DE4121745A1 - Pneumatic membrane actuator for vehicle - which uses reinforced section to secure membrane to work plate above negative pressure chamber - Google Patents

Abstract

The bell-shaped working membrane (1) has a work plate (2) and a piston rod (3) arranged above a negative pressure chamber (6). The membrane connection with the work plate has a strengthened section (7) which forms a U-shaped channel (17). The curavture radius of the channel is at least equal to the thickness of the membrane wall (8) outside the membrane connection section. USE/ADVANTAGE - Pneumatic membrane actuator for a vehicle in which the membrane can operate for an extended number of switching cycles after the onset of membrane tearing.

Description

Die Erfindung betrifft ein mit Unterdruck beaufschlagtes Membranarbeitselement der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art.The invention relates to a pressurized vacuum Membrane working element in the preamble of claim 1 Art.

Solche Membranarbeitselemente, die mit einem Arbeitsfluid, meist Luft, arbeiten, werden in großem Umfang in der Kraft­ fahrzeugtechnik, dann meist mit Unterdruck beaufschlagt, seltener auch mit Bidruck beaufschlagt, eingesetzt.Such membrane working elements, which with a working fluid, mostly air, work, will be in power to a large extent vehicle technology, then usually subjected to negative pressure, rarely also used with bi-printing.

Typische Vertreter solcher Membranarbeitselemente sind bei­ spielsweise aus den vorveröffentlichten Druckschriften DE 24 52 784 A1, DE 85 18 419 U1 und DE 37 41 897 A1 bekannt.Typical representatives of such membrane working elements are at for example from the previously published publications DE 24 52 784 A1, DE 85 18 419 U1 and DE 37 41 897 A1 are known.

Wie die Praxis und der druckschriftliche Stand der Technik übereinstimmend zeigen, weisen diese in der Kraftfahrzeug­ technik nahezu idealen Membranarbeitselemente zwei Eigen­ schaften auf, die nach wie vor noch nicht befriedigend gelöst werden konnten: (1) die Membranarbeitselemente sind zu groß, und (2) Membranen reißen zu schnell ein. Beide Probleme sind als zusammenhängende technische Aufgabe zu sehen. Um ausgangs­ seitig, d. h. an der Stellstange, eine möglichst große Nutz­ leistung zur Verfügung zu stellen, müssen sowohl die wirksame Arbeitsfläche als auch der wirksame Betriebsdruck möglichst groß sein. Zudem müssen die Verschiebewege der Stellstange hinreichend lang sein, um die angeschlossenen Schaltvorgänge oder Stellvorgänge mit ausreichender Sicherheit durchführen zu können.Like practice and the state of the art in print Show coincidentally, these point in the motor vehicle technology almost ideal membrane work elements two Eigen ranks that are still not satisfactorily resolved could be: (1) the membrane working elements are too large, and (2) membranes tear too quickly. Both are problems to be seen as a coherent technical task. To start sided, d. H. on the control rod, the greatest possible benefit To provide performance must be both effective Work surface as well as the effective operating pressure if possible be great. In addition, the displacement of the control rod  be long enough for the connected switching operations or carry out adjustment operations with sufficient certainty can.

Das Erfordernis akzeptabel hoher Ausgangsleistung an der Stellstange bedingt große Wirkflächen, die Ursache für eine vergleichsweise sperrige Bauweise dieser Membranarbeits­ elemente ist. Gerade in der Kraftfahrzeugtechnik steht jedoch für solche Membranelemente meist nur ein geringes Einbau­ volumen zur Verfügung. Die bei anwendungsbedingt vorgegebener kleinerer Bauweise der Membranarbeitselemente notwendigerweise verkleinerte effektive Arbeitsfläche dieser Arbeitselemente kann und muß dann durch die Anwendung höherer Betriebsdrücke, d. h. eines höheren Unterdrucks, ausgeglichen werden. Dies führt jedoch zwangsläufig zu einer stärkeren dynamischen Belastung der Arbeitsmembran und wiederum zu einer Verkürzung der Standzeit der Membranen, die nicht selten bei solchen kleiner dimensionierten Hochleistungs-Membranarbeitselementen bereits nach 30.000 bis 40.000 Schaltzyklen durch Einreißen ausfallen.The requirement of acceptably high output power at the Control rod requires large effective areas, the cause of one comparatively bulky construction of this membrane work elements. However, especially in automotive engineering for such membrane elements usually only a small installation volume available. The one specified for the application smaller construction of the membrane working elements necessarily reduced effective working area of these work elements can and must then apply higher operating pressures, d. H. a higher negative pressure. This however, inevitably leads to a stronger dynamic Strain on the working membrane and in turn lead to a shortening the service life of the membranes, which is not uncommon in such small-sized high-performance membrane work elements already after 30,000 to 40,000 switching cycles by tearing fail.

