CN101678734A - 气流控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及控制气流的装置，特别是用于汽车的空调设备，它包括一个具有至少两个阀门的阀门总成，其中，阀门总成中的阀门可在第一位置和第二位置之间旋转；驱动装置；还具有一个与阀门总成连接的动力模块，它可在驱动装置的作用下沿第一运动方向运动，同时阀门从第一位置旋转到第二位置。动力模块还可在驱动装置的作用下沿第二运动方向运动，同时阀门从第二位置旋转到第一位置。此外，装置还包括一个将阀门的要求位置输入的输入装置；一个检测阀门实际位置的检测装置；一个选择第一和第二运动方向的选择装置，借助它可以使阀门更快地从实际位置旋转到要求位置；一个控制驱动装置的控制装置，这样，动力模块使阀门沿着在选择装置中选定的运动方向从实际位置旋转到要求位置。

Description

气流控制装置

技术领域

本发明涉及一种特别是在汽车空调设备中用于分配和/或控制气流的装置。

背景技术

根据汽车车厢内需要达到的温度，空调设备在工作时要求对吸入的外部空气进行调节处理，这种调节处理通常由热交换器和蒸发器进行。经过调节的空气被送到车厢中。在这里，空调设备的运行可在以下模式中选择：新鲜空气模式(从外面吸入空气，然后经过调节处理输送到车厢中)或者循环空气模式(不从外部吸入空气，而是从车厢吸取空气进行调节处理，然后再返回到车厢中)。但也有可调的模式，在这些模式中一部分新鲜空气与一部分循环空气混合。这种混合通常在一个布置在挡风窗下面的装置中通过阀门的调节实现，所述阀门的打开或关闭使外部空气进口的横断面及循环空气进口管道的横断面发生变化。

在已知的现有技术中，循环空气进口阀门和外部空气进口阀门可分别通过一个单独的驱动装置调节，这样就能够将气流任意混合。阀门的调节也可采用一个动力模块(Kinematikmodul)，它通过一个共用的驱动装置对需调节的阀门进行控制。

特别是在速度较高的情况下，外部空气阀门区域中的外部空气负压明显上升，这样就会有更多的空气穿过外部空气阀门进入到壳体中。因而在这种情况下，必须通过调节外部空气阀门对进入的外部空气进行适当的节流。

另一个问题是令人不适的气味进入到车厢中。已公开的有害气体传感器能够识别这种气味并通过与空调装置的连接对外部空气的输入进行调节。然后，空调设备可在循环空气自动控制的状态下运行，这种自动控制中断从外部输入新鲜空气并启动循环空气模式。但这个转换过程会令汽车车厢中的人感到不适。特别是在循环空气自动控制的状态下，这种情况出现的频率大于手动转换，并且令汽车乘客感到不适。

在DE 38 13 116 A1中公开了一种用于汽车的气流控制装置，它通过一个动力模块来对多个气流的分配进行调节。为此通过一个与驱动装置直接相连的凸轮，分别操纵阀门的杠杆机构，在这个过程中，阀门将气流导向脚部空间、汽车车厢的中间区域和挡风玻璃。阀门可在打开和关闭的位置之间旋转，在这里，阀门的旋转角度必须为60°。为了使各杠杆机构能够在终点位置之间调节阀门，凸轮必须在一个运动方向上旋转120°。通过将凸轮从当前位置沿一个相反的方向旋转240°，也可使阀门达到相同的位置。特别是当令人不适的气味通过外部空气进入车厢时，这种工作方式使得阀门到达所需位置的时间过长。这将降低车内的舒适度。

