CN109131296A - 一种四分之一波长管及叶片式电子真空泵的降噪装置 - Google Patents

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宫世超
唐永强
庞剑
杨亮
张海燕
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    • B60T13/46—Vacuum systems

Abstract

本发明公开了一种四分之一波长管及叶片式电子真空泵的降噪装置，所述四分之一波长管能够对叶片式电子真空泵进行降噪，其长度根据叶片式电子真空泵工作时的主阶次频率计算得出，其截面面积与叶片式电子真空泵出气管道截面面积的比值m≤1。所述叶片式电子真空泵的降噪装置包括四分之一波长管，所述四分之一波长管的尺寸为上述的四分之一波长管，其一端与叶片式电子真空泵的出气组件侧壁连通固定，另一端进行封堵。其能够有效降低叶片式电子真空泵的高频噪声，提高整车的NVH性能。

Description

一种四分之一波长管及叶片式电子真空泵的降噪装置
技术领域
本发明涉及汽车振动噪声领域，具体涉及一种四分之一波长管及叶片式电子真空泵的降噪装置。
背景技术
传统燃油车采用发动机进气歧管的真空度作为制动系统助力泵的真空源，而混合动力汽车的电动工作模式或纯电动汽车没了进气系统这个真空源，需要电子真空泵作为真空源。国内汽车行业应用最广泛电子真空泵的是叶片式电子真空泵，其可靠性高、寿命长，但其工作时会产生高频振动和噪声。
为了避免电子真空泵高频噪声传至驾驶舱内引起用户不满，汽车制造商采用多种降噪措施优化电子真空泵噪声，传统解决措施主要分三类。
一是从源头开展工作，优化电子真空泵本体结构，降低电子真空泵噪声声功率。开发成本较高，降噪效果不明显。
二是通过寻求电子真空泵最优化布置位置，如布置在动力总成上，或者机舱纵梁上远离前壁板的位置。由于电子真空泵电机壳体与周围零件碰撞干涉导致异响、碰撞发生时电子真空泵本体侵入前壁板影响乘客安全等因素，电子真空泵在机舱内布置空间有很大的局限性。三是电子真空泵与车身侧固定结构之间采用两级橡胶衬垫隔振，并提升机舱前壁板声学包装材料的隔吸声性能的方式。参见图1，所示的现有叶片式电子真空泵的布置方式，叶片式电子真空泵1螺栓固定于固定支架7上，叶片式电子真空泵1与固定支架连接处设有上橡胶隔振垫8和下橡胶隔振垫9，防止工作时发生晃动。两级橡胶隔振垫的硬度设计的太低，不符合疲劳耐久、可靠性、电子真空泵运动干涉等方面的要求，硬度太高又不能很好的隔振降噪。提升前壁板声学包装材料的隔声性能既不经济又可能影响轻量化。
CN207291991U公开了一种电子真空泵减震降噪装置，包括固定在车体上的车体固定架，所述车体固定架通过弹性缓冲垫以及螺栓固定连接有真空泵固定架，所述真空泵固定架上固定有电子真空泵。通过弹性缓冲垫来降低电子真空泵的工作振动；同时将声源与安装支架隔开，在一定程度起到了降噪作用，但是对布置空间要求较高，结构复杂。
混合动力汽车的电动模式及纯电动汽车靠电动机驱动，没有了发动机噪声的掩盖效应，电子真空泵高频噪声将更加凸显，因此急需开发一种新型的降噪方法及装置。
发明内容
本发明的目的是提供一种叶片式电子真空泵的降噪方法及装置，其能够有效降低叶片式电子真空泵的高频噪声，提高整车的NVH性能。
本发明所述的四分之一波长管，能够对叶片式电子真空泵进行降噪，其长度为：式中，L为四分之一波长管的长度，c为声音传播速度，f为叶片式电子真空泵工作时的主阶次频率；
所述四分之一波长管的截面面积与叶片式电子真空泵出气管道截面面积的比值m≤1。
进一步，所述电子真空泵工作时的主阶次频率的计算公式为：
式中，f为叶片式电子真空泵工作时的主阶次频率，n为叶片式电子真空泵的叶片个数，RPM为工作时的转速。
进一步，所述所述四分之一波长管的截面面积与叶片式电子真空泵出气管道截面面积的比值m＝1。
步骤三，将步骤二得到的四分之一波长管布置于叶片式电子真空泵的出气组件上。
一种叶片式电子真空泵的降噪装置，包括四分之一波长管，所述四分之一波长管的尺寸参数上述方法进行确定，其一端与叶片式电子真空泵的出气组件侧壁连通固定，另一端进行封堵。
进一步，所述出气组件包括连接管、出气尾管和三通接头，所述连接管一端与叶片式真空泵的出气嘴固定连接，另一端与三通接头的第一接口固定连接，所述出气尾管与三通接头的第二接口固定连接，四分之一波长管与三通接头的第三接口固定连接。
