(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に風路（２３）が形成されたユニットケース（９）に、前記風路（２３）を流通する空気流の流れを制御するドア部材を設けてなる自動車用空気調和装置において、前記ドア部材は第１ドア（１）及び第２ドア（２）からなり、前記第１ドア（１）および前記第２ドア（２）は第１ドア軸（３）および第２ドア軸（４）をそれぞれ具備し、かつこれらのドア軸（３，４）が同軸に係合するように組み合わされ、前記第１ドア軸（３）の一端には係合孔（５）が形成されるとともに前記第２ドア軸（４）の一端には前記係合孔（５）に挿入される係合突起（６）が形成され、前記係合突起（６）が前記係合孔（５）内でドア軸（３，４）周りに所定の角度範囲内で回動可能とし、前記第１ドア（１）と前記第２ドア（２）とを全閉状態から開き始めるときにいずれか一方のドア（１）を回動させることにより当該ドア（１）が先に開き始めることを特徴とする自動車用空気調和装置のドア構造。
【請求項２】
前記係合突起（６）および係合孔（５）は、軸直角断面がそれぞれ扇形であることを特徴とする請求項１に記載の自動車用空気調和装置のドア構造。
【請求項３】
前記第１ドア（１）と前記第２ドア（２）の接合部分に気密となる重ね合わせ構造部分を設けたことを特徴とする請求項１に記載の自動車用空気調和装置のドア構造。
【請求項４】
前記第２ドア軸（４）にばね（７）を設け、前記第２ドア（２）が全閉から全開間での間に、風圧もしくは外部振動によるばたつきの発生を防止することを特徴とする請求項１に記載の自動車用空気調和装置のドア構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車用空気調和装置の風路内を流通する空気の流れを制御するドアの構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、自動車用空気調和装置は、図１に示すように、ユニットケース９内に上流側から、内気口１１および外気口１０、エバポレータ２１，ヒータコア２２の順に配置しており、インテークドア１５が選択した外気口１１又は内気口１０から取り入れられた空気をブロアユニット２０によってエバポレータ２１に送風するようになっている。
【０００３】
エバポレータ２１は、エンジンルーム内に設けられた冷房サイクルに接続され、流下した空気との間で熱交換を行うことにより当該空気を冷却する。車室内のエアコンのスイッチがオンされて冷房サイクルが作動している場合には、インテークドア１５により選択された空気の流れは、エバポレータ２１によって冷却され、エアコンのスイッチがオフとなって冷房サイクルが停止している場合は、インテークドア１５から流下した空気は、エバポレータ２１をそのまま通過して送風される。
【０００４】
ヒータコア２２は、エンジン冷却水が循環する様に設けられ、このヒータコア２２を通過する通路と、ヒータコア２２を迂回する通路とを通過する空気量の比を、ヒータコア２２の前面に設けられたミックスドア１６によって制御している。このヒータコア２２を通過する空気量の比率を調節することにより、ヒータコア２２により加熱された温風と、加熱されないで流過した冷風がヒータコア２２の下流側に形成された風路２３内でミックスされ、吹出し空気の温度が調節されるようになっている。
【０００５】
この風路２３には、主に温風を乗員の足下に吹き出すためのフット口１４が形成され、ここに設けられたフットドア１９を開閉することによりフット口１４から直接あるいは短いダクトを介して乗員の足下に温風が吹き出されるようになっている。また、風路２３には、主に冷風などの調和空気を乗員の上半身に向けて配風するベント口１３、フロントガラス等に向けて配風するデフロスト口１２も形成されており、ここに設けられたベントドア１８あるいはデフドア１７を開閉することによりベント口１３あるいはデフロスト口１２に接続されたダクトを介して車室内に向かって調和空気が吹き出される。
【０００６】
これらのベント口１３，デフロスト口１２，フット口１４に各々設けられている種々のドアの構造は、概して鉄板あるいは合成樹脂板などの硬質プレートを支持シャフトにより支持したものにより形成され、該支持シャフトをモータあるいはアクチュエータにより直接的にあるいは一般的なリンクと溝カム等からなる駆動手段を介して作動し、前記風路２３を流れる空気流を制御している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このように構成された従来のドア構造は、ドアを「開」位置又は「閉」位置とすることにより風路を流れる空気流を制御している。それらのドアが「閉」の時には風路内気圧と車室内気圧の圧力差によってドアの面が「閉」位置に押し付けられている。
