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Die Erfindung betrifft ein Rückschlagventil gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Pumpe gemäß Oberbegriff des Anspruchs 11 mit einem derartigen Rückschlagventil.
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Eine Pumpe mit einem derartigen Rückschlagventil ist aus der
DE 42 20 659 A1 bekannt. Die bekannte Pumpe wird unter anderem zum Erzeugen eines Unterdrucks in einem Bremskraftverstärker eines Kraftfahrzeugs mit einer Brennkraftmaschine eingesetzt. Bei hohen Umgebungstemperaturen und zudem bei vollständig belüftetem Bremskraftverstärker ist es, insbesondere beim Anlassen der Brennkraftmaschine, zu einer unerwünschten Geräuschentwicklung in Form eines Pfeiftons in dem Pumpe, Schlauchleitungen und Bremskraftverstärker umfassenden System gekommen. Der Pfeifton ist im Inneren des Fahrzeugs wahrnehmbar und wird als störend empfunden.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Rückschlagventil und eine Pumpe zu schaffen, die diese unerwünschte Geräuschentwicklung nicht aufweisen.
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Die Aufgabe wird durch ein Rückschlagventil gelöst, das die in Anspruch 1 beziehungsweise Anspruch 2 genannten Merkmale aufweist. Es hat sich herausgestellt, dass die unerwünschte Geräuschentwicklung auf Resonanzeffekte an dem Ventilkörper zurückzuführen ist. Durch die unregelmäßige Verformung des Ventilkörpers beim Abheben von der Durchtrittsöffnung können die Resonanzeffekte weitestgehend unterdrückt werden.
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Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Rückschlagventils ist dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper in den beim Abheben des Ventilkörpers von der Durchtrittsöffnung bewegten Teilen eine ungleichmäßige Massenverteilung aufweist. Die ungleichmäßige Massenverteilung führt zu einer unregelmäßigen Verformung des Ventilkörpers beim Abheben von der Durchtrittsöffnung. Außerdem ändert sich durch die ungleichmäßige Massenverteilung das Schwingungsverhalten des Ventilkörpers lokal. Die ungleichmäßige Massenverteilung kann zum Beispiel durch Bereiche mit unterschiedlichen Materialdichten oder durch Materialeinschlüsse und/oder Lufteinschlüsse erreicht werden.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Rückschlagventils ist dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper in den beim Abheben des Ventilkörpers von der Durchtrittsöffnung bewegten Teilen asymmetrisch ausgebildet ist. Das führt, wie die ungleichmäßige Massenverteilung, zu einer unregelmäßigen Öffnungsbewegung des Ventilkörpers. Außerdem ändert sich das Schwingungsverhalten des Ventilkörpers lokal. Im Vergleich mit der ungleichmäßigen Massenverteilung ist die asymmetrische Ausbildung des Ventilkörpers fertigungstechnisch einfacher und somit Kostengünstiger realisierbar. Allerdings ist bei der asymmetrischen Ausbildung des Ventilkörpers darauf zu achten, dass eine ausreichende Dichtkante an dem Ventilkörper erhalten bleibt.
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Ein weiteres besonderes Ausführungsbeispiel des Rückschlagventils ist dadurch gekennzeichnet, dass auf der im eingebauten Zustand von der Durchtrittsöffnung abgewandten Seite des Ventilkörpers am äußeren Umfang eine halbkreisbogenfömige Verdickung ausgebildet ist. Im Bereich der halbkreisförmigen Verdickung ist der Widerstand gegen Verformung größer als in den übrigen Bereichen des Ventilkörpers. Demzufolge verformt sich der Ventilkörper im Bereich der Verdickung beim Abheben von der Durchtrittsöffnung nicht so stark.
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Ein weiteres besonderes Ausführungsbeispiel des Rückschlagventils ist dadurch gekennzeichnet, dass auf der im eingebauten Zustand von der Durchtrittsöffnung abgewandten Seite des Ventilkörpers am äußeren Umfang mehrere nockenartige Erhebungen ausgebildet sind. Diese wirken sich günstig auf das Schwingungsverhalten des Ventilkörpers in geöffnetem Zustand aus.
