專利名稱：裝有動(dòng)力的隔膜抽氣機(jī)和控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及用于車輛的氣壓平衡機(jī)構(gòu)。更具體地，本發(fā)明涉及一種可設(shè)置在完全開(kāi)放位置、完全關(guān)閉位置或其間任何部分開(kāi)放部分的關(guān)閉位置之間的裝有動(dòng)力的隔膜抽氣機(jī)。
背景技術(shù)：
典型的現(xiàn)代機(jī)動(dòng)車輛包括用于平衡汽車內(nèi)部車廂和外部大氣之間的壓力的機(jī)構(gòu)。有效地密封車輛的內(nèi)部或乘客車廂，隔絕外部大氣，因此在內(nèi)部提供良好的暖氣和空調(diào)裝置。在某些操作環(huán)境下，乘客車廂中的氣壓可能超出周圍空氣壓力。這種情況通常發(fā)生在乘員進(jìn)入或離開(kāi)車輛時(shí)關(guān)閉車門的時(shí)候。如果內(nèi)部空氣不能排到外部環(huán)境中，以平衡壓力，可能關(guān)閉車門所需的力將增加。在這種情況下，乘員將需要施加更大的力來(lái)移動(dòng)車門。為了克服這個(gè)問(wèn)題，已經(jīng)做出努力，并已經(jīng)應(yīng)用于車輛的結(jié)構(gòu)中。通常的解決方案是提供抽氣機(jī)作為介于乘客車廂與車輛外部之間的壓力反應(yīng)裝置。抽氣機(jī)是允許空氣從車輛內(nèi)部移至外部而不允許外部大氣進(jìn)入的單向閥。公知的抽氣機(jī)的示例如圖1所示。參考該附圖，示出了總體上標(biāo)記為10的常規(guī)抽氣機(jī)。抽氣機(jī)10包括具有其中形成有空氣通道14、14’和14”的機(jī)身12。在每個(gè)空氣通道上方提供可樞軸轉(zhuǎn)動(dòng)的風(fēng)門片(flap)。因此，風(fēng)門片16在空氣通道14上方通過(guò)鉸鏈附接至機(jī)身12，在空氣通道14’上方提供風(fēng)門片16’，并且在空氣通道14”上方提供風(fēng)門片16”。這種設(shè)置的變形是公知的，而圖1所示的抽氣機(jī)10是示例性的。盡管向車輛設(shè)計(jì)和操作提供了優(yōu)勢(shì)，但公知的抽氣機(jī)設(shè)計(jì)仍存在一些缺陷。首先，典型的抽氣機(jī)的風(fēng)門片受重力控制，因此其安裝方向限于垂直方向。典型的抽氣機(jī)的風(fēng)門片還受到氣流的控制。因此，在風(fēng)門片由于在很多情況下(包括車輛在下墊面上的位置、車輛運(yùn)動(dòng)和車輛震動(dòng))應(yīng)當(dāng)關(guān)閉時(shí)，不能保持關(guān)閉。在不改變物理形狀的情況下，不可能控制重力或氣流。其次，公知的抽氣機(jī)的氣流速度與風(fēng)門片設(shè)計(jì)、尺寸和面積直接相關(guān)。根據(jù)當(dāng)前的設(shè)計(jì)，不能控制這些變量中的一個(gè)。再次，當(dāng)風(fēng)門片打開(kāi)或關(guān)閉時(shí)，其會(huì)發(fā)出可以被車輛乘客聽(tīng)到的噪音。第四個(gè)缺陷也涉及噪音。由于公知的抽氣機(jī)設(shè)計(jì)代表在需要向車外排放空氣和期望限制車中噪音音量之間的折中方案，因此，將抽氣機(jī)的尺寸減到最小，從而保持進(jìn)入車輛的噪聲最小。在一個(gè)方面，噪聲減少，但另一方面，氣流也必然減小。第五，公知的抽氣機(jī)的機(jī)身和風(fēng)門片結(jié)構(gòu)需要數(shù)個(gè)獨(dú)立移動(dòng)的部件，因此是復(fù)雜且昂貴的。因此，就像在車輛技術(shù)的眾多領(lǐng)域中一樣，在抽氣機(jī)技術(shù)領(lǐng)域還存在空間來(lái)提供的可選的配置，其最大的有效氣流以及最小的車輛噪音和操作部件
