集成有风扇毂的真空泵系统 相关申请的交叉参考
本 申 请 要 求 2008 年 1 月 29 日 由 与 这 里 相 同 的 发 明 人 提 交 的 名 为 “FAN HUB INTEGRATED VACUUM PUMP SYSTEM” (“集成有风扇毂的真空泵系统” ) 的美国专利申请 No.12/021,633 和 2007 年 12 月 31 日 提 交 的 名 为 “FAN HUB INTEGRATED VACUUM PUMP SYSTEM” (“集成有风扇毂的真空泵系统” ) 的美国临时专利申请序列号 No.61/009,784 的 优先权， 其内容通过引用结合于此。
技术领域
本发明通常涉及真空泵， 尤其涉及发动机上的集成真空泵。背景技术 内燃机由于各种原因而产生不希望有的排放。众所周知， 发动机废气中的废物 ( 例如， 一氧化碳、 碳氢化合物和氧化氮 ) 对人的健康不利， 并对环境具有威胁。 柴油机尤其 产生大量烟灰， 该烟灰包含颗粒物、 炭黑、 二氧化硫、 氧化氮和其它有害污染物。 多个政府机 构都在控制这种物质的排放。
发动机操作必须具有多个必需的子系统。这种子系统导致发动机上的负载， 并由 此降低效率。对于相等的有用输出， 效率的降低导致废气增加。发动机的负载的减小允许 增加效率、 减少燃料使用并减少排放。 子系统的去除或合并也可具有这样的能力， 即使得发 动机在具有相同的功率输出时体积更小。
附图说明
图 1 是集成有风扇毂滑轮和机体的真空泵的前透视图 ；
图 2 是图 1 的集成系统的后视图 ；
图 3 是图 1 的集成系统的分解图 ； 以及
图 4 是图 1 的集成系统的横截面图 ；
图 5 是装配的图 1 的集成系统和发动机的轴向图解视图， 其示出了包装封套 (packaging envelope) ； 以及
图 6 是示出了图 1 的集成系统和发动机的前盖断路器的对准的部分分解图。
通过结合附图参照公开内容的实施方式的以下描述， 本发明的上述和其它特征以 及获得该特征的方式将变得更显而易见， 并且， 公开内容本身将更好理解。 具体实施方式
以下公开的实施方式并非是详尽的或旨在将公开内容限制在以下详细描述中所 公开的精确形式。相反， 选择并描述实施方式， 使得本领域的技术人员可利用其进行教导。
在具有动力制动器的车辆上， 制动踏板将经过加速器的杆推入主汽缸， 驱动主汽 缸活塞。在隔板的两侧上的真空加速器内产生部分真空。当按压制动踏板时， 纵裂纹 (rodcracks) 打开阀门， 允许空气进入隔板的一侧上的加速器， 同时密封真空。这增加隔板的该 侧上的压力， 使得其帮助推动杆， 然后这推动主汽缸中的活塞。 提供真空源 100， 以产生围绕 隔板的真空。虽然这里讨论的真空泵 100 用来供应制动系统， 但是此概念可用于其它泵应 用。
图 1 示出了集成的真空泵和风扇滑轮， 在这里叫做 “集成系统” 10。集成系统 10 被 构造为安装在发动机 12 的前部上。
集成系统 10 包括风扇毂 14、 滑轮 16、 轴承 18、 机体 20、 转子 22、 叶片 24、 支承板 26， 以及设置在这些零件之间的各种密封件。
发动机 12 的前部包括前盖孔 28、 安装点 30 和供油管道 32。前盖孔 28 用作燃料 泵进入孔、 谷部进入孔 (valley access bore)、 真空泵排出孔和密封表面。前盖孔 28 基本 上是圆形的， 并且大小被构造为在其中容纳机体 20 的一部分。安装点 30 与机体 20 上的相 似点对准， 并容纳紧固件 ( 例如， 螺栓， 未示出 ) 以将机体 20 接合发动机前盖。供油管道 32 被定位为对系统 10 供油。
风扇毂 14 包括多个不同直径的部分。 此多个部分包括离合器连接部分 34、 滑轮固 定部分 36、 滑轮容纳部分 38 和轴承部分 40。离合器连接部分 34 与风扇离合器 ( 未示出 ) 连接。滑轮固定部分 36 和滑轮容纳部分 38 在其公共边界处形成肩部 42。滑轮固定部分 36 的尺寸构造为比滑轮 16 的毂孔 44 大。滑轮容纳部分 38 的直径与毂孔 44 基本相等， 并 且尺寸被构造为容纳于毂孔中。轴承部分 40 的尺寸被构造为具有与轴承 18 的内孔 46 基 本相等的外径。轴承部分 40 还具有限定于轴承部分中的孔 47， 其尺寸被构造为在该孔 47 中容纳转子 22 的驱动部分 48。 滑轮 16， 如所示出的， 是六肋滑轮。 然而， 可使用任何其它适于被皮带驱动的滑轮。 滑轮 16 包括毂孔 44， 该毂孔 44 的尺寸被构造为将风扇毂 14 的滑轮固定部分 36 容纳于其 中。
