ЛОПАСТНОЙ ВРАЩАТЕЛЬНЫЙ ВАКУУМНЫЙ НАСОС (ВАРИАНТЫ) И СИСТЕМА МОТОРНОГО ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ПОЛЕЗНАЯ МОДЕЛЬ
Настоящая полезная модель относится к области техники моторных транспортных средств, в частности, к вакуумному насосу для системы двигателя моторного транспортного средства.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Система двигателя моторного транспортного средства может включать в себя вакуумный насос для откачивания воздуха из одного или более компонентов моторного транспортного средства. Такие компоненты, например, могут включать в себя вакуумный усилитель с сервоприводом для гидравлических тормозов, поводок дросселя или амортизатор с приводом в системе вентиляции транспортного средства.
Вакуумный насос системы двигателя моторного транспортного средства типично является лопастным роторным вытеснительным насосом. В документе WO2007/003215A1 (опубл. 11.01.2007, МПК F04C18/344, F04C29/12) показан один из примеров этого типа насоса. Насос включает в себя однолопастный ротор, который вращается внутри статора и делит внутренний объем статора на несообщающиеся камеры. Такие камеры включают в себя впускную камеру и выпускную камеру. Статор имеет впускной канал, который сообщается с впускной камерой, и выпускной канал, который сообщается с выпускной камерой. Ротор и статор покрыты пленкой смазочного масла и выполнены так, чтобы каждый оборот ротора увеличивал объем впускной камеры и уменьшал объем выпускной камеры. Соответственно воздух впускается через впускной канал и вытесняется через выпускной канал, обеспечивая основную функцию вакуумного насоса. В этом насосе и других, подобных ему, отдельный обратный клапан может быть присоединен к выпускному каналу, чтобы минимизировать количество воздуха, который повторно поступает в насос в начале каждого насосного цикла. Обратный клапан может включать в себя гибкую подпружиненную створку или элемент язычкового типа.
СУЩНОСТЬ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
При работе вакуумного насоса подпружиненная створка начинает открываться, когда давление в выпускной камере преодолевает возвращающую (закрывающую) силу заслонки. Авторы в материалах настоящего описания обнаружили, что ограниченная степень открывания заслонки вместе с ее отчасти большим возвращающим усилием приводит к избыточному давлению смазочного масла в выпускной камере в конце насосного цикла. В некоторых условиях высокое давление выпускной камеры относительно впускной камеры вызывает смещение и раскачивание ротора. Это, в свою очередь, может побуждать ротор ударять статор, приводя к неприятному шуму из вакуумного насоса.
В одном из аспектов полезной модели предложен лопастной вращательный вакуумный насос, содержащий:
статор с выпускным каналом, причем статор частично ограничивает выпускную камеру; и
лопастной ротор, с возможностью вращения уплотненный к статору, причем ротор имеет область уплотнения для запирания выпускного канала и область разуплотнения, выравниваемую с выпускным каналом посредством вращения ротора, чтобы периодически отпирать выпускной канал.
В одном из вариантов предложен насос, в котором область разуплотнения включает в себя сквозное отверстие, выполненное в статоре.
В одном из вариантов предложен насос, в котором область разуплотнения включает в себя вырез, продолжающийся на всем протяжении через ротор.
В одном из вариантов предложен насос, в котором область разуплотнения включает в себя стопор, продолжающийся только на частичном протяжении через ротор.
В одном из вариантов предложен насос, в котором выпускной канал отпирается только при выравнивании с областью разуплотнения.
В одном из вариантов предложен насос, в котором статор и ротор разделены пленкой смазочного масла, при этом воздух и смазочное масло выталкиваются из выпускной камеры при отпирании выпускного канала.
В одном из вариантов предложен насос, в котором статор включает в себя криволинейную внутреннюю стенку, при этом ротор включает в себя ступицу ротора и сегментированную подпружиненную лопасть с двумя концевыми сегментами, которые с возможностью скольжения осуществляют уплотнение к криволинейной внутренней стенке.
В одном из вариантов предложен насос, в котором область разуплотнения является одной из двух областей разуплотнения, расположенных симметрично на противоположных сторонах лопасти.