In der deutschen Offenlegungsschrift DE 24 52 748 A1 ist versucht worden, die nutzbare Ausgangsleistung eines Membran­ stellantriebs der hier in Rede stehenden Art durch eine Verminderung der Leistungsverluste an der Durchführung der Stellstange durch das Gehäuse herbeizuführen. Um den Preis einer zusätzlichen, die Stellstange abdichtenden Rollmembran wird dadurch ein Leistungsgewinn erzielt, der dem weitgehenden Fortfall der Reibungsverluste an der Stellstangendurchführung entspricht, also bezogen auf die Gesamtausgangsleistung nicht unbedingt signifikant zu sein braucht, sicherlich aber nicht groß genug ist, um von der sperrigen doppelkegligen Bauweise des Membrangehäuses abgehen zu können.In the German patent application DE 24 52 748 A1 attempts have been made to determine the usable output power of a membrane actuator of the type in question here by a Reduction of performance losses in the implementation of the Bring the control rod through the housing. At the price an additional roller membrane that seals the control rod a gain in performance is achieved that largely Elimination of frictional losses on the actuating rod bushing corresponds, i.e. not in relation to the total output power must necessarily be significant, but certainly not is large enough to accommodate the bulky double-cone design of the membrane housing.

Um bei diesem Membranarbeitselement die Haltbarkeit der Arbeitsmembran zu verbessern, wurde diese nach Art eines weit offenen Kegelstumpfmantels konfiguriert. Ziel dieser Maßnahme war, die Rollfaltungsbelastung der Arbeitsmembran zu vermin­ dern. Außerdem wurde die Anbindung des Rollbereichs der Arbeitsmembran an die Arbeitsplatte verstärkt. Dennoch ließ sich auf dieser Basis keine Verkleinerung der Abmessungen des Membrangehäuses vornehmen, ohne die erzielbare Anzahl der fehlerfrei möglichen Betätigungszyklen, d. h. ohne die Stand­ zeit wieder zu vermindern.To ensure the durability of this membrane working element To improve the working membrane, this became kind of a far open truncated cone. The aim of this measure was to reduce the roll fold load on the working membrane  other. In addition, the connection to the taxi area of the Working membrane reinforced on the worktop. Still let on this basis there is no reduction in the dimensions of the Make the diaphragm housing without the achievable number of error-free possible actuation cycles, d. H. without the booth to decrease time again.

Bei den aus den Druckschriften DE 85 18 419 U1 und DE 37 41 897 A1 bekannten Membranarbeitselementen wird ebenfalls versucht, die Haltbarkeit der Arbeitsmembran durch eine Verbesserung des Abrollverhaltens der Membran zu erreichen, zu welchem Zweck entweder im Gehäuse zusätzliche Leit­ vorrichtungen für die Rollbewegung der Arbeitsmembran vorge­ sehen oder in der entspannten Membran selbst Rollfaltenansätze präformiert sind. Diese Maßnahmen haben zwar im Bereich vergleichsweise niedrigerer Betriebsdrücke beachtlichte Fort­ schritte erbracht, konnten jedoch nicht das Einreißen der Ar­ beitmembran beim Arbeiten mit höheren Betriebsdrücken verhin­ dern.In the case of the publications DE 85 18 419 U1 and DE 37 41 897 A1 known membrane working elements is also tried to improve the durability of the working membrane To achieve improvement in the rolling behavior of the membrane what purpose either in the housing additional guide Devices for the rolling movement of the working membrane are featured see or in the relaxed membrane itself roll fold approaches are preformed. These measures have in the area comparatively lower operating pressures remarkable fort steps taken, but could not tear the ar diaphragm when working with higher operating pressures other.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Membranarbeitselement der eingangs genannten Art zu schaffen, das auch bei höheren Betriebs­ drücken eine für die Praxis zufriedenstellende Standzeit aufweist, d. h., die Arbeitsmembran auch bei höheren Betriebs­ drücken während der Schaltzyklen so schont, daß die Anzahl der Schaltzyklen bis zum Einreißen der Membran deutlich erhöht werden kann.Based on this prior art, the invention lies Task based on a membrane working element of the beginning to create the type mentioned, even at higher operating levels express a service life that is satisfactory in practice has, d. that is, the working diaphragm even at higher operating levels press during the switching cycles so that the number of Switching cycles significantly increased until the membrane tears can be.

