CN109356836B - 一种负压系统的控制器及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种负压系统的控制器及控制方法，属于负压系统控制领域，特别涉及汽车负压刹车系统领域。控制由负压泵、单向阀和负压消耗器组成的负压系统，控制器有三个接口；探测口负压消耗器连接；出气口与单向阀面向负压泵的一侧连接；控制器持续检测负压消耗器中的绝对压力与预设阈值比对；当检测的绝对压力大于预设阈值，驱动阀门将出气口和进气口保持不连通状态，负压系统处于建负压状态；当检测的绝对压力小于预设阈值，驱动阀门将出气口和进气口保持连通状态，负压系统处于常流状态。本发明成本低，结构简单，现有负压系统可以直接加装，可适用不同环境压力条件，实现负压系统的负压泵按需工作，解决了现有技术中的问题。

Description

一种负压系统的控制器及控制方法

技术领域

本发明公开一种负压系统的控制器及控制方法，属于负压系统控制领域，特别涉及汽车负压刹车系统领域。

背景技术

负压系统结构是负压泵与负压消耗器通过管路连接组成，管路中间设置一个单向阀用于减小负压消耗器的负压波动，负压泵由动力源驱动运转产生负压，但是负压消耗器并不是持续的消耗负压能，负压泵仍然持续运转，系统中的高负压会使得压泵进气口和出气口的压力差很大，负压泵的负载就很大，驱动负压泵消耗的能量就很大。

最典型的就是汽车应用的负压刹车系统，汽车的负压泵设置在发动机上由发动机凸轮轴驱动，只要发动机转动就会一直带动负压泵运转，负压泵通过管路与负压刹车增力装置连接，管路中设置一个单向阀，当驾驶员踩踏刹车踏板时，负压刹车增力装置立即会启动，用于减小驾驶员的刹车踏板力，这时负压刹车增力装置中的负压会被消耗，负压泵会立即补充负压；但是刹车的需求并不是持续存在的，负压泵的运转确是一直进行，负压泵的负载使得发动机要一直对负压泵做工，从而造成油耗的增加。随着法规对油耗的要求愈发严格，能够降低负压泵的负载，使得负压泵能够按需工作变得较为迫切。

现有技术的解决方案是使用电动负压泵，可以实现按需工作，但是电动负压泵的抽气效率低、寿命短、无油润滑极限负压度差、噪音大且成本昂贵，成本大约是发动机直接带动的负压泵的3倍。

综上，设计一种方案实现负压系统的负压泵按需工作。

发明内容

本发明主要旨在解决现有技术负压系统消耗能量较大的问题，提供一种负压系统的控制器及控制方法。

为了实现上述目的，所述的方案如下：

设计一种负压系统的控制器，控制由负压泵、单向阀和负压消耗器组成的负压系统，所述的控制器是机械结构，包括壳体和活塞；壳体的外侧设有贯穿内外壁的通孔分别是出气口、进气口和探测口；控制器有三个接口，分别是探测口、出气口和进气口，这三个接口设置在壳体的外侧并贯穿壳体的内外壁；壳体与活塞之间设有密封圈，活塞在壳体内部滑动；控制器根据探测口探测的绝对压力或负压度的值，控制出气口和进气口是否连通；出气口与单向阀面向负压泵的一侧连接；进气口通向大气；探测口与单向阀面向负压消耗器2的一侧连接；进气口与空气过滤装置连接。

进一步的，所述的一种负压系统的控制器，其特征是，当探测口压力大于压力阈值时，出气口、进气口分别与相互独立的区域连通；当探测口压力小于压力阈值时，出气口与进气口连通相同的区域。

进一步的，所述的一种负压系统的控制器，其特征是，壳体内部呈圆柱形，壳体的第一端与第一端盖密闭固连，壳体的第二端与第二端盖密闭固连；活塞外部呈圆柱形，活塞外周设有装配密封圈的环槽，从活塞的第一端至第二端依次设置有第一密封圈、第二密封圈和第三密封圈。

进一步的，所述的一种负压系统的控制器，其特征是，当探测口压力大于压力阈值时，第一密封圈和第二密封圈之间的区域与且仅与进气口连通，第二密封圈和第三密封圈之间的区域与且仅与出气口连通；当探测口压力小于压力阈值时，第一密封圈和第二密封圈之间的区域与进气口连通，还与出气口连通；

活塞与第二端盖内侧之间的区域与且仅与探测口连通。

进一步的，所述的一种负压系统的控制器，其特征是，第一密封圈与第一端盖之间的区域是真空；第一端盖内侧与活塞第一端之间还设有弹性元件，弹性元件有将活塞远离第一端盖的趋势。

