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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Stellantrieb umfassend zumindest eine zumindest einen elastischen Bereich aufweisende Membran mit zumindest einer Verstärkung und zumindest einer ersten Verbindungseinrichtung in Form zumindest einer in der Membran ausgebildeten ersten Öffnung und zumindest einem mit der Membran lösbar verbindbaren Stellelement, wobei das Stellelement zumindest eine bei Verbindung der Membran mit dem Stellelement mit der ersten Verbindungseinrichtung in Wirkverbindung tretende zweite Verbindungseinrichtung umfasst.
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Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Stellantriebe und darin verwendbare Membrane bekannt.
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So offenbart beispielsweise die
DE 10 2011 055 058 B3 der Anmelderin einen Stellantrieb. Es wird vorgeschlagen, dass eine Stellstange des Stellantriebs einen Nietkopf aufweist. Vor einer Vernietung der Stellstange wird auf diese eine Bundscheibe, eine Membran, ein Membranteller sowie eine weitere Bundscheibe aufgesetzt. Durch die Vernietung der Stellstange entsteht dann ein Pressverbund derart, dass die Membrane zwischen den Bundscheiben und dem Membranteller eingepresst wird.
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Obwohl sich dieser Stellantrieb grundsätzlich bewährt hat, hat sich gezeigt, dass der Aufbau vergleichsweise kompliziert ist, insbesondere eine vereinfachte Montage an dem Stellelement wünschenswert ist. Auch führt die Verpressung der Membran im Nietverbund vereinzelt zu einer Überbeanspruchung der Membran, was zu einem vorzeitigen Ausfall des Stellantriebs führen kann.
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Darüber hinaus sind aus dem Stand der Technik sogenannte faserverstärkte Membrane bekannt. Diese faserverstärkten Membrane werden eingesetzt, wenn eine besondere mechanische Festigkeit der Membranen, in Abhängigkeit von dem Anwendungsfall, beispielsweise bei Einsatz in einem Stellantrieb für eine Wastegate-Klappe eines Abgasturboladers, gefordert ist. Darüber hinaus weisen diese faserverstärkten Membrane eine höhere Lebensdauer auf, so dass eine höhere Ausfallsicherheit erzielt werden kann.
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Beispielsweise die
CH 687 969 A5 offenbart eine derartige faserverstärkte Membran. Es wird vorgeschlagen, dass die Membran in Form einer geschlossenen Scheibe ausgebildet ist, wobei in ein elastisches Material Kurzfasern eingebettet sind. Diese können in isotoper Richtungsverteilung oder uniaxialer Richtungsverteilung eingelagert sein. Es wird darüber hinaus vorgeschlagen, dass durch die Änderung der Dicke des Elastomermaterials in unterschiedlichen Bereichen unterschiedliche mechanische Eigenschaften verwirklicht werden können.
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Auch die
DE 195 09 491 A1 offenbart eine faserverstärkte Membran in Form einer Rollmembran. Es wird vorgeschlagen, dass die Rollmembran eine zentrale Öffnung aufweist, in die ein Zylinder teilweise aufgenommen werden kann.
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Schließlich offenbart die
DE 197 29 682 A1 eine faserverstärkte flexible Membran. Es wird vorgeschlagen, dass eine Membran aus einem Elastomermaterial darin eingelassen einen ersten Satz von Verstärkungsfäden und einen zweiten Satz von Verstärkungsfäden, die sich in Kreis- bzw. in Spiralform um ein Zentrum der Membran erstrecken, ausgebildet sind. Ferner wird die Membran mittels einer Verstärkungsplatte an einem Stellelement befestigt.
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Die aus dem Stand der Technik bekannten faserverstärkten Membrane weisen jedoch den Nachteil auf, dass sie mittels einer Schraub- bzw. Niet- oder Pressverbindung mit einem Membranteller verbunden werden müssen.
