CN107575409B - 涡扇转速可调的汽车换气装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及涡扇转速可调的汽车换气装置，包括轴外筒，外筒上有置于外筒下方的内筒，内筒的内侧有经筋板连接与内筒连接的圆柱体，圆柱体上有转轴，圆柱体上有多个径向轴，径向轴上有小齿轮，圆柱体上有齿条，转轴上有螺旋状的凸轮槽，齿条上有置于凸轮槽内的凸轮推杆；径向轴上有扇叶；外筒上有置于外筒内侧的风扇，外筒上有圆周分布的多个出风孔，外筒上有置于出风孔内的圆杆，圆杆上有出风通孔，外筒上有置于圆杆左侧的可圆周滑动的滑块，圆杆的左端有啮合齿，滑块上有弧形齿条；内筒上有第一齿轮，风扇上有与第一齿轮相啮合的第二齿轮；外筒上有置于风扇左侧的挡板，挡板上有转动板，挡板上有多个第一扇形通孔，转动板上有多个第二扇形通孔。

Description

涡扇转速可调的汽车换气装置

技术领域

本发明涉及汽车空调设备技术领域，特别是涡扇转速可调的汽车换气装置。

背景技术

空调设备因其优异的制冷效果，被广泛使用于各种汽车上，为人们提供了极大的便利，但是，由于空调设备使用过程中需要消耗大量的电力，因此，对于能源的消耗较大，增加了汽车使用过程中的油耗或能耗，减少了车辆的续驶里程，不符合现阶段国家倡导的节能减排的发展要求。

同时，空调使用过程中会使车内空间相对封闭，易出现车辆内外气流交换不足的情况，尤其是高速行驶时，由于外界气流的相对流速较快，若开窗通风则高速气流吹入车内时会使车内人员感到不适，还会产生较大的风噪，因此通常情况下只能关闭车窗开启空调；而相对封闭的空间内，长时间行车过程中会出现车内氧气浓度降低，使车内人员产生疲劳感，极易引发安全事故。

此外，即便不考虑车内人员的舒适感和风噪的影响，开启车窗通风换气，虽然能够获得较好的通风换气效果，但由于改变了气流流经车辆时的走向，违背了车辆的空气动力学设计，因此使得风阻大大增加，反而会使汽车的能耗或油耗进一步增大，无法达到节能减排的效果。

因此，在风噪和风阻可接受的范围内有效利用外界气流来替代空调设备，既能使车内空气与外界循环流通，又可以有效降低行车过程中的能耗与油耗、延长续航里程，可以做为现阶段解决上述问题的一个突破点。

发明内容

针对上述情况，为弥补现有技术所存在的技术不足，本发明提供涡扇转速可调的汽车换气装置，以解决汽车行车过程中空调系统的使用所带来的能耗或油耗较高、续航里程减少的问题。

其解决的技术方案是：包括轴线水平设置的外筒，外筒上装有置于外筒下方并可水平转动的内筒，内筒的轴线方向与外筒的轴线方向平行设置，内筒的内侧有与内筒同轴设置的圆柱体，内筒与圆柱体经至少一个筋板连接，构成圆柱体随内筒在外筒上同时转动的结构；

所述的圆柱体上装有与圆柱体同轴设置的可转动的转轴，转轴的右端置于圆柱体的外部，圆柱体上装有沿圆柱体的轴线圆周分布并可转动的多个径向轴，径向轴上装有与径向轴同轴设置的小齿轮，圆柱体上装有与小齿轮相啮合的齿条，齿条的长度方向与圆柱体的长度方向一致且可沿圆柱体的长度方向滑动；转轴的外缘面上设有螺旋状的凸轮槽，齿条上有与凸轮槽相匹配的凸轮推杆，凸轮推杆置于凸轮槽内，构成转轴在圆柱体上转动时，齿条经凸轮槽与凸轮推杆的引导在圆柱体上左右滑动的结构；径向轴上装有置于圆柱体外侧的扇叶，当转轴在圆柱体上转动时，齿条与转轴产生相对转动，转轴在螺纹传动作用下左右移动并带动齿条在圆柱体上左右滑动，小齿轮在齿条的啮合作用下带动径向轴转动使扇叶产生角度变化；

所述的外筒上装有置于外筒内侧并与外筒同轴转动的风扇，外筒上设有与风扇位置相对应的多个出风孔，多个出风孔沿外筒的轴线圆周分布，外筒上装有置于出风孔内的可转动的圆杆，圆杆的长度方向与外筒的长度方向一致，圆杆上设有径向贯穿圆杆的出风通孔，外筒上装有置于圆杆左侧的可在外筒上圆周滑动的滑块，圆杆的左端有与圆杆同轴设置的啮合齿，滑块上有与啮合齿相啮合的弧形齿条，当弧形齿条随滑块在外筒上圆周滑动时，圆杆经弧形齿条与啮合齿的啮合传动作用产生在外筒上的转动，圆杆的转动使出风通孔的朝向发生改变；

