(57)【要約】【課題】  モータに負荷をかけることなく、ダンパを受け部材に確実に当接させることができる車両用空調装置及びダンパの制御方法を提供することを目的とする。【解決手段】  モータと、モータの回転軸に直結又は連結され、モータの駆動により回動されるエアミックスダンパ１９と、エアミックスダンパ１９の先端部３０を受け止めるための受け部材２４と、当接時における衝撃を吸収するためにエアミックスダンパ１９の先端部３０及び／又は受け部材２４に設けられた弾性体と、モータの所定時間当たりの位置変化量に基づいて、モータを停止させるモータ駆動装置とを備える。【選択図】      図１
2005178409.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータと、
前記モータの回転軸に直結又は連結され、前記モータの駆動により回動される風路切換え用ダンパと、
前記風路切換え用ダンパの先端部を受け止めるための受け部材と、
当接時における衝撃を吸収するために風路切換え用ダンパの先端部及び／又は前記受け部材に設けられた弾性体と、
前記モータの所定時間当たりの位置変化量に基づいて、前記モータを停止させるモータ制御手段と
を具備することを特徴とする車両用空調装置。
【請求項２】
モータの角度を検出する角度検出手段を備え、
前記モータ制御手段は、前記角度検出手段の検出値に基づいて、前記モータの所定時間当たりの位置変化量を算出することを特徴とする請求項１に記載の車両用空調装置。
【請求項３】
前記角度検出手段は、ポテンショメータであることを特徴とする請求項２に記載の車両用空調装置。
【請求項４】
モータの回転数を検出する回転数検出手段を備え、
前記モータ制御手段は、前記回転数検出手段の検出値に基づいて、前記モータの所定時間当たりの位置変化量を算出することを特徴とする請求項１に記載の車両用空調装置。
【請求項５】
前記回転数検出手段は、前記モータ軸又は前記風路切換え用ダンパの回動軸に設けられたスリット円盤のスリットを通過した光を測定することにより回転数を検出することを特徴とする請求項４に記載の車両用空調装置。
【請求項６】
前記回転数検出手段は、ロータリエンコーダであることを特徴とする請求項５に記載の車両用空調装置。
【請求項７】
風路切換え用ダンパ又は前記風路切換え用ダンパの先端部を受け止めるための受け部材に設けられた弾性体を押し付けながら前記風路切換え用ダンパを受け部材へ密着させる車両用空調装置におけるダンパの制御方法において、
前記ダンパを回動させるモータの所定時間当たりの位置変化量が予め設定されている所定の閾値以下になった場合に、前記モータを停止させることを特徴とするダンパの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用空調装置に係り、特に、風路等を切り替えるために設けられたダンパの制御に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両用空調装置には、ヒータで暖められた温風と冷風との混合比を調整するためのエアミックスダンパの他、導入口から取り込む空気を切換える内外気切換えダンパや、吹き出し口に設けられ、風路の切換えを行うデフロスタ側ダンパ、フェイス側ダンパ、及びフット側ダンパ等の各種ダンパが備え付けられている。
上述した各種ダンパには、ダンパを受けとめるための受け部材がそれぞれ設けられており、風路を切換える場合等には、ダンパの先端を対応する受け部材へ確実に密着させることにより、確実にダンパをロックさせる必要がある。
このようなダンパを確実に制御する手法として、例えば、特開昭６３−８３５７１号公報（特許文献１）には、ダンパがストッパ（受け部材）に確実にロックしたときにおけるモータの電流変化を検出して、ダンパの位置を検出するモータ式ダンパ装置が開示されている。
【特許文献１】特開昭６３−８３５７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上述した特許文献１の発明では、ダンパの回動がストッパ（受け部材）により無理やり阻害されるような構成となっているため、モータに大電流が流れるとともに、負荷がかかり、このことが、モータの損傷や、寿命の短縮等の要因となっていた。
【０００４】
本発明は、上記問題を解決するためになされたもので、モータに負荷をかけることなく、ダンパを受け部材に確実に当接させることができる車両用空調装置及びダンパの制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用する。
