CN206664219U - 非线性控制汽车空调执行器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了非线性控制汽车空调执行器，包括第一传动齿轮、簧片、PCB板及驱动第一传动齿轮转动的电机组件，其中，第一传动齿轮水平设置，簧片固定于第一传动齿轮上端面。PCB板设于簧片上方，PCB板下端面设有弧形碳膜，弧形碳膜为不等宽圆弧，其两端分别连接电源和地，弧形碳膜与簧片接触用于向外部控制器输出反馈信号。本实用新型整体结构简单，便于实现，成本低，且在应用时便于灵活控制风门的旋转角度，便于推广应用。

Description

非线性控制汽车空调执行器

技术领域

本发明涉及汽车空调，具体是非线性控制汽车空调执行器。

背景技术

汽车空调系统采用汽车空调执行器来控制内外空气循环、模式转换和冷热温度的转换或混合，其中，汽车空调执行器工作时通过控制旋臂转动来推动风门，以实现汽车空调风门的开关和角度转换。汽车空调执行器通常由外部控制器产生控制信号进行控制工作，现有汽车空调执行器应用时，存在不便于灵活的控制风门的旋转角度的问题，这给人们使用汽车空调系统带来诸多不便。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种非线性控制汽车空调执行器，其应用时便于灵活控制风门的旋转角度，便于推广应用。

本发明解决上述问题主要通过以下技术方案实现：非线性控制汽车空调执行器，包括第一传动齿轮、簧片、PCB板及驱动第一传动齿轮转动的电机组件，所述第一传动齿轮水平设置，簧片固定于第一传动齿轮上端面；所述PCB板设于簧片上方，PCB板下端面设有弧形碳膜，所述弧形碳膜为不等宽圆弧，其两端分别连接电源和地，弧形碳膜与簧片接触用于向外部控制器输出反馈信号。本发明应用时，控制风门旋转的旋臂连接在第一传动齿轮上，电机组件通电后高速运转，带动第一传动齿轮旋转，输出一定的扭矩和转速，再通过旋臂推动相关的风门，实现汽车空调风门的开关和角度转换功能。本发明的簧片固定于第一传动齿轮上端面，与第一传动齿轮同步转动，在第一传动齿轮旋转时实现了位置信号的反馈，完成了电位器的功能。本发明弧形碳膜起始点到弧形碳膜输出点的长度随角度增加而增加，长度越长，碳膜阻值越大，阻值越大电压就越大，碳膜宽度不同，阻值就不同，电压就会跟着变化，当碳膜宽度相同时，角度增加阻值就会线性增加，电压与角度就呈线性关系，当碳膜宽度不同时，角度增加阻值会按非线性规律增加，电压与角度就呈非线性关系。

本发明应用时针对不同的角度，设定相同的反馈电压，使反馈电压与碳膜线性度成非线性关系(即本发明带动空调风门运动机构工作过程中同时带动固定在第一传动齿轮上的反馈电压信号，与簧片在PCB板上的滑动的角度成非线性变化关系)。如此，本发明的位置状态具有很大的灵活性，位置状态可在本发明制作过程中预先设定，只需给本发明提供一个具有额定电压的电源或一个触发信号，本发明的转动状态和起停位置均由自身控制，根据固定的反馈电压，可以得到任意角度。本发明的簧片在弧形碳膜上运动，不同位置对应不同的电压，外部控制器通过电压能够判断执行器的位置。

进一步的，所述PCB板下端面还设有与弧形碳膜同心设置的内、中、外三条弧形铜膜，弧形铜膜的内环与弧形碳膜的内环相向设置；三条所述的弧形铜膜中外侧弧形铜膜和中央弧形铜膜两者的圆心角均小于内侧弧形铜膜的圆心角，中央弧形铜膜一端端头位于内侧弧形铜膜一端端头与圆心连线的延伸线上，且该端连接有一个二极管；外侧弧形铜膜一端端头位于内侧弧形铜膜另一端端头与圆心连线的延伸线上，且该端连接有一个二极管；中央弧形铜膜和外侧弧形铜膜两者连接二极管的一端分别连接于二极管的正负极，两个二极管的另一端相互连接，且两者连接的线路之间设有第一电压信号输入端；所述内侧弧形铜膜一端连接有第二电压信号输入端，所述电机组件串接于内侧弧形铜膜与第二电压信号输入端之间的线路上；所述簧片的数量为两片，两片簧片分布于同一圆周上，一片簧片与弧形碳膜接触，另一片簧片与弧形铜膜接触且接通第一电压信号输入端与第二电压信号输入端。其中，中央弧形铜膜和外侧弧形铜膜两者连接二极管的一端分别连接于二极管的正负极的具体连接方式为：当中央弧形铜膜连接二极管端的一端具体连接在二极管正极时，外侧弧形铜膜连接二极管端的一端则连接在二极管负极；当中央弧形铜膜连接二极管端的一端具体连接在二极管负极时，外侧弧形铜膜连接二极管端的一端则连接在二极管正极。本发明设置两片簧片，一片簧片实现位置信号反馈的功能，另一片簧片用于导通电机组件的回路。