所述的内筒上装有与内筒同轴设置的第一齿轮，风扇上装有与风扇同轴设置并与第一齿轮相啮合的第二齿轮；

所述的外筒上装有置于风扇左侧的纵向设置的挡板，挡板上装有置于挡板右侧的可转动的转动板，挡板上设有水平贯穿挡板并圆周分布的多个第一扇形通孔，转动板上设有与第一扇形通孔一一对应的第二扇形通孔。

本发明结构巧妙，操作简单，利用外界气流经扇叶带动内筒转动，内筒在齿轮的啮合作用下带动风扇转动，通过对控制柄与调节柄的控制即可实现气流的吹入与阻挡，以取得理想的通风效果；本发明具有风噪小、气流吹入速度可控的特点，同时由于外筒与内筒均可保证气流的畅通，对气流的阻挡效果可控，因此行车过程中所产生的风阻较小，对于能耗或油耗的降低起到了很好的增益效果。

附图说明

图1为本发明的主视图。

图2为本发明的A-A剖视图。

图3为本发明的B-B剖视图。

图4为本发明的轴测剖视图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。

由图1至图4给出，本发明包括轴线水平设置的外筒1，外筒1上装有置于外筒1下方并可水平转动的内筒2，内筒2的轴线方向与外筒1的轴线方向平行设置，内筒2的内侧有与内筒2同轴设置的圆柱体3，内筒2与圆柱体3经至少一个筋板4连接，构成圆柱体3随内筒2在外筒1上同时转动的结构；

所述的圆柱体3上装有与圆柱体3同轴设置的可转动的转轴5，转轴5的右端置于圆柱体3的外部，圆柱体3上装有沿圆柱体3的轴线圆周分布并可转动的多个径向轴6，径向轴6上装有与径向轴6同轴设置的小齿轮7，圆柱体3上装有与小齿轮7相啮合的齿条8，齿条8的长度方向与圆柱体3的长度方向一致且可沿圆柱体3的长度方向滑动；转轴5的外缘面上设有螺旋状的凸轮槽9，齿条8上有与凸轮槽9相匹配的凸轮推杆10，凸轮推杆10置于凸轮槽9内，构成转轴5在圆柱体3上转动时，齿条8经凸轮槽9与凸轮推杆10的引导在圆柱体3上左右滑动的结构；径向轴6上装有置于圆柱体3外侧的扇叶11，当转轴5在圆柱体3上转动时，齿条8与转轴5产生相对转动，转轴5在螺纹传动作用下左右移动并带动齿条8在圆柱体3上左右滑动，小齿轮7在齿条8的啮合作用下带动径向轴6转动使扇叶11产生角度变化；

所述的外筒1上装有置于外筒1内侧并与外筒1同轴转动的风扇12，外筒1上设有与风扇位置相对应的多个出风孔13，多个出风孔13沿外筒1的轴线圆周分布，外筒1上装有置于出风孔13内的可转动的圆杆14，圆杆14的长度方向与外筒1的长度方向一致，圆杆14上设有径向贯穿圆杆14的出风通孔15，外筒1上装有置于圆杆14左侧的可在外筒1上圆周滑动的滑块16，圆杆14的左端有与圆杆14同轴设置的啮合齿17，滑块16上有与啮合齿17相啮合的弧形齿条18，当弧形齿条18随滑块16在外筒1上圆周滑动时，圆杆14经弧形齿条18与啮合齿17的啮合传动作用产生在外筒1上的转动，圆杆14的转动使出风通孔15的朝向发生改变；

所述的内筒2上装有与内筒2同轴设置的第一齿轮19，风扇12上装有与风扇同轴设置并与第一齿轮18相啮合的第二齿轮20；

所述的外筒1上装有置于风扇12左侧的纵向设置的挡板21，挡板21上装有置于挡板21右侧的可转动的转动板22，挡板21上设有水平贯穿挡板21并圆周分布的多个第一扇形通孔23，转动板22上设有与第一扇形通孔23一一对应的第二扇形通孔24。

作为优选，所述的转轴5上插装有与转轴5同轴设置的可滑动的推杆25，推杆25的右端置于转轴5的外部；圆柱体3上装有置于转轴5左侧的花键26，花键26与推杆25同轴转动连接，圆柱体3上有与花键26相匹配的花键左滑槽27，转轴5上有与花键26相匹配的花键右滑槽28，花键左滑槽27内有弹簧29；花键26经弹簧29的推力向右滑动并带动推杆25在转轴5内向右滑动，当花键26的右部插入花键右滑槽28内时，转轴5与圆柱体3经花键26连接在一起而同时转动；当按压推杆25使推杆25向左滑动时，花键26随推杆25同时向左滑动，花键26滑出花键右滑槽28后，转轴5与圆柱体3可相对转动。

