CN105899385A - 用于控制机动车辆的加热和/或空气调节单元的至少两个空气分配挡板的控制装置 - Google Patents

用于控制机动车辆的加热和/或空气调节单元的至少两个空气分配挡板的控制装置 Download PDF

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Abstract

一种用于同步控制机动车辆的加热和/或空气调节单元(HVAC单元)的至少两个空气分配挡板(10、12、14、16)的控制装置，具有用于第一空气调节挡板对(14、16)的至少一个第一调节机构。第一调节机构包括：围绕旋转轴线可旋转并具有第一和第二臂(34、36)的第一调节杆(30)，该第一和第二臂从该旋转轴线延伸并各自具有连接点。第一调节结构还包括在连接点处联接到臂(34、36)的两个联接杆(44、46)；联接到联接杆(44、46)的两个挡板杆(48)；以及联接到挡板杆(48)的空气分配挡板(14、16)的两个旋转心轴。控制装置可以具有其他的这种类型的调节机构，用于其他的空气分配挡板对(10、12)的同时控制，其中，调节机构尤其是借助于共同的控制盘(20)来操作，使得总共仅需要一个步进马达(22)。

Description

用于控制机动车辆的加热和/或空气调节单元的至少两个空 气分配挡板的控制装置
技术领域
本发明涉及用于控制机动车辆的加热和/或空气调节单元的至少两个空气分配挡板的控制装置。
背景技术
在用于控制机动车辆中的加热、通风和/或空气调节的单元(英文术语称为HVAC单元，下文简称为加热和/或空气调节单元)中，通常的情况是设置多个电动驱动的空气分配挡板，该挡板控制空气流，尤其是控制到空气冷却和空气加热元件的空气流或通过空气混合和分配腔室的空气流出开口的空气流，该空气流出开口通向车辆中不同的通风管道。在空气分配挡板非手动致动的情况下，典型的控制装置取决于要被控制的挡板的数量包括一个或多个步进马达以及联接到步进马达的特定的凸轮和杆机构，用于调节空气分配挡板。
US 2010/0087133 A1已经公开了一种通用控制装置，其中两个空气分配挡板只由一个凸轮/杆机构来控制。第一挡板的旋转轴线上的曲柄具有销，销在马达驱动的凸轮的沟槽内被导引，使得凸轮的旋转实现第一挡板的调节。为了同时调节第二挡板，提供了联接杆，该联接杆将第一挡板的曲柄连接到第二挡板的曲柄。为了消除在旋转方向上的游隙，设置锥形销和具有V形横截面的沟槽。如果销***到沟槽中达足够深度，则总是确保接触。
EP 0 267 101 A1同样提出一种用于同时控制两个空气分配挡板的凸轮/杆机构，该凸轮/杆机构利用仅一个凸轮、一个曲柄(用作调节杆，用于第一挡板的直接控制)、以及一个连接杆(连接到第二挡板的曲柄，用于第二挡板的控制)来操作。
但是，从现有技术已知的所述方案仅在要被控制的两个挡板之间的距离不是太大并且没有加热和/或空气调节单元的其他阻挡部件布置在其间的情况下才能够在实际中实现。
发明内容
本发明的目的是实现一种可靠的控制装置，其结构简单，用于控制空气分配挡板，借助于本发明的控制装置，至少两个空气分配挡板能够被均匀一致地调节。
所述目的借助于具有权利要求1的特征的控制装置来实现。根据本发明的控制装置的优越的和有利的改良在从属权利要求中具体描述。
根据本发明的控制装置用于同步控制机动车辆的加热和/或空气调节单元的至少两个空气分配挡板，并具有至少一个第一调节机构，用于第一空气分配挡板对。第一调节机构包括第一调节杆，该第一调节杆围绕旋转轴线可旋转，并具有从旋转轴线延伸并各自具有连接点的第一和第二臂。第一调节机构还包括两个联接杆，所述两个联接杆在所述连接点处联接到所述臂；两个挡板杆，所述两个挡板杆联接到所述联接杆；以及空气分配挡板的两个旋转心轴，所述两个旋转心轴联接到挡板杆。
