CN210799520U - 具有消声装置的叶片式真空泵和电动汽车 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种具有消声装置的叶片式真空泵和电动汽车，属于汽车噪声技术领域，包括叶片泵泵体和消声装置，消声装置包括主管和支管，主管为两端开口的空心管，主管的一端与叶片泵泵体的排气口连通，主管的另一端用于给叶片泵泵体排气，支管为一端开口一端封闭的空心管，支管的开口端与主管的侧壁连通，支管为四分之一波长管。叶片泵泵体排气口设置主管和四分之一波长管的支管，排气口的噪音声波从主管进入支管，被支管封闭端反射回主管，使主管内待降噪频率的声波经支管反射后与同频率的原声波相位相反而抵消达到降噪目的。

Description

具有消声装置的叶片式真空泵和电动汽车

技术领域

本实用新型涉及汽车噪声技术领域，具体而言，涉及一种具有消声装置的叶片式真空泵和电动汽车。

背景技术

传统燃油车将发动机进气歧管处形成的真空度为制动真空助力系统的真空源，而对于纯电动车来说，采用电机驱动取代传统的发动机作为动力，因此，纯电动车的驱动结构无法为汽车刹车总泵提供真空助力，这时就需要独立的电子真空泵作为真空源。

作为电动汽车的真空源，目前国内电动汽车行业应用广泛的电子真空泵是叶片泵，其抽气性能良好，可靠性高，但是真空泵工作时产生的噪音会给驾乘人员带来较差的体验，目前叶片真空泵的工作噪音已成为电动汽车主要噪音之一，使电动汽车的整体性能评价受到影响。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种具有消声装置的叶片式真空泵和电动汽车，能显著降低电动汽车的噪音。

本实用新型的实施例是这样实现的：

本实用新型实施例的一方面提供一种具有消声装置的叶片式真空泵，其包括叶片泵泵体和消声装置，消声装置包括主管和支管，主管为两端开口的空心管，主管的一端与叶片泵泵体的排气口连通，主管的另一端用于给叶片泵泵体排气，支管为一端开口一端封闭的空心管，支管的开口端与主管的侧壁连通，支管的长度满足：

其中，L为支管的长度，f为叶片泵泵体主阶次工作频率，c为声音传播速度，n为大于零的自然数；

其中,N为叶片泵泵体叶片个数，RPM为叶片泵泵体工作转速。

可选地，支管的数量为多个，多个支管的开口端分别与主管的侧壁连通。

可选地，主管和支管的管径相同。

可选地，主管和支管的制作材料相同。

可选地，主管和排气口之间通过过渡软管连通。

可选地，过渡软管为橡胶软管或尼龙管。

可选地，支管与主管之间通过焊接层连接。

可选地，主管和支管分别通过管夹固定在支架上，支架与叶片泵泵体连接。

本实用新型实施例的另一方面提供一种电动汽车，其包括上述任一项的具有消声装置的叶片式真空泵。

本实用新型实施例的有益效果包括：

本实用新型实施例提供的具有消声装置的叶片式真空泵和电动汽车，主管的一端连通叶片泵泵体的排气口，另一端用于给叶片泵泵体排气，支管的长度满足

其中，L为支管的长度，f为叶片泵泵体主阶次工作频率，c为声音传播速度，n为大于零的自然数，而

其中,N为叶片泵泵体叶片个数，RPM为叶片泵泵体工作转速，由上述两个公式可计算得出支管长度L，因此支管是四分之一波长管，支管的一端与主管的侧壁连通，另一端封闭，叶片泵泵体的工作噪音包含了主阶次工作频率的噪音和其他多种频率的噪音，这些工作噪音的声波从主管进入支管后，被支管封闭端反射回主管，支管为四分之一波长管，因此在主管内主阶次工作频率的声波(其他待降噪频率的声波)经支管反射后与工作噪音的声波中同频率的原声波相位相反而抵消以达到降噪的目的，噪音降低后，从主管的另一端开口排出去，通过设置主管和四分之一波长管的支管，起到显著降低叶片泵泵体噪音的效果。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本实用新型实施例提供的具有消声装置的叶片式真空泵结构示意图之一；

