機械式汽車空調(diào)控制器模塊化設(shè)計

曹兆亮 潘浩

摘要：隨著我國經(jīng)濟的不斷發(fā)展，我國私人汽車保有量逐年上升，私家車已經(jīng)不再是奢侈品的代名詞，私家車已經(jīng)成為了越來越多家庭的出行選擇。而眾所周知，空調(diào)是決定汽車乘坐體驗的重要因素，因此對于汽車空調(diào)控制模塊的設(shè)計問題進行一定探討有著其現(xiàn)實意義。同時結(jié)合我國實際情況，即機械式汽車空調(diào)控制器擁有較大占比，本文主要對機械式汽車空調(diào)控制器的設(shè)計進行了相關(guān)闡述。

關(guān)鍵詞：汽車空調(diào);空調(diào)控制器;模塊化設(shè)計

引言

汽車空調(diào)控制器的主要作用是調(diào)節(jié)車內(nèi)空調(diào)設(shè)備，控制車內(nèi)溫度、出風(fēng)口風(fēng)速風(fēng)力、以及前后玻璃除霜。作為汽車內(nèi)部的主要環(huán)境控制元件，汽車空調(diào)控制器的主要原理是將車內(nèi)溫度檢測元件所檢測到的溫度信息轉(zhuǎn)換為電子信號，從而進一步調(diào)節(jié)離合驅(qū)動器等元件實現(xiàn)對汽車內(nèi)部溫度的控制，進而保障車內(nèi)人員的乘坐體驗。

一、機械式空調(diào)控制器結(jié)構(gòu)分析

隨著我國汽車數(shù)量的不斷增加，與汽車結(jié)構(gòu)相關(guān)的設(shè)施研究也在逐步增多，機械式空調(diào)控制器也是其中非常重要的一環(huán)，它的主要作用是幫助駕駛者以及乘客完成對汽車內(nèi)溫度、送風(fēng)速度等因素的控制從而達到更加舒適的汽車內(nèi)環(huán)境。

上圖為機械式空調(diào)控制器的組成圖，其中每個部件都有其獨特的作用，圖中的旋轉(zhuǎn)開關(guān)組件就是整個機械式空調(diào)控制器的核心，它直接安裝在汽車儀表盤上，其中的旋鈕開關(guān)組件能夠是駕駛員通過操作這些組件來完成對汽車空調(diào)的控制。面板組件則屬于汽車空調(diào)控制器的顯示輸出部分，它能夠?qū)⑵噧?nèi)部的相關(guān)溫度情況反饋給駕駛員，從而幫助駕駛者完成對汽車內(nèi)溫度等環(huán)境的控制。圖一中剩下的組件多為系統(tǒng)傳感器或者系統(tǒng)控制執(zhí)行結(jié)構(gòu)，負(fù)責(zé)將駕駛者的控制操作進行實現(xiàn)，以上幾個部分結(jié)合在一起從而實現(xiàn)調(diào)控溫度、送風(fēng)、內(nèi)外循環(huán)以及除霧等功能的實現(xiàn)[1]。

在進行對機械式空調(diào)控制器的設(shè)計以及研究時要根據(jù)不同類型的汽車來進行相應(yīng)的設(shè)計，不僅要考慮到控制器對溫度控制功能的實現(xiàn)，在控制器外觀上也有著一定的要求，例如背景基本顏色、紋理、燈光等方面的設(shè)計，還要契合不同類型汽車的風(fēng)格特點。盡管有以上外觀設(shè)計上的差異，但是在基本功能的實現(xiàn)方面都大致相同，即都具有對汽車內(nèi)溫度控制、出風(fēng)方式、出風(fēng)風(fēng)量控制等功能，并且這些功能的要求也基本相同，這就組成了機械式空調(diào)控制器的基本設(shè)計要求。除了以上這些基本功能，部分控制器還具有除霜、休眠等功能。

二、機械式空調(diào)控制器模塊化設(shè)計要求

一般而言機械式空調(diào)控制器通常安裝在較為經(jīng)濟的低配車型中，這也就對其設(shè)計制造的成本有了一定的要求，所以在進行設(shè)計與制造時所消耗的成本是一項重要的指標(biāo)，如何在保證控制器質(zhì)量的前提下盡量較少制造工藝與成本是生產(chǎn)企業(yè)著重考慮的因素。對空調(diào)控制器進行模塊化設(shè)計是一個很好的設(shè)計方案，這種設(shè)計方法的主要原理是對控制系統(tǒng)中各個結(jié)構(gòu)劃分為不同的模塊，然后將各個模塊作為設(shè)計整體來進行設(shè)計規(guī)劃，同時將各個模塊進行整合來構(gòu)成完整的機械式空調(diào)控制器整體，這樣的設(shè)計方法能夠在一定程度上減少相關(guān)設(shè)計的復(fù)雜度，并且提升控制器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的工作穩(wěn)定性。