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種用于機(jī)動(dòng)車輛的裝有動(dòng)力的抽氣機(jī)總成。該抽氣機(jī)總成包括附接至將內(nèi)部車廂與外部大氣分開(kāi)的車輛的內(nèi)部車身面板的隔膜座。該抽氣機(jī)總成還包括可以在關(guān)閉位置和打開(kāi)位置之間相對(duì)于隔膜座移動(dòng)的隔膜。隔膜包括彈性構(gòu)件，使得在隔膜處于其關(guān)閉位置時(shí)，在隔膜座和隔膜之間形成牢固的密封。位置控制器調(diào)節(jié)隔膜的運(yùn)動(dòng)。位置控制器可以從各種線性推動(dòng)器中選擇，包括但不限于，螺線管、電動(dòng)機(jī)、真空機(jī)、活塞或任何其他能夠引起線性運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)。調(diào)節(jié)器接收來(lái)自各種車輛傳感器的信息，車輛傳感器包括但不限于，HVAC傳感器、氧氣傳感器、一個(gè)或多個(gè)門鎖傳感器、濕度傳感器或氣壓傳感器。之后，響應(yīng)于HVAC系統(tǒng)的狀態(tài)、門鎖狀態(tài)、濕度水平、氧氣水平或者車輛內(nèi)部與大氣相比的氣壓，調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)位置控制器。隔膜座具有內(nèi)表面和外表面。根據(jù)實(shí)施例，當(dāng)關(guān)閉時(shí)，隔膜可以倚靠?jī)?nèi)表面或外表面。根據(jù)HVAC系統(tǒng)的狀態(tài)、門鎖狀態(tài)、濕度水平、氧氣水平或車輛內(nèi)部與傳感器所感應(yīng)的大氣相比的氣壓，將隔膜移動(dòng)至其打開(kāi)或關(guān)閉位置。位置控制器可以精確地調(diào)節(jié)隔膜相對(duì)于隔膜座的位置，以調(diào)節(jié)空氣流量。當(dāng)閱讀根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例的具體描述，結(jié)合附圖和權(quán)利要求書，本發(fā)明的其他優(yōu)勢(shì)和特征將是顯而易見(jiàn)的。


為了更全面地理解本發(fā)明，現(xiàn)在應(yīng)參考在附圖中詳細(xì)說(shuō)明并且在下文中以發(fā)明的示例方式描述的實(shí)施例，其中圖1示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的抽氣機(jī)的前視圖；圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的裝有動(dòng)力的抽氣機(jī)的前視圖；圖3示出了圖2的裝有動(dòng)力的抽氣機(jī)的實(shí)施例的側(cè)視透視圖；圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的裝有動(dòng)力的抽氣機(jī)的前視圖； 圖5示出了圖4的裝有動(dòng)力的抽氣機(jī)的實(shí)施例的側(cè)視透視圖；圖6A示出了根據(jù)本發(fā)明的抽氣機(jī)的相對(duì)于隔膜座放置的第一配置的裝有動(dòng)力的抽氣機(jī)的側(cè)截面圖，所示抽氣機(jī)處于其關(guān)閉位置；圖6B示出了圖6A所示的處于其打開(kāi)位置的抽氣機(jī)；圖7A示出了根據(jù)本發(fā)明的抽氣機(jī)的相對(duì)于隔膜座放置的第二配置的裝有動(dòng)力的抽氣機(jī)的側(cè)截面圖，所示抽氣機(jī)處于其關(guān)閉位置；以及圖7B示出了圖7A所示的處于其打開(kāi)位置的抽氣機(jī)。
