CN111372804A - 用于机动车辆的通风装置 - Google Patents

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S.加尼尔
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Abstract

本发明涉及一种通风装置，用于沿机动车辆热交换器的方向产生空气流，包括：‑相互间隔的管，‑至少一个空气集管器，其具有孔，每个管在其一个端部处通向空气集管器的单独的孔，每个管被设置有至少一个开口，用于喷出通过所述管的空气流，该开口与其端部分开且位于集管器之外，至少一个管被可枢转地安装在关闭位置和打开位置之间，该装置被构造为，与关闭位置相比，允许更多的空气在打开位置中通过。

Description

用于机动车辆的通风装置
技术领域
本发明涉及用于机动车辆的通风装置。
背景技术
机动车辆的前部面通常具有设置有热交换器的马达/风扇单元。热交换器通常包括输送热传递流体的管道以及称为“翅片”或“插件”的热交换器元件，这些热交换器元件连接至这些管道，且使得可以增加管道和环境空气之间的热交换表面面积。
为了增加热传递流体和环境空气之间的热交换，风机轮非常通常地用于产生朝向管道和翅片引导的空气流。但是，用于这样的风机轮的驱动器件通常消耗大量的能量。此外，由于叶片产生的空气流是圆形的，热交换在管道和翅片的整个表面上并不均匀。此外，当不一定要启动通风装置时，特别是当与非加速环境空气的热交换足以冷却热传递流体时，叶片阻碍环境空气朝向管道和翅片的流动，由此限制热交换。最后，出于热管理目的，作为对比，可有利的是能够限制管道和环境空气之间的热交换。
发明内容
本发明的目的是弥补这些缺陷。
为此，本发明涉及一种通风装置，其意图沿机动车辆热交换器的方向产生空气流，包括：彼此间隔开的管道，称为气动管道；至少一个集管器，其具有孔，每个管道在其一个末端处通向集管器的单独的孔；每个管道被设置有至少一个开口，所述开口与其末端分开且定位在集管器之外，至少一个气动管道被安装为在关闭位置和打开位置之间可定向的，该装置被构造为，与关闭位置相比，允许更多的空气在打开位置中通过。
根据本发明的通风装置有利地在紧凑空间中提供关闭空气入口的功能和使热交换器通风的功能，允许机动车辆的更好的热管理。
有利地，根据本发明，取决于可定向管(一个或多个)的取向，该装置使得可以改变通过每个空气入口且到达热交换器的空气的流速，该装置被安装在所述空气入口中。由此可以按照需要优化这些热交换器的热管理，如以下更详细解释的。
此外，对于相等的热交换能力，由根据本发明的通风装置占据的体积小于传统风机轮通风装置所占据的。此外，再次对于相等的热交换能力，根据本发明的通风装置要求的被吹来的空气的速率低于传统风机轮通风装置的。
最后，应立即理解，该装置有利地使得可以，借助所述管，与风机轮(其叶片产生圆形流)相反，提供均匀流动，且使得可以当通风装置被关闭时，在管(一个或多个)的打开位置中不阻挡朝向热交换器的管道和翅片的环境空气流，这与静止叶片限制朝向热交换器的空气的流速和由此与之的热交换的风机轮相反。
根据本发明的另一可选实施例特征，
-至少两个管以可定向的方式安装，且被构造为彼此独立地转移到关闭位置中和打开位置中，
-所有管以可定向的方式安装，
-管相对于彼此定位，以便在关闭位置中阻挡空气流，且以便在打开位置中允许空气流循环，
-管是基本上直的管道，它们相互平行且被对齐以便形成一排管道，
-该装置包括用于控制每个可定向管的取向的控制器件，
-控制器件包括促动器和/或联动装置，
-每个管具有截面，该截面包括前缘、在与前缘相对那侧的拖曳边缘、每个在前缘和拖曳边缘之间延伸的第一和第二轮廓，在管中的所述至少一个开口在第一和第二轮廓的一个中，所述至少一个开口被构造为使得，离开开口的空气流沿第一和第二轮廓的所述一个的至少一部分流动，
