CN113631400A - 车辆通风组件 - Google Patents

Abstract

公开了一种包括客舱(103)和通风组件(119)的车辆(101)。该通风组件(119)包括：用于输送气流并具有出口(129)的管道，气流通过该出口排入客舱(103)；位于管道内的偏转器(401)，该偏转器(401)具有供气流越过的凸面(406)；以及围绕凸面的至少一部分延伸的阀(409)，用于限制气流越过凸面(406)的方向，其中气流在由气流越过凸面(406)的方向限定的方向上排放通过出口(129)；并且阀(409)是可旋转的，以改变气流越过凸面(406)的方向。

Description

车辆通风组件

技术领域

本发明涉及一种车辆，其包括用于将空气排放到车辆的客舱中的通风组件。

背景技术

车辆比如客车通常包括通风系统，用于将空气排放到车辆的客舱中，以提高乘员舒适性。通常，这种通风系统包括用于产生气流的风扇单元和用于将气流排入客舱的一个或多个通风口。通风口可以是可调节的，以改变气流排入客舱的方向，例如以允许乘客将气流导向身体的特定区域。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供了一种包括客舱和通风组件的车辆，该通风组件包括：用于输送气流并具有出口的管道，气流通过该出口排入客舱；位于管道内的偏转器，该偏转器具有气流流过的凸面；以及围绕至少部分凸面延伸的阀，用于限制气流流过凸面的方向，其中气流在由气流流过凸面的的方向限定的方向上通过出口排出；并且阀是可旋转的，以改变气流流过凸面的方向。

因此，流过管道的气流遇到偏转器并沿直径流过凸面。当空气流过凸面时，它作为空气射流通过出口向外偏转进入客舱。

已经观察到，使用位于管道内的凸面来转动气流比使用替代装置(例如使用横跨出口的板条或活叶挡板)来转动气流对气流的限制更小。结果，可以使用较小功率的鼓风机获得给定流速的空气射流，从而节省电能。相反，对于给定的鼓风机功率，可以获得更高流速的空气射流，从而可以为客舱提供改善的通风。

该阀是可旋转的，以改变气流流过凸面的方向。空气射流进入客舱的方向根据气流流过凸面的方向。因此，进入客舱的空气射流的方向可以通过旋转阀来改变，以允许空气射流瞄向客舱的不同区域。

该阀可以防止气流进入凸面的至少一半的周围。优选地，阀可以防止气流进入凸面的至少四分之三的周围。

通过防止气流在凸面的至少一半且优选至少四分之三的周围到达凸面，越过凸面的气流方向可被限制为在不超过凸面的一半或优选四分之一的周围的气流。因此，气流被允许以不超过180°的速度矢量越过凸面。结果，由从凸面分离的气流形成的合成空气射流可能相对集中，即来自出口的空气射流的发散角度可能相对较低。因此，这种布置可以有利地允许客舱区域的相对高瞄准通风。

例如，阀可以包括用于阻挡围绕凸面的至少一半或更优选四分之三延伸的气流的壁，即包着至少180°或更优选至少270°的中心角度的壁。

该阀可以包括用于允许气流越过凸面的开口，并且该阀可以旋转，使得该开口沿着围绕凸面延伸的路径移动。因此，气流可被允许通过开口越过凸面。因为开口围绕凸面移动，所以气流越过凸面的方向可以变化。结果，进入客舱的合成空气射流的方向可被期望改变。

阀可以旋转，使得开口沿着路径移动通过至少90°的中心角度。也就是说，阀旋转的自由度可以使得阀可旋转通过的角度足以使开口沿着围绕凸面的路径移动通过至少90°的中心角度。因此，被允许通过出口越过凸面的气流的平均方向可以变化至少90°。因此，合成空气射流的平均方向可以通过至少90°的相同的相对大的角度来调节。优选地，阀旋转的自由度甚至可以更大，例如使得开口可以沿着路径移动通过至少180°的中心角度，或者甚至更优选地至少270°。

