-
GEBIET DER ERFINDUNG
-
Die
vorliegende Erfindung betrifft generell eine Ventilstruktur bzw.
einen Ventilaufbau.
-
HINTERGRUND
-
Ein
bekannter Ventilaufbau, der beispielsweise an einer Luftpumpe anwendbar
ist, enthält eine erste Fluidkammer 100, eine
zweite Fluidkammer 200/300, eine Trennwand 210 um
die erste und zweite Fluidkammer 100 und 200/300 zu
trennen, eine Verbindungsöffnung, die in der Trennwand
angebracht ist, um eine Fluidverbindung zwischen der ersten und
zweiten Fluidkammer 100 und 200 herzustellen,
und einen Ventilkörper 230/240, der beispielsweise
ebenfalls an der Trennwand angebracht ist, wie in 7 dargestellt.
Der Ventilkörper 230/330 beinhaltet einen
flexiblen Ventilabschnitt 230a/240a, der eine
Schirmform hat, um die Verbindungsöffnung zu verschließen.
Der Ventilabschnitt 230a des Ventilkörpers 230 ist
beispielsweise auf der Seite der ersten Fluidkammer der Trennwand 210 angebracht.
In solch einem Aufbau wird das Ventilelement 230a dann,
wenn der in der zweiten Fluidkammer 200 erzeugte Fluiddruck
geringer ist als in der ersten Fluidkammer 100 erzeugte
Fluiddruck, flexibel zur Trennwand 210 hin verformt (d.
h. in eine Richtung, in der sich das Endabschnitt des Ventilabschnitts 230a der Trennwand 210 nähert),
wodurch er die Verbindungsöffnung verschließt.
Wenn andererseits der Fluiddruck der zweiten Fluidkammer 200 größer
ist als der der ersten Fluidkammer 100, wird der Ventilabschnitt 230a flexibel
von der Trennwand 210 weg verformt, wodurch er die Verbindungsöffnung öffnet.
Folglich bildet der Ventilkörper 230 ein Sperrventil
(Rückschlagventil), um eine Fluidverbindung von der zweiten
Fluidkammer 200 zur ersten Fluidkammer 100 zu erlauben.
-
Entsprechend
einem solchen Ventilaufbau, ist der Ventilkörper
230 einfach
an der Trennwand
210 angebracht. Ein derartiger Ventilaufbau
ist beispielsweise im Dokument
JP2006-266414A offenbart.
-
Wenn
gemäß dem bekannten Ventilaufbau ein großer
Fluiddruck in der ersten und zweiten Fluidkammer 100 und 200 erzeugt
wird, spritzt das sich innerhalb der zweiten Fluidkammer 200 befindliche Fluid
aufgrund des Unterschiedes zwischen dem in der ersten Fluidkammer 100 erzeugten
Fluiddrucks und dem in der zweiten Fluidkammer 200 erzeugten Fluiddrucks
aus der Verbindungsöffnung, die in der Trennwand 210 angebracht
ist, heraus. Das herausspritzende Fluid trifft auf den schirmförmigen
Ventilabschnitt 230a, welcher dementsprechend in Richtung
von der Trennwand 210 weg verformt wird. Dabei wird, wenn
zwischen der ersten und zweiten Fluidkammer 100 und 200 ein
großer Druckunterschied erzeugt wird und das Fluid aufgrund
dessen mit hohem Druck aus der Verbindungsöffnung spritzt,
der schirmförmige Ventilabschnitt 230a nahezu
umgestülpt, d. h. vom Basisabschnitt 230c des
Ventilkörpers 230 weg verformt, wie in 7 dargestellt. Wenn
der Ventilabschnitt 230a in der Art verformt wird, wird
an einem Verbindungsabschnitt zwischen dem Ventilabschnitt 230a und
dem Basisabschnitt 230c eine große Spannung erzeugt.
Wenn ferner der Ventilabschnitt 230a häufig und
wiederholt in der Weise verformt wird, ermüdet der Verbindungsabschnitt
zwischen dem Ventilabschnitt 230a und dem Basisabschnitt 230c,
und es kann dort ein Anriss erzeugt werden. Ebenso wird bei einem
Aufbau, bei dem ein Ventilabschnitt 240a des Ventilkörpers 240 an
der Trennwand 210 an der Seite der zweiten Fluidkammer
angebracht wird und der Ventilabschnitt 240a verformt wird,
um eine Fluidverbindung von der ersten Fluidkammer 100 zur
zweiten Fluidkammer 200 zu erlauben und zu unterbrechen,
der schirmförmige Ventilabschnitt 240a in eine
Richtung gegenüber vom Basisabschnitt 240c des
Ventilkörpers 240 weg verformt, wodurch ein Verbindungsabschnitt zwischen
dem Ventilabschnitt 240a und dem Basisabschnitt 240c ermüdet
und dort ein Anriss entstehen kann.
-
Es
besteht demnach ein Bedürfnis nach einem Ventilaufbau,
bei dem der Ventilabschnitt eine hohe Widerstandskraft bzw. Standzeit
hat.
-
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
-
Gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung, beinhaltet ein Ventilaufbau eine
Trennwand, eine Verbindungsöffnung, einen Ventilkörper
und ein Rückhalteelement. Die Trennwand ist in einem Fluidbehälter
vorgesehen, um den Fluidbehälter in eine erste Fluidkammer
und eine zweite Fluidkammer zu unterteilen. Die Verbindungsöffnung
ist in der Trennwand angebracht, um eine Fluidverbindung zwischen der
ersten Fluidkammer und der zweiten Fluidkammer zu ermöglichen.