-所述至少一个开口是沿每个管的长度至少90％延伸的槽，
-所述至少一个开口通过唇部界定，其间隔为0.5mm至2mm，
-两个相邻管彼此相对地布置，从而开口被制造在面向的轮廓中，
-所述至少一个管具有通向第一轮廓中的第一开口和通向第二轮廓中的第二开口。
本发明的另一主题是一种用于机动车辆的热交换模块，包括如上所述的通风装置和热交换器，该通风装置和热交换器相对于彼此定位为使得，被通风装置迫使运动的空气流为热交换器供应空气。
附图说明
现将展示作为非限制性例子且参考附图给出的本发明实施例，在附图中：
图1是机动车辆的示意顶视图，
图2是根据本发明第一实施例的处于关闭位置的通风装置的透视图；
图3是图2的局部视图，该装置沿平面III-III截取；
图4是处于打开位置的图2的装置的透视图；
图5是图4的局部视图，该装置沿图4的平面V-V截取；
图6是根据第一实施例的气动管道和热交换器的示意截面图；
图7是根据第一实施例的气动管道和热交换器的示意透视图；
图8是根据本发明的第二实施例的热交换器的气动管道和热交换器的示意透视图；以及
图9示出根据本发明实施例变体的气动管道。
具体实施方式
在各图中，相同或类似的元件具有相同的附图标记。因此，结构和其功能的说明不会系统地重复。
如图1所示，机动车辆1具有车体3，其设置有至少一个进气开口5、7、9，当机动车辆1正在移动时，它们用于供应空气给至少一个热装置11，该热装置例如具有至少一个热交换器19。如上所揭示的，进气开口5(通常称为格栅)是最普遍的，且在机动车辆1的前部面3A上形成开口。为此原因，以下解释将基于该进气开口5给出。
当然，取决于发动机13和/或热装置11在机动车辆1中的位置，应理解，本发明可以相同结果和相同优势应用于其他进气开口，诸如如图1所示的进气开口7和9，它们分别位于罩和三角板(quarter panel)上。
本发明涉及通风装置15，其特别地意图被安装在空气进气开口5上，如以下更详细所述，该空气进气开口不是通常用于机动车辆的马达/风扇单元。
特别地，有利地根据本发明，通风装置不具有用于产生强制空气流的风机轮，也就是说，包括当机动车辆没有在移动时。
本发明的另一主题是热交换模块，其包括通风装置15和热装置11。
由此，热装置11可具有至少一个热交换器19，例如用于乘客舱空调的热交换器、用于冷却发动机13的热交换器、用于冷却蓄积器电池的热交换器、用于冷却功率电子电路的热交换器、或用于冷却发动机13的涡轮压缩机的增压空气(charge air)的热交换器。
通风装置15和热装置11相对于彼此定位为使得，通风装置15将空气供应给热装置11的热交换器(一个或多个)。
如图6和7所示，热交换器19包括冷却剂管道4，其通过泵送来运送流体，诸如水、冷却剂或制冷剂或空气。通常，冷却剂管道4基本上是直的，相互平行，以便形成排且在机动车辆1的宽度或高度上延伸。
如在机动车辆热交换器19中常规的，每个冷却剂管道4具有大体细长的截面，其由基本上平的且连接至热交换器翅片6的第一壁4a和第二壁4b界定。
如附图可见，通风装置15主要具有通风装置2和气动改变装置17。如在图5和7中可更清楚地看到，根据本发明第一实施例的通风装置2包括至少一个管8，其以与冷却剂管道4相同的方式基本上是直的、相互平行且对齐，以便形成一排气动管道8。但是，可设想其他形式的管。
优选地，冷却剂管道4和气动管道8全部相互平行。由此，气动管道8的和冷却剂管道4的排本身是平行的。此外，气动管道8被布置为使得，它们的每个与冷却剂管道4相对地定位。
气动管道8的数量与冷却剂管道4的数量相适应。例如，就常规热交换器19而言，对于具有40至70根冷却剂管道4的热交换器，通风装置2可例如包括10至70根气动管道8，优选地为15至25根气动管道8。
