DE102014211057A1

DE102014211057A1 - Rücksaugpumpe mit Anschlagdämpfung

Info

Publication number: DE102014211057A1
Application number: DE102014211057.2A
Authority: DE
Inventors: Romain David; Christian Bayer; Florian Pickl; Thomas Soehner; Peter Boehland
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2013-06-19
Filing date: 2014-06-10
Publication date: 2014-12-24

Abstract

Es wird eine Betätigungsvorrichtung (12) in einer Rücksaugpumpe (10) vorgeschlagen, die ein Gehäuse (14), in dem sich eine Magnetspule (18) befindet, umfasst und einen axial beweglichen Anker (16). Der Anker (16) ist im Gehäuse (14) aufgenommen, wobei zwischen dem Gehäuse (14) und dem Anker (16) eine Rückstellfeder (38) angeordnet ist. Der Anker (16) weist eine Stirnfläche (22) auf, die einer Stirnfläche (24) eines Innenpols (40) im Gehäuse (14) zugewandt ist. Ferner ist zwischen der Stirnfläche (22) des Ankers (16) und dem Innenpol (40) ein Dämpfungselement (46) angeordnet.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft eine Betätigungsvorrichtung in einer Rücksaugpumpe, die in einem Hilfsstofffördersystem in einem Kraftfahrzeug eingesetzt wird. Derartige Hilfsstofffördersysteme werden in Kraftfahrzeugen unter anderem dazu eingesetzt, Hilfsstoffe in einen Abgasstrang einzubringen, um Emissionen zu reduzieren.
Aus DE 10 2011 081 628 A1 ist ein Dosiersystem für ein flüssiges Reduktionsmittel bekannt, das ein Fördermodul mit einer Förderpumpe, eine Belüftungspumpe und einen Tank umfasst. Die Förderpumpe und/oder die Belüftungspumpe sind als Membranpumpen ausgebildet, die elektromagnetisch betätigt werden. Die Membranpumpe umfasst einen Magneten, in dem zentrisch ein axial beweglicher Anker aufgenommen ist, der an einem Ende mit einer Arbeitsmembran verbunden ist. Die Arbeitsmembran und eine Ventil-Membran-Platte begrenzen dabei den Förderraum der Membranpumpe. Ferner wird die Membranpumpe nach DE 10 2011 081 628 A1 durch ein Bestromen des Magneten betätigt.
Aus DE 10 2013 299 540 ist ferner ein Verfahren bekannt, mit dem ein Kennfeld eines Elektromagneten eingesetzt wird um den Druck in einem Hydrauliksystem aus dem im Elektromagneten vorliegenden Stromverlauf zu ermitteln.
Offenbarung der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Betätigungsvorrichtung in einer Rücksaugpumpe, die beispielsweise in einem Hilfsstofffördersystem in einem Kraftfahrzeug eingesetzt wird. Die erfindungsgemäße Betätigungsvorrichtung umfasst ein Gehäuse, in dem eine Magnetspule und ein axial beweglicher Anker aufgenommen sind. Die Magnetspule übt in einem aktivierten Zustand eine Magnetkraft auf den Anker aus, und ruft eine axiale Bewegung des Ankers hervor. Des Weiteren ist zwischen dem Gehäuse und dem Anker eine Rückstellfeder angeordnet, die auf den Anker eine Federkraft ausübt, die der Magnetkraft der Magnetspule entgegengesetzt ist. Ferner weist das Gehäuse einen Innenpol auf, der dem Anker gegenüber liegt. Dabei ist eine Stirnfläche des Ankers einer Stirnfläche des Innenpols zugewandt angeordnet. Erfindungsgemäß ist ferner zwischen der Stirnfläche des Ankers und dem Innenpol ein Dämpfungselement angeordnet. Das Dämpfungselement kann dabei mit dem Anker, dem Innenpol oder einer Anschlagscheibe verbunden sein, vorzugsweise durch Vulkanisieren.
Das Dämpfungselement ist vorzugsweise zwischen der Stirnfläche des Ankers und der Anschlagscheibe angeordnet, wobei die Anschlagscheibe zwischen dem Anker und dem Innenpol vorgesehen ist. Des Weiteren kann das Dämpfungselement als Dämpfungsring oder alternativ als O-Ring ausgebildet sein.
