DE102015220826A1 - Actuator device with a shape memory actuator - Google Patents

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Benjamin Wübbolt-Gorbatenko
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Abstract

Formgedächtnisaktoren vollziehen aufgrund einer Temperaturänderung eine Bewegung oder eine Verformung. Formgedächtnisaktoren kommen z.B. bei Antriebsaufgaben zum Einsatz, bei denen auf einen kleinen Raum eine hohe mechanische Arbeit aufgebracht werden muss. Beispielsweise finden derartige Formgedächtnisaktoren Einsatz in Ventilen. Üblicherweise werden Formgedächtnisaktoren über eine externe Heizvorrichtung angesteuert bzw. aktiviert. Hierzu wird eine Aktorikvorrichtung 1 mit einem Formgedächtnisaktor 3, wobei der Formgedächtnisaktor 3 bei einer Beaufschlagung mit einer Umwandlungstemperatur, aus einer Niedertemperaturform in eine Hochtemperaturform überführbar ist, mit einer Induktionsheizeinrichtung 4 zur Beaufschlagung des Formgedächtnisaktors 3 mit der Umwandlungstemperatur, vorgeschlagen, wobei die Aktorikvorrichtung 1 als eine Fahrzeugaktorikvorrichtung ausgebildet ist.Shape memory actuators undergo movement or deformation due to a change in temperature. Shape memory actuators come e.g. in drive tasks where high mechanical work has to be applied to a small space. For example, such shape memory actuators find use in valves. Usually, shape memory actuators are activated or activated via an external heating device. For this purpose, an actuator device 1 with a shape memory actuator 3, wherein the shape memory actuator 3 can be converted from a low-temperature mold into a high-temperature mold when exposed to a transition temperature, with an induction heater 4 for acting on the shape memory actuator 3 with the transformation temperature, proposed, wherein the actuator device 1 as a vehicle actuator device is formed.

Description

Die Erfindung betrifft eine Aktorikvorrichtung mit einem Formgedächtnisaktor, wobei der Formgedächtnisaktor bei einer Beaufschlagung mit einer Umwandlungstemperatur, aus einer Niedertemperaturform in eine Hochtemperaturform überführbar ist, mit einer Induktionsheizeinrichtung zur Beaufschlagung des Formgedächtnisaktors mit der Umwandlungstemperatur. Die Erfindung betrifft ferner ein Fahrzeug mit der Aktorikvorrichtung.The invention relates to an actuator device having a shape memory actuator, wherein the shape memory actuator can be converted from a low-temperature mold into a high-temperature mold when exposed to a transition temperature, with an induction heater for acting on the shape memory actuator with the transformation temperature. The invention further relates to a vehicle with the Aktorikvorrichtung.

Formgedächtnisaktoren vollziehen aufgrund einer Temperaturänderung eine Bewegung oder eine Verformung. Formgedächtnisaktoren kommen z.B. bei Antriebsaufgaben zum Einsatz, bei denen auf einen kleinen Raum eine hohe mechanische Arbeit aufgebracht werden muss. Beispielsweise finden derartige Formgedächtnisaktoren Einsatz in Ventilen. Üblicherweise werden Formgedächtnisaktoren über eine externe Heizvorrichtung angesteuert bzw. aktiviert. Shape memory actuators undergo movement or deformation due to a change in temperature. Shape memory actuators come e.g. in drive tasks where high mechanical work has to be applied to a small space. For example, such shape memory actuators find use in valves. Usually, shape memory actuators are activated or activated via an external heating device.

Die Druckschrift EP 2 829 476 A1 offenbart eine Vorrichtung zum Öffnen oder Schließen eines Dichtsitzes eines Ventils, wobei zur einmaligen Ansteuerung des Ventils ein Formgedächtnisaktor vorgesehen ist. Die Druckschrift DE 10 2008 063 534 A1 offenbart eine Anordnung zum Verstellen eines Ventils, in welchem zumindest ein temperaturabhängiges, mit einer Stelleinrichtung zusammenwirkendes Stellelement angeordnet ist.The publication EP 2 829 476 A1 discloses a device for opening or closing a sealing seat of a valve, wherein a shape memory actuator is provided for the single control of the valve. The publication DE 10 2008 063 534 A1 discloses an arrangement for adjusting a valve, in which at least one temperature-dependent, cooperating with an adjusting actuator is arranged.

In der Medizin werden Formgedächtnisaktoren auch in Distraktionsvorrichtungen verwendet. Die Druckschrift DE 198 56 013 A1 , die wohl den nächstkommenden Stand der Technik darstellt, offenbart eine Distraktionsvorrichtung zur operativen Korrektur von Wirbelsäulenerkrankungen, aus wenigstens zwei axial gegeneinander bewegbaren Elementen, welche an benachbarten Wirbeln beabstandet angreifen. Die Einrichtung soll subkutan, vollimplantiert einsetzbar und berührungslos mittelbar oder unmittelbar von außen betätigbar sein. Aufgrund der subkutanen Anordnung wird der Formgedächtnisaktor induktiv erwärmtIn medicine, shape memory actuators are also used in distraction devices. The publication DE 198 56 013 A1 , which is believed to represent the closest prior art, discloses a distraction device for operative correction of spinal disorders, comprising at least two axially mutually movable elements which engage spaced adjacent vertebrae. The device should be able to be operated subcutaneously, fully implanted and without contact, indirectly or directly from the outside. Due to the subcutaneous arrangement, the shape memory actuator is inductively heated

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Alternative zum bereits bekannten Stand der Technik zu entwickeln. The invention has for its object to develop an alternative to the already known prior art.

