HVAC风门设计指南

XIEZHONGGROUP设计指南文件编号SPEC.NO000232版号EDITION01HVAC风门设计指南页码/页数PAGE/PAGES1/141概述1.1目的进一步规范HVAC风门设计，减少设计缺陷。1.2适用范围该设计指南适用于南京协众汽车空调集团有限公司的空调箱总成的风门设计。1.3责任南京协众汽车空调集团有限公司研究院负责本文件的编制、维护、升级及分发等工作。420170777增加模式风门结构设计指南12-1420170703类兴隆320170237增加门轴标准化结构82017.04.01潘察220162255增加软胶结构说明92016.11.16陈峥嵘1首次发布2016.09.30高超序号INDICATE更改文件号EONO.更改描述MODIFICATION更改页REV.PAGE更改日期REV.DATE工程师REV.BY更改栏REVISION编制ISSUEDBY审核CHECKEDBY批准APPROVEDBY日期DATE高超2016.09.30XIEZHONGGROUP设计指南文件编号SPEC.NO000232版号EDITION01HVAC风门设计指南页码/页数PAGE/PAGES2/142HVAC风门设计指南2.1HVAC风门简介及其功能类型2.2HVAC风门的结构类型和材料选型2.3HVAC风门的结构尺寸设计2.4HVAC风门密封性设计及其它设计注意XIEZHONGGROUP设计指南文件编号SPEC.NO000232版号EDITION01HVAC风门设计指南页码/页数PAGE/PAGES3/142.1HVAC风门简介及其功能类型空调箱要实现进风切换车内外循环进气通道、调节冷暖风量混合比例、以及各种模式（吹面、吹脚、除霜）出风功能，需靠各种相关风门的运动来实现密封、分流其功能。按照上述功能HVAC一般有三种功能类型风门，分别是内外循环风门、冷暖风门、模式风门。内外循环风门：通过旋转内外循环风门的位置，实现车外空气和车内空气的流通通道，从而使HVAC进气装置实现外循环或内循环。另外通过电气控制或机构结构限制也可实现带一定比例内外循环风门开度增加舒适度和改善空气质量。图2.1.1一种内外循环机构装置示意冷暖风门：通过调整冷暖风门的不同开度、位置，从而改变冷空气和热空气的不同混合比例实现不同的冷暖温度。图2.1.2冷暖风门处于全冷模式示意图2.1.3冷暖风门处于全热模式示意图2.1.4冷暖风门处于冷暖混合模式示意模式风门：为了更好的提升车内空调的舒适性，需要使用模式风门实现空调箱不同模式的风量分发功能。其中模式风门主要有吹面风门、吹脚风门、除霜风门。根据HVAC的结构特征也可以实现不同的模式风门共用一个风门（如吹面、吹脚共用一个吹面吹脚风门，吹面、除霜共用一个吹面除霜风门），同时根据HVAC功能及结构特征一XIEZHONGGROUP设计指南文件编号SPEC.NO000232版号EDITION01HVAC风门设计指南页码/页数PAGE/PAGES4/14个模式风门也可有多个风门（如吹面风门有前吹面和后吹面风门、吹脚风门有前吹脚风门和后吹脚风门等）。通过吹面(Vent.),吹脚(Feet),除霜(Def.)模式风门，根据不同需要组成组合成多种的气流分发模式，如吹面模式、吹面吹脚模式、吹脚模式、吹脚除霜模式、除霜模式、吹面吹脚除霜模式，其中吹面模式、吹面吹脚模式、吹脚模式、吹脚除霜模式、除霜模式这5种模式是目前最为常见的气流分发模式。图2.1.5两种不同的风门位置实现相应的气流分发模式示意2.2HVAC风门的结构类型和材料选型根据风门的形状结构不同，一般有平板风门、蝶形风门、弧形风门、薄膜风门、齿轮风门等，如下图：图2.2.1平板风门结构案例图2.2.2蝶形风门结构案例图2.2.3弧形风门结构案例XIEZHONGGROUP设计指南文件编号SPEC.NO000232版号EDITION01HVAC风门设计指南页码/页数PAGE/PAGES5/14图2.2.4薄膜风门结构案例图2.2.5齿轮风门结构案例不同风门结构类型的对比：风门类型优点缺点建议平板风门1、模具加工简单模具费用低2、产品结构简单单件成本低3、HVAC结构流道结构容易实现1、由于驱动力臂小需求的驱动力较大2、容易出现密封不严和抖动情况在背压区及重力因素影响时不建议使用，风门平边不宜过长。