DE4205756A1 - Membranbetaetigtes stellglied - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein membranbetätigtes Stellglied, das beispielsweise zum Betätigen eines Drosselventils in einem automatischen Steuersystem zur Einstellung einer Reisegeschwindigkeit verwendet wird, in dem die Geschwindigkeit eines Autos automatisch auf eine eingestellte Reisegeschwindigkeit gesteuert wird.

Bisher ist zum Betätigen des Drosselventils in einer automatischen Reisegeschwindigkeits-Steuerung ein membranbetätigtes Stellglied verwendet worden, wie es in den Fig. 3 und 4 dargestellt ist.

Bei einem Stellglied 50, wie es in Fig. 3 dargestellt ist, ist auf der einen Seite des Stellgliedgehäuses ein erstes Gehäuse 51 ausgebildet, das an seinem Außenumfang einen Flansch 5a hat und das in seinem Mittelabschnitt mit einem Zuführ-Rohr 51b versehen ist. Das erste Gehäuse 51 ist ferner mit einem Federaufnahme-Teil 51c versehen, das in einer konkaven Form an seiner Innenseite so eingeformt ist, daß es das Zuführrohr 51b umgibt.

Ein zweites Gehäuse 52, das die andere Seite des Stellglied-Gehäuses bildet, ist an seinem Außenumfang mit einem Flanscherfassungs-Teil 52a versehen, der mit dem Flansch 51a des ersten Gehäuses in Eingriff bringbar ist, um auf diese Weise durch Verbinden des ersten und zweiten Gehäuses 51 und 52 miteinander zu einem Körper das Stellgliedgehäuse zu bilden; das zweite Gehäuse 52 ist in seinem Mittelabschnitt mit einem Durchgangsloch 52b zum Durchlassen einer Membranplatte 54 versehen, die im folgenden beschrieben werden wird.

Wie dies in Fig. 4 dargestellt ist, ist eine Membran 53, die aus Gummi besteht, mit einem Rand 53b an ihrem äußeren Umfang ausgebildet und sie ist ferner mit einem Platten-Paßteil 53 versehen, das in ihrem Mittelteil in kreisrunder Form angebracht ist.

Die Membran 53 ist im Stellgliedgehäuse dadurch befestigt, daß der Rand 53b zwischen dem Flansch 51a des ersten Gehäuses 51 und dem Flanscherfassungsteil 52a des zweiten Gehäuses 52 gehalten wird; mit ihrem Platten-Paßteil 53c ist sie an der Membranplatte 54 angebracht.

Die Membranplatte 54 ist mit einem Kabelanschluß 54a versehen, der mit einem Drosselklappen-Kabel 60 in Eingriff kommt, das seinerseits mit einer nicht dargestellten Drosselklappe eines Fahrzeugmotors verbunden ist; ferner ist die Membranplatte 54 mit einer Ausnehmung 54b versehen, in die das Platten-Paßteil 53c der Membran 53 eingreifen kann sowie mit einem Vorsprung 54c zum Aufpassen einer konischen Feder 55. Die Membranplatte 54 ist an der Membran 53 dadurch angebracht, daß das Platten-Paßteil 53c der Membran 53 in der Ausnehmung 54b der Membranplatte 54 entsprechend der Funktion der Elastizität der Membran 53 aufgenommen ist.

Zwischen der Membranplatte 54 und dem ersten Gehäuse 51 des Stellgliedgehäuses ist die konische Feder 55 dadurch angeordnet, daß ihre beiden Enden mit dem Vorsprung 54c der Membranplatte 54 und dem Feder-Aufnahmeteil 51c des ersten Gehäuses 51 in Eingriff sind. Auf diese Weise wird zwischen dem ersten Gehäuse 51 und der an der Membranplatte 54 angebrachten Membran 53, die ihrerseits durch die konische Feder 55 in Fig. 3 nach links beaufschlagt wird, eine Unterdruckkammer 56 gebildet.

Wenn in ein Stellglied 50, das den oben beschriebenen Aufbau hat, durch das Zuführrohr 51b auf ein Kommando hin, das von einer Steuervorrichtung eines nicht dargestellten automatischen Reisegeschwindigkeits-Steuerungssystem abgegeben wird, ein Unterdruck in die Unterdruckkammer 56 eingeführt wird, dann wird der Druck in der Unterdruckkammer 56 vermindert und die Membranplatte 54 bewegt sich zusammen mit der Membran 53 entgegen der elastischen Kraft der konischen Feder 55 in Fig. 3 nach rechts.

