CN109720173B - 具有球型出风口的汽车空调风门控制结构及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种具有球型出风口的汽车空调风门控制结构及控制方法，汽车空调风门控制结构被构造成导通或关闭形成于汽车空调的外壳内的内部通道，其包括两个以各自的转轴转动设置以导通或关闭导风通道的风门，于转轴上设有动力承接部，风门驱动部主要包括转动设置的具有摩擦面的后驱动轴，套设于后驱动轴上的主驱动部，以及定位连接于后驱动轴上的弹性元件，同时还设置副驱动部与主驱动部构成动力传递连接，并将承载的动力同时传递给两个动力承接部。本发明对由球口吹出的气体流量调节效果好；后驱动轴可不受主驱动部影响而仍可自由转动，因此还能对其他部件继续施加动力；主驱动部数量少，有利于整体结构布置并且可降低成本。

Description

具有球型出风口的汽车空调风门控制结构及控制方法

技术领域

本发明涉及汽车空调技术领域，特别涉及一种具有球型出风口的汽车空调风门控制结构。同时，本发明还涉及一种具有球型出风口的汽车空调风门控制方法。

背景技术

汽车上的空调出风口主要是依靠手动调节出风方向及出风口的开关，若不及时进行调整，则从空调出来的风始终朝一个方向吹，给人不适的感觉。例如副座或后座上儿童睡着后，直吹容易着凉，需要及时调整出风方向；或者副座或后座无人的情况下关闭空调出风口能节约能源，但是此类情况下驾驶人员不能对空调出风口进行手动调节，否则有安全隐患。

针对上述问题，部分车型安装电动出风口，可以通过中央控制屏调节各个出风口的状态，控制方式和家用空调相同，通过电动驱动出风口内部两层叶片的摆动，从而调节出风方向，但这种调节方式只适用于有叶片的传动方形出风口；随着汽车内饰的发展，大量新型出风口被设计使用，特别是球型出风口的应用，其造型独特，内部没有摆动叶片，因此如何电动调节球型出风口的出风方向及启闭成为急需解决的问题。到目前为止尚未有应用电动球型出风口的车型。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种具有球型出风口的汽车空调风门控制结构，以可对空调外壳的内部通道内的气流进行电动调节。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种具有球型出风口的汽车空调风门控制结构，被构造成导通或关闭形成于汽车空调的外壳内的内部通道，于所述外壳的端口处可转动的设置有球口，其包括：

两个风门，两个所述风门均以一转轴可转动的设置于所述内部通道内；两个所述风门因转动，具有彼此对置以封堵所述内部通道的关闭状态，彼此平行以导通所述内部通道的导通状态，以及处于所述关闭状态和所述导通状态之间切换状态；于各所述转轴上分别设有动力承接部；

风门驱动部，相对于所述外壳定位设置，所述风门驱动部包括可控制的、转动设置在所述汽车空调上的具有摩擦面的后驱动轴，可转动的套设于所述后驱动轴上的主驱动部，以及定位连接于所述后驱动轴上的弹性元件；所述弹性元件可驱动所述主驱动部与所述摩擦面接触，以使所述后驱动轴能够驱动所述主驱动部转动；

副驱动部，与两个所述动力承接部构成同步驱动连接；所述副驱动部与所述主驱动部构成动力传递连接，并将承载的动力同时传递给两个所述动力承接部，以使两个所述转轴彼此逆向的转动。

