CN108884937A - 金属制隔膜阻尼器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种即使在提高耐压性能的情况下脉动吸收性能也优异的金属制隔膜阻尼器。所述隔膜阻尼器1为将一对隔膜10、20的外缘部2相互接合并在形成于内部的空间3中封入高压气体而成，其特征在于，一对隔膜10、20由金属薄膜形成，一对隔膜10、20中的至少一个为将多片金属薄膜11、12或21、22重合并在其外缘部2进行固定而成的多层结构。

Description

金属制隔膜阻尼器
技术领域
本发明涉及一种例如用于高压燃料泵等产生脉动的部位的脉动吸收用隔膜阻尼器，详细而言，涉及一种金属制隔膜阻尼器。
背景技术
以往，已知有如下垫片：其连结于供水装置，为了吸收压力冲击，将在铝箔的内外粘接有合成树脂制薄膜的一对层压部件的周围进行密封并在内部容纳压力气体而成(以下，称为“现有技术1”。例如，参考专利文献1。)。
并且，已知有如下隔膜阻尼器：为了衰减流体系统内的压力脉动，在由一对金属制隔膜紧密封闭的室内容纳压力气体而成(以下，称为“现有技术2”。例如，参考专利文献2。)。
以往技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利公表昭62-501404号公报
专利文献2：日本专利公开2004-138071号公报
发明内容
发明要解决的技术课题
然而，上述现有技术1用于防止水锤，并以防止垫片污染供水装置的水及防止垫片被水侵蚀为目的，若用于如本发明的高压燃料泵等产生脉动的部位的脉动吸收用隔膜阻尼器那样，如压力周期性地发生变动、最大工作压力上升至约2MPa这样的状况下用作过负荷防止机构，则层压部件有可能受损，可预想寿命短的问题。
并且，上述现有技术2用于衰减内燃机的燃料系统内的压力脉动，构成阻尼器的上侧的隔膜及下侧的隔膜分别由1片金属制部件形成。由于该阻尼器的耐压及脉动吸收性能依赖于1片金属制部件的板厚、形状、材质，例如为了提高耐压性能而加大板厚，则弹簧常数也会变大，容积变化量变小，其结果，存在无法得到耐压性能高且脉动吸收性能优异的阻尼器的问题。
本发明是为了解决这种问题而完成的，其目的在于提供一种即使在提高耐压性能的情况下脉动吸收性能也优异的金属制隔膜阻尼器。
用于解决技术课题的手段
为了实现上述的目的，第一，本发明的一种隔膜阻尼器，其为将一对隔膜的外缘部相互接合并在形成于内部的空间中封入高压气体而成，其特征在于，
所述一对隔膜由金属薄膜形成，
所述一对隔膜中的至少一个为将多片金属薄膜重合并在其外缘部进行固定而成的多层结构。
根据该特征，当具有与1层结构的隔膜相同的耐压性时，与1层结构的隔膜相比，能够大幅减小弹簧常数，并能够加大作为隔膜阻尼器的容积变化量，从而能够充分发挥阻尼器功能。
并且，第二，根据第一特征，本发明的隔膜阻尼器的特征在于，所述多片金属薄膜由相同种类的金属构成。
根据该特征，能够容易进行外缘部的焊接工作，并且能够得到良好的焊接部位。
并且，第三，根据第一或第二特征，本发明的隔膜阻尼器的特征在于，所述多片金属薄膜为相同的厚度。
根据该特征，在进行焊接时，能够使热相等地输入至各薄膜中，能够使焊接工作容易进行。
并且，第四，根据第一至第三中的任一特征，本发明的隔膜阻尼器的特征在于，在所述隔膜阻尼器的纵剖面形状中，关于所述一对隔膜所成的间隔，中央部的间隔小于外径侧的间隔。
根据该特征，即使高外压作用于隔膜阻尼器，也能够防止由外径侧肩部的应力引起的破损。
发明效果
本发明发挥如下优异的效果。
