CN109695559B - 一种真空泵降噪装置和真空泵 - Google Patents

Abstract

本发明涉及车辆底盘领域，提出了一种真空泵降噪装置、真空泵及车辆。所述装置包括柱状壳体，所述柱状壳体套设在真空泵排气管口外部，所述柱状壳体的内径与真空泵排气管外径相匹配。所述柱状壳体内部具有第一排气通道和第二排气通道，所述第一排气通道的内径与真空泵排气管口相匹配，所述第二排气通道与第一排气通道相通，所述第二排气通道平均内径小于第一排气通道平均内径。所述真空泵降噪装置通过第二通道改变排气气体的流速，从而影响噪音频率，优化噪音表现。所述真空泵降噪装置还可以通过改变第一排气通道和所述第二排气通道的平均截面面积比，适配不同排气量的真空泵。

Description

一种真空泵降噪装置和真空泵

技术领域

本发明涉及车辆底盘领域，尤其涉及一种真空泵降噪装置和真空泵。

背景技术

近年来，电动汽车行业在国家的鼓励下有了迅猛的发展，电动汽车在制动助力方面，现在比较成熟解决方案为采用传统的真空助力器加电动真空泵的模式，因电动车没有燃油车中的发动机，不能从发动机进气歧管处获取真空，故电动车需要匹配单独的电动真空泵来获取真空；电动真空泵因自身结构以及转速较高的原因，工作时有较大的噪音，加之电动汽车没有发动机，整车噪音较小，真空泵噪音更加凸显。在新的解决方案取代真空助力器+电动真空泵的方案之前，如何最大限度的降低电动真空泵噪音，获得更好的驾驶感受，是每个电动汽车生产企业要面对的问题。

现阶段的电动真空泵噪音控制主要是在真空泵安装位置加装二级减振装置，常见为加装二级减震支架，通过传递路径衰减来优化噪音和振动，对于噪音源本身没有控制，这种方式在测试值上有一定优化效果，实际对噪音大小及音质改善不明显，主观感受也不明显，且二级减振支架成本偏高，减振元件耐久性差，随时间推移性能衰减大等缺点。

CN109131296A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，所述降噪装置包括四分之一波长管，所述四分之一波长管的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。所述四分之一波长管长度的计算较为复杂，成本较高，且其配套的进行降噪的设置占用了较多的安装空间。

CN109072918A公开了一种具有消音器的真空泵，所述消音器安装在真空泵的进气端口，不能抑制出气端口的噪音，且所述消音器采用了声音膨大装置，同样占用了较多的安装空间。

发明内容

本发明要解决的技术问题是在不挤占安装空间的前提下以较低成本抑制真空泵的噪声。为了解决上述问题，本发明提出了一种真空泵降噪装置和真空泵。本发明具体是以如下技术方案实现的：

本发明的第一个方面提出了一种真空泵降噪装置，所述装置包括：柱状壳体；

所述柱状壳体的内径与真空泵排气管外径相匹配；

所述柱状壳体内部具有第一排气通道和第二排气通道，所述第一排气通道的内径与真空泵排气管口相匹配，所述第二排气通道与第一排气通道相通，所述第二排气通道平均内径远小于第一排气通道平均内径；

所述柱状壳体套设在真空泵排气管口外部。

所述第二排气通道可以改变气体的排放速度，从而影响排出气体的噪音频率。

进一步地，特征值L的选取范围在6.0-12.0,其中，所述特征值L为所述降噪装置的第一排气通道与第二排气通道的平均截面面积比，其计算方式为：

L＝S₁/S₂

其中，L为第一排气通道与第二排气通道的截面面积比，S₁为第一排气通道截面积，S₂为第二排气通道截面积。

优选地，当真空泵排量为5L时，所述真空泵降噪装置的特征值L取值范围在7.0-9.0；

当真空泵排量为3.2L时，所述真空泵降噪装置的特征值L为10.0-12.0。

优选地，所述柱状壳体为橡胶材质。

所述构成柱状壳体的橡胶的硬度范围在40～50肖氏硬度A之间，所述构成柱状壳体的橡胶为三元乙丙橡胶。

进一步地，所述装置还包括变截面比控制装置，所述柱状壳体的内壁沿气流通行路径上设置有变截面比控制装置，所述变截面比控制装置的外径与柱状壳体内径相匹配，所述变截面比控制装置用于根据气流流速，控制气流流出截面积的大小。