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung den gattungsgemäßen Stellantrieb derartig weiterzuentwickeln, dass eine Membran mit einfachen Mitteln auf einem Stellelement befestigt werden kann.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Membran in dem elastischen Bereich dehnbar ist, die erste Verbindungseinrichtung zumindest bereichsweise den benachbart zu der Öffnung angeordneten elastischen Bereich umfasst und die zweite Verbindungseinrichtung zumindest eine Aufnahme aufweist, wobei der elastische Bereich im verbundenen Zustand der Membran mit dem Stellelement unter Vorspannung zumindest bereichsweise in der Aufnahme aufgenommen ist.
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Weiterhin wird mit der Erfindung vorgeschlagen, dass die Membran zumindest ein Membranmaterial und zumindest ein mit dem Membranmaterial zumindest bereichsweise verbundenes Verstärkungsmaterial und/oder Festigkeitsträger umfasst.
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Auch ist bevorzugt, dass das Membranmaterial zumindest bereichsweise zumindest ein Silikon und/oder zumindest ein Elastomer umfasst und/oder das Verstärkungsmaterial zumindest ein Gewebe, zumindest eine Faserverstärkung, zumindest eine, insbesondere adhäsive, Folie, zumindest tiefziehbares Material, zumindest ein Gestrick und/oder zumindest ein Gewirke umfasst.
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Weiterhin schlägt die Erfindung vor, dass sich die Verstärkung, insbesondere das Verstärkungsmaterial, in der Membran außerhalb des dehnbaren Bereichs erstreckt, insbesondere in dem dehnbaren Bereich zumindest bereichsweise keine Verstärkung, insbesondere Verstärkungsmaterial angeordnet ist.
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Ein erfindungsgemäßer Stellantrieb kann auch dadurch gekennzeichnet sein, dass die Verstärkung zumindest bereichsweise mittels des Membranmaterials umspritzt ist und/oder das Membranmaterial mit der Verstärkung mittels Pressen verbunden ist, wobei vorzugweise die Verstärkung zumindest eine erste Arretiervorrichtung umfasst, wobei vorzugsweise die erste Arretiervorrichtung mit zumindest einer von zumindest einem Formwerkzeug zur Herstellung der Membran umfassten komplementären zweiten Arretiervorrichtung, vorzugsweise bei der Umspritzung und/oder Pressung des Membranmaterials, wechselwirkt.
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Auch wird mit der Erfindung ferner vorgeschlagen, dass die erste Arretiervorrichtung und/oder die zweite Arretiervorrichtung zumindest ein magnetisches, mechanisches, elektrostatisches und/oder Halteelement umfasst, vorzugsweise das Halteelement zumindest eine zweite Öffnung, zumindest ein in die zweite Öffnung zumindest bereichsweise eingreifendes Halteelement, und/oder zumindest ein Adhäsionsmittel, umfasst.
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Besonders bevorzugt ist, dass die erste Öffnung und/oder die zweite Öffnung mittels Stanzen, Laserschneiden und/oder, Schneiden ausgebildet wird bzw. werden und/oder die erste Öffnung während der Verbindung der Verstärkung mit dem Membranmaterial, insbesondere dem Anspritzen, und/oder Pressen des Membranmaterials mittels zumindest eines Formelements des Formwerkzeugs, wie einem Schieber- und/oder Kernelement, ausbildbar ist.
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Weiterhin schlägt die Erfindung vor, dass das Stellelement zumindest eine Stellstange, zumindest einen Membranteller, insbesondere zumindest einen zumindest bereichsweise einstückig mit der Stellstange ausgebildeten, mit der Stellstange mittels Adhäsion, Anspritzen, Gießen, Schweißen, Löten, Schrauben und/oder Aufschrumpfen verbundenen Membranteller, und/oder Stützscheibe umfasst.
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Auch wird für den Stellantrieb vorgeschlagen, dass die Stellstange, der Membranteller, und/oder die zweite Verbindungseinrichtung, zumindest ein Kunststoffmaterial umfasst.
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Schließlich wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass die Membran an dem Membranteller, insbesondere mittels Anspritzen, Anpressen, Anschweißen und/oder Ankleben, befestigt ist, vorzugsweise das Membranmaterial mittels Umspritzung der Verstärkung und/oder Anpressen an die Verstärkung an dem Membranteller befestigt ist.
