CN112096948B - 一种车载空调的风门控制装置及车辆 - Google Patents

一种车载空调的风门控制装置及车辆 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种车载空调的风门控制装置及车辆，属于车载空调领域。该风门控制装置包括：驱动电机；和蜗轮蜗杆传动装置，包括：蜗杆，由所述驱动电机驱动；均与所述蜗杆啮合的第一蜗轮和第二蜗轮，所述第一蜗轮通过第一单向旋转轴承与第一目标风门叶片轴相连，所述第二蜗轮分别通过第二单向旋转轴承与第二目标风门叶片轴相连，所述第一单向旋转轴承的可自由转动的方向与所述第二单向轴承的可自由转动的方向相反，以使得所述第一蜗轮只能沿第一方向驱动所述第一目标风门叶片轴、所述第二蜗轮只能沿第二方向驱动所述第二目标风门叶片轴，所述第一方向和所述第二方向相反。本发明的风门控制装置能够节约成本。

Description

一种车载空调的风门控制装置及车辆
技术领域
本发明属于车载空调领域，特别是涉及一种车载空调的风门控制装置及车辆。
背景技术
车载空调一般有出风口、风管与风门，目前大部分汽车的风门都与出风口集成在一块，并且不同位置出风口是共用同一个风管，不能自动独立控制。用户可以根据实际需要手动打开风门或调整出风口风量与方向，操作不太方便。
随着汽车技术的日益成熟与发展，现在对汽车的可操作性与舒适性要求也越来越高，一部分车已经用不同的风风管对应不同位置的出风口，甚至同一位置出风口有多个风管(用每个风管风量的大小不同来调节风量与风向)，每个风管分别自动独立控制。
但是，以往一个风管只需要一个步进电机组成一套控制系统就够了。现随着风管数量的增加，相应的控制系统与电机数量也需增加，从而该控制系统成本也会成倍的增加，这样由于成本的问题在一定程度上制约了该技术的发展与应用。
发明内容
本发明第一方面的一个目的是提供一种车载空调的风门控制装置，能够节约成本。
本发明的另一个目的是要实现风门的精确控制。
本发明第二方面的一个目的是提供一种包括上述风门控制装置的车辆，从而节约成本。
特别地，本发明提供了一种车载空调的风门控制装置，所述车载空调包括多个风管，每一所述风管的出风口处设有一个由风门叶片轴带动的风门叶片，用于控制对应风管的出风量，其特征在于，所述风门控制装置包括：
驱动电机；和
蜗轮蜗杆传动装置，包括：
蜗杆，与所述驱动电机相连，以在所述驱动电机的驱动下转动；
均与所述蜗杆啮合的第一蜗轮和第二蜗轮，所述第一蜗轮通过第一单向旋转轴承与第一目标风门叶片轴相连，所述第二蜗轮分别通过第二单向旋转轴承与第二目标风门叶片轴相连，所述第一单向旋转轴承的可自由转动的方向与所述第二单向轴承的可自由转动的方向相反，以使得所述第一蜗轮只能沿第一方向驱动所述第一目标风门叶片轴、所述第二蜗轮只能沿第二方向驱动所述第二目标风门叶片轴，所述第一方向和所述第二方向相反。
可选地，风门控制装置还包括：
控制阀，其壳体用于集成所述第一目标风门叶片轴和第二目标风门叶片轴对应的风管。
可选地，风门控制装置还包括：
阻尼装置，设置于所述控制阀的壳体与所述第一目标风门叶片轴对应的第一目标风门叶片之间，以及所述控制阀的壳体与所述第二目标风门叶片轴对应的第二目标风门叶片之间，用于在所述第一目标风门叶片和所述第二目标风门叶片受到小于预设值的外力时阻止所述第一目标风门叶片和所述第二目标风门叶片转动。
可选地，风门控制装置还包括：
所述阻尼装置包括：
弹簧，其一端与所述第一目标风门叶片或所述第二目标风门叶片相连；
钢珠，与所述弹簧远离所述第一目标风门叶片或所述第二目标风门叶片的一端相连；
所述控制阀的壳体处设有多个与所述钢珠配合的凹坑，用于在所述钢珠落入所述凹坑时阻止所述第一目标风门叶片或所述第二目标风门叶片的转动。
可选地，所述控制阀的壳体上还设置有第一原点开关和第二原点开关；
