CN208252343U - 外旋轮线真空泵 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及一种外旋轮线真空泵，包括：具有腔室的壳体；可旋转地接收在腔室的内部空间内的转子；和驱动轴，其构造成使转子在呈外旋轮线形式的腔室内围绕轴线偏心地旋转。外部带齿的引导链轮在转子由驱动轴驱动时与转子的引导齿轮啮合并且引导引导齿轮的移动。腔室入口在负压下将空气吸取到壳体中，并且设置出口以在正压下从壳体排出空气。此外，设置流体入口以将润滑剂沿着驱动轴输入并且进入腔室的内部空间。流体入口通过壳体的内部中的一个或多个通道连通。润滑剂经由压力差被吸取到壳体内。由此，能够更简单地进行制造，并且能够管理润滑剂输送。

Description

外旋轮线真空泵
相关申请的交叉引用
本申请要求于2017年4月7日提交的美国临时专利申请No.62/483,047的优先权，其全部内容通过引用并入本文。
技术领域
本实用新型总体上涉及一种具有外旋轮线旋转设计的真空泵。
背景技术
汪克尔发动机包括偏心地旋转的转子，所述转子具有三个侧部，并且在腔室内移动。当所述转子旋转时，转子使燃烧室的体积最小化并且使压缩最大化。所述转子的进气、压缩、点火和排气的四个阶段的循环每一次转子公转均产生一个动力冲程。
已知一些真空泵使用像在汪克尔发动机中所使用的转子的多边形转子，所述转子在腔室内偏心地旋转。然而，在这种情况下，腔室倾向于在其隔室内包括弯曲的叶片。这使得在转子旋转时在隔室的叶片内可以产生减小的压力。而且，这种真空泵通常是“干式”的，因为它们使用空气作为其唯一的输入。
美国专利公开No.2017/0204857公开了一种用于压缩机或真空泵的外旋轮线设计的现有尝试。其具有制造过于复杂的缺点，并且在管理润滑剂输送方面是不切实际的，使得其不适用于与发动机或封装空间受限制的场合相关的汽车和其他应用。
实用新型内容
本公开的一个方面是提供一种外旋轮线真空泵，所述外旋轮线真空泵包括：壳体，所述壳体具有腔室，所述腔室具有由周壁限定的内部空间，前壁和后壁位于所述周壁的两侧，所述内部空间具有外旋轮线形状；转子，所述转子可旋转地接收在所述腔室的内部空间内，所述转子成形为具有多个边缘并且包括内部带齿的引导齿轮，所述多个边缘与所述内部空间的外旋轮线形状共轭；驱动轴，所述驱动轴构造成使所述转子在所述腔室内围绕轴线偏心地旋转；外部带齿的引导链轮，所述引导链轮用于在所述转子由所述驱动轴驱动时与所述转子的引导齿轮啮合并且引导所述转子的引导齿轮的移动；至少一个腔室入口，所述至少一个腔室入口用于在负压下将空气吸取到壳体中；至少一个出口，所述至少一个出口用于在正压下从所述壳体排出空气；此外，设置有用于输入润滑剂的流体入口。所述流体入口连通到驱动轴通道和腔室通道两者，所述驱动轴通道用于将所述润滑剂引导到所述驱动轴以用于所述驱动轴的润滑，所述腔室通道用于将所述润滑剂引导到所述壳体的腔室的内部空间。所述驱动轴通道和所述腔室通道经受在所述内部空间中产生的压力差以用于通过所述流体入口和所述驱动轴通道和所述腔室通道吸取润滑剂。
优选地，所述腔室通道包括沿着所述壳体的内壁径向向外延伸到所述至少一个腔室入口的一个或多个通道。
优选地，所述驱动轴通道和所述腔室通道设置在所述后壁中并且设置在所述转子下方。
优选地，所述驱动轴通道径向延伸穿过所述壳体的壁，以用于将所述润滑剂吸取到所述驱动轴。
优选地，所述腔室通道轴向延伸穿过所述壳体的壁，以用于将所述润滑剂吸取到所述壳体的腔室的内部空间。
优选地，所述驱动轴通道和所述腔室通道在连接部处直接连接到彼此，并且所述流体入口构造成将所述润滑剂输送到所述连接部处以将所述润滑剂供给到所述驱动轴通道和所述腔室通道两者。
优选地，所述驱动轴通道形成在所述壳体中以从所述流体入口延伸到接收所述驱动轴的开口，并且所述腔室通道形成在所述壳体中以从所述连接部延伸到所述腔室的内部空间。
优选地，所述驱动轴通道形成在所述壳体中以从所述流体入口延伸到接收所述驱动轴的开口，并且其中，所述腔室通道形成在所述壳体中以从所述开口延伸到所述腔室的内部空间。
优选地，所述引导链轮固定到所述前壁。
优选地，所述周壁在所述壳体内形成大致卵形的空间，并且其中所述转子具有三个弓形的外边缘。
优选地，所述转子具有两个弓形的外边缘。
优选地，所述外旋轮线真空泵包括：第一腔室入口和第二腔室入口，所述第一腔室入口和第二腔室入口用于在负压下将空气吸取到壳体中；和第一出口和第二出口，所述第一出口和第二出口用于在正压下从壳体排出空气，其中，所述第一腔室入口和所述第二腔室入口经由设置在所述壳体中的至少一个入口通道流体地连接。
优选地，所述腔室通道流体地连接到沿着所述壳体的内壁径向向外延伸到所述第一腔室入口和所述第二腔室入口的两个通道。
优选地，所述外旋轮线真空泵还包括用于吸取空气的第一空气通路和第二空气通路，其中所述第一空气通路将空气输送到所述第一腔室入口，并且所述第二空气通路将空气输送到所述第二腔室入口。
优选地，簧片阀邻近所述至少一个出口定位在所述壳体上。
优选地，所述外旋轮线真空泵还包括定位在所述驱动轴和所述转子之间并且连接所述驱动轴和所述转子的偏心旋转轴承。
采用本公开所述的外旋轮线真空泵，能够更简单地进行制造，并且能够管理润滑剂输送。
根据以下详细描述、附图和所附权利要求，本实用新型的其他特征和优点将变得显而易见。
附图说明
图1和图2分别是根据本公开的实施例的真空泵的前侧和后侧的等距视图。
图3是图1的真空泵的正视图。
图4是根据本公开的实施例的图1-图3的真空泵的示意性前视图，其中盖被移除，示出了设置位于其壳体中的部件。
图5是图4中示出的视图的等距视图。
图6是沿着图1中的线6-6截取的真空泵的剖视图，示出了泵的壳体内的一些部件的组装。
图7是沿着图5中的线7-7截取的真空泵的剖视图，示出了泵的壳体内的一些部件的组装。
图8是图7的剖视图的等距视图。
图9和10分别是图1的真空泵的壳体的一部分的前视图和后视图，示出了用于油和空气的泵的出口和通路。
图11是真空泵的壳体的剖视图，示出了用于油和空气的通路的替代视图。
图12示出了根据实施例的图1的本文公开的真空泵的部件的分解图。
图13示出了拆卸时图1的真空泵的部件。
图14示出了图1的真空泵的转子和引导链轮的组件的俯视透视图。
图15和16分别从前侧与后侧示出了与图1的真空泵的转子组装在一起的部件的分解图。
图17和18分别示出了根据一个实施例的用于在图1的真空泵中使用的示例性转子的等距视图和俯视图。
图19和20分别示出了根据另一个实施例的用于在图1的真空泵中使用的另一个示例性转子的等距视图和俯视图。
图21是图1的真空泵的部件的示意图，示出了壳体中的入口和出口的定位。
图22-25示出了当转子在图1的真空泵中执行单次公转(revolution)时的循环的步骤。
图26是根据本公开的一个实施例的图1的真空泵的壳体的正视图，示出了入口和出口以及内部通道。
图27是根据本公开的另一实施例的图1的真空泵的壳体的正视图，示出了入口和出口以及内部通道。
图28是根据本公开的又一实施例的图1的真空泵的壳体的正视图，示出了入口和出口以及内部通道。
图29、30和31分别是定位在真空泵内的图26、27和28的内部通道的后视透视图和示意图。
图32和33分别是根据本公开的另一实施例的真空泵的前侧和后侧的等距视图。
图34是根据本公开的实施例的图32-33的真空泵的示意性前视图，其中盖被移除，示出了设置在其壳体中的部件。
图35是图34中示出的视图的等距视图。
图36是沿着图35中的线36-36截取的真空泵的剖视图，示出了泵的壳体内的一些部件的组装。
图37是图36的剖视图的等距视图。
图38是沿着图35中的线38-38截取的真空泵的剖视图，示出了泵的壳体内的一些部件的组装。
图39示出了根据实施例的图32的本文公开的真空泵的部件的分解图。
图40是沿着图33中的线40-40截取的真空泵的剖视图，示出了泵的壳体内的内部通道。
图41-44示出了当转子在图32的真空泵中执行单次公转时的循环的步骤。
图45是根据本公开的又一实施例的真空泵的前侧的等距视图。
