汽车真空泵的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种汽车真空泵，包括泵体、转子、叶片以及进气口和出气口，其中转子偏心地设置在泵体的内腔中且转子上开有垂直于内腔底面的叶片槽，叶片活动地插置在该叶片槽内而将泵体内腔分隔成进气腔和排气腔，其特征在于与叶片相对配合的叶片槽的内侧壁上设置有凹槽，凹槽内设置有第一圆柱形滚动体，该第一圆柱形滚动体与叶片相滚动接触。通过在转子与叶片的之间设置第一圆柱形滚动体，将滑动摩擦转成滚动摩擦，从而降低了转子与叶片之间的磨损，能明显降低真空泵对发动机能量的消耗；同时由于真空泵摩擦产生的热量减少，可以降低对润滑油的流量需求，有助于降低润滑系统对功率的消耗，进一步降低发动机的燃油消耗，提高发动机的燃油效率。
【专利说明】汽车真空泵
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种真空泵，具体指一种适用于汽车的真空泵。
【背景技术】
[0002]目前，汽车发动机大多都配有真空泵，该真空泵被用作刹车助力、定速巡航、空调控制等系统的真空动力源。传统的汽车真空泵多为叶片式，包括泵体、泵盖、转子、叶片，转子与泵体的内腔侧壁中心有偏距，叶片位于转子槽内而能随着转子旋转，并且其端部与内腔侧壁保持接触，叶片与泵体内腔的侧面、底面形成密封腔，在真空泵旋转过程中，叶片将泵体内腔分隔成高压区与低压区，随着密封体积的连续变化，将真空罐中的空气抽出，在真空系统内形成真空。在此过程中，由于叶片与内腔侧壁和转子槽内侧间都始终摩擦接触,故极易磨损，并且随着叶片的磨损，摩擦损失也不断增大，同时叶片与内腔侧壁及转子槽的间隙变大，导致密封性降低，整体效率进一步降低，从而造成消耗的发动机功率很大一部分作无用功。
[0003]为了改善上述真空泵的结构，人们在上述叶片的两端加设端子，如现有专利号为CN201220151629.2的中国实用新型公开了一种单旋片真空泵，包括泵体、泵盖、转子与叶片，转子设置在泵体的内腔中，转子与泵体的内腔中心有偏距，转子在泵体内的端面上开有径向通槽，叶片放置在转子的径向通槽中，并且可以滑动，其特征在于:所述的旋片两端分别连接有端子，端子的工作端为圆弧形，圆弧的直径大于旋片的厚度，而小于内腔侧壁的直径。采用上述分体结构后，虽然叶片能在长时间工作中端子能自动补偿磨损后的间隙，可以在一定程度上改善真空泵的密封效率；同时可以使叶片和端子采用不同的材料，即叶片主体采用强度韧性好的材料，端子采用耐磨且摩擦系数低的材料，以提高整体性能，降低成本。但是叶片在旋转过程中，端子与泵体的内腔壁仍然是滑动摩擦接触，叶片与转子的径向通槽之间的滑动也始终是滑动摩擦接触，因此，最终产生的磨损损失仍然较高。并且在汽车真空泵工作过程中，叶片与转子的配合面上受到交变径向力的作用，使得叶片与转子更易产生磨损，而且在真空泵启动时，或者真空系统突然破空(将真空环境变为非真空环境)时，随着压力的急剧变化，也极有可能导致该端子缩颈部处的断裂。再者，在真空泵工作一段时间后，被抽真空罐内的真空度逐渐达到极限值，此时真空泵的工作进入等待状态，而排气孔由于直通大气，因此真空泵叶片的排气测压力就等于大气压，该大气压与真空罐的极限值之间的差值达到最大值，导致真空泵的叶片在最大载荷下工作，也就是真空泵在最大载荷下工作。显然此时会提高功率消耗，降低燃油效率。还有，由于真空泵内通有润滑油，当发动机停机逆转时，叶片会随之作轻微的反向转动，此时，进气腔内突然升高的压力有可能将润滑油压入真空系统中而污染真空系统。即便在进气口处设置仅允许气体从真空系统进入进气腔的单向阀，在这种发动机停机逆转情况下，进气腔内升高的压力也有发生压坏单向阀的现象。
