DE102019204782A1

DE102019204782A1 - Aktuatorelement und Verfahren zum Betreiben eines Aktuatorelements

Info

Publication number: DE102019204782A1
Application number: DE102019204782.3A
Authority: DE
Inventors: Sebastian Müller; Alexander Schneider
Original assignee: Rapitag GmbH
Current assignee: Rapitag GmbH
Priority date: 2019-04-03
Filing date: 2019-04-03
Publication date: 2020-10-08
Also published as: US11905935B2; EP3947967A1; WO2020200617A1; US20220252056A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Aktuatorelement (10), umfassend einen Aktuator (12), welcher eine Formgedächtnislegierung umfasst und dazu eingerichtet ist, sich in einem angeregten Zustand in seiner Längserstreckungsrichtung zu verkürzen oder verlängern, eine elektronische Steuereinheit, welche ein Trägerelement (18) und eine Mehrzahl elektronischer Bauelemente (26) zur Anregung des Aktuators (12) auf Grundlage eines Steuersignals aufweist, und ein bewegbares Bauteil (20), welches mit dem Aktuator gekoppelt und mittels des Aktuators (12) gegenüber dem Trägerelement (18) bewegbar ist, wobei das Trägerelement (18) einen Führungsabschnitt (16), insbesondere formstabilen Führungsabschnitt, definiert, mittels welchem der Aktuator (12) entlang seiner Längserstreckungsrichtung geführt ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Aktuatorelement, umfassend einen Aktuator, welcher eine Formgedächtnislegierung umfasst und dazu eingerichtet ist, sich in einem angeregten Zustand in seiner Längserstreckungsrichtung zu verkürzen oder zu verlängern, eine elektronische Steuereinheit, welche ein Trägerelement und eine Mehrzahl elektronischer Bauelemente zur Anregung des Aktuators auf Grundlage eines Steuersignals aufweist, und ein bewegbares Bauteil, welches an einem Längsende des Aktuators fest angeordnet und mittels des Aktuators gegenüber dem Trägerelement bewegbar ist. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben eines solchen Aktuatorelements.
Als Aktuatoren werden antriebstechnische Baueinheiten bezeichnet, die auf ein Steuersignal hin eine mechanische Bewegung ausführen. Aktuatoren sind beispielsweise Elektromotoren, bestehend aus mehreren Bauteilen, wie eine Leiterspule, ein Lager und eine Welle, welche jedoch einen großen Bauraum benötigen und für deren Betrieb eine vergleichsweise hohe Menge an Energie benötigt wird. Zudem sind die meist aus mehreren Wicklungen von Kupferdraht bestehende Leiterspule sowie verschleißarme Materialien für die weiteren Bauteile recht schwer. Daher sind Elektromotoren für eine Verwendung in Anwendungen, bei denen es auf eine leichte, kompakte und energiesparende Ausführung des Aktuators ankommt, nicht geeignet.
Piezoaktuatoren sind hingegen relativ leicht und benötigen einen vergleichsweise geringeren Bauraum. Zudem werden kaum bewegte Bauteile benötigt, wodurch diese eine lange Lebensdauer aufweisen. Nachteilig ist jedoch, dass die mit Piezoaktuatoren erzielbaren Stellwege mit 0,1% der Länge des Aktuators sehr gering sind, wodurch deren Anwendbarkeit stark eingeschränkt ist. Piezoaktuatoren kommen beispielsweise in Beschleunigungssensoren oder Druck- und Kraftsensoren sowie Mikrowaagen zum Einsatz.
Ein Aktuator kann ferner mithilfe einer Formgedächtnislegierung (FGL) ausgebildet sein. Formgedächtnislegierungen sind spezielle Metalle, die in zwei unterschiedlichen Kristallstrukturen existieren können. Dies rührt von dem Phänomen her, dass sie sich an eine frühere Formgebung trotz nachfolgender starker Verformung scheinbar erinnern können. Werkstoffe, welche einen solchen Effekt zeigen, nennt man auch Kryowerkstoffe, worunter beispielsweise Nickel-Titan, Nitrol, sowie Nickel-Titan-Kupfer fällt. Die Anschaffungskosten für einen Aktuator mit Formgedächtnislegierung sind daher vergleichsweise gering. Formgedächtnislegierungen zeichnen sich dadurch aus, dass sie bezogen auf ihr Werkstoffvolumen sehr große Kräfte übertragen können und einen Stellweg von ca. 5 % der Länge des Aktuators, beispielsweise 5 % der Länge eines Drahtes mit Formgedächtnislegierung, aufweisen. Zudem können Formgedächtnislegierungen mehrere 100.000 Bewegungszyklen durchlaufen ohne Ermüdungserscheinungen zu zeigen, sie weisen also eine hohe Lebensdauer auf. Ferner nehmen Werkstoffe mit Formgedächtnislegierungen lediglich einen geringen Bauraum ein und haben ein vergleichsweise geringes Gewicht. Die Anregung zur Formänderung kann über eine Erhöhung der Temperatur oder über eine elektrische Anregung erfolgen. Die dafür benötigte Energiezufuhr ist daher relativ gering.
