DE1264964B

DE1264964B - Actuation element

Info

Publication number: DE1264964B
Application number: DE1958V0013925
Authority: DE
Inventors: Sergius Vernet
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1958-02-27
Filing date: 1958-02-27
Publication date: 1968-03-28

Description

Betätigungselement Die Erfindung bezieht sich auf ein Betätigungselement mit einem an seinem unteren Ende konischen Kolben, der in einem in einem zweiteiligen Gehäuse befindlichen dickwandigen Glied aus verformbarem Material auf seiner gesamten Länge verschiebbar geführt ist, wobei das Glied in einem in dem Gehäuse befindlichen, unter äußereCEinflüssen sich ausdehnenden und Druckkräfte auf das Glied ausübenden Material eingebettet und mittels eines ringförmigen Flansches zwischen den beiden Gehäuseteilen gehalten ist. Derartige Betätigungselemente dienen zur Bedienung von Schaltern, Ventilen u. dgl. Hauptsächlich sind solche Betätigungselemente als Thermostate in den Kühlwasserkreislauf einer Brennkraftmaschine eingeschaltet, um die schnelle Erwärmung eines Kühlwasserteils und damit der Zylinder der Maschine zu erreichen.Actuating element The invention relates to an actuating element with a conical piston at its lower end, which is in a two-part Housing located thick-walled member made of deformable material on its entire Length is slidably guided, the member in a located in the housing, expanding under external influences and exerting compressive forces on the limb Material embedded and by means of an annular flange between the two Housing parts is held. Such actuators are used to operate Switches, valves and the like. Such actuating elements are mainly used as thermostats in the cooling water circuit of an internal combustion engine switched to the fast To achieve heating of a part of the cooling water and thus the cylinder of the machine.

Bei den bekannten Betätigungselementen erstreckt sich der arbeitsfähige Teil des Gliedes aus verformbarem Material von seiner Einspannstelle mittels eines ringförmigen Flansches in einem zweiteiligen Gehäuse nur nach unten, und von der Länge des sich nach unten erstreckenden verformbaren Materials hängt es ab, welchen Weg der Kolben bei Erwärmung des ganzen Betätigungselements zurücklegt. Im allgemeinen handelt es sich dabei um einen verhältnismäßig kurzen Verschiebeweg des Kolbens, dessen Führung in Abhängigkeit vom Weg ziemlich kurz ist.In the case of the known actuating elements, the working element extends Part of the member made of deformable material from its clamping point by means of a annular flange in a two-piece housing just down, and from the Length of the downwardly extending deformable material depends on which one Distance traveled by the piston when the entire actuating element is heated. In general it is a relatively short displacement path of the piston, the tour of which is quite short depending on the route.

Es liegt die Aufgabe vor, den Kolbenweg zu verlängern und damit auch eine bessere Kolbenführung zu erhalten. Weiter soll erfindungsgemäß für eine längere Lebensdauer des Gliedes aus verformbarem Material gesorgt sein, denn die bekannten, den Kolben umgebenden Hüllen oder Pfropfen aus dem verformbaren Material sind verhältnismäßig dünnwandig ausgeführt und daher starken Biegebeanspruchungen ausgesetzt.The task at hand is to lengthen the piston travel and thus also to get a better piston guide. Next, according to the invention, for a longer period Lifetime of the link made of deformable material must be taken care of, because the well-known, envelopes or plugs of the deformable material surrounding the piston are proportionate Thin-walled design and therefore exposed to strong bending stresses.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe bei einem Betätigungselement der oben angegebenen Art ist dadurch gekennzeichnet, daß das Glied aus verformbarem Material oberhalb seines Einspannflansches als dicker Pfropfenteil ausgebildet ist, der während des Ausfahrens des Kolbens sowohl radial als auch axial zusammendrückbar ist.The inventive solution to this problem in an actuating element of the type indicated above is characterized in that the member is made of deformable Material above its clamping flange is designed as a thick plug part, which is compressible both radially and axially during extension of the piston is.