作为优选，所述的滑块16上装有置于外筒1外侧的控制柄30。

作为优选，所述的转动板22上装有置于外筒1外侧的调节柄31。

本发明使用时，将外筒1安装在车身上，出风孔13朝向车内，并确保外界气流可经过外筒1的内侧，使外筒1上安装有内筒2的一端置于车辆前进方向，将内筒2置于车辆外部或置于无阻碍气流流经内筒2内侧的位置；拨动调节柄31使第一扇形通孔23和第二扇形通孔24重叠，外筒1内侧的气流可经第一扇形通孔23和第二扇形通孔24流向车辆后方；拨动控制柄30使滑块16带动弧形齿条18在外筒1上圆周滑动，圆杆14在弧形齿条18与啮合齿17的啮合作用下转动，出风通孔15的朝向发生改变，当出风通孔15转动至与出风孔13垂直时，进气通道关闭，外筒1内侧的空气与车内空气被隔离；

按压推杆25使推杆25向左滑动，花键26随推杆25同时向左滑动，花键26滑出花键右滑槽28后，转轴5与圆柱体3可相对转动，此时转动转轴5，齿条8在凸轮槽9与凸轮推杆10的引导作用下产生在圆柱体3上的左右滑动，小齿轮7在齿条8的啮合作用下带动径向轴6转动使扇叶11产生角度变化，根据需要将扇叶11调整至适当的角度后，停止转动转轴5并松开推杆25，在弹簧29的弹力作用下，花键26向右滑动并带动推杆25在转轴5内向右滑动，当花键26的右部插入花键右滑槽28内时，转轴5与圆柱体3经花键26连接在一起而无法产生相对转动，扇叶11可靠停止在当前位置；

在车辆行驶过程中，当外界气流流经外筒1内侧时，由于第一扇形通孔23和第二扇形通孔24重叠，出风孔13与出风通孔15垂直，因此气流经过第一扇形通孔23和第二扇形通孔24流向车辆后方而无法进入车内；流经内筒2内侧的气流吹动扇叶11使扇叶11带动圆柱体3产生转动，内筒2在筋板4的连接作用下与圆柱体3同时转动，安装在内筒2上的第一齿轮19随内筒2同时转动，第二齿轮20在第一齿轮19的啮合作用下产生与第一齿轮19反向的转动并带动风扇12转动，风扇12转动时将外筒1内侧的气流吹向外筒1的外侧方向。

在需要进行车内通风换气时，拨动控制柄30滑块16带动弧形齿条18在外筒1上圆周滑动，圆杆14在弧形齿条18与啮合齿17的啮合作用下转动，出风通孔15的朝向发生改变，当出风通孔15转动至与出风孔13连通时，进气通道开启，气流在风扇12的作用下经进气通道进入车内。

随着车速的进一步增加，外筒1内侧的气流速度不断增大并对风扇12的转动形成一定干扰，使风扇12吹入车内的气流减少，此时可拨动调节柄31使转动板22转动，第一扇形通孔23与第二扇形通孔24产生错位使其相重叠的区域逐渐减小，外筒1内侧的气流向车辆后方的流动受阻使更多的气流被阻挡在转动板22的右侧并经风扇12吹入车内，实现进气量的增加，达到理想的通风效果；当第一扇形通孔23与第二扇形通孔24完全错开时，外筒1内侧的气流被挡板21和转动板22阻挡而无法向车辆后方流动，在气流流动时的压力和风扇12的共同作用下，外筒1内侧的气流被迫使进入车内，达到最大进气状态。

在实际使用过程中，可根据不同气象条件与环境下的使用需要，通过转轴5与推杆25对扇叶11的角度进行调整使内筒2达到理想的转速范围，获得最佳的使用效果；在不使用时，可将扇叶11的角度调整至扇叶11与圆柱体3的轴线平行，此时扇叶11与流经内筒2内侧的气流的接触面积最小，气流吹动扇叶11使内筒2转动时的转速较低或不产生转动，因此风扇12的转速较低或不产生转动，有效减少风扇12的不必要磨损。

为了使本发明达到更好的通风效果，可将外筒1进行加长并在风扇12的右侧加装空气滤网，不仅可以将空气中的花粉等颗粒物过滤，还可以使气流在外筒1中充分降温后再进入车内，使车内空气保持更加舒适的状态。

