CN105082931A - 轻质hvac模块 - Google Patents

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Abstract

一种HVAC模块(100)，具有非负载支承模块外壳(116)，该外壳通过折叠至内部支承结构(200)的预制板(110)材料限定。内部支承结构(200)包括第一换热器(210)、第二换热器(212)以及互连于换热器(210、212)的至少一个刚性横向件(216)。气阀模块(214)可以固定地连接至两个换热器(210、212)，用于提供内部支承结构(200)的扭转刚性。预制板(110)材料包括以预定样式构造的多个带轮廓板(112)，其中带轮廓板(112)沿相邻边缘(136)折叠并与内部支承结构(200)配合，以限定具有入口(122)、出口(124)、气道(118)以及混合室(120)的模块外壳(116)。内部支承结构(200)可包括索引特征，以将预制板(110)的带轮廓板(112)定位和固定至预定位置。

Description

轻质HVAC模块
技术领域
本发明涉及汽车的加热、通风以及空调(HVAC)模块，更具体地涉及具有支承非承重外壳的内部结构的轻质HVAC模块。
发明背景
加热、通风以及空调(HVAC)模块设计成调节和递送空气，以支持汽车内部舒适性和便利性。典型的HVAC模块包括抽入未调节空气的进气口、将空气流引导通过HVAC模块的迷宫通道、调节空气的换热器组件以及将调节后的空气分配至汽车的车厢的出气口。在通道的战略性节点布置气流门以将一定量气流选择性地引导和按比例分配至HVAC模块内的换热器，以控制通向车厢的气流温度。换热器可包括用于加热气流的加热器芯和用于冷却气流的蒸发器。气流经由风机被引导通过HVAC模块，该风机可集成于HVAC模块。
汽车的HVAC模块设计和制造的当前实践是使用注塑成型板来形成HVAC模块的硬壳体或外壳。这些模制板通常由聚丙烯与填料(通常是滑石)制成。各个硬质板通常通过机械紧固件(诸如螺钉和/或弹性夹)组装和接合在一起，以形成HVAC模块外壳。还存在有包含超声和/或热焊接接头以将各板接合在一起形成模块的外壳的设计。一些设计中，使用各种形状的一体卡扣特征来将塑料板接合在一起。
该模块外壳还限定用于换热器的内部通道和安装点、用于控制气流并将气流引导至所需出口的控制阀模块、控制阀传动装置以及其它相关部件。电气或机械致动器附连至该模块外壳以将内部阀移动至所需位置。在模块外壳与分配管道接口的位置、与仪表板进气室前端或发动机冷却剂穿过其的防火墙开口接口的位置，以及与制冷软管接口的位置，塑料模块外壳采用各种气密封件来防止泄气。此外，风机马达组件可以安装至模块外壳，以将空气吹过该模块，空气来自汽车外部以提供新鲜空气或者来自汽车内部以改善加热或冷却效率。
该模块外壳需要足够稳固以提供支承换热器、阀模块以及其它相关部件的负载所需的结构强度，以及足够刚性以防止不理想的挠曲，而挠曲会产生空气泄漏，导致不想要的噪声并降低HVAC系统的性能。换言之，模块外壳是结构件，换热器、阀模块以及其它关联部件附连至该结构件。该模块外壳所要求的结构强度和刚性导致模块外壳庞大、重且制造复杂。
需要一种HVAC模块，其要求更少的材料且制造更简单。还需要一种HVAC模块，其比已知HVAC模块更轻，但比现有HVAC模块更牢固。
发明内容
本发明涉及加热、通风和空调(HVAC)模块，具有内部支承结构和非负载支承模块外壳，该非负载支承模块外壳由预制材料板限定，该预制材料板具有以预定样式构造的多个带轮廓板，其中所述带轮廓板沿相邻边缘折叠至支承结构上。
该内部支承结构可包括第一换热器、与第一换热器间隔开的第二换热器，以及多个刚性横向件，刚性横向件将第一换热器和第二换热器互连，以限定刚性内部支承结构。所述内部支承结构可包括索引特征，以将带轮廓板定位和固定至预定位置到所述内部支承结构。
带轮廓板可以由轻质聚合物发泡材料板制成，并可以通过活动铰链一体地连接，由此使得带轮廓板能够被折叠并相邻彼此接触地重新定位，以形成该模块外壳。带轮廓板与内部支承结构和气阀模块配合，以限定进气口、内部气道、至少一个混合室以及出气口。带轮廓板可以通过诸如铆接或粘接之类的方式附连至内部支承结构。
在阅读本发明的实施例的下面详细描述时，本发明的其它特征和优点将变得更清楚，该详细描述以非限制性示例方式并参考附图给出。
附图说明
本发明将参考附图来进一步描述，附图中：
图1示出本发明的HVAC模块的示例性实施例的等距正视立体图。
图2示出图1的HVAC模块的等距分解后视立体图。
图3示出图1的HVAC模块的等距局部分解后视立体图。
图4示出图1的HVAC模块的等距后视立体图。
图5示出沿图4的线5-5截取的HVAC模块的剖视侧视图。
具体实施方式
参考图1至5，示出轻质加热、通风和空调(HVAC)模块100。HVAC模块100采用轻质聚合物基材料的预制板110，其具有多个带轮廓板112，带轮廓板112构造成与内部支承件200配合以提供非负载支承模块外壳116。与本领域已知的HVAC模块不同，本HVAC模块100不需要依赖模块外壳116的结构强度来支承各内部部件。相反，本HVAC模块100依赖内部部件(例如换热器210、212)的固有结构强度，以及部分地依赖气阀模块214，来支承和维持模块外壳116的形状。换言之，本模块外壳116是非负载结构，其依赖于HVAC模块100的内部支承结构200来维持模块外壳116的结构整体性。
