CN105485009B - 一种汽车制动***用电动真空泵 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种汽车制动***用电动真空泵，属于汽车制动领域。包括电机，在下壳体和上壳体中有泵体组件、单向阀组件，凸轮，连杆组件，采用单叶片在环形腔体内高速旋转，与凸轮、挡气片、单向阀配合运动形成真空腔。叶片与挡片转子、叶片与上盖板，下盖板形成的环形腔内壁间隙配合，不会产生摩擦，不会产生热量，可以长时间运转，可靠性提高，噪音降低，抽气和排气同时进行，抽真空的速率快，减小了气体的泄露，使真空泵能够达到的极限真空度提高。

Description

一种汽车制动***用电动真空泵

技术领域

本发明属于汽车制动领域，应用于电动车或者带有涡轮增压发动机的汽油车制动***中，为真空助力制动***提供真空源。

背景技术

随着汽车技术的进步，涡轮增压技术被广泛的应用于乘用车汽油发动机中，明显的提升了汽车的燃油经济性和动力性能。但是涡轮增压发动机会导致汽油发动机进气歧管真空度不足，低于制动***真空助力器所需的真空度，导致制动力不足，影响汽车的制动安全性能。因此，需要使用电动真空泵做为辅助真空源，当汽油发动机进气歧管真空度不足时，为真空助力器提供辅助的真空源。另外，纯电动车由于电动机取代了汽油发动机，没有汽油发动机的进气歧管提供真空源，必须使用独立的电动真空泵为真空助力器提供真空。因此，电动真空泵在汽车行业需求越来越广泛。目前的电动真空泵主要有三种：叶片泵，活塞泵，膜片泵。其中，活塞泵缺点是活塞与缸壁摩擦较大，并且抽气和排气为两个冲程，效率和耐久性能较差；膜片泵缺点是对膜片的材质性能要求较高，需要使用耐高温120℃，耐低温-40℃，并且能够在高频往复运动工况下可靠工作的特殊橡胶，成本较高，橡胶膜片容易老化损坏；叶片泵，例如专利“汽车用电动真空泵,专利号：200910100508.8”，使用耐高温、耐摩擦的石墨转子和叶片，转子带动叶片旋转时，叶片在离心力的作用下与定子内壁干摩擦接触，产生容积不断变化的腔体，产生抽真空效应，目前在汽车制造领域得到最广泛的应用，但是其缺点是：1噪音大，特别对于电动车，由于驱动电机取代了燃油发动机，驱动电机噪音相对与燃油发动机的噪音大大降低，电动真空泵的工作噪音就成为主要的车辆噪声源之一，影响驾驶员驾乘舒适性。2真空泵工作时转子带动叶片高速旋转，转速5000rpm以上，叶片与定子的摩擦会产生较大摩擦力，降低了真空泵抽真空的效率。3叶片与定子相互摩擦会产生大量的摩擦热，真空泵长时间工作会烧毁电机，降低了真空泵工作的可靠性。

发明内容

本发明提供一种汽车制动***用电动真空泵，以解决目前存在的噪音大、叶片与定子的摩擦降低了真空泵抽真空效率、摩擦热降低了真空泵工作可靠性的问题。

本发明采用技术方案是：包括电机，在下壳体和上壳体中有泵体组件、单向阀组件、凸轮、连杆组件；

所述泵体组件由上盖板、下盖板、密封圈、转子、叶片、螺钉、转子轴组成，所述上盖板中间有孔，孔缘内侧有环形台阶一，上盖板径向开有通槽，径向深度在装配状态下不超过转子外缘，下盖板上端面靠近外缘开有环形槽，带豁口的矩形密封圈安装在环形槽内，下盖板中间有孔，下盖板内侧有环形台阶二，下盖板径向开有限位槽，转子上下端面外缘均有环形台阶，与转子轴过盈配合，与上盖板环形台阶一、下盖板环形台阶二分别形成间隙配合，组成环形腔，转子外缘径向开有T形槽，正对T形槽上端面开有螺纹孔，叶片上端面与上盖板间隙配合，下端面与下盖板间隙配合，叶片径向外缘与上盖板内壁间隙配合；所述上盖板在通槽圆周方向的两侧开有进气槽和出气槽，贯通到上盖板空腔内部，与进气槽和出气槽相连的是宽度扩大的矩形腔；