【０００８】
このため、このドア構造を用いて所望する吹き出し状態が得られるように制御する場合には、ドア動作初期の作動トルクをその気圧差による圧力の押し付け力に対抗すべく増大しなければならず、マニュアルコントロールにより操作する場合に於いては操作力がより多く必要となる。また電動モータやその他の動力を用いて操作する場合に於いても、その動力伝達系やその動力源自体が最大トルクを供給するに十分な容量を持たせなければならず、場合によってはトルク増大の為の減速機構も必要となる。したがって、それらの手段を用いた場合にはドア動作時の駆動騒音が車室内に伝わりやすく、また装置全体も大型となることが避けられない。特に、自動車用空気調和装置は、車室内の前方に設けられたインストルメントパネルの内部という狭小なスペースに設置されるので、ユニットの小形化が従来より熱望されているという状況に対しても逆行する結果となる。
【０００９】
本発明は、このような従来技術の問題点ないし要望に鑑みてなされたものであり、操作性が良好で、しかも装置全体のコンパクト化が可能な、作動効率のよい自動車用空気調和装置のドア構造を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、
請求項１に記載の発明は、内部に風路が形成されたユニットケースに、前記風路を流通する空気流の流れを制御するドア部材を設けてなる自動車用空気調和装置において、第１ドア及び第２ドアが組み合わされて設けられ、第１ドアには第１ドア軸を備え、この第１ドア軸を中心にして回動可能に支持され、第２ドアには同様に第２ドア軸が備えられ、やはりこの軸を中心にして回動可能に支持されている。そしてこの両ドア軸は一端にて互いに係合する。この係合のための構造として第１ドア軸には係合孔が設けられており、第２ドア軸には係合突起が設けられており、両者の接合により所定の角度範囲内での回動が可能となっている。
かかる構成にあっては、この発明にあっては空気圧力差のある二つの空間を隔てているドアを開ける時に、最初に小さな第１ドアを開けて空気圧力差を均等な圧力まで減少させてから大きな第２ドアを開ける。このときに必要なドアを開ける力は、開け始めに空気圧力が全面に架かっている１枚のドアで構成される従来の場合に比べ、その開け始めの時点において、先にその小さな面積に比例する空気圧力しかかかっていない第１ドアを開ける事で空気圧力差が解消され、大きな第２ドアにその面積に比例した大きさの空気圧力がかからなくなるために少ないもので済む。
【００１１】
請求項２に記載の係合突起及びそれに接合する係合孔の形状がそれぞれにおいて回動軸に直角に断面をとった場合に扇形を呈することを特徴としている。この扇形突起と扇形孔のそれぞれの扇形の中心角を所定の角度差となるようにすることで、その角度の差分の範囲内の回動が可能となる。この場合に扇形孔の中心角度が扇形突起の中心角度に対して大きくなるように設定する必要があることはいうまでもない。
【００１２】
請求項３に記載の構造は第１ドアと第２ドアの気密を保つために設けられる。第１ドアと第２ドアは風路を塞ぐ目的のために互いに接合して位置することで、その機能をもたらす。その場合に於いてその効果を完全ならしめる為には両ドアの気密が重要となる。
【００１３】
請求項４に記載の構造は第１ドア及び第２ドアが全開もしくは全閉時において、請求項１及び請求項２に記載の第１ドア軸を中心に、および第２ドア軸を中心にその作用の中心が来るようにばね（ねじりコイルばね、コイルばね、板ばねもしくは設計目的により適宜選択されたもの）を設け、そのばね弾発力により第１ドア及び第２ドアを全開位置や全閉位置に駐止させておくものである。この様にすることで風圧もしくは外部よりの機械的な振動により両ドアが不必要な開閉運動をすることを防止する。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１５】