实用新型内容[0004]本实用新型要解决的技术问题是针对现有技术的现状，提供一种摩擦损失更小、使用寿命更长的汽车真空泵。
[0005]本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案为:一种汽车真空泵，包括泵体、转子、叶片以及进气口和出气口，其中转子偏心地设置在泵体的内腔中且所述转子上开有垂直于所述内腔底面的叶片槽，所述叶片活动地插置在该叶片槽内而将泵体内腔分隔成进气腔和排气腔，，其特征在于:与所述叶片相对配合的叶片槽的内侧壁上设置有凹槽，所述凹槽内设置有第一圆柱形滚动体，该第一圆柱形滚动体与所述叶片相滚动接触而将所述转子与叶片的配合面相隔开。
[0006]在上述方案中，优选的是，所述凹槽位于所述叶片槽的旋转受力内侧壁上。这样的方案，结构简单，装配方便，成本低，且同样可以达到减小摩擦损失的目的。
[0007]再改进，所述凹槽的底部设有与所述第一圆柱形滚动体相抵的第一弹性压紧件。通过设置第一弹性压紧件，第一弹性压紧件将第一圆柱形滚动体有效地压紧在叶片上，可以提高转子与叶片之间的密封性，由于消除了间隙，可以有效地降低由于部件相互撞击所产生的噪音。其中上述第一弹性压紧件可以是弹簧、簧片、橡胶等工程部件。
[0008]再改进，所述第一弹性压紧件为第一簧片。即第一弹性压紧件优选簧片结构。
[0009]再改进，所述第一簧片与第一圆柱形滚动体之间还设置有第一辅助垫片。通过设置第一辅助垫片，使得第一簧片产生的弹力均匀得作用在第一圆柱形滚动体上。第一辅助垫片与第一圆柱形滚动体接触的接触面形状可以是平面也可以是与第一圆柱形滚动体的曲率半径相同的弧面。
[0010]在上述各方案中，再改进，相对所述泵体内腔的侧壁的叶片端部上开有沿转子轴向的轴向限位槽，在该轴向限位槽内设置有第二圆柱形滚动体，所述第二圆柱形滚动体与所述泵体内腔的侧壁相滚动接触而将所述的叶片端部与所述泵体内腔的侧壁相分隔。通过在叶片与泵体的内腔侧壁相对的端部上设置第二圆柱形滚动体，在叶片沿泵体的内腔侧壁扫掠过程中，叶片通过第二圆柱形滚动体始终与内腔侧壁保持滚动接触，从而能进一步降低在真空泵运行过程中的摩擦损失，明显降低真空泵对发动机能量的消耗，同时因摩擦产生的热量减少，可以降低对润滑油的流量需求，更进一步降低润滑系统对功率的消耗，进一步降低发动机的燃油消耗，提高发动机的燃油效率。
[0011]同样上述第二圆柱形滚动体可采用摩擦系数低且耐磨的材料制作，叶片主体部分采用强度和韧性好的材料制作，这样从摩擦方式上的改变大大提高汽车真空泵的耐磨性倉泛。
[0012]由于第二圆柱形滚动体在叶片上装配后的整体尺寸与泵体内腔尺寸相配，因此轴向限位槽的深度可以小于或等于所述第二圆柱形滚动体的半径，即轴向限位槽的断面可以是成半圆的圆弧形凹槽，或小于半圆的圆弧形凹槽，或者可以是U型或V型凹槽结构，这样的设计也不会使此时的第二圆柱形滚动体从叶片的轴向限位槽内掉落。但较优选的是，所述轴向限位槽的内表面形状与所述第二圆柱形滚动体的外表相匹配，且该轴向限位槽的深度大于所述第二圆柱形滚动体的半径，即此时轴向限位槽的断面是大于半圆的圆弧形凹槽，可以较好地提高第二圆柱形滚动体的工作稳定性，并且滚动时的噪音小，滚动更为灵活。
[0013]再改进，所述轴向限位槽的底部开有一个或多个盲孔，所述盲孔的底部设置有与所述第二圆柱形滚动体相抵的第二弹性压紧件。通过设置第二弹性压紧件，一方面，第二弹性压紧件将第二圆柱形滚动体有效得压紧在泵体的内腔侧壁上，可以提高第二圆柱形滚动体与泵体的内腔侧壁之间的密封性，其中第二弹性压紧件可以是弹簧、簧片或橡胶等工程部件；另一方面，即使在第二圆柱形滚动体适度磨损后，在第二弹性压紧件的弹力的作用下，第二圆柱形滚动体会从与其接触的盲孔内伸出，补充磨损的间隙，使得第二圆柱形滚动体与泵体的内腔侧壁始终保持滚动接触，以提高真空泵的密封效率。
