DE4208266C2 - Membran mit einem Boden, insbesondere für einen Stellantrieb - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Membran mit einem Boden, insbesondere zur Verwendung in einem Stellantrieb mit einem Membrankolben, gemäß den der DE 32 49 254 T1 entnehmbaren Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1.

Die in der bekannten Fluid-Antriebseinrichtung verwendete Membran schließt in sich die Arbeitskammer des Stellelements vollständig ein und weist deshalb an eine Membranwand anschließend zwei Böden auf, deren einer hubbeweglich ist, deren anderer gehäusefest an einem Gehäusedeckel anliegt. Um das Volumen der umschlossenen Arbeitskammer verkleinern zu können, kann die Membranwand zwischen den beiden Böden in drei Schichten gefaltet werden, wobei bezüglich einer definierten Faltung die Membranwand am hubbeweglichen Boden eine Materialverdickung aufweist, welche formsteif und nicht abrollbar ist. Dadurch, daß die Membran mit einem statischen gehäusefesten Boden ausgestattet ist, ist der erzielbare Hub der Kolbenstange konstruktiv vorgegeben und begrenzt.

Des weiteren ist ein Stellantrieb mit einer Membran bekannt (DE 87 17 213 U1 entsprechend DE 37 41 897 A1), welche von einem umlaufenden äußeren Einspannwulst ausgehend in einer gehäusebodennahen unteren Endstellung des Bodens des Membrankolbens im Querschnitt zunächst annähernd geradlinig steil abwärts bis zu einer ersten Übergangszone mit einer radial einwärts führenden Krümmung verläuft. An diesen schließt sich nach einem sehr kurzen Zwischenstück mit einer geringeren Steigung eine gegensinnig gekrümmte zweite Übergangszone zu einem wieder steil in Richtung des im wesentlichen von einem mit dem elastischen Membranmaterial umspritzten Teller gebildeten, auf dem Gehäuseboden aufliegenden Kolbenbodens abfallenden Bereich an. Diese vorgeformte Gestaltung wird in dem DE-GM als Ringschulter bezeichnet. Sie weist im Querschnittsverlauf geometrisch ausgedrückt, zwischen den Übergangszonen einen Wendepunkt (Krümmungswechsel) auf.

Der erste, einspannungsnahe gerade Querschnitts-Bereich der Membran ist zwischen einer umlaufenden Zarge des Gehäuseoberteils des bekannten Stellantriebs und der Innenwand des Gehäuseunterteils festgelegt, so daß die umlaufende Kehle der ersten Übergangszone gerade am unteren Rand der Zarge anliegt. Die Membran ist um den Rand der Zarge flächig und bündig angelegt, wenn der Membrankolben sich in einer oberen Endstellung befin­ det, wobei der einspannungsnahe Ring-Bereich der Membran nicht an deren Abrollbewegung teilnehmen kann. Hierdurch wird der theoretisch mögliche Hub des Membrankolbens zugunsten einer hohen Dauerhaltbarkeit eingeschränkt.

Aus der DE 26 40 561 A1 ist ein Membrankolben-Stellantrieb mit einer einstückig hergestellten, in einem bestimmten zentralen Bereich doppelwandig ausgeführten Roll-Membran bekannt, mit der ein Stellglied als Abtrieb dieses Stellantriebs in zwei Stufen bzw. Hublängen aus- bzw. eingefahren werden kann.

Die Anordnung hat den Vorteil, daß das Gehäuse des Stellantriebs trotz des langen insgesamt möglichen axialen Hubs nicht nach der doppelten Hublänge ausgelegt werden muß, sondern wegen der in einer der Endstellungen des Membrankolbens gegenüber einer voll ausgefahrenen Stellung verkürzten Bauhöhe der Membran selbst mit einer verkürzten Bauhöhe ausgeführt werden kann.

Es ist ferner ein Membrankolben-Stellantrieb bekannt (DE 29 05 305 A1), dessen Stadion-Membran an ihren Längsseiten mit unlös­ bar befestigten Verstärkungen versehen ist. Mit den Verstärkun­ gen wird beim axialen Abrollen der Membran ein Schnappeffekt zur raschen und exakten Einstellung der beiden Endlagen des Membrankolbens erreicht.

