DE202020107139U1

DE202020107139U1 - Diaphragm pump

Info

Publication number: DE202020107139U1
Application number: DE202020107139.4U
Authority: DE
Original assignee: KA Group AG
Current assignee: Lear Corp
Priority date: 2020-12-10
Filing date: 2020-12-10
Publication date: 2021-03-04
Anticipated expiration: 2030-12-11

Abstract

Membranpumpe zur pneumatischen Einstellung eines aufblasbaren Sitzformelements eines Kraftfahrzeugsitzes, mit einer aus Elastomermaterial mit einer Härte Shore-A im Bereich 40 - 60 bestehenden Pumpmembran (2), die wenigstens eine becherförmige Pumpkammer (4) mit einer Öffnung (6) und einem gegenüberliegenden Boden (8) ausbildet, der durch eine Stirnseite eines davon ausgehenden Antriebskolbens (10) gebildet ist, einer Taumelscheibe (40), mit der der Antriebskolben (10) an seinem von der Pumpkammer abgewandten Ende verbunden ist, einem Motor zum Antrieb der Taumelscheibe, um den Antriebskolben zu einer oszillierenden Bewegung anzutreiben und dadurch die zugehörige Pumpkammer (4) periodisch zu komprimieren, um Luft aus der Pumpkammer durch eine Ventilanordnung in einen Pumpenausgabekanal zu fördern, und zu dekomprimieren, um Luft aus der Umgebung durch die Ventilanordnung in die Pumpkammer (4) anzusaugen, und einer Druckbegrenzungseinrichtung, um den Ausgabedruck im Pumpenausgabekanal auf einen vorgegebenen Druckhöchstwert zu begrenzen, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckbegrenzungseinrichtung ventillos durch Formgebung und Dimensionierung des Antriebskolbens (4) dadurch realisiert ist, dass der Antriebskolben (4) bei Erreichen des Druckhöchstwertes die durch die Taumelscheibe ausgeübte Kraft durch Deformation und Kompression des Antriebskolbens (4) aufnimmt.

Diaphragm pump for the pneumatic adjustment of an inflatable shaped seat element of a motor vehicle seat, with a pump diaphragm (2) made of elastomer material with a Shore A hardness in the range 40 - 60, the at least one cup-shaped pump chamber (4) with an opening (6) and an opposite bottom ( 8), which is formed by an end face of a drive piston (10) extending therefrom, a swash plate (40) to which the drive piston (10) is connected at its end facing away from the pumping chamber, a motor for driving the swash plate around the To drive the drive piston to an oscillating movement and thereby periodically compress the associated pump chamber (4) in order to convey air from the pump chamber through a valve arrangement into a pump output channel, and to decompress it in order to circulate air from the environment through the valve arrangement into the pump chamber (4). suction, and a pressure relief device to the discharge pressure in the pump discharge channel au f to limit a predetermined maximum pressure value, characterized in that the pressure limiting device is realized without valves by shaping and dimensioning the drive piston (4) in that the drive piston (4) when the maximum pressure value is reached the force exerted by the swash plate through deformation and compression of the drive piston ( 4) records.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Membranpumpe zur pneumatischen Einstellung eines aufblasbaren Sitzformelements eines Kraftfahrzeugsitzes, mit einer aus Elastomermaterial mit einer Härte Shore-A im Bereich 40 - 60 bestehenden Pumpmembran, die wenigstens eine becherförmige Pumpkammer mit einer Öffnung und einem gegenüberliegenden Boden ausbildet, der durch eine Stirnseite eines davon ausgehenden Antriebskolbens gebildet ist, einer Taumelscheibe, mit der der Antriebskolben an seinem von der Pumpkammer abgewandten Ende verbunden ist, einem Motor zum Antrieb der Taumelscheibe, um den Antriebskolben zu einer oszillierenden Bewegung anzutreiben und dadurch die zugehörige Pumpkammer periodisch zu komprimieren, um Luft aus der Pumpkammer durch eine Ventilanordnung in einen Pumpenausgabekanal zu fördern, und zu dekomprimieren, um Luft aus der Umgebung durch die Ventilanordnung in die Pumpkammer anzusaugen, und einer Druckbegrenzungseinrichtung, um den Ausgabedruck im Pumpenausgabekanal auf einen vorgegebenen Druckhöchstwert zu begrenzen.The present invention relates to a diaphragm pump for the pneumatic adjustment of an inflatable shaped seat element of a motor vehicle seat, with a pump diaphragm made of elastomer material with a Shore A hardness in the range 40-60, which forms at least one cup-shaped pump chamber with an opening and an opposite bottom, which is through a End face of a drive piston extending therefrom is formed, a swash plate to which the drive piston is connected at its end facing away from the pump chamber, a motor for driving the swash plate to drive the drive piston to an oscillating movement and thereby periodically compress the associated pump chamber to To convey air from the pump chamber through a valve arrangement into a pump output channel, and to decompress it in order to draw air from the environment through the valve arrangement into the pump chamber, and a pressure-limiting device to reduce the output pressure in the pump output channel a To limit it to a specified maximum pressure value.

Eine derartige Membranpumpe ist aus EP 2 372 157 A1 bekannt. Die dort beschriebene Membranpumpe ist wie die Membranpumpe der vorliegenden Erfindung für die Anwendung in Kraftfahrzeugen vorgesehen, in denen solche Pumpen als Druckluftquellen zum Einstellen von aufblasbaren Kissen und Formelementen in Kraftfahrzeugsitzen verwendet werden, z.B. zum Einstellen von Lordosenstützen. Die Membranpumpe weist ein Pumpengehäuse auf, in dem eine Pumpmembran angeordnet und gegenüber einem Antriebsraum des Pumpengehäuses abgedichtet ist, in dem ein Antriebsmotor und eine von diesem angetriebene Taumelscheibe untergebracht sind. Die Pumpmembran ist mit einer Mehrzahl von becherförmigen Pumpkammern ausgebildet, z.B. vier becherförmige Pumpkammern, die in einer quadratischen Anordnung angeordnet sind. Auf der der Taumelscheibe gegenüberliegenden Seite der Pumpmembran befindet sich eine Ventilplatte mit wenigstens einem mit der Umgebungsatmosphäre in Verbindung stehenden Einlass-Einwegventil, um bei Unterdruck in einer der Pumpkammern Luft in diese einzulassen, und wenigstens einem Auslass-Einwegventil, um bei Überdruck in einer der Pumpkammern Luft daraus in den Auslasskanal zu fördern.Such a diaphragm pump is off EP 2 372 157 A1 known. The diaphragm pump described there, like the diaphragm pump of the present invention, is intended for use in motor vehicles in which such pumps are used as compressed air sources for adjusting inflatable cushions and molded elements in motor vehicle seats, for example for adjusting lumbar supports. The diaphragm pump has a pump housing in which a pump diaphragm is arranged and sealed off from a drive space of the pump housing in which a drive motor and a swash plate driven by this are accommodated. The pump membrane is designed with a plurality of cup-shaped pump chambers, for example four cup-shaped pump chambers, which are arranged in a square arrangement. On the side of the pump diaphragm opposite the swash plate there is a valve plate with at least one inlet one-way valve in communication with the ambient atmosphere in order to let air into one of the pump chambers when there is negative pressure, and at least one outlet one-way valve in order to prevent overpressure in one of the Pump chambers to convey air from it into the outlet channel.

Die Pumpmembran ist so ausgebildet, dass sich an jeder Pumpkammer der Boden, der der Öffnung der becherförmigen Pumpkammer gegenüberliegt, in einen Antriebskolben übergeht, der im Wesentlichen die volle Querschnittsausdehnung des Bodens der becherförmigen Pumpkammer hat. Diese Antriebskolben kann an seinem von der Pumpkammer abgewandten Ende eine Abfasung aufweisen, so dass er sich am äußeren Ende zu einem geringeren Durchmesser verjüngt. An dieses Ende schließt ein Zapfen an, der in einer Öffnung der Taumelscheibe steckt und darin mit einer sphärischen Erweiterung, die durch die Öffnung gedrückt worden ist, gehalten ist.The pump membrane is designed in such a way that the bottom of each pump chamber, which is opposite the opening of the cup-shaped pump chamber, merges into a drive piston which has essentially the full cross-sectional extent of the bottom of the cup-shaped pump chamber. This drive piston can have a chamfer at its end facing away from the pump chamber, so that it tapers to a smaller diameter at the outer end. This end is followed by a pin which is inserted into an opening of the swash plate and is held therein with a spherical extension which has been pushed through the opening.