В одном из вариантов предложен насос, в котором впускная камера и выпускная камера каждая ограничена ступицей ротора у ротора, лопастью и криволинейной внутренней поверхностью.
В одном из вариантов предложен насос, в котором впускная камера увеличивается в объеме при вращении ротора, причем выпускная камера уменьшается в объеме при вращении ротора, при этом область разуплотнения выравнивается с выпускным каналом, когда выпускная камера находится в своем наименьшем объеме.
В одном из вариантов предложен насос, в котором статор включает в себя опорную область для приема области уплотнения ротора, при этом область уплотнения с возможностью скольжения уплотнена к опорной области через пленку смазочного масла.
В одном из вариантов предложен насос, в котором ротор присоединен к электродвигателю в транспортном средстве.
В одном из вариантов предложен насос, в котором ротор присоединен к распределительному валу системы двигателя моторного транспортного средства.
В одном из вариантов предложен насос, в котором выпускной канал запирается областью уплотнения, когда не выровнен с областью разуплотнения.
В одном из вариантов предложен насос, не имеющий обратного клапана язычкового типа.
В одном из дополнительнных аспектов предложен лопастной вращательный вакуумный насос, содержащий:
статор с криволинейной внутренней стенкой и выпускным каналом; и
ротор, с возможностью вращения уплотненный к статору и отделенный от статора пленкой смазочного масла, причем ротор включает в себя ступицу ротора и сегментированную подпружиненную лопасть, и два противоположных концевых сегмента, которые с возможностью скольжения осуществляют уплотнение к криволинейной внутренней стенке статора, при этом ротор также включает в себя область уплотнения для запирания выпускного канала и два выреза, причем каждый выполнен с возможностью выравнивания с выпускным каналом посредством вращения ротора, чтобы периодически отпирать выпускной канал.
впускную камеру, ограниченную ступицей ротора у ротора, лопастью и криволинейной внутренней поверхностью, причем впускная камера увеличивается в объеме при вращении ротора;
выпускную камеру, ограниченную ступицей ротора у ротора, лопастью и криволинейной внутренней поверхностью, причем выпускная камера уменьшается в объеме при вращении ротора, чтобы один из двух вырезов выравнивался с выпускным каналом, когда впускная камера находится в своем наименьшем объеме.
В одном из вариантов предложен насос, в котором выпускной канал является продолговатым отверстием по существу такой же длины и ширины каждого из двух вырезов.
В одном из еще дополнительных аспектов предложена система моторного транспортного средства, содержащая:
двигатель;
лопастной вращательный вакуумный насос со статором и лопастным ротором, причем статор частично ограничивает выпускную камеру и включает в себя выпускной канал и впускной канал, при этом ротор с возможностью вращения уплотнен к статору и включает в себя область уплотнения для запирания выпускного канала и область разуплотнения, выравниваемую с выпускным каналом посредством вращения ротора, чтобы периодически отпирать выпускной канал; и
откачиваемый компонент моторного транспортного средства, присоединенный к впускному каналу.
В одном из вариантов предложена система, в которой компонент моторного транспортного средства включает в себя вакуумный усилитель с сервоприводом.
В одном из вариантов предложена система, в которой двигатель включает в себя распределительный вал, при этом ротор механически присоединен к распределительному валу.
Соответственно один из вариантов осуществления настоящей полезной модели предусматривает лопастной вращательный вакуумный насос, содержащий статор и лопастной ротор. Статор частично ограничивает выпускную камеру и включает в себя выпускной канал, открывающийся в выпускную камеру. Ротор с возможностью вращения уплотнен к статору. Ротор имеет область уплотнения для запирания выпускного канала и область разуплотнения, выравниваемую с выпускным каналом посредством вращения ротора, чтобы периодически отпирать выпускной канал. Предложенный насос обеспечивает пониженное сопротивление выпусканию смазочного масла из выпускного канала, которое дает в результате более низкий перепад давления между впускной и выпускной камерами в конце насосного цикла. Поэтому ротор не подвергается усилиям смещения или раскачивания, которые могли бы приводить к неприятному шуму из насоса.