轴承 18 是环形轴承， 其具有与机体 20 的泵驱动孔 50 的直径基本相等的外径。 轴承 18 的内孔 46 具有与风扇毂 14 的轴承部分 40 的外径基本相等的直径。应该理解， 虽然将轴承 18 描述为提供连接表面， 但是， 也考虑其它零件 ( 湿式或干式 )， 例如， 衬套、 轴 颈 轴 承 (journal bearings)、 辊 子 和 球 轴 承、 对 开 式 滑 动 轴 承 设 备 (split bearing arrangements)， 及其组合。
机体 20 对发动机 12 部分地提供前盖。机体 20 进一步包括前侧 52， 当附接至发动 机 12 时， 其面向前向方向。机体 20 还包括后侧 54， 当附接至发动机 12 时， 该后侧面向后向 方向， 并且该后侧与发动机 12 部分地邻接。前侧 52 包括限定于其中的泵驱动孔 50， 泵驱 动孔 50 的尺寸被构造为将轴承 18 容纳于其中。泵驱动孔 50 具有这样的深度， 即可将轴承 18 和轴承密封件 58 完全容纳于其中。机体 20 的后侧 54 包括前盖密封表面 60， 其基本上 是圆形的并且尺寸被构造为经由密封条 62 与发动机 12 的前盖密封。应该理解， 虽然将密 封表面 60 示出并描述为是圆形的， 但是也可考虑其它形状的周界。机体 20 的后侧 54 还包 括限定于其中的泵室 64。泵室 64 容纳转子 22 和叶片 24。泵室 64 包括从泵室 64 延伸至 泵驱动孔 50 的转子孔 66。转子孔 66 在泵室 64 内并相对于泵室 64 偏心。
机 体 20 还 包 括 三 个 板 接 合 孔 68、 多 个 发 动 机 连 接 孔 70、 发动机举升螺栓孔 (lifting stud hole)71、 进气口 72、 惰轮支撑件 73 和润滑管道 ( 未示出 )。板接合孔 68
围绕泵室 64 的外围位于其外部。发动机连接孔 70 的尺寸被构造为容纳贯穿其的紧固件， 并被定位为与发动机 12 中的相似的孔对准。进气口 72 允许将空气进入泵室 64。润滑管道 允许对泵室 64 和在其中的移动零件供应润滑剂。
转子 22 基本上是圆柱形的， 并包括驱动部分 48 和叶片部分 74。驱动部分 48 具有 尺寸被构造为贯穿转子孔 66 延伸且在风扇毂 14 的孔 47 中压配合的直径。叶片部分 74 具 有比驱动部分 48 大的直径， 并包括内孔 76 和两个纵向开口 78。纵向开口 78 被定位为彼此 相对 180 度， 使得其组合以在其中提供叶片路径。虽然示出了单个叶片转子， 但是也可考虑 用于多个叶片泵的转子。
叶片 24 是由塑料构造的扁平件。叶片 24 具有基本上平的侧边缘 80 和圆形的纵 向边缘 82。叶片 24 的长度比泵室 64 的直径小。叶片 24 的厚度比纵向开口 78 的宽度稍 小。纵向边缘 82 的形状被构造为达到期望的效率和性能。
支承板 26 包括从系统 10 排出油气混合物的泵输出 ( 未示出 )。泵输出与簧片阀 86 接合， 以基本上防止回流进入真空 100。这防止输出混合物重新进入泵室 64。簧片阀 86 进一步帮助在泵室 64 中保持真空。
在组件中， 轴承 18 位于泵驱动孔 50 内， 使得轴承 18 的内孔 46 与机体 20 的转子 孔 66 同心地对准。滑轮 16 容纳风扇毂 14 并固定至风扇毂 14， 并且靠着肩部 42。滑轮 16 与风扇毂 14 的连接防止在其之间相对旋转。然后， 将滑轮 16 和风扇毂 14 的组合插入机体 20， 使得风扇毂 14 的轴承部分 40 在轴承 18 的内孔 46 内。然后， 将转子 22 从机体 20 的后 侧 54 插入泵室 64， 使得将转子 22 的驱动部分 48 固定在风扇毂 14 的轴承部分 40 的孔 47 内。风扇毂 14、 滑轮 16 和转子 22 均同轴， 即它们共享公共的旋转轴线。转子 22 与风扇毂 14 的连接防止它们之间的相对旋转。因此， 滑轮 16 的旋转被转化为转子 22 的旋转。叶片 24 位于泵室 64 内的转子 22 的纵向开口 78 内， 使得叶片 24 的侧边缘接触泵室 64 的底壁 84。然后， 支承板 26 经由紧固件和板接合孔 68 与机体 20 接合。一旦这样装配， 集成系统 10 经由紧固件和安装点 30 与发动机 12 接合。应该理解， 在许多接合零件之间存在密封。 在这里不描述这种密封， 因为本领域的技术人员熟悉这种密封在哪里是必须的。