(1)在将一对隔膜的外缘部相互接合并在形成于内部的空间中封入高压气体而成的隔膜阻尼器中，一对隔膜由金属薄膜形成，一对隔膜中的至少一个为将多片金属薄膜重合并在其外缘部进行固定而成的多层结构，由此，当具有与1层结构的隔膜相同的耐压性时，与1层结构的隔膜相比，能够大幅减小弹簧常数，能够加大作为隔膜阻尼器的容积变化量，从而能够充分发挥阻尼器功能。
(2)多片金属薄膜由相同种类的金属构成，由此，能够容易进行外缘部的焊接工作，并且能够得到良好的焊接部位。
(3)多片金属薄膜为相同的厚度，由此，在进行焊接时，能够使热相等地输入至各薄膜，能够使焊接工作容易进行。
(4)在隔膜阻尼器的纵剖面形状中，关于一对隔膜所成的间隔，中央部的间隔小于外径侧的间隔，由此，即使高外压作用于隔膜阻尼器，也能够防止由外径侧肩部的应力引起的破损。
附图说明
图1是表示本发明的实施例1所涉及的隔膜阻尼器的俯视图。
图2是图1的A-A剖视图。
图3是表示本发明的实施例2所涉及的隔膜阻尼器的俯视图。
图4是图3的B-B剖视图。
具体实施方式
以下，参考附图，根据实施例对用于实施该发明的方式例示地进行说明。但是，该实施例中所记载的构成组件的尺寸、材质、形状、其相对配置等，只要没有特别明示记载，则并不旨在将本发明的范围限定于这些。
实施例1
参考图1及图2，对本发明的实施例1所涉及的隔膜阻尼器进行说明。
本发明所涉及的隔膜阻尼器使用于通过柱塞的往复移动对从燃料罐供给的燃料进行加压并压送至喷射器侧的高压泵。
这种高压泵中，在燃料入口侧形成有燃料腔室，通过反复进行如下工序来对燃料进行加压并吐出：“吸入工序”，在柱塞下降时从燃料腔室向加压室吸入燃料；“调量工序”，在柱塞上升时，使加压室的燃料的一部分返回到燃料腔室；及“加压工序”，在关闭吸入阀之后柱塞进一步上升时对燃料进行加压。
本发明所涉及的隔膜阻尼器用于减少在这种高压泵的燃料腔室中产生的脉动。
图1是本发明的实施例1所涉及的隔膜阻尼器的俯视图、图2是图1的A-A剖视图，示出隔膜阻尼器的纵剖面。
为了方便说明，将图2纸面上方称为隔膜阻尼器的上方，将纸面下方称为隔膜阻尼器的下方。
图1及图2中，隔膜阻尼器1主要包括上方的隔膜10和下方的隔膜20，该一对隔膜10、20以接合面S为基准上下对称地形成，在外缘部2通过焊接等相互接合并在形成于内部的空间3中封入高压气体而构成。
上方的隔膜10及下方的隔膜20分别由圆盘状的金属薄膜形成，这些隔膜10、20中的至少一个构成为将多片金属薄膜重合并在其外缘部2通过焊接等进行固定而成的多层结构。
作为使用于薄膜的金属，例如可以举出不锈钢等。
并且，关于薄膜的厚度，例如隔膜的外径为30～50mm时，设定在约0.1～0.5mm的范围内。
在图1及图2所示的隔膜阻尼器1中，上方的隔膜10为将2片金属薄膜11、12重合而成的多层结构，仅在其外缘部2通过焊接等进行固定，同样地，下方的隔膜20也为将2片金属薄膜21、22重合而成的多层结构，仅在其外缘部2通过焊接等进行固定。
上方的隔膜10的2片金属薄膜11及12以及下方的隔膜20的2片金属薄膜21及22仅在外缘部2通过焊接等进行固定，在外缘部以外的部分未进行固定，因此在外缘部2以外的部分，2片金属薄膜能够相互相对移动。
另外，多层结构的金属薄膜并不限于2片，也可以是3片以上，总之，只要是多片即可。
并且，并不限于上方的隔膜10及下方的隔膜20均为多层结构的情况，也可以是其中任意一个为多层结构。
图1及图2中，上方的隔膜10的2片金属薄膜11、12及下方的隔膜20的2片金属薄膜21、22由相同种类的金属构成，并且厚度也相同。
另外，2片金属薄膜也可以由不同种类的金属形成，并且由厚度不同的薄膜形成，例如将外侧的金属薄膜11、21由耐腐蚀性大的材料形成，并且，厚度根据材料的弹簧常数也在变等。
