CN104999889B - 用于汽车空调系统的hvac总成 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于汽车空调系统的 HVAC总成，其特征在于：将冷热空气混合腔和出风分配腔合成为一个空气调节腔，除霜出风口、吹面出风口、前排左侧吹脚出风口、前排右侧吹脚出风口和后排吹脚出风口共五个出风口分别紧凑布置在空气调节腔周围，除霜出风口在空气调节腔的上方，吹脚出风口在吹面出风口下方，吹面出风口和吹脚出风口共用一个出风调节风门；其具备结构紧凑、零件少、体积小、通风阻力小、性能高、成本低等特点。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于汽车空调系统的HVAC（Heating, Ventilating and AirConditioning）总成，属于汽车空调系统中的一个关键部件，用于车室内的制冷、采暖和通风。
背景技术
HVAC总成是汽车空调系统中一个重要的组成部件，安装在车室内仪表板下部，它有两个进风口：车外空气进风口和车内空气进风口，用一个进风风门来控制两个进风口交替工作。它通常有五个出风口：吹面出风口、除霜出风口、前排左侧吹脚出风口、前排右侧吹脚出风口和后排吹脚出风口，可实现五种基本出风模式：吹面、吹脚、除霜、吹面与吹脚、吹脚与除霜。空气经过HVAC总成处理后（净化、冷却、除湿或加热），从其相应的出风口吹出，经外部连接风道吹向乘员的面部、脚部和风窗玻璃，从而实现对车室内空气的调节。
HVAC总成内有通风用的鼓风机、净化空气用的滤清器、冷却空气的蒸发器、加热空气的暖风散热器、用于调节制冷制热功能的温度风门、用于混合冷热空气的空气混合腔，用于分配空气流向的出风分配腔、吹面出风口、除霜出风口、前排左侧吹脚出风口、前排右侧吹脚出风口、后排吹脚出风口及为各个出风口配置的出风调节风门，有些车还有辅助电加热采暖设备PTC。因此HVAC总成结构复杂，体积大，占用车室内仪表板下部空间多，而现代汽车附加功能装备越来越多，多数都安装在仪表板下部，这就要求HVAC总成必须结构更紧凑，体积更小，留出空间给其它部件。
现在常用的汽车空调HVAC总成多采用单独的冷热空气混合腔和出风分配腔，内部结构不够紧凑；有些HVAC总成虽然将两个空气腔合二为一，但采用三个出风风门——吹面风门、除霜风门和吹脚风门来控制五种基本出风模式，结构也很复杂；还有些HVAC总成虽然采用了两个出风风门来控制五种基本出风模式，但其前排左右侧吹脚出风口却布置在空气分配腔的左右两侧，导致其体积仍较大，与其相连的前排左/右侧吹脚气道会占用仪表板下部很大的空间，给仪表板下部其它部件的安装带来困难。同时，结构复杂的HVAC总成的成本也较高。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于汽车空调系统的HVAC总成，其具备结构紧凑、零件少、体积小、通风阻力小、性能高、成本低等特点。
本发明的技术方案是这样实现的：用于汽车空调系统的 HVAC总成，将蒸发器、暖风散热器、鼓风机、空气滤清器集成一体，用于车室内的制冷、采暖和通风；由一个用于控制出风温度的冷热空气混合腔和一个用于控制空气流向不同出风口的出风分配腔组成，其特征在于：将冷热空气混合腔和出风分配腔合成为一个空气调节腔，除霜出风口、吹面出风口、前排左侧吹脚出风口、前排右侧吹脚出风口和后排吹脚出风口共五个出风口分别紧凑布置在空气调节腔周围，除霜出风口在空气调节腔的上方，吹脚出风口在吹面出风口下方，吹面出风口和吹脚出风口共用一个出风调节风门；并用各自的风门来控制其是否出风及出风量大小，