发明内容

本发明的目的是提供一种对气流进行分配和/或控制的装置，它特别是用在汽车的通风系统中，从而提高汽车车厢内的舒适度。

按照本发明，这个目的由如下装置实现。本发明还提供了这种装置的阀门位置的相应控制方法。

按照本发明的装置，特别是用于汽车的空调设备，它包括一个具有至少两个阀门的阀门总成，其中，阀门总成中的阀门可在第一位置和第二位置之间旋转；还具有一个驱动装置；还具有一个与阀门总成连接的动力模块，它可在驱动装置的作用下沿第一运动方向运动，同时阀门从第一位置旋转到第二位置。动力模块还可在驱动装置的作用下沿第二运动方向运动，同时阀门从第二位置旋转到第一位置。此外，装置还包括一个将阀门的要求位置输入的输入装置；一个检测阀门实际位置的检测装置；一个选择第一和第二运动方向的选择装置，借助它可以使阀门更快地从实际位置旋转到要求位置；一个控制驱动装置的控制装置，这样，动力模块使阀门沿着在选择装置中选定的运动方向从实际位置旋转到要求位置。

下面通过一个特别优选的实施形式对本发明进行详细说明，在这个实施形式中，动力模块通过一个凸轮与至少一个杠杆机构共同作用，并通过杠杆机构上铰接的杠杆改变阀门的位置。类似地，也可采用其它的动力形式，例如线性导向、平行动力结构或类似形式，来调节阀门的位置。

如本发明所述的装置的优点在于，特别是在出现令人不适的外部空气的情况下，将关闭外部空气阀门的时间缩短，并更快地启动循环空气模式。为此，装置自动地选择驱动装置的相应运动方向，在这个方向上凸轮的旋转使得外部空气阀门在一个尽可能短的时间关闭。这就保证了汽车内部的舒适性。

输入装置用于设定所需的空调设备运行模式或所需的阀门位置。在手动调节阀门时，可通过例如旋钮或滑动调节器进行。在自动调节阀门时，可优选地通过空调设备的控制元件对驱动装置进行控制。此外，在循环空气自动控制的情况下，有害气体传感器可识别出进入的外部空气，并向空调设备的控制元件或向装置的选择装置发出输出信号。

用于测定阀门总成的实际位置的检测装置是一种能够以非接触或者接触的方式测定阀门总成位置的装置。它优选为一种优选地集成在驱动装置中的、测定位置的传感器，或者是用于阀门总成控制的部件。例如，一种优选地适合于位置测定的增量相角传感器(inkrementeller Winkelgeber)或磁阻相角传感器(magnetoresistive Winkelsensoren)。

选择装置选择驱动装置的运动方向，在这里特别是旋转方向，通过这种方式可优选地通过凸轮来操作杠杆机构，使阀门到达所需的位置。根据要求位置和实际位置，选择驱动装置的一个运动方向，特别是旋转角γ，要使阀门的旋转角α和/或驱动装置的旋转角γ尽可能地小。在这里，可优选地采用微处理器。

控制装置优选为一个电子元件，它接收选择装置发出的信号，改变电压和/或电流强度并通过发送端发出。控制装置用于控制驱动装置，从而能够以尽可能短的时间和/或最少的能量消耗将阀门从实际位置调节到要求位置。

动力模块优选地沿一个优势方向旋转。在这里，驱动装置的旋转角γ可无穷地(连续驱动)或者优选地包括一个最大旋转角γmax，用于调节阀门的终端位置。驱动装置的旋转角γ可通过已知的手段予以限制，例如通过每个终端位置带有限位或者通过杠杆机构的杠杆的设计。通过动力模块的动力方式，优选地在驱动装置的最大旋转角γmax的一定范围内、特别是不超过30％的范围内，使得阀门、特别是外部空气阀能够尽可能迅速地关闭。在选择优势方向时，要能够实现尽可能短的调节时间或者动力模块的运动在能量上尽可能优化。

本发明所述的装置的优点在于，对于动力模块并相应地对于装置的阀门来说分别有一个第一或第二运动方向，至少一个阀门沿着这个方向在尽可能短的时间内运动或移动到所需的位置，这样，特别是在循环空气模式中将提高车厢内的舒适度，因为一方面缩短了调节周期，并降低了噪音。

