CN107014052B - 一种摆风机构及空调器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及空调技术领域，提出了一种摆风机构及包括有该摆风机构的空调器，包括电机、摆叶总成、传动机构，摆叶总成包括多个摆叶以及用于带动多个摆叶同步摆动的连杆，传动机构包括圆柱凸轮、传动件。电机用于驱动圆柱凸轮偏心旋转，传动件连接有至少一根连杆并活动插装于圆柱凸轮上的闭环曲线槽，当圆柱凸轮偏心旋转使得传动件沿闭环曲线槽复合运动时，连杆随传动件运动并带动摆叶同步往复摆动。本发明摆风机构不仅可以在实现摆叶的摆动时避免电机的往复转动、利于电机使用周期的延长，还能减少遥控器按键数量，同时能够实现一台电机控制多排摆叶，利于成本的节约。

Description

一种摆风机构及空调器

技术领域

本发明涉及空调技术领域，具体来说，涉及一种摆风机构的结构改进以及具有空调中。

背景技术

目前的空调产品中，通常设有双排摆叶，而双排摆叶的摆动需要由两个电机分别控制，如图1所示，每排摆叶总成中均包括固定杆、连杆以及多个摆叶，其中，摆叶转动连接于固定杆以及连杆，固定杆位置固定，电机与连杆之间通过偏心轴传动连接，电机通过带动连杆在平面内运动从而进一步带动摆叶同步摆动，从而实现风向的调节。

由于摆叶总成的结构限制，电机需要往复转动才能实现摆叶的往复摆动，在调节风向时，遥控器按键上区分正向、反向，提高了操作的繁琐性。当需要摆叶不间歇地摆动以改变风向时，电机需要频繁地往复转动，影响电机的使用周期。

如何在避免电机往复转动的前提下，实现摆叶的往复摆动，是本发明需要解决的问题之一。

发明内容

本发明的目的在于提供一种摆风机构，不仅可以在实现摆叶的摆动时避免电机的往复转动、利于电机使用周期的延长，还能减少遥控器按键数量，同时能够实现一台电机控制多排摆叶，利于成本的节约。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种摆风机构，包括电机、摆叶总成、传动机构，所述摆叶总成包括多个摆叶以及用于带动多个所述摆叶同步摆动的连杆，所述传动机构包括圆柱凸轮、传动件。所述电机用于驱动所述圆柱凸轮偏心旋转，所述传动件连接有至少一根所述连杆并活动插装于所述圆柱凸轮上的闭环曲线槽，当所述圆柱凸轮偏心旋转使得传动件沿所述闭环曲线槽复合运动时，所述连杆随所述传动件运动并带动所述摆叶同步往复摆动。

进一步的，圆柱坐标系下，所述闭环曲线槽的轨迹曲线为：

r=r_b-△y*sin(β)，

z=△x* cos（2β），

其中，所述r为所述轨迹曲线在垂直于所述圆柱凸轮旋转轴线的平面上的投影半径，所述r_b为所述圆柱凸轮的基圆，所述z为所述轨迹曲线在所述圆柱凸轮旋转轴线上的投影值，所述β为所述圆柱凸轮相对其初始状态时转动的角度，所述△y= R* sin（α），所述△x= R*(1-cos（α）)，所述R为所述摆叶摆动时所作圆弧的半径，所述α为所述摆叶相对其水平的初始状态摆动的最大角度。

进一步的，所述传动件包括固定连接的从动件、连接件。所述从动件抵接所述圆柱凸轮上的闭环曲线槽，所述连接件用于连接所述连杆。

进一步的，所述传动件位于所述偏心圆柱凸轮机构上方。

进一步的，所述连接件呈杆状，其两端各设有一根所述连杆。

进一步的，所述连接件包括主杆以及分别固定连接于所述主杆两端的副杆，所述副杆上设有多根等间距分布的所述连杆。

进一步的，所述从动件包括从动杆、滚珠，所述滚珠容置于所述从动杆的凹槽内并抵接所述闭环曲线槽。

基于上述摆风机构的结构设计，本发明在另一个方面还提供了一种空调器，所述空调器包括有摆风机构，所述摆风机构包括电机、摆叶总成、传动机构，所述摆叶总成包括多个摆叶以及用于带动多个所述摆叶同步摆动的连杆，所述传动机构包括圆柱凸轮、传动件，其中，所述电机用于驱动所述圆柱凸轮偏心旋转，所述传动件连接有至少一根所述连杆并抵接所述圆柱凸轮上的闭环曲线槽，当所述圆柱凸轮偏心旋转使得传动件沿所述闭环曲线槽复合运动时，所述连杆随所述传动件运动并带动所述摆叶同步往复摆动。