其中采用用一个吹面/吹脚风门来控制吹面出风口、吹脚总出风口是否出风及出风量大小，用一个除霜风门控制除霜出风口是否出风及出风量大小；暖风气流通道与内部吹脚气道共用一个气道分隔板，内部吹脚气道布置在吹脚总出风口下方，沿气流方向内部吹脚气道分成三个互不相通的通道——前排左侧吹脚气道、后排吹脚气道和前排右侧吹脚气道，分别通向前排左侧吹脚出风口、后排吹脚出风口和前排右侧吹脚出风口；通过吹面/吹脚风门和除霜风门转动位置的变化，可实现吹面、吹脚、除霜、吹面与吹脚、吹脚与除霜共五种基本出风模式。
所述的除霜风门的转轴设置在靠近壳体的末端，吹面/吹脚风门转轴设置在靠近壳体的末端。
所述的吹面/吹脚风门的转轴设置在该风门的靠近中间位置。
所述的吹面/吹脚风门和吹脚总出风口布置位置和结构进行了调整，靠近吹面出风口的风门转轴座及配合结构向内延伸，风门闭合端B点在气道分隔板的位置下移。
所述的除霜风门的转轴设置在除霜出风口左壁上。
所述的吹面/吹脚风门设计成蝶形风门结构，能实现五种基本出风模式，还可以实现吹面、吹脚与除霜同时出风的模式，通过调整除霜风门和吹面/吹脚风门，可控制吹面出风口、吹脚总出风口、除霜出风口的出风量大小，调节三个出风口出风比例。
所述的吹脚总出风口设置在内部吹脚气道的左壁上，吹面/吹脚风门为蝶形风门，风门转轴设置在吹面出风口下壁的末端。
所述的所述的除霜风门的转轴设置在该风门的中间位置，吹面/吹脚风门为蝶形风门，风门转轴设置在吹面出风口下壁的末端。
本发明的积极效果是最大限度的减小了HVAC总成的体积和所占用的空间，为在越来越紧张的仪表板下部空间内布置安装更多的装配部件提供了可能，同时还为在HVAC壳体内安装辅助风暖电加热PTC加热器预留了空间，使这款HVAC总成可直接应用到电动车的电动空调系统或热泵空调系统中，扩大了其使用范围，提高了其通用性，可降低汽车的开发成本。同时，因为只有两个出风调节风门，内部空气流动阻力减少，提高了HVAC总成性能，并使其连杆驱动机构变得简单，控制更易实现，零件数量的减少也使HVAC总成本身成本降低。
附图说明
图1为根据本发明的第一实施实例HVAC总成正面外形图。
图2为根据本发明的第一实施实例HVAC总成风门处侧截面图。
图3为根据本发明的第一实施实例HVAC总成内部吹脚气道处正面局部剖面图。
图4为根据本发明的第一实施实例HVAC总成实现五种出风模式侧截面示意图。
其中图4-A为制冷吹面模式，图4-B为采暖除霜模式，图4-C为采暖吹脚模式，图4-D为采暖吹面/吹脚模式，图4-E为采暖吹脚/除霜模式。
图5为根据本发明的第二实施实例HVAC总成风门处侧截面图。
图6为根据本发明的第三实施实例HVAC总成风门处侧截面图。
图7为根据本发明的第四实施实例HVAC总成风门处侧截面图。
图8为根据本发明的第五实施实例HVAC总成风门处侧截面图。
图9为根据本发明的第六实施实例HVAC总成风门处侧截面图。
图10为根据本发明的第七实施实例HVAC总成风门处侧截面图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步的描述：1、用于汽车空调系统的 