为了限制由热交换器19和通风装置2构成的组件占据的体积，同时获得类似于风机轮通风装置的热交换性能，该排热动管道8布置在距该排冷却剂管道4的少于100mm的距离处，该距离优选地为10mm至50mm。
另外，该排气动管道8的高度将优选地等于或小于该排冷却剂管道4的高度。例如，在该排冷却剂管道4的高度为400mm时，该排气动管道8的高度将基本上等于或小于该值。
通风装置2还包括意图将空气馈送到气动管道8的腔室的空气进气器件23。这些进气器件23优选地包括两个集管器12，它们布置在通气装置2的两个相对端部处。特别地，如可在图2和4中看到，气动管道8优选地在它们的每个末端处连接至其中一个集管器12，以便使得每个气动管道8的通风均匀。优选地，每个集管器12由铝、聚合物材料或聚酰胺(优选地为PA66)制成。
为了简化制造和紧凑性，集管器12可还用于冷却剂管道4的流体，在这情况下，已知称为“双流体”集管器的集管器。由于流体在机动车辆热交换器中的循环是已知的，这将在以下不进一步描述。
如图2和4所示，对于每个集管器12，空气进气器件23具有并入到其相关联空气集管器12中的涡轮机25。涡轮机可以是离心、轴向或螺旋类型的风扇，或任何其他类型的紧凑风扇。替换地，还可以将涡轮机25与其集管器12分开，或甚至存在用于馈送所述两个集管器12的单个远程涡轮机25。
在图3和5至7所示的例子中，显然，每个气动管道8具有截面，该截面包括大体抛物线形的自由前缘37，第一轮廓42和第二轮廓44从该前缘延伸且在靠近热装置11的热交换器19布置的拖曳边缘38处相遇。气动管道8的形状有利地允许可例如通过弯曲金属板或通过金属或塑料的3D打印来、制造，所述金属板诸如基于铝的板。在塑料材料的情况下，气动管道可通过模制、包覆模制或涉及塑料材料的任何其他制造工艺而被制造。
作为非限制性例子，该截面的弦c或气动管道8的宽度可以为30mm至50mm。此外，前缘37可具有10mm至20mm的高度。
在这些图3和5至7中，显然，每个气动管道8具有靠近前缘37设置的至少一个开口40，其形成通气装置2的空气喷射器件27。如以下更详细所述，每个气动管道8的所述至少一个开口和所述轮廓被设计为使得，从每个开口40喷射的空气F夹带围绕每个开口40存在的空气A的部分I，以便产生通气装置2的空气流46。
更特别地，所述至少一个开口40被构造为使得，由空气进气器件23在气动管道8的腔室中运送的空气通过所述至少一个开口40喷出。为此，每个开口40布置为与热交换器19相对。由此，每个开口40以面向前部壁4f的方式布置，该前部壁连接相对应冷却剂管道4的第一平壁4a和第二平壁4b。优选地，每个开口40被构造为使得，空气流46与气动管道8的长度方向基本上垂直地喷出。
应注意到，每个开口40与气动管道8的末端分开。
还应注意到，每个开口40位于集管器(一个或多个)12之外。
优选地，根据本发明，每个开口具有槽的形式，使得可以沿热交换器19的方向形成具有大尺寸的空气流46，而不过多地减小气动管道8的机械强度。因而，为了获得最大可能的空气通过，开口40有利地沿气动管道8的长度的大部分有利地延伸，优选地沿气动管道8的至少90％。
如在图5至7中可更清楚地看到，每个开口40通过远端唇部40a和近端唇部40b界定。远端唇部40a是前缘37的延伸部，而近端唇部40b是轮廓42的弯曲部分的延伸部。作为例子，开口40的厚度——也就是说远端唇部40a和近端唇部40b之间的距离——可以为0.5mm至2mm。
