EP1364130A1 - Vacuum unit - Google Patents

Vacuum unit

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EP1364130A1
EP1364130A1 EP02719969A EP02719969A EP1364130A1 EP 1364130 A1 EP1364130 A1 EP 1364130A1 EP 02719969 A EP02719969 A EP 02719969A EP 02719969 A EP02719969 A EP 02719969A EP 1364130 A1 EP1364130 A1 EP 1364130A1
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EP
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vacuum
push rod
housing
longitudinal guide
membrane
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EP02719969A
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Thomas Jessberger
Heinz Dobusch
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Mann and Hummel GmbH
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Mann and Hummel GmbH
Filterwerk Mann and Hummel GmbH
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B15/00—Fluid-actuated devices for displacing a member from one position to another; Gearing associated therewith
    • F15B15/08—Characterised by the construction of the motor unit
    • F15B15/10—Characterised by the construction of the motor unit the motor being of diaphragm type

Definitions

  • the invention relates to a vacuum can according to the preamble of independent claim 1.
  • a vacuum box in the form of a pneumatic switching element is known from DE 196 23 961 A1.
  • This is connected to a vacuum source and has a pressure chamber in which an actuator which can be displaced against the force of a spring element by a vacuum is arranged.
  • This actuator is connected to an actuating device which is led out of the pressure chamber.
  • the spring element is arranged outside the pressure chamber and engages the actuating device or can be fastened to a joint arranged outside.
  • a guidance of the push rod over the spring cannot be realized with this construction.
  • the push rod can tilt and thus rub the membrane of the vacuum box on the housing or come to rest, which can damage the membrane.
  • the membrane can be rubbed, which can lead to failure of the vacuum box. This leads to inaccuracies in the transfer of the vacuum to an element to be actuated.
  • FIG 3 shows a vacuum can with an additional expansion element 24.
  • expansion elements are also known under the name wax thermostat and lead
  • the vacuum box shown in FIG. 4 can also drive a crank, as is customary for vacuum drives of rotary valves, for example on intake systems of internal combustion engines, without the need for an additional joint
  • the push rod is necessary. It is advantageous that the leadership is the most distant Point from the crank mechanism, this minimizes the angular deflection of the push rod.

Abstract

A vacuum unit for producing a stroke movement due to an applied vacuum. The vacuum unit includes a housing, a spring disposed in the housing, a diaphragm and a drive rod arranged on the diaphragm. The drive rod is positioned centrally on the diaphragm and is mounted in a longitudinal guide in the housing.