具體實(shí)施例方式在以下附圖中，相同的附圖標(biāo)記用于指示相同的組件。在以下具體描述中，各種操作參數(shù)和組件用于描述不同構(gòu)成的實(shí)施例。包含這些具體參數(shù)和組件作為示例，但不作為限制。參考圖2和圖3，裝有動(dòng)力的抽氣機(jī)的一個(gè)實(shí)施例總體上以附圖標(biāo)記20示出。裝有動(dòng)力的抽氣機(jī)20可以根據(jù)HVAC風(fēng)扇速度或系統(tǒng)模式啟動(dòng)(打開(kāi)或移動(dòng))。裝有動(dòng)力的抽氣機(jī)20包括形狀為正方形的隔膜22。隔膜22可以由多種彈性而耐用防潮的材料制成，例如，塑料。在隔膜22的最外邊緣上形成周邊密封件26。位于隔膜22中心的是彈性部分30。導(dǎo)銷31安裝在本發(fā)明的裝有動(dòng)力的抽氣機(jī)的固定部分，以防止隔膜從其打開(kāi)位置移動(dòng)至其關(guān)閉位置時(shí)旋轉(zhuǎn)。盡管示出了一個(gè)導(dǎo)銷31，但也可以包括多于一個(gè)導(dǎo)銷。應(yīng)當(dāng)注意，提供所描述的隔膜22的正方形形狀僅出于提示目的，不意味著限制其他形狀，例如，也可以使用長(zhǎng)方形、橢圓形或圓形。一個(gè)這樣的形狀，即圓形，示于圖4和圖5,示出了裝有動(dòng)力的抽氣機(jī)的另一實(shí)施例,總體上標(biāo)記為40。裝有動(dòng)力的抽氣機(jī)40包括形狀為圓形的隔膜。如同上述具有隔膜22的情況，隔膜42可以由多種柔性耐用并且防潮的材料制成，如塑料。在隔膜42的最外側(cè)邊緣形成周邊密封件44。圖6A和6B分別示出了在其關(guān)閉和打開(kāi)位置的隔膜22(或42)。(在示出的那些形狀以外)的任何形狀的隔膜也可以用于本發(fā)明的所描述的目的。如圖6A和6B所示，隔膜座46附接至面板(未示出)，面板限定了車輛的內(nèi)部車廂和外部大氣之間的壁。當(dāng)隔膜處于其關(guān)閉位置時(shí)，(隔膜22的)周邊密封件26或(隔膜42的)周邊密封件44倚靠隔膜座46。隔膜座46包括隔膜座表面48。彈性部分30’位于隔膜42中心。提供彈性部分30和彈性部分30’，以確保在隔膜22的周邊密封件26和隔膜42的周邊密封件44和隔膜座46的隔膜座表面48之間的牢固密封。彈性部分46例如可以包括嵌入式彈性金屬?gòu)椈?。由位置控制?2操作隔膜22，以控制隔膜22相對(duì)于隔膜座46的位置，并且由位置控制器32’操作隔膜42，以控制隔膜42相對(duì)于隔膜座46的位置。位置控制器32和32’可以從多種線性推動(dòng)器中選擇，包括但不限于螺線管、電動(dòng)機(jī)、真空機(jī)、活塞或任何其他能夠引起線性運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)。如上述提到的，圖6A和圖6B分別示出了隔膜22 (或42)處于其相對(duì)于隔膜座46的關(guān)閉和打開(kāi)位置。相對(duì)于底座的關(guān)閉和打開(kāi)位置的可選實(shí)施例在圖7A和圖7B中示出，并將相互結(jié)合討論。為了清楚和簡(jiǎn)潔，將結(jié)合圖6A、6B、7A和7B僅討論一個(gè)隔膜，隔膜22，然而應(yīng)當(dāng)理解，隔膜42同樣適用于本發(fā)明的目的，并將以類似方式工作。盡管，如上述列舉的，位置控制器32可以從多種線性推動(dòng)器中選擇，附圖中示出螺線管作為控制器的一種可能的類型。所示螺線管僅用于說(shuō)明目的，其使用不理解為限制。因此，螺線管位置控制器32包括安裝在外殼56內(nèi)部往復(fù)運(yùn)動(dòng)的中心活塞54。線圈繞組(coil windings)58固定在外殼56內(nèi)部。引線60與線圈繞組58相連，并且可以在需要時(shí)向其提供電能。