一旦集成系统 10 与发动机 12 接合， 发动机 12 的前壁的供油管道 32 与机体 20 中 的润滑管道 ( 未示出 ) 对准且流体连通。可替代地， 润滑管道和发动机 12 的供油管道 32 可在发动机 12 的壁的外部。虽然未明确地示出， 但是机体 20 的润滑管道与泵室 64 通常在 由图 5 中的 “A” 表示的区域中连接。应该理解， 润滑管道可以位于除了由 “A” 表示的区域 以外的区域中。类似地， 机体 20 的进气口 72 与泵室 64 通常在由图 5 中的 “A” 表示的区域 中连接。
如图 5 所示， 前盖孔 28 基本上是圆形的 ( 虽然其可以是非圆形的 ) 并限定周界 102。滑轮 16 和泵室 64 同样分别限定周界 104， 106。图 5 是示出了前盖孔 28、 泵室 64 和 滑轮 16 经由它们的周界 102、 104、 106 的竖直和水平重叠的轴向图解视图。图 5 沿着垂直 于滑轮 16 在其中旋转的平面的平面并沿着滑轮 16 的旋转轴线看。前盖孔 28 和滑轮 16 的 周界重叠。泵室 64 的周界完全位于前盖孔 28 和滑轮 16 的周界的重叠部分内。此外， 泵室 的周界基本上在重叠部分内内接 (inscribed)。 换句话说， 泵室的周界基本上是可能最大的 圆周， 当考虑泵室的必需的壁厚时， 该周界适应重叠部分。此外， 每个周界 102、 104、 106 限 定各自的中心点 108、 110、 112。每个中心点基本上是共线的， 如沿着线 114 所示出的。在操作中， 旋转曲轴， 并将该旋转经由皮带 ( 未示出 ) 传输至滑轮 16。因此， 滑轮 16 是与驱动滑轮或惰轮相对的从动滑轮。皮带转动滑轮 16， 其同样地转动风扇毂 14 和转 子 22。从而， 转子 22 和叶片 24 作为单个叶片泵 100 操作。因此， 单个滑轮 16 将运动从皮 带转移至风扇毂 14 和叶片泵 100。 应进一步理解， 虽然将转子 22 示出为与从动风扇滑轮集 成， 但是转子 22 可与任何前端辅助驱动滑轮或类似的链驱动部件 ( 例如， 水泵、 油泵、 燃料 泵、 交流发电机、 动力转向泵和空气压缩机 ) 集成。
此外， 风扇的旋转与叶片泵 100 的转子 22 的旋转是一对一的关系。叶片泵的其它 实施方式由比风扇滑轮小或大的不同滑轮驱动。因此， 这种叶片泵相对于风扇以增加或减 小的速度旋转。给定公共的发动机 RPM， 叶片泵 100 的转子 22 相对于由较小滑轮供以动力 的泵以减小的速度旋转。减小的旋转速度允许泵输出部分地由簧片阀 86 调节。簧片阀 86 是无动力的阀。簧片阀 86 减少进入泵 100 的空气 / 油的回流。进入泵 100 的油 / 空气混 合物的回流导致低效率并由此导致更大的负载。更低速度的旋转导致更小的内摩擦， 并由 此导致更小的附加负载。因此， 当与有动力的阀 ( 该阀对于以更大的 RPM 操作的泵来说， 有 时是必须的 ) 相比时， 簧片阀 86 需要更少的能量， 并提供更小的附加负载。
虽然未描绘出， 但是也可在进气口 72 安装旁路路径。旁路路径允许启动涡轮增压 器中的压缩机旁通阀。在这种实施方式中， 进气口 72 与压缩机旁通阀和制动加速器接合。 因此， 机体 20 和通常集成的系统 10 提供许多功能， 其： 1) 提供可用来帮助动力制 动或其它的真空 ； 2) 通过离合器啮合驱动风扇 ； 3) 对皮带提供支撑前端辅助驱动的表面 ； 4) 密封发动机 12 的前部 ； 5) 支撑惰轮 ； 6) 位于发动机螺栓 (stud) 上 ； 以及 7) 提供压缩机 旁通阀和制动加速器的同步动力供应。
虽然已将本公开描述为具有示意性设计， 但是， 可在本公开的精神和范围内进一 步修改本公开内容。 因此， 该申请旨在覆盖使用其一般原理的公开内容的任何变型、 使用或 适应。此外， 此申请旨在覆盖在本公开所属的领域中已知的或通常习惯的这种与本公开的 背离。