DE102015006342A1

DE102015006342A1 - Unterdruckdose

Info

Publication number: DE102015006342A1
Application number: DE102015006342.1A
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: MURRPLASTIK PRODUKTIONSTECHNIK GmbH
Current assignee: MURRPLASTIK PRODUKTIONSTECHNIK GmbH
Priority date: 2015-05-19
Filing date: 2015-05-19
Publication date: 2016-11-24

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Unterdruckdose mit einem Dosengehäuse (12), mit einem in das Dosengehäuse (12) ragenden und gegenüber diesem in Richtung seiner Längserstreckung linear beweglichen Stößel (14), mit einem den Stößel (14) beaufschlagenden Rückstellelement (22), mit einer im Dosengehäuse (12) angeordneten, mit dem Dosengehäuse (12) und dem Stößel (14) verbundenen flexiblen Membran (18), wobei das Dosengehäuse (12) und die Membran (18) eine gasdichte Druckkammer (20) begrenzen, die über einen Anschluss im Dosengehäuse (12) zur Bewegung des Stößels (14) gegen die Kraft des Rückstellelements (22) evakuierbar sowie wieder mit Gas befüllbar ist. Erfindungsgemäß ist eine am Dosengehäuse (12) um eine gehäusefeste Drehachse (32) drehbar gelagerte Spindelmutter (30) vorgesehen, durch die sich der Stößel (14) erstreckt, und die ein Innengewinde (34) aufweist, das mit einem Außengewinde (36) am Stößel (14) unter Bildung eines Spindeltriebs in Eingriff ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Unterdruckdose gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.
Solche Unterdruckdosen finden breite Anwendung als Stellglieder zur Betätigung eines Bauteils, das mittels Beaufschlagung durch den Stößel bewegt wird. So werden sie beispielsweise in Kraftfahrzeugen zur Betätigung von Lüfterklappen oder ähnlichen Bauteilen verwendet. Meist können aber nur zwei Schaltstellungen realisiert werden, beispielsweise „Lüfterklappe auf” einerseits und „Lüfterklappe zu” andererseits. Für die gezielte Ansteuerung von Zwischenstellungen oder gar für eine Regelung sind solche Unterdruckdosen nicht geeignet.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Unterdruckdose der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass sie eine Bestimmung der Stellung des Stößels und/oder eine gezielte Ansteuerung definierter Stellungen des Stößels ermöglicht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Unterdruckdose mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, die Linearbewegung des Stößels in eine Drehbewegung der Spindelmutter umzuwandeln, indem der Stößel und die Spindelmutter jeweils Gewinde aufweisen, die miteinander unter Bildung eines Spindeltriebs in Eingriff sind. Die Bewegung der Spindelmutter kann zur Positionsbestimmung überwacht werden, sodass indirekt eine Positionsbestimmung des Stößels vorgenommen werden kann. Zudem ist es möglich, auf die Spindelmutter eine Bremswirkung auszuüben, die deren Drehung hemmt, sodass auch der Stößel gebremst wird. Beide Funktionen können zur Realisierung einer Regelung miteinander vereint werden, sodass der Stößel gezielt vorgegebene Positionen anfahren kann.
Zweckmäßig weist die Spindelmutter eine Markierung zur Positionserkennung auf. Diese kann beispielsweise mindestens ein die Spindelmutter durchdringendes Loch umfassen. Es ist jedoch auch möglich, dass die Markierung mindestens einen Reflektor umfasst. Auch andere Markierungen, wie beispielsweise eine Beschriftung, sind denkbar. Die Markierung kann auf einer Stirnfläche an der Oberseite oder der Unterseite der Spindelmutter angeordnet sein, oder aber auf deren Umfangsrand. Sie kann von einer Bedienperson abgelesen werden. Es wird jedoch bevorzugt, dass die Markierung automatisiert gelesen wird, beispielsweise mittels einer Lichtschranke. Diese kann im Fall der oben genannten Ausführungsbeispiele schalten, wenn ihr Lichtstrahl durch ein die Spindelmutter durchdringendes Loch fällt oder von einem Reflektor auf der Spindelmutter reflektiert wird. Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung umfasst die Markierung mindestens einen Magneten, vorzugsweise mindestens einen Permanentmagneten. Dabei kann vorteilhaft ein magnetoresistiver Sensor oder ein Hallsensor zur Detektion des mindestens einen Magneten vorgesehen sein.