进一步地，所述变截面比控制装置为阀片，所述阀片通过转动不同角度的方式来改变气流流出截面积，所述阀片与柱状壳体连接处的上端具有凸起，所述凸起用于防止阀片逆向转动。

进一步地，所述装置还包括气流分散装置，所述气流分散装置为多个均匀分布在柱状壳体出气端端面的出气孔。

进一步地，所述柱状壳体内壁上设有多个吸音凹槽。

具体地，在真空泵上加装真空泵降噪装置后，在气流通过所述第二排气通道时，气流流速变大，相应噪音频率改变，从而优化真空泵噪音表现。且所述真空泵降噪装置能够根据不同排量的真空泵进行对应的设计，采用最优的第一排气通道和第二排气通道的截面面积比。

所述真空泵降噪装置还可以在气流流通路径上设置变截面比控制装置，所述变截面比控制装置可以是阀片，所述阀片可以根据气流大小变化开度。阀片水平安装于真空泵降噪装置上，无气流通过时阀片处于关闭状态，在有气流通过时阀片处于打开状态。且阀片为橡胶材质，阀片开度会随气流大小产生相应变化，气流越大开度越大，反之气流越小，开度越小，阀片不同开度对应不同气体流过截面积，从而实现变截面比控制，从而改变气流流速及频率。结合排气装置末端蜂窝排列排气孔结构，本身即可将气流打散而有效吸收噪音，从而降低真空泵噪音，提高驾驶体验。

本发明的第二个方面提出了一种真空泵，所述真空泵具有上述所述的一种真空泵降噪装置。真空泵排气管排出的气体通过降噪装置进行降噪再排出。

所述真空泵的排气管与所述电动真空泵降噪装置连接，所述电动真空泵降噪装置套在真空泵排气管的外部，并固定在真空泵排气管的外部。且所述真空泵降噪装置能够根据不同排量的真空泵进行对应的设计，采用最优的第一排气通道和第二排气通道的截面面积比。

所述降噪装置还可以在气流流通路径上设置变截面比控制装置，所述变截面比控制装置可以是阀片。所述阀片为可随气流速度调节开度的阀片，所述阀片设置在降噪装置内壁上，可以向下转动一定角度。所述阀片使得所述降噪装具备可变截面比设计，因此可兼容不同排气量规格的真空泵。所述降噪装置还具有排气结构，所述排气结构为多孔结构。

采用上述技术方案，本发明所述的一种真空泵降噪装置和真空泵，具有如下有益效果：

1)本发明提出了一种真空泵降噪装置，所述降噪装置具有柱状壳体和内径不同的两个排气通道，所述柱状壳体的第一排气通道与真空泵的排气管相匹配，节省了安装空间，所述柱状壳体的第二排气通道能够改变排出气体的流动速度，从而对噪音有所抑制，且所述真空泵降噪装置整体成本较低，易于生产加工。

2)本发明提出了一种真空泵降噪装置，所述降噪装置具有阀片，所述阀片可以随气流速度来调节开度，所述阀片使得所述降噪装具备可变截面比设计，因此可兼容不同排气量规格的真空泵；

3)本发明提出了一种真空泵降噪装置，所述柱状壳体的出气端具有多个出气孔，所述多个出气孔均匀分布在出气端端面上，所述多个出气孔能够将气流打散而有效吸收噪音，从而降低真空泵噪音，提高驾驶体验。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种真空泵降噪装置的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种真空泵降噪装置与未安装真空泵降噪装置的排气气流截面积对比图；

图3为本发明实施例提供的一种真空泵降噪装置安装前后的噪音对比曲线图；

图4为本发明实施例提供的一种具有变截面比控制装置的真空泵降噪装置的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的一种真空泵降噪装置的气流通过阀片示意图；

图6为本发明实施例提供的一种真空泵降噪装置安装在真空泵上的示意图；

图7为本发明实施例提供的一种具有变截面比控制装置的真空泵降噪装置安装在真空泵上的示意图。

以下对附图作补充说明：

1-柱状壳体，2-阀片。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本申请所提供的几个实施例中，所描述的系统实施例仅仅是示意性的，例如所述模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个模块或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，模块或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。

所述作为分离部件说明的模块可以是或者也可以不是物理上分开的，作为模块显示的部件可以是或者也可以不是物理模块，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络模块上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

实施例1：

本发明实施例中提供了一种真空泵降噪装置，如图1所示，所述装置包括：柱状壳体1。

所述柱状壳体套设在真空泵排气管口外部，所述柱状壳体的内径与真空泵排气管外径相匹配；

所述柱状壳体内部具有第一排气通道和第二排气通道，所述第一排气通道的平均内径与真空泵排气管口相匹配，所述第二排气通道与第一排气通道相通，所述第二排气通道平均内径小于第一通道平均内径，所述第二排气通道可以改变排气气体的流速，从而影响排出气体的噪音频率，对真空泵的噪音起到一定的抑制作用；