为了便于外接外部控制器，进一步的，所述PCB板上设有用于与外部控制器连接的插片，所述第一电压信号输入端和第二电压信号输入端均连接有一片插片。

进一步的，所述电机组件与第一传动齿轮之间设有减速机构，所述减速机构包括第二传动齿轮、第三传动齿轮、第四传动齿轮及蜗杆，所述第二传动齿轮、第三传动齿轮及第四传动齿轮由下至上顺次啮合，所述第二传动齿轮与第一传动齿轮啮合，所述蜗杆与电机组件的输出轴连接，第四传动齿轮采用斜齿轮，且其与蜗杆啮合。如此，本发明应用时通过第二传动齿轮、第三传动齿轮、第四传动齿轮及蜗杆构成的齿轮系减速，以控制第一传动齿轮的转速。

进一步的，非线性控制汽车空调执行器，还包括下壳体及连接于下壳体上方的上壳体，所述第一传动齿轮、簧片、PCB板及电机组件均设于下壳体与上壳体之间的区域内。

综上所述，本发明具有以下有益效果：本发明整体结构简单，便于实现，成本低，在本发明应用时，通过非线性控制，同一电压可以得到不同的控制角度，如此，本发明应用时便于灵活控制风门的旋转角度，便于推广应用。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为本发明一个具体实施例的结构示意图；

图2为图1中簧片与第一传动齿轮连接结构的俯视结构示意图；

图3为本发明一个具体实施例中PCB板上弧形碳膜和弧形铜膜的分布结构示意图；

图4为弧形碳膜等效为一可调电阻时本发明一个具体实施例的电路原理图；

图5为本发明一个具体实施例中反馈电压与角度的对应关系。

附图中标记及对应的零部件名称：1、下壳体，2、第一传动齿轮，3、簧片，4、PCB板，5、第二传动齿轮，6、第三传动齿轮，7、第四传动齿轮，8、蜗杆，9、插片，10、第一齿轮轴，11、第二齿轮轴，12、电机组件，13、上壳体，14、弧形碳膜，15、内侧弧形铜膜，16、中央弧形铜膜，17、外侧弧形铜膜。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例：

如图1～图3所示，非线性控制汽车空调执行器，包括下壳体1、第一传动齿轮2、簧片3、PCB板4、电机组件12及上壳体13，其中，上壳体13安装固定于下壳体1上方，第一传动齿轮2、簧片3、PCB板4及电机组件12均设于下壳体1与上壳体13之间的区域内，第一传动齿轮2由电机组件12驱动其转动。

本实施例的第一传动齿轮2水平设置，簧片3通过热熔固定的方式固定于第一传动齿轮2上端面。PCB板4设于簧片3上方，PCB板4下端面设有弧形碳膜14及与弧形碳膜14同心设置的内、中、外三条弧形铜膜，弧形铜膜的内环与弧形碳膜14的内环相向设置。弧形碳膜14为不等宽圆弧，其某一段宽，另一段窄，使弧形碳膜14阻值呈非线性变化。弧形碳膜14两端分别连接电源和地，本实施例中弧形碳膜14连接的电源为+5V电源。本实施例的碳膜是弧段式的，但其为不等宽圆弧，阻值也不是均匀分布的，如5KΩ的碳膜分布到50度的弧段上，1KΩ对应的度数可以为10度，也可以大于或小于10度。

三条弧形铜膜中外侧弧形铜膜17和中央弧形铜膜16两者的圆心角均小于内侧弧形铜膜15的圆心角，中央弧形铜膜16一端端头位于内侧弧形铜膜15一端端头与圆心连线的延伸线上，且该端连接有一个二极管。外侧弧形铜膜17一端端头位于内侧弧形铜膜15另一端端头与圆心连线的延伸线上，且该端连接有一个二极管。本实施例的中央弧形铜膜16连接二极管的一端连接于二极管正极，外侧弧形铜膜17连接二极管的一端连接于二极管负极，中央弧形铜膜16连接的二极管负极与外侧弧形铜膜17连接的二极管正极连接，且两者连接的线路之间设有第一电压信号输入端。本实施例的内侧弧形铜膜15一端连接有第二电压信号输入端，电机组件12串接于内侧弧形铜膜15与第二电压信号输入端之间的线路上。本实施例中簧片3的数量为两片，两片簧片3分布于同一圆周上，一片簧片3与弧形碳膜14接触用于向外部控制器输出反馈信号，另一片簧片3与弧形铜膜接触且接通第一电压信号输入端与第二电压信号输入端。本实施例的簧片3一端设有五块触片，相邻的两块触片之间设有缺口，簧片3具体通过其触片与弧形碳膜14和弧形铜膜接触。本实施例的弧形碳膜14可等效于一个可调电阻，则本实施例的电路原理图可如图4所示。本实施在施加正向驱动电压时簧片3接通内侧弧形铜膜15和外侧弧形铜膜17，此时电机组件12控制第一传动齿轮2沿图4中逆时针方向旋转，在内侧弧形铜膜15与外侧弧形铜膜17脱离连接时，施加反向驱动电压，使得内侧弧形铜膜15与中央弧形铜膜16接通，电机组件12控制第一传动齿轮2沿图4中顺时针方向旋转。