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Der Erfindung liegt somit die überraschende Erkenntnis zugrunde, dass die Befestigung einer, insbesondere verstärkten, Membran an einem Stellelement dadurch vereinfacht werden kann, dass die Membran auf die Stange bzw. Membranteller „aufgeknüpft“ wird. Auf diese Weise ist eine Verbindung der elastischen Membran mit dem Stellelement bzw. mit dem Membranteller unter Wegfall mindestens dreier Metallteile, für die ansonsten entsprechend drei unterschiedliche Werkzeuge bereitgestellt werden müssen, und unter Wegfall einer gesondert zu kontrollierenden Nietverbindung, erreichbar. Hieraus ergibt sich eine vereinfachte Montage der Membran in Stellantrieben, sowie der Entfall einer Nietverbindung bzw. eine Nietverbindung zur Verbindung des Membrantellers mit einem Stellglied, wie einer Stellstange aus einem reinen Metallschluss ohne die Verpressung der Membran bzw. des Elastomers im Nietverbund realisiert werden. Ferner wird es auch möglich, dass Metallteile durch Kunststoffteile ersetzt werden können. Beispielsweise kann ein Membranteller als Kunststoffteil ausgebildet werden, insbesondere an eine Stellstange direkt angespritzt werden. Bei den wegfallenden Metallteilen handelt es sich dann insbesondere um den Membranteller und die Nietscheiben bzw. Bundscheiben.
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Hieraus ergeben sich auch weitere Substantionsmöglichkeiten, insbesondere im Hinblick auf eine in dem Stellantrieb enthaltene Sensorik.
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Um eine derartige Befestigung der Membran an dem Stellelement zu erreichen, ohne dass es zu einer Überbeanspruchung der Membran bzw. einem Einreißen der Membran in einem Öffnungsbereich kommt, schlägt die Erfindung vor, dass eine verstärkte Membran eingesetzt wird, die eine zentrale Öffnung aufweist. Dabei ist ein radialer Bereich in die zentrale Öffnung ausschließlich durch das elastische Material gebildet. Insbesondere ist in diesem Bereich der Membran keine Faserverstärkung vorgesehen. Dadurch wird es möglich, dass die Membran an den Membranteller bzw. das Stellelement „angeknüpft“ wird, ohne dass jedoch die Struktur der in der Membran vorhandenen Verstärkung verändern wird. Insbesondere durch diese besondere Ausgestaltung der Membran wird eine Aufknüpfbarkeit der Membran erreicht und der Verzicht auf eine Verschraubung bzw. Vernietung ermöglicht.
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Im Gegensatz zu reinen Elastomermembranen ohne eine Verstärkung kann der erfindungsgemäße Stellantrieb auch in Anwendungsfällen eingesetzt werden, bei denen eine hohe mechanische Festigkeit der Membrane notwendig ist. Weitere Integrationsvarianten neben der Anspritzung des Membrantellers an die Stellstange sind z.B. die Ausbildung einer Magnetaufnahme durch eine in dem aus Kunststoffmaterial ausgebildeten Membranteller integrierte Kugelpfanne. Hierdurch wird auch ein deutlicher Gewichtsvorteil erreicht und eine ansonsten übliche Beschichtung des als Membranteller verwendeten Metallmaterials kann entfallen.
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Zur Herstellung der Membran wird insbesondere vorgeschlagen, dass zunächst ein Verstärkungsmaterial, insbesondere in Form eines Gewebes, Gestricks und/oder Gewirks, Fasermaterial in eine Form eingelegt und, insbesondere mittels Tiefziehen, verformt wird. Anschließend kann das das Membranmaterial darstellende Material, insbesondere Elastomermaterial, mittels Einspritzen oder einem Pressverfahren mit dem Verstärkungsmaterial verbunden werden. Wird ein Pressverfahren eingesetzt, kann ein Arretierelement zur Ausrichtung des Verstärkungsmaterials in dem Presswerkzeug verwendet werden. Hierzu kann das Fasermaterial bzw. Verstärkungsmaterial zumindest eine zweite Öffnung, insbesondere mehrere zweite Öffnungen, aufweisen, in die ein komplementäres Werkzeugelement, insbesondere in Form eines feststehenden Vorsprungs oder eines bewegbaren Kerns oder Schiebers eingreifen kann. Dies stellt sicher, dass bei einem dauerhaften Aufbringen, beispielsweise mittels Verpressen und/oder Spritzen des Membranmaterials, insbesondere Elastomer, das Verstärkungsmaterial nicht verschoben bzw. deplatziert wird.