Es ist schließlich ein langhubiger Membrankolben-Stellantrieb mit einer durchgehend einwandigen Membran durch Einbau in Fahr­ zeuge des Typs Mercedes-Benz W 140 bekannt (vgl. auch DE 40 38 550 C1), der dort zum pneumatischen Ein- und Ausfahren von Peilstäben benutzt wird.

Die Erfindung hat die Aufgabe, den möglichen axialen Hub einer gattungsgemäßen Membran wesentlichen zu vergrößern.

Diese Aufgabe wird mit den kennzeichnenden Merkmalen des Pa­ tentanspruchs 1 erfindungsgemäß gelöst.

Die beiden Übergangszonen in der Rollmembran werden in der End­ stellung des Membrankolbens im spitzen Winkeln gefaltet, so daß sich in diesem Bereich ein S- oder Z-förmiger Querschnitt ergibt. Unter einem spitzen Winkel wird hier wie üblich ein zwischen 0° und 90° liegender Winkel verstanden.

Damit ergibt sich beim druckbeaufschlagten oder mechanischen Bewegen der Membran durch Entfaltung der Falte bzw. durch Strecken der Übergangszonen ein Teleskopeffekt, der die gewünschte Vergrößerung des axialen Hubs erbringt.

Vorteilhaft bedarf es dazu keiner Außendurchmesservergrößerung gegenüber einem normalen langhubigen Membrankolben.

Die kennzeichnenden Merkmale der Unteransprüche 2-15 geben vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Membran an, während sich der nebengeordnete Verwendungsanspruch 16 nebst Unteransprüchen 17 und 18 auf einen Stellantrieb mit einer er­ findungsgemäßen Membran bezieht.

Das Einhalten oder Einstellen der Faltung der Membran wird vor­ teilhaft durch eine Versteifung der Membran in deren zwischen den beiden Übergangszonen befindlichen Teilbereich unterstützt oder erzwungen. Dieser Teilbereich ist im Gegensatz zur restli­ chen Membran nicht abrollbar; er bleibt auch bei Hubbewegungen der Membran stets zu sich selbst parallel. Damit wird also ein annähernd starres Teleskopglied innerhalb der Membran geschaf­ fen, welches durch die beidseits befindlichen abrollbaren Berei­ che mit der Einspannung und mit dem Membranboden druckdicht verbunden ist.

Es versteht sich, daß diese Gestaltung bzw. Faltung im Rahmen des verfügbaren Einbauraums bzw. -querschnitts auch mehrfach vorgesehen werden kann, so daß zwei oder noch mehr Teleskop­ glieder für eine besonders lange Hubbewegung zur Verfügung ge­ stellt werden können, ohne deshalb eine größere Gehäusebauhöhe zu erfordern.

Die besagte Gestaltung kann auch als eine Verschachtelung meh­ rerer Rollmembranen ineinander angesehen werden; jeder versteif­ te Teilbereich bildet dabei ein mitbewegtes, in die Gesamtmem­ bran eingekoppeltes Gehäuseteil.

Die Versteifung kann entweder durch eine entsprechende Materi­ alverstärkung in dem betroffenen Bereich oder durch wenigstens einen Stützring erreicht werden, der dort mit der Mantelfläche der Membran fest verbunden ist oder - ähnlich wie der Kolben­ teller - mit dem Membranmaterial umspritzt ist.

Eine besonders einfache und zuverlässige Verbindung zwischen Stützring und Membran wird erreicht, wenn in dem gestützten Bereich zwei diesen Bereich zwischen sich einschließende Stütz­ ringe vorgesehen sind; diese können dann mit entsprechenden an die Membran angeformten Rippen oder Noppen formschlüssig verra­ stet werden.

Weitere Einzelheiten und Vorteile gehen aus der Zeichnung eines Ausführungsbeispiels und deren sich hier anschließender einge­ hender Beschreibung hervor.