所述单向阀组件包括进气口单向阀组件和出气口单向阀组件：

所述进气口单向阀组件由螺钉固定在上盖板的进气槽端，单向阀体与上盖板间由密封垫片密封，进气阀口单向阀片朝向上盖板一侧安装；

所述出气口单向阀组件由螺钉固定在上盖板的出气槽端，密封塞与单向阀体外侧塞接，出气口单向阀组件与进气口单向阀组件区别为出气阀口单向阀片朝向密封塞一侧安装；

所述凸轮与转子轴过盈配合连接，一端与转子轴台肩定位，凸轮突起最大位移点与叶片安装位置在一个径向平面内；

所述连杆组件包括，连杆三为直角杆，一端与挡气片固连，拐角处与固定板铰接，连杆一为直角杆，一端安装有小轴承，拐角处与固定板铰接，回位弹簧与连杆二一端连接、另一端通过固定板固定在下盖板上，连杆在弹簧回复力的作用下紧靠下盖板的限位槽的限位面，保证挡气片侧面与转子留有缝隙；

上壳体与上盖板、下盖板、下壳体依次固定连接，上壳体与下壳体形成密封腔；电机与上壳体固定连接，转子与电机固定连接，转子与上盖板、下盖板配合间隙。

本发明所述挡气片右下角为钝角边。

本发明所述环形腔横截面为矩形，轴向边长为径向边长2～3倍。

本发明所述叶片露出转子部分厚2～3mm，一侧为平面，另一侧为多个宽2～3mm直槽，直槽深为叶片厚度的二分之一至三分之二，槽侧壁厚度为直槽宽的四分之一至五分之一，叶片外缘尖点与槽底过渡部分为圆弧面。

本发明所述突起最大位移点前斜度20度至30度，最大位移点后斜度为70度至80度。

本发明所述叶片尾部为T形体，叶片通过螺钉固定在T型槽内，T形体外缘与转子配合部分为圆柱面。

本发明所述限位槽径向有两个宽度，在装配状态下与挡气片间隙配合部分宽0.5～1mm，与连杆三间隙配合部分宽2～4mm。

本发明所述进气阀口单向阀片由耐低温耐老化的硅氟橡胶组成，厚0.5～1mm，一端为圆锥头，与单向阀体中心孔连接。

本发明所述进气槽和出气槽分别距离通槽2～3mm，进气槽和出气槽宽均为2～3mm，高度与环形腔高度相同，深0.5～1mm。

本发明所述矩形腔宽度为进气槽宽度的4～5倍。

本发明的优点在于：

1、采用单叶片在环形腔体内高速旋转，与凸轮、挡气片、单向阀配合运动形成真空腔。叶片与挡片转子、叶片与上盖板，下盖板形成的环形腔内壁间隙配合，不会产生摩擦，不会产生热量，可以长时间运转，可靠性提高，噪音降低。而普通的叶片泵在高速旋转中要产生大量的热，而且会有摩擦振动噪音。

2、只有一个叶片，每旋转一周抽真空的过程占的时间较多，并且抽气和排气同时进行，抽真空的速率快。而活塞泵、膜片泵进气和排气为两个冲程，效率较低。

3、叶片的特殊形状，减小了气体的泄露，真空泵能够达到的极限真空度提高。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是图1的***视图；

图3是本发明上盖板的立体视图；

图4是本发明叶片的立体视图；

图5是本发明叶片的横截面剖视图；

图6是本发明凸轮的局部视图；

图中：电机1，单向阀体2，上壳体3，下壳体4，转子轴5，弹簧6，下盖板7，密封圈8，叶片9，转子10，螺钉11，上盖板12，密封垫片13，进气阀口单向阀片14，进气口15，螺钉16，密封塞17，出气阀口单向阀片18，出气口19，突起20，凸轮21，挡气片22，固定板23，圆锥头24，固定板25，轴承26，矩形腔27，出气槽28，通槽29，直槽30，进气槽31，圆柱面32，圆弧面33，连杆一34，连杆二35，连杆三36，环形台阶一37，钝角边38，限位槽39，环形台阶二40，缝隙41，环形腔42。

具体实施方式

包括电机1，在下壳体4和上壳体3中有泵体组件、单向阀组件，凸轮21，连杆组件；

所述泵体组件由上盖板12，下盖板7，密封圈8，转子10、叶片9、螺钉11，转子轴5组成，所述上盖板12中间有孔，孔缘内侧有环形台阶一37，上盖板12径向开有通槽29，径向深度在装配状态下不超过转子10外缘，下盖板7上端面靠近外缘开有环形槽，带豁口的矩形密封圈8安装在环形槽内，下盖板7中间有孔，下盖板内侧有环形台阶二40，下盖板7径向开有限位槽39，限位槽39径向有两个宽度，在装配状态下与挡气片22间隙配合部分宽0.5～1mm，与连杆三36间隙配合部分宽2～4mm，转子10上下端面外缘均有环形台阶，与转子轴5过盈配合，与上盖板12环形台阶一37、下盖板7环形台阶二40分别形成间隙配合，组成环形腔42，该环形腔42横截面为矩形，轴向边长为径向边长2～3倍，这种矩形截面可以减少挡气片22的摆动角度，使切换的时间更短。环形台阶间隙配合可以增加气体进入环形腔42的阻力，提高抽真空效率，转子10外缘径向开有T形槽，正对T形槽上端面开有螺纹孔，叶片9尾部为T形体，叶片9通过螺钉11固定在T型槽内，并加注密封胶，T形体外缘与转子10配合部分为圆柱面32，叶片9上端面与上盖板12间隙配合，下端面与下盖板7间隙配合，叶片9径向外缘与上盖板12内壁间隙配合，叶片9露出转子10部分厚2～3mm，一侧为平面，另一侧为多个宽2～3mm直槽30，直槽深为叶片9厚度的二分之一至三分之二，槽侧壁厚度为直槽30宽的四分之一至五分之一，叶片9外缘尖点与槽底过渡部分为圆弧面33；