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Ein weiteres besonderes Ausführungsbeispiel des Rückschlagventils ist dadurch gekennzeichnet, dass auf der im eingebauten Zustand der Durchtrittsöffnung zugewandten Seite des Ventilkörpers ein Steg ausgebildet ist. Der Steg vergrößert den Widerstand gegen Verformung in diesem Bereich. Dadurch wird erreicht, dass sich dieser Bereich beim Öffnen weniger stark verformt.
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Ein weiteres besonderes Ausführungsbeispiel des Rückschlagventils ist dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper in den beim Abheben des Ventilkörpers von der Durchtrittsöffnung bewegten Teilen im eingebauten Zustand des Ventilkörpers in Schließrichtung unterschiedlich stark vorgespannt ist. Die unterschiedlich starke Vorspannung kann durch eine lokale Erhöhung der Steifigkeit im Ventilkörper, zum Beispiel durch Einbringen einer Verstärkungsmatrix, erreicht werden und führt ebenfalls zu einer unregelmäßigen Verfor mung des Ventilkörpers beim Abheben von der Durchtrittsöffnung.
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Ein weiteres besonderes Ausführungsbeispiel des Rückschlagventils ist dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper einen tellerförmigen Schließkörper mit einem zentralen Schaft aufweist, der zur Befestigung des Ventilkörpers in einer zentralen Befestigungsöffnung aufgenommen wird, die im Boden eines topfförmigen Ventilgehäuseteils ausgespart und von mehreren Durchtrittsöffnungen umgeben ist. In der Praxis hat sich die Verwendung von solchen regenschirmartigen Ventilkörpern als vorteilhaft erwiesen. An dem Schaft kann ein sich in Umfangsrichtung erstreckender ringförmiger Wulst vorgesehen sein, der im eingebauten Zustand ein Herausgleiten des Schafts aus der Befestigungsöffnung verhindert. Außerdem kann der Schaft in Längsrichtung auf Zug vorgespannt sein, um den Ventilkörper in Schließrichtung vorzuspannen.
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Ein weiteres besonderes Ausführungsbeispiel des Rückschlagventils ist dadurch gekennzeichnet, dass des topfförmige Ventilgehäuseteil durch einen Deckel mit mehreren Durchtrittsöffnungen verschlossen ist, an dessen Innenseite mehrere Rippen vorstehen. Die zum Ventilkörper gewandten Flächen der Rippen bilden Anschlagflächen für den Ventilkörper und verhindern, dass der Ventilköper beim Abheben von den Durchtrittsöffnungen im Boden an dem Deckel zur Anlage kommt und die darin befindlichen Durchtrittsöffnungen verschließt.
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Zur Lösung der oben angegebene Aufgabe wird auch eine Pumpe vorgeschlagen, die einen Ansaugstutzen aufweist, in den ein vorab beschriebenes Rückschlagventil integriert ist. Bei der Pumpe kann es sich zum Beispiel um eine Flügelzellenpumpe handeln, wie sie in
DE 42 20 659 A1 offenbart ist.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung ein Ausführungsbeispiel der Erfindung im einzelnen beschrieben ist. In der Zeichnung zeigen:
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1 einen Ventilkörper eines erfindungsgemäßen Rückschlagventils in perspektivischer Darstellung;
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2 den Ventilkörper aus 1 in der Draufsicht;
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3 den Ventilkörper aus 1 in der Seitenansicht;
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4 den Ventilkörper aus 1 in der Rückansicht;
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5 die perspektivische Darstellung eines Rückschlagventils mit einem Ventilkörper, wie er in den 1 bis 4 dargestellt ist;
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6 das Rückschlagventil aus 5 in der Vorderansicht;
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7 das Rückschlagventil aus 5 in der Draufsicht und
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8 die Ansicht eines Schnitts entlang der Linie VIII-VIII in 7.
