DE102006030140A1 - Actuator for use in motor vehicle to adjust e.g. heating, ventilating or air conditioning damper, has sensor e.g. inductive sensor, directly coupled with output wheel, and determining exact position of condition of output - Google Patents
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Aktuator, insbesondere zur Verwendung bei Kraftfahrzeugen, für die Verstellung von Heizungs-, Lüftungs-, oder Klimaklappen, Luftausströmern, oder für Innen-, oder Außenspiegel oder als Verstell.- Öffnungs.- oder Schließmechanismus allgemeiner Art, sozusagen für Displays, Flaschenhalter, Handschuhfach, Klappen nach Anspruch 1.The The present invention relates to an actuator, in particular for use in motor vehicles, for the adjustment of heating, ventilation, or climate dampers, air vents, or for Inside or outside mirrors or as adjustment.- opening.- or locking mechanism of a general kind, as it were for Displays, bottle holder, glove box, flaps according to claim 1.
Es
sind Aktuatoren für
Heizungs-, Lüftungs-, oder
Klimaklappen im Kraftfahrzeug bereits bekannt. Unter
Der technologische Lösungsansatz bekannter Aktuatoren entspricht in jedem Fall dem Prinzip eines Gleichstrommotors oder eines Schrittmotors.Of the technological solution known actuators in each case corresponds to the principle of DC motor or a stepper motor.
Bei den bekannten Aktuatoren ergeben sich aufgrund des gewählten Technologiekonzeptes einige Nachteile. Der Motor besteht aus einer Vielzahl von Einzelkomponenten die aufeinander abgestimmt werden müssen. Schnell rotierende Wellen oder Getriebe verursachen hohen Verschleiß und Geräusche. Die Verwendung von Kupfer für die Wicklung des Stators hat Einfluss auf das Gewicht. Entstörmaßnahmen zur Erfüllung der gesetzlichen Normen sind komplex. Der Herstellprozess ist aufwendig und kostenintensiv.at The known actuators arise due to the chosen technology concept some disadvantages. The engine consists of a large number of individual components that need to be coordinated. Fast rotating waves or gearbox cause high wear and noise. The use of copper for the Winding the stator has an influence on the weight. Interference Suppression to fulfillment the legal norms are complex. The manufacturing process is expensive and costly.
Hier setzt die vorliegende Erfindung ein. Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Aktuator vorzuschlagen, der auf Basis einer Formgedächtnislegierung aufgebaut ist und durch Anlegen einer elektrischen Spannung, mittels Transformation, in Form eines mechanischen Getriebes, oder durch eine Kinematik, eine lineare oder rotarische Bewegung des Abtriebs hervorruft.Here uses the present invention. The present invention the object is to propose an actuator on Base of a shape memory alloy is constructed and by applying an electrical voltage, by means of Transformation, in the form of a mechanical transmission, or by a kinematics, a linear or rotary movement of the output causes.
Erfindungsgemäß ersetzt die Formgedächtnislegierung den Motor.Replaced according to the invention the shape memory alloy the engine.
Das Antriebselement ist eine Formgedächtnislegierung. Diese besteht aus einer speziellen Legierung z.B. Nickel Titan, mit den Eigenschaften sich bei Zuführung von Energie wieder in die vorher eingelernte Form oder Ausgangslage zu begeben.The Drive element is a shape memory alloy. This consists of a special alloy, e.g. Nickel titanium, with the properties of feeding in energy back in to submit the previously learned form or starting position.
Vorteilhaft ist im einfachsten Fall eine Formgedächtnislegierung in Drahtform die genutzt wird, um mittels Transformation eine lineare oder rotarische Bewegung des Abtriebs herbeizuführen.Advantageous is in the simplest case a shape memory alloy in wire form which is used to transform a linear or rotarian To cause movement of the output.