Diese Aufgabe wird durch eine Aktorikvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst sowie einem Fahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 9. Bevorzugte oder vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den beigefügten Figuren. This object is achieved by an actuator device with the features of claim 1 and a vehicle having the features of claim 9. Preferred or advantageous embodiments of the invention will become apparent from the dependent claims, the following description and the accompanying drawings.

Gegenstand der Erfindung ist eine Aktorikvorrichtung, welche insbesondere gesteuert eine Bewegung umsetzt, wobei vorzugsweise ein Steuersignal, insbesondere ein elektrisches Signal, in eine mechanische Bewegung umgesetzt wird. Besonders bevorzugt ist die Aktorikvorrichtung ausgebildet eine translatorische und/oder rotatorische Bewegung in mindestens oder genau eine, in mehrere, insbesondere in alle Raumrichtungen auszuführen.The invention relates to an actuator device, which in particular converts a movement, wherein preferably a control signal, in particular an electrical signal, is converted into a mechanical movement. Particularly preferably, the actuator device is designed to perform a translatory and / or rotational movement in at least or exactly one, in several, in particular in all spatial directions.

Die Aktorikvorrichtung umfasst einen Formgedächtnisaktor, wobei der Formgedächtnisaktor insbesondere als eine Feder und/oder als ein Stab und/oder als eine Klammer und/oder als ein Draht und/oder als ein Rohr und/oder als ein Blech ausgebildet ist.The actuator device comprises a shape memory actuator, wherein the shape memory actuator is designed in particular as a spring and / or as a rod and / or as a clamp and / or as a wire and / or as a tube and / or as a sheet.

Der Formgedächtnisaktor wird bei einer Beaufschlagung mit einer Umwandlungstemperatur, aus einer Niedertemperaturform in eine Hochtemperaturform überführt. Insbesondere beträgt die Umwandlungstemperatur mehr als 80 °C, vorzugsweise mehr als 120 °C, im Speziellen mehr als 160 °C. Insbesondere beträgt die Umwandlungstemperatur weniger als 200 °C, vorzugsweise weniger als 140 °C, besonders bevorzugt weniger als 100 °C, im Speziellen nicht weniger als 60 °C. The shape memory actuator is converted from a low-temperature mold into a high-temperature mold upon being exposed to a transition temperature. In particular, the transition temperature is more than 80 ° C, preferably more than 120 ° C, especially more than 160 ° C. In particular, the transition temperature is less than 200 ° C, preferably less than 140 ° C, more preferably less than 100 ° C, especially not less than 60 ° C.

Die Niedertemperaturform des Formgedächtnisaktors ist dabei eine erste geometrische Form, insbesondere eine definierte Form des Formgedächtnisaktors. Die Hochtemperaturform des Formgedächtnisaktors ist eine zweite, insbesondere andere geometrische Form, vorzugsweise eine ursprüngliche Form des Formgedächtnisaktors. Besonders bevorzugt ist die Niedertemperaturform mittels einer Rückstellkraft und/oder selbstständig bei einem Abkühlungsprozess, insbesondere bei einem natürlichen Abkühlungsprozess oder bei einem kontrollierten künstlich erzeugten Abkühlungsprozess, erreichbar. Beispielsweise ist der Formgedächtnisaktor eine Feder, wobei die Niedertemperaturform ein gestauchter Zustand der Feder ist. Vorzugsweise wird die Hochtemperaturform im Laufe des Herstellungsprozesses des Formgedächtnisaktors definiert. Beispielsweise ist die Hochtemperaturform ein entspannter Zustand der Feder, wobei durch den entspannten Zustand der Feder eine Kraft insbesondere auf eine Sensorik, z.B. einen Taster, wirkt.The low-temperature form of the shape memory actuator is a first geometric shape, in particular a defined shape of the shape memory actuator. The high-temperature shape of the shape memory actuator is a second, in particular other geometric shape, preferably an original shape of the shape memory actuator. Particularly preferably, the low-temperature form can be achieved by means of a restoring force and / or independently during a cooling process, in particular during a natural cooling process or during a controlled artificially produced cooling process. For example, the shape memory actuator is a spring, the low temperature shape being a compressed state of the spring. Preferably, the high temperature mold is defined in the course of the manufacturing process of the shape memory actuator. For example, the high-temperature mold is a relaxed state of the spring, whereby a force, in particular a sensor, e.g. a button, works.