图1示出本发明的HVAC模块100的示例性实施例的正视立体图。图2示出图1的HVAC模块100的分解图。具有多个带轮廓板112的轻质聚合材料预制板110折叠至并附连至内部支承结构200，以限定模块外壳116，该模块外壳116具有外部壳体114、内部通道118以及混合室120。该模块外壳116还限定进气口122并与通风模块2154配合来限定出气口124。预制板110足够牢固以在HVAC模块100的正常运行状态下维持模块外壳116的形状，但是不需要支承HVAC模块100的内部部件(诸如换热器210、212或者气阀模块214)的负载。预制板110可以由轻质聚合物材料制成，诸如聚氨酯、乙烯-乙酸乙烯酯，或聚氯乙烯发泡片材。预制板110可以通过机械方式(诸如铆接)或通过化学方式(诸如粘接)附连至内部支承结构200。
预制板110包括多个带轮廓板112，其沿其相邻边缘136互连。作为示例，预制板110可以包括五个(5)不同主带轮廓板112，其构成底壁部分126、右侧壁部分128、左侧壁部分130、后壁部分132以及前壁部分134。预制板110也可包括从主带轮廓板112延伸的副带轮廓板113，其中，副带轮廓板113构造成与内部支承结构200和主带轮廓板112配合，以限定HVAC模块100的内部气道118、混合室120或者入口/出口122、124。相邻带轮廓板112、113通常通过相邻的边缘136接合或一体连接，相邻的边缘136限定活动铰链，使得带轮廓板112能够沿铰链线弯曲并重新相邻彼此接触，以形成三维模块外壳116，如图4所示。所示的活动铰链是由与所连接的带轮廓板112相同的材料制成的薄柔性铰链，由此使得带轮廓板能够由相同聚合物材料模制。
预制板110可以模压、模制或以其它方式由一片或多片源材料制成，或者，替代地，注射成型为如图2所示的净形状。各个带轮廓板112、113的构造(诸如布局和形状)由模块外壳116所需的外部形状、内部支承结构200的安装点218的位置、所需的内部通道118路径以及所需的进气口122和出气口124位置来限定。内部支承结构200的安装点218用作索引特征，从而带轮廓112、113具有放置和附连至安装点218的相对应特征，以确保带轮廓112适当地定位并固定至内部支承结构200。
内部支承结构200的主要部分由第一换热器210限定，第一换热器210可固定地互连于与该第一换热器210分隔开的第二换热器212。可选地，换热器210、212可以固定地互连至气阀模块214，用于提高扭转刚度和强度。第一换热器210可以是加热器芯，而第二换热器212可以是蒸发器。所示的示例性第一210和第二换热器212具有矩形轮廓，其通常是用于汽车的换热器210、212。每个换热器210可由由多个管组装，其中翼部连接相邻的管并钎焊在一起形成实心一体结构。换热器210、212通过多个横向件216一体地连接并固定在一起，从而形成结构上刚性的内部支承结构200。
阀模块214可以跨越该对一体连接的换热器210、212安装，以限定HVAC模块100的出口124。阀模块214包括多个气阀，诸如挡板阀、旋转门阀、蝶阀，或用于操作气阀等所述相关的传动装置。气阀模块214可以被驱动以将空气引导离开HVAC模块100至车厢内的所需最终目的地(诸如脚垫、挡风玻璃)，或朝向乘客。HVAC模块100也可包括多个内部气阀，其将进气引导和选择性地按比例分配通过第一换热器210的芯、第二换热器的芯，或两者。阀模块214也可用作横向件216，以将第一换热器210固定地连接至第二换热器212。阀模块214的主体可以由本领域任何已知的结构塑料模制。
图2和5最佳示出，每个换热器210、212包括两个相对端。相对于换热器210、212在附图中的位置，在换热器210、212的每个相对端的下部和上部上的是由凸片218限定的安装点218。横向件216可以具有第一端222和相反第二远端224的细长件216。横向件216的长度被选择成将两个换热器210、212维持在预定固定距离。横向件216的第一端222固定地配合第一换热器210，而第二端224固定地配合第二换热器212。横向件216可以通过本领域已知的任何方法(诸如焊接、粘接、螺栓连接或如图2所示的铆接)连接至换热器210、212。横向件216可以由模压、挤压、模制金属或塑料来形成，只要其具备足够的强度、刚性和结构稳定性来将两个换热器210维持在固定位置以限定实心内部支承结构200。替代实施方式中，横向件216可以形成为阀模块214组件的一部分，该情形中，横向件216一体地模制到阀模块214，如图2和5所示。
图5示出沿图4的线5-5截取的HVAC模块100的剖视图，HVAC模块具有内部支承结构200，该内部支承结构200由通过一对下横向件216互连的两个间隔开换热器212、214和其中模制上横向件的阀模块214限定。外壳114、内部通道118以及混合室120由与内部支承结构200配合的预制板110限定。混合室限定在两个换热器210、212，阀模块214以及预制板110之间。
虽然已经参照示例性实施例描述了本发明，本领域的技术人员应理解的是，可进行各种变化且其元件可由等同物替代而不脱离本发明的范围。此外，在本发明的教导下，可以进行很多变型以适应特定情形或材料而不脱离本发明的实质范围。因此，应理解的是，本发明不限于作为实施本发明所考虑到的最佳模式所公开的特定实施例，而是本发明包括落入所附权利要求书范围内的所有实施例。