所述第一目标风门叶片和所述第二目标风门叶片分别设有第一凸轮和第二凸轮，所述第一凸轮和所述第二凸轮分别用于拨动所述第一原点开关和第二原点开关，以完成所述第一目标风门叶片和所述第二目标风门叶片的原点检测。
可选地，所述第一凸轮配置成当所述第一目标风门叶片的旋转角度为0°和180°的正整数倍时拨动所述第一原点开关；
所述第二凸轮配置成当所述第二目标风门叶片的旋转角度为0°和180°的整数倍时拨动所述第二原点开关。
可选地，所述蜗杆、所述第一蜗轮和所述第二蜗轮均采用非金属材料通过注塑工艺加工形成。
特别地，本发明还提供了一种车辆，包括车载空调和至少一个上述的车载空调的风门控制装置，所述车载空调包括多个风管，每一所述风管的出风口处设有一个由风门叶片轴带动的风门叶片，用于控制对应风管的出风量。
本发明通过设置上述蜗轮蜗杆传动装置实现了一个驱动电机同时控制第一目标风门叶片和第二目标风门叶片的开闭，这样就减少了一个驱动电机及相应的控制系统，因此大大降低了成本，为风管数量增加相关技术的发展与应用提供了保证。
进一步地，本发明通过驱动电机的正反转以及第一单向旋转轴承和第二单向旋转轴承的旋转方向的配合，能够实现第一目标风门叶片和第二目标风门叶片的独立控制。
进一步地，本发明通过设置凸轮原点开关使得整个控制系统能够形成一个闭环，以防驱动电机丢步，从而精确地控制风门叶片在阀体中所处的位置。
进一步地，本发明中的蜗杆、第一蜗轮和第二蜗轮均采用非金属材料通过注塑工艺量产后可以进一步节省大量成本。
根据下文结合附图对本发明具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本发明的上述以及其他目的、优点和特征。
附图说明
后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：
图1是根据本发明一个实施例的车载空调的风门控制装置的俯视结构示意图；
图2是根据本发明一个实施例的车载空调的风门控制装置的主视局部剖面示意图。
具体实施方式
图1是根据本发明一个实施例的车载空调的风门控制装置的俯视结构示意图。一般地，车载空调包括多个风管，每一风管的出风口处设有一个由风门叶片轴带动的风门叶片，用于控制对应风管的出风量。如图1所示，一个实施例中，本发明的车载空调的风门控制装置包括驱动电机8和蜗轮蜗杆传动装置13。可选地，驱动电机8采用步进电机。蜗轮蜗杆传动装置13包括蜗杆2、第一蜗轮4和第二蜗轮9。蜗杆2与驱动电机8相连，以在驱动电机8的驱动下转动。第一蜗轮4和第二蜗轮9均与蜗杆2啮合。第一蜗轮4通过第一单向旋转轴承12与第一目标风门叶片轴61相连，第二蜗轮9分别通过第二单向旋转轴承10与第二目标风门叶片轴71相连。这里的第一单向旋转轴承12和第二单向旋转轴承10类似棘轮机构，在一个方向上能够自由转动，另一个方向上锁死不能转动。第一单向旋转轴承12的可自由转动的方向与第二单向轴承的可自由转动的方向相反，以使得第一蜗轮4只能沿第一方向驱动第一目标风门叶片轴61、第二蜗轮9只能沿第二方向驱动第二目标风门叶片轴71，第一方向和第二方向相反。例如，第一蜗轮4只能沿顺时针方向转动、第二蜗轮9只能沿逆时针方向转动，或者第一蜗轮4只能沿逆时针方向转动、第二蜗轮9只能沿顺时针方向转动。下文中将第一目标风门叶片轴61对应的风门称为第一目标风门叶片6，第二目标风门叶片轴71对应的风门称为第二目标风门叶片7。
以第一单向旋转轴承12只能沿顺时针方向驱动第一蜗轮4、第二单向旋转轴承10只能沿逆时针方向驱动第二蜗轮9为例，通过控制驱动电机8正转时，蜗杆2带动第一蜗轮4沿顺时针方向转动，并驱动第一目标风门叶片轴61沿顺时针方向转动，此时第二蜗轮9也沿顺时针方向转动，但是第二单向旋转轴承10不将第二蜗轮9的转动传递至第二目标风门叶片轴71。这样，通过驱动电机8的正转可以控制第一目标风门叶片6顺时针转动，即第一目标风门叶片6的开闭，此时第二目标风门叶片7关闭。同理，通过控制驱动电机8反转可以控制第二目标风门叶片7的开闭，此时第一目标风门叶片6关闭。