Die Aktivierung des Aktuators erfolgt erfindungsgemäß über das Anlegen einer elektrischen Spannung. Durch Stromfluss in Verbindung mit dem elektrischen Widerstand der Formgedächtnislegierung, ergibt sich eine Erwärmung der Formgedächtnislegierung. Ab einer bestimmten Grenztemperatur tritt der Effekt des Phasenübergangs von Austenite nach Martensite ein und die Formgedächtnislegierung nimmt ihre eingelernte Form ein. Der Prozess ist reversibel. D. h. bei einem Abschalten der Spannung erkaltet die Formgedächtnislegierung, geht unter die Grenztemperatur und nimmt damit wieder die Normallage ein.The Activation of the actuator is carried out according to the invention via the application of an electrical voltage. By current flow in conjunction with the electrical resistance of the Shape memory alloy, there is a warming the shape memory alloy. From a certain limit temperature, the effect of the phase transition occurs from Austenite to Martensite and the shape memory alloy takes its learned form. The process is reversible. D. H. when the voltage is switched off, the shape memory alloy cools down, goes below the limit temperature and thus takes the normal position again one.
Besonders vorteilhaft ist, wie erfindungsgemäß dargestellt, die Transformation mit Getriebeüber-, bzw. untersetzungen oder Kinematiken beispielsweise Pleuelstangen durchzuführen um eine Linear-, oder Drehbewegung des Abtriebs herbeizuführen.Especially advantageous, as shown in the invention, the transformation with gearbox, or reductions or kinematics, for example, connecting rods perform to cause a linear or rotary movement of the output.
Vorteilhaft ist die erfindungsgemäß dargestellte starre Pleuelstange die im Vergleich zur Getriebelösung einen unbegrenzten Drehwinkel hat.Advantageous is the illustrated according to the invention rigid connecting rod compared to the gearbox solution one unlimited angle of rotation.
Insbesondere Vorteilhaft ist die Verwendung einer geknickten Pleuelstange mit der die Vorzugsdrehrichtung durch Änderung der Lage des Knickpunktes, des Pleues, gewählt werden kann. Mit diesem erfindungsgemäßen Lösungsansatz bewegt sich der Abtrieb des Aktuators vorwärts und rückwärts mit unbegrenztem Drehwinkel.Especially It is advantageous to use a bent connecting rod with the preferred direction of rotation by changing the position of the break point, of the pleura, elected can be. With this inventive approach moves the Downforce of the actuator forward and backwards with unlimited rotation angle.
Die Materialeigenschaften der Formgedächtnislegierung lassen in Abhängigkeit des Materials und Herstellverfahrens nur maximal 2 Zwischenzustände in Bezug auf die Längenänderung zu. Erfindungsgemäß wird eine exakte Positionierung des Abtriebs durch verschiedene Maßnahmen erreicht.The Material properties of the shape memory alloy are dependent of material and manufacturing process only a maximum of 2 intermediate states in relation on the change in length to. According to the invention is a exact positioning of the output through various measures reached.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird die Formgedächtnislegierung als Spannungsteiler ausgeführt. Somit erfolgt der Phasenübergang von Austenite nach Martensite nur in dem bestromten Zweig. D. h. nur ein Teilbereich in Bezug auf die Länge der Formgedächtnislegierung ist wirksam.In a particularly preferred embodiment becomes the shape memory alloy designed as a voltage divider. Thus, the phase transition occurs from Austenite to Martensite only in the energized branch. Ie. is only a portion of the length of the shape memory alloy effective.
Vorzugsweise wird das Prinzip des Spannungsteilers auf mehrere Formgedächtnislegierungen übertragen, die unterschiedliche Ausgangslängen haben. Die Kombinationsmöglichkeit von Spannungsteiler und/oder Ausgangslänge führt zu einer deutlich höheren Positioniergenauigkeit des Abtriebs wenn ausgewählte Zweige oder Spannungsteiler, die nicht miteinander in Verbindung stehen, bestromt werden.Preferably, the principle of the voltage divider is transferred to a plurality of shape memory alloys having different output lengths. The combination possibility of voltage divider and / or output length leads to a significantly higher positioning accuracy of the output when selected branches or voltage divider, the are not related to each other, be energized.