图46是图45的真空泵的剖视图。
图47是根据本公开的实施例的串联连接(connected in tandem)到油泵的真空泵的等距视图。
具体实施方式
本文描述了具有外旋轮线旋转组设计的真空泵。外旋轮线定义为如下的几何曲线或平面曲线，其是通过当圆在固定的基圆的外侧/外部上滚动时追踪所述圆的半径(或扩展半径)上的固定点的运动而产生的。如附图所示并且由本文的描述所理解的，本文公开的真空泵设计产生其转子在壳体内的外旋轮线状的旋转。如本领域普通技术人员所理解的，外旋轮线的内包络线(inner envelope)形状(其是转子在其中旋转的壳体的形状的基础)确定或帮助产生转子的形状(即，转子的外边缘或叶片的形状)。
本文所述的公开的外旋轮线真空泵每个均利用由外旋轮线特征定义的关系、特征和功能。尽管所描述的示例性实施例中的转子可以采取不同的形状或形式(例如，带两个叶片的侧部或带三个叶片的侧部)，但是由于对于转子来说使用具有外旋轮线形状的腔室而因此使得与每个真空泵相关的概念和特征并不改变。
齿轮之间的传动比由所使用的外旋轮线设计的类型(例如，三叶片转子、两叶片转子)决定。用于外旋轮线的生成方程中的参数Z定义了两个生成圆(generating equation)之间的关系，并且决定了由外旋轮线的内包络线制成的转子的叶片的最终数量。Z参数是外圆在围绕内圆公转以产生外旋轮线形状时的循环的数量。Z参数通过公式a+b/b计算，其中a是用于绘制外旋轮线的固定的内圆的半径，b是围绕内圆公转和滚动的外圆的半径。用于正确引导转子的传动比定义为(Z-1)/Z。
如前所述，本领域的普通技术人员应该理解，传统的四冲程汪克尔发动机中的每个燃烧室在每一次驱动轴旋转时产生一个燃烧冲程；即每一次转子公转产生一个动力冲程。根据一些实施例，本公开利用并改进了真空泵内的汪克尔发动机的这些原理。特别地，一个实施例涉及一种具有转子的真空泵，所述转子替代地被设计成每一次转子公转产生两个工作冲程(“工作冲程”指动力冲程)。
在一个示例性实施例中，这通过去除汪克尔设计的燃烧功能，并且增加额外的入口和出口以及带叶片的转子来实现。也就是说，如下面更详细地描述的那样，在真空泵10的壳体12中设置带三个叶片的转子、两个腔室入口和四个出口。在另一个示例性实施例中，在真空泵10A的壳体12A中设置带两个叶片的转子、一个入口和一个出口。如本领域普通技术人员所理解的，真空泵的每个公开实施例可以被构造用于连接到油泵。
现在转向图1-31的说明性实施例，在所公开的真空泵10的壳体12中实施两个工作腔室(例如一个左侧工作腔室，一个右侧工作腔室)，例如参见图9，其示出了左侧工作腔室和右侧工作腔室的示例，所述左侧工作腔室和右侧工作腔室取决于泵的位置能够可互换。每个工作腔室均具有腔室容积。对于每一次转子公转，每个腔室实现三个排空循环(evacuation cycle)。因此，所公开的真空泵10中的每一次泵轴的旋转的总排空能力被定义为：单个腔室容积x 2(由于存在两个腔室)×3(每一次转子公转的排空循环)/3(转子的速度降低至轴的速度)；因此，总排空能力是2*单个腔室容积。
在真空泵10中，引导齿轮与转子齿轮的传动比为2/3。
所公开的图1-31的真空泵10还具有机加工到壳体12中的内部通道，所述内部通道设计成从真空泵的驱动轴供给或吸取润滑剂(例如油)并且使所述润滑剂进入空气入口，使得所述润滑剂在所述腔室扩张时被抽吸入或吸入腔室中。与轴的速度相比，真空泵的转子的速度降低1/3。
如本领域普通技术人员所理解的，转子的速度、长度和质量与转子的末端上的负载相关。转子的末端上的负载是泵的速度的由于磨损而导致的限制参数。对于相同的径向尺寸，本文公开的外旋轮线泵10提供的相对的末端速度与标准单叶轮泵(转子与驱动轴的传动比为1/3)相比减小了60％以上。另外，泵10的转子由偏心轮(excenter)引导，并且仅可移动的叶轮的末端的质量加上任何适用的弹簧力产生叶轮末端的载荷。由于这两个参数，与典型的叶轮泵相比，传动轴的速度可以增加50％以上。如此，所公开的泵10提供了提出许多应用的机会，从汽油发动机的油底壳真空泵到高速应用。
图1-3示出了根据本公开的实施例的真空泵10的前侧和后侧。图4、5、12和13示出了真空泵10内的部件的概况。图6-11示出了真空泵10及其不同部件的替代视图。根据一个实施例，真空泵10是“湿式”真空泵，即吸入空气以用于加压并且还将少量润滑剂或油接收/吸入其壳体12中的泵。润滑剂经由供给通道56、58(参见图11)被添加到壳体12以用于各种目的，例如当其转子在真空腔室中旋转时在转子20的顶部(apice)处密封真空腔室，这将在后面更详细地描述。
如图12和13所示，壳体12包括腔室40，所述腔室具有由周壁42限定的内部空间。在一个实施例中，内部空间在外观上是卵形的或大致卵形的。周壁42被成形和/或设计成形成具有由外旋轮线生成的形状的内部空间，相应的转子构造成在所述内部空间中旋转。周壁42的两侧是前壁或前盖14和后壁15。带凸缘的部分可以设置在壳体12上，所述带凸缘的部分包括多个开口16A，所述多个开口用于与盖14的开口16B对准(参见图13，示出了盖14的下侧视图)。开口16A和16B的对准允许***紧固件18(例如，如图4所示的螺栓)以将盖14固定到周壁42，从而将部件(例如转子20)包封在壳体12内并在其中形成真空腔室。一个或多个镶嵌密封件28可以沿着凸缘/盖14的边缘设置，以帮助将其与壳体12密封。也可以提供销19和/或其它紧固件18A以用于穿过壳体的部件中的指定开口***，并且用于将泵10固定到结构(例如车辆)上或结构内。
壳体12的内部空间的形状为转子20的旋转移动提供了外旋轮线空间。转子20可旋转地接收在腔室40的内部空间内(参见图4)，并且成形为有多个边缘，所述多个边缘与内部空间的外旋轮线形状共轭(conjugate)。贯穿本公开，“共轭”是指转子与内部空间的壁的接合；具体地，转子的边缘或叶片朝向外旋轮线形状/壁的相对移动，以及转子的末端或角部(例如密封件31)相对于外旋轮线形状/壁的接触或滑动连接。更具体地，如本领域普通技术人员通常所理解的(并且例如参考图4)，壳体12的腔室40可以在所述转子旋转并且在壳体12中轨道地公转时被转子20分成更小的工作腔室(例如，一个左侧工作腔室，一个右侧工作腔室)。在旋转期间，转子20的每个侧表面(或叶片表面或边缘)更接近外旋轮线形状并且随后远离外旋轮线形状(即壳体的壁42)，而没有完全接触壁42(例如，由于制造间隙)。而且，在转子20的旋转期间，转子20的角部或顶部或末端沿着壁42以滑动接触的方式(例如，经由密封件31)被引导。
相应地，当转子20在周壁42内并沿周壁公转(revolve)时，在壳体12内形成多个动态变化的更小的腔室。在本文的示例性示出的实施例中，(由于使用示出的具有内包络线设计的带三个叶片的转子20)在腔室40中形成有两个工作腔室。腔室被设计为使用设置在壳体12中的腔室入口64、66和腔室出口50A、52A(或腔室出口50B、52B)输入(或抽吸(aspirate))和输出(或排出或喷出)空气。关于旋转循环的更多细节稍后参照图22-25进行描述。
根据实施例，类似于汪克尔发动机中使用的转子，转子20的本体可以具有类似于球面三角形(即，具有三个侧部)的多边形形状，所述球面三角形具有形成其外壁或边缘的凸形弓形侧部(参见例如图12和14)。尽管如图所示的泵10的所示实施例涉及具有内包络线的具有三个凸形叶片/边缘的转子20，但这些附图并不旨在限制关于转子20和泵10的形状和范围。在一个实施例中，壳体12(即，其内部腔室的周壁)具有Z参数为三的外旋轮线设计，并且转子具有三个叶片。在另一个实施例中，壳体12的内部腔室具有Z参数为2的外旋轮线设计，并且转子具有两个叶片。在又一个实施例中，转子20和壳体12具有内部空间具有对应的外旋轮线形状(即Z参数为四)的四叶片设计。此外，根据实施例，五个叶片可以用于具有Z参数为五的内部腔室的壳体12的外旋轮线几何结构的转子。例如，转子20的叶片(即其外壁)的形状和/或设计可以包括弓形边缘(凸形或凹形构造)、基本上直的边缘或弯曲的边缘。壳体12中的周壁42的形状和/或设计(所述周壁形成壳体的内部空间)可以是卵形的或弯曲的。在一个实施例中，转子20及其叶片/外边缘的形状和/或设计可以取决于由壳体12的周壁42形成的内部空间的由外旋轮线生成的形状的形状。