In der erfindungsgemäßen Betätigungsvorrichtung kann ferner ein Hubweg in einer Hublänge ausgebildet sein, wobei der Hubweg zwischen der Anschlagscheibe und der Stirnfläche des Innenpols verläuft. Die Länge des Hubweges definiert dabei den Arbeitshub des Ankers, der im Gehäuse axial beweglich aufgenommen ist. In einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Betätigungsvorrichtung ist in der Stirnfläche des Ankers eine Ausnehmung ausgebildet, in der das Dämpfungselement aufgenommen ist. Die Ausnehmung, in der das Dämpfungselement aufgenommen ist, ist dabei vorzugsweise als umlaufende Nut ausgebildet. Ferner kann der Anker der Betätigungsvorrichtung zusätzlich eine radial außengelegene Anschlagfläche aufweisen. Die radial außengelegene Anschlagfläche überragt in radialer Richtung dabei zumindest einen Teil einer Rückschlussscheibe, die im Gehäuse aufgenommen ist. Ferner ist in einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Betätigungsvorrichtung zwischen der Rückschlussscheibe und der radial äußeren Anschlagfläche des Ankers ein axialer Abstand ausgebildet, der größer ist als die Länge des Hubweges zwischen der am Anker aufgenommenen Anschlagscheibe und der Stirnfläche des Innenpols. Darüber hinaus kann die Rückschlussscheibe mit dem Gehäuse stoffschlüssig, beispielsweise durch Schweißen, Löten, Hartlöten oder Kleben, verbunden sein.
Bevorzugterweise wird das am Anker aufgenommene Dämpfungselement aus einem Elastomerkunststoff hergestellt, der Dämpfungseigenschaften aufweist. Bei der Dämpfung erfolgt eine Verzögerung des sich bewegenden Ankers auf einer langen Wegstrecke. Bei einem Dämpfungselement aus einem Elastomerkunststoff bewirken dessen gummielastische Eigenschaften bei einer Druckbeanspruchung eine dämpfende Reibungskraft, so dass Preller vermieden werden können. Ferner kann das Dämpfungselement auch als Federelement, vorzugsweise als Tellerfeder ausgebildet sein. Bei einem Federelement tritt bei einer Druckbeanspruchung auch an den Kontaktstellen des Federelements eine Reibungskraft auf, die eine Dämpfung hervorruft.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Betätigungsvorrichtung ist die Anschlagscheibe aus einem weichmagnetischen Werkstoff hergestellt. Insbesondere kann die Anschlagscheibe auf einem magnetischen Edelstahl hergestellt sein.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Rückstellfeder derart angeordnet, dass diese sich an der Anschlagscheibe abstützt. In einem montierten Zustand wirkt die Federkraft der Rückstellfeder axial auf die Anschlagscheibe und drückt die Anschlagscheibe und das Dämpfungselement an den axial beweglichen Anker an. Die Erfindung betrifft ferner ein Hilfsstofffördersystem, das in einem Kraftfahrzeug eingesetzt wird. Bei dem Hilfsstoff handelt es sich um ein Reduktionsmittel, beispielsweise Harnstoff oder eine Harnstoffwasserlösung (HWL). Das erfindungsgemäße Hilfsstofffördersystem umfasst einen Hilfsstofftank, ein Dosiermodul, eine Mess- und Steuereinheit, eine Magnetmembranpumpe und eine Rücksaugpumpe. Dabei ist die Mess- und Steuereinheit dazu ausgebildet, das Dosiermodul, die Magnetmembranpumpe und die Rücksaugpumpe zu steuern. Ferner kann über Sensoren der Strom in der Mess- und Steuereinheit gemessen und ausgewertet werden.
Des Weiteren ist die Rücksaugpumpe mit einem Rücksaugmodul versehen, das mit einer Betätigungsvorrichtung im Sinne der vorangegangenen Beschreibung ausgestattet ist. In einer bevorzugten Ausführungsform ist das erfindungsgemäße Hilfsstofffördersystem dazu ausgebildet, ein Reduktionsmittel, insbesondere eine Harnstoffwasserlösung, in einen Abgasstrang eines Fahrzeugs einzubringen.
Vorteile der Erfindung
Die Erfindung stellt eine Betätigungsvorrichtung für eine Rücksaugpumpe zur Verfügung, deren Betätigungsgenauigkeit in einfacher und preiswerter Weise eingestellt werden kann. Die Betätigungsgenauigkeit umfasst, dass eine Bestromung der Magnetspule einen Ankerhub mit einer reproduzierbaren Hublänge, Axialgeschwindigkeit und axialen Kraft auf eine Arbeitsmembran hervorruft. So sind in der erfindungsgemäßen Betätigungsvorrichtung in den Arbeitsluftspalt zwischen dem Anker und dem Innenpol eine Anschlagscheibe und ein Dämpfungselement angebracht. Die zur Verfügung stehende lichte Höhe im Arbeitsluftspalt wird durch die Dicke der Anschlagscheibe und des Dämpfungselements verringert. Die Anschlagscheibe und das Dämpfungselement definieren folglich die zur Verfügung stehende Länge des Hubwegs. Die erfindungsgemäße Betätigungsvorrichtung erlaubt es, durch eine Auswahl von Dämpfungselementen und/oder Anschlagscheiben entsprechender Dicke in einfacher Weise die verfügbare Länge des Hubwegs einzustellen. Dabei ist lediglich eine axiale Position der Stirnseite des Ankers zu berücksichtigen. Eine Messung und Berücksichtigung zusätzlicher Abmessungen des Ankers entfällt, so dass die erfindungsgemäße Betätigungsvorrichtung in einfacher Weise exakt hergestellt werden kann.
