浅谈机械真空泵法兰安装面密封圈结构

0 引言

汽车制动的工作原理是，经过踏板的动作，制动液通过制动软管将压力传递到车轮的制动器上，制动器摩擦、车轮与地面摩擦使车辆减速或静止[1]。其中制动踏板感是否舒适或者有效，往往是通过真空助力系统中的稳定真空度来保证。

对于真空助力系统的真空来源，装有汽油发动机的车辆由于发动机采用点燃式，因此在进气歧管可以产生较高的真空压力，可以为真空助力制动系统提供足够的真空来源。而对于才有发动机驱动的车辆，由于发动机采用压燃式，这样在进气歧管处不能提供相同水平的真空压力，所以需要安装提供真空源的真空泵。另外，对于未来满足较高的排放环保要求而设计的汽油直喷发动机，在进气歧管处也不能提供相同水平的真空压力来满足真空制动助力系统的要求，因此也需要真空泵来提供真空来源[2]。

真空泵一般分为电动真空泵和机械真空泵，而机械泵具有成本低、效率高、功能可靠等优点，近年来也越来越受到主流汽车制造商的推崇。

文中根据不同安装对手件的结构，探讨了如何合理地选择机械真空泵法兰安装面的密封圈结构。

1 机械真空泵基本原理

图1为真空制动系统原理简图。

图1 真空制动系统原理简图

其原理为：

(1)机械真空泵由发动机凸轮轴带动旋转，并由发动机提供机油对其润滑。

(2)凸轮轴带动转子旋转、转子带动叶片旋转，由于叶片在旋转过程中会形成真空腔与压缩腔，机械真空泵会通过单向阀(也就是抽气口)抽取真空助力器内部的空气并将空气排至发动机。

(3)当真空助力器内部达到最大真空度时，与机械真空泵内部处于真空平衡，单向阀会一直关闭。

(4)当驾驶员踩下制动踏板时，真空助力器内部会进入空气，并与机械真空泵内部真空产生压差，单向阀会打开重复抽空气的工作。

2 安装对手件结构

机械真空泵法兰面与发动机缸盖罩连接安装，缸盖罩的油道为机械真空泵内部润滑和散热提供了机油，同时机械真空泵运转过程中会将机油排回发动机，就这样机油不断地进入和排出形成循环。

一般来说，缸盖罩的安装面分两种形式：一种是整体式平面(图2)，其特点是整个安装面是一个整体，可以很好地保证平面度。

图2 整体式安装面

另一种是分段式平面(图3)，其特点是安装面是由两个平面组成。加工时，首先将两个平面安装在一起统一加工为一个平面，但为了后续安装发动机其他零件，加工完以后会将其拆分开，所以这样就会发生两次装配，容易出现断差。

图3 分段式安装面

3 法兰面密封圈结构

一般来说，使用整体式密封圈(即将进油和排油区域通过一个密封圈连接起来)，这个是结构最简单、成本最低的做法。对于整体式安装面是没有问题的，但是对于分段式安装面，这种做法会增加漏油的风险。

当发动机启动时机油会在进油区域不断给机械真空泵输入机油(图4)，但由于机械真空泵的进油孔都比较细小(一般是φ1.5 mm以内的小圆孔)，机油会不断积聚在进油区域内，即使最终机油会进入排油区域，但这个过程中机油对密封圈会产生压力。当这个压力经过断差位置时，由于处于断差的两部分密封圈并不一定是平滑过渡，所以会增加漏油风险。

图4 一体式密封圈

对于分体式安装面，如图5所示，建议使用分体式密封圈(将进油和排油区域分开两个部分)，这种结构可以有效避免漏油风险。由于进油区域密封圈范围避开了断差位置，这样能够避免断差带来的影响。同时由于排油区域在底部、排油孔面积远大于进油孔面积，这样可以避免排油区域内机油积聚，不对断差位置密封效果造成影响。

图5 分体式密封圈

4 结论

机械真空泵不仅仅是液压制动系统的关键零部件，同时它与发动机相连。如果连接的部位产生机油泄漏，轻则造成外观不良，重则造成机油泄漏过多影响发动机性能。所以合理选择法兰面密封圈结构是十分重要的。

(1)对于整体式密封面，建议选择整体式或者分体式结构密封圈，如果出于成本考虑，可以优先选择整体式密封圈；如果出于发动机平台化通用性考虑，建议选择分体式密封圈。

(2)对于分体式密封面，建议选择分体式结构密封圈，这样可以大大降低漏油风险。