技术领域
[0001] 本
发明涉及一种
汽车用空气压缩机及液压转向泵的驱动机构，特别涉及一种空气压缩机与液压转向泵集成机构。
背景技术
[0002] 现有的空气压缩机是整车
电池给驱动
电机提供电源，
驱动电机给空气压缩机提供动
力，空气压缩机做功提供一定压力的气源给整车用气设备。而液压转向泵是整车电池为另一驱动电机提供电源，这一驱动电机给液压转向泵提供动力源，液压转向泵做功为整车
方向盘提供助力。
[0003]
现有技术中的空气压缩机与液压转向泵分别设有两套
动力总成，分别由两个驱动电机及两个
控制器组成，而这种结构所占用的空间大，零部件数量多，结构复杂，并且使得制造成本高，
车身重量更重。
发明内容
[0004] 针对上述空气压缩机及液压转向泵驱动机构存在的不足，本发明的技术目的在于提供一种单电机驱动空气压缩机及液压转向泵、单控制器对空气压缩机及液压转向泵进行控制、更加节能的空气压缩机与液压转向泵集成机构，这种空气压缩机与液压转向泵集成机构能够降低零部件的数量，体积小，重量轻，降低生产成本。
[0005] 本发明通过以下技术方案实现：一种空气压缩机与液压转向泵集成机构，包括：空气压缩机、电磁
离合器、
联轴器、电机及液压转向泵，电机为双轴伸电机，电机第一侧轴通过联轴器与电磁离合器连接，空气压缩机依次通过电磁离合器及联轴器与电机第一侧轴连接，电机的第二侧轴配合安装有液压转向泵。
[0006] 上述技术方案中，通过将空气压缩机与液压转向泵同安装在一个电机上，避免传统的空气压缩机与液压转向泵分别由两个电机驱动的避免，使得整个结构的重量减轻、体积缩小、成本更低，并且这种机构只需要通过一个控制器对空气压缩机与液压转向泵集成机构进行控制，进一步减少元器件的数量；当整车气压足够，空气压缩机不需要运转时，通过电磁离合器使得空气压缩机停机，并且控制电机
怠速运转，液压转向泵空载，达到更加节能的效果。
[0007] 进一步地，电机与电磁离合器分别固定安装在
支撑底座的两侧，整个空气压缩机与液压转向泵集成机构固定安装在支撑底座上。
[0008] 上述技术方案中，通过支撑底座对整个空气压缩机与液压转向泵集成机构进行支撑，从而便于安装到设定
位置。
[0009] 进一步地，所述电机配合安装的液压转向泵，液压转向泵的泵体固定安装在电机的电机壳上，液压转向泵的
叶轮与电机的
转子均安装在
传动轴上；所述泵体包括叶轮腔体及端盖，端盖设于叶轮腔体的电机侧的端面，端盖的中心设有
轴承腔，
轴承腔内安装有密封轴承，凸环与密封轴承的端面之间设有
波形弹簧，轴承腔的底部设有凸环；端盖朝向电机侧的内壁设有降噪层，所述降噪层的材质为复合降噪材料。
[0010] 上述技术方案中，电机壳是指电机的圆柱形
外壳，而不是电机端盖，这种结构的电动液压转向泵没有电机的前端盖，泵体的端面直接与电机壳配合安装，从而省去了电机前端盖，并且电机与
液压泵共用同一根传动轴，降低了零部件数量，大大减轻了单轴电动液压转向泵的总体重量，使得传动效率更高，降低生产成本，减小噪音，结构更紧凑；电机与液压泵共用同一根传动轴能够避免传动轴之间的安装误差问题，避免两根轴
同轴度不一致的问题；通过将端盖设于叶轮腔体的电机侧的端面，并且为一体式结构，使得泵体的零部件更少，轴承腔底部设有的凸环能够对轴承腔内的轴承进行轴向等位；设有的降噪层能够大大降低电机及轴承转动发出的噪音；波形弹簧能够对轴承提供轴向支撑，从而防止轴承轴向串动，使得对轴承的安装更加可靠，提高轴承及泵总成的可靠性。
