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DE102011004832A1 - Radialaktuator - Google Patents

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DE102011004832A1
DE102011004832A1 DE201110004832 DE102011004832A DE102011004832A1 DE 102011004832 A1 DE102011004832 A1 DE 102011004832A1 DE 201110004832 DE201110004832 DE 201110004832 DE 102011004832 A DE102011004832 A DE 102011004832A DE 102011004832 A1 DE102011004832 A1 DE 102011004832A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
radial actuator
memory alloy
axis
wire
drive
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE201110004832
Other languages
English (en)
Inventor
Michael Scholz
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kiekert AG
Original Assignee
Kiekert AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kiekert AG filed Critical Kiekert AG
Priority to DE201110004832 priority Critical patent/DE102011004832A1/de
Publication of DE102011004832A1 publication Critical patent/DE102011004832A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E05LOCKS; KEYS; WINDOW OR DOOR FITTINGS; SAFES
    • E05BLOCKS; ACCESSORIES THEREFOR; HANDCUFFS
    • E05B47/00Operating or controlling locks or other fastening devices by electric or magnetic means
    • E05B47/0001Operating or controlling locks or other fastening devices by electric or magnetic means with electric actuators; Constructional features thereof
    • E05B47/0009Operating or controlling locks or other fastening devices by electric or magnetic means with electric actuators; Constructional features thereof with thermo-electric actuators, e.g. heated bimetals
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E05LOCKS; KEYS; WINDOW OR DOOR FITTINGS; SAFES
    • E05BLOCKS; ACCESSORIES THEREFOR; HANDCUFFS
    • E05B15/00Other details of locks; Parts for engagement by bolts of fastening devices
    • E05B15/0046Ratchet mechanisms
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E05LOCKS; KEYS; WINDOW OR DOOR FITTINGS; SAFES
    • E05BLOCKS; ACCESSORIES THEREFOR; HANDCUFFS
    • E05B47/00Operating or controlling locks or other fastening devices by electric or magnetic means
    • E05B47/0001Operating or controlling locks or other fastening devices by electric or magnetic means with electric actuators; Constructional features thereof
    • E05B2047/0014Constructional features of actuators or power transmissions therefor
    • E05B2047/0035Actuators being driven in a single direction only
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E05LOCKS; KEYS; WINDOW OR DOOR FITTINGS; SAFES
    • E05BLOCKS; ACCESSORIES THEREFOR; HANDCUFFS
    • E05B81/00Power-actuated vehicle locks
    • E05B81/24Power-actuated vehicle locks characterised by constructional features of the actuator or the power transmission
    • E05B81/48Actuators being driven in a single direction

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  • Transmission Devices (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Radialaktuator mit einer drehbaren Achse sowie ein Verfahren für das Betreiben des Radialaktuators. Die Achse kann durch einen Antrieb gedreht werden und zwar insbesondere umlaufend. Der Antrieb ist im Fall des umlaufenden Drehens in der Lage, die Achse kontinuierlich in eine Richtung zu drehen. Der Antrieb ist so gestaltet, dass der Antrieb und damit das Drehen durch eine Formgedächtnislegierung erfolgt. Die Formgedächtnislegierung liegt grundsätzlich drahtförmig vor. Ein solcher Radialaktuator ermöglicht ein besonders präzises Drehen der Achse zumindest um kleine, vorgegebene Winkel, ohne dafür einen hohen technischen Aufwand betreiben zu müssen.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Radialaktuator mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren für das Betreiben des Radialaktuators. Die Erfindung betrifft ferner eine Leiterbahneinheit für den Radialaktuator.
  • Es gibt Aktuatoren mit Stellelement, welches von einer Stellung mit Hilfe einer Formgedächtnislegierung in eine andere Stellung bewegt werden kann.
  • Eine Formgedächtnislegierung ist ein Material, welches sich bei Überschreiten einer materialabhängigen Aktivierungstemperatur sprungartig verformt. Es wird daher bei einem solchen Aktuator die Temperatur der Formgedächtnislegierung so verändert, dass diese sprunghaft die Form verändert. Die so herbeigeführte sprunghafte Formveränderung bewirkt die angestrebte Bewegung des Stellelements.
