用于HVAC模块的滑动温度门结构的制作方法

用于hvac模块的滑动温度门结构
技术领域
1.本发明涉及车用暖通空调系统，并且更特别地，涉及车用暖通空调系统的滑动温度门。


背景技术：

2.众所周知，车辆通常包括暖通空调(hvac)系统。hvac系统通过为乘客舱提供期望的加热、冷却和通风来将车辆的乘客舱内的温度保持在对乘客而言舒适的水平下。hvac系统调节流动通过hvac系统的空气并且将经调节的空气分布到整个乘客舱。
3.hvac系统包括对例如空气流量、空气温度和空气流动路径进行控制的特征。hvac系统的性能可以被设计为符合包括温度分层和线性度在内的特定目标，其中，线性度是可预测的温度变化率。对于所有操作状态而言，可能期望操纵热空气流和冷空气流以产生合适的温度和可预测的温度变化率。
4.为了实现期望的分层和线性度目标，hvac系统可以包括具有挡板、导管、混合板和/或门的特征以促进热空气流与冷空气流的混合或调配。添加这些特征和/或部件会减少空气流量、降低流动效率、增加噪音、振动和粗糙度(nvh)、并且增加系统所需的成本、电力、hvac系统的封装尺寸和重量。
5.例如，用于控制hvac系统的温度参数的一个部件是滑动门。然而，具有滑动门的已知的hvac系统可以使用来自加热器芯上游的滑动门，其中，温度控制路径被分成多个象限。因此，需要额外的门、肋、挡板和控制特征来迫使分开的热气流和冷气流聚集在一起并且控制每个温度控制路径中的温度。如上所述，额外的部件导致hvac系统的封装尺寸的增加，并且难以管理期望的温度分层和线性度。
6.因此，期望提供具有滑动温度门的hvac系统装置，其中，hvac系统的温度线性度、温度分层、流动效率、nvh和空气流量分布控制得到优化并且hvac系统的成本、封装尺寸和重量最小。


技术实现要素：

7.技术问题
8.根据本发明并与本发明相协调，已经惊讶地发现了下述hvac系统装置：其具有滑动温度门，其中，hvac系统的温度线性度、温度分层、流动效率、nvh和空气流量分布控制得到优化，并且hvac系统的成本、封装尺寸和重量最小。
9.问题的解决方案
10.根据本公开的实施方式，车用暖通空调系统的空气处理系统包括壳体，该壳体包括混合及调节部段。混合及调节部段具有设置在其中的蒸发器芯和加热器芯。加热器芯设置在蒸发器芯的下游。第一主门设置在蒸发器芯与加热器芯之间。第二主门设置在加热器芯的下游。
11.根据本公开的另一实施方式，公开了车用暖通空调系统的空气处理系统。壳体构
造成传送通过壳体的空气。壳体具有第一壁和第二壁。该壳体包括混合及调节部段，该混合及调节部段具有设置在其中的蒸发器芯和加热器芯。加热器芯设置在蒸发器芯的下游。加热器芯与第一壁和第二壁间隔开。第一主门选择性地防止空气流动穿过加热器芯或穿过第一壁与加热器芯之间的区域。第二主门选择性地防止空气流动穿过第二壁与加热器芯之间的区域。
12.根据本公开的又一实施方式，公开了一种车用暖通空调系统的空气处理系统。该系统包括：具有混合及调节部段的壳体、设置在混合及调节部段中的蒸发器芯、以及设置在蒸发器芯的下游的加热器芯。加热器芯定位成将壳体分成用于接收第一部分空气流的第一流动区、用于接收第二部分空气流的第二流动区和用于接收第三部分空气流的第三流动区。第一滑动门选择性地防止空气流动穿过第二流动区和第三流动区，并且第二滑动门选择性地防止空气流动穿过第一流动区。
附图说明
13.通过阅读参照附图考虑时的对本发明的实施方式的以下详细描述，本发明的上述以及其他目的和优点对于本领域技术人员来说将变得明显，在附图中：
14.图1图示了根据本发明实施方式的车用暖通空调系统的空气处理系统的右侧横截面立面图；
