DE102018218637B3 - Electroactive polymer actuator device - Google Patents

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Abstract

Es wird eine Polymeraktuatoreinrichtung (1) vorgeschlagen, die über mindestens einen dielektrischen Elastomeraktuator (2) verfügt, der eine Mehrzahl von in einer Hauptrichtung (4) abwechselnd aufeinanderfolgenden Elektrodenschichten (6) und Elastomermaterialschichten (7) aufweist. Jede Elastomermaterialschicht (7) hat zwei einander entgegengesetzte, in der Hauptrichtung (4) orientierte Hauptseiten (42, 43), wobei an jeder Hauptseite (42, 43) eine der Elektrodenschichten (6) anliegt. Mindestens eine der Elastomermaterialschichten (7) ist als eine Relief-Elastomermaterialschicht (45) ausgebildet, die an mindestens einer Hauptseite (42) reliefartig strukturiert ist. Die aus der reliefartigen Strukturierung resultierende Reliefstruktur (44) umfasst ein Feld aus einer Vielzahl von unter Belassung von freien Zwischenräumen mit Abstand zueinander verteilt angeordneten Vorsprüngen (46), die in der Hauptrichtung (4) orientiert sind und an denen stirnseitig jeweils eine Elektrodenschicht (6) anliegt.A polymer actuator device (1) is proposed which has at least one dielectric elastomer actuator (2) which has a plurality of electrode layers (6) and elastomer material layers (7) which alternate in succession in a main direction (4). Each elastomer material layer (7) has two opposite main sides (42, 43) oriented in the main direction (4), one of the electrode layers (6) abutting each main side (42, 43). At least one of the elastomer material layers (7) is designed as a relief elastomer material layer (45) which is structured in relief on at least one main side (42). The relief structure (44) resulting from the relief-like structuring comprises a field of a multiplicity of projections (46) which are spaced apart from one another and leave free interspaces, which are oriented in the main direction (4) and on each end of which an electrode layer (6 ) is present.

Description

Die Erfindung betrifft eine elektroaktive Polymeraktuatoreinrichtung, mit mindestens einem dielektrischen Elastomeraktuator, der eine Mehrzahl von in einer Hauptrichtung abwechselnd aufeinanderfolgenden Elektrodenschichten und Elastomermaterialschichten aufweist, wobei jede Elastomermaterialschicht zwei einander entgegengesetzte, in der Hauptrichtung orientierte Hauptseiten hat und im Bereich ihrer beiden Hauptseiten an jeweils einer der Elektrodenschichten anliegt, wobei zwischen den in der Hauptrichtung aufeinanderfolgend angeordneten Elektrodenschichten durch das Anlegen einer Steuerspannung jeweils ein elektrostatisches Feld erzeugbar ist, durch das in Verbindung mit einem elastischen Zusammendrücken der dazwischen angeordneten Elastomermaterialschicht eine gegenseitige Annäherung der beiden Elektrodenschichten hervorrufbar ist, wobei mindestens eine Elastomermaterialschicht des mindestens einen dielektrischen Elastomeraktuators als eine Relief-Elastomermaterialschicht ausgebildet ist, die an mindestens einer ihrer beiden Hauptseiten reliefartig strukturiert ist und ein Feld aus einer Vielzahl von unter Belassung von freien Zwischenräumen mit Abstand zueinander verteilt angeordneten, in der Hauptrichtung orientierten Vorsprüngen aufweist, an denen die benachbarte Elektrodenschicht anliegt.The invention relates to an electroactive polymer actuator device with at least one dielectric elastomer actuator, which has a plurality of electrode layers and elastomer material layers that alternate in succession in a main direction, each elastomer material layer having two opposite main sides oriented in the main direction and in the area of its two main sides on one of each Electrode layers are present, whereby an electrostatic field can be generated between the successively arranged electrode layers in the main direction by applying a control voltage, by means of which, in conjunction with an elastic compression of the elastomer material layer arranged therebetween, a mutual approach of the two electrode layers can be brought about, at least one elastomer material layer of the form at least one dielectric elastomer actuator as a relief elastomer material layer t, which is structured in relief on at least one of its two main sides and has a field of a plurality of projections, which are spaced apart from one another and are left spaced apart and oriented in the main direction and against which the adjacent electrode layer bears.

Eine aus der WO 01/ 06 575 A1 bekannte elektroaktive Polymeraktuatoreinrichtung dieser Art enthält einen dielektrischen Elastomeraktuator, der eine aus einem elektroaktiven Polymer bestehende Elastomermaterialschicht aufweist, die zwischen zwei Elektrodenschichten angeordnet ist. Die Elastomermaterialschicht hat an ihren den Elektrodenschichten zugewandten Seiten jeweils eine strukturierte Oberfläche, bei der es sich um eine aufgeraute Fläche mit einer zufälligen Struktur handeln kann.One from the WO 01/06 575 A1 Known electroactive polymer actuator device of this type contains a dielectric elastomer actuator which has an elastomer material layer consisting of an electroactive polymer, which is arranged between two electrode layers. The elastomer material layer has a structured surface on its sides facing the electrode layers, which can be a roughened surface with a random structure.

Die DE 10 2012 016 378 A1 beschreibt einen dielektrischen Elastomeraktuator, der über eine elastisch verformbare dielektrische Schicht verfügt, die an zwei gegenüberliegenden Oberflächen von elastisch verformbaren Elektroden eingefasst ist. An mindestens einer der Oberflächen der dielektrischen Schicht, auf der eine Elektrode ausgebildet ist, ist eine mit Vertiefungen versehene Strukturierung vorhanden.The DE 10 2012 016 378 A1 describes a dielectric elastomer actuator which has an elastically deformable dielectric layer which is bordered on two opposite surfaces by elastically deformable electrodes. A structuring provided with depressions is present on at least one of the surfaces of the dielectric layer on which an electrode is formed.

Aus der DE 10 2008 039 757 A1 ist ein Aktorelement bekannt, das einen Stapelaufbau hat und über mehrere aufeinander platzierte dielektrische Trennschichten verfügt, die jeweils zwischen zwei Elektroden eingefasst sind.From the DE 10 2008 039 757 A1 an actuator element is known which has a stack structure and has a plurality of dielectric separating layers placed one on top of the other, each of which is enclosed between two electrodes.

Aus der EP 2 506 325 A1 ist ein elektromechanischer Wandler bekannt, der über einen dielektrischen Elastormer-Schichtverbund verfügt, der an einander entgegengesetzten Seiten jeweils mit einer Elektrode versehen ist. Die den Elektroden zugewandten Seitenflächen des dielektrischen Elastomer-Schichtverbundes haben eine gewellte Struktur, was entsprechend auch für die daran angebrachten Elektroden gilt.From the EP 2 506 325 A1 an electromechanical transducer is known which has a dielectric elastomer layer composite which is provided with an electrode on opposite sides in each case. The side surfaces of the dielectric elastomer layer composite facing the electrodes have a corrugated structure, which also applies correspondingly to the electrodes attached to them.

Aus der US 2009 / 0 169 829 A1 ist ein dielektrischer Verbundkörper bekannt, der eine aus einem dielektrischen Material bestehende Schicht aufweist, die eine mit einer gewellten Struktur versehene Oberfläche hat, an der eine elektrisch leitfähige Schicht angebracht ist.From the US 2009/0 169 829 A1 a composite dielectric body is known which has a layer consisting of a dielectric material which has a surface provided with a corrugated structure, to which an electrically conductive layer is attached.

In der US 2012 / 0 177 934 A1 ist eine Elektrodenanordnung offenbart, die einen Mehrschichtaufbau hat. Eine Elastomerschicht ist an zwei einander entgegengesetzten Seiten jeweils mit einer elektrisch leitfähigen Schicht versehen. Die Elastomerschicht hat eine Polymermatrix, in die Kohlenstoff-Nanoröhrchen eingebettet sind, die an der Oberfläche eine Reliefstruktur hervorrufen.In the US 2012/0 177 934 A1 discloses an electrode arrangement which has a multilayer structure. An elastomer layer is provided with an electrically conductive layer on each of two opposite sides. The elastomer layer has a polymer matrix in which carbon nanotubes are embedded, which create a relief structure on the surface.

Eine aus der DE 10 2014 002 739 B3 bekannte elektroaktive Polymeraktuatoreinrichtung enthält einen dielektrischen Elastomeraktuator, der als Stapelaktuator konzipiert ist und mehrere in einer Hauptrichtung abwechselnd aufeinanderfolgend angeordnete Elektrodenschichten und Elastomermaterialschichten aufweist. Mit den Elektrodenschichten verbundene Kontaktierungsmittel erlauben zum Aktivieren des Elastomeraktuators das Anlegen einer Steuerspannung, woraus ein Ladungszufluss resultiert, sodass zwischen den Elektrodenschichten elektrostatische Felder aufgebaut werden, die die Elektrodenschichten zueinander ziehen. Dabei werden die dazwischen angeordneten Elastomermaterialschichten in der Hauptrichtung elastisch komprimiert. Dies führt insgesamt zu einer Verkürzung des Elastomeraktuators. Ein anschließendes Entladen der Elektrodenstrukturen führt zu einem Entfernen der elektrostatischen Felder, sodass die Elektrodenschichten durch die wieder in ihre Ausgangsform zurückkehrenden Elastomermaterialschichten in die Ausgangsstellung zurückgedrückt werden. Der Elastomeraktuator kehrt dadurch in seine Ausgangslänge zurück. Durch abwechselndes Aktivieren und Deaktivieren des Elastomeraktuators kann ein stirnseitig angeordneter Kraftabgabeabschnitt zu einer hin und her gehenden Linearbewegung veranlasst werden.One from the DE 10 2014 002 739 B3 Known electroactive polymer actuator device contains a dielectric elastomer actuator, which is designed as a stack actuator and has a plurality of electrode layers and elastomer material layers arranged alternately in succession in a main direction. Contacting means connected to the electrode layers allow a control voltage to be applied to activate the elastomer actuator, which results in a charge inflow, so that electrostatic fields are built up between the electrode layers, which pull the electrode layers towards one another. The elastomer material layers arranged in between are elastically compressed in the main direction. Overall, this leads to a shortening of the elastomer actuator. Subsequent discharging of the electrode structures leads to a removal of the electrostatic fields, so that the electrode layers are pressed back into the starting position by the elastomer material layers returning to their original shape. The elastomer actuator then returns to its original length. By alternately activating and deactivating the elastomer actuator, a power output section arranged on the end face can be caused to perform a reciprocating linear movement.

Das Komprimieren der Elastomermaterialschichten erfordert sehr hohe Kräfte und dementsprechend auch sehr hohe Steuerspannungen. Dennoch sind die durch die Kompression der Elastomermaterialschichten erzeugbaren Hübe des Elastomeraktuators relativ klein, sodass sehr viele Elastomermaterialschichten benötigt werden, um einen sinnvoll verwertbaren Gesamthub des Elastomeraktuators zu erhalten.The compression of the elastomer material layers requires very high forces and, accordingly, very high control voltages. Nevertheless, the strokes of the elastomer actuator that can be generated by the compression of the elastomer material layers are relatively small, so that a large number of elastomer material layers are required in order to obtain a usable overall stroke of the elastomer actuator.

In der vorgenannten DE 10 2014 002 739 B3 wurde erkannt, dass durch stirnseitig am Elastomeraktuator angeordnete starre Kraftabgabeabschnitte die Querdehnung der benachbarten Elastomermaterialschichten beeinträchtigt wird, sodass eine quer zu der Hauptrichtung flexible Kraftübertragungsstruktur zwischen die Kraftabgabeabschnitte und die sich aus den Elektrodenschichten und den Elastomermaterialschichten zusammensetzende Antriebsstruktur zwischengeschaltet wurde. Dies hat eine Vergrößerung der Baulänge und eine Erhöhung der Herstellungskosten zur Folge. In the aforementioned DE 10 2014 002 739 B3 It was recognized that rigid power delivery sections arranged on the end face of the elastomer actuator impair the transverse expansion of the adjacent elastomer material layers, so that a force transmission structure that is flexible transversely to the main direction was interposed between the power delivery sections and the drive structure composed of the electrode layers and the elastomer material layers. This results in an increase in length and an increase in manufacturing costs.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Maßnahmen zu treffen, die bei einer elektroaktiven Polymeraktuatoreinrichtung auf kostengünstige Weise eine Effektivitätssteigerung des mindestens einen dielektrischen Elastomeraktuators bewirken.The invention is based on the object of taking measures which, in the case of an electroactive polymer actuator device, bring about an increase in effectiveness of the at least one dielectric elastomer actuator in a cost-effective manner.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist in Verbindung mit den eingangs genannten Merkmalen vorgesehen, dass die Vorsprünge mindestens einer Relief-Elastomermaterialschicht noppenartig ausgebildet sind, wobei sie untereinander identisch gestaltet sind und über eine kreisförmige Außenkontur verfügen.To achieve this object, it is provided in connection with the features mentioned at the outset that the projections of at least one relief elastomer material layer are nub-like, wherein they are designed identically to one another and have a circular outer contour.

