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Title:
SOLID-STATE ACTUATOR DRIVE APPARATUS
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2007/144330
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a solid-state actuator drive apparatus comprising a drive body (3; 3°; 3*; 3°*), comprising a circular drive body opening (5) in the drive body, comprising a shaft (4) at least leading into the drive body opening, wherein a shaft diameter of the shaft (4) is smaller than an opening diameter of the drive body opening (5), and wherein the shaft (4) bears against a wall of the drive body opening (5) in a frictionally locking and/or positively locking manner during operation, and comprising at least two solid-state actuators (1, 2) which can be driven for expansion and/or for contraction along their longitudinal axis (1), wherein the at least two solid-state actuators are coupled or fixed to the drive body, to drive the latter relative to a housing (6), such that the shaft (4) can be caused to rotate by means of a displacement movement of the drive body, wherein the longitudinal axis (1) of at least one of the at least two solid-state actuators (1, 2) is oriented at an angle (α) of between 44° and 135° with respect to a radial direction (r) of the drive body opening (5) at the drive body (3; 3°; 3*, 3°*).

Inventors:
HEINZL JOACHIM (DE)
LIESS HELMAR (DE)
GOTTLIEB BERNHARD (DE)
KAPPEL ANDREAS (DE)
SCHWEBEL TIM (DE)
WALLENHAUER CARSTEN (DE)
Application Number:
PCT/EP2007/055730
Publication Date:
December 21, 2007
Filing Date:
June 12, 2007
Export Citation:
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Assignee:
SIEMENS AG (DE)
HEINZL JOACHIM (DE)
LIESS HELMAR (DE)
GOTTLIEB BERNHARD (DE)
KAPPEL ANDREAS (DE)
SCHWEBEL TIM (DE)
WALLENHAUER CARSTEN (DE)
International Classes:
H01L41/09; H02N2/12
Domestic Patent References:
WO2002043162A12002-05-30
Foreign References:
US5079471A1992-01-07
JPH03273871A1991-12-05
EP1098429A22001-05-09
US5079471A1992-01-07
JPH03273871A1991-12-05
Attorney, Agent or Firm:
SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT (München, DE)
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Claims:

Patentansprüche

1. Festkörperaktor-Antriebsvorrichtung mit

- einem Antriebskörper (3; 3°; 3*; 3°*), - einer kreisförmigen Antriebskörperöffnung (5) im Antriebskörper,

- einer in die Antriebskörperöffnung (5) führenden Welle (4), wobei ein Wellendurchmesser der Welle (4) kleiner als ein öffnungsdurchmesser der Antriebskörperöffnung (5) ist und wobei die Welle (4) im Betrieb reibschlüssig und/oder form ¬ schlüssig an einer Wandung der Antriebskörperöffnung (5) anliegt, und

- zumindest zwei Festkörperaktoren (1, 2), welche ansteuerbar sind zum Ausdehnen und/oder zum Zusammenziehen längs ihrer Längsachse, wobei die zumindest zwei Festkörperaktoren am

Antriebskörper (5) angekoppelt oder befestigt sind, den An ¬ triebskörper (5) so anzutreiben, dass durch eine Verschiebebewegung des Antriebskörpers die Welle (4) in Rotation versetzbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass

- die Längsachse (1) zumindest eines der zumindest zwei Festkörperaktoren (1, 2) unter einem Winkel (α) zwischen 44° und 135° zu einer radialen Richtung (r) der Antriebskörperöffnung (5) am Antriebskörper (3; 3°; 3*, 3°*) ausge- richtet ist.

2. Festkörperaktor-Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Längsachse (1) des Festkörperaktors (1, 2) in einer Ebene (x, y) senkrecht zur Wellenachse (z4) und/oder senk- recht zur Antriebskörperöffnungsachse (z) der Antriebskörper ¬ öffnung angeordnet ist.

3. Festkörperaktor-Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der zumindest einer der Festkörperaktoren (1, 2) au- ßenseitig einer in radialer Richtung (r) zur Antriebskörperöffnung (5) umlaufenden Außenwand (7) des Antriebskörpers (3) angeordnet ist.

4. Festkörperaktor-Antriebsvorrichtung nach einem vorstehenden Anspruch, bei der mindestens einer der Festkörperaktoren

(1, 2) zu einer Seitenwand (10) des Antriebskörpers (3*; 3°*) benachbart angeordnet ist, wobei die Seitenwand in einer von einer Antriebskörperöffnungsachse (z) durchstoßenen Ebene (x, y) aufgespannt ist.