Zweckmäßig ist eine Bremseinrichtung zur Hemmung der Drehung der Spindelmutter vorgesehen. Die Drehung der Spindelmutter und damit die Linearbewegung des Stößels kann dadurch gebremst oder unterbunden werden. Dabei weist die Bremseinrichtung vorteilhaft mindestens ein Bremselement zum reib- oder formschlüssigen Festhalten der Spindelmutter auf. Bei dem mindestens einen Bremselement kann es sich beispielsweise um eine Bremsbacke, um einen Stift zum Eingreifen in eine Vertiefung in der Spindelmutter oder um ein um die Spindelmutter geschlungenes, zur Erzielung einer Bremswirkung straffziehbares Seil oder Band handeln.
Zur Betätigung des mindestens einen Bremselements kann die Bremseinrichtung vorteilhaft mindestens ein Stellglied aufweisen. Dieses kann beispielsweise als Hubmagnet oder als eine weitere Unterdruckdose ausgebildet sein. Es ist jedoch auch möglich, dass das Bremselement einen Haftmagnet aufweist, der zum reibschlüssigen Festhalten der Spindelmutter ein- und ausgeschaltet werden kann.
Zweckmäßig weist die Unterdruckdose sowohl die mindestens eine Markierung an der Spindelmutter als auch die Bremseinrichtung auf. Es ist dann zudem zweckmäßig eine Regeleinrichtung vorgesehen, die der Auswertung der Position der Spindelmutter mittels Detektion der mindestens einen Markierung und zur Ansteuerung der Bremseinrichtung in Abhängigkeit von der Position der Spindelmutter dient. Dies ermöglicht eine automatische Ansteuerung der Stellungen des Stößels.
Es wird bevorzugt, dass die Spindelmutter und gegebenenfalls die Bremseinrichtung und/oder die Regeleinrichtung in einem mit dem Dosengehäuse verbundenen Lagergehäuse angeordnet sind. Das Lagergehäuse kann einstückig mit dem Dosengehäuse ausgebildet oder lösbar an diesem befestigt sein.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen
1 eine Unterdruckdose im Längsschnitt;
2 die Unterdruckdose gemäß 1 in Draufsicht mit einer Bremseinrichtung und
3 die Bremseinrichtung gemäß 2 in perspektivischer Darstellung.
Die in der Zeichnung dargestellte Unterdruckdose 10 weist ein Dosengehäuse 12 aus Kunststoff auf, in dem ein Stößel 14 angeordnet ist. Der Stößel 14 ist in seiner Längserstreckung gegenüber dem Dosengehäuse 12 linear verschieblich und ragt oben aus diesem heraus, wie in 1 angedeutet, so dass er an seinem in der Zeichnung nicht dargestellten freien Ende mit einem zu betätigenden Bauteil verbunden werden kann. Er weist einen radial abstehenden, runden Stößelteller 16 auf, an dem eine flexible Membran 18 befestigt ist. Die Membran 18 ist zudem am Dosengehäuse 12 befestigt, indem sie zwischen einem Oberteil 12a und einem Unterteil 12b des Dosengehäuses 12 eingespannt ist, und schließt mit diesem zusammen eine gasdichte Druckkammer 20 ein, welche über einen nicht in der Zeichnung dargestellten Anschluss im Dosengehäuse 12 evakuierbar und mit Gas wiederbefüllbar ist. In der Druckkammer 20 ist zudem eine Druckfeder 22 angeordnet, die sich am einen Ende am Dosengehäuse 12, am anderen Ende am Stößelteller 16 abstützt. Die Druckfeder 22 ist als Schraubenfeder ausgebildet, durch die der Stößel 14 verläuft. Eine Evakuierung der Druckkammer 20 bewirkt ein Verschieben des Stößels 14 gegen die Kraft der Druckfeder 22 nach unten, wobei im hier gezeigten Ausführungsbeispiel das untere Ende 24 des Stößels 14 in einer Führung 26 des Dosengehäuses 12 geführt ist.
