专利名称：隔膜单元的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种隔膜单元，诸如隔膜泵或隔膜阻尼器。
背景技术：
例如一种内燃机，其中燃料被注入发动机的汽缸，该内燃机装备了脉动减少装置，譬如隔膜阻尼器(或缓冲器)，通过减少高压泵供给的燃料的脉动以稳定燃料注入。日本未审查专利No.11-62771披露了这样的隔膜泵(参见其图2-4)。
在上述隔膜阻尼器中，隔膜通过阻尼器壳体的固定面(或连接面)在外周部分支撑。在阻尼器壳体中以隔膜为界形成流体室和背压室。流体室与高压泵和汽缸之间延伸的燃料通道连接。背压室气密地填装高压气体。如果泵供给的燃料中发生脉动，隔膜变形，燃料流入流出流体室，结果，燃料的压力脉动减少，并且燃料向汽缸的注入稳定。
阻尼器壳体具有调节面，该调节面形成流体室的内表面并限定隔膜的变形极限。例如，如果调节面和固定面之间的边界有角度，变形的隔膜与有角度的边界以偏转角度接触，因此减少了隔膜的耐久性。
因而，前述专利文献的隔膜阻尼器的调节面有与固定面连续形成并且在其邻近外周部分的部分处支撑隔膜的凸面区域，以及与凸面区域连续形成并且在其邻近中点的部分支撑隔膜的凹面区域。由如此形成调节面，可以阻止隔膜以角度与在固定面和调节面间(或凸面区域)的边界接触，而且由整个调节面安全地支撑隔膜在可允许极限内变形。所以，防止了隔膜以偏转角度变形，如此，防止隔膜的塑性变形并且改善了隔膜的耐久性。
值得注意的是，隔膜单元不限于隔膜阻尼器，隔膜泵也包含在隔膜单元中。除上述隔膜阻尼器的结构之外，隔膜泵还有用于确定地增加和减少背压室中的压力的结构。隔膜泵通过确定地增加和减小背压室的压力而从流体室吸入或排出流体，因此，使隔膜变形，从而使流体室的容积改变。通过提供调节面，这样的隔膜泵的隔膜的耐久性改善，该调节面如上所述由凸面和凹面构成。
但是前述现有技术并未消除所有影响隔膜的耐久性的因素。
如果凸面区域和凹面区域中的任何一个具有比另一个大的曲率半径，与一个曲面区域接触的隔膜部分弯曲比隔膜的另一部份弯曲的曲率半径次。所以，弯曲力矩导致的应力被不均匀地施加在隔膜上，并因此减少隔膜的耐久性。上述现有技术也未提到凸面区域和凹面区域的曲率半径的任何适当的值。
发明内容
本发明的目的在于提供一种进一步改善隔膜单元中的隔膜的耐久性的隔膜单元。
本发明具有以下第一个特点。隔膜单元包括隔膜和隔膜壳体。隔膜具有中点和外周部分。隔膜壳体包括固定面和调节面。固定面在外周部分支撑隔膜，从而在隔膜壳体中限定流体室。当隔膜变形时，实现流体流入流体室或从流体室流出。调节面形成流体室的内表面，从而提供隔膜的变形极限。调节面有凸面区域和凹面区域。凸面区域与固定面连续地形成，以在其邻近外周部分的部分支撑隔膜。凹面区域与凸面区域连续地形成，以在其邻近中点的部分支撑隔膜。凸面区域和凹面区域的曲率是相同的。
本发明具有以下第二个特点。隔膜单元包括隔膜和隔膜壳体。隔膜有中点和外周部分。隔膜壳体包括固定面和调节面。固定面在外周部分支撑隔膜，从而在隔膜壳体中限定流体室和背压室，使得隔膜具有作为边界的功能。当隔膜根据流体室和背压室间压差的变化变形时，实现流体流入流体室和从流体室流出。调节面为流体室和背压室中的至少一个形成内表面，从而提供隔膜的变形极限。调节面有凸面区域和凹面区域。凸面区域与固定面连续形成，以在其邻近外周部分的部分支撑隔膜。凹面区域与凸面区域连续形成，以在其邻近中点的部分支撑隔膜。凸面区域和凹面区域的曲率是相同的。
本发明的其它方面和优点将从以下结合附图的描述中变得清楚明了，并举例说明本发明的原理。
本发明的具有新颖性的特征在后附权利要求书中特别阐明。本发明连同其目的和优点可通过以下优选实施例的描述和图示中得到最好理解，其中图1是表示本发明优选实施例的隔膜泵的纵向截面图。
具体实施例方式
以下，基于图1描述本发明的优选实施例的隔膜单元。本实施例表示的例子中的隔膜单元用于适合供气的隔膜泵。