Die reliefartige Strukturierung der als Relief-Elastomermaterialschicht bezeichneten Elastomermaterialschicht begünstigt das Querdehnungsvermögen beim axialen Zusammendrücken zwischen den beiden benachbarten Elektrodenschichten. Da die zu der im Folgenden auch als Reliefstruktur bezeichneten reliefartigen Strukturierung gehörenden Vorsprünge seitlich von freien Zwischenräumen flankiert sind, haben sie ein wesentlich besseres Querdehnungsvermögen als eine quer zu der Hauptrichtung geschlossene Elastomermaterialschicht. Folglich ist die Widerstandskraft des Elastomermaterials im Bereich der reliefartigen Strukturierung reduziert, sodass mit üblichen Steuerspannungen höhere Kompressionsgrade und folglich größere Hübe realisierbar sind oder aber mit reduzierter Steuerspannung zumindest gleich große Hübe wie beim Stand der Technik. Insgesamt muss zur Erzeugung einer gewissen Kompression der Relief-Elastomermaterialschicht weniger Elastomermaterial verformt werden als bei üblichen, unstrukturierten Elastomermaterialschichten. Es ist vorteilhaft, dass die Vorsprünge mindestens einer Relief-Elastomermaterialschicht noppenartig ausgebildet sind, wobei sie untereinander identisch gestaltet sind und über eine kreisförmige Außenkontur verfügen. Die Ausgestaltung als Relief-Elastomermaterialschicht kann sich auf nur eine, auf mehrere oder auf sämtliche Elastomermaterialschichten beziehen. Besonders vorteilhaft ist es, wenn jede Elastomermaterialschicht des Elastomeraktuators als eine Relief-Elastomermaterialschicht ausgebildet ist.The relief-like structuring of the elastomer material layer referred to as relief elastomer material layer favors the transverse expansion capacity when axially compressed between the two adjacent electrode layers. Since the projections belonging to the relief-like structuring, also referred to below as relief structure, are flanked laterally by free spaces, they have a much better transverse expansion capacity than an elastomer material layer closed transversely to the main direction. As a result, the resistance of the elastomer material in the area of the relief-like structuring is reduced, so that higher levels of compression and consequently larger strokes can be achieved with conventional control voltages or at least the same strokes as in the prior art with reduced control voltage. Overall, in order to produce a certain compression of the relief elastomer material layer, less elastomer material has to be deformed than in the case of conventional, unstructured elastomer material layers. It is advantageous that the projections of at least one relief elastomer material layer are nub-like, whereby they are identical to one another and have a circular outer contour. The configuration as a relief elastomer material layer can relate to only one, to several or to all elastomer material layers. It is particularly advantageous if each elastomer material layer of the elastomer actuator is designed as a relief elastomer material layer.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.Advantageous developments of the invention emerge from the subclaims.

Insbesondere aus Gründen der strukturellen Stabilität wird es als vorteilhaft erachtet, wenn die Relief-Elastomermaterialschicht an nur einer ihrer beiden Hauptseiten reliefartig strukturiert ist, das heißt, sich eine reliefartige Strukturierung bzw. Reliefstruktur an nur einer der beiden Hauptseiten der Relief-Elastomermaterialschicht befindet. Somit liegt die Relief-Elastomermaterialschicht einerseits mit ihren Vorsprüngen und somit mit einer betragsmäßig reduzierten Kontaktfläche an der einen benachbarten Elektrodenschicht an, während sie andererseits großflächig mit der anderen benachbarten Elektrodenschicht in Kontakt steht. Es besteht jedoch durchaus die Möglichkeit, die Relief-Elastomermaterialschicht an beiden Hauptseiten mit jeweils einer reliefartigen Strukturierung zu versehen. Insbesondere besteht auch die Möglichkeit, einseitig und zweiseitig reliefartig strukturierte Relief-Elastomermaterialschichten in ein und demselben dielektrischen Elastomeraktuator zu kombinieren.For reasons of structural stability in particular, it is considered advantageous if the relief elastomer material layer is structured in relief on only one of its two main sides, that is to say that a relief-like structuring or relief structure is located on only one of the two main sides of the relief elastomer material layer. The relief elastomer material layer thus bears on the one hand with its projections and thus with a contact area with a reduced amount, on the one adjacent electrode layer, while on the other hand it is in extensive contact with the other adjacent electrode layer. However, it is possible to provide the relief elastomer material layer with a relief-like structure on both main sides. In particular, there is also the possibility of combining relief elastomer material layers structured in relief on one side and on both sides in one and the same dielectric elastomer actuator.

Insbesondere aus Stabilitätsgründen kann es zweckmäßig sein, innerhalb eines dielektrischen Elastomeraktuators sowohl unstrukturierte Elastomermaterialschichten als auch Relief-Elastomermaterialschichten einzusetzen.For reasons of stability in particular, it can be expedient to use both unstructured elastomer material layers and relief elastomer material layers within a dielectric elastomer actuator.

Die elektroaktive Polymeraktuatoreinrichtung kann nur einen einzigen dielektrischen Elastomeraktuator enthalten oder aber mit mehreren dielektrischen Elastomeraktuatoren ausgestattet sein. Vorzugsweise sind mehrere dielektrische Elastomeraktuatoren wirkungsmäßig parallelgeschaltet, um eine Kraftvergrö-ßerung zu erzielen. Auch eine Hintereinanderschaltung mehrerer Elastomeraktuatoren zwecks Hubvergrößerung ist möglich.The electroactive polymer actuator device can contain only a single dielectric elastomer actuator or can be equipped with a plurality of dielectric elastomer actuators. A plurality of dielectric elastomer actuators are preferably connected in parallel in order to achieve an increase in force. A series connection of several elastomer actuators for the purpose of increasing the stroke is also possible.

Mindestens ein dielektrischer Elastomeraktuator ist bevorzugt als Stapelaktuator ausgeführt, bei dem die eine Antriebsstruktur definierenden Elektrodenschichten und Elastomermaterialschichten in abwechselnder Reihenfolge in der Hauptrichtung aufeinandergestapelt sind und sich jeweils in einer zu der Hauptrichtung rechtwinkeligen Schichtebene erstrecken. An die Elektrodenschichten ist die Steuerspannung anlegbar, was zur Ausbildung elektrostatischer Felder zwischen den Elektrodenschichten führt, sodass selbige zueinander gezogen werden, wodurch die jeweils dazwischenliegende, insbesondere als Relief-Elastomermaterialschicht ausgebildete Elastomermaterialschicht in der Hauptrichtung komprimiert wird.At least one dielectric elastomer actuator is preferably designed as a stack actuator, in which the electrode layers and elastomer material layers defining a drive structure are stacked on top of one another in an alternating order in the main direction and each extend in a layer plane perpendicular to the main direction. The control voltage can be applied to the electrode layers, which leads to the formation of electrostatic fields between the electrode layers, so that the same are pulled towards one another, as a result of which the intermediate elastomer material layer, in particular a relief elastomer material layer, is compressed in the main direction.

Die Elastomermaterialschichten sind zweckmäßigerweise wie auch die Elektrodenschichten mit einem rechteckigen oder runden, insbesondere kreisrunden Umriss versehen. Allerdings sind auch beliebige andere Umrissgestaltungen möglich.The elastomer material layers are expediently, in particular, like the electrode layers with a rectangular or round one provided with a circular outline. However, any other outline designs are also possible.

Anstatt als Stapelaktuator kann mindestens ein dielektrischer Elastomeraktuator beispielsweise auch mit spiralförmig aufgerollten Elastomermaterialstreifen und Elektrodenstreifen ausgestattet sein, wobei mindestens ein und bevorzugt jeder Elastomermaterialstreifen als eine streifenförmige Relief-Elastomermaterialschicht ausgebildet ist.Instead of being a stack actuator, at least one dielectric elastomer actuator can also be equipped, for example, with spirally rolled up elastomer material strips and electrode strips, at least one and preferably each elastomer material strip being designed as a strip-shaped relief elastomer material layer.

Bevorzugt sind die Elektrodenschichten von elektrisch leitenden starren Plattenkörpern gebildet, die insbesondere aus Metall bestehen.The electrode layers are preferably formed from electrically conductive rigid plate bodies, which consist in particular of metal.

Bei einer bevorzugten Ausgestaltung bestehen die Elektrodenschichten aus flexiblen Graphitbeschichtungen der Elastomermaterialschichten oder aus mit Graphit beschichteten flexiblen Trägermaterialschichten. Eine derartige Ausgestaltung hat den Vorteil, dass die Elektrodenschichten die Querdehnungen der Elastomermaterialschichten mitmachen können, was vor allem dann von Vorteil ist, wenn eine feste Verbindung zwischen den Elastomermaterialschichten und den Elektrodenschichten besteht.In a preferred embodiment, the electrode layers consist of flexible graphite coatings of the elastomer material layers or of flexible carrier material layers coated with graphite. Such an embodiment has the advantage that the electrode layers can participate in the transverse expansions of the elastomer material layers, which is particularly advantageous if there is a firm connection between the elastomer material layers and the electrode layers.

Ein bevorzugter Aufbau mindestens einer Relief-Elastomermaterialschicht sieht vor, dass sie über einen sich ununterbrochen quer zu der Hauptrichtung erstreckenden Basis-Schichtkörper verfügt, an dem unter Bildung einer reliefartigen Strukturierung die Vorsprünge in der Hauptrichtung wegragend angeordnet sind. Der Basis-Schichtkörper bildet praktisch eine durchgehende Teilschicht, auf der die Vorsprünge zur Bildung einer Relief-Teilschicht aufgebracht sind. Bevorzugt sind der Basis-Schichtkörper und die Vorsprünge einstückig miteinander ausgebildet.A preferred construction of at least one relief elastomer material layer provides that it has a base layer body which extends continuously transversely to the main direction and on which the projections are arranged so as to protrude in the main direction to form a relief-like structure. The base laminate practically forms a continuous sublayer on which the projections for forming a relief sublayer are applied. The base laminate and the projections are preferably formed in one piece with one another.

Als vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn der Basis-Schichtkörper mindestens einer Relief-Elastomermaterialschicht folienartig dünn und flexibel biegbar ausgebildet ist. Der Basis-Schichtkörper sorgt für einen Zusammenhalt der einzelnen Vorsprünge und wirkt sich dennoch kaum beeinträchtigend auf das Verformungsverhalten der Relief-Elastomermaterialschicht aus.It has proven to be advantageous if the base layered body is designed to be thin and flexibly bendable in the manner of a film in at least one relief elastomer material layer. The base laminate ensures that the individual projections are held together and yet has hardly any negative impact on the deformation behavior of the relief elastomer material layer.

Der Basis-Schichtkörper kann an seiner der reliefartig strukturierten Hauptseite entgegengesetzten Hauptseite gänzlich unstrukturiert und insbesondere glattflächig ausgeführt sein. Es hat sich jedoch herausgestellt, dass ein zusätzlicher Federeffekt erzielbar ist, wenn der Basis-Schichtkörper an der den Vorsprüngen entgegengesetzten Hauptseite über eine Vielzahl punktuell verteilter Vertiefungen verfügt, die sich insbesondere von der Rückseite her in die Vorsprünge hinein erstrecken. Solche Vertiefungen sind luftgefüllt und können die Funktion von Luftfedern ausüben, ebenso wie die sich in den freien Zwischenräumen befindende Luft. Dies begünstigt das elastische Rückstellverhalten des Elastomeraktuators.The base laminate can be completely unstructured on its main side opposite the relief-like structured main side and, in particular, have a smooth surface. However, it has been found that an additional spring effect can be achieved if the base layered body has a plurality of punctiformly distributed depressions on the main side opposite the projections, which depressions extend in particular from the rear into the projections. Such depressions are filled with air and can perform the function of air springs, as can the air in the free spaces. This favors the elastic recovery behavior of the elastomer actuator.