5. Festkörperaktor-Antriebsvorrichtung nach Anspruch 4, bei der zumindest einer der Festkörperaktoren (1) zu der Seiten- wand (10) seitlich des Antriebskörpers (3*; 3°*) benachbart angeordnet ist und zumindest ein weiterer Festkörperaktor (1, 2) an der dazu gegenüberliegenden Seite seitlich des Antriebskörpers (3*; 3°*) angeordnet ist.

6. Festkörperaktor-Antriebsvorrichtung nach Anspruch 4 oder

5, bei der die beiden Festkörperaktoren (1, 2) zueinander neben derselben Seitenwand (10) am Antriebskörper (3°*) angeordnet sind.

7. Festkörperaktor-Antriebsvorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, bei welcher der zweite Festkörperaktor (2) zu der dem Festkörper (1) benachbarten Seitenwand (10) gegenüberliegenden Seitenwand benachbart angeordnet ist.

8. Festkörperaktor-Antriebsvorrichtung nach einem vorstehenden Anspruch, bei der zu zumindest einem der beiden Festkörperaktoren (1, 2) ein mit paralleler Längsachse (1) verlaufender zweiter Festkörperaktor (1 bzw. 2) beabstandet angeordnet ist, wobei die parallel zueinander angeordneten Festkörperaktoren (1, 1 bzw. 2, 2) auf gegenüberliegenden Seiten der Antriebskörperöffnung (5) angeordnet sind.

10. Festkörperaktor-Antriebsvorrichtung nach einem vorstehenden Anspruch, bei der zumindest einer der Festkörperaktoren (1, 2) in Richtung seiner Längsachse (1) zur Kraft- und/oder Bewegungsübertragung an einem vom Antriebskörper (3; 3°; 3*, 3°*) abstehenden Abschnitt (8; 8*, 8°*) angekoppelt oder be¬ festigt ist.

11. Festkörperaktor-Antriebsvorrichtung nach einem vorstehenden Anspruch, bei der eine Längsachse (1) zumindest eines der Festkörperaktoren (1, 2) in einer Ebene parallel zu einer Wandung der Antriebskörperöffnung (5) angeordnet ist.

Description:

Beschreibung

Festkörperaktor-AntriebsVorrichtung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Festkörperaktor-Antriebs ¬ vorrichtung mit den Oberbegriffliehen Merkmalen gemäß Anspruch 1.

EP 1098429 Bl beschreibt eine Festkörperaktor-Antriebs- Vorrichtung in Art eines Rotationsantriebs, bei dem ein ring ¬ förmiger Antriebskörper 3 mit Hilfe elektromechanischer Festkörperaktoren 1, 2 betätigt wird, wie dies in Fig. 5 darge ¬ stellt ist. Eine Welle 4 führt durch eine Antriebskörperöff ¬ nung 5, wobei die Welle 4 an einer Wandung der kreisförmigen Antriebskörperöffnung 5 reibschlüssig anliegt. Die Festkörpe ¬ raktoren 1, 2 versetzen den Antriebskörper 3 in eine umlaufende Bewegung, welche eine Rotation der Welle 4 bewirkt.

Für die Festkörperaktoren 1, 2 bietet sich insbesondere ein Einsatz von in Großserie für die Einspritztechnik gefertigten und daher preisgünstig verfügbaren piezoelektrischen Viel- schichtaktoren an. Bei der dargestellten Ausführungsform stützen sich die beiden Festkörperaktoren 1, 2 als Linearantriebselemente mit ihrem vom Antriebskörper 3 abgewandten En- de an einem Gehäuse 6 ab. Am entgegen gesetzten Ende sind die Festkörperaktoren 1, 2 mit ihren Stirnseiten mechanisch steif mit dem mechanisch steif gefertigten Antriebskörper 3 verbunden. Daher wirken die Linearantriebselemente bei elektrischer Ansteuerung durch Vermittlung des Antriebskörpers 3 unmittel- bar auf die vom Antriebskörper 3 umfasste Welle 4. Die Welle 4 ist axial drehbar um ihre Symmetrieachse, welche senkrecht zur Zeichnungsebene verläuft, aber in keiner Raumrichtung verschiebbar im Gehäuse 6 gelagert. Bei entsprechender elektrischer Ansteuerung der Festkörperaktoren 1, 2 wird der An- triebskörper 3 durch die Festkörperaktoren 1, 2 zu einer kreisförmigen Verschiebebewegung um die Welle 4 angeregt, wobei die Oberfläche der Antriebskörperöffnung 5 bzw. kreisförmigen Bohrung auf der zylindrischen Außenfläche der Welle 4