新的HVAC设计中尽量避免使用此种风门蝶形风门1、一般的蝶形风门模具结构简单2、风门运转力需求相对较少1、往往只能用于单个风门的密封不容易实现不同风门的共用2、由于风门的开启方式容易影响气流方向，流道设计时需提前匹配合理的流道位置建议使用弧形风门1、密封或开启面积大2、一般不受风压影响需求运转力较为稳定3、密封效果好1、对结构空间要求相对较高2、产品结构、模具相对复杂空间允许的情况下建议使用薄膜风门1、流向方向距离空间要求非常少，HVAC易形成小型化2、薄膜可以形成非圆周运动，可实现大开口流道对风门的材料、尺寸要求较高，对配合壳体的精度要求较高，控制不好容易出现异响、卡滞、变形（温度）等问题对空间要求比较高的结构，可考虑使用。齿轮风门1、流向方向距离空间要求较少，HVAC结构紧凑2、位置传动精准1、对风门的材料重量或水平方向2、对风门、壳体同轴度、间隙等加工制造要求较高对空间要求比较高的结构，可考虑使用。XIEZHONGGROUP设计指南文件编号SPEC.NO000232版号EDITION01HVAC风门设计指南页码/页数PAGE/PAGES6/14一般风门的材料选择建议：风门类型材料建议备注平板风门PP-TD40从成本及强度要求优选PP-TD40，当一些结构特殊，尽量通过更改风门结构增强。部分特殊平板风门有使用PP-LGF30、ABS等材料优化强度。蝶形风门PP-TD40弧形风门PP-TD40薄膜风门POM-GB25（支架）+PET（薄膜）薄膜厚度200um，摩擦系数≤0.3um/ud，双拉伸工艺。齿轮风门PP主体挡板处0.8mm厚减重，模具实现困难时可考虑POM但需优化力矩问题。2.3HVAC风门的结构尺寸设计2.3.1风门与壳体的轴孔配合尺寸XIEZHONGGROUP设计指南文件编号SPEC.NO000232版号EDITION01HVAC风门设计指南页码/页数PAGE/PAGES7/142.3.2风门轴与风门连杆之间的配合结构型式序号门轴端连杆端备注结构一(2031等项目)常见的风门结构，建议作为标准化结构结构二（6011等项目）其它花键结构基本类似，适用于短轴配合情况结构三（7202等项目）需要风轴门内加转轴的建议使用结构四（6014等项目）与结构一相似，可考虑优化成结构一结构五（6101等项目）由于受力面积小，此结构不推荐以上是一些常见的成熟门轴和曲柄对接结构及尺寸，仅供选型参考。XIEZHONGGROUP设计指南文件编号SPEC.NO000232版号EDITION01HVAC风门设计指南页码/页数PAGE/PAGES8/142.3.2风门上其它一些结构一、加强结构：风门板上根据产品及模具结构增加十字、交叉筋以增加门板强度，门轴处可以用加强筋或槽孔结构增加门轴强度，防止出现注塑气孔缺料、缩水变形问题。注：对于平板风门，因承受风压较大，在制热模式下，风门轴易变形，顾使用米字型加强筋。二、导流结构：HVAC在CFD设计流道时可以在风门上增加导流结构改善HVAC内部流场。三、连杆机构：风门与风门上可以增加连杆机构，实现不同风门同步连动，达到控制多个风口的效果。XIEZHONGGROUP设计指南文件编号SPEC.NO000232版号EDITION01HVAC风门设计指南页码/页数PAGE/PAGES9/14四、软胶结构：软胶与硬胶结合位置增加一些凹槽或孔结构，达到软胶不易脱落的效果。2.4HVAC风门密封性设计及其它设计注意风门的密封方式主要有风门粘贴海绵、风门二次注塑橡胶两种方式。其中粘贴密封海绵的方式由于制造一致性差、海绵胶水VOC问题、人工工时长、密封性差等原因建议在设计时尽量规避这种密封结构采用风门二次注塑包胶，部分模具公司通过优化工艺和材料开始能做到了一次注塑包胶。