TWI260367B - Diaphragm unit - Google Patents

Description

1260367 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種薄膜單元例如薄膜泵和薄膜減振器。 【先前技術】

將一種內燃機，（舉例而言，其中將燃料噴射入引擎的 汽缸中），配置一個脈動減少單元例如一薄膜減振器（或 蓄能器），經由減少利用高壓泵所進給之燃料的脈動用以 穩定燃料噴射。此種薄膜泵揭示日本未經審查之專利申請 案第11-62771號（參照第2至4圖）。

上文所引用之薄膜減振器中，將薄膜經由減振器套的固 定表面（或接合表面）支持在其外周圍部份上。將流體室 和反壓力室形成在減振器套中具有薄膜在其中間作爲界限 。將伸展在高壓泵與汽缸間之燃料通路連接至流體室。將 反壓力使用高壓氣體氣密式塡充。如果脈動發生在經由泵 所進給之燃料中，使薄膜變形，及燃料流入和流出流體室 ，其結果是：減少了燃料的壓力脈動而使燃料噴射入汽缸 中穩定化。 在減振器套中一個形成調整表面，用以形成流體室的一 個內面且用以界定薄膜變形的極限。例如而言，若調整表 面與固定表面間之邊界形成一個角度，則已變形之薄膜以 一個偏轉角接觸該形成角度處之邊界，因而會降低薄膜的 耐久性。 因此，上文中引用之出版物的薄膜減振器的調整表面具 有一個凸形表面區域，將此區域連續成形具有固定表面及 1260367 支持薄膜在隣接於外周圍部份之其一個部份上，並具有一 個凹表面區域，將此區域連續成形具有凸表面區域及支持 薄膜在接隣於中心點之其一個部份上。經由如此形成該調 整表面，可以防止在一角位，薄膜與固定表面和調整表面 (或凸表面區域）間邊界限之接觸，且另外，可將經變形 至其可容許極限之薄膜經由整個的調整表面予以安穩支持 。因此，防止薄膜隨著偏轉角的變形，以致防止了薄膜的 塑性變形且改變且改良了薄膜的耐久性。 特別述及：該薄膜單元並非受限爲薄膜減振器，但是薄 膜泵包括在薄膜單元中。除上述之薄膜減振器的構造以外 ，薄膜泵具有一種構造以確定增加和減少反壓力室中之壓 力。藉確定增加和減少反壓力室中之壓力，該薄膜泵牽引 流體入流體室中或自其中排出以便使薄膜變形而因此改變 流體室的體積。此等薄膜泵之薄膜耐久性經由提供一個調 整表面（其係由如上述凸和凹表面區域所形成）予以改進 〇 然而，上述之先前技藝不一定除去影響薄膜耐久性之每 一種因素。 如果凸表面區域和凹表面區域之任一者具有大於另一者 之較大的曲率半徑，則使接觸一個彎曲表面區域之一部份 的薄膜以較該薄膜之其他部份較大的曲率半徑彎曲。因此 ，將經由彎曲力矩所造成之應力被不均勻施加至薄膜，因 此減低薄膜的耐久性。上文所引用之先前技藝並未述及凸 表面區域和凹表面區域的曲率半徑之任何適當數値。 1260367 【發明內容】 本發明係關於薄膜單元其從事薄膜單元中薄膜持久性的 更進一步改進。

本發明提供下列第一特徵，一種薄膜單元包括一片薄膜 和一個薄膜套’該薄膜具有一個中心點和一個外周圍部份 ，該薄膜套包括一個固定表面和一個調整表面，該固定表 面支持薄膜在其外周圍部份上，因此界定一個流體室在薄 膜套中，當使薄膜變形時，達到流體之流入流體室中及其 自流體室中流出，調整表面形成流體室的一個內面，因此 提供薄膜變形之極限，該調整表面具有一個凸表面區域和 一個凹表面區域，將凸表面區域連續成形具有固定表面以 便支持薄膜在接隣於外周圍部份之其一個部份上，將凹表 面區域連續成形具有凸表面區域以便支持薄膜在接隣於中 心點之其一個部份上，凸表面區域和凹表面區域兩者的曲 率是相同。