Alternativ dazu kann in Abhängigkeit von der Stellung des Abtriebes die Positionierung wesentlich exakter eingestellt werden. Erfindungsgemäß wird eine elektromechanische Kopplung zwischen Formgedächtnislegierung und Abtrieb vorgenommen. Dies kann im einfachsten Fall ein Schleifkontakt sein, der zwischen Formgedächtnislegierung und Abtrieb interagiert. Diese Kopplung kann alle Systemtoleranzen erfassen und direkt Einfluss auf die Zuführung von Energie und damit die Längenänderung der Formgedächtnis Legierung nehmen.alternative this can depend on From the position of the output positioning much more accurate be set. According to the invention, an electromechanical Coupling between shape memory alloy and downforce made. This can be a sliding contact in the simplest case be that between shape memory alloy and downforce interacts. This coupling can handle all system tolerances capture and directly affect the supply of energy and thus the change in length the shape memory Take alloy.
Eine Alternative, vergleichbar dem Schrittwinkel eines Schrittmotors, kann erfindungsgemäß durch eine mechanisch herbeigeführte Fixierung oder vereinfacht durch Kurzschluss der Formgedächtnislegierung in Teilbereichen bereitgestellt werden.A Alternative, comparable to the step angle of a stepper motor, can according to the invention a mechanically induced Fixation or simplified by shorting the shape memory alloy be provided in subareas.
Insbesondere kann eine berührungslose Bremse oder Kontaktbremse das Abtriebsrad an einer gewünschten Position anhalten. Mit einer Rastfunktion wird der Abtrieb in seiner Position verankert und das System kann in den stromlosen Zustand überführt werden.Especially can be a non-contact brake or contact brake stop the output gear at a desired position. With a locking function, the output is anchored in position and The system can be transferred to the de-energized state.
Vorteilhaft ist die Verwendung einer Elektronik mit entsprechender Sensorik, die die Position des Abtriebes und den Grad der Längenänderung der Formgedächtnislegierung erfasst. Erfindungsgemäß kann eine präzise Einstellung der Längenänderung der Formgedächtnislegierung in Bezug auf die Stellung bzw. Position des Abtriebs stattfinden.Advantageous is the use of electronics with appropriate sensors, the position of the output and the degree of change in length the shape memory alloy detected. According to the invention, a precise Setting the change in length of Shape memory alloy take place in relation to the position or position of the output.
Erfindungsgemäß kann mit einer Memoryfunktion eine Standardeinstellung in Bezug auf beispielsweise den Drehwinkel eines rotarisch aufgebauten Abtriebs abgerufen werden. Die Elektronik berechnet selbständig die erforderliche Energiezufuhr und Bremspunkte um das Abtriebsrad z.B. um 30° zu verstellen.According to the invention can with a memory function is a default setting for example the rotation angle of a rotatively constructed output can be retrieved. The electronics calculates independently the required energy supply and braking points around the output gear e.g. by 30 ° to adjust.
Der erfindungsgemäße Aktuator eignet sich insbesondere als Ersatz bisher gängiger Aktuatoren bzw. Stellantriebe.Of the Actuator according to the invention is particularly suitable as a replacement for previously common actuators or actuators.
Die Vorteile des Aktuators liegen in der Gewichtseinsparung, Einfachheit, Wirtschaftlichkeit und in der deutlichen Einsparung von wertvollen Rohstoffen wie Kupfer, da der klassische Motor komplett ersetzt wird.The Advantages of the actuator are the weight saving, simplicity, Economy and in the significant saving of valuable Raw materials such as copper, since the classic engine completely replaced becomes.
Die Erfindung wird nachstehend durch Ausführungsbeispiele näher erläutert.The Invention will be explained in more detail by embodiments.
Es zeigt:It shows:
Claims (21)
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