DE4239794A1 - Miniatur-Handluftpumpe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Miniatur-Handluftpumpe zum Aufpumpen und Regulieren des Luftdruckes in Luftkammern relativ kleinen Volumens.

Im Stand der Technik sind zahlreiche Vorschläge bekannt, aufpumpbare Luftkammern in der Sohle und/oder im Schaft von Schuhen, insbesondere Sportschuhen, zur Dämpfung bzw. Polsterung vorzusehen. Aus biomechanischen Gründen, nämlich um die Abrollbewegung des Fußes und die dabei auftretende Pronation bzw. Supination zu steuern, ist es weiterhin bekannt, derartige Luftkammern ohne gegenseitige Verbindung in der Schuhsohle auszubilden und einzeln mit Ventilen auszustatten, um sie voneinander getrennt und mit unterschiedlichem Luftdruck beaufschlagen zu können. Bei einer bekannten Sportschuhsohle dieser Art (DE-U 92 00 013) sind die Luftkammern in einzelnen aufpumpbaren Schlauchelementen ausgebildet, die unmmittelbar die Sohlenauftrittsfläche bilden. Zum Aufpumpen dieser Schlauchelemente und zur Regulierung des Luftdruckes darin ist eine in den Schuhboden selbst eingebaute Miniatur- Luftpumpe vorgesehen, die eine Umschaltung auf die einzelnen Luftkammern in den Schlauchelementen ermöglicht und somit deren getrenntes Aufpumpen bzw. ein Ablassen von Druckluft daraus ermöglicht.

Es sind weiterhin auch bereits Schuhsohlen bekannt, bei denen darin enthaltene Luftkammern über Lippenventile, wie sie beispielsweise als Ballventile Anwendung finden, zugänglich sind (US-PS 49 12 861; Fig. 17). Derartige Lippenventile können durch eine darin eingeführte Ventil- Hohlnadel aufgestoßen werden, so daß ein Einpumpen von Luft in die damit verbundene Luftkammer möglich ist. Die Lippen umschließen bei diesem Aufpumpvorgang die Ventil- Hohlnadel luftdicht, so daß ein Entweichen von Luft aus der Kammer während des Aufpumpvorganges nicht möglich ist.

Es ist seit langem bekannt, daß ein einmal eingestellter Luftdruck in einer Luftkammer der beschriebenen Art sich nicht konstant darin hält. Das beruht sowohl auf Druckänderungen, die in Abhängigkeit von Temperaturänderungen eintreten, als auch auf Druckverlusten, da eine absolute Dichtheit der die Luftkammern bildenden Wände und der Ventile mit den in der Schuhtechnik verwendeten Materialien technisch nicht erreichbar ist. Letzteres gilt insbesondere in den Fällen, in denen nur eine relativ geringe Anzahl (z. B. drei oder vier) voneinander getrennter Luftkammern in einem Schuhboden vorgesehen sind und diese Luftkammern ausschließlich die Auftrittsdämpfung übernehmen, wie das bei den vorstehend genannten Schlauchelementen der Fall ist. Denn dann ist es erforderlich, den Luftdruck in diesen Luftkammern relativ hoch einzustellen, z. B. in der Größenordnung von 3 bis 4 bar, um dem individuellen Läufergewicht und den durch die Steuerung der Pronation bzw. Supination gestellten Anforderungen gerecht zu werden. Um diese individuell unterschiedlichen Anforderungen zu erfüllen, müssen daher die Luftkammern bei jeder erneuten Benutzung eines Schuhes dieser Art reproduzierbar mit dem Luftdruck gefüllt werden, den der Benutzer als für seine Zwecke und unter den jeweiligen Bedingungen als biomechanisch am günstigsten festgestellt hat. Dabei kommt es, wie sich gezeigt hat, auf eine ziemlich genaue Reproduktion des als vorteilhaft erkannten Druckwerts in jeder einzelnen Luftkammer an. Eine solche genau reproduzierbare Druckeinstellung ist aber mittels der bekannten Handluftpumpen und auch mittels der vorstehend erwähnten Miniatur-Luftpumpe nicht möglich, da bei diesen entweder keine oder eine für den genannten Zweck zu ungenaue Druckanzeige vorgesehen ist.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine kleine Handluftpumpe zu schaffen, die eine Druckmessung und -anzeige hinreichender Genauigkeit erlaubt, um reproduzierbar exakt den Luftdruck in Luftkammern verhältnismäßig kleinen Volumens regulieren zu können, und deren Abmessungen so klein sind, daß sie beim Sport in der Kleidung mitgetragen werden kann, ohne lästig zu sein.