图1为隔膜泵的纵向截面图。如图1所示，隔膜泵具有隔膜壳体10，隔膜壳体10包括第1壳体11，固定地连接到第1壳体11的第2壳体12，以及主体壳体13，第1壳体11与第2壳体12容纳在主体壳体13中。如图1所示，主体壳体13形成为圆柱状盖形状，其盖部分位于上部。第1、第2壳体11、12容纳在主体壳体13内，使得第1壳体11在盖侧。
第1壳体11与第2壳体12在其之间限定空间，该空间被介于第1、第2壳体11、12间的隔膜14划分为在第1壳体11侧的流体室15和在第2壳体12侧的背压室16。隔膜14由金属材料制成，且成圆形。第1、第2壳体11、12通过在其结合处，或第1壳体11的固定面31和第2壳体12面向固定面31的固定面36间保持隔膜14的外周部分14a的环状区域，以支撑隔膜14，使得允许隔膜14变形(位移)。
主体壳体13在其中形成与外部低压管道(未示出)连接的吸入通道17，以及与外部高压管道(未示出)连接的排出通道18。第1壳体11在其中部形成将流体室15连接到吸入通道17的吸入口25，以及将流体室15连接到排出通道18的排出口26。主体壳体13上的吸入通道17与第1壳体11上的吸入口25间设有簧片阀式吸入阀21。主体壳体13上的排出通道18与第1壳体11上的排出口26间设有簧片阀式排出阀22。
第2壳体12在其中形成通道23，该通道将背压室16连接到包括压力供应源(或高压区)的外部驱动单元24。驱动单元24将通道23或者背压室16交替连接到压力供应源与低压区域，从而增加和减小背压室16内的压力。例如，当背压室16压力增加，背压室16与流体室15间的压力差增加，隔膜14向流体室15产生弹性形变，因此减少流体室15的容量。相反，当背压室16的压力减小时，背压室16和流体室15间的压差减小，隔膜14趋向于恢复到其自然状态(或平坦状态)，因而增加流体室15的容量。
所以，在吸入过程期间，当隔膜14减少它的弹性变形量时，气体推开吸入阀21从吸入通道17进入流体室15。在排放过程期间，当隔膜14增加它的弹性变形量时，流体室15中的气体推开排出阀22排出到排出通道18。值得注意的是，根据驱动单元24的结构，也就是，背压室16连接到的低压区域的压力，在吸入过程中，背压室16中的压力可低于流体室15的压力。在这种情况下，在吸入过程中，已经恢复到自然状态的隔膜14进一步向背压室16发生弹性变形到这样的程度，即，隔膜14处于下死点。
第1壳体11具有调节面32，其形成流体室15的内表面。调节面32提供朝着隔膜14的上死点变形的极限。也就是，如图1中双点划线所示，当隔膜14变形到上死点位置时，其中，流体室15的容积几乎为零，面向流体室15的隔膜14的大致整个表面与调节面32接触，从而防止隔膜14进一步发生弹性变形。
第1壳体11的调节面32包括凸面区域33和凹面区域34。凸面区域33与固定面31平滑连续地形成，使得两者的边界没有角度。凸面区域33在其邻近外部边缘部分14a的部分支撑变形的隔膜14。凹面区域34与凸面区域33平滑地连续形成，使得两者的边界没有角度。凹面区域34在其邻近隔膜14的中点P的部分支撑变形的隔膜14。调节面32形成为使得凹面区域34上每个点处于同样的凸面球形表面上。
因此，即使当隔膜14在它朝着上死点变形的极限位置，且形状成为与调节面32一致，固定面31和调节面32之间的边界以及凸面区域33和凹面区域34之间的边界相邻也不会有偏转角度，使得防止了由偏转造成的隔膜14的塑性变形，因此防止了隔膜14耐久性的下降。
在此实施例中，凸面区域33和凹面区域34形成为使得其曲率是相同的。更加具体的讲，从垂直于处于其平坦位置的隔膜14延伸且通过隔膜14的中点P的平面(即，图1所示的平面)观察，凸面区域33上的曲线X1的曲率半径R1和凹面区域34上的曲线X2的曲率半径R2相同。