15.图2a图示了图1的空气处理系统的右侧横截面立面图，其中，示出了暖通空调系统的分配门的第一取向；
16.图2b图示了图1至图2a的空气处理系统的右侧横截面立面图，其中，示出了分配门的第二取向；
17.图2c图示了图1至图2b的空气处理系统的右侧横截面立面图，其中，示出了分配门的第三取向；
18.图3图示了图1至图2c的空气处理系统的主门的前视立体图；
19.图4图示了图3的主门的轴和门面板的仰视立体图；
20.图5图示了图4的门面板中的一个门面板的仰视立体图；以及
21.图6图示了图4的轴和门面板的右侧立面图。
具体实施方式
22.以下详细描述和附图描述并说明了本发明的各种实施方式。描述和附图用于使本领域技术人员能够制造和使用本发明，并不旨在以任何方式限制本发明的范围。就所公开的方法而言，所呈现的步骤本质上是示例性的，并且因此，步骤的顺序不是必要的或关键的。
23.本文中所使用的“一”和“一种”表示存在项目中的“至少之一”；在可能的情况下，可以存在多个这样的项目。为了便于描述，本文可以使用空间相对术语、比如“前”、“后”、“内”、“外”、“底部”、“顶部”、“水平”、“竖向”、“上”、“下”、“侧”、“上方”、“下方”、“下面”等来描述如图中所图示的一个元件或特征与另一元件或特征的关系。除了图中所描绘的取向之外，空间相对术语可旨在涵盖装置在使用或操作中的不同取向。
24.如本文所使用的，“基本”被定义为“很大程度上”或“接近”或如本领域普通技术人
员所理解的。除非另外明确指出，否则在描述技术的广泛范围时，本描述中的所有数值量均应被理解为由单词“约”进行修改，并且所有几何和空间描述词均应被理解为由单词“基本”进行修改。“约”在被应用于数值时表示计算或测量值允许值存在一些轻微的不精确性(对值的精确性采取某种方法；大约或合理地接近该值；差不多)。如果出于某种原因，通过“约”和/或“基本”所提供的不精确性在本领域中不被理解为具有这种普通含义，那么本文所使用的“约”和/或“基本”则至少表示可能来自测量或使用这些参数的常规方法的变型。
25.在通过参引并入的文件与该详细描述之间可能存在任何冲突或歧义的情况下，以本详细描述为准。尽管本文可以使用术语第一、第二、第三等来描述各种元件、部件、区域、层和/或部段，但是这些元件、部件、区域、层和/或部段不应受这些术语的限制。这些术语可能仅用于将一个元件、部件、区域、层或部段与另一区域、层或部段区分开来。除非上下文明确指出，否则本文使用的比如“第一”、“第二”和其他数字术语的术语不暗示顺序或次序。因此，在不脱离示例实施方式的教导的情况下，下面讨论的第一元件、部件、区域、层或部段可以被称为第二元件、部件、区域、层或部段。
26.图1至图2c图示了根据本公开的实施方式的暖通空调(hvac)系统或气候控制系统的空气处理系统10。如本文所使用的，术语空气可以指气态流体、液态流体或其任何组合。空气处理系统10通常为车辆的乘客舱(未示出)提供加热、通风和空气调节。空气处理系统10适于安装在车辆的金属板(未示出)与内部装饰面板(未示出)之间。应当理解的是，空气处理系统10可以根据需要安装在车辆中的其他位置，比如仪表面板下方、前围面板、后备箱中、控制台中、地板下方、顶篷中或者例如发动机舱中。此外，如果需要，空气处理系统10可以被用于除车辆之外的其他类型的应用。
27.空气处理系统10包括中空的主壳体12。壳体12可以由第一壳体外壳13和第二壳体外壳(未示出)共同形成。虽然未示出，但第二壳体外壳可以沿着其周边区域与第一壳体外壳13接合以形成壳体12的横向侧壁和部分周边延伸的侧壁。第一壳体外壳13的周边区域和第二壳体外壳构造成基本沿着同一分割平面彼此邻接，该分割平面围绕第一壳体外壳13和第二壳体外壳中的每一者的周边。第二壳体外壳很大程度上可以是第一壳体外壳13的镜像。