Es zeigt

Fig. 1 einen Querschnitt durch einen Stellantrieb, dessen Membrankolben in der linken Bildhälfte in einer voll ausgefahrenen Stellung, in der rechten Bild­ hälfte hingegen in einer gehäusebodennahen einge­ fahrenen Endstellung steht,

Fig. 2 eine vergrößerte Schnittdarstellung des Membran­ kolbens in der eingefahrenen Endstellung, in der seine Membran im Querschnitt Z-förmig gefaltet ist,

Fig. 2a zwei in Fig. 2 eingekreiste Details der Befesti­ gung von Stützelementen im Bereich von Übergangs­ zonen der Membran,

Fig. 3 eine weitere vorteilhafte Variante von Stützele­ menten für die Membran.

Ein Stellantrieb 1 hat gemäß Fig. 1 ein in zwei miteinander verklipsbare Hauptteile, nämlich Gehäuseoberteil 2O und Gehäu­ seunterteil 2U, geteiltes Gehäuse 2; in der eben umlaufenden Trennfuge zwischen den beiden Hauptteilen ist in bekannter Wei­ se ein Außenwulst 3W einer Membran 3 ringsum eingespannt. Die Membran 3 ist Teil eines Membrankolbens 4, der einen im wesent­ lichen durch einen zentrischen Teller 5 geformten Boden 6 hat. Der Teller 5 ist mit dem elastischen Membranmaterial innig, z. B. durch Umspritzen, verbunden, so daß der Boden 6 auch als Membranboden anzusehen ist.

Längs der - auch die beiden Bildhälften trennenden - Längsmit­ telachse des Gehäuses ist ein mit dem Teller 5 gekuppeltes Stell­ glied 7 synchron mit dem Boden 6 des Membrankolbens verschiebbar. Dieses ist hier als abgedichtet aus dem Gehäuse 2 nach oben austretender Peilstab ausgeführt; selbstverständlich kann das Stellglied 7 aber auch als Teil einer Kraftübertragung im Rah­ men einer getrieblichen Stellbewegung mit endseitiger Hebelan­ lenkung oder auch mit einer Zahnstange ausgeführt werden. Auf die Befestigung des Stellantriebs 1 z. B. in einer Fahrzeug­ karosserie wird hier nicht näher eingegangen. Eine Möglichkeit hierzu ist der eingangs erwähnten nachveröffentlichten Patent­ schrift zu entnehmen.

Zwischen dem Gehäuseunterteil 2U und der Unterseite des Mem­ brankolbens 4 ist eine Arbeitskammer 8 eingeschlossen, die über einen Steckanschluß 9 an ein pneumatisches Bidruck-Versorgungs­ system angeschlossen werden kann. Durch Überdruckbeaufschlagung der Arbeitskammer 8 kann dann das Stellglied 7 mitsamt dem Mem­ brankolben 4 in die links der Längsmittellinie dargestellte ausgefahrene Stellung gebracht werden, während es durch Unter­ druckbeaufschlagung der Arbeitskammer 8 in die rechts der Längs­ mittellinie dargestellte zurückgezogene Endstellung gebracht wird.

Zwischen dem Gehäuseoberteil 2O und der Oberseite des Membran­ kolbens 4 ist ein mit der Atmosphäre kommunizierender Raum 10 mit variablem Luftvolumen eingeschlossen. Der Verbindung zur Umgebung dient wenigstens ein Kanal 11, der innerhalb der Trenn­ fuge zwischen den beiden Gehäuse-Hauptteilen oberhalb des Außen­ wulsts 3W hindurchführt. Neben der Be- und Entlüftung des Raums 10 übernimmt der Kanal 11 auch dessen Entwässerung von Schwitz- oder Kondenswasser. In der Regel werden mehrere Kanäle gleichmä­ ßig über den Umfang des Gehäuses 2 verteilt sein. Entlang der Innenwand des Gehäuseoberteils 2O ist noch eine Rinne 12 einge­ formt, die als offene Fortführung des Kanals 11 ein vollflächi­ ges Anlegen der Membran 3 an die Gehäuseinnenwand und damit ein Kleben verhindert. Es können selbstverständlich auch mehrere derartige Rinnen vorgesehen werden.

