DE102020126241A1

DE102020126241A1 - Membrananordnung

Info

Publication number: DE102020126241A1
Application number: DE102020126241.8A
Authority: DE
Inventors: Helmut Auernhammer; Erich Dörfler
Original assignee: Alfmeier Praezision SE
Current assignee: Alfmeier Praezision SE
Priority date: 2020-10-07
Filing date: 2020-10-07
Publication date: 2022-04-07
Also published as: CN114294203A; US20220106955A1

Abstract

Membrananordnung (1), umfassend eine einen Volumenraum (5) begrenzende Membran (7) sowie einen Membrankörper (9) und eine benachbart zu einem Übergangsbereich (16) von der Membran (7) zum Membrankörper (9) auf einer vom Volumenraum (5) abgewandten Außenseite (11) der Membranordnung (1) angeordnete konvexe Anlagekontur (12, 121).

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Membrananordnung mit einer einen Volumenraum begrenzenden Membran und einem Membrankörper gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Membrananordnungen der oben genannten Art finden vielfach Anwendung in Pumpenanordnungen oder in Sitzanordnungen. Dabei ist es von besonderem Interesse, die Lebensdauer der Membran zu verlängern bzw. Belastungen auf die Membran zu verringern.
So beschreibt die DE 39 01 071 A1 eine Kolbenpumpe mit einer Rollmembran. Die Rollmembran ist zwischen einer kolbenseitigen zylindrischen Außenumfangsfläche und einer davon radial beabstandeten gehäuseseitigen zylindrischen Innenumfangsfläche mit zwei auf diesen Umfangsflächen aufliegenden, miteinander ringförmig verbundenen Abschnitten angeordnet und wird bei Kolbenhüben wechselseitig auf den Umfangsflächen auf- und abgerollt. Dabei ist die Rollmembran als Sekundärdichtung angeordnet, so dass nach der DE 39 01 071 A1 die Rollmembran geringen Drücken ausgesetzt ist.
Die DE 40 07 932 A1 beschreibt eine Membranpumpe mit einer Formmembran. Hierbei bildet beim Außenrand des Zentralbereichs der Formmembran eine etwa ringförmige Schwenkzone den Übergang vom Zentralbereich zum Membranrandbereich. Weiterhin sind an der Unterseite der Membran mindestens in deren Zentralbereich oder deren Randbereich zur Membranunterseite hin orientierte Rippen oder Stabilisierungsvorsprünge vorgesehen. Der DE 40 07 932 A1 folgend, kommt man hierdurch unter sonst gleichen Verhältnissen mit einer geringeren Membranwandstärke aus, was zur Verminderung der Walkarbeit sowie einer längeren Lebensdauer der Membran führt.
Die DE 22 11 096 beschreibt eine Membranpumpe zur Vakuumerzeugung, wobei an der der Membran zugewandten Wandung des Pumpraumes in demjenigen Bereich, bei dem sich die Membran zuletzt am oberen Totpunkt der Pumpraumwand nähert, diese eine etwas in den Pumpraum vorstehende Wölbung besitzt.
Weiterhin ist aus der DE 10 2011 015 532 A1 ein Fahrzeugsitz und Verfahren zur Steuerung von druckbeaufschlagbaren Elementen eines Fahrzeugsitzes bekannt.
Der Stand der Technik bezüglich der Membrananordnungen beschreibt also, die Membranbewegung zu begrenzen oder die Membran zu strukturieren. Insbesondere würden aber bei großen Membranauslenkungen die strukturierten Bereiche besonders beansprucht, was schließlich zu einer Verminderung der Membranlebensdauer führen würde. Eine Verminderung der Membranlebensdauer würde noch verstärkt werden, wenn die Membran nicht nur linear ausgelenkt, sondern auch verkippt werden würde und somit über die Membranfläche Stauchungen und/oder Streckungen auftreten würden.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Membrananordnung bereitzustellen, welche eine lange Lebensdauer aufweist und in verschiedene Richtungen bewegbar angeordnet werden kann, sowie große Membranauslenkungen ermöglicht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Membrananordnung gemäß Anspruch 1 gelöst, nach dem eine benachbart zu einem Übergangsbereich von der Membran zum Membrankörper auf einer vom Volumenraum abgewandten Au ßenseite der Membrananordnung angeordnete konvexe Anlagekontur bereitgestellt wird.
Dies hat insbesondere die technische Wirkung, die Membran zu entlasten, da die konvexe Anlagekontur verbiegungsbegrenzend auf die Membran einwirkt.
Vorteilhafterweise kann ein Material der Membran eine Folie umfassen oder kann das Material der Membran ein Textil umfassen, wobei das Material der Membran eine Außen- und eine Innenseite umfassen kann. Noch vorteilhafterweise kann das Material der Membran Gummi umfassen.
Weiterhin kann das Material der Membran, welches das Textil umfasst, oder kann das Material der Membran, welches die Folie umfasst, auf der Außen- oder der Innenseite des Materials der Membran mit Gummi beschichtet sein. Das Material der Membran, welches das Textil umfasst, oder das Material der Membran, welches die Folie umfasst, kann weiterhin auf der Außen- und Innenseite des Materials der Membran mit Gummi beschichtet sein. Alternativ kann das Material der Membran, welches Gummi umfasst, auf der Außen- oder der Innenseite des Materials der Membran mit der Folie beschichtet sein oder kann das Material der Membran, welches Gummi umfasst, auf der Außen- oder der Innenseite des Materials der Membran mit dem Textil beschichtet sein. Alternativ kann das Material der Membran, welches Gummi umfasst, auf der Außen- und Innenseite des Materials der Membran mit der Folie beschichtet sein oder kann das Material der Membran, welches Gummi umfasst, auf der Außen- und Innenseite des Materials der Membran mit dem Textil beschichtet sein.
Eine Beschichtung der Außen- oder Innenseite des Materials der Membran, welches Gummi umfasst, mit entweder der Folie oder dem Textil und der jeweils anderen Außen- oder Innenseite des Materials der Membran, welches Gummi umfasst, mit der jeweils anderen Folie oder Textil stellt eine weitere Ausführungsform der Membran dar.
Eine noch weitere Ausführungsform des Materials der Membran kann eine beliebige Schichtenfolge aus Gummi und/oder Textil und/oder Folie umfassen.
Insbesondere kann der Membrankörper als Material z.B. ein Thermoplast, ein Duroplast oder Gummi aufweisen und ansonsten hohl ausgebildet sein. Ebenso kann der Membrankörper als ein Volumenkörper, d. h. nicht hohl, ausgebildet sein. Weiterhin kann eine Härte des Materials des Membrankörpers einer Härte des Materials der Membran entsprechen oder kann die Härte des Materials des Membrankörpers von der Härte des Materials der Membran abweichen. Vorzugsweise kann die Härte des Materials des Membrankörpers größer sein als die Härte des Materials der Membran.
In einer Ausführungsform können die Membran und der Membrankörper einstückig ausgeführt sein.
In einer weiteren Ausführungsform können die Membran und der Membrankörper separat ausgeführt sein und miteinander fluiddicht verbunden sein.
Ein fluiddichtes Verbinden in einer Ausführungsform von separat ausgeführter Membran und Membrankörper kann Kleben umfassen oder kann vorzugsweise Vulkanisieren umfassen. Das Vulkanisieren kann vorzugsweise in einem Temperaturbereich zwischen 100°C und 300°C ausgeführt werden. Das Kleben kann vorzugsweise die Benutzung von Ein- sowie Mehrkomponentenklebern umfassen. Insbesondere kann in der Ausführungsform von separat ausgeführter Membran und Membrankörper eine fluiddichte Verbindung von Membran und Membrankörper durch thermoplastisches Schweißen von Membran und Membrankörper erreicht werden. Weiterhin kann in der Ausführungsform von separat ausgeführter Membran und Membrankörper das fluiddichte Verbinden von Membran und Membrankörper Ultraschallschweißen umfassen.