Auf die der Druckkammer 20 abgewandte obere Seite des Dosengehäuses 12 ist ein Lagergehäuse 28 aufgesetzt, durch das sich der Stößel 14 ebenfalls erstreckt. Im Lagergehäuse 28 ist eine Spindelmutter 30 um eine mit der Längsmittelachse des Stößels 14 zusammen fallende, gehäusefeste Drehachse 32 drehbar und ansonsten gegenüber dem Dosengehäuse 12 unverschieblich gelagert, durch die der Stößel 14 durchgeführt ist. Sie weist ein Innengewinde 34 auf, das mit einem Außengewinde 36 in Eingriff ist, welches sich über einen Teil der Länge des Stößels 14 erstreckt. Im gezeigten Ausführungsbeispiel handelt es sich dabei jeweils um zweigängige Gewinde. Die Spindelmutter 30 bildet somit zusammen mit dem Stößel 14 einen Spindeltrieb, so dass eine Verschiebung des Stößels 14 in Richtung seiner Längserstreckung in einer Drehung der Spindelmutter 30 um die Drehachse 32 resultiert. Die Drehung der Spindelmutter 30 sowie ihre Kopplung mit dem Stößel 14 kann zum einen zur Lagebestimmung des Stößels 14, zum anderen zu dessen Fixierung in vorbestimmten Stellungen genutzt werden.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel weist die Spindelmutter mehrere Markierungen in Form von parallel zur Drehachse 32 durch sie durchgehenden Löchern 38 auf. Die Löcher 38 sind auf einem inneren Kreis mit geringerem Radius sowie auf einem äußeren Kreis mit größerem Radius angeordnet, wobei die Löcher 38 des inneren Kreises gegenüber den Löchern 38 des äußeren Kreises in Umfangsrichtung jeweils leicht versetzt angeordnet sind. Zudem ist eine Lichtschranke 40 vorgesehen, die zwei gehäusefest im Lagergehäuse 28 angeordnete Lichtsender 42 aufweist. Die Lichtsender 42 sind in Abständen zur Drehachse 32 angeordnet, die den Radien des inneren Kreises und des äußeren Kreises entsprechen. Auf der den Lichtsendern 42 abgewandten Seite der Spindelmutter 30 ist ein in der Zeichnung nicht näher dargestellter Lichtempfänger angeordnet, der dann Licht empfängt, wenn einer der Lichtsender 42 über einem der Löcher 38 angeordnet ist. Durch den Versatz der Löcher 38 des inneren Kreises gegenüber den Löchern 38 des äußeren Kreises ist die Drehrichtung der Spindelmutter 30 und damit die Bewegungsrichtung des Stößels 14 detektierbar.
Die Unterdruckdose 10 ist zudem mit der in 3 im Detail gezeigten Bremseinrichtung 44 ausgestattet. Diese weist ein Bremselement 46 in Form einer die Spindelmutter 30 an ihrem Umfangsrand umfassenden, elastisch verformbaren Klammer auf, die mittels eines im gezeigten Ausführungsbeispiel als Hubmagnet 48 ausgebildeten Stellglieds mit Kraft beaufschlagt werden kann, so dass sich ihre lichte Weite verringert und sie unter Herstellung eines Reibschlusses am Umfangsrand der Spindelmutter 30 in Anlage kommt. Die Klammer 46 ist im gezeigten Ausführungsbeispiel einstückig aus Kunststoff hergestellt. Es ist jedoch auch möglich, dass ihre beiden sich zum Hubmagnet erstreckenden Schenkel 50 mittels Gelenken an einem Basisteil 52 angelenkt sind. Dadurch wird die Wirkung einer Trommelbremse erzielt, mit der eine Drehung der Spindelmutter 30 und somit ein Verschieben des Stößels 14 unterbunden werden kann. Zudem ist eine in der Zeichnung nicht näher dargestellte Regeleinrichtung vorgesehen, welche die Stellung der Spindelmutter 30 und somit die Stellung des Stößels 14 charakterisierende Signale der Lichtschranke 40 auswertet und in Abhängigkeit von diesen Signalen die Bremseinrichtung 44 ansteuert, so dass der Stößel 14 in vorbestimmten Stellungen angehalten und fixiert werden kann.
Die Unterdruckdose 10 weist eine fail-safe-Funktion auf. Zum einen wird bei einem Stromausfall der Hubmagnet 48 deaktiviert, so dass das Bremselement 46 aufgrund seiner Elastizität den Reibschluss mit der Spindelmutter 30 aufhebt. Zum anderen wird bei einem Ausfall des Vakuums der Stößel 14 durch die Kraft der Druckfeder 22 stets in die in 1 gezeigte Stellung gedrängt.