abrollt und dabei eine Rotation der Welle 4 erzeugt. Ein an der Welle 4 angreifendes Lastdrehmoment wird über die nahezu linienförmige Kontaktzone von der Welle 4 auf den Ring als tangential zum Wellenumfang wirkende Kraft übertragen und durch Vermittlung des mechanisch steifen Antriebskörpers 3 über die Festkörperaktoren 1, 2 am ringabgewandten Ende der Festkörperaktoren 1, 2 vom nur angedeutet skizzierten Gehäuse 6 aufgenommen. Bei drehmomentstarken Rotationsantrieben müssen daher beträchtliche Drehmomente von den Festkörperaktoren 1, 2 auf das Gehäuse 6 vermittelt werden. Insbesondere PMA (Piezoelectric Multilayer Aktor / piezoelektrische Viel- schichtaktoren) sind aus spröden keramischen Werkstoffen aufgebaut und daher nur sehr begrenzt in der Lage, Drehmomente, d.h. Biegekräfte zwischen dem Antriebskörper 3 und dem Gehäu- se 6 zu vermitteln.

Schädigende Biegebeanspruchungen auf die Festkörperaktoren können reduziert werden, indem die Festkörperaktoren in radialer Richtung nach außen gerückt werden und somit der Abstand zur Wellenachse vergrößert wird, wobei die Verbindung des ringzugewandten Endes der Festkörperaktoren mit dem Antriebskörper durch mechanisch steife Verbindungsstücke sicherge ¬ stellt wird. Die Drehmomentlast berechnet sich betragsmäßig als Tangentialkraft x Hebelarmlänge. Daher müsste zur Halbie- rung der Biegebeanspruchung der Festkörperaktoren ihr Abstand zur Wellenachse ungefähr verdoppelt werden. Eine Forderung nach einer kompakten Bauweise ist auf diesem Weg nicht erfüllbar. Eine weitere Lösung zum reduzieren der Biegebeanspruchungen besteht in der Verwendung von n > 2 in Umfangs- richtung gleichmäßig angeordneten Festkörperaktoren. Die Biegebeanspruchung jedes Festkörperaktors sinkt bei konstant ge ¬ haltenem Lastdrehmoment an der Welle proportional zu l/n. Ei ¬ ne bedeutsame Reduktion der Biegebeanspruchung ist auf diesem Wege nur durch viele Linearaktoren erreichbar, wodurch diese Lösung aus Kostengründen praktisch ausscheidet.

Bei einer Ausführungsform, die anhand Fig. 6 skizziert ist, sind schädigende Biegebeanspruchungen auf die Festkörperakto-

ren 1, 2 reduziert. Bei dieser Ausführungsform greifen jeweils zwei einander zugeordnete Festkörperaktoren 1, 2 mit zueinander parallel verlaufenden Längsachsen 1 anstelle nur eines Festkörperaktors 1, 2 an jeder Seite des Antriebskör- pers 3 an. Die einander zugeordneten Festkörperaktoren 1, 2 sind seitlich aus einer radialen Richtung r nach außen auseinander gerückt. Bei dieser Anordnung sind insgesamt vier Festkörperaktoren 1, 2 als Antriebselemente stirnseitig mit dem Antriebskörper 3 verbunden, wobei diese Anordnung die gleichen Symmetrieeigenschaften besitzt, wie die Anordnung aus Fig. 5. Durch den transversalen Abstand d der paarweise und symmetrisch angeordneten Festkörperaktoren 1, 2, wird das von der Welle 4 auf den Antriebskörper 3 übertragene Last ¬ drehmoment im Wesentlichen durch für PMA unschädliche paar- weise Longitudinalkräfte in den PMA vom Antriebskörper 3 auf das Gehäuse 6 übertragen, wodurch die Biegebeanspruchung abgesenkt werden kann und somit höhere Drehmomente erreichbar werden. Laständerungen an der Welle 4 bewirken dazu proportionale Longitudinal-Kraftänderungen in den PMA, wodurch mit- tels des direkten piezoelektrischen Effektes Ladungen generiert werden die in einer Elektronikschaltung erfasst und als Drehmomentinformation nutzbar gemacht werden können.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Festkörperak- tor-Antriebsvorrichtung vorzuschlagen, welche weniger Bauraum benötigt und bei welcher geringere Biegespannungen auf deren Festkörperaktoren einwirken. Die Festkörperaktoren sollen vorzugsweise als Festkörper-Linearaktoren zum Einsatz als Linearaktoren in PMA-Bauweise ausgebildet sein.