相比现有技术中电机与连杆之间通过偏心轴作为传动机构传动连接，电机需要往复转动才能实现摆叶的往复摆动，在调节风向时，遥控器按键上还要区分正向、反向键，操作比较繁琐，且当电机频繁地往复转动时降低其使用周期。本发明摆风机构采用了包括圆柱凸轮和传动件的传动机构，其优点及有益效果为：

1、在实施摆叶的摆动时，避免了电机的往复转动，延长了电机的使用周期；

2、遥控器按键上无需区分正向、反向，利于按键数量的减少、遥控器结构的简化，以及控制程序的简化；

3、根据实际需要，一台电机可同时控制一排或多排摆叶，利于驱动源数量的减少，进而利于制造成本的降低。

结合附图阅读本发明实施方式的详细描述后，本发明的其他特点和优点将变得更加清楚。

附图说明

图1是现有技术中摆风机构的结构示意图；

图2是本发明具体实施例摆风机构的结构示意图；

图3是本发明具体实施例摆叶的局部示意图；

图4是本发明具体实施例摆叶的运动轨迹示意图；

图5是本发明具体实施例圆柱凸轮的主视图；

图6是本发明具体实施例圆柱凸轮的侧视图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图2所示，本实施例提出了一种摆风机构，与现有技术相同的是均包括电机、摆叶总成10、传动机构20，摆叶总成10包括有多个摆叶以及用于带动多个摆叶同步摆动的连杆11，该摆叶总成10可采用现有成熟技术方案实现，不同之处在于，传动机构20不是采用现有技术中单一的偏心轴或传动轴来传动连接电机与摆叶总成10，并且电机不仅可控制一排摆叶，还可根据实际需要控制多排摆叶，具体的，本实施例中传动机构20包括圆柱凸轮21、传动件22。

其中，传动件22连接有一根或多根连杆11（根据控制摆叶的排数来定），当连接多根连杆11时，为保证多排摆叶之间的正常运转，显然多根连杆11之间需要有一定的间隔，本实施例为了便于阐述在传动件22的两侧各连接有一根连杆11，即一个电机可控制双排摆叶总成10，传动件22与连杆11的连接方式可参考现有技术中偏心轴与连杆11之间的连接方案，例如，转动连接或固定插装或螺纹固定连接等。两排摆叶的相对位置与出风方向有关，此外，传动件22还活动插装于圆柱凸轮21上的闭环曲线槽211，该闭环曲线槽211的轨迹曲线为三维闭环曲线（参照图5、图6），为了保证传动顺畅性本实施例传动件22不仅活动插装于闭环曲线槽211，还抵接闭环曲线槽211。

当圆柱凸轮21通过电机的驱动进行偏心旋转时，传动件22沿闭环曲线槽211进行复合运动，所述复合运动包括沿圆柱凸轮21的旋转轴线方向的运动以及沿圆柱凸轮21的径向方向的运动，通过所述传动件22的复合运动可有效带动连杆11随其运动，从而实现带动摆叶同步往复摆动。

为了限制传动件22在闭环曲线槽211内运动以及避免传动件22与圆柱凸轮21之间脱离，既可以增加两个平行的隔板（附图未示出），将传动件22限制在两个隔板之间（当然，为了减小两个隔板之间的距离，还可只限制传动件22上的一部分位于两个隔板之间），使得传动件22上任一点均在平面上复合运动，以传动件22上在闭环曲线槽211内的活动插装点为例进行阐述，闭环曲线槽211内的活动插装点设定为在第一平面内运动，第一平面可由任意状态下的活动插装点以及圆柱凸轮21的旋转轴线获得，利用原理为：经过一条直线和这条直线外一点有且只有一个平面。