转子20围绕轴线A偏心地进行旋转，并且由内部带齿的引导齿轮22、外部带齿的引导链轮26和驱动轴34实现。图14示出了可以用于真空泵10中的转子20、引导齿轮22和引导链轮26的组件的俯视透视图。图15和16更好地示出了可以如何组装这些部件。
例如，如图15(以及图13)所示，转子20的本体可以在一侧(例如，前侧)上具有用于将引导齿轮22接收和集成在其中的凹部(pocket)21。凹部21可以由内表面27(其延伸到进入转子本体中的深度)和壁35限定。在一个实施例中，凹部21的尺寸被设计为以压配合方式接收引导齿轮22。在另一实施例中，引导齿轮22滑入并且接收在凹部21中。例如，在所示实施例中，引导齿轮22的外边缘为多边形形状(例如六边形)，并且引导齿轮22具有宽度W和轴向深度D。因此，凹部21可以具有基本上等于宽度W的直径d，使得引导齿轮22的边缘可以抵接壁35配合。表面27(如图13所示)可以形成在与引导齿轮22的轴向深度D相同的深度d2处。这样使得，当引导齿轮22被压配合到凹部21中时，引导齿轮22的外面部25与转子20的面部37对准。引导齿轮22可以例如经由密封件和/或压配合到转子20中而被固定在凹部21内。转子20和引导齿轮22可以是由多种材料(例如，钢、烧结物、粉末金属、塑料等)形成，并且以任何方式制造，并且不应该受到限制。例如，转子20和引导齿轮22可以形成为单个部件、模制(单独地或一起地)、和/或由不同材料制成并组装在一起(例如通过将不同的齿轮材料包覆模制到形成的转子)或压配合在一起。当然，转子20和引导齿轮22的所示设计、形状和构造并不旨在是限制性的。例如，根据另一个实施例，凹部21的壁35可以形成为与引导齿轮22的边缘的形状相对应的形状。例如，在所示实施例中，引导齿轮22的外边缘是多边形形状(例如六边形)，并且引导齿轮22具有轴向深度D。因此，凹部21可以具有互补的多边形侧壁(例如，六边形形状)，使得引导齿轮22可以压配合在其中。
引导齿轮22可以具有由位于其内部上的多个径向延伸的阴齿24限定的中心开口。引导链轮26接收在引导齿轮22的中心开口内。引导链轮26可以在其外部上具有多个径向延伸的阳齿30(见图13)，所述阳齿与内部带齿的引导齿轮22相啮合并且引导所述引导齿轮的移动(当转子20由驱动轴34旋转时)。引导链轮26被设计成固定在盖14的下侧或底部的适当位置上。引导链轮可以具有从齿30向前延伸的轴延伸部分26A，所述轴延伸部分可以压配合到盖14中的相应部分中或接收区域14a(参见图6)中。延伸部分26A具有用于在盖的区域内正确对准和定位的驱动形状(例如其上的平坦部分)，从而允许引导链轮26旋转地固定就位。这确保了转子20在被驱动轴34驱动时的正确移动。也就是说，转子20围绕固定的引导链轮26移动。具体地，转子20经由其引导齿轮22的齿24与引导链轮26的齿30啮合并接合而围绕固定的引导链轮26被引导。
转子20可以可选地具有设置在其本体的其每个末端、顶部或角部处的压缩密封件31，以将转子20抵接壳体12的周壁42的周边密封和滑动地引导。例如，压缩密封件31可以接收在在末端或顶部处设置的开口内(参见例如图12)。压缩密封件31可以包括一个或多个零件。在一个实施例中，弹簧或弹簧状材料可以与密封件31一起设置在开口内，以向密封件31和转子20的末端提供径向向外的力。例如，如在稍后描述的图39的双叶片设计中，波形弹簧33可以与顶部中的密封件31一起提供。在另一个实施例中，片弹簧或板弹簧可与密封件31一起使用并且设置在转子20的顶部中。图17和18示出了用于在图1的真空泵中使用且没有密封件的转子的示例，而图19和20示出了在每个顶部处具有压缩密封件的可以使用的转子的另一个示例。
驱动轴34通过驱动器(例如电动机)围绕轴线A驱动旋转。驱动器可以通过壳体12的后部中的开口54连接到驱动轴34，并且使用连接器41或密封件来固定。如图6所示，驱动轴34被设计成朝向盖14延伸穿过转子20。如图6所示，驱动轴34的端部接收在引导链轮26的孔32内，并且例如通过密封件或衬套26B被固定以防止在所述孔内旋转。为了实现转子20在壳体12的腔室40内围绕轴线A的偏心移动，设置偏心旋转轴承36。
转子20的本体还包括孔23，所述孔形成为用于接收穿过其中的驱动轴34。更具体地说，孔23被设计用于接收偏心旋转轴承36。偏心旋转轴承36可以具有其自己的接收开口38，以用于定位穿过其中的驱动轴34。为了将驱动轴34与轴承36连接，驱动轴可以被压配合到接收开口38中(见图6)。偏心旋转轴承36将转子20相对于驱动轴34可旋转地固定，同时在转子被驱动时提供转子20围绕轴线A的偏心旋转。图16示出了其中形成有孔23的转子20的端部表面或背面39的后侧等距视图。孔23延伸穿过凹部21(参见图13)。例如，孔23的直径d3(参见图16)小于凹部21的直径d，但其尺寸被设计成以可旋转的方式在其中接收偏心旋转轴承36。因此，转子20的本体中的孔23的直径d3和偏心旋转轴承36的直径D1可以基本上相同，并且具有足够的间隙以允许旋转。
图16还示出了驱动轴34，所述驱动轴可以包括用于与转子20组装的阶梯状构造。驱动轴34可以包括第一轴部分或端部34A、第二轴部分34B和第三轴部分34C(与34A相对的端部)，每个端部各具有依次增大的直径D2、D3和D4。由于端部34A被接收以用于在引导链轮26内自由旋转，所以端部34A的直径D2的尺寸可以略小于引导链轮26的孔32的直径d4(参见图15)。第二轴部分34B的直径D3可以基本上相同于偏心旋转轴承36的接收开口38的直径d5。第三轴部分34C的尺寸可以设置成配合在设置在壳体12的后壁15中并且穿过所述后壁的开口54(参见图13)。第三轴部分34C可以在其端部内包括接收开口(例如，六角形)，以用于在其中接收驱动器轴(例如，马达的驱动轴)或与驱动器轴相连接(也参见图6)。可以在第三轴部分34C的外边缘中设置圆周凹槽以用于润滑的目的(例如以当固定在壳体12中时接收润滑剂)。
因此，如图14中大体所示的部件的组件与延伸穿过所述组件的驱动轴34一起提供了在泵10的使用期间转子20在壳体12的腔室40内的偏心旋转。在这种旋转期间，在腔室40内形成数个(例如两个)更小的腔室，所述腔室设计成吸入空气、压缩、并且排出来自泵10的加压空气。为了相对于更小的腔室输入和输出空气，可以使用多种构造。
例如，根据一个实施例，设置有真空入口以用于将空气输入壳体12中。如图5、9、10、11、26-27和29-30所示，真空入口包括输入通路62，所述输入通路延伸穿过壳体的底部(位于腔室40下方)和后壁(例如，参见图11)并且通过设置在壳体12的后壁15的外侧上的开口62A(例如参见图10)接收(通过真空来吸入)空气。空气被传递并吸取通过通路62并进入至少一个轴向入口端口46(例如参见图26-27)。图28示出了泵10中使用的两个轴向入口端口46和48的示例。轴向入口端口46(和/或入口端口48)流体连接到腔室入口64(和/或腔室入口66)。根据所示实施例，由于打开和关闭位置(入口正时(inlet timing))由转子位置和形状限定，因此入口端口46和/或48被轴向定位。在另一个实施例中，可以使用一个或多个径向定位的入口端口(当考虑到从出口到入口的回流以及取决于转子(即其侧部或边缘)与壳体之间在上死点处的间隙时)。腔室入口64根据转子20的位置在负压(真空)下选择性地沿轴向方向吸取和输送空气(到形成在腔室40中的更小的腔室)。壳体12还包括另一个腔室入口66，其通常定位成与腔室入口64成对角关系。腔室入口66也设计成接收输入空气，并且在转子20旋转时在负压下选择性地沿轴向方向吸取空气(到形成在腔室40中的更小的腔室)。腔室入口64和66中的每一个形成在后壁15的内侧上。例如，腔室入口64、66可以在壁15内的深度处进行机加工。
