DE29714235U1 - Linear actuator with a thermostatic working element - Google Patents
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ArbeitselementWork element
Die Erfindung betrifft einen linearen Stellantrieb mit einem thermostatischen Arbeitselement, das einen ausfahrbahren Arbeitskolben und ein mit Dehnstoff befülltes Gehäuse aufweist.The invention relates to a linear actuator with a thermostatic working element, which has an extendable working piston and a housing filled with expansion material.
Ein Stellantrieb der eingangs genannten Art ist aus dem DE-GM 88 13 925.5 und insbesondere auch aus dem DE-GM 295 04 952.5 bekannt. Bei diesen bekannten Bauarten ist das thermostatische Arbeitselement der Umgebungstemperatur ausgesetzt, die unter Umständen auch von der Temperatur eines Verbrennungsmotors beeinflußt sein kann, insbesondere wenn der Stellantrieb dazu benutzt wird, eine Luftklappe o.dgl. innerhalb eines Fahrzeuges zu verstellen, das mit einem Verbrennungsmotor ausgerüstet ist.An actuator of the type mentioned at the beginning is known from DE-GM 88 13 925.5 and in particular from DE-GM 295 04 952.5. In these known designs, the thermostatic working element is exposed to the ambient temperature, which may also be influenced by the temperature of an internal combustion engine, in particular if the actuator is used to adjust an air flap or the like inside a vehicle that is equipped with an internal combustion engine.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Stellantrieb der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß er eine von der Betriebstemperatur eines Verbrennungsmotors eines Fahrzeuges abhängige Verstellbewegung ausführt, insbesondere das Öffnen einer Jalousie, die einem Kühlmittelkühler eines Verbrennungsmotors eines Kraftfahrzeuges zugeordnet ist.The invention is based on the object of developing an actuator of the type mentioned at the outset in such a way that it carries out an adjustment movement dependent on the operating temperature of an internal combustion engine of a vehicle, in particular the opening of a blind which is assigned to a coolant cooler of an internal combustion engine of a motor vehicle.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß das Gehäuse des thermostatischen Arbeitselementes unter Bilden einer Kammer dichtend mit einem Mantel umgeben ist, der mit einem Zulaufanschluß und einem Ablaufanschluß für ein Kühlmittel eines Verbrennungsmotors eines Fahrzeuges versehen ist.This object is achieved in that the housing of the thermostatic working element is sealed with a jacket to form a chamber, which is provided with an inlet connection and an outlet connection for a coolant of an internal combustion engine of a vehicle.
Der erfindungsgemäße Stellantrieb führt daher eine Verstellbewegung abhängig von der Temperatur des Kühlmittels und damit abhängig von der Temperatur des Verbrennungsmotors aus. In Verbindung mit einer Jalousie für einen Kühlmittelkühler kann der Stellantrieb beispielsweise so ausgelegt werden, daß er bei Erreichen einer Kühlmitteltemperatur von beispielsweise 900C das Öffnen der Jalousie beginnt und dann abhängig von der Kühlmitteltemperatur den freien Querschnitt der Jalousie einstellt. Auf diese Weise wird erreicht, daß dem Kühlmittelkühler erst dann eine Kühlluftströmung zugeleitet wird, wenn eine vorgegebene Betriebstemperatur des Verbrennungsmotors erreicht worden ist. Der Stellantrieb regelt dann bei Motortemperaturen oberhalb der Öffnungstemperatur die Kühlluftmenge, die dem Kühlmittelkühler zuströmt.The actuator according to the invention therefore carries out an adjustment movement depending on the temperature of the coolant and thus depending on the temperature of the internal combustion engine. In conjunction with a shutter for a coolant cooler, the actuator can be designed, for example, so that it begins to open the shutter when a coolant temperature of, for example, 90 ° C is reached and then adjusts the free cross-section of the shutter depending on the coolant temperature. In this way, a flow of cooling air is only fed to the coolant cooler when a predetermined operating temperature of the internal combustion engine has been reached. The actuator then regulates the amount of cooling air flowing to the coolant cooler at engine temperatures above the opening temperature.