  • Aus der Druckschrift DE 38 20 877 A1 geht ein Aktuator zur Fernbetätigung von Schlössern und Schließeinrichtungen hervor, bei dem zum Beispiel ein Auslösehebel durch eine dort Memory-Legierung genannte Formgedächtnislegierung bewegt wird. Aus dieser Druckschrift ist unter anderem bekannt, eine Mehrzahl aus einer Memory-Legierung bestehende Drähte so miteinander durch eine Umlenkung zu verbinden, dass die wirksame Drahtlänge vergrößert wird.
  • Aus der Druckschrift DE 37 12 642 A1 geht eine Antriebseinheit für einen Drehteller bei einem Mikrowellenherd hervor. Die Welle des Drehtellers ist mit einer spiralförmigen Blattfeder verbunden. Die Blattfeder besteht aus einem Band förmigen Material mit Formrückstellvermögen. Die Blattfeder wird abwechselnd erhitzt und gekühlt. Hierdurch wird der Drehteller hin und her gedreht. Eine umlaufende Drehung ist mit dem hieraus bekannten Antrieb nicht möglich. Mitumlaufende Drehung ist gemeint, dass die Welle bzw. Achse immer weiter in eine Richtung gedreht werden kann und nicht lediglich zwischen zwei Stellungen hin und her.
  • Aus dem Stand der Technik sind ferner Elektromotoren bekannt, die eine Achse bzw. Welle umlaufend mittels elektrischem Strom anzutreiben vermögen.
  • Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Radialaktuator auf Basis einer Formgedächtnislegierung mit vorteilhaften Eigenschaften zu schaffen und ein Verfahren für den Betrieb anzugeben. Es ist außerdem Aufgabe der Erfindung, eine Leiterbahneinheit für den Radialaktuator anzugeben.
  • Die Aufgabe der Erfindung wird durch den Gegenstand des Hauptanspruchs sowie der Nebenansprüche gelöst.
  • Zur Lösung der Aufgabe wird ein Radialaktuator mit einer drehbaren Achse bereitgestellt. Die Achse kann durch einen Antrieb gedreht werden und zwar insbesondere umlaufend. Der Antrieb ist im Fall des umlaufenden Drehens in der Lage, die Achse kontinuierlich in eine Richtung zu drehen. Der Antrieb ist so gestaltet, dass der Antrieb und damit das Drehen durch eine Formgedächtnislegierung erfolgt und zwar insbesondere elektrisch. Die Formgedächtnislegierung liegt grundsätzlich drahtförmig vor. Ein solcher Radialaktuator ermöglicht ein besonders präzises Drehen der Achse zumindest um kleine, vorgegebene Winkel, ohne dafür einen hohen technischen Aufwand betreiben zu müssen.
  • Insbesondere ist eine Mechanik vorhanden, die bewirkt, dass die Achse nur in eine Richtung gedreht werden kann. Eine derartige Mechanik ist beispielsweise von dem Werkzeug „Knarre” bzw. „Ratsche” her bekannt, mit dem also eine umlaufende Drehbewegung innerhalb eines begrenzten Arbeitsraums erzeugt werden kann. Grundsätzlich kann eine solche Mechanik beispielsweise wie von einer Ratsche her bekannt zwei Sperrklinken umfassen, wodurch eine Schwenkbewegung nur in eine Richtung übertragen wird, während eine Bewegung in Gegenrichtung automatisch gesperrt wird. Alternativ kann eine solche von der Ratsche her bereits bekannte Mechanik eine federbelastete gerasterte Wippe umfassen, die dafür Sorge trägt, dass eine Schwenkbewegung zwischen einer Ausgangs- und Endstellung in eine Drehbewegung in einer gewünschten Richtung umgesetzt wird.
  • In einer Ausführungsform umfasst die Achse ein Zahnrad, welches durch Zusammenziehen der Formgedächtnislegierung gedreht wird. Das Zahnrad ist mit der Achse so verbunden, dass sich die Drehbewegung des Zahnrads dann auf die Achse überträgt. Das Zahnrad ist insbesondere Teil der vorgenannten Mechanik, die bewirkt, dass die Achse nur in eine Richtung gedreht werden kann.
  • In einer Ausführungsform gibt es wenigstens einen Mitnehmer, der in das vorgenannte Zahnrad eingreift und der Verformen, insbesondere durch Zusammenziehen, also Volumenverkleinerung der Formgedächtnislegierung von einer Ausgangsstellung in eine Endstellung bewegt wird. Durch das Bewegen von der Ausgangsstellung in die Endstellung wird aufgrund des Eingriffs das Zahnrad und damit die Achse gedreht. Der zumindest eine Mitnehmer ist insbesondere Teil der Mechanik, die bewirkt, dass die Achse nur in eine Richtung gedreht werden kann.