本発明の車両用空調装置は、モータと、前記モータの回転軸に直結又は連結され、前記モータの駆動により回動される風路切換え用ダンパと、前記風路切換え用ダンパの先端部を受け止めるための受け部材と、当接時における衝撃を吸収するために風路切換え用ダンパの先端部及び／又は前記受け部材に設けられた弾性体と、前記モータの所定時間当たりの位置変化量に基づいて、前記モータを停止させるモータ制御手段とを具備することを特徴とする。
【０００６】
ダンパにより風路の切換えを行う際には、ダンパと受け部材とを密着させ、ダンパと受け部材との間の風路を確実に塞ぎ、ダンパの切換えにより開状態となった他方の風路を通じて、空気を有効に送り出すようにする必要がある。
一方、ダンパ又は受け部材には、当接時における衝撃を吸収するための弾性体が設けられているため、確実に風路を塞ぐためには、ダンパを受け部材に対して所定の押圧力が加わった状態で接触させる必要がある。
このとき、ダンパと受け部材とが圧接されることにより弾性体は変形し、この弾性体の反発力により、ダンパの所定時間当たりの移動量、即ちモータの所定時間当たりの位置変化量が急激に低下することとなる。この現象は、図４の通電時間に対するモータ位置の変位グラフからも明らかである。即ち、通電開始、即ちダンパの回動開始からダンパが受け部材に接触するまでの時間領域Ａにおいては、モータの位置変化量は略同じであるのに対して、ダンパが受け部材に接触した後の領域Ｂにおいては、モータの位置変化量が大幅に減少している。
そこで、発明者は、このような弾性体の反発力の影響によるモータの位置変化量の変化に着目し、モータの所定時間当たりの位置変化量に基づいて、ダンパと受け部材とが確実に密着した状態となっているかを判断することとした。
これにより、適切な位置までダンパが回動したことをモータに過電流が流れる前に検知することが可能となる。
なお、弾性体としては、ゴム、スポンジの他、ウレタン等の樹脂が例として挙げられる。また、弾性体は、少なくともダンパが受け部材に接触する部位に設けられていれば足りるが、ダンパの外縁部を覆うように設けられていても良い。また、ダンパ自体或いは、受け部材自体が弾性体によって形成されていても良い。なお、上記モータとしては、例えば、DCモータやステッピングモータ等が挙げられる。
【０００７】
また、上記車両用空調装置は、モータの角度を検出する角度検出手段を備え、前記モータ制御手段は、前記角度検出手段の検出値に基づいて、前記モータの所定時間当たりの位置変化量を算出することを特徴とする。
【０００８】
このように、モータ制御手段が、角度検出手段によって検出された角度に基づいて、所定時間当たりの位置変化量を算出するので、簡易に位置変化量を得ることができる。
なお、具体的には、モータ制御手段は、角度検出手段から前回値を受け取った時点から今回の検出値を受け取るまでの時間を計時しておき、今回の検出値と前回の検出値との差分をタイマの計時時間により除算することにより、位置変化量を算出する。
また、角度検出手段が所定の時間間隔でモータ角度を検出し、モータ制御手段が今回の検出値と前回検出値との差分を時間間隔で除算することにより、所定時間当たりの位置変化量を算出するようにしても良い。
【０００９】
また、上記車両用空調装置において、前記角度検出手段は、ポテンショメータであることを特徴とする。
【００１０】
ポテンショメータ（電位差計）は、角度検出手段として最も簡易且つ便利な装置として知られている。従って、角度検出手段としては、ポテンショメータが好適である。
【００１１】
また、上記車両用空調装置は、モータの回転数を検出する回転数検出手段を備え、前記モータ制御手段は、前記回転数検出手段の検出値に基づいて、前記モータの所定時間当たりの位置変化量を算出することを特徴とする。
【００１２】
このように、モータ制御手段が、回転数検出手段によって検出された回転数に基づいて、所定時間当たりの位置変化量を算出するので、簡易に位置変化量を得ることができる。
具体的には、モータ制御手段は、回転数検出手段から前回値を受け取った時点から今回の検出値を受け取るまでの時間をタイマにより計時しておき、今回の検出値と前回の検出値との差分をタイマの計時時間により除算することにより、回転数変化量を算出する。この回転数変化量を換算して位置変化量を求める。
また、回転数検出手段が所定の時間間隔で回転数を検出し、モータ制御手段が今回の検出値と前回検出値との差分を時間間隔で除算することにより、所定時間当たりの位置変化量を算出するようにしても良い。