进一步的，所述的一种负压系统的控制器，其特征是，第一密封圈与第一端盖之间的区域有较小的气体压力。

进一步的，所述的一种负压系统的控制器的控制方法，其特征是，包括以下步骤，

1)探测口与单向阀面向负压消耗器的一侧连接；

2)出气口与单向阀面向负压泵的一侧连接；

3)控制器持续检测负压消耗器中的绝对压力，并与预设阈值进行比对；

4)当控制器检测负压消耗器中的绝对压力大于预设阈值，出气口和进气口保持不连通的状态，负压系统处于建负压状态；

5)当控制器检测负压消耗器中的绝对压力小于预设阈值，出气口和进气口保持连通的状态，负压系统处于常流状态；

所述的控制器是机械结构；所述的常流状态是，负压泵进气口与大气连通，负压泵连续抽吸大气的状态。

本发明成本低，结构简单，现有负压系统可以直接加装，可适用不同环境压力条件，实现负压系统的负压泵按需工作，解决了现有技术中的问题。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定，在附图中：

图1负压系统示意图；

图2负压系统应用电子控制器的示意图(建负压状态)；

图3负压系统应用电子控制器的示意图(常流状态)；

图4负压系统应用机械控制器的示意图(建负压状态)；

图5负压系统应用机械控制器的示意图(常流状态)；

图6机械控制器实施例一俯视图；

图7机械控制器实施例一立体视图(壳体剖分,建负压状态)；

图8机械控制器实施例一，图6建负压状态的剖视图；

图9机械控制器实施例一立体视图(壳体剖分,常流状态)；

图10机械控制器实施例一，图6常流状态的剖视图；

图11机械控制器实施例二俯视图；

图12机械控制器实施例二立体视图(壳体剖分,建负压状态)；

图13机械控制器实施例二，图11建负压状态的剖视图；

图14机械控制器实施例二立体视图(壳体剖分,常流状态)；

图15机械控制器实施例二，图11常流状态的剖视图；

图16机械控制器实施例三俯视图；

图17机械控制器实施例三爆炸图(壳体剖分)；

图18机械控制器实施例三，图16建负压状态的剖视图；

图19是图18的剖视图；

图20机械控制器实施例三，图16常流状态的剖视图；

图21是图20的剖视图；

图22负压泵与机械控制器集成一体的示意图。

图中标记为：

1、负压泵带控制器总成；

11、控制器；

111、壳体；111a、出气口；111b、探测口；111c、进气口；111d、工艺口；111e、支撑座；111e’、支撑面；

112、第一端盖；112a、第一限位座；

113、第二端盖；113a、第二限位座；

114、活塞；114a、弹性元件座；114b、第一限位；114c、第二限位；114d、气道；114e、拉臂；114e’、卡扣；

115a、第一密封圈；115b、第二密封圈；115c、第三密封圈；

116、弹性元件；

117、软管；

118、压块；118a、压刀；

12、负压泵；

13、单向阀；

2、负压消耗器。

具体实施方式

下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，目的是帮助本领域的技术人员对本发明的构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解，并有助于其实施。

首先对本文应用的名词做一个定义，

负压，系统内的绝对压力低于外部环境的绝对压力的状态，由于行业习惯，压力表达的意思即压强；

负压度，系统内的绝对压力与外部环境的绝对压力之差，取绝对值，这个差的绝对值越大称之为负压度越高，这个差的绝对值越小称之为负压度越低；比如，外部环境绝对压力是101kpa(海平面附近)时，当系统内的绝对压力是90kpa，则负压度是11kpa；当系统内的绝对压力是80kpa，则负压度是21kpa，前者的负压度小(低)，后者负压度大(高)；

负压度利用率，负压度与外界环境压力比；

建负压状态，系统负压度由低负压度升高至高负压度的过程；

常流状态，负压泵进气口与大气连通，负压泵连续抽吸大气的状态，此时负压泵的耗能最低；

本文中小于阈值或者大于阈值的状态，均可以包含等于阈值的这种情况。

如图1所示，负压系统由负压泵12、单向阀13和负压消耗器2组成。负压泵12由其他原动机驱动，如电动机、内燃机等，负压泵12将进气口的空气抽吸到排气口排出，使得进气口连接的负压消耗器2内形成负压；负压消耗器2是依靠负压工作的装置。负压泵12和负压消耗器2通过管路连接，负压泵12与负压消耗器2之间设置有单向阀13，单向阀13仅允许空气从负压消耗器2流向负压泵12，而不允许空气反向流动，这样就避免了负压消耗器2中的负压度的波动，当负压泵12停止转动时，负压消耗器2中的负压度还能持续保持。负压系统中的负压消耗器2并不是持续的消耗负压，对负压泵12的产生负压的需求并不是持续存在的，但是负压泵的运转确是一直进行，负压泵的负载使得发动机要一直对负压泵做工，从而造成油耗的增加。