  • Bei der vorgenannten Ausführungsform gibt es grundsätzlich eine Mehrzahl von Mitnehmern, die um das Zahnrad herum angeordnet sind und zwar vorzugsweise symmetrisch. Ein jeder Mitnehmer wird durch Verformen, insbesondere durch Zusammenziehen einer jeweils zugehörigen, vorzugsweise als Draht vorliegenden Formgedächtnislegierung von einer Ausgangsstellung in seine Endstellung bewegt und damit die Achse entsprechend gedreht. Die Achse kann so präzise insgesamt um einen gewünschten Winkel gedreht werden. Die Größe des Winkels setzt sich aus den durch einen jeden Mitnehmer bewirkten Einzeldrehungen zusammen. Der Winkel kann daher grundsätzlich stufenweise beliebig groß gewählt sein. Hierunter ist in der Regel zu verstehen, dass der gesamte Drehwinkel der Achse ein beliebiges Vielfaches des Winkels ist, um den die Achse gedreht wird, wenn ein Mitnehmer von einer Ausgangsstellung in die Endstellung bewegt wird.
  • Vorzugsweise ist ein jeder Mitnehmer unmittelbar oder mittelbar so federbelastet, dass ein jeder Mitnehmer durch Federkraft in seine Ausgangsstellung bewegt werden kann. Diese durch Federkraft bewirkte Bewegung zurück in die Ausgangsstellung erfolgt grundsätzlich erst im Anschluss an ein Abkühlen der zuvor für ein Bewegen des Mitnehmers aufgeheizten zugehörigen Formgedächtnislegierung. Die Federbelastung ist insbesondere Teil der Mechanik, die bewirkt, dass die Achse nur in eine Richtung gedreht werden kann.
  • In einer Ausführungsform kann ein jeder Mitnehmer vorteilhaft durch ein einziges, vorzugsweise einteiliges federbelastetes Bauelement in seine Ausgangsstellung bewegt werden. Das Bauelement umfasst in einer bevorzugten Ausgestaltung für jeden Mitnehmer einen Arm, der ausgehend von einer Bohrung einen Mitnehmer zu kontaktieren vermag. Bei dieser Ausführungsform können die Bewegungen der Mitnehmer zurück in die jeweilige Ausgangsstellung durch eine einzige Feder nebst einem einzigen Bauteil bewirkt werden. Insbesondere gibt es dann wenigstens drei Mitnehmer. Insgesamt kann so die Zahl der Teile, die hergestellt und gehandhabt werden müssen, gering sowie der erforderliche Bauraum klein gehalten werden. In einer Ausführungsform umfasst das federbelastete Bauelement, welches die Mehrzahl von Mitnehmern zu kontaktieren und dann zurück in die Ausgangsstellung zu bewegen vermag, eine Bohrung, durch die die Achse verläuft. Die Bauweise hat dann ergänzend zur Folge, dass sämtliche Mitnehmer sowie das federbelastete Bauelement auf einfache Weise in einer geeigneten Lage gehalten werden können. In einer Ausführungsform grenzt das federbelastete Bauelement an das Zahnrad an oder liegt auf diesem auf. Das Zahnrad trägt dann zur Stabilisierung der Lage des federbelasteten Bauteils bei. Das federbelastete Bauteil ist insbesondere Teil der Mechanik, die bewirkt, dass die Achse nur in eine Richtung gedreht werden kann.
  • Ein jeder Mitnehmer weist vorzugsweise einen Schlitz auf, der insbesondere parallel zur Achse verläuft. In einen solchen Schlitz kann der jeweilige Draht, der aus einer Formgedächtnislegierung besteht, eingelegt und/oder hindurch geführt werden. Eine besonders einfache Montage des Radialaktuators ist bei dieser Ausführungsform möglich. Vorzugsweise umfasst ein jeder Mitnehmer eine Zunge, die beispielsweise federnd an einer geeignet steil verlaufenden Flanke eines Zahns des Zahnrads so anliegt, dass die Bewegung des Mitnehmers in die Endstellung zu einer Drehbewegung des Zahnrads führt. Die jeweils andere Flanke eines jeden Zahns des Zahnrads verläuft vorzugsweise derart rampenförmig, dass eine Bewegung des Mitnehmers zurück in seine Ausgangsstellung dazu führt, dass die zugehörige Zunge zu einem anderen Zahn des Zahnrads gelangt und dann an einer steilen Flanke des anderen Zahns anliegt. Eine jede Zunge eines Mitnehmers kann in einer Ausführungsform elastisch ausgestaltet sein, um in beschriebener Weise über Zähne des Zahnrads hinweg bewegt werden zu können, wenn der zugehörige Mitnehmer zurück in seine Ausgangsstellung bewegt wird. Alternativ oder ergänzend kann ein jeder Mitnehmer in einer Ausgestaltung derart verschwenkbar gelagert sein, dass die vorgenannten Bewegungen der Mitnehmer relativ zum Zahnrad durchgeführt werden können.