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Diese zweite Öffnung ist jedoch nicht auf die Funktion des Halteelements beschränkt. Unabhängig davon wird durch die zweite Öffnung erreicht, dass die elastischen Eigenschaften der Membran eingestellt werden, insbesondere auch im verstärkten Bereich eine gewisse Dehnbarkeit bzw. Flexibilität in der Membranebene neben der Rollflexibilität bereitgestellt wird. Diese Funktion der zweiten Öffnung kann unabhängig von der Wirkung als Halteelement realisiert sein.
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Bei der Herstellung der Membrane kann zunächst eine geschlossene Membran erzeugt werden, in der mittels Schneiden oder Stanzen die erste Öffnung, die zur Anknüpfung an das Stellelement dient, ausgebildet werden kann. Dabei wird erfindungsgemäß die Öffnung so positioniert, dass um die Öffnung ein elastischer Bereich entsteht, dass heißt ein Bereich der im wesentlichen ausschließlich aus dem Membranmaterial gebildet ist. Insbesondere befindet sich im elastischen Bereich kein Verstärkungsmaterial. Als Verstärkungsmaterialien können Fasermaterialien insbesondere in Form von Gewebe, Gewirk und/oder Gestrick eingesetzt werden aber genauso auch mit dem Elastomermaterial verbindbare Folien. So sollte durch das Verstärkungsmaterial lediglich sichergestellt werden, dass eine ausreichende Rollbewegung der Membran möglich ist, jedoch Kräfte entlang der Haupterstreckungsrichtung der Membran durch das Verstärkungsmaterial aufgenommen werden. Als Arretiervorrichtungen des Verstärkungsmaterials innerhalb des Werkzeugs kommt auch in Betracht, dass das Verstärkungsmaterial elektrostatisch aufgeladen wird und auf diese Weise fixiert in der Form angeordnet werden kann, insbesondere eine Deplatzierung des Verstärkungsmaterials während eines Anspritzen oder bei einem Pressevorgang vermieden wird.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung anhand von schematischen Zeichnungen erläutert sind. Dabei zeigt:
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1a eine schematische Querschnittsansicht einer Verstärkung einer in einem erfindungsgemäßen Stellantrieb verwendbaren Membran;
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1b eine Aufsicht auf die Verstärkung der 1a aus Richtung A in 1a;
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2 eine Aufsicht auf die Verstärkung gemäß der 1b nach Ausbildung mehrerer Öffnungen;
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3a eine schematische Querschnittsansicht eines Werkzeugs zur Herstellung einer Membran mit der Verstärkung der 2;
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3b eine schematische Querschnittsansicht des Werkzeugs der 3a nach Einbringung eines Elastomermaterials;
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3c eine schematische Querschnittsansicht des Werkzeugs der 3b zu Beginn eines Pressvorgangs;
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3d eine schematische Querschnittsansicht des Werkzeugs der 3c nach Abschluss des Pressvorgangs;
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4 eine Detailansicht einer alternativen Ausführungsform des Werkzeugs nach Abschluss eines Pressvorgangs;
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5 eine schematische Querschnittsansicht der Membran nach Entnahme aus dem Werkzeug der 4;
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6 eine perspektivische Aufsicht auf die Unterseite der Membran der 5;
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7 eine perspektivische Aufsicht auf die Oberseite der Membran der 6;
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8 eine Querschnittsansicht einer erfindungsgemäßen Membran nach einer zweiten Ausführungsform;
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9 eine perspektivische Aufsicht auf die Unterseite der Membran der 8;
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10 eine schematische Querschnittsansicht der Membran der 9 nach Einbringung in ein Spannwerkzeug;
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11 eine schematische Querschnittsansicht des Spannwerkzeugs der 10 nach Einbringung eines Stellelements;
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12 eine schematische Querschnittsansicht nach Anknüpfen der Membran an ein Stellelement;
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13 eine Querschnittsansicht einer dritten Ausführungsform einer in einem erfindungsgemäßen Stellantrieb einsetzbaren Membran;
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14 eine Querschnittsansicht einer vierten Ausführungsform einer in einem erfindungsgemäßen Stellantrieb einsetzbaren Membran.