所述上盖板12在通槽29圆周方向的两侧开有进气槽31和出气槽28，进气槽31和出气槽28分别距离通槽29 2～3mm,贯通到上盖板12空腔内部，进气槽31和出气槽28宽均为2～3mm，高度与环形腔42高度相同，深0.5～1mm，与进气槽31和出气槽28相连的是宽度扩大的矩形腔27，矩形腔27宽度为进气槽31宽度的4～5倍，进气槽31和出气槽28宽度较窄，这样可以增加每个循环的叶片9抽真空有效行程，进气槽31和出气槽28深度较浅，与之相连的矩形腔27宽度增加，可以减少进气和排气的阻力；

所述单向阀组件分为进气口单向阀组件和出气口单向阀组件，

进气口单向阀组件由螺钉16固定在上盖板12的进气槽31端，单向阀体2与上盖板12间由密封垫片13密封，进气阀口单向阀片14由耐低温耐老化的硅氟橡胶组成，厚0.5～1mm，一端为圆锥头24，与单向阀体2中心孔连接，进气阀口单向阀片朝向上盖板12一侧安装；

出气口单向阀组件由螺钉16固定在上盖板12的出气槽28端，密封塞与单向阀体外侧塞接，出气口单向阀组件与进气口单向阀组件区别为出气阀口单向阀片18朝向密封塞17一侧安装；

所述凸轮21与转子轴5过盈配合连接，一端与转子轴5台肩定位，凸轮21突起20最大位移点与叶片9安装位置在一个径向平面内；凸轮21旋转时与轴承26首先接触的部分斜度20度至30度，冲击较小，过了最大位移点后斜度为70度至80度，这样挡气片22可以在弹簧6的作用下迅速回位；

所述连杆组件包括，连杆三36为直角杆，一端与挡气片22固连，拐角处与固定板25铰接，连杆一34为直角杆，一端安装有小轴承26，拐角处与固定板25铰接，回位弹簧6与连杆二35一端连接、另一端通过固定板23固定在下盖板7上，连杆在弹簧6回复力的作用下紧靠下盖板7的限位槽39的限位面，保证挡气片22侧面与转子10留有缝隙41，挡气片22右下角为钝角边38，挡气片22的这种形状可以在不影响密封性的情况下减小叶片9摆动的角度，提高抽气效率；

上壳体3与上盖板12，下盖板7，下壳体4依次固定连接，上壳体3与下壳体4形成密封腔；

电机1与上壳体3固定连接，调节位置保证转子10与上盖板12、下盖板7配合间隙，使转子10能够在电机1的带动下自由转动。

本发明工作过程包括下列步骤：

步骤1：电机带动转子转动，叶片外缘扫过进气槽矩形口，此时挡气片在回位簧的作用下在通槽处挡住上盖板与下盖板形成的环形腔矩形截面，叶片继续旋转扫略环形腔，扫略过的环形腔体积越来越大，外界空气通过配合缝隙来不及补充，扫略过的环形腔内部形成真空，进气阀口单向阀片开启，空气从进气口端进入。叶片旋转方向前方的环形腔体积减小，空气被压缩，出气阀口单向阀片开启，空气从出气口排出。

步骤2：当叶片外缘扫略过出气槽矩形口时，扫略过的环形腔内真空度使出气口的单向阀片关闭，扫略过的环形腔内真空度继续增加。当叶片接近挡气片时，凸轮突起部分带动连杆组件，挡气片迅速摆动，为叶片打开环形腔矩形截面，叶片迅速通过环形腔矩形截面。

步骤3：当挡气片打开时，壳体内的空气会有少量从直槽进入到环形腔，此时进气阀口单向阀片关闭，进气口真空度保持不变。叶片继续旋转扫略，重复步骤1。

在叶片扫略过程中，由于叶片外缘与槽底过渡部分为圆弧，根据流体力学原理，空气大部分沿着圆弧流向叶片底部，减少了边缘空气的泄露。另外，由于叶片侧面的多个直槽，叶片与气体接触时，高速的气体分散到各个直槽内，形成小的涡旋，消耗了气体的能量，降低叶片旋转过程中的气体噪音。