Der Ventilkörper ist an der Trennwand angebracht, um eine
Fluidverbindung zwischen der ersten und zweiten Fluidkammer zu ermöglichen
und zu unterbrechen. Weiterhin beinhaltet der Ventilkörper
einen schirmförmigen Ventilabschnitt, der flexibel verformbar
ist, um die Verbindungsöffnung zu öffnen und zu
schließen. Das Rückhalteelement ist vorgesehen,
um einen Verformungsbetrag des Ventilabschnitts einzuschränken,
wenn der Ventilabschnitt in eine von der Trennwand abhebende Richtung
verformt wird.
-
Aufgrund
des oben beschriebenen Ventilaufbaus, schränkt das Rückhalteelement,
wenn das Fluid aus der Verbindungsöffnung spritzt und einen
Kontakt mit dem Ventilabschnitt des Ventilkörpers herstellt
und demzufolge der Ventilabschnitt des Ventilkörpers in
eine Richtung weg von der Trennwand verformt wird, den Verformungsbetrag
des Ventilabschnitts ein. Dadurch wird der Ventilabschnitt selbst in
einem Zustand, in dem ein großer Druckunterschied zwischen
der ersten Kammer und der zweiten Kammer erzeugt wird und der Fluidspritzdruck
demzufolge hoch ist, davon abgehalten, umgestülpt zu werden.
Entsprechend wird ein Verbindungsabschnitt des Ventilabschnitts
davon abgehalten, zu ermüden, wodurch ein Anriss an einem
solchen Verbindungsabschnitt vermieden wird. Somit ist die Widerstandskraft
bzw. die Standzeit des Ventilabschnitts gesteigert.
-
Weiterhin
ist gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden
Erfindung das Rückhalteelement an einer Seite des Ventilabschnitts
vorgesehen, die einer anderen entgegengesetzt ist, an der die Trennwand
vorgesehen ist.
-
Weiterhin
ist ein Stützabschnitt zum Stützen eines Spitzenabschnitts
des Ventilabschnitts vorgesehen, und der Ventilkörper ist
demzufolge davon abgehalten, sich von der Trennwand zu verschieben.
-
Aufgrund
des oben beschriebenen Aufbaus und weil der Stützabschnitt
gegen das Oberteil des Ventilkörpers drückt und
den Ventilkörper davon abhält, sich von der Trennwand
zu verschieben, bleibt der Ventilkörper an einer vorgesehenen
Stelle positioniert.
-
Gemäß einem
weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung beinhaltet der Ventilkörper
einen Basisabschnitt, der in eine in der Trennwand ausgebildete
Montagebohrung einsetzbar ist, und einen Abschnitt mit großem
Durchmesser, bei dem der Durchmesser größer ist
als der Durchmesser des Basisabschnitts. Weiterhin ist der Ventilabschnitt
an einem Endabschnitt des Basisabschnitts ausgebildet, und der Abschnitt
mit großem Durchmesser ist am anderen Endabschnitt des
Basisabschnitts ausgebildet.
-
Aufgrund
des oben beschriebenen Aufbaus und weil der Stützabschnitt
gegen den Spitzenabschnitt des Ventilabschnitts des Ventilkörpers
drückt, um den Ventilkörper am Verschieben an
der Trennwand zu hindern, verhindert der Abschnitt mit großem
Durchmesser, der an einem anderen Endabschnitt des Basisabschnitts
auf der dem Ventilabschnitt entgegengesetzten Seite angebracht ist,
dass sich der Basisabschnitt von der in der Trennwand ausgebildeten
Montagebohrung verschiebt. Dadurch und im Zusammenwirken des Stützabschnitts
und des Abschnitts mit großem Durchmesser wird der Ventilkörper
sicher daran gehindert, sich von der Trennwand zu verschieben. Wenn
nur der Abschnitt mit großem Durchmesser dazu vorgesehen
wäre, den Basisabschnitt der Ventilkörpers an
der Verschiebung von der Montagebohrung der Trennwand zu hindern,
müsste der Abschnitts mit großem Durchmesser größer
sein. Weiterhin müsste bei solch einer Anordnung beispielsweise
am Abschnitt mit großem Durchmesser ein Schaftabschnitt
angebracht sein. Zur Montage des Basisabschnitts des Ventilkörpers an
der Trennwand wird der Abschnitt mit großem Durchmesser
des Ventilkörpers in die Montagebohrung eingeschoben bzw.
eingesetzt, indem der Schaftabschnitt durch die Montagebohrung geschoben
wird, woraufhin der Schaftabschnitt z. B. mittels Zangenelementen
gezogen und anschließend durch ein Schneidwerkzeug, wie
z. B. ein Schneidmessers, abgeschnitten wird. Wenn also nur der
Abschnitt mit großem Durchmesser vorgesehen wird, um den
Basisabschnitt des Ventilkörpers am Verschieben von der
Montagebohrung der Trennwand zu hindern, kann ein Montageprozess
kompliziert werden. Weil andererseits erfindungsgemäß der
Ventilkörper am Verschieben an der Trennwand mit Hilfe
des Zusammenwirkens des Stützabschnitts und des Abschnitts mit
großem Durchmesser des Ventilkörpers gehindert
wird, muss der Durchmesser des Abschnitts mit großem Durchmesser
nicht übermäßig groß sein. Weil
ferner der Basisabschnitt des Ventilkörpers an der Trennwand
nur durch Einschieben des Abschnitts mit großem Durchmesser
durch die Montagebohrung montiert wird, ist der Montageprozess vereinfacht,
wodurch die Produktivität des Ventilaufbaus verbessert
wird.