本发明结构巧妙，操作简单，利用外界气流经扇叶带动内筒转动，内筒在齿轮的啮合作用下带动风扇转动，通过对控制柄与调节柄的控制即可实现气流的吹入与阻挡，以取得理想的通风效果，且出风孔与扇形通孔均可独立控制，保证了在不使用时可根据实际需要进行选择性开启或关闭，既可消除出风孔和扇形通孔处所产生的风阻，又能获得理想的通风进气效果；由于外界气流需经过风扇后再被风扇吹入，而不是直接吹入车辆内部，因此本发明与直接开窗通风相比具有风噪小、气流吹入速度稳定的特点，同时由于外筒与内筒均可保证气流的畅通，对气流的阻挡效果可控，因此行车过程中所产生的风阻较小，不会增加过多的能耗或油耗来抵消阻力，对于能耗或油耗的降低起到了很好的增益效果。

此外，本发明中的扇叶可通过转轴的转动进行快速调节与定位，使扇叶带动内筒转动时的转速可控且范围更广，因此可适应不同环境下的使用需求，达到理想的风扇转速，获得更好的通风效果；在不使用时还可通过扇叶的角度调节使内筒低速转动或不产生转动，消除不必要的风阻，减少风扇的磨损。

Claims (4)

1.涡扇转速可调的汽车换气装置，包括轴线水平设置的外筒（1），其特征在于，外筒（1）上装有置于外筒（1）下方并可水平转动的内筒（2），内筒（2）的轴线方向与外筒（1）的轴线方向平行设置，内筒（2）的内侧有与内筒（2）同轴设置的圆柱体（3），内筒（2）与圆柱体（3）经至少一个筋板（4）连接；

所述的圆柱体（3）上装有与圆柱体（3）同轴设置的可转动的转轴（5），圆柱体（3）上装有沿圆柱体（3）的轴线圆周分布并可转动的多个径向轴（6），径向轴（6）上装有与径向轴（6）同轴设置的小齿轮（7），圆柱体（3）上装有与小齿轮（7）相啮合的齿条（8），齿条（8）的长度方向与圆柱体（3）的长度方向一致且可沿圆柱体（3）的长度方向滑动；转轴（5）的外缘面上设有螺旋状的凸轮槽（9），齿条（8）上有与凸轮槽（9）相匹配的凸轮推杆（10），凸轮推杆（10）置于凸轮槽（9）内，径向轴（6）上装有置于圆柱体（3）外侧的扇叶（11）；

所述的外筒（1）上装有置于外筒（1）内侧并与外筒（1）同轴转动的风扇（12），外筒（1）上设有与风扇位置相对应的多个出风孔（13），多个出风孔（13）沿外筒（1）的轴线圆周分布，外筒（1）上装有置于出风孔（13）内的可转动的圆杆（14），圆杆（14）的长度方向与外筒（1）的长度方向一致，圆杆（14）上设有径向贯穿圆杆（14）的出风通孔（15），外筒（1）上装有置于圆杆（14）左侧的可在外筒（1）上圆周滑动的滑块（16），圆杆（14）的左端有与圆杆（14）同轴设置的啮合齿（17），滑块（16）上有与啮合齿（17）相啮合的弧形齿条（18）；

所述的内筒（2）上装有与内筒（2）同轴设置的第一齿轮（19），风扇（12）上装有与风扇同轴设置并与第一齿轮（18）相啮合的第二齿轮（20）；

所述的外筒（1）上装有置于风扇（12）左侧的纵向设置的挡板（21），挡板（21）上装有置于挡板（21）右侧的可转动的转动板（22），挡板（21）上设有水平贯穿挡板（21）并圆周分布的多个第一扇形通孔（23），转动板（22）上设有与第一扇形通孔（23）一一对应的第二扇形通孔（24）。

2.根据权利要求1所述的涡扇转速可调的汽车换气装置，其特征在于，转轴（5）上插装有与转轴（5）同轴设置的可滑动的推杆（25），推杆（25）的右端置于转轴（5）的外部；圆柱体（3）上装有置于转轴（5）左侧的花键（26），花键（26）与推杆（25）同轴转动连接，圆柱体（3）上有与花键（26）相匹配的花键左滑槽（27），转轴（5）上有与花键（26）相匹配的花键右滑槽（28），花键左滑槽（27）内有弹簧（29）。

3.根据权利要求1或2任一所述的涡扇转速可调的汽车换气装置，其特征在于，滑块（16）上装有置于外筒（1）外侧的控制柄（30）。

4.根据权利要求1或2任一所述的涡扇转速可调的汽车换气装置，其特征在于，转动板（22）上装有置于外筒（1）外侧的调节柄（31）。