[0014]再改进，所述第二弹性压紧件为第二簧片。即第二弹性压紧件优选簧片结构。
[0015]再改进，所述第二簧片与第二圆柱形滚动体之间还设置有第二辅助垫片。通过设置第二辅助垫片，使得第二簧片产生的弹力均匀得作用在第二圆柱形滚动体上。第二辅助垫片与第二圆柱形滚动体接触的接触面形状可以是平面也可以是与第二圆柱形滚动体的曲率半径相同的弧面。
[0016]在上述各方案中，进一步改进的是，所述的出气口处或排气腔侧安装有仅允许气体和润滑油从所述排气腔中排出的第一单向阀，利用该第一单向阀，可以使真空泵的排气腔与大气相隔绝，排气腔内的真空度始终与进气腔(或被抽真空罐)的压力相接近，从而使真空泵叶片的两侧压力几乎相等，使真空泵在系统达到真空度极限时，在较低的载荷下工作，降低功率消耗，提高燃油效率。
[0017]在上述各方案中，所述的进气口处安装有仅允许气体进入所述进气腔中的第二单向阀，同时在所述的进气腔侧开有一通道，在该通道上安装有仅允许气体和润滑油排出所述进气腔的第三单向阀。采用这样的结构后，当发动机停机逆转时，即使进气腔内的压力升高，也可以通过第三单向阀将气体和润滑油排出进气腔，这样可避免升高的压力压坏第二单向阀，同时还可以防止润滑油压入真空系统内。
[0018]与现有技术相比，本实用新型的优点在于:通过在转子与叶片的之间设置第一圆柱形滚动体，将传统形式的滑动摩擦转成滚动摩擦，由于滚动摩擦的摩擦系数只有滑动摩擦系数的1/60 - 1/40，从而降低了转子与叶片之间的磨损，降低由于摩擦损失而造成的能量浪费，从而能明显降低真空泵对发动机能量的消耗；同时由于真空泵摩擦产生的热量减少，可以降低对润滑油的流量需求，有助于降低润滑系统对功率的消耗，进一步降低发动机的燃油消耗，提高发动机的燃油效率；再者，由于是滚动接触，因此无论压力如何变化，均不会影响真空泵的正常工作；并且由于叶片与转子之间无摩擦接触，因而上述叶片与第一圆柱体滚动体可采用不同的材料，同样可以降低对叶片材料的耐磨性要求，降低材料成本，提高真空泵的可靠性，并能延长使用寿命。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1是本实用新型实施例一中汽车真空泵的结构示意图；
[0020]图2是图1中转子与叶片的结构示意图；
[0021]图3是图1中A处的局部放大图；
[0022]图4是本实用新型实施例二中汽车真空泵的结构示意图；
[0023]图5是图4中B处的局部放大图；
[0024]图6是本实用新型实施例三中汽车真空泵的结构示意图；
[0025]图7是图6中转子与叶片的结构示意图；[0026]图8为图6中C-C向和图7中D_D向的剖视图；
[0027]图9为图8中增加第二辅助垫片(或第一辅助垫片)的安装示意图；
[0028]图10为本实用新型实施例四中汽车真空泵的结构示意图。
【具体实施方式】
[0029]以下结合附图实施例对本实用新型作进一步详细描述。
[0030]实施例一:
[0031]如图1、2、3所示，一种汽车真空泵，包括泵体1、转子3和叶片5以及泵盖(图中未示)，其中泵体具有内腔11，内腔具有侧壁和底面，泵体上设有进气口 12和出气口 13。转子3偏心地设置在泵体1的内腔内且转子3上开有垂直于内腔底面的叶片槽31，叶片5活动地插置在该叶片槽31内而将泵体内腔分隔成进气腔和排气腔，本实施例中，由于真空泵采用单叶片，因此此时的叶片露于叶片槽31的两端，露于叶片槽31的叶片5端部对应内腔的侧壁，且在该端部上开有沿转子轴向的轴向限位槽51，在该轴向限位槽51内设置有第二圆柱形滚动体4，第二圆柱形滚动体4与泵体1的内腔侧壁相滚动接触而将叶片5端部与泵体1的内腔侧壁相分隔。该第二圆柱形滚动体4采用滚柱的形式(当然也可以采用滚针)，其圆弧半径较大，可以在叶片5端部的轴向限位槽51内有较大的接触面积，从而相对能降低其接触压力，可以在一定程度上减轻叶片5端部的磨损。另外轴向限位槽51的深度小于第二圆柱形滚动体4的半径，即断面设计成小于半圆的圆弧形凹槽，提高了第二圆柱形滚动体4的滚动能力。并且由于第二圆柱形滚动体4在叶片上装配后的整体尺寸与泵体1内腔尺寸相配，也不会使此时的第二圆柱形滚动体4从叶片5上掉落。
[0032]转子3的叶片槽和叶片5相对配合面中的叶片槽31的内侧壁上设置有多个的凹槽32，此处的凹槽个数，可以根据真空泵大小或技术要求设置，在本实施例，凹槽32共有八个，两两相对设置，共有两组，分别分布在邻近叶片槽的端口，各凹槽32内设置有第一圆柱形滚动体2，该第一圆柱形滚动体2与凹槽32相对的叶片5相滚动接触而将转子3与叶片5的配合面隔开。该第一圆柱形滚动体2采用滚针的形式(当然也可以采用滚柱)，其圆弧半径相对第二圆柱形滚动体4较小。
[0033]在本实施例中，上述出气口 13处安装有仅允许气体和润滑油从排气腔中排出的第一单向阀9。利用该第一单向阀，可以使真空泵的排气腔与大气相隔绝，排气腔内的真空度始终与进气腔(或被抽真空罐)的压力相接近，从而使真空泵叶片的两侧压力几乎相等，使真空泵在系统达到真空度极限时，可以在较低的载荷下工作，以进一步降低功率消耗，提高燃油效率。
[0034]同时在进气口 12处安装有仅允许气体进入所述进气腔中的第二单向阀10，并在进气腔侧开有一通道14，在该通道14上安装有仅允许气体和润滑油排出所述进气腔的第二单向阀20。在本实施例中，该通道与汽车发动机内腔相联通。当正常工作时，被抽真空罐内的空气通过第二单向阀10进入到进气腔内，而第三单向阀20在大气压力作用下关闭通道14。只有当发动机停机逆转时，叶片随之反转，进气腔内的压力突然升高时，才会使该第三单向阀20动作，将进气腔内的气体和润滑油排至发动机内腔，这样既防止了润滑油压入真空系统内，同时又保护了第二单向阀10免遭损坏。
[0035]实施例二:[0036]如图4、5所示，与实施例一不同的是，叶片5为分段形式，即在转子3的叶片槽31内设置的叶片5包括叶片一 52和叶片二 53，叶片一 52与叶片二 53在相对的端面上采用弹簧6相连接在一起，该弹簧使两叶片始终具有外露于叶片槽的趋势。另外，开设在叶片一52与叶片二 53上的轴向限位槽51的断面设计成大于半圆的圆弧形凹槽，且该轴向限位槽51的深度大于第二圆柱形滚动体4的半径，提高了第二圆柱形滚动体4的稳定性，且滚动灵活，噪音小。
[0037]实施例三:
[0038]如图6?9所示，与实施例一不同的是，在叶片5的轴向限位槽31的底部开有盲孔52，盲孔52的底部设置有与第二圆柱形滚动体4相抵的第二簧片81，如图8所示。第二簧片81与第二圆柱形滚动体4之间还设置有第二辅助垫片71，如图9所示。另外在转子3的凹槽32底部内设有与第一圆柱形滚动体2相抵的第一簧片82,如图8所不。第一簧片82与第一圆柱形滚动体2之间还设置有第一辅助垫片72，如图9所示。
[0039]实施例四:
[0040]与实施例一不同的是，叶片槽31与叶片5 —组相对配合面中，叶片槽31上仅设置一个凹槽32，如图10所示，即，叶片槽的上内侧壁与叶片的上表面为一组相对配合面，叶片的下表面与叶片槽的下内侧壁为另一组相对配合面，该凹槽32位于叶片槽31的旋转受力内侧壁上，也就是当转子的旋转方向为如图10所示的顺时方向时，凹槽32位于叶片槽31的上内侧壁的右端和下内侧壁的左端上。这样的方案，结构简单，且同样可以达到减小摩擦损失的目的。