由此，在气动管道8具有仅一个开口40的第一实施例中，气动管道8在相同但取向不同的成对的气动管道8中运行。优选地，根据第一实施例，一对气动管道8中的每个关于通气装置2的期望空气流46对称，也就是说，相对于空气流46呈现“镜面”轴向对称。在图5至7中所示的第一实施例，每个开口40在截面的轮廓42处敞开，一对中的轮廓42面向彼此。当然，开口40可或者在轮廓44处或者在轮廓42处敞开。
由此，通过开口40喷出的空气流F通过科恩达效应(
Figure BDA0002381399820000061
effect)至少部分地沿管道表面部分流动，由此产生空气流46，环境空气A的被吸入部分I被夹带在其中，如图5和7所示。应回想，科恩达效应是一种气动效应，其中，沿一表面在距其短距离处流动的流体倾向于沿所述表面行进或被夹带。
利用该效应，借助环境空气A在由此产生的空气流46中的夹带，本发明使得可以获得朝向热装置11的热交换器19发送的空气的流速，所述流速与传统风机轮风扇产生的基本相同但是消耗较少能力。特别地，通风装置2的空气流46是被开口40喷出的空气流F和被夹带的环境空气A的空气流I的总和。
在图6可见的第一实施例中，每个气动管道8的拖曳边缘38包括拖曳边缘部分39，所述拖曳边缘部分通过基本上平行的第一拖曳边缘壁38a和第二拖曳边缘壁38b界定。特别地，为了优化通风，第一拖曳边缘壁38a和第二拖曳边缘壁38b之间的距离被设计为对应于冷却剂管道4的前部面4f的高度，如图6中的虚线所指示的。应理解，空气流46可由此跨过翅片6的最大表面面积，以便优化热交换。当然，可设想其他类型的拖曳边缘38。
在本发明的优选实施例中，两排冷却剂管道4和三排翅片6被包含在由同一对气动管道8的两个气动管道8界定的容积中。当然，每排的数量不是必须限制于两个和三个。由此，两个气动管道8之间的空气流46可面向比两排更多或更少的冷却剂管道4和/或比三排更多或更少的翅片6。作为例子，由此可设想，两个气动管道8之间的空间对单排翅片6进行通风。
根据图8所示的本发明第二实施例，气动管道8每个具有两个开口40。该第二实施例对于使通风装置2的空气流46最大化是特别有利的。特别地，如图5可见，在第一实施例中，在处于打开位置的每对气动管道8之间，存在没有通风的间隙B。该间隙B因此形成“盲”区域。
有利地，根据本发明，第二实施例因此提出在轮廓42和在轮廓44上吹动，以使得没有“盲”区域。如图8可见，每个气动管道8的截面关于气动管道8的宽度基本上对称。特别地应理解，轮廓42和44提供关于气动管道8宽度的“镜面”轴向对称的对称曲率。
根据第二实施例，第一开口40由此在第一轮廓42处敞开，第二开口40由此在第二轮廓44处敞开。这些开口40类似于第一实施例的那些开口，它们具有相同的结果和优势。因此，如图8可见，夹带环境空气A的空气流46在每个相邻气动管道8之间建立，而不再是仅在每对之间(如第一实施例那样)。
不论气动管道8的实施例，该装置15还具有气动改变装置17，其意图选择性地在如图4所示的打开位置和如图2所示的关闭位置之间改变装置15的全部或一些气动管道8的倾斜。
更特别地，管道8的至少一个被安装为在关闭位置和打开位置之间可定向的，通风装置被构造为，与关闭位置相比，允许更多的空气在打开位置中通过。
在关闭位置中，在可定向的管道和邻近其的气动管道(一个或多个)之间存在空间，该空间比在打开位置中在可定向的管道和邻近其的气动管道(一个或多个)之间的空间小。
在所示的实施例中，所有管道8以可枢转的方式安装。
在所示的实施例中，管道8相对于彼此定位，以便在关闭位置中阻挡空气流，且以便在打开位置中允许空气流循环。
由此，根据本发明的通风装置在紧凑空间中具有关闭空气入口的功能和使热交换器通风的功能，允许机动车辆的更好的热管理，因为格栅是风机。
取决于管道的取向，该装置使得可以改变到达热交换器的空气的流速，由此还使得可以优化热交换器的效率。
当车辆行进时，关闭位置是特别有利的，因为在该位置中，车辆的阻力系数减小，且其空气动力学被改进。