28.壳体12包括入口部段14、混合及调节部段16以及输送部段18。入口部段14与供应的空气流体连通。供应的空气可以从车辆外部提供、从车辆的乘客舱进行再循环、或者例如是这两种方式的混合。入口部段14可以包括其他部件、比如鼓风机或风扇(未示出)，以用于使供应的空气流动至混合及调节部段16。如果需要，可以在入口部段14的上游或下游设置过滤器(未示出)以过滤掉由供应的空气所携带的碎屑或污染物。
29.混合及调节部段16包括蒸发器芯22、加热器芯24和一对主门(本文中被指定为第一主门26和第二主门28)。蒸发器芯22和加热器芯24分别与冷却流体源(未示出)和加热流体源(未示出)连通。蒸发器芯22可以形成空调系统的与空气处理系统10相关联的主制冷剂回路的一部分。蒸发器芯22构造成在流动穿过壳体12的空气与流动穿过蒸发器芯22的冷却的流体之间交换热以冷却空气和/或对空气除湿。尽管被描述为蒸发器芯22，但是应当理解的是，在不脱离本公开范围的情况下，与机动车辆的任何装置或系统具有热交换关系的任何形式的冷却装置可以用于与空气处理系统10一起使用。
30.加热器芯24可以与用于对机动车辆的发动机进行冷却的冷却剂回路相关联。加热
器芯24还构造成在流动穿过壳体12的空气与循环穿过冷却剂回路的冷却剂之间交换热以加热空气。替代性地，加热器芯24可以与用于对电池或与机动车辆相关联的其他产热装置进行冷却的流体处于热交换关系，或者加热器芯24可以是构造成使用电源产生热的加热装置。应当理解的是，在不脱离本公开范围的情况下，可以使用任何形式的加热装置来代替加热器芯24，该加热装置适合于加热通过其中的空气流。
31.蒸发器芯22设置在入口部段14的下游端部并且延伸横跨混合及调节部段16的整个流动横截面，以确保穿过混合和空气调节部段16的所有空气首先流动穿过蒸发器芯22。加热器芯24在壳体12的两个横向侧面之间、比如在第一壳体外壳13的横向侧面与第二壳体外壳的横向侧面之间横向地延伸，但不会占据混合及调节部段16相对于垂直于横向方向布置的高度方向的整个流动横截面，从而允许加热器芯24下方或上方的流动。例如，如所图示的，加热器芯24在第一壁34与第二壁36之间延伸，但仍然与第一壁34和第二壁36间隔开，其中，高度方向在第一壁34与第二壁36之间延伸。
32.输送部段18包括用于将来自混合及调节部段16的经调节的空气供应至车辆的乘客舱的出口30(第一出口30a、第二出口30b以及第三出口30c)。例如，第一出口30a构造成用于向车辆的挡风玻璃提供空气的除霜出口，第二出口30b构造成用于向车辆的乘客面板提供空气的面板出口，并且第三出口30c构造成用于向乘客舱的地板提供空气的地板出口。然而，应当理解，如果需要，出口30可以被包括在混合及调节部段16中。此外，在不脱离本公开的范围的情况下，可以包括更多或更少的出口。输送部段18还包括导管31，导管31用于将空气传送至乘客舱的其他区域、比如车辆的后乘客舱或者将空气再循环回到入口部段14。
33.输送部段18包括用于将经调节的空气选择性地传送至出口30中相应的一个出口的分配门32(第一分配门32a、第二分配门32b以及第三分配门32c)。设置在导管31中的第四门32d用于选择性地传送经调节的空气。
34.壳体12的混合及调节部段16包括流动横截面，该流动横截面构造成用于将经调节的空气输送至乘客舱。混合及调节部段16将经调节的空气输送至出口30和乘客舱的与车辆前座区域相关联的通风口，包括在需要除霜或除雾过程时将空气朝向车辆的前排乘客以及车辆的挡风玻璃和侧窗引导。混合及调节部段16将经调节的空气输送至车辆的次级区域、比如车辆的后座区域。然而，混合及调节部段16可以根据需要将经调节的空气输送至机动车辆的任何区域或者再循环回到空气处理系统10。
