CN103042898B - 装有动力的隔膜抽气机和控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于机动车辆的抽气机总成，该抽气机总成包括附接至车辆内部的隔膜座、在关闭位置和打开位置之间可相对于隔膜座移动的隔膜以及调节隔膜运动的位置控制器。位置控制器可以是多种线性推动器中的任何一种。隔膜包括弹性构件，使得在隔膜处于其关闭位置时在隔膜座和隔膜之间形成牢固的密封。根据如HVAC系统状态、门锁状态、氧气水平或车辆内部与大气相比的气压或湿度这样的变量，当内部车厢内的气压超过大气压预定差值时，将隔膜移至其打开或关闭位置。位置控制器可以对隔膜相对于隔膜座的位置进行微调，以调节空气流量。

Description

装有动力的隔膜抽气机和控制系统

技术领域

本发明总体上涉及用于车辆的气压平衡机构。更具体地，本发明涉及一种可设置在完全开放位置、完全关闭位置或其间任何部分开放部分的关闭位置之间的装有动力的隔膜抽气机。

背景技术

典型的现代机动车辆包括用于平衡汽车内部车厢和外部大气之间的压力的机构。有效地密封车辆的内部或乘客车厢，隔绝外部大气，因此在内部提供良好的暖气和空调装置。在某些操作环境下，乘客车厢中的气压可能超出周围空气压力。这种情况通常发生在乘员进入或离开车辆时关闭车门的时候。如果内部空气不能排到外部环境中，以平衡压力，可能关闭车门所需的力将增加。在这种情况下，乘员将需要施加更大的力来移动车门。

为了克服这个问题，已经做出努力，并已经应用于车辆的结构中。通常的解决方案是提供抽气机作为介于乘客车厢与车辆外部之间的压力反应装置。抽气机是允许空气从车辆内部移至外部而不允许外部大气进入的单向阀。

公知的抽气机的示例如图1所示。参考该附图，示出了总体上标记为10的常规抽气机。抽气机10包括具有其中形成有空气通道14、14’和14”的机身12。在每个空气通道上方提供可枢轴转动的风门片（flap）。因此，风门片16在空气通道14上方通过铰链附接至机身12，在空气通道14’上方提供风门片16’，并且在空气通道14”上方提供风门片16”。这种设置的变形是公知的，而图1所示的抽气机10是示例性的。

尽管向车辆设计和操作提供了优势，但公知的抽气机设计仍存在一些缺陷。首先，典型的抽气机的风门片受重力控制，因此其安装方向限于垂直方向。典型的抽气机的风门片还受到气流的控制。因此，在风门片由于在很多情况下（包括车辆在下垫面上的位置、车辆运动和车辆震动）应当关闭时，不能保持关闭。在不改变物理形状的情况下，不可能控制重力或气流。

其次，公知的抽气机的气流速度与风门片设计、尺寸和面积直接相关。根据当前的设计，不能控制这些变量中的一个。

再次，当风门片打开或关闭时，其会发出可以被车辆乘客听到的噪音。

第四个缺陷也涉及噪音。由于公知的抽气机设计代表在需要向车外排放空气和期望限制车中噪音音量之间的折中方案，因此，将抽气机的尺寸减到最小，从而保持进入车辆的噪声最小。在一个方面，噪声减少，但另一方面，气流也必然减小。

第五，公知的抽气机的机身和风门片结构需要数个独立移动的部件，因此是复杂且昂贵的。

因此，就像在车辆技术的众多领域中一样，在抽气机技术领域还存在空间来提供的可选的配置，其最大的有效气流以及最小的车辆噪音和操作部件。

发明内容

本发明提供一种用于机动车辆的装有动力的抽气机总成。该抽气机总成包括附接至将内部车厢与外部大气分开的车辆的内部车身面板的隔膜座。该抽气机总成还包括可以在关闭位置和打开位置之间相对于隔膜座移动的隔膜。隔膜包括弹性构件，使得在隔膜处于其关闭位置时，在隔膜座和隔膜之间形成牢固的密封。

