CN104105874A - 用于产生移位运动的促动器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于借助形状记忆部件产生移位运动的促动器，包括：壳体，在该壳体上设置有操纵部件，该操纵部件在与形状记忆部件耦接的情况下进行移位运动；用于调节和改变促动器的移位运动的机构，其中，模块化地构造的促动器具有设置在壳体(1)上的进行纵向引导的移位运动的操纵部件(2)，该操纵部件与两个形状记忆部件(7、8)适当地耦接，从而第一形状记忆部件(7)在超过转变温度时产生操纵部件(2)的平移的或旋转的移位运动，而第二形状记忆部件(8)产生操纵部件(2)的可调节的复位运动。

Description

用于产生移位运动的促动器
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的用于借助形状记忆部件产生移位运动的促动器。
形状记忆部件在现有技术中是已知的。它们用于产生移位运动，所述移位运动由加热和与此相关的晶体转变而引起。在此，形状记忆部件能够记住先前通过退火处理得到的形状。这种效应称为热效应。为了能够保证移位运动的重复性，必须设置有复位部件，该复位部件在冷却状态下又使得形状记忆部件变形。然而，通常的复位弹簧部件具有缺点：它们由于其上升的弹性特性曲线而以并非不明显的程度减小了形状记忆部件的工作效力。如果形状记忆部件紧接着又被加热，它就恢复成其最初形状。在此，所述加热通过周围介质或者通过形状记忆部件的固有电阻来进行。借助周围介质进行的加热虽然在内部控制系统，却不允许在外部控制移位运动。利用固有电阻进行的加热由于在工程应用中往往有限的电流强度或电压虽然仅适用于较小的横截面，却具有可在外部控制的优点。
由US4806815已知一种直线运动执行器，其含有线材形式的形状记忆部件，线材在超过转变温度时收缩，且在这种情况下向上顶压棒材形式的操纵件。在形状记忆部件冷却时，刚性弹簧使得棒材又恢复至初始位置。操纵件为此仅进行通常的平移运动。此外在DE19802639A1中记载了一种带有形状记忆传动件的移动装置，其中，把一个形状记忆部件设置在操纵部件上，且穿过一个套筒，从而在形状记忆部件因温度变化发生收缩或延展时引起操纵部件的移位运动。同样利用刚性弹簧来实现恢复至初始状态。
基于所述现有技术，本发明的目的在于，提出一种促动器，用于借助形状记忆部件产生移位运动，其方式为，同样由形状记忆部件来承担复位功能，从而由此得到促动器的非常紧凑的简单的构造方式，并且附加地提高了促动器的功效。
本发明的另一目的在于，通过模块化的结构，例如通过对机械转换器的集成或连接，提高灵活性和应用优势。
为了实现该目的，本发明提出一种模块化构造的促动器，其带有设置在壳体上的被纵向引导的进行移位运动的操纵部件，该操纵部件与两个形状记忆部件适当地耦接，从而第一形状记忆部件在超过转变温度时产生操纵部件的平移的或旋转的移位运动，而第二形状记忆部件产生操纵部件的可调节的复位运动。
与现有技术相反，按照促动器的这种设计，操纵部件与两个形状记忆部件耦接，借助第二形状记忆部件来产生操纵部件的复位运动，伴随有优化的或可调节的移位运动，由此使得促动器构造紧凑且具备功效。一个明显的优点也在于，通过促动器的模块化的构造，使得操纵部件既可产生平移的移位运动，又可产生旋转的移位运动，且可产生不同的移位路程和移位力或者移位角度和力矩，还保证了多种多样的应用性。
根据一种有利的实施方式，两个形状记忆部件可彼此不同地布置，并保持在操纵部件上，该操纵部件在壳体内被纵向引导，其中，两个形状记忆部件的两个自由端分别固定在壳体的彼此相对的端部上。两个形状记忆部件形状配合地、力配合地或者材料配合地既固定在操纵部件上，又固定在壳体上。形状记忆部件例如可以借助螺钉固定在壳体上，或者直接注入到或喷入到塑料壳体中。
在基本结构中，两个形状记忆部件分别居中地保持在操纵部件上，并以其两个自由端分别固定在壳体的彼此相对的端部上，操纵部件在壳体内被纵向引导，其中，第一形状记忆部件在初始位置为V形，而在超过转变温度时当前的角度便发生改变，操纵部件由此进行移位运动。第二形状记忆部件在其初始位置具有基本上笔直的形状，但在第一形状记忆部件激活之后便处于V形的最终位置。
作为变型，替代地优选规定，两个形状记忆部件与四连杆活节的活节点连接，由此交叉地布置，或者两个形状记忆部件彼此垂直地布置。通过这些布置方式可改变移位路程和移位力。
