Linearantrieb und Linearantriebsanordnung

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Linearantrieb sowie eine Linearantriebsanordnung.

Für vielfältige Anwendungen werden Linearantriebe benötigt, zum Beispiel für Positionieraufgaben, in Ventilen oder zur Einstellung optischer Systeme. Meistens wird dazu die rotatorische Bewegung eines Motors mittels einer Getriebeanordnung in eine lineare Bewegung eines Stellelements umgewandelt. Daneben existieren aber auch direkte lineare Aktuatoren, wie z.B. Hubmagnete, thermische Aktuatoren oder Formgedächtnislegierungselemente. Für sehr kurze Stellwege können diese linearen Aktuatoren in Linearantrieben Verwendung finden.

Aufgrund ihrer hohen Energiedichte stellen dabei die Formgedächtnislegierungselemente eine besonders kompakte und kostengünstige Möglichkeit dar. Es sind bereits Ansätze für kurzhubige Linearantriebe mittels Formgedächtnislegierungselemente bekannt.

So offenbart beispielsweise das Dokument DE 10 257 549 B3 einen Linearantrieb mit mehreren kaskadenartig angeordneten Formgedächtnislegierungsdrähten.

Das Dokument JP H09252586 A nutzt einen auf einem Formgedächtnislegierungselement basierenden Linearantrieb mit Sperrklinken-Mechanismus.

Das Dokument CN 1262063 C offenbart einen Linearantrieb mit einem magnetostriktiven Formgedächtnislegierungselement, das zusammen mit einem Kupplungsmechanismus wirkt. All diese Ansätze sind jedoch kompliziert aufgebaut. Insbesondere wenn Kupplungsmechanismen oder dergleichen verwendet werden, erhöht sich der Wartungsaufwand und die Fehleranfälligkeit der Linearantriebe.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen auf einem Formgedächtnislegierungselement basierenden Linearantrieb bereitzustellen, der besonders einfach aufgebaut ist, über eine lange Lebensdauer funktionsfähig bleibt und dabei kostengünstig und wartungsarm ist. Eine weitere Aufgabe ist, eine Linearantriebsanordnung mit einem derartigen Linearantrieb bereitzustellen.

Diese Aufgaben werden durch einen Linearantrieb gemäß dem Patentanspruch 1 sowie durch eine Linearantriebsanordnung gemäß dem Patentanspruch 15 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.

Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Linearantrieb bereitgestellt, der die folgenden Komponenten aufweist: ein Hebelelement, das eine Durchgangsbohrung, einen von der Durchgangsbohrung beabstandeten ersten Abschnitt und einen zwischen dem ersten Abschnitt und der Durchgangsbohrung angeordneten zweiten Abschnitt aufweist; ein Stabelement, das sich entlang einer Stabachse und durch die Durchgangsbohrung hindurch erstreckt; ein Lagerelement, das das Stabelement lagert, wobei das Lagerelement dazu ausgebildet ist, eine Bewegung des Stabelements entlang der Stabachse zu ermöglichen und eine Bewegung senkrecht zur Stabachse zu blockieren; ein sich entlang einer ersten Achse erstreckendes Formgedächtnislegierungselement, dessen Länge durch Beaufschlagung mit elektrischer Leistung einstellbar ist, wobei ein erstes Ende des Formgedächtnislegierungselements mit dem ersten Abschnitt verbunden ist, ein dem ersten Ende gegenüberliegendes zweites Ende des Formgedächtnislegierungselements mit einem ersten Festlager ortsfest verbunden und das Formgedächtnislegierungselement dazu ausgebildet ist, bei Beaufschlagung mit elektrischer Leistung eine entlang der ersten Achse wirkende Zugkraft auf das Hebelelement auszuüben; ein sich entlang einer zweiten Achse erstreckendes Rückstellelement, wobei ein erstes Ende des Rückstellelements mit dem zweiten Abschnitt verbunden ist, ein dem ersten Ende gegenüberliegendes zweites Ende des Rückstellelements mit einem zweiten Festlager ortsfest verbunden ist und das Rückstellelement eine entlang der zweiten Achse und entgegen der Zugkraft wirkende Rückstellkraft auf das Hebelelement ausübt, wobei in einem ersten Zustand, in dem das Formgedächtnislegierungselement mit einem ersten Leistungswert mit elektrischer Leistung beaufschlagt ist, das Formgedächtnislegierungselement derart verkürzt ist, dass das Hebelelement aufgrund der von dem Formgedächtnislegierungselement ausgeübten Zugkraft verkippt ist und dadurch eine kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Hebelelement und dem Stabelement besteht, in einem zweiten Zustand, in dem das Formgedächtnislegierungselement mit einem zweiten Leistungswert, der größer oder gleich dem ersten Leistungswert ist, mit elektrischer Leistung beaufschlagt ist, das Formgedächtnislegierungselement derart weiter verkürzt ist, dass das verkippte Hebelelement in Richtung der von dem Formgedächtnislegierungselement ausgeübten Zugkraft parallel verschoben ist und dadurch eine Bewegung des Stabelements entlang der Stabachse bewirkt, in einem dritten Zustand, in dem das Formgedächtnislegierungselement mit einem dritten Leistungswert, der kleiner als der erste Leistungswert ist, mit elektrischer Leistung beaufschlagt ist, das verkippte Hebelelement zumindest teilweise zurückgekippt ist und dadurch die kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Hebelelement und dem Stabelement gelöst ist, und in einem vierten Zustand, in dem das Formgedächtnislegierungselement mit einem vierten Leistungswert, der kleiner oder gleich dem dritten Leistungswert ist, mit elektrischer Leistung beaufschlagt ist, das zumindest teilweise zurückgekippte Hebelelement in Richtung der von dem Rückstellelement ausgeübten Rückstellkraft parallel verschoben ist.

Mit dem erfindungsgemäßen Linearantrieb kann mittels der von dem Formgedächtnislegierungselement auf das Hebelelement ausgeübten Zugkraft effektiv und zuverlässig eine translatorische Bewegung des Stabelements erreicht werden. Dabei kann auf die Verwendung von aufwändigen und kostspieligen Kupplungen verzichtet werden, weshalb der erfindungsgemäße Linearantrieb besonders kostengünstig und wartungsarm ist. Ferner stellt der erfindungsgemäße Linearantrieb eine über eine lange Lebensdauer zuverlässige Bewegung des Stabelements sicher, da beispielsweise bei einem Verschleiß im Bereich der Durchgangsbohrung sich das Hebelelement relativ zum Stabelement automatisch nachstellt und sich somit ein den Verschleiß berücksichtigender, angepasster Winkel zwischen dem Stabelement und dem Hebelelement einstellt, der wiederum eine kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Hebelelement und dem Stabelement sicherstellt. Nach dem Lösen der kraftschlüssigen Verbindung kann dann das Hebelelement relativ zum Stabelement in Richtung der von dem Rückstellelement auf das Hebelelement wirkenden Rückstellkraft zurückbewegt werden, ohne dass es zu einer merklichen Zurückbewegung des Stabelements kommt. Grund hierfür ist, dass das Lagerelement immer auch eine in sich vorhandene Haftreibung aufweist, die der Zurückbewegung des Stabelements entgegenwirkt.

In einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Linearantriebs sind die erste Achse und die zweite Achse parallel zueinander angeordnet. In dieser Ausgestaltung wird der Bauraum des Linearantriebs weiter minimiert. Zudem kann die von dem Formgedächtnislegierungselement ausgeübte Zugkraft und die von dem Rückstellelement ausgeübte Rückstellkraft effektiv genutzt werden, da zueinander keine Kraftquerkomponenten vorhanden sind.