  • Der bzw. die aus der Formgedächtnislegierung bestehenden Drähte erstrecken sich vorzugsweise zumindest im Wesentlichen in gleicher Richtung wie die drehbare Achse. Damit ist insbesondere gemeint, dass zwei Befestigungspunkte eines jeden Drahtes so gewählt sind, dass die Erstreckung von einem Befestigungspunkt zum anderen zumindest im Wesentlichen parallel zur Achse verläuft. Ein jeder Draht verläuft zwischen seinen beiden Befestigungspunkten insbesondere bogenförmig. Ein solcher Verlauf ermöglicht die Übertragung einer geeignet großen Kraft auf einen Mitnehmer in einer geeigneten Richtung, um so eine Drehbewegung der Achse herbeizuführen.
  • Ein Ende eines jeden Drahtes ist in einer Ausgestaltung insbesondere an einem Ende eines elektrischen Leiters angebracht, der sich zumindest im Wesentlichen parallel zur Achse erstreckt. Das andere Ende dieses elektrischen Leiters endet dann vorzugsweise benachbart zu einem weiteren elektrischen Leiter, an dem das andere Ende des Drahtes befestigt ist. Es liegen dann zwei benachbarte elektrische Anschlüsse vor, die ein Beheizen eines daran angeschlossenen Drahtes durch Stromfluss ermöglichen und die daher von einer Seite aus unproblematisch mit einer Stromquelle kontaktiert werden können.
  • In einer Ausführungsform wird eine Rückstellfeder durch die Achse gehalten, wobei die Feder ein oder mehrere Mitnehmer in ihre Ausgangsstellung zurück zu bewegen vermag. Beispielsweise liegt diese Feder auf dem Bauelement auf, welches die Mitnehmer zu kontaktieren vermag. Die Feder trägt dann zugleich zur Stabilisierung der Lage des federbelasteten Bauelements bei.
  • Der Antrieb umfasst insbesondere eine Mehrzahl von Drähten, die jeweils aus einer Formgedächtnislegierung bestehen, sowie eine Steuerung, die bewirkt, dass die Drähte nacheinander beheizt werden und zwar insbesondere mehrfach im Anschluss an Abkühlphasen, um die Achse fortlaufend in eine Richtung zu drehen. Diese Ausführungsform ermöglicht ein relativ schnelles Drehen der Achse in eine Richtung bezogen auf Antriebe mit Formgedächtnislegierungen.
  • In einer Ausführungsform wird daher für das Betreiben des Radialaktuators zunächst ein aus einer Formgedächtnislegierung bestehender erster Draht des Radialaktuators beheizt, dadurch die Achse ein erstes Mal um einen vorgegebenen Winkel gedreht wird, im Anschluss daran ein aus einer Formgedächtnislegierung bestehender zweiter Draht des Radialaktuators beheizt und dadurch die Achse ein zweites Mal um einen vorgegebenen Winkel gedreht usw.. Ein zuvor beheizter, aus einer Formgedächtnislegierung bestehender Draht wird abkühlt, während ein anderer aus einer Formgedächtnislegierung bestehender Draht aufgeheizt wird, um so fortlaufend die Achse drehen zu können. Die Achse kann auf diese Weise in eine Richtung mehrfach um sich selbst gedreht werden und zwar relativ schnell. Je mehr Drähte eingesetzt werden, desto höher ist die Lebensdauer des Radialaktuators, da dann jeder einzelne Draht entsprechend weniger belastet wird. Bevorzugt gibt es drei Drähte nebst zugehörigen drei Mitnehmern.
  • Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
  • Es zeigen
  • 1: Radialaktuator
  • 2: Aufsicht auf Schnitt durch den Radialaktuator
  • 3: Leiterbahn mit Draht
  • 4: Leiterbahn gemäß 3 mit einem Vergleich zwischen kaltem und warmer Draht
  • 5: Radialaktuator mit Getriebe
  • In der 1 wird ein Radialaktuator 1 gezeigt. Der Radialaktuator umfasst eine drehbare Achse 2. Ein Zahnrad 3 ist mit der Achse 2 verbunden. Wird das Zahnrad 3 gedreht, so dreht sich die Achse 2 zusammen mit dem Zahnrad 3. Der Radialaktuator 3 umfasst drei Mitnehmer 4. Die Mitnehmer 4 sind verschwenkbar gelagert. Die verschwenkbare Lagerung ist aus Gründen der Übersichtlichkeit in der 1 nicht dargestellt. Ein jeder Mitnehmer 4 verfügt über eine Zunge 5, die am Zahnrad 3 anliegt und zwar für ein Drehen des Zahnrads an einer steilen Flanke eines Zahns des Zahnrads 3. Ein jeder Mitnehmer 4 verfügt über einen Schlitz 6, durch den ein Draht 7 hindurchgeführt ist. Ein jeder Draht 7 besteht aus einer Formgedächtnislegierung. Ein Ende eines jeden Drahtes 7 ist an einem elektrischen Kontakt 8 befestigt. Das gegenüberliegende Ende eines jeden Drahtes 7 ist an einem anderen elektrischen Kontakt 9 befestigt. Ein jeder elektrischer Kontakt 9 verläuft parallel zur Achse 2. Zwischen den beiden Befestigungspunkten verläuft ein jeder Draht 7 bogenförmig. Beide elektrischen Kontakte 8 und 9 sind an einer Gehäuseseite bzw. Stirnseite 10 des Radialaktuators 1 herausgeführt und liegen nebeneinander, so dass diese paarweise problemlos elektrisch kontaktiert werden können, um durch einen jeden zugehörigen Draht 7 einen Strom für ein Beheizen hindurch leiten zu können. Der Radialaktuator 1 umfasst ferner ein federbelastetes Bauteil 11 auch Rückwerfer genannt, durch welches die Achse bzw. Welle 2 hindurchgeführt ist. Das federbelastete Bauteil 11 wird durch die Achse 2 drehbar gelagert und kann um die Achse 2 herum gedreht werden. Das federbelastete Bauteil 11 verfügt über insgesamt drei Arme. Ein jeder Arm kann an einem Mitnehmer 4 so anliegen, dass ein jeder Mitnehmer 4 durch das federbelastete Bauteil 11 von seiner Endstellung in seine Ausgangsstellung bewegt werden kann. Die Federbelastung erfolgt durch eine Schenkelfeder 12, die ebenfalls wie dargestellt durch die Achse 2 gelagert bzw. gehalten wird. Wird ein Draht 7 beheizt, so zieht sich der Draht zusammen, verkürzt also seine Länge. Dadurch wird der zugehörige Mitnehmer 4 von seiner Ausgangsstellung in seine Endstellung bewegt. Diese Bewegung wird mithilfe seiner Zunge 5 auf das Zahnrad 3 übertragen. Die damit verbundene Drehbewegung des Zahnrads 3 führt zu einer entsprechenden Drehbewegung der Achse 2.
  • Ist ein erster Draht 7 beheizt worden, so dass der zugehörige Mitnehmer 4 von seiner Ausgangsstellung in seine Endstellung bewegt worden ist, so wird im Anschluss daran der Stromfluss durch diesen Draht 7 unterbrochen, damit der entsprechende Draht 7 abkühlen kann. Während eines solchen Abkühlens wird ein nächster Draht 7 durch Stromfluss beheizt. Ein Abkühlen eines Drahtes 7 hat zur Folge, dass nach einem entsprechenden Verformen der zugehörige Mitnehmer 4 durch das federbelastete Bauteil 11 zurück in seine Ausgangsstellung bewegt wird. Da die Zähne des Zahnrads 3 entsprechend an einer Flanke geeignet rampenförmig sind, gelangt während einer solchen Bewegung zurück in die Ausgangsstellung die zugehörige Zunge 5 zu einem anderen Zahn des Zahnrads 3.