动力模块和阀门的旋转轴基本上沿着壳体的纵向轴方向，在其它的实施形式中也可以偏离这个方向。阀门优选地布置在装置的壳体中，但在一个替代的实施形式中也可布置在壳体之外。阀门的旋转轴和动力模块的旋转轴优选为固定的旋转轴。所述的旋转轴优选地相互基本平行。

在一个本发明所述的装置中，动力模块包括一个凸轮，它具有至少一个缺口，所述缺口形成至少一个弧形轨道。此外，动力模块还包括至少一个杠杆机构，它具有至少一个杠杆，其通过一个旋转铰链共同作用。

杠杆机构的杠杆的外端优选地分别具有一个导向轴颈。它们优选地沿相反的方向分别从杠杆表面伸出。在一个替代的实施形式中，导向轴颈也可沿着相同的方向从杠杆的表面伸出。在凸轮之中或上面的导向轴颈在弧形轨道中滑动。

本发明的装置的优点还在于，多个阀门可在一个唯一的驱动装置的作用下通过动力模块调节，这样就会减少零件的重量和数量。这样也将降低驱动装置的控制元件的成本。此外，阀门的所有位置在不同的运行模式中均只通过一个动力模块调节。

在一个本发明所述的装置中，至少一个阀门是循环空气阀门，它打开或关闭循环空气的流入断面。它优选地基本上由一个圆柱体扇形切块形成，它的壁上具有多个缺口。

至少一个阀门是外部空气阀门，它打开或关闭外部空气的流入断面。外部空气阀门优选为一个节流阀门，这样就可以减少活动部件的数量并降低制造成本。

本发明所述的装置可在循环空气自动控制的状态下运行，或者通过手动在循环空气和新鲜空气之间转换。在循环空气自动控制的状态下，优选地由一个有害气体传感器对外部空气的状态进行识别。它可与空调设备的控制元件或者选择装置相连，通过这种方式可较佳地减少外部空气阀门关闭的时间。

按照一个本发明所述的控制方法，一种如前面所述的气流控制装置将提高车厢内的舒适度。通过减少阀门到达要求位置的移动时间将提高舒适度，特别是在出现令人不适的外部空气的情况下，并减少车厢内在调节过程中所产生的噪音。

附图说明

下面通过附图对本发明的其它优点、特征和应用范围进行说明。其中，

图1是本发明的一个实施形式中的装置的立体图；

图2是在空调不同的运行模式下阀门打开角度α的曲线图；

图3是如图1所示的装置的剖面图，在这里，装置处于“循环空气”的运行模式下；

图4是如图3所示的装置的剖面图，在这里，装置处于“新鲜空气”的运行模式下；

图5是如图3所示的装置的剖面图，在这里，装置处于“局部循环空气”的运行模式下；

图6是如图3所示的装置的剖面图，在这里，装置处于“局部新鲜空气”的运行模式下。

具体实施方式

图1是本发明的一个实施形式中的装置的立体图。壳体2具有一个流入通道4，它带有一个外部空气流入时的流入断面及一个气流特别是在循环空气模式下从汽车车厢进入的进口5。此外，壳体2还具有一个用于安装或拆卸过滤器(图未示)的开口10。在外部气流的流入通道4的区域内布置着两个外部空气阀门8、9，它们分别通过一个固定的旋转轴23、22布置在壳体2中。外部空气阀门8、9分别为一个节流阀门。在循环气流的进口5的区域内布置着一个循环空气阀门7，它同样通过一个固定的旋转轴21布置在壳体2内。循环空气阀门7由一个圆柱体扇形切块形成。

在阀门7、8、9之间布置着一个动力模块6，它通过一个旋转轴20布置在壳体2内。动力模块6由一个驱动装置(图未示)驱动，并包括一个凸轮3及两个杠杆结构，它们既与阀门7、8、9也和凸轮3共同作用，使得阀门7、8、9的位置在动力模块6旋转时发生变化。在凸轮3中分别在一侧形成基本为弧形轨道50、51(图未示)。

