淺談機械真空泵法蘭安裝面密封圈結構

劉奇峰，黃德銀，張燦為

(廣州汽車集團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中的穩定真空度來保證。

對于真空助力系統的真空來源，裝有汽油發動機的車輛由于發動機采用點燃式，因此在進氣歧管可以產生較高的真空壓力，可以為真空助力制動系統提供足夠的真空來源。而對于才有發動機驅動的車輛，由于發動機采用壓燃式，這樣在進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保要求而設計的汽油直噴發動機，在進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械真空泵，而機械泵具有成本低、效率高、功能可靠等優點，近年來也越來越受到主流汽車制造商的推崇。

文中根據不同安裝對手件的結構，探討了如何合理地選擇機械真空泵法蘭安裝面的密封圈結構。

1 機械真空泵基本原理

圖1為真空制動系統原理簡圖。

圖1 真空制動系統原理簡圖

其原理為：

(1)機械真空泵由發動機凸輪軸帶動旋轉，并由發動機提供機油對其潤滑。

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

(3)當真空助力器內部達到最大真空度時，與機械真空泵內部處于真空平衡，單向閥會一直關閉。

(4)當駕駛員踩下制動踏板時，真空助力器內部會進入空氣，并與機械真空泵內部真空產生壓差，單向閥會打開重復抽空氣的工作。

2 安裝對手件結構

機械真空泵法蘭面與發動機缸蓋罩連接安裝，缸蓋罩的油道為機械真空泵內部潤滑和散熱提供了機油，同時機械真空泵運轉過程中會將機油排回發動機，就這樣機油不斷地進入和排出形成循環。

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)，其特點是整個安裝面是一個整體，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)，其特點是安裝面是由兩個平面組成。加工時，首先將兩個平面安裝在一起統一加工為一個平面，但為了后續安裝發動機其他零件，加工完以后會將其拆分開，所以這樣就會發生兩次裝配，容易出現斷差。

圖3 分段式安裝面

3 法蘭面密封圈結構

一般來說，使用整體式密封圈(即將進油和排油區域通過一個密封圈連接起來)，這個是結構最簡單、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險。

當發動機啟動時機油會在進油區域不斷給機械真空泵輸入機油(圖4)，但由于機械真空泵的進油孔都比較細小(一般是φ1.5 mm以內的小圓孔)，機油會不斷積聚在進油區域內，即使最終機油會進入排油區域，但這個過程中機油對密封圈會產生壓力。當這個壓力經過斷差位置時，由于處于斷差的兩部分密封圈并不一定是平滑過渡，所以會增加漏油風險。

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(將進油和排油區域分開兩個部分)，這種結構可以有效避免漏油風險。由于進油區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。同時由于排油區域在底部、排油孔面積遠大于進油孔面積，這樣可以避免排油區域內機油積聚，不對斷差位置密封效果造成影響。

圖5 分體式密封圈

4 結論

機械真空泵不僅僅是液壓制動系統的關鍵零部件，同時它與發動機相連。如果連接的部位產生機油泄漏，輕則造成外觀不良，重則造成機油泄漏過多影響發動機性能。所以合理選擇法蘭面密封圈結構是十分重要的。

(1)對于整體式密封面，建議選擇整體式或者分體式結構密封圈，如果出于成本考慮，可以優先選擇整體式密封圈；如果出于發動機平臺化通用性考慮，建議選擇分體式密封圈。

(2)對于分體式密封面，建議選擇分體式結構密封圈，這樣可以大大降低漏油風險。