图2为本实用新型实施例提供的具有消声装置的叶片式真空泵结构示意图之二；

图3为本实用新型实施例提供的具有消声装置的叶片式真空泵结构示意图之三。

图标:10-主管；20-支管；30-叶片泵泵体；40-支架；50-过渡软管；60-管夹。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

请参照图1，本实施例提供一种具有消声装置的叶片式真空泵，其包括叶片泵泵体30和消声装置，消声装置包括主管10和支管20，主管10为两端开口的空心管，主管10的一端与叶片泵泵体30的排气口连通，主管10的另一端用于给叶片泵泵体30排气，支管20为一端开口一端封闭的空心管，支管20的开口端与主管10的侧壁连通，支管20的长度满足：

其中，L为支管20的长度，f为叶片泵泵体30主阶次工作频率，c为声音传播速度，n为大于零的自然数。

其中,N为叶片泵泵体叶片个数，RPM为叶片泵泵体工作转速。

需要说明的是，第一，本实施例的叶片泵泵体30即为现有常规的叶片泵，具有现有叶片泵的所有结构和功能。

第二，主管10和支管20组成消声装置，用于给叶片式真空泵降噪消声，支管20的长度需满足公式(1)的条件，理论上满足该公式的支管20即为四分之一波长管。

实际应用时，叶片泵泵体叶片个数N、叶片泵泵体工作转速RPM已知，通过公式(2)计算得出叶片泵泵体30主阶次工作频率f，同时测得声音传播速度c，此处声音传播速度c指的是噪音在空气中的传播速度，再根据公式(1)计算得出支管20的长度L，然后进行声学仿真分析，再结合实车验证以修正得到最终的支管20长度L。

自然数n的取值不同，则支管20长度的长度不同。n＝1时，支管20长度L为波长的1/4，n也可取2，3，4…，但由于受限于空间布置与成本因素，支管20不可能过长，因此n常常取1，本例中考虑空间布置，n＝1。叶片泵泵体30在工作时，其声波产生的噪音是由多种不同频率的噪音构成，而主阶次工作频率为高频噪音，往往给驾乘人员较差的体验，因此对主阶次工作频率噪音进行降噪，能够有效降低高频噪音。

实际操作时，因测量误差和环境等因素，实际得出的叶片泵泵体30主阶次工作频率f和声音传播速度c的数值并不是一个固定的值，而是在一定的范围内波动，而修正后得到的支管20长度为一确定的取值，该长度的支管20是能对一定范围内的频率的噪音进行降噪的，即一个支管20可对一个频段的噪音进行降噪。

另外，当需要对除主阶次工作频率f对应的最大噪音外的其他某种频率或某一频率范围内的噪音进行降噪的时候，也可根据公式(1)计算得出该频率对应的四分之一波长管的长度，将该长度的支管20设置在主管10上降噪时，即可降低该频率的噪音。将公式(1)中叶片泵泵体30主阶次工作频率f换成其他噪音频率f＇时，即可得出其他噪音频率f＇对应的支管20的长度L＇，则当公式(1)中取主阶次工作频率f时，支管20可对主阶次工作频率对应的噪音降噪，当公式(1)中取其他噪音频率f＇时，支管20可对其他噪音频率f＇对应的噪音降噪。

其他噪音频率f＇与主阶次工作频率f的原理和应用同理推证，此处不再赘述。

公式(1)由下述推导得到：

四分之一波长管的支管20的传递损失TL计算公式为：

其中，L为支管20的长度，m为支管20截面积与主管10截面积比值，λ为声波波长，π为常数，n为自然数。

当

时，传递损失TL最大，消声效果最好，此时

取n＝1，

即支管20的长度L为波长的1/4，因此支管20称为1/4波长管。

同时将

代入

得到

由该公式得出公式(1)。

此外，从公式(3)中可知，m越大，传递损失TL越大，由于受限于布置空间与因素，并结合声学仿真与实车测试，本实施例m＝1，支管20和主管10的内径、外径与壁厚设置均相同。

第三，主管10为普通的两端开口的空心管，主管10主要用于连通叶片泵泵体30的排气口，本实施例对主管10的长度不作限定，只要能满足连通排气口以及有足够的长度以设置支管20即可，其主管10的设置根据具有消声装置的叶片式真空泵的布置空间决定。