Description

Unterdruckdose Vacuum unit
Beschreibungdescription
Stand der TechnikState of the art
Die Erfindung betrifft eine Unterdruckdose nach dem Oberbegriff des unabhängigen Anspruchs 1.The invention relates to a vacuum can according to the preamble of independent claim 1.
Aus der DE 196 23 961 A1 ist eine Unterdruckdose in Form eines pneumatischen Schaltelements bekannt. Diese ist mit einer Unterdruckquelle verbunden und weist einen Druckraum auf in dem ein gegen die Kraft eines Federelements durch einen Unterdruck verla- gerbares Stellglied angeordnet ist. Dieses Stellglied ist mit einer aus dem Druckraum herausgeführten Betätigungseinrichtung verbunden. Das Federelement ist außerhalb des Druckraumes angeordnet und greift an der Betätigungseinrichtung an oder kann an einem außerhalb angeordneten Gelenk befestigt sein. Eine Führung der Schubstange über die Feder kann mit diesem Aufbau nicht realisiert werden. Außerdem besteht die Gefahr, dass die Schubstange verkantet und damit die Membran der Unterdruckdose am Gehäuse reibt oder zum Anliegen kommt, wobei die Membran beschädigt werden kann. Hierbei kann die Membran durchgerieben werden, was zum Versagen der Unterdruckdose führen kann. Dies führt zu Ungenauigkeiten bei der Übertragung des Unterdrucks auf ein zu betätigendes Element.A vacuum box in the form of a pneumatic switching element is known from DE 196 23 961 A1. This is connected to a vacuum source and has a pressure chamber in which an actuator which can be displaced against the force of a spring element by a vacuum is arranged. This actuator is connected to an actuating device which is led out of the pressure chamber. The spring element is arranged outside the pressure chamber and engages the actuating device or can be fastened to a joint arranged outside. A guidance of the push rod over the spring cannot be realized with this construction. There is also the risk that the push rod can tilt and thus rub the membrane of the vacuum box on the housing or come to rest, which can damage the membrane. Here, the membrane can be rubbed, which can lead to failure of the vacuum box. This leads to inaccuracies in the transfer of the vacuum to an element to be actuated.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde diese genannten Nachteile zu vermeiden und eine Unterdruckdose bzw. ein pneumatisches Schaltelement zu schaffen mit einer präzisen Führung und damit einer exakten Übertragung des Unterdrucks in eine lineare oder drehende Bewegung. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst.The invention has for its object to avoid these disadvantages and to create a vacuum box or a pneumatic switching element with precise guidance and thus an exact transmission of the vacuum in a linear or rotating movement. This object is achieved by the features of independent claim 1.
Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention
Der wesentliche Vorteil der Erfindung liegt darin, dass die Schubstange an der Membran zentriert ist und an dem Gehäuse der Unterdruckdose über eine Längsführung gelagert ist. Damit wird ein Verkanten unmöglich. Die Längsführung kann derart gestaltet sein, dass geringe Reibkräfte einwirken und damit die Übertragung der Bewegung nicht verfälschen.The main advantage of the invention is that the push rod is centered on the membrane and is mounted on the housing of the vacuum box via a longitudinal guide. This makes canting impossible. The longitudinal guide can be designed that low frictional forces act and thus do not distort the transmission of the movement.
Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, die Längsführung mit einem Gleitlager zu versehen, alternativ kann auch eine Kugellagerbuchse verwendet werden. Der Vorteil der Kugellagerbuchse liegt in der äußerst geringen Reibung und damit hohe Präzision der Unterdruckdose. Zur Längsführung kann auch ein Lagerstift im Deckel der Unterdruckdose angeordnet sein. Dieser Lagerstift greift durch die Druckfeder hindurch in eine Bohrung der Schubstange ein bzw. die Schubstange wird durch diesen Lagerstift geführt. Der Vorteil dieser Art Längsführung liegt darin, dass das Zusammenwirken der beiden Ele- mente, welche im Reinluftteil angeordnet sind, nicht durch Umwelteinflüsse beeinträchtigt wird.One embodiment of the invention provides for the longitudinal guide to be provided with a slide bearing, alternatively a ball bearing bush can also be used. The advantage of the ball bearing bush is the extremely low friction and therefore the high precision of the vacuum socket. A bearing pin can also be arranged in the lid of the vacuum box for longitudinal guidance. This bearing pin engages through the compression spring in a bore of the push rod or the push rod is guided through this bearing pin. The advantage of this type of longitudinal guidance is that the interaction of the two elements, which are arranged in the clean air section, is not impaired by environmental influences.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass die Druckfeder labiler ausgelegt werden kann, da durch die Führung ein Ausknicken verhindert ist. Weiterhin ist diese Art der Längsführung auch in kleine Bauräume zu integrieren, da kein zusätzlicher Bauraum und keine zusätzliche Bauteile erforderlich sind. Die Lagerung des Lagerstiftes in der Schubstange kann auch mit größerem Spiel, insbesondere von mehreren Millimetern erfolgen. Dadurch ist der Einsatz von Gelenken , welche zur Kompensation von Drehbewegungen einer Kurbel dienen, nicht erforderlich.Another advantage of the invention is that the compression spring can be made more unstable, since the guide prevents it from buckling. Furthermore, this type of longitudinal guidance can also be integrated into small installation spaces, since no additional installation space and no additional components are required. The bearing pin can also be stored in the push rod with greater play, in particular several millimeters. As a result, the use of joints, which serve to compensate for rotary movements of a crank, is not necessary.