阀可以围绕与凸面顶点相交的旋转轴线旋转。因此，当阀旋转时，阀和凸面顶点之间的距离不变。合成空气射流的形状通常可以是阀和凸面顶点之间的距离的函数，例如因为当气流在阀和凸面顶点之间流动时，预计气流会扩散和/或改变速度。通过保持阀和凸面顶点之间的距离不变，所产生的空气射流的形状通常可以相应地保持不变，即使当射流的方向改变时。

偏转器在管道内所处的位置使得出口在偏转器的凸面上方。换句话说，偏转器可以直接位于管道的正后方，使得偏转器的凸面通过出口向外面向。因此，凸面和出口之间的距离被最小化，因此当空气射流越过出口时其扩散程度可以预期为最小。因此，空气射流更有可能利索地越过出口，与出口边缘的相互作用更小。

位于偏转器上游的管道的一部分可以垂直于凸面的中心轴线延伸。因此，气流沿相对于凸面的径向方向被引导通过管道的该部分。结果，通风组件可以在轴向上更加紧凑。

阀可以独立于偏转器旋转。换句话说，阀和偏转器可以是分开的独立安装的部件。在该布置中，偏转器可以静态安装，同时允许阀旋转。偏转器的静态安装可以更容易地实现，因此可以简化通风组件的结构。此外，在阀与偏转器分离的情况下，阀的质量以及因此它的质量可被预期减小，并且因此可以减小需要施加在阀上以使其旋转的力，从而有利于阀的更容易操作。

阀可以连接到偏转器并可随之一起旋转。换句话说，阀可以在结构上与偏转器集成在一起。这种一体式结构可以简化通风组件的制造和组装过程。此外，在阀构件与偏转器成一体的情况下，可以减少阀和偏转器之间的空气泄漏。因此，可以更好地限制越过凸面的气流方向。

凸面可以围绕阀的旋转轴线轴对称。因此，气流在凸面的轴向方向上的偏转程度以及由此所产生的射流的轴向倾斜度将保持不变，即使在阀围绕凸面旋转以改变越过凸面的气流方向时。

凸面可以在凸面的周向方向上限定斜坡。凸面中的斜面可以用于阻止凸面周围的周向方向上的气流。具体而言，在周向方向上遇到斜坡的气流可以在径向方向上加速，并通过出口向外引导。减少凸面周围的周向气流可以有利地减少越过凸面的气流的湍流，从而减少对越过凸面的气流的限制，并导致越过凸面的方向更集中的气流。

车辆还可以包括连接到阀并延伸到管道外部的手柄，用于由客舱的乘员操纵以使阀旋转。因此，客舱的乘员可以使用手柄来旋转阀，从而改变进入客舱的合成空气射流的方向。

车辆还可以包括连接到阀并可操作成使阀旋转的电动马达。因此，马达可以与合适的电子控制装置结合使用，以旋转阀，从而改变所产生的空气射流进入客舱的方向。电动马达可以有利地减少用户旋转阀所需施加的人工努力。此外，电动马达和合适的电子控制装置可以有助于自动控制空气射流进入客舱的方向。用于控制步进电机的合适的电子控制装置在本领域是众所周知的。

电动马达可以至少部分地位于偏转器的腔内。换句话说，马达可以嵌套在至少部分地由偏转器限定的体积内。例如，偏转器的表面可以是凹形的，并且马达可以嵌套在凹形轮廓中。因此，偏转器和电动马达对可以在轴向上更加紧凑。

车辆可以包括位于客舱中的座位，用于使乘客就座，通风组件可以位于座位前方的位置，并且阀可以旋转到气流通过出口，朝向座位排放的位置。因此，通风组件可用于促进乘客座位的乘员的瞄准通风。