本文以汽车中应用的负压刹车系统为例进行详细说明。在汽车中，负压系统即负压刹车系统，负压消耗器2即负压刹车增力装置；负压泵12设置在发动机上，由发动机曲轴驱动，通常是由配气系统的凸轮轴驱动，发动机的凸轮轴与负压泵12的输入轴通过联轴器连接，发动机的凸轮轴将驱动扭矩传递给负压泵12的输入轴，从而驱动负压泵12工作；负压消耗器2指的是负压刹车增力装置，用于帮助驾驶员减小刹车时的踏板力，当驾驶员踩踏刹车踏板时，负压刹车增力装置立即会启动,同时负压刹车增力装置中的负压会被消耗，也就是说负压刹车增力装置中会进入空气，使得负压度升高，进入的空气会被负压泵12抽走，负压度会被再次降低；负压泵12通过管路与负压刹车增力装置连接，管路中设置一个单向阀，用来避免负压刹车增力装置中的负压度的波动，当负压泵12停止转动时，负压刹车增力装置中的负压度还能持续保持。

具体的，

如图2和图3所示，在负压系统中，增加控制器11，控制器11有三个接口，分别是探测口111b、出气口111a和进气口111c，探测口111b与单向阀面向负压消耗器2的一侧连接(目的是检测负压消耗器2内部压力或真空度)，这个连接可以是电连接也可以是气路连接；出气口111a与单向阀面向负压泵12的一侧连接，这个连接是气路连接；进气口111c通向大气。控制器11持续检测负压消耗器2中的绝对压力(气压)，并将检测结果与预设阈值进行比对，当控制器11检测负压消耗器2中的绝对压力大于预设阈值，控制器11驱动阀门将出气口111a和进气口111c保持不连通的状态，负压系统处于建负压状态，负压泵12抽吸负压消耗器2中的空气，使得负压消耗器2中的绝对压力减小，负压度增加；当控制器11检测负压消耗器2中的绝对压力小于预设阈值，控制器11驱动阀门将出气口111a和进气口111c保持连通的状态，负压系统处于常流状态，负压泵12转而通过出气口111a和进气口111c直接抽吸大气，使得负压消耗器2中的绝对压力和负压度不变，此时负压泵12的负载最小，可以认为负压泵12消耗的功率几乎为0，节约了发动机油耗。由于控制器11会持续检测负压消耗器2中的绝对压力，当驾驶员踩踏刹车使得负压消耗器2(即负压刹车增力装置)中的绝对压力上升并超过预设阈值时，控制器11驱动阀门将出气口111a和进气口111c保持不连通的状态，负压泵12又开始抽吸负压消耗器2中的空气。实现了负压泵12的按需工作。

控制器11也可以通过持续检测负压消耗器2中的负压度，并与负压度预设阈值对比，当负压消耗器2中的负压度低于预设阈值时，控制器11驱动阀门将出气口111a和进气口111c保持不连通的状态，负压系统处于建负压状态；当负压消耗器2中的负压度大于预设阈值时，控制器11驱动阀门将出气口111a和进气口111c保持连通的状态，负压系统处于常流状态。

实施例一，

如图2和图3所示，控制器11包括电动阀门、控制单元和压力传感器，电动阀门有两个开口分别与出气口111a和进气口111c连接，电动阀门受控制单元的控制，可以切换出气口111a和进气口111c连通与非连通状态；进一步的，为了保持负压系统的安全性，在电动阀门没有收到信号或者掉电的情况下，出气口111a和进气口111c处于非连通状态，负压泵12可以持续抽吸负压消耗器2。出气口111a与单向阀面向负压泵12的一侧通过气路连接，其中，单向阀面向负压泵12的一侧包括单向阀、管路和负压泵12。进气口111c通向大气，在负压系统处于常流状态时，进气口111c吸入大气，为了避免灰尘、杂质、水分及油污等进入从而损伤负压泵12，进气口111c与空气过滤装置连接；进一步的，进气口111c与汽车空气滤清器的净端(空气已经过空气滤清器过滤)通过气路连接。

控制单元的电能可以由外界或自身携带电源提供；进一步的由汽车电源系统供电。控制单元与压力传感器电连接，压力传感器与探测口111b气路连接，探测口111b与单向阀面向负压消耗器2的一侧通过气路连接，其中，单向阀面向负压消耗器2的一侧包括单向阀、管路和负压消耗器2；还可以，压力传感器安装在单向阀面向负压消耗器2的一侧，控制单元与压力传感器电连接。控制单元持续检测压力传感器信号，获得负压消耗器2内部的绝对压力值，与预设的阈值比对，控制电动阀门的动作，实现切换出气口111a和进气口111c连通与非连通状态，进而实现了，负压系统的建负压状态和常流状态。

上述的控制单元是应用压力传感器，检测负压消耗器2内的压力值来进行控制的，还可以通过检测负压度来控制。由于负压度的是内部绝对压力和外部绝对压力的差值，检测时需要应用负压度传感器。还可以使用两个压力传感器用于同时检测负压消耗器2内部绝对压力和外界环境压力，控制单元实时计算出两者差值就是负压度，在汽车中，由于ECU(发动机控制单元)本身就带有一个压力传感器用于检测外界环境压力，所以负压系统中优选使用一个绝对压力传感器。