进一步的，所述主驱动部和所述副驱动部间，以及所述副驱动部和两个所述动力承接部之间，构成齿轮连接。

进一步的，所述主驱动部被构造为固连在所述后驱动轴上的扇形齿轮。

进一步的，限位装置，设置于所述外壳上，以在所述风门的所述关闭状态和/或导通状态时，抑制所述主驱动部的转动。

进一步的，所述弹性元件为套装于所述后驱动轴上的压缩弹簧。

进一步的，于所述后驱动轴上形成有蜗杆，与所述蜗杆啮合传动的主轴驱动齿轮连接在主轴上，所述主轴与所述球口驱动连接，以在所述主轴绕自身轴线转动时，带动所述球口转动。

进一步的，于所述主轴的前端设有中心轴，所述球口连接在所述中心轴上，形成以所述中心轴为轴的翻转。

进一步的，所述主轴的前端部设有圆盘形的导向盘，所述导向盘与所述中心轴共轴线设置，所述球口上设有与所述导向盘适配的弧形槽。

相对于现有技术，本发明具有以下优势：

本发明的具有球型出风口的汽车空调风门控制结构，通过增设两个风门，可与球口的转动配合，以调节经由球口吹出的气体流量；此外，本发明通过弹力元件对主驱动部施加摩擦力，从而可在摩擦力的作用下驱动风门导通或关闭内部通道，并且后驱动轴可不受主驱动部影响而仍可自由转动，因此还能对其他部件继续施加动力；另外，本发明通过一个主驱动部带动两个风门同时转动，因而可减少主驱动部数量，有利于整体结构布置并且可降低成本。

同时，本发明还涉及一种具有球型出风口的汽车空调风门控制方法，该方法包括如下步骤：

空调启动；

风门打开步骤，控制所述后驱动轴转动，以驱动所述主驱动部转动；所述主驱动部转动过程中，经由所述副驱动部驱动两个所述动力承接部转动，以驱使所述风门由关闭状态变换为导通状态。

进一步的，于所述风门打开步骤后设有风门角度调整步骤：控制所述后驱动轴反向转动，以驱使所述风门由导通状态转变为切换状态。

本发明的具有球型出风口的汽车空调风门控制方法，空调开启后，先将风门打开到最大，然后再逐步减小到所需风门开度，能将空调开启前留置在空调内的空气尽可能的全部吹出，改善气流交换效果。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例所述的具有球型出风口的汽车空调风门控制结构装配应用于空调的外壳内的结构示意图；

图2为图1的主视图；

图3为图2的剖面图；

图4为图2未装配后执行器的结构示意图；

图5为本发明实施例所述的具有球型出风口的汽车空调风门控制结构的爆炸图；

图6为本发明实施例所述的风口的结构示意图；

图7为本发明实施例所述的主轴的爆炸图；

图8为本发明实施例所述的滑动齿圈的结构示意图；

图9为本发明实施例所述的后驱动轴的示意图；

图10为本发明实施例所述的具有球型出风口的汽车空调风门控制结构的结构示意图；

图11为本发明实施例所述的风门和风门驱动齿轮装配结构的爆炸图。

附图标记说明：

10-外壳，11-前部端口，12-后部端口，13-内部通道，14-中心轴孔，15-球碗部；

20-球口，21-弧形槽；

30-主轴，31-中心轴，32-前轴部，33-导向槽，34-后轴部，35-主轴驱动齿轮，36-导向盘，37-中心腰孔，38-弹性卡爪，39-连接孔，341-挂钩；

40-滑动齿圈，41-环齿，42-滑条，43-短轴；

50-拉杆，51-铰接孔，52-铰接轴；

60-前驱动轴，61-前驱直齿轮；

70-前执行器；

80-风门，801-卡槽，81-风门驱动齿轮，811-卡扣，82-中间传递齿轮；

90-后驱动轴，91-摩擦面，92-压缩弹簧，93-蜗杆，94-扇形齿轮；

100-后执行器，110-限位装置；

120-挡圈，121-连接筋，122-旋转连接耳，123-翻转连接耳。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

本发明涉及一种具有球型出风口的汽车空调风门控制结构，其被构造成导通或关闭形成于汽车空调的外壳内的内部通道，于外壳的端口处可转动的设置有球口，其主要包括两个风门、风门驱动部和副驱动部。