Die Taumelscheibe wirkt bei Antrieb durch den Antriebsmotor auf die Antriebskolben und damit auf die becherförmigen Pumpkammern der Pumpmembran ein, um die Pumpkammern sukzessive in eine oszillierende Bewegung zu versetzen. Durch die Bewegung der Taumelscheibe bei Betrieb des Antriebsmotors werden die vier becherförmigen Pumpkammern sukzessive komprimiert, so dass Luft aus der jeweils komprimierten Pumpkammer durch das Auslass-Einwegventil in den Auslasskanal gedrückt wird. Nach der Kompression der Pumpkammer und Weiterbewegung der Taumelscheibe wird die Pumpkammer durch die oszillierende Bewegung der Taumelscheibe wieder dekomprimiert und dehnt sich dadurch wieder aus, wobei durch den dadurch in der Pumpkammer entstehenden Unterdruck Luft durch das Einlass-Einwegventil in die Pumpkammer eingezogen wird.When driven by the drive motor, the swash plate acts on the drive piston and thus on the cup-shaped pump chambers of the pump membrane in order to set the pump chambers successively in an oscillating movement. Through the movement of the swash plate when the drive motor is operating, the four cup-shaped pump chambers are successively compressed, so that air from the respectively compressed pump chamber is pressed through the outlet one-way valve into the outlet channel. After the compression of the pump chamber and further movement of the swash plate, the pump chamber is decompressed again by the oscillating movement of the swash plate and expands again, whereby the negative pressure created in the pump chamber draws air into the pump chamber through the inlet one-way valve.

Die Membranpumpe weist eine Druckbegrenzungseinrichtung auf, die den von der Membranpumpe erzeugbaren Druck auf einen Druckhöchstwert begrenzt, damit es nicht zu einer Überlastung der aufblasbaren Sitzformelemente kommt. Die Druckbegrenzungseinrichtung ist in folgender Weise aufgebaut ist. Vier in quadratischer Anordnung angeordnete Pumpkammern umgeben einen zentralen Bereich der Membran. Bei der beschriebenen Membranpumpe ist der von den Pumpkammern umgebende zentrale Bereich der Membran durchgängig als dichte Membran ausgebildet. Auf diesen zentralen Bereich wirkt von unten eine in dem Pumpengehäuse gehaltene Kompressionsfeder ein, um den zentralen Bereich der Membran gegen eine Dichtungslippe zu drücken, die an der Unterseite der Ventilplatte in der Umgebung einer Öffnung zum Auslasskanal hin ausgebildet ist. Auf diese Weise ist der zentrale Bereich der Membran dem Druck im Auslasskanal Membranpumpe ausgesetzt. Steigt der Druck im Auslasskanal über einen vorgegebenen Druckhöchstwert an, der durch die Stärke der Feder bestimmt ist, wird der zentrale Bereich der Membran gegen den Druck der Feder nach unten gedrückt, wodurch sich die Membran von der Dichtungslippe löst und einen Durchflussweg zum Auslasskanal öffnet. Der Durchflussweg führt zu einem Luftansaugkanal für Pumpkammern und fließt dadurch in die untere Gehäusekammer zurück.The diaphragm pump has a pressure limiting device which limits the pressure that can be generated by the diaphragm pump to a maximum pressure value so that the inflatable shaped seat elements are not overloaded. The pressure limiting device is constructed in the following way. Four pump chambers arranged in a square arrangement surround a central area of the membrane. In the case of the diaphragm pump described, the central region of the diaphragm which is surrounded by the pump chambers is continuously designed as a tight diaphragm. A compression spring held in the pump housing acts on this central area from below in order to press the central area of the membrane against a sealing lip which is formed on the underside of the valve plate in the vicinity of an opening to the outlet channel. In this way, the central area of the diaphragm is exposed to the pressure in the diaphragm pump outlet channel. If the pressure in the outlet channel rises above a predetermined maximum pressure value, which is determined by the strength of the spring, the central area of the membrane is pressed down against the pressure of the spring, whereby the membrane separates from the sealing lip and opens a flow path to the outlet channel. The flow path leads to an air intake channel for pump chambers and thereby flows back into the lower housing chamber.

Die beschriebene Druckbegrenzungseinrichtung wird also durch ein Druckbegrenzungsventil realisiert, das sich bei Erreichen des Druckhöchstwertes öffnet und erste wieder schießt, wenn der Druck im Auslasskanal der Pumpe unter dem Druckhöchstwert gesunken ist. Nachteilig an einer solchen Membranpumpe mit einem Druckbegrenzungsventil ist der komplizierte Aufbau mit einem zusätzlichen Ventil (Druckbegrenzungsventil). Außerdem zeigen praktische Erfahrungen, dass die Funktion des Druckbegrenzungsventils mit Geräuschentwicklung verbunden ist, die von Benutzern als störend empfunden wird.The pressure limiting device described is thus implemented by a pressure limiting valve which opens when the maximum pressure value is reached and first shoots again when the pressure in the outlet channel of the pump has fallen below the maximum pressure value. The disadvantage of such a diaphragm pump with a pressure relief valve is the complicated structure with an additional valve (pressure relief valve). In addition, practical experience shows that the function of the pressure relief valve is associated with the development of noise, which is perceived as annoying by users.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Membranpumpe so auszugestalten, dass bei einfachem Aufbau der Membranpumpe eine Druckbegrenzungsfunktion des von der Membranpumpe erzeugbaren Druckes realisiert wird.It is therefore the object of the present invention to design a diaphragm pump in such a way that, with a simple construction of the diaphragm pump, a pressure-limiting function of the pressure that can be generated by the diaphragm pump is implemented.

Zur Lösung dieser Aufgabe dient die Membranpumpe mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen aufgeführt.The diaphragm pump with the features of claim 1 serves to solve this problem. Advantageous embodiments of the invention are listed in the subclaims.

Erfindungsgemäß ist die Druckbegrenzungseinrichtung der Membranpumpe ventillos durch Formgebung und Dimensionierung der Pumpmembran realisiert. Diese Formgebung und Dimensionierung der Pumpmembran betrifft insbesondere den Antriebkolben, der die Kraft der Taumelscheibe auf den Boden der zugehörigen Pumpkammer überträgt, um dieser zu komprimieren. Die Formgebung und Dimensionierung des Antriebkolbens ist derart, dass der Antriebskolben bei Erreichen des Druckhöchstwertes die durch die Taumelscheibe weiter ausgeübte Kraft durch Deformation und Kompression des Antriebskolbens aufnimmt, so dass durch die Deformation und Kompression des Antriebskolbens die Pumpkammer nicht weiter komprimiert wird. Das bedeutet, dass bei Erreichen des Druckhöchstwertes, auch wenn die auf den Antriebskolben einwirkende Taumelscheibe noch nicht den oberen Endpunkt ihres Hubs erreicht hat, die von der Taumelscheibe noch weiter auf den Antriebskolben ausgeübte Kraft nicht mehr in weitere Kompression der Pumpkammer und damit nicht mehr in eine Pumpfunktion umgesetzt wird, sondern durch die Deformation und Kompression des Antriebskolbens absorbiert wird.According to the invention, the pressure limiting device of the diaphragm pump is realized without valves by shaping and dimensioning the pump diaphragm. This shaping and dimensioning of the pump diaphragm relates in particular to the drive piston, which transmits the force of the swash plate to the bottom of the associated pump chamber in order to compress it. The shape and dimensioning of the drive piston is such that when the maximum pressure value is reached, the drive piston absorbs the force exerted by the swash plate through deformation and compression of the drive piston, so that the pumping chamber is no longer compressed by the deformation and compression of the drive piston. This means that when the maximum pressure value is reached, even if the swash plate acting on the drive piston has not yet reached the upper end point of its stroke, the force exerted by the swash plate on the drive piston no longer translates into further compression of the pump chamber and thus no longer into a pumping function is implemented, but is absorbed by the deformation and compression of the drive piston.