由于电机的转速较快，一般为2000rpm至5000rpm，在一个循环内缝隙的泄露量相对与从进气口进入的空气量所占比例极小。转速越快，进气口能够最终达到的真空度越高，抽气的效率也越快。

Claims (10)

1.一种汽车制动***用电动真空泵，其特征在于：包括电机，在下壳体和上壳体中有泵体组件、单向阀组件、凸轮、连杆组件；

所述泵体组件由上盖板、下盖板、密封圈、转子、叶片、螺钉、转子轴组成，所述上盖板中间有孔，孔缘内侧有环形台阶一，上盖板径向开有通槽，径向深度在装配状态下不超过转子外缘，下盖板上端面靠近外缘开有环形槽，带豁口的矩形密封圈安装在环形槽内，下盖板中间有孔，下盖板内侧有环形台阶二，下盖板径向开有限位槽，转子上端面和下端面外缘均有环形台阶，与转子轴过盈配合，与上盖板环形台阶一、下盖板环形台阶二分别形成间隙配合，组成环形腔，转子外缘径向开有T形槽，正对T形槽上端面开有螺纹孔，叶片上端面与上盖板间隙配合，下端面与下盖板间隙配合，叶片径向外缘与上盖板内壁间隙配合；所述上盖板在通槽圆周方向的两侧开有进气槽和出气槽，贯通到上盖板空腔内部，与进气槽和出气槽相连的是宽度扩大的矩形腔；

所述单向阀组件包括进气口单向阀组件和出气口单向阀组件：

所述进气口单向阀组件由螺钉固定在上盖板的进气槽端，单向阀体与上盖板间由密封垫片密封，进气阀口单向阀片朝向上盖板一侧安装；

所述出气口单向阀组件由螺钉固定在上盖板的出气槽端，密封塞与单向阀体外侧塞接，出气口单向阀组件与进气口单向阀组件区别为出气阀口单向阀片朝向密封塞一侧安装；

所述凸轮与转子轴过盈配合连接，一端与转子轴台肩定位，凸轮突起最大位移点与叶片安装位置在一个径向平面内；

所述连杆组件包括，连杆三为直角杆，一端与挡气片固连，拐角处与固定板铰接，连杆一为直角杆，一端安装有小轴承，拐角处与固定板铰接，回位弹簧与连杆二一端连接、另一端通过固定板固定在下盖板上，连杆二在弹簧回复力的作用下紧靠下盖板的限位槽的限位面，保证挡气片侧面与转子留有缝隙；

上壳体与上盖板、下盖板、下壳体依次固定连接，上壳体与下壳体形成密封腔；电机与上壳体固定连接，转子与电机固定连接，转子与上盖板、下盖板配合间隙。

2.根据权利要求1所述的汽车制动***用电动真空泵，其特征在于：所述挡气片右下角为钝角边。

3.根据权利要求1所述的汽车制动***用电动真空泵，其特征在于：所述环形腔横截面为矩形，轴向边长为径向边长2～3倍。

4.根据权利要求1所述的汽车制动***用电动真空泵，其特征在于：所述叶片露出转子部分厚2～3mm，一侧为平面，另一侧为多个宽2～3mm直槽，直槽深为叶片厚度的二分之一至三分之二，槽侧壁厚度为直槽宽的四分之一至五分之一，叶片外缘尖点与槽底过渡部分为圆弧面。

5.根据权利要求1所述的汽车制动***用电动真空泵，其特征在于：所述突起最大位移点前斜度20度至30度，最大位移点后斜度为70度至80度。

6.根据权利要求1所述的汽车制动***用电动真空泵，其特征在于：所述叶片尾部为T形体，叶片通过螺钉固定在T型槽内，T形体外缘与转子配合部分为圆柱面。

7.根据权利要求1所述的汽车制动***用电动真空泵，其特征在于：所述限位槽径向有两个宽度，在装配状态下与挡气片间隙配合部分宽0.5～1mm，与连杆三间隙配合部分宽2～4mm。

8.根据权利要求1所述的汽车制动***用电动真空泵，其特征在于：所述进气阀口单向阀片由耐低温耐老化的硅氟橡胶组成，厚0.5～1mm，一端为圆锥头，进气阀口单向阀片与单向阀体中心孔连接。

9.根据权利要求1所述的汽车制动***用电动真空泵，其特征在于：所述进气槽和出气槽分别距离通槽2～3mm，进气槽和出气槽宽均为2～3mm，高度与环形腔高度相同，深0.5～1mm。

10.根据权利要求1所述的汽车制动***用电动真空泵，其特征在于：所述矩形腔宽度为进气槽宽度的4～5倍。