其中：两个风门均以一转轴可转动的设置于内部通道内；两个风门因转动，具有彼此对置以封堵内部通道的关闭状态，彼此平行以导通内部通道的导通状态，以及处于关闭状态和导通状态之间切换状态；于各转轴上分别设有动力承接部；风门驱动部相对于外壳定位设置，风门驱动部包括可控制的、转动设置在汽车空调上的具有摩擦面的后驱动轴，可转动的套设于后驱动轴上的主驱动部，以及定位连接于后驱动轴上的弹性元件；弹性元件可驱动主驱动部与摩擦面接触，以使后驱动轴能够驱动主驱动部转动；副驱动部与两个动力承接部构成同步驱动连接；副驱动部与主驱动部构成动力传递连接，并将承载的动力同时传递给两个动力承接部，以使两个转轴彼此逆向的转动。

本发明的具有球型出风口的汽车空调风门控制结构，通过增设两个风门，可与球口的转动配合，以调节经由球口吹出的气体流量；此外，本发明通过弹力元件对主驱动部施加摩擦力，从而可在摩擦力的作用下驱动风门导通或关闭内部通道，并且后驱动轴可不受主驱动部影响而仍可自由转动，因此还能对其他部件继续施加动力；另外，本发明通过一个主驱动部带动两个风门同时转动，因而可减少主驱动部数量，有利于整体结构布置并且可降低成本。

基于如上整体设计思想，于如下描述的本发明实施例中，以具有球型出风口的汽车空调风门控制结构装配于空调的外壳上的应用结构为示例，描述如下：

其应用状态下的装配结构整体包括：风门开启驱动结构，风口转动驱动结构，两个连接于风门上的动力承载部，以及风口翻转驱动结构。其中，风门开启驱动结构主要包括两个风门，风门驱动部，副驱动部。风口转动驱动结构主要是包括可由驱动构件驱动旋转的主轴结构。风口翻转驱动结构主要包括移动配合件和翻转连接件，其中，移动配合件与所述主轴配合连接，所述移动配合件被构造成可操作的沿所述主轴的轴向滑动，翻转连接件活动连接于所述移动配合件和所述球口之间，以在所述移动配合件移动时推拉所述球口时，驱使所述球口于所述外壳的端口处翻转。

基于图1至图3，并配合图5所示，外壳10具有前部端口11、后部端口12以及连通前部端口11和后部端口12的内部通道13，该前部端口11处设有球碗部15，该球口20可转动地设置于球碗部15内，球口20前方设有对其进行限位的挡圈120。汽车的空调吹出的风从后部端口12进入外壳10内部的内部通道13后，再从前部端口11处的球口20吹出。通过转动球口20，使其朝向不同的方向，就可以将冷风或热风向汽车内的不同角度的位置进行输送，例如可以选择使风吹向驾驶员，或者选择使风不向驾驶员吹。

主轴30设置于该外壳10的内部通道13内，并且被配置为可绕自身轴线转动，如图5、图6及图7所示，该主轴30的前端部设有一个与球口20的转动中心重合的中心轴31，球口20上设有供中心轴31铰接的旋转连接耳122铰接于中心轴31，如此一来，该球口20能够绕着中心轴31转动。

主轴30的前端部设有圆盘形的导向盘36，导向盘36与中心轴31共轴线设置，在球口20上设有与导向盘36适配的弧形槽21。该导向盘36能够对球口20进行引导，使其相对于主轴30转动时更稳定。

为了更好的提高主轴30的使用效果及性能，由图7可知，在本实施例中，主轴30包括相互固定连接的前轴部32和后轴部34，可以简化主轴30的制造过程，降低制造难度；为了实现前轴部32和后轴部34的连接，本实施例中，于所述前轴部32上设有连接孔39，于后轴部34上设有延伸并钩挂在连接孔39内的挂钩341。后轴部34可转动地设置于外壳10的中部设置的中心轴孔14中，前轴部32和后轴部34可以分开制造，再组装在一起。前轴部32和后轴部34较佳可为注塑件，以方便制造。

前轴部32构成与所述球口20的驱动连接。如下描述的主轴驱动齿轮35设置在所述后轴部34上。为了实现后轴部34与主轴驱动齿轮35的连接以及中心轴孔14的连接，进而将主轴30连接定位在外壳10内，本实施例中，于主轴驱动齿轮35上设有中心腰孔37，后轴部34上设有穿过中心腰孔37的弹性卡爪38，弹性卡爪38卡接于外壳10的中心轴孔14内。