なお、位置変化量に換算するのではなく、回転数変化量に基づいてそのまま制御するようにしても良い。即ち、回転数変化量が予め設定されている所定の閾値以下となった場合に、モータを停止するようにしても良い。
【００１３】
また、前記回転数検出手段は、前記モータ軸又は前記風路切換え用ダンパの回動軸に設けられたスリット円盤のスリットを通過した光を測定することにより回転数を検出することを特徴とする。
【００１４】
このような構成により回転数を検出することにより簡易に回転数を得ることができる。
【００１５】
また、前記回転数検出手段は、ロータリエンコーダであることを特徴とする。
【００１６】
ロータリエンコーダは、回転数検出手段として最も簡易且つ便利な装置として知られている。従って、回転数検出手段としては、ロータリエンコーダが好適である。
【００１７】
風路切換え用ダンパ又は前記風路切換え用ダンパの先端部を受け止めるための受け部材に設けられた弾性体を押し付けながら前記風路切換え用ダンパを受け部材へ密着させる車両用空調装置におけるダンパの制御方法において、前記風路切換え用ダンパを回動させるモータの所定時間当たりの位置変化量が予め設定されている所定の閾値以下になった場合に、前記モータを停止させることを特徴とするダンパの制御方法。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の車両用空調装置は、以下の効果を奏する。
所定時間当たりのモータの位置変化量に基づいてモータを停止させるモータ制御手段を備えるので、的確な位置でダンパを停止させることができる。
更に、モータにかかる負荷を大幅に軽減することができるので、モータの寿命を長くすることができる。
また、モータの角度を検出する角度検出手段を備えるので、簡易な処理により位置変化量を算出することができる。
また、ポテンショメータを採用することにより、簡易にモータの角度を検出することができる。
また、モータの回転数を検出する回転数検出手段を備えるので、簡易な処理により位置変化量を算出することができる。
また、ロータリエンコーダを採用することにより、簡易にモータの回転数を検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下に、本発明にかかる車両用空調装置の一実施形態について、図面を参照して説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る車両用空調装置の縦断面図である。
図１において、符号Ａは導入口であり、図示しないブロアにより車室内又は車室外より取り入れられた空気が導入される部分である。また、図において右側が車両の後方側、左側が車両の前方側である。
ケース１０は、導入口Ａと車両のフロントガラス等に向けて吹き出されるデフロスタ吹出口１１、乗員の顔、手、胸といった部位に向けて吹き出させるフェイス吹出口１２、および乗員の足下に向けて吹き出させるフット吹出口１３とを連通するものである。
エバポレータ１４は、冷凍サイクル中の膨張弁などで減圧された低温低圧冷媒が内部を流通し、その外部を通過する空気を冷媒との熱交換により冷却するものであり、導入口Ａのすぐ下流側に配置されている。
また、このエバポレータ１４の下流側に位置するヒータコア１５は、高温のエンジン冷却水が内部を流通し、その外部を通過する空気をエンジン冷却水との熱交換により加熱するものである。
【００２０】
デフロスタ吹出口１１はケース１０の上部中央に設けられているとともに、フェイス吹出口１２はケース１０の上部前方に設けられており、フット吹出口１３はヒータコア１５の前方、すなわちケース１１の前方中央に設けられており、各吹出口１１、１２、１３はそれぞれ、デフロスタ側ダンパ１６、フェイス側ダンパ１７、及びフット側ダンパ１８により開閉される。
更に、ヒータコア１５には開度調整可能なエアミックスダンパ１９が設けられている。このエアミックスダンパ１９は、暖房モードの時には、実線で示すように全開状態にされることにより図示しないファンから吹き出された空気が全てヒータ１５を通過するようにするとともに、冷房モードの時には破線で示すように全閉状態にされることによりファンから吹き出された空気が全てヒータ１５をバイパスするように回動制御されるものである。
また、このエアミックスダンパ１９は、全開位置と全閉位置との間の中間位置で使用することもできる。すなわち、このエアミックスダンパ１９の開度を調整することにより、ヒータ１５をバイパスした空気とヒータ１５を通過した空気との混合比を変化させて種々の空気温度を得ることもできる。