位置控制器调节隔膜的运动。位置控制器可以从各种线性推动器中选择，包括但不限于，螺线管、电动机、真空机、活塞或任何其他能够引起线性运动的机构。调节器接收来自各种车辆传感器的信息，车辆传感器包括但不限于，HVAC传感器、氧气传感器、一个或多个门锁传感器、湿度传感器或气压传感器。之后，响应于HVAC系统的状态、门锁状态、湿度水平、氧气水平或者车辆内部与大气相比的气压，调节器调节位置控制器。

隔膜座具有内表面和外表面。根据实施例，当关闭时，隔膜可以倚靠内表面或外表面。

根据HVAC系统的状态、门锁状态、湿度水平、氧气水平或车辆内部与传感器所感应的大气相比的气压，将隔膜移动至其打开或关闭位置。位置控制器可以精确地调节隔膜相对于隔膜座的位置，以调节空气流量。

当阅读根据优选实施例的具体描述，结合附图和权利要求书，本发明的其他优势和特征将是显而易见的。

附图说明

为了更全面地理解本发明，现在应参考在附图中详细说明并且在下文中以发明的示例方式描述的实施例，其中：

图1示出了根据现有技术的抽气机的前视图；

图2示出了根据本发明的实施例的装有动力的抽气机的前视图；

图3示出了图2的装有动力的抽气机的实施例的侧视透视图；

图4示出了根据本发明的另一实施例的装有动力的抽气机的前视图；

图5示出了图4的装有动力的抽气机的实施例的侧视透视图；

图6A示出了根据本发明的抽气机的相对于隔膜座放置的第一配置的装有动力的抽气机的侧截面图，所示抽气机处于其关闭位置；

图6B示出了图6A所示的处于其打开位置的抽气机；

图7A示出了根据本发明的抽气机的相对于隔膜座放置的第二配置的装有动力的抽气机的侧截面图，所示抽气机处于其关闭位置；以及图7B示出了图7A所示的处于其打开位置的抽气机。

具体实施方式

在以下附图中，相同的附图标记用于指示相同的组件。在以下具体描述中，各种操作参数和组件用于描述不同构成的实施例。包含这些具体参数和组件作为示例，但不作为限制。

参考图2和图3，装有动力的抽气机的一个实施例总体上以附图标记20示出。装有动力的抽气机20可以根据HVAC风扇速度或系统模式启动（打开或移动）。

装有动力的抽气机20包括形状为正方形的隔膜22。隔膜22可以由多种弹性而耐用防潮的材料制成，例如，塑料。在隔膜22的最外边缘上形成周边密封件26。位于隔膜22中心的是弹性部分30。导销31安装在本发明的装有动力的抽气机的固定部分，以防止隔膜从其打开位置移动至其关闭位置时旋转。尽管示出了一个导销31，但也可以包括多于一个导销。

应当注意，提供所描述的隔膜22的正方形形状仅出于提示目的，不意味着限制其他形状，例如，也可以使用长方形、椭圆形或圆形。一个这样的形状，即圆形，示于图4和图5，示出了装有动力的抽气机的另一实施例，总体上标记为40。装有动力的抽气机40包括形状为圆形的隔膜。如同上述具有隔膜22的情况，隔膜42可以由多种柔性耐用并且防潮的材料制成，如塑料。在隔膜42的最外侧边缘形成周边密封件44。

图6A和6B分别示出了在其关闭和打开位置的隔膜22（或42）。（在示出的那些形状以外）的任何形状的隔膜也可以用于本发明的所描述的目的。

如图6A和6B所示，隔膜座46附接至面板（未示出），面板限定了车辆的内部车厢和外部大气之间的壁。当隔膜处于其关闭位置时，（隔膜22的）周边密封件26或（隔膜42的）周边密封件44倚靠隔膜座46。隔膜座46包括隔膜座表面48。

弹性部分30’位于隔膜42中心。提供弹性部分30和弹性部分30’，以确保在隔膜22的周边密封件26和隔膜42的周边密封件44和隔膜座46的隔膜座表面48之间的牢固密封。弹性部分46例如可以包括嵌入式弹性金属弹簧。

由位置控制器32操作隔膜22，以控制隔膜22相对于隔膜座46的位置，并且由位置控制器32’操作隔膜42，以控制隔膜42相对于隔膜座46的位置。位置控制器32和32’可以从多种线性推动器中选择，包括但不限于螺线管、电动机、真空机、活塞或任何其他能够引起线性运动的机构。