[0011] 进一步地，所述端盖的中心设有凹槽，凹槽设于密封轴承与液压转向泵的叶轮之间，凹槽内设有与传动轴配合安装的油封；所述油封包括油封外体及油封内体，油封内体设于油封外体内。
[0012] 上述技术方案中，通过在端盖的凹槽内设有与传动轴配合安装的油封，从而避免液压转向泵输送的介质进入到端盖内，从而经过轴承进入到电机内，使得液压转向泵与电机能够安全运转。
[0013] 进一步地，所述油封外体的截面为矩形，油封外体的底部设有2～6层
密封唇，油封外体的空气侧设有防尘唇，油封外体的外侧设有U型骨架，U型骨架包括左侧环、右侧环及外筒，外筒的油侧与空气侧分别安装有左侧环及右侧环，左侧环及右侧环嵌入油封
橡胶内，外筒外壁的中部位置设有油封橡胶，油封外体的内壁设有间隔180°的A进油孔与A出油孔，A进油孔与A出油孔设于密封唇的间隙之间。
[0014] 上述技术方案中，油封的油封外体的多层的密封唇能够对传动轴进行多层次的密封，并且这种多层次的密封结构紧凑，从而保证油封的可靠性；由于在油封失效后，泵端的介质在几乎不能做出任何反应的情况下，能够迅速进入到电机内，因此必须要使用一种比普通油封更加可靠的密封形式；油封外体上的U型骨架能够起到支撑整个油封部件的作用，与泵体配合安装而固定；油封外体两侧的油封橡胶的褶皱设计部分能够进行一定程度的伸缩；通过在A进油孔与A出油孔使得介质能够在密封唇之间的环形腔流动，从而带走密封唇与传动轴摩擦产生的热量，增加油封的可靠性，大大降低密封唇的老化速度，延长密封唇的使用时间；需要说明的是，传动轴的转动速度越快，产生的热量越多，热量过多不能及时排出就会使得密封唇的
温度迅速提高，大大降低密封唇的使用时间；而本发明中的泵的密封在严密的电机与液压转向泵之间的腔体内，空气不流通，更加难以排出摩擦产生的热量。
[0015] 进一步地，所述油封内体包括环形气囊及金属油环，金属油环配合安装在环形气囊内，环形气囊的内环壁与金属油环的外环壁相同，金属油环的内环壁开有与A进油孔连通的B出油孔及与A出油孔连通的B进油孔；金属油环的B出油孔处的
侧壁设有与液压泵出口连通的进油管，金属油环的B进油孔处的侧壁设有与液压泵进口连通的出油管，所述进油管与B进油孔之间设有隔板，出油管与B出油孔之间设有隔板。
[0016] 上述技术方案中，通过环形气囊对密封唇提供支撑压力，使得密封唇与传动轴之间良好
接触，并补偿密封唇长久时间运行后向外的收缩，使得密封持续可靠，气囊相比于传统的收缩弹簧更加可靠，并且避免被
腐蚀，弹性保持更加持久，是一种新型可靠的弹性提供装置；金属油环内为空腔结构，金属油环内通有流动介质，环形气囊的内环壁与金属油环的外环壁相同，从而使得金属油环内的流动介质将空气压缩产生的热量带走，并且流动介质进入到密封唇之间的环形腔，从而带走密封唇与传动轴摩擦产生的热量；与液压泵进口、出口连通的油管进行供油，不需要额外的设备，减少了设备的需求量，并且能够大大提高密封的
可持续性。
[0017] 基于上述技术方案的空气压缩机与液压转向泵集成机构的智能控制系统，包括：用于测量整车气压的气压
传感器、用于测量方向盘转向的方向盘
角度传感器及控制器，空气压缩机、电磁离合器、电机及液压转向泵上均设有控制机构，气压传感器、方向盘角度传感器、空气压缩机、电磁离合器、电机及液压转向泵的控制机构分别与控制器连接。
[0018] 上述技术方案中，通过一个控制器对所有测量数据进行处理，并且控制相应的器件的运转，从而达到高效控制的目的，实现一个控制器对两个零部件进行智能控制。
[0019] 进一步地，空气压缩机与液压转向泵集成机构的智能控制方法，包括以下控制步骤：步骤一，控制器根据接收到的气压传感器的压力