本發明提供下列第二特徵，一種薄膜單元包括一片薄膜 和一個薄膜套，該薄膜具有一個中心點和一個外周圍部份 ，該薄膜套包括一個固定表面和一個調整表面，該固定表 面支持薄膜在其外周圍部份上，因此界定一個流體室和一 個反壓力室在薄膜套中以致使該薄膜爲邊界之功能，當薄 膜依照流體室與反壓力室間壓力差之變更而變形時’達到 流體之流入流體室中及其自流體室中流出，該調整表面形 成流體室和反壓力室至少一者之內面，因此提供薄膜變形 的極限，該調整表面具有一個凸表面區域和一個凹表面區 1260367 域’將凸表面區域連續成形具有固定表面以便支持薄膜在 接隣於外周圍部份之其一個部份上，將凹表面區域連續成 形具有凸表面區域以便支持薄膜在接隣於中心點之其一個 部份上，凸表面區域和凹表面區域兩者的曲率是相同。 本發明的其他觀點及優點自連同附隨之圖式所理解，經 由實例舉例說明本發明的原理之下列敘述將變得顯然可見 〇 【實施方式】 根據本發明的較佳具體實施例之薄膜單元現在參照第1 圖予以敘述，該具體實施例顯示一個實例，其中將薄膜單 元施加至適於進給氣體之薄膜泵。 第1圖顯示：薄膜泵的縱向截面圖，如第1圖中所示， 該薄膜泵具有薄膜套10其包括第一殻11、第二殻12(將 它固定式連接至第一殼11)及一個本體殻13其中容納第一 殼1 1和第二殻1 2，將本體殻1 3成形爲圓筒形蓋形狀具有 其蓋部份定位在上部如第1圖中所見，將第一殻1 1和第二 殼1 2容納在本體殼1 3中以致使將第一殻Η定位在蓋面上 〇 在第一殼1 1與第二殼1 2的中間形成一個空間，經由插 入於第一殼1 1與第二殻1 2間之薄膜1 4，而將此空間區分 成在第一殼側之流體室1 5及在第二殼1 2側之背壓室1 6， 薄膜1 4係由金屬材料製成且爲圓形。第一殼1 1和第二殻 1 2支持著薄膜1 4，將薄膜1 4的外周圍部份1 4 a之環狀區 域夾住於第一和第二殼1 1，1 2的接合處或在第一外殼1 1 1260367 的固定表面31與面對固定表面31的第二外殼12之固定表 面3 6之間時，可容許薄膜1 4的變形（位移）。 在本體殼13中，形成一個吸引通路17在本體殼13中， 將一個外部低壓管系（圖中未顯示）連接至該吸引通路1 7 上及形成一個放洩道1 8其與一個外部高壓管系（圖中未顯 示）連接，將一個吸口 2 5其連接流體室1 5至吸引通路1 7 及一個放出口 2 6其連接流體室1 5至放洩道1 8形成在第一 殼1 1之中間，提供形式爲簧片閥之一個吸入閥21在第一 殼1 1中之吸口 2 5與本體殻1 3中之吸引通路1 7之間，將 形式爲簧片閥之一個放洩閥22提供在第一殼1 1中之放出 口 26與本體殼1 3的放洩道1 8之間。 將一個通路2 3形成在第二殼1 2中，此通路2 3連接反壓 力室1 6至包括壓力供應源（或高壓區域）之外部驅動單元 24。該驅動單元24連接通路23，或反壓力室16或者至壓 力供應源和低壓區域，因此增加和減少反壓力室1 6中之壓 力。舉例而言，當反壓力室16中之壓力增加時，反壓力室 1 6與流體室1 5間之壓力差增加，且使薄膜1 4向著流體室 1 5彈性變形，因此減少流體室1 5的體積。反之，當反壓力 室1 6中之壓力降低時，反壓力室1 6與流體室間之壓力差 減小，而薄膜1 4趨向於回到其自然狀態（或其平坦狀態） ，因此增加流體室1 5的體積。 因此，在吸引過程期間，當薄膜1 4減少其彈性變形的數 量時，將氣體自吸引通路1 7引至流體室1 5同時推開吸入 閥2 1。在排放過程期間，當薄膜1 4增加其彈性變形的數量 1260367 時，將流體室1 5中之氣體排放至放洩道1 8同時推開放拽 閥22。注意其基於外部驅動單元24之構造，即，將反壓力 室連接至其上之較低壓力區域的壓力，反壓力室中之壓力 可能變得低於吸引過程期間，流體室1 5中之壓力，此情況 中，將在吸引過程期間已回至自然狀態之薄膜1 4更進一步 向著反壓力室1 6彈性變形而達如此程度以致將薄膜1 4定 位在下死點中心上。 第一殼1 1具有一個調整表面3 2其形成流體室1 5的內面 ，該調整表面3 2提供向著薄膜1 4的上死點中心之變形的 極限，即，如第1圖中之虛線所示，在將薄膜1 4變形予以 定位在上死點中心上之情況中，於此種情況，流體室1 5的 體積實質上變成零時，大體上，使面對流體室1 5之薄膜1 4 的整個表面與調整表面3 2接觸，藉以防止薄膜1 4予以更 進一步彈性變形。 第一殻11的調整表面32包括一個凸表面區域33和一個 凹表面區域3 4，將該凸表面區域3 3連續平滑形成具有固定 表面31以致使其中間之界面未形成角，該凸表面區域3 3 支持經變形之薄膜1 4在接隣於外周圍部份1 4 a之其一個部 份上，將該凹表面區域3 4連續平滑形成具有凸表面區域3 3 以致使其中間之界面未形成角’該凹表面區域3 4支持經變 形之薄膜在接隣於薄膜1 4的中心點P之其一個部份上’形 成該調整表面3 2以致使凹表面區域3 4中之每一點存在在 相同凸球形表面中。 因此，即使當將薄膜14定位在其變形的極限向著其上死 -10- 1260367 點中心並與調整表面3 2成形，固定表面3 1與調整表面3 2 間及凸表面區域3 3與凹表面區域3 4間各界面的附近地區 將不具有偏轉角，以致防止了經由偏轉所造成之薄膜丨4的 塑性變形且因此，防止減少薄膜1 4的耐久性。