Wie schon angesprochen, können die Vorsprünge mindestens einer Relief-Elastomermaterialschicht einstückig mit dem Basis-Schichtkörper ausgebildet sein. Alternativ besteht aber auch die Möglichkeit, die Vorsprünge bei mindestens einer Relief-Elastomermaterialschicht individuell am zugeordneten Basis-Schichtkörper zu fixieren. Die Fixierung erfolgt beispielsweise durch eine Klebeverbindung. Auch mittels Siebdruck oder durch Rakeln können die Vorsprünge zeitsparend und zuverlässig aufgebracht werden.As already mentioned, the projections of at least one relief elastomer material layer can be formed in one piece with the base laminate. Alternatively, however, there is also the possibility of individually fixing the projections on at least one relief elastomer material layer to the assigned base layer body. The fixation is done for example by an adhesive connection. The projections can also be applied reliably and in a time-saving manner by means of screen printing or knife coating.

Über ein besonders gutes Kompressionsvermögen in der Hauptrichtung verfügt eine Relief-Elastomermaterialschicht, die keinen durchgehenden Basis-Schichtkörper besitzt, sondern ausschließlich aus allein den Vorsprüngen besteht, die in diesem Fall direkt von einer der beiden sie flankierenden Elektrodenschichten getragen sind. Die Vorsprünge sind zweckmäßigerweise individuell an der sie tragenden Elektrodenschicht fixiert, beispielsweise durch eine Klebeverbindung oder durch Aufbringen mittels Siebdruck oder durch Aufbringen mittels Rakeln. Die Klebeverbindung wird insbesondere in einem Walzverfahren ausgebildet.A relief elastomer material layer has a particularly good compressive capacity in the main direction, which layer does not have a continuous base layer body, but consists solely of the projections alone, which in this case are carried directly by one of the two electrode layers flanking them. The projections are expediently individually fixed to the electrode layer carrying them, for example by an adhesive connection or by application by means of screen printing or by application by means of doctor blades. The adhesive bond is formed in particular in a rolling process.

Es ist insgesamt zweckmäßig, wenn die Relief-Elastomermaterialschicht an mindestens einer Elektrodenschicht direkt fest angebracht ist. Dadurch ergibt sich ein innerer Zusammenhalt der aus den Elektrodenschichten und aus den Elastomermaterialschichten bestehenden Antriebsstruktur ohne externe Befestigungsmittel.Overall, it is expedient if the relief elastomer material layer is firmly attached directly to at least one electrode layer. This results in an internal cohesion of the drive structure consisting of the electrode layers and the elastomer material layers without external fastening means.

Zweckmäßigerweise ist jede Elastomermaterialschicht und somit auch jede Relief-Elastomermaterialschicht mit einer Haftverbindung an den beiden sie flankierenden Elektrodenschichten fixiert. Dies kann beispielsweise mit den schon erwähnten Verbindungsarten wie Kleben, Siebdruck, Walzen oder Rakeln realisiert sein.Each elastomer material layer and thus also each relief elastomer material layer is expediently fixed with an adhesive connection to the two electrode layers flanking it. This can be achieved, for example, with the connection types already mentioned, such as gluing, screen printing, rollers or doctor blades.

Bei einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Außenkontur der noppenartigen Vorsprünge kreiszylindrisch gestaltet. Bei einer modifizierten Formgebung haben die noppenartigen Vorsprünge eine kappenförmig konvex gewölbte Außenkontur. Letzteres führt dazu, dass sich die Vorsprünge zu ihrer vorderen Stirnfläche hin verjüngen. Ungeachtet der gewählten Ausgestaltung der noppenartigen Vorsprünge ist es zweckmäßig, wenn jeder noppenartige Vorsprung eine abgeflachte vordere Stirnfläche aufweist, an der die darauffolgend angeordnete Elektrodenschicht anliegt.In a preferred embodiment, the outer contour of the knob-like projections is circular-cylindrical. In the case of a modified shape, the knob-like projections have a cap-shaped, convexly curved outer contour. The latter leads to the protrusions tapering towards their front end face. Regardless of the selected configuration of the knob-like projections, it is expedient if each knob-like projection has a flattened front end face against which the electrode layer arranged subsequently lies.

Als ebenfalls vorteilhaft wird es angesehen, wenn die Vorsprünge der reliefartigen Strukturierung mindestens einer Relief-Elastomermaterialschicht ringförmig und dabei insbesondere kreisringförmig ausgebildet sind. Möglich ist beispielsweise auch eine rechteckig Ringform. It is also considered to be advantageous if the projections of the relief-like structuring of at least one relief elastomer material layer are ring-shaped and in particular are ring-shaped. For example, a rectangular ring shape is also possible.

Ringförmig ausgebildete Vorsprünge können quer zu der Hauptrichtung mit Abstand nebeneinanderliegend angeordnet sein. Als besonders vorteilhaft wird allerdings eine Ausführungsform angesehen, bei der die ringförmigen Vorsprünge sich umschließend angeordnet sind, wobei sie zweckmäßigerweise konzentrisch mit radialem Abstand zueinander angeordnet sind. Zwischen den sich jeweils unmittelbar umschließenden ringförmigen Vorsprüngen befindet sich insbesondere ein ringförmiger freier Zwischenraum.Annular projections can be arranged adjacent to one another at a distance transversely to the main direction. However, an embodiment is considered to be particularly advantageous in which the annular projections are arranged encircling one another, wherein they are expediently arranged concentrically with a radial spacing from one another. There is in particular an annular free space between the immediately surrounding annular projections.

Die reliefartige Strukturierung mindestens einer Relief-Elastomermaterialschicht kann auch auf andere Weise ausgestaltet oder hergestellt sein. Die reliefartige Strukturierung kann beispielsweise eine Rillenstruktur aus abwechselnd nebeneinander angeordneten rippenartigen Vorsprüngen und rillenartigen Vertiefungen sein. Sie kann alternativ als eine Gitterstruktur ausgeführt sein. Eine weitere Ausgestaltungsmöglichkeit ist die einer Erodierstruktur, bei der die Vorsprünge dadurch entstanden sind, dass die freien Zwischenräume durch ein Erodierverfahren erzeugt wurden.The relief-like structuring of at least one relief elastomer material layer can also be designed or produced in another way. The relief-like structuring can be, for example, a groove structure made up of alternately arranged rib-like projections and groove-like depressions. Alternatively, it can be designed as a lattice structure. Another design option is that of an erosion structure, in which the protrusions are formed by the free spaces being created by an erosion process.

Die reliefartige Strukturierung kann regelmäßig oder auch unregelmäßig sein.The relief-like structuring can be regular or irregular.

Die Reliefstruktur sollte so ausgeführt sein, dass die von freien Zwischenräumen umgebenen Vorsprünge bei ihrer in der Hauptrichtung erfolgenden drückenden Beaufschlagung nicht seitlich ausknicken, sondern ausschließlich in der Hauptrichtung komprimiert werden, in Verbindung mit einer dazu rechtwinkeligen allseitigen Querdehnung. Um dies zu gewährleisten, ist zweckmäßigerweise die in der Hauptrichtung gemessene Länge jedes Vorsprunges kleiner als ein quer zu dieser Hauptrichtung gemessener maximaler Durchmesser oder eine maximale Breite des betreffenden Vorsprunges. Die Breite beziehungsweise der Durchmesser der Vorsprünge ist also größer als die Höhe. Zusätzlich oder alternativ sind auch andere Gestaltungen möglich, um einem seitlichen Ausknicken vorzubeugen, beispielsweise eine kegelförmige oder pyramidenförmige Formgebung der einzelnen Vorsprünge.The relief structure should be designed in such a way that the projections surrounded by free spaces do not buckle laterally when they are pressed in the main direction, but are compressed only in the main direction, in connection with a transverse expansion at all angles to it. In order to ensure this, the length of each projection measured in the main direction is expediently smaller than a maximum diameter or a maximum width of the projection concerned measured transversely to this main direction. The width or the diameter of the projections is therefore greater than the height. Additionally or alternatively, other configurations are also possible to prevent lateral buckling, for example a conical or pyramid-shaped shape of the individual projections.

Bei jedem Elastomeraktuator sind zweckmäßigerweise die Elektrodenschichten jeweils mit einem Kontaktierungsmittel elektrisch leitend verbunden, über das ein Ladungszufluss von der die Steuerspannung liefernden Spannungsquelle und/oder ein Ladungsabfluss möglich ist, um das gewünschte elektrostatische Feld entweder aufzubauen oder abzubauen. Zweckmäßigerweise sind die Elektrodenschichten abwechselnd mit jeweils einem von insgesamt zwei Kontaktierungsmittel verbunden, sodass jedes Kontaktierungsmittel mit einer von zwei Gruppen von Elektroden kontaktiert ist und die den einzelnen Elastomermaterialschichten zugeordneten elektrostatischen Felder einheitlich erzeugbar oder abbaubar sind.In each elastomer actuator, the electrode layers are expediently electrically conductively connected to a contacting means, via which a charge inflow from the voltage source supplying the control voltage and / or a charge outflow is possible in order to either build up or break down the desired electrostatic field. The electrode layers are expediently alternately connected to one of a total of two contacting means, so that each contacting means is contacted with one of two groups of electrodes and the electrostatic fields assigned to the individual elastomer material layers can be generated or degraded uniformly.

Bei einer zweckmäßigen Ausgestaltung ist die Polymeraktuatoreinrichtung als eine zur Steuerung einer Fluidströmung verwendbare Steuerventileinrichtung ausgeführt. Mindestens ein Elastomeraktuator ist mit einem in der Hauptrichtung orientierten ersten Endabschnitt an einem Ventilgehäuse der Steuerventileinrichtung befestigt und weist an seinem entgegengesetzten zweiten Endabschnitt ein Verschlusselement auf, das einem eine Kanalmündung eines Ventilkanals umrahmenden Ventilsitz gegenüberliegt. Durch Betreiben des Elastomeraktuators lässt sich eine Hubbewegung des Verschlusselementes relativ zu dem Ventilsitz hervorrufen, um den Ventilkanal wahlweise zu verschließen oder für den Durchtritt eines Fluides zu öffnen.In an expedient embodiment, the polymer actuator device is designed as a control valve device that can be used to control a fluid flow. At least one elastomer actuator is fastened to a valve housing of the control valve device with a first end section oriented in the main direction and has a closure element at its opposite second end section, which is opposite a valve seat which frames a channel opening of a valve channel. By operating the elastomer actuator, a lifting movement of the closure element relative to the valve seat can be brought about in order to either close the valve channel or open it for the passage of a fluid.

Die Polymeraktuatoreinrichtung kann für beliebige andere Anwendungen ausgeführt sein. Sie kann beispielsweise als Antrieb für ein zu bewegendes Bauteil einer Maschine ausgeführt sein. Auch eine Ausgestaltung als eine Sensoreinrichtung ist möglich.The polymer actuator device can be designed for any other application. For example, it can be designed as a drive for a component of a machine to be moved. An embodiment as a sensor device is also possible.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen:

  • 1 in einem Längsschnitt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Polymeraktuatoreinrichtung, die einen dielektrischen Elastomeraktuator enthält, der über eine aus Elektrodenschichten und Elastomermaterialschichten bestehende Antriebsstruktur verfügt, wobei eine vorteilhafte Ausgestaltung als eine Steuerventileinrichtung illustriert ist,
  • 2 in perspektivischer Darstellung einen Ausschnitt der Antriebsstruktur gemäß 1 mit Blick auf die reliefartige Strukturierung bzw. Reliefstruktur einer Relief-Elastomermaterialschicht,
  • 3 eine Draufsicht mit Blickrichtung gemäß Pfeil III aus 2,
  • 4 einen Querschnitt gemäß Schnittlinie IV-IV aus 3, wobei der obere Bereich als Explosionsdarstellung ausgeführt ist, sodass eine Elektrodenschicht und eine Relief-Elastomermaterialschicht einzeln erkennbar sind,
  • 5 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Antriebsstruktur in einer der 2 entsprechenden perspektivischen Darstellungsweise,
  • 6 eine Draufsicht mit Blickrichtung gemäß Pfeil VI aus 5,
  • 7 einen Querschnitt gemäß Schnittlinie VII-VII aus 6 in einer der 4 entsprechenden Darstellungsweise,
  • 8 eine zur Ausführungsform der 5 bis 7 alternative Ausführungsform einer Antriebsstruktur in perspektivischer Darstellungsweise,
  • 9 eine weitere Ausführungsform einer Antriebsstruktur in einer perspektivischen Darstellung entsprechend der Darstellungsweise aus 2,
  • 10 eine Draufsicht mit Blickrichtung gemäß Pfeil X aus 9, und
  • 11 einen Querschnitt gemäß Schnittlinie XI-XI aus 10 in einer der 4 entsprechenden, teilweise explodierten Darstellungsweise.
The invention is explained in more detail below with reference to the accompanying drawing. In this show:
  • 1 In a longitudinal section, a preferred embodiment of the polymer actuator device according to the invention, which contains a dielectric elastomer actuator, which has a drive structure consisting of electrode layers and elastomer material layers, an advantageous embodiment being illustrated as a control valve device,
  • 2 a perspective view of a section of the drive structure 1 with a view to the relief-like structuring or relief structure of a relief elastomer material layer,
  • 3 a plan view looking towards the arrow III out 2 .
  • 4 a cross section along the section line IV-IV out 3 , the upper area being designed as an exploded view so that an electrode layer and a relief elastomer material layer can be recognized individually,
  • 5 another embodiment of the drive structure in one of the 2 corresponding perspective representation,
  • 6 a plan view looking towards the arrow VI out 5 .
  • 7 a cross section along the section line VII-VII out 6 in one of the 4 appropriate presentation,
  • 8th one to the embodiment of 5 to 7 alternative embodiment of a drive structure in a perspective representation,
  • 9 a further embodiment of a drive structure in a perspective view according to the manner of representation 2 .
  • 10 a plan view looking towards the arrow X out 9 , and
  • 11 a cross section along the section line XI-XI out 10 in one of the 4 corresponding, partially exploded representation.

