DE10158343A1 - Rückschlagventil - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein 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. DOLLAR A Um eine unerwünschte Geräuschentwicklung im Betrieb zu unterdrücken, ist der Ventilkörper so ausgebildet, dass er sich beim Abheben von der Durchtrittsöffnung unregelmäßig verformt.

Description

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 Unter­ drucks in einem Bremskraftverstärker eines Kraftfahrzeugs mit einer Brennkraft­ maschine eingesetzt. Bei hohen Umgebungstemperaturen und zudem bei voll­ ständig belüftetem Bremskraftverstärker ist es, insbesondere beim Anlassen der Brennkraftmaschine, zu einer unerwünschten Geräuschentwicklung in Form eines Pfeiftons in dem Pumpe, Schlauchleitungen und Bremskraftverstärker umfassen­ den 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 ge­ nannten Merkmale aufweist. Es hat sich herausgestellt, dass die unerwünschte Geräuschentwicklung auf Resonanzeffekte an dem Ventilkörper zurückzuführen ist. Durch die unregelmäßige Verformung des Ventilkörpers beim Abheben von der Durchtrittsöffnung können die Resonanzeffekte weitestgehend unterdrückt werden.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Rückschlagventils ist dadurch gekenn­ zeichnet, dass der Ventilkörper in den beim Abheben des Ventilkörpers von der Durchtrittsöffnung bewegten Teilen eine ungleichmäßige Massenverteilung auf­ weist. Die ungleichmäßige Massenverteilung führt zu einer unregelmäßigen Ver­ formung des Ventilkörpers beim Abheben von der Durchtrittsöffnung. Außerdem ändert sich durch die ungleichmäßige Massenverteilung das Schwingungsverhal­ ten des Ventilkörpers lokal. Die ungleichmäßige Massenverteilung kann zum Beispiel durch Bereiche mit unterschiedlichen Materialdichten oder durch Materi­ aleinschlüsse und/oder Lufteinschlüsse erreicht werden.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Rückschlagventils ist dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper in den beim Abheben des Ventilkörpers von der Durchtrittsöffnung bewegten Teilen asymmetrisch ausgebildet ist. Das führt, wie die ungleichmäßige Massenverteilung, zu einer unregelmäßigen Öff­ nungsbewegung des Ventilkörpers. Außerdem ändert sich das Schwingungsver­ halten des Ventilkörpers lokal. Im Vergleich mit der ungleichmäßigen Massenver­ teilung ist die asymmetrische Ausbildung des Ventilkörpers fertigungstechnisch einfacher und somit kostengünstiger realisierbar. Allerdings ist bei der asymmetri­ schen Ausbildung des Ventilkörpers darauf zu achten, dass eine ausreichende Dichtkante an dem Ventilkörper erhalten bleibt.

Ein weiteres besonderes Ausführungsbeispiel des Rückschlagventils ist dadurch gekennzeichnet, dass auf der im eingebauten Zustand von der Durchtrittsöffnung abgewandten Seite des Ventilkörpers am äußeren Umfang eine halbkreisbogen­ förmige Verdickung ausgebildet ist. Im Bereich der halbkreisförmigen Verdickung ist der Widerstand gegen Verformung größer als in den übrigen Bereichen des Ventilkörpers. Demzufolge verformt sich der Ventilkörper im Bereich der Verdi­ ckung beim Abheben von der Durchtrittsöffnung nicht so stark.

Ein weiteres besonderes Ausführungsbeispiel des Rückschlagventils ist dadurch gekennzeichnet, dass auf der im eingebauten Zustand von der Durchtrittsöffnung abgewandten Seite des Ventilkörpers am äußeren Umfang mehrere nockenartige Erhebungen ausgebildet sind. Diese wirken sich günstig auf das Schwingungs­ verhalten des Ventilkörpers in geöffnetem Zustand aus.

Ein weiteres besonderes Ausführungsbeispiel des Rückschlagventils ist dadurch gekennzeichnet, dass auf der im eingebauten Zustand der Durchtrittsöffnung zugewandten Seite des Ventilkörpers ein Steg ausgebildet ist. Der Steg vergrößert den Widerstand gegen Verformung in diesem Bereich. Dadurch wird erreicht, dass sich dieser Bereich beim Öffnen weniger stark verformt.

Ein weiteres besonderes Ausführungsbeispiel des Rückschlagventils ist dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper in den beim Abheben des Ventilkörpers von der Durchtrittsöffnung bewegten Teilen im eingebauten Zustand des Ventil­ körpers in Schließrichtung unterschiedlich stark vorgespannt ist. Die unterschied­ lich starke Vorspannung kann durch eine lokale Erhöhung der Steifigkeit im Ven­ tilkörper, zum Beispiel durch Einbringen einer Verstärkungsmatrix, erreicht werden und führt ebenfalls zu einer unregelmäßigen Verformung des Ventilkörpers beim Abheben von der Durchtrittsöffnung.