进一步，所述三通接头呈T型。
进一步，所述出气尾管的自由端为缩口式尾口。
进一步，连接管的形状根据叶片式电子真空泵的具体布置位置进行调整，过渡圆滑。
进一步，所述连接的材质为尼龙或橡胶。
本发明与现有技术相比具有如下有益效果：
通过在叶片式电子真空泵的出气组件上布置四分之一波长管，所述四分之一波长管的尺寸参数根据计算公式得出，声波从主管道进入旁支管后，声波被封闭端反射回到主管道，使得某些频率的声波与主管道中同样频率的声波由于相位相反而抵消，有效降低了叶片式电子真空泵的高频噪声，相应地降低了对电子真空泵本体空气声功率的要求，降低了对泵体安装支架模态的要求、降低了对隔振垫橡胶硬度一致性的要求、降低了对机舱前壁板声学包装性能的要求，起到了降低成本、减轻重量的作用。
附图说明
图1是现有的叶片式电子真空泵的结构示意图；
图2是本发明的结构示意图；
图3是本发明的四分之一波长管与出气组件的连接示意图；
图4是本发明的四分之一波长管的结构示意图；
图5是本发明的出气尾管的结构示意图；
图6是叶片式电子真空泵的降噪效果示意图。
图中，1—叶片式电子真空泵，2—四分之一波长管，21—堵头，3—出气嘴，4—连接管，5—出气尾管，51—缩口式尾口，6—三通接头，61—第一接口，62—第二接口，63—第三接口，7—固定支架，8—上橡胶隔振垫，9—下橡胶隔振垫。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作详细说明。
一种四分之一波长管，能够对叶片式电子真空泵进行降噪，
以四分之一波长管为旁支管，以叶片式电子真空泵的出气管为主管，旁支管的传递损失为：
式中，L为四分之一波长管的长度，m为旁支管截面积与主管截面积的比值，当旁支管的传递损失最大时，旁支管的长度为：
(n＝1，2，3……)，式中，n为叶片式电子真空泵的叶片个数，λ为声波波长，且
式中，f0是旁支管的共振频率，c为声音传播速度，
将声波波长计算公式带入旁支管的长度公式得：则主阶次频率为f的叶片式电子真空泵所需的四分之一波长管的长度为：
式中，L为四分之一波长管的长度，n为叶片式电子真空泵的叶片个数，c为声音传播速度，f为叶片式电子真空泵工作时的主阶次频率；
电子真空泵工作时的主阶次频率的计算公式为：
式中，f为叶片式电子真空泵工作时的主阶次频率，n为叶片式电子真空泵的叶片个数，RPM为工作时的转速。
所述四分之一波长管的截面面积与叶片式电子真空泵出气管道截面面积的比值m≤1，需要根据电子真空泵的安装空间确定四分之一波长管的截面面积，保证四分之一波长管的降噪效果，在安装空间允许的范围内取最大值；
参见图2至图5，所示的叶片式电子真空泵的降噪装置，包括四分之一波长管，所述四分之一波长管2的尺寸参数上述方法进行确定，根据叶片式电子真空泵的叶片个数和工作时的转速计算出主阶次频率f为580Hz，相应的根据公式计算出四分之一波长管2的长度为146.5mm，截面面积与叶片式电子真空泵出气管道截面面积的比值m＝1，然后经声学仿真软件对四分之一波长管2的尺寸进行校正。所述四分之一波长管2一端与叶片式电子真空泵1的出气组件侧壁连通固定，另一端通过堵头21进行封堵。
所述出气组件包括连接管4、出气尾管5和三通接头6，所述三通接头呈T型。所述连接管4一端与叶片式真空泵1的出气嘴3固定连接，另一端与三通接头6的第一接口61固定连接，所述出气尾管4与三通接头6的第二接口62固定连接，四分之一波长管2与三通接头6的第三接口63固定连接。所述出气尾管5的自由端为缩口式尾口51。
连接管4的形状根据叶片式电子真空泵的具体布置位置进行调整，过渡圆滑，其材料选用尼龙或橡胶。
以现有的叶片式电子真空泵的布置方式为对照组，以本发明为实验组，测定叶片式电子真空泵工作时车内噪声情况。参见图6，由于在叶片式电子真空泵的出气组件上布置四分之一波长管，声波从主管道进入旁支管后，声波被封闭端反射回到主管道，使得某些频率的声波与主管道中同样频率的声波由于相位相反而抵消，有效降低了叶片式电子真空泵的高频噪声，相应地降低了对电子真空泵本体空气声功率的要求，降低了对泵体安装支架模态及IPI的要求、降低了对隔振垫橡胶硬度一致性的要求、降低了对机舱前壁板声学包装性能的要求，起到了降低成本、减轻重量的作用。