Следует понимать, что сущность полезной модели, приведенная выше, представлена для ознакомления с упрощенной формой подборки концепций, которые дополнительно описаны в подробном описании. Не предполагается идентифицировать ключевые или существенные признаки заявленного предмета полезной модели, объем которой однозначно определен формулой полезной модели, которая сопровождает подробное описание. Более того, заявленный предмет полезной модели не ограничен вариантами осуществления, которые исключают какие-либо недостатки, отмеченные выше или в любой части этого описания.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг. 1 схематично показывает аспекты примерной системы моторного транспортного средства в соответствии с вариантом осуществления настоящей полезной модели.
Фиг. 2, 3 и 4 показывают аспекты примерного лопастного вращательного вакуумного насоса в соответствии с вариантом осуществления настоящей полезной модели.
Фиг. 5, 6 и 7 показывают аспекты других примерных лопастных вращательных насосов в соответствии с вариантами осуществления настоящей полезной модели.
ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
Аспекты настоящей полезной модели далее будут описаны посредством примера и со ссылкой на проиллюстрированные варианты осуществления, перечисленные выше. Компоненты, этапы последовательности операций и другие элементы, которые могут быть по существу идентичными в одном или более вариантах осуществления, идентифицируются согласованно и описаны с минимальным повторением. Однако следует отметить, что элементы, идентифицированные согласованно, к тому же могут отличаться до некоторой степени. Фигуры чертежей, включенные в это раскрытие, схематичны и, вообще, начерчены не в масштабе. Скорее, различные масштабы чертежей, коэффициенты пропорциональности и количества компонентов, показанных на фигурах, могут быть преднамеренно искажены, чтобы сделать некоторые признаки или зависимости более легкими для понимания.
Фиг. 1 схематично показывает аспекты примерного моторного транспортного средства 10. Моторное транспортное средство включает в себя двигатель 12, который выдает движущую силу для приведения в движение транспортного средства. Двигатель включает в себя множество клапанов 14 - например впускных и/или выпускных клапанов - с механическим приводом посредством распределительного вала 16. Распределительный вал может приводиться в действие коленчатым валом транспортного средства (не показанным на фиг. 1) через ремень, цепь или другие пригодные компоненты. В варианте осуществления по фиг. 1 распределительный вал также приводит в действие вакуумный насос 18. Вакуумный насос используется для откачивания воздуха из одного или более откачиваемых компонентов моторного транспортного средства при работе транспортного средства. Такие компоненты, например, могут включать в себя вакуумный усилитель с сервоприводом для гидравлических тормозов, поводок дросселя или амортизатор с приводом в системе вентиляции транспортного средства. В варианте осуществления по п. 1 вакуумный усилитель 20 с сервоприводом присоединен к впуску 22 вакуумного насоса. Гидравлические линии 24 проводят гидравлическую жидкость в гидравлические тормоза 26 моторного транспортного средства.
Фиг. 2 показывает аспекты примерного лопастного вращательного вакуумного насоса 18 в одном из вариантов осуществления. Вакуумный насос включает в себя корпус или статор 28. В проиллюстрированном варианте осуществления статор собран из противоположных, передней и задней, частей (30 и 32 соответственно), которые вместе выгораживают полость 34.
Статор 28 представляет собой криволинейную внутреннюю стенку 36, которая окружает лопастной ротор 38. На чертежах, приведенных в материалах настоящего описания, криволинейные внутренние стенки принимают форму цилиндра, но по-другому профилированные внутренние стенки могут использоваться в других вариантах осуществления. Как показано на фиг. 2, передняя и задняя стороны ротора вращаются, соответственно, на передней и задней частях статора. Ротор присоединен к и приводится в движение валом 40, который продолжается через смазываемый маслом уплотненный подшипник 42 в первой части 30 статора. В некоторых примерах этот вал может быть или может быть присоединен к распределительному валу моторного транспортного средства; в других примерах вал может быть валом электродвигателя с приводом от аккумуляторной батареи/генератора переменного тока в моторном транспортном средстве.