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15 eine Aufsicht auf eine fünfte Ausführungsform einer in einem erfindungsgemäßen Stellantrieb einsetzbaren Membran;
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16 eine Querschnittsansicht aus Richtung D-D in 15;
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17 eine Aufsicht auf eine sechste Ausführungsform einer in einem erfindungsgemäßen Stellantrieb einsetzbaren Membran;
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18 eine perspektivische Querschnittsansicht der Membran der 17; und
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19 eine weitere Aufsicht auf die Membran der 17 und 18.
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In 1a ist eine schematische Querschnittsansicht einer in einer Membran 1 eines erfindungsgemäßen Stellantriebs verwendeten Verstärkung 3 dargestellt. Bei der Verstärkung 3 handelt es sich um ein Fasergewebe, welches mittels Tiefziehen in die in 1a dargestellte Form überführt wurde. In 1b ist eine Aufsicht auf die Verstärkung 3 aus Richtung A in 1a dargestellt.
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Um eine Herstellung der Membran 1 mittels eines Pressvorgangs zu ermöglichen, ist vorgehsehen, dass nach Tiefziehen der Verstärkung 3 eine Öffnung 5, wie in 2 dargestellt, in der Verstärkung 3 ausgebildet wird. Diese Öffnung 5 bildet nach dem späteren Aufbringen des Membranmaterials eine erste Öffnung gemäß der Erfindung. Die Herstellung der Öffnung 5 kann mittels Schneiden, insbesondere Laserschneiden, oder Stanzen erfolgen. Darüber hinaus werden in der Verstärkung 3 insgesamt vier zweite Öffnungen 7 ausgebildet. Diese dienen einerseits als erste Arretiervorrichtungen, andererseits wird durch diese eine zusätzliche Flexibilität in der Membranebene bereitgestellt. Auch die zweiten Öffnungen 7 können mittels Stanzen bzw. Laserschneiden ausgebildet werden.
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Wie 3a zu entnehmen ist, wird die Verstärkung 3 zur Herstellung der Membran 1 in ein Werkzeug 9, welches eine Formoberhälfte 11 und eine Formunterhälfte 13 umfasst, eingelegt. Die Formunterhälfte 13 weist mittels eines hydraulischen Mechanismus bewegbare Schieber 15 auf.
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Wie insbesondere 3b zu entnehmen ist, dienen die Schieber 15 dazu, die Verstärkung 3 an einer vorbestimmten Position zu halten. Somit wirken die Schieber 15 als zweite Arretiereinrichtungen. Insbesondere ist 3b zu entnehmen, dass die Arretiereinrichtungen 15 in die zweiten Öffnungen 7 hineinragen. Darüber hinaus ist 3b zu entnehmen, dass in das Werkzeug 9 ein Membranmaterial in Form eines Elastomers 17 eingebracht wird.
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Durch eine Bewegung der Formoberhälfte 11 relativ zu der Formunterhälfte 13 wird anschließend, wie 3c zu entnehmen ist, das Elastomer 17 durch Pressen mit der Verstärkung 3 verbunden. Darüber hinaus verteilt sich das Elastomer 17 gleichmäßig in dem Zwischenraum zwischen der Formoberhälfte 11 und der Formunterhälfte 13.
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Vor Erreichen der in 3d dargestellten Endposition der Formunterhälfte 13 relativ zur Formoberhälfte 11 werden ferner die Schieber 15 derartig bewegt, dass sie aus den zweiten Öffnungen 7 herausgezogen werden. So wird es dem Elastomermaterial ermöglicht, in die zweiten Öffnungen 7 hineinzufließen und so einen festen Verbund des Elastomers 17 mit der Verstärkung 3 zu erreichen.