本发明允许同时且同步调节至少两个空气分配挡板。在此，同步调节应该主要被理解为意味着两个空气分配挡板被同时置于(完全)打开或关闭位置。本发明所基于的概念，即，空气分配挡板的“等同”控制，确保了在两个挡板上的力分配是均匀一致的。根据本发明的构造的特别的优点是对于每个空气分配挡板对它利用仅一个调节杆操作。在此提出的控制装置的进一步的优点在于具有相同构造的其他调节机构联接于其上使得尽管如此仅需要单个步进马达的可能性。部件的节省(没有第二调节杆且没有第二步进马达)首先导致成本节省；其次，还可以节省宝贵的结构空间。
在优选实施方式中，在第一调节杆的情况下，相对于两个空气分配挡板的同时同步调节，第一和第二臂的连接点在距第一调节杆的旋转轴线的相同径向距离处，并且在连接点之间的虚拟连接线与调节杆的旋转轴线相交。这意味着第一调节杆的连接点和旋转轴线位于一个平面内。第一调节杆的连接点相对于旋转轴线的对称布置是均匀偏转联接于其的联接杆的基础。在调节机构的其他部件的适当布置下，由此有可能容易地实现空气分配挡板的均匀偏转。
由于直接联接到步进马达的驱动轴的第一调节杆，根据本发明的控制概念能够极其简单地实现。以这种方式，有可能控制至少两个空气分配挡板，而不需要为此目的的其他联接元件，如控制盘等。这种构造于是具有特别节省空间的效果。
根据本发明，如果意图是利用一个步进马达同时调节多个空气分配挡板对，需要一种构造，其中，一个马达驱动元件能够同时控制多个调节机构，如，例如具有多个控制沟槽的控制盘。关于第一调节机构，在这种情况下，设置了：第一调节杆，其除了联接杆联接于其的两个臂之外，还具有带有销的第三臂，所述销接合在可旋转控制盘的第一控制沟槽内。控制沟槽和其中导引的销形成用于偏转第一调节杆的具有狭槽的控制导引件的类型。以相同方式，多个调节机构能够借助于控制盘来控制，如果控制盘具有多个控制沟槽的话。
关于第一调节杆的可靠和可复制的偏转，推荐第一调节杆安装到控制装置的壳体(其相对于控制盘不可动)上，且销平行于调节杆的旋转轴线延伸。
为了控制装置的同步以及在控制分配挡板上的均匀力分布，一种构造是有利的，其中，空气分配挡板相对于对称平面镜像对称布置，如下面更详细解释的。
尤其是，控制盘的旋转轴线应该在所述对称平面内延伸，使得控制盘的旋转在两个空气分配挡板上具有等同作用。
此外，联接杆应该是等长度的，并且优选的，挡板杆应该是等长度的，并且相对于彼此关于对称平面镜像对称地定位。由此，有可能确保完全同步调节，甚至关于空气分配挡板的打开和关闭位置之间的所有中间位置。
联接杆优选地通过借助于球接头的联接而连接到第一调节杆的第一和第二臂和/或挡板杆。与简单旋转接头相比，例如，球接头允许关于所涉及的部件的空间布置更具有灵活性。
如已经提到的，本发明尤其高度适于至少一个其他空气分配挡板对的同时控制。为了该应用，提供用于第二空气分配挡板对的至少一个第二调节机构。类似于第一调节机构，第二调节机构包括第二调节杆，该第二调节杆围绕旋转轴线可旋转并具有第一臂和第二臂，第一臂和第二臂从旋转轴线延伸并各自具有连接点；在所述连接点处联接到所述臂的两个联接杆；联接到所述联接杆的两个挡板杆；以及联接到空气分配挡板的挡板杆的两个旋转心轴。利用这种扩展构造，尤其有可能控制用于后座区域的左侧和右侧空气分配挡板，同时控制用于后座脚部空间的左侧和右侧空气分配挡板。
所述类型的第二调节机构可以有利地借助于与第一调节机构相同的控制盘来控制。为此目的，第二调节杆具有带有销的第三臂，该销接合在可旋转的控制盘的第二控制沟槽内。第二控制沟槽可以具有与第一控制沟槽基本上相同的轮廓，以便实现与第一调节机构同步，或是如果期望不同的调节特性(profile)的话，第二控制沟槽具有不同的轮廓。
第一和第二调节机构的控制沟槽可以形成在控制盘的相对两侧上。具有相对小直径的控制盘足够用于此目的。
