자동차용 공기조화장치의 통합 제어 장치{Apparatus for integrated control of HVAC for vehicle}
본 발명은 자동차용 공기조화장치의 통합 제어 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 차량의 다이얼식 공조 컨트롤 스위치에서 이중 다이얼 노브 타입을 적용한 자동차용 공기조화장치의 통합 제어 장치에 관한 것이다.
자동차용 공기조화장치(HVAC; Heating, Ventilating, Air Conditioning system)는 주위의 각종 변화에 따른 온도 및 습도와 공기의 환경을 적당하게 유지함으로써 탑승객에게 쾌적한 느낌을 줄 수 있도록 하기 위한 장치이다. 상기 공기조화장치는 자동차 내기 또는 외기를 내/외기 전환도어의 개폐에 따라 블로워에 의하여 선택적으로 도입하고, 이 공기를 공조케이스를 따라 증발기의 표면을 거치게 하여 냉각하거나, 온도조절도어의 조작에 의해 히터코어를 선택적으로 통과시켜 가열한 후, 냉기 또는 온기를 벤트도어들의 개폐선택에 따라 각 벤트들로 분기하여 자동차 실내의 각 부분에 토출시킴으로써 자동차 실내를 냉, 난 방하면서 성에를 제거하도록 되어 있다. 상기 공조장치에 있어서, 증발기를 통과한 공기와 히터코어를 통과한 공기의 혼합비율은 온도조절도어에 의해 조절됨과 아울러, 상기 벤트들쪽으로 유동하는 공기는 그 토출방향이 각 벤트에 설치된 벤트도어들에 의해 제어된다. 예컨대, 탑승자의 상반신으로 토출시키는 벤트모드, 탑승자의 발쪽으로 토출시키는 푸트모드, 탑승자의 상반신과 발쪽으로 동시에 토출시키는 바이레벨모드 및, 차창으로 토출시켜 성에나 김서림을 제거하는 디프로스트모드 등으로 제어된다. 이러한 공조모드 중 임의의 모드를 설정하기 위해 차량의 센터페시어 패널에 는 컨트롤러가 설치된다. 도 1은 종래기술에 따른 컨트롤러의 일례를 보여주는 것으로서, 이 컨트롤러(100)는 센터페시어 패널 내측으로 삽입되어 고정되는 하우징을 가지는 스위치들과, 상기 하우징의 전방 개구부를 덮는 컨트롤커버를 구비한다. 상기 스위치들은 그 조작에 의해 벤트내의 벤트도어들을 선회시키는 풍향조절스위치(101)와, 온도조절도어의 개도를 조절함으로써 차실내의 온도를 조절하는 히터컨트롤스위치(102)(또는 온도조절스위치)와, 블로워팬의 회전수를 제어하는 풍량조절스위치(103)와, 그리고 냉/난방사이클을 가동시키는 냉/난방 스위치(104) 등으로 구성되어 있다. 상기의 스위치들 중 히터컨트롤 스위치의 경우, 그 작동방식에 따라 케이블식과 전동식으로 크게 나눌 수 있다. 이중 종래의 케이블식 히터컨트롤 스위치는 다이얼식 노브, 기어샤프트 및 기어레버를 포함한다. 상기 노브는 컨트롤러의 컨트롤커버 밖으로 돌출되어 운전자 또는 조수석자에 의해 회전조작되고, 상기 기어샤프트는 노브에 연결되고 베벨치형을 갖고, 상기 기어레버는 기어샤프트에 치합되고 온도조절도어측과 케이블을 통해 연결된다. 이와 같이 구성된 종래의 케이블식 히터컨트롤 스위치에 따르면, 상기 노브의 회전에 의해 기어샤프트가 회전함에 따라 여기에 치합된 기어레버가 호형으로 선회하므로, 상기 기어레버에 연결된 케이블이 연동하여 신축됨에 따라 온도조절도어의 선회가 제어된다. 한편, 블로워팬의 회전수를 제어하는 풍량조절스위치의 구조 역시 상기한 히터컨트롤 스위치와 대응하는 구조를 가지고 있으므로 여기서의 설명은 생략한다. 최근 상기 히터컨트롤스위치, 풍향 및 풍량 스위치, 냉난방스위치 중 적어도 두개의 스위치를 하나로 통합하는 이중 다이얼 구조가 개발되어 일부 고급승용차에 적용되고 있다. 그러나, 상기 노브의 조작력이 기어샤프트 및 기어레버를 회전시켜 케이블을 통해 온도조절도어의 선회를 제어하는 케이블식 스위치 구조에서는 이중 다이얼식으로 적용하기가 불가능하다. 따라서, 상기 이중 다이얼식을 케이블식 스위치에 적용하기 위해서는 별도의 구성이 필요하다.