Darüber hinaus wird durch die Anschlagscheibe und das Dämpfungselement bei einem Aufschlag der Anschlagscheibe auf die Stirnseite des Innenpols eine hohe Geräuschentwicklung vermieden. Des Weiteren kann die Anschlagscheibe aus einem einfachen Flachmaterial hergestellt werden, das mit unterschiedlich großen stirnseitigen Ringflächen verfügbar ist. Eine Anschlagscheibe mit einer großen Ringfläche bietet bei einem Aufschlag auf die Stirnseite des Innenpols eine große Fläche, auf die eine Stoßkraft ausgeübt wird. Hierdurch werden hohe lokale mechanische Beanspruchungen vermieden, so dass die Anschlagscheibe eine hohe Lebensdauer aufweist. Die erfindungsgemäße Betätigungsvorrichtung ist insgesamt robust und wartungsarm.
Darüber hinaus kann das Dämpfungselement als Dämpfungsring oder alternativ als O-Ring ausgebildet sein. Bei einem Dämpfungsring können die Dämpfungseigenschaften zusätzlich durch eine geeignete Wahl der Abmessungen des Dämpfungsrings eingestellt werden. Ferner können im Dämpfungsring Ausschnitte ausgebildet sein, die die Dämpfungseigenschaften des Dämpfungsrings weiter beeinflussen.
Ein O-Ring stellt ein leistungsfähiges Dämpfungselement dar, das einfach montiert werden kann und kostengünstig ist. In der erfindungsgemäßen Betätigungsvorrichtung wird die Länge des zur Verfügung stehenden Hubweges durch die Stirnfläche des Innenpols und die Anschlagscheibe definiert. Hierdurch wird ebenfalls der Abstand zwischen der Stirnfläche des Ankers und der Stirnfläche des Innenpols eingestellt. Ferner wird auf diese Weise auch der axiale Abstand zwischen der Magnetspule und dem Anker festgelegt.
Die auf den Anker wirkende Magnetkraft wird durch die Magnetspule angeregt und hängt vom axialen Luftspalt zwischen dem Innenpol und dem Anker ab. Ein geringer axialer Abstand zwischen dem Anker und dem Innenpol bewirkt, dass bereits eine geringe an der Magnetspule anliegende Stromstärke eine hohe Magnetkraft auf den Anker ausübt. Liegt zwischen dem Anker und dem Innenpol hingegen ein großer Luftspalt vor, ist ein hoher elektrischer Strom durch die Magnetspule erforderlich, um eine gleich große Magnetkraft auf den Anker auszuüben. Durch die magnetischen Eigenschaften des Anschlagringes verringert sich der Luftspalt zwischen dem Innenpol und dem Anker um die Dicke des Anschlagringes. Die erfindungsgemäße Betätigungsvorrichtung erlaubt somit durch Einstellung der Hubweglänge die Betätigungscharakteristik des Ankers in einfacher und präziser Weise zu justieren.
Darüber hinaus kann das Dämpfungselement in einer Ausnehmung an einer Stirnfläche des Ankers aufgenommen sein. Dadurch wird der Abstand zwischen der Anschlagscheibe und dem Anker minimiert, so dass der bei einer Betätigung der Magnetspule vorliegende Magnetfluss durch das Dämpfungselement nur minimal beeinträchtigt wird. Ein Rückgang der auf den Anker wirkenden Magnetkraft wird verhindert. Dabei kann die Ausnehmung in vorteilhafter Weise als umlaufende Nut ausgebildet sein, die in einfacher und kostengünstiger Weise auf einer Drehbank bzw. CNC-Fräsmaschine hergestellt werden kann.
Ferner kann ein axialer Abstand zwischen einer radial äußeren Anschlagfläche des Ankers und der Rückschlussscheibe ausgebildet sein, der größer ist als die Länge des Hubwegs, der sich zwischen der Anschlagscheibe und der Stirnfläche des Innenpols erstreckt. Hierdurch wird verhindert, dass bei einer axialen Betätigung des Ankers die äußeren Anschlagflächen an der Scheibe anschlagen. Die Anschlagscheibe mit Dämpfungselement vereinigt somit die Funktionen einer Hubwegeinstellung, einer Anschlagabsorption und einer Stoßdämpfung. Ein axialer Abstand zwischen der radial äußeren Anschlagfläche und der Rückschlussscheibe bewirkt, dass die radial äußere Anschlagfläche nicht weiter für eine Dämpfung eines Anschlages ausgebildet werden muss. Hierdurch wird die Fertigung der radial äußeren Anschlagfläche vereinfacht. Insbesondere entfällt die Kontrolle zusätzlicher Fertigungstoleranzen, so dass der Anker in der erfindungsgemäßen Betätigungsvorrichtung kostengünstig hergestellt werden kann.