35.如图2a至图2c中所示，分配门32a、32b、32c中的每一者在打开位置与关闭位置之间选择性地旋转。在打开位置，分配门32a、32b、32c允许空气流动至出口30a、30b、30c中的相应的出口。在关闭位置，分配门32a、32b、32c防止空气流动至出口30a、30b、30c中的相应的出口。例如图2a图示了第二分配门30b处于打开位置，以允许空气流动至第二出口30b。第一分配门32a和第三分配门32c被示出为处于关闭位置，以防止空气流动至出口30a、30c中的相应的出口。在图2b中，第三分配门30c处于打开位置，以允许空气流动至第三出口30c。第一分配门32a和第二分配门32b被示出为处于关闭位置，以防止空气流动至出口30a、30b中的相应的出口。在图2c中，第一分配门30a处于打开位置，以允许空气流动至第一出口30a。第二分配门32b和第三分配门32c被示出为处于关闭位置，以防止空气流动至出口30a、30c中的相应的出口。应当理解，分配门32a、32b、32c可以根据需要而处于任何位置。例如，如果需要的话，分配门32中的多余一个的分配门可以同时处于打开位置、分配门32中的所
有分配门可以处于关闭位置、或者分配门32中的任何分配门可以处于打开位置与第二位置之间。
36.重新参照图1至图2c，加热器芯24的定位将壳体12分成第一流动区50、第二流动区52和第三流动区54。第一流动区50由允许空气从蒸发器芯22开始并且在加热器芯24上方(即加热器芯24与第二壁36之间的区域)流动至输送部段18的区域限定。第二流动区52由允许空气从蒸发器芯22开始并且穿过加热器芯24流动至输送部段18的区域限定。第三流动区54由允许空气从蒸发器芯22开始并且在加热器芯24下方(即加热器芯24与第一壁34之间的区域)流动至输送部段18的区域限定。流动穿过第一流动区50和第三流动区54的空气将如由实线箭头所指示的冷空气流从蒸发器芯22传送至输送部段18。流动穿过第二区52的空气将冷空气流传送至加热器芯24并且将如由虚线箭头所指示的热空气流从加热器芯24传送至输送部段18。
37.第一主门26和第二主门28构造为滑动门或线性移动门。第一主门26设置在蒸发器芯22的下游和加热器芯24的上游。第一主门26从壳体12的第一壁34延伸至壳体12的中间纵向部分。第一主门26在第一位置与第二位置之间滑动以给穿过加热器芯24和/或在加热器芯24下方的空气流定路径。在图示的实施方式中，第一主门26从第一壁34延伸至加热器芯24的上端部。第一主门26延伸了整个第二流动区52和第三流动区54。分隔件62从加热器芯24的下端部延伸至第一主门26的端部之间的中间部分。因此，当第一主门26处于第一位置时，第一主门26与分隔件62配合以封闭第二流动区52，因此空气仅在加热器芯24周围流动。当第一主门26处于第二位置时，第一主门26与分隔件62配合以封闭第三流动区54，因此允许空气流动穿过加热器芯24。当第一主门26在第一位置与第二位置的中间时，允许空气在加热器芯24下方流动并且穿过加热器芯24。分隔件62可以形成第一主门26的框架的一部分，在下文中进一步详细描述。
38.第二主门28在加热器芯24的下游的位置处邻近加热器芯24设置并且从壳体12的与第一壁34相对的第二壁36延伸至加热器芯24的下游侧。第二滑动门28在第一位置与第二位置之间滑动，从而允许或不允许空气在加热器芯24与第二壁36之间流动。如所示出的，第二主门28的一部分被接纳在从壳体12的第二壁36向外延伸或突出的次级室64中。因此，当第二主门28处于第一位置时，允许空气在加热器芯24与第二壁36之间流动以穿过第一流动区50。当第二主门28处于第二位置时，第二主门28与第二壁36配合以防止空气流动穿过第一流动区50。当第二主门28在第一位置与第二位置的中间时，允许空气流动穿过第一流动区50的一部分。