Betrachtet man nun in der linken Bildhälfte den Querschnitt durch die Membran 3, so erkennt man einen von der Einspannung am Außenwulst 3W ausgehenden dünnwandigen, geradlinig nach oben verlaufenden Rand-Bereich 3R, einen sich daran anschließenden, durch ringförmige Stützelemente 13 und 14 versteiften Mitten-Bereich 3M und einen zwischen letzterem und dem Kolben- oder Membran-Boden 6 befindlichen dünnwandigen Zentral-Bereich 3Z der Membran 3, welche Bereiche natürlich jeweils umlaufende Ringbereiche sind. Sie sind unter sich alle etwa gleich hoch; es wäre natürlich auch möglich, unterschiedliche Höhen der Be­ reiche vorzusehen.

Dieselben Bereiche 3R, 3M und 3Z sind, mitsamt den Stützele­ menten 13 und 14, also auch auf der rechten Bildhälfte abge­ bildet, wo sie indessen in einer Faltung jeweils einen spitzen Winkel zwischen sich einschließen. Jeweils zwischen den Berei­ chen 3R und 3M sowie 3M und 3Z sind hier Übergangszonen RM und MZ zu sehen, die in der linken Bildhälfte nur nahezu gestreckt angedeutet werden können.

Die beiden Rand- bzw. Zentral-Bereiche 3R und 3Z sind im Zuge einer teleskopierenden Hubbewegung des Membrankolbens 4 abroll­ bar, während der Mitten-Bereich 3M mit den Stützelementen form­ steif ist und wie ein Teleskopglied während der Hubbewegung zu sich selbst zumindest im wesentlichen parallel bleibt (gering­ fügige Abweichungen können nicht ausgeschlossen werden, stören jedoch auch nicht).

Offensichtlich beträgt die ausgestreckte Höhe des Membrankol­ bens 4 zwischen Einspannung/Außenwulst 3W und Boden 6 in der linken Hälfte etwa das Dreifache der zusammengefalteten Höhe in der rechten Bildhälfte.

Gegenüber vergleichbaren üblichen langhubigen Stellantrieben wird also durch die Faltung der Membran in einer Endstellung im Gehäuseunterteil 2U etwa 2/3 der Bauhöhe eingespart, d. h. die erzielte Hubverlängerung ist deutlich größer als der Höhenzu­ wachs des Gehäuses 2.

Aus der gegenüber Fig. 1 vergrößerten Schnittdarstellung durch die gefaltete Membran 3 in Fig. 2 sowie aus den in Fig. 2a nochmals vergrößert dargestellten Details wird der Aufbau der Membran und die Befestigung der ringförmigen Stützelemente 13 und 14 an dieser besser ersichtlich. Die Bezugszeichen aus Fig. 1 wurden übernommen. Oben und unten am Boden 6 sind in der üblichen Weise Aufpralldämpfer 15 einstückig an die Membran 3 angeformt, die als Abstandhalter bei Berührungen des Membran­ kolbens 4 mit den Abschluß-Innenseiten der beiden Gehäuseteile 2O und 2U Geräuschentwicklung und Beschädigung der Membran ver­ hindern.

In der gefalteten Endstellung der Membran 3 erstreckt sich der Rand-Bereich 3R ausgehend vom Außenwulst 3W im Querschnitt zu­ nächst annähernd geradlinig steil abwärts bis zu der ersten Übergangszone RM mit einer radial einwärts führenden Krümmung, die einen Winkel von nahezu 180° einschlägt. An diese schließt sich der Mitten- oder mittige Bereich 3M an, der wieder annä­ hernd geradlinig nach oben - d. h. in die von dieser Endstel­ lung ausgehende Hubrichtung - bis zur zweiten Übergangszone MZ führt, die mit einer weiteren radial einwärts weisenden Krüm­ mung von ebenfalls nahezu 180° in den Zentral-Bereich 3Z über­ leitet. Dieser geht schließlich in einer etwa 90° betragenden Krümmung in den Boden 6 über.