Die Aktorikvorrichtung umfasst mindestens eine Induktionsheizeinrichtung zur Beaufschlagung des Formgedächtnisaktors mit der Umwandlungstemperatur. Die Induktionsheizeinrichtung ist insbesondere als eine Induktionsspule zur Erzeugung eines elektromagnetischen Wechselfelds ausgebildet. Die Induktionsheizeinrichtung überträgt dabei Energie in Form des elektromagnetischen Wechselfeldes auf den Formgedächtnisaktor. Die Induktionsspule erzeugt in dem Formgedächtnisaktor durch Induktion Wirbelströme, wobei der Formgedächtnisaktor über die Wirbelströme aufgrund des ohmschen Widerstands erwärmt wird. The actuator device comprises at least one induction heater for applying the shape memory actuator to the transformation temperature. The induction heating device is designed in particular as an induction coil for generating an alternating electromagnetic field. The induction heater transfers energy in the form of the alternating electromagnetic field to the shape memory actuator. The induction coil generates eddy currents in the shape memory actuator by induction, wherein the shape memory actuator is heated via the eddy currents due to the ohmic resistance.

Im Rahmen der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Aktorikvorrichtung als eine Fahrzeugaktorikvorrichtung ausgebildet ist. Insbesondere ist die Fahrzeugaktorikvorrichtung in einem Regelsystem für ein Fahrzeug anordbar, wobei das Regelsystem beispielsweise als ein Dichtungssystem und/oder ein Schließsystem und/oder als ein Belüftungssystem und/oder als ein Fahrwerkssystem und/oder als ein Spiegelverstellsystem ausgebildet ist. In the context of the invention it is proposed that the actuator device is designed as a vehicle actuator device. In particular, the vehicle actuator device can be arranged in a control system for a vehicle, wherein the control system is designed for example as a sealing system and / or a locking system and / or as a ventilation system and / or as a suspension system and / or as a Spiegelverstellsystem.

Der Vorteil der Erfindung ist, dass durch den Einsatz der Aktorikvorrichtung als Fahrzeugaktorikvorrichtung, ein störungssicherer Betrieb der Fahrzeugaktorikvorrichtung ermöglicht wird. Durch die Induktionsheizeinrichtung wird die Fahrzeugaktorikvorrichtung in kurzer Zeit vollständig aktiviert, so dass kurze Reaktionszeiten realisierbar sind.The advantage of the invention is that a trouble-free operation of the vehicle actuator device is made possible by the use of the Aktorikvorrichtung as Fahrzeugaktorikvorrichtung. By the induction heater, the vehicle actuator device is fully activated in a short time, so that short reaction times can be realized.

In einer möglichen Ausgestaltung der Erfindung weist der Formgedächtnisaktor einen Aktorkörper auf, wobei der Aktorkörper aus einer Formgedächtnislegierung gebildet ist. Insbesondere ist die Formgedächtnislegierung eine Nickel-Titan-Legierung oder eine Nickel-Titan-Kupfer-Legierung. Besonders bevorzugt ist die Formgedächtnislegierung eine Legierung mit ferromagnetischen Eigenschaften sowie "formgedächtnisfähigen" Eigenschaften. Insbesondere weist die Formgedächtnislegierung einen Einweg-Memory-Effekt und/oder einen Zweiweg-Memory-Effekt und/oder ein pseudoelastisches Verhalten auf. Die Induktionsheizeinrichtung ist ausgebildet und angeordnet, das elektromagnetische Wechselfeld so zu bilden, dass über Induktion das Wirbelstromfeld in dem Aktorkörper zur Beaufschlagung des Formgedächtnisaktors mit der Umwandlungstemperatur erzeugt wird. In one possible embodiment of the invention, the shape memory actuator has an actuator body, wherein the actuator body is formed from a shape memory alloy. In particular, the shape memory alloy is a nickel-titanium alloy or a nickel-titanium-copper alloy. The shape memory alloy is particularly preferably an alloy having ferromagnetic properties and "shape memory" properties. In particular, the shape memory alloy has a one-way memory effect and / or a two-way memory effect and / or a pseudoelastic behavior. The induction heating device is designed and arranged to form the alternating electromagnetic field such that the eddy current field in the actuator body for induction of the shape memory actuator with the transformation temperature is generated via induction.

In einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung ist der Aktorkörper aus der Formgedächtnislegierung gebildet, wobei in dem Aktorkörper ein Empfängerabschnitt integriert ist, wobei die Induktionsheizeinrichtung das elektromagnetische Wechselfeld so erzeugt, dass über Induktion ein Wirbelstromfeld in dem Empfängerabschnitt erzeugt und dadurch der Formgedächtnisaktor mit der Umwandlungstemperatur beaufschlagt wird. Der Empfängerabschnitt ist insbesondere als ein ferromagnetisches Material, beispielsweise Eisen, Nickel oder Cobalt, und/oder als eine ferromagnetische Legierung, beispielsweise Stahl, ausgebildet. Vorzugsweise ist der Empfängerabschnitt gut verformbar. Alternativ oder optional ergänzend besteht der Aktorkörper aus einem Material mit "formgedächtnisfähigen" Eigenschaften. Insbesondere ist das Material eine metallische Legierung und/oder ein Kunststoff und/oder ein Faserverbundwerkstoff und/oder eine chemische Substanz. Optional besteht der Aktorkörper aus einem nicht-ferromagnetischen Material bzw. einer Legierung. Der Aktorkörper und der Empfängerabschnitt sind insbesondere thermisch miteinander gekoppelt. In an alternative embodiment of the invention, the actuator body is formed from the shape memory alloy, wherein in the actuator body, a receiver section is integrated, wherein the induction heating device generates the electromagnetic alternating field so that induction generates an eddy current field in the receiver section and thereby the shape memory actuator is subjected to the transformation temperature , The receiver section is designed in particular as a ferromagnetic material, for example iron, nickel or cobalt, and / or as a ferromagnetic alloy, for example steel. Preferably, the receiver section is well deformable. Alternatively or optionally in addition, the actuator body consists of a material with "shape memory" properties. In particular, the material is a metallic alloy and / or a plastic and / or a fiber composite material and / or a chemical substance. Optionally, the actuator body consists of a non-ferromagnetic material or an alloy. The actuator body and the receiver section are in particular thermally coupled to one another.

In einer bevorzugten konstruktiven Umsetzung der Erfindung ist die mindestens eine Induktionsheizeinrichtung körperlich kontaktierend und/oder benachbart zu dem Formgedächtnisaktor angeordnet. Insbesondere ist mindestens eine Induktionsheizeinrichtung direkt mit dem Formgedächtnisaktor verbunden. Beispielsweise ist die Induktionsheizeinrichtung mit dem Formgedächtnisaktor formschlüssig und/oder kraftschlüssig und/oder stoffschlüssig verbunden. Alternativ oder optional ergänzend ist die mindestens eine Induktionsheizeinrichtung oder eine weitere Induktionsheizeinrichtung benachbart zu dem Formgedächtnisaktor angeordnet. Insbesondere ist die Induktionsheizeinrichtung beabstandet zu dem Formgedächtnisaktor angeordnet, wobei der Abstand vorzugsweise kleiner als 10 mm ist, besonders bevorzugt kleiner als 5 mm ist, im speziellen kleiner als 1 mm ist. In a preferred constructional implementation of the invention, the at least one induction heating device is arranged in physical contact and / or adjacent to the shape memory actuator. In particular, at least one induction heater is directly connected to the shape memory actuator. For example, the induction heating device with the shape memory actuator is positively and / or non-positively and / or materially connected. Alternatively or optionally in addition, the at least one induction heating device or a further induction heating device is arranged adjacent to the shape memory actuator. In particular, the induction heating device is arranged at a distance from the shape memory actuator, wherein the distance is preferably less than 10 mm, more preferably less than 5 mm, in particular less than 1 mm.

In einer möglichen Ausgestaltung der Erfindung weist die Aktorikvorrichtung eine Rückstelleinrichtung zur Überführung des Formgedächtnisaktors aus der Hochtemperaturform in die Niedertemperaturform auf. Insbesondere ist die Rückstelleinrichtung eine mechanisch wirkende Rückstelleinrichtung und/oder eine elektrisch wirkende Rückstelleinrichtung und/oder eine hydraulisch wirkende Rückstelleinrichtung und/oder eine magnetisch wirkende Rückstelleinrichtung. Beispielsweise ist die mechanische Rückstelleinrichtung eine Druckfeder und/oder ein Bolzen und/oder eine Schraubklemme und/oder eine Federzugklemme und/oder eine "Push-In-Klemme". Beispielsweise ist die elektrisch wirkende Rückstelleinrichtung ein Stellmotor. Beispielsweise ist die hydraulische Rückstelleinrichtung ein Hubzylinder. Beispielsweise ist die magnetische Rückstelleinrichtung ein Dauermagnet und/oder ein Elektromagnet. Die Rückstelleinrichtung erzeugt dabei die Rückstellkraft, wobei die Rückstellkraft insbesondere eine dauerhaft auf den Formgedächtnisaktor wirkende Kraft ist. Die Rückstellkraft ist vorzugsweise kleiner als eine Kraft, welche bei der Überführung von der Niedertemperaturform in die Hochtemperaturform entsteht. In one possible embodiment of the invention, the actuator device has a reset device for transferring the shape memory actuator from the high-temperature mold into the low-temperature mold. In particular, the restoring device is a mechanically acting restoring device and / or an electrically acting restoring device and / or a hydraulically acting restoring device and / or a magnetically acting restoring device. For example, the mechanical restoring device is a compression spring and / or a bolt and / or a screw terminal and / or a spring-loaded terminal and / or a "push-in terminal". For example, the electrically acting restoring device is a servomotor. For example, the hydraulic return device is a lifting cylinder. For example, the magnetic return device is a permanent magnet and / or an electromagnet. The restoring device generates the restoring force, wherein the restoring force is in particular a permanently acting on the shape memory actuator force. The restoring force is preferably smaller than a force which arises during the transfer from the low-temperature mold to the high-temperature mold.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Aktorikvorrichtung eine Versorgungseinrichtung, wobei die Versorgungseinrichtung als eine Starterbatterie und/oder als eine Traktionsbatterie ausgebildet ist oder diese umfasst. Beispielsweise ist die Starterbatterie ein Bleiakkumulator und/oder ein Gelakkumulator und/oder ein Kalziumakkumulator und/oder ein AGM-Akkumulator. Die Traktionsbatterie ist beispielsweise ein Bleiakkumulator und/oder ein Nickel-Cadium-Akkumulator und oder ein Nickel-Metallhydrid-Akkumulator und/oder ein Thermalakkumulator und/oder ein Lithium-Ionen-Akkumulator. Insbesondere ist die Starterbatterie eine 12V-Batterie oder die Traktionsbatterie eine 48V-Batterie.In a preferred embodiment of the invention, the actuator device comprises a supply device, wherein the supply device is designed as a starter battery and / or as a traction battery or this includes. For example, the starter battery is a lead-acid battery and / or a gel accumulator and / or a calcium accumulator and / or an AGM accumulator. The traction battery is, for example, a lead-acid battery and / or a nickel-cadium accumulator and / or a nickel-metal hydride accumulator and / or a thermal accumulator and / or a lithium-ion accumulator. In particular, the starter battery is a 12V battery or the traction battery is a 48V battery.