39.参照图2a，第一主门26处于第一位置并且第二主门28处于第一位置。如此，来自蒸发器芯22的冷空气流流动穿过第一流动区50和第三流动区54而不穿过加热器芯24。如此，冷空气流被输送至输送部段18并且被传送至出口30中的期望的出口。如上文所阐明的，在图2a中所示的示例中，冷空气流被传送至第二出口30b。
40.参照图2b，第一主门26处于第二位置并且第二主门28处于第二位置。如此，来自蒸发器芯22的空气仅流动穿过第二流动区52而不穿过第一流动区50和第三流动区54。如此，暖空气流被输送至输送部段18并且被传送至出口30中的期望的出口。如上文所阐明的，在图2b中所示的示例中，来自加热器芯24的热空气流被传送至第三出口30c。然而，应当理解，如果需要的话，热空气流可以输送至出口30中的任何出口或导管31。
41.参照图2c，第一主门26处于第二位置并且第二主门28处于第二位置。如此，来自蒸发器芯22的空气仅流动穿过第二流动区52而不穿过第一流动区50和第三流动区54。如此，暖空气流被输送至输送部段18并且被传送至出口30中的期望的出口。如上文所阐明的，在图2c中所示的示例中，来自加热器芯24的热空气流被传送至第一出口30a。然而，应当理解，热空气流可以输送至出口30中的任何出口或导管31。
42.如图中1所示，第一主门26处于第一位置与第二位置之间并且第二主门28处于第一位置与第二位置之间。如此，来自蒸发器芯22的空气流动穿过流动区50、52、54中的每一者。因此，冷空气流和暖空气流的混合物被输送至输送部段18并且被传送至出口30中的期望的出口。在图1中所示的示例中，空气的混合物传送至第二出口30b和第三出口30c。然而，应当理解，空气的混合物可以输送至出口30中的任何出口或导管31。
43.图3至图6图示了根据本公开的实施方式的第一主门26。第一主门26构造成沿着基本横向于空气流穿过混合及调节部段16时的方向布置的平面滑动。第一主门26包括旋转轴40和基本平坦的门面板38，其中，该旋转轴具有第一接合特征41，该基本平坦的门面板具有构造成与第一接合特征41配合的第二接合特征42。在图示实施方式中，第一接合特征41由多个周向间隔开的齿形成，所述多个周向间隔开的齿从第一主门26的通过其旋转轴40形成的旋转轴线径向向外突出。第二接合特征42由多个线性间隔开的齿形成，所述多个线性间隔开的齿以与第一接合特征41的齿之间的周向间隔相对应的间隔而间隔开。
44.第一主门26的门面板38可滑动地设置在框架构件37——该框架构件设置在壳体12内——内，以使门面板38沿着由门面板38大致限定的平面平移。门面板38可以被接纳在形成于框架构件37中对应的狭槽内或者门面板38可以根据需要包括用于接合框架构件37的导轨或类似结构的结构。然而，如果壳体12被设置为包括适合于与门面板38配合的滑动结构，则可以在没有框架构件37的情况下设置第一主门26。旋转轴40以下述方式相对于门面板38设置在一位置处：其中，由于第一接合特征41的运动被传递至第二接合特征42，因此旋转轴40的旋转引起门面板38沿着由门面板所限定的平面的线性移位。旋转轴40沿第一旋转方向的旋转使门面板38沿第一滑动方向滑动，而旋转轴40沿第二且相反的旋转方向的旋转使面板沿与第一滑动方向相反的第二滑动方向滑动。如此，门面板38从第一主门26的第一位置滑动至第二位置。
