CN103660853B - 用于汽车的空调设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于汽车的空调设备，其包括用于输送、冷却和加热空气的构件。所述空调设备具有包含导流装置和空气出口的壳体、蒸发器和采暖换热器。所述壳体被构造成包括空气分配元件和可变区。所述空气出口的导流装置布置在所述空气分配元件内部，所述采暖换热器布置在所述可变区内部。通过所述采暖换热器的布置可以使得所述可变区和所述空调设备的外部尺寸在功能不变以及使用相同部件的情况下发生变化，从而使得所述空调设备能与不同车型的结构空间相适配。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于汽车的空调设备，其包括用于输送、冷却和加热空气的构件，且具有包含导流装置和空气出口的壳体、蒸发器和采暖换热器。所述壳体分成不同的元件，这些元件被构造成可组装在一起。
背景技术
鉴于汽车中的技术组件数量日益增多，有必要对这些组件的结构体积进行优化，方能通过安置元件来确保实现想要的多样化功能。汽车的空调设备是对送入的空气质量流量进行调节，视情况将其划分成若干单个的空气质量流量并导入车辆的不同区域，相应的要求是对可供使用的结构空间进行最佳利用。
空调设备的研发阶段是根据汽车内部现有的结构空间以及某一型号系列的具体车型来调整空调设备的构造。因此在传统技术中，为空调设备设置至少两种不同结构空间的车型或车载平台(Kraftfahrzeugplattform)会研发至少两种不同的空调设备结构空间方案。空调设备构造的不同之处不仅体现在外形上，也体现在所用组件上。
然而，若依具体车型而使用不同构造的空调设备，这不但会加重设计工作，还会产生较高的制造成本、研发成本和其它的附加成本如仓储和运输成本，对于不同方案所需使用的组件而言，也存在这些问题。根据具体汽车所要求的空调设备构造，需要提供不同的空调壳体并为其配置相应组件。不同的空调设备要求使用相应不同的工具，此外还需采用适配的处理方法，举例而言，安装时就会遇到这些问题。
现有技术中已知有壳体采用模块化构造、功能可变以及组件尺寸可变的空调设备。
EP1634735A1公开一种汽车空调设备，其壳体的一部分为不同区域的空调设备采用不同构造，其中，不同区域的空调设备至少在风机、蒸发器和采暖换热器的布置方式方面是相同的。所述空调设备的壳体被构造成可根据不同类型的空调设备而发生变化和/或可利用附件或更换用零件来加以更改。通过更改壳体或者更改附件或更换用零件，可以根据不同区域的构造来改变空调设备的功能。
DE10037384A1公开一种用于汽车的采暖与空调设备，其空调壳体包含多个用于向汽车的前侧内部区域导引空气的出风孔。内部设有换热器的空调壳体具有设有出风孔的连接段，所述连接段用于连接可选择性地用作辅助模块的前侧调温单元，所述连接段在不使用时可被可拆卸的护盖件密封封闭。空调壳体由此构成基本模块，可以为所述基本模块分配相应的后侧调温单元作为辅助模块。所述采暖与空调设备可按具体需要而用作前侧调温设备或前后侧调温设备。
EP1705040B1描述一种汽车型号系列的任一款车辆的乘客室的空调装置。所述装置具有下壳体，所述下壳体包括前部和后部。壳体中设有预定宽度和预定倾斜度(相对于水平线)的换热器，这个宽度和倾斜度恒定不变且专用于所述型号系列。此外，这些换热器具有专用于特定车辆的可变高度，这个高度介于同样专用于所述型号系列的最小高度与最大高度之间。
DE19613345A1公开一种采暖或空调设备，其壳体组装方便且能可变安装在仪表盘位于左侧和右侧的汽车中。所述壳体由风机段和换热器段构成，这两个区段分别为对称组装并简单地通过机械连接相互卡合，而且有助于所述设备实现相对于汽车纵向平面的镜像安装，其中，仪表盘组件的尺寸可以采用不变设计。
风机段和换热器段的模块化结构允许在这些区段的外部尺寸方面对这些区段进行独立设计。
现有技术中的已知系统采用模块化构造，使用不同的组件和辅助模块或扩展模块，这能拓展空调设备在某一汽车型号系列的不同车型中的用途，例如用作不同的多区域空调设备，或者说能使空调设备在仪表盘附近的安装位置更为多变。