所以，当隔膜14位于它的朝着其上死点的变形极限时，防止隔膜14与凸面区域33和凹面区域34中的任何一个接触的部分以比隔膜14与凸面区域33和凹面区域34中的另一个接触的其他部分大的曲率半径弯曲，从而防止了由弯曲力矩导致的应力不均匀地施加到与调节面32接触的隔膜14。因此，隔膜14的耐用性也进一步得到改善。
值得注意的是以下实施例也是可实行的，且没有背离发明的目的。
在上述实施例中，调节面32是形成为使得凹面区域34上所有的点在同一凸起球状表面上。在优选实施例的变形例中，上述结构以这样的方式修改，即，调节面32在其中间形成平坦的区域，凹面区域34与该平坦区域平滑连接。
在上述实施例的隔膜泵中，隔膜14通过确定地增加和减小背压室16的压力来变形，流体室15的容积也因此变化，因此允许气体流入和排出流体室15。在这样的优选实施例的变形例中，上述结构以这样的方式修改，即，背压室16和驱动单元24从隔膜泵中省略，杆连接到隔膜14，使得隔膜14可以通过由驱动源比如马达驱动的往复运动该杆来产生变形，并因此改变流体室15的容积，从而允许气体流入和排出流体室15。
虽然，在上述实施例中，本发明的隔膜单元是应用于操作气体的隔膜泵，但本发明的隔膜单元不限于这样的隔膜泵，它也可以应用于操作液体的隔膜泵。
如前面“发明背景”中所指出，本发明的隔膜单元也可以应用于在脉动减小装置中使用的隔膜阻尼器，以减小向内燃机供给燃料的脉动。
在上述优选实施例中，流体室15在其中形成有调节面32，该表面提供了隔膜14向上死点的变形极限。在优选实施例的变形例中，第2壳体12的背压室16中形成有附加调节面，它提供隔膜14向下死点的变形极限。像调节面32一样，该附加的调节面也包括凸面区域和凹面区域。凸面区域与第2壳体12的固定面36连续形成，以在其邻近外周部分14a的部分支撑14。凹面区域与凸面区域连续形成，以在其邻近中点P的部分支撑隔膜14。凸面区域和凹面区域形成为使得其曲率相同。
所以，本发明所举的例子和实施例被考虑作为说明并不具备限制性，本发明不限于所涉及的细节，可以被修改。
权利要求
1.一种隔膜单元，其包括有中点和外周部分的隔膜；以及隔膜壳体，其包括在外周部分支撑隔膜的固定面，从而在隔膜壳体中限定流体室，当隔膜变形时实现流体流入流体室和从流体室流出；以及形成流体室的内表面的调节面，从而提供隔膜的变形极限，该调节面包括与固定面连续形成的凸面区域，用于在其邻近外周部分的部分支撑隔膜；以及与凸面区域连续形成的凹面区域，用于在其邻近中点的部分支撑隔膜，其中，凸面区域和凹面区域的曲率是相同的。
2.如权利要求1所述的隔膜单元，其特征是，隔膜单元为隔膜泵。
3.一种隔膜单元，其包括有中点和外周部分的隔膜；以及隔膜壳体，其包括在外周部分支撑隔膜的固定面，从而在隔膜壳体中限定流体室和背压室，使得隔膜起边界的作用，当隔膜根据流体室与背压室间之间压力差的变化而变形时，实现了流体流入流体室和从流体室流出，以及用于形成流体室和背压室中至少一个的内表面的调节面，从而提供隔膜的变形极限，该调节面包括与固定面连续形成的凸面区域，用于在其邻近外周部分的部分支撑隔膜；以及与凸面区域连续形成的凹面区域，用于在其邻近中点的部分支撑隔膜，其中，凸面区域和凹面区域的曲率是相同的。
4.如权利要求3所述的隔膜单元，其特征是，隔膜单元为隔膜泵。
全文摘要
一种隔膜单元包括隔膜和隔膜壳体。隔膜具有中点和外周部分。隔膜壳体包括固定面和调节面。固定面在其外周部分支撑隔膜，从而在隔膜壳体中限定了流体室。调节面形成流体室的内表面，从而提供隔膜的变形极限。调节面有凸面区域和凹面区域。凸面区域与固定面连续形成，用于在其邻近外周部分的部分支撑隔膜。凹面区域与凸面区域与连续形成，用于在其邻近中点的部分支撑隔膜。凸面和凹面区域的曲率是相同的。
文档编号F04B43/02GK1654860SQ200410075889
公开日2005年8月17日 申请日期2004年11月26日 优先权日2003年11月28日
发明者山本真也, 藏本觉, 桑原卫 申请人:株式会社丰田自动织机