HVAC总成，将蒸发器20、暖风散热器18、鼓风机、空气滤清器集成一体，用于车室内的制冷、采暖和通风；由一个用于控制出风温度的冷热空气混合腔和一个用于控制空气流向不同出风口的出风分配腔组成，其特征在于：将冷热空气混合腔和出风分配腔合成为一个空气调节腔11，除霜出风口4、吹面出风口3、前排左侧吹脚出风口5、前排右侧吹脚出风口6和后排吹脚出风口7共五个出风口分别紧凑布置在空气调节腔11周围，除霜出风口在空气调节腔的上方，吹脚出风口在吹面出风口下方，吹面出风口和吹脚出风口共用一个出风调节风门；并用各自的风门来控制其是否出风及出风量大小，其中采用用一个吹面/吹脚风门12来控制吹面出风口3、吹脚总出风口13是否出风及出风量大小，用一个除霜风门10控制除霜出风口4是否出风及出风量大小；暖风气流通道16与内部吹脚气道14共用一个气道分隔板15，内部吹脚气道14布置在吹脚总出风口13下方，沿气流方向内部吹脚气道14分成三个互不相通的通道——前排左侧吹脚气道22、后排吹脚气道23和前排右侧吹脚气道24，分别通向前排左侧吹脚出风口5、后排吹脚出风口7和前排右侧吹脚出风口6；通过吹面/吹脚风门12和除霜风门10转动位置的变化，可实现吹面、吹脚、除霜、吹面与吹脚、吹脚与除霜共五种基本出风模式。
所述的除霜风门10的转轴设置在靠近壳体的末端，吹面/吹脚风门转轴设置在靠近壳体的末端。
所述的吹面/吹脚风门12的转轴设置在该风门的靠近中间位置。
所述的吹面/吹脚风门12和吹脚总出风口13布置位置和结构进行了调整，靠近吹面出风口3的风门转轴座及配合结构向内延伸，风门闭合端B点在气道分隔板的位置下移。
所述的除霜风门10的转轴设置在除霜出风口4左壁上。
所述的吹面/吹脚风门设计成蝶形风门结构，能实现五种基本出风模式，还可以实现吹面、吹脚与除霜同时出风的模式，通过调整除霜风门10和吹面/吹脚风门12，可控制吹面出风口3、吹脚总出风口13、除霜出风口4的出风量大小，调节三个出风口出风比例。
所述的吹脚总出风口13设置在内部吹脚气道14的左壁上，吹面/吹脚风门12为蝶形风门，风门转轴设置在吹面出风口下壁的末端。
所述的所述的除霜风门10的转轴设置在该风门的中间位置，吹面/吹脚风门12为蝶形风门，风门转轴设置在吹面出风口下壁的末端。
当车外空气从车外空气进风口1或车内空气进风口2进到HVAC总成内后，流经蒸发器20时会被冷却，流经暖风散热器18时会被加热，温度风门19通过开度位置的变化来调节冷热空气的比例，进而实现对HVAC总成出风温度的调节和控制；将冷热空气混合腔和出风分配腔合为一体，成为空气调节腔11，减小了HVAC总成内部空间，也使HVAC总成内部结构更紧凑，体积变小；将吹面出风口3、吹脚总出风口13和除霜出风口4邻近布置在空气调节腔11周围，且除霜出风口4在空气调节腔11上方，吹脚总出风口13在吹面出风口3下方，这样吹面出风口3和吹脚总出风口13就可共用一个出风调节风门——吹面/吹脚风门12；安装在HVAC总成外面的出风模式驱动电机8通过出风模式连杆驱动机构9可驱动吹面/吹脚风门12和除霜风门10共同转动，且通过两个风门的转动位置变化，就可实现制冷吹面如图4中A所示、采暖吹脚模式如图4中C所示、采暖除霜模式如图4中B所示、采暖吹面与吹脚模式如图4中D所示、采暖吹脚与除霜模式如图4中E所示共五种出风模式。
吹脚总出风口13与其下面的内部吹脚气道14相连，内部吹脚气道14在横向上分成三个吹脚气道——前排左侧吹脚气道22、后排吹脚气道23和前排右侧吹脚气道24，并分别通向前排左侧吹脚出风口5、后排吹脚出风口7和前排右侧吹脚出风口6。吹脚模式时，气流依次通过吹脚总出风口13，内部吹脚气道14，三个吹脚气道即前排左侧吹脚气道22、后排吹脚气道23和前排右侧吹脚气道24，三个吹脚出风口5、7和6及HVAC总成外接风道，吹到前排左右乘员和后排乘员的脚窝处。三个吹脚出风口横向并排布置在吹面出风口3的下方，可提高HVAC总成的紧凑性，减小其体积，并在HVAC壳体21内安装辅助风暖电加热PTC加热器17预留了空间。
汽车空调系统的HVAC总成有制冷、采暖、通风和同时制冷采暖等功能。以同时制冷采暖为例，对本发明进行详细说明。