车辆还可以包括在车辆的地板和车顶之间延伸的支柱并且通风组件可以安装至支柱。在该布置中，通风组件可以引导空气射流穿过客舱整个宽度的投射。

附图说明

为了更容易地理解本发明，现在将参考附图，通过示例的方式描述本发明的实施例，其中：

图1是体现本发明的客车的示意性俯视图，包括用于对汽车的客舱进行通风的通风系统；

图2是客车的示意性侧视图，示出了通风系统的通风组件；

图3a、3b、3c和3d分别以示意性透视图、前视图、后视图和侧视图单独示出了先前在图2中标识的通风组件；

图4a和4b分别以分解透视图和分解侧视图再次单独示出了通风组件；

图5a和5b分别是沿图3b中标识的线A-A和B-B的通风组件的剖视图；

图6a、6b和6c是通风组件的局部视图，其中前壳体302被移除，以示出通风组件的处于三个不同位置的阀构件；

图7a、7b和7c是由通风组件排放到汽车的客舱中的空气射流的路径的示意图；

图8a和8b分别以分解透视图和分解侧视图示意性地示出了体现本发明的第二通风组件；以及

图9a和9b是第二通风组件的示意性侧剖视图和分解侧剖视图。

具体实施方式

图1和2示出了根据本发明的示例性实施例的客车101形式的车辆。

参考附图，车辆101包括在内部限定用于容纳乘客的客舱103的车身结构102、位于客舱103的前端的承载车辆控制器的仪表板104、位于客舱的乘坐区域中的用于乘坐乘客的多个座位105至110以及用于给客舱通风以提高乘员舒适性的通风系统111。

车身结构103包括在客舱103上方延伸的车顶结构112、在客舱103下方延伸的地板结构113以及总体分别用114和115表示的左侧结构和右侧结构。左侧结构114和右侧结构115各自包括多个结构支柱，包括从地板113向上延伸到车顶112的“B”支柱对116、117。仪表板104安装在客舱103的前端，位于乘坐区域的前方，并且在左侧结构114和右侧结构115之间横向地即在客舱103的宽度尺寸上延伸。

多个座位105至110布置成三个横向排，每排两个座位。因此，第一排座位由座位105和106形成，第二排座位由座位107和108形成，第三排座位由座位109和110形成。每排座位分别包括位于客舱的纵向中心线L左侧的左侧座位105、107、109以及位于纵向中心线L右侧的右侧座位106、108、110。

通风系统111包括空气处理单元118、通风组件119和管道组件120、121。

空气处理单元118包括限定入口123和出口124的外壳122。外壳122包含电驱动风扇组件125和加热元件126。风扇单元125可由常规控制电路操作，以产生通过入口123进入、经过加热元件126并通过出口124流出的气流。在该示例中，加热元件126是常规的液体-空气热交换器，加热的液体通过远程源循环通过该热交换器。空气处理单元118安装在仪表板104前方的客舱103的前端。

通风组件119包括限定入口128和出口129的主体127。通风组件119安装至车身结构102的B支柱117，在与地板113和车顶112之间大致等距的高度，出口129面向客舱103。B支柱117包括内部装饰板130，并且通风组件119的主体127位于内部装饰板130的后面，使得从客舱103的乘员的视线主体遮挡127。通风组件119的出口129通过内部装饰板130中的孔通向客舱103。

管道组件120、121分别将空气处理单元118的入口123与车辆周围的大气连通并且将空气处理单元的出口124与通风组件129的入口128连通。通风系统111因此可操作成从大气吸入空气，经过加热元件126，并通过通风组件119将空气排放到客舱103中。如将参考后面的附图描述，在该示例中，通风组件119适于将空气射流导向座位108，以向该座位的乘员提供通风。

共同参照图3a至3d、图4a和4b以及图5a和5b，通风组件119包括主体127和偏转器组件401。

主体127包括前壳体302和后壳体303。前壳体302和后壳体303中的每个包括基本平面面板304、305和分别从平面面板304、305的周边直立的凸缘306、307。前壳体302和后壳体303通过凸缘306、307连接，使得面板304、305间隔开，并且室308限定在它们之间。前壳体302限定出口129，其形成为穿过面板304的大致圆形孔。前壳体302和后壳体303一起在间隔开的面板304、305之间在主体127的下端限定入口128。室308在入口128和出口129之间延伸，并限定用于空气在其间流动的封闭通道。