但是，已知的空调设备无法在设备功能不变以及使用相同组件的情况下通过简单的方式与不同的结构空间相适配。
发明内容
本发明的目的是提供一种包括空气分配系统的空调设备，所述空气分配系统被应用于不同车型时可以借助简单的手段与不同的结构空间相适配，特别是与较高和较低矮的结构空间相适配。此外，应当总是可以使用相同的组件。借此将所产生的成本，尤其是研发成本、设计成本、制造成本、安装成本和养护成本减至最低。
本发明用以达成上述目的的解决方案为一种用于汽车的空调设备。所述空调设备包括用于输送和调节空气的构件，尤其是用于冷却、加热空气以及为空气除湿的构件、设有导流装置和空气出口的壳体、蒸发器和采暖换热器。其中，所述蒸发器优选是冷却剂回路的组件。
根据本发明的方案，所述壳体由空气分配元件和可变区构成。所述空气出口的导流装置布置在所述空气分配元件内部。用于向空调设备输送空气的风机和壳体的风机-蒸发器元件即使在可变区采用不同构造的情况下也基本保持不变。风机-蒸发器元件基本不变的构造与可变区的不同即可变构造有关。由于进风系统不变，并且空气出口和相关导流装置不变地布置在空气分配元件内部，空调设备的空气分配即使在使用不同可变区的情况下也基本保持不变。
根据本发明，所述采暖换热器布置在可变区内部。
所述空调设备将不同构造的可变区与不变的空气分配元件和风机-蒸发器元件相结合，从而可以在使用相同组件的情况下应用于不同车型。由于空调设备内部使用的是相同组件，因此就算使用不同构造的可变区，设备功能也保持不变。
将空调设备的组件构造成相同部件的意思是，所使用的组件不仅在数量上是相同的，在构造和功能上也是相同的。其中，特别是将优选被构造成翻板的导流装置分别布置在相同位置上。在导流装置统一布置的情况下，也可以将其它的相关组件如导流装置的运动机构构造成相同部件。
由于所述空调设备的主要区域构造相同，并且使用大量的相同部件，这能大幅简化设计工作，进而降低研发、设计和制造成本。
本发明通过将采暖换热器布置在可变区内部，使得所述可变区和空调设备的外部尺寸可以在功能不变的情况下发生变化，从而使得空调设备能与具体车型的结构空间相适配。
通过为壳体采用模块化结构而实现一种空间需求可变的空调设备，这种空调设备能适应不同车型内部的不同可用空间。其中，壳体的模块化结构有助于实现可变区例如在其外部尺寸方面的可变构造，并且不受不变的空气分配元件和不变的风机-蒸发器元件影响。这样就可以根据实际需求和汽车内部的可用空间来调整空调设备，其中，通过相应选择和构建可变区来使空调设备的结构空间与汽车内的可用空间相适配。
根据本发明的有益技术方案，通过采暖换热器在壳体可变区内部的定向或取向以及通过搁脚空间空气出口的构造和布置来调整空调设备的结构空间。
根据第一备选方案，采暖换热器沿高度H方向定向布置，使得可变区和空调设备的尺寸占去较高的结构空间。高度H在此被定义为垂直于水平线X。
所述采暖换热器在其外部尺寸中优选具有带有一定深度的矩形入流侧。深度方向对应于采暖换热器的厚度，这个厚度小于所述入流侧的尺寸。
在此情况下，采暖换热器沿高度H方向定向是指采暖换热器的深度方向大体沿水平线X方向定向，入流侧沿高度H方向定向。
其中，采暖换热器布置成与水平线X方向优选成介于45°与90°之间的角度。
根据第二备选方案，采暖换热器沿水平线X方向定向布置，使得可变区和空调设备的尺寸占去较低矮的结构空间。
采暖换热器沿水平线X方向定向是指采暖换热器的深度方向大体沿高度H方向定向，入流侧沿水平线X方向定向。
其中，采暖换热器布置成与水平线X方向优选成介于-20°与20°之间的角度。
根据本发明的另一有益技术方案，空气分配元件形成第一流动路径，可变区形成第二流动路径。其中，布置在可变区内部的采暖换热器覆盖第二流动路径的整个横截面，从而使得由第二流动路径输送的空气质量流量全部流经采暖换热器的传热面。穿过流动路径的空气流量可用导流装置加以控制。当所述导流装置处于关闭第二流动路径的第一端位时，由空调设备的蒸发器输送的空气质量流量全部穿过第一流动路径，因而绕开采暖换热器。通过对第二流动路径的导流装置进行无级调节，将空气质量流量按比例分配到两条流动路径上。当导流装置处于第二端位时，第一流动路径被关闭，因此全部的空气质量流量皆穿过第二流动路径，从而流经采暖换热器。