Durch diesen Aufbau ist es auf einfache Art und Weise möglich, den von der Membranpumpe erzeugbaren Druck auf einen Druckhöchstwert zu begrenzen, wobei hierzu lediglich die Dimensionierung und Formgebung des Antriebskolbens aus Elastomermaterial so angepasst sein muss, dass die von dem Antriebskolben maximal auf die becherförmige Pumpkammer ausübbare Kraft in der gewünschten Weise begrenzt wird, so dass der Druckhöchstwert nicht überschritten werden kann.This structure makes it possible in a simple manner to limit the pressure that can be generated by the diaphragm pump to a maximum pressure value, whereby for this purpose only the dimensions and shape of the drive piston made of elastomer material have to be adapted so that the maximum pressure from the drive piston onto the cup-shaped pump chamber exertable force is limited in the desired manner so that the maximum pressure value cannot be exceeded.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Formgebung und Dimensionierung des Antriebskolbens so realisiert, dass sich der Antriebskolben aus einem an den der Pumpöffnung der Pumpkammer gegenüberliegenden Boden der Pumpkammer anschließenden, scheibenförmigen Kolbenkopf und einem mittig davon ausgehenden reduzierten Kolbenabschnitt mit gegenüber der Querschnittsfläche des Kolbenkopfes reduzierter Querschnittsfläche zusammensetzt. Diese Gestaltung ermöglicht ein Durchbiegen des äußeren Randes des scheibenförmigen Kolbenkopfes, der sich im äußeren Bereich, der über den reduzierten Kolbenabschnitt hinausragt, nach unten durchbiegen kann, um dadurch eine weitere Kompression der Pumpkammer zu verhindern. Weiterhin kann der reduzierte Kolbenabschnitt durch Kompression und Durchbiegen entlang seiner Längsachse von der Taumelscheibe weiter ausgeübte Kraft aufnehmen, ohne dass dadurch weitere Kompression der Pumpkammer bewirkt wird, wodurch der von der Pumpkammer erzeugte Druck begrenzt wird.In a preferred embodiment, the shape and dimensioning of the drive piston is realized in such a way that the drive piston is composed of a disk-shaped piston head adjoining the bottom of the pump chamber opposite the pump opening of the pump chamber and a reduced piston section extending centrally from it with a reduced cross-sectional area compared to the cross-sectional area of the piston head . This design enables the outer edge of the disk-shaped piston head to bend downward, which can bend downward in the outer area which protrudes beyond the reduced piston section, in order to prevent further compression of the pump chamber. Furthermore, the reduced piston section can absorb further force exerted by the swash plate by compression and bending along its longitudinal axis, without further compression of the pump chamber being effected thereby, whereby the pressure generated by the pump chamber is limited.

Insgesamt ist der Antriebskolben verglichen zum Stand der Technik, der im Wesentlichen die Gestalt eines vom Boden der Pumpkammer ausgehenden und diesen mit gleicher Querschnittsfläche fortsetzenden zylindrischen Kolbens hat, mit einer deutlichen Reduzierung in den Querschnittsabmessungen im Bereich des Antriebskolbens gestaltet, was eine geringere Festigkeit oder Steifigkeit im Bereich des Antriebskolbens zur Folge hat. Dadurch ist die durch den Antriebkolben auf den Boden der Pumpkammer übertragbare Kraft so begrenzt, dass der Druckhöchstwert in der komprimierten Pumpkammer nicht überschritten werden kann.Overall, compared to the prior art, which essentially has the shape of a cylindrical piston starting from the bottom of the pump chamber and continuing it with the same cross-sectional area, the drive piston is designed with a significant reduction in the cross-sectional dimensions in the area of the drive piston, which results in lower strength or rigidity in the area of the drive piston. As a result, the force that can be transmitted by the drive piston to the bottom of the pump chamber is limited in such a way that the maximum pressure value in the compressed pump chamber cannot be exceeded.

In einer bevorzugten Ausführungsform setzt sich der Antriebskolben aus einem den Boden der Pumpkammer, der der Pumpöffnung der Pumpkammer gegenüberliegt, bildenden scheibenförmigen Kolbenkopf und einem mittig davon ausgehenden reduzierten Kolbenabschnitt mit gegenüber der Querschnittsfläche des Kolbenkopfes reduzierter Querschnittsfläche zusammen.In a preferred embodiment, the drive piston is composed of a disk-shaped piston head forming the bottom of the pump chamber, which is opposite the pump opening of the pump chamber, and a reduced piston section extending centrally from it with a reduced cross-sectional area compared to the cross-sectional area of the piston head.

Vorzugsweise liegt die Dicke des scheibenförmigen Kolbenkopfes im Bereich von 1,5 - 4,0 mm.The thickness of the disk-shaped piston head is preferably in the range from 1.5 to 4.0 mm.

Vorzugsweise hat die Membran im Bereich der die becherförmige Pumpkammer umgebenden Membranwand eine Dicke im Bereich von 0,28 - 0,42 mm.The membrane preferably has a thickness in the range of 0.28-0.42 mm in the region of the membrane wall surrounding the cup-shaped pump chamber.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Pumpmembran vier Pumpkammern gleichen Aufbaus auf, die nebeneinander liegend eine quadratische Anordnung von Pumpkammern bilden.In a preferred embodiment, the pump membrane has four pump chambers of the same structure, which, lying next to one another, form a square arrangement of pump chambers.

Wenn die Seitenlänge des die quadratische Anordnung von Pumpkammern einfassenden Quadrats im Bereich von 28 - 32 mm liegt und wenn die Querschnittsflächen des Kolbenkopfes und des reduzierten Kolbenabschnitts jeweils kreisförmig sind, liegt der Durchmesser des scheibenförmigen Kolbenkopfes vorzugsweise im Bereich 5,6 - 8,0 mm und der Durchmesser des reduzierten Kolbenabschnitts im Bereich 2,5 - 4,4 mm. In diesem Fall liegt die Höhe des Antriebskolbens in dessen Längsrichtung, die senkrecht zum scheibenförmigen Kolbenkopf verläuft, vorzugsweise im Bereich von 5,4 - 5,95 mm. Die Höhe (Länge) des Antriebskolbens setzt sich aus der Dicke des scheibenförmigen Kolbenkopfes und der Länge des daran anschließenden reduzierten Kolbenabschnitts zusammen.If the side length of the square enclosing the square arrangement of pump chambers is in the range of 28-32 mm and if the cross-sectional areas of the piston head and the reduced piston section are each circular, the diameter of the disc-shaped piston head is preferably in the range 5.6-8.0 mm and the diameter of the reduced piston section in the range 2.5-4.4 mm. In this case, the height of the drive piston in its longitudinal direction, which runs perpendicular to the disk-shaped piston head, is preferably in the range of 5.4-5.95 mm. The height (length) of the drive piston is made up of the thickness of the disk-shaped piston head and the length of the adjoining reduced piston section.

Wenn die Seitenlänge des die quadratische Anordnung von Pumpkammern einfassenden Quadrats im Bereich von 32 - 36 mm liegt und wenn die Querschnittsflächen des Kolbenkopfes und des reduzierten Kolbenabschnitts jeweils kreisförmig sind, liegt der Durchmesser des scheibenförmigen Kolbenkopfes vorzugsweise im Bereich 8,0 - 10,0 mm und der Durchmesser des reduzierten Kolbenabschnitts im Bereich 3,6 - 5,5 mm. In diesem Fall liegt die Höhe des Antriebskolbens in dessen Längsrichtung, die senkrecht zum scheibenförmigen Kolbenkopf verläuft, vorzugsweise im Bereich von 5,95 - 6,75 mm.If the side length of the square enclosing the square arrangement of pump chambers is in the range of 32-36 mm and if the cross-sectional areas of the piston head and the reduced piston section are each circular, the diameter of the disc-shaped piston head is preferably in the range 8.0-10.0 mm and the diameter of the reduced piston portion in the range 3.6-5.5 mm. In this case, the height of the drive piston in its longitudinal direction, which runs perpendicular to the disk-shaped piston head, is preferably in the range from 5.95 to 6.75 mm.