  • Der in der 1 gezeigte Radialaktuator 1 kann auch eine andere Zahl von Mitnehmern 4 nebst zugehörigen Drähten 7 usw. umfassen. So kann die Zahl der Mitnehmer 4 beispielsweise zwei, vier oder fünf betragen. Vorzugsweise sind die Mitnehmer 4 stets symmetrisch um das Zahnrad 3 herum angeordnet. Das Gehäuse des Radialaktuators 1 besteht bevorzugt aus Kunststoff, also dann auch die Stirnseite 10 sowie die gegenüberliegende Stirnseite 13. Der Radialaktuator 1 kann noch ein Getriebe umfassen, welches in der 1 nicht gezeigt wird und welches sich innerhalb des Gehäuses des Radialaktuators befinden kann. Der Radialaktuator 1 kann besonders leicht und klein gebaut sein. So genügt typischerweise beispielsweise ein Durchmesser von ca. 25 mm sowie eine Höhe von ca. 64 mm, Das Gewicht kann zum Beispiel 15–25 g betragen. Durch Bestromung kann die Länge eines jeden Drahtes typischerweise um ca. 2–8% verkürzt werden. Die Drähte 7 werden in der Regel nacheinander bestromt, um die Achse bzw. Welle 2 kontinuierlich zu drehen. Hierunter ist zu verstehen, dass nacheinander ein elektrischer Strom durch die Drähte 7 hindurch fließt. Wird ein Draht 7 bestromt, so kühlen in dieser Zeit die anderen Drähte 7 ab, da diese dann aufgrund einer entsprechenden Steuerung nicht mehr bestromt werden. Die durch eine Bewegung eines Mitnehmers 4 von seiner Ausgangsstellung in seine Endstellung bewirkte Drehbewegung ist exakt definiert und u. a. durch die Bogenform eines jeden Drahtes 7 eingestellt werden. Die Achse 2 kann sehr präzise um einen gewünschten Winkel gedreht werden. Die Drehung der Achse kann schrittweise erfolgen, indem die Bestromung entsprechend gesteuert wird. Der Radialaktuator kann insbesondere dann eingesetzt werden, wenn kleine Drehzahlen und/oder präzise Drehwinkel gewünscht sind. Wird ein Mitnehmer zurück in seine Ausgangsstellung bewegt, so kann die entsprechende Zunge 5 aufgrund ihrer schwenkbaren Lagerung ausschwenken, ohne dabei den zugehörigen Draht 7 zu dehnen oder zu belasten. Die Vorspannung der Feder 12 ist insbesondere so gewählt, dass sie mindestens einen Draht 7 zu dehnen vermag. Die Achse bzw. Welle 2 kann aus beiden Stirnseiten 10 und 13 des Gehäuses des Radialaktuators 1 herausgeführt sein. Es ist dann ein beidseitiger Abtrieb möglich, um ein oder mehrere externe Bauteile in gewünschter Weise zu betätigen. Die Bestromung erfolgt bevorzugt von einer Seite des Gehäuses aus. Elektrische Kontakte bzw. elektrische Leiter 8 und 9 des Radialaktuators können durch Stanzen von Leiterbahneinheiten hergestellt sein.
  • In der 2 wird eine Aufsicht auf einen Schnitt des Radialaktuators 1 gezeigt. Die 2 verdeutlicht insbesondere auch eine drehbare Lagerung 14 für die Mitnehmer 4. Die Lagerung 14 ist in einer Ausführungsform Teil des vorzugsweise aus Kunststoff bestehenden Gehäuses 15, das in die Stirnseiten 10 und 13 einmündet, um so die Zahl der benötigten Bauteile zu minimieren. Wird in der 2 der Draht bestromt und fließt also ein elektrischer Strom durch diesen Draht, der zu dem links oben gezeigten Mitnehmer 4 gehört, so wird dieser Mitnehmer 4 entlang des Pfeils 16 von seiner Ausgangsstellung in seine Endstellung bewegt. In dieser Zeit werden die anderen Drähte 7 nicht bestromt. Durch das federbelastete Bauteil 11 können daher die anderen zwei Mitnehmer 4 im Anschluss an ein hinreichendes Abkühlen der zugehörigen Drähte 7 zurück in ihre Ausgangsstellung bewegt werden, soweit dies im Anschluss an ein beheizen noch nicht geschehen ist. Ein jeder Mitnehmer 4 kann so federbelastet sein, dass ein jedes offenes Ende einer jeden zugehörigen Zunge 5 in Richtung Zahnrad 3 gedrückt wird. Es ist dann sichergestellt, dass die Zungen fünf in geeigneter Weise zu den Zähnen des Zahnrads drei gelangen. Sind die Drähte 7 geeignet elastisch ausgestaltet, so können diese durch eine geringe Vorspannung für die genannte Federbelastung der Mitnehmer 4 sorgen.