Zusammenfassend ist folgendes festzuhalten: Die Erfindung betrifft eine Unterdruckdose mit einem Dosengehäuse 12, mit einem in das Dosengehäuse 12 ragenden und gegenüber diesem in Richtung seiner Längserstreckung linear beweglichen Stößel 14, mit einem den Stößel 14 beaufschlagenden Rückstellelement 22, mit einer im Dosengehäuse 12 angeordneten, mit dem Dosengehäuse 12 und dem Stößel 14 verbundenen flexiblen Membran 18, wobei das Dosengehäuse 12 und die Membran 18 eine gasdichte Druckkammer 20 begrenzen, die über einen Anschluss im Dosengehäuse 12 zur Bewegung des Stößels 14 gegen die Kraft des Rückstellelements 22 evakuierbar sowie wieder mit Gas befüllbar ist. Erfindungsgemäß ist eine am Dosengehäuse 12 um eine gehäusefeste Drehachse 32 drehbar gelagerte Spindelmutter 30 vorgesehen, durch die sich der Stößel 14 erstreckt, und die ein Innengewinde 34 aufweist, das mit einem Außengewinde 36 am Stößel 14 unter Bildung eines Spindeltriebs in Eingriff ist.

Claims

Unterdruckdose mit einem Dosengehäuse (12), mit einem in das Dosengehäuse (12) ragenden und gegenüber diesem in Richtung seiner Längserstreckung linear beweglichen Stößel (14), mit einem den Stößel (14) beaufschlagenden Rückstellelement (22), mit einer im Dosengehäuse (12) angeordneten, mit dem Dosengehäuse (12) und dem Stößel (14) verbundenen flexiblen Membran (18), wobei das Dosengehäuse (12) und die Membran (18) eine gasdichte Druckkammer (20) begrenzen, die über einen Anschluss im Dosengehäuse (12) zur Bewegung des Stößels (14) gegen die Kraft des Rückstellelements (22) evakuierbar sowie wieder mit Gas befüllbar ist, gekennzeichnet durch eine am Dosengehäuse (12) um eine gehäusefeste Drehachse (32) drehbar gelagerte Spindelmutter (30), durch die sich der Stößel (14) erstreckt, und die ein Innengewinde (34) aufweist, das mit einem Außengewinde (36) am Stößel (14) unter Bildung eines Spindeltriebs in Eingriff ist.
Unterdruckdose nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Spindelmutter (30) eine Markierung zur Positionserkennung aufweist.
Unterdruckdose nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Markierung mindestens ein die Spindelmutter (30) durchdringendes Loch (38) umfasst.
Unterdruckdose nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Markierung mindestens einen Reflektor umfasst.
Unterdruckdose nach Anspruch 3 oder 4, gekennzeichnet durch eine Lichtschranke (40) zur Detektion des mindestens einen Lochs (38) und/oder des mindestens einen Reflektors.
Unterdruckdose nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Markierung mindestens einen Magneten, vorzugsweise mindestens einen Permanentmagneten, umfasst.
Unterdruckdose nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch einen magnetoresistiven Sensor oder einen Hallsensor zur Detektion des mindestens einen Magneten.
Unterdruckdose nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Bremseinrichtung (44) zur Hemmung der Drehung der Spindelmutter (30).
Unterdruckdose nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremseinrichtung (44) mindestens ein Bremselement (46) zum reib- oder formschlüssigen Festhalten der Spindelmutter (30) aufweist.
Unterdruckdose nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremseinrichtung (44) mindestens ein Stellglied, insbesondere einen Hubmagneten (48) und/oder eine weitere Unterdruckdose, zur Betätigung des mindestens einen Bremselements (46) aufweist.
Unterdruckdose nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Bremselement einen ein- und ausschaltbaren Haftmagneten zum reibschlüssigen Festhalten der Spindelmutter (30) aufweist.
Unterdruckdose nach einem der Ansprüche 2 bis 7 und nach einem der Ansprüche 8 bis 11, gekennzeichnet durch eine Regeleinrichtung zur Auswertung der Position der Spindelmutter (30) mittels Detektion der mindestens einen Markierung und zur Ansteuerung der Bremseinrichtung (44) in Abhängigkeit von der Position der Spindelmutter (30).
Unterdruckdose nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spindelmutter (30) und gegebenenfalls die Bremseinrichtung (44) und/oder die Regeleinrichtung in einem mit dem Dosengehäuse (12) verbundenen Lagergehäuse (28) angeordnet sind.