Wenn die Seitenlänge des die quadratische Anordnung von Pumpkammern einfassenden Quadrats im Bereich von 36 - 40 mm liegt und wenn die Querschnittsflächen des Kolbenkopfes und des reduzierten Kolbenabschnitts jeweils kreisförmig sind, liegt der Durchmesser des scheibenförmigen Kolbenkopfes vorzugsweise im Bereich 10,0 - 11,0 mm und der Durchmesser des reduzierten Kolbenabschnitts im Bereich 4,5 - 6,0 mm. In diesem Fall liegt die Höhe des Antriebskolbens in dessen Längsrichtung, die senkrecht zum scheibenförmigen Kolbenkopf verläuft, vorzugsweise im Bereich von 6,75 - 7,4 mm.If the side length of the square enclosing the square arrangement of pump chambers is in the range of 36-40 mm and if the cross-sectional areas of the piston head and the reduced piston section are each circular, the diameter of the disc-shaped piston head is preferably in the range 10.0-11.0 mm and the diameter of the reduced piston section in the range 4.5 - 6.0 mm. In this case, the height of the drive piston in its longitudinal direction, which runs perpendicular to the disk-shaped piston head, is preferably in the range of 6.75-7.4 mm.

Wenn die Seitenlänge des die quadratische Anordnung von Pumpkammern einfassenden Quadrats im Bereich von 40 - 45 mm liegt und wenn die Querschnittsflächen des Kolbenkopfes und des reduzierten Kolbenabschnitts jeweils kreisförmig sind, liegt der Durchmesser des scheibenförmigen Kolbenkopfes vorzugsweise im Bereich 11,0 - 12,8 mm und der Durchmesser des reduzierten Kolbenabschnitts im Bereich 5,0 - 7,0 mm. In diesem Fall liegt die Höhe des Antriebskolbens in dessen Längsrichtung, die senkrecht zum scheibenförmigen Kolbenkopf verläuft, vorzugsweise im Bereich von 7,4 - 8,2 mm.If the side length of the square enclosing the square arrangement of pump chambers is in the range of 40-45 mm and if the cross-sectional areas of the piston head and the reduced piston section are each circular, the diameter of the disc-shaped piston head is preferably in the range 11.0-12.8 mm and the diameter of the reduced piston portion in the range 5.0-7.0 mm. In this case, the height of the drive piston in its longitudinal direction, which runs perpendicular to the disk-shaped piston head, is preferably in the range of 7.4-8.2 mm.

In einer bevorzugten Ausführungsform liegt die Querschnittsfläche des reduzierten Kolbenabschnitts im Bereich von 15 - 42% der Querschnittsfläche des scheibenförmigen Kolbenkopfes.In a preferred embodiment, the cross-sectional area of the reduced piston section is in the range of 15-42% of the cross-sectional area of the disk-shaped piston head.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist ein Membranhalter vorhanden, in dem für jede becherförmige Pumpkammer eine zylindrische Durchführung zur Aufnahme und Führung der zugehörigen becherförmigen Pumpkammer ausgebildet ist.In a preferred embodiment there is a membrane holder in which a cylindrical passage for receiving and guiding the associated cup-shaped pump chamber is formed for each cup-shaped pump chamber.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Elastomermaterial der Pumpmembran ein Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk (EPDM), hydrierter Acrylnitril-Butadien-Kautschuk (HNBR), Epichlorhydrin-Kautschuk (ECO), Silikonkautschuk, wie etwa Hochtemperatur vernetzter Festsilikonkautschuk oder Flüssigsilikonkautschuk.In a preferred embodiment, the elastomer material of the pump diaphragm is an ethylene-propylene-diene rubber (EPDM), hydrogenated acrylonitrile-butadiene rubber (HNBR), epichlorohydrin rubber (ECO), silicone rubber, such as high-temperature crosslinked solid silicone rubber or liquid silicone rubber.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen in den Zeichnungen beschrieben, in denen:

1 eine perspektivische Ansicht einer Pumpmembran zeigt, die mit vier identischen Pumpkammern in quadratischer Anordnung nebeneinander liegend ausgebildet ist,
2 eine Querschnittsansicht durch zwei nebeneinander liegende Pumpkammern der Pumpmembran aus 1 ist,
3 eine Draufsicht von oben auf die Pumpmembran aus 1 ist,
4 eine Sequenz von Querschnittsansichten durch eine Pumpkammer in aufeinander folgenden Stellungen während eines Bewegungszyklus der Taumelscheibe zeigt, wobei die Pumpkammer während des Pumpzyklus keinem Gegendruck ausgesetzt ist,
5 eine Sequenz von Querschnittsansichten durch eine Pumpkammer in aufeinander folgenden Stellungen während eines Bewegungszyklus der Taumelscheibe zeigt, wobei die Pumpkammer während des Pumpzyklus dem Gegendruck einer dabei aufgeblasenen Luftzelle ausgesetzt ist,
6 eine vergrößerte Einzeldarstellung des Querschnitts durch die Pumpkammer aus 5 in der Stellung der Taumelscheibe bei 120° zeigt,
7 eine vergrößerte Einzeldarstellung des Querschnitts durch die Pumpkammer aus 5 in der Stellung der Taumelscheibe bei 180° zeigt,
8 eine Sequenz von Querschnittsansichten durch eine Pumpkammer wie in 4, aber für eine Membranpumpe mit einer Pumpmembran gemäß Stand der Technik zeigt, wobei die Pumpkammer während des Pumpzyklus keinen Gegendruck ausgesetzt ist,
9 eine Sequenz von Querschnittsansichten durch eine Pumpkammer wie in 5, aber für eine Membranpumpe mit einer Pumpmembran gemäß Stand der Technik zeigt, wobei die Pumpkammer während des Pumpzyklus dem Gegendruck einer dabei aufgeblasenen Luftzelle ausgesetzt ist, und
10 zeigt einen Graphen des Druckanstiegs im Pumpenausgangskanal als Funktion der Zeit des Betriebs der Pumpe für eine erfindungsgemäßen Membranpumpe im Vergleich zum Druckanstieg bei einer herkömmlichen Membranpumpe ohne Druckbegrenzungseinrichtung.

The invention is described below using exemplary embodiments in the drawings, in which:

1 shows a perspective view of a pump membrane, which is formed with four identical pump chambers in a square arrangement lying next to one another,
2 a cross-sectional view through two adjacent pump chambers of the pump membrane 1 is
3 a top view of the pump diaphragm from above 1 is
4th shows a sequence of cross-sectional views through a pumping chamber in successive positions during a movement cycle of the swash plate, wherein the pumping chamber is not subjected to back pressure during the pumping cycle,
5 shows a sequence of cross-sectional views through a pumping chamber in successive positions during a movement cycle of the swash plate, the pumping chamber being exposed to the back pressure of an inflated air cell during the pumping cycle,
6th an enlarged individual representation of the cross section through the pumping chamber 5 shows in the position of the swash plate at 120 °,
7th an enlarged individual representation of the cross section through the pumping chamber 5 shows in the position of the swash plate at 180 °,
8th a sequence of cross-sectional views through a pumping chamber as in FIG 4th , but shows for a diaphragm pump with a pumping diaphragm according to the prior art, wherein the pumping chamber is not exposed to back pressure during the pumping cycle,
9 a sequence of cross-sectional views through a pumping chamber as in FIG 5 , but shows for a diaphragm pump with a pump diaphragm according to the prior art, wherein the pump chamber is exposed to the back pressure of an inflated air cell during the pump cycle, and
10 shows a graph of the pressure rise in the pump outlet channel as a function of the time of operation of the pump for a diaphragm pump according to the invention in comparison to the pressure rise in a conventional diaphragm pump without a pressure limiting device.