彈簧62安裝在外殼56的端壁和中心活塞54的端表面之間。在沒(méi)有能量通過(guò)引線60提供至線圈繞組58時(shí)，彈簧62促使中心活塞54向外殼56外延伸。調(diào)節(jié)器64可操作地與位置控制32和傳感器66相連。傳感器66可以包括一個(gè)或多個(gè)傳感器，所述傳感器從由HVAC傳感器、氧氣傳感器、一個(gè)或多個(gè)門鎖傳感器、濕度傳感器或氣壓傳感器組成的組中選擇。響應(yīng)于HVAC系統(tǒng)狀態(tài)、門鎖狀態(tài)、濕度水平、氧氣水平或氣壓，傳感器66向調(diào)節(jié)器64發(fā)送信號(hào)，所述調(diào)節(jié)器進(jìn)而調(diào)節(jié)位置控制器32?？梢园惭b多個(gè)傳感器66。在操作中，如圖6A所示，通常隔膜22處在其關(guān)閉位置上。當(dāng)人進(jìn)入或離開(kāi)車輛時(shí)，由門鎖傳感器感應(yīng)到車門的解鎖，信息傳達(dá)至調(diào)節(jié)器64，調(diào)節(jié)器64將位置控制器32移動(dòng)至如圖6B所示的其完全打開(kāi)的位置。隔膜22在預(yù)定時(shí)間段內(nèi)(例如，.25秒)保持處于這種完全打開(kāi)的位置，直到門鎖處于其關(guān)閉位置之后。另外，或作為可選方案，隔膜22可以保持處于其關(guān)閉位置，直到需要新鮮空氣。是否應(yīng)當(dāng)打開(kāi)隔膜22從而輸入新鮮空氣的一個(gè)或多個(gè)條件(例如，HVAC系統(tǒng)狀態(tài)、門鎖狀態(tài)、氧氣水平、氣壓或濕度)由調(diào)節(jié)器64確定。由此，產(chǎn)生隔膜22的運(yùn)動(dòng)。這種設(shè)置將在很大程度上改善普通抽氣機(jī)的NVH性能。作為本發(fā)明的可選實(shí)施例，并參考圖7A和圖7B，隔膜座70附接至車輛的內(nèi)部車廂和外部大氣之間的面板(未示出)。根據(jù)該設(shè)置，隔膜的周邊密封件將位于隔膜的后側(cè)(車輛的內(nèi)側(cè))。如圖7A和7B所示，周邊密封件74安裝在隔膜的后側(cè)。隔膜座70包括隔膜座表面76。在所有其他方面，如圖7A和7B所示的抽氣機(jī)的實(shí)施例的操作與上述相對(duì)于圖6A和6B討論的實(shí)施例的操作相同。本發(fā)明的裝有動(dòng)力的抽氣機(jī)解決了普通抽氣機(jī)設(shè)計(jì)中的多種缺陷。首先，由于裝有動(dòng)力的隔膜、彈簧和線性運(yùn)動(dòng)設(shè)置，可以施加恒力，因此，當(dāng)需要抽氣機(jī)完全關(guān)閉時(shí)保持其完全關(guān)閉。其次，控制系統(tǒng)允許無(wú)限地控制閉合速度。通過(guò)降低隔膜到達(dá)所需位置的速度，可以消除不期望的打開(kāi)或關(guān)閉噪音。第三，隔膜控制系統(tǒng)允許限定或改變位置或速度的所有方面，以匹配操作狀態(tài)。第四，由于無(wú)限的定位和速度控制，可以完全控制流速，而不考慮安裝的方向、震動(dòng)、運(yùn)動(dòng)或駕駛室氣壓。第五，通過(guò)減少普通抽氣機(jī)的錯(cuò)誤狀態(tài)的數(shù)量，可以增加抽氣機(jī)尺寸，同時(shí)仍維持當(dāng)前的NVH目標(biāo)。通過(guò)該方式，在不減少最大氣流特征的情況下，增加NVH性能。第六，不同于公知的系統(tǒng)，本發(fā)明的裝有動(dòng)力的抽氣機(jī)不依賴于重力進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，因此實(shí)際上可以設(shè)置在任何方向，包括水平方向，因此使得其實(shí)際設(shè)置不受限制。