如上述提到的，图6A和图6B分别示出了隔膜22（或42）处于其相对于隔膜座46的关闭和打开位置。相对于底座的关闭和打开位置的可选实施例在图7A和图7B中示出，并将相互结合讨论。为了清楚和简洁，将结合图6A、6B、7A和7B仅讨论一个隔膜，隔膜22，然而应当理解，隔膜42同样适用于本发明的目的，并将以类似方式工作。

尽管，如上述列举的，位置控制器32可以从多种线性推动器中选择，附图中示出螺线管作为控制器的一种可能的类型。所示螺线管仅用于说明目的，其使用不理解为限制。因此，螺线管位置控制器32包括安装在外壳56内部往复运动的中心活塞54。线圈绕组（coil windings）58固定在外壳56内部。引线60与线圈绕组58相连，并且可以在需要时向其提供电能。

弹簧62安装在外壳56的端壁和中心活塞54的端表面之间。在没有能量通过引线60提供至线圈绕组58时，弹簧62促使中心活塞54向外壳56外延伸。

调节器64可操作地与位置控制32和传感器66相连。传感器66可以包括一个或多个传感器，所述传感器从由HVAC传感器、氧气传感器、一个或多个门锁传感器、湿度传感器或气压传感器组成的组中选择。响应于HVAC系统状态、门锁状态、湿度水平、氧气水平或气压，传感器66向调节器64发送信号，所述调节器进而调节位置控制器32。可以安装多个传感器66。

在操作中，如图6A所示，通常隔膜22处在其关闭位置上。当人进入或离开车辆时，由门锁传感器感应到车门的解锁，信息传达至调节器64，调节器64将位置控制器32移动至如图6B所示的其完全打开的位置。隔膜22在预定时间段内（例如，.25秒）保持处于这种完全打开的位置，直到门锁处于其关闭位置之后。

另外，或作为可选方案，隔膜22可以保持处于其关闭位置，直到需要新鲜空气。是否应当打开隔膜22从而输入新鲜空气的一个或多个条件（例如，HVAC系统状态、门锁状态、氧气水平、气压或湿度）由调节器64确定。由此，产生隔膜22的运动。这种设置将在很大程度上改善普通抽气机的NVH性能。

作为本发明的可选实施例，并参考图7A和图7B，隔膜座70附接至车辆的内部车厢和外部大气之间的面板（未示出）。根据该设置，隔膜的周边密封件将位于隔膜的后侧（车辆的内侧）。如图7A和7B所示，周边密封件74安装在隔膜的后侧。隔膜座70包括隔膜座表面76。在所有其他方面，如图7A和7B所示的抽气机的实施例的操作与上述相对于图6A和6B讨论的实施例的操作相同。

本发明的装有动力的抽气机解决了普通抽气机设计中的多种缺陷。首先，由于装有动力的隔膜、弹簧和线性运动设置，可以施加恒力，因此，当需要抽气机完全关闭时保持其完全关闭。其次，控制系统允许无限地控制闭合速度。通过降低隔膜到达所需位置的速度，可以消除不期望的打开或关闭噪音。第三，隔膜控制系统允许限定或改变位置或速度的所有方面，以匹配操作状态。第四，由于无限的定位和速度控制，可以完全控制流速，而不考虑安装的方向、震动、运动或驾驶室气压。第五，通过减少普通抽气机的错误状态的数量，可以增加抽气机尺寸，同时仍维持当前的NVH目标。通过该方式，在不减少最大气流特征的情况下，增加NVH性能。第六，不同于公知的系统，本发明的装有动力的抽气机不依赖于重力进行运动，因此实际上可以设置在任何方向，包括水平方向，因此使得其实际设置不受限制。因此，本发明的装有动力的抽气机可以设置在防火墙上、车辆内部与行李箱之间的台板上，以及任何门上，例如，如果配备了提升式车门的话，包括车辆的提升式车门。以及第七，所公开的装有动力的抽气机可以单独使用，或结合公知的系统使用，而不会影响其有效性。