更具体的，汽车的使用环境覆盖盆地至高原，外界环境压力(大气压)随着海拔的升高而降低，环境压力范围大约是106kpa到54kpa。在高原上极限的负压度不会高于54kpa，在海平面附近，负压度常用区间轻松就能达到67kpa，所以控制单元中的预设阈值(不管是压力阈值还是负压度阈值)都需要检测外界环境压力值后查询对应外界环境压力下的预设阈值，基于此，控制单元需要应用两个压力传感器，一个检测负压消耗器2的压力，一个检测环境压力；或者一个负压度传感器检测负压消耗器2的负压度，一个压力传感器检测环境压力。进一步的，控制单元需要应用一个压力传感器，检测负压消耗器2的压力，环境压力从ECU读取；或者一个负压度传感器，环境压力从ECU读取。

实施例二，

在实施例一中，控制器11需要使用压力传感器通过电连接的方式探测负压消耗器2中的压力值，还可以应用纯机械的方式实现探测负压消耗器2中的压力值并控制出气口111a和进气口111c的连通状态。

如图4和图5所示，控制器11有三个气路接口分别是出气口111a、进气口111c和探测口111b，出气口111a和进气口111c之间的连通状态受探测口111b接受到的压力状态来控制，当探测口111b接受的压力小于设定的阈值，出气口111a和进气口111c连通，负压系统处于常流状态；当探测口111b接受的压力大于设定的阈值，出气口111a和进气口111c之间非连通，负压系统处于建负压状态。

出气口111a与单向阀面向负压泵12的一侧通过气路连接，其中，单向阀面向负压泵12的一侧包括单向阀、管路和负压泵12。进气口111c通向大气，在负压系统处于常流状态时，进气口111c吸入大气，为了避免灰尘、杂质、水分及油污等进入从而损伤负压泵12，进气口111c处需要增加过滤装置；进一步的，进气口111c与汽车空气滤清器的净端(空气已经过空气滤清器过滤)通过气路连接。探测口111b与单向阀面向负压消耗器2的一侧通过气路连接，其中，单向阀面向负压消耗器2的一侧包括单向阀、管路和负压消耗器2。

为了满足负压系统在任何环境压力下负压度利用率尽量接近，控制器11的探测口111b要能够检测负压消耗器2内部的压力值，以汽车中应用的负压刹车系统为例，当设置探测口111b探测的压力阈值是10kpa，在环境压力100kpa(海拔约100米)时，负压消耗器2维持的负压度是90kpa，占比是90％；在环境压力62kpa(海拔约4000米)时，负压消耗器2维持的负压度是52kpa，占比是84％。通过以上数据计算可以看出外部许用负压度利用率相当，并且也能满足汽车制动需求，并且压力阈值设置的越小，不同环境压力下负压度利用率越接近，压力阈值优选范围是大于等于30kpa且小于等于1kpa。

如图6至图10所示，控制器11包括壳体111和活塞114，壳体111的外侧设有贯穿内外壁的通孔分别是出气口111a、进气口111c和探测口111b，壳体111与活塞114之间设有密封圈，活塞114在壳体111内部滑动；当探测口111b压力大于压力阈值时(控制器11未安装使用时，这个口接大气时自由状态)，出气口111a、进气口111c和探测口111b分别与相互独立的区域连通，负压系统处于建负压状态；当探测口111b压力小于压力阈值时，活塞114滑动，使得出气口111a与进气口111c连通相同的区域，负压系统处于常流状态。

更具体的，

如图6至图10所示，壳体111内部呈圆柱形，壳体111的第一端与第一端盖112密闭固连，壳体111的第二端与第二端盖113密闭固连；活塞114外部呈圆柱形，活塞114外周设有装配密封圈的环槽，从活塞114的第一端至第二端依次设置有第一密封圈115a、第二密封圈115b和第三密封圈115c，优选，第一密封圈115a和第二密封圈115b的距离大于第二密封圈115b和第三密封圈115c的距离；

如图7至图8所示，第一密封圈115a与第一端盖112之间的区域是真空，且是高真空，为了便于工艺实现抽真空，壳体111侧面开设有贯穿壁的工艺口111d便于设备抽吸高真空，当抽吸真空完成后，再将工艺口111d封堵，封堵的方法可以是融化封堵针对壳体111是非金属，还可以是工艺口111d是个单向阀，或其他可以开关的阀门；活塞114第一端与第一端盖112内侧接触限位，并且接触的面积要尽量做小，优选，活塞114第一端伸出的第一限位114b与第一端盖112内侧伸出的第一限位座112a接触；第一端盖112内侧与活塞114第一端之间还设有弹性元件116，弹性元件有将活塞114远离第一端盖112的趋势，优选，弹性元件116是弹簧，弹性元件116一端支撑在第一端盖112内侧伸出弹簧座112a中，弹性元件116另一端支撑在活塞114第一端伸出的弹性元件座114a中；