In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Aktorikvorrichtung eine Stromrichtereinrichtung. Insbesondere ist die Stromrichtereinrichtung als eine Wechselrichtereinrichtung und/oder als eine Umrichtereinrichtung ausgebildet. Die Stromrichtereinrichtung richtet vorzugsweise eine Gleichspannung bzw. einen Gleichstrom in eine Wechselspannung bzw. einen Wechselstrom um. Insbesondere ist die Stromrichtereinrichtung mit der Induktionsheizeinrichtung verbunden, z.B. über ein Kabel, wobei die Stromrichtereinrichtung einen hochfrequenten Wechselstrom erzeugt, so dass die Induktionsheizeinrichtung von dem hochfrequenten Wechselstrom durchflossen wird. In a further preferred embodiment of the invention, the actuator device comprises a power converter device. In particular, the power converter device is designed as an inverter device and / or as a converter device. The converter device preferably converts a DC voltage or a DC current into an AC voltage or an AC current. In particular, the power converter device is connected to the induction heating device, for example via a cable, wherein the power converter device generates a high-frequency alternating current, so that the high-frequency alternating current flows through the induction heating device.

Die Aktorikvorrichtung weist eine Steuereinrichtung auf, wobei die Steuereinrichtung mit der Stromrichtereinrichtung signaltechnisch verbunden ist. Insbesondere ist die Steuereinrichtung ausgebildet, einen Steuerbefehl an die Stromrichtereinrichtung zu übertragen, z.B. über ein Kabel oder kabellos. Beispielsweise ist die Steuereinrichtung als eine digitale Datenverarbeitungseinrichtung, insbesondere als ein Mikrocontroller oder dergleichen, ausgebildet. Vorzugsweise ist die Steuereinrichtung ebenfalls mit der Versorgungseinrichtung stromtechnisch verbunden. Optional ist die Steuereinrichtung mit mindestens einer weiteren Steuerungseinrichtung und/oder Regelungseinrichtung verbindbar.The actuator device has a control device, wherein the control device is connected to the power converter device by signal technology. In particular, the control means is adapted to transmit a control command to the power conversion means, e.g. via a cable or wireless. For example, the control device is designed as a digital data processing device, in particular as a microcontroller or the like. Preferably, the control device is also connected to the power supply device. Optionally, the control device can be connected to at least one further control device and / or regulating device.

In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die Fahrzeugaktorikvorrichtung als ein Fahrwerksaktuator ausgebildet. Insbesondere ist der Fahrwerksaktuator ein fahrdynamisches Regelsystem. Vorzugsweise ist der Fahrwerksaktuator ausgebildet längsdynamische und/oder vertikaldynamische und/oder querdynamische Fahreigenschaften zu ändern. Besonders bevorzugt ist der Fahrwerksaktuator ausgebildet, wenigstens ein beweglich gelagertes Bauteil eines Kraftfahrzeugfahrwerks zu stellen. In a further preferred embodiment of the invention, the vehicle actuator device is designed as a chassis actuator. In particular, the chassis actuator is a vehicle dynamics control system. Preferably, the Fahrwerksaktuator is designed to change longitudinal dynamic and / or vertical dynamic and / or lateral dynamics driving characteristics. Particularly preferably, the chassis actuator is designed to provide at least one movably mounted component of a motor vehicle chassis.

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung bildet ein Fahrzeug mit der Aktorikvorrichtung wie diese zuvor beschrieben wurde beziehungsweise nach einem der vorhergehenden Ansprüche. Insbesondere ist das Fahrzeug ein motorbetriebenes und/oder ein elektrisch betriebenes Fahrzeug. Another object of the invention is a vehicle with the Aktorikvorrichtung as described above or according to any one of the preceding claims. In particular, the vehicle is a motor-driven and / or electrically powered vehicle.