偏转器组件401包括转子组件402、安装组件403和轴承组件404。

转子组件402包括具有凸形前表面406和凹形后表面407的圆顶形盘405。在该示例中，盘405围绕凸面的中心轴线408基本轴对称，该中心轴线408垂直于凸面延伸穿过凸面406的顶点。盘405及其前表面406和后表面407各自面积基本为圆形。

转子组件402还包括壁409，其刚性地连接到盘405的凸面406并从其直立。壁409在偏转器的轴向方向上大致为半球形，并且布置成邻近盘405的外围边缘围绕凸面406周向延伸。在该示例中，壁409包着约230°的中心角度，使得壁围绕凸面406的仅不到四分之三的圆周延伸。因此，壁409在自由端411、412之间限定开口410，其包着约130°的中心角度，即，使得开口410围绕凸面406的仅大于四分之一的圆周延伸。

安装组件403包括基座和轴。基座刚性地固定到后壳体303的面板305的背面，并且安装组件的轴穿过形成在面板305中的孔突出到室308中。轴承组件404包括滚柱轴承，其具有通过压配合容纳在安装组件403的轴上的内座圈，以及可绕安装组件的轴自由旋转的外座圈。

转子组件402位于入口128和出口129之间气流路径所通过的室308内。转子组件402的盘405通过压配合附接到轴承组件404的外座圈，并且转子组件402可随其绕轴线408旋转。转子组件402还包括手柄413，其刚性地联接到盘405并且布置成通过出口129突出到主体127的外部。因此，手柄413可以由客舱的乘员操纵，以使室308内的转子组件402围绕旋转轴线408旋转。

接下来特别参照图5a和5b，可以看出，在组装状态下，转子组件402布置在室308中，盘405的凹面407面向后壳体303，凸面406面向前壳体302。转子组件402位于出口129的正后方，使得轴线408穿过出口129突出。转子组件402因此位于主体127的入口128和出口129之间的穿过室308的气流路径中，使得在入口128和出口129之间流动的基本所有空气都遇到转子组件402，并且必须流过其凸面406。

室308的外径D1大于转子组件402的外径D2，使得室308围绕转子组件402的整个圆周周向延伸。壁409从盘405的凸面406延伸了到前壳体302的内侧的基本整个距离。因此，壁409在盘405的凸面406和前壳体302之间形成基本气密的密封，从而将室308与出口129部分分开，并限制来自圆周室308的气流流过盘405的凸面406。

然而，来自室308的气流可被允许通过由壁409限定的开口410越过凸面406。如图所示，从室308流过盘405的凸面406的气流可以作为沿着射流轴线501引导的空气射流通过出口129由凸面向主体127的外部偏转。

转子组件402的壁409因此用作阀，以限制气流从室308越过凸面406的方向。此外，因为转子组件402的壁409可相对于室308旋转，所以壁409的开口410的角度位置可以变化。结果，流过凸面406的气流方向以及因此当气流从凸面406分离时由其形成的合成空气射流的方向可以通过壁409的旋转可控地调节，从而改变排入车辆的客舱103的空气射流的射流轴线的方向。

接下来参考图6a至6c，如前所述，通过使用者操纵手柄413，转子组件402可在室308内绕旋转轴线408旋转约180°的旋转角度，从而改变流过转子组件402的凸面406的气流方向。

首先参考图6a，转子组件402示出为处于第一角度位置，其中由壁409限定的开口410位于相对于凸面406的十二点钟位置。结果，壁409将来自室308的流过凸面408的气流限制在大致向下方向。因此，气流可预期从凸面406分离，以形成沿射流轴线601以大致向下方向引导的空气射流。

其次参考图6b，转子组件402示出为已经围绕旋转轴线408逆时针旋转到第二角度位置。在第二角度位置，壁409的开口410位于相对于凸面406的十点钟位置。结果，壁409将来自室308的流过凸面406的气流限制到大致对角向下方向。因此，气流可预期从凸面406分离，以形成沿射流轴线602以大致对角向下方向引导的空气射流。