2.4.1风门海绵密封的设计建议;风门海绵材料：首选30倍PU海绵，气流流量较大区域可选用开孔慢回弹EPDM海绵（除霜风门）。风门海绵尺寸：优先设计为宽10mm，厚5mm。方形边框式海绵可考虑切口拉伸成型海绵。风门海绵与壳体密封结构：海绵压缩量建议60~80%（此为门轴远端，门轴近端为20~40%），平板风门建议端部壳体密封筋采用尖角型式增加压缩量，如下图.风门拔模角设计：由于HVAC壳体有一定的拔模角度，当风门较长时，壳体根部与壳体中部的间隙差距较大，由于海绵一般等厚，为了增加密封效果，风门厚度上建议采用不等厚设计，弥补壳体密封筋的拔模角，如下图;XIEZHONGGROUP设计指南文件编号SPEC.NO000232版号EDITION01HVAC风门设计指南页码/页数PAGE/PAGES10/14风门粘贴海绵设计：为了增强粘贴强度，海绵粘贴处尽量做成光面。为了便于工人粘贴，在模具工艺方便的情况下可以在风门上增加海绵粘贴区域外增加限位筋便于粘贴。2.4.2风门包胶的设计建议;风门包胶材料：TPE（标准称为共混改性SEBS），需要注意的是部分市场上的TPE材料由于改性效果差，包胶粘度较高，容易出现风门包胶黏在壳体上，造成风门开启力度大，此种材料不能使用（具体材料参数值暂未知）。风门包胶硬度：40±3ShA@ASTMD2240风门包胶的尺寸设计：风门包胶采用斜边设计增强密封效果。风门包胶的过盈密封设计：单边过盈3°（由机构运转实现）。2.4.3一种密封材料风门的NVH设计注意：个别项目风门采用的是帆布+海绵密封设计，由于帆布存在编织纹理方向若和运动反向不一致，在风门运转时容易出现低频异音。此种风门密封材料需在图纸中规定帆布编制纹理方向。2.4.4一种密封型式风门的NVH设计注意：一般风门密封限位都采用塑料挡块与海绵或包胶静态限位。个别项目由于HVAC结构特殊，采取风门包胶与壳体的运动动态密封，此种壳体运动区域需涂润滑脂，防止出现胶皮与壳体摩擦异音。XIEZHONGGROUP设计指南文件编号SPEC.NO000232版号EDITION01HVAC风门设计指南页码/页数PAGE/PAGES11/142.4.5吹面风门的常出风设计注意：部分项目的HVAC设计要求吹面是长出风设计，这种设计时一般是在两侧吹面风门上增加开孔或间隙达到常出风效果，而不要在中间吹面风门增加此结构，同时后续壳体需注意风口的隔断设计。同时开口的尺寸根据设计要求及CFD计算而来，开口不要过于狭长，避免在切换模式时造成啸叫。2.5模式风门结构尺寸设计2.5.1模式风门结构形式选择表2.5.1影响模式风门结构形式选择因素影响因素说明风压通过风压确定扭转力矩流道位置是否可采用共用风门模具及材料模具难易程度及材料1）风压确定扭转力矩，确定各模式下最大扭力矩N，以伯努利方程为基础A—风口有效出风面积（取值为该模式风门口面积）；Q—最大风量（鼓风机端电压为13.5VDC或27VDC、最大档风，相应模式分配的风量，如未定义取系统最大风量全部通过该模式风门）；ρ—常温常压下空气密度，取1.205kg/m3；XIEZHONGGROUP设计指南文件编号SPEC.NO000232版号EDITION01HVAC风门设计指南页码/页数PAGE/PAGES12/14R—简化风门扭转力矩半径（风门均布力简化为力矩半径最大状态的力）。（2.5.1.1）（2.5.1.2）（2.5.1.3）由上式（2.5.1.1）、（2.5.1.2）、（2.5.1.3）联立求解得到模式风门所受扭力N,即求得模式风门结构形式选择参数表2.5.2模式风门结构形式选择指南单位N.cmabC扭转力矩N≤40Ncm40Ncm≤N≤70NcmN≥70Ncm结构选择平板、蝶型、弧形蝶型、弧形蝶型表中给出参数选择区间为经验值，需考虑因素还有风门放置位置、转动摩擦等。参考取值待验证更新。1）流道位置多模式共