Diese Aufgabe wird gelöst durch die im Anspruch 1 definierte Handluftpumpe.

Die Erfindung geht von der Überlegung aus, daß es für eine genaue Messung und Anzeige eines in einer Luftkammer herrschenden Luftdruckes an einem außerhalb dieser Luftkammer angeordneten Gerät, hier der Handluftpumpe, darauf ankommt, daß in der Handluftpumpe tatsächlich der Kammer-Luftdruck herrscht. Das ist dann nicht der Fall, wenn die Luftkammer über ein anderes als ein im erwähnten Sinne aufstoßbares Ventil, z. B. ein gewöhnliches Fahrradventil, zugänglich ist. Denn dann herrscht stromauf von dem Ventil aufgrund von dessen Drosselwirkung ein unkontrollierbar höherer Druck als in der Luftkammer selbst. Aus diesem Grund weist die erfindungsgemäße Handluftpumpe eine Hohlnadel auf, die über einen Förderkanal mit einem in einem Gehäuse untergebrachten Förderzylinder und darin betätigbaren Förderkolben verbunden ist. Die Verwendung eines Förderzylinders mit einem darin verschiebbaren Kolben ist wiederum die Voraussetzung dafür, hinreichend hohe Druckwerte in den Luftkammern erzeugen zu können. Schließlich erlaubt es nur die Verwendung eines elektronisch arbeitenden Drucksensors mit einer elektronischen Anzeige, insbesondere Digitalanzeige, die Abmessungen der Handluftpumpe so klein zu halten, daß diese im Sinn der vorstehend genannten Aufgabe stets mitgeführt werden kann.

Die Hohlnadel ist im Normalfall über eine gesonderte oder mit dem Gehäuse einstückige Halterung an diesem befestigt. Dabei läßt sich die Handhabung der Handluftpumpe erleichtern, wenn nach einer vorteilhaften Ausführungsform die Ventil-Hohlnadel über eine Ventilnadel-Halterung aus einem elastisch biegeverformbaren Material mit dem Gehäuse verbunden ist. Denn dann führen die durch die Handbetätigung des Förderkolbens unvermeidbaren Bewegungen der Handluftpumpe nicht zu Beschädigungen des Ventils und/oder der Ventil-Hohlnadel.

Beim Pumpvorgang steht der Förderzylinder mit der Ventil- Hohlnadel über einen Förderkanal in Verbindung, der ein relativ kleines Volumen aufweist und an dem auch die Zuleitung für den Drucksensor angeschlossen ist. Dieses kleine Volumen ist von Bedeutung, weil dadurch der bei Kontrollmessungen des Luftdruckes in einer Luftkammer auftretende Druckverlust klein bleibt und daher eine Verfälschung des vor dem Einführen der Ventil-Hohlnadel in das Lippenventil herrschenden Druckes nicht auftritt.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der beiliegenden Zeichnungen sowie aus weiteren Unteransprüchen.

In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Handluftpumpe nach der Erfindung in einem vergrößerten Maßstab;

Fig. 2 einen Querschnitt längs der Linie II-II in Fig. l, in gegenüber Fig. 1 vergrößertem Maßstab;

Fig. 3 einen Querschnitt längs der Linie III-III in Fig. l, in gegenüber Fig. 1 vergrößertem Maßstab;

Fig. 4 eine Stirnansicht der Handluftpumpe auf die Deckelseite, in gegenüber Fig. 1 vergrößertem Maßstab;

Fig. 5 einen Schnitt längs der Linie V-V in Fig. 1, in gegenüber Fig. 1 vergrößertem Maßstab, und

Fig. 6 eine Detailansicht einer Batteriehalterung im Schnitt und in der Draufsicht, wiederum im Vergleich zu den Fig. 2 bis 5 in vergrößertem Maßstab.