図１に示す図は本発明が適用される、一般的な自動車用空調装置の風路と配風制御用ドアの位置関係の概略断面図である。図２は本発明のドア作動状態の概略斜視図である。図３は本発明のドア軸の接合部構造であり、図４は全閉〜中間〜全開に於ける係合孔と係合突起の位置関係を示す。図５は従来の１枚ドア方式に要するドア全開までに要するドア軸トルクと、本発明の２枚ドア方式に要するトルクとの関係を示す。図５中のＤ部分は本発明の効果を示す。図６は本発明のドア１とドア２が接合して気密構造を成す部分を示す。図７は本発明によるドア２に常に閉じる方向にバネ弾発力を加えている様子を示す。
【００１６】
まず、本発明の実施の形態に係るドア構造について概説すれば、図１に示すように、自動車用空気調和装置のベント口１３、デフロスタ口１２、フット口１４にはそれぞれその内部に吹き出し口切り替えのためのドアが各々設けられている。
【００１７】
このような構成に於いて、例えば車室内の搭乗者が窓ガラスの曇りを取ろうとして、空調装置をデフロスタモードに切り替えた場合はベントドア１８とフットドア１９が閉じてデフロスタドア１７が開く。またこの例と同様に空調装置の他のモードが選択された場合に於いても、その選択された当該モードのドアが開き、そして他のモードのドアは閉じるか、あるいはその空調装置の設計によっては、同時に所定のドア開口度をもって開く。
【００１８】
これらの場合の全てに於いて空気流を生じさせる為に、ブロアユニット２０にて常に風路２３内部に車室内２４より高い気圧を作り出している。この高い気圧によりユニットケース９の壁面や吹き出し口切り替えのためのドアの面もまた常にブロアユニット２０により発生した外に向かう方向の力で押されている。この押す力によって各ドアを開ける時に要する力は気圧差が無いときに較べて大きなものが必要となり、それは最も気圧差が大きい状態であるドアの開き始め時に最大となり、ドアの開度が大きくなるにつれてその開いたドアの隙間から圧力が開放されて、そのドアの操作力は気圧差がない場合に近付きやがて同一となる。
【００１９】
このことは搭乗者が手動式の空調装置を操作する場合に於てはその操作感が重くなったり、操作に要する手の力が最初と最後の方で同じでなかったりして、良好な操作性の提供が困難な結果となる。
【００２０】
一方、電動式の空調装置に於いては確かに搭乗者に与える操作感は良くなるものの、用いられるドア駆動用電動モーターが、そのドア開放動作初期の重さに対抗し得るだけの容量を備える大型のものとなってしまったり、その操作力の増大に対する対抗手段としてギア機構を用いたとしてもギア機構の動作音が騒音となったりして新たな不具合の原因となってしまう。そしてそのことは自動車用空気調和装置が通常、車室内の前方に設けられているインストルメントパネルの内部という狭小なスペースに設置される関係上、ユニットの小形化が従来より熱望されているという状況にも逆行する結果となる。
【００２１】
本発明により提供される効果は上記問題点を解決するに十分であり、その本発明による具体的なドア構造を図２〜７に示す。図２（Ａ）は本発明の実施例によるドア外観を斜視図にて表しており、図２（Ｂ）は真横から眺めた様子を表している。この図に於て第１ドア１と第２ドア２の２枚のドアが第１ドア軸３と第２ドア軸４の端部接合により組み合わされており、第１ドア１が図中の矢印で示された開放方向へ所定の角度回動し終えた時点より第２ドア２が開放方向へ回動し始める。
【００２２】
まずドアが全閉の状態の時は第１ドア１と第２ドア２が共に吹き出し口を密封する格好で完全に閉じている。このときに第１ドア１の面積は第２ドア２の面積に比して小さいものとしてあり、その開放に要する力は第１ドア１と第２ドア２を加算した面積に対する第１ドア１のみの面積にほぼ比例して小さくなる。したがって所定のドア駆動トルクとなるような面積を設計の目的によって任意に設定する。
【００２３】
この状態に於ては風路２３内部の空気圧は逃げ場が無く、その気圧はユニットケース９の壁面や第１、第２ドアにかかっている。次に搭乗者が空調装置を操作してドアを開かせるような機能を所望した場合にはまず、第１ドア１が開き始める。それにより吹き出し口と第１ドア１の接合部分に風路２３と車室内２４を繋ぐ隙間が生じ、この隙間より車室内２４に向けて空気圧が開放される。風路２３の気圧が下がる事で第２ドアにかかっていた圧力も消失する。この状態になってから初めて第２ドア２が開き始める為、従来の１枚ドア方式と比較して遥かに小さな力で操作が可能である。これは従来の１枚ドア方式では風路内の空気圧がそのドア面積に応じた分でかかっており、ドアを開放する時は最初にこの圧力に打ち勝つのに足るドア軸駆動トルクが必要であり、その為、操作感は非常に重く快適とは言い難いものとなる。