Diese Aufgabe wird durch eine Festkörperaktor-Antriebs ¬ vorrichtung mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand von abhängigen Ansprüchen .

Bevorzugt wird demgemäß eine Festkörperaktor-Antriebs ¬ vorrichtung mit einem Antriebskörper, mit einer kreisförmigen Antriebskörperöffnung im Antriebskörper, mit einer in die An-

triebskörperöffnung zumindest hineinführenden Welle, wobei ein Wellendurchmesser der Welle kleiner als ein öffnungsdurchmesser der Antriebskörperöffnung ist und wobei die Welle im Betrieb reibschlüssig und/oder formschlüssig an einer Wan- düng der Antriebskörperöffnung anliegt, und mit zumindest zwei Festkörperaktoren, welche ansteuerbar sind zum Ausdehnen und/oder zum Zusammenziehen längs ihrer Längsachse, wobei die zumindest zwei Festkörperaktoren am Antriebskörper angekoppelt oder befestigt sind, diesen Antriebskörper insbesondere relativ zu einem Gehäuse anzutreiben, so dass durch eine Verschiebebewegung des Antriebskörpers die Welle in Rotation versetzbar ist, und wobei die Längsachse zumindest eines der zumindest zwei Festkörperaktoren unter einem Winkel zwischen 45° und 135° zu einer radialen Richtung der Antriebskörper- öffnung am Antriebskörper ausgerichtet ist.

Bevorzugt wird insbesondere eine Festkörperaktor-Antriebs ¬ vorrichtung, bei der die Längsachse des Festkörperaktors in einer Ebene senkrecht zur Wellenachse und/oder senkrecht zur Antriebskörperöffnungsachse der Antriebskörperöffnung ange ¬ ordnet ist. Prinzipiell sind jegliche Umsetzungen in dem gro ¬ ßen Winkelbereich von 45° bis 135° vorteilhaft umsetzbar. Besonders bevorzugt werden somit jedoch Winkelbereiche mit ei ¬ nem Winkel von ca. 90° zur radialen Richtung der Antriebskör- peröffnung. Soweit dieser Winkelbereich angegeben ist, sind natürlich Wirkkomponenten der Kräfte und Richtungsanteile der Ausrichtungen der Längsachse zu verstehen, welche in der Ebene senkrecht zur Antriebskörper- und/oder Wellenachse haben. Unabhängig davon können theoretisch auch zusätzliche Kraft- komponenten und Ausrichtungen unter einem Winkel zu der Ebene existieren .

Bevorzugt wird insbesondere eine Festkörperaktor-Antriebs ¬ vorrichtung, bei der zumindest einer der Festkörperaktoren außenseitig einer in radialer Richtung zur Antriebskörperöff ¬ nung umlaufenden Außenwand des Antriebskörpers angeordnet ist. Dies ermöglicht eine in axialer Richtung flache Bauwei ¬ se .

Bevorzugt wird insbesondere eine Festkörperaktor-Antriebs ¬ vorrichtung, bei der mindestens einer der Festkörperaktoren zu einer Seitenwand des Antriebskörpers benachbart angeordnet ist, wobei die Seitenwand in einer von der Welle bzw. einer dazu parallelen Antriebskörperöffnungsachse durchstoßenen E- bene aufgespannt ist. Dies ermöglicht eine in radialer Rich ¬ tung besonders Platz sparende Bauweise.

Bevorzugt wird dabei, wenn der zumindest eine der Festkörpe ¬ raktoren an der Seitenwand seitlich des Antriebskörpers ange ¬ ordnet ist und zumindest ein weiterer Festkörperaktor an der dazu gegenüberliegenden Seite seitlich des Antriebskörpers angeordnet ist.

Bevorzugt wird zusätzlich oder alternativ dazu, wenn die beiden Festkörperaktoren zueinander benachbart an derselben Seitenwand am Antriebskörper angeordnet sind.

Bevorzugt wird insbesondere eine Festkörperaktor-Antriebs ¬ vorrichtung, bei welcher der zweite Festkörperaktor zu der dem Festkörper benachbarten Seitenwand gegenüberliegenden Seitenwand benachbart angeordnet ist.