In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung ist die Stabachse parallel zu der ersten Achse und parallel zu der zweiten Achse angeordnet. In dieser Ausgestaltung wird der Bauraum weiter minimiert. Zudem kann die von dem Formgedächtnislegierungselement ausgeübte Zugkraft effektiv in eine Bewegung des Stabelements umgesetzt werden, da keine Kraftquerkomponenten quer zur Stabachse vorhanden sind. Dadurch besteht ein erhöhter Wirkungsgrad bei der Umwandlung in die translatorische Bewegung des Stabelements.

In einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Linearantriebs ist das Lagerelement dazu ausgebildet, eine Bewegung des Stabelements in Richtung der auf das Hebelelement wirkenden Rückstellkraft zu blockieren. Diese Ausgestaltung ermöglicht mehr Freiheiten bei der Wahl der Leistungswerte, da ein Zurückbewegen des Stabelements bei einem Wechsel vom zweiten in den dritten und dann weiter in den vierten Zustand durch das Lagerelement blockiert ist. In einer weiteren Ausgestaltung weist das Lagerelement ein erstes Lager auf einer ersten Seite bezüglich des Hebelelements und ein zweites Lager auf einer der ersten Seite gegenüberliegenden zweiten Seite bezüglich des Hebelelements auf. Indem das Lagerelement zwei auf gegenüberliegenden Seiten des Hebelelements angeordnete Lager aufweist, kann das Stabelement besser geführt werden und dadurch der Wirkungsgrad weiter erhöht werden. Insbesondere wenn die Stabachse parallel zur ersten und zweiten Achse angeordnet ist, ergibt sich ein besonders hoher Wirkungsgrad für die Umwandlung von der Längenänderung des Formgedächtnislegierungselements in die translatorische Bewegung des Stabelements.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung sind der dritte Leistungswert und der vierte Leistungswert gleich Null. Mit anderen Worten wird in dieser Ausgestaltung eine Beaufschlagung des Formgedächtnislegierungselements mit elektrischer Leistung deaktiviert bzw. beendet. Dies vereinfacht die Ansteuerung des Formgedächtnislegierungselements.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist das Rückstellelement als Formgedächtnislegierungszusatzelement ausgebildet, das bei Beaufschlagung mit elektrischer Leistung eine Zusatzzugkraft auf das Hebelelement ausübt, wobei diese Zusatzzugkraft entgegen der von dem am ersten Abschnitt verbundenen Formgedächtnislegierungselement ausgeübten Zugkraft wirkt. In dieser Ausgestaltung ist das Rückstellelement beispielsweise keine üblicherweise verwendete Feder, sondern ein Formgedächtnislegierungszusatzelement, wie beispielsweise ein Formgedächtnislegierungsdraht. Besonders vorteilhaft daran ist, dass die als Rückstellkraft wirkende Zusatzzugkraft des Formgedächtnislegierungszusatzelements mittels einer entsprechenden Ansteuerung leicht auf die vorliegenden Gegebenheiten, insbesondere über eine lange Lebensdauer des Linearantriebs, anpassbar ist.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung weist der Linearantrieb ferner einen

Ausgangslagenkontakt auf, der das zumindest teilweise zurückgekippte und in Richtung der Rückstellkraft parallel verschobene Hebelelement kontaktiert und hierdurch den vierten Zustand signalisiert. Der Ausgangslagenkontakt gibt somit den frühestmöglichen Zeitpunkt an, ab dem vom vierten Leistungswert auf den ersten Leistungswert zurückgewechselt werden kann. Wenn der vierte Leistungswert bspw. gleich Null ist, also das Formgedächtnislegierungselement nicht mit elektrischer Leistung beaufschlagt ist, dann signalisiert der Ausgangslagenkontakt den frühestmöglichen Zeitpunkt, ab dem erneut eine Beaufschlagung des Formgedächtnislegierungselements mit einem ersten Leistungswert mit elektrischer Leistung zur erfolgen hat, sofern im nächsten Zyklus die vier genannten Zustände ein weiteres Mal durchlaufen werden sollen.

In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung kontaktiert der Ausgangslagenkontakt das Hebelelement an einem Ausgangslagenkontaktabschnitt des Hebelelements, der derart angeordnet ist, dass der Ausgangslagenkontaktabschnitt zwischen der Durchgangsbohrung und dem zweiten Abschnitt des Hebelelements angeordnet ist. In dieser besonders bevorzugten Ausgestaltung wird bei Kontakt des Hebelelements mit dem Ausgangslagenkontakt das Hebelelement in eine vorgegebene Ausgangslage, beispielsweise in eine horizontale Ausgangslage, zurückgekippt. Dadurch erfolgt sozusagen eine automatische „Justierung“ des Hebelelements in die vorgegebene Ausgangslage beim Start eines neuen, darauffolgenden Zyklus.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung weist der Linearantrieb ferner einen Endlagenkontakt auf, der das verkippte und in Richtung der Zugkraft parallel verschobene Hebelelements kontaktiert und hierdurch den zweiten Zustand signalisiert. Der Endlagenkontakt gibt somit den frühestmöglichen Zeitpunkt an, ab dem vom zweiten Leistungswert auf den dritten Leistungswert gewechselt werden kann. Wenn der dritte Leistungswert bspw. gleich Null ist, dann signalisiert der Endlagenkontakt den frühestmöglichen Zeitpunkt, ab dem eine Beaufschlagung des Formgedächtnislegierungselements mit elektrischer Leistung zu beenden bzw. zu deaktivieren ist. In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung kontaktiert der Endlagenkontakt das Hebelelement an einem Endlagenkontaktabschnitt des Hebelelements, der derart angeordnet ist, dass der erste Abschnitt und der zweite Abschnitt des Hebelelements zwischen dem Endlagenkontaktabschnitt und der Durchgangsbohrung angeordnet sind. In dieser besonders bevorzugten Ausgestaltung wird bei Kontakt des Hebelelements mit dem Endlagenkontakt das Hebelelement durch Anliegen am Endlagenkontakt zumindest teilweise zurückgibt. Dadurch kann ein Lösen der kraftschlüssigen Verbindung zwischen dem Stabelement und dem Hebelelement zuverlässig eingeleitet werden.

In einer weiteren Ausgestaltung weist das Hebelelement neben dem ersten Abschnitt und dem zweiten Abschnitt ferner einen dritten Abschnitt und einen vierten Abschnitt auf, wobei der erste Abschnitt und der zweite Abschnitt des Hebelelements auf einer ersten Seite bezüglich des Stabelements angeordnet sind, der dritte Abschnitt und der vierte Abschnitt auf einer der ersten Seite gegenüberliegenden zweiten Seite bezüglich des Stabelements angeordnet sind und der vierte Abschnitt zwischen dem dritten Abschnitt und der Durchgangsbohrung angeordnet ist. Der Linearantrieb weist zudem ferner die folgenden Komponenten auf: ein sich entlang einer dritten Achse erstreckendes zweites Formgedächtnislegierungselement, dessen Länge durch Beaufschlagung mit elektrischer Leistung einstellbar ist, wobei ein erstes Ende des zweiten Formgedächtnislegierungselements mit dem dritten Abschnitt des Hebelelements verbunden ist, ein dem ersten Ende gegenüberliegendes zweites Ende des zweiten Formgedächtnislegierungselements mit einem dritten Festlager ortsfest verbunden ist und das zweite Formgedächtnislegierungselement dazu ausgebildet ist, bei Beaufschlagung mit elektrischer Leistung eine entlang der dritten Achse wirkende zweite Zugkraft auf das Hebelelement auszuüben, wobei die zweite Zugkraft in entgegengesetzter Richtung zu der durch das am ersten Abschnitt verbundene Formgedächtnislegierungselement ausgeübten Zugkraft wirkt; sowie ein sich entlang einer vierten Achse erstreckendes zweites Rückstellelement, wobei ein erstes Ende des zweiten Rückstellelements mit dem vierten Abschnitt des Hebelelements verbunden ist, ein dem ersten Ende gegenüberliegendes zweites Ende des zweiten Rückstellelements mit einem vierten Festlager ortsfest verbunden ist, und das zweite Rückstellelement eine entlang der vierten Achse wirkende zweite Rückstellkraft ausübt, die entgegen der durch das zweite Formgedächtnislegierungselement ausgeübten zweiten Zugkraft wirkt. Durch diese Ausgestaltung wird bei Beaufschlagung des zweiten Formgedächtnislegierungselements mit elektrischer Leistung und ohne Beaufschlagung des am ersten Abschnitt verbundenen Formgedächtnislegierungselements mit elektrischer Leistung eine Umkehrung der Bewegung des Stabelements erreicht. Diese „punktsymmetrische“ Anordnung von jeweils einem Formgedächtnislegierungselement und einem Rückstellelement an gegenüberliegenden Seiten des Stabelements ermöglicht bei entsprechender Ansteuerung der jeweiligen Formgedächtnislegierungselemente eine einfache Umkehrung der translatorischen Bewegung des Stabelements von einer ersten Richtung in eine der ersten Richtung entgegengesetzte zweite Richtung.