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 풍량조절노브와 온도조절노브를 동심원상으로 배치하고, 풍량조절노브를 회전시키면 블로워샤프트이 따라 서 돌고, 블로워 스위치는 블로워샤프트에 의해 작동되어 블로워를 온/오프하거나 블로워의 단수를 조절하며, 온도조절노브를 회전시키면 블로워샤프트을 중심으로 회전홀더이 같이 돌고, 이때의 회전량이 핀샤프트, 기어샤프트 및 내접기어를 통해 케이블에 전달되어 케이블에 의해 온도조절용 캠이 작동하여 실내온도가 조절되는 자동차용 공기조화장치의 통합 제어 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 과제를 해결하기 위해 본 발명은 블로워샤프트을 중심으로 동심원상에 회전가능하게 설치된 풍량조절노브 및 온도조절노브; 상기 블로워샤프트의 후단부에 연결되어 상기 풍량조절노브가 회전함에 따라 함께 회전하여 블로워의 온오프 또는 풍량을 조절하는 블로워스위치; 상기 블로워샤프트에 회전가능하게 지지되며, 상기 온도조절노브과 연동되어 회전하는 기어샤프트; 및 상기 기어샤프트의 외경면에 치합되어 회전됨에 따라 케이블을 통해 온도조절도어의 개도를 제어하는 내접기어를 포함하는 자동차용 공기조화장치의 통합 제어 장치를 제공한다.
본 발명에 따른 자동차용 공기조화장치의 통합 제어 장치의 장점 및 효과를 설명하면 다음과 같다. 1. 온도조절스위치와 풍량조절스위치가 동심원상으로 회전가능하게 구성되는 이중 다이얼 구조를 적용하기 위해 풍량조절노브가 블로워샤프트에 의해 블로워스위치에 직결됨에 따라 블로워를 액츄에이터에 의해 전동식으로 제어할 수 있고, 온도조절노브가 상기 블로워샤프트을 중심으로 회전함에 따라 그 회전력이 기어샤프트와 내접기어를 통해 케이블에 전달됨으로써 온도조절도어의 개도를 케이블식으로 제어할 수 있다. 2. 기존의 전동식 이중 다이얼 구조가 두개의 액츄에이터를 필요로 하나, 본 발명은 상기 전동식으로 작동되는 풍량조절스위치와, 케이블식으로 작동되는 온도조절스위치를 한 곳으로 통합하는 이중 다이얼 구조를 적용함으로써, 두개의 액츄에이터를 삭제하여 제조원가를 절감할 수 있다. 3. 또한, 상기 전동식 및 케이블식 스위치가 통합된 이중 다이얼 구조를 저가형 소형차량에 원가 상승없이 적용할 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조로 상세하게 설명한다. 첨부한 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 자동차용 공기조화장치의 통합 제 어 장치를 나타내는 사시도이고, 도 3은 도 2의 배면 사시도이고, 도 4는 도 2에서 하우징을 제거한 통합 제어 장치의 내부 구성을 나타내는 사시도이고, 도 5는 도 4를 일측에서 본 배면 사시도이고, 도 6은 도 5에서 베이스 렌즈를 제거한 나머지 부품 사시도이고, 도 7은 도 4를 타측에서 본 배면 사시도이고, 도 8은 도 7에서 베이스 렌즈를 제거한 나머지 부품 사시도이고, 도 9는 도 2의 단면도이다. 본 발명은 차량의 공기조화장치에 있어서 풍량조절스위치(10), 풍향조절스위치, 온도조절스위치(30), 냉난방스위치 중 적어도 2개의 스위치를 이중다이얼로 구성하여 한 곳에 통합한 자동차용 공기조화장치의 통합 제어 장치에 관한 것이다. 본 발명의 일실시예에 따른 공기조화장치의 통합 제어 장치는 풍량조절스위치(10)와 온도조절스위치(30)를 이중다이얼 식으로 구성한다. 상기 통합 제어 장치는 풍량조절노브(11), 풍량 인디케이터(12), 풍량표시용 캡(13), 홀더(14), 렌즈가이드(15), 온도 인디케이터(16), 온도조절노브(17), 하우징(18), 회전홀더(19), 핀 샤프트(20), 베이스 렌즈(21), 기어샤프트(22), 내접기어(23), 커버(24), 블로워샤프트(25), 블로워스위치(26)를 포함한다. 