Claims (14)

1.一种加热、通风以及空调(HVAC)模块(100)，包括：
内部支承结构(200)；以及
模块外壳(116)，所述模块外壳由预制材料板(110)制成，所述预制材料板(110)具有以预定样式构造的多个带轮廓板(112)，其中所述带轮廓板(112)沿相邻边缘(136)折叠和附连至所述内部支承结构(200)上。
2.根据权利要求1所述的HVAC模块(100)，其特征在于：所述内部支承结构(200)包括：
第一换热器(210)；
第二换热器(212)，所述第二换热器(212)与所述第一换热器(210)间隔开；以及
至少一个横向件(216)，所述至少一个横向件(216)将所述第一换热器(210)刚性固定至所述第二换热器(212)，以限定所述内部支承结构(200)。
3.根据权利要求2所述的HVAC模块(100)，其特征在于：所述内部支承结构(200)包括索引特征(218)，以将所述带轮廓板(112)定位和固定至预定位置到所述内部支承结构(200)上。
4.根据权利要求2所述的HVAC模块(100)，其特征在于：
所述第一和第二换热器(210、212)中至少一个包括凸片(218)；
所述带轮廓板(112)中至少一个包括配合所述凸片(218)以将所述带轮廓板(112)定位和固定至预定位置的装置。
5.根据权利要求2所述的HVAC模块(100)，其特征在于：所述HVAC模块(100)包括气阀模块(214)，所述气阀模块(214)固定地配合于所述第一换热器(210)和所述第二换热器(212)，从而所述气阀模块(214)用作横向件(216)，以提高所述内部支承结构(200)的扭转刚度。
6.根据权利要求5所述的HVAC模块(100)，其特征在于：相邻带轮廓板(112)通过活动铰链一体地连接，由此使得所述带轮廓板(112)能够被折叠并相邻彼此接触地重新定位，以形成所述模块外壳(116)。
7.根据权利要求6所述的HVAC模块(100)，其特征在于：所述带轮廓板(112)与所述内部支承结构(200)配合，以限定进气口(122)、内部气道(118)以及至少一个混合室(120)。
8.根据权利要求6所述的HVAC模块(100)，其特征在于：所述带轮廓板(112)与所述内部支承结构(200)和气阀模块(214)配合，以限定进气口(122)、内部气道(118)、至少一个混合室(120)以及出气口(124)。
9.根据权利要求6所述的HVAC模块(100)，其特征在于：所述带轮廓板(112)由轻质聚合物发泡材料板制成。
10.根据权利要求9所述的HVAC模块(100)，其特征在于：所述带轮廓板(112)通过铆接附连于所述内部支承结构(200)。
11.根据权利要求9所述的HVAC模块(100)，其特征在于：所述带轮廓板(112)通过粘接附连于所述内部支承结构(200)。
12.一种加热、通风以及空调(HVAC)模块(100)，包括：
非负载支承模块外壳(116)，所述非负载支承模块外壳(116)由内部支承结构(200)支承。
其中所述非负载支承模块外壳(116)包括预制材料板(110)，所述预制材料板(110)具有以预定样式构造的多个带轮廓板(112)，从而所述带轮廓板(112)沿相邻边缘(136)折叠至所述内部支承结构(200)上，以限定所述模块外壳(116)。
13.根据权利要求12所述的HVAC模块(100)，其特征在于：所述内部支承结构(200)包括：
第一换热器(210)；
第二换热器(212)，所述第二换热器(212)与所述第一换热器(210)间隔开；
气阀模块(214)，所述气阀模块(214)具有横向件(216)，所述横向件将所述第一换热器和所述第二换热器(212)互连，以限定刚性内部支承结构(200)。
14.根据权利要求13所述的HVAC模块(100)，其特征在于：相邻的带轮廓板(112)通过活动铰链一体连接，由此使得所述带轮廓(112)能够折叠并与所述内部支承结构(200)和所述气阀模块(214)相邻接触配合地重新定位，以限定进气口(122)、内部气道(118)、至少一个混合室以及出气口(124)。
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