Zur Lösung dieser Aufgabe weist ein Membranarbeitselement gemäß der Erfindung die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 genannten Merkmale auf.To solve this problem, a membrane working element according to the invention in the characterizing part of the claim 1 mentioned features.

Gemäß der Erfindung wird also auch für Membrangehäuse kleine­ rer Bauart und für den Betrieb bei auch höheren Betriebs­ drücken eine signifikante Verbesserung der Haltbarkeit der Arbeitsmembran unter dynamischer Belastung durch eine Verbes­ serung der Anbindung des frei beweglichen zumindest im wesent­ lichen glockenförmigen oder wannenförmigen Teils der Membran an die Arbeitsplatte erreicht. Diese verbesserte Anbindung ist dabei wesentlich durch die Kombination von zwei Merkmalen gekennzeichnet, nämlich durch Ausbildung einerseits eines verstärkten Membrananschlußabschnitts, dessen der Druckkammer abgewandte Oberfläche in der Ebene der auf der gleichen Seite liegenden Oberfläche der mit dem Membranmaterial ummantelten Arbeitsplatte liegt, also oberhalb der Mittelebene der Arbeitsplatte, wobei sich "oberhalb" der kürzeren Darstellung halber auf die der Unterdruckkammer abgewandte Seite der Arbeitsplatte bezieht, und andererseits durch einen in diesem verstärkten Membrananschlußabschnitt auf der Seite der Unter­ druckkammer ausgebildeten übergroßen Krümmungsradius der zur Unterdruckkammer hin offenen ringförmigen Rinne, die sich im Anschlußbereich der flexiblen Membran zur Arbeitsplatte ergibt. Dadurch, daß der große Krümmungsradius im Bereich des verstärkten Anbindungsabschnitts ausgebildet ist, ist die gebildete Rinne so ausreichend elastisch formsteif, daß sie auch bei vergleichsweise aktiven Unterdrücken in der Unter­ druckkammer nicht bis zu einer knickenden Faltung der Membran flachgezogen werden kann. Dabei wird diese Wirkung durch das Hochlegen an den der Unterdruckkammer gegenüberliegenden Außenrand der Arbeitsplatte durch eine dadurch ermöglichte weitere Biegestabilisierung des Membrananschlußabschnitts unterstützt.According to the invention, it is also small for membrane housings rer type and for operation at even higher operation express a significant improvement in the durability of the Working membrane under dynamic loading through a verb improvement of the connection of the freely movable at least essentially Lichen bell-shaped or trough-shaped part of the membrane  reached to the countertop. This improved connectivity is essentially through the combination of two features characterized, namely by training one hand reinforced membrane connection section, the pressure chamber facing surface in the plane of the same side lying surface of the coated with the membrane material Worktop is located above the central plane of the Worktop, with "above" the shorter representation half on the side facing away from the vacuum chamber Worktop refers, and on the other hand by one in this reinforced membrane connection section on the side of the sub pressure chamber designed oversized radius of curvature for Vacuum chamber open annular groove, which is in the Connection area of the flexible membrane to the worktop results. The fact that the large radius of curvature in the area of reinforced connection section is formed formed gutter so sufficiently resilient that it even with comparatively active negative pressures in the lower pressure chamber not up to a fold of the membrane can be pulled flat. This effect is achieved through the Raise to the opposite of the vacuum chamber Outer edge of the worktop made possible by a further bending stabilization of the membrane connection section supported.

