專利名稱：可變排量壓電泵的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及泵，更具體地，涉及在高壓和低壓下均具有最佳流量能力的可變排量 壓電泵(variable displacement piezo-electric pump)。
背景技術：
典型的液壓驅動器具有兩種不同類型的流量需求高流量以在相對較低的壓力下 使離合器進行行程運動，低流量以在高壓下控制離合器的容量。具有傳統(tǒng)設計的單一 壓電泵不能在兩種流量條件下最優(yōu)化。這種泵或具有低流量和高壓力能力或具有高流 量和受限的壓力能力。壓力由壓電疊堆可產生的最大力以及泵活塞面積來決定。

發(fā)明內容
本發(fā)明主要涉及可變排量壓電泵。該泵的一個示例性的實施例包括具有界定泵 室的側殼壁的泵殼，與泵室連通的入口管和出口管，在泵室中跨越側殼壁的柔性泵膜 片，接合泵膜片的壓電疊堆以及在壓電疊堆和泵殼的側殼壁之間提供的膜片支承。
在一方面，本發(fā)明提供一種泵。該泵包括具有第一殼壁、第二殼壁和側殼壁的泵 殼，側殼壁在所述第一殼壁和所述第二殼壁之間延伸并界定泵殼內部；在所述泵殼內 部跨越所述側殼壁并界定第一泵室和第二泵室的柔性泵膜片；與所述第一泵室連通的 入口閥和出口閥；分別與所述入口閥和所述出口閥連通且從所述泵室伸出的入口管和
出口管；在所述第二泵室內提供并接合所述泵膜片的膜片行程調節(jié)機構 (diaphragm-stroking mechanism);以及在所述第二泵室中提供并在所述膜片行程
調節(jié)機構和所述泵殼的側殼壁之間延伸的膜片支承。
在又一方面，本發(fā)明提供一種泵。該泵包括具有界定豕室的側殼壁的泵殼；與所 述泵室連通的入口管和出口管；柔性膜片，其包括在所述泵室中跨越所述側殼壁的膜 片和活塞總成；其中所述膜片和活塞總成包括從所述側殼壁延伸的外部低壓膜片、 從所述外部低壓膜片延伸的外部低壓活塞、從所述外部低壓活塞延伸的高壓膜片以及 在所述高壓膜片上提供的內部高壓活塞；接合所述高壓膜片的膜片行程調節(jié)機構；以 及在所述膜片行程調節(jié)機構和所述泵殼的側殼壁之間提供的膜片支承。


圖l是連續(xù)膜片壓電可變排量泵的示意圖，其中示出中等壓力
(neutral-pressure)配置下的泵的膜片組件。
3圖2是連續(xù)膜片壓電可變排量泵的示意圖，其中示出低壓高流量配置下的泵的膜片。
圖3是連續(xù)膜片壓電可變排量泵的示意圖，其中示出高壓低流量配置下的泵的膜片。
圖4是可變排量壓電膜片泵的示意圖，其中示出中等壓力配置下的泵的膜片和活 塞總成。
圖5是可變排量壓電膜片泵的示意圖，其中示出低壓高流量配置下的泵的膜片和 活塞總成。
圖6是可變排量壓電膜片泵的示意圖，其中示出高壓低流量配置下的泵的膜片和 活塞總成。
具體實施例方式
首先參照附圖的圖1至圖3,連續(xù)膜片壓電可變排量泵，以下稱為泵，其示例的 實施例大體上以附圖標記1指示。如圖l所示，泵1包括泵殼2，泵殼2可包括第一 殼壁2a,第二殼壁2b和在第一殼壁2a和第二殼壁2b之間延伸的側殼壁2c。泵殼2 可大體上為圓柱形或可具有任何其他合適的替代形狀并具有泵殼內部3。
柔性或者彈性泵膜片4跨越側殼壁2c并將泵殼內部3分成第一泵室3a和第二泵 室3b。泵膜片4可為圓形并包括外膜片部分4a和內膜片部分4b?？稍诒脷炔?的 第一泵室3a中的內膜片部分4b上提供可為圓盤狀的膜片加強件(stiffene" /固定 件(retainer) 5。在一些實施例中，泵膜片4可具有錐形厚度以促進第 一泵室3a中 工作流體32的排量變化。這可以考慮從第二泵室3b中移出支承18。