Die Ausdehnung des Gesamtpfropfens aus verformbarem Material oberhalb seines Einspannflansches hat den Vorteil, daß sich an den ersten Kolbenweg beim Ausfahren, bei dem sich die konische Kolbenspitze nur etwa bis zur Höhe des Einspannflansches bewegt, ein zweiter Kolbenweg anschließt, bei dem sich die Kolbenspitze innerhalb des dicken Pfropfenteiles von der Einspannstelle noch ein gutes Stück weiter nach oben bewegt. Somit ergibt sich insgesamt ein -wesentlich längerer Kolbenweg, der auch eine bessere und zuverlässigere Führung des Kolbens gewährleistet. Die axiale Zusammendrükkung des Pfropfenteiles erfolgt nicht nur durch den vom ausdehnungsfähigen Stoff auf die untere Pfropfenhülse ausgeübten Axialdruck, sondern auch dadurch, daß der obere dicke Pfropfenteil unterhalb seines ringförmigen Flansches Ringflächen besitzt, die unmittelbar dem Druck in axialer Richtung von unten ausgesetzt sind. Da der dicke Pfropfenteil erfindungsgemäß eine konische Form aufweist und in einem konischen Sitz einer Gehäusehälfte gelagert ist, so ergibt sich daraus eine radiale Einwirkung des Pfropfenmaterials auf den Kolben, insbesondere auf die untere konische Kolbenspitze.The expansion of the total plug of deformable material above its clamping flange has the advantage that the first piston path when Extension, in which the conical piston tip is only approximately up to the height of the clamping flange moves, a second piston path follows, in which the piston tip is within of the thick plug part a good bit further from the clamping point moved up. Overall, this results in a significantly longer piston travel, the also ensures better and more reliable guidance of the piston. The axial Compression of the plug part is not only caused by the expandable part Axial pressure exerted on the lower plug sleeve, but also by that the upper thick plug part below its annular flange is annular surfaces which are directly exposed to the pressure in the axial direction from below. Since the thick plug part according to the invention has a conical shape and in one is mounted conical seat of a housing half, this results in a radial Action of the plug material on the piston, especially on the lower conical Piston tip.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Betätigungselements jeweils in einem senkrechten Mittelschnitt dargestellt, wobei die F i g.1 das Element in kaltem, F i g. 2 das Element in warmem Zustand mit ausgefahrenem Kolben zeigt.In the drawing is an embodiment of the actuating element each shown in a vertical center section, FIG. 1 showing the element in cold, F i g. Figure 2 shows the element in a warm state with the piston extended.

In F i g. 1 und 2 ist ein Betätigungselement 10 dargestellt, das ein Metallgehäuse besitzt, welches aus zwei einander zugekehrten topfförmigen Teilen 14 und 16 besteht. Jeder der topfförmigen Teile ist mit einem Umfangsflansch 18 versehen und ein Klemmring 20 greift über diese Flansche, um die Teile in fester Lage gegeneinander zu halten.In Fig. 1 and 2, an actuator 10 is shown, which is a Has metal housing, which consists of two facing pot-shaped parts 14 and 16 consists. Each of the cup-shaped parts is provided with a peripheral flange 18 provided and a clamping ring 20 engages over these flanges to secure the parts in place Able to hold against each other.

Der Teil 14 ist mit einer Öffnung 22 in seiner Stirnwand 24 versehen, durch die ein Kolben 26 sich bis zu einer Stelle in der Nähe der Stirnwand 28 des Gehäuseteils 16 erstreckt. Der Kolben 26 wird von einem kraftübertragenden Glied 30 umgeben, das aus vulkanisiertem Gummi oder einem ähnlichen verformbaren Werkstoff besteht. Das Glied 30 besitzt einen ringförmigen Pfropfentei132, der in den topfförmigen Teil 14 des Gehäuses paßt. Ein ringförmiger Flansch 34 erstreckt sich vom Pfropfenteil 32 nach außen, so daß er zwischen den Flanschen 18 eingeklemmt werden kann.The part 14 is provided with an opening 22 in its end wall 24 through which a piston 26 extends to a point in the vicinity of the end wall 28 of the housing part 16. The piston 26 is surrounded by a force-transmitting member 30 made of vulcanized rubber or a similar deformable material. The member 30 has an annular plug part 32 which fits into the cup-shaped part 14 of the housing. An annular flange 34 extends outwardly from the plug portion 32 so that it can be clamped between the flanges 18.