Des Weiteren kann in der erfindungsgemäßen Betätigungsvorrichtung die Scheibe mit dem Gehäuse stoffschlüssig verbunden werden. Stoffschlüssige Verbindungen, die beispielsweise durch Schweißen, Löten, Hartlöten, Kleben oder Vergießen ausgebildet sind, können in einfacher Weise hergestellt werden und stellen eine dauerhaft stabile Verbindung zwischen dem Gehäuse und der Scheibe sicher. Des Weiteren ist das Dämpfungselement bevorzugterweise aus einem Elastomerkunststoff hergestellt, der dauerhaft gute Dämpfungseigenschaften aufweist. Das Dämpfungselement aus Elastomerkunststoff zeigt dadurch auch nach einer hohen Anzahl von Anschlägen der Anschlagscheibe am Innenpol konstante Dämpfungseigenschaften auf. Das Dämpfungselement weist folglich eine hohe Lebensdauer auf, so dass die erfindungsgemäße Betätigungsvorrichtung wartungsarm betrieben werden kann.
Des Weiteren kann die Anschlagscheibe aus einem weichmagnetischen Werkstoff hergestellt sein. Insbesondere kann die Anschlagscheibe aus einem magnetischen Edelstahl hergestellt sein. Hierdurch wird bei einem Aktivieren der Magnetspule auch auf die Anschlagscheibe eine Magnetkraft ausgeübt. Dadurch kann die auf den Anker und die Rückstellfeder wirkende Gesamtkraft gesteigert werden und die Betätigungscharakteristik des Ankers weiter eingestellt werden.
Darüber hinaus kann in der erfindungsgemäßen Betätigungsvorrichtung die Rückstellfeder derart angeordnet sein, dass diese auf die Anschlagscheibe eine axiale Federkraft ausübt. Durch die axiale Federkraft der Rückstellfeder werden die Anschlagscheibe und das Dämpfungselement an den Anker angedrückt. Auf eine mechanische Verbindung zwischen der Anschlagscheibe, dem Dämpfungselement und dem Anker, beispielsweise durch Verkleben, kann somit verzichtet werden. Die erfindungsgemäße Betätigungsvorrichtung kann folglich mit einer reduzierten Zahl an Fertigungsschritten hergestellt werden, und ist dadurch besonders wirtschaftlich.
Die erfindungsgemäße Betätigungsvorrichtung erlaubt es insgesamt, eine Rücksaugpumpe in einem Hilfsstofffördersystem in einem Kraftfahrzeug präzise zu steuern. Hierdurch ist es möglich, einen Hilfsstoff, beispielsweise ein Reduktionsmittel, insbesondere eine Harnstoffwasserlösung, nach einer Betriebsphase des Hilfsstofffördersystems, sicher zurück zu saugen. Hierdurch kann verhindert werden, dass das Hilfsstofffördersystem durch gefrierenden Hilfsstoff beschädigt wird.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung wird näher anhand der 1 bis 7 beschrieben.
Es zeigt:
1 schematisch den Aufbau eines Hilfsstoff-Fördersystems;
2 einen Querschnitt durch eine Rückspulpumpe;
3 einen Querschnitt durch eine Betätigungsvorrichtung gemäß dem Stand der Technik;
4 eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Betätigungsvorrichtung im Querschnitt;
5 eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Betätigungsvorrichtung im Querschnitt;
6 eine Schnittdarstellung einer Rücksaugpumpe und
7 eine vergrößerte Darstellung eines Dämpfungselementes, eingelassen in den Innenpol eines Magneten.
Figurenbeschreibung
In 1 ist ein Hilfsstoff-Fördersystem 100 dargestellt, das einen Hilfsstofftank 76 umfasst. Der Hilfsstoff aus dem Hilfsstofftank 76 wird durch einen Filter 82 und eine Dichtung 78 geleitet, und einer Magnetmembranpumpe 70 zugeführt. Der Hilfsstoff, der der Magnetmembranpumpe 70 zugeführt wird, passiert ferner ein Rückschlagventil 72, das einen Rückfluss entgegen der Förderrichtung 84 verhindert. Darüber hinaus ist die Zufuhr zur Magnetmembranpumpe 70 mit einem Eisdruckdämpfer 92 versehen. Der Eisdruckdämpfer 92 stellt dem Hilfsstoff zusätzlichen Raum zur Verfügung, der vom Hilfsstoff ausgefüllt wird, wenn der Hilfsstoff gefriert.
Der geförderte Hilfsstoff passiert des Weiteren stromab der Magnetmembranpumpe 70 ein weiteres Rückschlagventil 72. Der geförderte Hilfsstoff teilt sich an einer Verzweigung 91, wobei ein erster Strang zu einem Dosiermodul 80 geleitet wird und ein zweiter Strang zu einem Rücksaugmodul 11, das die Rücksaugpumpe 10 umfasst.
Der erste Strang wird stromab der Verzweigung 91 durch einen Pulsationsdämpfer 88 über eine 76 74 zum Dosiermodul 80 geführt. Das Dosiermodul 80 führt den geförderten Hilfsstoff einem chemischen Verfahren in einem Kraftfahrzeug zu.