Ein weiteres besonderes Ausführungsbeispiel des Rückschlagventils ist dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper einen tellerförmigen Schließkörper mit einem zentralen Schaft aufweist, der zur Befestigung des Ventilkörpers in einer zentralen Befestigungsöffnung aufgenommen wird, die im Boden eines topfförmi­ gen Ventilgehäuseteils ausgespart und von mehreren Durchtrittsöffnungen umge­ ben ist. In der Praxis hat sich die Verwendung von solchen regenschirmartigen Ventilkörpern als vorteilhaft erwiesen. An dem Schaft kann ein sich in Umfangs­ richtung erstreckender ringförmiger Wulst vorgesehen sein, der im eingebauten Zustand ein Herausgleiten des Schafts aus der Befestigungsöffnung verhindert.

Außerdem kann der Schaft in Längsrichtung auf Zug vorgespannt sein, um den Ventilkörper in Schließrichtung vorzuspannen.

Ein weiteres besonderes Ausführungsbeispiel des Rückschlagventils ist dadurch gekennzeichnet, dass das topfförmige Ventilgehäuseteil durch einen Deckel mit mehreren Durchtrittsöffnungen verschlossen ist, an dessen Innenseite mehrere Rippen vorstehen. Die zum Ventilkörper gewandten Flächen der Rippen bilden Anschlagflächen für den Ventilkörper und verhindern, dass der Ventilkörper beim Abheben von den Durchtrittsöffnungen im Boden 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 Rückschlag­ ventil integriert ist. Bei der Pumpe kann es sich zum Beispiel um eine Flügelzel­ lenpumpe handeln, wie sie in DE 42 20 659 A1 offenbart ist.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung ein Ausführungsbeispiel der Erfindung im einzelnen beschrieben ist. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 einen Ventilkörper eines erfindungsgemäßen Rückschlagventils in perspektivischer Darstellung;

Fig. 2 den Ventilkörper aus Fig. 1 in der Draufsicht;

Fig. 3 den Ventilkörper aus Fig. 1 in der Seitenansicht;

Fig. 4 den Ventilkörper aus Fig. 1 in der Rückansicht;

Fig. 5 die perspektivische Darstellung eines Rückschlagventils mit ei­ nem Ventilkörper, wie er in den Fig. 1 bis 4 dargestellt ist;

Fig. 6 das Rückschlagventil aus Fig. 5 in der Vorderansicht;

Fig. 7 das Rückschlagventil aus Fig. 5 in der Draufsicht und

Fig. 8 die Ansicht eines Schnitts entlang der Linie VIII-VIII in Fig. 7.

In den Fig. 1 bis 4 ist ein Ventilkörper 1 gemäß einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Rückschlagventils separat dargestellt. Der Ventilkörper 1 umfasst einen Schirm 2. Im Zentrum des gewölbten Schirms 2 ist ein Schaft 3 ausgebildet, der sich zu seinem freien Ende hin verjüngt. Der Schaft 3 dient zur Befestigung des Ventilkörpers 1 in einem Ventilgehäuse. An dem Schaft 3 ist ein Wulst 4 ausgebildet, mit dessen Hilfe der Schaft 3 in einer Öffnung des Ventilge­ häuses fixiert werden kann.

Der Schirm 2 des Ventilkörpers 1 ist auf der dem Schaft 3 abgewandten Seite leicht gewölbt ausgebildet. Auf der vom Schaft 3 abgewandten Seite ist im Zent­ rum des Schirms 2 eine Abflachung 7 ausgebildet. Konzentrisch zu der Abfla­ chung 7 ist am äußeren Umfang des Schirm 2 eine halbkreisbogenförmige Verdic­ kung 5 ausgebildet. Die eine Hälfte des Schirms 2 ist also ohne Verdickung und die andere Hälfte des Schirms 2 mit der Verdickung 5 ausgestattet.

Bei dem in den Fig. 1 bis 4 dargestellten Ventilkörper 1 handelt es sich um ein einstückiges Spritzgussteil aus einem elastisch verformbaren Material, zum Beispiel Gummi. Selbstverständlich kann der Ventilkörper 1 auch aus mehreren Tei­ len zusammengesetzt sein.