第一流动路径在空调设备的高度H方向上优选布置在包含采暖换热器的第二流动路径上方。
根据本发明的改进方案，可变区包括空气出口的用于搁脚空间的流道。
根据本发明的第一备选方案，可变区被空气分配元件包括。因此，可变区是不变的空气分配元件的分区。在形状上有别于彼此的空气分配元件之间的区别仅在于可变区的构造。
根据本发明的第二备选方案，空气分配元件和可变区被构造成壳体的彼此分离但可组装在一起的元件。亦即，可变区和空气分配元件被构造成独立于彼此的分立元件。不变的空气分配元件可与不同构造的可变区结合使用。
本发明所提供的解决方案还具有以下诸多优点：
—显著缩短设计与研发时间，及
—大幅降低设计与研发成本，
—部件同一度(Gleichteilegrad)提高，这能缩短处理时间，降低投入成本，以及
—对具有不同结构空间的不同设备的安装方案进行调整，这能简化安装与养护工作。
下面参照附图以实施例的形式对本发明的其它技术细节、特征和优点进行说明。
附图说明
图1为适用于结构空间较高且采暖换热器陡置这种空间条件的空调设备；及
图2为适用于结构空间较低矮且采暖换热器平放这种空间条件的空调设备。
具体实施方式
图1为适用于结构空间较高这种空间条件的空调设备1。道路由水平线X表示。垂直于水平线X的方向对应的是高度H，因此较高的结构空间涉及的是空调设备1在高度H方向上的构造。采暖换热器5′为陡置。“陡置”是指采暖换热器5′大体沿高度H方向定向。采暖换热器5′与水平线X成45°角或更大角度。空调设备1的水平线X对应于汽车相对于道路的位置。
通过未图示风机沿流向14被送入空调设备1的壳体2、3、6′的空气质量流量流经不同的换热器。其中，空气在流经蒸发器4的传热面时被冷却和/或被除湿，并且需要时在流经采暖换热器5′的传热面时被再度加热。随后，经过调节的空气被导入乘客室。空气在经过调节后例如经空气出口7′进入搁脚空间，经仪表盘上的空气出口10进入乘客室，此外还经由被构造成除霜孔的空气出口8直接到达挡风玻璃，以便使挡风玻璃保持无水汽状态或者为其除霜。
沿空气流向14通往蒸发器4的单个流动路径在蒸发器4之后分成两条流动路径15、16。第一流动路径15将在蒸发器4中得到冷却和/或除湿的空气作为部分空气质量流量导引至采暖换热器5′周围。其中，第一流动路径15在高度H方向上位于采暖换热器5′上方。经冷却和/或除湿的空气作为部分空气质量流量在第二流动路径16上流经采暖换热器5′。这部分空气质量流量由此被再度加热。采暖换热器5′占据第二流动路径16的整个横截面。
这两条流动路径15、16，即作为采暖换热器5′旁路的第一流动路径15和整合有采暖换热器5′的第二流动路径16通入被构造成混合室17的共用区域。被构造成翻板的导流装置13朝混合室17方向界定第二流动路径16。导流装置13用于无级开启和无级关闭流动路径15、16。
导流装置13打开时，进入空调设备1的空气被分配到两条流动路径15、16上。这些部分空气质量流量在混合室17中再度汇聚并混合在一起，之后，经过调节的空气经由各空气出口7′、8、10被送入乘客室。
当导流装置13位于第一端位时，第二流动路径16处于关闭状态。全部的空气质量流量均由第一流动路径15导引，因而从采暖换热器5′旁边进入混合室17。此前经冷却和/或除湿的空气质量流量未被加热。
当导流装置13位于图中未示出的第二端位时，第一流动路径15处于关闭状态，因此全部的空气质量流量均从开启的第二流动路径16上流过，从而流经采暖换热器5′。
经空气出口7′、8、10进入乘客室的空气质量流量由被构造成翻板的其它导流装置9、11、12进行划分。这些翻板分别用于无级开启和无级关闭空气出口7′、8、10。
所述壳体具有多个独立元件，其中，在风机-蒸发器元件2内部设有入流区、进风口、风机、过滤器和蒸发器4，在空气分配元件3内部设有空气出口7′、8、10、导流装置9、11、12和采暖换热器5′。其中，采暖换热器5′被固定在空气分配元件3的可变区6′内部。亦即，可变区6′是空气分配元件3的分区。根据替代性实施方式，可变区6′也可以被构造成壳体的独立元件，也就是与空气分配元件3分离或独立于所述空气分配元件。