优选规定，两个形状记忆部件根据应用领域要么具有热学形状记忆特性，要么具有伪弹性形状记忆特性。
第二形状记忆部件被设置成可控，且借助其热学形状记忆特性独立于第一形状记忆部件的冷却通过加热产生操纵部件的复位运动，其中，可产生梯级形的复位特性。如果第二形状记忆部件具有伪弹性形状记忆特性，则可通过主动控制来改变形状记忆部件的弹性，从而第二形状记忆部件产生不同的复位力。
根据促动器的一种优选的实施方式，可通过形状记忆部件相互间的不同的布置方式来改变平移的或旋转的移位运动的大小或者操纵部件的移位力或移位力矩的大小，其中，平移的或旋转的移位运动的大小或者操纵部件的移位力的大小可借助变换传动机构优选通过连杆传动机构来改变，或者可通过转变传动机构把平移运动转变为旋转运动。
根据一种有利的改进，促动器被构造成模块式系统，其由各个不同的基本模块以及传感器模块、转变模块、卡锁模块、制动模块和加热模块构成，其模块被设计成结构系列，其中，促动器的模块具有标准化的机械的、电的和信息技术的接口。由此实现通过模块化的标准化的结构，促动器可高效地制造且可通过改型广泛地应用。
下面借助在附图中示意性地示出的实施例详述本发明。其中：
图1示出处于初始位置的促动器的第一实施例；
图2示出处于切换位置的促动器；
图3示出带有连杆传动机构模块的促动器的第二实施例；
图4示出带有转变传动机构模块的促动器的另一实施例；
图5示出带有集成的四连杆活节的促动器的另一实施例；
图6示出带有相互垂直地布置的形状记忆部件的促动器的另一实施例；和
图7示出带有卡锁机构的促动器的另一实施例。
图1示出本发明的处于初始位置的带有基本结构的促动器。在壳体1中，在中间有个操纵部件2在壳体1上的孔3、4内纵向地引导，从而操纵部件2在两个方向上向上和向下进行平移运动。操纵部件2由优选棒状的沿纵向穿过壳体1的基体5构成，该基体利用端头部分6保持在壳体1上。操纵部件2通过两个形状记忆部件7、8与棒状基体5在耦接部位9耦接，其中，第一形状记忆部件7穿过设置在操纵部件2的棒状基体5上的横向孔9，并以其两个自由端10、11在彼此相对的壳体端部12、13与壳体1牢固地连接。在此，第一形状记忆部件7在该初始位置具有基本上V形的形状。在超过转变温度时，根据图2的第一形状记忆部件7收缩，操纵部件2由此被向上顶压，且进行平移的移位运动。第二形状记忆部件8也穿过设置在操纵部件2的棒状基体5上的横向孔9，并以其两个自由端14、15与壳体1牢固地连接，且在此也发生变形。为此，第二形状记忆部件8在初始位置具有基本上笔直的形状。若第二形状记忆部件8具有热学形状记忆特性，它就会在受热时又呈现其原有的形状，由此使得操纵部件2产生复位运动。而若第二形状记忆部件8具有伪弹性形状记忆特性，它就会在第一形状记忆部件7冷却时通过其弹性特性使得操纵部件2复位。在第二形状记忆部件8具有伪弹性形状记忆特性时，可以对其进行主动控制，进而改变其弹性。两个形状记忆部件7、8优选是线材、棒材或板材。壳体1以及操纵部件2可以根据应用领域而具有不同的形状。为了使得促动器与其它系统灵活地耦接，分别在操纵部件2的端头部分6和棒状基体5上设有螺纹16、17。
在根据图3的第二实施例中，借助固定在标准促动器上的变换传动机构模块来改变操纵部件2的平移的移位运动。变换传动机构在此是连杆传动机构18。连杆传动机构18的连杆19在支撑位置20支撑在与壳体1耦接的壳体模块21中，且具有两个连杆臂22、23。连杆臂22与操纵部件2的棒状基体5的端部铰接，连杆臂23与操纵螺栓24铰接，操纵螺栓借助引导件25在壳体模块21中被纵向地引导，从而操纵部件2的平移运动基于连杆比例转变为操纵螺栓24的较大的平移运动。
图4示出促动器的另一实施例，据此，利用转变传动机构模块26把操纵部件2的平移运动转变为旋转运动。这种转变在该实施例中通过齿条传动机构来进行。为此把操纵部件2的棒状基体5的端部构造成齿条27。支撑在壳体模块21中的齿轮28与所述齿条27啮合。若操纵部件2进行平移的移位运动，就将其转变为旋转的移位运动并予以继续传递。
在图5所示的另一实施例中，两个形状记忆部件7、8与四连杆活节33的活节点29、30、31、32连接，由此交叉地布置。四连杆活节的活节点在此可以是固体活节。四连杆活节33在壳体1中适当地布置，使得其下面的边腿34、35压靠到操纵部件2的端头部分6上，且在第一形状记忆部件7受热时，操纵部件2进行平移的移位运动。当前布置方式的特点是，形状记忆部件的移位路程增大。