由于示例性示出的泵10和转子20作为两冲程***工作，因此存在通常由转子20间隔开的在壳体12中设计或实施的两个分离的独立的泵工作腔室-例如，一个位于左侧并且一个位于右侧(如图9所示)。在一次转子公转期间，对于每个腔室而言完成三个排空循环。根据泵的腔室的尺寸以及设计和包装的可能性，需要应用一个或多个通道。在所示的泵10的实施例中，每个腔室需要最少配备一个入口通路/通道和一个出口通路/通道。当转子20在正向旋转(normal rotation)或向前旋转下旋转时，出口50A、52A在正压下从腔室输出或排出空气，而出口50B、52B是当泵/转子20向后旋转时所使用的附加出口(出口50B、52B是出口50A、52A的镜像)。根据实施例，出口50A、52A和50B、52B中的每一个均包括相对于轴线A径向延伸的通路(或通道)和输出开口。如图12所示，出口50A、52A和50B、52B的开口可以设置成穿过周壁42，使得其相对于彼此径向地定位。所述出口设计成使得横截面积允许无限制地充分流动(例如，出口中的每一个的通路从定位在壳体12的周壁42上的较小的端口扩张)。出口的尺寸可以基于泵排量和排出速度来确定。出口50A、52A和50B、52B的径向定位允许当腔室容积在转子20旋转期间最小时(例如，当转子20如图7所示定位时，其仍然连接到出口52A；也参见图14)空气从壳体的内部流出腔室。
根据实施例，出口50A、52A和50B、52B中的每一个的通路的出口开口配备有簧片阀51，所述簧片阀例如包括可移动簧片和用于限制簧片的移动的簧片止动部分。如图4、5和12所示，例如，簧片阀51可以设置在壳体12的任一侧上(例如顶侧和底侧)。每个簧片阀51构造成基本上覆盖设置在壳体的同一侧上的径向出口，即，一个簧片阀51定位成覆盖出口50A、50B并且另一个簧片阀51覆盖出口52A、52B。
根据实施例，出口通道的正时限定出口通道的几何形状的形状(例如，出口需要在达到最大腔室容积后打开)。
尽管出口在所示实施例中径向地定位，但在一个实施例中，出口可以沿轴向方向定位。此外，在铸造过程中出口沿径向方向的定位可能更容易，并且还允许簧片阀51的使用和更容易的定位。图10是示出用于在壳体12中定位入口64、66和出口50、52的示例构造的示意图，其中转子20位于壳体中。
图22-25是表示当三叶片转子20在真空泵10的壳体12中执行单次(顺时针)公转时的循环的步骤的示意图。顺时针旋转的图示仅用于说明的目的。也就是说，根据实施例，在泵10的使用期间，转子20的旋转在壳体内以逆时针方式进行。对于每一次转子旋转，对于每一个腔室而言完成三个排空循环。中心A是驱动轴34的中心，其也等于引导齿轮(引导链轮26)的中心。中心B是转子20的中心。这些图通常被设计为示出在转子20围绕周壁42并沿着周壁旋转期间泵10和在腔室40中形成的真空腔室的操作。当转子旋转并且其侧部/叶片/边缘接触壳体的内壁时，其有效地将与开口(即，入口和出口)以及与壳体的壁接触的末端(例如，通过密封件31)密封或关闭。如图10和图22-25所示的腔室入口64、66和腔室出口50、52的定位仅用于描述目的，并不旨在为结构上的限制。
当转子20处于例如如图22所示的第一位置时，出口50被关闭，腔室A1(抽吸1)已经几乎完成了从腔室入口66吸取空气，并且腔室A2(抽吸2)从腔室入口64吸取空气。腔室E2(排出(expulsion)2)通过打开的出口52排出空气。当被驱动到图23所示的第二位置时，转子20关闭腔室入口66并且打开出口50，并且腔室A1经由通过出口50排出空气从抽吸1变为排出1(E1)。腔室A2继续从腔室入口64吸取空气(但几乎完成)。腔室E2继续通过出口52排出空气。图24示出了转子20的第三位置，其中腔室E1继续通过出口50排出空气，并且腔室A2由于其被转子关闭而停止通过腔室入口64的抽吸。腔室E2通过打开入口66并开始从腔室入口66吸取空气而变成A1。当转子20移动到如图25所示的其第四位置时，腔室E1继续通过出口50排出空气。腔室A2经由关闭腔室入口64并通过出口52排出空气而变为E2。腔室A1继续从腔室入口66吸取空气。
如前所述，齿轮之间的传动比取决于所用的外旋轮线设计的类型，即(Z-1)/Z。图1-31所示实施例中的引导齿轮22和固定的引导链轮26之间的传动比为2/3，其中转子20和驱动轴之间的传动比为1/3。两个中心的不同在于泵的偏心度。该传动比和中心A(即驱动轴的中心)相对于中心B(即转子的中心)的偏心度导致转子20围绕引导链轮26以及在外旋轮线壳体12中的偏心移动。因此，驱动轴每旋转360°(度)，转子20旋转120°(度)。
腔室入口66可以以多种方式接收输入空气以用于输送。根据图26和29所示的一个实施例，例如，腔室入口64和66可以经由一个或多个内部入口通道68、70交叉连接以用于空气的流体连通。例如，空气可以经由负压通过通路62穿过轴向入口端口46被吸入(pull)并且直接进入腔室入口64。腔室入口66可以经由入口通道68、70间接地从通路62接收输入空气。也就是说，空气从腔室入口64沿着并穿过入口通道68、70中的每一个被引导(经由真空吸入)并且进入腔室入口66。通道68和70被机加工到壳体12的后壁15的内侧中，使得当转子组装在壳体12中时，所述通道被定位在转子20的之下(或者定位在转子的下方或后方)。在所示出的实施例中，入口通道68和70是弯曲的路径，所述路径与开口54(用于驱动轴34)间隔开径向距离并且围绕所述开口定位，使得转子20的背面39总是(即在转子的所有位置中)重叠并密封入口通道68、70。入口通道68、70的这种构造进一步被设计成避免被转子20的中心重叠，从而避免了由转子20的中心产生的真空。
图27示出了壳体12的替代实施例，其类似地使用单个入口端口46作为进入壳体12的真空入口的一部分。图30示出了该实施例中的壳体12的后视图。腔室入口64和66经由扩大路径形式的入口通道72流体连接。空气从腔室入口64沿着并且通过入口通道72被连通(经由真空吸入)并且进入腔室入口66。通道72被机加工到壳体12的后壁15的内侧中，并且当转子组装在壳体12中时定位在转子20之下(或，定位在转子的下方或后方)。入口通道72的路径包括从腔室入口64和66中的每一个延伸的分支，并且具有围绕开口54延伸的部分。转子20的中心与入口通道72重叠，因此在转子组件的中心产生真空。
图28和31示出了可以用作真空泵10的一部分的壳体12的又一实施例的正视和后视透视图。壳体12具有如前所述的两个径向出口50(未示出)和52、以及输入通路62内的真空入口和到腔室入口64的轴向入口端口46。第二通路74连接到轴向入口端口48，所述轴向入口端口流体连接到腔室入口66。在该实施例中，通路74可以经由机加工在壳体的后侧处的材料中的竖向通道79(而非机加工到内部腔室的内壁中的一个或多个通道)连接到输入通路62。74A处示出孔是被堵塞的机加工孔，而不是附加的真空入口。因此，通过开口62A接收的空气可以在通道或通路62和74之间分配或分布。空气连通(经由真空吸入)到设置在壳体12的后壁15的外侧上的开口62A中，穿过通路62并且进入形成在腔室入口64中的轴向入口端口46(例如参见图28)。从通路62延伸到通路74的竖向通道79进一步将通过开口62A接收的空气连通到通路74，并且随后连通到轴向入口端口48，并且因此连通到腔室入口66。腔室入口66如前所述根据转子20的位置选择性地沿轴向方向输送空气(到形成在腔室40中的更小的腔室)。因此，图28和31中所示的壳体12设计成在负压下将空气直接吸取到腔室入口64和66中的每一个。
泵10的壳体12中的两个轴向腔室入口64、66和两个径向出口50、52可以以任何方式连接或定位。如图26-31所示的用于建立空气到壳体12的输入的构造是示例性的并且不旨在进行限制。