Nachteilig ist jedoch, dass bei der Ausführung eines Aktuators mit einer Formgedächtnislegierung, mittels welchem ein für mechanische Anwendungen nutzbarer Stellweg, z.B. im Millimeterbereich, erzielt werden soll, der Aktuator eine relativ große Länge aufweisen muss, so dass Geräte, die derartige Aktuatoren einsetzen, einen entsprechend großen Bauraum benötigen. Bei der Verwendung eines Drahtes aus einer Formgedächtnislegierung ist für eine derartige Anwendung beispielsweise ein Draht erforderlich, der in etwa 10 cm lang ist. Alternativ ist es bekannt, einen Formgedächtnis-Draht zu einer Feder zu formen. Dies ist jedoch im Vergleich zu einem geradlinig gefertigten Draht um ein Vielfaches teurer und schränkt den Anwendungsbereich auf Grund der Form weiter ein.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Aktuatorelement bereitzustellen, welches einen geringen Bauraum erfordert und je nach eingesetzter Drahtlänge einen variablen Stellweg ermöglicht.
Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, dass das Trägerelement einen Führungsabschnitt, insbesondere formstabilen Führungsabschnitt, definiert, mittels welchem der Aktuator entlang seiner Längserstreckungsrichtung geführt ist, derart, dass der Aktuator auf einem gewundenen Pfad verläuft.
Die Funktionsweise des erfindungsgemäßen Aktuatorelements kann wie folgt beschrieben werden: der Aktuator kann auf Grundlage des Steuersignals angeregt werden, wodurch die Formgedächtnislegierung und somit der Aktuator in den angeregten Zustand übergehen und sich der Aktuator in seiner Längserstreckung verkürzen oder verlängern kann. Das bewegbare Bauteil ist mit dem Aktuator mechanisch gekoppelt oder verbunden, so dass durch die Längenänderung des Aktuators das bewegbare Bauteil entlang eines Stellwegs bewegt wird. Während der Bewegung des Aktuators, also bei dessen Verkürzung oder Verlängerung, wird der Aktuator entlang seiner Längserstreckung mittels des Führungsabschnitts geführt. Das heißt, der Aktuator kann entlang des Führungsabschnitts gleiten, während er gleichzeitig von diesem geführt wird. Vorzugsweise erlaubt der Führungsabschnitt dem Aktuator im Wesentlichen keine Bewegung in Richtung orthogonal zu seiner Längserstreckung. Mit anderen Worten hält der Führungsabschnitt den Aktuator auf seinem Pfad.
Die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Pfads des Aktuators ermöglicht es, den Bauraum des Aktuatorelements insgesamt erheblich zu verkleinern. So kann der Aktuator, entlang des Pfads gemessen, eine relativ große Längserstreckung aufweisen, um den gewünschten Stellweg des beweglichen Bauteils zu erzielen, während das Aktuatorelement selbst in allen Raumrichtungen eine Baugröße aufweisen kann, welche geringer ist als die Längserstreckung des Aktuators. Dies wird erzielt, indem der Aktuator erfindungsgemäß verläuft, also mindestens eine Windung aufweist, und eine sichere Führung des Aktuators entsprechend dem für den Aktuator vorgesehenen Pfad mittels des Führungsabschnitts bereitgestellt wird.