In einer zur eben beschriebenen „punktsymmetrischen“ Ausgestaltung alternativen Ausgestaltung weist der Linearantrieb ferner die folgenden Komponenten auf: ein sich entlang der ersten Achse erstreckendes zweites

Formgedächtnislegierungselement, dessen Länge durch Beaufschlagung mit elektrischer Leistung einstellbar ist, wobei ein erstes Ende des zweiten Formgedächtnislegierungselements mit dem ersten Abschnitt des Hebelelements verbunden ist, ein dem ersten Ende gegenüberliegendes zweites Ende des zweiten Formgedächtnislegierungselements mit einem dritten Festlager ortsfest verbunden ist und das zweite Formgedächtnislegierungselement dazu ausgebildet ist, bei Beaufschlagung mit elektrischer Leistung eine entlang der ersten Achse wirkende zweite Zugkraft auf das Hebelelement auszuüben, wobei die zweite Zugkraft in entgegengesetzter Richtung zu der durch das am ersten Abschnitt verbundene Formgedächtnislegierungselement ausgeübten Zugkraft wirkt; sowie ein sich entlang der zweiten Achse erstreckendes zweites Rückstellelement, wobei ein erstes Ende des zweiten Rückstellelements mit dem zweiten Abschnitt des Hebelelements verbunden ist, ein dem ersten Ende gegenüberliegendes zweites Ende des zweiten Rückstellelements mit einem vierten Festlager ortsfest verbunden ist, und das zweite Rückstellelement eine entlang der zweiten Achse wirkende zweite Rückstellkraft ausübt, die entgegen der durch das zweite Formgedächtnislegierungselement ausgeübten zweiten Zugkraft wirkt. Auch durch diese alternative Ausgestaltung wird bei Beaufschlagen des zweiten Formgedächtnislegierungselements mit elektrischer Leistung und ohne Beaufschlagung des am ersten Abschnitt verbundenen Formgedächtnislegierungselements mit elektrischer Leistung eine Umkehrung der Bewegung des Stabelements erreicht. Im Gegensatz zur soeben beschriebenen „punktsymmetrischen“ Anordnung befindet sich in dieser alternativen Ausgestaltung jedoch die zwei Paare von je einem Formgedächtnislegierungselement und einem Rückstellelement auf derselben Seite des Stabelements, jedoch auf gegenüberliegenden Seiten des Hebelelements, sodass das Hebelelement in beide Richtungen mittels des jeweiligen Formgedächtnislegierungselements gekippt werden kann.

In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der alternativen Ausgestaltung ist das erste Rückstellelement ein Formgedächtnislegierungszusatzelement, das bei Beaufschlagung mit elektrischer Leistung eine Zusatzzugkraft auf das Hebelelement ausübt, die entgegen der von dem am ersten Abschnitt verbundenen Formgedächtnislegierungselement ausgeübten Zugkraft wirkt. Ferner ist das zweite Rückstellelement ein zweites Formgedächtnislegierungszusatzelement, das bei Beaufschlagung mit elektrischer Leistung eine zweite Zusatzzugkraft auf das Hebelelement ausübt, die entgegen der von dem ersten Abschnitt verbundenen zweiten Formgedächtnislegierungselement ausgeübten zweiten Zugkraft wirkt. Diese besonders bevorzugte Ausgestaltung verwendet demnach keine Federn als Rückstellelemente, sondern Formgedächtnislegierungszusatzelemente. In dieser besonderes bevorzugten Ausgestaltung üben die beiden gegenüber angeordneten Formgedächtnislegierungselemente eine zueinander entgegen gerichtete Zugkraft auf das Hebelelement aus, um das Hebelelement in die jeweilige Richtung zu verkippen, und die ebenfalls zueinander gegenüberliegend angeordneten zwei Formgedächtnislegierungszusatzelemente, die zudem jeweils auf der jeweils gegenüberliegenden Seite des jeweiligen Formgedächtnislegierungselements angeordnet sind, erzeugen mittels ihrer jeweiligen Zusatzzugkraft die jeweilige Rückstellkraft für das jeweilige Formgedächtnislegierungselement. Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Linearantriebsanordnung bereitgestellt. Die erfindungsgemäße Linearantriebsanordnung umfasst einen Linearantrieb gemäß dem ersten Aspekt bzw. Ausgestaltungen davon und wenigstens einen zum Linearantrieb gemäß dem ersten Aspekt bzw. Ausgestaltungen davon beabstandet angeordneten zweiten Linearantrieb gemäß dem ersten Aspekt bzw. Ausgestaltungen davon, wobei die jeweiligen Stabelemente der wenigstens zwei Linearantriebe als ein gemeinsames einziges Stabelement ausgebildet sind. Mit dieser Anordnung bzw. Kaskadierung der Linearantriebe kann bei entsprechender Ansteuerung des jeweiligen Formgedächtniselements eine Zugkrafterhöhung erzielt werden, da mehrere Formgedächtnislegierungselemente in dieselbe Richtung des Hebelelements ziehen.

In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Linearantriebsanordnung weist die Linearantriebsanordnung ferner eine Ansteuereinheit auf, die dazu ausgebildet ist, die wenigstens zwei Linearantriebe gemäß dem ersten Aspekt bzw. Ausgestaltungen davon derart anzusteuern, dass jeweils nur eine der wenigstens zwei Linearantriebe von dem ersten Zustand in Richtung zu dem zweiten Zustand wechselt. In dieser besonders bevorzugten Ausgestaltung wird mit zunehmender Anzahl von Linearantrieben gemäß dem ersten Aspekt bzw. Ausgestaltungen davon eine zunehmend gleichmäßigere und kontinuierliche Bewegung des Stabelements erreicht. Wenn zudem Linearantriebe, die eine Umkehrung der Bewegung des Stabelements ermöglichen, kaskadiert werden, kann auch eine zunehmend gleichmäßigere und kontinuierlichere Bewegung des Stabelements in entgegengesetzte Richtungen erzielt werden.