如图9至图10所示，活塞114第二端与第二端盖113内侧接触限位，并且接触的面积要尽量做小，活塞114第二端与第二端盖113内侧之间的区域与且仅与探测口111b连通，优选，活塞114第二端伸出的第二限位114c与第二端盖113内侧伸出的第一限位座113a接触；

活塞114受到弹性元件116施加的朝向活塞114第二端的力，以及探测口111b的气压作用在活塞114有效面积(即壳体111内径截面积)上的朝向活塞114第一端的力。如图7至图8所示，当探测口111b的气压高到足以克服弹性元件116的弹力，活塞114便向活塞114第一端的方向运动直至与第一端盖112内侧接触限位，此时第一密封圈115a和第二密封圈115b之间的区域与且仅与进气口111c连通，第二密封圈115b和第三密封圈115c之间的区域与且仅与出气口111a连通，此时，控制器11所控制的负压系统处于建负压状态。如图9至图10所示，当探测口111b的气压降低至不足以抵抗弹性元件116的弹力，活塞114便向活塞114第二端的方向运动直至与第二端盖113内侧接触限位，此时第一密封圈115a和第二密封圈115b之间的区域不仅与进气口111c连通，还仅与出气口111a连通，即进气口111c与出气口111a连通，此时，控制器11所控制的负压系统处于常流状态。通过设置弹性元件116的弹力实现对负压系统压力阈值的设定。

壳体111、活塞114、第一端盖112和第二端盖113，优选非金属材料，采用注塑工艺，第一端盖112或第二端盖113与壳体111注塑在一起，另一个端盖可以与壳体111通过装配、胶结、摩擦焊、激光焊、超声波焊等工艺固连；也可以第一端盖112和第二端盖113与壳体111通过装配、胶结、摩擦焊、激光焊、超声波焊等工艺固连。

密封圈可以是O形圈、矩形圈、Y形圈或E形圈等，为了更好的密封，第一密封圈115a、第二密封圈115b和第三密封圈115c的使用数量可以均不小于1个。

为了简化生产工艺，避免对第一密封圈115a与第一端盖112之间的区域抽吸高真空，可以在这个区域留有少量气体，使得这个区域有一个较小的气体压力。活塞114受到的朝向活塞114第二端的力，是弹性元件116施加给活塞114的力和第一密封圈115a与第一端盖112之间的较小的气压作用在活塞114有效面积上的力之和。通过设置弹性元件116的弹力与这个小气压的大小实现对负压系统压力阈值的调节，结合使用带有单向阀或可开闭阀门的工艺口111d，可以在控制器11装配在具体的系统中精细方便的调节压力阈值，还可以在控制器11的第一密封圈115a与第一端盖112之间较小的气压时间久了变化后进行调节修复。另外，还可以取消弹性元件116，活塞114受到的朝向活塞114第二端的力，是第一密封圈115a与第一端盖112之间的较小的气压作用在活塞114有效面积上的力。通过设置这个小气压的大小实现对负压系统压力阈值的调节，结合使用带有单向阀或可开闭阀门的工艺口111d，可以在控制器11装配在具体的系统中精细方便的调节压力阈值，还可以在控制器11的第一密封圈115a与第一端盖112之间较小的气压时间久了变化后进行调节修复。

实施例三，

在实施例一中，第一密封圈115a、第二密封圈115b和第三密封圈115c是设置在活塞114的外表面，还可以将这些密封圈设置在壳体111的内表面。

如图11至图15所示，控制器11包括壳体111、活塞114，壳体111的外侧设有贯穿内外壁的通孔分别是出气口111a、进气口111c和探测口111b，壳体111与活塞114之间设有密封圈，活塞114在壳体111内部滑动；当探测口111b压力大于压力阈值时(控制器11未安装使用时，这个口接大气时自由状态)，出气口111a、进气口111c和探测口111b分别与相互独立的区域连通，负压系统处于建负压状态；当探测口111b压力小于压力阈值时，活塞滑动，使得出气口111a与进气口111c与相同的区域连通，负压系统处于常流状态。

更具体的，

如图11至图15所示，壳体111内部呈圆柱形，壳体111的第一端与第一端盖112密闭固连，壳体111的第二端与第二端盖113密闭固连；壳体111内壁设有装配密封圈的环槽，从壳体111的第一端至第二端依次设置有第一密封圈115a、第二密封圈115b和第三密封圈115c，优选，第一密封圈115a和第二密封圈115b的距离大于第二密封圈115b和第三密封圈115c的距离；活塞114外部呈圆柱形，在密封圈内部滑动，活塞114外壁上设有气道114d，气道两端的孔沿活塞114轴向分布，优选，气道114d是贯穿活塞114的斜孔，作为可选，活塞114外壁上也可以设置两个及以上的气道114d。