在圖一中就可以通過模塊化設(shè)計來實現(xiàn)控制器的各項功能，首先是內(nèi)部傳動模塊，其中內(nèi)部傳動模塊又包括溫度調(diào)節(jié)傳動模塊、風(fēng)向調(diào)節(jié)傳動模塊以及內(nèi)外循環(huán)切換模塊。前兩個模塊的的功能實現(xiàn)主要依靠齒輪傳動來實現(xiàn)，通過將齒輪以及扇形齒輪相結(jié)合的方法來實現(xiàn)傳動的功能，在進行模塊設(shè)計時依照這樣的設(shè)計思路再對具體的參數(shù)進行調(diào)整，最終實現(xiàn)整個模塊的完整功能。其次是內(nèi)外循環(huán)切換模塊，其工作原理圖如圖二所示，在具體設(shè)計時還需要根據(jù)拉絲需要行進的行程來更改拉桿孔間距。

其次是風(fēng)機風(fēng)量調(diào)節(jié)模塊，顧名思義其作用是對汽車內(nèi)風(fēng)量的大小進行調(diào)節(jié)，其結(jié)構(gòu)圖如圖三所示。在進行此模塊的設(shè)計制造時需要注意風(fēng)機開關(guān)的設(shè)計，這是使用者需要經(jīng)常使用的關(guān)鍵按鈕，因此在進行開關(guān)材質(zhì)的選擇上需要格外注意，應(yīng)當(dāng)選擇質(zhì)量可靠并且具有較強通用性的材質(zhì)作為基礎(chǔ)的設(shè)計模板，然后根據(jù)不同的設(shè)計外觀以及功能需要選取新的材料，通過調(diào)整旋鈕結(jié)合的角度來實現(xiàn)外觀上的差異化設(shè)計[2]。

最后是拉線模塊的設(shè)計，機械式空調(diào)控制器結(jié)構(gòu)中就是通過拉線來實現(xiàn)對于空調(diào)機風(fēng)門以及風(fēng)道的控制，而拉線模塊又根據(jù)進行制造的工藝劃分為兩種，第一種是將多股鋼絲通過澆筑式的工藝將拉線頭澆筑在一起，而另一種則是將單股不銹鋼絲進行繞圈式連接，同時根據(jù)孔徑的不同劃分為不同的規(guī)格。

三、模塊化設(shè)計的優(yōu)勢與弊端

通過模塊化進行控制器的設(shè)計也有著其優(yōu)勢與弊端，而我們未來的研究設(shè)計方向就是不斷優(yōu)化，深入發(fā)掘優(yōu)勢同時盡量將其弊端消除。

通過模塊化設(shè)計的優(yōu)勢有：首先進行選材時能夠直接選用較為成熟穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，這樣能夠有效減少故障部件出現(xiàn)的概率，提升了系統(tǒng)整體的穩(wěn)定性與可靠性;其次在進行制造時能夠減少一些獨特部件的使用，使得零件的采購儲存等環(huán)節(jié)更加地便捷，有效提升了制造的效率;另外在進行設(shè)計時能夠直接采用現(xiàn)有的成熟模塊，使得設(shè)計時不用再去進行重新的設(shè)計，有效地縮短了設(shè)計時間。

與此同時運用模塊化設(shè)計也有著一定的弊端：模塊化設(shè)計在進行一些較為簡單模塊的設(shè)計時是十分高效的，但是在設(shè)計一些較為復(fù)雜的模塊時由于各個模塊之間不能夠很好地相互結(jié)合，就需要耗費更多的精力去進行模塊優(yōu)化;模塊化設(shè)計更像是一種較為程式化的設(shè)計方法，這能夠應(yīng)對大多數(shù)的設(shè)計要求，但是在面對一些客戶的個性化需求時就不能夠按照模塊化去進行設(shè)計。

四、結(jié)束語

綜上所述，汽車空調(diào)控制器的模塊化設(shè)計與生產(chǎn)已經(jīng)成為了汽車行業(yè)內(nèi)的主要潮流，不僅能夠在一定程度上實現(xiàn)一些元件的通用，對于汽車行業(yè)的后續(xù)發(fā)展也有著較為重要的影響。

參考文獻：

[1]鄭淳允. 乘用車多功能空調(diào)控制器的設(shè)計與實現(xiàn)[D].華南理工大學(xué)，2017.

[2]潘雁艷，陳宇.機械式汽車空調(diào)控制器模塊化設(shè)計[J].福建農(nóng)機，2016（04）：40-41+46.

（作者單位：南京利德東方橡塑科技有限公司）