Aufgrund der Betätigung der Membranplatte 54 nach rechts wird die Drosselklappe des Fahrzeugmotors über das Drosselklappen-Kabel 60 in Öffnungsrichtung betätigt, wobei das Fahrzeug so beschleunigt wird, daß die Fahrzeuggeschwindigkeit automatisch auf der eingestellten Reisegeschwindigkeit gehalten wird.

Wenn dann durch Betätigen nicht dargestellter Ventile gemäß eines Signals, das von der Steuervorrichtung abgegeben wird, über das Zuführrohr 51b atmosphärischer Druck in die Unterdruckkammer 56 eingeführt wird, dann bewegt sich die Membranplatte 54 zusammen mit der Membran durch die elastische Kraft der konischen Feder 55 in Fig. 3 nach links und die Drosselklappe kehrt über das Drosselklappen-Kabel 60 in Schließrichtung zurück.

Zu diesem Zeitpunkt ist das Feder-Aufnahmeteil 53c der Membran 53 in die Ausnehmung 54b der Membranplatte 54 so eingepaßt, daß der Druck in der Unterdruckkammer nicht entweichen kann.

Das oben beschriebene, bekannte Stellglied 50 ist jedoch so konstruiert, daß die Membranplatte 54 an der Membran 53 durch Einpassen des Platten-Paßteiles 53c der Membran 53 in die Ausnehmung 54b der Membranplatte 54 befestigt ist, also lediglich durch die Wirkung der elastischen Kraft der Membran 53; demzufolge besteht die Möglichkeit, daß das Platten-Paßteil 53c der Membran 53 herausgezogen wird und sich aus der Ausnehmung 54b der Membranplatte 54 dann löst, wenn der Druck in der Unterdruckkammer 56 erheblich vermindert wird. Es besteht demzufolge ein Problem insofern, als daß es unmöglich wird, die Drosselklappe eines Fahrzeugs zu betätigen und die Fahrzeuggeschwindigkeit konstant auf der eingestellten Reisegeschwindigkeit zu halten, da Luft in die Unterdruckkammer 56 dann einfließt, wenn das Plattenpaßteil 53c der Membran 53 sich von der Ausnehmung 54b der Membranplatte 54 gelöst hat.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein membranbetätigtes Stellglied anzugeben, das in der Lage ist, ein Ablösen der Membranplatte von der Membran zu verhindern.

Das membranbetätigte Stellglied zum Steuern einer Vorrichtung, die an einem Kraftfahrzeug befestigt ist, ist zum Lösen der oben genannten Aufgabe dadurch gekennzeichnet, daß sie ein Stellgliedgehäuse umfaßt, ferner eine im Stellgliedgehäuse angeordnete Membran, die in ihrem Mittelabschnitt ein Plattenpaßteil aufweist und die zusammen mit dem Stellgliedgehäuse eine Unterdruckkammer bildet, ferner eine Membranplatte, die mit der zu steuernden Vorrichtung verbunden ist und am Plattenpaßteil der Membran angebracht ist, um zusammen mit der Membran auf die Einführung eines Unterdruckes oder eines Atmosphärendruckes in die Unterdruckkammer hin so bewegt zu werden, daß die Vorrichtung betätigt wird, wobei die Membran entweder mit einer Ringrippe mit einem dickwandigen Abschnitt oder mit einem ringförmigen Ausdehnungsabschnitt mit halbkreisförmig gebogenem Querschnitt, der den Plattenpaßteil umgibt, oder mit beidem ausgebildet ist.

Bei dem membranbetätigten Stellglied nach der Erfindung ist die Membran entweder mit einer Ringrippe mit einem dickwandigen Abschnitt oder mit einem ringförmigen, das Plattenpaßteil umgebenden Ausdehnungsabschnitt mit halbkreisförmig gebogenem Querschnitt oder mit beidem geformt.

Die ringförmige und dickwandige Rippe, die an der Membran vorgesehen ist, hat im Vergleich zu den anderen Teilen der Membran eine gute Steifigkeit und die Membran ist daher so aufgebaut, daß die Rippe verhindern kann, daß der Mittelteil der Membran selbst dann nach außen gezogen wird, wenn der Druck in der Unterdruckkammer erheblich reduziert wird und die anderen Teile der Membran durch die erhebliche Kraft verformt werden.