本具體實施例中，形成凸表面區域3 3和凹表面區域3 4 以致使其曲率相同。更特定言之，凸表面區域3 3之曲線X 1 的曲率半徑R1及凹表面區域34之曲線X2的曲率半徑R2 如在一平面上所見，其垂直伸展至薄膜14呈其平面位置並 通經薄膜14的中心點P，（即：第1圖的圖式之平面）是 相同的。

因此，當薄膜1 4被設置在其朝向上死點的變形極限時， 可防止接觸凸表面區域33及凹表面區域34之其中一個的 薄膜1 4之一部分被彎曲成，其曲率半徑比接觸凸表面區域 33及凹表面區域34之另一個的薄膜14之另一部分的曲率 半徑更大，因而避免由彎曲力矩形成的應力不均勻地施加 到接觸調整表面3 2的薄膜1 4。因此，更進一步地改進薄膜 1 4之耐久性。 特別述及：只要不脫離本發明的目的，下列具體實施例 亦實際可行。 上述之具體實施例中，形成調整表面32以致使凹表面區 域3 4中之每一點存在於相同凸球形表面中，在與該較佳具 體實施例不同之具體實施例中，將上述構造以如此一種方 式變更以便將一個平面區域形成在調整表面3 2之中央’並 將凹表面區域3 4平滑連接至該平面區域。 -11- 1260367 上述之具體實施例的薄膜泵中，該薄膜1 4係由確定增加 和減低及反壓力室1 6中之壓力予以變形而因此變更流體室 15的體積，因此容許氣體流入流體室中及自其中被排出， 在與此較佳具體實施例不同之具體實施例中，將上述構造 以如此一種方式變更以便將反壓力室1 6和驅動單元24自 薄膜泵中除去，並將一桿連接至薄膜1 4以便將薄膜1 4經 由利用一個驅動源例如馬達使該桿往復移動予以變形且因 此，變更流體室1 5的體積，藉以容許氣體流入及自該流體 室1 5中被排出。 雖然，上述之具體實施例中，將本發明的薄膜單元施加 至薄膜泵以便處理氣體，但是本發明的薄膜單元並非受限 爲此種薄膜泵，而是它可應用於處理液體之薄膜泵。 如本文先前所指示的”本發明的背景”中，可將本發明 的薄膜單元施加至供使用於脈衝減少裝置中之薄膜減振器 以便減少經供應至內燃機之燃料的脈動。 上述之較佳具體實施例中，將調整表面3 2形成在流體室 1 5中，其提供薄膜1 4的變形極限向著其上死點中心，在與 該較佳具體實施例不同之具體實施例中，將一個附加之調 整表面形成在第二殻12的反壓力室16中，其提供薄膜14 的變形極限向著其下死點中心，像調整表面3 2 —樣，該附 加之調整表面亦包括一個凸表面區域和一個凹表面區域， 將該凸表面區域連續成形具有第二殼1 2的固定表面3 6來 支持薄膜1 4在接隣於外周圍部份之其一個部份上，將該凹 表面區域連續成形具有凸表面區域來支持薄膜1 4在接隣於 -12- 1260367 中心點p之其一個部份上，形成凸表面區域和凹表面區域 以使其曲率相同。 因此，將本發明實例及具體實施例視爲舉例說明而非限 制’且本發明並不受限爲本文中所示之細節而是可予以變 更。 【圖式簡單說明】