根据不同排气量的真空泵，所述第二排气通道平均内径的大小能够进行对应的设置。

具体地，如图2所示，箭头指向为排气气流方向，左侧图像为具有真空泵降噪装置的图像，右侧图像为不具有真空泵降噪装置的图像。设气流经过真空泵降噪装置第一排气通道时的截面积为A，设气流经过真空泵降噪装置第二排气通道时的截面积为B，同时无降噪装置的气流流出截面积始终为A，未发生变化。

设单位时间流出气体量为V，有噪音优化装置端气流流出速度为u₁，无噪音优化装置端气流流出速度为u₂：

u₁＝V/B

u₂＝V/A

由于A>B，故u₁>u₂,可知加装真空泵降噪装置后气流流速变大，相应噪音频率改变，从而优化真空泵噪音表现。

设L为第一排气通道与第二排气通道的平均截面面积比，特征值L的选取范围在6.0-12.0，其计算方式为：

L＝S₁/S₂

其中，S₁为第一排气通道平均截面积，S₂为第二排气通道平均截面积。

目前市面主要真空泵排量为5L、3.2L两种，分别对应电动车用独立泵和传统汽车用辅助真空泵。设第一排气通道与第二排气通道的平均截面面积比为L，第一排气通道截面积为S₁，第二排气通道截面积为S₂。其中，第一排气通道和第二排气通道并不一定是柱形，还可以是其他已知的通道类型，包括但不仅限于是椭圆形、腰桶形、棱柱形等。

当真空泵排量为5L时，确定所述截面面积比的范围为7.0-9.0，当根据平均值进行计算时，所述截面面积比如下所示。

当真空泵排量为5L时，所述真空泵降噪装置第一排气通道的平均内径为7.20mm，第二排气通道的平均内径为2.83mm，则可以获得真空泵排量为5L时的平均截面面积比为：

L＝S₁/S₂＝(7.2/2)²/(2.83/2)²＝8.00

且所述第二排气通道的长度为8.45mm。

当真空泵排量为3.2L时，确定所述截面面积比的范围为10.0-12.0，当根据平均值进行计算时，所述截面面积比如下所示。

所述真空泵降噪装置第一排气通道的平均内径为5.34mm，第二排气通道的平均内径为1.56mm，则可以获得真空泵排量为3.2L时的平均截面面积比为：

L＝S₁/S₂＝(5.34/2)²/(1.56/2)²＝11.71

且所述第二排气通道的长度为6.25mm。

综上可得，对于不同排量电动真空泵噪音优化装置截面比要求如下，5L排量的电动真空泵噪音优化装置的平均截面面积比为7.84，3.2L排量的电动真空泵噪音优化装置平均截面面积比为11.11。

如图3所示，上部曲线为未加真空泵降噪装置的噪音曲线，下部曲线为加入真空泵降噪装置的噪音曲线，可以明显降低。

进一步地，所述柱状壳体1为橡胶材质，所述橡胶材质为EPDM(三元乙丙橡胶)，所述柱状壳体1所使用的橡胶硬度为(45±5)Shore A(肖氏硬度A)。所述EPDM(三元乙丙橡胶)以及所述柱状壳体硬度能够兼顾噪音优化效果及装配性，具有良好的应用效果。

本发明实施例所述的一种真空泵降噪装置装配在电动真空泵排气出口上，所述柱状壳体的第一排气通道与真空泵的排气管相匹配，节省了安装空间，所述柱状壳体的第二排气通道能够改变排出气体的流动速度，从而对噪音有所抑制，且所述真空泵降噪装置整体成本较低，易于生产加工。

所述装置通过气流变截面改变气流流速和频率，同时装置本身为橡胶材质，有利于进一步吸收和衰减排气振动，采用此结构可以解决电动真空泵噪音大的问题，在驾驶员右耳处测得所述装置降低真空泵噪音8.5dB，使得声音由尖锐刺耳变得可接受。

实施例2：

本发明实施例中提供了一种具有变截面比控制装置的真空泵降噪装置，如图4所示，所述装置包括：柱状壳体1和阀片2；

所述柱状壳体1套设在真空泵排气管口外部，所述柱状壳体1的内径与真空泵排气管外径相匹配。

所述阀片2设置在柱状壳体1内部，所述阀片2水平安装于柱状壳体的内壁上，所述阀片2为可变阀片，所述阀片2可向下转动一定角度，所述阀片2能够根据出气气流的快慢变化开度，从而控制气流流过的截面积，达到变截面比控制。如图5所示，为气流通过阀片2的示意图。