【００２４】
図３は第１ドア軸３および第２ドア軸４の外観形状と係合の向きを示しており、また係合孔５と係合突起６の相対する位置関係をも示し、係合孔５に係合突起６が挿入され回動可能な係合状態におかれる。図３にてθが示す角度は係合孔５の垂直軸断面扇形の中心角と係合突起６の垂直軸断面扇形の中心角との差を表している。また図４は第１ドア軸３と第２ドア軸４の回動角と第１ドア１および第２ドア２の開度との関係を示している。
【００２５】
図４（Ａ）に於いて、第１ドア１および第２ドア２が共に全閉の状態であって係合孔５と係合突起６の係合状態に於ける軸垂直断面を示しており、角度θだけずれている。この状態より空調装置の操作を行いドアが開くようなモードが選択されると、まず先に係合孔５が角度θだけ回動して係合突起６の側面に図中矢印ｅの回動の方向から接触する。この状態の様子を（Ｂ）に示している。このとき第１ドア１が第２ドア２に対して図中矢印ｄ方向に角度θだけ先に開いており、この先に開いた隙間から風路２３内の高い気圧が車室内２４に抜けて両者の気圧が等しくなる。そのまま更に矢印ｅ方向に回動して行く状態に於いては、第１ドア１と第２ドア２の位置関係である角度θは保たれたまま所定の全開位置に至る。その様子は（Ｃ）に示されている。
【００２６】
これら一連の動作に於いてドアの開放に要する力は従来の１枚ドア方式に比較して、その動作の初期の段階、つまり図４に於ける（Ａ）〜（Ｃ）に至る過程に於いて少ないもので事足りる。この力、つまりは必要な軸トルクとドア開度の関係は図５に表されたグラフの様な挙動であって、図中実線で示されるのは本発明のドアの動作に必要な軸トルクの変化の様子を示すものである。グラフで一点鎖線にて区画されたＡの部分は第１ドア１の動き始めに要する軸トルクであり、同様にＢの部分は第１ドア１と第２ドア２の接合部分に隙間が出現して、その隙間から空気圧が車室内２４に抜けて等圧に変化して行く様子であり、同様にＣ’の部分は第１ドア１のみで回動している状態であり、同様にＣの部分は第１ドア１と第２ドア２が接合して回動している状態である。
【００２７】
次に従来の方式である１枚ドア方式では、その動作に要する軸トルクは図５中のグラフに示される点線の様な挙動を示す。一点鎖線で区画された範囲のａはドアが最初に動き始めるときに要する軸トルクであって、本発明のＡの範囲の軸トルクに比較して大きなものとなっており、図中Ｄにて示している。Ｄの大きさは１枚ドア方式のドア面積から本発明の第１ドア１の面積を除した値に応じた分の軸トルクであり、本発明の効果による軸トルクの減少を表している。同様にｂの部分はドアが開き始め、やがて車室内２４とつながる隙間が出現してそこから風路２３内の高い空気圧力が車室内２４へと抜ける為、軸トルクが減少して行く様子を示している。同様にｃ部分は風路内と車室内の気圧差が解消された状態に達した後のドア駆動トルクであり、この力の主なものはドアの重さや機構部分の機械抵抗分にて占められている。この時の軸トルクは本発明のＣ部分に必要なものと同じである。
【００２８】
図６には本発明の特徴的なドア構造における第１ドア１と第２ドア２の接合部分の構造が示されている。第１ドア１の接合端面に段差を設け、第２ドア２の接合端面にも同様に段差を設け互いに設けられた段差同士が重なり合い、接合することで機密を保つようになっている。もちろんこの図中の形状に限定されること無く、たとえば接合面に封止材を設けて気密を図る事もでき、また同様な気密の効果を目的とする接合構造を設けるといった工夫も容易である。
【００２９】
図７に於いては、本発明に於いての第２ドア２の動きを安定させる方法の一例を示している。本発明のドアはその駆動に要するトルクの伝達の手段として、第１ドア１には当該空気調和装置の動力伝達用駆動リンク機構等によって第１ドア軸３に直接に駆動力が伝えられる。このことは同時に第１ドア１に駆動力が伝わっていない状態のときは、第１ドア１が自動車本体の走行振動や風路２３内の空気の動き等によって不要な振動、いわゆる「ばたつき」の発生を抑止する効果がある。だが一方の第２ドア２に於いては、その駆動トルクを第１ドア軸３から得る様になっており、本発明の効果を発揮する為に角度θ分の隙間が係合孔５と係合突起６の間に設けられている。そのため外部から自動車本体の走行振動や風路内の空気の動き等が加わった場合には角度θ分の範囲にて容易に不要な振動、いわゆる「ばたつき」が発生してしまう。この事は搭乗者に不快な騒音や不安定な空気の脈動を感じさせる結果となり好ましくない。
