CN107804141A - 电动汽车用节能型空气调节装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电动汽车用节能型空气调节装置，包括外筒和分别与外筒同轴并置于外筒内侧的涡扇、内筒，涡扇置于内筒的右侧；涡扇和内筒可转动地安装在外筒上，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，保持圈上有与两个大锥齿轮同时啮合的多个小锥齿轮；保持圈上有可径向滑动的多个摩擦块和连接保持圈和摩擦块的拉簧；内筒上有圆周分布的多个扇叶，外筒上有出风孔；外筒上有可滑动的出风挡板，出风挡板上有出风通孔，外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；转板上有螺旋状的凸轮槽，出风挡板上有凸轮推杆，凸轮推杆置于凸轮槽内。

Description

电动汽车用节能型空气调节装置

技术领域

本发明涉及电动汽车空调设备技术领域，特别是电动汽车用节能型空气调节装置。

背景技术

电动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，电动汽车的续航里程远不及传统汽车，且各地为电动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，使得电动汽车的实用性大大降低。

同时，由于电动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，本发明提供电动汽车用节能型空气调节装置，以解决电动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小锥齿轮，小锥齿轮与两个大锥齿轮同时啮合；

所述的保持圈上装有沿保持圈的轴线圆周分布并可径向滑动的多个摩擦块，摩擦块向保持圈的外侧滑动时可与外筒接触，保持圈内有连接保持圈和摩擦块的拉簧，构成摩擦块经拉簧的拉力作用在保持圈上向保持圈内侧滑动的结构；

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；

所述的外筒上装有与出风孔位置对应并可左右滑动的出风挡板，出风挡板上设有与出风孔对应的出风通孔，外筒上装有置于扇叶左侧的挡板和转板，转板与挡板贴合，转板可转动地安装在外筒上，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；转板上有沿外筒的圆周方向设置的螺旋状的凸轮槽，出风挡板上有与凸轮槽相匹配的凸轮推杆，凸轮推杆置于凸轮槽内。

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；利用手柄或转动柄可实现对出风挡板和转板的同步控制，不仅简化了操作步骤，还可使进气效果更加稳定；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为本发明的轴侧剖视图。

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2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小锥齿轮6，小锥齿轮6与两个大锥齿轮5同时啮合；

所述的保持圈4上装有沿保持圈4的轴线圆周分布并可径向滑动的多个摩擦块7，摩擦块7向保持圈4的外侧滑动时可与外筒1接触，保持圈4内有连接保持圈4和摩擦块7的拉簧8，构成摩擦块7经拉簧8的拉力作用在保持圈4上向保持圈4内侧滑动的结构；

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9，扇叶9的长度方向与内筒3的长度方向一致，内筒3与多个扇叶9构成风扇，外筒1上设有与扇叶9位置对应的出风孔10；

所述的外筒1上装有与出风孔10位置对应并可左右滑动的出风挡板11，出风挡板11上设有与出风孔10对应的出风通孔12，外筒1上装有置于扇叶9左侧的挡板13和转板14，转板14与挡板13贴合，转板14可转动地安装在外筒1上，挡板13上设有沿内筒3轴线圆周分布的多个第一扇形通孔15，转板14上设有与第一扇形通孔15一一对应的多个第二扇形通孔16；转板14上有沿外筒1的圆周方向设置的螺旋状的凸轮槽17，出风挡板11上有与凸轮槽17相匹配的凸轮推杆18，凸轮推杆18置于凸轮槽17内。

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19，固定圈19与外筒1经至少一个筋板20连接，涡扇2可转动地安装在固定圈19上，构成涡扇2经固定圈19与筋板20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21，固定块21与外筒1经至少一个支板22连接，两个固定块21分别置于扇叶9的左右两侧，内筒3可转动地安装在固定块21上，构成扇叶9随内筒3经固定块21与支板22在外筒1上转动的结构；挡板11与扇叶9左侧的固定块21连接在一起。

作为优选，所述的出风孔10和出风通孔12分别有多个并一一对应，多个出风孔10沿外筒1的轴线方向分布。

作为优选，所述的出风挡板11上装有置于外筒1外侧的手柄23，转板14上装有置于外筒1外侧的转动柄24；根据所设定的螺旋状的凸轮槽17的螺旋升角大小，选择安装并使用手柄23或转动柄24对出风挡板11和转板14进行同步控制。

作为优选，所述的转板14由内圈25与外圈26经置于内圈25和外圈26之间的连接板27连接构成，内圈25套设于内筒3的外侧，外圈26可转动地安装在外筒1上，连接板27上设有第二扇形通孔16，外圈26上设有凸轮槽17。

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10和出风通孔12朝向车内，并确保外界气流可经过外筒1的内侧；当设定的凸轮槽17的螺旋升角较大时，滑动手柄23，出风挡板11在外筒1上左右滑动使出风孔10与出风通孔12产生错位，当出风孔10与出风通孔12完全错开时，外筒1内侧空气与车内空气被隔离；同时，出风挡板11的滑动使转板14在凸轮槽17与凸轮推杆18的引导作用下产生转动，第一扇形通孔15与第二扇形通孔16产生重叠，当出风孔10与出风通孔12完全错开时，第一扇形通孔15与第二扇形通孔16完全重叠，气流可经第一扇形通孔15与第二扇形通孔16流向车辆后方。