由于传动件22与连杆11连接，也可以采用现有技术中限制连杆11在平面内运动的技术方案，例如，增设限制连杆11在平面内运动的细长孔，装配后，连杆11插装于细长孔内，细长孔宽度的限制使得连杆11只能沿细长孔的长度方向或深度方向运动，具体的，现有方案中一般在空调的壳体上加工有上述细长孔，以摆叶与连杆11之间的转动连接点P（参考图3所示）为例进行阐述，将摆叶与连杆11的转动连接点P设定为在第二平面上运动，需要理解的是，设定的第一平面与第二平面平行分布。

为了便于描述本发明和简化描述，以如图所示总体坐标系o-xyz及局部坐标系o¹-x¹y¹z¹进行阐述，本实施例中为了更好地借助连杆11与摆叶的重力作用，使得摆叶朝下摆动时可以自然下垂，特别将传动件22设置在圆柱凸轮21的上方，当然，在本发明的其他实施例中还可根据实际工况将传动件22环绕设置圆柱凸轮21的其他方向，由于闭环曲线槽211与传动件22之间的活动插装的设定，依然能保证传动的可实施性。具体的，本实施例是以一个摆叶和圆柱凸轮21之间的关系为例，初始状态下，摆叶处在水平状态，在此描述圆柱凸轮21转动一周时，摆叶的摆动状态：

1、圆柱凸轮21绕z轴（旋转轴线）逆时针转动角度β：0→90°时，传动件22插装于闭环曲线槽211内并与圆柱凸轮21之间发生相对运动，由于圆柱凸轮21进行偏心旋转，如图所示，闭环曲线槽211半径减小使得传动件22沿y负向运动，闭环曲线槽211的轨迹使得传动件22同时沿z轴正向运动，沿y负向的运动以及沿z轴正向的运动构成了传动件22沿闭环曲线槽211进行复合运动，通过连杆11的传动，进而带动摆叶绕z¹轴顺时针转动，转动角度β为90°时，摆叶摆至y¹负向的最大角度为α；

2、圆柱凸轮21绕z轴逆时针转动角度β：90°→180°时，闭环曲线槽211的半径增大使得传动件22沿y正向运动，闭环曲线槽211的轨迹使得传动件22同时沿z轴负向运动，沿y正向的运动以及沿z轴负向的运动构成了传动件22沿闭环曲线槽211进行复合运动，通过连杆11的传动，进而带动摆叶绕z¹轴逆时针转动，转动角度β为180°时，摆叶恢复至初始状态，即水平位置；

3、圆柱凸轮21绕z轴逆时针转动角度β：180°→270°时，闭环曲线槽211的半径增大使得传动件22沿y正向运动，闭环曲线槽211的轨迹使得传动件22同时沿z轴正向运动，沿y正向的运动以及沿z轴正向的运动构成了传动件22沿闭环曲线槽211进行复合运动，通过连杆11的传动，进而带动摆叶绕z¹轴逆时针转动，转动角度β为270°时，摆叶摆至y¹正向的最大角度为α；

4、圆柱凸轮21绕z轴逆时针转动角度β：270°→360°时，闭环曲线槽211的半径减小使得传动件22沿y负向运动，闭环曲线槽211的轨迹使得传动件22同时沿z轴负向运动，沿y负向的运动以及沿z轴负向的运动构成了传动件22沿闭环曲线槽211进行复合运动，通过连杆11的传动，进而带动摆叶绕z¹轴顺时针转动，转动角度β为360°时，摆叶再次恢复至初始状态，即水平位置。

上述圆柱凸轮21转动360°，即完成摆叶完整摆动的一个运动周期。

具体的，经发明人研究分析可得，闭环曲线槽211的轨迹曲线与摆叶的摆动半径R以及摆叶的最大摆动角度α有关，如上所述，α为摆叶沿y¹正向或负向摆动的最大角度。

当摆叶处在初始状态时，即水平状态，摆叶与连杆11的活动连接点在x¹方向的坐标值为R, 在y¹方向的坐标值为0，当摆叶由水平状态沿y¹正向或负向摆动的最大摆动α时，摆叶与连杆11的活动连接点在在x¹方向的坐标值为R*cos（α）, 在y¹方向的坐标值为R*sin（α）或-R*sin（α），参考图3、图4所示，由此可知摆叶与连杆11的活动连接点沿x¹方向的最大变动量为△x= R*(1-cos（α）), 则摆叶与连杆11的活动连接点沿y¹方向的最大变动量为△y= R* sin（α）。