图2是外部空气阀门8、9和循环空气阀门7的旋转角α在空调设备不同运行模式下的曲线图，这个空调设备具有一个如本发明所述的气流控制装置。循环空气阀门7如曲线K2所示围绕旋转轴21旋转，而外部空气阀门8、9则如曲线K1所示围绕旋转轴22、23旋转。图表的横坐标显示驱动装置的实际旋转角度γ占驱动装置最大可能旋转角度γmax的百分比。图表的纵坐标显示与驱动装置的实际旋转角度γ相对应的阀门7、8、9的旋转角度α。在图2的下面是与驱动装置的实际旋转角度γ下的选定位置相对应的阀门7、8、9和动力模块6的位置。此外，图中还通过箭头显示了流入空气的方向和强度。

图3是如图1所示的优选实施形式的剖面图，在这里，装置按照运行模式“循环空气”设定了阀门7、8、9的位置，以便能够迅速地降低车厢内的温度。在令人不适的气味在外部空气流道中被发现时，阀门也要处于同样的位置。循环空气进口5的流入断面被完全打开。循环空气阀门7处于一个终端位置。外部空气阀门8、9同样也处于一个终端位置，在这个位置上流入通道4的流入断面被封闭。在外部空气阀门之间是一个腹板41，它沿着阀门8、9的纵向轴延伸，并将位于中间的通道4的横断面封闭。

第一杠杆机构包括一个第一长杠杆31和一个第一铰接杠杆35，它们通过第一铰接杠杆35的长孔和第一长杠杆31中的导向轴颈33形成一个旋转铰链。一个导向轴颈37插入到凸轮3上的弧形轨道51(示意地画出)中，在第一长杠杆31的外端的所述导向轴颈从杠杆的表面伸出。第二杠杆机构包括一个第二长杠杆30和一个第二铰接杠杆34，它们通过第二铰接杠杆34的长孔和第二长杠杆30中的导向轴颈32形成一个旋转铰链。一个导向轴颈36插入到凸轮3上的弧形轨道50(图未示)中，在第二长杠杆30的外端的所述导向轴颈从杠杆的表面伸出。导向轴颈36、37在凸轮3中与各弧形轨道50、51共同作用并在其内部滑动。按照动力模块6的旋转方向，导向轴颈36、37在径向上沿着凸轮3上的弧形轨道50、51向外或向内滑动。导向轴颈32、33通过铰链杠杆34、35中的长孔共同作用，并改变相连的阀门7、8、9的位置。在这里，循环空气阀门7围绕旋转轴21旋转，外部空气阀门8、9围绕旋转轴23、22旋转。外部空气阀门8、9通过杠杆40相连，从而使外部空气阀门9的位置始终对应于外部空气阀门8的外置。

动力模块6可在驱动装置(图未示)的作用下沿第一旋转方向70或沿第二旋转方向71围绕旋转轴20旋转。

图4是如图3所示装置的剖面图，在这里，装置处于“新鲜空气”运行模式下。在这里，外部空气被尽可能多地输入到装置中。循环空气阀门7将循环空气进口5完全封闭，而外部空气阀门8、9处于一个终端位置，在这个位置上，穿过外部空气阀门8、9的外部空气的流入断面达到最大，并且外部空气阀门8、9的旋转角α为80°。循环空气阀门7同样也处于一个终端位置上，在这个位置上，循环空气阀门的旋转角α为0°。从此位置可沿着第一旋转方向70或第二旋转方向71通过驱动装置的第一旋转角γ1或驱动装置的第二旋转角γ2达到“循环空气”运行模式中的阀门位置(见图3)。按照图2中的图表，对于按照从位置4开始的曲线K2的右侧所示的旋转方向，位置1.1到达所需位置的时间短于按照K2左侧的旋转方向。总是存在一个驱动装置的旋转方向，沿着这个方向可在较短的时间内达到阀门的所需位置。