如图12至图13所示，第一密封圈115a与第一端盖112之间的区域是真空，且是高真空，为了便于工艺实现抽真空，壳体111侧面开设有贯穿壁的工艺口111d便于设备抽吸高真空，当抽吸真空完成后，再将工艺口111d封堵，封堵的方法可以是融化封堵针对壳体111是非金属，还可以是工艺口111d是个单向阀，或其他可以开关的阀门；活塞114第一端与第一端盖112内侧接触限位，并且接触的面积要尽量做小，优选，活塞114第一端伸出的第一限位114b与第一端盖112内侧伸出的第一限位座112a接触；第一端盖112内侧与活塞114第一端之间还设有弹性元件116，弹性元件有将活塞114远离第一端盖112的趋势，优选，弹性元件116是弹簧，弹性元件116一端支撑在第一端盖112内侧伸出弹簧座112a中，弹性元件116另一端支撑在活塞114第一端伸出的弹性元件座114a中；

如图14至图15所示，活塞114第二端与第二端盖113内侧接触限位，并且接触的面积要尽量做小，活塞114第二端与第二端盖113内侧之间的区域与且仅与探测口111b连通，优选，活塞114第二端伸出的第二限位114c与第二端盖113内侧伸出的第一限位座113a接触；

活塞114受到弹性元件116施加的朝向活塞114第二端的力，以及探测口111b的气压作用在活塞114有效面积(即活塞114外径截面积)上的朝向活塞114第一端的力。如图12至图13所示，当探测口111b的气压高到足以克服弹性元件116的弹力，活塞114便向活塞114第一端的方向运动直至与第一端盖112内侧接触限位，此时第一密封圈115a和第二密封圈115b之间的区域与且仅与进气口111c连通，气道114d的两端都在第一密封圈115a和第二密封圈115b之间的区域内，第二密封圈115b和第三密封圈115c之间的区域与且仅与出气口111a连通，此时，控制器11所控制的负压系统处于建负压状态。如图14至图15所示，当探测口111b的气压降低至不足以抵抗弹性元件116的弹力，活塞114便向活塞114第二端的方向运动直至与第二端盖113内侧接触限位，此时气道114d的两端分别连通了第一密封圈115a和第二密封圈115b之间的区域以及第二密封圈115b和第三密封圈115c之间的区域，使得进气口111c与出气口111a连通，此时，控制器11所控制的负压系统处于常流状态。通过设置弹性元件116的弹力实现对负压系统压力阈值的设定。

壳体111、活塞114、第一端盖112和第二端盖113，优选非金属材料，采用注塑工艺，第一端盖112或第二端盖113与壳体111注塑在一起，另一个端盖可以与壳体111通过装配、胶结、摩擦焊、激光焊、超声波焊等工艺固连；也可以第一端盖112和第二端盖113与壳体111通过装配、胶结、摩擦焊、激光焊、超声波焊等工艺固连。

密封圈可以是O形圈、矩形圈、Y形圈或E形圈等，为了更好的密封，第一密封圈115a、第二密封圈115b和第三密封圈115c的使用数量可以均不小于1个。

为了简化生产工艺，避免对第一密封圈115a与第一端盖112之间的区域抽吸高真空，可以在这个区域留有少量气体，使得这个区域有一个较小的气体压力。活塞114受到的朝向活塞114第二端的力，是弹性元件116施加给活塞114的力和第一密封圈115a与第一端盖112之间的较小的气压作用在活塞114有效面积上的力之和。通过设置弹性元件116的弹力与这个小气压的大小实现对负压系统压力阈值的调节，结合使用带有单向阀或可开闭阀门的工艺口111d，可以在控制器11装配在具体的系统中精细方便的调节压力阈值，还可以在控制器11的第一密封圈115a与第一端盖112之间较小的气压时间久了变化后进行调节修复。另外，还可以取消弹性元件116，活塞114受到的朝向活塞114第二端的力，是第一密封圈115a与第一端盖112之间的较小的气压作用在活塞114有效面积上的力。通过设置这个小气压的大小实现对负压系统压力阈值的调节，结合使用带有单向阀或可开闭阀门的工艺口111d，可以在控制器11装配在具体的系统中精细方便的调节压力阈值，还可以在控制器11的第一密封圈115a与第一端盖112之间较小的气压时间久了变化后进行调节修复。

实施例四，

在实施例一或实施例二基础上，出气口111a与进气口111c分别与软管117连接，探测口111b压力大于压力阈值时，活塞114的滑动使得软管117挤压变形，使得出气口111a与进气口111c处于非连通状态；探测口111b压力小于压力阈值时，活塞114向另一侧滑动使得软管117的挤压力减小至消失，软管变形的部位回弹，使得出气口111a与进气口111c处于连通状态，按照这个原理即实施例四。