实施例1
如图2所示，除霜风门10轴设置在靠近壳体的末端，吹面/吹脚风门转轴设置在靠近壳体的末端。如图1-3所示车外空气通过HVAC总成车外空气进风口1或车内空气通过HVAC总成车内空气进风口2进入到HVAC总成内部，经过蒸发器被冷却成低温气体后，一部分直接到空气调节腔11，另一部分经暖风散热器18和PTC加热器17被加热成高温气体后进入空气调节腔11，冷热空气在空气调节腔11内混合成中温的空气，此时，若除霜风门10在C处，且吹面/吹脚风门12在B处，则除霜出风口4和吹脚总出风口13关闭不出风，混合后的中温空气全部从吹面出风口3吹出，实现吹面出风模式；同理，若除霜风门10在C处，且吹面/吹脚风门12在A处，则除霜出风口4和吹面出风口3关闭不出风，混合后的中温空气全部从吹脚总出风口13吹出，实现吹脚出风模式；若除霜风门10在B处，且吹面/吹脚风门在任何位置，则除霜出风口4打开，吹面出风口3和吹脚总出风口13不出风，混合后的中温空气全部从除霜出风口4吹出，实现除霜出风模式；若除霜风门10在C处，且吹面/吹脚风门12在中间位置D处，则除霜出风口4关闭不出风，吹面出风口3和吹脚总出风口13均半开，混合后的中温空气分别从吹面出风口3和吹脚总出风口13吹出，实现吹面/吹脚出风模式，将D点设在A处和B处中间的不同位置，还可控制吹面出风口3和吹脚总出风口13的出风比例；若除霜风门10在中间位置E处，且吹面/吹脚风门12在A处，则吹面出风口3关闭不出风，混合后的中温空气分别从除霜出风口4和吹脚总出风口13吹出，实现吹脚/除霜出风模式，将E点设在B点和C点中间的不同位置，还可控制吹脚总出风口13和除霜出风口4的出风比例；实现五种出风模式的示意图见图4。除霜风门10的转轴设置在靠近壳体的末端，吹面/吹脚风门转轴设置在靠近壳体的末端。
实施例2
如图5所示，与实施例1不同处在于吹面/吹脚风门12的转轴设置在该风门的靠近中间位置，调节腔内的空气可从B和F两处进入内部吹脚气道14，使内部吹脚气道14内的气流更均匀，也能更精细地控制吹面出风口3和吹脚总出风口13的出风比例，还可使HVAC总成外部控制该风门的出风模式连杆驱动机构9结构更简单，控制更易实现。
实施例3
如图6所示，与实施例1不同处在于吹面/吹脚风门12和吹脚总出风口13，对其布置位置和结构进行了调整，靠近吹面出风口3的风门转轴座及配合结构向内延伸，风门闭合端B点在气道分隔板的位置下移，在实现实施例1的所有功能基础上，还能增加吹脚出风量，以满足对脚部温度有特殊要求的车型。
实施例4
如图7所示，与实施例1不同处在于吹面出风口3向上出风，可以满足某些车型整车布置的需求。冷热空气在空气调节腔11内混合成中温的空气，此时，若除霜风门10在C处，且吹面/吹脚风门12在B处，则除霜出风口4和吹脚总出风口13关闭不出风，混合后的中温空气全部从吹面出风口3吹出，实现吹面出风模式（此时HVAC总成吹面出风口3向上方出风）；若除霜风门10在C处，且吹面/吹脚风门12在中间位置D处，则除霜出风口4关闭不出风，吹面出风口3和吹脚总出风口13均半开，混合后的中温空气分别从吹面出风口3和吹脚总出风口13吹出，实现吹面/吹脚出风模式即此处的吹面为向上出风，将D点设在A处和B处中间的不同位置，还可控制吹面出风口3和吹脚总出风口13的出风比例；关于吹脚出风模式、吹脚/除霜出风模式和除霜模式的实现原理同实例1，不再重述。
实施例5