据图6所示的实施例，两个形状记忆部件7、8相互垂直地布置。第一形状记忆部件7在此沿着操纵部件2适当地布置，使得其一端10固定在操纵部件2上，其另一端11固定在壳体1上。如果第一形状记忆部件7基于热效应收缩，操纵部件2就被向上牵拉并进行平移的移位运动。当前布置方式的特点是，通过形状记忆部件的牵拉应力可实现大的移位力。
在根据图7的另一实施例中示出了带有集成的卡锁机构的促动器，该卡锁机构的任务是，在不通电情况下保持促动器的最终位置，从而促动器具有双稳的工作方式。为此在操纵部件2的棒状基体5上设置有锁止部件36，该锁止部件利用销钉37插入到设置在壳体模块21上的曲线形凹槽38中，所述凹槽经过适当设计，使得销钉37在操纵部件2的平移移位运动情况下锁止在上面的位置，进而将操纵部件2保持在该位置，直至锁止部件36脱离锁止。
为了有效地实现促动器，最好将促动器构造成模块式系统，其由各个不同的基本模块以及传感器模块、转变模块、卡锁模块、制动模块和加热模块构成，其模块被构造成结构系列，其中，促动器的模块具有标准化的机械的、电的和信息技术的接口。
本发明并不局限于所述实施例，而是在所用的形状记忆部件和连接模块的布置方式、设计和样式方面可予以改型。本发明尤其也包括可通过结合本发明描述的各个特征或部件的组合形成的改型。前述说明中提到的以及可由附图得到的全部特征都是本发明的其它组成部分，即使其未予以特别强调和在权利要求书中提及。

Claims (11)

1.一种用于借助形状记忆部件产生移位运动的促动器，包括：壳体，在该壳体上设置有操纵部件，该操纵部件在与形状记忆部件耦接的情况下进行移位运动；用于调节和改变促动器的移位运动的机构，其特征在于，模块化地构造的促动器具有设置在壳体(1)上的进行纵向引导的移位运动的操纵部件(2)，该操纵部件与两个形状记忆部件(7、8)适当地耦接，从而第一形状记忆部件(7)在超过转变温度时产生操纵部件(2)的平移的或旋转的移位运动，而第二形状记忆部件(8)产生操纵部件(2)的可调节的复位运动。
2.如权利要求1所述的促动器，其特征在于，两个形状记忆部件(7、8)可彼此不同地布置，并保持在操纵部件(2)上，该操纵部件在壳体(1)内被纵向引导，其中，两个形状记忆部件(7、8)的两个自由端(10、11)和(14、15)分别固定在壳体(1)的彼此相对的端部(12、13)上，其中规定，两个形状记忆部件(7、8)形状配合地、力配合地或者材料配合地既固定在操纵部件(2)上，又固定在壳体(1)上。
3.如权利要求1和2所述的促动器，其特征在于，两个形状记忆部件(7、8)特别是借助螺旋连接件或挤压套筒固定在壳体(1)上，或者直接注入到或喷入到塑料壳体(1)中。
4.如权利要求1-3中任一项所述的促动器，其特征在于，第二形状记忆部件(8)被设置成可控，且借助其热学形状记忆特性独立于第一形状记忆部件(7)的冷却通过加热产生操纵部件(2)的复位运动，其中，可通过受控的加热来产生梯级形的复位特性。
5.如权利要求1-3中任一项所述的促动器，其特征在于，第二形状记忆部件(8)借助其伪弹性形状记忆特性，在第一形状记忆部件(7)冷却时使得操纵部件(2)复位，其中规定，第二形状记忆部件(8)可被主动控制，并改变其弹性，从而可产生不同的复位力。
6.如权利要求1-5中任一项所述的促动器，其特征在于，平移的和旋转的移位运动的大小或者操纵部件(2)的移位力或移位力矩的大小可通过形状记忆部件(7、8)相互间的不同的布置方式来改变。
7.如权利要求1-6中任一项所述的促动器，其特征在于，平移的或旋转的移位运动的大小或者操纵部件(2)的移位力的大小可借助变换传动机构优选连杆传动机构来改变。
8.如权利要求1-7中任一项所述的促动器，其特征在于，可通过转变传动机构把平移运动转变为旋转运动。
9.如权利要求1-8中任一项所述的促动器，其特征在于，可借助集成的卡锁机构或卡锁模块在不通电的情况下保持操纵部件(2)的最终位置。
10.如权利要求1-9中任一项所述的促动器，其特征在于，模块化地被构造成模块式系统的促动器由各个不同的基本模块以及传感器模块、转变模块、卡锁模块、制动模块和加热模块构成，其中，所述模块被设计成结构系列。
11.如权利要求1-10中任一项所述的促动器，其特征在于，促动器的模块具有标准化的机械的、电的和信息技术的接口。
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