상기 풍량조절노브(11)는 풍량을 조절하기 위해 사용자가 손으로 잡아 돌릴 수 있는 다이얼식 회전구조로 이루어지고, 상기 풍량조절노브(11)의 내측면에는 축끼움부가 돌출형성되어 있다. 상기 축끼움부에는 블로워샤프트(25)의 전단부가 삽입고정되고, 블로워샤프트(25)의 후단부가 하우징(18)의 커버(24)에 의해 회전가능하게 지지됨에 따라, 상기 풍량조절노브(11)는 블로워샤프트(25)을 중심으로 회전하게 된다. 상기 풍량인디케이터(12)는 풍량을 0~4단으로 단계적으로 조절할 때 풍량의 단수를 지시하기 위해 풍량조절노브(11)의 내측에서 풍량조절노브(11)의 전단면에 형성된 고정홀에 삽입 고정되어 있다. 상기 풍량표시 캡(13)은 블로워가 0~4단까지 조절되는 것을 숫자로 표시하는 역할을 하고, 풍량표시 캡(13)의 전면에 원호방향으로 0~4까지 일정한 간격으로 표시되어 있다. 이때, 풍량표시 캡(13)은 풍량조절노브(11)의 후단에 고정되고, 풍량조절노브(11)가 회전가능하도록 풍량표시 캡(13)의 하단부가 풍량조절노브(11)의 후단부와 분리되어 있으며, 풍량표시 캡(13)의 내측단부가 렌즈가이드(15)의 전단부에 결합되어 있다. 상기 렌즈가이드(15)는 풍량표시 캡(13)의 후단부에 결합되고, 베이스 렌즈(21)의 조명을 받아서 풍량표시캡(13)과 풍량 인디케이터(12)에 조명을 전달함으로써, 사용자가 어두운 곳에서나 야간 주행 중 풍량을 용이하게 조절할 수 있다. 상기 온도 인디케이터(16)는 온도조절노브(17)의 조작시 온도를 설정하는 역할을 하고, 상기 온도조절노브(17)는 실내의 내부온도를 조절하기 위해 사용자가 손으로 잡고 좌우로 회전시킬 수 있는 다이얼식 구조로 되어 있다. 상기 온도 인디케이터(16)와 온도조절노브(17)는 동심원상으로 함께 회전가능하게 장착되어 있고, 온도 인디케이터(16)가 온도조절노브(17)의 내측에 배치되어 있다. 여기서, 상기 이중 다이얼 구조는 하우징(18)에서 일정 길이만큼 앞쪽으로 돌출되어 회전가능하게 장착된 온도조절노브(17)와, 이 온도조절노브(17)와 동심원상으로 회전가능하게 장착되고 온도조절노브(17)보다 일정 길이만큼 앞쪽으로 더 돌출된 풍량조절노브(11)를 포함한다. 상기 풍량조절노브(11)와 온도조절노브(17)는 내측과 외측에서 동일한 블로워샤프트(25)을 중심축으로 하여 회전한다. 이때, 풍량표시캡(13)과, 온도 인디케이터(16) 및 온도조절노브(17)의 돌출길이가 모두 동일하다. 상기 홀더(14)는 온도인디케이터(16)에 의해 설정온도를 표시하는 역할을 하고, 또한 온도조절노브(17) 및 풍량조절노브(11)를 하우징(18)에 장착하기 위해 온도조절노브(17)를 회전가능하게 지지하는 역할을 함께 수행한다. 상기 홀더(14)의 전단면에는 설정온도가 상단 중앙부를 기준으로 좌측으로는 냉방온도를 조절하기 위한 냉방온도표시부가 형성되고, 상기 냉방온도표시부와 대칭되게 우측으로는 난방온도를 조절하기 위한 난방온도표시부가 형성되어 있다. 상기 냉방온도표시부 및 난방온도표시부 모두 원형으로 형성되고, 상단에서 하방향으로 내려갈수록 면적이 넓어지게 형성되며, 냉방온도표시부는 파란색으로 난방온도표시부는 빨강색으로 표시됨으로써, 사용자가 온도조절노브(17) 조작시 왼쪽 시계반대방향으로 돌리면 냉방온도가 더 내려가고 오른쪽 시계방향으로 돌리면 난방온도가 더 올라가는 것을 쉽게 인지할 수 있다. 상기 홀더(14)의 내측에는 베이스 렌즈(21)가 장착되어, 베이스 렌즈(21)에서 홀더(14)의 전면에 표시되는 냉난방온도표시부에 빛이 비춰짐으로써 어두운 곳 에서나 야간시 실내조절온도를 쉽게 인지할 수 있다. 상기 회전홀더(19)는 온도조절노브(17)의 후단에 결합되어 온도조절노브(17)의 회전에 의해 핀 샤프트(20)로 회전력을 전달하는 역할을 한다. 