信号及方向盘角度传感器的转动信号，判断车内整车气压是否足够及方向盘是否转动；
步骤二，若整车气压低于最小气压，方向盘无转动，则控制器控制电磁离合器合拢，并启动电机，电机驱动空气压缩机以额定负载运行直至整车气压达到气压设定值，此时液压转向泵无负载运行，达到气压设定值后，控制器控制电磁离合器分离，空气压缩机停机，电机怠速运转；
若整车气压大于最小气压，方向盘转动，则控制器控制电磁离合器分离，控制器根据车辆行驶速度，控制电机以设定转速运行；
若整车气压低于最小气压，方向盘转动，则控制器控制电磁离合器合拢，并启动电机，电机以额定功率驱动空气压缩机及液压转向泵以额定负载运行；
若整车气压大于最小气压，方向盘无转动，则控制器控制电磁离合器分离，电机怠速运转。
[0020] 上述技术方案中，通过步骤一及步骤二的智能控制，从而实现只通过一个主控器分别对电机及电磁离合器的控制，从而实现控制液压转向泵及空气压缩机的工作状态，并且在不转向时，液压转向泵无负载运行，在空气压缩机及液压转向泵均无负载时，电机怠速运转，也就是电机转速下降到设定的最低转速，从而实现节能运转；上述的整车气压也就是车内储存压缩空气装置的气压，储存的压缩空气实时给用气设备供气。
[0021] 本发明的有益效果是:1、通过将空气压缩机与液压转向泵同安装在一个电机上，避免传统的空气压缩机与液压转向泵分别由两个电机驱动的避免，使得整个结构的重量减轻、体积缩小、成本更低，并且这种机构只需要通过一个控制器对空气压缩机与液压转向泵集成机构进行控制，进一步减少元器件的数量；当整车气压足够，空气压缩机不需要运转时，通过电磁离合器使得空气压缩机停机，并且控制电机怠速运转，液压转向泵空载，达到更加节能的效果。
[0022] 2、通过智能的控制系统及控制方法，能够使得简化后的空气压缩机与液压转向泵集成机构的控制只通过一个控制器进行控制，实现控制的精准，并且降低了器件的数量，还能够达到节能的控制效果，更加节能。
[0023] 3、通过对设有具有油封外体与油封内体的油封，使得密封的效果更加高效，密封更加可靠，使得空气压缩机与液压转向泵集成机构的可靠性大大提高。
附图说明
[0024] 图1是本发明的空气压缩机与液压转向泵集成机构的结构示意图；图2是电机与液压转向泵的结构示意图；
图3是以传动轴所在面的油封剖面结构示意图；
图4是油封内介质的流动示意图。
[0025] 图中标记：1为空气压缩机、2为电磁离合器、3为联轴器、4为支撑底座、5为电机、6为液压转向泵、6.1为泵体、6.2为端盖、7为凸环、8为密封轴承、9为波形弹簧、10为油封、11为油封外体、12为油封内体、13为密封唇、14为防尘唇、15为U型附加、16为左侧环、17为右侧环、18为外筒、19为降噪层、20为气囊、21为金属油环、22为A进油孔、23为A出油孔、24为B进油孔、25为B出油孔、26为隔板、27为进油管、28为出油管、30为传动轴。
具体实施方式
[0026] 下面结合附图对本发明作详细描述。
[0027] 如图1、如图2、图3及图4所示的空气压缩机与液压转向泵集成机构，包括：空气压缩机1、电磁离合器2、联轴器3、支撑底座4、电机5、液压转向泵6、泵体6.1、端盖6.2、凸环7、密封轴承8、波形弹簧9、油封10、油封外体11、油封内体12、密封唇13、防尘唇14、U型附加15、左侧环16、右侧环17、外筒18、降噪层19、气囊20、金属油环21、A进油孔22、A出油孔23、B进油孔24、B出油孔25、隔板26、进油管27及传动轴30，电机5为双轴伸电机，电机5第一侧轴通过联轴器3与电磁离合器2连接，空气压缩机1依次通过电磁离合器2及联轴器3与电机5的第一侧轴连接，电机5的第二侧轴配合安装有液压转向泵6。电机5与电磁离合器2分别固定安装在支撑底座4的两侧。