再次参考图6c，转子组件402示出为已经围绕旋转轴线408进一步逆时针旋转到第三角度位置。在第三角度位置，壁409的开口410位于相对于凸面406的八点钟位置。结果，壁409将来自室308的流过凸面406的气流限制到大致对角向上方向。因此，气流可预期从凸面406分离，以形成沿射流轴线603以大致对角向上方向引导的空气射流。

接下来转到图7a至7c，如前所述，通风系统布置成在朝向坐在第二排座位108中的乘客的方向上将气流排放到客舱中。

首先参考图7a，通风系统示出为在通风组件119处于第一配置的情况下操作，该第一配置通常对应于图6a所示的配置。在该配置中，如前所述，通风组件沿着竖直向下导向的射流轴线601引导空气射流通过出口129。因此，空气射流沿着轴线601被向下大致朝向坐着的乘客的脚部引导。

其次参考图7b，通风系统示出为在通风组件处于第二配置的情况下操作，该第二配置通常对应于图6b所示的配置。在该配置中，如前所述，通风组件沿着对角向下导向的射流轴线602引导空气射流通过出口129。因此，空气射流沿着轴线602被大致朝向坐着的乘客的大腿和下部躯干/腹部引导。

再次参考图7c，通风系统示出为在通风组件处于第三配置的情况下操作，该第三配置通常对应于图6c所示的配置。在该配置中，如前所述，通风组件沿着对角向上导向的射流轴线603引导空气射流通过出口129。因此，空气射流沿着轴线603被大致朝向坐着的乘客的颈部和面部引导。

最后参考图8a、8b、9a和9b，示出了之前参考图1至7描述的通风组件119的替代实施例。

通风组件801在结构上类似于图1至7的通风组件119，并且相同的附图标记将用于表示等同的特征。类似于通风组件119，通风组件801包括主体127’,主体127’包括前壳体302’和后壳体303’，它们在组装状态下在内部限定在入口128’和出口129’之间延伸的室308’。通风组件801还包括盘405’,其布置在空气流过入口128’和出口129’之间的室308’的路径中，该盘405’具有面向客舱103的凸面406’,用于偏转气流通过出口129’，以及与凸面406’相对的凸面407’。通风组件801还包括转子组件402’,用于限制流过凸面406’的气流方向。

与通风组件119不同，对于通风组件801，盘405’及其凸面406’与前壳体302’是一体的。环形出口806限定在盘405’和前壳体302’的面板304’之间，气流可以通过该出口从通风组件排出。此外，与通风组件119不同，通风组件801的转子组件402’是与盘405’分离的部件，其可相对于盘405’和凸面406’旋转。此外，与通风组件119的轴对称凸面406不同，凸面406’限定在凸面406’的周向方向上倾斜的斜坡轮廓804。

转子组件402包括毂802、壁409’和辐条803，辐条803跨越毂802和壁409’之间的间隙805并将壁刚性地连接到毂。壁409’类似地包着约230°的中心角度，并且限定包着约130°的中心角度的开口410’。在组装状态下，如图9a所示，壁409’围绕后壳体303’的内侧和前壳体302的内侧之间的凸面406’周向延伸。

类似于通风组件119，通风组件801的壁409’用于限制气流从室308’流过凸面406’的方向，并且转子组件可围绕旋转轴线408’旋转，从而改变开口410’相对于凸面406’的角度位置，并且因此改变气流流过凸面406’的方向，并且因此改变由气流从凸面406’分离形成的空气射流的射流轴线的方向。

在该实施例中，通风组件801还包括用于控制转子组件402’旋转的步进电机804。步进电机804刚性地安装到后壳体303’，并包括可旋转轴，转子组件402’的毂802刚性地联接到该可旋转轴，该可旋转轴限定转子组件402’的旋转轴线。因此，步进电机804可通过常规的电子控制装置操作，使转子402’绕旋转轴线408’旋转，从而使壁409’绕凸面406’周向地移动。在图9a所示的组装状态下，步进电机804部分地嵌套在由盘405’的凹面407’形成的凹腔中。