为了形成如上中心轴孔14，本实施例中，于所述内部通道13内设有固连于所述外壳10内壁上的连接筋121，中心轴孔14通透的形成于所述连接筋121上。为了更好的提高连接及运动的平稳性，本实施例中，连接筋121被设置成由中心轴孔14向所述外壳内壁发散设置的四个。

如图3、图4及图10所示，本实施例中的风门开启驱动结构，包括两个风门80，这两个风门80可转动地设置于外壳10内，这样两个风门80的转轴上设有位于外壳10之外的动力承接部如风门驱动齿轮81。风门开启驱动结构用于对风门80进行启闭控制时，通过驱动两个风门驱动齿轮81转动以开启或关闭风门80，进而可以选择打开或者关闭外壳10的内部通道13，从而打开或者关闭出风口。

风门开启驱动结构可直接用步进电机、伺服电机等机构控制，而为了更加稳定风门开启驱动时的动力传递，本实施例中，主驱动部和所述副驱动部之间，以及所述副驱动部和两个所述动力承接部之间，构成齿轮连接。具体来讲，如图4、图5、图9及图10所述，作为副驱动部的中间传递齿轮82可转动地设置于外壳10上，且与两个作为动力承接部的风门驱动齿轮81啮合。为了向中间传递齿轮82输送旋转动力，本实施例中，在外壳10内，转动设有后驱动轴90，后驱动轴90与主轴30相垂直，后驱动轴90上设有与中间传递齿轮82啮合的作为主驱动部的扇形齿轮94。于外壳上设有与后驱动轴90连接的后执行器100，后执行器100可驱动后驱动轴90转动。该后执行器100动作时，可以通过一个扇形齿轮94带动两个风门驱动齿轮81同时转动，因而可减少后执行器100的数量，只需要一个后执行器100即可。

中间传递齿轮82和风门驱动齿轮81的齿数相同，两者之间的传动比为1:1，这样可以简化风门80的控制过程，不需进行换算。如图11所示，在风门驱动齿轮81上设有卡扣811，在风门80上设有与卡扣811配合的卡槽801。该风门驱动齿轮81较佳可为塑料件，该卡扣811和风门驱动齿轮81为一体成型件，可以避免卡扣811和风门驱动齿轮81进行装配，减少装配工时。风门驱动齿轮81和风门80之间也可通过螺钉等连接件进行连接。

为了能够使结构更为简化，并提高动力应用效果，扇形齿轮94可转动地套设于后驱动轴90上，后驱动轴90上设有一摩擦面91以及作为弹性元件的压缩弹簧92，压缩弹簧92可驱动扇形齿轮94与摩擦面91接触，以使后驱动轴90能够驱动扇形齿轮94转动。

此外，外壳10上还设有对扇形齿轮94的转动角度进行限位的限位装置110。后驱动轴90沿第一时针方向转动并使扇形齿轮94与限位装置110接触时，风门80打开；后驱动轴90沿第二时针方向转动并使扇形齿轮94与限位装置110接触时，风门80关闭。在本实施例中，该第一时针方向为逆时针方向，第二时针方向为顺时针方向。

基于如上的风门驱动连接结构，本实施例中，后执行器100一方面还能够驱动风门80开闭，另一方面还能够驱动主轴30转动，即用来对其他部件做功，这样就可以节省所需要的电机的数量，能够降低成本并易于控制。具体在本实施例中，于主轴30和所述后驱动轴90之间连接有中间驱动连接机构，该中间驱动连接机构因所述后驱动轴90的转动而驱使主轴30转动。具体地，中间驱动连接机构包括形成于后驱动轴90上的蜗杆93，连接在主轴30上、与蜗杆93啮合传动的主轴驱动齿轮35，主轴驱动齿轮35以如上的描述固定在中心轴30的后轴部34上。