In den Fig. 5 bis 8 ist ein erfindungsgemäßes Rückschlagventil mit eingebau­ tem Ventilkörper 1 dargestellt. Das in den Fig. 5 bis 8 im Längsschnitt darge­ stellte Rückschlagventil umfasst einen Ventilgehäusetopf 10 mit einer kreiszylin­ dermantelförmigen Umfangswand 11. Auf der einen Stirnseite des Ventilgehäu­ setopfs 10 geht die Umfangswand 11 in einen Boden 12 über. In dem Boden 12 des Ventilgehäusetopfs 10 sind mehrere Durchtrittsöffnungen 15, 16 für ein Ar­ beitsmedium, wie zum Beispiel Luft, vorgesehen. Das in den Fig. 5 bis 8 dar­ gestellte Rückschlagventil kann im Ansaugstutzen einer Pumpe aufgenommen sein, wie sie in der DE 42 20 659 A1 beschrieben ist. Die bekannte Pumpe dient zum Erzeugen eines Unterdrucks in einem Bremskraftverstärker, der über eine Schlauchverbindung mit dem Ansaugstutzen der Pumpe verbunden ist. Das Rückschlagventil ist so in den Ansaugstutzen der Pumpe eingesetzt, dass der Boden 12 des Ventilgehäusetopfs 10 mit den Durchtrittsöffnungen 15 und 16 von der Pumpe abgewandt und zum Bremskraftverstärker hingewandt ist. Demzufolge wird im Betrieb der Pumpe Luft von außen durch die Durchtrittsöffnungen 15 und 16 im Boden 12 in den Ventilgehäusetopf 10 gesaugt, um in dem Bremskraftver­ stärker einen Unterdruck zu erzeugen.

Die Mittelpunkte der kreisrunden Durchtrittsöffnungen 15 und 16 für das Arbeits­ medium 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 Durchströmen der Durchtrittsöffnungen 15 und 16 vom Inneren des Ventilgehäusetopfs 10 nach außen verhindert wild. An­ dererseits hebt der Schirm 2 von dem Boden 12 ab, wenn die Durchtrittsöffnungen 15 und 16, bezogen auf den Ventilgehäusetopf 10, von außen nach innen durch­ strömt werden.

Die andere Stirnseite des Ventilgehäusetopfs 12 ist durch einen Ventilgehäusede­ ckel 20 abgeschlossen, in dsm mehrere Durchtrittsöffnungen 24, 25 und 26 aus­ gespart sind. Über die Durchtrittsöffnungen 24, 25 und 26 steht das Innere des Ventilgehäusetopfs 10 mit der Pumpe in Verbindung. Wenn durch die Durchtritts­ öffnungen 24, 25 und 26 Luft aus dem Inneren des Ventilgehäusetopfs 10 ange­ saugt wird, führt das zu einem Abheben des Schirms 2 des Ventilkörpers 1 vom Boden 12 des Ventilgehäusetopfs 10. Beim Abheben vom Boden 12 des Ventilge­ häusetopfs 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 Ventilge­ häusedeckel 20 auf der dem Ventilkörper zugewandten Seite radial verlaufende Rippen 30 und 31 ausgebildet. Die Rippen 30 und 31 erstrecken sich in axialer Richtung des Ventilgehäusedeckels 20 und sind senkrecht zueinander angeord­ net. Der Schnittpunkt der Rippen 30 und 31 bildet ein Widerlager für den Schirm 2 des Ventilkörpers 1. Im eingebauten Zustand kommt die an dem Schirm 2 vorge­ sehene Abflachung 7 am Schnittpunkt der Rippen 30 und 31 zur Anlage. Dadurch wird der Schirm 2 des Ventilkörpers 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 Ventil­ körper 10 verhindert. Bei einem Durchströmen des Ventilgehäusetopfs 10 vom Boden 12 zum Deckel 20 hebt der Schirm 2 des Ventilkörpers 1 von den Durch­ trittsöffnungen 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 Bo­ den 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 Bereich. Das hat zur Folge, dass sich der Schirm beim Öffnen in diesem Bereich weniger stark verformt als in den umliegenden Berei­ chen.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel sind an dem Ventilkörper Verwerfun­ gen (nicht dargestellt) ausgebildet. Die Verwerfungen können durch unterschied­ lich temperierte Zonen in dem Herstellungswerkzeug, zum Beispiel einem Spritz­ gießwerkzeug, bewirkt werden. Die Verwerfungen an dem Ventilkörper sind an dem Schirm ausgebildet und nur im nicht eingebauten Zustand des Ventilkörpers sichtbar. Im eingebauten Zustand des Ventilkörpers liegt der Schirm unter einer gewissen Vorspannung an dem Boden des Ventilgehäusetopfes an.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel ist der Schirm des Ventilkörpers irr eingebauten Zustand in Schließrichtung unterschiedlich stark vorgespannt. Es isi sogar möglich, ein unerwünschtes Ventilpfeifen allein durch eine Erhöhung der Vorspannung des Schirms abzustellen. Die Vorspannung des Schirms wird bei­ spielsweise durch lokale Materialanhäufungen erhöht. Darüber hinaus kann die Vorspannung des Schirms durch Einlegeteile aus Metall erhöht werden. Durch die vorstehend beschriebenen Maßnahmen wird eine unregelmäßige Öff­ nungsbewegung des Schirms initiiert. Dadurch wird das Auftreten eines uner­ wünschten Pfeiftons im Betrieb des Rückschlagventils verhindert.