-
Gemäß einem
weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung drückt der Stützabschnitt
gegen einen zentralen Flächenabschnitt des Ventilabschnitts. Weiterhin
ist ein Durchmesser des Stützabschnitts größer
als der Durchmesser des Basisabschnitts des Ventilkörpers
gestaltet.
-
Wenn
der Ventilabschnitt verformt wird, um die Verbindungsöffnung
der Trennwand zu öffnen und zu schließen, werden
in dem Verbindungsabschnitt zwischen dem Ventilabschnitt und dem
Basisabschnitt erhebliche Spannungskräfte erzeugt. Weil bei
der erfindungsgemäßen Ausführungsform
der Durchmesser des Stützabschnitts, der auf den zentralen
Flächenabschnitt des Ventilabschnitts drückt, größer
gestaltet ist als der Durchmesser des Basisabschnitts des Ventilkörpers,
wird die Spannungskraft durch einen Abschnitt, der zwischen dem äußeren
Durchmesserabschnitt des Stützabschnitts und dem äußeren
Durchmesserabschnitt des Basisabschnitts des Ventilkörpers
definiert ist, aufgenommen. Folglich wird die Spannungskraft nicht
mehr intensiv an dem Verbindungsabschnitt zwischen dem Basisabschnitt
und dem Ventilabschnitt erzeugt.
-
Gemäß einem
weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung beinhaltet der Fluidbehälter
einen Zylinder und ein Ventilgehäuse. Die erste Fluidkammer
beinhaltet eine Pumpenkammer, die durch den Zylinder und einen Kolben,
der innerhalb des Zylinders hin- und herbewegbar ist, definiert
ist. Die zweite Fluidkammer ist innerhalb des Ventilgehäuses
ausgebildet. Die zweite Fluidkammer beinhaltet eine Ansaugkammer,
von der das Fluid zur Pumpenkammer gesaugt wird, und eine Auslasskammer,
zu der das Fluid von der Pumpenkammer abgegeben wird. Ein Dichtungselement
ist zwischen dem Zylinder und dem Ventilgehäuse angebracht.
Das Rückhalteelement ist am Dichtungselement vorgesehen.
-
Aufgrund
des oben beschriebenen Aufbaus ist das Dichtungselement zwischen
dem Zylinder, in dem die Pumpenkammer ausgebildet ist, und dem Ventilgehäuse,
in dem die Einlasskammer und die Auslasskammer ausgebildet sind,
vorgesehen. Weiterhin ist der Rückhalteabschnitt am Dichtungselement
vorgesehen. Demzufolge weist der Ventilaufbau gemäß dem
Aspekt der vorliegenden Erfindung einen einfachen Aufbau auf.
-
Gemäß einem
noch weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist an der Trennwand
ein Aussparungsabschnitt ausgebildet, in dem der Ventilkörper
untergebracht ist.
-
Aufgrund
des oben beschriebenen Aufbaus und weil der Ventilkörper
im Aussparungsabschnitt, der in der Trennwand ausgebildet ist, untergebracht ist,
ist ein innerhalb des Zylinders vorgesehener Kolben benachbart zum
Ventilgehäuse angeordnet. Demzufolge kann das Volumen der
Pumpenkammer so klein wie möglich gehalten werden, wodurch
der Pumpenwirkungsgrad verbessert wird.
-
Gemäß einem
weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung, ist ein Ausschnittabschnitt
am Seitenwandoberflächenabschnitt des Aussparungsabschnitts
an einer Stelle, die der jeweiligen Verbindungsöffnung
ausgebildet.
-
Aufgrund
des oben beschriebenen Aufbaus und weil der Ausschnittabschnitt
an einem Seitenwandoberflächenabschnitt des Aussparungsabschnitts
an der Stelle ausgebildet ist, die radial der dazugehörigen
Verbindungsöffnung entspricht, durchströmt das
aus der Verbindungsöffnung spritzende Fluid den Ausschnittabschnitt
und wird sanft (mit geringem Widerstand) zur Pumpenkammer gesaugt.
Demzufolge wird der Fluidstrom (Luftstrom von der Einlasskammer
zur Pumpenkammer) nicht unterbrochen, wodurch der Pumpenwirkungsgrad verbessert
wird. Weiterhin ist der Durchmesser eines Teils des Seitenwandoberflächenabschnittes,
d. h. eines Teils, der nicht radial mit der zugehörigen
Verbindungsöffnung korrespondiert, kleiner gestaltet als
der Durchmesser des Teils des Seitenwandoberflächenabschnittes,
an dem der Ausschnittabschnitt ausgebildet ist. Demzufolge ist das
Volumen des Aussparungsabschnitts minimal, wenn der Kolben, der
sich im Zylinder bewegt, den oberen Totpunkt erreicht, wodurch die
Pumpenwirkungsgrad weiter verbessert wird.
-
Gemäß einem
weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Einlasskammer
zur äußeren Umgebung offen. Wenn sich das Volumen
der Pumpenkammer verändert, wird das z. B. aus Luft gebildete
Fluid aus der Pumpenkammer durch die Verbindungsöffnungen
zur Auslasskammer abgegeben.