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Nach Entnahme der Membran 1 aus dem Werkzeug 9 wird, wie später erläutert werden wird, im Bereich der Öffnung 5 eine erste Öffnung in dem Elastomer 17 durch Stanzen, Schneiden, insbesondere Laserschneiden, gebildet. Dadurch wird erreicht, dass der Bereich um diese erste Öffnung 7 ausschließlich durch das Elastomer 17 gebildet wird, während das Fasermaterial der Verstärkung beabstandet von dieser ersten Öffnung angeordnet ist. Damit wird um die erste Öffnung ein elastischer Bereich gebildet, der es ermöglicht, dass, wie später erläutert werden wird, die Membran 1 an ein Stellelement „angeknüpft“ werden kann.
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4 ist eine zweite Ausführungsform einer in einem erfindungsgemäßen Stellantrieb einsetzbaren Membran 18, samt zu deren Herstellung verwendbares Werkzeug 19 dargestellt. Im Gegensatz zu dem Werkzeug 9 weist das Werkzeug 19 eine Formunterhälfte 21 auf, in der feste zweite Arretiereinrichtungen in Form von Stiften 23 ausgebildet sind. Darüber hinaus weist die Formunterhälfte 21 eine Erhebung 25 auf. Die Formoberhälfte 27 weist darüber hinaus eine Erhebung 29 auf.
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In 4 ist das Werkzeug 19 in einer Position dargestellt, in der bereits ein Verpressen eines Elastomermaterials 31 mit einem Faserverstärkungsmaterial 33 durchgeführt wurde. Das Faserverstärkungsmaterial 33 weist erste Arretiereinrichtungen in Form von Öffnungen 35 auf, in die die als zweite Arretiereinrichtungen wirkenden Stifte 23 hineinreichen. Ferner wird durch die Erhebung 25 und 29 erreicht, dass bereits im Pressvorgang die als erste Verbindungseinrichtung wirkende erste Öffnung 37 in der Membran 18 ausgebildet wird.
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Wie 4 ferner zu entnehmen ist, wird durch die Formgebung der Formoberhälfte 27 und -unterhälfte 21, insbesondere die Form der Erhebung 25, ein Bereich B der Membran ausgebildet, in den das Faserverstärkungsmaterial 33 nicht hineinreicht und der ausschließlich durch das Elastomermaterial 31 gebildet ist. Der elastische Bereich B ist benachbart zu der ersten Öffnung 37 angeordnet bzw. umfasst diese samt umgebenden Rand.
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In 5 ist die Membran 18 nach Entnahme aus dem Werkzeug 19 dargestellt. Mit dem Pfeil C ist der elastische Bereich 39, der für ein Anknüpfen der Membran 18 an ein Stellelement aufgeweitet werden kann, dargestellt. Die Membran 18 ist in dem elastischen Bereich 39 insbesondere in eine horizontale Richtung bzw. eine Richtung entlang einer Haupterstreckungsrichtung der Membran dehnbar. Mit anderen Worten kann der Durchmesser der ersten Öffnung 3 durch elastische Verformung des Bereichs 39 reversibel vergrößert werden.
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In 6 ist eine perspektivische Aufsicht auf die Unterseite der Membran 18 der 5 dargestellt. Wie 6 zu entnehmen ist, weist das Verstärkungsmaterial 33 die zweiten Öffnungen 35 auf. In dem Elastomermaterial 31 ist die erste Öffnung 37 ausgebildet, wobei die Pfeile C den elastischen Bereich 39 kennzeichnen, in den das Faserverstärkungsmaterial 33 nicht hineinreicht und somit ausschließlich durch das Elastomermaterial 31 gebildet ist.
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In 7 ist eine perspektivische Aufsicht auf die Membran 18 der 5 und 6 von der Oberseite dargestellt.