所述阀片2与柱状壳体内壁的连接处具有凸起，所述凸起用于避免阀片向上摆动。

所述柱状壳体1的出气端具有多个出气孔，所述多个出气孔均匀分布在出气端端面上。

进一步地，所述柱状壳体1内壁上设有多个吸音凹槽。所述吸音凹槽有助于降低气流的速度，起到减小噪音效果。

进一步地，所述柱状壳体1和所述阀片2均为橡胶材质，所述橡胶材质为EPDM(三元乙丙橡胶)，所述柱状壳体1所使用的橡胶硬度为(45±5)Shore A(肖氏硬度A)，所述阀片2所使用的橡胶硬度为(35±5)Shore A(肖氏硬度A)。所述EPDM(三元乙丙橡胶)以及所述柱状壳体与阀片的硬度能够兼顾噪音优化效果及装配性，具有良好的应用效果。

进一步地，所述装置还可以加装气体容纳组件，所述气体容纳组件包括排气箱4和管道3，加装气体容纳组件的结构如图6所示。所述柱状壳体1连接排气箱4，所述排气箱4使得高速气流进入到容积较大的环境中，使得高速气流的速度降低，达到消音效果。所述高速气流通过排气箱4排出。

具体地，阀片2水平安装于排气噪音优化装置上，无气流通过时阀片2处于关闭状态，在有气流通过时阀片2处于打开状态。且阀片2为橡胶材质，阀片开度会随气流大小产生相应变化，气流越大开度越大，反之气流越小，开度越小，阀片不同开度对应不同气体流过截面积，从而实现变截面比控制，从而改变气流流速及频率。结合排气装置末端蜂窝排列排气孔结构，本身即可将气流打散而有效吸收噪音，从而降低真空泵噪音，提高驾驶体验。

所述阀片2随气流变化时，设阀片2开启角度为α(0≤α≤90°)，阀片2面积为S₀，阀片2有效阻隔气流面积为S₃，气体通过有效截面积为S₄，可推导出：

阀片2有效阻隔气流面积S₃为：

S₃＝S₀sinα

气体通过阀片2后有效截面积S₄为：

S₄＝S₀-S₃＝S₀(1-sinα)

设单位时间流出气体量为V，有噪音优化装置端气流流出速度为u₁，无噪音优化装置端气流流出速度为u₂,排气结构中的每个小孔面积为S₅，设排气结构中共有n个小孔，可推导出：

对于固定排气噪音优化装置，S₀和S₅都为常量；

根据上述公式可得，加装真空泵降噪装置后随着气流速度加大，阀片2开启角度增大，对应气流速度加快，反之气流速度减慢，相应噪音频率改变可实现连续可调。本发明实施例通过气流来控制阀片2的开启角度，当气流流速快时，阀片2开启角度就大，当气流流速慢时，阀片2开启角度就小。且所述具有阀片2的降噪装置能够通过调整阀片的开度来适用于不同规格的真空泵。

如图3所示，上部曲线为未加真空泵降噪装置的噪音曲线，下部曲线为加入真空泵降噪装置的噪音曲线，可以明显降低。

本发明实施例所述的一种真空泵降噪装置，所述装置具有可变阀片及排气结构，所述阀片设置在降噪装置内壁上，可以向下转动一定角度。所述排气结构为多孔结构。所述装置能够根据排出的空气流速对降噪程度进行调整，使得噪音频率改变可实现连续可调，结合降噪装置末端的多孔排气结构，可以将气流打散而有效吸收噪音，从而降低真空泵噪音，提高驾驶体验。同时所述装置本身为橡胶材质，有利于进一步吸收和衰减排气振动，采用此结构可以解决电动真空泵噪音大的问题，在驾驶员右耳处检测到降低真空泵噪音8.5dB，且所述降噪装置可使声音由尖锐刺耳变得可接受。

同时所述阀片本身能够控制排气通道内截面比的变化，因此可以适应不同排气量的真空泵，无需对每种真空泵进行单独设计，适用性较强。

实施例3：

本发明一个可行的实施例中提供了一种真空泵。具体地，如图6或图7所示，所述真空泵具有上述所述的电动真空泵降噪装置。真空泵排气管排出的气体通过降噪装置进行降噪再排出。

