム４２の溝におけるカム本体４０の上方に設定された全開位置に位置している。
これによって、サイドベントバルブ２０は、サイドベント吹出口１２を開放している。

また、本モードでは、端面カムピン４３は、移動軌跡の中の車幅方向における最も内側、且つ車両前後方向における最も後方に位置している。
つまり、端面カムピン４３は、全閉位置に位置しつつ、端面リンク６０を車幅方向内側へ移動させ、保持している。
これによって、サイドデフバルブ３０は、サイドデフ吹出口１３を閉止している。

＜サイドベント吹出口：閉、サイドデフ吹出口：閉＞
次に、サイドベント吹出口１２が閉止されつつ、サイドデフ吹出口１３が閉止された第２モード（以下、ベント閉デフ閉モードと称する）について説明する（図８～図１１参照）。
本モードは、カム本体４０が、ベント開デフ閉モードの状態から、正転方向（平面視にて反時計回り）に９０度回転した状態である。
カム本体４０の回転に伴い、側面カムピン５２は、側面カム４２の溝壁によって押し下げられ、カム本体４０の下方に設定された全開位置に位置している。
これによって、サイドベントバルブ２０は、サイドベント吹出口１２を閉止している。

また、カム本体４０の回転に伴い、端面カムピン４３は、端面カム６１の孔壁に作用することなく、端面カム６１内を素通りする。
そして、移動後の端面カムピン４３は、移動軌跡の中の車幅方向における中央部、且つ車両前後方向における最も前側に位置している。
これによって、端面リンク６０は、車幅方向に移動せず、サイドデフ吹出口１３がサイドデフ吹出口１３を閉止した状態が維持されている。

＜サイドベント吹出口：閉、サイドデフ吹出口：開＞
次に、サイドベント吹出口１２が閉止されつつ、サイドデフ吹出口１３が開放された第３モード（以下、ベント閉デフ開モードと称する）について説明する（図１２～図１６参照）。
本モードは、カム本体４０が、ベント閉デフ閉モードの状態から、正転方向に９０度回転した状態である。
カム本体４０の回転に伴い、側面カムピン５２は、側面カム４２における全閉位置の溝内を溝壁に押されることなく素通りする。
これによって、サイドベントバルブ２０は、サイドベント吹出口１２を閉止した状態が維持されている。

また、カム本体４０の回転に伴い、端面カムピン４３は、端面カム６１の孔壁を車幅方向外側へ押して、端面カム６１を全閉位置から全開位置へ移動させる。
そして、移動後の端面カムピン４３は、移動軌跡の中の車幅方向における最も外側、且つ車両前後方向における最も後方に位置している。
これによって、全開位置に移動した端面リンク６０は、サイドデフバルブ３０は、サイドデフ吹出口１３を開放する。

なお、ベント閉デフ開モードからカム本体４０を逆転方向（平面視にて時計回り）に９０度回転させることで、ベント閉デフ閉モードに移行する。
さらに、ベント閉デフ閉モードからカム本体４０を逆転方向に９０度回転させることで、ベント開デフ閉モードに移行する。

また、ベント開デフ閉モードからベント閉デフ閉モードに移行する途中で、カム本体４０の回転を止めた場合には、サイドベント吹出口１２が半開となりつつ、サイドデフ吹出口１３が閉止された状態となる。
そして、ベント閉デフ閉モードからベント開デフ閉モードに移行する途中で、カム本体４０の回転を止めた場合でも、サイドベント吹出口１２が半開となりつつ、サイドデフ吹出口１３が閉止された状態となる。

また、ベント閉デフ開モードからベント閉デフ閉モードに移行する途中で、カム本体４０の回転を止めた場合には、サイドベント吹出口１２が閉止されつつ、サイドデフ吹出口１３が半開の状態となる。
そして、ベント閉デフ閉モードからベント閉デフ開モードに移行する途中で、カム本体４０の回転を止めた場合でも、サイドベント吹出口１２が閉止されつつ、サイドデフ吹出口１３が半開の状態となる。

次に、本実施形態の作用効果について説明する。
本実施形態のサイドベントカム機構Ｃ１は、カム本体４０の側面とサイドベントバルブ２０とを連係し、カム本体４０の回転と連動してサイドベント吹出口１２の開閉を行っている。
また、本実施形態のサイドデフカム機構Ｃ２は、カム本体４０の端面とサイドデフバルブ３０と連係し、カム本体４０の回転と連動してサイドデフ吹出口１３の開閉を行っている。
つまり、カム本体４０が回転することで、２つの吹出口の開度を調整することができる。
これによって、サイドユニット１の構成を簡素化しつつ、２つの吹出口を開閉することができる。