[0028] 所述电机5配合安装的液压转向泵6，液压转向泵6的泵体6.1固定安装在电机5的电机壳5.1上，液压转向泵6的叶轮与电机5的转子均安装在传动轴30上；所述泵体6.1包括叶轮腔体6.3及端盖6.2，端盖6.2设于叶轮腔体6.3的电机5侧的端面，端盖6.2的中心设有轴承腔，轴承腔内安装有密封轴承8，凸环7与密封轴承8的端面之间设有波形弹簧9，轴承腔的底部设有凸环7；端盖6.2朝向电机侧的内壁设有降噪层19，所述降噪层19的材质为复合降噪材料。
[0029] 端盖6.2的中心设有凹槽，凹槽设于密封轴承8与液压转向泵6的叶轮之间，凹槽内设有与传动轴30配合安装的油封10；所述油封10包括油封外体11及油封内体12，油封内体12设于油封外体11内。
[0030] 所述油封外体11的截面为矩形，油封外体11的底部设有4层密封唇13，油封外体11的空气侧设有防尘唇14，油封外体11的外侧设有U型骨架15，U型骨架15包括左侧环16、右侧环17及外筒18，外筒18的油侧与空气侧分别安装有左侧环16及右侧环17，左侧环16及右侧环17嵌入油封橡胶内，外筒18外壁的中部位置设有油封橡胶，油封外体11的内壁设有间隔180°的A进油孔22与A出油孔23，A进油孔22与A出油孔23设于密封唇13的间隙之间。
[0031] 油封内体12包括环形气囊20及金属油环21，金属油环21配合安装在环形气囊20内，环形气囊20的内环壁与金属油环21的外环壁相同，金属油环21为截面为矩形，中空的环形体，金属油环21的内环壁开有与A进油孔22连通的B出油孔25及与A出油孔23连通的B进油孔24；金属油环21的B出油孔25处的侧壁设有与液压泵出口连通的进油管27，金属油环21的B进油孔24处的侧壁设有与液压泵进口连通的出油管28，所述进油管27与B进油孔24之间设有隔板26，出油管28与B出油孔25之间设有隔板26。
[0032] 基于空气压缩机与液压转向泵集成机构的智能控制系统，包括：用于测量整车气压的气压传感器、用于测量方向盘转向的方向盘角度传感器及控制器，空气压缩机1、电磁离合器2、电机5及液压转向泵6上均设有控制机构，气压传感器、方向盘角度传感器、空气压缩机1、电磁离合器2、电机5及液压转向泵6的控制机构分别与控制器连接。
[0033] 空气压缩机与液压转向泵集成机构的智能控制方法，包括以下控制步骤：步骤一，控制器根据接收到的气压传感器的压力信号及方向盘角度传感器的转动信号，判断车内整车气压是否足够及方向盘是否转动；
步骤二，若整车气压低于最小气压，方向盘无转动，则控制器控制电磁离合器2合拢，并启动电机5，电机5驱动空气压缩机1以额定负载运行直至整车气压达到气压设定值，此时液压转向泵6无负载运行，达到气压设定值后，控制器控制电磁离合器2分离，空气压缩机1停机，电机5怠速运转；
若整车气压大于最小气压，方向盘转动，则控制器控制电磁离合器2分离，控制器根据车辆行驶速度，控制电机5以设定转速运行；
若整车气压低于最小气压，方向盘转动，则控制器控制电磁离合器2合拢，并启动电机
5，电机5以额定功率驱动空气压缩机1及液压转向泵6以额定负载运行；
若整车气压大于最小气压，方向盘无转动，则控制器控制电磁离合器2分离，电机5怠速运转。