Der ringförmige Ausdehnungsabschnitt mit halbkreisförmig gebogenem Querschnitt ist darüber hinaus so aufgebaut, daß er sehr leicht verformt werden kann; der ringförmige Ausdehnungsabschnitt ist daher so aufgebaut, daß er den Mittelteil der Membran vor Zugkräften schützen kann, die auf die Membran durch ihre eigene Verformung aufgebracht werden und zwar selbst dann, wenn der Druck in der Unterdruckkammer erheblich vermindert wird.

Es ist demzufolge schwer, die Membran, die mit der ringförmigen Rippe oder dem ringförmigen Ausdehnungsabschnitt oder mit beidem versehen ist, von der Membranplatte zu lösen.

Auf der Grundlage der beigefügten Zeichnungen 1 und 2 wird nun eine Ausführungsform des membranbetätigten Stellgliedes nach der Erfindung beispielsweise in Anwendung als Stellglied eines automatischen Steuersystems für die Reisegeschwindigkeit eines Fahrzeugs erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ist eine senkrechte Schnittansicht, die eine Ausführungsform des membranbetätigten Stellgliedes nach der Erfindung darstellt;

Fig. 2 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Membran des Stellgliedes darstellt, wie es in Fig. 1 dargestellt ist;

Fig. 3 ist eine senkrechte Schnittansicht eines üblichen, membranbetätigten Stellgliedes; und

Fig. 4 ist eine perspektivische Ansicht einer Membran des üblichen Stellgliedes, wie es in Fig. 3 dargestellt ist.

Bei einem Stellglied 1, wie es in Fig. 1 dargestellt ist, ist der äußere Umfang eines ersten Gehäuses 2, das eine Seite des Stellgliedgehäuses bildet, mit einem Flansch 2a versehen und ferner in seinem Mittelteil mit einem Zuführrohr 2b zum Zuführen negativen oder atmosphärischen Druckes. Das erste Gehäuse 2 ist ferner mit einem Feder-Aufnahmeteil 2c versehen, der das Zuführrohr 2b umgibt und auf der inneren Seite des ersten Gehäuses konkav eingeformt ist. Das Zuführrohr 2 ist über entsprechende, nicht dargestellte Ventile mit einer Vakuumquelle, wie z. B. mit dem Einlaßkrümmer eines Fahrzeugmotors, und mit der Atmosphäre in Verbindung.

Ein zweites Gehäuse 3, das die andere Seite des Stellglied-Gehäuses bildet, ist an seinem äußeren Umfang mit einem Flansch-Erfassungsteil 3a zum Erfassen des Flansches 3a versehen, wobei durch Verbinden des ersten und zweiten Gehäuses miteinander zu einem Körper das Stellgliedgehäuse gebildet wird; das zweite Gehäuse ist in seinem Mittelabschnitt mit einem Durchgangsloch 3b zum Durchlassen einer Membranplatte 4 versehen, die später beschrieben werden wird.

Eine Membran 5, die eine tassenähnliche Form hat und aus Gummi besteht, ist mit einem Platten-Paßteil 5c versehen, der in ihrem Mittelteil in Ring-Form ausgebildet ist, wie dies in Fig. 2 dargestellt ist.

Die Membran 5 ist ferner mit einem ringförmigen Ausdehnungsabschnitt 5d versehen, der eine Dicke hat, die ähnlich groß ist wie die des anderen Teiles des Membrankörpers und die einen halbkreisförmig gebogenen Querschnitt hat und den Platten-Paßteil 5c in gewissem Abstand umgibt. Zusätzlich ist die Membran 5 mit einer ringförmigen Rippe 5e ausgebildet, die einen dickwandigen Abschnitt hat und im Vergleich zum anderen Teil des Membrankörpers eine gute Steifigkeit und die sich bei dieser Ausführungsform an der Seite des zweiten Gehäuses in der Nähe des äußeren Umfanges des ringförmigen Ausdehnungsabschnittes 5d erstreckt.

Die Membran 5 ist an der Innenseite des Stellglied-Gehäuses durch Festhalten des Randes 5b zwischen dem Flansch 2a des ersten Gehäuses 2 und dem Flansch-Erfassungsteil 3a des zweiten Gehäuses 3 gehalten und sie ist mit ihrem Platten-Paßteil 5c an der Membranplatte 4 angebracht.