Die Schubstange kann in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung mit einem Dehn- stoffelement versehen werden, damit wird eine Unterdruckdose geschaffen die zusätzlich zu der Verstellung aufgrund des Unterdrucks eine Verstellung aufgrund von Temperatureinflüssen vornimmt. Solche Systeme finden Anwendung im Automobilbau, insbesondere bei der Kalt-Warmluftregelung von Brennkraftmaschinen.In a further embodiment of the invention, the push rod can be provided with an expansion element, so that a vacuum box is created which, in addition to the adjustment due to the vacuum, also performs an adjustment due to temperature influences. Systems of this type are used in automobile construction, in particular in the cold / warm air control of internal combustion engines.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung liegt in der Ergänzung der Schubstange durch ein Gelenk. Selbstverständlich besteht auch die Möglichkeit ein zwei- oder mehrteiliges Gelenk vorzusehen, so dass auch komplizierte Bewegungsabläufe mit der Unterdruckdose realisierbar sind. Sofern die Längsführung mit einem geeigneten Dichtelement versehen wird, kann der Unterdruckraum über die Längsführung abgedichtet werden, es sind keine zusätzlichen Dichtelemente erforderlich. Das gesamte System wird von einem Ge- häuse umschlossen, welches bevorzugt aus Kunststoff besteht. Dieses Gehäuse ist zweiteilig aufgebaut. Die beiden Teile können über Schnappverbindungen oder über eine Schweißverbindung miteinander gekoppelt, in der Trennebene der beiden Teile eingebettet sein. Diese und weitere Merkmale von bevorzugten Weiterbildungen der Erfindung gehen außer aus den Ansprüchen auch aus der Beschreibung und der Zeichnung hervor, wobei die einzelnen Merkmale jeweils für sich allein oder zu mehreren in Form von Unterkombinationen bei der Ausführungsform der Erfindung und auf anderen Gebieten verwirklicht 5 sein und vorteilhafte sowie für sich schutzfähige Ausführungen darstellen können, für die hier Schutz beansprucht wird.A further embodiment of the invention lies in the addition of a push rod to the joint. Of course, there is also the possibility of providing a two-part or multi-part joint, so that even complicated movement sequences can be realized with the vacuum box. If the longitudinal guide is provided with a suitable sealing element, the vacuum chamber can be sealed via the longitudinal guide; no additional sealing elements are required. The entire system is enclosed in a housing, which is preferably made of plastic. This housing is constructed in two parts. The two parts can be coupled to one another via snap connections or via a welded connection, and can be embedded in the parting plane of the two parts. These and further features of preferred developments of the invention are evident from the claims and also from the description and the drawing, the individual features being realized individually or in groups in the form of sub-combinations in the embodiment of the invention and in other areas 5 and can represent advantageous and protectable versions for which protection is claimed here.
Zeichnungdrawing
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigtThe invention is explained below using exemplary embodiments. It shows
Figur 1 eine Unterdruckdose nach dem Stand der Technik,1 shows a vacuum box according to the prior art,
10 Figur 2 eine Unterdruckdose mit einer Längsführung und einem Gelenk,FIG. 2 shows a vacuum box with a longitudinal guide and a joint,
Figur 3 eine Unterdruckdose mit einem DehnstoffelementFigure 3 shows a vacuum box with an expansion element
Figur 4 eine Unterdruckdose mit einem Lagerstift.Figure 4 shows a vacuum can with a bearing pin.
Beschreibung der AusführungsbeispieleDescription of the embodiments
Figur 1 zeigt eine Unterdruckdose 10 bestehend aus einem Deckel 11 , einem Gehäuse 15 12 einer darin angeordneten Membran 13, einer Druckfeder 14 und einer Schubstange 15. Die Druckfeder 14 richtet eine Kraft auf die Schubstange 15. Sofern ein Unterdruck im Unterdruckraum 16 anliegt, wird die Schubstange nach innen gezogen. Bei einem Reduzieren des Unterdrucks gleitet die Schubstange nach außen und kann damit ein hier nicht dargestelltes Element in Form einer Klappe, Welle oder Ähnlichem verstellen. Die 20 Schubstange ist von der Membran umschlossen. Die Verbindung zwischen Membran und Schubstange ist so gewählt, dass diese gleichzeitig eine Abdichtung des Unterdruckraums 16 bildet. Es ist ersichtlich, dass bei einer seitlich wirkenden Kraft auf die Schubstange diese dazu neigt auszuweichen, dass heißt durch die Instabilität der Feder treten Schwierigkeiten hinsichtlich der Führung auf. Dieses kann dazu führen, dass die 25 Schubstange am Gehäuse reibt oder eine Verkantung eintritt was zu Ungenauigkeiten und auch zu Fehlstellungen führt.FIG. 1 shows a vacuum box 10 consisting of a cover 11, a housing 15 12, a membrane 13 arranged therein, a compression spring 14 and a push rod 15. The compression spring 14 directs a force on the push rod 15. If there is a vacuum in the vacuum chamber 16 the push rod pulled inwards. When the negative pressure is reduced, the push rod slides outwards and can thus adjust an element (not shown here) in the form of a flap, shaft or the like. The 20 push rod is enclosed by the membrane. The connection between the membrane and the push rod is selected such that it simultaneously forms a seal for the vacuum chamber 16. It can be seen that with a laterally acting force on the push rod, it tends to deflect, that is, the instability of the spring causes difficulties in terms of guidance. This can result in the push rod rubbing against the housing or jamming, which leads to inaccuracies and incorrect positions.