Die nachfolgende Beschreibung bezieht sich auf alle Ausführungsbeispiele, sofern im Einzelfall keine anderen Angaben gemacht werden.The following description refers to all exemplary embodiments, unless otherwise specified in individual cases.

Gemäß 1 enthält eine vorteilhaft aufgebaute elektroaktive Polymeraktuatoreinrichtung 1 einen dielektrischen Elastomeraktuator 2 bevorzugten Aufbaus. Grundsätzlich kann die Polymeraktuatoreinrichtung 1 mit mehreren solcher Elastomeraktuatoren 2 ausgestattet sein.According to 1 contains an advantageously constructed electroactive polymer actuator device 1 a dielectric elastomer actuator 2 preferred construction. Basically, the polymer actuator device 1 with several such elastomer actuators 2 be equipped.

Die Polymeraktuatoreinrichtung 1 gemäß 1 ist als eine Steuerventileinrichtung 3 ausgeführt, die zur Steuerung einer Fluidströmung verwendbar ist. Bei dem steuerbaren Fluid handelt es sich beispielsweise um Druckluft oder um eine Flüssigkeit.The polymer actuator device 1 according to 1 is as a control valve device 3 executed, which can be used to control a fluid flow. The controllable fluid is, for example, compressed air or a liquid.

Die Polymeraktuatoreinrichtung 1 kann zur Bewältigung anderer Aufgaben auch als eine andere, nicht fluidsteuernde Einrichtung ausgeführt sein, beispielsweise als Antriebseinrichtung für eine Komponente einer Maschine oder eines anderen maschinellen Gerätes.The polymer actuator device 1 can also be designed as another, non-fluid-controlling device, for example as a drive device for a component of a machine or another machine device, in order to cope with other tasks.

Bei dem illustrierten Ausführungsbeispiel enthält die Polymeraktuatoreinrichtung 1 nur einen einzigen, im Folgenden zur Vereinfachung als Elastomeraktuator 2 bezeichneten dielektrischen Elastomeraktuator 2. Es versteht sich, dass die Polymeraktuatoreinrichtung 1 prinzipiell mit einer beliebigen Anzahl von Elastomeraktuatoren 2 ausgestattet sein kann.In the illustrated embodiment, the polymer actuator device includes 1 only one, in the following for simplification as an elastomer actuator 2 designated dielectric elastomer actuator 2 , It is understood that the polymer actuator device 1 in principle with any number of elastomer actuators 2 can be equipped.

Der Elastomeraktuator 2 hat eine imaginäre Hauptachse 4. Sie repräsentiert exemplarisch zugleich eine zentrale Längsachse des Elastomeraktuators 2. Die Achsrichtung der Hauptachse 4 wird im Folgenden unter Verwendung des gleichen Bezugszeichens als Hauptrichtung 4 bezeichnet. Soweit im Folgenden in Bezug auf den Elastomeraktuator 2 von einer axialen Richtung die Rede ist, ist dabei die Hauptrichtung 4 gemeint.The elastomer actuator 2 has an imaginary major axis 4 , It also exemplarily represents a central longitudinal axis of the elastomer actuator 2 , The axis direction of the main axis 4 is below using the same reference number as the main direction 4 designated. So far in the following with regard to the elastomer actuator 2 the main direction is referred to as an axial direction 4 meant.

Der Elastomeraktuator 2 hat als Kernbestandteil eine Antriebsstruktur 5. Sie hat einen Schichtaufbau und umfasst eine Mehrzahl von Elektrodenschichten 6 und insbesondere auch eine Mehrzahl von Elastomermaterialschichten 7, die in abwechselnder Reihenfolge in der Hauptrichtung 4 aufeinandergeschichtet sind. Innerhalb der Antriebsstruktur 5 ist somit jede Elastomermaterialschicht 7 sandwichartig zwischen zwei Elektrodenschichten 6 angeordnet.The elastomer actuator 2 has a drive structure as its core component 5 , It has a layer structure and comprises a plurality of electrode layers 6 and in particular also a plurality of layers of elastomer material 7 that are in alternating order in the main direction 4 are stacked on top of each other. Within the drive structure 5 is therefore every layer of elastomer material 7 sandwiched between two electrode layers 6 arranged.

Bevorzugt und bei allen Ausführungsbeispielen ist der Elastomeraktuator 2 als ein Stapelaktuator ausgeführt, bei dem die Elektrodenschichten 6 und die Elastomermaterialschichten 7 in zueinander parallelen, rechtwinkelig zu der Hauptrichtung 4 verlaufenden Schichtebenen 8 angeordnet sind. Gemäß den 2 bis 11 haben sowohl die Elektrodenschichten 6 als auch die Elastomermaterialschichten 7 bevorzugt einen rechteckigen und beispielsweise quadratischen Umriss, wenn man sie in der Hauptrichtung 4 betrachtet. Es versteht sich, dass auch andere Umrissformen möglich sind, beispielsweise eine runde Umrissform oder ein nicht rechteckiger polygonförmiger Umriss.The elastomer actuator is preferred and in all exemplary embodiments 2 designed as a stack actuator in which the electrode layers 6 and the elastomeric material layers 7 in parallel to each other, perpendicular to the main direction 4 trending layer planes 8th are arranged. According to the 2 to 11 have both the electrode layers 6 as well as the layers of elastomer material 7 prefers a rectangular and, for example, square outline when viewed in the main direction 4 considered. It goes without saying that other outline shapes are also possible, for example a round outline shape or a non-rectangular polygonal outline.

Jede Schichtebene 8 verläuft parallel zu einer zu der Hauptrichtung 4 rechtwinkeligen Querebene 12. Die Querebene 12 ist durch zwei zu der Hauptrichtung 4 und auch zueinander rechtwinkelige Querachsen 13, 14 aufgespannt. Jede zu der Hauptrichtung 4 rechtwinkelige Richtung, also jede in der Querebene 12 ausgerichtete Richtung, wird im Folgenden auch als Querrichtung bezeichnet.Every layer level 8th runs parallel to one to the main direction 4 right-angled transverse plane 12 , The transverse plane 12 is through two to the main direction 4 and also transverse axes perpendicular to each other 13 . 14 clamped. Each to the main direction 4 right-angled direction, i.e. each in the transverse plane 12 aligned direction, is also referred to below as the transverse direction.

Der Elastomeraktuator 2 hat zwei einander entgegengesetzte, in der Hauptrichtung 4 orientierte erste und zweite Endabschnitte 15, 16. Exemplarisch ist der erste Endabschnitt 15 an einem Grundkörper 17 der Polymeraktuatoreinrichtung 1 befestigt, während der zweite Endabschnitt 16 bezüglich des Grundkörpers 17 beweglich ist.The elastomer actuator 2 has two opposite, in the main direction 4 oriented first and second end sections 15 . 16 , The first end section is exemplary 15 on a base body 17 the polymer actuator device 1 attached while the second end section 16 regarding the body 17 is mobile.

Bei dem illustrierten Ausführungsbeispiel ist der Grundkörper 17 von einem Ventilgehäuse 18 gebildet. Das Ventilgehäuse 18 definiert eine interne Ventilkammer 22, in der der Elastomeraktuator 2 aufgenommen ist.The basic body is in the illustrated embodiment 17 from a valve housing 18 educated. The valve housing 18 defines an internal valve chamber 22 , in which the elastomer actuator 2 is recorded.

Bevorzugt verfügt der Elastomeraktuator 2 am ersten Endabschnitt 15 über einen ersten Kraftabgabeabschnitt 23 und am zweiten Endabschnitt 16 über einen zweiten Kraftabgabeabschnitt 24. Beide Kraftabgabeabschnitte 23, 24 sind stirnseitig an der Antriebsstruktur 5 angeordnet und durch geeignete Maßnahmen an der Antriebsstruktur 5 befestigt.The elastomer actuator preferably has 2 at the first end section 15 via a first power output section 23 and at the second end section 16 via a second power output section 24 , Both power delivery sections 23 . 24 are on the front of the drive structure 5 arranged and by suitable measures on the drive structure 5 attached.

Über den ersten Kraftabgabeabschnitt 23 ist der Elastomeraktuator 2 an dem Grundkörper 17 befestigt. Entsprechend einem nicht illustrierten Ausführungsbeispiel kann der erste Kraftabgabeabschnitt 23 auch direkt von dem Grundkörper 17 gebildet sein. Over the first power output section 23 is the elastomer actuator 2 on the main body 17 attached. According to an exemplary embodiment, which is not illustrated, the first power output section can 23 also directly from the body 17 be educated.

An dem bezüglich des Grundkörpers 17 beweglichen Kraftabgabeabschnitt 24 ist exemplarisch an der der Antriebsstruktur axial entgegengesetzten Seite ein Verschlusselement 25 angeordnet. Bei ihm handelt es sich beispielsweise um ein gummielastisches Element.At the regarding the body 17 movable power output section 24 is an example of a closure element on the side axially opposite the drive structure 25 arranged. For example, it is a rubber-elastic element.

Das Verschlusselement 25 liegt der Kanalmündung 26 eines steuerbaren Ventilkanals 27 gegenüber, der das Ventilgehäuse 18 durchsetzt und mit der Kanalmündung 26 in die Ventilkammer 22 einmündet. Die Kanalmündung 26 ist von einem am Ventilgehäuse 18 angeordneten Ventilsitz 28 umrahmt, der dem Verschlusselement 25 in der Hauptrichtung 4 gegenüberliegt.The closure element 25 lies the mouth of the canal 26 a controllable valve channel 27 opposite that of the valve body 18 interspersed and with the channel mouth 26 into the valve chamber 22 opens. The canal mouth 26 is from one on the valve body 18 arranged valve seat 28 framed the closure element 25 in the main direction 4 opposite.

Der Elastomeraktuator 2 ist derart elektrisch betätigbar, dass er in der Hauptrichtung 4 eine Längenänderung erfährt. Die damit zusammenhängende Bewegung des Elastomeraktuators 2 wird als Hauptbewegung 33 bezeichnet und ist durch einen Doppelpfeil angedeutet. Ist der Elastomeraktuator 2 an seinem ersten Endabschnitt 15 fixiert, äußert sich die Hauptbewegung 33 in einer Bewegung des zweiten Endabschnittes 16 relativ zum ersten Endabschnitt 15. Exemplarisch führt dies dazu, dass sich das an dem zweiten Kraftabgabeabschnitt 24 angeordnete Verschlusselement 25 unter Ausführung einer Hubbewegung entweder vom Ventilsitz 28 entfernt oder an den Ventilsitz 28 annähert.The elastomer actuator 2 can be operated electrically in such a way that it is in the main direction 4 undergoes a change in length. The related movement of the elastomer actuator 2 is considered the main movement 33 designated and is indicated by a double arrow. Is the elastomer actuator 2 at its first end section 15 fixed, the main movement is expressed 33 in a movement of the second end section 16 relative to the first end section 15 , As an example, this leads to the fact that this is at the second power output section 24 arranged closure element 25 while performing a lifting movement either from the valve seat 28 removed or to the valve seat 28 approaches.