이때, 온도조절노브(17)의 후단에는 로킹홈(17a)이 형성되어 있고, 회전홀더(19)의 전단부에 로킹돌기(19a)가 형성되어 이 로킹돌기(19a)가 로킹홈(17a)에 결합됨에 따라 회전홀더(19)가 온도조절노브(17)와 연동하여 회전된다. 또한, 상기 핀 샤프트(20)는 회전홀더(19)의 후면 일측에 블로워샤프트(25)과 평행하게 결합됨에 따라, 온도조절노브(17)의 회전력이 회전홀더(19)을 통해 핀 샤프트(20)에 전달된다. 상기 베이스 렌즈(21)는 메인 렌즈 역할을 하고, 2개의 광원을 받아 냉방 및 난방 온도표시부, 풍량표시캡(13), 온도인디케이터 및 풍량인디케이터에 전달하여 풍량 및 온도를 밝게 표시할 수 있다. 그리고, 상기 베이스 렌즈(21)는 홀더(14)의 내측으로 삽입되는 대직경부와, 대직경부의 후단에서 후방향으로 돌출형성된 소직경부로 구성되고, 대직경부의 내부에 회전홀더(19)이 삽입 장착되어 있고, 소직경부의 내측에 렌즈가이드(15)의 후단부가 결합되어 있다. 상기 기어샤프트(22)는 핀 샤프트(20)의 회전력을 내접기어(23)에 전달하는 부품으로서, 기어샤프트(22)는 외경면에 기어가 형성되며 가운데의 중심홀을 통해 블로워샤프트(25)의 후단부에 끼워져 조립되고, 기어샤프트(22)의 외측면에서 외경방향으로 돌출된 연결편(31)에 의해 핀 샤프트(20)의 후단부에 결합됨에 따라, 상 기 핀 샤프트(20)의 회전력이 연결편(31)를 통해 기어샤프트(22)에 전달된다. 상기 내접기어(23)는 부채꼴 모양의 판 형태로 이루어진 구조로서 원호면에 형성된 기어를 통해 기어샤프트(22)와 치합되어 기어샤프트(22)가 회전함에 따라 내접기어(23)가 함께 회전한다. 상기 내접기어(23)의 테두리부에서 접선방향으로 케이블 연결부(23a)가 돌출형성되어 있고, 케이블 연결부(23a)의 끝단에 형성된 절곡부에 케이블(28)이 연결된다. 상기 하우징(18)은 풍량조절노브(11) 및 온도조절노브(17)와, 상기 풍량조절노브(11) 및 온도조절노브(17)에 의해 커버되는 부품과, 블로워스위치(26)를 제외한 나머지 부품을 커버하여 외력으로부터 부품을 보호하는 역할을 한다. 상기 하우징(18)의 전면부에 풍량조절노브(11)와 온도조절노브(17)가 외부에서 조작가능하도록 노출되게 장착되고, 커버(24)가 하우징(18)의 배면부를 커버하도록 하우징(18)의 배면에 장착되어 있다. 상기 커버(24)에 블로워샤프트(25)의 후단부가 회전가능하게 장착되어 있다. 상기 블로워스위치(26)는 블로워샤프트(25)의 후단부에 연결되어 블로워를 온오프시키거나 단수를 조절하는 역할을 한다. 이와 같은 구성에 의한 본 발명의 일실시예에 따른 자동차용 공기조화장치의 통합 제어 장치의 작용 및 효과를 설명하면 다음과 같다. 도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 풍량조절노브와 온도조절노브의 작동메카니즘을 설명하기 위한 사시도이다. 본 발명의 일실시예에 따라 풍량조절스위치(10)와 온도조절스위치(30)는 동심원상에서 회전가능한 이중 다이얼식 구조로서, 풍량조절스위치(10)는 전동식으로 블로워를 작동시키고, 온도조절스위치(30)는 케이블식(기계식)으로 온도조절용 캠(31)을 작동시켜 실내온도를 조절한다. 1. 풍량조절스위치(10) 먼저, 사용자가 하우징(18)의 외측으로 노출된 풍량조절노브(11)를 좌우로 회전시켜 풍량 인디케이터(12)를 풍량표시캡(13)에 표시된 0~4단 중 원하는 위치에 위치시킴으로써, 블로워를 온오프 조작하거나 풍량을 원하는 대로 조작할 수 있다. 