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In 8 ist eine weitere Ausführungsform einer in einem erfindungsgemäßen Stellantrieb einsetzbaren Membran 18‘ dargestellt. Der Aufbau der Membran 18‘ entspricht im Wesentlichen dem Aufbau der zuvor beschriebenen Membran 18, wobei lediglich die zweiten Öffnungen 35‘ nicht kreisförmig, sondern in Form von umlaufenden Schlitzen ausgebildet sind. Diejenigen Elemente des Membran 18‘, die denjenigen der Membran 18 entsprechen, tragen die gleichen Bezugszeichen, allerdings einfach gestrichen.
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In 9 ist eine perspektivische Aufsicht auf die Unterseite der Membran 18‘ der 8 dargestellt. Insbesondere aus einem Vergleich mit 6 ergibt sich, dass der Unterschied der Membran 18‘ in der Form der zweiten Öffnungen 35‘ besteht. Die schlitzförmigen zweiten Öffnungen 35‘ bieten den Vorteil, dass die Membran 18‘ über einen größeren Umfangsbereich gehalten wird und über einen gleichmäßigeren Bereich(Halte)-Kräfte in das Faserverstärkungsmaterial 33‘ eingeleitet werden, so dass ein Reißen des Faserverstärkungsmaterial 33‘ wirksamer vermieden wird.
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In 10 ist eine schematische Querschnittsansicht eines Werkzeugs 41 zur Montage der Membran 18 an einem Stellelement dargestellt. In 10 ist die Membran 18 auf das Werkzeug 41 aufgesetzt und, wie durch die Pfeile F angedeutet, ist der elastische Bereich 39 aufgeweitet. Nach der Aufweitung des elastischen Bereichs 39 wird gemäß 11 ein Stellelement in Form einer Stellstange 43, an die ein Membranteller 45 angespritzt ist, eingeführt. Der Membranteller 45 weist eine Aufnahme 47, die eine zweite Verbindungseinrichtung darstellt, auf.
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Wie in 12 dargestellt, wird dann die Vorspannung des elastischen Bereichs 39 gelöst, so dass der elastische Bereich 39 in die Aufnahme 47 unter durch der das Elastomer 31 aufgebaute Vorspannung aufgenommen wird und so die Membran 18 an die Stellstange 43 bzw. dem Membranteller 45 „angeknöpft“ wird.
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In den 13 und 14 sind Querschnittsansichten einer dritten und vierten Ausführungsform einer in einem erfindungsgemäßen Stellantrieb einsetzbaren Membran 18‘‘ bzw. 18‘‘‘, inklusive der entsprechenden Bemaßung, dargestellt. Diejenigen Elemente der Membran 18‘‘, 18‘‘‘ die denjenigen der Membran 18 entsprechen tragen die gleichen Bezugszeichen, allerdings zweifach bzw. dreifach gestrichen.
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In 15 ist eine schematische Aufsicht auf eine fünfte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Membran 51 dargestellt. Die Membran 51 weist ebenfalls eine Verstärkung 53 auf, sowie eine erste Öffnung 55. Die erste Öffnung 55 ist von der Verstärkung 53 derartig beabstandet, dass ein Bereich 57 entsteht, in dem die Membran im Wesentlichen durch ein Elastomermaterial und damit hochflexibel gebildet ist. Im Gegensatz zu den voran angeführten Ausführungsformen sind in der Membran 51 keine zweiten Öffnungen vorgehsehen. So wird einerseits durch die Größe des Bereichs 57 sichergestellt, dass eine ausreichende Flexibilität für eine Anknüpfung vorhanden ist. Darüber hinaus sind die zweiten Öffnungen in dem Herstellungsprozess der Membran 51 nicht für das Festhalten der Verstärkung 53 notwendig.
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In 16 ist eine schematische Querschnittsansicht der Membrane 51 aus Richtung D-D in 15 dargestellt. Wie 16 zu entnehmen ist, ist das Elastomermaterial 59 so auf das Verstärkungsmaterial 53 aufgebracht, dass im Bereich der Öffnung 5 eine Aussparrung in dem Verstärkungsmaterial 53 derartig vorhanden ist, dass die Öffnung 55 im wesentlichen von dem Elastomermaterial 59 umgeben ist, so dass eine Beabstandung der Öffnung 55 von dem Verstärkungsmaterial 53 im Bereich 57 vorhanden ist.