ケース１０の内壁には、上記各種ダンパ１６、１７、１８、１９の先端部を受け止めるための受け部材２１、２２、２３、２４等が設けられている。この受け部材２１等は、樹脂加工されたケース１０を突出加工して形成したものであり、ウレタン等の合成樹脂で形成されている。
一方、各種ダンパの外縁は、受け部材と当接する際の衝撃を吸収するために、弾性体で覆われている。
上記各種ダンパ１６、１７、１８、１９は、運転モード（冷房、暖房、デフロスト、ベント等）に応じて、後述するモータ駆動装置によりそれぞれ回動制御される。
【００２１】
次に、各種ダンパを回動制御するためのモータ駆動装置について図２を参照して説明する。
図２に示すように、モータ駆動装置は、Ａ／Ｃ  ＥＣＵ３１（モータ制御手段）と、Ａ／Ｃ  ＥＣＵ３１から出力されるモータ制御信号に基づいてモータ３３を制御するモータドライバ３２と、モータドライバ３２により駆動されるモータ３３と、モータ３３の角度を検出し、検出結果をＡ／Ｃ  ＥＣＵ３１へ伝送するポテンショメータ（角度検出手段）３４とを主な構成要素とする。
Ａ／Ｃ  ＥＣＵ３１は、マイクロコンピュータ（図示略）を備え、予めメモリに記憶されている所定のプログラムを実行することにより、モータドライバ３２を介してモータ３３を制御する。
ポテンショメータ３４は、モータ３３が駆動している期間において、モータ３３の角度を検出し、検出結果をＡ／Ｃ  ＥＣＵ３１へ通知する。
なお、図２では、１つのＡ／Ｃ  ＥＣＵ３１に対してモータドライバ３２及びモータ３３がそれぞれ１つずつ設けられているが、実際には、モータ３３及びモータドライバ３２は、１つのダンパに対してそれぞれ１つずつ設けられる。一方、Ａ／Ｃ  ＥＣＵ３１は、車両用空調装置に１つ設けられており、図示しないエアコン操作パネルより出力される操作信号に基づいて、該当するモータドライバ３２に対して制御信号を出力することにより、モータ３３の回転軸を回動させることにより、当該回転軸に直結されているダンパを回動させる。
【００２２】
次に、Ａ／Ｃ  ＥＣＵ３１の処理について、図３を参照して説明する。なお、以下の処理は、Ａ／Ｃ  ＥＣＵ３１内のマイクロコンピュータがメモリに記憶されているプログラムを読み出して、実行することにより、実現する処理である。
なお、ここでは、図示しないエアコン操作パネルより、暖房から冷房へ切換える旨の操作指令を受信した場合を例に挙げて、具体的に説明する。この場合、Ａ／Ｃ  ＥＣＵ３１は、図１におけるエアミックスダンパ１９を破線で示した状態まで回動させ、更に、ケース１０内壁に設けられた受け部材２４とエアミックスダンパ１９の先端部３０とを確実に密接させるべくモータ３４を制御する。
【００２３】
まず、Ａ／Ｃ  ＥＣＵ３１は、モータドライバ３２に対して駆動信号を出力することによりモータ３３の駆動を開始させる（ステップＳ１）。これにより、モータ３３の回転軸が回動することにより、エアミックスダンパ１９が回動を始める。
【００２４】
ポテンショメータ３４は、定期的にモータ３３の角度を検出し、検出結果をＡ／Ｃ  ＥＣＵ３１へ送信する。
Ａ／Ｃ  ＥＣＵ３１は、ポテンショメータ３４の検出値を受信すると（ステップＳ２）、内蔵のタイマ（図示略）を始動させ（ステップＳ３）、次の検出値を受信するまで待機する。
そして、ポテンショメータ３４から次の検出値を受信すると（ステップＳ４）、タイマを停止し（ステップＳ５）、タイマにより計時された時間と、ポテンショメータ３４から受信した検出値とに基づいて、単位時間当たりのモータ３３の位置変化量を算出する（ステップＳ６）。
具体的には、ステップＳ２において受信した検出値と、ステップＳ４において受信した検出値とを減算することによりモータの位置変化量を算出し、この位置変化量をタイマの計時時間によって除算することにより、単位時間当たりの位置変化量Ｒを求める。
【００２５】
続いて、ステップＳ６において算出したモータ３３の単位時間当たりの位置変化量Ｒが閾値よりも大きいか否かを判断する。この結果、単位時間当たりの位置変化量Ｒが閾値よりも大きい場合には、エアミックスダンパ１９が最適な位置に達していないと判断して、ステップＳ２へ戻り、上述の処理を繰り返し行う。
一方、単位時間当たりの位置変化量Ｒが閾値以下であった場合には、エアミックスダンパ１９が適切な位置にあると判断して、即ち、エアミックスダンパ１９が確実に受け部材２４に密着した状態にあると判断して、このモータ位置でモータ３３を停止させるべく、モータ停止信号をモータドライバ３２に対して出力し（ステップＳ８）、エアミックスダンパ１９の回動制御を終了する。