为了便于表示以及阐述，本实施例在表示闭环曲线槽211的轨迹曲线时，将总体坐标系o-xyz转换成圆柱坐标系来描述，经发明人员研究统计分析得出闭环曲线槽211的轨迹曲线方程为：

r=r_b-△y*sin(β)，

z=△x* cos（2β）。

其中，r为轨迹曲线在垂直于圆柱凸轮21旋转轴线（即z轴）的平面（即xoy平面）上的投影半径（即径向距离），r_b为圆柱凸轮21的基圆，z为轨迹曲线在z轴上的坐标值（即投影值）。

本发明中传动件22的具体结构并不唯一，本实施例中传动件22包括固定连接（例如螺栓连接、过盈插装以及焊接等）的从动件221、连接件222，此外，还可采用一体成型的从动件221、连接件222。从动件221不仅活动插装于闭环曲线槽211内还抵接闭环曲线槽211，以保证圆柱凸轮21与传动件22之间传动的顺畅性，连接件222则用于连接连杆11，本实施例中连接件222呈杆状，从动件221位于连接件222的中部，并在连接件222的两侧各设有一个连杆11。当然，如若实际工况中需要多排摆叶，或者一台电机控制多排摆叶时，还可进一步设计连接件222的结构形状，例如，连接件222包括主杆以及分别固定连接于主杆两端的副杆，副杆上连接有多根等间距分布的连杆11，每根连杆11均对应一排摆叶，此种方案下位于主杆两端的副杆可同时垂直于主杆，即连接件222呈H形。

在本发明的其他实施例中，还可进一步优化从动件221的结构，例如其包括从动杆、滚珠，滚珠通过现有技术球铰接于从动杆并直接抵接闭环曲线槽211，或者在从动杆的端部设有容置滚珠的凹槽，由于将滑动摩擦变为滚动摩擦可较大程度减小从动件221与圆柱凸轮21之间的摩擦，以便有效延长从动件221或圆柱凸轮21的使用周期。

基于上述摆风机构的设计，本实施例中还提供了一种空调器，该空调器包括有本实施例中所提出的摆风机构，所述摆风机构的安装以及在空调器内的布局可参照现有技术，在此不作详述。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (4)

1.一种摆风机构，包括电机、摆叶总成、传动机构，所述摆叶总成包括多个摆叶以及用于带动多个所述摆叶同步摆动的连杆，其特征在于，所述传动机构包括圆柱凸轮、传动件：

所述电机用于驱动所述圆柱凸轮偏心旋转，

所述传动件连接有至少一根所述连杆并活动插装于所述圆柱凸轮上的闭环曲线槽，

当所述圆柱凸轮偏心旋转使得传动件沿所述闭环曲线槽复合运动时，所述连杆随所述传动件运动并带动所述摆叶同步往复摆动，

圆柱坐标系下,所述闭环曲线槽的轨迹曲线为：

r=r_b-△y*sin(β)，

z=△x* cos（2β），

其中，

所述r为所述轨迹曲线在垂直于所述圆柱凸轮旋转轴线的平面上的投影半径，

所述r_b为所述圆柱凸轮的基圆，

所述z为所述轨迹曲线在所述圆柱凸轮旋转轴线上的投影值，

所述β为所述圆柱凸轮相对其初始状态时转动的角度，

所述△y= R* sin（α），

所述△x= R*(1-cos（α）)，

所述R为所述摆叶摆动时所作圆弧的半径，所述α为所述摆叶相对其水平的初始状态摆动的最大角度，

所述传动件包括固定连接的从动件、连接件：

所述从动件抵接所述圆柱凸轮上的闭环曲线槽，

所述连接件用于连接所述连杆，

所述传动件位于所述偏心圆柱凸轮机构上方，

所述连接件呈杆状，其两端各设有一根所述连杆。

2.根据权利要求1所述的摆风机构，其特征在于，所述连接件包括主杆以及分别固定连接于所述主杆两端的副杆，所述副杆上设有多根等间距分布的所述连杆。

3.根据权利要求1至2中任一项所述的摆风机构，其特征在于，所述从动件包括从动杆、滚珠，所述滚珠容置于所述从动杆的凹槽内并抵接所述闭环曲线槽。

4.一种空调器，其特征在于，包括权利要求1至3中任一项所述的摆风机构。

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