Der Teil des geförderten Kraftstoffs, der im zweiten Strang stromab der Verzweigung 91 zum Rücksaugmodul 11 geführt wird, wird in einer Förderrichtung 84 zur Rücksaugpumpe 10 geleitet und passiert dabei ein Rückschlagventil 72. Die Rücksaugpumpe 10 umfasst eine Betätigungsvorrichtung 12, das einen Saugdruck in der Rücksaugpumpe 10 hervorruft. Stromab der Rücksaugpumpe 10 wird der geförderte Hilfsstoff durch ein weiteres Rückschlagventil 72 geleitet, und durch eine Dichtung 78 wieder dem Hilfsstofftank 76 zugeführt. Des Weiteren ist an der Leitung, die zum Hilfsstofftank 76 zurückführt, ebenfalls ein Eisdruckdämpfer 92 angeordnet.
Das Hilfsstoff-Fördersystem 100 gemäß 1 ist ferner mit einer Mess- und Steuereinheit 90 versehen, die über elektrische Verbindungen 86 mit dem Rücksaugmodul 11, dem Dosiermodul 80 und der Magnetmembranpumpe 70 verbunden ist. Über die elektrischen Verbindungen 86 werden die Module des Hilfsstoff-Fördersystems 100 mit Strom versorgt und über Sensoren können ermittelte Messwerte an die Mess- und Steuereinheit 90 übertragen.
In 2 ist ein Querschnitt durch eine Rücksaugpumpe 10 dargestellt, die mit der erfindungsgemäßen Betätigungsvorrichtung 12 versehen ist. Die erfindungsgemäße Betätigungsvorrichtung 12 umfasst ein Gehäuse 14, in dem eine Magnetspule 18 aufgenommen ist. Ferner ist mittig im Gehäuse 14 eine Rückstellfeder 38 aufgenommen, die sich gegen den Anker 16 abstützt. Der Anker 16 wird durch eine Magnetkraft, die von der Magnetspule 18 in deren aktivierten Zustand ausgeübt wird, axial entlang der Symmetrieachse 30 bewegt. Des Weiteren ist im Gehäuse 14 eine Rückschlussscheibe 28 aufgenommen. Der Anker 16 ist in der Rückschlussscheibe 28 axial beweglich aufgenommen und mit der Arbeitsmembran 17 verbunden. Durch eine Bewegung des Ankers 16 entlang der Symmetrieachse 30 wird das Volumen des Förderraums 19 verändert, so dass eine Pumpwirkung eintritt. Der Förderraum 19 weist in der Darstellung nach 2 ein minimales Volumen auf. Bei einer Betätigung der Magnetspule 18 wird die Arbeitsmembran 17 axial ausgelenkt, so dass der Förderraum 19 vergrößert wird.
3 offenbart eine Betätigungsvorrichtung 12, die in einer nicht dargestellten Rücksaugpumpe 10 eingesetzt wird. Die Betätigungsvorrichtung 12 umfasst dabei ein Gehäuse 14, bei dem an einem Innenpol 40 eine Stirnseite 24 ausgebildet ist. Ferner ist ein Anker 16 im Gehäuse 14 axial beweglich aufgenommen, der eine Stirnseite 22 aufweist, die der Stirnseite 24 des Innenpols 40 gegenüber liegt. Der Anker 16 weist des Weiteren eine äußere Stirnfläche 23 auf, die radial außenliegend angeordnet ist. An der äußeren Stirnfläche 23 des Ankers 16 befindet sich eine Anschlagfläche 32, auf der ein Anschlagring 20 angeordnet ist.
Mittig in der Rückschlussscheibe 28 ist eine Ankerführung 36 aufgenommen, in der der Anker 16 axial beweglich ist. Zwischen der Rückschlussscheibe 28 und dem Anschlagring 20 ist ein axialer Abstand 44 ausgebildet, der durch die Stirnfläche 24 der Rückschlussscheibe 28 und die Dicke 25 des Anschlagrings 20 definiert ist. Der axiale Abstand 44 ist kleiner als die Breite 27 des Arbeitsluftspalts 26; der axiale Abstand 44 definiert den verfügbaren Hubweg 34.
In 4 ist eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Betätigungsvorrichtung 12 dargestellt. Die Betätigungsvorrichtung 12 umfasst ein Gehäuse 14, in dem eine Magnetspule 18 aufgenommen ist, die im aktivierten Zustand bewirkt, dass auf einen Anker 16 eine Magnetkraft entlang der Symmetrieachse 30 ausgeübt wird. Des Weiteren ist am Gehäuse 14 ein Innenpol 40 ausgebildet, der über eine Stirnfläche 24 verfügt. Ferner ist im Gehäuse 14 eine Rückstellfeder 38 angeordnet, die eine Federkraft auf den Anker 16 ausübt. Die Federkraft der Rückstellfeder 38 ist der Magnetkraft, die die Magnetspule 18 im aktivierten Zustand auf Anker 16 ausübt, entgegengerichtet. Ferner verfügt der Anker 16 über eine Stirnfläche 22, an der ein Dämpfungselement 46 angeordnet ist, das in Form eines Dämpfungsrings 48 ausgebildet ist.