为了实现球口20的翻转，于所述球口20上偏心连接有可操作的风口翻转驱动结构，因操作风口翻转驱动结构，以推拉所述球口20。本实施例中涉及的风口翻转驱动结构，主要包括移动配合件和翻转连接件。其中，移动配合件与主轴30配合连接，并被构造成可操作的沿主轴30的轴向滑动；翻转连接件活动连接于移动配合件和球口20之间，以在移动配合件移动时推拉球口20时，驱使球口20于球碗部15内翻转。

具体来讲，如图3、图5图6、及图8所示，作为移动配合件的滑动齿圈40可滑动地套设于主轴30上，且滑动齿圈40的外壁上设有多个圆环形的环齿41。作为翻转连接件的拉杆50的一端设有铰接轴52，其铰接于球口20上的位于旋转连接耳122下方的两个翻转连接耳123之间，另一端设有铰接孔51与滑动齿圈40上的短轴43铰接，且拉杆50与球口20的转动中心不重合，也就是说，在拉杆50与球口20相铰接的一端，两者的铰接点偏离于球口20的转动中心。当滑动齿圈40在主轴30上滑动时，能够通过拉杆50带动球口20沿着主轴30上的中心轴31进行转动。

将滑动齿圈40滑动装配于主轴30上的结构，参见图7及图8，该主轴30上对称设置有两条沿该主轴30的轴向方向延伸的导向槽33，滑动齿圈40上设有两条与导向槽33分别滑动配合的滑条42，每个滑条42上各设有一个与拉杆50铰接的短轴43。该拉杆50可为塑料件，通过弹性变形，可以安装在短轴43上，并且该短轴43的末端设置有防止拉杆50退出的弹性卡扣，安装方便且不易脱落。

为了能够驱动移动配合件于主轴30上的轴向滑动，也即实现移动配合件的可操作的滑动，于外壳10上设有与环齿41啮合相连以驱动滑动齿圈40于所述主轴30上滑动的驱动配合部。本实施例的驱动配合部，主要包括前驱动轴60和前执行器70，前驱动轴60与主轴30相垂直，前驱动轴60上设有与环齿41相啮合的前驱直齿轮61；前执行器70与前驱动轴60相连接，通电时可驱动所述前驱动轴60转动，以驱使所述滑动齿圈40在主轴30上滑动。

本实施例的风口翻转驱动结构在使用时，该前执行器70可在汽车的行车电脑控制下，通电时可以带动滑动齿圈40在主轴30上运动，这样使球口20的送风方向的改变由传统的手动调节改为电动调节，可消除手动调节出风口的安全隐患。在主轴30转动时，滑动齿圈40上的环齿41能够始终与前驱动轴60上的前驱直齿轮61啮合，因而该前驱动轴60不会与主轴30发生干涉。可将球口20先转动至一定角度后，在用前执行器70驱动球口20摆动。例如，先将球口20转动至能够水平摆动的位置，再用前执行器70驱动球口20水平摆动，或者先将球口20转动至能够竖直摆动的位置，再用前执行器70驱动球口20竖直摆动。如此一来，通过主轴30的旋转运动以及球口20的摆动运动相叠加，能够增加球口20的送风方向调节范围。

当后执行器100带动后驱动轴90转动时，后驱动轴90上的蜗杆93可以通过与其啮合的主轴驱动齿轮35带动主轴30进行转动，与此同时，该扇形齿轮94在压缩弹簧92的作用下，跟随后驱动轴90一起转动，可以打开风门80。当风门80完全打开后，该扇形齿轮94能够接触限位装置110，此时扇形齿轮94停止转动，风门80的角度不再变化，而主轴30则可以在后驱动轴90的带动下继续不停的转动。当主轴30转动角度和球口20的摆动角度相叠加后，即可使球口20的风向朝向任意方向。

在如上的空调启动后的风门80的打开步骤中，控制后驱动轴90转动，以驱动所述主驱动部转动，主驱动部转动过程中，经由所述副驱动部驱动两个所述动力承接部转动，以驱使所述风门80由关闭状态变换为导通状态。基于该导通状态，风门处于全部开启的状态，此时，若要调整风门的开启角度，如基于全开状态后，减小风门80的开度，则可以在风门80打开步骤后设有风门角度调整步骤，即控制后驱动轴90反向转动，以驱使所述风门80由导通状态转变为切换状态。由此可以看出，空调开启后，先将风门80打开到最大，然后再逐步减小到所需风门开度，能将空调开启前留置在空调内的空气尽可能的全部吹出，改善气流交换效果。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种具有球型出风口的汽车空调风门控制结构，被构造成导通或关闭形成于汽车空调的外壳(10)内的内部通道(13)，于所述外壳(10)的端口处可转动的设置有球口(20)，其特征在于，包括：