Weitere Merkmale, Vorteile und Wirkungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung. Dabei zeigen:Further features, advantages and effects of the invention will become apparent from the following description of preferred embodiments of the invention. Showing:

1 eine schematische Darstellung einer Aktorikvorrichtung mit einem Formgedächtnisaktor 1 a schematic representation of an actuator device with a shape memory actuator

2 eine schematische Darstellung einer alternativen Ausführung einer Aktorikvorrichtung mit einem Formgedächtnisaktor 2 a schematic representation of an alternative embodiment of an actuator device with a shape memory actuator

3 eine schematische Darstellung der Aktorikvorrichtung mit dem Formgedächtnisaktor und einem Wirbelstromfeld 3 a schematic representation of the actuator device with the shape memory actuator and an eddy current field

Einander entsprechende oder gleiche Teile sind in den Figuren jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen.Corresponding or identical parts are each provided with the same reference numerals in the figures.

Die 1 zeigt in einer stark vereinfachten Darstellung ein Fahrzeug 2 mit einer Aktorikvorrichtung 1 als ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei das Fahrzeug 2 beispielsweise ein motorbetriebenes Kraftfahrzeug oder ein anderes beliebiges Fahrzeug ist. Die Aktorikvorrichtung 1 umfasst einen Formgedächtnisaktor 3, wobei der Formgedächtnisaktor 3 einen Aktorkörper 5 aufweist. Der Aktorkörper 5 ist aus einer Formgedächtnislegierung ausgebildet, wobei die Formgedächtnislegierung eine ferromagnetische Legierung, z.B. eine Nickel-Titan-Legierung, ist. Beispielsweise ist der Aktorkörper 5 eine Feder aus der Formgedächtnislegierung. The 1 shows in a highly simplified representation of a vehicle 2 with an actuator device 1 as an embodiment of the invention, wherein the vehicle 2 For example, a motor vehicle or any other vehicle. The actuator device 1 includes a shape memory actuator 3 , wherein the shape memory actuator 3 an actuator body 5 having. The actuator body 5 is formed of a shape memory alloy, wherein the shape memory alloy is a ferromagnetic alloy, such as a nickel-titanium alloy. For example, the actuator body 5 a spring of the shape memory alloy.

Die Aktorikvorrichtung 1 weist eine Induktionsheizeinrichtung 4 zur Beaufschlagung des Formgedächtnisaktors 3 mit einer Umwandlungstemperatur auf. Beispielsweise ist die Induktionsheizeinrichtung 4 als mindestens eine Induktionsspule ausgebildet. Die Induktionsheizeinrichtung 4 ist derart ausgebildet und angeordnet, dass ein elektromagnetisches Wechselfeld 6 erzeugt wird. Die Induktionsheizeinrichtung 4 erzeugt über das elektromagnetische Wechselfeld 6 durch Induktion ein Wirbelstromfeld 7 in dem Formgedächtnisaktor 3, wodurch der Formgedächtnisaktor 3 erwärmt wird. Bei Erreichen einer Umwandlungstemperatur wird der Formgedächtnisaktor 3 aus einer Niedertemperaturform, in eine Hochtemperaturform überführt. Die Induktionsheizeinrichtung 4 ist benachbart zu dem Formgedächtnisaktor 5 angeordnet, beispielsweise ist die Induktionsheizeinrichtung 4 beabstandet zu dem Formgedächtnisaktor 5 angeordnet, wobei der Abstand z.B. 2 mm beträgt.The actuator device 1 has an induction heater 4 for acting on the shape memory actuator 3 with a transformation temperature. For example, the induction heater 4 designed as at least one induction coil. The induction heater 4 is formed and arranged such that an electromagnetic alternating field 6 is produced. The induction heater 4 generated via the electromagnetic alternating field 6 by induction an eddy current field 7 in the shape memory actuator 3 , whereby the shape memory actuator 3 is heated. Upon reaching a transformation temperature, the shape memory factor becomes 3 from a low-temperature form, converted into a high-temperature form. The induction heater 4 is adjacent to the shape memory actuator 5 arranged, for example, is the induction heater 4 spaced apart from the shape memory actuator 5 arranged, wherein the distance, for example 2 mm.

