CN107791785A - 一种新能源汽车用自启空调 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种新能源汽车用自启空调，包括外筒和分别与外筒同轴设置并置于外筒内侧的可转动的涡扇、内筒，外筒上有置于涡扇和内筒之间的保持圈，涡扇与内筒上分别装有大锥齿轮，两个大锥齿轮相对设置，保持圈上有多个径向轴，径向轴上有与两个大锥齿轮同时啮合的小锥齿轮；径向轴上有可滑动的摩擦块和连接径向轴与摩擦块的第一拉簧；内筒上有多个扇叶，外筒上有出风孔；内筒上有置于扇叶左侧的挡板和可转动的转板，挡板上有多个第一扇形通孔，转板上有多个第二扇形通孔；内筒上有多个径向杆，径向杆上有滑块，径向杆上有连接内筒与滑块的第二拉簧；滑块上有凸轮推杆，转板上有倾斜设置的凸轮槽，凸轮推杆置于凸轮槽内。

Description

一种新能源汽车用自启空调

技术领域

本发明涉及新能源汽车空调设备技术领域，特别是一种新能源汽车用自启空调。

背景技术

新能源汽车因其低碳环保的特点而越来越受到人们的重视与青睐，但现阶段由于受限于传统电池技术的限制，新能源汽车的续航里程远不及传统汽车，且各地为新能源汽车所提供的充电桩等配套设施严重不足，各生产厂家配备的充电接口也尚未统一，这些因素综合在一起，使得新能源汽车的实用性大大降低。

同时，由于新能源汽车依赖于电力驱动，而汽车内部的照明、警报、空调等系统也要依赖于电力才能正常运转，其中尤以空调系统耗电量占比较大，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进一步增大，无法达到节能减排的效果。而空调的运转虽能能够解决上述问题，但是对于长途行车来说，空调系统消耗较多的电力必然会带来能耗的增加和续航里程的大大减少，可能会出现电力不足无法到达目的地或充电地点的情况，给人们的出行带来不便。

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、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，本发明提供一种新能源汽车用自启空调，以解决新能源汽车行车过程中空调系统的使用所带来的能耗较高、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和分别与外筒同轴设置并置于外筒内侧的涡扇、内筒，涡扇置于内筒的右侧；

所述的涡扇和内筒分别可转动地安装在外筒上，外筒上装有置于外筒内侧并可与外筒同轴转动的保持圈，保持圈置于涡扇和内筒之间，涡扇的左端与内筒的右端分别装有与外筒同轴设置的大锥齿轮，两个大锥齿轮相对设置，保持圈上装有沿保持圈的轴线圆周分布并可转动的多个径向轴，径向轴上装有小锥齿轮，小锥齿轮与两个大锥齿轮同时啮合；

所述的径向轴的靠近外筒的端部装有可沿径向轴的轴线方向滑动的摩擦块，摩擦块向保持圈的外侧方向滑动时可与保持圈接触，径向轴内有连接径向轴与摩擦块的第一拉簧，构成摩擦块与径向轴同时转动且摩擦块经第一拉簧在径向轴上向保持圈的内侧方向滑动的结构；

所述的内筒上装有置于内筒外侧并沿内筒的轴线圆周分布的多个扇叶，扇叶的长度方向与内筒的长度方向一致，内筒与多个扇叶构成风扇，外筒上设有与扇叶位置对应的出风孔；

所述的内筒上装有置于扇叶左侧的挡板和转板，转板与挡板贴合，转板可转动地套装在内筒上，挡板上设有沿内筒轴线圆周分布的多个第一扇形通孔，转板上设有与第一扇形通孔一一对应的多个第二扇形通孔；内筒上装有沿内筒轴线圆周分布的多个径向杆，转板置于挡板和径向杆之间，径向杆上装有可滑动的滑块，径向杆上套装有连接内筒与滑块的第二拉簧；滑块上装有置于转板与滑块之间的凸轮推杆，转板上设有与凸轮推杆相匹配的倾斜设置的凸轮槽，凸轮推杆置于凸轮槽内，构成滑块在径向杆上滑动时，转板经凸轮推杆和凸轮槽的引导在内筒上转动的结构。

利用外界气流带动涡扇转动，并通过离心力控制行星齿轮的运动，进而实现不同车速下对风扇的自动控制，完成车辆的通风操作，同时利用离心力自动控制转板实现对气流的阻挡以使更多的气流进入车内；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A-A剖视图。