Insbesondere kann in einer einstückigen Ausführungsform von Membran und Membrankörper die Membran mit dem Membrankörper in einem Gießverfahren hergestellt werden, wobei das Gießen insbesondere Gummi umfassen kann. Das Gießverfahren kann insbesondere Spritzgießen umfassen. Das Gießverfahren kann weiterhin Thermoplast-Spritzgießen umfassen oder noch weiterhin Elastomerspritzgießen umfassen oder alternativ Duroplastspritzgießen umfassen.
In einer Ausführungsform kann die konvexe Anlagekontur durch einen um den Membrankörper umlaufenden Ring bereitgestellt werden.
In einer Ausführungsform kann der Ring separat von der Membrananordnung ausgeführt sein oder können der Ring und die Membrananordnung einstückig ausgeführt sein.
In einer Ausführungsform, in der Ring und Membrananordnung einstückig ausgeführt sind, kann der Ring zumindest teilweise in den Membrankörper eingelassen sein und optional Einkerbungen umfassen zum Minimieren von Materialspannungen im Bereich der Membran.
In einer Ausführungsform kann die konvexe Anlagekontur als eine glatte Fläche ausgebildet sein. Dabei ist eine Fläche „glatt“ im Sinne von einer minimalen Oberflächenrauheit, wobei die Oberflächenrauheit gemäß eines flächenbezogenen Rauheitswertes im Sinne der Normenreihe DIN EN ISO 25178 erfasst werden kann. Dabei soll erfindungsgemäß der flächenbezogene Rauheitswert einen Wert von 100 Mikrometer nicht übersteigen und vorzugsweise kleiner als 100 Mikrometer sein, damit die Fläche als „glatt“ angesehen werden kann.
Vorzugsweise kann der Ring ein O-Ring sein und Gummi oder Plastik umfassen. Alternativ kann der Ring metallisch sein und vorzugsweise Kupfer, Edelstahl oder Messing umfassen.
Insbesondere kann der O-Ring aus Plastik zumindest einen Anspritzpunkt umfassen, der an einer Innenkante des O-Rings angeordnet sein kann. Vorzugsweise kann der O-Ring aus Plastik in einem Spritzgussverfahren hergestellt werden. Alternativ kann der O-Ring in einem Thermoplast-Spritzgussverfahren hergestellt werden oder kann der O-Ring in einem Elastomerspritzgussverfahren hergestellt werden oder kann der O-Ring in einem Duroplastspritzgussverfahren hergestellt werden.
Insbesondere kann der O-Ring das Material Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuck (EPDM) oder das Material Polybutylenterephthalat (PBT) aufweisen.
In einer Ausführungsform kann der Schnurquerschnitt des Rings (oder O-Rings) einen Durchmesser in einem Bereich von 0.5 mm bis 20 mm aufweisen.
In einer Ausführungsform kann ein Durchmesser des Rings (oder O-Rings) in einem Bereich von 5 mm bis 100 mm liegen, vorzugsweise in einem Bereich von 5 bis 50 mm.
In einer Ausführungsform kann die Membran eine Außen- und eine Innenfläche umfassen, wobei weiterhin der Membrankörper in einer ersten Position oder in einer zweiten Position angeordnet sein kann, wobei die Membran zumindest teilweise an der konvexen Anlagekontur anliegen kann, wenn der Membrankörper in der ersten Position angeordnet ist, wobei weiterhin die Membran die konvexe Anlagekontur zumindest teilweise umschließen kann, wenn der Membrankörper in der zweiten Position angeordnet ist.
Optional kann der Membrankörper weiterhin in einer dritten Position zwischen der ersten und der zweiten Position anordbar sein, wobei die Membran die konvexe Anlagekontur zumindest teilweise umschließen kann, wenn der Membrankörper in der dritten Position angeordnet ist.
Vorzugsweise kann dabei die konvexe Anlagekontur, welche von der Membran zumindest teilweise umschlossen ist, als eine glatte Fläche ausgebildet sein. Dabei ist eine Fläche „glatt“ im Sinne von einer minimalen Oberflächenrauheit, wobei die Oberflächenrauheit gemäß eines flächenbezogenen Rauheitswertes im Sinne der Normenreihe DIN EN ISO 25178 erfasst werden kann. Dabei soll erfindungsgemäß der flächenbezogene Rauheitswert einen Wert von 100 Mikrometer nicht übersteigen und vorzugsweise kleiner als 100 Mikrometer sein, damit die Fläche als „glatt“ angesehen werden kann.
Vorzugsweise kann der Membrankörper weiterhin dazu ausgebildet sein, in der ersten, der zweiten oder der dritten Position relativ zur Membran verkippbar zu sein. Ein Verkippen kann dabei vorzugsweise durch ein äußeres Einwirken auf den Membrankörper erfolgen und kann weiterhin dadurch erfolgen, dass auf ein auf der Außenseite der Membrananordnung liegendes Ende des Membrankörpers eingewirkt wird.
Optional kann der Membrankörper dazu ausgebildet sein, eine lineare Bewegung auszuführen, wobei die lineare Bewegung den Membrankörper entlang einer longitudinalen Achse von der ersten Position in die zweite Position verschiebt oder von der zweiten Position in die erste Position verschiebt.
Insbesondere kann die die konvexe Anlagekontur zumindest teilweise umschließende Membran einen Biegeradius aufweisen, welcher zumindest einem Radius eines Schnurquerschnitts der konvexen Anlagekontur entsprechen kann.
Insbesondere kann die Außenfläche der Membran dazu ausgelegt sein, zumindest zu einem Teilabschnitt der konvexen Anlagekontur einen Kontakt zu verlieren, wenn der Membrankörper in der ersten Position angeordnet ist.
Insbesondere kann die Außenfläche der Membran in einer verkippten Anordnung des Membrankörpers dazu ausgelegt sein, die konvexe Anlagekontur zumindest teilweise zu umschließen.
In einer weiteren Ausführungsform kann die Membrananordnung in einer Sitzanordnung angeordnet sein. Insbesondere kann die Sitzanordnung einen Sitz umfassen, insbesondere einen Fahrzeugsitz, wobei der Sitz die Membrananordnung und einen Aktuator umfassen kann, welcher dazu ausgebildet sein kann, mit dem Membrankörper in Eingriff zu stehen, und weiterhin dazu ausgebildet sein kann, mit dem Membrankörper eine den Volumenraum komprimierende Bewegung auszuführen.
In einer bevorzugten Ausführungsform kann der Aktuator dabei auf das auf der Außenseite der Membrananordnung liegende Ende des Membrankörpers einwirken. Insbesondere kann das auf der Außenseite der Membrananordnung liegende Ende des Membrankörpers drehfest mit dem Aktuator verbunden sein oder kann das auf der Außenseite der Membrananordnung liegende Ende des Membrankörpers drehbar in dem Aktuator gelagert sein.
Die komprimierende Bewegung kann umfassen, dass der Aktuator eine Bewegung ausführt, wobei der Aktuator weiterhin dazu ausgebildet sein kann eine Rotationsbewegung in eine translatorische Bewegung zu überführen. Vorzugsweise kann die translatorische Bewegung dazu führen, dass der mit dem Aktuator verbundene Membrankörper eine translatorische Bewegung ausführt und der Aktuator den Membrankörper zusätzlich durch einen Winkelbereich führen kann, welcher Winkelwerte innerhalb eines Intervalls von 0 Grad bis 40 Grad umfassen kann, wobei die Winkelwerte zwischen einer Symmetrieachse des Membrankörpers und einer lateralen Auslenkrichtung des Membrankörpers eingeschlossen sein können. Insbesondere kann die Bewegung des Aktuators eine periodische Bewegung sein oder kann die Bewegung des Aktuators eine beschleunigte Bewegung sein oder kann die Bewegung des Aktuators eine beschleunigte und periodische Bewegung sein.