图5是如图3所示的装置的剖面图，在这里，装置处于“局部循环空气”的运行模式下。外部空气和循环空气在装置中相遇、混合，然后输送到空调设备中。外部空气阀门8、9部分地旋转，从而只打开外部空气阀门的一部分通流断面。循环空气阀门7同样也只打开循环空气进口5的一部分。这种模式减少了空调设备的燃料消耗，因为在这里在热量上较佳的混合空气可被输送到空调设备中，这样就能够降低采暖设备的电能消耗。如同图5和图3所示，按照图2中的图表总是在一个较佳的驱动装置旋转方向，沿着这个方向，可从“局部循环空气”模式以尽可能小的旋转角γ、在尽可能短的时间内达到所需位置，从而进入“循环空气”运行模式(见图3)。

图6是如图3所示的装置的剖面图，在这里，装置处于“局部新鲜空气”的运行模式下。外部空气阀门8、9略微打开，循环空气阀门7完全打开。这样，就可将少量的外部空气混入到循环空气流中。这样就可以实现汽车车厢内的换气，而不会明显地改变车厢内的温度，特别是当外部空气的温度高于循环空气的温度时。在图4所示的位置之后，按照图6所示的位置调节阀门时，会十分轻松地实现运行模式的转换。

Claims (11)

1.气流控制装置用于汽车的空调设备，它包括

一个具有至少两个阀门(7、8、9)的阀门总成，其中，阀门总成中的阀门可在第一位置和第二位置之间旋转；

一个驱动装置；

一个与阀门总成连接的动力模块(6)，它可在驱动装置的作用下沿第一运动方向运动，同时阀门从第一位置旋转到第二位置，并在驱动装置的作用下沿第二运动方向运动，同时阀门从第二位置旋转到第一位置，其特征在于，该装置包括：

一个将阀门的要求位置输入的输入装置；

一个检测阀门实际位置的检测装置；

一个选择第一和第二运动方向的选择装置，借助它使阀门更快地从实际位置旋转到要求位置；

一个控制驱动装置的控制装置，这样，动力模块(6)使阀门沿着在选择装置中选定的运动方向从实际位置旋转到要求位置。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，动力模块(6)包括至少一个杠杆机构，所述杠杆机构具有至少一个杠杆(30、34、31、35)，它们通过一个旋转铰链共同作用。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，动力模块(6)包括一个凸轮(3)，它具有至少一个缺口，所述缺口形成至少一个弧形轨道(50、51)。

4.根据前面的权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，阀门(7、8、9)分别通过一个固定的旋转轴(21、22、23)布置在壳体(2)中。

5.根据前面的权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，动力模块的旋转轴(20)和阀门的旋转轴(21、22、23)相互基本平行。

6.根据前面的权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，阀门(7、8、9)沿着第一和/或第二运动方向旋转到一个最大的角度。

7.根据前面的权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，至少一个阀门(7)是循环空气阀门。

8.根据前面的权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，至少一个阀门(8、9)是外部空气阀门(8、9)，优选为一个节流阀门。

9.根据前面的权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，它可在循环空气自动控制的状态下运行，或者通过手动在循环空气和新鲜空气之间转换。

10.根据前面的权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，它还包括一个对气流的状态进行识别的有害气体传感器，该传感器与空调设备的控制元件或者选择装置相连。

11.根据权利要求1到10中任一项所述的气流控制装置对阀门进行控制的方法包括以下步骤：

-通过一个输入装置输入阀门的要求位置，

-通过一个检测装置测定阀门的实际位置，

-通过一个选择装置选择第一和第二运动方向，从而使阀门更快地从实际位置旋转到要求位置，

-通过一个控制装置对驱动装置进行控制，这样，动力模块(6)使阀门沿着在选择装置中选定的运动方向从实际位置旋转到要求位置。

Images