图3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3给出，本发明包括轴线水平设置的外筒1和分别与外筒1同轴设置并置于外筒1内侧的涡扇2、内筒3，涡扇2置于内筒3的右侧；

所述的涡扇2和内筒3分别可转动地安装在外筒1上，外筒1上装有置于外筒1内侧并可与外筒1同轴转动的保持圈4，保持圈4置于涡扇2和内筒3之间，涡扇2的左端与内筒3的右端分别装有与外筒1同轴设置的大锥齿轮5，两个大锥齿轮5相对设置，保持圈4上装有沿保持圈4的轴线圆周分布并可转动的多个径向轴6，径向轴6上装有小锥齿轮7，小锥齿轮7与两个大锥齿轮5同时啮合；

所述的径向轴6的靠近外筒1的端部装有可沿径向轴6的轴线方向滑动的摩擦块8，摩擦块8向保持圈4的外侧方向滑动时可与保持圈4接触，径向轴6内有连接径向轴6与摩擦块8的第一拉簧9，构成摩擦块8与径向轴6同时转动且摩擦块8经第一拉簧9在径向轴6上向保持圈4的内侧方向滑动的结构；

所述的内筒3上装有置于内筒3外侧并沿内筒3的轴线圆周分布的多个扇叶10，扇叶10的长度方向与内筒3的长度方向一致，内筒3与多个扇叶10构成风扇，外筒1上设有与扇叶10位置对应的出风孔11；

所述的内筒3上装有置于扇叶10左侧的挡板12和转板13，转板13与挡板12贴合，转板13可转动地套装在内筒3上，挡板12上设有沿内筒3轴线圆周分布的多个第一扇形通孔14，转板13上设有与第一扇形通孔14一一对应的多个第二扇形通孔15；内筒3上装有沿内筒3轴线圆周分布的多个径向杆16，转板13置于挡板12和径向杆16之间，径向杆16上装有可滑动的滑块17，径向杆16上套装有连接内筒3与滑块17的第二拉簧18；滑块17上装有置于转板13与滑块17之间的凸轮推杆19，转板13上设有与凸轮推杆19相匹配的倾斜设置的凸轮槽20，凸轮推杆19置于凸轮槽20内，构成滑块17在径向杆16上滑动时，转板13经凸轮推杆19和凸轮槽20的引导在内筒3上转动的结构。

作为优选，所述的外筒1内侧有与外筒1同轴设置的固定圈21，固定圈21与外筒1经至少一个筋板22连接，涡扇2可转动地安装在固定圈21上，构成涡扇2经固定圈21与筋板22在外筒1上转动的结构。

作为优选，所述的外筒1内侧有与外筒1同轴设置的两个固定块23，固定块23与外筒1经至少一个支板24连接，两个固定块23分别置于扇叶10的左右两侧，内筒3可转动地安装在固定块23上，构成扇叶10随内筒3经固定块23与支板24在外筒1上转动的结构。

作为优选，所述的出风孔11有多个，多个出风孔11沿外筒1的轴线圆周分布，外筒1上装有与扇叶10位置对应并可在外筒1上左右滑动的弧形挡板25，弧形挡板25的弧度方向与外筒1的外缘面同轴设置，弧形挡板25上设有与出风孔11一一对应的多个出风通孔26，出风孔11的宽度与出风通孔26的宽度一致，出风孔11的长度与出风通孔26的长度一致，弧形挡板25上装有置于外筒1外侧的固定块23，外筒1上设有与固定块23匹配的让位滑槽28。

本发明使用时，将外筒1安装在车身上，使外筒1的安装有涡扇2的一侧置于车辆前进方向，出风孔11和出风通孔26朝向车内，并确保外界气流可经过外筒1的内侧；滑动手柄27，弧形挡板25在外筒1上左右滑动使出风孔11与出风通孔26产生错位，当出风孔11与出风通孔26完全错开时，外筒1内侧空气与车内空气被隔离；同时，在第二拉簧18的拉力作用下，滑块17带动凸轮推杆19在径向杆16上向内筒3的内侧方向滑动，转板13在凸轮槽20与凸轮推杆19的引导作用下产生转动使第一扇形通孔14和第二扇形通孔15产生重叠，当滑块17停止滑动时，凸轮推杆19置于凸轮槽20的靠近内筒3的一端，转板12转动至第一扇形通孔14和第二扇形通孔15完全重叠，气流可经第一扇形通孔14和第二扇形通孔15流向车辆后方；