弹簧常数与金属薄膜的厚度t的立方成正比、以及关于耐压性，若隔膜整体的厚度相同则能够得到相同的耐压性，据此，本发明人得到如下见解：通过将隔膜设为将多层金属薄膜组合而成的多层结构，即使将耐压性设为与1层的隔膜相同时，也能够得到与1层的隔膜相比容积变化量大的隔膜阻尼器。
现在，对现有技术2的1层结构的隔膜的弹簧常数及耐压性(应力)和图1所示的2层结构的隔膜10、20的弹簧常数及耐压性(应力)进行考察，例如，将1层结构的隔膜的金属薄膜的厚度设为t，将2层结构的隔膜的金属薄膜的2层合计的厚度设为t(1层的厚度为t/2)。
现有技术2的1层结构的隔膜的弹簧常数k1为k1∝t3，
2层结构的隔膜的弹簧常数k2为k2∝(t/2)3+(t/2)3。
如此，2层结构的隔膜的弹簧常数k2成为1层结构的隔膜的弹簧常数k1的1/4，能够大幅减小弹簧常数。因此，能够加大作为隔膜阻尼器的容积变化量，从而能够充分发挥阻尼器功能。
另一方面，关于耐压性(应力)，无论是1层还是多层，只要其厚度(多层时为合计的厚度)t相同，则具有相同的耐压性。
上方的隔膜10的2片金属薄膜11及12以及下方的隔膜20的2片金属薄膜21及22仅在外缘部2通过焊接等进行固定，在外缘部以外的部分未进行固定，因此各薄膜相同的方式变形，且变形不会受阻。
并且，若由相同种类的金属形成2片金属薄膜，则能够容易进行外缘部2的焊接工作，并且能够得到良好的焊接部位。
另外，若将2片金属薄膜的厚度设为相同，则在进行焊接时，可使热相等地输入至各薄膜，焊接工作变得容易。
如上所述，实施例1的隔膜阻尼器发挥如下显著效果。
(1)在将一对隔膜10、20的外缘部2相互接合并在形成于内部的空间3中封入高压气体而成的隔膜阻尼器1中，
一对隔膜10、20由金属薄膜形成，
一对隔膜10、20中的至少一个为将多片金属薄膜11、12或21、22重合并在其外缘部2进行固定而成的多层结构，由此，当具有与1层结构的隔膜相同的耐压性时，与1层结构的隔膜相比，能够大幅减小弹簧常数，能够加大作为隔膜阻尼器的容积变化量，从而能够充分发挥阻尼器功能。
(2)由相同种类的金属形成2片金属薄膜11、12或21、22，由此，能够容易进行外缘部2的焊接工作，并且能够得到良好的焊接部位。
(3)将2片金属薄膜的厚度设为相同，由此，在进行焊接时，能够使热相等地输入至各薄膜，能够使焊接工作容易进行。
实施例2
参考图3及图4，对本发明的实施例2所涉及的隔膜阻尼器进行说明。
实施例2所涉及的隔膜阻尼器的剖面形状与实施例1不同，但其他基本结构与实施例1相同，因此省略重复的说明。
在图3及图4所示的隔膜阻尼器1中，上方的隔膜30为将2片金属薄膜31、32重合而成的多层结构，仅在其外缘部2通过焊接等进行固定，同样地，下方的隔膜40也为将2片金属薄膜41、42重合而成的多层结构，仅在其外缘部2通过焊接等进行固定。
上方的隔膜30的2片金属薄膜31及32以及下方的隔膜40的2片金属薄膜41及42仅在外缘部2通过焊接等进行固定，在外缘部以外的部分未进行固定，因此在外缘部2以外的部分，2片金属薄膜能够相互相对移动。
如图4所示，实施例2所涉及的隔膜阻尼器1的特征在于，上方的隔膜30及下方的隔膜40分别以呈中央部33、43比外径侧更凹陷的凹部的方式，以接合面S为基准上下对称地形成，并且设定为关于上方的隔膜30与下方的隔膜40所成的间隔(也称为隔膜的宽度。)，中央部33、43的间隔小于外径侧的间隔的剖面形状的所谓的哑铃(dumbbel)形的剖面形状。
并且，上方的隔膜30及下方的隔膜40中，外径侧肩部34、44、中央部33、43的外侧肩部35、45及中央部33的内侧肩部36、46分别形成为R形状。