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In 17 ist eine schematische Aufsicht auf eine sechste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Membran 71 dargestellt. Diejenigen Elemente der Membran 71, die denjenigen der Membran 51 entsprechen, tragen die gleichen Bezugszeichen, allerdings um 20 erhöht.
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Auch die Membran 71 weist eine Verstärkung 73 auf sowie eine erste Öffnung 75. Die erste Öffnung 75 ist von der Verstärkung 73 derart umgeben, dass ein Bereich 77 entsteht, in dem die Membran im Wesentlichen durch ein Elastomermaterial und damit hochflexibel ausgebildet ist. Im Gegensatz zu den voran angeführten Ausführungsformen umgibt der Bereich 77 jedoch nur einen Teilbereich der Öffnung 75, insbesondere diese vollumfänglich. Teilweise reicht die Verstärkung 73 also bis an die erste Öffnung 75 heran. Es sind also nur Teilsegmente des Randes der Öffnung 75 durch den elastischen Bereich 77 gebildet, während die restlichen Bereiche des Randes durch die Verstärkung 73 verstärkt sind.
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Diese Ausführungsform zeigt, dass der elastische Bereich um die erste Öffnung nicht rotationssymmetrisch aufgebaut sein muss, sondern jede beliebige Form aufweisen kann, die eine ausreichende Flexibilität für die Montage der Membran an dem Stellelement bereitstellt und gleichzeitig eine ausreichende Verstärkung bereitgestellt, um ein sicheres Halten der Membran an dem Stellelement zu gewährleisten.
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In 18 ist eine schematische perspektivische Querschnittsansicht der Membran 71 aus Richtung E-E in 17 dargestellt. In 19 ist eine weitere Aufsicht auf die Membran 71 schematisch dargestellt, wobei in 19 die zu der in 17 dargestellten gegenüberliegende Seite der Membran 71 dargestellt ist. Wie zu erkennen ist, bildet das Elastomer 79 die gesamte Membran 71 aus, wobei lediglich wie 17 und 18 zu entnehmen ist, ein Teil der Oberfläche des Elastomers 79 durch die Verstärkung 73 bedeckt ist.
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Grundsätzlich kann also der elastische Bereich jede beliebige Form annehmen, solange sichergestellt ist, dass eine ausreichende Verformung der ersten Öffnung sichergestellt ist, um ein Anknüpfen an das Stellelement zu ermöglichen.
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Die in der vorstehenden Beschreibung, in den Ansprüchen und in den Zeichnungen offenbarten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination wesentlich für die Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen sein.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Membran
- 3
- Verstärkung
- 5
- Öffnung
- 7
- Öffnung
- 9
- Werkzeug
- 11
- Formoberhälfte
- 13
- Formunterhälfte
- 15
- Schieber
- 17
- Elastomer
- 18, 18‘, 18‘‘, 18‘‘‘
- Membran
- 19
- Werkzeug
- 21
- Formunterhälfte
- 23
- Stifte
- 25
- Erhebung
- 27
- Formoberhälfte
- 29
- Erhebung
- 31, 31‘, 31‘‘, 31‘‘‘
- Elastomermaterial
- 33, 33‘, 33‘‘, 33‘‘‘
- Faserverstärkungsmaterial
- 35, 35‘
- Öffnung
- 37, 37‘, 37‘‘, 37‘‘‘
- Öffnung
- 39, 39‘, 39‘‘, 39‘‘‘
- elastischer Bereich
- 41
- Werkzeug
- 43
- Stellstange
- 45
- Membranteller
- 47
- Ausnehmung
- 51
- Membran
- 53
- Verstärkung
- 55
- Öffnung
- 57
- Bereich
- 59
- Elastomer
- 71
- Membran
- 73
- Verstärkung
- 75
- Öffnung
- 77
- Bereich
- 79
- Elastomer
- A
- Richtung
- B
- Bereich
- C, F
- Pfeil
- D, E
- Richtung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102011055058 B3 [0003]
- CH 687969 A5 [0006]
- DE 19509491 A1 [0007]
- DE 19729682 A1 [0008]