Nach einer Ausgestaltung der Erfindung kann die für die Verbesserung der Haltbarkeit der Arbeitsmembran unter dynami­ scher Belastung ausschlaggebende Verhinderung, zumindest Ver­ minderung, der Ausbildung scharfkantiger Falten, oder zumindest Falten mit kleinen Krümmungsradien, dadurch gefördert werden, daß die Unterkanten der Arbeitsplatte nicht in der bisher üblichen Weise stark gerundet zurückspringen, sondern zumin­ dest parallel zur Verschieberichtung der Stellstange verlau­ fen, auch die mit dem Elastomer umhüllte Arbeitsplatte also geometrisch die Form einer Zylinderscheibe hat. Eine weitere Verbesserung dieser ergänzenden Abstützung der bei Unterdruck­ beaufschlagung der Unterdruckkammer belasteten Membran kann nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung schließlich dadurch erreicht werden, daß auf der der Unterdruckkammer zugewandten Seite der Arbeitsplatte in deren umgebender Gummierung ein Stützring für die sich. einziehende Membran aus­ gebildet ist, beispielsweise in Form eines vorspringenden Wulstringes oder einer in anderer Weise und mit anderem Profil vorspringenden Ringstruktur. Bei Beaufschlagung der Unter­ druckkammer mit Unterdruck und Anlage der sich unter der Wirkung des Unterdrucks einziehenden Membran an solcherart ausgebildeten Stützringprofilen an der Unterseite der Arbeits­ platte wird die durch die elastisch steife Vorformung der mit großem Krümmungsradius ausgebildeten Unterseite des Membran­ anschlußabschnitts vorgegebene, einer Einfaltung der Membran entgegenwirkenden Formgebung der Arbeitsverformung der Membran gleichsam weitergeleitet. Im weiteren Verlauf steht dann die vergleichsweise große Fläche der flexiblen Membranseitenwand zur Verfügung, auf der sich die durch den Unterdruck erzeugte Verformungsspannung weitgehend homogen verteilen kann und tatsächlich auch verteilt.According to one embodiment of the invention, the for Improving the durability of the working membrane under dynami decisive prevention, at least Ver reduction, the formation of sharp-edged folds, or at least Wrinkles with small radii of curvature are promoted, that the bottom edges of the worktop are not in the previously jump back in the usual way, very rounded, but at least Least parallel to the direction of displacement of the control rod fen, also the worktop covered with the elastomer geometrically has the shape of a cylindrical disk. Another Improvement of this additional support in the case of negative pressure can act upon the vacuum chamber loaded membrane after a further embodiment of the invention finally can be achieved in that on the vacuum chamber  facing side of the worktop in its surrounding Gummed a support ring for yourself. pulling membrane out is formed, for example in the form of a projecting Bead rings or one in another way and with a different profile projecting ring structure. When the sub pressure chamber with negative pressure and system which is under the Effect of the vacuum pulling membrane on such trained support ring profiles at the bottom of the work the plate is formed by the elastically rigid preforming of the large radius of curvature formed underside of the membrane connection section predetermined, a folding of the membrane opposing shape of the working deformation of the membrane forwarded as it were. In the further course there is the comparatively large area of the flexible membrane side wall available on which the vacuum generated Deformation stress can be distributed largely homogeneously and actually distributed too.

Versuche haben gezeigt, daß die Haltbarkeit einer Membran, die in einem vergleichsweise kleinen Gehäuse bei Betriebsdrücken im Bereich von 0,6 bis 0,8 bar Unterdruck bei einer Anbindung der Membran in der aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 24 52 748 bekannten Weise lediglich 40.000 Schaltzyklen überdauert, durch eine Vergrößerung des formsteifen Krümmungs­ radius der zur Unterdruckkammer hin offenen Rinne und einen Wulstring an der der Unterdruckkammer zugewandten Seite der gummierten Arbeitsplatte zur Abstützung der sich einziehenden Membran ohne Anderung weiterer Versuchsparameter bis auf 350.000 Schaltzyklen verbessert werden kann.Experiments have shown that the durability of a membrane, the in a comparatively small housing at operating pressures in the range of 0.6 to 0.8 bar vacuum with a connection the membrane in the from the German published application DE 24 52 748 known manner only 40,000 switching cycles persists, by increasing the dimensionally stable curvature radius of the channel open to the vacuum chamber and one Bead ring on the side of the vacuum chamber facing the rubberized worktop to support the retracting Membrane without changing other test parameters except for 350,000 switching cycles can be improved.

Die Erfindung ist im folgenden anhand eines Ausführungs­ beispiels in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt die einzige Figur, nämlich dieThe invention is based on an embodiment example explained in connection with the drawing. The only figure shows, namely the

Fig. 1 im Axialschnitt und in Teildarstellung die funk­ tionswichtigen Teile eines Membranarbeits­ elements, bei dem die Merkmale der Erfindung verwirklicht sind. Fig. 1 in axial section and in partial representation, the functionally important parts of a membrane working elements, in which the features of the invention are realized.