入口閥9與第一泵室3a連通，其中入口閥9可為例如吸入止回閥。例如，如圖 所示，入口閥9可延伸通過第一殼壁2a;替代地，入口閥9可延伸通過側殼壁2c。 入口吸入管8與入口閥9連通并從泵殼2中伸出。如圖所示，出口止回閥13與第一 泵室3a連通并可延伸通過第一殼壁2a,或延伸通過側殼壁2c。高壓出口管12與出 口止回閥13連通并從泵殼2伸出。
在泵殼內部3的第二泵室3b中提供壓電疊堆16或者其他的膜片行程調節(jié)機構。 壓電疊堆16從第二殼壁2b延伸，并接合泵膜片4的內膜片部分4b。膜片支承18從 壓電疊堆16和內殼壁2c之間的第二殼壁2b延伸。膜片支承18可以是環(huán)形并可環(huán)繞 壓電疊堆16。如圖所示可以在第二殼壁2b中提供通孔6,替代地，可在側殼壁2c中 提供通孔6。通孔6建立第二泵室3b和泵殼2的外部環(huán)境空氣之間的氣體連通。通 孔19可延伸通過膜片支承18,以建立第二泵室2b的內部和外部之間的氣體連通。 根據本領域技術人員的知識，多個支承膜片，活塞和中間支承可以與泵膜片4聯(lián)合使用。
在典型應用中，泵1可在低壓條件和高壓條件下操作。工作流體32分別通過入口吸入管8和入口閥9流入泵殼內部3的第一泵室3a。如圖2所示，在第一泵室3a 中的工作流體32的低壓條件下，壓電疊堆16如箭頭20所示膨脹和收縮，使泵膜片 4的內膜片部分4b和外膜片部分4a進行行程運動。同時，可為氣體或液體的外部流 體33通過通孔6以環(huán)境壓力或受控的壓力流入和流出泵殼內部3的第二泵室3b。外 部流體33也可通過延伸通過膜片支承18的通孔19在第二泵室的內部和外部之間流 動。泵膜片的基本上整個直徑提供第一泵室3a中的大體積的工作流體32的排量。這 導致大體積的工作流體32分別通過出口止回閥13和高壓出口管12從第一泵室3a流 出。
如圖3所示，在第一泵室3a中的工作流體32的高壓條件下，工作流體32擠壓 泵膜片4，泵膜片4受力靠住膜片支承18。當?shù)谝槐檬?a中工作流體32的高壓繼續(xù) 擠壓靠著膜片支承18的泵膜片4的外膜片部分4a,壓電疊堆16如箭頭20所示膨脹 和收縮，僅使泵膜片4的內膜片部分4b進行行程運動。泵膜片4的移位的內膜片部 分4b提供第一泵室3a中的小體積的工作流體32的排量。這導致小體積的工作流體 32分別通過出口止回閥13和高壓出口管12從第一泵室3a流出。
接著參考附圖的圖4至圖6,可變排量壓電膜片泵，以下稱為泵，其示例的實施 例大體上以附圖標記la指示。泵la包括泵殼2，泵殼2可以具有與之前關于圖1至 圖3描述的泵l相同的設計和形狀。在泵la中，可為膜片和活塞總成24的泵膜片跨 越泵殼2的側殼壁2c并將泵殼內部3分成第一泵室3a和第二泵室3b。膜片和活塞 總成24可包括，例如可為環(huán)形的并從側殼壁2c延伸進入泵殼內部3的柔性外部低壓 膜片28?？蔀榄h(huán)形的外部低壓活塞27從外部低壓膜片28向內延伸?？蔀閳A形的高 壓膜片26提供在外部低壓活塞27的中心。內部高壓活塞25提供在高壓膜片26上。 在第二泵室3b中的壓電疊堆16接合高壓膜片26。在一些實施例中，可選擇外部低 壓膜片28的剛度以使當?shù)谝槐檬?a中工作流體32的壓力升高時，通過增加工作流 體32的壓力將外部低壓活塞27保持在適當位置。這可使得膜片文承18不必出現(xiàn)在 第二泵室3b中。根據本領域技術人員的知識，多個支承膜片，活塞和中間支承可以 與膜片和活塞總成24聯(lián)合使用。