Darüber hinaus ist am Dämpfungselement 46 eine Anschlagscheibe 42 angeordnet, die bei einem axialen Heranfahren des Ankers 16 an die Stirnfläche 24 des Innenpols 40 den auftretenden Stoß aufnimmt und über das Dämpfungselement 46 der Anker 16 abgebremst wird. Der Arbeitsluftspalt 26, verläuft zwischen der Stirnfläche der magnetischen Anschlagsscheibe 42 und der Stirnfläche 24 des Innenpols 40. Dabei bestimmt die Dicke 49 der magnetischen Anschlagscheibe 42, wie weit die Breite 27 des Arbeitsluftspalts 26 ausgefüllt wird. Die Anordnung des Dämpfungselements 46 und der Anschlagscheibe 42 am Anker 16 bestimmt die Länge 35 des Hubweges 34.
Darüber hinaus ist der Anker 16 mit einer äußeren Stirnfläche 23 versehen, die radial außenliegend angeordnet ist. Die äußere Stirnfläche 23 am Anker 16 weist zur Rückschlussscheibe 28, die im Gehäuse 14 aufgenommen ist, einen axialen Abstand 44 auf, der größer ist als die Länge 35 des Hubweges 34 des Ankers 16. Die äußere Stirnfläche 23 am Anker 16 berührt im Betrieb der Betätigungsvorrichtung 12 keine anderen Komponenten der Betätigungsvorrichtung 12. Ferner ist in der Rückschlussscheibe 28 eine Ankerführung 36 angebracht, die im Betrieb ein Verkippen des Ankers 16 verhindert. Hierdurch wird stets eine axiale Führung des Ankers 16 entlang der Symmetrieachse 30 sichergestellt.
In 5 ist eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Betätigungsvorrichtung 12 dargestellt. Die Betätigungsvorrichtung 12 umfasst ein Gehäuse 14, in dem eine Magnetspule 18 aufgenommen ist, die im aktivierten Zustand bewirkt, dass auf einen Anker 16 eine Magnetkraft entlang der Symmetrieachse 30 ausgeübt wird. Des Weiteren ist am Gehäuse 14 ein Innenpol 40 ausgebildet, der über eine Stirnfläche 24 verfügt. Ferner ist im Gehäuse 14 eine Rückstellfeder 38 angeordnet, die eine Federkraft auf den Anker 16 ausübt. Die Federkraft der Rückstellfeder 38 ist der Magnetkraft, die die Magnetspule 18 im aktivierten Zustand auf den Anker 16 ausübt, entgegengerichtet. Ferner verfügt der Anker 16 über eine Stirnfläche 22, an der ein Dämpfungselement 46 angeordnet ist, das als O-Ring 50 ausgebildet ist. Der O-Ring 50 ist in einer Ausnehmung 52 aufgenommen, die an der Stirnfläche 22 des Ankers 16 ausgebildet ist. Die Ausnehmung 52 in 5 ist als umlaufende Nut ausgebildet.
Darüber hinaus ist am Dämpfungselement 46 eine Anschlagscheibe 42 ausgebildet, die die Stoßkraft beim Anschlag auf die Stirnfläche 24 des Innenpols 40 über das Dämpfungselement 46 auf den Anker 16 überträgt, die beim Anschlagen des Ankers 16 an den Innenpol 40 auftritt. Durch die Kompression des Dämpfungselementes 46 wird der auftretende Stoß reduziert und durch die Dämpfung wird ein Zurückprellen reduziert oder vermieden. Der Arbeitsluftspalt 26, der zwischen der Stirnfläche 24 des Ankers 16 und der Stirnfläche 24 des Innenpols 40 ausgebildet ist, wird teilweise vom Dämpfungselement 46 und der magnetischen Anschlagscheibe 42 ausgefüllt. Dabei bestimmt die Dicke 49 der Anschlagscheibe 42, wie weit die Breite 27 des Arbeitsluftspalts 26 ausgefüllt wird. Die Anordnung des Dämpfungselements 46 und der Anschlagscheibe 42 am Anker 16 bestimmt die Länge 35 des Hubweges 34 des Ankers 16. Über die Dicke 49 der magnetischen Anschlagscheibe 42 ist der effektive Arbeitshub definiert.
Darüber hinaus ist der Anker 16 mit einer äußeren Stirnfläche 23 versehen, die radial außenliegend angeordnet ist. Die äußere Stirnfläche 23 weist zur Rückschlussscheibe 28, die im Gehäuse 14 aufgenommen ist, einen axialen Abstand 44 auf, der größer ist als die Länge 35 des Hubweges 34 des Ankers 16. Die äußere Stirnfläche 23 ist im Betrieb der Betätigungsvorrichtung 12 berührungsfrei. Darüber hinaus ist in der Rückschlussscheibe 28 eine Ankerführung 36 angebracht, die im Betrieb ein Verkippen des Ankers 16 verhindert. Hierdurch wird eine stets axiale Führung des Ankers 16 entlang der Symmetrieachse 30 sichergestellt.