In Ausgestaltung der Erfindung wird vorgesehen, daß der Mantel als ein topfartiges, zum Arbeitskolben hin offenes Außengehäuse gestaltet ist, in das das Gehäuse des thermostatischen Arbeitselementes dichtend eingesetzt ist und an das eine Überlastfeder angreift. Bei dieser Ausgestaltung bewegt sich das als Mantel dienende Außengehäuse mit dem Gehäuse des thermostatischen Arbeitselementes mit, wenn aufgrund einer Übertemperatur ein über den Stellweg hinausgehender Überhub erforderlich ist. Dadurch ist es möglich, das Gehäuse des thermostatischen Arbeitselementes mit hoher Sicherheit flüssigkeit sdicht in dem Außengehäuse anzuordnen, da keine Relativbewegungen zwischen dem Gehäuse des Arbeitselementes und dem Außengehäuse auftreten. Dabei ist es vorteilhaft, wenn der Zulaufanschluß und der Ablaufanschluß als Schlauchstutzen gestaltet sind. Die Zuleitung und Ableitung des Kühlmittels, das zweckmäßigerweise dem Kühlervorlauf entnommen wird undIn an embodiment of the invention, it is provided that the jacket is designed as a pot-like outer housing open towards the working piston, into which the housing of the thermostatic working element is inserted in a sealing manner and to which an overload spring engages. In this embodiment, the outer housing serving as the jacket moves with the housing of the thermostatic working element when an overstroke exceeding the adjustment path is required due to excess temperature. This makes it possible to arrange the housing of the thermostatic working element in the outer housing in a highly reliable, liquid-tight manner, since no relative movements occur between the housing of the working element and the outer housing. It is advantageous if the inlet connection and the outlet connection are designed as hose connectors. The supply and discharge of the coolant, which is expediently taken from the cooler flow and
damit der Motoraustrittstemperatur entspricht, kann somit mit Schläuchen durchgeführt werden, die eine eventuell notwendige Bewegung des Gehäuses des thermostatischen Arbeitselementes und des Mantels nicht behindern.so that it corresponds to the engine outlet temperature, can thus be carried out with hoses that do not hinder any necessary movement of the housing of the thermostatic working element and the casing.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgesehen, daß dem thermostatischen Arbeitselement ein elektrisches Heizelement zugeordnet ist. Durch Bestromen des elektrischen Heizelementens kann der lineare Stellantrieb unabhängig von der tatsächlich vorliegenden Kühlmitteltemperatur insbesondere zum Öffnen einer Jalousie betätigt werden, beispielsweise wenn ein erhöhter Kühlbedarf aufgrund des Betriebszustandes des Verbrennungsmotors erwartet und eine höhere Kühlleistung angefordert wird.In a further embodiment of the invention, it is provided that an electrical heating element is assigned to the thermostatic working element. By energizing the electrical heating element, the linear actuator can be operated independently of the actual coolant temperature, in particular to open a blind, for example if an increased cooling requirement is expected due to the operating state of the combustion engine and a higher cooling capacity is required.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen.Further features and advantages of the invention emerge from the following description of the embodiments shown in the drawing.
Fig. 1 zeigt einen Axialschnitt durch einen erfindungsgemäßen Stellantrieb undFig. 1 shows an axial section through an actuator according to the invention and
Fig. 2 einen um 90° gedrehten Teilschnitt durch den Bereich des Gehäuses des thermostatischen Arbeitselementes und des diesen umgebenden Mantels.Fig. 2 a partial section rotated by 90° through the area of the housing of the thermostatic working element and the casing surrounding it.
Der dargestellte Stellantrieb entspricht in weiten Teilen dem Stellantrieb entsprechend dem DE-GM 93 19 929.5, so daß auch auf die dortige Beschreibung Bezug genommen werden kann.The actuator shown corresponds in large parts to the actuator according to DE-GM 93 19 929.5, so that reference can also be made to the description there.
Der Stellantrieb enthält ein thermostatisches Arbeitselement, das ein mit Dehnstoff befülltes Gehäuse 10 aufweist, aus welchem ein Arbeitskolben 11 ausfahrbar ist. In dem Gehäuse 10 ist als Dehnstoff vorzugsweise eine Wachsmischung angeordnet, die so eingestellt ist, daß sie bei einer vorgegebenen Temperatur ihren Aggregatzustand ändert und damit den Arbeitskolben 11 austreibt. In das Gehäuse 10 ist ein Führungsteil 12The actuator contains a thermostatic working element, which has a housing 10 filled with expansion material, from which a working piston 11 can be extended. In the housing 10 a wax mixture is preferably arranged as expansion material, which is set so that it changes its state of aggregation at a predetermined temperature and thus drives out the working piston 11. A guide part 12 is inserted into the housing 10
eingebördelt, in welchem der Arbeitskolben 11 geführt ist, und welches außerdem zur Führung des thermostatischen Arbeitselementes dient, wie noch später erläutert werden wird. Der Arbeitskolben 11 greift in eine Stange 13 ein, die ein Mitnahmeelement für ein anzutreibendes Teil aufweist, beispielsweise einen hakenförmigen Mitnehmer 14. Das dem Arbeitskolben 11 zugewandte Ende der Stange 13 ist als ein Federteller 15 ausgebildet, an welchem sich eine Rückstellfeder 16 abstützt, die bei kalter Temperatur den Arbeitskolben 11 in das Gehäuse 10 des thermostatischen Arbeitselementes zurückdrückt, bis der Federteller 15 der Stange 13 an dem Führungsteil 12 anliegt. flanged, in which the working piston 11 is guided, and which also serves to guide the thermostatic working element, as will be explained later. The working piston 11 engages in a rod 13, which has a driving element for a part to be driven, for example a hook-shaped driver 14. The end of the rod 13 facing the working piston 11 is designed as a spring plate 15, on which a return spring 16 is supported, which, at cold temperatures, pushes the working piston 11 back into the housing 10 of the thermostatic working element until the spring plate 15 of the rod 13 rests against the guide part 12.