因此，本發(fā)明的裝有動(dòng)力的抽氣機(jī)可以設(shè)置在防火墻上、車輛內(nèi)部與行李箱之間的臺(tái)板上，以及任何門上，例如，如果配備了提升式車門的話，包括車輛的提升式車門。以及第七，所公開(kāi)的裝有動(dòng)力的抽氣機(jī)可以單獨(dú)使用，或結(jié)合公知的系統(tǒng)使用，而不會(huì)影響其有效性。上述討論公開(kāi)并描述了本發(fā)明的示例實(shí)施例。本領(lǐng)域的技術(shù)人員易于從上述討論、附圖和權(quán)利要求書中理解到，可以做出多種改變、修改和變形，而不偏離由權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的真正的精神和公平的范圍。
權(quán)利要求
1.ー種用于機(jī)動(dòng)車輛的抽氣機(jī)總成，該車輛具有內(nèi)部車廂以及將內(nèi)部車廂與外部大氣分開(kāi)的車身面板，其特征在于，該抽氣機(jī)總成包括 附接至車身面板的隔膜座； 在關(guān)閉位置和開(kāi)放位置之間可相對(duì)于所述隔膜座移動(dòng)的隔膜；以及 線性推動(dòng)器，所述隔膜附接至該線性推動(dòng)器，用于控制所述隔膜的運(yùn)動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抽氣機(jī)總成，其特征在于，還包括調(diào)節(jié)器和傳感器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的抽氣機(jī)總成，其特征在于，所述傳感器從由HVAC系統(tǒng)傳感器、氧氣傳感器、門鎖傳感器、濕度傳感器或氣壓傳感器組成的組中選擇。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抽氣機(jī)總成，其特征在于，所述隔膜座包括內(nèi)表面和外表面。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的抽氣機(jī)總成，其特征在于，所述內(nèi)表面具有在其上形成隔膜座。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的抽氣機(jī)總成，其特征在干，所述外表面具有在其上形成隔膜座。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抽氣機(jī)總成，其特征在于，所述隔膜為盤狀。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抽氣機(jī)總成，其特征在于，所述隔膜包括彈性構(gòu)件，并且所述隔膜具有中心區(qū)域，所述彈性構(gòu)件位于所述中心區(qū)域中。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抽氣機(jī)總成，其特征在于，所述線性推動(dòng)器從由螺旋管、電動(dòng)機(jī)、真空機(jī)和活塞組成的組中選擇。
10.ー種用于機(jī)動(dòng)車輛的抽氣機(jī)總成，該車輛具有內(nèi)部車廂以及將內(nèi)部車廂與外部大氣分開(kāi)的車身面板，其特征在于，該抽氣機(jī)總成包括 附接至車身面板的隔膜座； 在關(guān)閉位置和開(kāi)放位置之間可相對(duì)于所述隔膜座移動(dòng)的隔膜；以及 位置控制器，所述隔膜附接至該位置控制器，用于控制所述隔膜的運(yùn)動(dòng)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的抽氣機(jī)總成，其特征在于，所述位置控制器從由螺旋管、電動(dòng)機(jī)、真空機(jī)和活塞組成的組中選擇。