Der Aktuator kann in einer Ausführungsform der Erfindung entlang eines Rands des Trägerelements zumindest teilweise um dieses herum verlaufen, so dass das Trägerelement vorteilhaft eine Doppelfunktion als Führungsabschnitt einerseits und zur Abstützung von Bauteilen bzw. als mechanisches Strukturteil andererseits übernehmen kann.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann der Aktuator innerhalb des Trägerelements auf einem gewundenen Pfad, vorzugsweise einem Pfad mit wenigstens zwei Windungen, verlaufen. In dieser Ausführungsform kann eine besonders sichere und geschützte Führung des Aktuators innerhalb eines Kanals im Inneren des Trägerelements erreicht werden.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann der Aktuator an dem Trägerelement, vorzugsweise oberhalb oder unterhalb des Trägerelements, durch mindestens ein Umlenkelement, beispielsweise eine Umlenkrolle oder einen Umlenkstift, umgelenkt sein. Bei dieser Ausführungsform wird einerseits das Trägerelement für die Führung Aktuators ausgenutzt und andererseits erlaubt das mindestens eine Umlenkelement eine Anpassung des Pfads des Aktuators mit einfachen Mitteln und weitgehend unabhängig von der Bauform des Trägerelements.
Der Draht kann schlaufenförmig an dem bewegbaren Bauteil oder durch das bewegbare Bauteil hindurch geführt werden, während die beiden Längsenden des Aktuators auf dem Trägerelement befestigt sind. Dies erlaubt eine einfache Kontaktierung des Aktuators an seinen Längsenden am Trägerelement.
In einer alternativen Variante wird vorgeschlagen, dass ein erstes Längsende des Aktuators an dem bewegbaren Bauteil befestigt ist und ein zweites Längsende des Aktuators an dem Trägerelement befestigt ist. Auf diese Weise wird die Längenänderung des Aktuators vollständig in einen Stellweg des beweglichen Bauteils umgesetzt und daher der erreichbare Stellweg maximiert. Die Befestigung kann durch einen Anschlag gebildet sein, so dass lediglich eine Zugbewegung zwischen dem Aktuator und dem bewegbaren Bauteil über den Anschlag hinaus blockiert ist, eine Schubbewegung jedoch möglich ist, oder, umgekehrt, eine Schubbewegung zwischen dem Aktuator und dem beweglichen Bauteil blockiert ist, während eine Zugbewegung möglich ist. Entsprechende Varianten kommen für die Befestigung zwischen Aktuator und Trägerelement in Betracht, auch hier kann also ein Anschlag zwischen Aktuator und Trägerelement vorgesehen sein.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann mindestens ein Längsende des Aktuators mit dem Trägerelement oder mit dem bewegbaren Bauteil über eine einstellbare Kopplung verbunden sein, welche eine Einstellung eines Abstands zwischen dem Längsende und dem Trägerelement oder zwischen dem Längsende und dem bewegbaren Bauteil erlaubt. Auf diese Weise kann die Länge des Aktuators oder/und die Spannung des Aktuators eingestellt werden.
Das Aktuatorelement ist vorzugsweise als geschlossenes System aufgebaut, welches modular in verschiedenen Anwendungen als universeller Verschluss eingesetzt werden kann, wie beispielsweise in einem Sicherungselement, z.B. der in dem Gebrauchsmuster 20 2019 101 192 beschriebenen Warendiebstahlsicherung. Auch kann das Aktuatorelement ganz allgemeinen in einem Schloss, welches durch Zurückziehen eines Verschlusselements freigegeben wird, oder einem Wasserventil verwendet werden, bei welchem ein Wasserfluss nach Zurückziehen eines Verschlusselements freigegeben wird. Auch in der Automobilbranche ergeben sich Anwendungsfelder, etwa beim Verschluss von Türen oder Fenstern.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform kann das Trägerelement eine Leiterplatte sein. Auf diese Weise kann der Bauraum des Aktuatorelements weiter reduziert werden, da die elektrische Steuereinheit ohnehin vorzugsweise eine Leiterplatte enthält, welche auch die Mehrzahl von elektronischen Bauelementen aufnehmen kann. Darüber hinaus besteht eine Leiterplatte meist aus isolierendem Material, beispielsweise faserverstärktem Kunststoff oder Hartpapier, wodurch diese hitzeunempfindlich ist und Strom nur an gewünschten, zuvor definierten Stellen leitet. Folglich erfordert eine solche Leiterplatte bei einer Anregung des Aktuators mittels Wärme oder Strom keine weiteren Materialanpassungen. Ferner weisen die Leiterplattenmaterialen gute Gleiteigenschaften auf, wodurch der Aktuator bei einer Zustandsänderung, beispielsweise während des Übergangs in den angeregten Zustand und einer damit einhergehenden Verkürzung oder Verlängung des Aktuators, sehr gut entlang des Führungsabschnitts des Trägerelements gleiten kann. Insbesondere wird also daran gedacht, dass der Aktuator an einem Rand der Leiterplatte und um die Leiterplatte herum geführt ist. Ferner ist die meist sehr flache Form einer Leiterplatte vorteilhalft zur Erzielung des angestrebten geringen Bauraums.