Offenkundig schließen zum einen der Rand-Bereich 3R und der Mitten-Bereich 3M und zum anderen der Mitten-Bereich 3M und der Zentral-Bereich 3Z, die sich jeweils beidseits einer der Über­ gangszonen befinden, spitze Winkel von hier zwischen etwa 0 und 10° zwischen sich ein.

Natürlich könnten diese spitzen Winkel auch größer sein; al­ lerdings ist der erreichbare Gesamthub umso größer, je kleiner die zwischen den Membran-Bereichen eingeschlossenen spitzen Winkel sind, weil in diesem Fall die Radial-Komponente zugun­ sten der Axial-Komponente des Membran-Querschnitts minimiert ist.

Die Durchmesserunterschiede zwischen den Bereichen sind natür­ lich mit ausreichenden Reserven so zu bemessen, daß ein von äußerer Reibung freies Abrollen der Membran bzw. deren abroll­ barer Bereiche möglich ist.

Die Stützelemente 13 und 14 sind als leicht konische Ringe mit etwa gleichem größtem Außendurchmesser ausgeführt und form­ schlüssig an der Membran 3 befestigt, wobei sie den Mitten-Be­ reich 3M zwischen sich einschließen.

Das Stützelement 13 hat einen glattwandigen, ausgehend von ei­ nem unteren Rand 13U sich nach oben verjüngenden und in einen einwärts gewölbten oberen Randbereich 13O mit einer umlaufenden nutartigen Innenkehle 13K übergehenden Außenmantel. Die Innen­ kehle 13K übergreift eine umlaufende obere Rippe RO, die im Bereich der Übergangszone MZ einstückig außen an die Membran 3 angeformt ist.

Demgegenüber hat das Stützelement 14 einen glattwandigen, von einem auswärts gewölbten unteren Randbereich 14U ausgehend - der ebenfalls eine umlaufende nutartige Innenkehle 14K hat - sich aufwärts verjüngenden, in einer Oberkante 14O auslaufenden Innenmantel. Die Innenkehle 14K übergreift eine ebenfalls um­ laufende untere Rippe RU, die im Bereich der Übergangszone RM einstückig innen an die Membran 3 angeformt ist.

Ferner ist der gegenüber den abrollbaren Bereichen 3R und 3Z etwas verdickte Bereich 3M noch geringfügig doppelt gekrümmt; die Stützelemente 13 und 14 weisen jeweils auf ihren dem Mit­ ten-Bereich 3M zugewandten Seiten von ihren Innenkehlen 13K und 14K ausgehende, zu den jeweiligen unteren/oberen Randbe­ reichen 13U bzw. 14O hin mit Übergangsschrägen 13S und 14S allmählich auslaufende Hinterschneidungen auf, die im Zusam­ menwirken mit den Innenkehle/Rippe-Paaren 13K/RO und 14K/RU einen sicheren einklemmenden Formschluß auch beim Auseinander­ ziehen der Membranfalte gewährleisten.

In der linken Bildhälfte der Fig. 1 ist zu sehen, daß die Über­ gangszonen RM und MZ während eines vollständigen Hubs um einen Winkel von nahezu 180° verformt werden, wobei sie wegen des Formeingriffs mit den Stützelementen aber nicht vollständig gestreckt werden können.

Es sei angemerkt, daß die Membran in Abweichung von der hier gezeigten Ausführungsform auch in der gehäusenahen oberen Stel­ lung des Kolbenbodens gefaltet und in der unteren Stellung ge­ streckt untergebracht werden könnte; dies ist lediglich eine Sache des Höhenverhältnisses zwischen den beiden Gehäuse-Haupt­ teilen bzw. der Höhenlage der Trennfuge. Der erreichbare Hub des Stellglieds 7 würde sich dadurch nicht ändern.