在典型應用中，泵la可在低壓條件和高壓條件下操作。工作流體32分別通過入 口吸入管8和入口閥9流入泵殼內部3的第一泵室3a。如圖5所示，在第一泵室h 中的工作流體32的低壓條件下，壓電疊堆16如箭頭20所示膨脹和收縮，使內部高 壓活塞25進行行程運動。由于高壓膜片26的剛度，外部低壓活塞27和內部高壓活 塞25—起進行行程運動。同時，可為氣體或液體的外部流體33通過通孔6以環(huán)境壓 力或受控的壓力流入和流出泵殼內部3的第二泵室3b。膜片和活塞總成24的基本上 整個直徑的行程運動提供第一泵室3a中的大體積的工作流體32的排量。這導致大體 積的工作流體32分別通過出口止回閥13和高壓出口管12從第一泵室3a流出。
如圖6所示，在第一泵室3a中的工作流體32的高壓條件下，工作流體"擠壓膜片和活塞總成24。因此，外部低壓活塞27受力靠住膜片支承18,且外部低壓膜片 28偏轉進入第二泵室3b。當?shù)谝槐檬?a中工作流體32的高壓繼續(xù)擠壓靠著膜片支 承18的膜片和活塞總成24的外部低壓活塞27,壓電疊堆16以如箭頭20所示方向 膨脹和收縮，僅使內部高壓活塞25和高壓膜片26進行行程運動。膜片和活塞總成 24的內部高壓活塞25的行程運動提供第一泵室3a中的小體積的工作流體32的排量。 這導致小體積的工作流體32分別通過出口止回閥13和高壓出口管12從第一泵室3a 流出。
雖然以上已描述了本發(fā)明的優(yōu)選的實施例，但應認識并理解可對本發(fā)明做出各種 修改，且本發(fā)明的權利要求旨在涵蓋可落入本發(fā)明的精神和范圍的所有這種修改。
權利要求
1. 一種泵，包括具有界定泵室的側殼壁的泵殼；與所述泵室連通的入口管和出口管；在所述泵室內跨越側殼壁的柔性泵膜片；接合所述泵膜片的膜片行程調節(jié)機構；以及在所述膜片行程調節(jié)機構和所述泵殼的側殼壁之間提供的膜片支承。
2. 如權利要求1所述的泵，其特征在于，所述泵膜片包括外膜片部分和內膜片 部分，其中所述膜片行程調節(jié)機構接合所述內膜片部分。
3. 如權利要求l所述的泵，其特征在于，還包括在所述泵膜片上提供的膜片加 強件/固定件。
4. 如權利要求1所述的泵，其特征在于，所述泵殼包括在所述側殼壁上提供并 界定泵殼內部的第一殼壁和第二殼壁，所述泵膜片將所述泵殼內部分成第一泵室和與 所述第一泵室相鄰的第二泵室。
5. 如權利要求4所述的泵，其特征在于，所述膜片行程調節(jié)機構和所述膜片支 承提供在所述第二泵室中。
6. 如權利要求4所述的泵，其特征在于，還包括在所述第二殼壁中提供并與所 述第二泵室連通的通孔。
7. 如權利要求l所述的泵，其特征在于，所述膜片行程調節(jié)機構是壓電疊堆。
8. 如權利要求l所述的泵，其特征在于，所述泵膜片包括膜片和活塞總成。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種可變排量壓電泵，其包括具有界定泵室的側殼壁的泵殼，與泵室連通的入口管和出口管，在泵室內跨越側殼壁的柔性泵膜片，膜片行程調節(jié)機構，如接合泵膜片的壓電疊堆，以及在膜片行程調節(jié)機構和泵殼的側殼壁之間提供的膜片支承。本發(fā)明提供的泵在高壓和低壓條件下均具有較佳的流量能力。
文檔編號F04B43/04GK101451522SQ20081017984
公開日2009年6月10日 申請日期2008年12月4日 優(yōu)先權日2007年12月5日
發(fā)明者巴德·奧萊·伯克哈特, 格雷格·邁克爾·派特羅, 藤井雄二, 詹姆士·威廉·洛克·麥卡勒姆 申請人:福特環(huán)球技術公司