第四，支管20与主管10壁厚、管径参数设置可以相同，也可不同，本例中声学仿真及实车试验后作最优选时，支管20与主管10壁厚、管径相同，管径截面积之比为1。

本实施例采用四分之一波长管作为支管20进行降噪的原理是：叶片泵泵体30的工作噪音声波(包括主阶次工作频率噪音和其他频率噪音)从主管10进入支管20后，被支管20封闭端反射回主管10，支管20为四分之一波长管，因此在主管10内主阶次工作频率噪音的声波(其他待降噪噪音的声波)经支管20反射后与工作噪音声波中同频率的原声波相位相反而抵消以达到降噪的目的，噪音降低后，从主管10的另一端开口排出去。

本实用新型实施例提供的具有消声装置的叶片式真空泵，主管10的一端连通叶片泵泵体30的排气口，另一端用于给叶片泵泵体30排气，支管20的长度满足

其中，L为支管20的长度，f为叶片泵泵体30主阶次工作频率，c为声音传播速度，n为自然数，同时，

其中,N为叶片泵泵体叶片个数，RPM为叶片泵泵体工作转速，因此支管20是四分之一波长管，支管20的一端与主管10的侧壁连通，另一端封闭，叶片泵泵体30的工作噪音包含了主阶次工作频率噪音和其他频率的噪音，这些噪音的声波从主管10进入支管20后，被支管20封闭端反射回主管10，支管20为四分之一波长管，因此在主管10内主阶次工作频率噪音的声波(其他待降噪频率噪音的声波)经支管20反射后与工作噪音的声波中同频率的原声波相位相反而抵消以达到降噪的目的，噪音降低后，从主管10的另一端开口排出去，通过设置主管10和四分之一波长管的支管20，起到显著降低叶片泵泵体30噪音的效果。同时仅通过设置主管10和支管20即可达到降噪效果，需求的布置空间较小，成本较低，产业化的可行性很高。

如图2所示，支管20的数量为多个，多个支管20的开口端分别与主管10的侧壁连通。

当支管20的数量为多个时，每个支管20均为四分之一波长管，每个支管20的长度均满足公式(1)。

每个支管20的长度分别对应要降噪的噪音的频率，这样一来，当支管20为多个时，支管20的长度设置以递增或递减的方式，每个支管20就能吸收不同的噪音频率，将多个支管20能降噪的噪音的频率叠加，这样能降噪的噪音的频率范围就更广，在一定范围内覆盖整个频率范围，从而实现更宽频段的降噪。

例如，设置两个支管20时，当公式(1)中取主阶次工作频率f时，其中一个支管20可对主阶次工作频率对应的噪音降噪，当公式(1)中取其他噪音频率f＇时，另一个支管20可对其他噪音频率f＇对应的噪音降噪，这样一来，就可既对主阶次工作频率f的噪音进行降噪，还能同时对其他噪音频率f＇的噪音进行降噪，使降噪的范围更大。

另一方面，在实际工作中，叶片泵泵体30主阶次工作频率f会受温度等因素影响而发生偏移，多根支管20能就能吸收范围更宽的主阶次工作频率f的噪音，实现宽频段的降噪，有效避免了叶片式真空泵主频率f受温度等因素影响发生偏移后而对该部分偏移的频率无法降噪的情况，四分之一波长管能达到宽频降噪的目的，使叶片式真空泵的NVH(Noise、Vibration、Harshness，噪声、振动与声振粗糙度)性能有效提升。

支管20的具体数量可根据对消声效果的需求设置，如图2所示，本实施例中，支管20的数量为3个，3个支管20的长度均不同，实现较宽频段的降噪。如果要使降噪的频段更宽，可增加支管20的数量以满足，但同时还需考虑多个支管20的空间布置的可行性，避免与其他零件相互干涉。

可选地，主管10和支管20的制作材料相同。相同的材料制作主管10和支管20，噪音声波在主管10和支管20内能达到同步传播或反射，相互作用的效果好，有利于更大程度的降低多种不同频率的噪音。