-
Gemäß einem
weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Auslasskammer
zur äußeren Umgebung offen. Wenn sich das Volumen
der Pumpenkammer verändert, um größer
oder kleiner zu werden, wird das Luft beinhaltende Fluid von der Einlasskammer
der Pumpenkammer durch die Verbindungsöffnungen angesaugt.
-
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
-
Die
vorangehend beschriebenen und zusätzlichen Merkmale und
Charakteristiken der vorliegenden Erfindung werden durch die folgende
detaillierte Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten
Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
-
1 eine
vollständige Querschnitts-Seitenansicht einer Luftpumpe
mit einer Ventilstruktur bzw. einem Ventilaufbau gemäß einer
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
-
2 eine
Querschnitts-Seitenansicht zur Darstellung eines Ventilaufbaus;
-
3 eine
Querschnitts-Seitenansicht zur Darstellung eines Ventilaufbaus;
-
4 die
Darstellung eines Schnitts entlang der Linie IV-IV in 1,
die den Ventilkörper des Ventilaufbaus zeigt;
-
5 eine
perspektivische Explosionsansicht, die den Ventilkörper
des Ventilaufbaus zeigt;
-
6 eine
Teilansicht, die ein Schirmventil und ein Stützelement
darstellt, die zwischen der Pumpenkammer und der Auslasskammer angebracht
sind, um das Fluid aus der Pumpenkammer in die Auslasskammer abzugeben;
und
-
7 eine
Querschnitts-Seitenansicht, die einen Ventilaufbau nach dem Stand
der Technik darstellt.
-
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
-
Eine
Ausführungsform des Ventilaufbaus wird nachfolgend beschrieben.
Gemäß dieser Ausführungsform ist der
Ventilaufbau beispielsweise auf einer Luftpumpe montiert. Nachstehend
wird der Ausdruck „Fluid” verwendet, um jedwede
gasförmige Substanz, wie z. B. Luft, aber auch Flüssigkeiten
zu beschreiben. Wie in den 1 bis 5 dargestellt, umfasst
die Luftpumpe im Wesentlichen einen Zylinder A, ein Ventilgehäuse
B und ein Gehäuse C oder dergleichen. Eine Pumpenkammer 1,
die als eine erste Fluidkammer dient, ist innerhalb des Zylinders A
ausgebildet, während die Einlasskammer (sie dient als eine
zweite Fluidkammer) 2 und eine Auslasskammer (sie dient
als die zweite Fluidkammer) 3 innerhalb des Ventilgehäuses
B ausgebildet sind. Weiterhin ist innerhalb des Gehäuses
C eine Kurbelkammer 4 ausgebildet. Das Volumen der Pumpenkammer 1 ist
veränderlich vergrößer- oder verkleinerbar. Der
Zylinder A und das Ventilgehäuse B bilden einen Fluidbehälter.
Luft (welches als ein Fluid dient) wird von der Einlasskammer 2 in
die Pumpenkammer 1 geladen bzw. eingelassen. Weiterhin
wird die innerhalb der Pumpenkammer 1 befindliche Luft
zur Auslasskammer 3 abgegeben.
-
Die
Luftpumpe ist gemäß dieser Ausführungsform
beispielsweise in einem Fahrzeug verwendbar. Genauer gesagt kann
die Luftpumpe als Kompressor einsetzbar sein, um beispielsweise
Luft zu einem Luftfederungssystem abzugeben. Bei einem solchen Kompressor
ist die Einlasskammer 2 zur äußeren Umgebung
geöffnet, die Auslasskammer 3 mit dem Luftfederungssystem
verbunden, das in einem Fahrzeug untergebracht ist, und das Volumen
der Pumpenkammer vergrößert und verkleinert sich,
wodurch die Luft zum Luftfederungssystem abgegeben wird. Des Weiteren
kann die Luftpumpe als Vakuumpumpe verwendet sein, um beispielsweise
in einem Bremskraftverstärker angesammelte Luft abzusaugen.
In einer solchen Vakuumpumpe ist die Auslasskammer 3 zur äußeren
Umgebung offen, die Einlasskammer 2 ist mit dem im Fahrzeug
montierten Bremskraftverstärker verbunden, und das Volumen der
Pumpenkammer 1 vergrößert und verkleinert sich,
wodurch die im Bremskraftverstärker angesammelte Luft abgesaugt
wird.
-
Wie
in 1 dargestellt, ist der Zylinder A so aufgebaut,
dass er eine zylindrische Form hat. Ein Kolben 5 ist innerhalb
des Zylinders A vorgesehen und so angeordnet, dass er innerhalb
des Zylinders A axial entlang der inneren Umfangsoberfläche
hin- und herbewegbar ist. Das Ventilgehäuse B ist auf einer
Endoberfläche des Zylinders A unter Zwischenschaltung eines
ersten Dichtungselements 6 montiert. Das Ventilgehäuse
B ist in einer annähernd dreieckigen flachen Form gestaltet.
Das erste Dichtungselement 6 ist von einem annähernd
dreieckigen Plattenteil gebildet. Die Pumpenkammer 1 ist
durch den Zylinder A, den Kolben 5 und einen Endabschnitt
(zylinderseitiger Endabschnitt) des Ventilgehäuses B definiert
bzw. begrenzt.