Die in den Zeichnungen dargestellte Handluftpumpe besteht im wesentlichen aus einem Gehäuse 1, einer in dem Gehäuse untergebrachten Baueinheit 2, die einen elektronisch arbeitenden Drucksensor 3 aufnimmt und einen Doppelzylinder 4 für zwei darin geführte Kolben 5 bildet, sowie aus einer Ventilnadel-Halterung 6 für eine Ventil-Hohlnadel 7.

Die Baueinheit 2 hat einen weitgehend geschlossenen Boden 21, von dem aus eine teilzylindrisch gekrümmte Seitenwand 22 sich (in Fig. 1) nach unten erstreckt, die an den zylindrischen Drucksensor 3 angepaßt ist. Diese Seitenwand 22 ist mit dem dem Drucksensor 3 zugewendeten Zylinder 4 durch einen Steg 23 verbunden, der eine rohrförmige Verdickung 24 mit einer darin ausgebildeten Meßbohrung 25 enthält (Fig. 3). In der Meßbohrung 25 ist ein rohrförmiger Anschlußzapfen des Drucksensors 3 aufgenommen. In dem Boden 21 ist weiterhin eine Durchgangsöffnung 26 ausgebildet, die so liegt, daß sie das Kopfende der beiden Zylinder 4 miteinander verbindet und beim Pumpvorgang eine Verbindung mit einem Förderkanal 27 herstellt.

Der Förderkanal 27 ist in einem Einsatz 28 ausgebildet, der mit dem Boden 21 der Baueinheit 2 verschraubt ist. Zwischen dem Boden 21 und dem Einsatz 28 ist eine Ventilplatte 29 aus Gummi angeordnet, die im Bereich der Durchgangsöffnung 26 und des daran anschließenden Förderkanals 27 ein zu dem Förderkanal 27 hin öffnendes und zu den Zylindern 4 hin sperrendes Flatterventil 30 sowie eine mit der Meßbohrung 25 korrespondierende Öffnung 31 aufweist. Der Förderkanal 27 setzt sich oberhalb der Ventilplatte 29 in einem Querkanal 32 fort, der einen nicht näher bezeichneten Schraubansatz des Einsatzes 28 ringförmig umgeht und in eine Auslaßventilkammer 33 mündet. In der Auslaßventilkammer 33 ist ein Ventilstift 34 mit einer kolbenförmigen Verdickung angeordnet, der in einer Bohrung des Einsatzes 28 verschiebbar geführt ist und durch eine Druckfeder 35 beaufschlagt ist. Sowohl die kolbenförmige Verdickung als auch der durch die Bohrung des Einsatzes 28 hindurchgeführte Schaft des Ventilstiftes 34 sind im Querschnitt (nicht gezeichnet) abgeflacht. Solange der Ventilstift 34 durch die Druckfeder 35 nach oben gedrückt ist, wird eine nicht näher bezeichnete Dichtplatte an die obere Wand der Auslaßventilkammer 33 angedrückt und dadurch eine Verbindung zwischen der Auslaßventilkammer 33 und der Umgebung unterbrochen. Wird jedoch der Ventilstift 34 mittels eines das Gehäuse durchsetzenden Betätigungsstifts 36 gegen die Wirkung der Druckfeder 35 in die Auslaßventilkammer 33 weiter hineingedrückt, so hebt die genannte Dichtplatte von der oberen Wand der Auslaßventilkammer 33 ab und gibt dadurch eine Verbindung zwischen dieser und der Umgebung längs der genannten Abflachungen frei.

An der Unterseite ist die Baueinheit 2 durch eine Deckplatte 38, die in das Gehäuse 1 eingefügt ist, fest mit dem Gehäuse verbunden. Die Deckplatte 38 weist Durchtrittsöffnungen für die beiden Kolben 5 auf, die miteinander durch einen Lagerbock 39 verbunden sind. Der die beiden Förderkolben 5 verbindende Lagerbock 39 weist zwei einander gegenüberliegende, senkrecht zur Zeichenebene der Fig. 1 vorspringende bzw. rückspringende Ansätze auf, auf welche eine Schwenk-Handhabe 40 mit entsprechenden (nicht gezeigten) Ausnehmungen unter elastischer Verformung aufgeschnappt ist, so daß eine Schwenkverbindung geschaffen ist. In dem in Fig. 1 gezeigten geschlossenen Zustand dient die Schwenk-Handhabe 40 als Deckel für das Gehäuse 1. Die Deckplatte 38 weist außerdem eine Sichtöffnung 41 auf, die den Blick auf eine Digitalanzeige (LCD) des Drucksensors 3 freigibt. Im Inneren der Schwenk-Handhabe 40 ist ein Riegelstift 42 angeformt, der mit einem nicht gezeigten verdickten Ende in eine entsprechende, nicht gezeigte Öffnung der Deckplatte 38 eingedrückt werden kann und damit die geschlossene Stellung der Schwenk-Handhabe bei Nichtgebrauch sichert.