In jedem Fall wird bei Überdruckbeaufschlagung der Arbeitskam­ mer 8 und entsprechend der rechten Bildhälfte der Fig. 1 in der unteren Endstellung stehendem Membrankolben 4 zunächst der Rand-Bereich 3R der Membran wegen seines größeren Wirkdurch­ messers die Hubbewegung einleiten (erste Hubstufe). Der Boden 6, damit auch der Teller 5 und das Stellglied 7, wird dabei über die Membran-Bereiche 3M und 3Z mitgeführt. Ist dann die erste Stufe der Hubbewegung voll durchfahren - der versteifte Mitten-Bereich 3M "steht" dann bereits auf dem Rand-Bereich 3R -, wird anschließend der Zentral-Bereich 3Z abgerollt und hebt dabei den Boden 6 aus dem Umfang des Mitten-Bereichs 3M heraus und über diesen hinaus (zweite Hubstufe), wobei das Stellglied vollends in seine höchstmögliche Stellung gebracht wird.

Bei Evakuierung der Arbeitskammer 8 wird der Bewegungsablauf analog umgekehrt; zunächst wird der Rand-Bereich 3R abwärts gerollt, dann der Zentral-Bereich 3Z, bis der Boden 6 wieder seine gehäusebodennahe Stellung eingenommen hat, in der die unteren Aufpralldämpfer 15 aufsitzen.

Ersichtlich sind mit dieser Gestaltung der Membran 3 zwei unab­ hängig voneinander abrollbare Teilmembranen ineinandergeschach­ telt; der formsteife Mitten-Bereich 3M bildet quasi einen mit­ bewegbaren Gehäuseteil.

Es sei ausdrücklich angemerkt, daß die Erfindung sich haupt­ sächlich auf die Ausbildung der Membran selbst bezieht; jedoch ist deren Verwendung für einen Membrankolben eines Stellantriebs als besonders vorteilhaft anzusehen. Andere Verwendungen z. B. als teleskopierbare Dichtung eines axial in Hubrichtung der Membran ausfahrbaren Bauteils wären auch denkbar.

Weil die Rippe RO und die Übergangszone MZ der Membran 3 von dem oberen Randbereich 13O des Stützelements 13 überdeckt sind, kann die Membran selbst dann nicht durch Reibung an der Innen­ wand des Gehäuseoberteils 20 beschädigt werden, wenn der Mem­ brankolben einmal trotz der exakten Führung durch das Stell­ glied 7 an dessen Austrittsöffnung während eines Hubs Taumel- oder Wellenbewegungen machen sollte.

Einen weiteren Beitrag zu diesem Schutz der Membran 3 und zur Parallelführung des Membrankolbens 4 im Gehäuse 2 bildet eine sich in Hubrichtung - ausgehend von der gefalteten Endstellung der Membran - erstreckende axiale Verlängerung 13V des anson­ sten gegenüber Fig. 2 und 2a unveränderten (äußeren) Stütz­ elements 13 nach oben, die in Fig. 3 gezeigt ist. Diese ist auf den bisher abschließenden oberen Randbereich 13O dieses Stützelements im Gehäuse 2 aufgesetzt und endet in einem oberen Randbereich 13O′. Die wie das Stützelement 13 ebenfalls ring­ förmige Verlängerung 13V ist leicht kegelig und damit der Ge­ häuseinnenkontur im oberen Gehäuseteil 2O angepaßt. Sie ragt bereits in der unteren, gefalteten Endstellung in den oberen Gehäuseteil 2O hinein.

Vorzugsweise, aber nicht notwendig, ist die Verlängerung ein­ stückig mit dem Stützelement 13 ausgeführt.

Nunmehr können die Stützelemente 13 und 14 maximal so weit kip­ pen, bis der obere Randbereich 13O′ an der Gehäuseinnenwand anliegt; dies ist ein sehr geringer Winkelbetrag. Weil der obe­ re Randbereich 13O′ sehr leicht an der Gehäuseinnenwand gleitet, wird damit eine Behinderung der Ausfahrbewegung des Membrankol­ bens 4 und des Stellglieds 7 soweit wie möglich minimiert. Die axiale Höhe der Verlängerung 13V entspricht dabei vorzugsweise der axialen Erstreckung des abrollbaren Bereichs 3Z der Membran; sie kann aber auch kleiner, oder, sofern Platz im oberen Gehäu­ seteil 2O vorhanden ist, größer sein.