所述真空泵的排气管与所述电动真空泵降噪装置连接，所述电动真空泵降噪装置套在真空泵排气管的外部，并固定在真空泵排气管的外部。

在图6中，所述降噪装置中的第一排气通道与真空泵的排气口连接，气流通过第二排气通道排出，由于第二排气通道平均内径小于第一排气通道，因此可以加快气流流速，并影响噪音频率，从而改善真空泵的噪音。且所述真空泵降噪装置能够根据不同排量的真空泵进行对应的设计，采用最优的第一排气通道和第二排气通道的平均截面面积比。

在图7中，所述降噪装置设置有可随气流速度调节开度的阀片2，所述阀片2设置在降噪装置内壁上，可以向下转动一定角度。所述阀片2使得所述降噪装具备可变截面比设计，因此可兼容不同排气量规格的真空泵。所述降噪装置还具有排气结构，所述排气结构为多孔结构。

所述真空泵降噪装置装配在电动真空泵排气出口上，所述装置能够根据排出的空气流速对降噪程度进行调整，使得噪音频率改变可实现连续可调，结合降噪装置末端的多孔排气结构，可以将气流打散而有效吸收噪音，从而降低真空泵噪音，提高驾驶体验。同时所述装置本身为橡胶材质，有利于进一步吸收和衰减排气振动，采用此结构可以解决电动真空泵噪音大的问题，在驾驶员右耳处检测到降低真空泵噪音8.5dB，所述降噪装置可使声音由尖锐刺耳变得可接受。

实施例4：

本发明另一个可行的实施例中提供了一种车辆。所述车辆包括具有降噪装置的真空泵排气管，所述降噪装置具有阀片2和柱状壳体1，所述阀片2设置在降噪装置内壁上，可以向下转动一定角度。所述柱状壳体1套设在真空泵排气管口外部，所述柱状壳体1的内径与真空泵排气管外径相匹配。所述柱状壳体1的出气端具有多个出气孔，所述多个出气孔均匀分布在出气端端面上。所述多个出气孔可以将气流打散而有效吸收噪音。所述阀片2使得所述降噪装具备可变截面比设计，因此可兼容不同排气量规格的真空泵。

采用所述降噪装置可以解决电动真空泵噪音大的问题，在驾驶员右耳处检测到降低真空泵噪音8.5dB，所述降噪装置可使声音由尖锐刺耳变得可接受，提高了驾驶体验。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，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 (7)

1.一种真空泵降噪装置，其特征在于，所述装置包括：柱状壳体(1)；所述柱状壳体(1)的内径与真空泵排气管外径相匹配；所述柱状壳体内部具有第一排气通道和第二排气通道，所述第一排气通道的内径与真空泵排气管口相匹配，所述第二排气通道与第一排气通道相通，所述第二排气通道平均内径小于第一排气通道平均内径；所述柱状壳体(1)套设在真空泵排气管口外部；

所述降噪装置的第一排气通道与第二排气通道的平均截面面积比为特征值L，所述特征值L的选取范围在6.0-12.0,其计算方式为：

L＝S1/S2 ，其中，S1为第一排气通道平均截面积，S2为第二排气通道平均截面积；

当真空泵排量为5L时，所述真空泵降噪装置的特征值L取值范围在7.0-9.0；当真空泵排量为3.2L时，所述真空泵降噪装置的特征值L为10.0-12.0；

所述柱状壳体(1)的内壁沿气流通行路径上设置有变截面比控制装置，所述变截面比控制装置为阀片(2)，所述阀片(2)与柱状壳体(1)的内壁一体成型，所述阀片根据气流流速，转动不同角度，控制气流流出截面积的大小；所述阀片(2)与柱状壳体(1)连接处的上端具有凸起，所述凸起用于防止阀片(2)逆向转动。

2.根据权利要求1所述的一种真空泵降噪装置，其特征在于，所述柱状壳体(1)为橡胶材质，构成所述柱状壳体(1)的橡胶的硬度范围在40～50肖氏硬度A之间。

3.根据权利要求2所述的一种真空泵降噪装置，其特征在于，构成所述柱状壳体的橡胶为三元乙丙橡胶。

4.根据权利要求1所述的一种真空泵降噪装置，其特征在于，所述变截面比控制装置的外径与柱状壳体(1)内径相匹配，所述变截面比控制装置用于根据气流流速，控制气流流出截面积的大小。

5.根据权利要求1所述的一种真空泵降噪装置，其特征在于，所述装置还包括气流分散装置，所述气流分散装置为多个均匀分布在柱状壳体出气端端面的出气孔。

6.根据权利要求1所述的一种真空泵降噪装置，其特征在于，所述柱状壳体(1)内壁上设有多个吸音凹槽。

7.一种真空泵，其特征在于，所述真空泵具有权利要求1到6任意一项所述的一种真空泵降噪装置。

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