出风口转向阀及空调的制作方法

本发明涉及空调技术领域，更具体地说，涉及一种出风口转向阀及空调。

背景技术：

目前市场上的空调出风口转向阀多数采用拉杆拖拽式结构实现上下扫风，即通过连杆拖拽控制扫风叶片绕轴摆动，从而调节出风口的出风方向。但是，该结构中，连杆摆动时所需用力较大，能耗较高；当扫风叶片到达极限位置时，连杆需反向运动，但在该极限位置处连杆运动速度为零，需要克服惯性反向运动，过渡不平滑，容易出现卡死现象；而且，拉杆结构使用时间长容易产生噪音，影响用户体验。因此，如何解决现有技术中拉杆拖拽式结构能耗较高，连杆在极限位置处容易卡死，使用时间长容易产生噪音等问题，成为本领域技术人员所要解决的重要技术问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种出风口转向阀及空调，以解决现有技术中拉杆拖拽式结构能耗较高，连杆在极限位置处容易卡死，使用时间长容易产生噪音等问题。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明提供的一种出风口转向阀，包括固定设置的内齿圈，与所述内齿圈相啮合、且能够绕自身轴线转动的从动轮，用于驱动所述从动轮转动的驱动机构，与所述从动轮相连接、且连接位置与所述从动轮的啮合圆周相重合的连接件，以及与所述连接件相连接、用于带动扫风叶片摆动的传动机构，且所述内齿圈的啮合圆周的半径与所述从动轮的啮合圆周的半径的比值为2:1，当所述驱动机构驱动所述从动轮转动时，所述连接件作直线运动，以使所述传动机构能够带动扫风叶片摆动。

优选地，当所述连接件位于第一位置时，所述连接件沿竖直方向作直线运动，其中，所述第一位置为所述连接件位于所述从动轮的啮合圆周上且与所述内齿圈的圆心相重合的位置。

优选地，当所述连接件位于第二位置时，所述连接件沿水平方向作直线运动，其中，所述第二位置与所述第一位置关于所述从动轮的圆心对称设置。

优选地，所述从动轮包括与所述内齿圈相啮合的齿轮部和与所述齿轮部相连接的安装部，所述连接件位于所述安装部上且与所述齿轮部的啮合圆周相重合的位置。

优选地，所述驱动机构包括可转动地设置在所述内齿圈的圆心处的驱动轴和与所述驱动轴相连接、且位于所述驱动轴边侧位置的转接部，所述从动轮与所述转接部可转动连接，当所述驱动轴转动时，能够带动所述转接部同步转动，以带动所述从动轮绕所述内齿圈的圆心转动。

优选地，所述从动轮设有与所述转接部可转动连接的转轴，所述转接部设有与所述转轴相配合、且供所述转轴插入的连接孔。

优选地，所述驱动轴的转速为w，所述驱动轴的转动时间为t，所述内齿圈的啮合圆周的半径为r，当所述驱动轴带动所述从动轮绕所述内齿圈的圆心转动时，所述连接件与所述内齿圈的圆心之间的距离等于r·cos(wt)。

优选地，所述传动机构包括固定设置的固定件和一端与所述连接件相连接、另一端用于连接扫风叶片的曲柄，且所述固定件与所述曲柄可转动连接，当所述连接件作直线运动时，能够带动所述曲柄绕所述固定件摆动，从而带动扫风叶片摆动。