蒸发器4在第一窄侧20以与风机-蒸发器元件2的壁技术性紧密连接的方式进行布置与固定。风机-蒸发器元件2的壁在蒸发器4的容置区内具有包含导流装置19的其它旁路18。当被构造成翻板的导流装置19打开时，一部分被送入壳体2、3、6′的空气质量流量作为部分空气质量流量从蒸发器4旁边经过，其中，由旁路18输送的部分空气质量流量保持未经调节的状态。通过无级调节导流装置19来控制绕开蒸发器4的部分空气质量流量在总空气质量流量中所占的份额。
此外，混合室17、全部的空气出口7′、8、10和相关导流装置9、11、12形成于空气分配元件3内部。
由空气分配元件3的壁界定混合室17。采暖换热器5′布置在第二流动路径16通入混合室17的出口区内，所述出口区同样被分配给空气分配元件3。混合室17内部设有用于将各部分空气质量流量明确导引至不同空气出口7′、8、10的其它导流装置。
空气分配元件3的可变区6′具有止挡，所述止挡用于蒸发器4的与第一窄侧20相对布置的第二窄侧21。蒸发器4的第二窄侧21技术性紧密贴靠在所述止挡以及可变区6′的壁上。因此，蒸发器4占据壳体2、3、6′上进风口的整个通流横截面。只有旁路18才能导引部分空气质量流量未经调节地从蒸发器4旁边流过。
第二流动路径16形成于空气分配元件3的可变区6′内部。采暖换热器5′由壳体6′的壁保持，其中，所述壁与采暖换热器5′之间的连接采用技术性紧密设计。所述壁在用于容置采暖换热器5′的区域内设有特殊的成型结构。
在结构空间较高的空调设备1如图1所示的技术方案中，采暖换热器5′一方面以其第一窄侧22贴靠并固定在朝下定向的外壁上。采暖换热器5′的第二窄侧23同样布置在所述壁被构造成容置槽的成型结构中。
用来容置采暖换热器5′的第二窄侧23的成型结构此外还用作第一流动路径15与第二流动路径16之间的间壁以及用作用于开启和关闭第二流动路径16的导流装置13的止挡。
空气分配元件3的可变区6′以其外壁界定第二流动路径16。其中，所述外壁的边缘区域延伸至从属于空气分配元件3的导流装置13的第二止挡。
此外，通往搁脚空间的空气出口7′的流道形成于可变区6′内部。相关导流装置12被分配给空气分配元件3。在由空气分配元件3所形成的第一壁与第二壁之间设有导流装置11，所述导流装置可以联合这两个壁将空气出口10封闭。
图2所示为适用于结构空间较低矮这种空间条件的空调设备1。采暖换热器5″为平放。“平放”是指采暖换热器5″大体沿水平线X方向定向，其中，采暖换热器5″可以与水平线X成-20°至20°的较小角度。
空调设备1如图1和图2所示的实施方式的区别仅在于采暖换热器5′、5″的布置方式以及包含有通往搁脚空间的空气出口7′、7″的空气分配元件3的可变区6′、6″的构造。
至于空调设备1通过蒸发器4与采暖换热器5″和流动路径15、16配合作用后所具有的功能，以及风机-蒸发器元件2的构造和包含混合室17、空气出口7″、8、10及导流装置9、11、12、13、19的空气分配元件3的构造，请参考图1中所示的实施方案。
虽然空气分配元件3的可变区6′、6″的实施方式不同，但风机-蒸发器元件2的构造和空气分配元件3的构造在使用方面和与这些可变区的配合作用方面保持不变。蒸发器4和所有被构造成翻板的导流装置9、11、12、13、19在风机-蒸发器元件2或空气分配元件3内部均布置在相同位置，因此在可变区6′、6″构造不同的情况下，结合风机-蒸发器元件2和空气分配元件3而实现的空气分配或空气分配体系结构保持不变。
可变区6′还是可以被构造成空气分配元件3的分区或壳体的独立元件，因而与空气分配元件3分离或独立于所述空气分配元件。
采暖换热器5′、5″的布置方式和采暖换热器5′、5″的传热面的取向或定向在不同的实施方式中各不相同。
可变区6″同样构成用于蒸发器4的与第一窄侧20相对布置的第二窄侧21的止挡以及用于第二流动路径16的止挡。可变区6″的壁与蒸发器4之间的接触区采用技术性紧密设计。
采暖换热器5″布置在空气分配元件3的可变区6″的第二流动路径16内部且由空气分配元件3的壁保持，其中，所述壁与采暖换热器5″之间的连接也采用技术性紧密设计。所述壁在用于容置采暖换热器5″的区域内设有能将采暖换热器5″平放的成型结构。“平放”在此是指采暖换热器5″使得空气流向14大体为高度H方向的安装状态。