现在，当将外径侧隔膜30、40所成的间隔设为B1，将中央部33的隔膜30、40所成的间隔设为B2时，在外压未作用于隔膜阻尼器1的状态下，B1/B2设定为约2～5左右，并且，中央部33、43的隔膜30、40所成的间隔B2设定为在隔膜阻尼器1的通常工作范围内，中央部33、43的上方的隔膜30及下方的隔膜40不抵接，而在高外压时抵接。
若在高外压时中央部33、43的上方的隔膜30与下方的隔膜40抵接，则上方的隔膜30及下方的隔膜40各自的的外径侧肩部34及44的应力下降。因此，即使有高外压作用于隔膜阻尼器1，也能够防止由外径侧肩部34及44的应力引起的破损。
如上所述，实施例2的隔膜阻尼器发挥如下显著效果。
(1)在将一对隔膜30、40的外缘部2相互接合并在形成于内部的空间3中封入高压气体而成的隔膜阻尼器1中，
一对隔膜30、40由金属薄膜形成，
一对隔膜30、40中的至少一个为将多片金属薄膜31、32或41、42重合并在其外缘部2进行固定而成的多层结构，由此，当具有相同的耐压性时，能够大幅减小弹簧常数，能够加大作为隔膜阻尼器的容积变化量，从而能够充分发挥阻尼器功能。
(2)由相同种类的金属形成2片金属薄膜31、32或41、42，由此，能够容易进行外缘部2的焊接工作，并且能够得到良好的焊接部位。
(3)将2片金属薄膜的厚度设为相同，由此，在进行焊接时，能够使热相等地输入至各薄膜，能够使焊接工作容易进行。
(4)在隔膜阻尼器1的纵剖面形状中，关于一对隔膜30、40所成的间隔，中央部33、43的间隔小于外径侧的间隔，由此，即使有高外压作用于隔膜阻尼器1，也能够防止由外径侧肩部34及44的应力引起的破损。
以上，利用附图对本发明的实施例进行了说明，但具体结构并不限于这些实施例，在没有脱离本发明宗旨的范围内即使有变更或追加，也包含于本发明中。
例如，所述实施例中，对多层结构的金属薄膜为2片的情况进行了说明，但本发明并不限于2片，也可以是3片以上，总之，只要是多片即可。
并且，例如，所述实施例中，对上方的隔膜及下方的隔膜均为包括2片金属薄膜的多层结构的情况进行了说明，但本发明并不限于此，也可以是其中任意一个为多层结构。
并且，例如，所述实施例中，对上方的隔膜及下方的隔膜以接合面为基准上下对称地形成的情况进行了说明，但本发明并不限于此，也可以上下非对称。
符号说明
1-隔膜阻尼器，2-外缘部，3-形成于内部的空间，10-上方的隔膜，11、12-金属薄膜，20-下方的隔膜，21、22-金属薄膜，30-上方的隔膜，31、32-金属薄膜，33-中央部，34-外径侧肩部，35-中央部的外侧肩部，36-中央部的内侧肩部，40-下方的隔膜，41、42-金属薄膜，43-中央部，44-外径侧肩部，45-中央部的外侧肩部，46-中央部的内侧肩部，S-接合面，B1-外径侧隔膜所成的间隔，B2-中央部的隔膜所成的间隔。

Claims (4)

1.一种隔膜阻尼器，其为将一对隔膜的外缘部相互接合并在形成于内部的空间中封入高压气体而成，其特征在于，
所述一对隔膜由金属薄膜形成，
所述一对隔膜中的至少一个为将多片金属薄膜重合并在其外缘部进行固定而成的多层结构。
2.根据权利要求1所述的隔膜阻尼器，其特征在于，
所述多片金属薄膜由相同种类的金属构成。
3.根据权利要求1或2所述的隔膜阻尼器，其特征在于，
所述多片金属薄膜为相同的厚度。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的隔膜阻尼器，其特征在于，
在所述隔膜阻尼器的纵剖面形状中，关于所述一对隔膜所成的间隔，中央部的间隔小于外径侧的间隔。
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