EP1364130A1 - Unterdruckdose - Google Patents

Unterdruckdose

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EP1364130A1
EP1364130A1 EP02719969A EP02719969A EP1364130A1 EP 1364130 A1 EP1364130 A1 EP 1364130A1 EP 02719969 A EP02719969 A EP 02719969A EP 02719969 A EP02719969 A EP 02719969A EP 1364130 A1 EP1364130 A1 EP 1364130A1
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EP
European Patent Office
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vacuum
push rod
housing
longitudinal guide
membrane
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EP02719969A
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EP1364130B1 (de
Inventor
Thomas Jessberger
Heinz Dobusch
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Mann and Hummel GmbH
Original Assignee
Mann and Hummel GmbH
Filterwerk Mann and Hummel GmbH
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Publication date
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15BSYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B15/00Fluid-actuated devices for displacing a member from one position to another; Gearing associated therewith
    • F15B15/08Characterised by the construction of the motor unit
    • F15B15/10Characterised by the construction of the motor unit the motor being of diaphragm type

Definitions

  • the invention relates to a vacuum can according to the preamble of independent claim 1.
  • a vacuum box in the form of a pneumatic switching element is known from DE 196 23 961 A1.
  • This is connected to a vacuum source and has a pressure chamber in which an actuator which can be displaced against the force of a spring element by a vacuum is arranged.
  • This actuator is connected to an actuating device which is led out of the pressure chamber.
  • the spring element is arranged outside the pressure chamber and engages the actuating device or can be fastened to a joint arranged outside.
  • a guidance of the push rod over the spring cannot be realized with this construction.
  • the push rod can tilt and thus rub the membrane of the vacuum box on the housing or come to rest, which can damage the membrane.
  • the membrane can be rubbed, which can lead to failure of the vacuum box. This leads to inaccuracies in the transfer of the vacuum to an element to be actuated.
  • FIG 3 shows a vacuum can with an additional expansion element 24.
  • expansion elements are also known under the name wax thermostat and lead
  • the vacuum box shown in FIG. 4 can also drive a crank, as is customary for vacuum drives of rotary valves, for example on intake systems of internal combustion engines, without the need for an additional joint
  • the push rod is necessary. It is advantageous that the leadership is the most distant Point from the crank mechanism, this minimizes the angular deflection of the push rod.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
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Description