Die Aktorikvorrichtung 1 weist eine Versorgungseinrichtung 9 und eine Stromrichtereinrichtung 10 auf, wobei die Versorgungseinrichtung 9 mit der Stromrichtereinrichtung 10 stromtechnisch, beispielsweise über ein Kabel, verbunden ist. Die Versorgungseinrichtung 9 ist in diesem Ausführungsbeispiel eine Starterbatterie für ein Fahrzeug, beispielsweise ist die Starterbatterie ein Bleiakkumulator. Die Stromrichtereinrichtung 10 ist mit der Induktionsheizeinrichtung 4 derart verbunden, dass eine Wechselstromfrequenz in der Induktionsheizeinrichtung 4 erzeugbar ist. Beispielsweise richtet die Stromrichtereinerichtung 10, einen von der Versorgungseinrichtung 9 erzeugten Gleichstrom bzw. Gleichspannung in einen Wechselstrom bzw. Wechselspannung um. Die Stromrichtereinrichtung 10 ist ausgebildet, einen Sollwert für eine Frequenz derart anzupassen oder zu erzeugen, dass eine für die Induktionsheizeinrichtung 4 erforderliche Frequenz, z.B. 25 kHz, erzeugt wird.The actuator device 1 has a supply device 9 and a power conversion device 10 on, with the supply device 9 with the power converter device 10 Stromtechnisch, for example via a cable connected. The supply device 9 is a starter battery for a vehicle in this embodiment, for example, the starter battery is a lead-acid battery. The power converter device 10 is with the induction heater 4 connected such that an AC frequency in the induction heater 4 can be generated. For example, the power converter directive directs 10 , one from the utility 9 generated DC or DC voltage in an AC or AC voltage. The power converter device 10 is configured to adjust a setpoint for a frequency or to generate that one for the induction heater 4 required frequency, eg 25 kHz, is generated.

Die Aktorikvorrichtung 1 weist eine Steuereinrichtung 11 auf, wobei die Steuereinrichtung 11 mit der Stromrichtereinrichtung 10 signaltechnisch verbunden ist. In einer vereinfachten Darstellung erzeugt die Steuereinrichtung 11 ein Ansteuerungssignal, welches beispielsweise über ein Kabel oder kabellos, z.B. per Funk, an die Stromrichtereinrichtung 10 übermittelt wird. Beispielsweise ist die Steuereinrichtung 11 ein Steuergerät für eine elektronische Fahrwerksdämpfung. Die Steuereinrichtung 11 ist über die Versorgungseinrichtung 9 stromtechnisch verbunden, um die Steuereinrichtung 11 mit Energie zu versorgen, so dass ein elektrisches Signal, beispielsweise das Ansteuerungssignal, an die Stromrichtereinrichtung 10 gesendet werden kann. The actuator device 1 has a control device 11 on, the control device 11 with the power converter device 10 is technically connected. In a simplified representation, the control device generates 11 a control signal, which for example via a cable or wirelessly, for example by radio, to the power converter device 10 is transmitted. For example, the control device 11 a control unit for electronic suspension damping. The control device 11 is about the utility 9 connected by electricity to the control device 11 be supplied with energy, so that an electrical signal, for example, the drive signal to the power converter device 10 can be sent.

Die 2 zeigt eine alternative Ausführungsform der Aktorikvorrichtung 1. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel weist der Formgedächtnisaktor 3 einen Empfängerabschnitt 8 auf. Der Empfängerabschnitt 8 ist in dem Aktorkörper 5 integriert, wobei das von der Induktionsheizeinrichtung 4 erzeugte elektromagnetische Wechselfeld 6 über Induktion, das Wirbelstromfeld 7 in dem Empfängerabschnitt 8 erzeugt, wodurch der Formgedächtnisaktor 3 mit der Umwandlungstemperatur beaufschlagt wird. Der Empfängerabschnitt 8 besteht aus einem ferromagnetischen Material, z.B. Stahl. Der Aktorkörper 5 besteht beispielsweise aus einem nicht-ferromagnetischen "formgedächtnisfähigen" Material, z.B. ein Formgedächtnispolymer, oder aus einem ferromagnetischen "formgedächtnisfähigen" Material bzw. Legierung.The 2 shows an alternative embodiment of Aktorikvorrichtung 1 , In the embodiment shown, the shape memory actuator 3 a receiver section 8th on. The receiver section 8th is in the actuator body 5 integrated, which by the induction heater 4 generated alternating electromagnetic field 6 via induction, the eddy current field 7 in the receiver section 8th generated, causing the shape memory actuator 3 is subjected to the transformation temperature. The receiver section 8th consists of a ferromagnetic material, eg steel. The actuator body 5 consists for example of a non-ferromagnetic "shape memory" material, such as a shape memory polymer, or of a ferromagnetic "shape memory" material or alloy.

Die 3 zeigt die Aktorikvorrichtung 1 wie diese bereits in der 1 beschrieben wurde, wobei das in dem Formgedächtnisaktor 3 erzeugte Wirbelstromfeld 7 ein entgegengesetzt zur Induktionsheizeinrichtung 4 dargestelltes Feld ist. The 3 shows the actuator device 1 like this one already in the 1 in the shape memory actuator 3 generated eddy current field 7 opposite to the induction heater 4 represented field is.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Aktorikvorrichtung Aktorikvorrichtung
22
Fahrzeug vehicle
33
Formgedächtnisaktor Formgedächtnisaktor
44
Induktionsheizeinrichtung induction heating
5 5
Aktorkörperactuator body
66
elektromagnetisches Wechselfeld electromagnetic alternating field
77
Wirbelstromfeld Eddy current field
88th
Empfängerabschnitt receiver section
99
Versorgungseinrichtung supply
1010
Stromrichtereinrichtung Converter means
1111
Steuereinrichtung control device

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • EP 2829476 A1 [0003] EP 2829476 A1 [0003]
  • DE 102008063534 A1 [0003] DE 102008063534 A1 [0003]
  • DE 19856013 A1 [0004] DE 19856013 A1 [0004]