同样有可能的是，在具有适当大直径的控制盘的情况下，两个控制沟槽(或甚至多个)可以设置在相同侧上。在这种情况下，不证自明的是，还有可能将一个或多个控制沟槽设置在控制盘的另一侧上。在任何情况下，控制盘允许利用仅一个步进马达同时控制多个空气分配挡板。
也在第二调节机构的情况下，为了实现两个相关联的空气分配挡板相对于彼此同步调节以及均匀的力分布，所述空气分配挡板同样应该相对于对称平面镜像对称布置，其中，控制盘的旋转轴线在对称平面内延伸，且优选地，第二调节机构的联接杆具有等同的长度，且/或第二调节机构的挡板杆具有等同的长度，并相对于彼此关于对称平面镜像对称地定位，且/或第二调节杆的第一和第二臂的连接点在距第二调节杆的旋转轴线的相同径向距离处，并且在这些连接点之间的虚拟连接线与第二调节杆的旋转轴线相交。
附图说明
本发明的其他特征和优点将从下面的描述并从所参照的附图显现。附图中：
图1示出根据本发明的控制装置的仰视图；
图2示出根据本发明的控制装置的平面图；
图3示出处于在空气分配单元内的安装状态下的来自图1的根据本发明的控制装置的前视图；
图4示出根据本发明的控制装置的第一调节杆的透视图；
图5示出根据本发明的控制装置的第二调节杆的透视图。
具体实施方式
图1至3示出用于控制机动车辆的加热和/或空气调节单元(HVAC单元)的多个空气分配挡板的控制装置。更精确地说，下面将详细描述的控制装置用于同时调节用于后座区域的左侧和右侧空气分配挡板10、12以及特别用于机动车辆的后座脚部区域的左侧和右侧空气分配挡板14、16。
控制装置包括控制盘20，该控制盘20容纳在壳体18中并能够围绕其中心轴线由步进马达22旋转。控制盘20在其下侧24具有第一控制沟槽26。第一调节杆30的销28接合到该第一控制沟槽26内。第一调节杆30是第一调节机构的一部分，其构造将在下面描述。
本身在图4中示出的第一调节杆30具有中心旋转轴承32，借助于该中心旋转轴承32，调节杆30可旋转地安装在壳体18上，并具有三个刚性臂34、36、38，所述三个刚性臂从旋转轴承32延伸。
在第三臂38的自由端部上一体形成的是销28，该销平行于调节杆30的旋转轴线延伸。第一和第二臂34、36在它们的自由端部处各自具有接头座40形式的连接点，第一和第二臂相对于延伸通过旋转轴线的平面对称。尤其是，两个接头座40的中心点在距旋转轴线相同径向距离处，并且在两个接头座40的中心点之间的虚拟连接线与旋转轴线相交。
两个接头座40是两个球接头的一部分，其相关联的接头头部42形成在两个联接杆44、46上。如图1中能够看到的，第一联接杆44从调节杆30的第一臂34延伸到左侧空气分配挡板14的挡板杆48，而第二联接杆46从调节杆30的第二臂36延伸到右侧空气分配挡板16的挡板杆48。每个联接杆44、46在其另一端部上具有接头座50形式的连接点，其与相关联的挡板杆44、46的自由端部上的接头头部52一起形成球接头。每个挡板杆48的另一端部可旋转地共同联接到相关联的空气分配挡板14、16的旋转心轴。挡板杆48各自与联接杆44、46一起形成曲柄，通过该曲柄，相关联的空气分配挡板14、16能够围绕其旋转心轴旋转并由此被调节。
如在图3中能够看到的，空气分配挡板14、16各自布置在气流管道54、56内。气流管道54、56属于机动车辆的加热和/或空气调节单元的空气分配单元的分配器壳体58。
第一调节机构的部件的构造和布置由空气分配挡板14和16(第一空气分配挡板对)之间的镜像对称平面S来确定，其中所述平面对应于分配器壳体58的中间平面。在初始位置，控制盘20的旋转轴线在平面S内延伸，第一调节杆30的第一臂和第二臂34、36镜像对称定位，且联接杆44、46具有完全相同的长度，并且挡板杆48也具有完全相同的长度，并且相对于彼此镜像对称定位。