本發明特徵特別舉出於附隨之申請專利範圍中，本發曰月 ’連同其目的和優點經由參照較佳具體實施例的下列敘述 連同附隨之圖式可最佳了解，其中： 第1圖是一縱向截面圖，說明根據本發明之一較佳具II 實施例之薄膜泵。 主要元件符號說明

10 薄膜套 11 第一殼 12 第二殼 13 本體殼 14 薄膜 15 流體室 16 反壓力室 1 4A 外周圍部份 3 1,36 固定表面 17 吸引通路 1 8 放洩道 25 吸口 -13- 1260367

26 放出口 2 1 吸入閥 22 放洩閥 23 通路 24 外部驅動單元 32 調整表面 33 凸表面 34 凹表面 XI，X2 變曲線 R1 ,R2 曲率半徑 P 中心點

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Claims (1)

1260367 第93136415號「薄膜單元」專利案 ( 2005年11月1〇日修正） 十、申請專利範圍： 1 . 一種薄膜單元，包括： 具有中心點和一個外周圍部份之薄膜；及 一個薄膜套，該薄膜套包括：

一個固定表面，用以支持薄膜在其外周圍部份上，藉以 界定在薄膜套中一個流體室’流體的流入流體室中及流 體自流體室中流出係當將薄膜變形時被達成；及 一*個調整表面’用以形成流體室之一個內面，藉以提供 薄膜變形之一極限，該調整表面包括：

經連續成形之一個凸表面區域，具有固定表面用以支持 薄膜在隣接於外周圍部份之其一個部份上；及 經連續成形之一個凹表面區域，具有凸表面區域用以支 持薄膜在隣接於中心點之其一個部份上，其中凸表面區 域和凹表面區域的曲率是相同的。 2 .如申請專利範圍第1項之薄膜單元，其中該薄膜單元是 薄膜泵。 3 . —種薄膜單元，包括： 具有一中心點和一個外周圍部份之薄膜；及 一個薄膜套，該薄膜套包括： 一個固定表面，用以支持薄膜在其外周圍部份上，藉以界 定在薄膜套中一個流體室和一個反壓力室使得該薄膜功 1260367 能係作爲—邊界，流體的流入流體室中及流體自流體室中 流出係當使薄膜依照流體室與反壓力室間之壓力差的變 更予以變形時被達成，及

一個調整表面，用以形成流體室和反壓力室至少一者之一 個內面，藉以提供薄膜變形之一極限，該調整表面包括： 經連續成形之一個凸表面區域’具有固定表面，用以支持 薄膜在隣接於外周圍部份之其一個部份上；及 經連續成形之一個凹表面區域，具有凸表面區域用以支持 薄膜在隣接於中心點之其一個部份上，其中凸表面區域和 凹表面區域的曲率是相同的。 4 .如申請專利範圍第3項之薄膜單元，其中該薄膜單元是 薄膜泵。

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