In einer Ausführungsform kann der Aktuator elektrisch angetrieben sein oder in einer weiteren Ausführungsform kann der Aktuator pneumatisch angetrieben sein.
Vorzugsweise kann der Aktuator eine Hubbewegung ausführen, welche auf den Membrankörper übertragen wird.
Vorzugsweise kann der Volumenraum ein Volumen in einem Bereich von 0.2 ml bis 5 I umfassen.
In einer Ausführungsform kann der Volumenraum mit einem Gas befüllt sein, wobei das Gas vorzugsweise Luft und/oder Stickstoff umfassen kann und/oder weiterhin Sauerstoff, Wasserstoff und/oder Kohlenwasserstoffe umfassen kann zum Einstellen einer Wirkung der komprimierenden Bewegung.
In einer weiteren Ausführungsform kann der Volumenraum mit einer Flüssigkeit befüllt sein, wobei die Flüssigkeit eine Viskosität umfassen kann zum Einstellen einer Wirkung der komprimierenden Bewegung.
In einer noch weiteren Ausführungsform kann der Volumenraum sowohl mit dem Gas und mit der Flüssigkeit befüllt sein, zum Einstellen einer Wirkung der komprimierenden Bewegung.
In einem weiteren Aspekt kann eine Pumpenanordnung zumindest eine Membrananordnung in einer der vorstehend beschriebenen Varianten umfassen.
Weiterhin kann die Pumpenanordnung zumindest ein Ventil umfassen, wobei das Ventil ein Klappventil sein kann und Gummi umfassen kann. Das Ventil kann mit einer ersten Seite des Ventils benachbart an den Volumenraum angeordnet sein und diesen verschließen, wenn sich das Ventil in einem geschlossenen Zustand befindet. Das Ventil kann mit einer zweiten Seite des Ventils an einen den Volumenraum benachbarten Kanal angeordnet sein.
Der Kanal kann zumindest zwei Enden umfassen, wobei ein erstes Ende an die Membrananordnung gekoppelt sein kann. Insbesondere kann das Ventil durch eine Druckdifferenz zwischen Volumenraum und Kanal geöffnet oder geschlossen werden. Ist ein Druck in dem Volumenraum größer als ein Druck in dem Kanal, so kann das Ventil in Richtung des Kanals geöffnet werden. Ist ein Druck in dem Kanal größer als in dem Volumenraum, so kann das Ventil in Richtung des Volumenraums geöffnet werden.
Ein zweites Ende des Kanals kann an ein schaltbares Ventil gekoppelt sein, wobei das schaltbare Ventil dazu ausgebildet sein kann, den Kanal zu befüllen oder zu entlüften. Der Kanal kann dazu ausgebildet sein, ein aus dem Volumenraum ausströmendes Fluid abzuleiten oder der Kanal kann dazu ausgebildet sein, ein Fluid bereitzustellen, zum Einströmen in den Volumenraum.
Insbesondere kann die Pumpe eine kompressierende Wirkung haben. Optional kann die Pumpe als eine Förderpumpe ausgebildet sein.
Die Erfindung wird im Folgenden weitergehend anhand von beispielhaften Ausführungsformen erläutert, die in den Figuren dargestellt sind. Dabei zeigen

1 eine Draufsicht einer erfindungsgemäßen Membrananordnung, welche in einer ersten Position angeordnet ist;
2 eine Schnittansicht durch die erfindungsgemäße Membrananordnung aus 1 entlang einer Ebene, welche durch die gestrichelte Linie II-II in 1 gekennzeichnet ist und senkrecht aus der Bildebene hervorsteht;
3 eine Draufsicht der erfindungsgemäßen Membrananordnung in einer zweiten Position;
4 eine Schnittansicht durch die erfindungsgemäße Membrananordnung aus 3 entlang einer Ebene, welche durch die gestrichelte Linie IV-IV in 3 gekennzeichnet ist und senkrecht aus der Bildebene hervorsteht;
5 eine Draufsicht der erfindungsgemäßen Membrananordnung in einer dritten Position;
6 eine Schnittansicht durch die erfindungsgemäße Membrananordnung aus 5 entlang einer Ebene, welche durch die gestrichelte Linie VI-VI in 5 gekennzeichnet ist und senkrecht aus der Bildebene hervorsteht;
7 einen Ring, insbesondere einen O-Ring, ohne Anspritzpunkte und einen Querschnitt durch den O-Ring, an der mit der Linie VIII-VIII gekennzeichneten Stelle;
8 einen Ring, insbesondere einen O-Ring, mit zwei Anspritzpunkten an einer Innenkante des O-Rings und einen Querschnitt durch den O-Ring an der mit der Linie X-X gekennzeichneten Stelle;
9 eine Sitzanordnung mit einer Sitzfläche und einer Rückenlehne und zumindest einer darin angeordneten erfindungsgemäßen Membrananordnung;
10/11 einen Bewegungsablauf der erfindungsgemäßen Membrananordnung, wobei ein Aktuator in den Membrankörper eingreift;
12 eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Membrananordnung mit einem mit dem Membrankörper einstückig ausgeführten Ring; und
13 eine Pumpenanordnung, welche zumindest eine Membrananordnung umfasst.

Korrespondierende Komponenten, welche in den vorstehenden Figuren dargestellt sind, sind in den Figuren und der nachstehenden detaillierten Figurenbeschreibung mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. Weiterhin werden alternative Komponenten mit einer korrespondierenden Wirkung wie die vor- und nachstehend beschriebenen Komponenten der Membrananordnung gegen die vor- und nachstehend beschriebenen Komponenten der Membrananordnung als austauschbar angesehen.
In 1 ist eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Membrananordnung 1 dargestellt, wobei die Membrananordnung 1 in einer ersten Position 3 angeordnet ist. Dies ist weiterhin in 2 anhand der dort gezeigten Schnittansicht dargestellt.
2 zeigt hierbei einen Schnitt entlang einer Ebene, welche in 1 mit der gestrichelten Linie II-II gekennzeichnet ist und senkrecht aus der Bildebene hervorsteht. Dabei ist der gezeigte Schnitt in der 2 als ein radialsymmetrischer Schnitt durch die Membrananordnung 1 zu verstehen. Dies bedeutet insbesondere, dass die Ebene, welche mit der in 1 gestrichelten Linie II-II gekennzeichnet ist, um einen beliebigen Winkel 4 rotiert werden kann und ein Schnitt entlang dieser rotierten Ebene wieder dem in 2 gezeigten Schnitt entsprechen würde.
Die Membrananordnung 1 umfasst eine einen Volumenraum 5 begrenzende Membran 7 und einen Membrankörper 9, wobei der Membrankörper 9 den Volumenraum 5 fluiddicht abschließt. Die vorstehend beschriebene erste Position 3 der Membrananordnung 1 bedeutet insbesondere, dass der Membrankörper 9 in einer ersten Position 3 angeordnet ist. Dabei kann in der ersten Position 3 die Membrananordnung 1 elongiert sein, wobei hierbei der Membrankörper 9 aus dem Volumenraum 5 hervorsteht. Auf einer vom Volumenraum 5 abgewandten Außenseite 11 der Membrananordnung 1 ist eine konvexe Anlagekontur 12 angeordnet, welche einen um den Membrankörper 9 umlaufenden Ring 13 umfassen oder durch diesen gebildet sein kann. Hierbei kann der Ring 13 separat von der Membrananordnung 1 ausgeführt sein. Weiterhin kann der Ring 13 in eine Nut 15 eingreifen, wobei die Nut 15 den Membrankörper 9 umringen kann und als Einwölbung 15 des Membrankörpers 9 ausgebildet sein kann.