Exemplarisch ist das Verschlusselement 25 in einem deaktivierten Betätigungszustand des Elastomeraktuators 2 durch die interne elastische Kraft der Elastomermaterialschichten 7 an den Ventilsitz 28 angedrückt, sodass die Kanalmündung 26 dicht verschlossen ist. Das Verschlusselement 25 befindet sich dann in einer Schließstellung. In einem aktivierten Betätigungszustand hat sich der Elastomeraktuator 2 verkürzt, sodass das Verschlusselement 25 von dem Ventilsitz 28 abgehoben ist und eine freie Fluidverbindung zwischen dem steuerbaren Ventilkanal 27 und der Ventilkammer 22 vorliegt. Das Verschlusselement 25 befindet sich dann in einer Offenstellung.The closure element is exemplary 25 in a deactivated actuation state of the elastomer actuator 2 through the internal elastic force of the layers of elastomer material 7 to the valve seat 28 pressed so that the channel mouth 26 is tightly closed. The closure element 25 is then in a closed position. The elastomer actuator is in an activated actuation state 2 shortened so that the closure element 25 from the valve seat 28 is lifted and a free fluid connection between the controllable valve channel 27 and the valve chamber 22 is present. The closure element 25 is then in an open position.

In die Ventilkammer 22 mündet zweckmäßigerweise auch mindestens ein durch den Elastomeraktuator 2 nicht steuerbarer, ungesteuerter Ventilkanal 32. Er mündet abseits der Kanalmündung 26 in die Ventilkammer 22 ein.In the valve chamber 22 Expediently also opens at least one through the elastomer actuator 2 non-controllable, uncontrolled valve channel 32 , It flows away from the mouth of the canal 26 into the valve chamber 22 on.

Im Betrieb der Steuerventileinrichtung 3 ist beispielsweise an den steuerbaren Ventilkanal 27 eine externe Fluidquelle angeschlossen. Je nachdem, ob das Verschlusselement 25 durch entsprechende Betätigung des Elastomeraktuators 2 in der Schließstellung oder in einer Offenstellung platziert ist, ergibt sich eine Unterbrechung oder Freigabe der Fluidverbindung zwischen dem steuerbaren Ventilkanal 27 und dem ungesteuerten Ventilkanal 32. In der Offenstellung strömt das Fluid durch die Ventilkammer 22 hindurch. Die Steuerventileinrichtung 3 kann auch so betrieben werden, dass die Fluidquelle an den ungesteuerten Ventilkanal 32 angeschlossen ist.In operation of the control valve device 3 is, for example, the controllable valve channel 27 an external fluid source connected. Depending on whether the closure element 25 by appropriate actuation of the elastomer actuator 2 is placed in the closed position or in an open position, there is an interruption or release of the fluid connection between the controllable valve channel 27 and the uncontrolled valve channel 32 , In the open position, the fluid flows through the valve chamber 22 therethrough. The control valve device 3 can also be operated so that the fluid source to the uncontrolled valve channel 32 connected.

Im deaktivierten Betriebszustand des Elastomeraktuators 2 sind die Elastomermaterialschichten 7 entspannt und nehmen eine spannungsneutrale Ausgangsgestalt ein. Daraus resultiert eine gewisse Ausgangslänge des Elastomeraktuators 2 in der Hauptrichtung 4.In the deactivated operating state of the elastomer actuator 2 are the layers of elastomer material 7 relaxed and take on a neutral form. This results in a certain initial length of the elastomer actuator 2 in the main direction 4 ,

Durch Anlegen einer von einer Spannungsquelle 34 bereitgestellten Steuerspannung, bei der es sich insbesondere um eine Hochspannung handelt, lässt sich der Elastomeraktuator 2 vom deaktivierten Betriebszustand in einen aktivierten Betriebszustand versetzen. In diesem aktivierten Betätigungszustand hat sich der Elastomeraktuator 2 bezüglich der Ausgangslänge verkürzt, was in 1 strichpunktiert bei 39 angedeutet ist. Die Längenverkürzung gemäß Hauptbewegung 33 geht einher mit einer durch einen Doppelpfeil angedeuteten Querdehnung 35 der Antriebsstruktur 5, die je nach Ausgestaltung der einzelnen Elastomermaterialschichten 7 mehr oder weniger stark ausfällt. Grundsätzlich ist es so, dass die elektrische Aktivierung des Elastomeraktuators 2 mit Querdehnungen jeder einzelnen Elastomermaterialschicht 7 einhergeht. In 1 ist eine im aktivierten Betätigungszustand des Elastomeraktuators 2 mögliche äußere Formgebung der Antriebsstruktur 5 bei 36 strichpunktiert angedeutet.By applying one from a voltage source 34 provided control voltage, which is in particular a high voltage, the elastomer actuator 2 from the deactivated operating state to an activated operating state. The elastomer actuator is in this activated actuation state 2 shortened in terms of output length, which in 1 dash-dotted at 39 is indicated. The reduction in length according to the main movement 33 goes hand in hand with a transverse stretch indicated by a double arrow 35 the drive structure 5 which, depending on the design of the individual layers of elastomer material 7 turns out more or less strong. Basically, the electrical activation of the elastomer actuator 2 with transverse strains of each individual layer of elastomer material 7 accompanied. In 1 is one in the activated actuation state of the elastomer actuator 2 possible external shaping of the drive structure 5 indicated by dash-dotted lines at 36.

Diese Querdehnung 35 der einzelnen Elastomermaterialschichten 7 resultiert aus einer Komprimierung der betreffenden Elastomermaterialschicht 7 in der Hauptrichtung 4. Diese Komprimierung wiederum resultiert daraus, dass die beiden eine jeweilige Elastomermaterialschicht 7 in der Hauptrichtung 4 beidseits flankierenden Elektrodenschichten 6 mit einander entgegengesetztem Potenzial mit elektrischer Ladung aus der Spannungsquelle 34 aufgeladen werden, sodass sich ein elektrostatisches Feld ausbildet, das die beiden Elastomermaterialschichten 7 in der Hauptrichtung 4 zueinander zieht. Dabei wird die zwischen den beiden Elektrodenschichten 6 befindliche Elastomermaterialschicht 7 in der Hauptrichtung 4 und somit rechtwinkelig zu ihrer Schichtebene 8 elastisch zusammengedrückt.This transverse stretch 35 of the individual layers of elastomer material 7 results from compression of the relevant elastomer material layer 7 in the main direction 4 , This compression in turn results from the fact that the two have a respective elastomer material layer 7 in the main direction 4 electrode layers flanking on both sides 6 with opposite potential with electrical charge from the voltage source 34 be charged so that an electrostatic field is formed that the two layers of elastomer material 7 in the main direction 4 draws to each other. This is the between the two electrode layers 6 located elastomer material layer 7 in the main direction 4 and therefore at right angles to their layer plane 8th compressed elastically.

Die Summe des axialen Kompressionsmaßes sämtlicher Elastomermaterialschichten 7 bestimmt eine Längenänderung des Elastomeraktuators 2 in der Hauptrichtung 4. Exemplarisch entspricht diese Längenänderung einem von dem zweiten Endabschnitt 16 beziehungsweise dem daran angeordneten zweiten Kraftabgabeabschnitt 24 in der Hauptrichtung 4 ausführbaren Hub.The sum of the axial compression dimensions of all elastomer material layers 7 determines a change in length of the Elastomeraktuators 2 in the main direction 4 , By way of example, this change in length corresponds to one of the second end section 16 or the second power output section arranged thereon 24 in the main direction 4 executable hub.

Die Polymeraktuatoreinrichtung 1 enthält Kontaktierungsmittel 37, durch die die Elektrodenschichten 6 mit der externen Spannungsquelle 34 elektrisch verbunden sind. Durch diese Kontaktierungsmittel 37 hindurch erfolgt bevorzugt sowohl der Ladungszufluss im aktivierten Betätigungszustand als auch ein Ladungsabfluss im deaktivierten Betätigungszustand. Der nach Bedarf hervorrufbare Ladungsabfluss führt zu einer Aufhebung der zuvor entstandenen elektrostatischen Felder und führt dazu, dass die Elastomermaterialschichten 7 aufgrund ihrer Gummielastizität in die spannungsneutrale Ausgangsgestalt zurückkehren und dabei den Elastomeraktuator 2 in die Ausgangslänge zurückstellen.The polymer actuator device 1 contains contacting agents 37 through which the electrode layers 6 with the external voltage source 34 are electrically connected. Through these contacting agents 37 both the charge inflow in the activated actuation state and the charge outflow in the deactivated actuation state preferably take place therethrough. The charge outflow that can be induced as required leads to the elimination of the electrostatic fields that have previously arisen and leads to the elastomer material layers 7 due to their rubber elasticity return to the tension-neutral initial shape and thereby the elastomer actuator 2 return to the original length.

Zur bedarfsgemäßen Aktivierung und Deaktivierung ist die Polymeraktuatoreinrichtung 1 bevorzugt mit einer geeigneten Schaltvorrichtung 38 ausgestattet.The polymer actuator device is for activation and deactivation as required 1 preferably with a suitable switching device 38 fitted.

Bevorzugt sind die Elektrodenschichten 6 gruppenweise über die Kontaktierungsmittel 37 kontaktiert. Jede Elastomermaterialschicht 7 hat eine in der Hauptrichtung 4 orientierte erste Hauptseite 42 und eine diesbezüglich entgegengesetzte zweite Hauptseite 43. An jeder Hauptseite 42, 43 liegt eine Elektrodenschicht 6 an der Elastomermaterialschicht 7 an. Die Elektrodenschichten 6 sind in der Hauptrichtung 4 wechselweise der ersten und zweiten Elektrodenschichtgruppe zugeordnet, sodass bei der elektrischen Aktivierung des Elastomeraktuators 2 jede Elastomermaterialschicht 7 zwischen zwei Elektrodenschichten 6 liegt, von denen die eine ein positives Potenzial und die andere ein negatives Potenzial aufweist.The electrode layers are preferred 6 in groups via the contacting means 37 contacted. Every layer of elastomer material 7 has one in the main direction 4 oriented first main page 42 and an opposite second main page 43 , On every main page 42 . 43 there is an electrode layer 6 on the elastomer material layer 7 on. The electrode layers 6 are in the main direction 4 alternately assigned to the first and second electrode layer groups, so that when the elastomer actuator is electrically activated 2 every layer of elastomer material 7 between two electrode layers 6 one of which has a positive potential and the other of which has a negative potential.

Die Grundfläche der Elektrodenschichten 6 ist bevorzugt zumindest im Wesentlichen gleichgroß wie diejenige der Elastomermaterialschichten 7, sodass eine großflächige Überdeckung vorliegt. Selbstverständlich sind gewisse Abstände einzuhalten, um Kurzschlüsse zu vermeiden.The base area of the electrode layers 6 is preferably at least substantially the same size as that of the elastomer material layers 7 , so that there is a large coverage. Certain distances must be kept to avoid short circuits.

Eine Besonderheit des Elastomeraktuators 2 besteht darin, dass sämtliche Elastomermaterialschichten 7 an einer ihrer beiden Hauptseiten 42, 43, bei der es sich exemplarisch um die erste Hauptseite 42 handelt, reliefartig strukturiert sind und über eine im folgenden auch als Reliefstruktur 44 bezeichnete reliefartige Strukturierung 44 verfügen, sodass die betreffende Elastomermaterialschicht 7 als Relief-Elastomermaterialschicht 45 bezeichnet wird.A specialty of the elastomer actuator 2 is that all layers of elastomer material 7 on one of their two main sides 42 . 43 , which is exemplary of the first main page 42 acts, are structured in relief and in the following also as a relief structure 44 designated relief-like structuring 44 so that the relevant elastomer material layer 7 as a relief elastomer material layer 45 referred to as.

Vorteilhaft ist es, wenn jede Elastomermaterialschicht 7 des Elastomeraktuators 2 eine solche Relief-Elastomermaterialschicht 45 ist, was auf die illustrierten Ausführungsbeispiele zutrifft. Hiervon abweichend, kann der Elastomeraktuator 2 allerdings auch eine im Vergleich zur Anzahl der Elastomermaterialschichten 7 geringere Anzahl von Relief-Elastomermaterialschichten 45 aufweisen. In diesem Fall sind innerhalb der Antriebsstruktur 5 des Elastomeraktuators 2 relieflose Elastomermaterialschichten 7 mit Relief-Elastomermaterialschichten 45 kombiniert, bevorzugt in der Hauptrichtung 4 in abwechselnder Reihenfolge.It is advantageous if each layer of elastomer material 7 of the elastomer actuator 2 such a relief elastomer material layer 45 is what applies to the illustrated embodiments. Deviating from this, the elastomer actuator 2 but also one compared to the number of layers of elastomer material 7 lower number of relief elastomer material layers 45 exhibit. In this case, are within the drive structure 5 of the elastomer actuator 2 Relief-free layers of elastomer material 7 with relief elastomer material layers 45 combined, preferably in the main direction 4 in alternating order.