6 zeigt eine Schnittdarstellung einer Rücksaugpumpe
Der Darstellung gemäß 6 ist eine Rücksaugpumpe 10 zu entnehmen mit einem Gehäuse 14. Im Gehäuse 14 ist die in 6 nicht näher dargestellte Magnetspule 18 aufgenommen. Ferner umfasst die Rücksaugpumpe 10 den Anker 16, eine Hubeinstellscheibe 122 sowie die Rückstellfeder 38. Unterhalb des Ankers 16 befindet sich die Arbeitsmembran 17. Der Anschlag des Ankersystems der Rücksaugpumpe 10 gemäß der Darstellung in 6, umfassend den Anker 16, die Hubeinstellscheibe 122 sowie die Arbeitsmembran 17 ist bei Bestromung der Magnetspule 18 (Anzugsphase) beim Aufprall am Innenpol 40 des Magneten zu dämpfen, und erheblich abzubremsen. Dadurch wird ein metallisches Anschlagen vermieden und somit eine starke Geräuschentwicklung unterdrückt. Die Dämpfung des Anschlages findet innerhalb eines Momentanluftspaltes 120 statt, der sich bei der Annäherung des Ankers 16 an den Innenpol 40 ergibt. Bei der Abschaltung des Stromes der Magnetspule 18, von der in der Darstellung gemäß 6 lediglich der Innenpol 40 angedeutet ist, wird der Förderhub durch Rückstellkräfte eines Elastomerringes an der Arbeitsmembran 17 begünstigt.
Der Darstellung gemäß 6 ist des Weiteren zu entnehmen, dass die dort dargestellte Rücksaugpumpe 10 unterhalb der Arbeitsmembran 17 einen Membranadapter 102 umfasst. Von diesem ist die Arbeitsmembran 17 an ihrer Unterseite umschlossen. Andererseits weist der Membranadapter 102 an seiner Unterseite ein Flatterventil 104 auf. Unterhalb des Membranadapters 102 und des Flatterventiles 104 umfasst die Rücksaugpumpe 10 gemäß der Ausführungsvariante nach 6 einen Ventiladapter 106.
7 ist eine vergrößerte Darstellung eines Dämpfungselementes 46 zu entnehmen, welches in ein Magnetinnenpol eingelassen ist.
7 zeigt in stark vergrößerter Darstellung, dass sich an der Stirnseite 24 des Innenpoles 40 der Magnetspule 18 das Dämpfungselement 46 befindet. In der in 7 dargestellten Ausführungsvariante ist das als Elastomerring ausgebildete Dämpfungselement 46 in eine Nut 108 der Stirnfläche 24 des Innenpoles 40 aufgenommen. Die Nut 108 weist eine gerundet ausgebildete Nutgrund 110 auf. Das Dämpfungselement 46 umfasst einen Vorsprung 112, neben dem jeweils eine erste umlaufende Vertiefung 114 sowie eine zweite umlaufende Vertiefung 116 ausgebildet ist. Aus der Darstellung gemäß 7 geht hervor, dass das in die Stirnfläche 24 des Innenpoles 40 eingelassene Dämpfungselement 46 um eine Dämpfungshöhe 118 über die Stirnfläche 24 des Innenpoles 40 hervorsteht, und die Oberseite der Hubeinstellscheibe 122 gerade berührt, jedoch noch nicht verformt ist. In der in 7 dargestellten Position entspricht die Dämpfungshöhe 118, über welche der Vorsprung 112 des Dämpfungselementes 46 über die Stirnfläche 24 des Innenpoles 40 hervorsteht, gerade der Höhe des Momentanluftspaltes 120, der sich in 7 gerade eingestellt hat: hier besteht Kontakt zwischen der Hubeinstellscheibe 122 und dem Dämpfungselement 46.
Durch das umlaufend ausgebildete Dämpfungselement 46, aufgenommen im Innenpol 40 der Magnetspule 18, wird der mechanische Aufprall des Ankers 16 verhindert. Hierdurch wird sofort ein entstehendes Geräusch aufgrund des metallischen Kontaktes sowie die mechanische Beanspruchung an der Hubeinstellscheibe 122 und am Innenpol 40 deutlich reduziert. Plastifizierungserscheinungen sowie Verschleiß wird herabgesetzt. Das Dämpfungselement 46 ist bevorzugt in die Nut 108 im Innenpol 40 eingespritzt, bzw. eingelegt. Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, das Dämpfungselement 46 in die Hubeinstellscheibe 122 zu integrieren.
Das Einfedern im kompressiblen Dämpfungselement 46 während des Saughubes ist so auszulegen, dass ein minimaler Restluftspalt bestehen bleibt. Bei Abschaltung des Stromes wird der Druckhub (Förderbetrieb) beschleunigt durchgeführt. Dadurch lassen sich die Pumpfrequenz sowie die Rückfördermenge erheblich erhöhen.