Bevorzugt wird insbesondere eine Festkörperaktor-Antriebs ¬ vorrichtung, bei der zu zumindest einem der beiden Festkörperaktoren ein mit dazu im wesentlichen paralleler Längsachse verlaufender zweiter Festkörperaktor beabstandet angeordnet ist, wobei die jeweils parallel zueinander angeordneten Fest- körperaktoren auf gegenüberliegenden Seiten aus Sicht der Antriebskörperöffnung angeordnet sind.

Bevorzugt wird insbesondere eine Festkörperaktor-Antriebs ¬ vorrichtung, bei der zumindest einer der Festkörperaktoren in Richtung seiner Längsachse zur Kraft- und/oder Bewegungsübertragung an einem vom Antriebskörper abstehenden Abschnitt angekoppelt oder befestigt ist.

Bevorzugt wird insbesondere eine Festkörperaktor-Antriebs ¬ vorrichtung, bei der eine Längsachse zumindest eines der Festkörperaktoren in einer Ebene parallel zu einer Wandung der Antriebskörperöffnung angeordnet ist.

Eine solche Lösung zur Minimierung der Biegebeanspruchung der PMA ermöglicht vorteilhaft die Entwicklung besonders drehmo ¬ mentstarker Rotationsantriebe mittels PMA. Eine vorteilhaft umsetzbare Anordnung der Festkörperaktoren in Form von Fest- körper-Linearaktoren mit einer Wirklinie parallel zu den Antriebskörper-Außenflächen und in großem transversalem Abstand zur Wellenachse ermöglicht die Realisierung drehmomentstarker festkörperaktorischer Rotationsantriebe und verbessert die Fähigkeit der Drehmomenten-Detektion . Des Weiteren erhält der Antrieb durch die unterschiedlichen Anordnungsmöglichkeiten insbesondere auch unter bzw. über dem Antriebskörper eine kompakte radiale Bauform oder eine kompakte axiale Bauform.

Höhere Drehmomente sind durch die tangentiale Anordnung der als Festkörperaktoren ausgebildeten Antriebselemente erzielbar. Auf die Antriebselemente wirken durch angreifende Dreh ¬ momente keine bzw. kaum noch Biegebelastungen. Die Antriebselemente werden bei einem angreifenden Drehmoment vorteilhaft nur noch mit Zug bzw. Druck belastet. Dadurch ist eine ver- einfachte und sogar richtungsabhängige Drehmomentauswertung ermöglicht. Je nach der Länge der Festkörperaktoren kann damit die Welle größer dimensioniert werden und damit ein An ¬ trieb mit sehr hohem Drehmoment bei kleiner Drehzahl reali ¬ siert werden. Eine radial kompaktere Bauform des Antriebs wird so ermöglicht. Durch die Anordnung der Festkörperaktoren über bzw. unter dem Antriebskörper resultiert eine geringer radiale Abmessung. Durch verschiedene Anordnungen können die axialen und radialen Dimensionen des Antriebs je nach Anwendung verändert werden.

Die bevorzugten Ausführungsformen entwickeln das Prinzip des vergrößerten transversalen Abstandes der Wirklinie der Linearaktoren bzw. Festkörperaktoren von einer Wellenachse der

Welle zur Reduktion der Biegebeanspruchung der Festkörperaktoren weiter. Durch die in Umfangsrichtung bzw. seitlich angeordneten Festkörperaktoren wird der transversale Abstand der Wirklinie des einzelnen Festkörperaktors zur Wellenachse bzw. zur Antriebskörperöffnungsachse des Antriebskörpers ma- ximiert . Die Wirklinie der Festkörperaktoren verläuft dabei parallel zu den benachbarten Antriebskörper-Außenflächen.

Damit können im Gegensatz zu den bekannten Anordnungen we- sentlich höhere Drehmomente übertragen werden. Durch eine zusätzlich mögliche Vergrößerung des Wellendurchmessers auf ¬ grund eines geringeren Baumaßes wegen nicht mehr radial vom Antriebskörper abstehenden Festkörperaktoren entsteht ein Stellantrieb mit sehr hohem Drehmoment bei gleichzeitig nied- riger Drehzahl.

Durch eine Erhöhung des transversalen Abstands der Wirklinie zur Wellenachse werden zudem die auftretenden schädlichen Biegebelastungen in den Festkörperaktoren stark zugunsten von für die Festkörperaktoren unschädlichen Zug-/Druck-

Belastungen reduziert. Dies hat Vorteile in Bezug auf deren Lebensdauer sowie bei der Ausnutzung des direkten Piezoef- fekts der Piezokeramik . Dieser Effekt macht es möglich, auf die auftretenden Belastungen der Keramik während des Betriebs zurück zu schließen. Ein Signal, das durch eine reine

Zug/Druck-Belastung in der Piezokeramik entsteht, kann hierbei wesentlich einfacher und genauer ausgewertet werden. Zudem kann die Wirkrichtung des Lastdrehmomentes bestimmt wer ¬ den .