Die vorstehend beschriebene Membrananordnung 1 kann einstückig ausgeführt sein und die Membran 7 und den Membrankörper 9 als einstückige Anordnung umfassen, wobei der Membrankörper 9 den Volumenraum 5 fluiddicht abschließen kann. Hierbei kann eine einstückige Ausführungsform aus Membran 7 und Membrankörper 9 insbesondere durch das vorstehend beschriebene Gießverfahren hergestellt werden.
Alternativ kann die Membrananordnung 1 aber auch durch die Membran 7 und den Membrankörper 9 ausgebildet sein, wobei Membran 7 und Membrankörper 9 separat ausgeführt sein können. Dabei können die Membran 7 und der Membrankörper 9 miteinander fluiddicht verbunden sein. Somit kann der Membrankörper 9 den Volumenraum 5 fluiddicht abschließen.
Weiterhin kann die Membrananordnung 1 zumindest teilweise in einem nicht näher dargestellten, volumenbegrenzenden Gehäuse angeordnet sein, wobei das Gehäuse dazu ausgebildet sein kann, ein Volumen der Membrananordnung 1 zu begrenzen. Insbesondere kann das Gehäuse dazu ausgebildet sein, ein Ausdehnen der Membrananordnung 1 zu begrenzen. Vorzugsweise kann das Gehäuse dazu ausgebildet sein, den Volumenraum 5 der Membran 7 zu begrenzen.
Das fluiddichte Verbinden von Membran 7 und Membrankörper 9 kann Kleben umfassen oder kann vorzugsweise Vulkanisieren umfassen. Das Vulkanisieren kann vorzugsweise in einem Temperaturbereich zwischen 100°C und 300°C ausgeführt werden. Insbesondere kann eine fluiddichte Verbindung zwischen Membran 7 und Membrankörper 9 durch Vulkanisieren benachbart zu der Stelle der konvexen Anlagekontur 12 hergestellt werden. Hierbei kann die Möglichkeit vorgesehen sein, die Nut 15 in eine gewünschte Form zu bringen. Die gewünschte Form der Nut 15 kann zumindest eine Einwölbung in der Membrananordnung 1 umfassen. Das Vulkanisieren kann vorzugsweise in einem Übergangsbereich 16 von der Membran 7 zum Membrankörper 9 auf der vom Volumenraum 5 abgewandten Außenseite 11 der Membrananordnung 1 durchgeführt werden. Hierdurch kann die Nut 15 in dem Übergangsbereich 16 angeordnet werden, vorzugsweise kann die Nut 15 als Einwölbung des Membrankörpers 9 angeordnet werden. Bei der fluiddichten Verbindung mittels Kleben kann das Kleben umfassen die Membran 7 und den Membrankörper 9 in dem Übergangsbereich 16 von der Membran 7 zum Membrankörper 9 auf der vom Volumenraum 5 abgewandten Außenseite 11 der Membrananordnung 1 zu verkleben. Dabei kann die gewünschte Form der Nut 15 schon vor einem Verkleben von Membran 7 und Membrankörper 9 ausgebildet werden. Insbesondere kann dabei die gewünschte Form der Nut 15 in dem Übergangsbereich 16 ausgebildet werden, vorzugsweise kann die Nut 15 als Einwölbung des Membrankörpers 9 angeordnet werden.
Das Kleben kann vorzugsweise die Benutzung von Ein- oder, alternativ, Mehrkomponentenklebern umfassen. Insbesondere kann, wenn Membran 7 und Membrankörper 9 separat ausgeführt sind, eine fluiddichte Verbindung von Membran 7 und Membrankörper 9 durch thermoplastisches Schweißen von Membran 7 und Membrankörper 9 erreicht werden. Weiterhin kann, wenn Membran 7 und Membrankörper 9 separat ausgeführt sind, das fluiddichte Verbinden von Membran 7 und Membrankörper 9 Ultraschallschweißen umfassen. Beim fluiddichten Verbinden mittels eines der vorgenannten Schweißverfahren kann, wie auch schon beim Kleben, die gewünschte Form der Nut 15 schon vor einem Verschweißen von Membran 7 und Membrankörper 9 in dem Übergangsbereich 16 von der Membran 7 zum Membrankörper 9 auf der vom Volumenraum 5 abgewandten Außenseite 11 der Membrananordnung 1 vorgesehen sein. Vorzugsweise kann die Nut 15 als Einwölbung des Membrankörpers 9 vorgesehen werden.
Der Ring 13 hat einen Durchmesser 17 der in einem Bereich von 5 mm bis 100 mm liegen kann. Der Ring 13 umfasst weiterhin einen Schnurquerschnitt 19, wobei der Schnurquerschnitt 19 einen Durchmesser in einem Bereich von 0.5 mm bis 20 mm aufweisen kann. Der Ring 13 kann weiterhin einen Flächenabschnitt 21 umfassen. Hierbei ist der Flächenabschnitt 21 als ein beliebiger Abschnitt einer Außenfläche des Rings 13 zu verstehen und ist nicht beschränkend auf nur einen Flächenabschnitt zu verstehen. Weiterhin kann der Flächenabschnitt 21 die konvexe Anlagekontur 12 ausbilden. Der Flächenabschnitt 21 kann dazu ausgebildet sein, in die Nut 15 einzugreifen. Vorzugsweise kann aber die Membran 7 dazu ausgebildet sein, zumindest teilweise an dem Flächenabschnitt 21 anzuliegen. Weiterhin kann der Flächenabschnitt 21 als eine glatte Fläche ausgebildet sein, vorzugsweise in dem Bereich, der in die Nut 15 eingreift und in dem Bereich, an dem die Membran 7 zumindest teilweise anliegt. Dabei kann der dem glatten Flächenabschnitt 21 gegenüberliegende Abschnitt des Rings 13 entweder ebenfalls glattflächig ausgeführt sein oder kann etwa eine raue Oberfläche aufweisen. Vorzugsweise kann der Ring 13 kostengünstig hergestellt werden, indem zumindest der Flächenabschnitt 21 als eine glatte Fläche ausgebildet wird, insbesondere durch Polieren, wobei andere Flächenabschnitte des Rings 13 unbehandelt bleiben können.
Weitergehende Details eines Eingreifens des Rings 13 in die Nut 15 und eines teilweisen Anliegens der Membran 7 an den Flächenabschnitt 21 des Rings 13 können anhand der Geometrie der Membran 7 erläutert werden. Die Membran 7 umfasst weiterhin eine Außen- 23 und eine Innenfläche 25. In der ersten Position 3 des Membrankörpers 9 kann der Ring 13 idealerweise vollständig an der Außenfläche 23 der Membran 7 anliegen. Alternativ muss der Ring 13 die Außenfläche 23 der Membran 7 aber nicht vollständig anliegend umlaufen, sondern die Außenfläche 23 kann zumindest zu einem Teilabschnitt 26 des Flächenabschnitts 21 des Rings 13 den Kontakt verlieren, wenn der Membrankörper 9 in der ersten Position angeordnet ist. Insbesondere kann die Außenfläche 23 zumindest zu dem Teilabschnitt 26 des Flächenabschnitts 21 des Rings 13 den Kontakt entlang einer Umfangsrichtung 27 der Membrananordnung 1 verlieren.
In 3 ist die erfindungsgemäße Membrananordnung 1 in einer zweiten Position 29 angeordnet. Dies ist weiterhin in 4 anhand der dort gezeigten Schnittansicht dargestellt. Dabei kann in der zweiten Position 29 die Membrananordnung 1 gestaucht sein, wobei hierbei der Membrankörper 9 in den Volumenraum 5 hineinragt.