Zusätzlich bildet die Verlängerung 13V eine radiale Abstützung der Membranwandung des abrollbaren Zentral-Bereichs 3Z, so daß sich dieser bei Druckbeaufschlagung nicht radial nach außen auswölben kann. Dadurch wird die Schnappwirkung dieses Bereichs beim Ausfahren des Membrankolbens 4 verstärkt, was einer raschen und sicheren Einstellung und Beibehaltung der oberen Endstellung des Stellglieds 7 dient.

Mit dem (inneren) Stützelement 14 ist gemäß Fig. 3 noch ein weiteres Formteil 16 verbunden, welches einen Mitnehmer für den abrollbaren Bereich 3Z der Membran 3 und für den Kolbenteller 5 bildet, wenn, wie oben beschrieben, der äußere abrollbare Rand-Bereich 3R der Membran 3 bei Beaufschlagung der Arbeitskammer 8 mit Überdruck nach oben gerollt wird. Da wegen des größeren Wirkdurchmessers die mit der ersten Hubstufe erreichbare Kraft größer ist als die Kraft der zweiten Hubstufe, kann es bei Ein­ wirken einer äußeren Gegenkraft auf das Stellglied 7 zu einer axialen oder Längsdehnung des Zentral-Bereichs 3Z der Membran 3 kommen. Dem wirkt vorteilhaft das Mitnehmer-Formteil 16 ent­ gegen, das bereits beim Einsetzen der Hubbewegung der ersten Hubstufe eine Mitbewegung der zweiten Hubstufe erzwingt. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Formteil 16 über eine Schnappverbindung formschlüssig mit dem inneren Stützele­ ment 14 verbunden; es bildet einen radial nach innen gerich­ teten Kragen 17, der mit seinem umlaufenden Innenrand den Kol­ benteller 5 unterfaßt.

Grundsätzlich könnte der Mitnahmeeffekt auch mittels mehrerer einzelner gleichmäßig über den Umfang des inneren Stützelements 14 verteilten Mitnehmerfinger erreicht werden.

In letzterem Fall ist eine Druckbeaufschlagung des Zentral-Be­ reichs 3Z der Membran 3 über seinen gesamten Durchmesser ohne weitere Maßnahmen sichergestellt; im vorliegenden Ausführungs­ beispiel ist jedoch der radial nach innen gerichtete Kragen 17 des Formteils 16 mit mindestens einer Bohrung 18 versehen, wel­ che in der dargestellten Endstellung der Membran 3, in der der äußere Rand des Bodens 6 auf dem Innenrand des Kragens 17 dicht aufliegt, einen Druckausgleich zwischen der Arbeitskammer 8 und dem zwischen dem Zentral-Bereich 3Z, dem versteiften mittigen Bereich 3M und dem Formteil 16 eingeschlossenen Raum erlaubt. Bei Überdruckbeaufschlagung der Arbeitskammer 8 kann die Druck­ luft also sofort in den besagten Raum eindringen und das Abheben des Bodens 6 von dem Kragen 17 beschleunigen, ebenso wie ein Festsaugen bei Unterdruckbeaufschlagung sicher verhindert wird.

Bei einer Verwendung des Stellantriebs für das Ausfahren eines Peilstabs kann mit dem beschriebenen Mitnahmeeffekt ein zuver­ lässiges und beschädigungsfreies Ausfahren auch bei vereister Peilstabspitze erreicht werden.

Claims (18)

1. Membran (3) mit einem Boden (6), insbesondere zur Verwendung in einem Stellantrieb (1) mit einem Membrankolben (4), die in einer durch einen axialen Hub des Bodens einstellbaren Endstellung zwischen einem Außenrand (3W) und dem Boden mindestens eine umlaufende Falte mit zwei gegensinnig gekrümmten Übergangszonen (RM, MZ) aufweist, wobei jeweils beidseits einer der Übergangszonen befindliche Bereiche (3R, 3M, 3Z) der Membran in der Endstellung spitze Winkel zwischen sich einschließen und wobei ein Bereich der Membran formsteif und nicht abrollbar ausgeführt ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein zwischen den Übergangszonen (RM, MZ) befindlicher mittiger Bereich (3M) der Membran (3) formsteif und nicht abrollbar ausgeführt ist, so daß bei Hubbewegungen des Bodens (6) der Membran (3) dieser mittige Bereich (3M) stets zu sich selbst parallel bleibt, während die beidseits angrenzenden Bereich (3R, 3Z) abrollbar sind.