Weitere Merkmale und Aufgaben der vorliegenden Erfindung werden dem Fachmann durch Ausüben der vorliegenden Lehre und Betrachten der beiliegenden Zeichnungen ersichtlich. Es zeigen:

FIG 1 eine schematische Ansicht einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Linearantriebs, FIG 2 eine schematische Ansicht einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Linearantriebs in einem ersten Zustand,

FIG 3 eine schematische Ansicht einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Linearantriebs in einem zweiten Zustand,

FIG 4 eine schematische Ansicht einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Linearantriebs in einem dritten Zustand,

FIG 5 eine schematische Ansicht einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Linearantriebs in einem vierten Zustand,

FIG 6 eine Detailansicht, die eine kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Hebelelement und dem Stabelement verdeutlicht,

FIG 7 eine schematische Ansicht einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Linearantriebs,

FIG 8 eine schematische Ansicht einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Linearantriebs,

FIG 9 eine schematische Ansicht einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Linearantriebs,

FIG 10 eine schematische Ansicht einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Linearantriebs,

FIG 11 eine schematische Ansicht einer Ausführungsform einer Linearantriebsanordnung mit zwei Linearantrieben, wobei der eine Linearantrieb im ersten Zustand und der andere Linearantrieb im dritten Zustand gezeigt ist, FIG 12 eine schematische Ansicht einer Ausführungsform einer Linearantriebsanordnung mit zwei Linearantrieben, wobei der eine Linearantrieb im zweiten Zustand und der andere Linearantrieb im vierten Zustand gezeigt ist,

FIG 13 eine schematische Ansicht einer Ausführungsform einer Linearantriebsanordnung mit zwei Linearantrieben, wobei der eine Linearantrieb im dritten Zustand und der andere Linearantrieb im ersten Zustand gezeigt ist, und

FIG 14 eine schematische Ansicht einer Ausführungsform einer Linearantriebsanordnung mit zwei Linearantrieben, wobei der eine Linearantrieb im vierten Zustand und der andere Linearantrieb im zweiten Zustand gezeigt ist.

Elemente gleicher Konstruktion oder Funktion sind figurenübergreifend mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

Es sei zunächst FIG 1 verwiesen, die eine schematische Ansicht einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Linearantriebs 10 zeigt. Der Linearantrieb 10 kann für Positionieraufgaben, für Ventile, zur Einstellung optischer Systeme oder in anderen Anwendungen eingesetzt werden.

Der Linearantrieb 10 umfasst ein Hebelelement 12, das eine Durchgangsbohrung 14, einen von der Durchgangsbohrung 14 beabstandeten ersten Abschnitt 16 sowie einen von dem ersten Abschnitt 16 und der Durchgangsbohrung 14 beabstandeten zweiten Abschnitt 18 aufweist. Der zweite Abschnitt 18 ist dabei zwischen der Durchgangsbohrung 14 und dem ersten Abschnitt 16 angeordnet.

Der Linearantrieb 10 umfasst ferner ein Stabelement 20, das sich entlang einer Stabachse 22 und durch die Durchgangsbohrung 14 hindurch erstreckt.

Der Linearantrieb 10 umfasst ferner ein Lagerelement 24. Das Lagerelement 24 lagert das Stabelemente 20 derart, dass eine Bewegung des Stabselements 20 nur entlang der Stabachse 22 möglich ist und eine Bewegung senkrecht zur Stabachse 22 blockiert ist. Im konkreten Fall von FIG 1 weist das Lagerelement 24 ein erstes Lager 24A und ein zweites Lager 24B auf. Das erste Lager 24A befindet sich ferner auf einer ersten Seite des Hebelelements 12 und das zweite Lager 24B befindet sich auf einer der ersten Seite gegenüberliegenden zweiten Seite des Hebelelements 12. Mit anderen Worten befinden sich die beiden Lager 24A und 24B auf gegenüberliegenden Seiten bezüglich des Hebelelements 12.

Der Linearantrieb 10 umfasst ferner ein sich entlang einer ersten Achse 26 erstreckendes Formgedächtnislegierungselement 28. Im konkreten Beispiel von FIG 1 ist das Formgedächtnislegierungselement 28 als Formgedächtnislegierungsdraht ausgebildet. Durch Beaufschlagung des Formgedächtnislegierungselements 28 mit elektrischer Leistung lässt sich dessen Länge einstellen. Die Beaufschlagung des Formgedächtnislegierungselements 28 mit elektrischer Leistung führt dazu, dass sich das Formgedächtnislegierungselement 28 erwärmt und dadurch eine Verkürzung des Formgedächtnislegierungselements 28 erfolgt, wie dem Fachmann für derartige Elemente bekannt ist. Dabei kann eine zunehmende Verkürzung des Formgedächtnislegierungselements 28 bei einer Beaufschlagung mit elektrischer Leistung mit einem steigenden elektrischen Leistungswert erfolgen. Es kann aber auch eine zunehmende Verkürzung des Formgedächtnislegierungselements 28 bei einer Beaufschlagung mit elektrischer Leistung mit einem gleichbleibenden elektrischen Leistungswert erfolgen, denn über eine längere Zeitdauer erhöht sich auch bei einem gleichbleibenden Leistungswert der Energieeintrag in das Formgedächtnislegierungselement 28, wodurch sich dieses zunehmend weiter verkürzt.

Ein erstes Ende 30 des Formgedächtnislegierungselements 28 ist dabei mit dem ersten Abschnitt 16 des Hebelelements 12 verbunden. Ein dem ersten Ende 30 gegenüberliegendes zweites Ende 32 des Formgedächtnislegierungselements 28 ist mit einem Festlager 34 ortsfest verbunden.

Das Formgedächtnislegierungselement 28 ist derart ausgestaltet, dass es bei Beaufschlagung mit elektrischer Leistung eine entlang der ersten Achse 26 wirkende Zugkraft auf das Hebelelements 12 ausübt. Die Zugkraft erfolgt durch eine Verkürzung der Länge des Formgedächtnislegierungselements 28 bei Beaufschlagung mit elektrischer Leistung.

Der Linearantrieb 10 umfasst ferner ein sich entlang einer zweiten Achse 36 erstreckendes Rückstellelement 38. Im konkreten Beispiel von FIG 1 ist das Rückstellelement 38 als Federelement ausgebildet. Ein erstes Ende 40 des Rückstellelements 38 ist mit dem zweiten Abschnitt 18 des Hebelelements 12 verbunden und ein dem ersten Ende 40 gegenüberliegendes zweites Ende 42 des Rückstellelements 38 ist mit einem zweiten Festlager 44 ortsfest verbunden.

Das Rückstellelement 38 ist derart ausgestaltet, dass es eine entlang der zweiten Achse 36 und eine entgegen der von dem Formgedächtnislegierungselement 28 ausgeübten Zugkraft wirkende Rückstellkraft auf das Hebelelements 12 ausübt.

Im konkreten Beispiel von FIG 1 würde also bei einer Beaufschlagung des Formgedächtnislegierungselements 28 mit elektrischer Leistung die Zugkraft nach unten und die Rückstellkraft des Rückstellelements 38 in entgegengesetzter Richtung nach oben wirken.

Wie ferner in FIG 1 gezeigt ist, sind im konkreten Beispiel von FIG 1 die Stabachse 22, die erste Achse 26 und die zweite Achse 36 allesamt parallel zueinander angeordnet. In anderen nicht gezeigten Ausführungsformen muss das nicht der Fall sein.

Durch entsprechende Ansteuerung des Formgedächtnislegierungselements 28 ist es nun möglich, das Stabelement 20 entlang der Stabachse 22 zu bewegen, wie näher in Zusammenhang mit FIGs 2 bis 5 beschrieben wird. Die Bewegung des Stabelements 20 entlang der Stabachse 22 kann dann für die eingangs beschriebenen Anwendungen wie beispielsweise für Positionieraufgaben oder dergleichen verwendet werden. Der Linearantrieb 10 weist hierfür vier herausragende Zustände auf, die nun im Folgenden in Zusammenhang mit FIGs 2 bis 5 erläutert werden. Es sei zunächst auf FIG 2 verwiesen, die den Linearantrieb 10 in einem ersten Zustand zeigt.