Neben Festkörperaktoren in PMA-Bauweise sind auch Ausführungen mit andersartigen Festkörperaktoren einsetzbar, beispielsweise magnetostriktive, elektrostriktive oder elektro ¬ magnetisch wirkende Festkörperaktoren.

Ein Ausführungsbeispiel wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 Komponenten einer ersten bevorzugten Festkörper- Antriebsvorrichtung in Schnittansicht,

Fig. 2 Komponenten einer dazu alternativen Ausführungsform in Schnittansicht,

Fig. 3 Komponenten einer weiteren alternativen Ausführungsform in perspektivischer Ansicht,

Fig. 4 Komponenten einer noch weiteren alternativen Ausführungsform,

Fig. 5 Komponenten einer Ausführungsform gemäß dem Stand der Technik und

Fig. 6 Komponenten einer weiteren Ausführungsform gemäß dem Stand der Technik.

Wie aus der Schnittdarstellung gemäß Fig. 1 ersichtlich, wird bei einer ersten bevorzugten Ausführungsform das Prinzip des vergrößerten transversalen Abstandes der Wirklinie eines Festkörperaktors 1, 2 zu einer Wellenachse z4 bzw. zu einer Antriebskörperöffnungsachse z auf einen Rotationsantrieb mit zwei als Linearaktoren ausgebildeten Festkörperaktoren 1, 2 angewendet.

Zentrale Komponente ist ein Antriebskörper 3, durch welchen eine Antriebskörperöffnung 5 führt. Besonders bevorzugt wird ein Antriebskörper 3 mit einem quaderförmigen oder quadrati- sehen Querschnitt senkrecht zur Antriebskörperöffnungsachse z, welche als zentrale Achse durch die Antriebskörperöffnung 5 führt. In die Antriebskörperöffnung 5 führt eine Welle 4 zumindest hinein. Vorzugsweise führt die Welle 4 vollständig durch die Antriebskörperöffnung 5 hindurch, so dass sie in Richtung ihrer Wellenachse z4 beidseitig des Antriebskörpers 3 gelagert werden kann. Die Wellenachse z4 ist in einer Be ¬ triebsstellung parallel zur Antriebskörperöffnungsachse z ge ¬ führt, d.h. seitlich zu dieser versetzt. Der Versatz ist der-

art gewählt, dass die Welle 4 mit ihrem Außenumfang form ¬ schlüssig und/oder reibschlüssig an einer innenseitigen Wandung der Antriebskörperöffnung anliegt.

Die Festkörperaktoren 1, 2, welche dazu dienen, den Antriebskörper 3 relativ zu einem Gehäuse 6 in einer Ebene x, y senkrecht zur Antriebskörperöffnungsachse z in eine translatori ¬ sche Bewegung zu versetzen, so dass dadurch die Welle 4 in eine Rotation um die Wellenachse z4 versetzt wird, sind bei der ersten Ausführungsform seitlich außerhalb des eigentlichen Antriebskörpers 3 angeordnet. Eine jeweilige Längsachse 1 der Festkörperaktoren 1, 2, längs derer sich die Festkörperaktoren 1, 2 ausdehnen bzw. zusammenziehen, ist dabei vorzugsweise parallel zu dem Verlauf einer benachbarten An- triebskörper-Außenwand 7 angeordnet.

In Richtung der Längsachse 1 sind die Festkörperaktoren 1, 2 in einem ersten stirnseitigen Abschnitt 9 an einem vom Antriebskörper 3 abstehenden Abschnitt 9 angekoppelt oder be- festigt, um eine Kraft bzw. Bewegung des stirnseitigen Abschnitts 9 des Festkörperaktors 1, 2, auf den vom Antriebs ¬ körper 3 abstehenden Abschnitt 8 zu übertragen. Eine solche Bewegung wird über den vom Antriebskörper 3 abstehenden Abschnitt 8 auf den Antriebskörper 3 übertragen. Im Bereich des dem stirnseitigen Abschnitt 9 gegenüberliegenden Endes sind die Festkörperaktoren 1, 2 mit dem Gehäuse 6 verbunden, wobei in der Zeichnung lediglich schematisch Wandungsabschnitte eines solchen Gehäuses 6 skizziert sind. Dadurch, dass die bei ¬ den Festkörperaktoren 1, 2 unter einem Winkel von vorzugswei- se 90° relativ zueinander am Antriebskörper 3 angeordnet sind, kann dieser in die translatorische Bewegung versetzt werden .