また、本実施形態のサイドベントカム機構Ｃ１は、側面カム４２と側面カムピン５２とで構成されている。
これによって、カム機構の構成を簡素化し、サイドユニット１の小型化、省スペース化を図ることができる。

また、本実施形態のサイドデフカム機構Ｃ２は、端面カム６１と端面カムピン４３とで構成されている。
これによって、カム機構の構成をさらに簡素化し、サイドユニット１の小型化、省スペース化をより一層図ることができる。

また、本実施形態では、サイドベント吹出口１２とサイドデフ吹出口１３とが、共通のサイドダクトＳＤから分岐した先に配置されている。
これによって、サイドベント吹出口１２とサイドデフ吹出口１３とを１つのユニットケース１０に配置することができる。

また、本実施形態では、３つの開閉モード（ベント開デフ閉モード、ベント閉デフ閉モード、ベント閉デフ開モード）が設定されている。
つまり、複合カム機構ＣＣは、電動モーターの回転駆動により、サイドベントバルブ２０（第１バルブ）の開閉開度と、サイドデフバルブ３０（第２バルブ）の開閉開度とが異なりつつ、駆動するように構成されている。
これによって、乗員が所望する様々な送風パターンを提供することができる。

なお、本実施形態の車両用空調装置Ｓでは、駆動手段として電動モーター（図示せず）を採用しているが、これに限定するものではない。
たとえば、乗員がカム本体４０の回転操作を手動で行う構成とすることが可能である。
このような構成とした場合には、サイドユニット１の小型化、省スペース化をより一層図ることができる。

また、本実施形態の車両用空調装置Ｓでは、端面カムとしての端面カム６１が貫通孔で構成されているが、これに限定するものではない。
たとえば、貫通孔の代わりに、溝形状とすることが可能であり、本実施形態と同様の作用効果を得ることができる。

Ｓ 車両用空調装置
１０ ユニットケース
１２ サイドベント吹出口（第１吹出口）
１３ サイドデフ吹出口（第２吹出口）
２０ サイドベントバルブ（第１バルブ）
Ａ２０ ベント支持軸（第１バルブの回転軸）
３０ サイドデフバルブ（第２バルブ）
４０ カム本体
Ａ４０ 中心軸（カム本体の回転軸）
４２ 側面カム
４３ 端面カムピン
５２ 側面カムピン
６０ 端面リンク
６１ 端面カム
Ｃ１ サイドベントカム機構（第１カム機構）
Ｃ２ サイドデフカム機構（第２カム機構）

Claims (5)

1. ユニットケースに開口する第１吹出口の開閉を行う第１バルブと、
   該ユニットケースに開口する第２吹出口の開閉を行う第２バルブと、
   略円柱形状を有し、中心軸を回転軸にして回動可能に軸支されたカム本体と、
   該カム本体の側面と連係しつつ、該第１バルブと連係し、該カム本体の回転と連動して該第１吹出口の開閉を行う第１カム機構と、
   該カム本体の端面と連係しつつ、該第２バルブと連係し、該カム本体の回転と連動して該第２吹出口の開閉を行う第２カム機構と、
   を備える
   ことを特徴とする車両用空調装置。
2. 請求項１に記載の車両用空調装置において、
   前記第１カム機構は、
   前記カム本体の側面に、円周方向に沿って溝状に延在する側面カムと、
   前記第１バルブとともに回転可能に、且つ該第１バルブの回転軸と平行に突出しつつ、該側面カムの溝内を移動可能に形成された側面カムピンと、
   を備える
   ことを特徴とする車両用空調装置。
3. 請求項１、または請求項２に記載の車両用空調装置において、
   前記第２カム機構は、
   前記端面から前記カム本体の回転軸と平行に突出する端面カムピンと、
   該端面に沿って該端面上を移動する端面リンクの一端に対向配置された一対のカム面を有し、回転する該端面カムピンが該カム面に連係しつつ、該一対のカム面間を移動する端面カムと、
   を備える
   ことを特徴とする車両用空調装置。
4. 請求項１～請求項３のいずれか１項に記載の車両用空調装置において、
   前記第１吹出口は、
   車室前部の側面近傍から車両後方に向かって開口するサイドベント吹出口であり、
   前記第２吹出口は、
   車室前部の側面近傍から前席側面窓に向かって開口するサイドデフ吹出口であり、
   該サイドベント吹出口と該サイドデフ吹出口とは、共通の配風ダクトから分岐した先に配置された
   ことを特徴とする車両用空調装置。
5. 請求項１、または請求項２に記載の車両用空調装置において、
   第１吹出口が開放されつつ、第２吹出口が閉止された第１モードと、
   第１吹出口が閉止されつつ、第２吹出口が閉止された第２モードと、
   第１吹出口が閉止されつつ、第２吹出口が開放された第３モードと、が設定された
   ことを特徴とする車両用空調装置。

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