当车辆静止时，打开位置是特别有利的，因为在该位置中，发动机舱的换气被改善。
在图2至5所示的例子中，气动改变装置17将集管器12用作框架，18个气动管道8安装在所述框架之间。
应注意到，在如图4和5所示的气动改变装置17的打开位置中，气动管道8x、81、82、83以软百叶帘(Venetian blind)的方式形成基本上平行的板条。相反，在如图2和3所示的气动改变装置17的关闭位置中，气动管道8x、81、82、83形成倾斜的板条，相邻的板条彼此接触，以阻止任何空气通过。
优选地，气动改变装置17具有移位器件29，它们意图在集管器12之间枢转所述18个气动管道8x的全部或一些。特别地，取决于机动车辆1的功能和/或热管理和/或换气管理，可产生至少一个气动管道8x的从打开位置到部分或完全关闭，或相反地，至少一个气动管道8x的从关闭位置到部分或完全打开，以便通过保持朝向热装置11的基本上均匀的流动而精细地控制由机动车辆1的运动产生的空气供应以及(或没有)通风装置2产生的空气供应。
如图2至5所示，器件29可具有设置有至少一个臂和至少一个杆的联动装置31，其与机械、电或气动促动器相关联。
此外，气动管道8x具有适当的表面面积、厚度和几何结构，且由能够抵抗车辆1的速度(可行地加上顶风速度)带来的空气压力的材料制成，特别地当气动管道8x处于如图2和3所示的关闭位置时。
因而，相比于驱动器件消耗大量能量的传统风机轮的使用，根据本发明的装置15允许热装置11的热交换器19的热管理的优化。
另外，因为气动改变装置17并入在通风装置2的气动管道8x中，不再必须使用设置有通风风机轮的热交换器19。根据本发明的装置15由此占据与通风风机轮相比较小的空间且更重要的是，另外具有选择性的关闭功能。
还应理解，装置15有利地使得可以通过气动管道8x提供层流，不像叶片产生紊流的风机轮那样。
此外，在气动改变装置17的打开位置中，当通气装置2关闭时，该装置15使得朝向热装置11的管道4和翅片6的环境空气流完全自由，不像静止叶片限制空气流速的传统风机轮那样。
最终，通过气动管道8x的选择性倾斜，装置15支持通气装置2的使喷射空气局部化的可能性，使得可以仅为热交换器19的一些部件提供通风，例如用于乘客舱空调的热交换器、用于冷却发动机13的热交换器、用于冷却蓄积器电池的热交换器、用于冷却功率电子电路的热交换器、或用于冷却发动机13的涡轮压缩机的增压空气(charge air)的热交换器。
因此，作为非限制性例子，有利地，根据本发明，在启动时，所有或一些气动管道8x可处于关闭位置中，以使得可以阻挡至热装置11的热交换器19的空气入口，从而发动机13更快速地加热，以便减小燃料消耗。当机动车辆在行进时，所有气动管道8x可处于打开位置中，可选地，通风装置2可以是激活的，以便使得可以把通过机动车辆的移动吸入的空气引导到热装置11的热交换器19。当机动车辆静止而发动机13操作时，所有气动管道8x可处于打开位置中，通风装置2可以是激活的，以便使得到热装置11的热交换器19的空气流46最大化。最后，在预确定速度以上，例如100km.h-1，所有气动管道8x可处于关闭位置中，以便改进其空气动力学并减小燃料消耗。
气动管道8有利地由铝制成。
在该情况下，通风装置通过钎焊获得。
根据另外的变体，气动管道8由塑料材料制成，诸如聚酰胺(PA)。
在该情况下，通风装置有利地通过注射模制塑料获得。
根据图9所示的实施例变体，通气装置包括唇部80，其包覆模制在至少一个气动管道上或在每个气动管道8上。
唇部80由橡胶制成。
如图9可见，唇部80被包覆模制在气动管道8的拖曳边缘38上。
唇部80被构造为，在枢转管道8的关闭位置中，与邻近枢转管道接触，由此在关闭位置中允许枢转管道8之间的密封性。