本说明书中提到的“射流轴线”是指从通风组件的出口沿空气射流从出口排出的平均方向延伸的轴线。虽然应当理解，例如由于射流的浮力和作用在射流上的重力，当空气射流行进穿过客舱环境时，其方向通常会偏离射流轴线，但射流轴线通常可被期望代表空气射流穿过客舱的路径的良好近似。

空气射流的射流轴线可以参照射流的射流中心线导出，射流中心线表示射流为局部最大值时(时间平均)速度的点的轨迹，即绘制空气射流从出口行进通过客舱环境的无限短距离时的实际平均方向。因此，射流轴线可被视为通风组件的出口处的射流中心线的切线。可以通过使用已知的背景定向纹影(BOS)成像技术评估空气射流的速度场来确定射流中心线，从而确定射流轴线。众所周知，使用BOS技术，空气射流的密度场可以基于光穿过替角射流期间产生的光偏转来计算。速度场随后可以使用已知的关系和方法从密度场导出。替代已知速度场测量技术包括热线风速计。

在本说明书中提到的“左侧”或“左”和“右侧”或“右”是从面向车辆前方的观察者的角度来看的方向定义，这是本发明领域中的常规术语。类似地，对“前方”或“向前”和“后方”或“向后”的引用是分别相对于车辆的前部和后部的常规定义。

在本说明书中，凸面的“中心轴线”是指垂直于顶点处的凸面延伸穿过凸面顶点的轴线。

Claims (16)

1.一种车辆，所述车辆包括客舱和通风组件，该通风组件包括：

用于输送气流并具有出口的管道，气流通过该出口排入客舱；

位于管道内的偏转器，该偏转器具有供气流越过的凸面；以及

阀，围绕凸面的至少一部分延伸，用于限制气流越过凸面的方向，

其中气流在由气流越过凸面的方向限定的方向上通过出口排出，并且阀是可旋转的，以改变气流越过凸面的方向。

2.如权利要求1所述的车辆，其中，所述阀防止气流围绕凸面的至少一半。

3.如权利要求1或2所述的车辆，其中，所述阀包括用于允许气流越过所述凸面的开口，并且所述阀是可旋转的，使得所述开口沿着围绕凸面延伸的路径移动。

4.如权利要求3所述的车辆，其中，所述阀是可旋转的，使得所述开口沿着所述路径移动通过至少90°的中心角度。

5.如权利要求1至4中任一项所述的车辆，其中，所述阀能够围绕与所述凸面的顶点相交的旋转轴线旋转。

6.如权利要求1至5中任一项所述的车辆，其中，所述出口在所述偏转器的凸面上方。

7.如权利要求1至6中任一项所述的车辆，其中，管道的位于所述偏转器上游的一部分垂直于所述凸面的中心轴线延伸。

8.如权利要求1至7中任一项所述的车辆，其中，所述阀能够独立于所述偏转器旋转。

9.如权利要求1至7中任一项所述的车辆，其中，所述阀连接到所述偏转器并能够与偏转器一起旋转。

10.如前述权利要求中任一项所述的车辆，其中，所述凸面绕所述阀的旋转轴线是轴对称的。

11.如权利要求1至9中任一项所述的车辆，其中，所述凸面在凸面的周向方向上限定斜坡。

12.如权利要求1至11中任一项所述的车辆，还包括连接到所述阀的手柄，用于由客舱的乘员操纵以使所述阀旋转。

13.如权利要求1至12中任一项所述的车辆，还包括连接到所述阀的电动马达，其中，所述电动马达可操作成使所述阀旋转。

14.如权利要求13所述的车辆，其中，所述电动马达至少部分地位于所述偏转器的腔内。

15.如权利要求1至14中任一项所述的车辆。其中，所述车辆包括位于客舱中用于使乘客落座的座位，所述通风组件位于座位前方的位置，并且所述阀可旋转到气流通过出口，朝向座位排放的位置。

16.如权利要求1至15中任一项所述的车辆，其中，所述车辆包括在车辆的地板和车顶之间延伸的支柱，并且所述通风组件安装至该支柱。

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