如从图2和3能够看到的，控制装置具有第二调节机构，用于后座区域的空气分配挡板10、12。为此目的，在控制盘20的顶侧(在图2和3中被壳体18遮挡)，形成有第二控制沟槽26’(同样在图2和3中被遮挡)，第二调节杆30’的销28’接合于该第二控制沟槽中。具有第二调节杆30’的第二调节机构与上面描述的第一调节结构具有基本相同的构造，使得在这个方面可以参照上面的描述。相同的部件在图中由相同附图标记来标示，并在第二调节机构的情况下添加’。
尽管第二调节机构的部件的尺寸和相对布置适于用于后座区域的空气分配挡板10、12(第二空气分配挡板对)的位置和几何形状，并因此至少部分与第一调节机构的部件的相应尺寸和相应相对布置不同，但尽管如此适用相同的对称原则。这意味着镜像对称平面S还涉及第二空气分配挡板对10、12，并且第二调节机构的部件的构造和布置同样由镜像对称平面S来确定。
彼此通过共同的控制盘20联接的两个调节机构的操作模式同样是相同的。借助于被步进马达22驱动的控制盘20的旋转，在每种情况下，调节杆30、30’围绕调节杆30、30’的旋转轴线通过控制沟槽26、26’枢转，该控制沟槽26、26’用作销28、28’的具有狭槽的导引件。结果，相应的调节机构的第一和第二臂34、34’、36、36’的两个接头座40、40’沿着共同的虚拟圆形路径移动。联接杆44、44’、46、46’的最终偏转导致空气分配挡板10、12、14、16的旋转心轴的旋转，直到达到空气分配挡板10、12、14、16的期望位置。
利用该控制装置，由此有可能利用仅一个步进马达22，用于以绝对同步方式调节后座区域的左侧和右侧空气分配挡板10、12以及后座脚部区域的左侧和右侧空气分配挡板14、16二者，其中，控制盘20上的控制沟槽26、26’的轮廓在以取决于控制盘20的旋转角度的方式确定相关联的空气分配挡板对10、12和14、16的运动学方面并由此调节特性(profile)方面是决定性的。
控制装置的各种修改是有可能的而不偏离图中所示的示例性实施方式。例如，有可能在控制盘20的一侧上设置多于一个控制沟槽，并相应地有可能提供多个同步调节机构，如果寻求借助于控制盘20的旋转同时控制甚至更多数量的空气分配挡板对的话。不证自明地，也有可能控制盘20在一侧上根本不具有控制沟槽，使得仅另一侧用于联接目的。此外，取代联接杆44、44’、46、46’和调节杆30、30’的臂34、34’、36、36’、38、38’和/或挡板杆48、48’之间的球接头，可以选择其他铰接连接，例如，具有接合到细长孔内的销的接头；在这种情况下，调节杆30、30’的旋转轴线和所述调节杆到所述联接杆44、44’的连接点不需要必然处于相同平面内。
如果利用步进马达22仅需要控制一个空气分配挡板对，则仅需要一个调节杆30或30’，它可以由此直接联接到步进马达22的驱动轴。在这种情况下，具有控制沟槽26或26’的控制盘20以及调节杆30或30’的第三臂38或38’可以被免除。那么，也有可能的是壳体18为简化设计或者完全省略。
附图标记列表
10 左侧空气分配挡板
12 右侧空气分配挡板
14 左侧空气分配挡板(后座脚部区域)
16 右侧空气分配挡板(后座脚部区域)
18 壳体
20 控制盘
22 步进马达
24 下侧
26、26’ 第一/第二控制沟槽
28、28’ 销
30、30’ 第一/第二调节杆
32、32’ 旋转轴承
34、34’ 第一臂
36、36’ 第二臂
38、38’ 第三臂
40、40’ 接头座
42、42’ 接头头部
44、44’ 第一联接杆
46、46’ 第二联接杆
48、48’ 挡板杆
50、50’ 接头座
52、52’ 接头头部
54、54’ 第一气流管道
56、56’ 第二气流管道
58 分配器壳体

Claims (15)