本实施例通过设置上述蜗轮蜗杆传动装置13实现了一个驱动电机8同时控制第一目标风门叶片6和第二目标风门叶片7的开闭，这样就减少了一个驱动电机8及相应的控制系统，因此大大降低了成本，为风管数量增加相关技术的发展与应用提供了保证。
进一步地，本实施例通过驱动电机8的正反转以及第一单向旋转轴承12和第二单向旋转轴承10的旋转方向的配合，能够实现第一目标风门叶片6和第二目标风门叶片7的独立控制。
如图1所示，另一个实施例中，风门控制装置还包括控制阀，其壳体1用于集成第一目标风门叶片轴61和第二目标风门叶片轴71对应的风管。一个控制阀的壳体1所集成的风管最好选择相近或相邻的风管，这样能尽可能地减小控制阀的条件，并便于布置控制阀。
图2是根据本发明一个实施例的车载空调的风门控制装置的主视局部剖面示意图。如图2所示，在本发明的一些实施例中，风门控制装置还包括阻尼装置5，设置于控制阀的壳体1与第一目标风门叶片轴61对应的第一目标风门叶片6之间，以及控制阀的壳体1与第二目标风门叶片轴71对应的第二目标风门叶片7之间，用于在第一目标风门叶片6和第二目标风门叶片7受到小于预设值的外力时阻止第一目标风门叶片6和第二目标风门叶片7转动。
进一步的一个实施例中，如图2所示，阻尼装置5包括弹簧501和钢珠502。弹簧501的一端与第一目标风门叶片6或第二目标风门叶片7相连。钢珠502与弹簧501远离第一目标风门叶片6或第二目标风门叶片7的一端相连。控制阀的壳体1处设有多个与钢珠502配合的凹坑101，用于在钢珠502落入凹坑101时阻止第一目标风门叶片6或第二目标风门叶片7的转动。
由于第一单向旋转轴承12和第二单向旋转轴承10均有可自由转动的方向，因此只能单向固定第一目标风门叶片轴61和第二目标风门叶片轴71，因此当第一目标风门叶片轴61或第二目标风门叶片轴71受到的风的风向与风门叶片可自由转动的方向一致时，对应的风门叶片可能会被风吹动，导致风门叶片位置错误，在不需要打开时打开，或在需要打开时闭合。本实施例通过设置阻尼装置5可以很好地防止上述情况的出现，使得风门叶片不会随意被外界的风力影响导致随意开启或关闭，影响用户体验。
如图1所示，一个实施例中，控制阀的壳体1上还设置有第一原点开关3和第二原点开关11。第一目标风门叶片6和第二目标风门叶片7分别设有第一凸轮(未示出)和第二凸轮(未示出)，第一凸轮和第二凸轮分别用于拨动第一原点开关3和第二原点开关11，以完成第一目标风门叶片6和第二目标风门叶片7的原点检测。
进一步的一个实施例中，第一凸轮配置成当第一目标风门叶片6的旋转角度为0°和180°的正整数倍时拨动第一原点开关3。第二凸轮配置成当第二目标风门叶片7的旋转角度为0°和180°的整数倍时拨动第二原点开关11。
本实施例中通过设置配合的第一凸轮和第一原点开关3，配合的第二凸轮和第二原点开关11可以实现第一目标风门叶片6和第二目标风门叶片7的原点检测，在凸轮拨动原点开关时校准驱动电机8的脉冲位。本实施例通过设置凸轮原点开关使得整个控制系统能够形成一个闭环，以防驱动电机8丢步，从而精确地控制风门叶片在阀体中所处的位置。
另一个实施例中，蜗杆2、第一蜗轮4和第二蜗轮9均采用非金属材料通过注塑工艺加工形成。
本发明通过设置蜗轮蜗杆传动装置13可以节省一半数量的驱动电机8，同时蜗杆2、第一蜗轮4和第二蜗轮9均采用非金属材料通过注塑工艺量产后可以进一步节省大量成本。
本发明还提供了一种车辆，包括车载空调和至少一个上述的车载空调的风门控制装置。例如每两个风管就对应设置一个风门控制装置。车载空调包括多个风管，每一风管的出风口处设有一个由风门叶片轴带动的风门叶片，用于控制对应风管的出风量。