本发明不限于所展示的实施例，其他实施例将对本领域的技术人员清楚地显现。特别地，取决于进气开口5、7、9的类型(在车体上的位置、开口的形状等)、热装置11的类型(热交换器19的类型、热交换器19的形状等)、气动改变装置17的类型(更多或更少的气动管道8x、集管器12的类型等)以及通风装置2(进气器件23的类型等)，气动管道8x的几何结构和数量能够被改变，而没有偏离本发明的范围。
第一和第二实施例的气动管道8x可以被组合。由此，例如，第二实施例的气动管道8x可插置在第一实施例的一对气动管道8x之间。
还可设想的是，第一和第二实施例的气动管道8x的全部或一些腔体包括用于朝向开口(一个或多个)40引导被运送的空气的器件。特别地，空气流沿气动管道8x的长度流动通过气动管道8x的腔体。这些引导器件将使得可以更容易地使空气流转向，以便将其朝向开口(一个或多个)40引导。例如，这些引导器件可具有至少一个扰流器的形式，其与县关联的气动管道8x一体地形成。
将注意到，有利地，至少两个气动管道8以可定向的方式安装，且被构造为独立于彼此转移到关闭位置中和打开位置中。
例如，所述两个可定向瓣片通过两个单独的促动器或联动装置控制。
优选地，可以提供多组瓣片，同一组的瓣片同时移动，而组独立于彼此枢转。
由此，可以选择一些瓣片，以产生空气流并以车辆发动机舱的一些区域的换气为目标。
还应注意，根据本发明的通风装置可被布置在机动车辆的前部面处，以便管理通入到机动车辆中的空气。

Claims (10)

1.一种通风装置，其用于沿机动车辆热交换器(1)的方向产生空气流，包括：
-彼此间隔开的管(8)，
-至少一个空气集管器(12)，其具有孔，每个管在其一个末端处通向空气集管器的单独的孔，
每个管(8)被设置有至少一个开口(40)，用于喷出通过所述管的空气流，所述开口与其末端分开且定位在空气集管器(12)之外，
至少一个管被安装为在关闭位置和打开位置之间可定向的，该装置被构造为，与关闭位置相比，允许更多的空气在打开位置中通过。
2.如权利要求1所述的装置，其中，至少两个管(8)以可定向的方式安装，且被构造为彼此独立地转移到关闭位置中和打开位置中。
3.如权利要求1或2所述的装置，其中，所有管(8)以可定向的方式安装。
4.如权利要求3所述的装置，其中，所述管(8)相对于彼此定位，以便在关闭位置中阻挡空气流，且以便在打开位置中允许空气流循环。
5.如前述权利要求中的任一项所述的装置，其中，管(8、8x、81、82、83)是基本上直的管道，它们相互平行且被对齐以便形成一排管道(8)。
6.如前述权利要求中的任一项所述的装置，其包括用于控制每个可定向管(8)的取向的控制器件(17、29)。
7.如权利要求6所述的装置，其中，控制器件包括促动器和/或联动装置。
8.如前述权利要求中的任一项所述的通风装置，其中，每个管(8)具有截面，该截面包括：
-前缘(37)，
-在与前缘(37)相对侧的拖曳边缘(38)，
-第一和第二轮廓(42、44)，其每个在前缘(37)和拖曳边缘(38)之间延伸，
在管(8)中的所述至少一个开口(40)在第一和第二轮廓(42、44)的一个中，所述至少一个开口(40)被构造为使得，离开开口(40)的空气流沿第一和第二轮廓(41、42)的所述一个的至少一部分流动。
9.如前述权利要求中的任一项所述的装置，该装置在至少一个管(8)上还包括包覆模制的唇部(80)，所述唇部被构造为在关闭位置与相邻管接触。
10.一种用于机动车辆的热交换模块，包括如前述权利要求中的一项所述的通风装置和热交换器，该通风装置和热交换器相对于彼此定位为使得，由通风装置迫使运动的空气流为热交换器供应空气。
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