-
Wie
in den 2 bis 5 dargestellt, ist am Ventilgehäuse
B, und zwar an dessen zylinderseitiger Endoberfläche, ein
zylindrischer Aussparungsabschnitt 8 ausgebildet. Eine
kleine zylindrische Bohrung 9 und eine große zylindrische
Bohrung 10 sind an der anderen Endoberfläche des
Ventilgehäuses B ausgebildet, d. h. an einer der zylinderseitigen
Endoberfläche abgewandten Endoberfläche. Wie weiter unten
beschrieben werden wird, bilden dementsprechend die kleine zylindrische
Bohrung 9 und die große zylindrische Bohrung 10 die
Einlasskammer 2 und die Auslasskammer 3. Weiterhin
sind an der Seitenoberfläche des Ventilgehäuses
B eine Einlassrohrleitung 11 und eine Auslassrohrleitung 12 ausgebildet. Die
Einlässrohrleitung 11 steht mit der kleinen zylindrischen
Bohrung 9 in Verbindung, während die Auslassrohrleitung 12 mit
der großen zylindrischen Bohrung 10 kommuniziert.
Der zylindrische Aussparungsabschnitt 8 und die kleine
zylindrische Bohrung 9 fluchten in axialer Richtung des
Zylinders A. Eine Kontaktplatte 13 ist am Ventilgehäuse
B an dessen Endoberfläche (nachfolgend wird die der zylinderseitigen
Endoberfläche abgewandte Endoberfläche als eine
kontaktplattenseitige Endoberfläche bezeichnet), die gegenüberliegend
der zylinderseitigen Endoberfläche liegt, mittels Schraubenbolzen 14 über
ein zweites Dichtungselement 7 angebracht. Die Kontaktplatte 13 ist
aus einem annähernd dreieckigen Plattenteil gefertigt,
und das zweite Dichtungselement 7 ist ebenso aus einem
annähernd dreieckigen Plattenteil gefertigt. Die Einlasskammer 2 ist
durch die Kontaktplatte 13 und die kleine zylindrische
Bohrung 9 definiert (begrenzt), während die Auslasskammer 3 durch
die Kontaktplatte 13 und die große zylindrische
Bohrung 10 definiert (begrenzt) ist. Jedes der ersten und
zweiten Dichtungselemente 6 und 7 (jedes dient
als Abdichtelement) ist dadurch hergestellt, dass ein Gummielement
auf die beiden Seitenoberflächen einer Stahlplatte laminiert
wird, sodass jedes der ersten und zweiten Dichtungselemente 6 und 7 einen
Sandwichaufbau erhält. Die ersten und zweiten Dichtungselemente 6 und 7 werden dazu
verwendet, eine Fluiddichtigkeit (z. B. Luftdichtigkeit und Flüssigkeitsdichtigkeit)
des Zylinders A und des Ventilgehäuses B aufrechtzuerhalten.
Wie in 5 dargestellt, sind die ersten und die zweiten Dichtungselemente 6 und 7 mit
einem Paar von Verbindungsabschnitten 15 verbunden.
-
Eine
erste Trennwand 21 ist zwischen der Pumpenkammer 1 und
der Einlasskammer 1 vorgesehen, um die Pumpenkammer 1 und
die Einlasskammer 2 zu teilen. Eine Montagebohrung 21a und mehrere
Verbindungsöffnungen 21b sind in der ersten Trennwand 21 ausgebildet,
um eine Fluidverbindung zwischen der Pumpenkammer 1 und
der Einlasskammer 2 herzustellen. Die Verbindungsöffnungen 21b sind
in einer Linie in Umfangsrichtung um die Verbindungsöffnung 21a als
Zentrum herum angeordnet, wobei sie jeweils einen Abstand von benachbarten
Verbindungsöffnungen 21b haben. Im Seitenwandabschnitt 8a des
Aussparungsabschnitts 8 sind an Stellen, die mit den Verbindungsöffnungen 21b der
ersten Trennwand 21 korrespondieren, mehrere Ausschnittabschnitte 8b ausgebildet. Genauer gesagt
werden die Ausschnittabschnitte 8b durch Aussparen des
Seitenwandabschnitts 8a in radialer Richtung des zylindrischen
Aussparungsabschnitts 8 ausgebildet. Der Innendurchmesser
des Seitenwandabschnitts 8a des Aussparungsabschnitts 8 ist geringfügig
größer als der Außendurchmesser eines ersten
Schirmventils 23, das als Ventilkörper dient. Dementsprechend
ist das Volumen des Aussparungsabschnitts 8 minimal, sodass
das Raumkapazität des Zylinders A ebenso minimal ist, wenn
der Zylinder A, der sich relativ zum Kolben 5 bewegt, dementsprechend
den oberen Totpunkt erreicht. Weil die Ausschnittabschnitte 8b nur
an Stellen ausgebildet sind, die den Verbindungsöffnungen 21b der
ersten Trennwand 21 entsprechen, ist die Raumkapazität des
Zylinders A nicht besonders groß, wenn der Kolben 5 den
oberen Totpunkt erreicht. Dementsprechend fließt das sich
innerhalb der Einlasskammer 2 angesammelte Fluid sicher
in die Pumpenkammer 1, wenn das erste Schirmventil 23 betätig
wird (verformt wird, um die Verbindungsöffnungen 21b zu öffnen). Das
erste Schirmventil 23, das als Ventilkörper dient, ist
in der ersten Trennwand 21 an der pumpenkammerseitigen
Oberfläche vorgesehen, sodass das Fluid in die Pumpenkammer 1 gesaugt
wird.