Erfindungsgemäß bewegt sich das bewegbare Bauteil gegenüber dem Trägerelement, wenn der Aktuator in den angeregten Zustand überführt wird. Dazu ist ein Längsende des Aktuators mit dem bewegbaren Bauteil fest verbunden. Bei dieser Verbindung kann es sich um eine gelötete Verbindung handeln, welche jedoch den Nachteil aufweist, dass die hohen Temperaturen während des Lötvorgangs die Materialeigenschaften der Formgedächtnislegierung verändern können. Aus diesem Grund ist es bevorzugt, dass das bewegbare Bauteil aus einem Teil besteht, bei dem der Aktor geklemmt, geschraubt oder gesteckt (zum Beispiel mittels Schraubklemme) wird. Eine Verbesserung sind zwei miteinander verbundene Teil-Bauteile, zwischen welchen das Längsende des Aktuators gehalten sein kann. Dazu kann das Längsende des Aktuators ein Rückhalteelement umfassen, welches zwischen den Teil-Bauteilen eingezwängt ist. Das Rückhaltelement kann eine Verdickung des Aktuators, eine Krimpe oder ein Haken sein. Dies hat auch den Vorteil, dass eine Montage schneller und damit günstiger ist.
Die gleichen Vorteile ergeben sich, wenn vorzugsweise das Trägerelement zwei Platten umfasst, welche aneinander anliegen, wobei das andere nicht mit dem bewegbaren Bauteil verbundene Längsende des Aktuators zwischen den Platten gehalten ist. Dazu kann dieses Längsende des Aktuators ein Rückhalteelement, wie zuvor beschrieben, umfassen.
Die Verbindung der Teil-Bauteile des bewegbaren Bauteils oder/und der Platten des Trägerelements, wobei es sich bei den Teil-Bauteilen auch um Platten handeln kann, kann mittels kleben, schrauben oder löten erfolgen. Die Verbindung erfolgt vorzugsweise derart, dass Oberflächen der Platten oder/und Teilbauteile aneinander anliegen.
Eine besonders energiesparende Anregung des Aktuators kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass der Aktuator mittels einer Zufuhr von Strom in den angeregten Zustand versetzbar ist und eines der elektronischen Bauelemente eine Stromzufuhr für den Aktuator bereitstellt, wobei insbesondere das bewegbare Bauteil derart mit dem Trägerelement verbunden ist, dass ein geschlossener Stromkreis zwischen den Längsenden des Aktuators und der Stromzufuhr sowohl in dem angeregten als auch in dem nicht angeregten Zustand des Aktuators vorhanden ist. Mittels der Zufuhr von Strom wird der Aktuator erwärmt und in den angeregten Zustand überführt. Alternativ oder zusätzlich kann zur Erwärmung eine Heizspule verwendet werden, welche vorzugsweise von der elektronischen Steuereinheit umfasst ist.
Vorzugsweise steht das bewegbare Bauteil mit dem Trägerelement in Eingriff. Auf diese Weise kann das bewegbare Bauteil, während es bewegt wird, geführt werden. Eine mögliche Ausgestaltung ist eine Schieber-Schienen oder eine Nut-Feder-Verbindung zwischen dem bewegbaren Bauteil und dem Trägerelement. Alternativ kann das bewegbare Bauteil relativ zum Trägerelement drehbar gehalten sein, beispielsweise drehbar am Trägerelement gelagert sein.
In einer bevorzugten Ausführungsform kann zwischen dem bewegbaren Bauteil und dem Trägerelement ein Eingriffsbereich vorhanden sein, in welchem das Trägerelement und das bewegbare Bauteil miteinander in Eingriff stehen. In diesem Eingriffsbereich kann ein Kontaktbereich vorhanden sein, welcher eine Stromübertragung zwischen der Stromzufuhr und dem Aktuator unabhängig von der Positionierung des bewegbaren Bauteils gegenüber dem Trägerelement ermöglicht. Beispielsweise kann eine Kontaktfläche an dem bewegbaren Bauteil elektrisch leitend mit dem mit dem bewegbaren Bauteil verbundenen Längsende des Aktuators verbunden sein und eine Kontaktfläche des Trägerelements mit der Stromzufuhr elektrisch verbunden sein, wobei die Kontaktflächen aneinander anliegen und den Kontaktbereich bilden können. Auf diese Weise kann die elektronische Steuereinheit besonders kompakt aufgebaut sein, da zusätzliche Leiterkabel zur Kontaktierung des bewegbaren Bauteils eingespart werden können.