  • In der 3 wird eine Leiterbahneinheit mit ausgestanzter Leiterbahn 9 nebst elektrischem Kontakt 6 und daran angebrachtem Draht gezeigt. Die Leiterbahn bzw. elektrischen Kontakte 8 und 9 sind also ein Stanzteil. Die Leiterbahn bzw. elektrischen Kontakte 8 und 9 sind in oder an einem elektrisch nicht leitenden, insbesondere aus Kunststoff bestehenden Träger 18 angebracht. An einem Ende der Leiterbahn 9 ist der Draht 7, der aus einer Formgedächtnislegierung besteht, angebracht. Am anderen Ende der Leiterbahn 9 befindet sich der elektrische Kontakt 8 und zwar benachbart zur Leiterbahn 9. Es gibt einen Abstand zwischen der Leiterbahn 9 und dem elektrischen Kontakt 8. An dem elektrischen Kontakt 8 ist der Draht 7 ebenfalls angebracht und mit diesem folglich elektrisch leitend verbunden.
  • In der 4 wird die Leiterbahneinheit aus 3 gezeigt. Die 4 verdeutlicht, dass sich der Draht 7 durch Erwärmung verkürzt. Der Draht 7 erwärmt sich, sobald ein Strom durch diesen fließt.
  • In der 5 wird verdeutlicht, in welcher Weise ein oder zwei Getriebe 19 in den Radialaktuator eingebaut sein können. Die Getriebe grenzen insbesondere an die Gehäusestirnseiten 10 und 13 an. Die Getriebe 19 können innerhalb des Radialaktuators eingebaut sein und benötigen also keinen zusätzlichen Platz. Die Getriebe 19 umgeben die drehbare Achse bzw. Welle 2. Die 5 verdeutlicht, dass die Achse 2 aus beiden Stirnseiten 10 und 13 herausgeführt sein kann. Die nach außen führenden elektrischen Kontakte 8 und 9 sind allerdings nur durch eine Stirnseite, nämlich die Stirnseite 10 heraus geführt.
  • Der Radialaktuator kann als Antrieb für eine Drehfalle eines Schlosses für ein Gebäude oder ein Kraftfahrzeug genutzt werden, Teil einer Zentralverriegelung eines Kraftfahrzeugs sein oder dem elektrischen Öffnen von Schlössern dienen. Je mehr Drähte 7 eingesetzt sind, umso höher ist die Lebensdauer des Radialaktuators. Die Erfindung ermöglicht es also, durch Erhöhen der Zahl der Drähte 7 die Lebensdauer im Bedarfsfall geeignet zu erhöhen. Außerdem zeichnet sich der Radialaktuator durch ein relatives schnelles Drehen aus.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Radialaktuator
    2
    drehbare Achse
    3
    Zahnrad
    4
    Mitnehmer
    5
    Zunge
    6
    Schlitz
    7
    Draht
    8
    elektrischer Kontakt
    9
    elektrischer Kontakt/Leiterbahn
    10
    Gehäusestirnseite
    11
    federbelastetes Bauteil/Rückwerfer
    12
    Schenkelfeder
    13
    Gehäusestirnseite
    14
    drehbare Lagerung für Mitnehmer
    15
    Gehäuse
    16
    Bewegungsrichtung in Endstellung
    17
    Verbindungsbereich zwischen Leiterbahn und Draht
    18
    Kunststoffträger
    19
    Getriebe
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 3820877 A1 [0004]
    • DE 3712642 A1 [0005]

Claims (16)

  1. Radialaktuator (1) mit einer drehbaren Achse (2), die durch einen Antrieb gedreht werden kann und zwar umlaufend, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb so gestaltet ist, dass das Drehen der Achse (2) durch Verformen einer insbesondere drahtförmigen Formgedächtnislegierung bewirkt werden kann.
  2. Radialaktuator nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass eine Ratschenmechanik vorhanden ist, die bewirkt, dass die Achse (2) durch den Antrieb nur in eine Richtung gedreht werden kann.