4 zeigt hierbei einen Schnitt entlang einer Ebene, welche in 3 mit der gestrichelten Linie IV-IV gekennzeichnet ist und senkrecht aus der Bildebene hervorsteht. Dabei ist der gezeigte Schnitt in der 3 als ein radialsymmetrischer Schnitt durch die Membrananordnung 1 zu verstehen. Dies bedeutet insbesondere, dass die Ebene, welche mit der in 3 gestrichelten Linie IV-IV gekennzeichnet ist, um einen beliebigen Winkel 31 rotiert werden kann und ein Schnitt entlang dieser rotierten Ebene wieder dem in 4 gezeigten Schnitt entsprechen würde.
Die vorstehend beschriebenen Merkmale der Membrananordnung 1 in der ersten Position 3 gemäß den 1 und 2 gelten analog für die Merkmale der Membrananordnung 1 in der zweiten Position 29 gemäß den 3 und 4. Jedoch sind in der zweiten Position 29 des Membrankörpers 9 folgende zusätzlichen Merkmale hinsichtlich des Zusammenwirkens des Rings 13 mit der Membran 7 hervorzuheben.
Insbesondere wenn der Membrankörper 9 in der zweiten Position 29 angeordnet ist, kann der Ring 13 von der Außenfläche 23 der Membran 7 zumindest teilweise umschlossen sein, wie dies etwa in 4 exemplarisch dargestellt ist. Dabei kann der Membrankörper 9 den Volumenraum 5 komprimieren. Der Flächenabschnitt 21 des Rings 13, welcher nun von der Membran 7 umschlossen ist, kann dabei vorzugsweise als eine glatte Fläche ausgebildet sein. Dabei kann der dem glatten Flächenabschnitt 21 gegenüberliegende Abschnitt des Rings 13 entweder ebenfalls glattflächig ausgeführt sein oder kann etwa eine raue Oberfläche aufweisen. Insbesondere kann der Ring 13 kostengünstig hergestellt werden, indem zumindest der Flächenabschnitt 21 als eine glatte Fläche ausgebildet wird, insbesondere durch Polieren, wobei andere Flächenabschnitte des Rings 13 unbehandelt bleiben können. Wenn der Ring 13 von der Außenfläche 23 der Membran 7 zumindest teilweise umschlossen ist, kann die Membran 7 einen Biegeradius 34 aufweisen, welcher zumindest einem Radius des Schnurquerschnitts 19 des Rings 13 entsprechen kann. Dies hat insbesondere eine verbiegungsbegrenzende Wirkung auf die Membran 7.
In 5 ist die erfindungsgemäße Membrananordnung 1 in einer dritten Position 35 angeordnet. Dies ist weiterhin in 6 anhand der dort gezeigten Schnittansicht dargestellt. Dabei kann in der dritten Position 35 die Membrananordnung 1 teilweise elongiert und teilweise gestaucht sein oder kann in der dritten Position 35 die Membrananordnung 1 weniger gestaucht sein als in der zweiten Position 29. Hierbei kann der Membrankörper 9 zumindest teilweise in den Volumenraum 5 hineinragen. Insbesondere kann die teilweise elongierte und die teilweise gestauchte Anordnung der Membrananordung 1 in der dritten Position 35 durch ein Verkippen des Membrankörpers 9 ermöglicht sein.
6 zeigt hierbei einen Schnitt entlang einer Ebene, welche in 5 mit der gestrichelten Linie VI-VI gekennzeichnet ist und senkrecht aus der Bildebene hervorsteht.
Die dritte Position 35 der Membrananordnung 1 bedeutet insbesondere, dass der Membrankörper 9 in einer dritten Position 35 angeordnet ist. Die vorstehend beschriebenen Merkmale der Membrananordnung 1 in der ersten Position 3 und in der zweiten Position 29 gemäß den 1 bis 4 gelten analog für die Merkmale der Membrananordnung 1 in der dritten Position 35 gemäß den 5 und 6. Jedoch sind in der dritten Position 35 des Membrankörpers 9 folgende zusätzlichen Merkmale hinsichtlich des Zusammenwirkens des Rings 13 mit der Membran 7 hervorzuheben. Bei einem Anordnen des Membrankörpers 9 in der dritten Position 35 kann der Membrankörper 9 insbesondere zwischen der ersten Position 3 und der zweiten Position 29 angeordnet sein, wie dies in 6 dargestellt ist. Dabei kann in der dritten Position 35 des Membrankörpers 9 der Ring 13 von der Außenfläche 23 der Membran 7 zumindest teilweise umschlossen sein, wie dies in 6 dargestellt ist. Wenn der Ring 13 von der Außenfläche 23 der Membran 7 zumindest teilweise umschlossen ist, kann die Membran 7 einen Biegeradius 34 aufweisen, welcher zumindest dem Radius des Schnurquerschnitts 19 des Rings 13 entsprechen kann. Dies hat insbesondere eine verbiegungsbegrenzende Wirkung auf die Membran 7. Weiterhin kann der Membrankörper 9, wenn er in der dritten Position 35 angeordnet ist, den Volumenraum 5 komprimieren. Dabei kann der Volumenraum 5 z.B. in der zweiten Position 29 maximal komprimiert werden und in der ersten Position 3 minimal oder weniger als maximal komprimiert werden, bzw. idealerweise in der ersten Position 3 nicht komprimiert werden. In der dritten Position 35 kann der Volumenraum 5 in einer Weise komprimiert werden, dass eine Komprimierung des Volumenraums 5 erreicht werden kann, welche zwischen einer ersten Komprimierung des Volumenraums 5 in der ersten Position 3 und einer zweiten Komprimierung des Volumenraums 5 in der zweiten Position 29 liegen kann.
Insbesondere kann der Membrankörper 9 in allen drei Positionen 3, 29 bzw. 35 dazu ausgebildet sein, relativ zur Membran 7 verkippbar zu sein. Der Membrankörper 9 muss aber nicht verkippt werden. Ein Verkippen des Membrankörpers 9 ist dabei vorzugsweise in der dritten Position 35 des Membrankörpers 9 vorgesehen, wie dies in 6 dargestellt ist. Das Verkippen des Membrankörpers 9 in der dritten Position 35 kann dazu führen, dass der Membrankörper 9 insbesondere zwischen der ersten Position 3 und der zweiten Position 29 angeordnet sein kann, wie dies in 6 dargestellt ist. Die Membran 7 kann dabei vorzugsweise in einer verkippten Anordnung des Membrankörpers 9 dazu ausgelegt sein, den Ring 13 zumindest teilweise zu umschließen. Dies ist anhand vom Flächenabschnitt 21 des Rings 13 in der 6 dargestellt. Bei dem Verkippen des Membrankörpers 9 kann der Flächenabschnitt 21 zu einem größeren Anteil von der Membran 7 umschlossen sein als der Flächenabschnitt 21 an einer anderen Stelle des Rings 13, wobei der Flächenabschnitt 21 zumindest an der Außenfläche 23 der Membran 7 anliegen kann.
Dabei kann, wie schon vorstehend beschrieben, der Flächenabschnitt 21, welcher von der Membran 7 umschlossen sein kann, als eine glatte Fläche ausgebildet sein. Dabei kann der dem glatten Flächenabschnitt 21 gegenüberliegende Abschnitt des Rings 13 entweder ebenfalls glattflächig ausgeführt sein oder kann etwa eine raue Oberfläche aufweisen. Insbesondere kann der Ring 13 kostengünstig hergestellt werden indem zumindest der Flächenabschnitt 21 als eine glatte Fläche ausgebildet wird, insbesondere durch Polieren, wobei andere Flächenabschnitte des Rings 13 unbehandelt bleiben können. Wenn der Ring 13 von der Außenfläche 23 der Membran 7 zumindest teilweise umschlossen ist, kann die Membran 7 einen Biegeradius 34 aufweisen, welcher zumindest einem Radius des Schnurquerschnitts 19 des Rings 13 entsprechen kann.