Im ersten Zustand ist das Formgedächtnislegierungselement 28 mit einem ersten Leistungswert mit elektrischer Leistung beaufschlagt. Die Beaufschlagung des Formgedächtnislegierungselements 28 mit einem ersten Leistungswert führt dazu, dass sich das Formgedächtnislegierungselement 28 verkürzt, sodass das Hebelelements 12 aufgrund der von dem Formgedächtnislegierungselement 28 ausgeübten Zugkraft verkippt. Im konkreten Beispiel von FIG 2 wirkt die Zugkraft nach unten, sodass eine Verkippung des Hebelelements 12 im Uhrzeigersinn erfolgt. Die Verkippung des Hebelelements 12 erfolgt dabei um eine Drehachse, die im Wesentlichen senkrecht zur zweiten Achse 36 angeordnet ist und diese schneidet.

Durch das Verkippen des Hebelelements 12 in Uhrzeigerrichtung entsteht eine kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Hebelelement 12 und dem Stabelement 20. Der erste Leistungswert zur elektrischen Beaufschlagung des Formgedächtnislegierungselements 28 ist dabei derart auf einen Durchmesser des Stabelements 12 und einen Durchmesser der Durchgangsbohrung 14 angepasst, dass aufgrund der Verkürzung des Formgedächtnislegierungselements 28 eine um einen vorbestimmten Winkel erfolgte Verkippung des Hebelelements 12 zu einer kraftschlüssigen Verbindung zwischen dem Hebelelement 12 und dem Stabelement 20 führt. Die kraftschlüssige Verbindung zeichnet sich dadurch aus, dass Kräfte zwischen dem Hebelelement 12 und dem Stabelement 20 übertragen werden können, ohne dass sich das Hebelelement 12 in Richtung der Stabachse 22 relativ zum Stabelement 20 bewegen kann.

Die kraftschlüssige Verbindung wird näher in Zusammenhang mit FIG 6 erläutert.

Wie ferner in FIG 2 gezeigt ist, weist der Linearantrieb 10 ferner zwei Lagenkontakte aus. Ein erster Lagenkontakt ist ein Ausgangslagenkontakt 46. Ein zweiter Lagenkontakt ist ein Endlagenkontakt 48. Die Lagenkontakte 46, 48 werden dazu genutzt, um die jeweiligen Zustände des Linearantriebs 10 zu signalisieren, wie später näher erklärt werden wird.

Es sei nun auf FIG 3 verwiesen, die den Linearantrieb 10 in einem auf den ersten Zustand (FIG 2) folgenden zweiten Zustand zeigt.

Im zweiten Zustand ist das Formgedächtnislegierungselement 28 mit einem zweiten Leistungswert, der größer oder gleich dem ersten Leistungswert ist, mit elektrischer Leistung beaufschlagt. Durch Beaufschlagung des Formgedächtnislegierungselements 28 mit dem zweiten Leistungswert verkürzt sich das Formgedächtnislegierungselement 28 weiter. Die weitere Verkürzung tritt beispielsweise dann ein, wenn der zweite Leistungswert gleich dem ersten Leistungswert ist, jedoch aufgrund einer längeren Zeitdauer, mit der das Formgedächtnislegierungselement 28 mit elektrischer Leistung beaufschlagt ist, die insgesamt in das Formgedächtnislegierungselement 28 eingetragene Energiemenge erhöht wird und dadurch im Formgedächtnislegierungselement 28 weitere Umwandlungsprozesse erfolgen. Alternativ oder zusätzlich, lässt sich das Formgedächtnislegierungselement 28 auch dadurch weiter verkürzen, indem der zweite Leistungswert größer als der erste Leistungswert ist. Dies ist jedoch nicht zwingend erforderlich.

Wie durch einen Vergleich von FIG 3 mit FIG 2 zu erkennen ist, ist im zweiten Zustand das bereits verkippte Hebelelement 12 in Richtung der von dem Formgedächtnislegierungselement 28 ausgeübten Zugkraft parallel entlang der ersten Achse 26 verschoben. Da aufgrund der Verkippung des Hebelelements 12 eine kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Stabelement 20 und dem Hebelelements 12 besteht, führt eine parallele Verschiebung des verkippten Hebelelements 12 zu einer damit einhergehenden Bewegung des Stabelements 20 entlang der Stabachse 22 und in Richtung der von dem Formgedächtnislegierungselement 28 auf das Hebelelement 12 ausgeübten Zugkraft. Wie ferner in FIG 3 zu sehen ist, kontaktiert der Endlagenkontakt 48 das verkippte und in Richtung der Zugkraft parallel verschobene Hebelelement 12 und signalisiert dadurch das Erreichen des zweiten Zustands. Der Endlagenkontakt 48 gibt dabei den frühestmöglichen Zeitpunkt an, ab dem vom zweiten Leistungswert auf einen in Zusammenhang mit FIG 4 erläuterten dritten Leistungswert für die Beaufschlagung des Formgedächtnislegierungselements 28 mit elektrischer Leistung gewechselt werden kann.

Der Endlagenkontakt 48 kontaktiert das Hebelelements 12 an einem Endlagenkontaktabschnitt 50, der derart angeordnet ist, dass der erste Abschnitt 16, an dem das Formgedächtnislegierungselement 28 befestigt ist, und der zweite Abschnitt 18, an dem das Rückstellelement 38 befestigt ist, zwischen der Durchgangsbohrung 14 und dem Endlagenkontaktabschnitt 50 angeordnet sind. Der Vorteil dieser Anordnung ist, dass nun aufgrund des Kontakts des Hebelelements 12 mit dem Endlagenkontakt 48 ein im vorliegenden Fall entgegen dem Uhrzeigersinn gerichtetes zumindest teilweises Zurückkippen des Hebelelements 12 eingeleitet wird, und zwar um eine Drehachse, die im Bereich des Endlagenkontaktabschnitts 50 bzw. im Bereich des Endlagenkontakts 48 angeordnet ist.

Wie ferner in FIG 3 zu erkennen ist, hat das Hebelelement 12 im zweiten Zustand keinen Kontakt mit dem Ausgangslagenkontakt 46.

Es sei nun auf FIG 4 verwiesen, die den Linearantrieb 10 in einem auf den zweiten Zustand (FIG 3) folgenden dritten Zustand zeigt.

Im dritten Zustand ist das Formgedächtnislegierungselement 28 mit einem dritten Leistungswert, der kleiner als der erste Leistungswert ist, mit elektrischer Leistung beaufschlagt. Der dritte Leistungswert kann beispielsweise ein Leistungswert von Null sein, was bedeutet, dass das Formgedächtnislegierungselement 28 nicht mehr mit elektrischer Leistung beaufschlagt ist. Selbstverständlich kann aber auch ein gegenüber dem ersten Leistungswert geringerer dritter Leistungswert gewählt werden, wobei in einem solchen Fall das Formgedächtnislegierungselement 28 weiterhin mit elektrischer Leistung beaufschlagt wäre, allerdings mit einem gegenüber dem ersten Leistungswert geringeren dritten Leistungswert.

Im dritten Zustand ist das Formgedächtnislegierungselement 28 zumindest teilweise wieder gelängt. Im vorliegenden Fall ist das Hebelelement 12 damit zumindest teilweise entgegen dem Uhrzeigersinn zurückgekippt. Dieses zumindest teilweise Zurückkippen des Hebelelements 12 kann dabei durch den bereits erwähnten Kontakt zwischen dem Hebelelement 12 und dem Endlagenkontakt 48 eingeleitet werden. Die Folge ist, dass aufgrund des zumindest teilweisen Zurückkippens des Hebelelements 12 die kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Hebelelement 12 und dem Stabelement 20 gelöst ist. Dadurch wird eine relative Bewegung des Hebelelements 12 relativ zum Stabelement 20 entlang der Stabachse 22 möglich.