In der Fig. 1 ist in Teildarstellung und im Axialschnitt ein mit Unterdruck beaufschlagbares Membranarbeitselement darge­ stellt, bei dem eine glockenförmige Arbeitsmembran 1 mittig eine Arbeitsplatte 2 umschließt, an die wiederum eine Stell­ stange 3 angelenkt ist. Zwischen einem Bodenteil 4 und einem Deckelteil 5 eines zweiteiligen Membrangehäuses ist die Arbeitsmembran 1 derart fluiddicht eingespannt, daß unter der Arbeitsmembran 1 im Bodenteil 4 des Membrangehäuses eine Unterdruckkammer 6 abgegrenzt ist.In Fig. 1 is a partial representation and in axial section a pressurizable membrane working element Darge provides, in which a bell-shaped working membrane 1 encloses a worktop 2 in the center , to which in turn an adjusting rod 3 is articulated. Between a bottom part 4 and a cover part 5 of a two-part membrane housing, the working membrane 1 is clamped in such a fluid-tight manner that a vacuum chamber 6 is delimited under the working membrane 1 in the bottom part 4 of the membrane housing.

Die Stellstange 3 ist, bezogen auf die Mittelachse des runden Gehäuses, zentralaxial aus dem Deckelteil 5 des zweiteiligen Gehäuses axial verschiebbar herausgeführt.The actuating rod 3 is axially displaceably axially displaceable in relation to the central axis of the round housing from the cover part 5 of the two-part housing.

Die aus Kunststoff bestehende Arbeitsplatte ist zentral in der glockenförmigen Membran 1 eingeschlossen. Dabei kann die Arbeitsplatte 2 entweder in die Membran 1 eingeknöpft oder während des Herstellungsprozesses der Membran 1 mit dem Elastomer, aus dem die Membran 1 besteht, umspritzt werden. Insbesondere besteht die Membran 1 aus Siliconkautschuk.The plastic worktop is centrally enclosed in the bell-shaped membrane 1 . The worktop 2 can either be buttoned into the membrane 1 or overmolded with the elastomer from which the membrane 1 is made during the manufacturing process of the membrane 1 . In particular, the membrane 1 consists of silicone rubber.

In der aus Fig. 1 ersichtlichen Weise ist der Membrananschluß­ abschnitt 7, über den der flexible Rollmantel 8 der Arbeits­ membran 1 an die Arbeitsplatte 2 angebunden ist, in der Weise in der Ebene der Arbeitsplatte 2 verstärkt ausgebildet, daß er eine deutlich geringere Flexibilität als der Rollmantel 8 auf­ weist. Dabei ist der Membrananschlußabschnitt 7 so ausge­ bildet, daß er insgesamt zumindest im wesentlichen oberhalb der Mittelebene 9 der Arbeitsplatte 2 liegt, daß seine der Unterdruckkammer 6 abgewandte obere oder äußere kreisring­ förmige Oberfläche 10 in einer Ebene mit der ebenfalls der Unterdruckkammer 6 abgewandten Oberfläche 11 der ummantelten Arbeitsplatte 2 liegt.In the manner shown in Fig. 1, the membrane terminal portion 7 is connected via the flexible roll jacket 8 of the working diaphragm 1 to the work surface 2, constructed reinforced in such a manner in the plane of the work surface 2, that as a significantly lower flexibility the roll jacket 8 has. The membrane connection section 7 is formed so that it is overall at least substantially above the central plane 9 of the worktop 2 that its vacuum chamber 6 facing away from the upper or outer annular surface 10 in a plane with the vacuum chamber 6 also facing away surface 11 of the covered worktop 2 is.

Die plane Oberfläche 10,11 der ummantelten Arbeitsplatte 2 und des Membrananschlußabschnitts 10 liegt in der in Fig. 1 gezeigten deckelnahen Endlage der Membran 1, in der die Unter­ druckkammer 6 nicht beaufschlagt ist, an Anschlägen 12,13 an, die auf der Innenwandfläche des Deckelteils 5 ausgebildet sind. The flat surface 10, 11 of the coated worktop 2 and the membrane connection section 10 lies in the end position of the membrane 1 close to the lid shown in FIG. 1, in which the vacuum chamber 6 is not acted upon, on stops 12, 13 on the inner wall surface of the Cover part 5 are formed.