Obwohl der Ring 13 in der dritten Position 35 des Membrankörpers 9 vorzugsweise vollständig an der Außenfläche 23 der Membran 7 anliegen kann, kann die Außenfläche 23 bei starkem Verkippen des Membrankörpers 9 dazu ausgelegt sein, zumindest zu einem Teilabschnitt 40 des Flächenabschnitts 21 des Rings 13 den Kontakt zu verlieren. Insbesondere kann die Au ßenfläche 23 zumindest zu einem Teilabschnitt 40 des Flächenabschnitts 21 des Rings 13 den Kontakt entlang einer Umfangsrichtung 41 der Membrananordnung 1 verlieren. Der fachkundige Experte versteht weiterhin, dass der Membrankörper 9 in jeder anderen Richtung verkippt werden kann, wobei eine Richtung in vorzugsweise einer x-y-Ebene eines Koordinatensystems 42 vorgesehen sein kann. Ein solches Verkippen kann eine korrespondierende Wirkung auf die Membrananordnung 1 haben wie vorstehend für eine verkippte Anordnung des Membrankörpers 9 beschrieben und wie in den 5 und 6 dargestellt.
7 zeigt eine Aufsicht auf den Ring 13 sowie einen Schnurquerschnitt 43 durch den Ring 13 entlang der gestrichelten Linie VIII-VIII. Der Schnurquerschnitt 43 des Rings 13 kann einen Durchmesser 44 in einem Bereich von 0.5 mm bis 20 mm aufweisen. Weiterhin kann der Ring 13 einen Durchmesser (Mittelwert zwischen Außen- und Innendurchmesser) 17 aufweisen, welcher in einem Bereich von 5 mm bis 100 mm liegen kann. Der Ring 13 kann ein O-Ring sein und Gummi oder Plastik umfassen. Der Ring 13 kann aber auch metallisch sein und vorzugsweise Edelstahl, Kupfer oder Messing umfassen. Der O-Ring, welcher Gummi oder Plastik umfassen kann, kann das Material Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk (EPDM) oder das Material Polybutylenterephthalat (PBT) aufweisen. Vorzugsweise umfasst der O-Ring Gummi und ist verformbar ausgeführt. Der O-Ring aus Gummi kann darüberhinaus vorzugsweise eine geringere Härte aufweisen als ein korrespondierender O-Ring aus Plastik. Der O-Ring aus Plastik kann vorzugsweise nicht oder nur schwer verformbar ausgeführt sein, um eine starrere Membrananordnung 1 auszubilden.
8 zeigt eine Aufsicht auf eine weitere Ausführungsform des Rings 13 sowie einen Schnurquerschnitt 45 durch den Ring 13 entlang der gestrichelten Linie X-X. Der Ring 13 kann vorzugsweise als ein O-Ring aus Plastik ausgebildet sein und, wie in 8 gezeigt, zumindest einen Anspritzpunkt 47 umfassen, der an einer Innenkante 49 des O-Rings aus Plastik ausgebildet ist. Der Schnurquerschnitt 45 entlang der gestrichelten Linie X-X kann einen Durchmesser 50 aufweisen und stellt den Schnurquerschnitt 45 entlang des zumindest einen Anspritzpunktes 47 dar. Weiterhin zeigt 8 einen Schnurquerschnitt 51 entlang der gestrichelten Linie XII-XII. Der Schnurquerschnitt 51 kann einen Durchmesser 53 aufweisen. Dabei kann der Durchmesser 50 kleiner sein als der Durchmesser 53, da der Schnurquerschnitt 45 durch den Anspritzpunkt 47 kleiner ausfallen kann. Ausserhalb des Anspritzpunktes 47 kann der O-Ring wieder einen näherungsweise runden Schnurquerschnitt aufweisen, wie dies durch den Schnurquerschnitt 51 verdeutlicht ist. Hierbei wird der näherungsweise runde Schnurquerschnitt 51 nicht von einem Anspritzpunkt, querschnittsreduzierend, verformt. Insbesondere geht aus der 8 hervor, dass der Schnurquerschnitt 45 des Rings 13 und ein Schnurquerschnitt des Rings 13 im Allgemeinen nicht rund sein muss, sondern der Schnurquerschnitt kann deformiert sein und insbesondere von einer runden Form abweichen.
9 zeigt eine Sitzanordnung 101, welche einen Sitz 102 umfassen kann, insbesondere einen Fahrzeugsitz. Die Sitzanordnung 101 kann ferner eine Sitzfläche 103, eine Rückenlehne 105 und Luftblasenanordnungen 106 umfassen. Die Sitzanordnung 101 kann weiterhin die erfindungsgemäße Membrananordnung 1 umfassen, welche in der Sitzanordnung 101 oder benachbart zu der Sitzanordnung 101 angeordnet sein kann, wie dies in 9 dargestellt ist. Die Sitzanordnung 101 kann weiterhin ein Steuergerät 107 umfassen, welches in pneumatischem Kontakt zu den Luftblasenanordnungen 106 stehen kann. Insbesondere kann das Steuergerät 107 ausgeführt sein zum Öffnen oder zum Schließen eines pneumatischen Kontakts zu einer der Luftblasenanordnungen 106 oder kann das Steuergerät 107 ausgeführt sein zum Öffnen oder zum Schließen eines pneumatischen Kontakts zu mehreren Luftblasenanordnungen 106. Dabei kann die erfindungsgemäße Membrananordnung 1 weiterhin einen Aktuator 109 umfassen, welcher in den Membrankörper 9 eingreift. Insbesondere kann das Steuergerät 107 dazu ausgeführt sein, den Aktuator 109 anzusteuern. Weiterhin kann die Membrananordnung 1 in pneumatischem Kontakt mit dem Steuergerät 107 stehen. Durch das Steuergerät 107 kann die Membrananordnung 1 in pneumatischem Kontakt zu einer Luftblasenanordnung 106 oder kann die Membrananordnung 1 in pneumatischem Kontakt zu mehreren Luftblasenanordnungen 106 stehen. Weiterhin kann durch das Steuergerät 107 der pneumatische Kontakt zwischen der Membrananordnung 1 und einer Luftblasenanordnung 106 oder der pneumatische Kontakt zwischen der Membrananordnung 1 und mehreren Luftblasenanordnungen 106 getrennt werden.
Eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Membrananordnung 1 zusammen mit dem in den Membrankörper 9 eingreifenden Aktuator 109 ist in den 10 und 11 dargestellt. Hierbei kann der Aktuator 109 verkippbar angeordnet sein, wobei eine Verkippung zumindest gegenüber einer longitudinale Achse 111 erfolgen kann. Weiterhin kann der Aktuator 109 dazu ausgeführt sein, eine Rotationsbewegung in eine translatorische Bewegung zu überführen. Vorzugsweise kann die translatorische Bewegung dazu führen, dass der mit dem Aktuator 109 verbundene Membrankörper 9 eine translatorische Bewegung zumindest entlang der longitudinalen Achse 111 ausführt und der Aktuator 109 den Membrankörper 9 zusätzlich durch einen Winkelbereich führen kann, welcher Winkelwerte 113 innerhalb eines Intervalls von 0 Grad bis 40 Grad umfassen kann. Dabei können die Winkelwerte 113 zwischen einer Symmetrieachse 115 des Membrankörpers 9 und der longitudinalen Achse 111 eingeschlossen sein. Hierbei zeigt insbesondere 10 einen lateral geneigten Membrankörper 9 und 11 einen Membrankörper 9, dessen Symmetrieachse 115 allenfalls geringfügig gegenüber der longitudinalen Achse 111 geneigt ist und der weiterhin entlang der longitudinalen Achse 111 translatorisch bewegt worden ist.