Die Höhe des Vorsprunges 112 kann je nach Anforderung beliebig gewählt werden und ist unter anderem unterschiedlichen Hüben des Ankers 16 und somit unterschiedlichen Rückförderleistungen geschuldet. Des Weiteren wird über die Höhe des Vorsprungs 112 der Spalt zwischen dem Innenpol 40 und der Hubeinstellscheibe 122 sowie die Einschlagskraft des Ankers 16 und damit indirekt das entstehende Geräusch gezielt beeinflusst. Die Ausformung des elastische Eigenschaften aufweisenden Dämpfungselementes 46 kann, je nach Randbedingungen, zum Beispiel Magnet-, Feder- und Membranraumdampfdruckkraft, Ankerhub, Temperaturen, Form- und Lagetoleranzen ausgelegt werden. Je nach Einsatzgebiet können Winkel, Radien, Längen sowie die Tiefe der beiden Vertiefungen 114, 116 angepasst werden.
Die Erfindung ist nicht auf die hier beschriebenen Ausführungsbeispiele und die darin hervorgehobenen Aspekte beschränkt. Vielmehr ist innerhalb des durch die Ansprüche angegebenen Bereiches eine Vielzahl von Abwandlungen möglich, die im Rahmen fachmännischen Handelns liegen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102011081628 A1 [0002, 0002]
DE 102013299540 [0003]

Claims

Betätigungsvorrichtung (12) in einer Rücksaugpumpe (10), umfassend ein Gehäuse (14), in dem eine Magnetspule (18) und ein axial beweglicher Anker (16) aufgenommen sind, wobei zwischen dem Gehäuse (14) und dem Anker (16) eine Rückstellfeder (38) angeordnet ist und der Anker (16) eine Stirnfläche (22) aufweist, die einer Stirnfläche (24) eines Innenpols (40) im Gehäuse (14) zugewandt ist, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Stirnfläche (22) des Ankers (16) und dem Innenpol (40) ein Dämpfungselement (46) angeordnet ist.
Betätigungsvorrichtung (12) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpfungselement (46) zwischen der Stirnfläche (22) des Ankers (16) und einer Anschlagscheibe (42) angeordnet ist.
Betätigungsvorrichtung (12) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpfungselement (46) als Dämpfungsring (48) oder als O-Ring (50) ausgebildet ist.
Betätigungsvorrichtung (12) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Anschlagscheibe (42) und der Stirnfläche (24) des Innenpols (40) ein Hubweg (34) in einer Länge (35) ausgebildet ist.
Betätigungsvorrichtung (12) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass in der Stirnfläche (22) des Ankers (16) eine Ausnehmung (52) zur Aufnahme des Dämpfungselements (46) ausgebildet ist.
Betätigungsvorrichtung (12) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (52) als umlaufende Nut (108) ausgebildet ist.
Betätigungsvorrichtung (12) nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen einer radial äußeren Anschlagfläche (23) des Ankers (16) und einer Rückschlussscheibe (28) ein axialer Abstand (44) ausgebildet ist, der größer ist als die Länge (35) des Hubwegs (34) zwischen der Anschlagscheibe (42) und der Stirnfläche (24) des Innenpols (40).
Betätigungsvorrichtung (12) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückschlussscheibe (28) mit dem Gehäuse (14) stoffschlüssig verbunden ist.
Betätigungsvorrichtung (12) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpfungselement (46) aus einem Elastomerkunststoff hergestellt ist.
Betätigungsvorrichtung (12) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlagscheibe (42) aus einem weichmagnetischen Werkstoff hergestellt ist.
Betätigungsvorrichtung (12) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückstellfeder (38) an der Anschlagscheibe (42) abgestützt ist.
Betätigungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpfungselement (46) in eine umlaufende Nut (108) an der Stirnfläche (24) des Innenpols (40) der Magnetspule (18) eingelassen ist.
Betätigungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Nut (108) einen gerundeten Nutgrund (110) aufweist.
Betätigungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichent, dass das Dämpfungselement (46) einen Vorsprung (112) aufweist, der um eine Dämpfungshöhe (118) über die Stirnfläche (24) des Innenpols (40) hervorsteht.
Betätigungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass sich beidseits des Vorsprunges (112) des Dämpfungselementes (46) eine erste umlaufende Vertiefung (114) sowie eine zweite umlaufende Vertiefung (116) befindet.
Rücksaugpumpe mit einer Betätigungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Hilfsstoff-Fördersystem (100) in einem Kraftfahrzeug, umfassend einen Hilfsstoff-Tank (76), ein Dosiermodul (80), eine Mess- und Steuereinheit (90), eine Magnetmembranpumpe (70) und eine Rücksaugpumpe (10), die mit einem Rücksaugmodul (11) mit einer Betätigungsvorrichtung (12) nach einem Ansprüche 1 bis 15 versehen ist.