[0041]以上所述仅为本实用新型的几种实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员而言，在不脱离本实用新型的原理前提下，还可以做出多种变形和改进，例如将单叶片真空泵转化成多叶片真空泵，这时在叶片槽的底部设有弹簧，将叶片部分推出叶片槽，此时，只在露出于叶片槽的叶片一端部上开有上述轴向限位槽；或者将实施例二中的分段式叶片应用到实施例一、实施例三或实施例四中；或者在实施例一、实施例二或实施例四中增加簧片。这样的结构也应该视为本实用新型的保护范围内。
【权利要求】
1.一种汽车真空泵，包括泵体(1)、转子(3)、叶片(5)以及进气口(12)和出气口(13)，其中转子(3)偏心地设置在泵体的内腔(11)中且所述转子(3)上开有垂直于所述内腔底面的叶片槽(31)，所述叶片(5)活动地插置在该叶片槽(31)内而将泵体内腔分隔成进气腔和排气腔，其特征在于:与所述叶片(5)相对配合的叶片槽(31)的内侧壁上设置有凹槽(32)，所述凹槽(32)内设置有第一圆柱形滚动体(2)，该第一圆柱形滚动体(2)与所述叶片(5)相滚动接触而将所述转子(3)与叶片(5)的配合面相隔开。
2.根据权利要求1所述的汽车真空泵，其特征在于:所述凹槽(32)位于所述叶片槽(31)的旋转受力内侧壁上。
3.根据权利要求1所述的汽车真空泵，其特征在于:所述凹槽(32)的底部设有与所述第一圆柱形滚动体(2)相抵的第一弹性压紧件。
4.根据权利要求3所述的汽车真空泵，其特征在于:所述第一弹性压紧件为第一簧片(82)，所述第一簧片(82)与第一圆柱形滚动体(2)之间还设置有第一辅助垫片(72)。
5.根据权利要求1至4任一权利要求所述的汽车真空泵，其特征在于:相对所述泵体内腔的侧壁的叶片(5)端部上开有沿转子轴向的轴向限位槽(51)，在该轴向限位槽(51)内设置有第二圆柱形滚动体(4)，所述第二圆柱形滚动体(4)与所述泵体内腔的侧壁相滚动接触而将所述的叶片(5)端部与所述泵体内腔的侧壁相分隔。
6.根据权利要求5所述的汽车真空泵，其特征在于:所述轴向限位槽(51)的内表面形状与所述第二圆柱形滚动体(4)的外表相匹配，且该轴向限位槽(51)的深度大于所述第二圆柱形滚动体(4)的半径。
7.根据权利要求6的汽车真空泵，其特征在于:所述轴向限位槽(51)的底部开有盲孔(52)，所述盲孔(52)的底部设置有与所述第二圆柱形滚动体(4)相抵的第二弹性压紧件。
8.根据权利要求7所述的汽车真空泵，其特征在于:所述第二弹性压紧件为第二簧片(81)，所述第二簧片(81)与第二圆柱形滚动体(4)之间还设置有第二辅助垫片(71)。
9.根据权利要求1至4任一权利要求所述的汽车真空泵，其特征在于:所述的出气口(13)处或排气腔侧安装有仅允许气体和润滑油从所述排气腔中排出的第一单向阀(9)。
10.根据权利要求1至4任一权利要求所述的汽车真空泵，其特征在于:所述的进气口(12)处安装有仅允许气体进入所述进气腔中的第二单向阀(10)，同时在所述的进气腔侧开有一通道(14)，在该通道(14)上安装有仅允许气体和润滑油排出所述进气腔的第三单向阀(20)。
【文档编号】F04C29/00GK203500006SQ201320647839
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年10月18日 优先权日:2013年10月18日
【发明者】何海波 申请人:何海波