1.一种用于控制机动车辆的加热和/或空气调节单元的至少两个空气分配挡板(10、12、14、16)的控制装置，具有用于第一空气分配挡板对(14、16)的第一调节机构，其中所述第一调节机构包括：第一调节杆(30)，该第一调节杆围绕旋转轴线可旋转并具有第一和第二臂(34、36)，该第一和第二臂从该旋转轴线延伸并各自具有连接点；两个联接杆(44、46)，所述两个联接杆在所述连接点处联接到所述臂(34、36)；两个挡板杆(48)，所述挡板杆联接到所述联接杆(44、46)；以及空气分配挡板(14、16)的两个旋转心轴，所述两个旋转心轴联接到所述挡板杆(48)。
2.如权利要求1所述的控制装置，其特征在于，所述第一和第二臂(34、36)的连接点在距所述第一调节杆(30)的旋转轴线的相同径向距离处，且在所述连接点之间的虚拟连接线与所述第一调节杆(30)的旋转轴线相交。
3.如权利要求1或2所述的控制装置，其特征在于，所述第一调节杆(30)直接联接到步进马达(22)的驱动轴。
4.如权利要求1或2所述的控制装置，其特征在于，所述第一调节杆(30)具有带有销(28)的第三臂(38)，所述销接合在可旋转控制盘(20)的第一控制沟槽(26)内。
5.如权利要求4所述的控制装置，其特征在于，所述第一调节杆(30)安装在控制装置的壳体(18)上，其中，所述销(28)平行于所述调节杆(30)的旋转轴线延伸。
6.如前述权利要求中任一项所述的控制装置，其特征在于，所述空气分配挡板(14、16)相对于对称平面(S)镜像对称布置。
7.权利要求4或5和权利要求6所述的控制装置，其特征在于，所述控制盘(20)的旋转轴线在所述对称平面(S)内延伸。
8.如权利要求6或7所述的控制装置，其特征在于，所述联接杆(44、46)具有等同的长度。
9.如权利要求6至8中任一项所述的控制装置，其特征在于，所述挡板杆(48)具有等同的长度，且相对于彼此关于对称平面(S)镜像对称定位。
10.如前述权利要求中任一项所述的控制装置，其特征在于，所述联接杆(44、46)借助于球接头联接到第一调节杆(30)的第一和第二臂(34、36)和/或挡板杆(48)。
11.如前述权利要求中任一项所述的控制装置，其特征在于，用于第二空气分配挡板对(10、12)的第二调节机构，其中，所述第二调节机构包括：第二调节杆(30’)，该第二调节杆围绕旋转轴线可旋转并具有第一和第二臂(34’、36’)，所述第一和第二臂从所述旋转轴线延伸并各自具有连接点；在所述连接点处联接到所述臂(34’、36’)的两个联接杆(44’、46’)；联接到所述联接杆(44’、46’)的两个挡板杆(48’)；以及联接到挡板杆(48’)的空气分配挡板(10、12)的两个旋转心轴。
12.如权利要求4和权利要求11所述的控制装置，其特征在于，所述第二调节杆(30’)具有第三臂(38’)，该第三臂具有销(28’)，该销接合在可旋转控制盘(20)的第二控制沟槽(26’)内。
13.如权利要求12所述的控制装置，其特征在于，第一和第二控制沟槽(26、26’)形成在控制盘(20)的相对两侧上。
14.如权利要求12所述的控制装置，其特征在于，所述第一和第二控制沟槽(26、26’)形成在所述控制盘(20)的相同侧上。
15.如权利要求11至14中任一项所述的控制装置，其特征在于，所述第二空气分配挡板对的空气分配挡板(10、12)相对于对称平面(S)镜像对称布置，其中，所述控制盘(20)的旋转轴线在所述对称平面(S)内延伸，且优选地，第二调节机构的联接杆(44’、46’)具有等同长度，和/或第二调节机构的挡板杆(48’)具有等同长度，并且相对于彼此关于所述对称平面(S)镜像对称定位，和/或第二调节杆(30’)的第一和第二臂(34’、36’)的连接点在距第二调节杆(30’)的旋转轴线的相同径向距离处，且在这些连接点之间的虚拟连接线与第二调节杆(30’)的旋转轴线相交。
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