具体地，主管10和支管20可采用不锈钢材料制作，不锈钢材料耐腐蚀，且具有一定的强度，使得制作后的主管10和支管20能满足结构强度的需求。

更进一步地，主管10和支管20可采用304不锈钢，304不锈钢是一种通用的不锈钢，应用广泛，材料易得，加工性能好，韧性高，制作主管10和支管20方便，且效果好。

主管10和排气口之间通过过渡软管50连通，采用软管过渡连接主管10和排气口，软管的可弯曲性好，这样一来，主管10和支管20就能根据空间大小进行位置的布置，方便且操作灵活。

具体地，过渡软管50为橡胶软管或尼龙管，橡胶软管和尼龙管使用寿命长，可弯曲性更好，方便实用。

支管20与主管10之间通过焊接层连接。焊接的连接方式能紧固地连接主管10和支管20，具体地，可采用钎焊，钎焊精密性更高，密封性能更好，并能够提升装配方便性。

主管10和支管20分别通过管夹60固定在支架40上，支架40与叶片泵泵体30连接。

如图3所示，支架40连接在叶片泵泵体30上，用于固定主管10，也可以用于固定支管20，主管10和支管20分别通过管夹60和支架40固定，以限制主管10和支管20的位置，避免主管10和支管20晃动影响降噪效果。

管夹60可为塑料管夹60，塑料材质轻，以塑料管夹60固定主管10和支管20，方便易操作。

本实施例中，如图3所示，三个支管20均通过管夹60和支架40固定。

需要说明的是，主管10和支管20除可以固定在支架40上，还可以固定在主管10和支管20周边的其他零件上，具体根据实际情况决定，以方便和固定稳定为原则。

支架40可为金属材料制作，金属材料强度高，刚性好，金属材料制作的支架40能满足固定主管10和支管20的稳定性。

本实用新型实施例还公开了一种电动汽车，包括如上任意一项的具有消声装置的叶片式真空泵。

通过设置四分之一波长管的支管20为电动汽车的具有消声装置的叶片式真空泵进行有效降噪，从源头上降低了电动汽车的噪音，降噪效果更加显著，并且节省空间，容易布置，成本低，为用户提供了更好的驾乘体验。

当然，本实施例通过四分之一波长管的消声原理还可应用于其他汽车零件的降噪，其他汽车零件的降噪与前述实施例中的具有消声装置的叶片式真空泵具有相同的有益效果，在此不再赘述。

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

Claims (9)

1.一种具有消声装置的叶片式真空泵，其特征在于，包括：叶片泵泵体和消声装置，所述消声装置包括主管和支管，所述主管为两端开口的空心管，所述主管的一端与所述叶片泵泵体的排气口连通，所述主管的另一端用于给所述叶片泵泵体排气，所述支管为一端开口一端封闭的空心管，所述支管的开口端与所述主管的侧壁连通，所述支管的长度满足：

其中，L为支管的长度，f为叶片泵泵体主阶次工作频率，c为声音传播速度，n为大于零的自然数；

其中，N为叶片泵泵体叶片个数，RPM为叶片泵泵体工作转速。

2.根据权利要求1所述的具有消声装置的叶片式真空泵，其特征在于，所述支管的数量为多个，多个所述支管的开口端分别与所述主管的侧壁连通。

3.根据权利要求1所述的具有消声装置的叶片式真空泵，其特征在于，所述主管和所述支管的管径相同。

4.根据权利要求1所述的具有消声装置的叶片式真空泵，其特征在于，所述主管和所述支管的制作材料相同。

5.根据权利要求1所述的具有消声装置的叶片式真空泵，其特征在于，所述主管和所述排气口之间通过过渡软管连通。

6.根据权利要求5所述的具有消声装置的叶片式真空泵，其特征在于，所述过渡软管为橡胶软管或尼龙管。

7.根据权利要求1所述的具有消声装置的叶片式真空泵，其特征在于，所述支管与所述主管之间通过焊接层连接。

8.根据权利要求1所述的具有消声装置的叶片式真空泵，其特征在于，所述主管和所述支管分别通过管夹固定在支架上，所述支架与所述叶片泵泵体连接。

9.一种电动汽车，其特征在于，包括权利要求1-8任一项所述的具有消声装置的叶片式真空泵。

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