除了在转子20的旋转期间将空气(经由通路62)吸取到壳体12中之外，真空泵10还可以被设计成将润滑剂(例如，油)通过流体入口(60A)供给或吸取到驱动轴34以形成流体支承并且进入泵的腔室入口64、66中以选择性地将油供给到壳体12中以在转子20的顶部处密封腔室(即，当用作“湿式”真空泵时)。因此，尽管壳体12中设置了多个真空入口和/或入口通道设计，但是真空泵10还可以包括例如图10和11所示的流体入口路径60，用于将润滑剂(例如，油)吸取到壳体12中并且将所述润滑剂连通到驱动轴以及进入壳体的内部空间(腔室40)中。例如，通向流体入口路径60的流体入口开口60A可以设置在壳体12的后壁15中。如图11所示，例如，流体入口路径60可以是延伸穿过后壁15并且定位在转子20的下方或后方的通道或隧道。流体入口和路径经受用于穿过其吸取润滑剂的在内部空间中产生的压力差。根据实施例，流体入口路径是驱动轴通道(因此在本文中也被称为“驱动轴通道60”)，其将润滑剂引导到用于驱动轴34的开口54以用于所述驱动轴的润滑。在一个实施例中，如图所示，例如，驱动轴通道60径向延伸穿过壳体的壁(例如，后壁15)以将润滑剂吸取到驱动轴34。
流体入口路径或驱动轴通道60构造成通过开口61A将加压润滑剂(例如，从发动机油道或其它压力源)吸取到一个或多个润滑剂供给通道中，所述润滑剂供给通道在附图中整体上表示为附图标记56和58(参见，例如图11和26-31)。也就是说，由于在腔室40的内部空间中产生的压力差(在负压下)，润滑剂被吸取或供给穿过流体入口60A和通道60、56和58，并且进入到壳体中。供给通道56、58可以各自包括第一通道部分或腔室通道56A、58A，其被加工到后壁15中的开口54中。当泵被组装时。腔室通道部分56A、58A定位在转子之下(或下方或后方)。每个腔室通道56A、58A的路径沿轴向方向与驱动轴34(参见，例如图29-31)相邻地延伸穿过壳体12的壁(例如，后壁15)以将润滑剂吸取到腔室40的内部空间中。因此，加压的润滑剂可以被输送到开口60A中，穿过入口路径60，穿过开口61A并且从开口61A(参见图11)进入轴向通道部分56A、58A中。然后，将润滑剂朝向腔室40的内部空间中吸取，并且进一步围绕驱动轴34吸取，以在驱动轴34围绕轴线A旋转时形成流体支承。
根据实施例，开口61A用作连接驱动轴通道60和供给通道56、58的连接部。具体地，如图11所示，例如，开口61A可以将通道60连接到腔室通道56A、56B，使得流体入口60A可以用于将润滑剂输送到开口61A，并且因此将润滑剂供给到用于驱动轴34的开口54和腔室通道56A、56B两者。
在一个实施例中，驱动轴通道60形成在壳体中以从流体入口60A延伸到接收驱动轴34的开口54，并且腔室通道形成在壳体中以从开口54延伸到腔室40的内部空间。
根据实施例，供给通道56、58还可以各自可选地包括机加工到后壁15的内部(参见，例如图26和28)的第二通道部分56B、58B。例如，第二通道部分56B、58B可以设置或机加工成沿着壳体的内壁(例如，后壁15的内部)朝向一个或多个腔室入口径向向外延伸。因此，当转子被组装在壳体12中时，第二通道部分56B、58B定位在转子20之下(或定位在转子的下方或后方)。例如，如图26和28所示，第二通道部分56B、58B可以沿着壳体内部在大致对角线方向上并且径向向外延伸。第二通道部分56B、58B流体地连接至第一通道部分56A、58A。具体地，第二通道部分56B、58B在开口54与腔室通道56A、58A和相应的腔室入口66、64之间(分别)径向延伸。第二通道部分56B、58B被设计成(分别)将润滑剂吸取到腔室入口66、64中，使得当腔室膨胀并且转子20旋转时(经由真空力)将润滑剂吸取到对应的腔室中。润滑剂有助于在转子20的顶部处密封腔室以及密封转子20的端面处的间隙。
在泵10的操作期间，加压的润滑剂经由开口61A通过路径60供给主驱动轴34以润滑轴。从驱动轴34，润滑剂经由真空力从轴颈朝向一个或多个入口区域排出到连接部(即，供给通道部分56、58)中。然后，润滑剂从真空被吸取到泵的壳体/内部腔室中。因此，输入润滑剂相对于驱动轴34轴向移动，然后相对于转子20的背面径向移动并且进入壳体12中。
在另一个实施例中，如图32-44所示，在外旋轮线真空泵10A中实现双叶片转子设计。为了清楚和简洁的目的，遍及附图中的相同元件和部件标记有与参照图1-31所讨论的相同或相似的附图标记和编号。因此，虽然在此没有详细讨论，但是本领域的普通技术人员应该理解，与图32-44的泵10A相关联的各种特征与先前讨论的那些特征相似。此外，应该理解，每个附图中示出的特征并不意味着仅限于所示实施例。也就是说，贯穿本公开内容描述的特征可以与除了参照其示出和/或描述的那些实施例以外的其它实施例互换和/或一起使用。
现在转向图32-44的说明性实施例，示出了利用设置在壳体12A中的双叶片转子20A、一个入口62-1和至少一个出口的外旋轮线真空泵10A。为了说明的目的，真空泵10A被示出为具有两个开口50A1和50B1，所述两个开口连接到形成泵10A的单个出口的通路。开口50A1和50B1可以彼此相邻或靠近地定位，以提供用于排出空气的另一通道和更大的面积，从而有效地增加出口端口的横截面积。例如，这也可以有助于减少排出期间的阻力。开口50A1和50B1的经由其相关联的簧片阀51A的打开和关闭正时(timing)时构造成相同使得其充当用于壳体12A的一个出口。在另一个实施例中，如图45-46所示，单个出口50A1可以设置在壳体12A中。如图所示，入口端口或入口62-1可以是径向定位(相对于轴线A的径向)的入口。
在公开的真空泵10A的壳体12A中实现单个外旋轮线工作腔室(参见，例如图34)，所述工作腔室具有腔室容积。对于每一次转子公转，每个腔室执行两个排空循环。因此，所公开的真空泵10A中的每次泵轴的旋转的总排空能力被定义为：单个腔室容积x 1(因为存在一个腔室)x 2(每一次转子公转的排空循环)/2(转子的速度降低至轴的速度)；因此，总排空能力为1*单个腔室容积。
在真空泵10A中，引导齿轮与转子齿轮的传动比为1/2。
图32-44的所公开的真空泵具有机加工到壳体12A中的内部通道，所述内部通道将到轴颈/轴承的主供给(在到达轴承之前)断开或分开，并且被设计成将润滑剂(例如油)从其驱动轴直接供给或吸取到壳体12A的腔室40A中(如随后关于图40所示和所述的那样)，使得润滑剂在腔室膨胀时被抽吸入或吸入腔室中。与轴的速度相比，真空泵转子的速度减少了1/2。
如本领域的普通技术人员所理解的，转子的速度、长度和质量与转子末端上的负载相关。转子的末端上的负载是泵的速度的由于磨损导致的限制参数。对于相同的径向尺寸，本文公开的外旋轮线泵10A提供提供的相对的末端速度与标准单叶轮泵(转子与驱动轴的传动比为1/2)相比减小了50％。另外，泵10A的转子由偏心轮引导，并且仅可移动的叶轮的末端的质量产生叶轮末端的载荷。由于这两个参数，与典型的叶轮泵相比，驱动轴的速度可以增加50％以上。如此，所公开的泵10A提供了提出许多应用的机会，从汽油发动机的油底壳真空泵到高速应用。
图32-33示出了根据本公开的实施例的外旋轮线真空泵10A的前侧和后侧。真空泵10A可以是“湿式”真空泵(即，吸取空气用于加压并且还接收/吸入少量润滑剂或油到其壳体12A中的泵)，或干式真空泵(即，泵10可以在没有向壳体12添加润滑剂的情况下运行)。仅为了解释的目的，泵10A被描述为使用润滑剂。润滑剂经由供给通道56A(参见图40)被添加到壳体12A以用于各种目的，例如以在转子在真空腔室中旋转时在其转子20A的顶部/末端处密封所述真空腔室，这将在后面更详细地描述。