여기서, 상기 풍량조절노브(11)가 회전되면, 풍량조절노브(11)와 결합된 블로워샤프트(25)가 회전하면서 블로워샤프트(25)과 연결된 블로워스위치(26)의 접촉위치가 변화됨에 따라 전기적 신호가 달리 발생되고 풍량을 제어하기 위한 액츄에이터에 대한 작동전압이 변경됨으로써 블로워가 온오프 되거나 풍량조절을 위한 단수가 제어된다. 2. 온도조절스위치(30) 먼저, 사용자가 하우징(18)의 외측으로 노출된 온도조절노브(17)를 좌우로 회전시켜 온도 인디케이터(16)를 온도표시부에 표시된 그래픽에서 원하는 온도에 위치시킴으로써, 온도조절도어의 개도를 제어할 수 있다. 여기서, 상기 온도조절노브(17)의 회전력이 전달되는 경로를 살펴보면, 온도조절노브(17)의 회전력이 회전홀더(19)→핀 샤프트(20)→연결편(31)→기어샤프트(22)→내접기어(23)→케이블 연결부(23a)로 전달되고, 상기 케이블 연결부(23a) 가 하우징(18)의 배면커버(24)에 형성된 원호홈(27)을 따라 일정한 각도의 원호상으로 회전하면서 케이블(28)이 필요한 거리만큼 직선운동함으로써, 케이블(28)의 끝단에 연결된 HVAC의 온도조절용 캠(31)을 작동시켜 실내온도를 제어한다. 이때, 상기 케이블의 필요한 직선 운동 및 거리는 기어샤프트(22)와 내접기어(23)의 기어비를 통해 제어할 수 있다. 상기 온도조절노브(17)의 회전에 따른 기어샤프트(22) 및 내접기어(23)의 전달 메카니즘을 더욱 상세하게 살펴보면 다음과 같다. 상기 회전홀더(19) 및 핀 샤프트(20)는 온도조절노브(17)의 후면에 연결되어 있고, 동일한 블로워샤프트(25)을 중심으로 온도조절노브(17)와 함께 연동되어 회전하고, 연결편(31)이 기어샤프트(22)의 외경면 일측에서 외경방향으로 돌출되어 핀 샤프트(20)와 기어샤프트(22)를 연결함으로써, 온도조절노브(17)의 회전력이 회전홀더(19), 핀 샤프트(20), 연결편(31)를 통해 기어샤프트(22)에 전달된다. 계속해서, 내접기어(23)가 기어샤프트(22)와 일정한 기어비로 맞물리게 결합되어 일정한 각도로 회전되며, 내접기어(23)에 접선방향으로 돌출형성된 케이블 연결부(23a)에 연결된 케이블(28)을 일정한 거리로 조절함으로써 케이블(28)의 반대쪽 단부에 연결된 온도조절용 캠(31)을 작동시켜 실내온도를 조절한다. 이와 같은 작동상태에 따르면, 풍량조절스위치(10)는 전동식으로 액츄에이터를 통해 블로워를 제어하고, 온도조절스위치(30)는 케이블식으로 상기 메카니즘에 의해 온도조절도어의 개도를 제어할 수 있다.
도 1은 종래기술에 따른 자동차용 공기조화장치의 컨트롤러 구조를 나타내는 사시도 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 자동차용 공기조화장치의 통합 제어 장치를 나타내는 사시도 도 3은 도 2의 배면 사시도 도 4는 도 2에서 하우징을 제거한 통합 제어 장치의 내부 구성을 나타내는 사시도 도 5는 도 4를 일측에서 본 배면 사시도 도 6은 도 5에서 베이스 렌즈를 제거한 나머지 부품 사시도 도 7은 도 4를 타측에서 본 배면 사시도 도 8은 도 7에서 베이스 렌즈를 제거한 나머지 부품 사시도 도 9는 도 2의 단면도 도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 풍량조절노브와 온도조절노브의 작동메카니즘을 설명하기 위한 사시도 <도면의 주요부분에 대한 부호의 설명> 10 : 풍량조절스위치 11 : 풍량조절노브 12 : 풍량 인디케이터 13 : 풍량표시 캡 14 : 홀더 15 : 렌즈가이드 16 : 온도 인디케이터 17 : 온도조절노브 17a : 로킹홈 18 : 하우징 19 : 회전홀더 19a : 로킹돌기 20 : 핀 샤프트 21 : 베이스 렌즈 22 : 기어샤프트 23 : 내접기어 23a : 케이블 연결부 24 : 커버 25 : 블로워샤프트 26 : 블로워스위치 27 : 원호홈 28 : 케이블 30 : 온도조절스위치 31 : HVAC의 온도조절용 캠 |