Продолжая по фиг. 2, ротор 38 включает в себя дискообразную ступицу 44 ротора. Как показано на чертеже, ступица ротора может вращаться в опорной области 46 задней части 32 статора 28. Ротор, в свою очередь, представляет собой ответную область 48 уплотнения для соответствия опорной области. Другими словами, область уплотнения ротора является прилегающей и расположена в стыковом распределенном контакте с опорной областью статора. В других примерах опорная область может быть образована в передней части 30 ротора вместо или в дополнение к задней части 32. В некоторых вариантах осуществления опорная область, в которой вращается ротор, может быть углубленной областью. Например, она может принимать форму дискообразного стопора в передней и/или задней части статора. В других вариантах осуществления ступица ротора может включать в себя углубленную область уплотнения, а статор может представлять приподнятую (например, дискообразную или кольцевидную) опорную область для приема углубленной области уплотнения ротора. В более общем смысле статор может включать в себя любую опорную область, профилированную подходящим образом для приема ротора, а ротор может представлять собой комплементарную область 48 уплотнения для соответствия опорной области. В этом и других вариантах осуществления скользящее, но по существу воздухонепроницаемое уплотнение между ротором и статором обеспечивается тонкой пленкой смазочного масла на каждой поверхности раздела ротор-статор. Снижающее трение масло дает ротору возможность двигаться относительно статора наряду с сохранением уплотнения. Фиг. 3 показывает аспекты вакуумного насоса 18 с еще одного ракурса. Передняя часть 30 статора 28 не включена в фиг. 3, чтобы показывать внутреннюю конструкцию вакуумного насоса. Как показано на чертеже, ступица 44 ротора контактирует, вращается впритык и с возможностью скольжения осуществляет уплотнение к криволинейной внутренней стенке 36. В дополнение к ступице ротора ротор 38 включает в себя сегментированную лопасть 50, которая свободно скользит вдоль диаметра ступицы ротора. Лопасть имеет два концевых сегмента, 52A и 52B, разделенных пружиной 54. Пружина смещает каждый концевой сегмент к криволинейной внутренней стенке, побуждая концевые сегменты скользить по криволинейной внутренней стенке по мере того, как вращается ротор. В варианте осуществления по фиг. 3 ступица ротора поддерживает только одну лопасть; в других вариантах осуществления ступица ротора может поддерживать две или более лопастей.
Статор 28 включает в себя впускной канал 56 и выпускной канал 58. Впускной канал открывается во впуск 22 вакуумного насоса, а выпускной канал открывается в воздушное пространство за пределами вакуумного насоса. В варианте осуществления, проиллюстрированном на фиг. 3, ступица 44 ротора, лопасть 50 и криволинейная внутренняя стенка 36 делят внутреннюю полость 34 статора на три камеры переменного объема: впускную камеру 60, которая сообщается с впускным каналом, выпускную камеру 62, которая сообщается с выпускным каналом, и закрытую камеру 64, которая не сообщается ни с впускным каналом, ни с выпускным каналом. Соответственно впускная камера и выпускная камера каждая частично ограничена статором в той мере, в какой криволинейная внутренняя стенка статора вместе со ступицей ротора и лопастью ротора определяют границы обнаружения как впускной камеры, так и выпускной камеры. Так как ось R вращения ротора 38 смещена от центральной оси C внутренней полости, объем впускной камеры увеличивается по мере того, как ротор вращается в направлении, показанном на фиг. 3, наряду с тем, что объем выпускной камеры уменьшается. Этот признак обеспечивает основную функцию вакуумного насоса 18, перекачивая воздух от впуска 22 вакуумного насоса в воздушное пространство вне вакуумного насоса.