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In den 1 bis 4 ist ein Ventilkörper 1 gemäß einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Rückschlagventils separat dargestellt. Der Ventilkörper 1 umfasst einen Schirm 2. Im Zentrum des gewölbten Schirms 2 ist ein Schaft 3 ausgebildet, der sich zu seinem freien Ende hin verjüngt. Der Schaft 3 dient zur Befestigung des Ventilkörpers 1 in einem Ventilgehäuse. An dem Schaft 3 ist ein Wulst 4 ausgebildet, mit dessen Hilfe der Schaft 3 in einer Öffnung des Ventilgehäuses fixiert werden kann.
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Der Schirm 2 des Ventilkörpers 1 ist auf der dem Schaft 3 abgewandten Seite leicht gewölbt ausgebildet. Auf der vom Schaft 3 abgewandten Seite ist im Zentrum des Schirms 2 eine Abflachung 7 ausgebildet. Konzentrisch zu der Abflachung 7 ist am äußeren Umfang des Schirm 2 eine halbkreisbogenförmige Verdickung 5 ausgebildet. Die eine Hälfte des Schirms 2 ist also ohne Verdickung und die andere Hälfte des Schirms 2 mit der Verdickung 5 ausgestattet.
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Bei dem in den 1 bis 4 dargestellten Ventilkörper 1 handelt es sich um ein einstückiges Spritzgussteil aus einem elastisch verformbaren Material, zum Beispiel Gummi. Selbstverständlich kann der Ventilkörper 1 auch aus mehreren Teilen zusammengesetzt sein.
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In den
5 bis
8 ist ein erfindungsgemäßes Rückschlagventil mit eingebautem Ventilkörper
1 dargestellt. Das in den
5 bis
8 im Längsschnitt dargestellte Rückschlagventil umfasst einen Ventilgehäusetopf
10 mit einer kreiszylindermantelförmigen Umfangswand
11. Auf der einen Stirnseite des Ventilgehäusetopfs
10 geht die Umfangswand
11 in einen Boden
12 über. In dem Boden
12 des Ventilgehäusetopfs
10 sind mehrere Durchtrittsöffnungen
15,
16 für ein Arbeitsmedium, wie zum Beispiel Luft, vorgesehen. Das in den
5 bis
8 dargestellte Rückschlagventil kann im Ansaugstutzen einer Pumpe aufgenommen sein, wie sie in der
DE 42 20 659 A1 beschrieben ist. Die bekannte Pumpe dient zum Erzeugen eines Unterdrucks in einem Bremskraftverstärker, der aber eine Schlauchverbindung mit dem Ansaugstutzen der Pumpe verbunden ist. Das Rückschlagventil ist so in den Ansaugstutzen der Pumpe eingesetzt, dass der Boden
12 des Ventilgehäusetopfs
10 mit den Durchtrittsöffnungen
15 und
16 von der Pumpe abgewandt und zum Bremskraftverstärker hingewandt ist. Demzufolge wird im Betrieb der Pumpe Luft von außen durch die Durchtrittsöffnungen
15 und
16 im Boden
12 in den Ventilgehäusetopf
10 gesaugt, um in dem Bremskraftverstärker einen Unterdruck zu erzeugen.
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Die Mittelpunkte der kreisrunden Durchtrittsöffnungen 15 und 18 für das Arbeitsmedium sind auf einem konzentrischen Kreis im Boden 12 des Ventilgehäusetopfs 10 gleichmäßig verteilt angeordnet. Außerdem weist der Boden 12 eine zentrale Öffnung 18 auf, durch die der Schaft 3 des Ventilkörpers 1 hindurchragt. Der an dem Schaft 3 des Ventilkörpers 1 ausgebildete Wulst 4 liegt außen am Rand der Öffnung 18 an. Durch Vorspannen des Schafts 3 wird erreicht, dass der Schien 2 mit seinem äußeren Umfang im Inneren des Ventilgehäusetopfs 10 an dem Boden 12 anliegt. Das hat zur Folge, dass ein Durchströmen der Durchtrittsöffnungen 15 und 16 vom Inneren des Ventilgehäusetopfs 10 nach außen verhindert wird. Andererseits hebt der Schirm 2 von dem Boden 12 ab, wenn die Durchtrittsöffnungen 15 und 16, bezogen auf den Ventilgehäusetopf 10, von außen nach innen durchströmt werden.