Bei den illustrierten Ausführungsbeispielen sind die Relief-Elastomermaterialschichten 45 an nur einer (42) ihrer beiden Hauptseiten 42, 43 mit einer reliefartigen Strukturierung bzw. Reliefstruktur 44 versehen. Hiervon abweichend können eine, mehrere oder sämtliche Relief-Elastomermaterialschichten 45 auch an beiden Hauptseiten 42, 43 reliefartig strukturiert sein.In the illustrated exemplary embodiments, the relief elastomer material layers are 45 on only one (42) of their two main sides 42 . 43 with a relief-like structure or relief structure 44 Mistake. Deviating from this, one, several or all of the relief elastomer material layers 45 also on both main sides 42 . 43 be structured in relief.

Die Reliefstruktur 44 äußert sich in einem Feld bestehend aus einer Vielzahl von sich jeweils in der Hauptrichtung 4 erstreckenden Vorsprüngen 46, die mit Querabstand zueinander in der Querebene 12 verteilt angeordnet sind, sodass zwischen diesen Vorsprüngen 46 freie Zwischenräume 47 verbleiben, die materialmäßig nicht belegt sind. Bei allen Ausführungsbeispielen sind die freien Zwischenräume 47 mit Luft gefüllt.The relief structure 44 is expressed in a field consisting of a large number of each in the main direction 4 extending projections 46 that are spaced apart in the transverse plane 12 are distributed so that between these projections 46 free spaces 47 remain that are not documented in material. In all of the exemplary embodiments, the free spaces are 47 filled with air.

Das Feld aus Vorsprüngen 46 erstreckt sich zweckmäßigerweise innerhalb des gesamten Umrisses der betreffenden Relief-Elastomermaterialschicht 45.The field of ledges 46 expediently extends within the entire outline of the relevant relief elastomer material layer 45 ,

Die Vorsprünge 46 haben an ihrer Vorderseite, die exemplarisch von der zweiten Hauptseite 43 wegweist, eine vordere Stirnfläche 48. Diese vordere Stirnfläche 48 ist bevorzugt abgeflacht, und zwar insbesondere derart, dass sie in der Querebene 12 verläuft.The tabs 46 have on their front, exemplary from the second main page 43 points a front end face 48 , This front face 48 is preferably flattened, in particular in such a way that it is in the transverse plane 12 runs.

Die sich an der ersten Hauptseite 42 an die Relief-Elastomermaterialschicht 45 anschließende Elektrodenschicht 6 liegt an den vorderen Stirnflächen 48 der Relief-Elastomermaterialschicht 45 an. Sie ist mit diesen vorderen Stirnflächen 48 zweckmäßigerweise fest verbunden, insbesondere mittels einer Haftverbindung.Which is on the first main page 42 to the relief elastomer material layer 45 subsequent electrode layer 6 lies on the front faces 48 the relief elastomer material layer 45 on. It is with these front faces 48 expediently firmly connected, in particular by means of an adhesive connection.

Dadurch, dass die Vorsprünge 46 von Freiräumen 47 umgeben sind, setzen sie einer Querdehnung 35 einen erheblich geringeren Widerstand entgegen als dies bei einer durchgängigen, ununterbrochenen Elastomermaterialschicht 7 der Fall wäre. Bei der axialen Kompression können die Vorsprünge 46 sich in der Querebene 12 in die sie jeweils umgebenden freien Zwischenräume 47 hinein verformen, ohne sich gegenseitig zu behindern. Auf diese Weise verfügt die Relief-Elastomermaterialschicht 45 bei gleicher axialer Beaufschlagung über ein wesentlich besseres axiales Kompressionsvermögen als eine unreliefierte Elastomermaterialschicht 7.Because of the protrusions 46 of freedom 47 are surrounded, they set a transverse expansion 35 a significantly lower resistance to this than with a continuous, uninterrupted layer of elastomer material 7 would be the case. With axial compression, the protrusions can 46 themselves in the transverse plane 12 into which they each surrounding free spaces 47 deform into it without interfering with each other. In this way, the relief elastomer material layer 45 with the same axial loading via a much better axial compressive capacity than an unrelief layer of elastomer material 7 ,

Den illustrierten Ausführungsbeispielen ist gemeinsam, dass die Elektrodenschichten 6 von elektrisch leitenden starren Plattenkörpern gebildet sind. Sie bestehen zweckmäßigerweise jeweils aus einer Metallplatte, beispielsweise aus einer Kupferplatte.The illustrated exemplary embodiments have in common that the electrode layers 6 are formed by electrically conductive rigid plate bodies. They expediently each consist of a metal plate, for example a copper plate.

Die elektrisch leitenden Elektrodenschichten 6 können allerdings auch aus Plattenkörpern bestehen, die folienartig dünn sind, sodass sie eine gewisse Flexibilität haben. The electrically conductive electrode layers 6 However, they can also consist of plate bodies that are thin like foils, so that they have a certain flexibility.

Entsprechend einem nicht illustrierten Ausführungsbeispiel sind die Elektrodenschichten 6 zumindest partiell aus einer Graphitbeschichtung gebildet.The electrode layers are in accordance with an exemplary embodiment that is not illustrated 6 at least partially formed from a graphite coating.

Zweckmäßig ist es, wenn die Elektrodenschicht 6 in der Querebene 12 elastisch verformbar ist. Dadurch kann sie eventuellen Querdehnungen 35 einer an ihr fixierten Relief-Elastomermaterialschicht 45 oder unreliefierten Elastomermaterialschicht 7 problemlos folgen. Dadurch wird das Verformungsvermögen der Antriebsstruktur 5 noch weiter begünstigt.It is useful if the electrode layer 6 in the transverse plane 12 is elastically deformable. This can cause possible transverse strains 35 a relief elastomer material layer fixed to it 45 or unrelief elastomer material layer 7 follow easily. As a result, the deformability of the drive structure 5 even more favored.

Gemäß den in den 2 bis 4 und 9 bis 11 illustrierten Ausführungsbeispielen kann die Relief-Elastomermaterialschicht 45 intern mehrschichtig aufgebaut sein. Sie hat einen sich ununterbrochen in der Querebene 12 erstreckenden Basis-Schichtkörper 52, an dem im Bereich der ersten Hauptseite 42 die Vorsprünge 46 in der Hauptrichtung 4 wegragend angeordnet sind. Eine an der ersten Hauptseite 42 angeordnete erste axiale Abschlussfläche 53 der Relief-Elastomermaterialschicht 45 ist hier von den vorderen Stirnflächen 48 der Vielzahl von Vorsprüngen 46 gebildet, während eine entgegengesetzt orientierte, an der zweiten Hauptseite 43 angeordnete zweite axiale Abschlussfläche 54 von dem Basis-Schichtkörper 52 gebildet ist.According to the in the 2 to 4 and 9 to 11 Illustrated embodiments can the relief elastomer material layer 45 internally built up in multiple layers. It has one continuously in the transverse plane 12 extending base laminate 52 , in the area of the first main page 42 the ledges 46 in the main direction 4 are arranged cantilevered. One on the first main page 42 arranged first axial end face 53 the relief elastomer material layer 45 is here from the front end faces 48 the multitude of tabs 46 formed while an oppositely oriented one, on the second main page 43 arranged second axial end face 54 from the base laminate 52 is formed.

Der Basis-Schichtkörper 52 ist vorzugsweise folienartig dünn ausgebildet. Dies hat den Vorteil, dass der überwiegende Anteil der in der Hauptrichtung 4 gemessenen Höhe der Relief-Elastomermaterialschicht 45 durch die Vorsprünge 46 bestimmt ist. Der über einen diesbezüglich größeren spezifischen Querdehnungswiderstand verfügende Basis-Schichtkörper 52 setzt der Querdehnung insgesamt keinen relevanten Widerstand entgegen.The base laminate 52 is preferably thin film-like. This has the advantage that the major part is in the main direction 4 measured height of the relief elastomer material layer 45 through the ledges 46 is determined. The base laminate with a greater specific transverse expansion resistance in this regard 52 does not provide any relevant resistance to the transverse expansion.

Der Basis-Schichtkörper 52 kann entsprechend den Ausführungsbeispielen der 2 bis 4 und 9 bis 11 als vertiefungs- und hohlraumloser Vollmaterialkörper ausgebildet sein. In diesem Fall ist die zweite axiale Abschlussfläche 54 eine durchgehend ebene Fläche.The base laminate 52 can according to the embodiments of the 2 to 4 and 9 to 11 be designed as a recessed and cavity-free solid material body. In this case, the second axial end surface 54 a completely flat surface.

Abweichend hiervon besteht allerdings auch eine in 4 bei der zuunterst abgebildeten Relief-Elastomermaterialschicht 45 gestrichelt illustrierte Möglichkeit, den Basis-Schichtkörper 52 im Bereich der zweiten Hauptseite 43 mit einer Vielzahl von Vertiefungen 55 zu versehen, die zu der sich an der zweiten Hauptseite 43 anschließenden Elektrodenschicht 6 hin offen sind. Diese Vertiefungen 55 sind punktuell über die vom Umriss der Relief-Elastomermaterialschicht 45 begrenzte Grundfläche des Basis-Schichtkörpers 52 verteilt. Beispielsweise entspricht die Anzahl der Vertiefungen 55 der Anzahl von Vorsprüngen 46, wobei das Verteilungsmuster der Vertiefungen 55 dem Verteilungsmuster der Vorsprünge 46 entspricht.In deviation from this, however, there is also an in 4 in the relief elastomer material layer shown below 45 dashed line illustrated possibility of the base laminate 52 in the area of the second main page 43 with a variety of wells 55 to be provided on the second main page 43 subsequent electrode layer 6 are open. These recesses 55 are punctiform over that of the outline of the relief elastomer material layer 45 limited base area of the base laminate 52 distributed. For example, the number of wells corresponds 55 the number of protrusions 46 , the distribution pattern of the wells 55 the distribution pattern of the protrusions 46 equivalent.

Besonders zweckmäßig ist es, wenn die punktuell verteilt angeordneten Vertiefungen 55 in der Hauptrichtung 4 eine derartige Tiefe haben, dass sie sich in die im Bereich der ersten Hauptseite 42 befindlichen Vorsprünge 46 von deren Rückseite her hinein erstrecken. Dies ist bei der in 4 gestrichelt illustrierten Ausführungsform der Fall.It is particularly expedient if the wells are arranged in a distributed manner 55 in the main direction 4 have such depth that they are in the area of the first main page 42 projections located 46 extend from the back. This is with the in 4 Dashed illustrated embodiment of the case.

Diese Vertiefungen 55 definieren jeweils einen luftgefüllten Hohlraum, der ebenso wie die mit Luft gefüllten freien Zwischenräume 47 das Federungsverhalten der Relief-Elastomermaterialschicht 45 begünstigt, sodass sie insbesondere auch in der Lage sind, Relaxationstendenzen des Elastomermaterials zu kompensieren.These recesses 55 each define an air-filled cavity, like the free spaces filled with air 47 the suspension behavior of the relief elastomer material layer 45 favored, so that they are in particular able to compensate for relaxation tendencies of the elastomer material.

Besonders kostengünstig lässt sich die Relief-Elastomermaterialschicht 45 herstellen, wenn die Vorsprünge 46 einstückig mit dem Basis-Schichtkörper 52 verbunden sind. Bei den Ausführungsbeispielen der 2 bis 4 und 9 bis 11 ist dies der Fall.The relief elastomer material layer is particularly cost-effective 45 manufacture when the protrusions 46 in one piece with the base laminate 52 are connected. In the embodiments of the 2 to 4 and 9 to 11 Is that the case.

Abweichend hiervon besteht allerdings auch die vorteilhafte Möglichkeit, den Basis-Schichtkörper 52 und die Vorsprünge 46 getrennt voneinander auszubilden und durch geeignete Verbindungsmaßnahmen aneinander zu fixieren. Eine solche Ausgestaltung ist in 4 bei der zweituntersten abgebildeten Relief-Elastomermaterialschicht 45 gestrichelt angedeutet. Die einzelnen Vorsprünge sind hier individuell an dem Basis-Schichtkörper 52 fixiert. Die Fixierung kann beispielsweise durch eine Klebeverbindung und/oder durch Aufwalzen realisiert werden. Eine ebenfalls vorteilhafte Möglichkeit ist ein Aufbringen der Vorsprünge 46 durch Siebdruck oder durch Rakeln.Deviating from this, however, there is also the advantageous possibility of the base laminate 52 and the ledges 46 to be trained separately from one another and to be fixed to one another by suitable connecting measures. Such an embodiment is in 4 in the second lowest relief elastomer material layer shown 45 indicated by dashed lines. The individual projections here are individual on the base laminate 52 fixed. The fixation can be achieved for example by an adhesive connection and / or by rolling. Another advantageous option is to apply the projections 46 by screen printing or by squeegee.