Es sei nun auf FIG 5 verwiesen, die den Linearantrieb 10 in einem auf den dritten Zustand (FIG 4) folgenden vierten Zustand zeigt.

Im vierten Zustand ist das Formgedächtnislegierungselement 28 mit einem vierten Leistungswert, der kleiner oder gleich dem dritten Leistungswert ist, mit elektrischer Leistung beaufschlagt. Beispielsweise kann der vierte Leistungswert wiederum ein Leistungswert von Null sein, was bedeutet, dass das Formgedächtnislegierungselement 28 weiterhin nicht mit elektrischer Leistung beaufschlagt ist.

Im vierten Zustand ist das zumindest teilweise zurückgekippte Hebelelement 12 in Richtung der von dem Rückstellelement 38 auf das Hebelelement 12 ausgeübten Rückstellkraft parallel entlang der zweiten Achse 36 verschoben. Da keine kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Hebelelements 12 und dem Stabelements 20 besteht, erfolgt keine (Zurück)Bewegung des Stabelements 20 in Richtung der von dem Rückstellelement 38 ausgeübten Rückstellkraft. In einem nicht dargestellten Beispiel kann das Lagerelement 24 bzw. können die beiden Lager 24A und 24B derart ausgebildet sein, dass eine Bewegung des Stabelements 20 in Richtung der auf das Hebelelements 12 wirkenden Rückstellkraft blockiert ist. Wie ferner in FIG 5 gezeigt ist, besteht im vierten Zustand kein Kontakt zwischen dem Hebelelement 12 und dem Endlagenkontakt 48. Jedoch kontaktiert das zumindest teilweise zurückgekippte Hebelelement 12 den Ausgangslagenkontakt 46. Der Ausgangslagenkontakt 46 signalisiert dabei den vierten Zustand und gibt den frühestmöglichen Zeitpunkt an, ab dem vom vierten Leistungswert auf den ersten Leistungswert gewechselt werden kann und dadurch ein neuer Zyklus gestartet werden kann.

Wie in FIG 5 gezeigt ist, kontaktiert der Ausgangslagenkontakt 46 das Hebelelement 12 dabei an einem Ausgangslagenkontaktabschnitt 52 des Hebelelements 12, der derart angeordnet ist, dass der Ausgangslagenkontaktabschnitt 52 zwischen der Durchgangsbohrung 14 und dem zweiten Abschnitt 18 des Hebelelements 12 angeordnet ist. Diese Anordnung hat den Vorteil, dass bei Kontakt des Hebelelements 12 mit dem Ausgangslagenkontakt 46 das Hebelelement 12 in eine vorgegebene Ausgangslage zurückgekippt wird, und zwar um eine Drehachse, die im Bereich des Ausgangslagenkontaktabschnitts 52 bzw. im Bereich des Ausgangslagenkontakts 46 angeordnet ist. Die mithilfe des Ausgangslagenkontakt 46 erzeugte Ausgangslage kann beispielsweise eine wie in FIG 1 gezeigte horizontale Lage des Hebelelements 12 sein und trägt zur „Justierung“ des Hebelelements 12 für den neuen, darauffolgenden Zyklus bei.

Es sei nun auf FIG 6 verwiesen, die eine Detailansicht zur Verdeutlichung der in Zusammenhang mit FIGs 2 bis 5 erwähnten kraftschlüssigen Verbindung zwischen dem Hebelelement 12 und dem Stabelement 20 zeigt.

Das linke Bild in FIG 6 zeigt die kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Hebelelement 12 und dem Stabelement 20. Im rechten Bild von FIG 6 ist hingegen die kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Hebelelement 12 und dem Stabelement 20 gelöst. Im rechten Bild von FIG 6 ist daher eine Bewegung des Hebelelements 12 relativ zum Stabelement 20 entlang der Stabachse 22 möglich. Gerade diese relative Bewegung des Hebelelements 12 entlang der Stabachse 22 wird jedoch bei der kraftschlüssigen Verbindung zwischen dem Hebelelement 12 und dem Stabelement 20 (linkes Bild von FIG 6) verhindert.

Es sei nun auf FIG 7 verwiesen die eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Linearantriebs 10 zeigt.

Der Linearantrieb 10 weist wiederum das Formgedächtnislegierungselement 28, das Hebelelement 12, das Stabelement 20 und das Lagerelement 24 bzw. die beiden Lager 24A und 24B auf. Im konkreten Beispiel von FIG 7 ist das Rückstellelement 38 jedoch als Formgedächtnislegierungszusatzelement 54 ausgebildet, das bei Beaufschlagung mit elektrischer Leistung eine Zusatzzugkraft auf das Hebelelement 12 ausübt. Ein erstes Ende 56 das

Formgedächtnislegierungszusatzelement 54 ist hierfür am zweiten Abschnitt 18 befestigt und ein dem ersten Ende 56 gegenüberliegendes zweites Ende 58 des Formgedächtnislegierungszusatzelements 54 ist mit dem zweiten Festlager 44 verbunden, das nun aufgrund der vom Formgedächtniszusatzelement 54 ausgeübten Zusatzzugkraft auf der im Vergleich zu FIGs 1 bis 5 gegenüberliegenden Seite angeordnet ist.

Es sei nun auf FIG 8 verwiesen, die eine weitere Ausführungsform des Linearantriebs 10 zeigt. Mit der in FIG 8 gezeigten Ausführungsform des Linearantriebs 10 ist es möglich, das Stabelement 20 in zwei Richtungen zu bewegen.

Das Hebelelement 12 des Linearantriebs 10 umfasst hierfür neben dem ersten Abschnitt 16 und dem zweiten Abschnitt 18 einen dritten Abschnitt 60 sowie einen vierten Abschnitt 62. Der erste Abschnitt 16 und der zweite Abschnitt 18 sind dabei auf einer ersten Seite 64 des Stabelements 20 angeordnet. Der dritte Abschnitt 60 und der vierte Abschnitt 62 sind auf einer der ersten Seite 64 gegenüberliegenden zweiten Seite 66 des Stabelements 20 angeordnet. Zudem ist der vierte Abschnitt 62 zwischen dem dritten Abschnitt 60 und der Durchgangsbohrung 14 angeordnet. In der Ausführungsform von FIG 8 weist der Linearantrieb 10 wiederum das Formgedächtnislegierungselement 28 auf, das sich entlang der ersten Achse 26 erstreckt, wie auch das Rückstellelement 38, das sich entlang der zweiten Achse 36 erstreckt.

Der Linearantrieb 10 gemäß Ausführungsform von FIG 8 weist zudem ein sich entlang einer dritten Achse 68 erstreckendes zweites Formgedächtnislegierungselement 70 auf, dessen Länge durch Beaufschlagung mit elektrischer Leistung einstellbar ist. Ein erstes Ende 72 des zweiten Formgedächtnislegierungselements 70 ist mit dem dritten Abschnitt 60 verbunden. Ein dem ersten Ende 72 gegenüberliegendes zweites Ende 74 des zweiten Formgedächtnislegierungselements 70 ist mit einem dritten Festlager 76 ortsfest verbunden. Das zweite Formgedächtnislegierungselement 70 dient dazu, bei Beaufschlagung mit elektrischer Leistung eine entlang der dritten Achse 68 wirkende zweite Zugkraft auf das Hebelelement 12 auszuüben. Die zweite Zugkraft wirkt dabei in entgegengesetzter Richtung zu der von dem am ersten Abschnitt 16 verbundenen Formengedächtnislegierungselement 28 ausgeübten Zugkraft. Das am ersten Abschnitt 16 verbundene Formgedächtnislegierungselement 28 kann somit auch als ein „erstes“ Formgedächtnislegierungselement 28 bezeichnet werden, da es sich bei dem Formgedächtnislegierungselement 70 um das „zweite“ Formgedächtnislegierungselement des Linearantriebs 10 handelt.

