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Patent Searching and Data


Title:
NON-RETURN VALVE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2002/061287
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a non-return valve, with an elastically deformable valve body (1), on a through opening (15, 16) for a working medium, in order to permit a flow through the opening in just one direction. In order to reduce the generation of undesired noise during operation, the valve body (1) is embodied such as to be irregularly deformed on lifting from the through opening.

Inventors:
LANGE ROBERT (DE)
DUNKER WERNER (DE)
Application Number:
PCT/DE2001/003773
Publication Date:
August 08, 2002
Filing Date:
September 26, 2001
Export Citation:
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Assignee:
LUK AUTOMOBILTECHNIK & CO KG (DE)
LANGE ROBERT (DE)
DUNKER WERNER (DE)
International Classes:
F04C29/12; F16K15/14; (IPC1-7): F04C29/08; F16K15/14
Foreign References:
US4610275A1986-09-09
US4360326A1982-11-23
DE2361077A11975-06-19
US4632151A1986-12-30
GB839642A1960-06-29
DE2315870A11974-10-10
US4711224A1987-12-08
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Claims:
Patentansprüche
1. Rückschlagventil mit einem elastisch verformbaren Ventilkörper, der an mindestens einer Durchtrittsöffnung für ein Arbeitsmedium anliegt, um ein Durchströmen der Durchtrittsöffnung nur in einer Richtung zuzulassen, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper so ausgebildet ist, dass er sich beim Abheben von der Durchtrittsöffnung unregelmäßig verformt.
2. Rückschlagventil, insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper in den beim Abheben des Ventilkörpers von der Durchtrittsöffnung be wegten Teilen eine ungleichmäßige Massenverteilung aufweist.
3. Rückschlagventil, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper in den beim Abheben des Ventilkörpers von der Durchtrittsöffnung bewegten Teilen asymmetrisch ausgebildet ist.
4. Rückschlagventil, insbesondere nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass auf der im eingebauten Zustand von der Durchtrittsöffnung abgewandten Seite des Ventil körpers am äußeren Umfang eine halbkreisbogenförmige Verdickung ausgebildet ist.
5. Rückschlagventil, insbesondere nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass auf der im eingebauten Zustand von der Durchtrittsöffnung abgewandten Seite des Ventil körpers am äußeren Umfang mehrere noppenartige Erhebungen ausgebildet sind.
6. Rückschlagventil, insbesondere nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass auf der im eingebauten Zustand der Durchtrittsöffnung zugewandten Seite des Ventilkör pers ein Steg ausgebildet ist.
7. Rückschlagventil, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 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.
8. Rückschlagventil, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper einen tellerförmigen Schließkörper mit einem zentralen Schaft aufweist, der zur Befestigung des Ventilkörpers in einer zentralen Be festigungsöffnung aufgenommen wird, die im Boden eines topfförmigen Ventilgehäu seteils ausgespart und von mehreren Durchtrittsöffnungen umgeben ist.
9. Rückschlagventil, insbesondere nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das topfförmige Ventilgehäuseteil durch einen Deckel mit mehreren Durchtrittsöffnungen verschlossen ist, an dessen Innenseite mehrere Rippen vorstehen.
10. Rückschlagventil nach dem Oberbegriff von Anspruch 1, gekennzeichnet durch zumin dest ein in den Anmeldungsunterlagen offenbartes erfinderisches Merkmal.
11. Pumpe, insbesondere Vakuumpumpe, mit einem Ansaugstutzen, dadurch gekenn zeichnet, dass ein Rückschlagventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche in den Ansaugstutzen integriert ist.
Description:
Rückschlagventil Die Erfindung. betrifft ein Rückschlagventil gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Pumpe gemäß Oberbegriff des Anspruchs 11 mit einem derartigen Rückschlagventil.

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 Bremskraftverstär- ker 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.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Rückschlagventil und eine Pumpe zu schaffen, die diese unerwünschte Geräuschentwicklung nicht aufweisen.

Die Aufgabe wird durch ein Rückschlagventil gelöst, das die in Anspruch 1 genannten Merkmale aufweist. Es hat sich herausgestellt, dass die unerwünschte Geräuschentwick- lung auf Resonanzeffekte an dem Ventilkörper zurückzuführen ist. Durch die unregelmäßi- ge Verformung'des Ventilkörpers beim Abheben von der Durchtrittsöffnung können die Resonanzeffekte weitestgehend unterdrückt werden.