Die Stange 13, die eine Längsrippe 17 aufweist, ist in einem Einsatz 18 geführt, der in noch zu erläuternder Weise gegen Verdrehen gesichert gehalten ist. Der Einsatz 18 weist eine der Führungsrippe 17 entsprechende Nut auf, so daß auch die Stange 13 verdrehsicher gehalten ist. Der Einsatz 18 bildet ferner ein Widerlager für die Rückstellfeder 16.The rod 13, which has a longitudinal rib 17, is guided in an insert 18, which is secured against twisting in a manner to be explained below. The insert 18 has a groove corresponding to the guide rib 17, so that the rod 13 is also held against twisting. The insert 18 also forms an abutment for the return spring 16.
Der Einsatz 18 ist in einen Halter 19 gehalten, der aus einem U-förmigen Blechprofil hergestellt ist. Der Einsatz 18 ist in den quer zur Längsrichtung des Arbeitskolbens 11 und der Stange 13 verlaufenden Quersteg 20 des Halters 19 eingepreßt. Die beiden Schenkel 21, 22 des Halters 19 verlaufen parallel zu der Längsachse des Arbeitskolbens 11 und der Stange 13. Im Bereich des Führungsteils 12 des Gehäuses 10 des thermostatischen Arbeitselementes sind die beiden Schenkel 21, 22 durch ein im wesentlichen U-förmig gebogenes Blechprofil 23 miteinander verbunden. Die parallel zu den Schenkeln 21, 22 verlaufenden Schenkel des Blechprofils 23 sind mittels umgekanteter Bördellaschen 24, 25 an der Innenseite der Schenkel 21, 22 gehalten. Ferner sind aus den Schenkeln 21, 22 des Halters 19 nach innen gerichtete Laschen 26, 27 herausgebogen, die durch Aussparungen der Schenkel des Blechprofils 23 hindurchgesteckt sind.The insert 18 is held in a holder 19, which is made of a U-shaped sheet metal profile. The insert 18 is pressed into the crosspiece 20 of the holder 19, which runs transversely to the longitudinal direction of the working piston 11 and the rod 13. The two legs 21, 22 of the holder 19 run parallel to the longitudinal axis of the working piston 11 and the rod 13. In the area of the guide part 12 of the housing 10 of the thermostatic working element, the two legs 21, 22 are connected to one another by a sheet metal profile 23 that is essentially bent in a U-shape. The legs of the sheet metal profile 23, which run parallel to the legs 21, 22, are held on the inside of the legs 21, 22 by means of folded-over flanges 24, 25. Furthermore, inward-facing tabs 26, 27 are bent out of the legs 21, 22 of the holder 19 and are inserted through recesses in the legs of the sheet metal profile 23.
Das Blechprofil 23 ist ferner in seinem mittleren Bereich mit einem Durchzug 28 versehen, der eine Führung für das Führungsteil 12 des Gehäuses 10 des thermostatischen Arbeitselementes bildet.The sheet metal profile 23 is further provided in its central region with a passage 28 which forms a guide for the guide part 12 of the housing 10 of the thermostatic working element.