此外，在第一拉簧9的拉力作用下，摩擦块8在径向轴6上向保持圈4的内侧方向滑动，摩擦块8与保持圈4不接触，径向轴6可带动摩擦块8随小锥齿轮7转动；为了使本发明达到理想的使用效果，将内筒3与固定块23之间的摩擦力设置为较大值。

当车辆行驶时，外界气流流经外筒1的内侧并使涡扇2产生转动，涡扇2带动与涡扇2连接的大锥齿轮5同时转动，由于内筒3与固定块23之间的摩擦力相对较大，齿轮啮合的摩擦力、径向轴6的转动摩擦力和保持圈4的转动摩擦力之和相对较小，因此内筒3不产生转动，与内筒3连接的大锥齿轮5也保持不动，此时小锥齿轮7在大锥齿轮5的啮合作用下产生自身转动并带动保持圈4产生公转运动。

保持圈4的公转使摩擦块8产生离心滑动，当车辆速度较低时，涡扇2的转动速度较低，因此保持圈4的公转速度较低，作用在摩擦块8上的离心力较小，摩擦块8的离心滑动距离较小或不发生滑动；

随着车速的增加，经过外筒1内侧的气流速度随之增加使涡扇2的转动速度不断加快，保持圈4的公转速度也不断增加，作用在摩擦块8上的离心力不断增大并克服第一拉簧9的拉力使摩擦块8向径向轴6的外侧滑动并逐渐与保持圈4靠近，当摩擦块8与保持圈4接触后，在离心力的作用下，摩擦块8与保持圈4之间的接触压力逐渐增大，因此摩擦块8与保持圈4之间的摩擦力即径向轴6的转动摩擦力不断增大使摩擦块8随径向轴6的转动受阻，此时，径向轴6即小锥齿轮7的转速逐渐减小，但由于涡扇2带动与涡扇2连接的大锥齿轮5的转速在气流作用下不断加快或保持不变的趋势，小锥齿轮7速度减小后，保持圈4的公转速度增大，小锥齿轮7对大与内筒3连接的大锥齿轮5产生啮合作用使该大锥齿轮5带动内筒3产生转动，随着摩擦块8与保持圈4之间的摩擦力不断增大，小锥齿轮7的自身转速不断降低，大锥齿轮5带动内筒3的转动速度随之增加，当摩擦块8与保持圈4之间的摩擦力增大至使径向轴6无法产生自身的转动时，内筒3的转速与涡扇2的转速一致，扇叶10随内筒3转动并将气流吹向外筒1外侧方向。

在需要进行车内通风时，滑动手柄27，弧形挡板25产生滑动使出风孔11与出风通孔26产生重叠，气流经出风孔11和出风通孔26进入车内，当出风孔11与出风通孔26完全重叠时，达到最大进风量；

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的转动形成一定干扰，使风扇吹入车内的气流减少，此时由于内筒3的转速较高，内筒3转动时产生的离心力克服第二拉簧18的拉力使滑块17在径向杆16上产生离心滑动，转板13在凸轮槽20与凸轮推杆19的引导作用下产生转动使第一扇形通孔14和第二扇形通孔15产生错位，第一扇形通孔14和第二扇形通孔15的重叠区域变小，实现对气流的阻挡，迫使气流经出风孔11进入车内，使进风量再次增大，达到理想的通风效果；当第一扇形通孔14和第二扇形通孔15完全错开时，第一扇形通孔14和第二扇形通孔15不产生重叠，气流被挡板12和转板13阻挡在外筒1与内筒3之间，被阻挡的气流经风扇吹入车内，使进风量达到极大值。

为了使本发明达到更好的通风效果，可将外筒1进行加长并在涡扇2所在的一端加装空气滤网，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，利用外界气流带动涡扇转动，并通过离心力控制行星齿轮的运动，进而实现不同车速下对风扇的自动控制，完成车辆的通风操作，当车速较高时，还可利用离心力自动控制扇形孔的重叠区域大小实现对气流的阻挡以使更多的气流进入车内；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来抵消阻力，对于能耗的降低起到了很好的增益效果。