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的抽氣機(jī)總成，其特征在于，還包括可操作地關(guān)聯(lián)所述位置控制器的調(diào)節(jié)器以及可操作地關(guān)聯(lián)所述調(diào)節(jié)器的傳感器，所述傳感器從由HVAC系統(tǒng)傳感器、氧氣傳感器、門鎖傳感器、濕度傳感器或氣壓傳感器組成的組中選擇。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的抽氣機(jī)總成，其特征在于，所述隔膜座包括內(nèi)表面和外表面。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的抽氣機(jī)總成，其特征在于，所述內(nèi)表面具有在其上形成的隔膜座。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的抽氣機(jī)總成，其特征在于，所述外表面具有在其上形成的隔膜座。
16.根據(jù)權(quán)利要求10所述的抽氣機(jī)總成，其特征在于，所述隔膜是盤狀的。
17.根據(jù)權(quán)利要求10所述的抽氣機(jī)總成，其特征在于，所述隔膜包括彈性構(gòu)件。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的抽氣機(jī)總成，其特征在于，所述隔膜具有中心區(qū)域，所述彈性構(gòu)件位于所述中心區(qū)域中。
19.一種用于控制進(jìn)出車輛的內(nèi)部車廂的氣流的方法，該車輛包括可移動(dòng)的乘員車門和將內(nèi)部車廂與外部大氣分開(kāi)的車身面板，其特征在于，該方法包括以下步驟形成抽氣機(jī)總成，該抽氣機(jī)總成包括附接至車身面板的隔膜座、在關(guān)閉位置和開(kāi)放位置之間可相對(duì)于所述隔膜座移動(dòng)的隔膜、以及位置控制器，所述隔膜附接至該位置控制器， 用于控制所述隔膜的運(yùn)動(dòng)；將所述隔膜座設(shè)置在車身面板上；以及將所述隔膜從所述關(guān)閉位置移至所述打開(kāi)位置，以平衡內(nèi)部車廂與外部大氣的氣壓。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的用于控制氣流的方法，其特征在于，所述位置控制器選自由螺線管、電動(dòng)機(jī)、真空機(jī)和活塞組成的組。
全文摘要
本發(fā)明提供一種用于機(jī)動(dòng)車輛的抽氣機(jī)總成，該抽氣機(jī)總成包括附接至車輛內(nèi)部的隔膜座、在關(guān)閉位置和打開(kāi)位置之間可相對(duì)于隔膜座移動(dòng)的隔膜以及調(diào)節(jié)隔膜運(yùn)動(dòng)的位置控制器。位置控制器可以是多種線性推動(dòng)器中的任何一種。隔膜包括彈性構(gòu)件，使得在隔膜處于其關(guān)閉位置時(shí)在隔膜座和隔膜之間形成牢固的密封。根據(jù)如HVAC系統(tǒng)狀態(tài)、門鎖狀態(tài)、氧氣水平或車輛內(nèi)部與大氣相比的氣壓或濕度這樣的變量，當(dāng)內(nèi)部車廂內(nèi)的氣壓超過(guò)大氣壓預(yù)定差值時(shí)，將隔膜移至其打開(kāi)或關(guān)閉位置。位置控制器可以對(duì)隔膜相對(duì)于隔膜座的位置進(jìn)行微調(diào)，以調(diào)節(jié)空氣流量。
文檔編號(hào)B60H1/24GK103042898SQ20121038289
公開(kāi)日2013年4月17日 申請(qǐng)日期2012年10月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月12日
發(fā)明者吉姆·安蒂米·馬洛, 亞歷山大·佩特尼烏納斯, 托德·威廉·迪氏曼, 肯尼斯·邁克爾·里奧 申請(qǐng)人:福特全球技術(shù)公司