如图34和39所示，壳体12A包括具有由周壁42A限定的内部空间的腔室40A。在一个实施例中，内部空间呈现为圆形或大致圆形。然而，内部空间是外旋轮线生成的形状。外观与圆形相近是由于绘制外旋轮线的滚动圆上的偏心点与该滚动圆的中心之间的距离较小。随着该距离的增加，可以生成更不同的形状。周壁42A的两侧是前壁或前盖14A和后壁15A。带凸缘的部分可以设置在壳体12A上，所述带凸缘的部分在其上包括多个开口16A，所述多个开口用于与盖14A的开口对准。盖14A和壳体12A的开口的对准允许***紧固件18(例如，如图32和39所示的螺栓)以将盖14A固定到周壁42A，因此将部件(例如，转子20A)包封在壳体12A内并且在其中形成真空腔室。一个或多个镶嵌密封件28A可以沿凸缘/盖14A的边缘设置，以帮助密封壳体12A和盖14A。另一个密封件(例如固定密封件45(参见图38和39))可以设置在壳体12A的外侧。销19和/或其它紧固件18A也可以被设置成用于穿过壳体的部件中的指定开口***，并且用于将泵10固定到结构(例如，车辆)上或内。
壳体12A的内部空间的形状提供了用于转子20A的旋转移动的外旋轮线空间。转子20A可旋转地接收在腔室40A的内部空间内(参见图34)，并且成形为具有多个边缘，所述多个边缘与外旋轮线内部空间的形状共轭(即，转子的边缘或叶片朝向外旋轮线形状/壁移动，并且转子的末端或角部(例如，密封件31)接触外旋轮形状/壁并且沿着外旋轮形状/壁滑动)。壳体12A的腔室40A是单个工作腔室，当转子旋转并且沿着周壁42A在壳体12A内轨道地公转时，所述腔室的尺寸由于转子20而变化。在旋转期间，转子20A的每个侧表面靠近并且随后远离壳体的壁42A，而没有完全接触壁42A(例如，由于制造间隙)。在实施例中，一个侧部可以基本上接触壁42A，而另一侧部可以相对于泵的工作腔室敞开。转子20A的角部或顶部在转子20A旋转期间以滑动接触的方式(例如，经由密封件31)沿着壁42A被引导。在本文的示例性示出的实施例中，(由于使用具有内包络线设计的所示的带两个叶片的转子20A)，在腔室40A中形成单个工作腔室。工作腔室被设计成利用设置在壳体12A中的腔室入口62-1和腔室出口(由开口50A1、50B1限定)输入(或抽吸)和输出(或排出或喷出)空气。稍后参照图41-44描述关于旋转循环的更多细节。
根据实施例，转子20A的本体可以具有类似于蛋的大致卵形形状，其两侧具有形成其外壁或边缘的凸形弓形侧部(参见，例如图39)。例如，转子20A的叶片的形状和/或设计(即，其外壁)可以包括弓形边缘(凸形或凹形构造)、基本上直的边缘或弯曲的边缘。壳体12A中的周壁42A的形状和/或设计(形成其内部空间)可以是卵形或弯曲的。在一个实施例中，转子20A及其叶片/外边缘的形状和/或设计可以取决于由壳体12A的周壁42A形成的内部空间的形状。
转子20A的旋转围绕轴线A偏心地进行，并且由集成在转子20A中的内部带齿的开口22A或部分、外部带齿的引导链轮26-1和驱动轴34-1实现。图39示出了指示可以用于真空泵10A中的转子20A、引导链轮26-1和轴34A的组件的分解图。转子20A可以由多种材料(例如，钢、烧结物、粉末金属、塑料等)形成并且以任何方式制造并且不应该受到限制。
例如，转子20A的本体可以在其中心具有开口22A，所述开口内部带齿以用于在其中接收引导链轮26-1。中心开口22A可以由其内部上的多个径向延伸的阴齿24A限定。引导链轮26-1被接收在中心开口22A内。引导链轮26-1在其外部上可以具有多个径向延伸的阳齿30-1(参见图38和39)，所述阳齿与开口22A啮合并且引导开口的移动(当转子20A由驱动轴34-1旋转时)。引导链轮26-1设计成在盖14A的下侧或底部上固定在适当位置(参见图38)。引导链轮可以具有从齿30-1向前延伸的轴延伸部分26A1，所述轴延伸部分可以压配合到盖14A内的对应部分或接收区域14a2中(参见图35和38)。延伸部分26A1具有用于在盖的区域内正确对准和定位的驱动形状(例如，其上的平坦部分)，从而允许引导链轮26-1旋转地固定就位。这确保了转子20A在其由驱动轴34-1驱动时的正确移动。也就是说，转子20A围绕固定的引导链轮26-1移动。具体地，转子20A经由开口22A上的齿与引导链轮26-1的齿30-1啮合并接合而围绕固定的引导链轮26-1被引导。
转子20A可以可选地具有在其本体的其每个末端、顶部或角部处的压缩密封件31，以将转子20A抵接壳体12A的周壁42A的周边密封和滑动地引导。例如，压缩密封件31可以接收在设置在末端或顶部处的开口内(参见，例如图39)。压缩密封件31可以包括一个或多个零件。在一个实施例中，弹簧或弹簧状材料可以与密封件31一起设置在开口内，以向密封件31并且在转子20A的末端处提供径向向外的力。例如，如图38和39所示，波状弹簧33可以与顶部中的密封件31一起设置在开口中。在另一个实施例中，片弹簧或板弹簧可以与密封件31一起使用并且设置在转子20A的末端中。
驱动轴34-1通过驱动器(例如，电动机)围绕轴线A旋转。驱动器可以通过壳体12A的后部中的开口54A(参见图33)连接到驱动轴34-1，并且使用连接器或密封件进行固定。如图38所示，驱动轴34-1设计成朝向盖14A穿过转子20A延伸。驱动轴34-1的端部接收在引导链轮26-1的孔32-1内，并且例如由衬套26B固定而防止在所述孔中旋转。为了实现转子20A在壳体12A的腔室40a内围绕轴线A的偏心移动，设置偏心旋转轴承36A。在实施例中，例如在将这些零件(即，驱动轴34-1、轴承36A、转子20A)压配合在一起期间，设置有间隔件49(参见图39)以轴向地定位偏心轴承36A。间隔件49减小了偏心轴承36A的尺寸和重量，从而改善了轴承36A的平衡性。
除了通过其接收驱动轴34-1之外，转子20A的本体中的开口22A设计成用于接收偏心旋转轴承36A。偏心旋转轴承36A可以具有其自己的接收开口38A，以用于定位穿过其中的驱动轴34-1。为了将驱动轴34-1与轴承36A连接，驱动轴可以压配合到接收开口38A中(参见图38)。偏心旋转轴承36A使转子20A相对于驱动轴34-1可旋转地固定，同时在转子被驱动时提供转子20A围绕轴线A的偏心旋转。例如，开口22A的直径d3(参见图39)的尺寸被设计成以紧密的关系具有用于稳定旋转的足够间隙地接收偏心旋转轴承36A。因此，转子20的本体中的直径d3和偏心旋转轴承36A的直径D1可以基本相同。
图39还示出了驱动轴34-1，所述驱动轴可以包括用于与转子20A组装是阶梯状构造(第一轴部分或端部34A、第二轴部分34B和第三轴部分34C(与34A相对的端部)，每个轴部分具有依次增大的直径D2、D3、D4)，例如前面参照图13、15和16所示的泵10所述的那样。
因此，如图38和39中大体所示的部件的组件与穿过所述组件的驱动轴34-1在泵10的使用期间提供转子20A在壳体12A的腔室40A内的偏心旋转。在这种旋转期间，工作腔室40A设计成吸入空气、压缩并且排出来自泵10的加压空气。
上述真空入口62-1(参见，例如图33和37)设置成用于将空气输入壳体12A中。真空入口62-1包括输入通路，所述输入通路径向延伸穿过壳体12A的侧部(进入腔室40)并且通过设置在壳体12的侧部上的开口(经由真空吸入)接收空气。空气通过通路被连通并且吸取到至少一个径向入口端口46A(例如，参见图35、37、39)。轴向入口端口46A流体地连接到腔室40A的内部。入口62-1及其端口46A根据转子20A的位置在负压(真空)下沿径向方向选择性地吸取和输送空气。
在一次转子公转期间，对于工作腔室40A而言完成两个排空循环。在泵10A的所示实施例中，腔室需要最少配备一个入口通路/通道和一个出口通路/通道。在示例性实施例中，通过由开口50A1和50B1限定的两个通路形成的单个出口在转子20A在正向旋转或向前旋转下旋转时在正压力下从腔室40A输出或排出空气。根据实施例，出口通路(或通道)和开口相对于轴线A径向延伸。如图37所示，出口的开口50A1、50B1可以设置成穿过周壁42A。出口设计成横截面积允许无限制地充分流动(例如，出口中的每一个的通路可以从定位在壳体12A的周壁42A上的较小的端口扩张)。出口的尺寸可以基于泵排量和排出速度来确定。出口的径向定位允许当腔室在转子20A旋转期间容积最小时(例如，当转子20A如图44所示地定位时，其仍然连接到出口)时空气从壳体的内部流出腔室。
根据实施例，通路的出口开口50A1、50B1可以各自配备有簧片阀51。如图32和35所示，例如，簧片阀51可以设置在每个开口50A1、50B1上。