Die an der oberen Stirnseite des Gehäuses 1 in dieses formschlüssig eingefügte Ventilnadel-Halterung 6 besteht aus einem biegeelastisch verformbaren Material, z. B. weichem Polyamid oder Gummi, und enthält eine Fortsetzung des Förderkanals 27. An ihrem oberen Ende ist eine Fassung 61 aus einem härteren Kunststoffmaterial oder aus Metall mit einer Gewindebohrung 62 eingeformt. In die Gewindebohrung 62 ist die Ventil-Hohlnadel 7 mittels eines Gewindeansatzes 71 eingeschraubt. Ein weiterer Gewindeansatz 72 sitzt über einem Bund 73 der Ventil- Hohlnadel 7 und dient dazu, die Ventil-Hohlnadel 7 im umgedrehten Zustand bei Nichtbenutzung im Förderkanal aufzunehmen und darin zu halten. Am Boden der Gewindebohrung 62 ist eine Dichtplatte 74 angeordnet.

Der Drucksensor 3 enthält ein Druck-Meßelement und eine damit verbundene elektronische Schaltung, die das Meßelement mit der LCD verbindet. Er benötigt für seine Funktion eine Miniatur-Knopfbatterie. Diese kann in den Drucksensor 3 durch eine (nicht gezeigte) seitliche Öffnung davon mittels einer aus Fig. 6 ersichtlichen Einschub- Halterung 80 eingefügt bzw. aus dem Drucksensor 3 wieder entfernt werden. Die Einschub-Halterung 80 durchsetzt im eingesetzten Zustand eine Öffnung 81 in der (in den Fig. 2 und 3 oben liegenden) Wand des Gehäuses 1 und ist durch federelastische Sperrarme 82, die sich im eingesetzten Zustand an der Innenwand des Gehäuses 1 abstützen, gegen ein Herausfallen gesichert. An ihrem äußeren Ende weist die Einschubhalterung 80 Griffkerben 83 auf, an denen sie mit dem Fingernagel erfaßt werden kann. Durch eine so aufgebrachte Zugkraft nach außen kann die federnde Abstützkraft der Sperrarme 82 überwunden und die Einschubhalterung nach außen gezogen werden.

Für die Betätigung der erfindungsgemäßen Handluftpumpe, d. h. beispielsweise für das Aufpumpen einer Luftkammer in einem Schuhboden, die mit einem Lippenventil der eingangs beschriebenen Art ausgestattet ist, wird die Schwenk- Handhabe 40 um den Lagerbock 39 nach unten geschwenkt. Die Ventil-Hohlnadel 7 wird in das (nicht gezeigte) Lippenventil der Luftkammer eingesteckt, so daß dessen Lippen dadurch gespreizt werden und durch die Ventil- Hohlnadel 7 eine direkte Verbindung zwischen der Luftkammer und dem Förderkanal 27 hergestellt wird. Mit der abgeschwenkten Schwenk-Handhabe 40 können nun die beiden Förderkolben 5 betätigt werden, so daß über die Durchgangsöffnung 26, durch das Flatterventil 30 und längs dem Förderkanal 27 Luft in die Luftkammer eingepumpt werden kann. Über den Querkanal 32 wirkt der durch den Pumpvorgang erzeugte und in der Luftkammer herrschende Druck auch in der Auslaßventilkammer 33 sowie über die Bohrung 31 auch in der Meßbohrung 25, in welche der Drucksensor 3 mit seinem Anschlußzapfen hineinragt. Während des Pumpvorganges kann daher der Druck ständig an der Digitalanzeige des Drucksensors 3 durch die Sichtöffnung 41 überprüft werden.