【００２６】
上述したように、本実施形態におけるモータ駆動装置が単位時間当たりの位置変化量Ｒに基づいて、モータを停止するか否かを判断するのは、以下のような理由からである。
即ち、図１においてエアミックスダンパ１９が回動を開始して受け部材２４に当接されるまでは、何の障害もないため略同じ速度でエアミックスダンパ１９は回動することとなる。言い換えれば、モータ３３の単位時間当たりの位置変化量Ｒは略同じ値を示すこととなる（図４の時間領域Ａ参照）。
一方、モータ３４の駆動が続けられることにより、エアミックスダンパ１９が受け部材２４に接触すると、エアミックスダンパ１９の先端部３０に設けられた弾性体（例えば、ゴム）が、樹脂加工されている受け部材２４へ押し当てられることにより生ずる反発力の影響により、エアミックスダンパ１９の移動速度は大幅に減少する。言い換えれば、モータ３３の単位時間当たりの位置変化量Ｒは大幅に減少する（図４の時間領域Ｂ参照）。
このような理由から、モータ３３の単位時間当たりの位置変化量Ｒを監視することにより、エアミックスダンパ１９と受け部材２４との位置関係を検知することができるのである。
【００２７】
以上、説明したように、本実施形態に係る車両用空調装置によれば、モータの単位時間当たりの位置変化量に基づいてモータを停止するので、ダンパを的確な位置で停止させることができる。また、モータに過負荷が係る前にモータを停止させることができるため、モータにかかる負荷を大幅に軽減することができるので、モータの寿命を長くすることができる。
また、モータ角度を検出する手段として、ポテンショメータを採用するので、非常に簡易な構成及び演算処理により、単位時間当たりの位置変化量を算出することができる。
【００２８】
なお、上述した実施形態では、風路切換え用ダンパとしてエアミックスダンパ１９を例に挙げて説明したが、デフロスタ側ダンパ１６、フェイス側ダンパ１７、フット側ダンパ１８にも同様に適用することができる。また、図１には示されていないが、外内気を切換えるための内外気切換えダンパについても適用することができる。
また、上述した実施形態のように、タイマによって時間を計時する代わりに、ポテンショメータが一定時間間隔でモータの角度を検出するような構成とし、一定時間間隔で送信されてくる検出値によって求めた位置変化量を一定時間で除算することにより単位時間当たりの位置変化量を算出するようにしても良い。このような構成にすることで、タイマを備える必要がなくなるため、Ａ／Ｃ  ＥＣＵ３１の構成をより簡易なものにすることができる。
また、上記ポテンショメータ３４に代わって、回転数に基づいてモータ３３の位置変化量を求めるような構成としても良い。モータの回転数を検出する手段としては、例えば、モータ軸又はダンパの回動軸に設けられたスリット円盤のスリットを通過した光を測定することにより回転数を検出するロータリエンコーダ等が挙げられる。
また、上述の実施形態においては、モータの回転軸にダンパが直結されている場合について述べたが、間接部材を介してモータとダンパとが連結されており、モータの駆動により、ダンパが回動するような構成としても良い。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の一実施形態に係る車両用空調装置の縦断面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るモータ駆動装置の概略構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の一実施形態に係るＡ／Ｃ  ＥＣＵが実行する処理を示したフローチャートである。
【図４】通電時間に対するモータ位置の変位を示した図である。
【符号の説明】
【００３０】
１０  ケース
１１  デフロスタ吹出口
１２  フェイス吹出口
１３  フット吹出口
１４  エバポレータ
１５  ヒータコア
１６  デフロスタ側ダンパ
１７  フェイス側ダンパ
１８  フット側ダンパ
１９  エアミックスダンパ
２１、２２、２３、２４  受け部材
３１  Ａ／Ｃ  ＥＣＵ
３２  モータドライバ
３３  モータ
３４  ポテンショメータ
【図１】
2005178409.tif 000003
【図２】
2005178409.tif 000004
【図３】
2005178409.tif 000005
【図４】
2005178409.tif 000006