Das Gehäuse 10 des thermostatischen Arbeitselementes ist mit einem Mantel umgeben, der bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel als ein topfförmiges, zu dem Arbeitskolben 11 hin offenes Außengehäuse 29 gestaltet ist. Das Außengehäuse 29 bildet mit dem Fühlteil des Gehäuses 10 des thermostatischen Arbeitselementes eine Kammer 30, die mittels eines Zulaufanschlusses 31 und eines Ablaufanschlusses 32 an einen nicht näher dargestellten Kühlmittelkreislauf eines Verbrennungsmotors angeschlossen ist. Zweckmäßigerweise erfolgt der Anschluß an die Vorlaufleitung eines Kühlmittelkühlers, so daß aus dem Verbrennungsmotor austretendes Kühlmittel durch die Kammer 3 0 hindurchströmt, dessen Temperatur weitestgehend der Betriebstemperatur des Verbrennungsmotors entspricht.The housing 10 of the thermostatic working element is surrounded by a casing which, in the embodiment shown, is designed as a pot-shaped outer housing 29 open towards the working piston 11. The outer housing 29 forms a chamber 30 with the sensing part of the housing 10 of the thermostatic working element, which is connected to a coolant circuit of an internal combustion engine (not shown in detail) by means of an inlet connection 31 and an outlet connection 32. The connection is expediently made to the supply line of a coolant cooler, so that coolant emerging from the internal combustion engine flows through the chamber 30, the temperature of which largely corresponds to the operating temperature of the internal combustion engine.
Das Außengehäuse 29 ist in Richtung zu dem Arbeitskolben 11 und dem Führungseinsatz 12 offen. Es besitzt eine schräge Innenschulter 33, an der eine entsprechend schräge Außenschulter 34 eines Ringbundes des Gehäuses 10 des thermostatischen Arbeitselementes gehalten ist. Das Außengehäuse 29 ist in dem über das Gehäuse 10 in Richtung zu dem Führungseinsatz 12 hinausragenden Abschnitt mit zwei seitlichen Schlitzen 3 5 versehen, in die die Schenkel einer Bügelfeder 36 eingreifen, die die schräge Außenschulter 34 in Richtung zur schrägen Innenschulter 33 des Außengehäuses 29 belastet.The outer housing 29 is open in the direction of the working piston 11 and the guide insert 12. It has an inclined inner shoulder 33, on which a correspondingly inclined outer shoulder 34 of an annular collar of the housing 10 of the thermostatic working element is held. The outer housing 29 is provided with two lateral slots 35 in the section protruding beyond the housing 10 in the direction of the guide insert 12, into which the legs of a bow spring 36 engage, which loads the inclined outer shoulder 34 in the direction of the inclined inner shoulder 33 of the outer housing 29.
Zusätzlich ist zwischen dem Außengehäuse 29 und dem Gehäuse 10 des thermostatischen Arbeitselementes ein Dichtungsring 3 7 angeordnet, der in axialer Richtung zwischen der schrägen Innenschulter 34 des Gehäuses 10 und einem Stützring 38 gehalten ist, der an einem inneren Ringbund des Außengehäuses 29 abgestützt ist.In addition, a sealing ring 37 is arranged between the outer housing 29 and the housing 10 of the thermostatic working element, which is held in the axial direction between the inclined inner shoulder 34 of the housing 10 and a support ring 38, which is supported on an inner annular collar of the outer housing 29.
Das Außengehäuse 29 ist mit einem äußeren Ringbund 39 versehen, an den eine Überlastfeder 40 angreift, deren anderes Ende an den hakenförmig nach innen gebogenen Enden 41 der Schenkel 21, 22 des Halters 19 abgestützt ist. Die Überlastfeder 40 ist auf eine Kraft vorgespannt, die größer als die maximale Kraft der Rückstellfeder 16 ist. Die Überlastfeder 4 0 hält das Außengehäuse 29 mit seinem Stirnende an dem Blechprofil 23 .The outer housing 29 is provided with an outer ring collar 39, to which an overload spring 40 engages, the other end of which is supported on the hook-shaped inwardly bent ends 41 of the legs 21, 22 of the holder 19. The overload spring 40 is pre-tensioned to a force that is greater than the maximum force of the return spring 16. The overload spring 40 holds the outer housing 29 with its front end on the sheet metal profile 23.
Wenn der Arbeitskolben 11 und damit die Stange 13 soweit ausgefahren sind, daß das zu verstellende Bauteil seine Endstellung erreicht hat und an einem Anschlag anliegt, kann dennoch die Temperatur des Kühlmittels in der Kammer 3 0 weiter ansteigen, so daß der Arbeitskolben 11 weiter ausgefahren wird. In diesem Fall bewirkt das weitere Ausfahren des Arbeitskolbens 11 eine Bewegung des Gehäuses 10 des thermostatischen Arbeitselementes und des Außengehäuses 2 9 entgegen der Ausfahrrichtung gegen die Überlastfeder 40. Damit wird eine Überlastung des zu verstellenden Bauteils oder anderer Elemente auch bei einer erhöhten Temperatur vermieden.If the working piston 11 and thus the rod 13 are extended so far that the component to be adjusted has reached its end position and is resting against a stop, the temperature of the coolant in the chamber 30 can still continue to rise, so that the working piston 11 is extended further. In this case, the further extension of the working piston 11 causes the housing 10 of the thermostatic working element and the outer housing 29 to move in the opposite direction to the extension against the overload spring 40. This prevents overloading of the component to be adjusted or other elements even at an increased temperature.