本实施例的车辆包括至少一个上述的风门控制装置，该风门控制装置通过设置上述蜗轮蜗杆传动装置13实现了一个驱动电机8同时控制第一目标风门叶片6和第二目标风门叶片7的开闭，这样就减少了一个驱动电机8及相应的控制系统，因此大大降低了成本，为风管数量增加相关技术的发展与应用提供了保证。
至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本发明的多个示例性实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍可根据本发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改。因此，本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。

Claims (8)

1.一种车载空调的风门控制装置，所述车载空调包括多个风管，每一所述风管的出风口处设有一个由风门叶片轴带动的风门叶片，用于控制对应风管的出风量，其特征在于，所述风门控制装置包括：
驱动电机；和
蜗轮蜗杆传动装置，包括：
蜗杆，与所述驱动电机相连，以在所述驱动电机的驱动下转动；
均与所述蜗杆啮合的第一蜗轮和第二蜗轮，所述第一蜗轮通过第一单向旋转轴承与第一目标风门叶片轴相连，所述第二蜗轮通过第二单向旋转轴承与第二目标风门叶片轴相连，所述第一单向旋转轴承的可自由转动的方向与所述第二单向旋转轴承的可自由转动的方向相反，以使得所述第一蜗轮只能沿第一方向驱动所述第一目标风门叶片轴、所述第二蜗轮只能沿第二方向驱动所述第二目标风门叶片轴，所述第一方向和所述第二方向相反。
2.根据权利要求1所述的车载空调的风门控制装置，其特征在于，还包括：
控制阀，其壳体用于集成所述第一目标风门叶片轴和第二目标风门叶片轴对应的风管。
3.根据权利要求2所述的车载空调的风门控制装置，其特征在于，还包括：
多个阻尼装置，在所述控制阀的壳体与所述第一目标风门叶片轴对应的第一目标风门叶片之间设置有所述阻尼装置，在所述控制阀的壳体与所述第二目标风门叶片轴对应的第二目标风门叶片之间设置有所述阻尼装置，用于在所述第一目标风门叶片和所述第二目标风门叶片受到小于预设值的外力时阻止所述第一目标风门叶片和所述第二目标风门叶片转动。
4.根据权利要求3所述的车载空调的风门控制装置，其特征在于，
所述阻尼装置包括：
弹簧，其一端与所述第一目标风门叶片或所述第二目标风门叶片相连；
钢珠，与所述弹簧远离所述第一目标风门叶片或所述第二目标风门叶片的一端相连；
所述控制阀的壳体处设有多个与所述钢珠配合的凹坑，用于在所述钢珠落入所述凹坑时阻止所述第一目标风门叶片或所述第二目标风门叶片的转动。
5.根据权利要求3或4所述的车载空调的风门控制装置，其特征在于，
所述控制阀的壳体上还设置有第一原点开关和第二原点开关；
所述第一目标风门叶片和所述第二目标风门叶片分别设有第一凸轮和第二凸轮，所述第一凸轮和所述第二凸轮分别用于拨动所述第一原点开关和第二原点开关，以完成所述第一目标风门叶片和所述第二目标风门叶片的原点检测。
6.根据权利要求5所述的车载空调的风门控制装置，其特征在于，
所述第一凸轮配置成当所述第一目标风门叶片的旋转角度为0°和180°的正整数倍时拨动所述第一原点开关；
所述第二凸轮配置成当所述第二目标风门叶片的旋转角度为0°和180°的整数倍时拨动所述第二原点开关。
7.根据权利要求1所述的车载空调的风门控制装置，其特征在于，
所述蜗杆、所述第一蜗轮和所述第二蜗轮均采用非金属材料通过注塑工艺加工形成。
8.一种车辆，其特征在于，包括车载空调和至少一个权利要求1-7中任一项所述的车载空调的风门控制装置，所述车载空调包括多个风管，每一所述风管的出风口处设有一个由风门叶片轴带动的风门叶片，用于控制对应风管的出风量。
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