优选地，所述曲柄上设有与所述连接件相配合、且供所述连接件插入的凹槽，当所述连接件带动所述曲柄绕所述固定件摆动时，所述连接件能够在所述凹槽内滑动。

本发明还提供了一种空调，包括如上任一项所述的出风口转向阀。

本发明提供的技术方案中，一种出风口转向阀包括固定设置的内齿圈，与内齿圈相啮合、且能够绕自身轴线转动的从动轮，用于驱动从动轮转动的驱动机构，与从动轮相连接、且连接位置与从动轮啮合圆周相重合的连接件，以及与连接件相连接、用于带动扫风叶片摆动的传动机构，且内齿圈啮合圆周的半径与从动轮啮合圆周的半径的比值为2:1，当驱动机构驱动从动轮转动时，连接件作直线运动，以使传动机构带动扫风叶片摆动。如此设置，形成一种内行星齿轮结构，即从动轮在自转的同时还绕内齿圈圆心进行公转，当从动轮啮合圆周的直径恰好为内齿圈啮合圆周的半径时，从动轮啮合圆周上任意一点随齿轮滚动过程中所形成的轨迹为一条直线，即连接件可作往复直线运动，实现将齿轮传动的圆周上的力转化为直线方向上的力，且力的变化是平滑连续的，当处于转向时的极限位置处，可依靠齿轮惯性顺利平滑过渡，从而提高使用寿命，降低噪音，而且利用齿轮传动能够有效地减少转向所需用力，从而降低能耗，提高用户体验度，解决了现有技术中拉杆拖拽式结构能耗较高，连杆在极限位置处容易卡死，使用时间长容易产生噪音等问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例中连接件运动轨迹理论证明图；

图2为本发明实施例中连接件实际运动轨迹图；

图3为本发明第一种实施例中出风口转向阀的结构示意图一；

图4为本发明第一种实施例中出风口转向阀的结构示意图二；

图5为图4的主视图；

图6为本发明第二种实施例中出风口转向阀的结构示意图一；

图7为本发明第二种实施例中出风口转向阀的结构示意图二；

图8为图7的主视图。

图1-图8中：

内齿圈-1、从动轮-2、齿轮部-21、安装部-22、转轴-23、连接件-3、第一位置-4、第二位置-5、驱动轴-6、转接部-7、固定件-8、曲柄-9、凹槽-91。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其他实施方式，都属于本发明所保护的范围。

本具体实施方式提供了一种出风口转向阀及空调，解决了现有技术中拉杆拖拽式结构能耗较高，连杆在极限位置处容易卡死，使用时间长容易产生噪音等问题。

以下，结合附图对实施例作详细说明。此外，下面所示的实施例不对权利要求所记载的发明的内容起任何限定作用。另外，下面实施例所表示的构成的全部内容不限于作为权利要求所记载的发明的解决方案所必需的。

请参考附图1-8，本实施例提供的出风口转向阀包括固定设置的内齿圈1，其安装位置可根据空调内部结构而定，如可固定在空调机箱上；与内齿圈1相啮合、且能够绕自身轴线转动的从动轮2，这样从动轮2自转时，还可绕内齿圈1圆心进行公转；用于驱动从动轮2转动的驱动机构，为出风口转向阀提供动力；与从动轮2相连接、且连接位置与从动轮2的啮合圆周相重合的连接件3，以及与连接件3相连接、用于带动扫风叶片摆动的传动机构，其中连接件3可为固定在从动轮2上的圆柱体、其连接位置落在从动轮2的啮合圆周上，当然在其他实施例中，连接件3还可根据实际需求设计为其他结构、形状等；并且，内齿圈1的啮合圆周的半径与从动轮2的啮合圆周的半径的比值为2:1，当驱动机构驱动从动轮2转动时，连接件3作直线运动，从而使传动机构带动扫风叶片摆动。

如图1所示，图中o点为内齿圈1的圆心，a点为连接件3所在的位置，以oa为半径的大圆代表内齿圈1的啮合圆周，以oa、ob为直径的小圆代表从动轮2的啮合圆周。其中，直径为oa的小圆代表从动轮2的初始位置，直径为ob的小圆代表从动轮2滚动时的位置。当大圆与小圆的半径比恰好为2：1时，假设从动轮2滚动过程中啮合圆周上的点从a移动到c，此时圆弧cb的弧长等于圆弧ab的弧长，因此，由图1中几何关系可知：

∠bdc＝2∠boc＝2∠boa+2∠coa；

由于且半径od不等于零，所以∠coa＝0。因此，c点始终位于直线oa上，即从动轮2的啮合圆周上初始位置在a点的连接件3随从动轮2滚动过程中，其轨迹线落于一条直线上。