[0034] 步骤一中，气压传感器实时将测得的气压信号及方向盘角度传感器实时测得的方向盘转动信号传给控制器；气压传感器测得的气压P1，车辆所需最小气压P2，气压传感器将测得的数据信号传给控制器，方向盘角度传感器实时测量方向盘的转动并将测得数据信号传送给控制器，控制器接收到气压传感器及方向盘角度传感器的数据信号后，若P1＜P2，则整车气压不足，若P1≥P2，则整车气压足够；若方向盘角度传感器测得方向盘
转轴的转动角≠0，则方向盘转动，反之，则方向盘无转动。
[0035] 步骤二中，若整车气压低于最小气压，方向盘无转动，液压转向泵6无负载，空气压缩机1以额定负载工作；气压传感器测得的气压P1，车辆所需最小气压P2，当P1＜P2，气压传感器将测得的数据信号传给控制器，方向盘角度传感器测得方向盘无转向并将测得数据信号传送给控制器，控制器接收到气压传感器及方向盘角度传感器的数据信号后，则液压转向泵无工作需求，空气压缩机有工作需求，控制器向电磁离合器2的控制机构发出接合指令，电磁离合器2的控制机构收到接合指令后将电磁离合器2接合，控制器向电机5控制机构发出工作指令，电机5控制机构接收到工作指令后，电机5同时驱动空气压缩机1与液压转向泵6运行，此时液压转向泵6无负载运行，空气压缩机1以额定功率运行；当P1=P时，P为车辆气压设定值，控制器向电磁离合器2的控制机构发出分离指令，电磁离合器2的控制机构收到分离指令后将电磁离合器2分离，空气压缩机1停止运行，控制器向电机5控制机构发出怠速指令，电机5控制机构接收到怠速指令后控制电机5怠速运行。
[0036] 步骤二中，若整车气压大于最小气压，方向盘转动，液压转向泵6额定负载工作，空气压缩机1无负载工作；气压传感器测得的气压P1，车辆所需最小气压P2，当P1＞P2，气压传感器将测得的数据信号传给控制器，方向盘角度传感器测得方向盘转动并将测得数据信号传送给控制器，控制器接收到气压传感器及方向盘角度传感器的数据信号后，则液压转向泵有工作需求，空气压缩机无工作需求，控制器向电磁离合器2的控制机构发出分离指令，电磁离合器2的控制机构收到分离指令后将电磁离合器2分离，控制器向电机5控制机构发出工作指令，电机5控制机构接收到工作指令后，电机5驱动液压转向泵6以额定负载运行，即控制电机5以使液压转向泵6额定负载运行的设定转速运行。
[0037] 步骤二中，若整车气压低于最小气压，方向盘转动，则液压转向泵及空气压缩机均以额定负载运行；气压传感器测得的气压P1，车辆所需最小气压P2，当P1＜P2，气压传感器将测得的数据信号传给控制器，方向盘角度传感器测得方向盘有转动并将测得数据信号传送给控制器，控制器接收到气压传感器及方向盘角度传感器的数据信号后，则液压转向泵有工作需求，空气压缩机有工作需求，控制器向电磁离合器2的控制机构发出接合指令，电磁离合器2的控制机构收到接合指令后将电磁离合器2接合，控制器向电机5控制机构发出工作指令，电机5控制机构接收到工作指令后，电机5同时驱动空气压缩机1与液压转向泵6运行，此时液压转向泵6以额定负载运行，空气压缩机1以额定功率运行；当P1=P时，P为车辆气压设定值，控制器向电磁离合器2的控制机构发出分离指令，电磁离合器2的控制机构收到分离指令后将电磁离合器2分离，空气压缩机1停止运行，当方向盘无转动时，液压转向泵6无负载运行，控制器向电机5控制机构发出怠速指令，电机5控制机构接收到怠速指令后控制电机5怠速运行，从而实现实时精准控制。
[0038] 以上所述仅为本发明的
实施例，并非因此限制本发明的
专利范围，凡是利用本发明
说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