Figur 2 zeigt eine Unterdruckdose 10 mit einer Längsführung. Gleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Die Schubstange 15 ist mit einem Schubstangenkopf 17 versehen. An diesem liegt die Membran 13 dichtend an. Am Durchgang der Schubstange 15 durch das Gehäuse 12 ist eine Längsführung in Form eines Gleitlagers 18 vorgesehen. Dieses Gleitlager weist eine Dichtung 19 auf, welche dafür sorgt, dass der Unterdruckraum 16 zuverlässig abgedichtet ist. Der Unterdruckraum ist über eine Leitung 20 5 mit einem hier nicht dargestellten Unterdruckgeber verbunden. Das Gleitlager besitzt eine Gleitlagerhülse 21 die hinsichtlich des Materials auf das Material der Schubstange abgestimmt ist und einen geringen Reibkoeffizienten aufweist. Das Gleitlager ist ferner mit einem Lagerdeckel 22 versehen, welcher gleichzeitig als Anschlag für den Schubstangenkopf 17 bei einem maximalen Unterdruck dient. An der Schubstange ist ein Gelenkt 10 23 vorgesehen, mit diesem System kann eine Kurbel angetrieben werden. Es besteht auch die Möglichkeit eine Schwenkbewegung auszuführen, so dass ein zusätzliches Gelenk in der Schubstange nicht notwendig ist.Figure 2 shows a vacuum can 10 with a longitudinal guide. The same parts are provided with the same reference numerals. The push rod 15 is with a push rod head 17 Mistake. The membrane 13 lies sealingly against this. A longitudinal guide in the form of a slide bearing 18 is provided at the passage of the push rod 15 through the housing 12. This slide bearing has a seal 19, which ensures that the vacuum chamber 16 is reliably sealed. The vacuum chamber is connected via a line 20 5 to a vacuum sensor, not shown here. The plain bearing has a plain bearing sleeve 21 which is matched to the material of the push rod in terms of material and has a low coefficient of friction. The slide bearing is also provided with a bearing cover 22, which also serves as a stop for the push rod head 17 at a maximum negative pressure. A link 10 23 is provided on the push rod, with this system a crank can be driven. It is also possible to perform a swiveling movement so that an additional joint in the push rod is not necessary.
Figur 3 zeigt eine Unterdruckdose mit einem zusätzlichen Dehnstoffelement 24. Solche Dehnstoffelemente sind auch unter dem Namen Wachstermostat bekannt und führen beiFigure 3 shows a vacuum can with an additional expansion element 24. Such expansion elements are also known under the name wax thermostat and lead
15 Temperaturänderungen eine axial gerichtete Bewegung aus. Das Dehnstoffelement selbst ist axial beweglich, in dem Gehäuse 12 der Unterdruckdose gelagert und zwar derart, dass ein Kunststoffträger 25, welcher mit der Membran 13 verbunden ist, dieses Element aufgrund des anliegenden Unterdrucks bewegt. Sofern zusätzlich eine Temperaturänderung auftritt, wird das Dehnstoffelement 24 eine Axialbewegung entgegen der15 temperature changes an axially directed movement. The expansion element itself is axially movable, mounted in the housing 12 of the vacuum box and in such a way that a plastic carrier 25, which is connected to the membrane 13, moves this element due to the negative pressure present. If an additional temperature change occurs, the expansion element 24 becomes an axial movement against the
20 Kraft der Druckfeder 26 ausüben, da sich der Stößel 27 des Dehnstoffelements an dem Kunststoffträger 25 abstützt.20 Apply force of the compression spring 26, since the plunger 27 of the expansion element is supported on the plastic carrier 25.
Figur 4 zeigt eine Variante bei welcher der Deckel 28 mit einem nach innen gerichteten Lagerstift 29 versehen ist. Dieser Lagerstift 29 greift in eine Bohrung 30 der Schubstange 31 ein und bewirkt damit eine Führung dieser Schubstange, dies bedeutet, dass eineFigure 4 shows a variant in which the cover 28 is provided with an inwardly directed bearing pin 29. This bearing pin 29 engages in a bore 30 of the push rod 31 and thus guides this push rod, which means that a
25 Führung über das Gehäuse 32 im Bereich des Durchtritts der Schubstange durch dasselbe nicht erforderlich ist. Selbstverständlich kann auch die Führung über den Stößel 29 sowohl eine Gleitlagerführung als auch eine Kugellagerbuchsenführung sein. Der Vorteil dieser Führung liegt darin, dass das Gehäuse relativ einfach gestaltet sein kann und eine Verschmutzung der Führung durch den innenliegenden Stößel wirksam verhindert wird.25 guidance over the housing 32 in the region of the passage of the push rod through the same is not required. Of course, the guide via the plunger 29 can also be both a slide bearing guide and a ball bearing bushing guide. The advantage of this guide is that the housing can be made relatively simple and contamination of the guide by the internal plunger is effectively prevented.
30 Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, dass die Schubstange nicht an der Gehäusewand anliegt und die Membran damit nicht durchgescheuert werden kann. Durch genügend Spiel in der Führung kann die in Figur 4 dargestellte Unterdruckdose auch eine Kurbel antreiben, wie es für Unterdruckantriebe von Drehschiebern, beispielsweise an Ansaugsystemen von Brennkraftmaschinen üblich ist, ohne dass dazu ein zusätzliches Gelenk in30 Another advantage can be seen in the fact that the push rod does not lie against the housing wall and the diaphragm cannot be worn through. With sufficient play in the guide, the vacuum box shown in FIG. 4 can also drive a crank, as is customary for vacuum drives of rotary valves, for example on intake systems of internal combustion engines, without the need for an additional joint
35 der Schubstange notwendig ist. Dabei ist von Vorteil, dass die Führung am entferntesten Punkt vom Kurbeltrieb angebracht ist, dadurch wird die Winkelauslenkung der Schubstange minimiert. 35 the push rod is necessary. It is advantageous that the leadership is the most distant Point from the crank mechanism, this minimizes the angular deflection of the push rod.