Verglichen mit bekannte Ausführungsformen verläuft die Längs- achse 1 der Festkörperaktoren 1, 2 somit nicht in einer radialen Richtung r aus Sicht der Antriebskörperöffnungsachse z oder unter einem Winkel von weniger als 45° zur radialen Richtung r, sondern im Idealfall senkrecht, d. h. unter einem

Winkel α von 90° zur radialen Richtung r der Antriebskörper- öffnungsachse z bzw. gegebenenfalls auch unter einem Winkel zwischen 45° und 135° zur radialen Richtung r der Antriebs- körperöffnungsachse z .

Gegenüber einer solchen Ausführungsform sind diverse Modifikationen möglich. Beispielsweise muss der Antriebskörper 3 nicht zwingend einen quadratischen oder quaderförmigen Querschnitt aufweisen. Prinzipiell sind auch andere Formen, bei- spielsweise ringförmige Anordnungen des Antriebskörpers mög ¬ lich. In einem solchen Fall würden die vom Antriebskörper abstehenden Abschnitte gegebenenfalls entsprechend weit in seitlicher Richtung insbesondere tangential von einer ringförmig Außenumfangsflache des Antriebskörpers abstehen. Be- vorzugter wird jedoch eine Ausführungsform, bei welcher solche vom Antriebskörper 3 abstehende Abschnitte 8 als von ei ¬ ner Antriebskörper-Außenwand 7 im Wesentlichen senkrecht ab ¬ stehende kurze Wandungen ausgebildet sind. In jedem Fall wer ¬ den Ausführungsformen besonders bevorzugt, bei welchen die Längsachse 1 der Festkörperaktoren 1, 2 parallel zu der kreisförmigen Fläche der Antriebskörperöffnung 5 verlaufen, so dass der transversale Abstand der Wirklinie des Festkörpe ¬ raktors 1, 2 zur Wellenachse z4 bzw. zur Antriebskörperöff- nungsachse z vorteilhaft maximiert wird.

Bei der anhand Fig. 1 skizzierten und besonders einfach aufgebauten Ausführungsform weist die Festkörperaktor-Antriebs ¬ vorrichtung in Umfangsrichtung und mit parallel zu den Antriebskörperöffnungs-Innenflachen der Antriebskörperöffnung 5 orientierten Wirklinien der Festkörperaktoren 1, 2 nur zwei solche Festkörperaktoren 1, 2 auf. Durch den im Vergleich zu bekannten Ausführungsformen größeren Hebelarm kann der Antrieb mit einer L-förmigen Anordnung gemäß Fig. 5 ein größeres Drehmoment erzeugen. Insbesondere bei Rotationsantrieben mit in Relation zur Länge der Festkörperaktoren 1, 2 vergleichbarem oder größerem Wellendurchmesser wird eine derartige Festkörperaktor-Antriebsvorrichtung relativ zu Anordnun-

gen gemäß Fig. 5 oder Fig. 6 kompakter, d. h. bauraumsparender, da sie kleinere radiale Abmessungen aufweist.

Anhand der Fig. 2 bis 4 sind weitere besonders bevorzugte Ausführungsform dargestellt. Gleiche Bezugszeichen verweisen dabei auf baulich und/oder funktionell gleiche Komponenten wie dies anhand Fig. 1 beschrieben ist. Mit einem Index ver ¬ sehene Bezugszeichen verweisen auf gegenüber den Ausführungen zu Fig. 1 verschiedene Ausgestaltungen.

Fig. 2 zeigt eine zweite Ausführungsform einer Festkörperaktor-Antriebsvorrichtung mit einem Antriebskörper 3°, an dem vier Festkörperaktoren 1, 2 angeordnet sind. Bei der bevorzugt dargestellten Ausführungsform sind dabei jeweils zwei Festkörperaktoren 1, 1 bzw. 2, 2 mit ihren Längsachsen 1 parallel zueinander angeordnet. Die jeweils parallel zueinander ausgerichteten Festkörperaktoren 1, 1 bzw. 2, 2 sind dabei zu gegenüberliegenden Außenwandungen des Antriebskörpers 3° benachbart angeordnet .