Um den Aufbau von Stördrücken zu vermeiden, die die Funktion des Membranarbeitselements stören oder beeinträchtigen können, sind an den Außenrändern der Oberfläche 10,11 Anschlagstege 14 vorgesehen, deren Anschlagkanten in der Ebene der Oberfläche 11 der ummantelten Arbeitsplatte 2, also in der Kreisring­ fläche 10 liegen. Zwischen den Anschlagrippen 14 bewirken die so gebildeten Einschnitte oder Zwischenräume eine zuverlässige kommunizierende Belüftung der Nebenkammern 15,16 des Deckel­ teils 5 des Membrangehäuses.In order to avoid the build-up of disturbing pressures that can disrupt or impair the function of the membrane working element, stop webs 14 are provided on the outer edges of the surface 10, 11 , their stop edges in the plane of the surface 11 of the coated worktop 2 , that is to say in the circular ring surface 10 lie. Between the stop ribs 14 , the incisions or gaps formed in this way provide reliable communicating ventilation of the secondary chambers 15, 16 of the cover part 5 of the membrane housing.

Auf der der Unterdruckkammer 6 zugewandten Seite ist der Membrananschlußabschnitt 7 nach Art einer im Profil U-förmigen und zur Unterdruckkammer 6 hin offenen ringförmigen Rinne 17 ausgebildet. Der Krümmungsradius der Rinne 17 ist mindestens gleich der Dicke der Membranwand außerhalb des Membran­ anschlußabschnitts, also mindestens gleich der Dicke der Wand der Membran l im Rollabschnitt 8. Dieser Krümmungsradius, der in der Fig. 1 nicht maßstäblich gezeigt ist, liegt vorzugs­ weise im Bereich des einfachen bis 1,8-fachen der Membranwand­ stärke im Rollbereich 8. Wenn der Krümmungsradius zu klein wird, tritt eine scharfkantige axial verlaufende Faltung der Membran auf, die unter dynamischer Belastung zum Reißen der Membran führt. Die gleich unerwünschte Wirkung tritt auf, wenn der Radius so groß wird, daß er durch die elastische Steifig­ keit des Membrananschlußabschnitts nicht mehr ausreichend stabilisiert wird, so daß auch dann bei Unterdruckbeauf schlagung der Unterdruckkammer 6 und damit der maximalen Belastung der Membran 1 ein Zusammendrücken und axiales Abknicken des Rinnenbereichs und damit wiederum die Ausbildung der axialen Faltung der Membran erfolgt.On the side facing the vacuum chamber 6 , the membrane connection section 7 is designed in the manner of an annular channel 17 which is U-shaped in profile and open to the vacuum chamber 6 . The radius of curvature of the groove 17 is at least equal to the thickness of the membrane wall outside the membrane connection section, that is at least equal to the thickness of the wall of the membrane 1 in the rolling section 8th This radius of curvature, which is not shown to scale in FIG. 1, is preferably in the range from simple to 1.8 times the membrane wall thickness in the rolling area 8 . If the radius of curvature becomes too small, a sharp-edged, axially extending fold of the membrane occurs, which leads to the membrane tearing under dynamic load. The same undesirable effect occurs when the radius becomes so large that it is no longer sufficiently stabilized by the elastic stiffness of the diaphragm connection section, so that even when the vacuum chamber 6 is subjected to negative pressure and thus the maximum load on the diaphragm 1 is compressed and axial kinking of the channel area and thus in turn the axial folding of the membrane takes place.

