劉奇峰，黃德銀，張燦為

(廣州汽車集團(tuán)股份有限公司汽車工程研究院，廣東廣州 511434)

0 引言

汽車制動的工作原理是，經(jīng)過踏板的動作，制動液通過制動軟管將壓力傳遞到車輪的制動器上，制動器摩擦、車輪與地面摩擦使車輛減速或靜止[1]。其中制動踏板感是否舒適或者有效，往往是通過真空助力系統(tǒng)中的穩(wěn)定真空度來保證。

對于真空助力系統(tǒng)的真空來源，裝有汽油發(fā)動機(jī)的車輛由于發(fā)動機(jī)采用點(diǎn)燃式，因此在進(jìn)氣歧管可以產(chǎn)生較高的真空壓力，可以為真空助力制動系統(tǒng)提供足夠的真空來源。而對于才有發(fā)動機(jī)驅(qū)動的車輛，由于發(fā)動機(jī)采用壓燃式，這樣在進(jìn)氣歧管處不能提供相同水平的真空壓力，所以需要安裝提供真空源的真空泵。另外，對于未來滿足較高的排放環(huán)保要求而設(shè)計(jì)的汽油直噴發(fā)動機(jī)，在進(jìn)氣歧管處也不能提供相同水平的真空壓力來滿足真空制動助力系統(tǒng)的要求，因此也需要真空泵來提供真空來源[2]。

真空泵一般分為電動真空泵和機(jī)械真空泵，而機(jī)械泵具有成本低、效率高、功能可靠等優(yōu)點(diǎn)，近年來也越來越受到主流汽車制造商的推崇。

文中根據(jù)不同安裝對手件的結(jié)構(gòu)，探討了如何合理地選擇機(jī)械真空泵法蘭安裝面的密封圈結(jié)構(gòu)。

1 機(jī)械真空泵基本原理

圖1為真空制動系統(tǒng)原理簡圖。

圖1 真空制動系統(tǒng)原理簡圖

其原理為：

(1)機(jī)械真空泵由發(fā)動機(jī)凸輪軸帶動旋轉(zhuǎn)，并由發(fā)動機(jī)提供機(jī)油對其潤滑。

(2)凸輪軸帶動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)、轉(zhuǎn)子帶動葉片旋轉(zhuǎn)，由于葉片在旋轉(zhuǎn)過程中會形成真空腔與壓縮腔，機(jī)械真空泵會通過單向閥(也就是抽氣口)抽取真空助力器內(nèi)部的空氣并將空氣排至發(fā)動機(jī)。

(3)當(dāng)真空助力器內(nèi)部達(dá)到最大真空度時(shí)，與機(jī)械真空泵內(nèi)部處于真空平衡，單向閥會一直關(guān)閉。

(4)當(dāng)駕駛員踩下制動踏板時(shí)，真空助力器內(nèi)部會進(jìn)入空氣，并與機(jī)械真空泵內(nèi)部真空產(chǎn)生壓差，單向閥會打開重復(fù)抽空氣的工作。

2 安裝對手件結(jié)構(gòu)

機(jī)械真空泵法蘭面與發(fā)動機(jī)缸蓋罩連接安裝，缸蓋罩的油道為機(jī)械真空泵內(nèi)部潤滑和散熱提供了機(jī)油，同時(shí)機(jī)械真空泵運(yùn)轉(zhuǎn)過程中會將機(jī)油排回發(fā)動機(jī)，就這樣機(jī)油不斷地進(jìn)入和排出形成循環(huán)。

一般來說，缸蓋罩的安裝面分兩種形式：一種是整體式平面(圖2)，其特點(diǎn)是整個(gè)安裝面是一個(gè)整體，可以很好地保證平面度。

圖2 整體式安裝面

另一種是分段式平面(圖3)，其特點(diǎn)是安裝面是由兩個(gè)平面組成。加工時(shí)，首先將兩個(gè)平面安裝在一起統(tǒng)一加工為一個(gè)平面，但為了后續(xù)安裝發(fā)動機(jī)其他零件，加工完以后會將其拆分開，所以這樣就會發(fā)生兩次裝配，容易出現(xiàn)斷差。

圖3 分段式安裝面

3 法蘭面密封圈結(jié)構(gòu)

一般來說，使用整體式密封圈(即將進(jìn)油和排油區(qū)域通過一個(gè)密封圈連接起來)，這個(gè)是結(jié)構(gòu)最簡單、成本最低的做法。對于整體式安裝面是沒有問題的，但是對于分段式安裝面，這種做法會增加漏油的風(fēng)險(xiǎn)。

當(dāng)發(fā)動機(jī)啟動時(shí)機(jī)油會在進(jìn)油區(qū)域不斷給機(jī)械真空泵輸入機(jī)油(圖4)，但由于機(jī)械真空泵的進(jìn)油孔都比較細(xì)小(一般是φ1.5 mm以內(nèi)的小圓孔)，機(jī)油會不斷積聚在進(jìn)油區(qū)域內(nèi)，即使最終機(jī)油會進(jìn)入排油區(qū)域，但這個(gè)過程中機(jī)油對密封圈會產(chǎn)生壓力。當(dāng)這個(gè)壓力經(jīng)過斷差位置時(shí)，由于處于斷差的兩部分密封圈并不一定是平滑過渡，所以會增加漏油風(fēng)險(xiǎn)。

圖4 一體式密封圈

對于分體式安裝面，如圖5所示，建議使用分體式密封圈(將進(jìn)油和排油區(qū)域分開兩個(gè)部分)，這種結(jié)構(gòu)可以有效避免漏油風(fēng)險(xiǎn)。由于進(jìn)油區(qū)域密封圈范圍避開了斷差位置，這樣能夠避免斷差帶來的影響。同時(shí)由于排油區(qū)域在底部、排油孔面積遠(yuǎn)大于進(jìn)油孔面積，這樣可以避免排油區(qū)域內(nèi)機(jī)油積聚，不對斷差位置密封效果造成影響。

圖5 分體式密封圈

4 結(jié)論

機(jī)械真空泵不僅僅是液壓制動系統(tǒng)的關(guān)鍵零部件，同時(shí)它與發(fā)動機(jī)相連。如果連接的部位產(chǎn)生機(jī)油泄漏，輕則造成外觀不良，重則造成機(jī)油泄漏過多影響發(fā)動機(jī)性能。所以合理選擇法蘭面密封圈結(jié)構(gòu)是十分重要的。

(1)對于整體式密封面，建議選擇整體式或者分體式結(jié)構(gòu)密封圈，如果出于成本考慮，可以優(yōu)先選擇整體式密封圈；如果出于發(fā)動機(jī)平臺化通用性考慮，建議選擇分體式密封圈。

(2)對于分體式密封面，建議選擇分體式結(jié)構(gòu)密封圈，這樣可以大大降低漏油風(fēng)險(xiǎn)。