Ein noch kompakterer Aufbau des Aktuatorelements kann erzielt werden, indem das Trägerelement eine Aussparung aufweist, in welcher das bewegbare Bauteil wenigstens teilweise aufgenommen sein kann.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist das bewegbare Bauteil dazu eingerichtet, eine Linearbewegung oder eine Drehbewegung auszuführen. Diese Ausführungsform ermöglicht es beispielsweise, das bewegbare Bauteil als einen Bolzen, einen Rasthaken, einen Dreharm, ein Blech oder einen Schieber auszuführen. Auch kann das bewegbare Bauteil selbst eine Leiterplatte umfassen. Bei einer Verwendung des Aktuatorelements in einem Sicherungselement kann das bewegbare Bauteil Teil eines Verriegelungsmechanismus sein.
Es ist wünschenswert, dass sich das bewegbare Bauteil in einem Zustand, in welchem der Aktuator nicht angeregt ist, in einer definierten Position, beispielsweise einer Ruheposition, befindet. Dies kann vorzugsweise dadurch erreicht werden, dass das bewegbare Bauteil mittels eines Vorspannelements in einer Ruheposition vorgespannt ist und der Aktuator dazu eingerichtet ist, das bewegbare Bauteil entgegen der Vorspannkraft des Vorspannelements zu bewegen. Das heißt, wenn der Aktuator nicht verkürzt / verlängt ist, sich also nicht in einem angeregten Zustand befindet, wird das bewegbare Bauteil in die Ruheposition bewegt. Bei dem Vorspannelement kann es sich um eine Feder- oder eine Magnetanordnung handeln, welche eine Kraft auf das bewegbare Bauteil ausübt, die entgegengesetzt der Kraft sein kann, die der Aktuator in dem angeregten Zustand auf das bewegbare Bauteil ausübt. Je nach Ausführung kann das bewegbare Bauteil in die Ruheposition gedrückt oder gezogen werden.
Es versteht sich, dass der Aktuator verschiedene Formen aufweisen kann, solange er die erfindungsgemäß vorgesehene Längserstreckung aufweist. Eine bevorzugte Ausführung des Aktuators ist ein Draht aus einer Formgedächtnislegierung. Das Trägerelement kann viereckig, rund oder oval sein. Die Form kann sich dabei an der vorgesehenen Anwendung des Aktuatorelements orientieren. Ferner kann eine runde oder ovale Form von Vorteil sein, wenn der Aktuator um das Trägerelement herum verläuft, da somit eine Reibung an Eckbereichen vermeidbar ist.
Im Folgenden soll auf die Ausgestaltung des Aktuatorelements eingegangen werden, bei welcher der Aktuator an dem Rand des Trägerelements, vorzugsweise unmittelbar an diesem Rand, um dieses herum verläuft. Eine Verringerung des Bauraums des Aktuatorelements kann sich bereits ergeben, wenn der Aktuator wenigstens einmal um das Trägerelement herum verläuft. Es versteht sich, dass die Verringerung des Bauraums weiter verbessert werden kann, wenn der Aktuator zweimal, besser noch dreimal, um das Trägerelement herum verläuft. Der Führungsabschnitt kann den Pfad, entlang welchem der Aktuator verläuft, definieren.
Auch können bei einer mehrmaligen Umwicklung des Aktuators um das Trägerelement die Wicklungen ungleichmäßig verlaufen und einen Bereich aussparen, in welchem sich das bewegbare Bauteil bewegen kann. Besonders bevorzugt ist es, dass, wenn der Aktuator um das Trägerelement herum verläuft, der von dem Trägerelement definierte Führungsabschnitt für den Aktuator an einer Randfläche des Trägerelements ausgebildet ist. Auf diese Weise kann das Trägerelement eine sehr flache Form aufweisen, was die Bauhöhe des Aktuatorelements verringert. Der Führungsabschnitt selbst kann eine Vertiefung, beispielsweise ein Kanal sein, welcher beispielsweise in das Trägerelement gefräst sein kann. Die Ausführung des Führungsabschnitts als Kanal kann vorteilhaft sein, da somit eine Führung des Aktuators entlang der Längserstreckung des Aktuators möglich ist. Eine einfachere Ausführung des Führungselements kann mittels einer Führung durch Führungsstifte oder Umlenkrollen erfolgen, die den Pfad des Aktuators definieren können.