Unterdruckdose
Beschreibung
Stand der Technik
Die Erfindung betrifft eine Unterdruckdose nach dem Oberbegriff des unabhängigen Anspruchs 1.
Aus der DE 196 23 961 A1 ist eine Unterdruckdose in Form eines pneumatischen Schaltelements bekannt. Diese ist mit einer Unterdruckquelle verbunden und weist einen Druckraum auf in dem ein gegen die Kraft eines Federelements durch einen Unterdruck verla- gerbares Stellglied angeordnet ist. Dieses Stellglied ist mit einer aus dem Druckraum herausgeführten Betätigungseinrichtung verbunden. Das Federelement ist außerhalb des Druckraumes angeordnet und greift an der Betätigungseinrichtung an oder kann an einem außerhalb angeordneten Gelenk befestigt sein. Eine Führung der Schubstange über die Feder kann mit diesem Aufbau nicht realisiert werden. Außerdem besteht die Gefahr, dass die Schubstange verkantet und damit die Membran der Unterdruckdose am Gehäuse reibt oder zum Anliegen kommt, wobei die Membran beschädigt werden kann. Hierbei kann die Membran durchgerieben werden, was zum Versagen der Unterdruckdose führen kann. Dies führt zu Ungenauigkeiten bei der Übertragung des Unterdrucks auf ein zu betätigendes Element.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde diese genannten Nachteile zu vermeiden und eine Unterdruckdose bzw. ein pneumatisches Schaltelement zu schaffen mit einer präzisen Führung und damit einer exakten Übertragung des Unterdrucks in eine lineare oder drehende Bewegung. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst.
Vorteile der Erfindung
Der wesentliche Vorteil der Erfindung liegt darin, dass die Schubstange an der Membran zentriert ist und an dem Gehäuse der Unterdruckdose über eine Längsführung gelagert ist. Damit wird ein Verkanten unmöglich. Die Längsführung kann derart gestaltet sein, dass geringe Reibkräfte einwirken und damit die Übertragung der Bewegung nicht verfälschen.
Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, die Längsführung mit einem Gleitlager zu versehen, alternativ kann auch eine Kugellagerbuchse verwendet werden. Der Vorteil der Kugellagerbuchse liegt in der äußerst geringen Reibung und damit hohe Präzision der Unterdruckdose. Zur Längsführung kann auch ein Lagerstift im Deckel der Unterdruckdose angeordnet sein. Dieser Lagerstift greift durch die Druckfeder hindurch in eine Bohrung der Schubstange ein bzw. die Schubstange wird durch diesen Lagerstift geführt. Der Vorteil dieser Art Längsführung liegt darin, dass das Zusammenwirken der beiden Ele- mente, welche im Reinluftteil angeordnet sind, nicht durch Umwelteinflüsse beeinträchtigt wird.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass die Druckfeder labiler ausgelegt werden kann, da durch die Führung ein Ausknicken verhindert ist. Weiterhin ist diese Art der Längsführung auch in kleine Bauräume zu integrieren, da kein zusätzlicher Bauraum und keine zusätzliche Bauteile erforderlich sind. Die Lagerung des Lagerstiftes in der Schubstange kann auch mit größerem Spiel, insbesondere von mehreren Millimetern erfolgen. Dadurch ist der Einsatz von Gelenken , welche zur Kompensation von Drehbewegungen einer Kurbel dienen, nicht erforderlich.
Die Schubstange kann in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung mit einem Dehn- stoffelement versehen werden, damit wird eine Unterdruckdose geschaffen die zusätzlich zu der Verstellung aufgrund des Unterdrucks eine Verstellung aufgrund von Temperatureinflüssen vornimmt. Solche Systeme finden Anwendung im Automobilbau, insbesondere bei der Kalt-Warmluftregelung von Brennkraftmaschinen.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung liegt in der Ergänzung der Schubstange durch ein Gelenk. Selbstverständlich besteht auch die Möglichkeit ein zwei- oder mehrteiliges Gelenk vorzusehen, so dass auch komplizierte Bewegungsabläufe mit der Unterdruckdose realisierbar sind. Sofern die Längsführung mit einem geeigneten Dichtelement versehen wird, kann der Unterdruckraum über die Längsführung abgedichtet werden, es sind keine zusätzlichen Dichtelemente erforderlich. Das gesamte System wird von einem Ge- häuse umschlossen, welches bevorzugt aus Kunststoff besteht. Dieses Gehäuse ist zweiteilig aufgebaut. Die beiden Teile können über Schnappverbindungen oder über eine Schweißverbindung miteinander gekoppelt, in der Trennebene der beiden Teile eingebettet sein. Diese und weitere Merkmale von bevorzugten Weiterbildungen der Erfindung gehen außer aus den Ansprüchen auch aus der Beschreibung und der Zeichnung hervor, wobei die einzelnen Merkmale jeweils für sich allein oder zu mehreren in Form von Unterkombinationen bei der Ausführungsform der Erfindung und auf anderen Gebieten verwirklicht 5 sein und vorteilhafte sowie für sich schutzfähige Ausführungen darstellen können, für die hier Schutz beansprucht wird.
Zeichnung
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigt
Figur 1 eine Unterdruckdose nach dem Stand der Technik,
10 Figur 2 eine Unterdruckdose mit einer Längsführung und einem Gelenk,
Figur 3 eine Unterdruckdose mit einem Dehnstoffelement
Figur 4 eine Unterdruckdose mit einem Lagerstift.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Figur 1 zeigt eine Unterdruckdose 10 bestehend aus einem Deckel 11 , einem Gehäuse 15 12 einer darin angeordneten Membran 13, einer Druckfeder 14 und einer Schubstange 15. Die Druckfeder 14 richtet eine Kraft auf die Schubstange 15. Sofern ein Unterdruck im Unterdruckraum 16 anliegt, wird die Schubstange nach innen gezogen. Bei einem Reduzieren des Unterdrucks gleitet die Schubstange nach außen und kann damit ein hier nicht dargestelltes Element in Form einer Klappe, Welle oder Ähnlichem verstellen. Die 20 Schubstange ist von der Membran umschlossen. Die Verbindung zwischen Membran und Schubstange ist so gewählt, dass diese gleichzeitig eine Abdichtung des Unterdruckraums 16 bildet. Es ist ersichtlich, dass bei einer seitlich wirkenden Kraft auf die Schubstange diese dazu neigt auszuweichen, dass heißt durch die Instabilität der Feder treten Schwierigkeiten hinsichtlich der Führung auf. Dieses kann dazu führen, dass die 25 Schubstange am Gehäuse reibt oder eine Verkantung eintritt was zu Ungenauigkeiten und auch zu Fehlstellungen führt.
Figur 2 zeigt eine Unterdruckdose 10 mit einer Längsführung. Gleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Die Schubstange 15 ist mit einem Schubstangenkopf 17 versehen. An diesem liegt die Membran 13 dichtend an. Am Durchgang der Schubstange 15 durch das Gehäuse 12 ist eine Längsführung in Form eines Gleitlagers 18 vorgesehen. Dieses Gleitlager weist eine Dichtung 19 auf, welche dafür sorgt, dass der Unterdruckraum 16 zuverlässig abgedichtet ist. Der Unterdruckraum ist über eine Leitung 20 5 mit einem hier nicht dargestellten Unterdruckgeber verbunden. Das Gleitlager besitzt eine Gleitlagerhülse 21 die hinsichtlich des Materials auf das Material der Schubstange abgestimmt ist und einen geringen Reibkoeffizienten aufweist. Das Gleitlager ist ferner mit einem Lagerdeckel 22 versehen, welcher gleichzeitig als Anschlag für den Schubstangenkopf 17 bei einem maximalen Unterdruck dient. An der Schubstange ist ein Gelenkt 10 23 vorgesehen, mit diesem System kann eine Kurbel angetrieben werden. Es besteht auch die Möglichkeit eine Schwenkbewegung auszuführen, so dass ein zusätzliches Gelenk in der Schubstange nicht notwendig ist.
Figur 3 zeigt eine Unterdruckdose mit einem zusätzlichen Dehnstoffelement 24. Solche Dehnstoffelemente sind auch unter dem Namen Wachstermostat bekannt und führen bei
15 Temperaturänderungen eine axial gerichtete Bewegung aus. Das Dehnstoffelement selbst ist axial beweglich, in dem Gehäuse 12 der Unterdruckdose gelagert und zwar derart, dass ein Kunststoffträger 25, welcher mit der Membran 13 verbunden ist, dieses Element aufgrund des anliegenden Unterdrucks bewegt. Sofern zusätzlich eine Temperaturänderung auftritt, wird das Dehnstoffelement 24 eine Axialbewegung entgegen der
20 Kraft der Druckfeder 26 ausüben, da sich der Stößel 27 des Dehnstoffelements an dem Kunststoffträger 25 abstützt.
Figur 4 zeigt eine Variante bei welcher der Deckel 28 mit einem nach innen gerichteten Lagerstift 29 versehen ist. Dieser Lagerstift 29 greift in eine Bohrung 30 der Schubstange 31 ein und bewirkt damit eine Führung dieser Schubstange, dies bedeutet, dass eine
25 Führung über das Gehäuse 32 im Bereich des Durchtritts der Schubstange durch dasselbe nicht erforderlich ist. Selbstverständlich kann auch die Führung über den Stößel 29 sowohl eine Gleitlagerführung als auch eine Kugellagerbuchsenführung sein. Der Vorteil dieser Führung liegt darin, dass das Gehäuse relativ einfach gestaltet sein kann und eine Verschmutzung der Führung durch den innenliegenden Stößel wirksam verhindert wird.
30 Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, dass die Schubstange nicht an der Gehäusewand anliegt und die Membran damit nicht durchgescheuert werden kann. Durch genügend Spiel in der Führung kann die in Figur 4 dargestellte Unterdruckdose auch eine Kurbel antreiben, wie es für Unterdruckantriebe von Drehschiebern, beispielsweise an Ansaugsystemen von Brennkraftmaschinen üblich ist, ohne dass dazu ein zusätzliches Gelenk in
35 der Schubstange notwendig ist. Dabei ist von Vorteil, dass die Führung am entferntesten Punkt vom Kurbeltrieb angebracht ist, dadurch wird die Winkelauslenkung der Schubstange minimiert.