Bei einer abgewandelten Ausführungsform wird das Gehäuse 10 des thermostatischen Arbeitselementes mit dem ihn umgebenden, von Kühlmittel des Verbrennungsmotors durchströmten Mantel stationär angeordnet. In diesem Fall wird als Überlastschutz ein Federelement in dem Übertragungssystem zwischen dem Arbeitskolben und dem zu verstellenden Element vorgesehen, das auf eine Kraft vorgespannt ist, die die Kraft der Rückstellfeder 16 und die Stellkraft für das zu betätigende Element übersteigt.In a modified embodiment, the housing 10 of the thermostatic working element is arranged in a stationary manner with the jacket surrounding it, through which coolant from the internal combustion engine flows. In this case, a spring element is provided in the transmission system between the working piston and the element to be adjusted as overload protection, which is pre-tensioned to a force that exceeds the force of the return spring 16 and the actuating force for the element to be actuated.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Stellantrieb so ausgebildet, daß er unmittelbar in dem Bereich des zu verstellenden Elementes angebracht werden kann, beispielsweise einer Jalousie. Der Anschluß an die Vorlaufleitung des Kühlmittelkühlers erfolgt über Schläuche und den Zulaufanschluß 31 und den Ablaufanschluß 32.In the embodiment shown, the actuator is designed so that it can be installed directly in the area of the element to be adjusted, for example a blind. The connection to the flow line of the coolant cooler is made via hoses and the inlet connection 31 and the outlet connection 32.
Bei einer abgewandelten Ausführungsform wird vorgesehen, daß als Mantel ein rohrartiges Zwischenstück dient, das in die Vorlaufleitung zum Kühlmittekühler eingebaut wird. In dieses Zwischenstück ragt dann das Gehäuse 10 des thermostatischen Arbeitselementes. In diesem Fall wirkt der Arbeitskolben über ein Übertragungsmittel, beispielsweise einen Bowdenzug, auf das zu verstellende Element, das in Abstand zu dem thermostatischen Arbeitselement angeordnet ist.In a modified embodiment, it is provided that a tubular intermediate piece serves as the jacket, which is installed in the supply line to the coolant cooler. The housing 10 of the thermostatic working element then protrudes into this intermediate piece. In this case, the working piston acts via a transmission medium, for example a Bowden cable, on the element to be adjusted, which is arranged at a distance from the thermostatic working element.
Um den Arbeitskolben 11 unabhängig von der Kühlmitteltemperatur aus dem Gehäuse 10 des thermostatischen Arbeitselementes auszutreiben und dabei das Bauteil, insbesondere eine Jalousie weiter zu verstellen, als es der augenblicklichen Kühlmitteltemperatur und damit der Temperatur des Verbrennungsmotors entspricht, wird in nicht näher dargestellter Weise dem thermostatischen Arbeitselement ein elektrisches Heizelement zugeordnet, das mit Strom beaufschlagbar ist. Um dabei schnelle Reaktionszeiten zu erhalten, wird in nicht näher dargestellter Weise das elektrische Heizelement im Inneren des Gehäuses 10 des thermostatischen Arbeitselementes angeordnet. Dies kann in der Weise geschehen, wie dies in der DE 44 44 685 Al oder der DE 195 01 140 Al offenbart ist.In order to expel the working piston 11 from the housing 10 of the thermostatic working element independently of the coolant temperature and to adjust the component, in particular a blind, further than corresponds to the current coolant temperature and thus the temperature of the combustion engine, an electrical heating element that can be supplied with current is assigned to the thermostatic working element in a manner not shown in detail. In order to achieve fast reaction times, the electrical heating element is arranged inside the housing 10 of the thermostatic working element in a manner not shown in detail. This can be done in the manner disclosed in DE 44 44 685 A1 or DE 195 01 140 A1.
Claims (11)
das Gehäuse (10) des thermostatischen Arbeitselementes unter Bilden einer Kammer (30) dichtend mit einem Mantel (29) umgeben ist, der mit einem Zulaufanschluß (31) und einem Ablaufanschluß (32) für ein Kühlmittel eines Verbrennungsmotors eines Fahrzeuges versehen ist.characterized in that
the housing (10) of the thermostatic working element is sealingly surrounded by a jacket (29) to form a chamber (30) which is provided with an inlet connection (31) and an outlet connection (32) for a coolant of an internal combustion engine of a vehicle.
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