Neben dem zusätzlichen zweiten Formgedächtnislegierungselement 70 weist der Linearantrieb 10 gemäß Ausführungsform von FIG 8 zudem ein sich entlang einer vierten Achse 78 erstreckendes zweites Rückstellelement 80 auf. Ein erstes Ende 82 des zweiten Rückstellelements 80 ist mit dem vierten Abschnitt 62 verbunden und ein dem ersten Ende 82 gegenüberliegendes zweites Ende 84 des zweiten Rückstellelements 80 ist mit einem vierten Festlager 86 ortsfest verbunden. Das zweite Rückstellelement 80 übt eine entlang der vierten Achse 78 wirkende zweite Rückstellkraft auf das Hebelelement 12 aus, wobei die zweite Rückstellkraft entgegen der durch das zweite Formgedächtnislegierungselement 70 ausgeübten zweiten Zugkraft wirkt. Der Linearantrieb 10 gemäß Ausführungsform von FIG 8 weist somit zwei Paare von je einem Formgedächtnislegierungselement und einem Rückstellelement auf, die auf gegenüberliegenden Seiten bezüglich des Stabelements 20 angeordnet sind. So ist ein erstes Paar bestehend aus dem Formgedächtnislegierungselement 28 und dem Rückstellelement 38 auf der ersten Seite 64 angeordnet und ist ein zweites Paar bestehend aus dem zweiten Formgedächtnislegierungselements 70 und dem zweiten Rückstellelement 80 auf der zweiten Seite 66 angeordnet.

Wird nun das erste Formgedächtnislegierungselement 28 mit entsprechend der bereits in Zusammenhang mit FIGs 1 bis 5 diskutierten vier Leistungswerte mit elektrischer Leistung beaufschlagt, und wird gleichzeitig das zweite Formgedächtnislegierungselement 70 nicht mit elektrischer Leistung beaufschlagt, dann erfolgt eine Bewegung des Stabelements entlang der Stabachse 22 in Richtung einer ersten Richtung 88. Wird hingegen das erste Formgedächtnislegierungselement 28 nicht mit elektrischer Leistung beaufschlagt, jedoch das zweite Formgedächtnislegierungselement 70 mit entsprechend der in Zusammenhang mit FIGs 1 bis 5 diskutierten vier Leistungswerte mit elektrischer Leistung beaufschlagt, dann erfolgt eine Bewegung des Stabelements 20 entlang der Stabachse 22 in Richtung einer zur ersten Richtung 88 entgegengesetzten zweiten Richtung 90. Durch entsprechende Beaufschlagung des ersten oder zweiten Formgedächtnislegierungselements 28, 70 mit elektrischer Leistung lässt sich also das Stabelement 20 entweder in die erste Richtung 88 oder in die zweite Richtung 90 bewegen. Somit kann eine Umkehrung der Bewegung des Stabelements 20 mittels des Linearantriebs 10 gemäß Ausführungsform von FIG 8 realisiert werden.

Es sei nun auf FIG 9 verwiesen, die eine schematische Ansicht einer weiteren Ausführungsform des Linearantriebs 10 zeigt. Die Ausführungsform gemäß FIG 9 ist eine alternative Ausführungsform zur Ausführungsform von FIG 8. Auch mit der in FIG 9 gezeigten Ausführungsform des Linearantriebs 10 ist es möglich, das Stabelement 20 sowohl in die eine Richtung als auch in die andere Richtung zu bewegen. Der Linearantrieb 10 gemäß Ausführungsform von FIG 9 umfasst wiederum das Hebelelement 12, das sich entlang der ersten Achse 26 erstreckende Formgedächtnislegierungselement 28 mit dem ersten Festlager 36, das sich entlang der zweiten Achse 36 erstreckende Rückstellelement 38 mit dem zweiten Festlager 44 und das mittels des Lagerelements 24 bzw. mittels der Lager 24A und 24B gelagerte Stabelement 20.

Der Linearantrieb 10 gemäß Ausführungsform von FIG 9 umfasst ferner ein sich entlang der ersten Achse 26 erstreckendes zweites Formgedächtnislegierungselement 92, dessen Länge durch Beaufschlagen mit elektrischer Leistung einstellbar ist. Ein erstes Ende 94 das zweiten Formgedächtnislegierungselements 92 ist dabei mit dem ersten Abschnitt 16 des Hebelelements 12 verbunden. Ein dem ersten Ende 94 gegenüberliegendes zweites Ende 96 das zweiten Formgedächtnislegierungselements 92 ist mit einem dritten Festlager 98 ortsfest verbunden. Das zweite Formgedächtnislegierungselement 92 übt bei Beaufschlagung mit elektrischer Leistung eine entlang der ersten Achse 26 wirkende zweite Zugkraft auf das Hebelelement 12 aus, wobei die zweite Zugkraft in entgegengesetzter Richtung zu der durch das am ersten Abschnitt 16 verbundene Formgedächtnislegierungselement 28 ausgeübten Zugkraft wirkt. Mit anderen Worten übt das zweite Formgedächtnislegierungselement 92 eine Zugkraft aus, die der von dem Formgedächtnislegierungselement 28 ausgeübten Zugkraft entgegenwirkt. Beide Formgedächtnislegierungselement 28, 92 sind jedoch am ersten Abschnitt 16 des Hebelelements 12, jedoch auf gegenüberliegenden Seiten bezüglich des Hebelelements 12 angeordnet.

Der Linearantrieb 10 gemäß Ausführungsform von FIG 9 umfasst ferner ein sich entlang der zweiten Achse 36 erstreckendes zweites Rückstellelement 100. Ein erstes Ende 102 des zweiten Rückstellelements 100 ist mit dem zweiten Abschnitt 18 des Hebelelements 12 verbunden. Ein dem ersten Ende 102 gegenüberliegendes zweites Ende 104 des zweiten Rückstellelements 100 ist mit einem vierten Festlager 106 ortsfest verbunden. Das zweite Rückstellelement 100 übt dabei eine entlang der zweiten Achse 36 wirkende zweite Rückstellkraft aus, wobei die zweite Rückstellkraft entgegen der durch das zweite Formgedächtnislegierungselement 92 ausgeübten zweiten Zugkraft wirkt. Das zweite Rückstellelement 100 übt demnach eine Rückstellkraft aus, die der durch das Rückstellelement 38 ausgeübten Rückstellkraft entgegenwirkt. Beide Rückstellelemente 38, 100 sind am zweiten Abschnitt 16 des Hebelelements 12, jedoch auf gegenüberliegenden Seiten bezüglich des Hebelelements 12 angeordnet.

Der Linearantrieb 10 gemäß Ausführungsform von FIG 9 weist somit wiederum zwei Paare von je einem Formgedächtnislegierungselement und einem Rückstellelement auf. Allerdings befinden sich die beiden Paar auf derselben Seite bezüglich des Stabelements 20, jedoch auf gegenüberliegenden Seiten bezüglich des Hebelelements 12. So ist ein erstes Paar bestehend aus dem Formgedächtnislegierungselement 28 und dem Rückstellelement 38 auf einer ersten Seite 108 des Hebelelements 12 angeordnet und ist ein zweites Paar bestehend aus dem zweiten Formgedächtnislegierungselements 92 und dem zweiten Rückstellelement 100 auf einer der ersten Seite 108 gegenüberliegenden zweiten Seite 110 des Hebelelements 12 angeordnet.