这样将上述模型运用于实际生产中，形成一种内行星齿轮啮合结构，将内齿圈固定，从动轮在其内滚动，当从动轮啮合圆周的直径恰好为内齿圈啮合圆周的半径时，从动轮啮合圆周上任意一点随齿轮滚动过程中所形成的轨迹为一条直线，即连接件可作往复直线运动，实现将齿轮传动的圆周上的力转化为直线方向上的力，且力的变化是平滑连续的，当处于转向时的极限位置处，可依靠齿轮转动惯性顺利平滑过渡，不会在极限位置处卡死，从而提高使用寿命，利用齿轮传动能够有效地减少转向所需用力，从而降低能耗，而且齿轮传动所产生的噪音也明显低于拉杆拖拽所产生的噪音，从而降低出风口转向阀产生的噪声，有效避免用户投诉，提高用户体验度，解决了现有技术中拉杆拖拽式结构能耗较高，连杆在极限位置处容易卡死，使用时间长容易产生噪音等问题。

由上述图1模型的推理可知，从动轮2啮合圆周上的关于从动轮2圆心对称的两点在从动轮2滚动过程中所走过的轨迹为两条相互垂直且平分的线段。因此，如图8所示，当连接件3位于第一位置4(图8中连接件3所在虚线标示位置)，即连接件3落在从动轮2的啮合圆周上且与内齿圈1的圆心相重合的位置时，连接件3沿竖直方向作直线运动，此时在连接件3的带动下，传动机构带动扫风叶片实现上下扫风。也就是说，如图5所示，连接件3位于第一位置4，实现了上下扫风。需要说明的是，上述提到的“竖直方向”是指如图5和8所示的出风口转向阀的摆放状态时之所指，图中上下方向即为所说的竖直方向。

如图8所示，当连接件3位于第二位置5(即图8中连接件3所在实线标示位置)时，连接件3沿水平方向作直线运动，从而使传动机构带动扫风叶片实现左右扫风，此时，第二位置5与第一位置4关于从动轮2的圆心对称设置。需要说明的是，上述提到的“水平方向”是指如图5和8所示的出风口转向阀的摆放状态时之所指，图中左右方向即为所说的水平方向。

如此设置，由模型的推理可知，上述两个位置处连接件3的运动轨迹为两条相互垂直且平分的线段，根据此推论，可分别实现上下扫风和左右扫风两个功能。因此，针对现有技术中空调出风口只提供上下扫风，而若要实现左右扫风则需要增加复杂结构，设计复杂，导致实际操作困难、安装空间较大的这一状况，本发明提供了一种新型出风口转向阀，其结构设计紧凑，便于安装操作，增大了实现上下扫风和左右扫风的可行性，有效提高空间利用率。

由上述模型可知，连接件3需位于从动轮2的啮合圆周上，为了便于安装连接件3，因此，从动轮2包括与内齿圈1相啮合的齿轮部21和与齿轮部21相连接的安装部22，连接件3位于安装部22上且与齿轮部21的啮合圆周相重合的位置。其中，齿轮部21和安装部22可一体加工成型。为了便于加工制造，安装部22可设为圆盘状，与齿轮部21同轴设置，因此，从动轮2一面为齿轮、与固定的内齿圈1啮合，另一面为连接件3安装处、在与啮合圆周重合位置固定连接件3。需要说明的是，上述提到的“相重合”是指，沿从动轮2的轴向，连接件3与从动轮2的连接位置落在从动轮2的啮合圆周上。当然在其他实施例中，若加工方法允许，安装部22上除连接件3所需必要的安装位置外，其余部分可不必加工，以便节省材料，减小占用空间。这样设计，连接件便于在安装部上加工成型，避免连接件直接设计在齿轮部上造成连接件容易断裂的问题，既不影响从动轮与内齿圈的啮合运动，也能可靠实现连接件的直线运动。