Claims

Patentansprüche claims
1. Unterdruckdose zur Erzeugung einer Hubbewegung aufgrund eines anliegenden Unterdrucks mit einem Gehäuse, einer darin angeordneten Feder, einer Membran und einer an der Membran angeordneten Schubstange, dadurch gekennzeichnet, dass die Schubstange an der Membran zentriert ist und an dem Gehäuse der Unterdruckdose über eine Längsführung gelagert ist.1. Vacuum can for generating a lifting movement due to an applied vacuum with a housing, a spring arranged therein, a membrane and a push rod arranged on the membrane, characterized in that the push rod is centered on the membrane and on the housing of the vacuum box via a longitudinal guide is stored.
2. Unterdruckdose nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Längsführung ein Gleitlager ist.2. Vacuum can according to claim 1, characterized in that the longitudinal guide is a plain bearing.
3. Unterdruckdose nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Längsführung eine Kugellagerbuchse ist.3. Vacuum can according to claim 1, characterized in that the longitudinal guide is a ball bearing bush.
4. Unterdruckdose nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse einen Lagerstift aufweist und dieser Lagerstift in eine Bohrung der Schubstange eingreift und die Längsführung bildet.4. Vacuum can according to claim 1, characterized in that the housing has a bearing pin and this bearing pin engages in a bore of the push rod and forms the longitudinal guide.
5. Unterdruckdose nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schubstange durch ein Dehnstoffelement gebildet ist.5. Vacuum can according to one of the preceding claims, characterized in that the push rod is formed by an expansion element.
6. Unterdruckdose nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an der Schubstange eine Gelenk angeordnet ist zum Antrieb einer Kurbel oder zum Ausführen einer Schwenkbewegung.6. Vacuum can according to one of the preceding claims, characterized in that a joint is arranged on the push rod for driving a crank or for executing a pivoting movement.
7. Unterdruckdose nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Unterdruckraum sich bis zu dem Gleitlager erstreckt und die Längsführung mit einem Abdichtelement versehen ist.7. Vacuum can according to one of the preceding claims, characterized in that the vacuum space extends to the slide bearing and the longitudinal guide is provided with a sealing element.
8. Unterdruckdose nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse aus Kunststoff besteht und zweiteilig aufgebaut ist, wobei die beiden Teile miteinander verschweißt sind und im Verbindungsbereich die Membran eingebettet ist. 8. Vacuum can according to one of the preceding claims, characterized in that the housing consists of plastic and is constructed in two parts, the two parts being welded to one another and the membrane being embedded in the connection area.
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