機械式汽車空調控制器模塊化設計

曹兆亮 潘浩

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

關鍵詞：汽車空調;空調控制器;模塊化設計

引言

汽車空調控制器的主要作用是調節車內空調設備，控制車內溫度、出風口風速風力、以及前后玻璃除霜。作為汽車內部的主要環境控制元件，汽車空調控制器的主要原理是將車內溫度檢測元件所檢測到的溫度信息轉換為電子信號，從而進一步調節離合驅動器等元件實現對汽車內部溫度的控制，進而保障車內人員的乘坐體驗。

一、機械式空調控制器結構分析

隨著我國汽車數量的不斷增加，與汽車結構相關的設施研究也在逐步增多，機械式空調控制器也是其中非常重要的一環，它的主要作用是幫助駕駛者以及乘客完成對汽車內溫度、送風速度等因素的控制從而達到更加舒適的汽車內環境。

上圖為機械式空調控制器的組成圖，其中每個部件都有其獨特的作用，圖中的旋轉開關組件就是整個機械式空調控制器的核心，它直接安裝在汽車儀表盤上，其中的旋鈕開關組件能夠是駕駛員通過操作這些組件來完成對汽車空調的控制。面板組件則屬于汽車空調控制器的顯示輸出部分，它能夠將汽車內部的相關溫度情況反饋給駕駛員，從而幫助駕駛者完成對汽車內溫度等環境的控制。圖一中剩下的組件多為系統傳感器或者系統控制執行結構，負責將駕駛者的控制操作進行實現，以上幾個部分結合在一起從而實現調控溫度、送風、內外循環以及除霧等功能的實現[1]。

在進行對機械式空調控制器的設計以及研究時要根據不同類型的汽車來進行相應的設計，不僅要考慮到控制器對溫度控制功能的實現，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、燈光等方面的設計，還要契合不同類型汽車的風格特點。盡管有以上外觀設計上的差異，但是在基本功能的實現方面都大致相同，即都具有對汽車內溫度控制、出風方式、出風風量控制等功能，并且這些功能的要求也基本相同，這就組成了機械式空調控制器的基本設計要求。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、機械式空調控制器模塊化設計要求

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

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

其次是風機風量調節模塊，顧名思義其作用是對汽車內風量的大小進行調節，其結構圖如圖三所示。在進行此模塊的設計制造時需要注意風機開關的設計，這是使用者需要經常使用的關鍵按鈕，因此在進行開關材質的選擇上需要格外注意，應當選擇質量可靠并且具有較強通用性的材質作為基礎的設計模板，然后根據不同的設計外觀以及功能需要選取新的材料，通過調整旋鈕結合的角度來實現外觀上的差異化設計[2]。

最后是拉線模塊的設計，機械式空調控制器結構中就是通過拉線來實現對于空調機風門以及風道的控制，而拉線模塊又根據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，同時根據孔徑的不同劃分為不同的規格。

三、模塊化設計的優勢與弊端

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

通過模塊化設計的優勢有：首先進行選材時能夠直接選用較為成熟穩定的結構，這樣能夠有效減少故障部件出現的概率，提升了系統整體的穩定性與可靠性;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節更加地便捷，有效提升了制造的效率;另外在進行設計時能夠直接采用現有的成熟模塊，使得設計時不用再去進行重新的設計，有效地縮短了設計時間。

與此同時運用模塊化設計也有著一定的弊端：模塊化設計在進行一些較為簡單模塊的設計時是十分高效的，但是在設計一些較為復雜的模塊時由于各個模塊之間不能夠很好地相互結合，就需要耗費更多的精力去進行模塊優化;模塊化設計更像是一種較為程式化的設計方法，這能夠應對大多數的設計要求，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計。

四、結束語

綜上所述，汽車空調控制器的模塊化設計與生產已經成為了汽車行業內的主要潮流，不僅能夠在一定程度上實現一些元件的通用，對于汽車行業的后續發展也有著較為重要的影響。

參考文獻：

[1]鄭淳允. 乘用車多功能空調控制器的設計與實現[D].華南理工大學，2017.

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

（作者單位：南京利德東方橡塑科技有限公司）