在本实施例中，驱动机构包括可转动地设置在内齿圈1的圆心处的驱动轴6和与驱动轴6相连接、且位于驱动轴6边侧位置的转接部7，从动轮2与转接部7可转动连接。当驱动轴6转动时，能够带动转接部7同步转动，从而带动从动轮2啮合运动，即绕内齿圈1的圆心转动，此时连接件3将沿直线运动。此外，驱动机构还包括驱动装置，如电机，驱动轴6由电机带动，可通过联轴器与电机输出轴连接实现同步转动。从动轮2与转接部7通过轴承可转动连接，转接部7实现从动轮2与驱动轴6偏心连接。这样，设计结构简单，便于加工，输入动力直接作用于从动轮上，降低能量损耗，提高空调能效比。

如图3和6所示，从动轮2还设有与转接部7可转动连接的转轴23，转接部7设有与转轴23相配合、且供转轴23插入的连接孔。转轴23固定设置在从动轮2中心，并与驱动轴6位于从动轮2的同一侧。转轴23通过轴承与转接部7可转动连接，轴承安装在连接孔内且套在转轴23上，从而实现了从动轮2与转接部7的灵活转动，使得从动轮2转动更加顺畅。

如图2所示，由上述模型可知，在从动轮2滚动过程中，连接件3从a点移动到c点，c点落在直线oa上，以内齿圈1圆心o为原点，直线oa为x轴，在图2中建立平面直角坐标系。假设驱动轴6的转速为w、转动时间为t，内齿圈1的啮合圆周的半径为r，由图2中几何关系可知，直线bc垂直于直线oa且交于c点，所以b点在x轴上的坐标和c点一致，即有x(c)＝x(b)，而x(b)＝r·cos(wt)，可得x(c)＝r·cos(wt)。因此，当驱动轴6带动从动轮2绕内齿圈1的圆心转动时，连接件3与内齿圈1的圆心之间的距离等于r·cos(wt)。也就是说，从动轮2啮合圆周上任意一点随着从动轮2滚动过程中，所形成的轨迹均与内齿圈1圆心呈现一定的周期性和对称性，当驱动轴6匀速转动即w为定值时，连接件3与内齿圈1圆心之间的距离随时间t呈正(余)弦函数变化。从动轮2带动连接件3处于极限位置时，即正(余)弦函数处于极值处，由于齿轮的惯性作用，经过极限位置时过程较光滑平顺，且全程无突变应力。其中，正弦函数和余弦函数的区别只是连接件3运动起点选择的不同，其函数变化规律是一样的。所以，当连接件3正好运动到第一位置4时当做起始点，其与内齿圈1圆心之间的距离随时间t呈正弦函数变化。当连接件3正好运动到第二位置5时当做起始点，其与内齿圈1圆心之间的距离随时间t呈余弦函数变化。

在本实施例中，传动机构包括固定设置的固定件8和一端与连接件3相连接、另一端用于连接扫风叶片的曲柄9，且固定件8与曲柄9可转动连接。当连接件3作直线运动时，能够带动曲柄9绕固定件8摆动，从而带动扫风叶片摆动。其中，固定件8可为固定螺钉，曲柄9上设有供固定螺钉插入的安装孔，安装孔内装有轴承、以便与固定螺钉可转动连接，使得二者之间的转动更加灵活。而曲柄9与扫风叶片的具体连接结构可以依据实际空间情况来设计。这样设置，固定件作为曲柄摆动的定点，当齿轮系啮合运动时，连接件沿直线带动曲柄绕固定件运动，从而带动扫风叶片实现扫风功能。

曲柄9上还设有与连接件3相配合、且供连接件3插入的凹槽91，当连接件3带动曲柄9绕固定件8摆动时，连接件3能够在凹槽91内滑动。如图4所示，凹槽91为腰孔形槽，连接件3插接在凹槽91内，当连接件3上下运动时，曲柄9绕固定件8上下摆动，同时连接件3可在凹槽91内滑动，在曲柄9长度不变的情况下，以适应因连接件3上下移动而带来的连接件3与固定件8之间距离的变化。如图7所示，凹槽91为“u”形槽，开口向下，使得曲柄9搭在连接件3上，以将连接件3插接在凹槽91内，当连接件3左右运动时，曲柄9绕固定件8左右摆动，同时连接件3可在凹槽91内滑动，在曲柄9长度不变的情况下，以适应因连接件3左右移动而带来的连接件3与固定件8之间距离的变化。此外，若曲柄9设计成中间是带弹簧可伸缩变化长度的结构，则曲柄9上可加工出与连接件3相连接的安装孔，安装孔内设有球轴承，利用轴承将曲柄9与连接件3转动连接，通过曲柄9自身长度变化来适应连接件3与固定件8之间距离的改变。当然，连接件3与曲柄9的连接部分还可有其他多种结构设计方式，不仅限于上述列举的几种方法，可根据不同空间情况采用相应的结构设计。