Eine Pumpmembran einer erfindungsgemäßen Membranpumpe wird im Folgenden mit Bezug auf die 1 - 3 beschrieben. Die in 1 dargestellte Pumpmembran 2 ist in einem Stück aus einem Elastomermaterial hergestellt. Die Pumpmembran ist mit vier Pumpkammern 4 ausgebildet, die identische Abmessungen haben und in einer quadratischen Anordnung nebeneinander liegend angeordnet sind. Wie in 2 zu erkennen, liegen die Pumpkammern direkt nebeneinander, so dass zwischen benachbarten Membranwänden nur ein schmaler Streifen Pumpmembranmaterial verbleibt.A pump diaphragm of a diaphragm pump according to the invention is described below with reference to FIG 1 - 3 described. In the 1 shown pump membrane 2 is made in one piece from an elastomer material. The pumping diaphragm has four pumping chambers 4th formed which have identical dimensions and are arranged side by side in a square arrangement. As in 2 As can be seen, the pump chambers are located directly next to one another, so that only a narrow strip of pump membrane material remains between adjacent membrane walls.

Wie in der Querschnittsdarstellung in 2 zu erkennen ist hat jede Pumpkammer 4 eine Öffnung 6 und der Öffnung 6 gegenüberliegend einen Boden 8, der durch die Stirnseite eines Antriebskolbens 10 gebildet wird. Zwischen dem Boden 8 und der Öffnung 6 verläuft ein umlaufender seitlicher Membranwandbereich der Pumpkammer 4.As in the cross-section in 2 you can see each pumping chamber 4th an opening 6th and the opening 6th opposite a floor 8th through the face of a drive piston 10 is formed. Between the ground 8th and the opening 6th runs a circumferential lateral membrane wall area of the pump chamber 4th .

Für die grundsätzliche Funktionsweise einer Membranpumpe mit einer solchen Pumpmembran wird auf die oben erwähnte Veröffentlichung DE 10 2015 105 304 A1 verwiesen. Kurz zusammengefasst wirkt eine von einem Motor angetriebene (hier nicht dargestellte) Taumelscheibe auf die Antriebskolben ein, um die Pumpkammern 4 während einer Hubbewegung jedes Antriebskolbens sukzessive zu komprimieren und wieder zu dekomprimieren, um dadurch Luft durch eine Ventilplatte in einen Ausgangskanal der Pumpe zu pumpen. Die Öffnung 6 jeder Pumpkammer 4 ist einer (in den 1 - 3 nicht dargestellten) Ventilplatte mit diversen Einwegventilen zugewandt, die so eingerichtet sind, dass bei Kompression der Pumpkammer die durch die Öffnung 6 ausgestoßene Luft in den Pumpausgabekanal gefördert wird und dass bei anschließender Dekompression (Volumenvergrößerung) der Pumpkammer die Verbindung zum Pumpausgabekanal geschlossen und zur Umgebung geöffnet wird, so dass Luft in die Pumpkammer nachströmt.For the basic functioning of a diaphragm pump with such a pump diaphragm, reference is made to the above-mentioned publication DE 10 2015 105 304 A1 referenced. Briefly summarized, a swash plate (not shown here) driven by a motor acts on the drive pistons around the pump chambers 4th to successively compress and decompress again each drive piston during a stroke movement, in order to thereby pump air through a valve plate into an output channel of the pump. The opening 6th each pumping chamber 4th is one (in the 1 - 3 not shown) facing valve plate with various one-way valves, which are set up so that when the pump chamber is compressed, through the opening 6th ejected air is conveyed into the pump output channel and that with subsequent decompression (volume increase) of the pump chamber, the connection to the pump output channel is closed and opened to the environment, so that air flows into the pump chamber.

Wie eingangs erläutert war der Antriebskolben der Pumpkammer im Stand der Technik als Vollkörper ausgestaltet, der als zylindrischer Antriebskolben mit seiner Querschnittsfläche den Querschnitt des Bodens 8 der Pumpkammer vollflächig fortsetzte. Im Stand der Technik sind auch Antriebskolben bekannt, die an ihrem von der Pumpkammer abgewandten Ende mit einer Fase versehen ist, so dass der Antriebskolben sich am Ende, vor dem Übergang in einen Zapfenfortsatz zur Verbindung mit der Taumelscheibe leicht verjüngt. Daher war der Antriebskolben so massiv und steif, dass er den Hub der Taumelscheibe vollständig in einen Hub der Pumpkammer umsetzte, auch wenn der Ausgabedruck im Pumpausgabekanal größer als der maximal erwünschte Druck war. Aus diesem Grund wurde häufig eine separate Druckbegrenzungseinrichtung vorgesehen, die bei Überschreiten eines Druckhöchstwertes diesen durch Öffnen eines Ventils begrenzte.As explained at the beginning, the drive piston of the pumping chamber in the prior art was designed as a solid body, the cross-sectional area of the cylindrical drive piston with its cross-sectional area of the base 8th the pumping chamber continued over the entire surface. In the prior art, drive pistons are also known which are provided with a bevel at their end facing away from the pumping chamber, so that the drive piston tapers slightly at the end before the transition into a pin extension for connection to the swash plate. The drive piston was therefore so massive and stiff that it completely converted the stroke of the swash plate into a stroke of the pump chamber, even if the output pressure in the pump output channel was greater than the maximum desired pressure. For this reason, a separate pressure limiting device was often provided which, when a maximum pressure value was exceeded, limited it by opening a valve.

Erfindungsgemäß ist die Pumpmembran 2 hinsichtlich Formgebung und Dimensionierung so ausgestaltet, dass sie selbst, ohne Ventil, auch die Druckbegrenzungseinrichtung darstellt; dazu ist die Pumpmembran durch Formgebung und Dimensionierung des Antriebskolbens 10 so ausgestaltet, dass der Antriebskolben bei Erreichen des Druckhöchstwertes kein weitere Kompression der Pumpkammer bewirkt, sondern die durch die Taumelscheibe ausgeübte Kraft durch Deformation und Kompression des Antriebskolbens 10 aufgenommen wird.The pump membrane is according to the invention 2 designed in terms of shape and dimensioning so that it itself, without a valve, also represents the pressure limiting device; for this purpose, the pump diaphragm is shaped and dimensioned by the drive piston 10 designed in such a way that the drive piston does not cause any further compression of the pumping chamber when the maximum pressure value is reached, but rather the force exerted by the swash plate through deformation and compression of the drive piston 10 is recorded.