В некоторых вакуумных насосах минимальное давление на впуске может быть ограничено проникновением воздуха через выпускной канал и в полость насоса. Один из способов принять меры в ответ на эту проблему состоит в том, чтобы присоединять обратный клапан к выпускному каналу для минимизации количества воздуха, который повторно поступает в вакуумный насос. Один из типов обратного клапана может включать в себя гибкую подпружиненную створку или элемент язычкового типа с низкоклиренсным упором для защиты заслонки от необратимой деформации. При работе вакуумного насоса подпружиненная створка начинает открываться, когда давление в выпускной камере преодолевает возвращающее (закрывающее) усилие заслонки. Авторы в материалах настоящего описания, однако, обнаружили, что ограниченная степень открывания заслонки вместе с ее отчасти большой возвращающей силой приводит к избыточному давлению смазочного масла в выпускной камере в конце насосного цикла. В некоторых условиях высокое давление выпускной камеры относительно впускной камеры может вызывать смещение и раскачивание ротора. Это, в свою очередь, может побуждать ротор ударять статор, приводя к неприятному шуму из вакуумного насоса.
Соответственно настоящее раскрытие обеспечивают функцию отсутствия возврата в выпускном канале 58 вакуумного насоса 18, но без использования обратного клапана язычкового типа. Взамен, как показано на фиг. 3 и 4, выпускной канал расположен внутри опорной области 46 статора, где он остается закрытым областью 48 уплотнения ступицы ротора на наибольшей части диапазона поворота ротора. Однако ступица 44 ротора также включает в себя, в дополнение к области 48 уплотнения, две области 66A и 66B разуплотнения. В проиллюстрированном варианте осуществления области разуплотнения расположены симметрично на противоположных сторонах лопасти 50 ротора. Каждая область разуплотнения является выравниваемой с выпускным каналом посредством вращения ротора, чтобы периодически отпирать выпускной канал при вращении ротора. Как показано на фиг. 3, одна область разуплотнения выровнена с выпускным каналом, когда выпускная камера 62 находится в своем наименьшем объеме. Выпускной канал иначе заперт областью уплотнения ротора, то есть на большей части диапазона поворота ротора. На небольшом диапазоне углов, где область разуплотнения выравнивается с выпускным каналом, выпускной канал становится отпертым. Когда выпускной канал отперт, воздух и смазочное масло выталкиваются из выпускной камеры с относительно небольшим противодавлением. Хотя проиллюстрированный вариант осуществления предусматривает две области разуплотнения, это раскрытие равным образом совместимо с вариантами осуществления, имеющими только одну область разуплотнения.
Как показано на фиг. 3 и 4, области 66A и 66B разуплотнения могут быть образованы в качестве вырезов в области 48 уплотнения. На этих чертежах вырезы проходят на всем протяжении через ступицу 44 ротора. В некоторых примерах каждый из вырезов может быть образован параллельно оси R вращения ротора. Вырезы могут иметь закругленную трапециевидную форму, как показано, или в большей степени полукруглую форму для компактности или в большей степени вытянутую угловатую форму для меньшего сопротивления потоку. В этом и других вариантах осуществления выпускной канал 58 может принимать форму продолговатого отверстия по существу такой же длины и ширины, как каждый из вырезов. Однако конкретная геометрия областей разуплотнения и выпускных каналов может отличаться в различных вариантах осуществления настоящей полезной модели. Например, область разуплотнения может включать в себя сквозное отверстие, выполненное в ступице ротора, вместо выреза. Один из таких примеров показан на фиг. 5 со сквозными отверстиями 66C и 66D, периодически отпирающими подобным образом профилированный выпускной канал (не показанный на фиг. 5). Кроме того, в других вариантах осуществления область разуплотнения может включать в себя стопор, продолжающийся только на частичном протяжении через ротор. Здесь стопор 66E может быть обращенным непосредственно к опорной области 46, представляющей вогнутость для него, как показано примером на фиг. 6. Хотя проиллюстрированный стопор имеет закругленную трапециевидную форму, следует принимать во внимание, что альтернативным образом профилированный стопор может использоваться, не выходя из объема настоящей полезной модели. На фиг. 7, например, стопор 66F имеет форму клина. Кроме того, в других примерах стопор может принимать форму четверти сферы.
Следует понимать, что изделия, системы и способы, описанные выше, являются вариантами осуществления настоящей полезной модели, неограничивающие примеры для многочисленных вариантов и расширений которых также предполагаются. Это раскрытие также включает в себя все новейшие и неочевидные комбинации и подкомбинации вышеприведенных изделий, систем и способов и любые и все их эквиваленты.