-
Das
erste Schirmventil 23 umfasst einen Ventilabschnitt 23a,
einen Scheitelabschnitt 23b, einen Basisabschnitt 23c,
einen Stufenabschnitt 23d und einen Abschnitt großen
Durchmessers 23e. Der Ventilabschnitt 23a ist
in Schirmform flexibel verformbar ausgebildet, um die Verbindungsöffnungen 21b der
ersten Trennwand 21 zu öffnen und zu schließen. Der
Scheitelabschnitt 23b ist an einem Endabschnitt des schirmförmigen
Ventilabschnitts 23a ausgebildet. Der Basisabschnitt 23c ist
in die Montagebohrung 21a der ersten Trennwand 21 eingesetzt
bzw. eingeschoben. Der Stufenabschnitt 23d ist an einem Endabschnitt
des Basisabschnitts 23c an der angrenzenden Seite zum Ventilabschnitt 23a vorgesehen.
Ein Durchmesser des Abschnitts mit großem Durchmesser 23e ist
größer als ein Durchmesser des Basisabschnitts 23c.
Der Abschnitt mit großem Durchmesser 23e ist größer
als der Durchmesser des Basisabschnitts 23c. Der Abschnitt
mit großem Durchmesser 23e steht von der Trennwand 21 in
die Einlasskammer 2 hinein vor, weil der Basisabschnitt 23c des
ersten Schirmventils 23 durch die Montagebohrung 21a durchgeschoben
und eingesetzt ist. Der Ventilabschnitt 23a ist innerhalb
eines zylindrischen Raums untergebracht, der durch den Aussparungsabschnitt 8 und
das erste Dichtungselement 6 definiert (umgeben) ist, und
der Stufenabschnitt 23d ist so angeordnet, dass er mit
der pumpenkammerseitigen Oberfläche der ersten Trennwand 21 in
Kontakt kommt. Weiterhin ist der Scheitelabschnitt 23b so
angeordnet, dass er das erste Dichtungselement 6 berührt.
Ein Kontaktabschnitt des ersten Dichtungselements 6 ist
als Kontaktabschnitt 6a definiert, an dem das erste Dichtungselement 6 und
der Scheitelabschnitt 23 des ersten Schirmventils 23 einander
berühren.
-
Der
Kontaktabschnitt 6a des ersten Dichtungselements 6 bildet
derart konfiguriert einen Stützabschnitt 25, um
den Scheitel- bzw. Kopfabschnitt 23b des ersten Schirmventils 23 durch
Andrücken des Kopfabschnitts 23b zu stützen
und um dadurch den ersten Ventilabschnitt 23a daran zu
hindern, sich gegenüber der Trennwand 21 lagemäßig zu
verändern. Das erste Dichtungselement 6 umfasst des
Weiteren einen Kontaktabschnitt 6b, an dem der Ventilabschnitt 23a mit
dem ersten Dichtungselement 6 in Kontakt kommt, wenn er
von der ersten Trennwand 21 zur Pumpenkammer 1 weg
verformt wird. Der Kontaktabschnitt 6b fungiert als ein
Rückhalteelement 26, um den Verformungsbetrag
(die Verformungshöhe) des Ventilabschnitts 23a einzuschränken,
wenn der Ventilabschnitt 23a von der ersten Trennwand 21 weg
verformt wird. Mehrere Verbindungsöffnungen 6c sind
radial an einer äußeren Seite des Kontaktabschnitts 6b ausgebildet.
Die Verbindungsöffnungen 6c sind in einer Linie
in Umfangsrichtung angeordnet.
-
Eine
zweite Trennwand 22 ist zwischen der Pumpenkammer 1 und
der Auslasskammer 3 vorgesehen, um die Pumpenkammer 1 von
der Auslasskammer 3 zu trennen (abzuteilen). Eine Montagebohrung 22a und
mehrere Verbindungsöffnungen 22b sind in der zweiten
Trennwand 22 ausgebildet, um eine Fluidverbindung zwischen
der ersten Pumpenkammer 1 und der Auslasskammer 3 herzustellen.
Die Verbindungsöffnungen 22b sind in einer Linie in
Umfangsrichtung um die Montagebohrung 22a als Zentrum angeordnet,
während sie einen Abstand zu den angrenzenden Verbindungsöffnungen 22b haben.
Ein vergrößerter Durchmesserlochabschnitt 27 ist
am pumpenkammerseitigen Endabschnitt der Montagebohrung 22a ausgebildet,
d. h. an einer Seitenoberfläche der Trennwand 22,
die an die Pumpenkammer 1 angrenzt. Mehrere Verbindungsöffnungen 6d sind
am ersten Dichtungselement 6 an Stellen ausgebildet, die
jeweils mit den Verbindungsöffnungen 22b der zweiten
Trennwand 22 korrespondieren. Ein zweites Schirmventil 24,
das als Ventilkörper dient, ist auf einer anderen, der
Pumpenkammer 1 abgewandten Seitenoberfläche der
zweiten Trennwand 22 vorgesehen.
-
Das
zweite Schirmventil 24 umfasst einen Ventilabschnitt 24a,
einen Scheitel- bzw. Kopfabschnitt 24b, einen Basisabschnitt 24c,
einen Stufenabschnitt 24d und einen Abschnitt großen
Durchmessers 24e. Der Ventilabschnitt 24a ist
in Schirmform ausgebildet, sodass er flexibel verformbar ist, um
die Verbindungsöffnungen 22b der ersten Trennwand 22 zu öffnen
und zu schließen. Der Kopfabschnitt 24b ist an
einem Endabschnitt des schirmförmigen Ventilabschnitts 24a ausgebildet.
Der Stufenabschnitt 24d ist an einem Endabschnitt des Basisabschnitts 24c vorgesehen,
und zwar an der dem Ventilabschnitt 24a benachbarten Seite.