Wird nun das erste Formgedächtnislegierungselement 28 mit entsprechend der bereits in Zusammenhang mit FIGs 1 bis 5 diskutierten vier Leistungswerte mit elektrischer Leistung beaufschlagt, und wird gleichzeitig das zweite Formgedächtnislegierungselement 92 nicht mit elektrischer Leistung beaufschlagt, dann erfolgt eine Bewegung des Stabelements entlang der Stabachse 22 in Richtung der ersten Richtung 88. Wird hingegen das erste Formgedächtnislegierungselement 28 nicht mit elektrischer Leistung beaufschlagt, jedoch das zweite Formgedächtnislegierungselement 92 mit entsprechend der in Zusammenhang mit FIGs 1 bis 5 diskutierten vier Leistungswerte mit elektrischer Leistung beaufschlagt, dann erfolgt eine Bewegung des Stabelements 20 entlang der Stabachse 22 in Richtung der zweiten Richtung 90. Durch entsprechende Beaufschlagung des ersten oder zweiten Formgedächtnislegierungselements 28, 92 mit elektrischer Leistung lässt sich also das Stabelement 20 entweder in die erste Richtung 88 oder in die zweite Richtung 90 bewegen. Somit kann auch der Linearantrieb 10 gemäß Ausführungsform von FIG 9 eine Umkehrung der Bewegung des Stabelements 20 ermöglichen.

Es sei nun auf FIG 10 verwiesen, die eine weitere Ausführungsform des Linearantriebs 10 zeigt. Die Ausführungsform von FIG 10 baut auf dem Linearantrieb 10 gemäß Ausführungsform von FIG 9 auf.

Der Linearantrieb 10 gemäß Ausführungsform von FIG 10 weist das Formgedächtnislegierungselement 28 mit dem ersten Festlager 34 und das diesem gegenüber angeordnete zweite Formgedächtnislegierungselement 92 mit dem dritten Festlager 98, sowie das Hebelelement 12 und das mittels des Lagerelements 24 bzw. mittels der Lager 24A und 24B gelagerte Stabelement 20 auf.

Im Gegensatz zum Linearantrieb 10 gemäß Ausführungsform von FIG 9 sind im Linearantrieb 10 gemäß Ausführungsform von FIG 10 das erste Rückstellelement 38 und das zweite Rückstellelement 100 jedoch nicht in Form von Federn ausgebildet. Stattdessen ist das erste Rückstellelement 38 als ein erstes Formgedächtnislegierungszusatzelement 112 ausgebildet, das bei Beaufschlagung mit elektrischer Leistung eine erste Zusatzzugkraft auf das Hebelelement 12 ausübt. Diese erste Zusatzzugkraft wirkt entgegen der von dem am ersten Abschnitt 16 verbundenen Formgedächtnislegierungselement 28 ausgeübten ersten Zugkraft. Ferner ist das zweite Rückstellelement 100 als ein zweites

Formgedächtnislegierungszusatzelement 114 ausgebildet, das bei Beaufschlagung mit elektrischer Leistung eine zweite Zusatzzugkraft auf das Hebelelement 12 ausübt. Diese zweite Zusatzzugkraft wirkt entgegen der von dem am ersten Abschnitt 16 verbundenen zweiten Formgedächtnislegierungselement 92 ausgeübten zweiten Zugkraft. Ein jeweiliges erstes Ende des ersten und zweiten Formgedächtnislegierungszusatzelements 112, 114 ist an dem zweiten Abschnitt 18 des Hebelelements 12 verbunden und ein jeweiliges gegenüberliegendes zweites Ende des ersten und zweiten Formgedächtnislegierungselements 112, 114 ist mit einem Festlager ortsfest verbunden. Dabei können das erste Festlager 34 und das vierte Festlager 106 zu einem gemeinsamen Festlager zusammengefasst sein, wie in FIG 10 angedeutet ist. Analog können das dritte Festlager 98 und das zweite Festlager 44 zu einem gemeinsamen Festlager zusammengefasst sein, wie ebenfalls in FIG 10 angedeutet ist.

Es sei nun noch auf FIGs 11 bis 14 verwiesen, die eine Linearantriebsanordnung 1000 zeigen, welche durch Kombination mehrerer Linearantriebe erzeugt wird. Im konkreten Beispiel von FIGs 11 bis 14 weist die Linearantriebsanordnung 1000 einen ersten Linearantrieb 10 und einen weiteren, zweiten Linearantrieb 10 auf, die benachbart zueinander angeordnet sind. Die Stabelemente der jeweiligen Linearantriebe sind dabei als ein gemeinsames Stabelement 1002 ausgebildet. Die parallele Anordnung zweier Linearantriebe 10 erhöht die auf das gemeinsame Stabelement 1002 ausgeübte Zugkraft.

Die Linearantriebsanordnung 1000 umfasst ferner eine Ansteuereinheit 1004, die mit dem jeweiligen Formgedächtnislegierungselement des jeweiligen Linearantriebs 10 verbunden ist und dieses mit elektrischer Leistung entsprechend der in Zusammenhang mit FIGs 1 bis 5 beschriebenen vier Leistungswerte beaufschlagen kann. Die Ansteuereinheit 1004 beaufschlagt das jeweilige Formgedächtnislegierungselement des jeweiligen Linearantriebs 10 derart, dass nur jeweils einer der zwei Linearantriebe 10 von dem ersten Zustand in Richtung zu dem zweiten Zustand wechselt. Dadurch wird eine gleichmäßigere und kontinuierlichere Bewegung des gemeinsamen Stabelements 1002 erzeugt. Selbstverständlich kann in anderen nicht gezeigten Ausführungsformen die Linearantriebsanordnung 1000 mehr als die zwei gezeigten Linearantriebe 10 aufweisen.

Zur Verdeutlichung der Ansteuerung der Linearantriebe 10 in der Linearantriebsanordnung 1000 sind in FIGs 11 bis 14 die jeweiligen Zustände der jeweiligen Linearantriebe 10 dargestellt. So befindet sich in FIG 11 einer der beiden Linearantriebe 10, konkret der obere der beiden Linearantriebe 10, im ersten Zustand und befindet sich der andere der beiden Linearantriebe 10, konkret der untere der beiden Linearantriebe 10, im dritten Zustand. In FIG 12 befindet sich der obere der beiden Linearantriebe im zweiten Zustand und befindet sich der untere der beiden Linearantriebe im vierten Zustand. In FIG 13 befindet sich der obere der beiden Linearantriebe 10 im dritten Zustand und der untere der beiden Linearantriebe 10 im ersten Zustand. In FIG 14 befindet sich schließlich der obere der beiden Linearantriebe 10 im vierten Zustand und der untere der beiden Linearantriebe 10 im zweiten Zustand. Die Ansteuereinheit 1004 stellt sicher, dass jeweils nur einer der beiden Linearantriebe 10 von dem ersten Zustand in Richtung zum zweiten Zustand wechselt. Bei mehr als den gezeigten zwei Linearantrieben 10 steuert die Ansteuereinheit 1004 die jeweiligen Zustände der jeweiligen Linearantriebe 10 entsprechend so, dass wiederum nur einer der mehreren Linearantriebe 10 jeweils von dem ersten Zustand in Richtung zum zweiten Zustand wechselt.

Mit den in Zusammenhang mit FIGs 1 bis 10 beschriebenen Ausführungsformen des Linearantriebs 10 und mit der in Zusammenhang mit FIGs 11 bis 14 beschriebenen Linearantriebsanordnung 1000 lassen sich eine translatorische Bewegung des Stabselements 20 entlang der Stabachse 22 mittels Formgedächtnislegierungselemente realisieren.