两个风门(80)，两个所述风门(80)均以一转轴可转动的设置于所述内部通道(13)内；两个所述风门(80)因转动，具有彼此对置以封堵所述内部通道(13)的关闭状态，彼此平行以导通所述内部通道(13)的导通状态，以及处于所述关闭状态和所述导通状态之间切换状态；于各所述转轴上分别设有动力承接部；

风门驱动部，相对于所述外壳(10)定位设置，所述风门驱动部包括可控制的、转动设置在所述汽车空调上的具有摩擦面(91)的后驱动轴(90)，可转动的套设于所述后驱动轴(90)上的主驱动部，以及定位连接于所述后驱动轴(90)上的弹性元件；所述弹性元件可驱动所述主驱动部与所述摩擦面(91)接触，以使所述后驱动轴(90)能够驱动所述主驱动部转动；

副驱动部，与两个所述动力承接部构成同步驱动连接；所述副驱动部与所述主驱动部构成动力传递连接，并将承载的动力同时传递给两个所述动力承接部，以使两个所述转轴彼此逆向的转动。

2.根据权利要求1所述的具有球型出风口的汽车空调风门控制结构，其特征在于：所述主驱动部和所述副驱动部间，以及所述副驱动部和两个所述动力承接部之间，构成齿轮连接。

3.根据权利要求2所述的具有球型出风口的汽车空调风门控制结构，其特征在于：所述主驱动部被构造为固连在所述后驱动轴上的扇形齿轮(94)。

4.根据权利要求1所述的具有球型出风口的汽车空调风门控制结构，其特征在于：

限位装置(110)，设置于所述外壳(10)上，以在所述风门(80)的所述关闭状态和/或导通状态时，抑制所述主驱动部的转动。

5.根据权利要求1所述的具有球型出风口的汽车空调风门控制结构，其特征在于：所述弹性元件为套装于所述后驱动轴(90)上的压缩弹簧(92)。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的具有球型出风口的汽车空调风门控制结构，其特征在于：于所述后驱动轴上形成有蜗杆(93)，与所述蜗杆(93)啮合传动的主轴驱动齿轮(35)连接在主轴(30)上，所述主轴(30)与所述球口(20)驱动连接，以在所述主轴(30)绕自身轴线转动时，带动所述球口(20)转动。

7.根据权利要求6所述的具有球型出风口的汽车空调风门控制结构，其特征在于：于所述主轴(30)的前端设有中心轴(31)，所述球口(20)连接在所述中心轴(31)上，形成以所述中心轴(31)为轴的翻转。

8.根据权利要求7所述的具有球型出风口的汽车空调风门控制结构，其特征在于：所述主轴(30)的前端部设有圆盘形的导向盘(36)，所述导向盘(36)与所述中心轴(31)共轴线设置，所述球口(20)上设有与所述导向盘(36)适配的弧形槽(21)。

9.一种具有球型出风口的汽车空调风门控制方法，用于控制权利要求1-8中任一项所述的具有球型出风口的汽车空调风门控制结构，其特征在于该方法包括如下步骤：

空调启动；

风门打开步骤，控制所述后驱动轴(90)转动，以驱动所述主驱动部转动；所述主驱动部转动过程中，经由所述副驱动部驱动两个所述动力承接部转动，以驱使所述风门(80)由关闭状态变换为导通状态。

10.根据权利要求9所述的具有球型出风口的汽车空调风门控制方法，其特征在于，于所述风门打开步骤后设有风门角度调整步骤：控制所述后驱动轴(90)反向转动，以驱使所述风门(80)由导通状态转变为切换状态。

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