本实施例的PCB板4上设有用于与外部控制器连接的插片9，其中，第一电压信号输入端和第二电压信号输入端均连接有一片插片9。本实施例应用时通过插片9外接外部控制器，使得本实施例应用时连接外部控制器时操作便捷。

本实施例的电机组件12与第一传动齿轮2之间设有减速机构，其中，减速机构也设于下壳体1与上壳体13之间的区域内。减速机构包括第二传动齿轮5、第三传动齿轮6、第四传动齿轮7及蜗杆8，第二传动齿轮5、第三传动齿轮6及第四传动齿轮7由下至上顺次啮合，第二传动齿轮5与第一传动齿轮2啮合，蜗杆8与电机组件12的输出轴连接，第四传动齿轮7采用斜齿轮，且其与蜗杆8啮合。本实施例的PCB板4上设有多个穿孔，第二传动齿轮5穿过PCB板4，且其通过第一齿轮轴10安装固定于下壳体1上；本实施例的第三传动齿轮6通过穿过PCB板4的第二齿轮轴11安装固定于下壳体1上；本实施例的第四传动齿轮7也通过一根穿过PCB板4的齿轮轴安装固定于下壳体1上。

本实施例应用时，外部控制器给出一个信号，带动电机组件12转动，电机组件12带动第一传动齿轮2运动，第一传动齿轮2带动簧片3运动，簧片3与PCB板4上的弧形碳膜14接触，从而实现控制功能。因本实施例的弧形碳膜14宽度不一致，工作时反馈电压与角度成非线性关系。本实施例中反馈电压与角度的对应关系如图5所示，随着角度的增加，反馈电压有部分区间增加得快，部分区间增加得慢。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.非线性控制汽车空调执行器，其特征在于，包括第一传动齿轮(2)、簧片(3)、PCB板(4)及驱动第一传动齿轮(2)转动的电机组件(12)，所述第一传动齿轮(2)水平设置，簧片(3)固定于第一传动齿轮(2)上端面；所述PCB板(4)设于簧片(3)上方，PCB板(4)下端面设有弧形碳膜(14)，所述弧形碳膜(14)为不等宽圆弧，其两端分别连接电源和地，弧形碳膜(14)与簧片(3)接触用于向外部控制器输出反馈信号。

2.根据权利要求1所述的非线性控制汽车空调执行器，其特征在于，所述PCB板(4)下端面还设有与弧形碳膜(14)同心设置的内、中、外三条弧形铜膜，弧形铜膜的内环与弧形碳膜(14)的内环相向设置；三条所述的弧形铜膜中外侧弧形铜膜(17)和中央弧形铜膜(16)两者的圆心角均小于内侧弧形铜膜(15)的圆心角，中央弧形铜膜(16)一端端头位于内侧弧形铜膜(15)一端端头与圆心连线的延伸线上，且该端连接有一个二极管；外侧弧形铜膜(17)一端端头位于内侧弧形铜膜(15)另一端端头与圆心连线的延伸线上，且该端连接有一个二极管；中央弧形铜膜(16)和外侧弧形铜膜(17)两者连接二极管的一端分别连接于二极管的正负极，两个二极管的另一端相互连接，且两者连接的线路之间设有第一电压信号输入端；所述内侧弧形铜膜(15)一端连接有第二电压信号输入端，所述电机组件(12)串接于内侧弧形铜膜(15)与第二电压信号输入端之间的线路上；所述簧片(3)的数量为两片，两片簧片(3)分布于同一圆周上，一片簧片(3)与弧形碳膜(14)接触，另一片簧片(3)与弧形铜膜接触且接通第一电压信号输入端与第二电压信号输入端。

3.根据权利要求2所述的非线性控制汽车空调执行器，其特征在于，所述PCB板(4)上设有用于与外部控制器连接的插片(9)，所述第一电压信号输入端和第二电压信号输入端均连接有一片插片(9)。

4.根据权利要求1所述的非线性控制汽车空调执行器，其特征在于，所述电机组件(12)与第一传动齿轮(2)之间设有减速机构，所述减速机构包括第二传动齿轮(5)、第三传动齿轮(6)、第四传动齿轮(7)及蜗杆(8)，所述第二传动齿轮(5)、第三传动齿轮(6)及第四传动齿轮(7)由下至上顺次啮合，所述第二传动齿轮(5)与第一传动齿轮(2)啮合，所述蜗杆(8)与电机组件(12)的输出轴连接，第四传动齿轮(7)采用斜齿轮，且其与蜗杆(8)啮合。

5.根据权利要求1～4中任意一项所述的非线性控制汽车空调执行器，其特征在于，还包括下壳体(1)及连接于下壳体(1)上方的上壳体(13)，所述第一传动齿轮(2)、簧片(3)、PCB板(4)及电机组件(12)均设于下壳体(1)与上壳体(13)之间的区域内。