Das kraftübertragende Glied 30 besitzt ferner einen hülsenartigen Teil 36, der vom unteren Ende des Pfropfenteils 32 ausgeht. Der Pfropfenteil und der hülsenartige Teil begrenzen zusammen eine Bohrung 38, in welcher der Kolben 26 gleitet. Der unterste Endteil 40 des hülsenartigen Teiles ist etwas verdickt in bezug auf den oben anschließenden hülsenartigen Teil, wodurch das untere Ende gegen Reißen gesichert ist. Ferner besitzt der hülsenartige Teil eine allmählich nach unten abnehmende radiale Dicke. Hierdurch wird der hülsenartige Teil in denjenigen Abschnitten verstärkt, die der größten Beanspruchung ausgesetzt sind, und dient deshalb zur Verhinderung eines Bruches.The force-transmitting member 30 also has a sleeve-like part 36 which extends from the lower end of the plug part 32. The plug part and the sleeve-like part together delimit a bore 38 in which the piston 26 slides. The lowermost end part 40 of the sleeve-like part is somewhat thickened in relation to the sleeve-like part adjoining the top, whereby the lower end is secured against tearing. Furthermore, the sleeve-like part has a gradually decreasing radial thickness. As a result, the sleeve-like part is reinforced in those sections that are exposed to the greatest stress, and therefore serves to prevent breakage.

'Innerhalb des topfförmigen Teiles 16 des Gehäuses befindet sich ein bei Wärme ausdehnbares druckerzeugendes Material 42, das unter anderem aus Paraffin oder Paradichlorbenzol bestehen kann.'Inside the cup-shaped part 16 of the housing is a heat-expandable pressure generating material 42, including paraffin or paradichlorobenzene.

Beim Betrieb des Betätigungselements nimmt der Kolben 26 die Stellung nach F i g. 1 ein, wenn das Material 42 sich auf einer Temperatur unterhalb seines Ausdehnungsbereiches befindet. Wenn die Temperatur des umgebenden Mediums 44 ansteigt, dehnt sich das Material 42 aus und übt einen radialen Quetschdruck gegen den hülsenartigen Teil 36 aus. Dieser radiale Druck wird auf die konische Fläche 46 des Kolbens 26 übertragen und drängt den Kolben in der Bohrung 38 nach oben. Diese Quetschwirkung des hülsenartigen Teils 36 bewirkt eine Bewegung des Kolbens, bis das untere Ende des Kolbens eine Stelle innerhalb des Pfropfenteils 32 etwa in Höhe des Flansches 34 erreicht. Hiernach bewirkt eine fortgesetzte Erwärmung des Materials 42, daß der Ausdehnungsdruck des Materials 42 senkrecht nach oben auf den Pfropfenteil32 ausgeübt wird. Mindestens ein Teil dieses nach oben gerichteten Druckes ist nach oben gegen die Fläche 46 gerichtet, so daß der Kolben in seine in F i g. 2 gezeigte Stellung gedrückt wird.When the actuating element is in operation, the piston 26 takes the position according to FIG. 1 when the material 42 is at a temperature below its expansion range. When the temperature of the surrounding medium 44 increases, the material 42 expands and exerts a radial crushing pressure against the sleeve-like part 36 . This radial pressure is transmitted to the conical surface 46 of the piston 26 and forces the piston in the bore 38 upwards. This squeezing action of the sleeve-like part 36 causes the piston to move until the lower end of the piston reaches a point within the plug part 32 approximately at the level of the flange 34. Thereafter, continued heating of the material 42 causes the expansion pressure of the material 42 to be exerted vertically upward on the plug portion 32. At least a portion of this upward pressure is directed upward against surface 46 so that the piston is in its position in FIG. 2 is pressed.