In der in den 1 - 3 dargestellten bevorzugten Ausführungsform ist der Antriebskolben 10 durch gegenüber den Antriebskolben aus dem Stand der Technik reduzierte Dimensionierung geschwächt: Der Antriebskolben setzt sich aus einem den Boden 8 der Pumpkammer 4, der der Pumpöffnung 6 gegenüberliegt, bildenden scheibenförmigen Kolbenkopf 12 und einem mittig davon ausgehenden reduzierten Kolbenabschnitt 14 mit gegenüber der Querschnittsfläche des Kolbenkopfes 12 reduzierter Querschnittsfläche zusammen. Durch die Materialreduktion und Formgebung ist der Antriebskolben daher so ausgestaltet, dass das Elastomermaterial im Bereich des Antriebskolbens 10 bei Erreichen des Druckhöchstwertes weitere Kraft, die durch den weitergehenden Hub der Taumelscheibe erzeugt wird, durch Deformation und Kompression im Bereich des Antriebskolbens aufnimmt, so dass keine weitere Volumenreduzierung im Bereich der Pumpkammer mehr eintritt und damit der Ausgangsdruck der Pumpkammer nicht mehr ansteigt. Der Antriebskolben 10 kann in dieser Ausgestaltung einerseits im Bereich des teller- oder scheibenförmigen Kolbenkopfes 12 so deformiert werden, dass der Außenrandbereich des scheibenförmigen Kolbenkopfes 12 sich elastisch durchbiegt, was dadurch möglich ist, dass an den scheibenförmigen Kolbenkopf 12 der reduzierte Kolbenabschnitt 14 mit reduziertem Querschnitt anschließt, so dass der Kolbenkopf 12 in dem über den reduzierten Kolbenabschnitt 14 hinausstehenden Bereich sich nach unten durchbiegen kann.In the in the 1 - 3 The preferred embodiment shown is the drive piston 10 Weakened by reduced dimensions compared to the drive piston from the prior art: The drive piston is made up of a base 8th the pumping chamber 4th that of the pump opening 6th opposite, forming disk-shaped piston head 12th and a reduced one in the middle Piston section 14th with opposite the cross-sectional area of the piston head 12th reduced cross-sectional area together. As a result of the material reduction and shaping, the drive piston is therefore designed in such a way that the elastomer material is in the area of the drive piston 10 when the maximum pressure value is reached, further force, which is generated by the continuing stroke of the swash plate, is absorbed by deformation and compression in the area of the drive piston, so that no further volume reduction occurs in the area of the pump chamber and the output pressure of the pump chamber no longer rises. The drive piston 10 can in this embodiment on the one hand in the area of the plate-shaped or disk-shaped piston head 12th are deformed so that the outer edge area of the disc-shaped piston head 12th flexes elastically, which is possible because of the disk-shaped piston head 12th the reduced piston section 14th with a reduced cross-section, so that the piston head 12th in the over the reduced piston section 14th protruding area can bend downwards.

Darüber hinaus kann der reduzierte Kolbenabschnitt 14 durch Kompression und Durchbiegen entlang der Längsachse nachgeben und so auch dadurch zur gewünschten Begrenzung des Druckhöchstwertes beitragen.In addition, the reduced piston section 14th yield through compression and bending along the longitudinal axis and thus also contribute to the desired limitation of the maximum pressure value.

Für Membranpumpen, die zum Aufpumpen eines aufblasbaren Sitzformelements eines Kraftfahrzeugsitzes ausgestaltet sind, wird angestrebt, den Ausgabedruck der Membranpumpe auf einen Überdruck im Pumpausgabekanal auf einen Druckhöchstwert im Bereich 0,3 - 0,4 bar (30 - 40 kPa) zu begrenzen. Mit einer Pumpmembran, deren Elastomermaterial eine Shore-A-Härte im Bereich 40 - 60 hat sind bevorzugte Dimensionierungen des Antriebskolbens in Tabelle 1 angegeben, wobei diese Dimensionierungen von der Pumpengröße abhängen, wobei die Pumpengröße hier durch die Kantenlänge eines die quadratische Anordnung von vier Pumpkammern einfassenden Quadrats angegeben ist. Diese Pumpengröße liegt für Membranpumpen zum Aufblasen von Sitzformelementen von Kraftfahrzeugsitzen typischerweise im Bereich von 28 mm bis 45 mm. Tab. 1: Abmessungen der Pumpmembran Pumpengröße [mm] Ø Kolbenkopf [mm] Ø Reduzierter Kolbenabschnitt [mm] Länge Antriebskolben [mm] 28-32 5,6-8,0 2,5-4,4 5,4-5,95 32-36 8,0-10-0 3,6-5,5 5,95-6,75 36-40 10,0-11,0 4,5-6,0 6,75-7,4 40-45 11,0-12,8 5,4-5,95 7,4-8,2 For diaphragm pumps that are designed to inflate an inflatable seat element of a motor vehicle seat, the aim is to limit the output pressure of the diaphragm pump to an excess pressure in the pump output channel to a maximum pressure value in the range 0.3-0.4 bar (30-40 kPa). With a pump membrane whose elastomer material has a Shore A hardness in the range 40 - 60 preferred dimensions of the drive piston are given in table 1, these dimensions depending on the pump size, the pump size being indicated here by the edge length of a square enclosing the square arrangement of four pump chambers. For diaphragm pumps for inflating shaped seat elements of motor vehicle seats, this pump size is typically in the range from 28 mm to 45 mm. Tab. 1: Dimensions of the pump membrane Pump size [mm] Ø piston head [mm] Ø reduced piston section [mm] Length of drive piston [mm] 28-32 5.6-8.0 2.5-4.4 5.4-5.95 32-36 8.0-10-0 3.6-5.5 5.95-6.75 36-40 10.0-11.0 4.5-6.0 6.75-7.4 40-45 11.0-12.8 5.4-5.95 7.4-8.2

4 zeigt eine Ablaufsequenz eines Pumpzyklus, wobei eine Pumpkammer 4 im Schnitt zusammen mit einem Ausschnitt der Taumelscheibe dargestellt ist und der Hubsequenz der Taumelscheibe mit 0° zu Beginn einer Kompression bis 360° zu Beginn der nächsten Kompression bezeichnet ist. In 4 ist diese Pumpsequenz für den Fall dargestellt, dass die Pumpe keinem Gegendruck ausgesetzt ist, d.h. die Membranpumpe fördert die gepumpte Luft in die Umgebungsatmosphäre ohne auf Widerstand zu treffen. Unter diesen Umständen realisiert die Pumpmembran keine Druckbegrenzungsfunktion, da sich im Pumpausgabekanal kein Überdruck aufbaut und es demzufolge nicht zu Deformationen oder Kompressionen im Bereich des Antriebskolbens kommt. 4th shows a flow sequence of a pump cycle, wherein a pump chamber 4th is shown in section together with a section of the swash plate and the stroke sequence of the swash plate is designated with 0 ° at the beginning of a compression to 360 ° at the beginning of the next compression. In 4th this pumping sequence is shown for the case that the pump is not exposed to any back pressure, ie the diaphragm pump conveys the pumped air into the ambient atmosphere without encountering any resistance. Under these circumstances, the pump diaphragm does not perform a pressure-limiting function, since no overpressure builds up in the pump output channel and consequently no deformations or compressions occur in the area of the drive piston.

5 zeigt die gleiche Betriebssequenz der Pumpkammer über einen Hubzyklus der Taumelscheibe, wobei hier der Fall dargestellt ist, dass die Membranpumpe beim Aufblasen eines Sitzformelements einem Gegendruck ausgesetzt ist, so dass in diesem Fall die Druckbegrenzungsfunktion der Membranpumpe durch Deformation und Kompression von Bereichen des Antriebskolbens in Erscheinung tritt. Dies zeigt sich nahe der maximalen Kompression der Pumpkammer zwischen 120° und 240° des Zyklus der Taumelscheibe. Die Zykluszustände bei 120° bzw. 180° aus 5 sind vergrößert in 6 bzw. 7 dargestellt. In 6 und 7 ist zu erkennen, dass hier der scheibenförmige Kolbenkopf 12 an seinem äußeren, über den reduzierten Kolbenabschnitt 14 vorstehenden Rand durchgebogen ist, wodurch der der Pumpkammer zugewandte Boden, der durch die Stirnfläche des Kolbenkopfes 12 gebildet wird, eine konkave Oberflächenform erhält, was das Volumen der Pumpkammer vergrößert und daher einer Druckerhöhung entgegenwirkt. Darüber hinaus findet auf dem Weg zur maximalen Kompression bei 180° eine gewisse Kompression des reduzierten Kolbenabschnitts 14 in dessen Längsrichtung statt, die die Volumenkompression der Pumpkammer vermindert und dadurch dazu beiträgt, den Druckhöchstwert, den die Pumpkammer erzeugen kann, zu begrenzen. 5 shows the same operating sequence of the pump chamber over a stroke cycle of the swash plate, whereby the case is shown here that the diaphragm pump is exposed to a counterpressure when a shaped seat element is inflated, so that in this case the pressure-limiting function of the diaphragm pump through deformation and compression of areas of the drive piston in appearance occurs. This can be seen near the maximum compression of the pumping chamber between 120 ° and 240 ° of the swash plate cycle. The cycle states at 120 ° or 180 ° 5 are enlarged in 6th or. 7th shown. In 6th and 7th it can be seen that the disk-shaped piston head is here 12th on its outer, over the reduced piston section 14th protruding edge is bent, whereby the bottom facing the pump chamber, through the end face of the piston head 12th is formed, receives a concave surface shape, which increases the volume of the pump chamber and therefore counteracts an increase in pressure. In addition, on the way to maximum compression at 180 °, there is some compression of the reduced piston section 14th in its longitudinal direction instead, which reduces the volume compression of the pump chamber and thereby helps to limit the maximum pressure value that the pump chamber can generate.