如图16至图21所示，控制器11包括壳体111、活塞114，壳体111的外侧设有贯穿内外壁的通孔分别是出气口111a、进气口111c和探测口111b，壳体111与活塞114之间设有密封圈，活塞114在壳体111内部滑动；活塞114的第一端与壳体111第一端之间的区域是独立且密闭的，活塞114的第二端与壳体111第二端之间的区域是独立的且和探测口111b连通；出气口111a、进气口111c分别与软管117的两端连接；活塞114与压块118固连，支撑座111e与壳体111固连，软管117设置在压块118与支撑座111e之间；当探测口111b压力大于压力阈值时(控制器11未安装使用时，这个口接大气时自由状态)，活塞114滑动带动压块118将软管117压向支撑座111e，软管不能够通气，出气口111a与进气口111c处于非连通状态，负压系统处于建负压状态；当探测口111b压力小于压力阈值时，活塞114滑动带动压块118远离支撑座111e，软管变形部位回弹，可以通气，出气口111a与进气口111c处于连通状态，负压系统处于常流状态。

更具体的，

如图16至图21所示，壳体111内部呈圆柱形，壳体111的第一端与第一端盖112密闭固连，壳体111的第二端与第二端盖113密闭固连；活塞114外部呈圆柱形，活塞114外周设有装配密封圈的环槽，第一密封圈115a设置在活塞114外周的环槽中，为了活塞114滑动时不会倾斜，第一密封圈115a可以沿活塞114轴向设置2个及以上，这样也加强了密封性；还可以壳体111内壁设有装配密封圈的环槽，第一密封圈115a设置在壳体111内壁的环槽中，为了活塞114滑动时不会倾斜，第一密封圈115a可以沿活塞114轴向设置2个及以上，这样也加强了密封性。

活塞114第二端与拉臂114e的第一端固连，拉臂114e的第二端与压块118固连，进一步的，拉臂114e平行的设置两个，这两个拉臂114e的第二端分别与压块118的两端固连，优选，拉臂114e第二端是勾状，压块118压进拉臂114e第二端，勾状结构弹出，实现拉臂114e与压块118固连，次优选，压块118螺栓或螺钉穿过压块118旋入拉臂114e第二端。支撑座111e与壳体111内部固连，进一步的，支撑座111e是长条形，其两端与壳体111内部固连，支撑座111e位于两个拉臂114e之间。支撑座111e面向压块118的一侧设有支撑面111e’，支撑面111e’是平面，压块118面向支撑座111e的一侧设有压刀118a，压刀118a截面是三角形，拉伸方向与支撑面111e’平行，如图19所示，压刀118a与支撑面111e’的接触长度大于软管117内圆的半周长，使得软管117能充分压扁不留空隙。

如图17至图19所示，第一密封圈115a与第一端盖112之间的区域是真空，且是高真空，为了便于工艺实现抽真空，壳体111侧面开设有贯穿壁的工艺口111d便于设备抽吸高真空，当抽吸真空完成后，再将工艺口111d封堵，封堵的方法可以是融化封堵针对壳体111是非金属，还可以是工艺口111d是个单向阀，或其他可以开关的阀门。为了使软管117能充分压扁不留空隙，活塞114第一端与第一端盖112内侧不会接触；第一端盖112内侧与活塞114第一端之间还设有弹性元件116，弹性元件有将活塞114远离第一端盖112的趋势，优选，弹性元件116是弹簧，弹性元件116一端支撑在第一端盖112内侧伸出弹簧座112a中，弹性元件116另一端支撑在活塞114第一端伸出的弹性元件座114a中。

如图20至图21所示，为了使软管117有能充分回位的空间，活塞114第二端与第二端盖113内侧不会接触，活塞114第二端与第二端盖113内侧之间的区域与且仅与探测口111b连通。

活塞114受到弹性元件116施加的朝向活塞114第二端的力，以及探测口111b的气压作用在活塞114有效面积上的朝向活塞114第一端的力。如图18至图19所示，当探测口111b的气压高到足以克服弹性元件116的弹力，活塞114便向活塞114第一端的方向运动，直至压块118将软管117压扁在支撑座111e，出气口111a与进气口111c处于非连通状态，此时，控制器11所控制的负压系统处于建负压状态。如图20至图21所示，当探测口111b的气压降低至不足以抵抗弹性元件116的弹力，活塞114便向活塞114第二端的方向运动直至与支撑座111e接触限位，进气口111c与出气口111a连通，此时，控制器11所控制的负压系统处于常流状态。通过设置弹性元件116的弹力实现对负压系统压力阈值的设定。

壳体111、活塞114、第一端盖112和第二端盖113，优选非金属材料，采用注塑工艺，第一端盖112或第二端盖113与壳体111注塑在一起，另一个端盖可以与壳体111通过装配、胶结、摩擦焊、激光焊、超声波焊等工艺固连；也可以第一端盖112和第二端盖113与壳体111通过装配、胶结、摩擦焊、激光焊、超声波焊等工艺固连。壳体111与支撑座111e一起注塑，活塞114与拉臂114e一起注塑；出气口111a、进气口111c分别与软管117的两端连接，连接方式可以是装配后胶结，也可以是应用现有管路接口方式装配连接。