Claims (9)

1.一种四分之一波长管，其特征在于；所述四分之一波长管能够对叶片式电子真空泵进行降噪，其长度为：式中，L为四分之一波长管的长度，c为声音传播速度，f为叶片式电子真空泵工作时的主阶次频率；
所述四分之一波长管的截面面积与叶片式电子真空泵出气管道截面面积的比值m≤1。
2.根据权利要求1所述的四分之一波长管，其特征在于：所述电子真空泵工作时的主阶次频率的计算公式为：
式中，f为叶片式电子真空泵工作时的主阶次频率，n为叶片式电子真空泵的叶片个数，RPM为工作时的转速。
3.根据权利要求1或2所述的四分之一波长管，其特征在于：所述四分之一波长管的截面面积与叶片式电子真空泵出气管道截面面积的比值m＝1。
4.一种叶片式电子真空泵的降噪装置，其特征在于：包括四分之一波长管(2)，所述四分之一波长管为权利要求1～3任一项所述的四分之一波长管，其一端与叶片式电子真空泵(1)的出气组件侧壁连通固定，另一端进行封堵。
5.根据权利要求4所述的叶片式电子真空泵的降噪装置，其特征在于：所述出气组件包括连接管(4)、出气尾管(5)和三通接头(6)，所述连接管一端与叶片式真空泵(1)的出气嘴(3)固定连接，另一端与三通接头的第一接口(61)固定连接，所述出气尾管与三通接头的第二接口(62)固定连接，四分之一波长管与三通接头的第三接口(63)固定连接。
6.根据权利要求5所述的叶片式电子真空泵的降噪装置，其特征在于：所述三通接头(6)呈T型。
7.根据权利要求5或6所述的叶片式电子真空泵的降噪装置，其特征在于：所述出气尾管(5)的自由端为缩口式尾口(51)。
8.根据权利要求5或6所述的叶片式电子真空泵的降噪装置，其特征在于：连接管(4)的形状根据叶片式电子真空泵(1)的具体布置位置进行调整，过渡圆滑。
9.根据权利要求8所述的叶片式电子真空泵的降噪装置，其特征在于：所述连接(4)的材质为尼龙或橡胶。
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