2. Membran nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Versteifung durch eine Wandstärkenverdickung der Membran (3) in dem mittigen Bereich (3M) ausgeführt ist.

3. Membran nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der mittige Bereich (3M) durch mindestens ein fest mit der Membran verbundenes Stützelement (13, 14) versteift ist.

4. Membran nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das mindestens eine Stützelement (13, 14) formschlüssig mit der Membran (3) verbunden ist.

5. Membran nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Paar von ringförmigen Stützelementen (13, 14) beidseits der Membran (3) vorgesehen ist und den versteiften mittigen Bereich (3M) zwischen sich einschließt.

6. Membran nach Anspruch 3 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das mindestens eine Stützelement (13) mit einem Randbereich (13O) eine Übergangszone (MZ, RM) der Membran (3) zum Schutz gegen direkte Berührung mit einer Gehäuseinnenwand überdeckt.

7. Membran nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Stützelement (13, 14) wenigstens eine umlaufende In­ nenkehle (13K, 14K) aufweist, in welche eine an die Membran (3) in den Übergangszonen (RM, MZ) angeformte Rippen (RO, RM) ein­ legbar sind.

8. Membran nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Stützelement (13, 14) ferner Hinterschneidungen zur Unterstützung des durch die Innenkehlen (13K, 14K) und Rippen (RO, RM) hergestellten Formschlusses aufweist.

9. Membran nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das mindestens eine Stützelement (13) mit einer sich in Hubrichtung deutlich über die Übergangszone (MZ) hinaus erstreckenden Verlängerung (13V) versehen ist.

10. Membran nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,
daß die Verlängerung (13V) einstückig an das Stützelement (13) angeformt ist und
daß deren axiale Erstreckung der Höhe des sich radial innen an die Übergangszone anschließenden Bereichs (3Z) der Membran (3) entspricht.

11. Membran nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das mindestens eine Stützelement vollständig in das Mate­ rial der Membran eingebettet ist.

12. Membran nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich einer Übergangszone (RM) zu dem versteiften Be­ reich (3M) der Membran (3) mindestens ein sich radial nach in­ nen erstreckendes (Kragen 17) Formteil (16) als Mitnehmer für den Boden (6) der Membran (3) bei einer von der Endstellung ausgehenden Hubbewegung mit der Membran (3) fest verbunden ist.

13. Membran nach den Ansprüchen 1 und 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Formteil (16) mit dem mindestens einen Stützelement (14) formschlüssig verbunden ist.

14. Membran nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Bereiche (3R, 3M, 3Z) der Membran (3) unter sich gleich hoch sind.

15. Membran nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (3) mehrere Paare von Übergangszonen (RM, MZ) mit zwischen sich eingeschlossenen versteiften Bereichen (3M) aufweist.

16. Stellantrieb (1) mit einem Membrankolben (4) und einem Gehäuse (2), in welchem die Membran (3) des Membrankolbens an einem Außenrand (3W) ringsum festgelegt ist, gekennzeichnet durch eine Membran (3) nach einem oder mehreren der vorstehenden An­ sprüche.

17. Stellantrieb nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß eine gehäusenahe Endstellung des Bodens (6) der Membran (3) einer vollständig eingezogenen Endstellung eines mit dem Mem­ brankolben (3) verbundenen Stellglieds (7) entspricht.

18. Stellantrieb nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß eine gehäusenahe Endstellung des Bodens (6) der Membran (3) einer vollständig ausgefahrenen Endstellung eines mit dem Mem­ brankolben (3) verbundenen Stellglieds (7) entspricht.