Der Abschnitt mit großem Durchmesser 24e ist an
einem anderen Endabschnitt des Basisabschnitts 24c vorgesehen,
d. h. an einer dem Ventilabschnitt 24a abgewandten Seite.
Der Durchmesser des Abschnitts mit großem Durchmesser 24e ist
größer gehalten als der Durchmesser des Basisabschnitts 24c.
Der Abschnitt mit großem Durchmesser 24 ist innerhalb
eines zylindrischen Raums aufgenommen, der durch den vergrößerten
Durchmesserlochabschnitt 27 und das erste Dichtungselement 6 in
einem Zustand definiert (umgeben) ist, in dem der Basisabschnitt 24c des zweiten
Schirmventils 24 durch die Montagebohrung 22a der
Trennwand 22 eingeschoben bzw. eingesetzt ist. Der Ventilabschnitt 24a ist
in der Auslasskammer 3 untergebracht, und der Stufenabschnitt 24d ist
so angeordnet, dass er mit der auslasskammerseitigen Oberfläche
der zweiten Trennwand 22 in Kontakt kommt. Weiterhin ist
der Ventilabschnitt 24a so angeordnet, dass er mit einem
Stützelement 28, der in der Auslasskammer 3 untergebracht
ist, in Kontakt kommt. Das Stützelement 28 ist
in annähernd zylindrischer Form strukturiert und es weist
an der äußeren Umfangsoberfläche 28a einen
Nutabschnitt 28b auf. Ein Aussparungsabschnitt 28d ist
in der trennwandseitigen Oberfläche 28c (nachfolgend
als erste Oberfläche 28c bezeichnet) des Stützelements 28 ausgebildet.
Der Aussparungsabschnitt 28d ist in einer kegelstumpfartigen
Form ausgebildet und steht mit einem zentralen Flächenabschnitt
des schirmförmigen Ventilabschnitts 24a in Funktionseingriff.
Eine weitere Oberfläche des Stützelements 28,
d. h. eine der Trennwand 22 abgewandte Endoberfläche
(nachfolgend als zweite Oberfläche 28e bezeichnet),
ist so angeordnet, dass sie in Kontakt mit der Kontaktplatte 13 kommt.
-
So
konfiguriert gestaltet der Aussparungsabschnitt 28d des
Stützelements 28 den Stützabschnitt 25,
um den Kopfabschnitt 24b des zweiten Schirmventils 24 durch
Andrücken des Kopfabschnitts 24 zu stützen
und um dadurch den zweiten Ventilabschnitt 24 daran zu
hindern, sich gegenüber der Trennwand 22 lagemäßig
zu verändern. Die erste Oberfläche 28c des
Stützelements 28 fungiert als ein Rückhalteabschnitt 26,
um den Verformungsbetrag (Verformungsbereich) des Ventilabschnitts 24a einzuschränken,
wenn der Ventilabschnitt 24a von der ersten Trennwand 22 weg
verformt wird. Wie in 6 dargestellt, drückt
der Stützabschnitt 25 gegen den zentralen Flächenabschnitt
des schirmförmigen Ventilabschnitts 24a, und der
Außendurchmesser des Stützabschnitts 25 ist
größer als der Außendurchmesser des Basisabschnitts 24c des
zweiten Schirmventils 24.
-
Bei
einer solchen Anordnung werden die Ventilabschnitte selbst bei einem
großen Druckunterschied zwischen der Pumpenkammer 1 und
der Einlasskammer 2 und/oder zwischen der Pumpenkammer 1 und
der Auslasskammer 3, und selbst wenn der Spritzdruck entsprechend
hoch ist, am Umstülpen gehindert, d. h. am Verformen in
eine Richtung weg von den Basisabschnitten 23a/24a.
Entsprechend wird ein Verbindungsabschnitt zwischen dem Ventilabschnitt 23a und
dem Basisabschnitt 23c und/oder einem Verbindungsabschnitt
zwischen dem Ventilabschnitt 24a und dem Basisabschnitt 24c daran
gehindert, zu ermüden, wodurch verhindert wird, dass am
Verbindungsabschnitt zwischen dem Ventilabschnitten 23a/24a und
dem Basisabschnitten 23c/24c ein Anriss entsteht.
Des Weiteren wird eine auf den Ventilabschnitt 24a aufgebrachte
Belastungskraft (Fluiddruck) durch einen Abschnitt aufgenommen,
der zwischen einem äußeren Durchmesserabschnitt
des Aussparungsabschnitts 28d (Stützabschnitt 25)
und einem Außendurchmesserabschnitt des Basisabschnitts 24c des
zweiten Schirmventils 24 liegt, d. h. durch einen Abschnitt,
der durch einen Pfeil D in 6 angedeutet
ist. Folglich wird verhindert, dass am Verbindungsabschnitt zwischen dem
Ventilabschnitt 24a und dem Basisabschnitt 24c des
zweiten Schirmventils 24 eine hohe Spannungskraft erzeugt
wird.
-
Im
Gehäuse C ist eine Kurbelwelle 29 aufgenommen.
Ein Motor M ist auf dem Gehäuse C montiert, und die Kurbelwelle 29 ist
auf einer Antriebswelle des Motors montiert. Ein Kurbelbolzen 29a ist
an der Kurbelwelle 29 vorgesehen. Wie in 1 dargestellt,
ist eine Achse des Kurbelbolzens 29a zur Antriebswelle
des Motors versetzt angeordnet. Eine Pleuelstange 30 ist
zwischen dem Kurbelbolzen 29a und dem Kolben 5 vorgesehen.