Ergibt sich nach dem Einführen der Ventil-Hohlnadel 7 in das Lippenventil, daß der in der Luftkammer herrschende Druck unerwünscht hoch ist, so kann ein gesteuertes Ablassen von Luft durch Betätigung des Betätigungsstiftes 36 erfolgen. In diesem Fall strömt die in der Auslaßventilkammer 33 enthaltene Luft längs den Abflachungen des Ventilstifts 34 aus. Auch hierbei läßt sich mittels der Digitalanzeige des Drucksensors 3 der Druck genau überwachen.

Der Drucksensor 3 ist so ausgelegt, daß die Digitalanzeige den Druck mit einer Genauigkeit von mindestens 1/10 bar anzeigt. Infolge der Verwendung einer Ventil-Hohlnadel 7 herrscht im Bereich der Meßbohrung 25 stets der gleiche Druck wie in der zu regulierenden Luftkammer. Dies ändert sich auch nicht während des Herausziehens der Ventil- Hohlnadel 7 aus dem Lippenventil, solange die Ventil- Hohlnadel die Ventillippen gerade noch gespreizt hält. Der Benutzer der Handluftpumpe kann deshalb sicher sein, daß der zuletzt angezeigte Luftdruck tatsächlich in der Luftkammer besteht.

Die in dem Ausführungsbeispiel beschriebene Handluftpumpe hat in einer praktischen Ausführungsform eine Größe von etwa 12 cm (einschl. Ventil-Hohlnadel 7) auf etwa 5 cm. Das Gehäuse ist, wie sich aus den Fig. 2 bis 4 ergibt, ergonomisch günstig gestaltet, so daß es beim Pumpvorgang gut in der Hand liegt und gehalten werden kann. Das Gehäuse 1 besteht aus zwei Gehäuseschalen, die - wie sich aus Fig. 3 ergibt - längs eines Randes formschlüssig ineinander verrastet sind und im übrigen durch nicht näher bezeichnete Schrauben zusammengehalten sind.

Claims (10)

1. Miniatur-Handluftpumpe zum Regulieren des Luftdruckes in einer Luftkammer relativ kleinen Volumens, z. B. in einem Sportschuh, wobei die Luftkammer durch ein mittels einer Ventilnadel od. dgl. aufstoßbares Ventil zugänglich ist, mit einem Gehäuse (1), mindestens einem in dem Gehäuse untergebrachten Förderzylinder (4) mit einem von Hand betätigbaren Förderkolben (5), einem in dem Gehäuse aufgenommenen Drucksensor (3), der mit einer an der Außenseite des Gehäuses (1) angeordneten elektronischen Anzeige verbunden ist, und mit einer an dem Gehäuse befestigten Hohlnadel (7) od. dgl., die mit dem Förderzylinder (4) über einen Förderkanal (27) verbunden ist, mit dem auch der Drucksensor (3) in Verbindung steht.

2. Handluftpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventil-Hohlnadel (7) über eine Ventilnadel- Halterung (6) aus einem elastisch biegeverformbaren Material mit dem Gehäuse (1) verbunden ist.

3. Handluftpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventil-Hohlnadel (7) über ein elastisch biegeverformbares schlauchförmiges Zwischenstück mit dem Gehäuse (1) verbunden ist.

4. Handluftpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Förderkanal (27) eine Auslaßventilkammer (33) in Verbindung steht, in der ein von außerhalb betätigbares Auslaßventil (34) angeordnet ist.

5. Handluftpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Betätigungsende des Förderkolbens (5) eine Schwenk-Handhabe (40) angelenkt ist, die über das Stirnende des Gehäuses (1) als Deckel schwenkbar und daran arretierbar ist.

6. Handluftpumpe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventil-Hohlnadel (7) an der der Schwenk- Handhabe (40) gegenüberliegenden Gehäusestirnseite angeordnet ist.

7. Handluftpumpe nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Betätigungselement (36) des Auslaßventils (34) an der der Schwenk-Handhabe (40) gegenüberliegenden Gehäusestirnseite angeordnet ist.

8. Handluftpumpe nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronische Druckanzeige auf der durch die Schwenk-Handhabe (40) abdeckbaren Gehäusestirnseite angeordnet ist.

9. Handluftpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Förderzylinder (4) und eine Halterung (22) für den Drucksensor (3) und dessen Anzeige als Baueinheit (2) ausgebildet und in dem Gehäuse (1) aufgenommen sind.

10. Handluftpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse durch zwei Gehäuse-Halbschalen gebildet ist.