本实施例还提供了一种空调，包括如上描述的出风口转向阀。其中，空调设有出风口，出风口处设有用于调整其出风方向的扫风叶片，该出风口转向阀控制扫风叶片的摆动，从而调节出风口的出风方向。如此设置，替代了目前使用的出风口拉杆转向阀结构，实现低能耗，低噪音，寿命长，结构紧凑，解决了现有技术中拉杆拖拽式结构能耗较高，连杆在极限位置处容易卡死，使用时间长容易产生噪音等问题。

需要说明的是，上述各个实施例中的不同功能的装置或部件可以进行结合，比如，本实施例的优选方案中出风口转向阀包括固定设置的内齿圈1，与内齿圈1相啮合、且能够绕自身轴线转动的从动轮2，用于驱动从动轮2转动的驱动机构，与从动轮2相连接、且连接位置与从动轮2的啮合圆周相重合的连接件3，以及与连接件3相连接、用于带动扫风叶片摆动的传动机构，且内齿圈1的啮合圆周的半径与从动轮2的啮合圆周的半径的比值为2:1；当驱动机构驱动从动轮2转动时，连接件3作直线运动，以使传动机构能够带动扫风叶片摆动。若连接件3位于第一位置4，连接件3可沿竖直方向作直线运动，其中第一位置4为连接件3位于从动轮2的啮合圆周上且与内齿圈1的圆心相重合的位置；若连接件3位于第二位置5，连接件3可沿水平方向作直线运动，其中第二位置5与第一位置4关于从动轮2的圆心对称设置；从而实现上下扫风和左右扫风两种功能。

在该实施例中，从动轮2包括与内齿圈1相啮合的齿轮部21和与齿轮部21相连接的安装部22，连接件3位于安装部22上且与齿轮部21的啮合圆周相重合的位置。驱动机构包括可转动地设置在内齿圈1的圆心处的驱动轴6和与驱动轴6相连接、且位于驱动轴6边侧位置的转接部7，从动轮2与转接部7可转动连接；当驱动轴6转动时，能够带动转接部7同步转动，以带动从动轮2绕内齿圈1的圆心转动。从动轮2还设有与转接部7可转动连接的转轴23，转接部7设有与转轴23相配合、且供转轴23插入的连接孔。传动机构包括固定设置的固定件8和一端与连接件3相连接、另一端用于连接扫风叶片的曲柄9，且固定件8与曲柄9可转动连接；当连接件3作直线运动时，能够带动曲柄9绕固定件8摆动，从而带动扫风叶片摆动。曲柄9上还设有与连接件3相配合、且供连接件3插入的凹槽91，当连接件3带动曲柄9绕固定件8摆动时，连接件3能够在凹槽91内滑动。假设驱动轴6的转速为w、转动时间为t，内齿圈1的啮合圆周的半径为r，当驱动轴6带动从动轮2绕内齿圈1的圆心转动时，连接件3与内齿圈1的圆心之间的距离等于r·cos(wt)。

如此设置，本发明利用将从动轮啮合圆周上的点的圆周运动通过从动轮与内齿圈啮合圆周半径比为1：2时转化为一直线运动且呈正(余)弦函数变化的数学模型运用于实际生产中，其运动过程光滑平顺无突变应力，齿轮传递效率较高，噪音小，寿命长，结构紧凑，可通过相互垂直的轨迹线实现上下扫风和左右扫风两种功能，解决了现有技术中拉杆拖拽式结构能耗较高，连杆在极限位置处容易卡死，使用时间长容易产生噪音等问题。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。