如图8所示，与实施例1不同处在于除霜风门10的转轴设置在除霜出风口4左壁上，同样可以实现实施例1的所有功能。冷热空气在空气调节腔11内混合成中温的空气，此时，若除霜风门10在H处，且吹面/吹脚风门12在B处，则除霜出风口4和吹脚总出风口13关闭不出风，混合后的中温空气全部从吹面出风口3吹出，实现吹面出风模式；同理，若除霜风门10在H处，且吹面/吹脚风门12在A处，则除霜出风口4和吹面出风口3关闭不出风，混合后的中温空气全部从吹脚总出风口13吹出，实现吹脚出风模式；若除霜风门10在B处，且吹面/吹脚风门在任何位置，则除霜出风口4打开，吹面出风口3和吹脚总出风口13不出风，混合后的中温空气全部从除霜出风口4吹出，实现除霜出风模式；若除霜风门10在H处，且吹面/吹脚风门12在中间位置D处，则除霜出风口4关闭不出风，吹面出风口3和吹脚总出风口13均半开，混合后的中温空气分别从吹面出风口3和吹脚总出风口13吹出，实现吹面/吹脚出风模式，将D点设在A处和B处中间的不同位置，还可控制吹面出风口3和吹脚总出风口13的出风比例；若除霜风门10在中间位置G处，且吹面/吹脚风门12在A处，则吹面出风口3关闭不出风，混合后的中温空气分别从除霜出风口4和吹脚总出风口13吹出，实现吹脚/除霜出风模式，将E点设在B点和C点中间的不同位置，还可控制吹脚总出风口13和除霜出风口4的出风比例；通过以上调整措施HVAC实现五种出风模式。
实施例6
如图9所示，与实施例1不同处在于吹脚总出风口13设置在内部吹脚气道14的左壁上，吹面/吹脚风门12为蝶形风门，风门转轴设置在吹面出风口下壁的末端，本方案在实现实施例1所有功能的同时，还增加了除霜/吹脚/吹面出风模式，可满足某些车型6种出风模式的需求。冷热空气在空气调节腔11内混合成中温的空气，此时，若除霜风门10在C处，且吹面/吹脚风门12在J处，则除霜出风口4和吹脚总出风口13关闭不出风，混合后的中温空气全部从吹面出风口3吹出，实现吹面出风模式；同理，若除霜风门10在C处，且吹面/吹脚风门12在A处，则除霜出风口4和吹面出风口3关闭不出风，混合后的中温空气全部从吹脚总出风口13吹出，实现吹脚出风模式；若除霜风门10在D处，且吹面/吹脚风门在J处，则除霜出风口4打开，吹面出风口3和吹脚总出风口13不出风，混合后的中温空气全部从除霜出风口4吹出，实现除霜出风模式；若除霜风门10在C处，且吹面/吹脚风门12在中间位置K处，则除霜出风口4关闭不出风，吹面出风口3和吹脚总出风口13均半开，混合后的中温空气分别从吹面出风口3和吹脚总出风口13吹出，实现吹面/吹脚出风模式，将K点设在A处和J处中间的不同位置，还可控制吹面出风口3和吹脚总出风口13的出风比例；若除霜风门10在中间位置E处，且吹面/吹脚风门12在A处，则吹面出风口3关闭不出风，混合后的中温空气分别从除霜出风口4和吹脚总出风口13吹出，实现吹脚/除霜出风模式，将E点设在A点和C点中间的不同位置，还可控制吹脚总出风口13和除霜出风口4的出风比例；若除霜风门10在中间位置E处，且吹面/吹脚风门12在中间位置K处，混合后的中温空气分别从吹面出风口3、除霜出风口4和吹脚出风口吹出，实现吹脚/除霜/吹面出风模式，将E点设在A点和C点中间的不同位置，将K点设在A点和J点中间的不同位置，还可控制吹脚总出风口13、除霜出风口4和吹面出风口3的出风比例，实现六种出风模式。
实施例7