In den 8 und 9 sind die Sequenzen von Pumpzyklen entsprechend den 4 und 5 für eine Membranpumpe mit einer Pumpmembran gemäß Stand der Technik gezeigt. Wegen der massiven zylindrischen Form des Antriebskolbens 10 findet hier während des Pumpzyklus keine Deformation und Kompression im Bereich des Antriebskolbens statt. Infolgedessen bewirkt diese Membranpumpe gemäß Stand der Technik mit einer Pumpmembran, die keine Druckbegrenzungsfunktion realisiert, einen höheren Anstieg des Pumpausgabedrucks als Funktion der Betriebszeit der Membranpumpe.In the 8th and 9 are the sequences of pumping cycles corresponding to 4th and 5 for a diaphragm pump with a pump diaphragm according to the prior art. Because of the massive cylindrical shape of the drive piston 10 there is no deformation or compression in the area of the drive piston during the pumping cycle. As a result, this diaphragm pump according to the prior art with a pump diaphragm which does not realize a pressure limiting function causes a higher increase in the pump output pressure as a function of the operating time of the diaphragm pump.

In 10 ist mit durchgezogener Linie der Pumpausgabedruck als Überdruck als Funktion der Betriebszeit der Membranpumpe für eine erfindungsgemäße Membranpumpe dargestellt. Daran ist zu erkennen, dass sich bereits nach etwa 3 Sekunden der Druckanstieg deutlich verlangsamt und nach einer Betriebszeit von etwa 6 Sekunden praktisch kein Anstieg des Drucks im Pumpausgabekanal mehr gegeben ist. Daran zeigt sich, dass bei einem Gegendruck von etwa 0,35 bar im Pumpausgabekanal als Druckhöchstwert kein weiterer Druckanstieg mehr bewirkt werden kann, da bei diesem Gegendruck eine solche Deformation und Kompression der Pumpmembran im Bereich der Antriebskolben eintritt, so dass die Pumpmembran die Druckbegrenzungsfunktion realisiert, in diesem Fall auf einen Druckhöchstwert von etwas mehr als 0,35 bar Überdruck.In 10 the pump output pressure is shown with a solid line as overpressure as a function of the operating time of the diaphragm pump for a diaphragm pump according to the invention. It can be seen from this that the pressure increase already slows down significantly after about 3 seconds and that there is practically no increase in the pressure in the pump output channel after an operating time of about 6 seconds. This shows that with a back pressure of about 0.35 bar in the pump output channel as the maximum pressure value, no further pressure increase can be brought about, since at this back pressure such a deformation and compression of the pump membrane occurs in the area of the drive piston, so that the pump membrane realizes the pressure limiting function , in this case to a maximum pressure value of slightly more than 0.35 bar overpressure.

Demgegenüber ist in 10 in gestrichelter Linie der Druckanstieg als Überdruck im Pumpausgabekanal für eine Membranpumpe mit einer Pumpmembran wie in 8 und 9 dargestellt aufgezeichnet. Da in diesem Fall keine merkliche Deformation und Kompression im Bereich der Antriebskolben der Pumpmembran auftritt steigt der Druck im Pumpausgabekanal mit der Betriebszeit der Membranpumpe wesentlich stärker an und zeigt keine Sättigung bei einem Druckhöchstwert.In contrast, in 10 in dashed line the pressure increase as overpressure in the pump output channel for a diaphragm pump with a pump diaphragm as in 8th and 9 shown recorded. Since in this case there is no noticeable deformation and compression in the area of the drive piston of the pump diaphragm, the pressure in the pump output channel increases significantly more with the operating time of the diaphragm pump and shows no saturation at a maximum pressure value.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant was generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

EP 2372157 A1 [0002]EP 2372157 A1 [0002]
DE 102015105304 A1 [0027]DE 102015105304 A1 [0027]

Claims

Membranpumpe zur pneumatischen Einstellung eines aufblasbaren Sitzformelements eines Kraftfahrzeugsitzes, mit einer aus Elastomermaterial mit einer Härte Shore-A im Bereich 40 - 60 bestehenden Pumpmembran (2), die wenigstens eine becherförmige Pumpkammer (4) mit einer Öffnung (6) und einem gegenüberliegenden Boden (8) ausbildet, der durch eine Stirnseite eines davon ausgehenden Antriebskolbens (10) gebildet ist, einer Taumelscheibe (40), mit der der Antriebskolben (10) an seinem von der Pumpkammer abgewandten Ende verbunden ist, einem Motor zum Antrieb der Taumelscheibe, um den Antriebskolben zu einer oszillierenden Bewegung anzutreiben und dadurch die zugehörige Pumpkammer (4) periodisch zu komprimieren, um Luft aus der Pumpkammer durch eine Ventilanordnung in einen Pumpenausgabekanal zu fördern, und zu dekomprimieren, um Luft aus der Umgebung durch die Ventilanordnung in die Pumpkammer (4) anzusaugen, und einer Druckbegrenzungseinrichtung, um den Ausgabedruck im Pumpenausgabekanal auf einen vorgegebenen Druckhöchstwert zu begrenzen, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckbegrenzungseinrichtung ventillos durch Formgebung und Dimensionierung des Antriebskolbens (4) dadurch realisiert ist, dass der Antriebskolben (4) bei Erreichen des Druckhöchstwertes die durch die Taumelscheibe ausgeübte Kraft durch Deformation und Kompression des Antriebskolbens (4) aufnimmt.Diaphragm pump for the pneumatic adjustment of an inflatable shaped seat element of a motor vehicle seat, with a pump diaphragm (2) made of elastomer material with a Shore A hardness in the range 40 - 60, the at least one cup-shaped pump chamber (4) with an opening (6) and an opposite bottom ( 8), which is formed by an end face of a drive piston (10) extending therefrom, a swash plate (40) to which the drive piston (10) is connected at its end facing away from the pumping chamber, a motor for driving the swash plate around the To drive the drive piston to an oscillating movement and thereby periodically compress the associated pump chamber (4) in order to convey air from the pump chamber through a valve arrangement into a pump output channel, and to decompress it in order to circulate air from the environment through the valve arrangement into the pump chamber (4). suction, and a pressure relief device to the discharge pressure in the pump discharge channel au f to limit a predetermined maximum pressure value, characterized in that the pressure limiting device is realized without valves by shaping and dimensioning the drive piston (4) in that the drive piston (4) when the maximum pressure value is reached the force exerted by the swash plate through deformation and compression of the drive piston ( 4) records.

Membranpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Antriebskolben (10) aus einem den Boden (8) der Pumpkammer, der der Pumpöffnung (6) der Pumpkammer gegenüberliegt, bildenden, scheibenförmigen Kolbenkopf (12) und einem mittig davon ausgehenden reduzierten Kolbenabschnitt (14) mit gegenüber der Querschnittsfläche des Kolbenkopfes (12) reduzierter Querschnittsfläche zusammensetzt.Diaphragm pump after Claim 1 , characterized in that the drive piston (10) consists of a disk-shaped piston head (12) forming the base (8) of the pump chamber, which is opposite the pump opening (6) of the pump chamber, and a reduced piston section (14) extending centrally from it the cross-sectional area of the piston head (12) composed of reduced cross-sectional area.