Die Membranplatte 4 ist mit einem Kabelanschluß 4a versehen, der mit einem Drosselklappen-Kabel in Eingriff steht, das seinerseits mit einer nicht dargestellten Drosselklappe eines Fahrzeugmotors in Verbindung steht, wobei die Ausnehmung 4b mit dem Platten-Paßteil 5c der Membran 5 in Eingriff ist und ein Vorsprung 4c in das eine Ende einer konischen Feder 6 eingepaßt ist. Die Membranplatte 4 ist am Mittelteil der Membran 5 durch Einpassen des Platten-Paßteiles 5c der Membran 5 in die Ausnehmung 4b der Membranplatte 4 aufgrund der Funktion der elastischen Kraft der Membran 5 angebracht.

Die konische Feder 6 ist zwischen der Membranplatte 4 und dem ersten Gehäuse 2 des Stellgliedgehäuses dadurch angebracht, daß ihre beiden Enden jeweils mit dem Vorsprung 4c der Membranplatte 4 und mit dem Feder-Aufnahmeteil 2c des ersten Gehäuses 2 in Eingriff sind. Auf diese Weise wird zwischen dem ersten Gehäuse 2 und der Membran 5, die mit der Membranplatte 4 versehen ist, und durch die konische Feder 6 in Fig. 1 nach links kraftbeaufschlagt ist, eine Unterdruckkammer 7 gebildet.

Wenn in ein Stellglied 1, das den oben beschriebenen Aufbau hat, durch das Zufuhrrohr 2b und ein nicht dargestelltes Ventil aufgrund eines Beschleunigungs-Kommandos, das von einer Steuereinrichtung eines automatischen Steuersystems für eine Reisegeschwindigkeit ausgestoßen wird, ein Unterdruck eingeführt wird, dann wird der Druck in der Unterdruckkammer 7 vermindert und die Membranplatte 4 bewegt sich zusammen mit der Membran 5 entgegen der elastischen Kraft der konischen Feder 6 in Fig. 1 nach rechts. Aufgrund der nach rechts gerichteten Bewegung der Membranplatte 4 wird das Drosselklappen-Kabel 60 gezogen und die Drosselklappe des Fahrzeugmotors wird über das Drosselklappen-Kabel 60 in Öffnungsrichtung betätigt, wodurch das Fahrzeug so beschleunigt wird, daß die Fahrzeuggeschwindigkeit konstant auf der eingestellten Reisegeschwindigkeit gehalten wird.

Wenn durch Betätigen von nicht dargestellten Ventilen aufgrund eines Verlangsamungskommandos von der Steuervorrichtung über das Zuführrohr 2b atmosphärischer Druck in die Unterdruckkammer 7 eingeführt wird, dann steigt der Druck in der Unterdruckkammer 7 an und die Membranplatte 4 bewegt sich zusammen mit der Membran 5 durch die elastische Kraft der konischen Feder 6 in Fig. 1 nach links. Aufgrund der nach links gerichteten Bewegung der Membranplatte 4 bewegt das Drosselklappenkabel 60 die Drosselklappe in Schließrichtung, wobei das Fahrzeug so verlangsamt wird, daß die Fahrzeuggeschwindigkeit konstant auf der eingestellten Reisegeschwindigkeit gehalten wird.

Zu diesem Zeitpunkt verhindert die ringförmige Rippe 5e, die an der Membran 5 dickwandig angeformt ist, daß das Platten-Paßteil 5c selbst dann nach außen gezogen wird, wenn der Druck in der Unterdruckkammer 7 aus irgendeinem Grunde erheblich vermindert wird und die anderen Teile der Membran 5 verformt werden. Darüber hinaus nimmt der ringförmige Ausdehnungsabschnitt 5d, der zwischen der ringförmigen Rippe 5e und dem Platten-Paßteil 5c auf der Membran 5 angebracht ist, die Zugkräfte auf, die auf das Platten-Paßteil 5c bei der vorliegenden Ausführungsform durch seine eigene Verformung aufgebracht werden und zwar selbst dann, wenn die ringförmige Rippe 5c nicht ausreichend verhindern kann, daß Zugkräfte auf das Plattenpaßteil 5c aufgebracht werden.