Die 5 bis 8 zeigen eine alternative Möglichkeit für den Aufbau der Relief-Elastomermaterialschicht 45. Hier fehlt jeweils ein Basis-Schichtkörper 52 und die betreffende Relief-Elastomermaterialschicht 45 besteht ausschließlich aus den einzelnen Vorsprüngen 46. Die Vorsprünge 46 haben eine der vorderen Stirnfläche 48 axial entgegengesetzte, der zweiten Hauptseite 43 zugeordnete hintere Stirnfläche 56, mit der sie an der sich an die zweite Hauptseite 43 anschließenden Elektrodenschicht 6 fixiert sind. Die Art und Weise der Befestigung kann hierbei in gleicher Weise erfolgen, wie dies weiter oben im Zusammenhang mit der Befestigung der Vorsprünge 46 an dem Basis-Schichtkörper 52 erläutert wurde. The 5 to 8th show an alternative way of building the relief elastomer material layer 45 , A base laminate is missing here 52 and the relevant relief elastomer material layer 45 consists exclusively of the individual projections 46 , The tabs 46 have one of the front face 48 axially opposite, the second main page 43 assigned rear face 56 , with which they look at the second main page 43 subsequent electrode layer 6 are fixed. The manner of attachment can be done in the same way as described above in connection with the attachment of the projections 46 on the base laminate 52 was explained.

Sofern die Vorsprünge 46 individuell an einem Basis-Schichtkörper 52 oder direkt an einer Elektrodenschicht 6 fixiert werden, kann dies beispielsweise dadurch geschehen, dass die Vorsprünge 46 heraustrennbar in einer Tragstruktur gehalten sind und zusammen mit der Tragstruktur appliziert werden, worauf die Tragstruktur entfernt wird. Die Tragstruktur ist beispielsweise eine Trägerfolie.Provided the protrusions 46 individually on a base laminate 52 or directly on an electrode layer 6 can be fixed, for example, in that the projections 46 detachable are held in a support structure and applied together with the support structure, whereupon the support structure is removed. The support structure is, for example, a carrier film.

Die in der Hauptrichtung 4 gemessene Länge der Vorsprünge 46 ist jeweils vorzugsweise so gewählt, dass sich das axiale Zusammendrücken des betreffenden Vorsprunges 46 ausschließlich in einer allseitigen Querverformung in der Querebene 12 äußert und kein Ausknicken des Vorsprunges 46 mit sich bringt. Hierzu ist es vorteilhaft, wenn die in der Hauptrichtung 4 gemessene Länge jedes Vorsprunges 46 kleiner ist als der in der Querrichtung gemessene maximale Durchmesser des betreffenden Vorsprunges 46.The one in the main direction 4 measured length of the protrusions 46 is preferably chosen so that the axial compression of the relevant projection 46 exclusively in all-sided transverse deformation in the transverse plane 12 expresses and no buckling of the projection 46 brings with it. For this it is advantageous if the in the main direction 4 measured length of each projection 46 is smaller than the maximum diameter of the relevant projection measured in the transverse direction 46 ,

Gemäß den Ausführungsbeispielen der 2 bis 8 können die Vorsprünge 46 noppenartig ausgebildet sein. Sie sind in der Querebene 12 vorzugsweise gleichmäßig verteilt. Exemplarisch sind sie matrixartig auf den Kreuzungspunkten eines gedachten Gitters angeordnet, das sich aus rechtwinkelig zueinander angeordneten Gitterlinien zusammensetzt, wobei eine Gruppe der Gitterlinien parallel zu der ersten Querachse 13 und eine weitere Gruppe der Gitterlinien parallel zu der zweiten Querachse 14 ausgerichtet ist.According to the embodiments of the 2 to 8th can the tabs 46 be nub-like. You are in the transverse plane 12 preferably evenly distributed. By way of example, they are arranged in a matrix-like manner on the intersection points of an imaginary grating which is composed of grating lines arranged at right angles to one another, a group of the grating lines parallel to the first transverse axis 13 and another group of grid lines parallel to the second transverse axis 14 is aligned.

Gemäß einem nicht illustrierten Ausführungsbeispiel liegen die noppenartigen Vorsprünge 46 auf zueinander konzentrischen Kreislinien.According to an exemplary embodiment, which is not illustrated, the knob-like projections lie 46 on concentric circular lines.

Gemäß den Ausführungsbeispielen der 2 bis 8 haben die noppenartigen Vorsprünge zweckmäßigerweise eine kreisförmige Außenkontur. Gemäß den Ausführungsbeispielen der 2 bis 4 und 8 ist die Außenkontur der noppenartigen Vorsprünge 46 kreiszylindrisch, wobei die radial, also rechtwinkelig zu der Hauptrichtung 4 orientierte Außenumfangsfläche direkt in die vordere Stirnfläche 48 übergeht. Auf diese Weise hat der noppenartige Vorsprung 46 über seine gesamte Höhe eine gleiche Querschnittsform.According to the embodiments of the 2 to 8th the knob-like projections expediently have a circular outer contour. According to the embodiments of the 2 to 4 and 8th is the outer contour of the knob-like projections 46 circular cylindrical, the radial, that is perpendicular to the main direction 4 oriented outer peripheral surface directly into the front end face 48 transforms. In this way the knob-like projection has 46 the same cross-sectional shape over its entire height.

Das Ausführungsbeispiel der 8 unterscheidet sich von demjenigen der 2 bis 4 dadurch, dass die kreiszylindrischen Vorsprünge 46 direkt auf einer Elektrodenschicht 6 aufgebracht sind, während sie gemäß 2 bis 4 auf einem Basis-Schichtkörper 52 sitzen.The embodiment of the 8th differs from that of 2 to 4 in that the circular cylindrical projections 46 directly on an electrode layer 6 are applied while according to 2 to 4 on a base laminate 52 sit.

Die 5 bis 7 zeigen eine Ausführungsform von noppenartigen Vorsprüngen 46, die radial außen über eine kappenförmig konvex gewölbte Außenkontur verfügen. Die vordere Stirnfläche 48 hat hier eine betragsmäßig kleinere Fläche als jeder sich daran anschließende, parallel zu der Querebene 12 liegende Querschnitt des gleichen Vorsprunges 46. Durch die konvexe Wölbung wird erreicht, dass sich der noppenartige Vorsprung 46 zur ersten Hauptseite 42 hin verjüngt.The 5 to 7 show an embodiment of knob-like projections 46 which have a cap-shaped convex outer contour radially on the outside. The front face 48 has a smaller area than any adjoining one, parallel to the transverse plane 12 lying cross section of the same projection 46 , The convex curvature ensures that the nub-like projection 46 to the first main page 42 tapered towards.

Alternative Formgebungen für sich verjüngende noppenartige Vorsprünge 46 sind beispielsweise kegelförmige oder pyramidenförmige Gestaltungen.Alternative shapes for tapered nub-like projections 46 are, for example, conical or pyramidal designs.

Die noppenartigen Vorsprünge 46 können abweichend von den illustrierten Ausführungsbeispielen auch eine mehreckige Außenkontur haben, beispielsweise eine rechteckige und insbesondere eine quadratische Außenkontur.The knob-like projections 46 can deviate from the illustrated exemplary embodiments and also have a polygonal outer contour, for example a rectangular and in particular a square outer contour.

Die 9 bis 11 zeigen eine vorteilhafte Ausgestaltung, bei der die Vorsprünge 46 ringförmig und insbesondere kreisringförmig ausgebildet sind.The 9 to 11 show an advantageous embodiment in which the projections 46 are annular and in particular circular.

Die ringförmigen Vorsprünge 46 sind bevorzugt in sich konzentrisch umschließender Weise angeordnet, wobei zwischen radial benachbarten Vorsprüngen 46 jeweils ein ebenfalls ringförmiger freier Zwischenraum 47 angeordnet ist. Ein weiterer freier Zwischenraum 47 erstreckt sich rings um den äußersten ringförmigen Vorsprung 46 bis hin zum Außenumriss der Relief-Elastomermaterialschicht 45.The ring-shaped projections 46 are preferably arranged in a concentrically enclosing manner, with radially adjacent projections 46 each also an annular free space 47 is arranged. Another free space 47 extends around the outermost annular projection 46 to the outer contour of the relief elastomer material layer 45 ,

Bei den Ausführungsbeispielen der 2 bis 8 sind die freien Zwischenräume 47 von den zwischen den noppenförmigen Vorsprüngen 46 angeordneten Zwischenräumen gebildet. Vorzugsweise ist jeder noppenförmige Vorsprung 46 ringsum von einem freien Zwischenraum 47 umgeben.In the embodiments of the 2 to 8th are the free spaces 47 from the between the knob-shaped projections 46 arranged gaps formed. Each knob-shaped projection is preferably 46 all around a free space 47 surround.

Gemäß einer nicht illustrierten Ausführungsform ist die Reliefstruktur 44 als eine Rillenstruktur ausgebildet. Sie umfasst eine Mehrzahl von zueinander parallelen rippenartigen Vorsprüngen 46, die beispielsweise in der Achsrichtung der ersten Querachse 13 nebeneinander angeordnet sind, wobei zwischen jeweils benachbarten rippenförmigen Vorsprüngen 46 eine nutartige Vertiefung ausgebildet ist.According to an embodiment that is not illustrated, the relief structure is 44 formed as a groove structure. It comprises a plurality of rib-like projections parallel to one another 46 , for example in the axial direction of the first transverse axis 13 are arranged side by side, with between each adjacent rib-shaped projections 46 a groove-like depression is formed.

Die Reliefstruktur 44 bzw. reliefartige Strukturierung 44 kann beispielsweise auch als eine Gitterstruktur ausgeführt sein. In diesem Zusammenhang besteht sie insbesondere aus mehreren sich gitterartig kreuzend angeordneten rippenartigen Vorsprüngen, sodass sich freie Zwischenräume ergeben, die jeweils von vier winkelig und insbesondere rechtwinkelig zueinander verlaufenden Längenabschnitten der rippenartigen Vorsprünge begrenzt sind.The relief structure 44 or relief-like structuring 44 can for example also be designed as a lattice structure. In this context, it consists in particular of a plurality of rib-like projections arranged in a grid-like intersection, so that there are free spaces which are each delimited by four longitudinal sections of the rib-like projections which run at an angle and in particular at right angles to one another.

Ebenfalls vorteilhaft wird eine Ausgestaltung der Reliefstruktur 44 als Erodierstruktur angesehen. Ausgangspunkt zur Herstellung ist hier eine aus Vollmaterial bestehende Elastomermaterialschicht 7, die an der ersten Hauptseite 42 energetisch bestrahlt wird, sodass sich Vertiefungen ergeben, die als freie Zwischenräume 47 fungieren und nicht entfernte Materialbestandteile begrenzen, die die Vorsprünge 46 der Reliefstruktur 44 bilden.An embodiment of the relief structure is also advantageous 44 viewed as an erosion structure. The starting point for production here is an elastomer material layer made of solid material 7 that are on the first main page 42 is energetically irradiated, so that there are depressions that act as free spaces 47 act and limit non-removed material components that protrude 46 the relief structure 44 form.