Membranpumpe nach einem der Ansprüche 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke des scheibenförmigen Kolbenkopfes (12) im Bereich von 1,5 - 4,0 mm liegt.Diaphragm pump according to one of the Claims 2 , characterized in that the thickness of the disc-shaped piston head (12) is in the range of 1.5-4.0 mm.

Membranpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpmembran (2) im Bereich der die becherförmige Pumpkammer (4) umgebenden seitlichen Membranwand eine Dicke im Bereich von 0,28 - 0,42 mm hat.Membrane pump according to one of the preceding claims, characterized in that the pump membrane (2) has a thickness in the range of 0.28-0.42 mm in the area of the side membrane wall surrounding the cup-shaped pump chamber (4).

Membranpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpmembran (2) vier Pumpkammern (4) gleicher Ausgestaltung aufweist, die nebeneinander liegend eine quadratische Anordnung von Pumpkammern bilden.Membrane pump according to one of the preceding claims, characterized in that the pump membrane (2) has four pump chambers (4) of the same design which, lying next to one another, form a square arrangement of pump chambers.

Membranpumpe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenlänge des die quadratische Anordnung von Pumpkammern (4) einfassenden Quadrats im Bereich von 28 mm bis 32 mm liegt, dass die Querschnittsflächen des Kolbenkopfes (12) und des reduzierten Kolbenabschnitts (14) jeweils kreisförmig sind und der Durchmesser des scheibenförmigen Kolbenkopfes (12) im Bereich 5,6 - 8,0 mm liegt und der Durchmesser des reduzierten Kolbenabschnitts (14) im Bereich 2,5 - 4,4 mm liegt.Diaphragm pump after Claim 5 , characterized in that the side length of the square enclosing the square arrangement of pump chambers (4) is in the range of 28 mm to 32 mm, that the cross-sectional areas of the piston head (12) and the reduced piston section (14) are each circular and the diameter of the disk-shaped piston head (12) is in the range 5.6-8.0 mm and the diameter of the reduced piston section (14) is in the range 2.5-4.4 mm.

Membranpumpe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenlänge des die quadratische Anordnung von Pumpkammern (4) einfassenden Quadrats im Bereich von 32 mm bis 36 mm liegt, dass die Querschnittsflächen des Kolbenkopfes (12) und des reduzierten Kolbenabschnitts (14) jeweils kreisförmig sind und der Durchmesser des scheibenförmigen Kolbenkopfes (12) im Bereich 8,0 - 10,0 mm liegt und der Durchmesser des reduzierten Kolbenabschnitts (14) im Bereich 3,6 - 5,5 mm liegt.Diaphragm pump after Claim 5 , characterized in that the side length of the square enclosing the square arrangement of pump chambers (4) is in the range of 32 mm to 36 mm, that the cross-sectional areas of the piston head (12) and the reduced piston section (14) are each circular and the diameter of the disk-shaped piston head (12) is in the range 8.0-10.0 mm and the diameter of the reduced piston section (14) is in the range 3.6-5.5 mm.

Membranpumpe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenlänge des die quadratische Anordnung von Pumpkammern (4) einfassenden Quadrats im Bereich von 36 mm bis 40 mm liegt, dass die Querschnittsflächen des Kolbenkopfes (12) und des reduzierten Kolbenabschnitts (14) jeweils kreisförmig sind und der Durchmesser des scheibenförmigen Kolbenkopfes (12) im Bereich 10,0 - 11,0 mm liegt und der Durchmesser des reduzierten Kolbenabschnitts (14) im Bereich 4,5 - 6,0 mm liegt.Diaphragm pump after Claim 5 , characterized in that the side length of the square enclosing the square arrangement of pump chambers (4) is in the range from 36 mm to 40 mm, that the cross-sectional areas of the piston head (12) and the reduced piston section (14) are each circular and the diameter of the disc-shaped piston head (12) is in the range 10.0 - 11.0 mm and the diameter of the reduced piston section (14) is in the range 4 , 5 - 6.0 mm.

Membranpumpe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenlänge des die quadratische Anordnung von Pumpkammern (4) einfassenden Quadrats im Bereich von 40 - 45 mm liegt, dass die Querschnittsflächen des Kolbenkopfes (12) und des reduzierten Kolbenabschnitts (14) jeweils kreisförmig sind und der Durchmesser des scheibenförmigen Kolbenkopfes (12) im Bereich 11,0 - 12,8 mm liegt und der Durchmesser des reduzierten Kolbenabschnitts (14) im Bereich 5,0 - 7,0 mm liegt.Diaphragm pump after Claim 5 , characterized in that the side length of the square enclosing the square arrangement of pump chambers (4) is in the range of 40-45 mm, that the cross-sectional areas of the piston head (12) and the reduced piston section (14) are each circular and the diameter of the disk-shaped Piston head (12) is in the range 11.0-12.8 mm and the diameter of the reduced piston section (14) is in the range 5.0-7.0 mm.

Membranpumpe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe des Antriebskolbens (10) in dessen Längsrichtung, die senkrecht zum scheibenförmigen Kolbenkopf (12) verläuft, im Bereich von 5,4 - 5,95 mm liegt.Diaphragm pump after Claim 6 , characterized in that the height of the drive piston (10) in its longitudinal direction, which runs perpendicular to the disk-shaped piston head (12), is in the range of 5.4-5.95 mm.

Membranpumpe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe des Antriebskolbens in dessen Längsrichtung, die senkrecht zum scheibenförmigen Kolbenkopf (12) verläuft, im Bereich von 5,95 - 6,75 mm liegt.Diaphragm pump after Claim 7 , characterized in that the height of the drive piston in its longitudinal direction, which runs perpendicular to the disk-shaped piston head (12), is in the range of 5.95 - 6.75 mm.

Membranpumpe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe des Antriebskolbens (10) in dessen Längsrichtung, die senkrecht zum scheibenförmigen Kolbenkopf (12) verläuft, im Bereich von 6,75 - 7,4 mm liegt.Diaphragm pump after Claim 8 , characterized in that the height of the drive piston (10) in its longitudinal direction, which runs perpendicular to the disk-shaped piston head (12), is in the range of 6.75-7.4 mm.

Membranpumpe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe des Antriebskolbens (10) in dessen Längsrichtung, die senkrecht zum scheibenförmigen Kolbenkopf (10) verläuft, im Bereich von 7,4 - 8,2 mm liegt.Diaphragm pump after Claim 9 , characterized in that the height of the drive piston (10) in its longitudinal direction, which runs perpendicular to the disk-shaped piston head (10), is in the range of 7.4-8.2 mm.

Membranpumpe nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittsfläche des reduzierten Kolbenabschnitts (14) im Bereich von 15 - 42% der Querschnittsfläche des scheibenförmigen Kolbenkopfes (12) liegt.Diaphragm pump according to one of the Claims 2 to 5 , characterized in that the cross-sectional area of the reduced piston section (14) is in the range of 15-42% of the cross-sectional area of the disk-shaped piston head (12).

Membranpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Membranhalter vorhanden ist, in dem für jede becherförmige Pumpkammer (4) eine zylindrische Durchführung zur Aufnahme und Führung der zugehörigen becherförmigen Pumpkammer gebildet ist.Membrane pump according to one of the preceding claims, characterized in that there is a membrane holder in which a cylindrical passage for receiving and guiding the associated cup-shaped pump chamber is formed for each cup-shaped pump chamber (4).

Membranpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Elastomermaterial der Pumpmembran (2) ein Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk (EPDM), hydrierter Acrylnitril-Butadien-Kautschuk (HNBR), Epichlorhydrin-Kautschuk (ECO), Silikonkautschuk, wie etwa Hochtemperatur vernetzter Festsilikonkautschuk oder Flüssigsilikonkautschuk, ist.Diaphragm pump according to one of the preceding claims, characterized in that the elastomer material of the pump diaphragm (2) is an ethylene-propylene-diene rubber (EPDM), hydrogenated acrylonitrile-butadiene rubber (HNBR), epichlorohydrin rubber (ECO), silicone rubber, such as about high-temperature crosslinked solid silicone rubber or liquid silicone rubber.