Demzufolge wird das Plattenpaßteil 5c niemals verformt und die Membranplatte 4 löst sich selbst dann nicht von dem Plattenpaßteil 5c, wenn eine sehr hohe Kraft auf die Membran 5 aufgebracht wird. Auf diese Weise ist es möglich, die Drosselklappe eines Fahrzeugmotors mit hoher Genauigkeit entsprechend einem Kommando zu steuern, das von der Steuereinheit eines automatischen Steuersystems für eine Reisegeschwindigkeit herrührt, da Luft daran gehindert wird, in die Unterdruckkammer 7 einzuströmen.

Bei einem membranbetätigten Stellglied nach der Erfindung, die die oben beschriebene Konstruktion aufweist, hindert die ringförmige Rippe, die an der Membran angeformt ist, das Mittelteil der Membrane daran, nach außen herausgezogen zu werden, und zwar selbst dann, wenn der Druck in der Unterdruckkammer erheblich vermindert wird und die anderen Teile der Membran durch die sehr große Kraft deformiert werden. Die ringförmige Ausdehnungszone, die in der Membran eingeformt ist, trennt den Mittelabschnitt der Membran von der Zugkraft, die auf die Membran durch ihre eigene Verformung aufgebracht wird und zwar selbst dann, wenn der Druck in der Unterdruckkammer erheblich vermindert wird. Der Mittelabschnitt der Membran kann daher kaum verformt werden und die Membran gerät selbst dann nicht außer Eingriff mit der Membranplatte, wenn erhebliche Kräfte auf die Membrane aus irgendeinem Grunde aufgebracht werden. Da die Luft daran gehindert wird, in die Unterdruckkammer einzufließen, wird eine sehr gute Wirkung erzielt und es ist möglich, die am Fahrzeugmotor angebrachte Vorrichtung, wie z. B. die Drosselklappe eines Fahrzeugmotors, mit hoher Genauigkeit zu betreiben.

Claims (4)

1. Membranbetätiges Stellglied (1) zum Steuern einer an einem Kraftfahrzeug befestigten Vorrichtung, umfassend

• - ein Stellglied-Gehäuse (2, 3);
• - eine im Stellglied-Gehäuse (2, 3) liegende Membran (5), die in ihrem Mittelteil mit einem Platten-Paßteil (5c) versehen ist, und die zusammen mit dem Stellglied-Gehäuse (2, 3) eine Unterdruckkammer (7) bildet; und
• - eine Membranplatte (4), die mit der zu steuernden Vorrichtung verbunden ist und am Platten-Paßteil (5c) der Membran (5) angebracht ist, um zusammen mit der Membran (5) auf die Einführung eines Unterdruckes oder eines Atmosphärendruckes in die Unterdruckkammer (7) hin so bewegt zu werden, daß die Vorrichtung betätigt wird;
• - wobei die Membran (5) mit einer ringförmigen Rippe (5e) versehen ist, die einen dickwandigen Abschnitt hat, der das Plattenpaßteil (5c) der Membran (5) umgibt.

2. Membranbetätigtes Stellglied (1) zum Steuern einer an einem Kraftfahrzeug befestigten Vorrichtung, umfassend:

• - ein Stellgliedgehäuse (2, 3);
• - eine im Stellgliedgehäuse (2, 3) angeordnete Membran (5), die in ihrem Mittelabschnitt mit einem Plattenpaßteil (5c) versehen ist und zusammen mit dem Stellgliedgehäuse (2, 3) eine Unterdruckkammer (7) bildet; und
• - eine Membranplatte (4), die mit der zu steuernden Vorrichtung verbunden ist und am Plattenpaßteil (5c) der Membran (5) angebracht ist, um zusammen mit der Membran (5) auf die Einführung eines Unterdruckes oder eines Atmosphärendruckes in die Unterdruckkammer (7) hin so bewegt zu werden, daß die Vorrichtung betätigt wird;
• - wobei die Membran (5) mit einem ringförmigen Ausdehnungsabschnitt (5d) versehen ist, der einen halbkreisförmig gebogenen Querschnitt hat und das Plattenpaßteil (5c) der Membran (5) umgibt.

3. Membranbetätigtes Stellglied nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (5) mit einer ringförmigen Ausdehnungszone (5d) versehen ist, die einen halbkreisförmig gebogenen Querschnitt hat und in bezug auf die ringförmige Rippe (5e) koaxial verläuft.

4. Membranbetätigtes Stellglied nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die ringförmige Ausdehnungszone (5d) zwischen der ringförmigen Rippe (5e) und dem Plattenpaßteil (5c) der Membran (5) eingeformt ist.