Der untere Rand 18 der ummantelten Arbeitsplatte 2 ist mit einem, bezogen auf die Arbeitsplatte, radial auswärts vorspringenden angeformten Wulstring 19 versehen, der in dem die eigentliche steife Arbeitsplatte ummantelnden Abschnitt der Arbeitsmembran 1 ausgeformt ist, und der die Sohlen­ konfiguration der Rinne 17 stabilisierenden Abstützung der durch den Unterdruck in der Unterdruckkammer 6 einwärts verformten Membran 1 dient. Die Kontur des Rollabschnitts 8′ der Membran 1 bei Beaufschlagung der Unterdruckkammer 6 mit Betriebsunterdruck ist in der Fig. 1 mit unterbrochenen Linien dargestellt. Dieser mit unterbrochenen Linien dargesteilte Zustand zeigt den Gesamtzustand des Membranarbeitselements und insbesondere der Membran 1 kurz vor Erreichen des Betriebs­ wertes des Unterdrucks und damit kurz vor dem Auslösen des über die Stellstange 3 übertragenen Stellvorgangs oder Steuer­ vorgangs. In diesem Zustand unterliegt die Arbeitsmembran 1 ihrer maximalen Verformungsbelastung. Dabei ist diese Belastung in der in der Fig. 1 dargestellten und deutlich ersichtlichen Weise so lange auch langfristig von der Membran 1 auffangbar, wie kein Abknicken und damit keine Faltenbildung im Bereich des Anschlusses des flexiblen Teils der Membran 1, also des Rollabschnitts 8, an die ummantelte Arbeitsplatte 2, also ausgehend vom Membrananschlußabschnitt 7, eintritt.The lower edge 18 of the coated worktop 2 is provided with a, with respect to the worktop, radially outwardly projecting bead ring 19 , which is formed in the section of the working membrane 1 which surrounds the actual rigid worktop, and which supports the sole configuration of the channel 17 stabilizing support serves the membrane 1 deformed inward by the vacuum in the vacuum chamber 6 . The contour of the rolling section 8 'of the membrane 1 when the vacuum chamber 6 is subjected to operating vacuum is shown in Fig. 1 with broken lines. This state shown with broken lines shows the overall state of the membrane working element and in particular the membrane 1 shortly before reaching the operating value of the negative pressure and thus shortly before triggering the actuating or control process transmitted via the actuating rod 3 . In this state, the working membrane 1 is subject to its maximum deformation load. This load in the manner shown in FIG. 1 and clearly shown can be absorbed by the membrane 1 in the long term, as long as there is no kinking and therefore no wrinkling in the region of the connection of the flexible part of the membrane 1 , that is to say the rolling section 8 the coated worktop 2 , that is, starting from the membrane connection section 7 , occurs.

In der aus Fig. 1 schließlich ebenfalls ersichtlichen Weise, ist das hier als Ausführungsbeispiel beschriebene Membran­ arbeitselement als Schaltdose mit Innenwänden 20,21 ausgebil­ det, die zur Richtung der Axialverschiebung der Stellstange 3 parallel verlaufen. Dies bedeutet, daß das in der Fig. l gezeigte Membranarbeitselement bezogen auf die erforderliche Ausgangsleistung in seinen radialen Außenabmessungen so klein wie möglich bemessen ist. Dies bedeutet gleichzeitig, daß zwischen dem äußeren Rand der Arbeitsplatte 2 und der Innen­ wand 20,21 des Membrangehäuses 4,5 ein nur noch schmaler zylindrischer Ringraum für die Rollverformung des Roll­ abschnitts 8 der Membran 1 verfügbar ist. Dies bedeutet zusätzlich zu den relativ hohen Betriebsdrücken eine ungewöhn­ lich hohe Spannungsbelastung der Membran 1. Daß mit dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel dennoch rund 350.000 Schaltzyklen bei einem Betriebsdruck von 0,6 bar ohne Ein­ reißen der Membran erzielbar sind, liegt dabei daran, daß die Membran durch die vorstehend beschriebene spezielle Ausgestal­ tung des Anbindungsbereiches an die Arbeitsplatte 2 keine Axialfalten wirft.In the finally also evident from FIG. 1, the membrane working element described here as an exemplary embodiment is configured as a switching box with inner walls 20, 21 which run parallel to the direction of the axial displacement of the actuating rod 3 . This means that the membrane working element shown in FIG. 1 is dimensioned as small as possible with respect to the required output power in its radial outer dimensions. This means at the same time, between the outer edge of the working plate 2 and the inner wall 20,21 of the diaphragm housing that 4.5 an only narrow cylindrical annular space for the rolling deformation of the rolling portion 8 of the diaphragm 1 is available. In addition to the relatively high operating pressures, this means an unusually high voltage load on the membrane 1 . That with the embodiment shown in Fig. 1 around 350,000 switching cycles can still be achieved at an operating pressure of 0.6 bar without tearing the membrane, this is due to the fact that the membrane by the above-described special configuration of the connection area to the worktop 2 none Throws axial folds.