如前所述，虽然示出了两个通路和开口，但是根据实施例，单个通路、出口和簧片阀51可以设置在壳体12A中。
根据实施例，出口通道正时限定出口通道几何结构的形状(例如，出口需要在达到最大腔室容积后打开)。
尽管出口在所示实施例中径向地定位，但是在一个实施例中，出口可以沿着轴向方向定位。仍然，在铸造过程中出口沿着径向方向的定位可能更容易，并且还允许簧片阀51的使用和更容易的定位。
图41-44是表示当双叶片转子20A在真空泵10A的壳体12A中执行单次(逆时针)公转时的循环的步骤的示意图。转子20A以逆时针方式围绕轴线A偏心旋转。对于每一次转子旋转，对于腔室40A而言完成两个排空循环。图41-44中只示出了一个排空循环，因为转子只完成了旋转的一半。中心A是驱动轴34-1的中心，其也等于引导齿轮(引导链轮26-1)的中心。中心B是转子20A的中心。这些附图大体被设计成示出在转子20A围绕并且沿着周壁42A旋转期间泵10A和真空腔室40A的操作。如图41-44所示的腔室入口和腔室出口的定位仅用于描述目的，并不旨在为结构上的限制。
当转子20A处于例如图41所示的第一位置或上死点时，入口IN(例如，62-1和46A)和出口OUT(例如，50A1)通过腔室中转子20A的侧部与周壁42A基本接合并且其末端(例如，经由密封件31)与所述周壁接触而关闭或密封。腔室40A具有最大容积。当被驱动到图42所示的第二位置时，转子20A打开入口IN和出口OUT。空气通过出口OUT排出(E1)并且经由入口IN(A1)吸入。图43示出了转子20A的第三位置，用于最大流量和减小的腔室容积，其中腔室继续通过出口OUT排出空气并且通过腔室入口IN经由抽吸(A1)接收空气。当转子20A移动到图44所示的朝向下死点的第四位置时，腔室继续通过出口OUT排出空气以完全排空腔室，同时继续从腔室入口IN吸取空气进入A1。
在图32-44所示的实施例中，转子20A和固定的引导链轮26-1之间的传动比是1/2，并且转子20和驱动轴之间的传动比也是1/2。两个中心的不同由泵的偏心度限定。该传动比以及中心A(即，传动轴的中心)到中心B(即，转子的中心)的偏心度导致转子20A围绕引导链轮26-1并且在外旋轮线壳体12A内的偏心移动。因此，驱动轴每旋转360°(度)，转子20A旋转180°(度)。
腔室入口IN或62-1可以以多种方式接收输入空气以用于输送。根据一个实施例，空气可以经由负压通过通路62穿过径向入口端口46A被吸入入口62-1并且直接进入腔室40A。根据一个实施例，入口62-1的通道或通路可以机加工到壳体12A的壁的侧部，使得其基本上位于出口的通路对面或与出口的通路相对。泵10A的腔室入口和腔室出口可以以任何方式定位。如附图中所示的用于建立到壳体12A的空气输入的构造是示例性的而不旨在进行限制。
除了在转子20A旋转期间将空气(经由通路和入口62-1)吸取到壳体12A中之外，真空泵10A可以被设计成将润滑剂(例如，油)通过流体入口(60A1)供给或吸取到驱动轴34-1以形成流体支承并且使润滑剂进入泵的腔室40A中以选择性地将油供给到壳体12A中以在转子20A的顶部处提供密封(即，当用作“湿式”真空泵时)。因此，真空泵10A还可以包括例如图40所示的流体入口路径60-1和润滑剂供给通道56A1，以用于将润滑剂(例如，油)吸取到壳体12A中并且将所述润滑剂连通到驱动轴并且进入壳体的内部空间(腔室40A)中。例如，通向流体入口路径60-1的流体入口开口60A1(参见图33和40)可以设置在壳体12A的后壁15A中。图46的实施例还示出了在具有一个出口50A1的泵中使用这种类型的入口开口60A1和入口路径60-1的示例。流体入口路径60-1构造成将润滑剂从开口60A1并且穿过开口61A1吸取到用于驱动轴34-1的开口54A，因为流体入口路径受到在内部空间中产生的压力差，因此在此也被称为“驱动轴通道60-1”。因此，当驱动轴34-1围绕轴线A旋转时，润滑剂可以被输送到开口60A1中、穿过通道60-1的入口路径、并且穿过开口61A1(参见图40)并且从开口被输送而因此围绕驱动轴34-1以形成流体支承。
如图40所示，例如，驱动轴通道60-1的流体入口路径可以是穿过后壁15A(即，定位在转子20A的下方或后方)延伸到用于驱动轴34-1的开口54A的通道或隧道。所述流体入口路径将润滑剂引导到用于驱动轴34-1的开口54A以用于所述驱动轴的润滑。在一个实施例中，如图40所示，例如，驱动轴通道60-1径向延伸穿过壳体的壁(例如，后壁15A)，以将润滑剂吸取到驱动轴34-1。
润滑剂供给通道或腔室通道56A1也从入口60A和通道60-1的入口路径吸入加压的润滑剂。也就是说，在腔室40A的内部空间中产生的压力差(在负压下)将加压的润滑剂吸取穿过流体入口60A1并且进入通道56A1并且进入壳体。供给通道或腔室通道56A1也机加工在后壁15A中。当泵被组装时，腔室通道56A1定位在转子20A之下(或定位在下方或后方)。根据实施例，腔室通道56A1的路径沿轴向方向与驱动轴34-1(参见图40)相邻地延伸穿过壳体12A的壁(例如，后壁15A)，以将润滑剂吸取到腔室40A的内部空间中。因此，润滑剂被朝向腔室的内部空间吸取，并且进一步围绕驱动轴34-1吸取以形成围绕所述驱动轴的流体支承。
在一个实施例中，腔室通道56A1轴向定位，而驱动轴通道60-1在壳体中沿径向方向延伸。
在实施例中，图40(以及图46)所示的连接部65设置在壳体12中以直接连接驱动轴通道60-1和腔室通道56A1。驱动轴通道60-1形成在壳体12中以从流体入口60A1延伸到开口61A1(所述开口61A1连接到接收驱动轴34-1的开口54A)，并且腔室通道56A1形成在壳体中以从连接部65延伸到腔室40A的内部空间(处的开口)。因此，流体入口60A1可以用于将润滑剂输送到通道60-1和连接部65，从而将润滑剂供给到用于驱动轴34-1的开口54A和用于腔室40A的腔室通道56A1两者。
在实施例中，润滑剂供给喷嘴75(参见图34和36)可选地设置在后壁15A的内侧上。润滑剂供给喷嘴75可以连接到可选的第二通道部分56B1，所述第二通道部分机加工到壳体(例如，后壁15A的内侧)中并且流体地连接到腔室通道56A1。例如，第二通道部分56B1可以设置或机加工成沿着壳体的内壁朝向腔室入口径向向外延伸。第二通道部分56B1可以从用于腔室通道56A1的开口径向延伸。如此，当转子组装在壳体12A中时，第二通道部分56B1和润滑剂供给喷嘴75可以定位在转子20A之下(或定位在转子20A的下方或后方)。在实施例中，不需要设置润滑剂供给喷嘴75，并且仅设置第二通道部分56B1。在具有或不具有润滑剂供给喷嘴75的情况下，第二通道部分56B1可以设计成将润滑剂吸取到腔室40A中，使得润滑剂当工作腔室膨胀并且转子20A旋转时而被抽吸到(经由真空力)到工作腔室中。润滑剂有助于在转子20A的顶部处密封腔室以及在转子20的端面处密封间隙。
因此，在泵10A的操作期间，当驱动轴34围绕轴线A旋转时，润滑剂可以从开口60A1输送到驱动轴通道60-1的路径中并且因此围绕驱动轴34-1以产生流体支承。同时，润滑剂可以从通道60-1的路径被吸入，穿过连接部65，在抽吸下进入供给通道或腔室通道56A1，并且可选地经由通道部分56B1和喷嘴75进入腔室40A中，以用于润滑腔室40A的内部空间，从而辅助转子20A围绕周壁42A的移动，并且在转子20A的顶部处密封腔室。如此，输入润滑剂既相对于驱动轴34-1径向移动，又相对于转子20A的背面轴向移动并且进入壳体12A。
根据实施例，可以设想，在泵10上还可以设置配备有限定的喷嘴的单独的润滑剂/油供给通道(未示出)。这种附加通道可以使得能够调整润滑剂，例如以用于根据所要求或所期望的量添加润滑剂。
本文公开的真空泵被设计成利用用于在负压下或由于压力差将空气和润滑剂吸取到壳体12的内部的一个或多个腔室的外旋轮线设计的益处。