Claims (9)

Aktorikvorrichtung (1) mit einem Formgedächtnisaktor (3), wobei der Formgedächtnisaktor (3) bei einer Beaufschlagung mit einer Umwandlungstemperatur, aus einer Niedertemperaturform in eine Hochtemperaturform überführbar ist, mit einer Induktionsheizeinrichtung (4) zur Beaufschlagung des Formgedächtnisaktors (3) mit der Umwandlungstemperatur, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktorikvorrichtung (1) als eine Fahrzeugaktorikvorrichtung ausgebildet ist.Actuator device ( 1 ) with a shape memory actuator ( 3 ), wherein the shape memory factor ( 3 ) can be converted into a high-temperature mold when exposed to a transformation temperature, from a low-temperature mold, to an induction heating device ( 4 ) for acting on the shape memory actuator ( 3 ) with the transformation temperature, characterized in that the actuator device ( 1 ) is formed as a vehicle actuator device. Aktorikvorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Formgedächtnisaktor (3) einen Aktorkörper (5) aufweist, wobei der Aktorkörper (5) aus einer Formgedächtnislegierung gebildet ist, wobei die Induktionsheizeinrichtung (4) ausgebildet und angeordnet ist, ein elektromagnetisches Wechselfeld (6) zu erzeugen, welches über Induktion ein Wirbelstromfeld (7) in dem Aktorkörper (5) zur Beaufschlagung des Formgedächtnisaktors (3) mit der Umwandlungstemperatur erzeugt. Actuator device ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the shape memory actuator ( 3 ) an actuator body ( 5 ), wherein the actuator body ( 5 ) is formed of a shape memory alloy, wherein the induction heating device ( 4 ) is arranged and arranged, an alternating electromagnetic field ( 6 ), which induces an eddy current field ( 7 ) in the actuator body ( 5 ) for acting on the shape memory actuator ( 3 ) is generated at the transformation temperature. Aktorikvorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Formgedächtnisaktor (3) einen Aktorkörper (5) aufweist, wobei der Aktorkörper (5) aus einer Formgedächtnislegierung gebildet ist und wobei in dem Aktorkörper (5) ein Empfängerabschnitt (8) integriert ist, wobei die Induktionsheizeinrichtung (4) ein elektromagnetisches Wechselfeld (6) erzeugt, welches über Induktion das Wirbelstromfeld (7) in dem Empfängerabschnitt (8) erzeugt und dadurch den Formgedächtnisaktor (3) mit der Umwandlungstemperatur beaufschlagt.Actuator device ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the shape memory actuator ( 3 ) an actuator body ( 5 ), wherein the actuator body ( 5 ) is formed from a shape memory alloy and wherein in the actuator body ( 5 ) a receiver section ( 8th ), wherein the induction heating device ( 4 ) an electromagnetic alternating field ( 6 ), which via induction the eddy current field ( 7 ) in the receiver section ( 8th ) and thereby the shape memory actuator ( 3 ) is applied to the transformation temperature. Aktorikvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Induktionsheizeinrichtung (4) körperlich kontaktierend und/oder benachbart zu dem Formgedächtnisaktor (3) angeordnet ist.Actuator device ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one induction heating device ( 4 ) physically contacting and / or adjacent to the shape memory actuator ( 3 ) is arranged. Aktorikvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktorikvorrichtung (1) eine Rückstelleinrichtung zur Überführung des Formgedächtnisaktors (3) aus der Hochtemperaturform in die Niedertemperaturform aufweist.Actuator device ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the actuator device ( 1 ) a restoring device for transferring the shape memory actuator ( 3 ) from the high temperature mold into the low temperature mold. Aktorikvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktorikvorrichtung (1) eine Versorgungseinrichtung (9) umfasst, wobei die Versorgungseinrichtung (9) als eine Starterbatterie und/oder als eine Traktionsbatterie ausgebildet ist.Actuator device ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the actuator device ( 1 ) a supply device ( 9 ), wherein the supply device ( 9 ) is designed as a starter battery and / or as a traction battery. Aktorikvorrichtung (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktorikvorrichtung (1) eine Stromrichtereinrichtung (10) umfasst.Actuator device ( 1 ) according to claim 6, characterized in that the actuator device ( 1 ) a power converter device ( 10 ). Aktorikvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrzeugaktorikvorrichtung als ein Fahrwerksaktuator ausgebildet ist.Actuator device ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the vehicle actuator device is designed as a Fahrwerksaktuator. Fahrzeug (2) mit der Aktorikvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.Vehicle ( 2 ) with the actuator device ( 1 ) according to any one of the preceding claims.
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Citations (3)

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DE102008063534A1 (en) 2008-12-18 2010-07-01 Otto Egelhof Gmbh & Co. Kg Arrangement for adjusting valve, has plunger which is under action of restoring element, where valve closing unit has housing attached to valve
EP2829476A1 (en) 2013-07-25 2015-01-28 Astrium GmbH Device for opening or closing a sealing seat of a valve

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