45.如所示出的，第一主门26可以设置成包括门面板38中的两个门面板，所述两个门面板设置在共用的旋转轴线上，其中，面板38中的第一面板与控制第一壳体外壳13中的流相关联，而面板38中的第二面板与控制进入到第二壳体外壳中的流相关联。相关联的框架构件37可以因此包括设置成与壳体12的分隔器对齐的分隔结构44，以用于将流分开给每个壳体外壳。这对门面板38可以与用于经由单个致动器使两个门面板38一起旋转的共用的旋转轴40相关联，或者根据需要，门面板38中的每个门面板可以与由独立设置的致动器所控制的旋转轴40中的独立设置的旋转轴相关联。如果使门面板38一起移动，则由于门面板38中的每个门面板的对称定位导致分隔器的任一侧承受类似的流动条件，因此壳体外壳均接收具有基本类似的特性的经调节的空气。
46.虽然未示出，但应当理解，第二主门28包括与第一主门26的结构基本相同的结构，即包括使用两个门面板38，其中，面板38中的一个面板定位在壳体外壳13中的相应的一个壳体外壳中。
47.应当理解，如果需要的话，可以采用使主门26、28线性地移动的其他系统和方法。例如，门面板38可以定位在线性轴承、衬套螺钉、带、链条、致动器或任何其他类型的机械方法或系统上以引起门面板38线性地移动。
48.第二主门28相对于上述壳体12中的其他部件(蒸发器芯22、加热器芯24、第一主门26、出口30、分配门32、壁34、36、分隔件62)的布置在空气处理系统10内实现了期望水平的温度线性度、分层、流动效率以及噪声振动和粗糙度(nvh)水平，同时使空气处理系统10的成本和封装尺寸最小。与在本发明中相比，在现有技术系统中，当门被定位在加热器芯的上游时，围绕加热器芯的冷空气流被迫与穿过加热器芯的热空气流间隔得更远。主门26、28的结构使冷空气流朝向壳体12的外壁流动。与在本发明中相比，在现有技术中，围绕加热器芯流动的冷空气流与加热器芯的端部间隔得更远。该间隔是由于将门定位在加热器芯的上游侧而不是直接定位在下游。在现有技术中，门仅在上游控制暖空气流和冷空气流二者。这是不期望的，因为从暖空气流到冷空气流的转变使穿过暖空气流的流量最小。随着门开始允许更大量的流穿过暖空气流，流动穿过冷空气流的量减少，并且冷空气流进一步远离暖空气流。因此，在没有附加的机械特征(即附加挡板、肋、壁特征、门)的情况下，更难混合加热器芯下游的流。此外，与本发明相比，流动穿过壳体的空气必须行经更大的表面积。用于使空气流动的附加的特征和额外的表面积然后增加了nvh并且降低了线性度、分层和流动效率，这是不期望的。
49.根据本发明，由于第二主门28定位在加热器芯24的下游，在加热器芯24周围流动的冷空气流可以与流动穿过加热器芯24的热空气流直接相互作用，因为冷空气流与暖空气流间隔得更近。根据本发明的主门28仅控制冷空气流。结果，当主门28移动至第二位置时，冷空气流开始被引导成狭窄的空气流，从而增加了速度。此外，较窄的冷空气流邻近并靠近暖空气流而不是远离并邻近壳体的第二壁36。由于冷空气流与热空气流之间的更近的间隔，因此需要较少的机械特征(即附加的挡板、肋、壁特征、门)，并且空气流过的表面积更小，从而使nvh最小并且使线性度、分层和流动效率最大。代替邻近第二壁36的流动，冷空气流直接邻近加热器芯24而远离第二壁36流动以邻近暖空气流流动并最终与暖空气流相互作用。可以以更有效的方来控制混合及调节部段16与输送部段18中的混合空气。
50.通过以上描述，本领域普通技术人员可以容易地确定本发明的本质特性，并且可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下对本发明做出各种变型和改型以使本发明适应各种用途和条件。
51.工业实用性
52.本发明涉及一种车用暖通空调系统，并且更特别地涉及一种车用暖通空调系统的滑动温度门。