Eine solche Bewegung des Membrankörpers 9 kann eine den Volumenraum 5 komprimierende Bewegung bewirken. Wenn die Sitzanordnung 101 die vorstehend beschriebene Membrananordnung 1 umfasst, kann hiermit eine Massagefunktion in der Sitzanordnung 101 ermöglicht werden, indem wie vorstehend beschrieben auf die Luftblasenanordnungen 106 eingewirkt wird. Insbesondere könnte der Aktuator 109 die Membrananordnung 1 zumindest durch die vorstehend beschriebene erste Position 3, zweite Position 29 sowie dritte Position 35, welche in den 1-6 dargestellt sind, bewegen. Die durch den Aktuator 109 und den Membrankörper 9 ausführbare reversibel komprimierende Bewegung des Volumenraums 5 kann eine kontinuierliche Bewegung des Membrankörpers 9 umfassen. Hierdurch kann der Membrankörper 9 durch die erste Position 3, die zweite Position 29 sowie die dritte Position 35 bewegt werden.
Weiterhin ist die obenstehend beschriebene Membrananordnung 1 zum Zweck einer vereinfachten Beschreibung als einzelne Anordnung betrachtet worden. Dagegen können vier oder mehr als vier Membrananordnungen 1 in einer nicht näher dargestellten Konstruktionslage symmetrisch d.h. quadratisch bzw. „kleeblattartig“ angeordnet werden. In der in den 1 bis 6, sowie 10 und 11 dargestellten Membrananordnung 1 ist diese in unterschiedlichen Positionen dargestellt, welche vom Aktuator 109 bewirkt werden können. Insbesondere könnte die vorstehend beschriebene Konstruktionslage mit vier oder mehr als vier Membrananordnungen 1 eine Bewegung der Membrananordnungen 1 umfassen, wobei die Membrananordnungen 1 sequenziell durch die vorstehend beschriebenen ersten, zweiten und dritten Positionen 3, 29 und 35 bewegt werden können.
In 12 ist eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Membrananordnung 116 dargestellt, mit einem Ring 117, welcher einstückig mit der Membrananordung 116 ausgeführt ist. Die Membrananordnung 116 kann zumindest die vorstehend beschriebenen Bewegungen der Membrananordnung 1 umfassen. So ist z.B. die Membrananordnung 116 in der 12 in der vorstehend beschriebenen ersten Position 3 dargestellt, wobei die Membrananordnung auch in den Positionen 29 sowie 35 angeordnet sein könnte. Insbesondere kann zumindest das vorstehend beschriebene Zusammenwirken von Membran 7 und Ring 13 auch für die Membran 7 und den Ring 117 erwartet werden und ist für die Membrananordnung 116 analog zur vorstehenden Beschreibung der Membrananordnung 1 zu verstehen.
Die Membrananordnung 116 kann weiterhin Vertiefungen in Form von Einkerbungen 119 umfassen, zum Minimieren von Materialspannungen im Bereich der Membran 7. Die Einkerbungen 119 sind dabei benachbart zum Volumenraum 5 unterhalb des Rings 117 vorgesehen. Weiterhin kann ein Flächenabschnitt 120 des Rings 117 die konvexe Anlagekontur 121 ausbilden. Hierbei ist der Flächenabschnitt 120 als ein beliebiger Abschnitt einer Außenfläche des Rings 117 zu verstehen und ist nicht beschränkend auf nur einen Flächenabschnitt zu verstehen. Vorzugsweise ist der Flächenabschnitt 120 als glatte Fläche ausgebildet. Der Ring 117 kann vorzugsweise mit dem vorstehend beschriebenen Gießverfahren einstückig mit der Membrananordnung 116 angeordnet werden. Der Ring 117 kann in dem Übergangsbereich 16 teilweise in den Membrankörper 9 eingelassen sein. Hierbei kann der Ring 117 weiterhin einen Schnurquerschnitt 123 umfassen, mit einem Durchmesser 125 in einem Bereich von 0.5 mm bis 20 mm. Wenn der Ring 117 von der Außenfläche 23 der Membran 7 zumindest teilweise umschlossen ist, kann die Membran 7 einen Biegeradius 127 aufweisen, welcher zumindest einem Radius 127 des Schnurquerschnitts 123 des Rings 117 entsprechen kann. Dies hat insbesondere eine verbiegungsbegrenzende Wirkung auf die Membran 7.
13 zeigt eine erfindungsgemäße Pumpenanordnung 202, welche zumindest eine Membrananordnung 1 umfasst. Weiterhin kann die Pumpenanordnung 202 den Aktuator 109 umfassen. Hierbei wirkt der Aktuator 109 wie vorstehend beschrieben auf den Membranköper 9 ein, wobei der Aktuator 109 durch einen Rotor 203 angetrieben sein kann.
Die Pumpenanordnung 202 kann zumindest ein Ventil 204 umfassen, welches mit einer ersten Seite 206 des Ventils 204 benachbart an den Volumenraum 5 der Membrananordnung 1 angeordnet sein kann. Das Ventil 204 kann mit einer zweiten Seite 208 des Ventils 204 benachbart an einen Kanal 210, 211 angeordnet sein. Das Ventil 204 kann Gummi umfassen und als ein Klappenventil ausgebildet sein. Bei einer den Volumenraum 5 komprimierenden Bewegung des Membrankörpers 9 kann ein sich im Volumenraum 5 befindliches Fluid über eine Ausströmrichtung 212 in den Kanal 210 ausströmen, d.h. der Volumenraum 5 entlüftet werden, wenn sich das Ventil 204 in einem geöffneten Zustand befindet. Der Kanal 210, 211 kann an einen nicht näher dargestellten Pumpenausgang oder Pumpeneingang angeschlossen sein, wobei der Kanal 210, 211 durch ein nicht näher dargestelltes schaltbares Ventil befüllt oder entlüftet werden kann. Bleibt das Ventil 204, zumindest zeitweise, in einem geschlossenen Zustand während einer den Volumenraum 5 komprimierenden Bewegung des Membrankörpers 9, weist die Pumpenanordnung 202 eine komprimierende Wirkung auf, bei der das im Volumenraum 5 befindliche Fluid komprimiert werden kann. Bei einer den Volumenraum 5 expandierenden Bewegung des Membrankörpers 9 kann der Volumenraum 5 mit einem Fluid über eine Einströmrichtung 214 befüllt werden, wenn sich das Ventil 204 in einem geöffneten Zustand befindet. Hierbei kann der Volumenraum 5 über den Kanal 211 befüllt werden. Die Ausströmrichtung 212 und die Einströmrichtung 214 sind keine direktionalen Richtungen, sondern sind als bidirektionale Richtungen anzusehen, abhängig von dem jeweiligen Pumpenzyklus. So kann die Auströmrichtung 212 zu einer Einströmrichtung werden, wenn der Membrankörper 9 eine den Volumenraum 5 expandierende Bewegung ausführt. Dementsprechend kann die Einströmrichtung 214 zu einer Ausströmrichtung werden, wenn der Membrankörper 9 eine den Volumenraum komprimierende Bewegung ausführt.
Insbesondere kann das Ventil 204 durch eine Druckdifferenz zwischen Volumenraum 5 und Kanal 210, 211 geöffnet oder geschlossen werden. Ist ein Druck in dem Volumenraum 5 größer als ein Druck in dem Kanal 210, 211, so kann das Ventil 204 in Richtung des Kanals 210, 211 geöffnet werden. Ist ein Druck in dem Kanal 210, 211 größer als in dem Volumenraum 5, so kann das Ventil 204 in Richtung des Volumenraums 5 geöffnet werden.