Claims

Patentansprüche
1. Unterdruckdose zur Erzeugung einer Hubbewegung aufgrund eines anliegenden Unterdrucks mit einem Gehäuse, einer darin angeordneten Feder, einer Membran und einer an der Membran angeordneten Schubstange, dadurch gekennzeichnet, dass die Schubstange an der Membran zentriert ist und an dem Gehäuse der Unterdruckdose über eine Längsführung gelagert ist.
2. Unterdruckdose nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Längsführung ein Gleitlager ist.
3. Unterdruckdose nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Längsführung eine Kugellagerbuchse ist.
4. Unterdruckdose nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse einen Lagerstift aufweist und dieser Lagerstift in eine Bohrung der Schubstange eingreift und die Längsführung bildet.
5. Unterdruckdose nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schubstange durch ein Dehnstoffelement gebildet ist.
6. Unterdruckdose nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an der Schubstange eine Gelenk angeordnet ist zum Antrieb einer Kurbel oder zum Ausführen einer Schwenkbewegung.
7. Unterdruckdose nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Unterdruckraum sich bis zu dem Gleitlager erstreckt und die Längsführung mit einem Abdichtelement versehen ist.
8. Unterdruckdose nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse aus Kunststoff besteht und zweiteilig aufgebaut ist, wobei die beiden Teile miteinander verschweißt sind und im Verbindungsbereich die Membran eingebettet ist.
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