  3. Radialaktuator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Achse (2) ein Zahnrad (3) umfasst, welches durch Verformen, insbesondere durch Zusammenziehen der Formgedächtnislegierung gedreht wird.
  4. Radialaktuator nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass ein Mitnehmer (4), der in das Zahnrad (3) eingreift, durch Verformen, insbesondere durch Zusammenziehen der Formgedächtnislegierung von einer Ausgangsstellung in eine Endstellung bewegt wird und dadurch das Zahnrad (3) sowie die Achse (2) gedreht wird.
  5. Radialaktuator nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl von Mitnehmern (4) vorhanden sind, die vorzugsweise symmetrisch um die Achse (2) herum angeordnet sind und ein jeder Mitnehmer (4) durch Zusammenziehen einer jeweils zugehörigen, vorzugsweise als Draht (7) vorliegenden Formgedächtnislegierung in die Endstellung bewegt wird.
  6. Radialaktuator nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein jeder Mitnehmer (4) unmittelbar oder mittelbar so federbelastet ist, dass ein jeder Mitnehmer (4) durch Federkraft in seine Ausgangsstellung bewegt werden kann.
  7. Radialaktuator nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass ein jeder Mitnehmer (4) durch ein einziges, vorzugsweise einteiliges, federbelastetes Bauelement (11) in seine Ausgangsstellung bewegt werden kann, wobei das Bauelement (11) vorzugsweise für jeden Mitnehmer (4) einen Arm umfasst, der einen Mitnehmer (4) zu kontaktieren vermag.
  8. Radialaktuator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der oder die aus der Formgedächtnislegierung bestehenden Drähte (7) sich zumindest im Wesentlichen in gleicher Richtung erstrecken wie die drehbare Achse (2) und/oder das ein Drahtende eines jeden Drahtes (7) an einem Ende eines elektrischen Leiters (9) angebracht ist, der sich zumindest im Wesentlichen parallel zur Achse (2) erstreckt.
  9. Radialaktuator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Feder, insbesondere Schenkelfeder (12) durch die Achse (2) gehalten wird, die ein oder mehrere Mitnehmer (4) in seine bzw. in ihre jeweilige Ausgangsstellung zu bewegen vermag.
  10. Radialaktuator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb eine Mehrzahl von Drähten (7) und zwar vorzugsweise genau drei Drähte, die jeweils aus einer Formgedächtnislegierung bestehen, umfasst sowie eine Steuerung, die bewirkt, dass die Drähte (7) nacheinander beheizt werden und zwar insbesondere mehrfach im Anschluss an Abkühlphasen.
  11. Leiterbahneinheit für einen Radialaktuator nach einem der vorgehenden Ansprüche mit einer Leiterbahn (9), mit einem an einem Ende der Leiterbahn (9) angebrachtem Draht (7) aus einer Formgedächtnislegierung und einem am anderen Ende der Leiterbahn (9) befindlichem elektrischen Kontakt (8), der benachbart zur Leiterbahn (9) angeordnet ist und einen Abstand zu der Leiterbahn (9) aufweist und an dem der Draht (7) angebracht ist.
  12. Leiterbahneinheit nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterbahn (9) sowie der elektrische Kontakt (8) in oder auf einem elektrisch nicht leitenden, insbesondere aus Kunststoff bestehenden Träger (18) angebracht sind.
  13. Leiterbahneneinheit nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterbahn (9) und/oder der elektrische Kontakt (8) ein Stanzteil sind.
  14. Verfahren für das Betreiben eines Radialaktuator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zunächst ein aus einer Formgedächtnislegierung bestehender erster Draht (7) des Radialaktuators insbesondere durch Bestromung beheizt wird, dadurch die Achse (2) um einen ersten Winkel gedreht wird, im Anschluss daran ein aus einer Formgedächtnislegierung bestehender zweiter Draht (7) des Radialaktuators insbesondere durch Bestromung beheizt wird und dadurch die Achse (2) weiter gedreht wird.
  15. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass ein zuvor beheizter, aus einer Formgedächtnislegierung bestehender Draht (7) abkühlt, während ein anderer aus einer Formgedächtnislegierung bestehender Draht (7) aufgeheizt wird.
  16. Verfahren nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Achse (2) stets in eine Richtung umlaufend gedreht wird.
DE201110004832 2011-02-28 2011-02-28 Radialaktuator Withdrawn DE102011004832A1 (de)

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