密封圈可以是O形圈、矩形圈、Y形圈或E形圈等。

为了简化生产工艺，避免对第一密封圈115a与第一端盖112之间的区域抽吸高真空，可以在这个区域留有少量气体，使得这个区域有一个较小的气体压力。活塞114受到的朝向活塞114第二端的力，是弹性元件116施加给活塞114的力和第一密封圈115a与第一端盖112之间的较小的气压作用在活塞114有效面积上的力之和。通过设置弹性元件116的弹力与这个小气压的大小实现对负压系统压力阈值的调节，结合使用带有单向阀或可开闭阀门的工艺口111d，可以在控制器11装配在具体的系统中精细方便的调节压力阈值，还可以在控制器11的第一密封圈115a与第一端盖112之间较小的气压时间久了变化后进行调节修复。另外，还可以取消弹性元件116，活塞114受到的朝向活塞114第二端的力，是第一密封圈115a与第一端盖112之间的较小的气压作用在活塞114有效面积上的力。通过设置这个小气压的大小实现对负压系统压力阈值的调节，结合使用带有单向阀或可开闭阀门的工艺口111d，可以在控制器11装配在具体的系统中精细方便的调节压力阈值，还可以在控制器11的第一密封圈115a与第一端盖112之间较小的气压时间久了变化后进行调节修复。

以上实施例一至实施例四，任意一种方案都可以与负压泵12组合成模块，即负压泵带控制器总成1，具体的，

如图22所示，负压泵带控制器总成1包括负压泵12、控制器11和单向阀13，这三个部件的连接方式与实施例一至实施例四中一致，形成一个总成应用。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种负压系统的控制器，控制由负压泵(12)、单向阀(13)和负压消耗器(2)组成的负压系统，其特征是，

所述的控制器(11)是机械结构，包括壳体(111)和活塞(114)；

壳体(111)的外侧设有贯穿内外壁的通孔分别是出气口(111a)、进气口(111c)和探测口(111b)；

控制器(11)有三个接口，分别是探测口(111b)、出气口(111a)和进气口(111c)，这三个接口设置在壳体(111)的外侧并贯穿壳体(111)的内外壁；

壳体(111)与活塞(114)之间设有密封圈，活塞(114)在壳体(111)内部滑动；

控制器(11)根据探测口(111b)探测的绝对压力或负压度的值，控制出气口(111a)和进气口(111c)是否连通；

出气口(111a)与单向阀面向负压泵(12)的一侧连接；

进气口(111c)通向大气；

探测口(111b)与单向阀面向负压消耗器( 2) 的一侧连接；

进气口(111c)与空气过滤装置连接；

当探测口(111b)压力大于压力阈值时，出气口(111a)、进气口(111c)分别与相互独立的区域连通；

当探测口(111b)压力小于压力阈值时，出气口(111a)与进气口(111c)连通相同的区域；

壳体(111)内部呈圆柱形，

壳体(111)的第一端与第一端盖(112)密闭固连，

壳体(111)的第二端与第二端盖(113)密闭固连；

活塞(114)外部呈圆柱形，活塞(114)外周设有装配密封圈的环槽，从活塞(114)的第一端至第二端依次设置有第一密封圈(115a)、第二密封圈(115b)和第三密封圈(115c)；

当探测口(111b)压力大于压力阈值时，第一密封圈(115a)和第二密封圈(115b)之间的区域与且仅与进气口(111c)连通，第二密封圈(115b)和第三密封圈(115c)之间的区域与且仅与出气口(111a)连通；

当探测口(111b)压力小于压力阈值时，第一密封圈(115a)和第二密封圈(115b)之间的区域与进气口(111c)连通，还与出气口(111a)连通；

活塞(114)与第二端盖(113)内侧之间的区域与且仅与探测口(111b) 连通。

2.根据权利要求1所述的一种负压系统的控制器，其特征是，

第一密封圈(115a)与第一端盖(112)之间的区域是真空；

第一端盖(112)内侧与活塞(114)第一端之间还设有弹性元件(116)，弹性元件有将活塞(114)远离第一端盖(112)的趋势。

3.根据权利要求1所述的一种负压系统的控制器，其特征是，

第一密封圈(115a)与第一端盖(112)之间的区域有较小的气体压力。

4.根据权利要求1至3任意一项所述的一种负压系统的控制器的控制方法，其特征是，包括以下步骤，

1)探测口(111b)与单向阀面向负压消耗器(2)的一侧连接；

2)出气口(111a)与单向阀面向负压泵(12)的一侧连接；

3)控制器(11)持续检测负压消耗器(2)中的绝对压力，并与预设阈值进行比对；

4)当控制器(11)检测负压消耗器(2)中的绝对压力大于预设阈值，出气口(111a)和进气口(111c)保持不连通的状态，负压系统处于建负压状态；

5)当控制器(11)检测负压消耗器(2)中的绝对压力小于预设阈值，出气口(111a)和进气口(111c)保持连通的状态，负压系统处于常流状态；

所述的控制器(11)是机械结构；

所述的常流状态是，负压泵(12)进气口与大气连通，负压泵(12)连续抽吸大气的状态。

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