Die mit der Anmeldung eingereichten Patentansprüche sind Formulierungsvor­ schläge 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 beanspru­ chen.

In Unteransprüchen verwendete Rückbeziehungen weisen auf die weitere Ausbildung des Gegenstandes des Hauptanspruches durch die Merkmale des jeweiligen Unteranspruches hin; sie sind nicht als ein Verzicht auf die Erzie­ lung eines selbständigen, gegenständlichen Schutzes für die Merkmalskombi­ nationen der rückbezogenen Unteransprüche zu verstehen.

Da die Gegenstände der Unteransprüche im Hinblick auf den Stand der Tech­ nik am Prioritätstag eigene und unabhängige Erfindungen bilden können, behält die Anmelderin sich vor, sie zum Gegenstand unabhängiger Ansprüche oder Teilungserklärungen zu machen. Sie können weiterhin auch selbständige Erfindungen enthalten, die eine von den Gegenständen der vorhergehenden Unteransprüche unabhängige Gestaltung aufweisen.

Die Ausführungsbeispiele sind nicht als Einschränkung der Erfindung zu ver­ stehen. Vielmehr sind im Rahmen der vorliegenden Offenbarung zahlreiche Abänderungen und Modifikationen möglich, insbesondere solche Varianten, Elemente und Kombinationen und/oder Materialien, die zum Beispiel durch Kombination oder Abwandlung von einzelnen in Verbindung mit den in der allgemeinen Beschreibung und Ausführungsformen sowie den Ansprüchen beschriebenen und in den Zeichnungen enthaltenen Merkmalen bzw. Ele­ menten 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. Verfahrens­ schrittfolgen führen, auch soweit sie Herstell-, Prüf- und Arbeitsverfahren betreffen.

Claims (11)

1. Rückschlagventil mit einem elastisch verformbaren Ventilkörper, der an min­ destens einer Durchtrittsöffnung für ein Arbeitsmedium anliegt, um ein Durch­ strömen der Durchtrittsöffnung nur in einer Richtung zuzulassen, dadurch ge­ kennzeichnet, dass der Ventilkörper so ausgebildet ist, dass er sich beim Ab­ heben von der Durchtrittsöffnung unregelmäßig verformt.

2. Rückschlagventil, insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper in den beim Abheben des Ventilkörpers von der Durch­ trittsöffnung bewegten 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 aus­ gebildet ist.

4. Rückschlagventil, insbesondere nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass auf der im eingebauten Zustand von der Durchtrittsöffnung abgewandten Seite des Ventilkörpers am äußeren Umfang eine halbkreisbogenförmige Ver­ dickung ausgebildet ist.

5. Rückschlagventil, insbesondere nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass auf der im eingebauten Zustand von der Durchtrittsöffnung abgewandten Seite des Ventilkörpers am äußeren Umfang mehrere noppenartige Erhebun­ gen ausgebildet sind.

6. Rückschlagventil, insbesondere nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass auf der im eingebauten Zustand der Durchtrittsöffnung zugewandten Seite des Ventilkörpers 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 Zu­ stand des Ventilkörpers in Schließrichtung unterschiedlich stark vorgespannt ist.

8. Rückschlagventil, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper einen tellerförmigen Schließ­ körper mit einem zentralen Schaft aufweist, der zur Befestigung des Ventilkör­ pers in einer zentralen Befestigungsöffnung aufgenommen wird, die im Boden eines topfförmigen Ventilgehäuseteils ausgespart und von mehreren Durch­ trittsöffnungen 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 zumindest ein in den Anmeldungsunterlagen offenbartes erfinderisches Merkmal.

11. Pumpe, insbesondere Vakuumpumpe, mit einem Ansaugstutzen, dadurch gekennzeichnet, dass ein Rückschlagventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche in den Ansaugstutzen integriert ist.