同时，在拉簧8的拉力作用下，摩擦块7向保持圈4的内侧方向滑动，摩擦块7与外筒1不接触，保持圈4可在外筒1上转动；为了使本发明达到理想的使用效果，将内筒3与固定块21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21之间的摩擦力相对较大，齿轮啮合的摩擦力、小锥齿轮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7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7上的离心力较小，摩擦块7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7上的离心力不断增大并克服拉簧8的拉力使摩擦块7向保持圈4的外侧滑动并逐渐与外筒1靠近，当摩擦块7与外筒1接触后，在离心力的作用下，摩擦块7与外筒1之间的接触压力逐渐增大，因此摩擦块7与外筒1之间的摩擦力使保持圈4的公转受阻，保持圈4的公转速度逐渐减小，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，保持圈4的公转速度减小后，小锥齿轮7对与内筒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产生与涡扇2反向的转动，随着摩擦块7与外筒1之间的摩擦力不断增大，小锥齿轮7的公转转速不断降低，大锥齿轮5带动内筒3的转动速度随之增加，当摩擦块7与外筒1之间的摩擦力增大至使保持圈4无法转动时，内筒3的转速与涡扇2的转速一致方向相反，扇叶9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23，出风挡板11产生滑动使出风孔10与出风通孔12产生重叠，气流经出风孔10和出风通孔12进入车内，当出风孔10与出风通孔12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，因此当滑动手柄23使车内通风时，出风挡板11的滑动使凸轮推杆18产生在凸轮槽17内的滑动，凸轮槽17经凸轮推杆18的引导带动转板14产生转动使第一扇形通孔15与第二扇形通孔16产生位置变化并逐渐错开，第一扇形通孔15与第二扇形通孔16的重叠区域变小，一部分气流挡板13和转板14阻挡在外筒1与内筒3之间并经风扇吹入车内，使进风量再次增大，达到理想的通风效果；当第一扇形通孔15和第二扇形通孔16完全错开时，第一扇形通孔15和第二扇形通孔16不产生重叠，气流被挡板13和转板14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。

当设定的凸轮槽17的螺旋升角较小时，可通过对转动柄24的操作实现对出风挡板11与转板14的控制，进而达到理想的通风效果，其控制过程与上述操作接近，本说明书中不再详述。

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；本发明利用手柄或转动柄对出风挡板和转板进行同步控制来实现对气流的吹入和阻挡控制，不仅简化了操作步骤，还可使进气效果更加稳定；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 (6)

1.电动汽车用节能型空气调节装置，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小锥齿轮（6），小锥齿轮（6）与两个大锥齿轮（5）同时啮合；

所述的保持圈（4）上装有沿保持圈（4）的轴线圆周分布并可径向滑动的多个摩擦块（7），摩擦块（7）向保持圈（4）的外侧滑动时可与外筒（1）接触，保持圈（4）内有连接保持圈（4）和摩擦块（7）的拉簧（8），构成摩擦块（7）经拉簧（8）的拉力作用在保持圈（4）上向保持圈（4）内侧滑动的结构；

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（9），扇叶（9）的长度方向与内筒（3）的长度方向一致，内筒（3）与多个扇叶（9）构成风扇，外筒（1）上设有与扇叶（9）位置对应的出风孔（10）；

所述的外筒（1）上装有与出风孔（10）位置对应并可左右滑动的出风挡板（11），出风挡板（11）上设有与出风孔（10）对应的出风通孔（12），外筒（1）上装有置于扇叶（9）左侧的挡板（13）和转板（14），转板（14）与挡板（13）贴合，转板（14）可转动地安装在外筒（1）上，挡板（13）上设有沿内筒（3）轴线圆周分布的多个第一扇形通孔（15），转板（14）上设有与第一扇形通孔（15）一一对应的多个第二扇形通孔（16）；转板（14）上有沿外筒（1）的圆周方向设置的螺旋状的凸轮槽（17），出风挡板（11）上有与凸轮槽（17）相匹配的凸轮推杆（18），凸轮推杆（18）置于凸轮槽（17）内。

2.根据权利要求1所述的电动汽车用节能型空气调节装置，其特征在于，外筒（1）内侧有与外筒（1）同轴设置的固定圈（19），固定圈（19）与外筒（1）经至少一个筋板（20）连接，涡扇（2）可转动地安装在固定圈（19）上。

3.根据权利要求1所述的电动汽车用节能型空气调节装置，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（21），固定块（21）与外筒（1）经至少一个支板（22）连接，两个固定块（21）分别置于扇叶（9）的左右两侧，内筒（3）可转动地安装在固定块（21）上，挡板（11）与扇叶（9）左侧的固定块（21）连接在一起。

4.根据权利要求1所述的电动汽车用节能型空气调节装置，其特征在于，出风孔（10）和出风通孔（12）分别有多个并一一对应，多个出风孔（10）沿外筒（1）的轴线方向分布。

5.根据权利要求1所述的电动汽车用节能型空气调节装置，其特征在于，出风挡板（11）上装有置于外筒（1）外侧的手柄（23），转板（14）上装有置于外筒（1）外侧的转动柄（24）。

6.根据说权利要求1所述的电动汽车用节能型空气调节装置，其特征在于，转板（14）由内圈（25）与外圈（26）经置于内圈（25）和外圈（26）之间的连接板（27）连接构成，内圈（25）套设于内筒（3）的外侧，外圈（26）可转动地安装在外筒（1）上，连接板（27）上设有第二扇形通孔（16），外圈（26）上设有凸轮槽（17）。