在本公开中使用术语“负压”或“真空”可以指空间(例如，与壳体的环境相比的壳体的内部空间)之间的压力差，并且不一定限于施加压力或真空的动作。例如，在本文公开的实施例中的任何一个中，经由入口在负压下将空气吸取到壳体可以指基于壳体中的压力(例如，由于转子的移动和一个或多个工作腔室中的压力而产生)与周围环境相比的压力差来将空气抽吸入壳体中。
另外，本领域的普通技术人员应该理解，提及经由转子(例如，转子20或转子20A)的叶片/边缘/侧部来关闭或密封入口、出口、开口等不应该限于被定义为转子的边缘或侧部完全接触壳体的壁或者完全关闭或完全覆盖所述入口、出口或开口。相反，转子朝向壳体的壁的移动可以基本上关闭壳体的入口、出口或开口，同时留下间隙或公差(例如，在壳体的壁和转子侧部之间留有大约10微米至大约100微米的间隙，含端点值)。同时，如本领域的普通技术人员所理解的，转子的末端/顶部或密封件(31)与壳体的壁接触，从而限制或密封入口、出口或开口。
在一些实施例中，润滑剂可以被输送到壳体和内部通道而不使用单独的和不同的入口。在实施例中，内部通道的尺寸和位置可以被设置成用于减小可能影响转子的泄漏点。
而且，真空/空气入口和出口的数量可以基于在真空泵中实施的外旋轮线设计来调整。例如，如图所示，在三叶片转子的情况下，可以在泵的壳体中设置两个入口和两个出口。对于双叶片转子，可以在泵的壳体中设置一个入口和一个出口。例如，四叶片转子设计可以在泵的壳体中实现三个入口和三个出口。
本实用新型的实施例和任何变体可以应用于发动机，特别是汽车发动机，例如用于汽车、卡车等。其它应用也是可能的。在发动机的情况下，用于吸取润滑剂的单个入口允许方便地连接到发动机的油道或油泵的出口。在一些实施例中，真空泵可以与油泵一起封装以作为串联单元，其中，所述真空泵和所述油泵中的每一个由同一动力输出装置(例如，通过由发动机驱动的带或链条驱动的带轮或链轮)驱动。例如图47示出根据本公开的示例性实施例，其将真空泵(例如，如图1-31所示的真空泵10)直接串联连接到油泵100。所述真空泵和所述油泵可以例如经由将真空泵10的壳体12上的开口与油泵的壳体上的相应开口对准来连接，并且使用螺栓固定。如图47所示，可以在连接的泵的顶部上设置歧管，所述歧管包括油泵出口102、用于来自发动机油道的油反馈的端口或开口104以及真空泵入口106。箭头指示流体(空气或润滑剂或油)相对于歧管和连接的泵的移动。来自油泵100的加压的润滑剂或油可以从其壳体中的出口通过出口102被引导到用于润滑的装置(例如，变速器或发动机)。来自发动机油道的加压的润滑剂或油可以被供给到反馈开口104中，使得润滑剂可以经由压力差被吸取到真空泵10中(例如，进入其开口61A、入口60A以及通道60、56和58)。真空泵入口106流体地连接到真空泵10的腔室入口64、66(用于将空气吸取到壳体中)。采用油泵和真空泵由同一输入一起驱动的外旋轮线设计允许油泵被高速驱动，而真空泵中的转子通过减速其外旋轮线设计因子(例如，对于双叶片设计，转子的速度从驱动速度降低了50％，或者对于三叶片设计，转子的速度从驱动速度降低了66％)。油泵和真空泵可以共用共同的驱动轴，或者简单地连接以使其输入共用同一旋转输入。传动比的差异使得能够方便地安装，其中，两个泵的传动比分别由其自身的内部设计进行管理。在一些实施例中，用于真空泵的润滑剂输入可以直接连接到油泵在其高压侧上的出口，以避免需要在真空泵润滑剂入口和发动机油道之间形成单独的连接部。
尽管在上面阐述的说明性实施例中已经使本公开的原理清楚，但是对于本领域技术人员来说将显而易见的是，可以对在公开的实践中使用的结构、布置、比例、元件、材料和部件进行各种修改。
因此可以看出，本公开的特征已经完全和有效地完成。然而，将认识到，为了说明本公开的功能和结构原理的目的已经示出和描述了前述优选的具体实施例，所述具体实施例在不背离这些原理的情况下可以进行改变。因此，本公开包括涵盖在所附权利要求的精神和范围内的所有修改。

Claims (16)

1.一种外旋轮线真空泵，其特征在于，所述外旋轮线真空泵包括：
壳体，所述壳体包括腔室，所述腔室具有由周壁限定的内部空间，前壁和后壁位于所述周壁的两侧，所述内部空间具有外旋轮线形状；
转子，所述转子可旋转地接收在所述腔室的内部空间内，所述转子成形为具有多个边缘并且包括内部带齿的引导齿轮，所述多个边缘与所述内部空间的外旋轮线形状共轭；
驱动轴，所述驱动轴构造成使所述转子在所述腔室内围绕轴线偏心地旋转；
外部带齿的引导链轮，所述引导链轮用于在所述转子由所述驱动轴驱动时与所述转子的引导齿轮啮合并且引导所述转子的引导齿轮的移动；
至少一个腔室入口，所述至少一个腔室入口用于在负压下将空气吸取到壳体中；
至少一个出口，所述至少一个出口用于在正压下从所述壳体排出空气；和
流体入口，所述流体入口用于输入润滑剂，所述流体入口连通到驱动轴通道和腔室通道两者，所述驱动轴通道用于将所述润滑剂引导到所述驱动轴以用于所述驱动轴的润滑，所述腔室通道用于将所述润滑剂引导到所述壳体的腔室的内部空间，所述驱动轴通道和所述腔室通道经受在所述内部空间中产生的压力差以用于通过所述流体入口和所述驱动轴通道和所述腔室通道吸取润滑剂。
2.根据权利要求1所述的外旋轮线真空泵，其特征在于，所述腔室通道包括沿着所述壳体的内壁径向向外延伸到所述至少一个腔室入口的一个或多个通道。
3.根据权利要求2所述的外旋轮线真空泵，其特征在于，所述驱动轴通道和所述腔室通道设置在所述后壁中并且设置在所述转子下方。
4.根据权利要求1所述的外旋轮线真空泵，其特征在于，所述驱动轴通道径向延伸穿过所述壳体的壁，以用于将所述润滑剂吸取到所述驱动轴。
5.根据权利要求1所述的外旋轮线真空泵，其特征在于，所述腔室通道轴向延伸穿过所述壳体的壁，以用于将所述润滑剂吸取到所述壳体的腔室的内部空间。
6.根据权利要求1所述的外旋轮线真空泵，其特征在于，所述驱动轴通道和所述腔室通道在连接部处直接连接到彼此，并且所述流体入口构造成将所述润滑剂输送到所述连接部处以将所述润滑剂供给到所述驱动轴通道和所述腔室通道两者。
7.根据权利要求6所述的外旋轮线真空泵，其特征在于，所述驱动轴通道形成在所述壳体中以从所述流体入口延伸到接收所述驱动轴的开口，并且所述腔室通道形成在所述壳体中以从所述连接部延伸到所述腔室的内部空间。
8.根据权利要求1所述的外旋轮线真空泵，其特征在于，所述驱动轴通道形成在所述壳体中以从所述流体入口延伸到接收所述驱动轴的开口，并且其中，所述腔室通道形成在所述壳体中以从所述开口延伸到所述腔室的内部空间。
9.根据权利要求1所述的外旋轮线真空泵，其特征在于，所述引导链轮固定到所述前壁。
10.根据权利要求1所述的外旋轮线真空泵，其特征在于，所述周壁在所述壳体内形成大致卵形的空间，并且其中所述转子具有三个弓形的外边缘。
11.根据权利要求1所述的外旋轮线真空泵，其特征在于，所述转子具有两个弓形的外边缘。
12.根据权利要求1所述的外旋轮线真空泵，其特征在于，所述外旋轮线真空泵包括：
第一腔室入口和第二腔室入口，所述第一腔室入口和第二腔室入口用于在负压下将空气吸取到壳体中；和
第一出口和第二出口，所述第一出口和第二出口用于在正压下从壳体排出空气，
其中，所述第一腔室入口和所述第二腔室入口经由设置在所述壳体中的至少一个入口通道流体地连接。
13.根据权利要求12所述的外旋轮线真空泵，其特征在于，所述腔室通道流体地连接到沿着所述壳体的内壁径向向外延伸到所述第一腔室入口和所述第二腔室入口的两个通道。
14.根据权利要求12所述的外旋轮线真空泵，其特征在于，所述外旋轮线真空泵还包括用于吸取空气的第一空气通路和第二空气通路，其中所述第一空气通路将空气输送到所述第一腔室入口，并且所述第二空气通路将空气输送到所述第二腔室入口。
15.根据权利要求1所述的外旋轮线真空泵，其特征在于，簧片阀邻近所述至少一个出口定位在所述壳体上。
16.根据权利要求1所述的外旋轮线真空泵，其特征在于，所述外旋轮线真空泵还包括定位在所述驱动轴和所述转子之间并且连接所述驱动轴和所述转子的偏心旋转轴承。
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