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Die andere Stirnseite des Ventilgehäusetopfs 12 ist durch einen Ventilgehäusedeckel 20 abgeschlossen, in dem mehrere Durchtrittsöffnungen 24, 25 und 26 ausgespart sind. Über die Durchtrittsöffnungen 24, 25 und 26 steht das Innere des Ventilgehäusetopfs 10 mit der Pumpe in Verbindung. Wenn durch die Durchtrittsöffnungen 24, 25 und 26 Luft aus dem Inneren des Ventilgehäusetopfs 10 angesaugt wird, führt das zu einem Abheben des Schirms 2 des Ventilkörpers 1 vom Boden 12 des Ventilgehäusetopfs 10. Beim Abheben vom Boden 12 des Ventilgehäusetopfs 10 verformt sich der Schirm 2 des Ventilkörpers 1. Um die Verformung des Schirms 2 beim Abheben vom Boden 12 zu begrenzen, sind an dem Ventilgehäusedeckel 20 auf der dem Ventilkörper zugewandten Seite radial verlaufende Rippen 30 und 31 ausgebildet. Die Rippen 30 und 31 erstrecken sich in axialer Richtung des Ventilgehäusedeckels 20 und sind senkrecht zueinander angeordnet. Der Schnittpunkt der Rippen 30 und 31 bildet ein Widerlager für den Schirm 2 des Ventilkörpers 1. Im eingebauten Zustand kommt die an dem Schirm 2 vorgesehene Abflachung 7 am Schnittpunkt der Rippen 30 und 31 zur Anlage. Dadurch wird der Schirm 2 des Ventilkörpers 1 in axialer Richtung fixiert.
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Das vorab beschriebene Rückschlagventil funktioniert wie folgt: Ein Durchströmen des Ventilgehäusetopfs 10 vom Deckel 20 zum Boden 12 wird durch den Ventilkörper 10 verhindert. Bei einem Durchströmen des Ventilgehäusetopfs 10 vom Boden 12 zum Deckel 20 hebt der Schirm 2 des Ventilkörpers 1 von den Durchtrittsöffnungen 15 und 16 im Boden 12 des Ventilgehäusetopfs 10 ab. Sobald im Bremskraftverstärker ein Unterdruck vorliegt, wird der Schirm 2 des Ventilkörpers 1 an dem Boden 12 des Ventilgehäusetopfs 10 in Anlage gehalten. Die dem Boden 12 zugewandten Unterseite des Schirms 2 ist eben ausgebildet, so dass die Durchtrittsöffnungen 15 und 16 dicht verschlossen werden.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel sind auf der im eingebauten Zustand der Durchtrittsöffnung 15 abgewandten Seite des Ventilkörpers 1 am äußeren Umfang drei Noppen (nicht dargestellt) gleichmäßig voneinander beabstandet. Die drei Noppen wirken sich günstig auf das Schwingungsverhalten des Ventilkörpers im geöffneten Zustand aus.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel ist auf der im eingebauten Zustand der Durchtrittsöffnung 15, 16 zugewandten Seite des Ventilköpers 1 ein Steg (nicht dargestellt) ausgebildet. Der Steg verläuft von dem Schaft 3 in radialer Richtung nach außen. Durch den Steg vergrößert sich der Widerstand des Schirms gegen Verformung in diesem Bereich. Das hat zur Folge, dass sich der Schirm beim Öffnen in diesem Bereich weniger stark verformt als in den umliegenden Bereichen.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel sind an dem Ventilkörper Verwerfungen (nicht dargestellt) ausgebildet. Die Verwertungen können durch unterschiedlich temperierte Zonen in dem Herstellungswerkzeug, zum Beispiel einem Spritzgießwerkzeug, bewirkt werden. Die Verwerfungen an dem Ventilkörper sind an dem Schirm ausgebildet und nur im nicht eingebauten Zustand des Ventilkörperssichtbar. Im eingebauten Zustand des Ventilkörpers liegt der Schirm unter einer gewissen Vorspannung an dem Boden des Ventilgehäusetopfes an.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbelspiel ist der Schirm des Ventilkörpers im eingebauten Zustand in Schließrichtung unterschiedlich stark vorgespannt. Es ist sogar möglich, ein unerwünschtes Ventilpfeifen allein durch eine Erhöhung der Vorspannung des Schirms abzustellen. Die Vorspannung des Schirms wird beispielsweise durch lokale Materialanhäufungen erhöht. Darüber hinaus kann die Vorspannung des Schirms durch Einlegeteile aus Metall erhöht werden.