此外，本发明利用离心力对行星齿轮进行控制来实现对风扇运行状态的控制，当车辆低速行驶时，风扇不随涡扇转动，此时因风阻对车辆行驶的影响较小，因此可开启出风口依靠行驶时的自然气流实现车辆内外的气流交换，或根据需要开窗通风，同样可满足使用需求；当车辆高速行驶时，风扇经行星齿轮的啮合作用随涡扇转动且转速逐渐增大，将更多的气流吹入车内，而避免了需要开窗通风的烦恼；同时，将涡扇与内筒分离使风扇在满足特定速度条件下工作的另一增益效果是风扇不会不间断运转，有效降低了风扇的磨损，提高了使用寿命。

Claims (4)

1.一种新能源汽车用自启空调，包括轴线水平设置的外筒（1）和分别与外筒（1）同轴设置并置于外筒（1）内侧的涡扇（2）、内筒（3），其特征在于，涡扇（2）置于内筒（3）的右侧，涡扇（2）和内筒（3）分别可转动地安装在外筒（1）上，外筒（1）上装有置于外筒（1）内侧并可与外筒（1）同轴转动的保持圈（4），保持圈（4）置于涡扇（2）和内筒（3）之间，涡扇（2）的左端与内筒（3）的右端分别装有与外筒（1）同轴设置的大锥齿轮（5），两个大锥齿轮（5）相对设置，保持圈（4）上装有沿保持圈（4）的轴线圆周分布并可转动的多个径向轴（6），径向轴（6）上装有小锥齿轮（7），小锥齿轮（7）与两个大锥齿轮（5）同时啮合；

所述的径向轴（6）的靠近外筒（1）的端部装有可沿径向轴（6）的轴线方向滑动的摩擦块（8），摩擦块（8）向保持圈（4）的外侧方向滑动时可与保持圈（4）接触，径向轴（6）内有连接径向轴（6）与摩擦块（8）的第一拉簧（9），构成摩擦块（8）与径向轴（6）同时转动且摩擦块（8）经第一拉簧（9）在径向轴（6）上向保持圈（4）的内侧方向滑动的结构；

所述的内筒（3）上装有置于内筒（3）外侧并沿内筒（3）的轴线圆周分布的多个扇叶（10），扇叶（10）的长度方向与内筒（3）的长度方向一致，内筒（3）与多个扇叶（10）构成风扇，外筒（1）上设有与扇叶（10）位置对应的出风孔（11）；

所述的内筒（3）上装有置于扇叶（10）左侧的挡板（12）和转板（13），转板（13）与挡板（12）贴合，转板（13）可转动地套装在内筒（3）上，挡板（12）上设有沿内筒（3）轴线圆周分布的多个第一扇形通孔（14），转板（13）上设有与第一扇形通孔（14）一一对应的多个第二扇形通孔（15）；内筒（3）上装有沿内筒（3）轴线圆周分布的多个径向杆（16），转板（13）置于挡板（12）和径向杆（16）之间，径向杆（16）上装有可滑动的滑块（17），径向杆（16）上套装有连接内筒（3）与滑块（17）的第二拉簧（18）；滑块（17）上装有置于转板（13）与滑块（17）之间的凸轮推杆（19），转板（13）上设有与凸轮推杆（19）相匹配的倾斜设置的凸轮槽（20），凸轮推杆（19）置于凸轮槽（20）内。

2.根据权利要求1所述的一种新能源汽车用自启空调，其特征在于，外筒（1）内侧有与外筒（1）同轴设置的固定圈（21），固定圈（21）与外筒（1）经至少一个筋板（22）连接，涡扇（2）可转动地安装在固定圈（21）上。

3.根据权利要求1所述的一种新能源汽车用自启空调，其特征在于，外筒（1）内侧有与外筒（1）同轴设置的两个固定块（23），固定块（23）与外筒（1）经至少一个支板（24）连接，两个固定块（23）分别置于扇叶（10）的左右两侧，内筒（3）可转动地安装在固定块（23）上。

4.根据权利要求1至4任一所述的一种新能源汽车用自启空调，其特征在于，出风孔（11）有多个，多个出风孔（11）沿外筒（1）的轴线圆周分布，外筒（1）上装有与扇叶（10）位置对应并可在外筒（1）上左右滑动的弧形挡板（25），弧形挡板（25）上设有与出风孔（11）一一对应的多个出风通孔（26），出风孔（11）的宽度与出风通孔（26）的宽度一致，出风孔（11）的长度与出风通孔（26）的长度一致，弧形挡板（25）上装有置于外筒（1）外侧的固定块（23），外筒（1）上设有与固定块（23）匹配的让位滑槽（28）。