Wenn der Kolben in der Bohrung 38 nach oben verschoben ist, läßt er einen freien Raum zurück, in den ein Teil des Pfropfenteils eindringt. Demzufolge ergibt sich eine Verschiebung des Pfropfens nach oben.When the piston is moved up in the bore 38, it can back a free space into which a part of the plug part penetrates. As a result there is a shift of the plug upwards.

Die Fläche 47 des Gehäuseteils 14 verläuft konisch nach oben, so daß ein Teil des nach oben gerichteten Drucks auf den Pfropfenteil 32 radial auf die konische Fläche 46 umgelenkt wird und hierdurch mithilft, daß der Kolben in seine in F i g. 2 gezeigte Stellung verschoben wird.The surface 47 of the housing part 14 extends conically upwards, so that a portion of the upward pressure on the plug portion 32 radially on the conical surface 46 is deflected and thereby helps that the piston in its in Fig. 2 position shown is moved.

Wenn die Temperatur abnimmt, wird das Material 42 abgekühlt, und seine Volumenausdehnung verringert sich. Hierdurch wird der nach oben gerichtete Druck auf den Kolben ausreichend herabgesetzt, um einer Feder (nicht dargestellt) zu gestatten, den Kolben in seine Stellung nach F i g. 1 zurückzuführen.As the temperature decreases, the material 42 is cooled, and its Volume expansion is reduced. This creates the upward pressure lowered on the piston sufficiently to allow a spring (not shown) the piston in its position according to FIG. 1 attributed.

Der Kolben hat während seiner Hin- und Herbewegung eine geringe Berührung mit der Stirnwand 34. Die Halterung des Pfropfenteiles 32 zwischen dem Kolben und den Innenflächen 47 des Gehäuses verhindert jedes Verkanten oder eine nicht ausreichende Führung des Kolbens. Der Pfropfenteil 32 dient also gleichzeitig zur Kraftübertragung und zur Führung des Kolbens. Wegen der Anordnung des Pfropfenteiles 32 rund um den Kolben kann der Kolben so ausgeführt werden, daß er einen verhältnismäßig langen Hub im Verhältnis zur Länge des Betätigungselementes hat. Die Stirnwand 24 braucht nicht bearbeitet zu werden, um eine Führungsfläche für den Kolben darzustellen, und der Gehäuseteil 14 kann mit geringen Kosten durch Pressen, Ziehen, Gießen oder Schlagpressen hergestellt werden.The piston has little contact during its reciprocating motion with the end wall 34. The holder of the plug part 32 between the piston and the inner surfaces 47 of the housing prevents any tilting or insufficient Guide the piston. The plug part 32 thus simultaneously serves to transmit power and for guiding the piston. Because of the arrangement of the plug part 32 around the Piston, the piston can be designed so that it has a relatively long Stroke in relation to the length of the actuator. The end wall 24 needs not to be machined to represent a guide surface for the piston, and the housing part 14 can be produced at low cost by pressing, drawing, casting or Impact presses are manufactured.

Claims

Claims: 1. Actuating element with a conical piston at its lower end, which is guided in a thick-walled member of deformable material located in a two-part housing displaceably over its entire length, the member in a located in the housing, expanding under external influences and material exerting compressive forces on the member is embedded and held between the two housing parts by means of an annular flange, characterized in that the member (30) is formed above the flange (34) as a thick plug part (32) which during the extension of the piston (26) is compressible both radially and axially. z. Actuating element according to Claim 1, characterized in that the outer surface of the plug part (32) has a shape that is too conical towards the end remote from the flange (34). References considered: British Patent No. 531280; U.S. Patent Nos. 2,208,149, 2,507,466, 2,636,776, 2,781,784.