上述讨论公开并描述了本发明的示例实施例。本领域的技术人员易于从上述讨论、附图和权利要求书中理解到，可以做出多种改变、修改和变形，而不偏离由权利要求所限定的本发明的真正的精神和公平的范围。

Claims (17)

1.一种用于机动车辆的抽气机总成，该车辆具有内部车厢以及将内部车厢与外部大气分开的车身面板，其特征在于，该抽气机总成包括：

附接至车身面板的隔膜座；

在关闭位置和打开位置之间可相对于所述隔膜座移动的隔膜，所述隔膜具有中心；

居中地形成在所述隔膜上的弹性部分，所述弹性部分具有中心；以及

线性推动器，该线性推动器附接至所述隔膜，用于控制所述隔膜的运动，所述线性推动器从所述弹性部分的所述中心延伸。

2.根据权利要求1所述的抽气机总成，其特征在于，在所述打开位置，所述隔膜与所述隔膜座间隔一距离。

3.根据权利要求1所述的抽气机总成，其特征在于，进一步包含传感器和调节器，所述传感器与所述调节器通信并且包括以下传感器中的至少一个：HVAC系统传感器、氧气传感器、门锁传感器、湿度传感器或气压传感器。

4.根据权利要求1所述的抽气机总成，其特征在于，所述隔膜座包括内表面和外表面。

5.根据权利要求4所述的抽气机总成，其特征在于，所述内表面具有在其上形成的隔膜座。

6.根据权利要求4所述的抽气机总成，其特征在于，所述外表面具有在其上形成的隔膜座。

7.根据权利要求1所述的抽气机总成，其特征在于，所述隔膜为盘状。

8.根据权利要求1所述的抽气机总成，其特征在于，所述线性推动器从由螺旋管、电动机、真空机和活塞组成的组中选择。

9.一种用于机动车辆的抽气机总成，该车辆具有内部车厢以及将内部车厢与外部大气分开的车身面板，其特征在于，该抽气机总成包括：

附接至车身面板的隔膜座；

在关闭位置和打开位置之间可相对于所述隔膜座移动的隔膜，所述隔膜具有中心；

居中地形成在所述隔膜上的圆形弹性部分，所述弹性部分具有中心；

位置控制器，该位置控制器附接至所述隔膜，用于控制所述隔膜的运动；以及

门锁传感器，所述门锁传感器发送指示车门已经解锁的通知，其中，当接收到所述通知时，所述位置控制器使所述隔膜移动至所述打开位置。

10.根据权利要求9所述的抽气机总成，其特征在于，所述位置控制器从由螺旋管、电动机、真空机和活塞组成的组中选择。

11.根据权利要求9所述的抽气机总成，其特征在于，还包括可操作地关联所述位置控制器的调节器以及可操作地关联所述调节器的传感器，所述传感器从由HVAC系统传感器、氧气传感器、门锁传感器、湿度传感器或气压传感器组成的组中选择。

12.根据权利要求9所述的抽气机总成，其特征在于，所述隔膜座包括内表面和外表面。

13.根据权利要求12所述的抽气机总成，其特征在于，所述内表面具有在其上形成的隔膜座。

14.根据权利要求12所述的抽气机总成，其特征在于，所述外表面具有在其上形成的隔膜座。

15.根据权利要求9所述的抽气机总成，其特征在于，所述隔膜是盘状的。

16.一种用于控制进出车辆的内部车厢的气流的方法，该车辆包括可移动的乘员车门和将内部车厢与外部大气分开的车身面板，其特征在于，该方法包括以下步骤：

形成抽气机总成，该抽气机总成包括附接至车身面板的隔膜座、在关闭位置和打开位置之间可相对于所述隔膜座移动的隔膜、以及位置控制器，所述隔膜具有中心，居中地在所述隔膜上形成弹性部分；该位置控制器附接至所述隔膜，用于控制所述隔膜的线性运动；

将所述隔膜座设置在车身面板上；以及

将所述隔膜从所述关闭位置移至所述打开位置，以平衡内部车厢与外部大气的气压。

17.根据权利要求16所述的用于控制气流的方法，其特征在于，所述位置控制器选自由螺线管、电动机、真空机和活塞组成的组。