采暖换热器5″的第一窄侧22沿水平线X方向定向并且贴靠和固定在可变区6″的外壁上。采暖换热器5″的第二窄侧23同样沿水平线X方向定向并且布置在所述壁的成型结构内部，所述成型结构用作第一流动路径15与第二流动路径16之间的间壁以及用作用于开启和关闭第二流动路径16的导流装置13的第一止挡。
用以界定第二流动路径16的可变区6″的壁延伸至从属于空气分配元件3的导流装置13的第二止挡。
此外，可变区6″被构造成使得通往搁脚空间的空气出口7″的流道整合于壳体6″内部。与图1所示的实施方式一样，在由空气分配元件3所形成的第一壁与第二壁之间设有导流装置11，所述导流装置可以联合这两个壁将空气出口10封闭。
图1和图2中分别用一条虚线示出不变区(尤其是风机-蒸发器元件2和空气分配元件3的不变区)和布置在这些区域内的组件与不同构造的可变区6′、6″之间的分界。
附图标记列表
1 空调设备
2 壳体，风机-蒸发器元件
3 壳体，空气分配元件
4 蒸发器
5′，5″ 采暖换热器
6′，6″ 壳体，可变区
7′，7″ 搁脚空间空气出口
8 挡风玻璃空气出口
9 导流装置，翻板
10 乘客室空气出口
11 导流装置，翻板
12 导流装置，翻板
13 导流装置，翻板
14 空气流向
15 第一流动路径
16 第二流动路径
17 混合室
18 旁路
19 导流装置，翻板
20 蒸发器的第一窄侧
21 蒸发器的第二窄侧
22 采暖换热器的第一窄侧
23 采暖换热器的第二窄侧
X 水平线
H 高度
Claims (10)
1.一种用于汽车的空调设备(1)，其包括用于输送、冷却和加热空气的构件，且具有包含导流装置(9，11，12，13，19)和空气出口(7′，7″，8，10)的壳体、蒸发器(4)和采暖换热器(5′，5″)，其特征在于，所述壳体被构造成包括空气分配元件(3)和可变区(6′，6″)，其中，所述空气出口(7′，7″，8，10)的导流装置(9，11，12，13，19)布置在所述空气分配元件(3)内部，并且所述采暖换热器(5′，5″)布置在所述可变区(6′，6″)内部，通过所述采暖换热器(5′，5″)的布置可以使得所述可变区(6′，6″)和所述空调设备(1)的外部尺寸在功能不变以及使用相同部件的情况下发生变化，从而使得所述空调设备(1)能与不同车型的结构空间相适配。
2.如权利要求1所述的空调设备(1)，其特征在于，所述采暖换热器(5′)沿高度H方向定向布置，使得所述可变区(6′)和所述空调设备(1)的尺寸占去较高的结构空间。
3.如权利要求2所述的空调设备(1)，其特征在于，所述采暖换热器(5′)布置成与水平线X方向成介于45°与90°之间的角度。
4.如权利要求1所述的空调设备(1)，其特征在于，所述采暖换热器(5″)沿水平线X方向定向布置，使得所述可变区(6″)和所述空调设备(1)的尺寸占去较低矮的结构空间。
5.如权利要求4所述的空调设备(1)，其特征在于，所述采暖换热器(5′)布置成与水平线X方向成介于-20°与20°之间的角度。
6.如权利要求1至5中任一项所述的空调设备(1)，其特征在于，所述空气分配元件(3)形成第一流动路径(15)，所述可变区(6′，6″)形成第二流动路径(16)，其中，由所述第二流动路径(16)输送的空气质量流量全部流经所述采暖换热器(5′，5″)的传热面，以及所述流动路径(15，16)可被导流装置(13)关闭。
7.如权利要求6所述的空调设备(1)，其特征在于，所述第一流动路径(15)在所述空调设备(1)的高度H方向上形成于包含所述采暖换热器(5′，5″)的第二流动路径(16)上方。
8.如权利要求1至5中任一项所述的空调设备(1)，其特征在于，所述可变区(6′，6″)包括所述空气出口(7′，7″)的用于搁脚空间的流道。
9.如权利要求1至5中任一项所述的空调设备(1)，其特征在于，所述空气分配元件(3)包括所述可变区(6′，6″)。
10.如权利要求1至5中任一项所述的空调设备(1)，其特征在于，所述空气分配元件(3)和所述可变区(6′，6″)被构造成所述壳体的彼此分离但可组装在一起的元件。
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