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 Ab- heben von der Durchtrittsöffnung. Außerdem ändert sich durch die ungleichmäßige Mas- senverteilung das Schwingungsverhalten des Ventilkörpers lokal. Die ungleichmäßige Massenverteilung kann zum Beispiel durch Bereiche mit unterschiedlichen Materialdichten oder durch Materialeinschlüsse und/oder Lufteinschlüsse erreicht werden.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Rückschlagventils ist dadurch gekenn- zeichnet, dass der Ventilkörper in den beim Abheben des Ventilkörpers von der Durch-

trittsöffnung bewegten Teilen asymmetrisch ausgebildet ist. Das führt, wie die ungleichmä- ßige 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 Ventilkör- pers fertigungstechnisch einfacher und somit kostengünstiger realisierbar. Allerdings ist bei der asymmetrischen Ausbildung des Ventilkörpers darauf zu achten, dass eine ausrei- chende Dichtkante an dem Ventilkörper erhalten bleibt.

Ein weiteres besonderes Ausführungsbeispiel des Rückschlagventils ist dadurch gekenn- zeichnet, dass auf der im eingebauten Zustand von der Durchtrittsöffnung abgewandten Seite des Ventilkörpers am äußeren Umfang eine halbkreisbogenförmige Verdickung aus- gebildet ist. Im Bereich der halbkreisförmigen Verdickung ist der Widerstand gegen Ver- formung 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.

Ein weiteres besonderes Ausführungsbeispiel des Rückschlagventils ist dadurch gekenn- zeichnet, dass auf der im eingebauten Zustand von der Durchtrittsöffnung abgewandten Seite des Ventilkörpers am äußeren Umfang mehrere nockenartige Erhebungen ausgebil- det sind. Diese wirken sich günstig auf das Schwingungsverhalten des Ventilkörpers in geöffnetem Zustand aus.

Ein weiteres besonderes Ausführungsbeispiel des Rückschlagventils ist dadurch gekenn- zeichnet, 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 Öff- nen weniger stark verformt.

Ein weiteres besonderes Ausführungsbeispiel des Rückschlagventils ist dadurch gekenn- zeichnet, dass der Ventilkörper in den beim Abheben des Ventilkörpers von der Durch-

trittsöffnung 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.

Ein weiteres besonderes Ausführungsbeispiel des Rückschlagventils ist dadurch gekenn- zeichnet, dass der Ventilkörper einen tellerförmigen Schließkörper mit einem zentralen Schaft aufweist, der zur Befestigung des Ventilkörpers in einer zentralen Befestigungsöff- nung 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 verhin- dert. Außerdem kann der Schaft in Längsrichtung auf Zug vorgespannt sein, um den Ven- tilkörper in Schließrichtung vorzuspannen.

Ein weiteres besonderes Ausführungsbeispiel des Rückschlagventils ist dadurch gekenn- zeichnet, dass das topfförmige Ventilgehäuseteil durch einen Deckel mit mehreren Durch- trittsöffnungen 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 Bo- den an dem Deckel zur Anlage kommt und die darin befindlichen Durchtrittsöffnungen verschließt.

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.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfol- genden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung ein Ausführungsbei- spiel der Erfindung im einzelnen beschrieben ist. In der Zeichnung zeigen : Figur 1 einen Ventilkörper eines erfindungsgemäßen Rückschlagventils in perspektivischer Darstellung ; Figur 2 den Ventilkörper aus Figur 1 in der Draufsicht ; Figur 3 den Ventilkörper aus Figur 1 in der Seitenansicht ; Figur 4 den Ventilkörper aus Figur 1 in der Rückansicht ; Figur 5 die perspektivische Darstellung eines Rückschlagventils mit ei- nem Ventilkörper, wie er in den Figuren 1 bis 4 dargestellt ist ; Figur 6 das Rückschlagventil aus Figur 5 in der Vorderansicht ; Figur 7 das Rückschlagventil aus Figur 5 in der Draufsicht und Figur 8 die Ansicht eines Schnitts entlang der Linie VIII-VIII in Figur 7.

In den Figuren 1 bis 4 ist ein Ventilkörper 1 gemäß einer Ausführungsform des erfindungs- gemäßen 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.