如图10所示，与实施例1不同处在于除霜风门10的转轴设置在该风门的中间位置，调节腔内的空气可从C和H两处进入除霜出风口4，可使除霜出风口4的出风更加均匀，便于与其相连的仪表板除霜风道的设计；同时吹面/吹脚风门12为蝶形风门，风门转轴设置在吹面出风口下壁的末端，本方案在实现实施例1所有功能的同时，还增加了除霜/吹脚/吹面出风模式，可满足某些车型6种出风模式的需求。冷热空气在空气调节腔11内混合成中温的空气，此时，若除霜风门10在C处，且吹面/吹脚风门12在J处，则除霜出风口4和吹脚总出风口13关闭不出风，混合后的中温空气全部从吹面出风口3吹出，实现吹面出风模式；同理，若除霜风门10在C处，且吹面/吹脚风门12在A处，则除霜出风口4和吹面出风口3关闭不出风，混合后的中温空气全部从吹脚总出风口13吹出，实现吹脚出风模式；若除霜风门10在E处，且吹面/吹脚风门在J处，则除霜出风口4打开，吹面出风口3和吹脚总出风口13不出风，混合后的中温空气全部从除霜出风口4吹出，实现除霜出风模式；若除霜风门10在C处，且吹面/吹脚风门12在中间位置K处，则除霜出风口4关闭不出风，吹面出风口3和吹脚总出风口13均半开，混合后的中温空气分别从吹面出风口3和吹脚总出风口13吹出，实现吹面/吹脚出风模式，将K点设在A处和J处中间的不同位置，还可控制吹面出风口3和吹脚总出风口13的出风比例；若除霜风门10在中间位置E处，且吹面/吹脚风门12在A处，则吹面出风口3关闭不出风，混合后的中温空气分别从除霜出风口4和吹脚总出风口13吹出，实现吹脚/除霜出风模式，将E点设在C点和H点中间的不同位置，还可控制吹脚总出风口13和除霜出风口4的出风比例；若除霜风门10在中间位置E处，且吹面/吹脚风门12在中间位置K处，混合后的中温空气分别从吹面出风口3、除霜出风口4和吹脚出风口吹出，实现吹脚/除霜/吹面出风模式，将E点设在C点和H点中间的不同位置，将K点设在A点和J点中间的不同位置，还可控制吹脚总出风口13、除霜出风口4和吹面出风口3的出风比例，实现六种出风模式。
Claims (3)
1.用于汽车空调系统的 HVAC 总成，将蒸发器、暖风散热器、鼓风机、空气滤清器集成一体，用于车室内的制冷、采暖和通风；由一个用于控制出风温度的冷热空气混合腔和一个用于控制空气流向不同出风口的出风分配腔组成，将冷热空气混合腔和出风分配腔合成为一个空气调节腔，除霜出风口、吹面出风口、前排左侧吹脚出风口、前排右侧吹脚出风口和后排吹脚出风口共五个出风口分别紧凑布置在空气调节腔周围，除霜出风口在空气调节腔的上方，吹脚出风口在吹面出风口下方，吹面出风口和吹脚出风口共用一个出风调节风门；并用各自的风门来控制其是否出风及出风量大小，其中采用一个吹面/吹脚风门来控制吹面出风口、吹脚总出风口是否出风及出风量大小，用一个除霜风门控制除霜出风口是否出风及出风量大小；暖风气流通道与内部吹脚气道共用一个气道分隔板，内部吹脚气道布置在吹脚总出风口下方，沿气流方向内部吹脚气道分成三个互不相通的通道——前排左侧吹脚气道、后排吹脚气道和前排右侧吹脚气道，分别通向前排左侧吹脚出风口、后排吹脚出风口和前排右侧吹脚出风口；通过吹面/ 吹脚风门和除霜风门转动位置的变化，可实现吹面、吹脚、除霜、吹面与吹脚、吹脚与除霜共五种基本出风模式；其特征在于：吹面/ 吹脚风门和吹脚总出风口布置位置和结构进行了调整，靠近吹面出风口的风门转轴座及配合结构向内延伸，风门闭合端B 点在气道分隔板的位置下移；吹面/ 吹脚风门设计成蝶形风门结构，能实现五种基本出风模式，还可以实现吹面、吹脚与除霜同时出风的模式，通过调整除霜风门和吹面/ 吹脚风门，可控制吹面出风口、吹脚总出风口、除霜出风口的出风量大小，调节三个出风口出风比例。
2.根据权利要求1 所述的HVAC 总成，其特征在于所述的吹脚总出风口设置在内部吹脚气道的左壁上，风门转轴设置在吹面出风口下壁的末端。
3.根据权利要求1 所述的HVAC 总成，其特征在于所述的除霜风门的转轴设置在该风门的中间位置，风门转轴设置在吹面出风口下壁的末端。
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