Claims (6)

1. Mit Unterdruck beaufschlagbares Membranarbeitselement, bei dem eine glockenförmige oder wannenförmige Arbeitsmembran (1), die mit­ tig eine Arbeitsplatte (2), an die wiederum eine Stellstange (3) ange­ lenkt ist, zumindest im wesentlichen vollständig umschliesst, zwischen einem Bodenteil (4) und einem Deckelteil (5) eines zweiteiligen Membrangehäuses derart eingespannt ist, daß unter der Arbeits­ membran im Bodenteil des Membrangehäuses eine Unterdruckkammer (6) abgegrenzt ist, bei dem die axial verschiebbare Stellstange (3) durch das Deckelteil (5) des Membrangehäuses aus diesem herausge­ führt ist, und bei dem die Arbeitsmembran an der der Unterdruck­ kammer des Membrangehäuses ab gewandten Seite der Arbeitsplatte über einen in der Ebene der Arbeitsplatte liegenden verstärkten Membrananschlussabschnitt (7) angebunden ist, der eine zur Unter­ druckkammer hin offene, zumindest im wesentlichen U-förmige Rinne (17) bildet, dadurch gekennzeichnet, daß der Krümmungsradius der Rinne (17) mindestens gleich der Dicke der Membranwand (8) ausserhalb des Membrananschlussab­ schnitts (7) ist. 1. A membrane working element that can be acted on by vacuum, in which a bell-shaped or trough-shaped working membrane ( 1 ), which with a tig a worktop ( 2 ), to which in turn an adjusting rod ( 3 ) is deflected, at least essentially completely encloses, between a base part ( 4 ) and a cover part ( 5 ) of a two-part diaphragm housing is clamped in such a way that a vacuum chamber ( 6 ) is delimited under the working diaphragm in the bottom part of the diaphragm housing, in which the axially displaceable adjusting rod ( 3 ) through the cover part ( 5 ) of the diaphragm housing is led out, and in which the working diaphragm is connected to the vacuum chamber of the diaphragm housing from the opposite side of the worktop via a reinforced diaphragm connection section ( 7 ) lying in the plane of the worktop, which has an open to the vacuum chamber, at least essentially U- shaped groove (17), characterized in that the Kr at least equal to the thickness of the membrane wall (8) is outside the Membrananschlussab section (7) mmungsradius of the channel (17). 2. Membranarbeitselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenwände (20,21) des Membrangehäusesß (4,5) parallel zur Verschieberichtung der Stellstange (3) verlaufen.2. Membrane working element according to claim 1, characterized in that the side walls ( 20,21 ) of the Membrangehäusesß ( 4,5 ) run parallel to the direction of displacement of the adjusting rod ( 3 ). 3. Membranarbeitselement nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der auf der Seite der Unterdruckkammer (6) liegende Rand (18) der mit der Membran ummantelten Arbeitsplatte (2) als Stützring (19) für die sich bei Unterdruckbeaufschlagung der Unterdruckkammer (6) einziehende Membran (1; 8) ausgebildet ist.3. Membrane working element according to one of claims 1 or 2, characterized in that the on the side of the vacuum chamber ( 6 ) lying edge ( 18 ) of the membrane coated with the worktop ( 2 ) as a support ring ( 19 ) for when the vacuum chamber is under vacuum ( 6 ) retracting membrane ( 1; 8 ) is formed. 4. Membranarbeitselement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Stützring (19) der Arbeitsplatte radial vorspringend ausgebildet ist.4. Membrane working element according to claim 3, characterized in that the support ring ( 19 ) of the worktop is radially projecting. 3. Membranarbeitselement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die der Unterdruckkammer (6) abgewandte Oberfläche (11) der mit dem Arbeitsmembranmaterial überzogenen Arbeitsplatte (2) und die der Unterdruckkammer ebenfalls abgewandte kreisringförmige Oberfläche (10) des Membrananschlussabschnitts (7) eine einheitliche plane Oberfläche bilden, die bei belüfteter Unterdruckkammer an dem Deckelteil (5) des Membrangehäuses anliegt.3. Membrane working element according to one of claims 1 to 4, characterized in that the vacuum chamber ( 6 ) facing away from the surface ( 11 ) of the worktop covered with the working membrane material ( 2 ) and the vacuum chamber also facing away from the annular surface ( 10 ) of the membrane connection portion ( 7 ) form a uniform flat surface, which rests on the cover part ( 5 ) of the membrane housing when the vacuum chamber is ventilated. 6. Membranarbeitselement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die um die Oberfläche (10) des Membrananschlussabschnitts (7) erweiterte Oberfläche (11) der Arbeitsplatte (2) radiale Anschlagstege (14) aufweist, deren Anschlagkanten in der Ebene der Oberfläche (11) der Arbeitsplatte liegen.6. membrane working element according to claim 5, characterized in that the surface ( 10 ) of the membrane connecting portion ( 7 ) enlarged surface ( 11 ) of the worktop ( 2 ) has radial stop webs ( 14 ), the stop edges in the plane of the surface ( 11 ) the worktop.