Der Schirm 2 des Ventilkörpers 1 ist auf der dem Schaft 3 abgewandten Seite leicht ge- wölbt 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 Verdi- ckung 5 ausgestattet.

Bei dem in den Figuren 1 bis 4 dargestellten Ventilkörper 1 handelt es sich um ein einstü- ckiges Spritzgussteil aus einem elastisch verformbaren Material, zum Beispiel Gummi.

Selbstverständlich kann der Ventilkörper 1 auch aus mehreren Teilen zusammengesetzt sein.

In den Figuren 5 bis 8 ist ein erfindungsgemäßes Rückschlagventil mit eingebautem Ventil- körper 1 dargestellt. Das in den Figuren 5 bis 8 im Längsschnitt dargestellte Rückschlag- ventil umfasst einen Ventilgehäusetopf 10 mit einer kreiszylindermantelförmigen Umfangs- wand 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 Durch- trittsöffnungen 15,16 für ein Arbeitsmedium, wie zum Beispiel Luft, vorgesehen. Das in den Figuren 5 bis 8 dargestellte Rückschlagventil kann im Ansaugstutzen einer Pumpe aufge- nommen sein, wie sie in der DE 42 20 659 A1 beschrieben ist. Die bekannte Pumpe dient zum Erzeugen eines Unterdrucks in einem Bremskraftverstärker, der über eine Schlauch- verbindung 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 Brems- kraftverstärker hingewandt ist. Demzufolge wird im Betrieb der Pumpe Luft von außen durch die Durchtrittsöffnungen 15 und 16 im Boden 12 in den Ventilgehäusetopf 10 ge- saugt, um in dem Bremskraftverstärker einen Unterdruck zu erzeugen.

Die Mittelpunkte der kreisrunden Durchtrittsöffnungen 15 und 16 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 Schirm 2 mit seinem äußeren Umfang im Inneren. des Ventilgehäusetopfs 10 an dem Boden 12 anliegt. Das hat zur Folge, dass ein Durchströ- men 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.

Die andere Stirnseite des Ventilgehäusetopfs 12 ist durch einen VentiSgehäusedeckel 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 verlau- fende 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 Ventilkör- pers 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 Ventil- körpers 1 in axialer Richtung fixiert.

Das vorab beschriebene Rückschlagventil funktioniert wie folgt : Ein Durchströmen des Ventilgehäusetopfs 10 vom Deckel 20 zum Boden 12 wird durch den Ventilkörper 10 ver- hindert : 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.

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.

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 Be- reich. Das hat zur Folge, dass sich der Schirm beim Öffnen in diesem Bereich weniger stark verformt als in den umliegenden Bereichen.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel sind an dem Ventilkörper Verwerfungen (nicht dargestellt) ausgebildet. Die Verwerfungen können durch unterschiedlich temperierte Zo- nen in dem Herstellungswerkzeug, zum Beispiel einem Spritzgießwerkzeug, bewirkt wer- den. Die Verwerfungen an dem Ventilkörper sind an dem Schirm ausgebildet und nur im nicht eingebauten Zustand des Ventilkörpers sichtbar. Im eingebauten Zustand des Ventil- körpers liegt der Schirm unter einer gewissen Vorspannung an dem Boden des Ventile- häusetopfes an.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel ist der Schirm des Ventilkörpers im einge- bauten 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 Materialan- häufungen erhöht. Darüber hinaus kann die Vorspannung des Schirms durch Einlegeteile aus Metall erhöht werden.

Durch die vorstehend beschriebenen Maßnahmen wird eine unregelmäßige Öffnungsbe- wegung des Schirms initiiert. Dadurch wird das Auftreten eines unerwünschten Pfeiftons im Betrieb des Rückschlagventils verhindert.

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.

In Unteransprüchen verwendete Rückbeziehungen weisen auf die weitere Ausbildung des Gegenstandes des Hauptanspruches durch die Merkmale des jeweiligen Unteran- spruches hin ; sie sind nicht als ein Verzicht auf die Erzielung eines selbständigen, gegenständlichen Schutzes für die Merkmalskombinationen der rückbezogenen Unter- ansprüche zu verstehen, Da die Gegenstände der Unteransprüche im Hinblick auf den Stand der Technik am Prioritätstag eigene und unabhängige Erfindungen bilden können, behält die Anmelde- rin 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.

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 ein- zelnen in Verbindung mit den in der allgemeinen Beschreibung und Ausführungsfor- men 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.