【００３０】
そこでこの現象を抑止する手段として第２ドア軸４の中心軸と同一軸上に支点の中心がくるようにばねを取り付け、そのばねの弾発力が第２ドア２を常に閉じる方向へ回動させようとするように常時力を加える。図７の実施例はねじりコイルばね７を第２ドア軸４を中心にして設け、第２ドア２に力を加えるようにした様子を表している。もちろんこの場合に於いて、ねじりコイルばね７の形状および設置場所に限定されること無く、たとえば板ばねやコイルばねの使用も容易であり、ばねの支点も第２ドア軸４上に限定するものではない。
【００３１】
本発明は、上述した実施の形態のみに限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された範囲内において種々改変することができる。
【００３２】
【発明の効果】
以上述べたように、請求項１に記載の発明は、空気圧力差のある二つの空間を隔てているドアを開ける時に、最初に小さな第１ドアを開けて空気圧力差を均等な圧力まで減少させてから大きな第２ドアが開くようにして、この効果としてはドアを開けるのに必要な力が、開け始めに空気圧力が全面に架かっている１枚のドアで構成される従来の場合に比べ、その開け始めの時点において、先にその小さな面積に比例する空気圧力しかかかっていない第１ドアを開ける事で空気圧力差を解消し、大きな第２ドアにその面積に比例した大きさの空気圧力がかからなくするので少ないもので済む効果がある。
【００３３】
請求項２に記載の発明は、請求項１に於ける第１ドアと第２ドアが開き始めるまでの時間差を作り出す手段として、第１ドア軸と第２ドア軸の接合部分に扇形軸断面の突起およびそれに係合する扇形軸断面の孔をもつ係合孔を設けたので、あらかじめ断面を形成する扇形の中心角を係合孔のそれに対して係合突起の中心角を空気圧力差が均等になるまでにたる十分な時間差を取り得る角度に設定することにより、所望のドア制御が簡単にでき、駆動手段の作動効率も向上する。
【００３４】
請求項３に記載の発明は、第１ドアと第２ドアが閉じている状態の時に、両ドアが接合している部分に隙間ができ空気が漏れるのを防ぐことができる。
【００３５】
請求項４に記載の発明は、第２ドアが全閉から全開に至るまでの全ての状態において、第２ドアが風圧もしくは自動車の走行振動などによって開閉方向にばたついて風量が不安定になったり騒音を発生したりすることを防止する効果を得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明が実施される、一般的な自動車用空調装置の風路と配風制御用ドアの位置関係の概略断面図である。
【図２】  本発明のドア作動状態の概略斜視図であって、（Ａ）はドア作動初期の状態を示す鳥観図であり、（Ｂ）は真横から見た様子である。
【図３】  本発明のドア軸の接合部構造を示す図である。
【図４】  全閉〜中間〜全開に於ける係合孔と係合突起の位置関係を示す図であって（Ａ）はドアが閉じている状態を示しており、（Ｂ）はドア開放動作の初期におけるドア位置を示し、（Ｃ）はドアが全開の状態を示す。
【図５】  従来の１枚ドア方式に要するドア全開までに要するドア軸トルクと、本発明の２枚ドア方式に要するトルクとの関係を示すグラフである。
【図６】  本発明のドア１とドア２が接合して気密構造を成す部分を示す図である。
【図７】  本発明によるドア２に常に閉じる方向にバネ弾発力を加えている様子を示す図である。
【符号の説明】
１…第１ドア、          ２…第２ドア、
３…第１ドア軸、        ４…第２ドア軸、
５…係合孔、            ６…係合突起、
７…ばね（ねじりコイルばね）、
９…ユニットケース、
１０…外気口、          １１…内気口、
１２…デフロスタ口、    １３…ベント口、
１４…フット口、        １５…インテークドア、
１６…ミックスドア、    １７…デフドア、
１８…ベントドア、      １９…フットドア、
２０…ブロアユニット、  ２１…エバポレータ、
２２…ヒータコア、      ２３…風路、
２４…車室内。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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