Aufgrund eines solchen Aufbaus ist es dem Kolben 5 erlaubt,
sich durch ein Antriebsmoment, das vom Motor M übertragen wird,
hin- und her zu bewegen.
-
Nachfolgend
wird die Betriebsweise des Ventilkörpers beschrieben. Hierbei
ist eine Einlassrohrleitung 11 der Einlasskammer 2 zur äußeren
Umgebung offen, und die Auslassrohrleitung 12 der Auslasskammer 3 ist
mit einem in einem Fahrzeug montierten Luftfederungssystem verbunden.
Die nachfolgend beschriebene Betätigung des Schirmventils 23a/24a wird
ausgeführt, wenn das Arbeitsvolumen der Pumpenkammer 1 zunimmt
und abnimmt.
-
[Einlassvorgang]
-
In
einem Zustand, in dem das Volumen der Pumpenkammer 1 zunimmt
und folglich der in der Pumpenkammer 1 erzeugte Druck kleiner
wird als der in der Einlasskammer 2 erzeugte Druck und
der in der Auslasskammer 3 vorhandene Druck größer
ist als in der in der Pumpenkammer 1 erzeugte Druck, wird
der Ventilabschnitt 23a des ersten Schirmventils 23 demzufolge
von der ersten Trennwand 21 weg verformt, wodurch es dem
Fluid in der Einlasskammer 2 erlaubt wird, in die Pumpenkammer 1 zu
strömen. Hierbei strömt die von der in der ersten
Trennwand ausgebildeten Verbindungsöffnung 21b spritzende
Luft (das Fluid) in radialer Richtung nach außen in den
zylindrischen Aussparungsabschnitt 8 und tritt durch den
Ausschnittabschnitt 8b, der am Außenwandabschnitt 8a des
Aussparungsabschnitts 8 an einer mit den Verbindungsöffnungen 21b der ersten
Trennwand 21 korrespondierenden Stelle vorgesehen ist.
Somit wird das innerhalb der Einlasskammer 2 befindliche
Fluid zur Pumpenkammer 1 gesaugt. Der Fluidstrom (Luftstrom
von der Einlasskammer 2 zur Pumpenkammer 1) wird
dadurch nicht unterbrochen, was demzufolge den Pumpenwirkungsgrad
verbessert. Während des Ansaugvorgangs hält das
zweite Schirmventil 24 einen Zustand aufrecht, in dem der
Ventilabschnitt 24a die Verbindungsöffnung 22b abdeckt.
-
[Auslass- bzw. Abgabevorgang]
-
In
einem Zustand, in dem das Volumen der Pumpenkammer 1 abnimmt
und folglich der in der Pumpenkammer 1 erzeugte Druck größer
wird als der in der Einlasskammer 2 erzeugte Druck und
der in der Auslasskammer 3 vorhandene Druck geringer ist
als in der Pumpenkammer 1, hält das erste Schirmventil 23 einen
Zustand aufrecht, in dem der Ventilabschnitt 23a die Verbindungsöffnungen 21b, wie
in 3 dargestellt, verdeckt. Andererseits ist der
Ventilabschnitt 24a des zweiten Schirmventils 24 in
der Richtung verformt, in der das Ventilabschnitt 24a mit
der Trennwand 22 den Kontakt verliert, wodurch es dem Fluid
in der Pumpenkammer 1 erlaubt ist, zur Auslasskammer 3 abgegeben
zu werden. Somit wird durch die Wiederholung des Einlassvorgangs
und des Auslassvorgangs (Verdichtungsvorgang) die Luft zum Luftfederungssystem
abgegeben.
-
Wie
zuvor beschrieben, ist der Ventilaufbau entsprechend der Ausführungsform
als Kompressor verwendbar, um Luft an ein Luftfederungssystem abzugeben,
oder als Vakuumpumpe, um die Luft abzusaugen, die sich in einem
Bremskraftverstärker angesammelt hat.
-
[modifizierte Ausführungsform]
-
Gemäß der
oben beschriebenen Ausführungsform ist der kegelstumpfartige
Aussparungsabschnitt 28d, der mit dem zentralen Flächenabschnitt des
schirmförmigen Ventilabschnitts 24a des zweiten Schirmventils 24 in
Funktionseingriff steht, an der ersten Oberfläche 28c des
Stützelements 28 ausgebildet. Alternativ kann
der ersten Oberfläche 28c des Stützelements 28 ein
hervorstehender bzw. Vorsprungabschnitt ausgebildet sein, der mit
dem zentralen Flächenabschnitt des schirmförmigen
Abschnitts 24a in Eingriff zu bringen ist. Weiterhin muss der
Aussparungsabschnitt 28d nicht unbedingt an der ersten
Oberfläche 28c des Stützelements 28 ausgebildet
sein.
-
Ferner
wird gemäß der Ausführungsform Luft als
Fluid verwendet. Es können jedoch auch andere gasförmige
Fluide bzw. Strömungsmittel (Pneumatikfluide), wie Stickstoff,
Argon oder dergleichen, oder Hydraulikfluide, wie Wasser, Hydrauliköl
oder dergleichen, als Fluid eingesetzt werden.
-
Schließlich
wird entsprechend der beschriebenen Ausführungsform eine
Kolbenpumpe als Pumpe verwendet. Alternativ kann beispielsweise
auch eine Membranpumpe als Pumpe verwendet werden.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
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.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- - JP 2006-266414
A [0003]