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Durch die vorstehend beschriebenen Maßnahmen wird eine unregelmäßige Öffnungsbewegung des Schirms initiiert. Dadurch wird das Auftreten eines unerwünschten Pfeiftons im Betrieb des Rückschlagventils verhindert.
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Die mit der Anmeldung eingereichten Patentansprüche sind Formulierungsvorschläge ohne Präjudiz für die Erzielung weitergehenden Patentschutzes. Die Anmelderin behält sich vor, noch weitere, bisher nur in der Beschreibung und/oder den Zeichnungen offenbarte Merkmalskombinationen zu beanspruchen.
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In Unteransprüchen verwendete Rückbeziehungen weisen auf die weitere Ausbildung des Gegenstandes des Hauptanspruches durch die Merkmale des jeweiligen Unteranspruches hin; sie sind nicht als ein Verzicht auf die Erzielung eines selbständigen, gegenständlichen Schutzes für die Merkmalskombinationen der rückbezogenen Unteransprüche zu verstehen.
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Da die Gegenstände der Unteransprüche im Hinblick auf den Stand der Technik am Prioritätstag eigene und unabhängige Erfindungen bilden können, behält die Anmelderin sich vor, sie zum Gegenstand unabhängiger Ansprüche oder Teilungserklärungen zu machen. Sie können weiterhin auch selbständige Erfindungen enthalten, die eine von den Gegenständen der vorhergehenden Unteransprüche unabhängige Gestaltung aufweisen.
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Die Ausführungsbeispiele sind nicht als Einschränkung der Erfindung zu verstehen. Vielmehr sind im Rahmen der vorliegenden Offenbarung zahlreiche Abänderungen und Modifikationen möglich, insbesondere solche Varianten, Elemente und Kombinationen und/oder Materialien, die zum Beispiel durch Kombination oder Abwandlung von einzelnen in Verbindung mit den in der allgemeinen Beschreibung und Ausführungsformen sowie den Ansprüchen beschriebenen und in den Zeichnungen enthaltenen Merkmalen bzw. Elementen oder Verfahrensschritten für den Fachmann im Hinblick auf die Lösung der Aufgabe entnehmbar sind und durch kombinierbare Merkmale zu einem neuen Gegenstand oder zu neuen Verfahrensschritten bzw. Verfahrensschrittfolgen führen, auch soweit sie Herstell-, Prüf- und Arbeitsverfahren betreffen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Ventilkörper
- 2
- Schirm
- 3
- Schaft
- 4
- Wulst
- 5
- Verdickung
- 7
- Abflachung
- 10
- Ventilgehäusetopf, topfförmiges Ventilgehäuseteil
- 11
- Umfangswand
- 12
- Boden
- 15
- Durchtrittsöffnungen
- 16
- Durchtrittsöffnungen
- 18
- Öffnung, Befestigungsöffnung
- 20
- Ventilgehäusedeckel
- 24
- Durchtrittsöffnungen
- 25
- Durchtrittsöffnungen
- 26
- Durchtrittsöffnungen
- 30
- Rippen
- 31
- Rippen