Vorzugsweise sind die zueinander parallelen Festkörperaktoren 1, 1 bzw. 2, 2 jeweils gleichgerichtet parallel zueinander angeordnet, so dass ein erster stirnseitiger Abschnitt 9 ei ¬ nes jeden der zueinander parallelen Festkörperaktoren 1, 1 bzw. 2, 2 in gleicher Richtung von deren Längsachsen 1 weist.

Entsprechend sind am Antriebskörper 3° weitere abstehende Ab ¬ schnitte 8 in Verlängerung der anhand Fig. 1 skizzierten abstehenden Abschnitte 8 an der jeweils gegenüberliegenden Au- ßenwand 7 angeordnet. Rückseitig, d. h. dem an den vom An ¬ triebskörper 3° abstehenden Abschnitt 8 befestigten stirnseitigen Abschnitt 9 der Festkörperaktoren 1, 2 sind diese wiederum an einem entsprechenden Element des Gehäuses 6 befestigt.

Prinzipiell kann auch eine antiparallele Anordnung der mit zueinander parallelen Längsachsen angeordneten Festkörperaktoren vorgesehen sein.

Fig. 3 zeigt eine dritte und in radialer Richtung noch raumsparendere Anordnung einer Festkörperaktor- Antriebsvorrichtung. Diese beansprucht jedoch einen größeren Bauraum in axialer Richtung der Antriebskörperöffnungsachse z. Bei dieser Ausführungsform sind die Festkörperaktoren 1, 2 nicht benachbart zu einem radial zur Antriebskörperöffnung 5 umlaufenden Außenwandungsabschnitt 7* angeordnet, sondern in achsparalleler Richtung zur Antriebskörperöffnungsachse z seitlich des Antriebskörpers 3* angeordnet. Mit anderen Wor ¬ ten sind die Festkörperaktoren 1, 2 parallel und benachbart zu einer Seitenwand 10 des Antriebskörpers 3* angeordnet, welche in einer Ebene x, y senkrecht zur Antriebskörperöff- nungsachse z aufgespannt und durch die Antriebskörperöff- nungsachse z durchstoßen ist.

Bei der dargestellten Ausführungsform sind wieder jeweils zwei mit ihren Längsachsen 1 parallel zueinander ausgerichte ¬ te Festkörperaktoren 1, 1 bzw. 2, 2 am Antriebsköper 3* ange- ordnet. Als vom Antriebskörper abstehender Abschnitt 8* steht in achsparalleler Richtung zur Antriebskörperöffnungsachse z bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel anstelle einzelner schmaler Abschnitte eine durchgehende Wand ab. Um eine derart raumsparende Ausgestaltung zu ermöglichen, ist die erste Gruppe der zueinander parallelen Festkörperaktoren 1, 1 benachbart zu einer ersten in der Ebene x, y aufgespannten Seitenwand 10 des Antriebskörpers 3* angeordnet, während die zweite Gruppe der Festkörperaktoren 2, 2 zu der in Richtung der Antriebskörperöffnungsachse z gegenüberliegenden Seiten- wand benachbart angeordnet ist.

Fig. 4 zeigt eine vierte Ausführungsform, bei welcher vier Festkörperaktoren 1, 2 ebenfalls zu den beiden in axialer Richtung der Antriebskörperöffnungsachse z beabstandeten Sei- tenwänden 10 des Antriebskörpers 3°* benachbart angeordnet sind. Bei dieser Ausführungsform sind zwei mit zueinander senkrecht verlaufenden Längsachsen 1 angeordnete Festkörpe ¬ raktoren 1, 2 auf der einen Seite angeordnet, während die

beiden weiteren mit ebenfalls zueinander senkrecht verlaufenden Längsachsen 1 angeordneten Festkörperaktoren 1, 2 auf der gegenüberliegenden Seite des Antriebskörpers 3°* angeordnet sind. Auf jeder Seite des Antriebskörpers 3°* ist bei dieser Ausführungsform jeweils ein Antriebspaar der Festkörperaktoren 1, 2 angeordnet. Jedem der Festkörperaktoren 1, 2 ist dabei ein vom Antriebskörper abstehender Abschnitt 8°* zugeordnet, wobei diese von dem Antriebskörper 3°* abstehenden Abschnitte 8°* vorzugsweise nur klein dimensioniert sind und seitlich von der Seitenwand 10 des Antriebskörpers 3°* abste ¬ hen. Neben dieser Ausführungsform sind verschiedene weitere Ausführungsformen möglich, bei welchen beispielsweise alle vier Festkörperaktoren 1, 1, 2, 2 auf nur einer Seite des Antriebskörpers 3°* angeordnet sind.




 
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