Claims (19)

Elektroaktive Polymeraktuatoreinrichtung, mit mindestens einem dielektrischen Elastomeraktuator (2), der eine Mehrzahl von in einer Hauptrichtung (4) abwechselnd aufeinanderfolgenden Elektrodenschichten (6) und Elastomermaterialschichten (7) aufweist, wobei jede Elastomermaterialschicht (7) zwei einander entgegengesetzte, in der Hauptrichtung (4) orientierte Hauptseiten (42, 43) hat und im Bereich ihrer beiden Hauptseiten (42, 43) an jeweils einer der Elektrodenschichten (6) anliegt, wobei zwischen den in der Hauptrichtung (4) aufeinanderfolgend angeordneten Elektrodenschichten (6) durch das Anlegen einer Steuerspannung jeweils ein elektrostatisches Feld erzeugbar ist, durch das in Verbindung mit einem elastischen Zusammendrücken der dazwischen angeordneten Elastomermaterialschicht (7) eine gegenseitige Annäherung der beiden Elektrodenschichten (6) hervorrufbar ist, wobei mindestens eine Elastomermaterialschicht (7) des mindestens einen dielektrischen Elastomeraktuators (2) als eine Relief-Elastomermaterialschicht (45) ausgebildet ist, die an mindestens einer ihrer beiden Hauptseiten (42, 43) reliefartig strukturiert ist und ein Feld aus einer Vielzahl von unter Belassung von freien Zwischenräumen (47) mit Abstand zueinander verteilt angeordneten, in der Hauptrichtung (4) orientierten Vorsprüngen (46) aufweist, an denen die benachbarte Elektrodenschicht (6) anliegt, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorsprünge (46) mindestens einer Relief-Elastomermaterialschicht (45) noppenartig ausgebildet sind, wobei sie untereinander identisch gestaltet sind und über eine kreisförmige Außenkontur verfügen.Electroactive polymer actuator device, with at least one dielectric elastomer actuator (2), which has a plurality of electrode layers (6) and elastomer material layers (7) which alternate in succession in a main direction (4), each elastomer material layer (7) having two mutually opposite ones in the main direction (4 ) has oriented main sides (42, 43) and in the area of their two main sides (42, 43) is in contact with one of the electrode layers (6), whereby between the electrode layers (6) arranged in succession in the main direction (4) by the application of a control voltage In each case, an electrostatic field can be generated, by means of which, in conjunction with an elastic compression of the elastomer material layer (7) arranged therebetween, a mutual approach of the two electrode layers (6) can be brought about, at least one elastomer material layer (7) of the at least one dielectric elastomer actuator (2) as a Relief elastomer material layer (45) is formed which is structured in relief on at least one of its two main sides (42, 43) and a field of a plurality of spaced apart in the main direction (4 ) oriented projections (46) against which the adjacent electrode layer (6) rests, characterized in that the projections (46) of at least one relief elastomer material layer (45) are nub-like, wherein they are identical to each other and have a circular outer contour feature. Polymeraktuatoreinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jede Elastomermaterialschicht (7) des Elastomeraktuators (2) als eine Relief-Elastomermaterialschicht (45) ausgebildet ist.Polymer actuator device according to Claim 1 , characterized in that each elastomer material layer (7) of the elastomer actuator (2) is designed as a relief elastomer material layer (45). Polymeraktuatoreinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Relief-Elastomermaterialschicht (45) an nur einer der beiden Hauptseiten (42) reliefartig strukturiert ist.Polymer actuator device according to Claim 1 or 2 , characterized in that the relief elastomer material layer (45) is structured in relief-like manner on only one of the two main sides (42). Polymeraktuatoreinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Elastomeraktuator (2) ein Stapelaktuator ist, wobei die Elektrodenschichten (6) und Elastomermaterialschichten (7) in abwechselnder Reihenfolge in der Hauptrichtung (4) aufeinandergestapelt sind und sich jeweils in einer zu der Hauptrichtung (4) rechtwinkeligen Schichtebene (8) erstrecken.Polymer actuator device according to one of the Claims 1 to 3 characterized in that the elastomer actuator (2) is a stack actuator, the electrode layers (6) and elastomer material layers (7) being stacked on top of one another in an alternating order in the main direction (4) and each in a layer plane (perpendicular to the main direction (4)) 8) extend. Polymeraktuatoreinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrodenschichten (6) von elektrisch leitenden starren Plattenkörpern gebildet sind, die zweckmäßigerweise aus Metall bestehen.Polymer actuator device according to one of the Claims 1 to 4 , characterized in that the electrode layers (6) are formed by electrically conductive rigid plate bodies, which expediently consist of metal. Polymeraktuatoreinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Relief-Elastomermaterialschicht (45) des Elastomeraktuators (2) einen sich ununterbrochen quer zu der Hauptrichtung (4) erstreckenden Basis-Schichtkörper (52) aufweist, an dem die Vorsprünge (46) in der Hauptrichtung (4) wegragend angeordnet sind.Polymer actuator device according to one of the Claims 1 to 5 , characterized in that at least one relief elastomer material layer (45) of the elastomer actuator (2) has a base layer body (52) which extends continuously transversely to the main direction (4) and on which the projections (46) in the main direction (4) are arranged cantilevered. Polymeraktuatoreinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Basis-Schichtkörper (52) mindestens einer Relief-Elastomermaterialschicht (45) folienartig dünn ausgebildet ist.Polymer actuator device according to Claim 6 , characterized in that the base laminate (52) of at least one relief elastomer material layer (45) is thin in the form of a film. Polymeraktuatoreinrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Basis-Schichtkörper (52) mindestens einer Relief-Elastomermaterialschicht (45) als vertiefungs- und hohlraumloser Vollmaterialkörper ausgebildet ist.Polymer actuator device according to Claim 6 or 7 , characterized in that the base layer body (52) of at least one relief elastomer material layer (45) is designed as a recessed and cavity-free solid material body. Polymeraktuatoreinrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Basis-Schichtkörper (52) mindestens einer Relief-Elastomermaterialschicht (45) an der den Vorsprüngen (46) entgegengesetzten Hauptseite (43) über eine Vielzahl punktuell verteilter, sich zweckmäßigerweise in die auf der anderen Hauptseite (42) angeordneten Vorsprünge (46) hinein erstreckender luftgefüllter Vertiefungen (55) verfügt.Polymer actuator device according to one of the Claims 6 to 8th , characterized in that the base laminate (52) of at least one relief elastomer material layer (45) on the main side (43) opposite the projections (46) is distributed over a large number of points, expediently arranged on the other main side (42) Projections (46) extending into air-filled depressions (55). Polymeraktuatoreinrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorsprünge (46) mindestens einer Relief-Elastomermaterialschicht (45) individuell an dem Basis-Schichtkörper (52) fixiert sind, beispielsweise durch eine Klebeverbindung oder durch Aufbringen mittels Siebdruckes oder durch Aufbringen mittels Rakeln.Polymer actuator device according to one of the Claims 6 to 9 , characterized in that the projections (46) of at least one relief elastomer material layer (45) are individually fixed to the base layer body (52), for example by an adhesive connection or by application by means of screen printing or by application by means of doctor blades. Polymeraktuatoreinrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorsprünge (46) mindestens einer Relief-Elastomermaterialschicht (45) einstückig mit dem Basis-Schichtkörper (52) ausgebildet sind.Polymer actuator device according to one of the Claims 6 to 10 , characterized in that the projections (46) of at least one relief elastomer material layer (45) are formed in one piece with the base layer body (52). Polymeraktuatoreinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Relief-Elastomermaterialschicht (45) ausschließlich aus Vorsprüngen (46) besteht, die direkt von einer der beiden sie flankierenden Elektrodenschichten (6) getragen sind.Polymer actuator device according to one of the Claims 1 to 11 , characterized in that at least one relief elastomer material layer (45) consists exclusively of projections (46) which are carried directly by one of the two electrode layers (6) flanking them. Polymeraktuatoreinrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorsprünge (46) individuell an der sie tragenden Elektrodenschicht (6) fixiert sind, beispielsweise durch eine Klebeverbindung oder durch Aufbringen mittels Siebdruckes oder durch Aufbringen mittels Rakeln.Polymer actuator device according to Claim 12 , characterized in that the projections (46) are individually fixed to the electrode layer (6) carrying them, for example by an adhesive connection or by application by means of screen printing or by application by means of doctor blades. Polymeraktuatoreinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die noppenartigen Vorsprünge (46) eine kreiszylindrische Außenkontur oder eine kappenförmig konvex gewölbte Außenkontur haben.Polymer actuator device according to one of the Claims 1 to 13 , characterized in that the knob-like projections (46) have a circular cylindrical outer contour or a cap-shaped convex outer contour. Polymeraktuatoreinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorsprünge (46) mindestens einer Relief-Elastomermaterialschicht (45) ringförmig und zweckmäßigerweise kreisringförmig ausgebildet sind.Polymer actuator device according to one of the Claims 1 to 14 , characterized in that the projections (46) of at least one relief elastomer material layer (45) are annular and expediently annular. Polymeraktuatoreinrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die ringförmigen Vorsprünge (46) mindestens einer Relief-Elastomermaterialschicht (45) sich umschließend angeordnet sind, wobei sie zweckmäßigerweise konzentrisch mit radialem Abstand zueinander angeordnet sind.Polymer actuator device according to Claim 15 , characterized in that the annular projections (46) of at least one relief elastomer material layer (45) are arranged in an encircling manner, wherein they are expediently arranged concentrically with a radial distance from one another. Polymeraktuatoreinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die in der Hauptrichtung (4) gemessene Länge jedes Vorsprunges (46) mindestens einer Relief-Elastomermaterialschicht (45) kleiner ist als ein quer zu der Hauptrichtung (4) gemessener maximaler Durchmesser oder eine maximale Breite des betreffenden Vorsprunges (46).Polymer actuator device according to one of the Claims 1 to 16 , characterized in that the length of each protrusion (46) measured in the main direction (4) of at least one relief elastomer material layer (45) is smaller than a maximum diameter or a maximum width of the protrusion (46.) measured transversely to the main direction (4) ). Polymeraktuatoreinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass mit jeder Elektrodenschicht (6) ein einen Ladungszufluss von einer Spannungsquelle (34) und/oder einen Ladungsabfluss ermöglichendes Kontaktierungsmittel (37) elektrisch leitend verbunden ist.Polymer actuator device according to one of the Claims 1 to 17 , characterized in that a contacting means (37) enabling charge inflow from a voltage source (34) and / or charge outflow is electrically conductively connected to each electrode layer (6). Polymeraktuatoreinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass sie als eine zur Steuerung einer Fluidströmung verwendbare Steuerventileinrichtung (3) ausgeführt ist, wobei mindestens ein dielektrischer Elastomeraktuator (2) mit einem in der Hauptrichtung (4) orientierten ersten Endabschnitt (15) an einem Ventilgehäuse (18) der Steuerventileinrichtung (3) befestigt ist und an seinem entgegengesetzten zweiten Endabschnitt (16) ein Verschlusselement (25) aufweist, das einem eine Kanalmündung (26) eines steuerbaren Ventilkanals (27) der Steuerventileinrichtung (3) umrahmenden Ventilsitz (28) gegenüberliegt, wobei durch Betreiben des dielektrischen Elastomeraktuators (2) eine Hubbewegung des Verschlusselementes (25) relativ zu dem Ventilsitz (28) hervorrufbar ist.Polymer actuator device according to one of the Claims 1 to 18 , characterized in that it is designed as a control valve device (3) which can be used to control a fluid flow, at least one dielectric elastomer actuator (2) having a first end section (15) oriented in the main direction (4) on a valve housing (18) of the control valve device (3) and at its opposite second end section (16) has a closure element (25) which is opposite a valve seat (28) surrounding a channel opening (26) of a controllable valve channel (27) of the control valve device (3), whereby by operating the dielectric elastomer actuator (2) a lifting movement of the closure element (25) relative to the valve seat (28) can be caused.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102020103474A1 (en) 2020-02-11 2021-08-12 Bürkert Werke GmbH & Co. KG Valve actuator and valve
WO2021173589A3 (en) * 2020-02-24 2021-11-11 Texas Tech University System Electroactive polymer valve

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001006575A1 (en) * 1999-07-20 2001-01-25 Sri International Improved electroactive polymers
US20090169829A1 (en) * 2000-11-02 2009-07-02 Danfoss A/S Dielectric composite and a method of manufacturing a dielectric composite
DE102008039757A1 (en) * 2008-08-20 2010-02-25 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Actuator element and its use
US20120177934A1 (en) * 2009-07-22 2012-07-12 Bayer MaterialScience AG Law and Patents Method for the production of stretchable electrodes
EP2506325A1 (en) * 2011-04-01 2012-10-03 Bayer Material Science AG Electromechanical converter, method for manufacture and use of same
DE102012016378A1 (en) * 2012-08-13 2014-02-13 Technische Universität Dresden Dielectric elastomer actuator and process for its preparation
DE102014002739B3 (en) * 2014-02-27 2014-12-24 Festo Ag & Co. Kg Elastomer actuator

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001006575A1 (en) * 1999-07-20 2001-01-25 Sri International Improved electroactive polymers
US20090169829A1 (en) * 2000-11-02 2009-07-02 Danfoss A/S Dielectric composite and a method of manufacturing a dielectric composite
DE102008039757A1 (en) * 2008-08-20 2010-02-25 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Actuator element and its use
US20120177934A1 (en) * 2009-07-22 2012-07-12 Bayer MaterialScience AG Law and Patents Method for the production of stretchable electrodes
EP2506325A1 (en) * 2011-04-01 2012-10-03 Bayer Material Science AG Electromechanical converter, method for manufacture and use of same
DE102012016378A1 (en) * 2012-08-13 2014-02-13 Technische Universität Dresden Dielectric elastomer actuator and process for its preparation
DE102014002739B3 (en) * 2014-02-27 2014-12-24 Festo Ag & Co. Kg Elastomer actuator

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102020103474A1 (en) 2020-02-11 2021-08-12 Bürkert Werke GmbH & Co. KG Valve actuator and valve
WO2021173589A3 (en) * 2020-02-24 2021-11-11 Texas Tech University System Electroactive polymer valve

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