Vorzugsweise kann sich der Rotor 203 entlang einer Rotationsrichtung 215 bewegen oder kann sich der Rotor entgegen der Rotationsrichtung 215 bewegen und hierdurch eine Kraft auf den Aktuator 109 übertragen.
Durch eine zweite Membrananordnung 1 in der Pumpenanordnung 202, wie in 13 gezeigt, kann ein Volumenstrom verdoppelt werden, wobei der Volumenstrom über eine Menge von einem ausströmenden Fluid pro eine Zeiteinheit quantifiziert werden kann. Hierbei ist die vorstehend beschriebene Funktionsweise der Pumpenanordnung 202 analog anzuwenden.
Die in 13 gezeigte Pumpenanordnung 202 stellt Membrankörper 9 von zwei Membrananordnungen 1 in der ersten Position 3 und in der zweiten Position 29 dar, wobei in der gezeigten Ausführungsform der Pumpenanordnung 202 die Membrankörper 9 dazu ausgeführt sein können in der ersten 3, der zweiten 29 oder der dritten Position 35 relativ zur Membran 7 verkippbar zu sein.
Eine weitere Ausführungsform der vorstehend beschriebenen Pumpenanordnung 202 kann einen Aktuator 109 umfassen, welcher eine lineare Bewegung auf den Membrankörper 9 übertragen kann und diesen dabei nicht verkippt. In diesem Fall würde sich der Membrankörper 9 entlang longitudinaler Achsen 216, 218 relativ zur Membran 5 bewegen können und nicht gegenüber der longitudinalen Achse 111, wie in 10 gezeigt, verkippt werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 3901071 A1 [0003]
DE 4007932 A1 [0004]
DE 2211096 [0005]
DE 102011015532 A1 [0006]

Claims

Membrananordnung (1), umfassend eine einen Volumenraum (5) begrenzende Membran (7), einen Membrankörper (9), gekennzeichnet durch eine benachbart zu einem Übergangsbereich (16) von der Membran (7) zum Membrankörper (9) auf einer vom Volumenraum (5) abgewandten Außenseite (11) der Membranordnung (1) angeordnete konvexe Anlagekontur (12, 121).
Membrananordnung nach Anspruch 1, wobei die Membran (7) und der Membrankörper (9) einstückig ausgeführt sind oder die Membran (7) und der Membrankörper (9) separat ausgeführt und miteinander fluiddicht verbunden sind.
Membrananordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die konvexe Anlagekontur (12, 121) durch einen um den Membrankörper (9) umlaufenden Ring (13, 117) bereitgestellt wird.
Membrananordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Ring (13) separat von der Membrananordnung (1) ausgeführt ist oder wobei der Ring (117) und die Membrananordnung (1) einstückig ausgeführt sind.
Membrananordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Ring (117) zumindest teilweise in den Membrankörper (9) eingelassen ist und vorzugsweise Einkerbungen (119) umfasst zum Minimieren von Materialspannungen im Bereich der Membran (7).
Membrananordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die konvexe Anlagekontur (12, 121) als eine glatte Fläche ausgebildet ist.
Membrananordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, wobei der Ring (13, 117) ein O-Ring ist und Gummi oder Plastik umfasst, oder wobei der Ring (13) metallisch ist und vorzugsweise Edelstahl, Kupfer oder Messing umfasst.
Membrananordnung nach Anspruch 7, wobei der O-Ring (13) aus Plastik zumindest einen Anspritzpunkt (47) umfasst, der an einer Innenkante (49) des O-Rings (13) angeordnet ist.
Membrananordnung nach Anspruch 7 oder 8, wobei der O-Ring (13) das Material Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk (EPDM) oder das Material Polybutylenterephthalat (PBT) aufweist.
Membrananordnung nach einem der Ansprüche 3-9, wobei ein Schnurquerschnitt (19, 43, 45, 51, 123) des Rings (13, 117) einen Durchmesser (44, 50, 53, 125) in einem Bereich von 0.5 mm bis 20 mm aufweist.
Membrananordnung nach einem der Ansprüche 3-10, wobei ein Durchmesser (17) des Rings (13, 117) in einem Bereich von 5 mm bis 100 mm liegt, vorzugsweise in einem Bereich von 5 mm bis 50 mm.
Membrananordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Membran (7) eine Außen- (23) und eine Innenfläche (25) umfasst, wobei weiterhin der Membrankörper (9) in einer ersten Position (3) oder in einer zweiten Position (29) anordbar ist, wobei die Membran (7) zumindest teilweise an der konvexen Anlagekontur (12, 121) anliegt, wenn der Membrankörper (9) in der ersten Position (3) angeordnet ist, wobei weiterhin die Membran (7) die konvexe Anlagekontur (12, 121) zumindest teilweise umschließt, wenn der Membrankörper (9) in der zweiten Position (29) angeordnet ist.
Membrananordnung nach Anspruch 12, wobei der Membrankörper (9) weiterhin in einer dritten Position (35) zwischen der ersten (3) und zweiten Position (29) anordbar ist, wobei die Membran (7) die konvexe Anlagekontur (12, 121) zumindest teilweise umschließt, wenn der Membrankörper (9) in der dritten Position (35) angeordnet ist.
Membrananordnung nach einem der Ansprüche 12 oder 13, wobei die konvexe Anlagekontur (12, 121), welche von der Membran (7) zumindest teilweise umschlossen ist, als eine glatte Fläche ausgebildet ist.
Membrananordnung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, wobei der Membrankörper (9) dazu ausgebildet ist, in der ersten (3), der zweiten (29) oder der dritten Position (35) relativ zur Membran (7) verkippbar zu sein.
Membrananordnung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, wobei der Membrankörper (9) dazu ausgebildet ist, eine lineare Bewegung auszuführen, wobei die lineare Bewegung den Membrankörper (9) entlang einer longitudinalen Achse (216, 218) von der ersten Position (3) in die zweite Position (29) verschiebt oder von der zweiten Position (29) in die erste Position (3) verschiebt.
Membrananordnung nach einem der Ansprüche 12 bis 15, wobei die die konvexe Anlagekontur (12, 121) zumindest teilweise umschließende Membran (7) einen Biegeradius (34) aufweist, welcher zumindest einem Radius eines Schnurquerschnitts (19, 43, 45, 51, 123) der konvexen Anlagekontur (12, 121) entspricht.
Membrananordnung nach einem der Ansprüche 12 bis 17, wobei die Außenfläche (23) der Membran (7) dazu ausgelegt ist, zumindest zu einem Teilabschnitt (26, 120) der konvexen Anlagekontur (12, 121) einen Kontakt zu verlieren, wenn der Membrankörper (9) in der ersten Position (3) angeordnet ist.
Membrananordnung nach einem der Ansprüche 15, 17 oder 18, wobei die Außenfläche (23) der Membran (7) in einer verkippten Anordnung des Membrankörpers (9) dazu ausgelegt ist, die konvexe Anlagekontur (12, 121) zumindest teilweise zu umschließen.
Sitzanordnung (101), umfassend einen Sitz (102), insbesondere einen Fahrzeugsitz, wobei der Sitz (102) die Membrananordnung (1) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche umfasst, sowie ferner einen Aktuator (109), welcher dazu ausgebildet ist, mit dem Membrankörper (9) in Eingriff zu stehen und mit dem Membrankörper (9) eine den Volumenraum (5) komprimierende Bewegung auszuführen.
Pumpenanordnung (202), umfassend zumindest eine Membrananordnung (1) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 19.