Um die Gleiteigenschaften des Führungsabschnitts zu verbessern, kann der Führungsabschnitt eine Oberflächenstruktur mit Vertiefungen und Erhöhungen aufweisen. Es kann beispielsweise eine gewellte oder genoppte Struktur verwendet werden, wie beispielsweise die Struktur eines Golfballs. Auf diese Weise kann die Berührungsfläche zwischen Führungsabschnitt und Aktuator verringert werden.
Es versteht sich, dass eine Verringerung der Kontaktfläche zwischen dem Aktuator und dem Trägerelement die dazwischen auftretenden Reibungskräfte verringert. Eine bevorzugte Ausgestaltung besteht daher darin, dass der Aktuator lediglich an den Ecken des Trägerelements anliegt, wobei vorzugsweise diese Ecken abgerundet sind.
Im Folgenden wird auf die alternative Ausführung des Aktuatorelements eingegangen, bei welcher der Aktuator innerhalb des Trägerelements auf einem gewundenen Pfad mit mindestens einer Windung, vorzugsweise mit mehreren Windungen, verläuft. Vorzugsweise weist dabei der Pfad die Form einer Spirale oder eines Mäanders oder einer anderen Form auf, welche wenigstens eine, besser mehrere Windungen, aufweist.
Die Windungen des Aktuators ermöglichen es, dass dieser kompakt in dem Aktuatorelement aufgenommen werden kann. Dabei können die Windungen jede beliebige Form oder Winkel aufweisen, jedoch ist eine gleichmäßige Form, beispielsweise die Form der Spirale oder des Mäanders zu bevorzugen, um unnötige Spannungen in dem Aktuator zu vermeiden.
Im Falle, dass das Trägerelement aus zwei einander anliegenden Platten besteht, kann der Führungsabschnitt derart ausgebildet sein, dass er sich zumindest teilweise, vorzugsweise in einem überwiegenden Teil, zwischen den einander anliegenden Platten erstreckt. Dabei kann der Führungsabschnitt in einer Platte vorhanden sein oder beide Platten können komplementär ausgeführt sein und den Führungsabschnitt gemeinsam ausbilden. Vorteil der Ausführung als Leiterplatte ist die isolierende Wirkung gegen Strom und Hitze während der Führung und gleichzeitig die Kontaktierungsmöglichkeit am Längsende des Aktuators um ihn zu aktivieren. Wie bereits zuvor in Bezug auf den Führungsabschnitt ausgeführt, kann dessen Oberflächenstruktur mit Erhebungen und Vertiefungen ausgeführt sein, beispielsweise eine gewellte oder genoppte Struktur, beispielsweise die Struktur eines Golfballs, aufweisen. Auch kann der Führungsabschnitt, beispielsweise in Form eines Kanals, in das Trägerelement gefräst sein. Der Führungsabschnitt kann den Pfad, entlang welchem der Aktuator verläuft, definieren.
Für eine gute Ausnutzung der gesamten Längenänderung des Aktuators ist es wünschenswert, dass sich der Aktuator frei entlang des Führungsabschnitts bewegen kann. Das heißt, der Aktuator kann vorzugsweise entlang des Führungsabschnitts möglichst reibungsarm gleiten und/oder es ist vorzugsweise keine feste Verbindung zwischen dem Aktuator und dem Führungsabschnitt, vorzugsweise dem als Kanal ausgebildeten Führungsabschnitt, vorhanden.
Im Folgenden wird die elektronische Steuereinheit genauer beschrieben, wobei sich die folgenden Ausführungen auf beide Alternativen des Verlaufs des Aktuators beziehen.
Es ist bevorzugt, dass die Mehrzahl elektronischer Bauelemente eine Signalempfangseinheit umfasst, welche dazu eingerichtet ist, bei Empfang eines Anregungssignals zu bewirken, dass der Aktuator angeregt wird, wobei vorzugsweise die Signalempfangseinheit zum Empfangen eines drahtlosen Signals eingerichtet ist. Die Signalempfangseinheit kann also ein Signal, vorzugsweise ein drahtloses Signal, empfangen und derart verarbeiten, dass der Aktuator auf Grundlage des Steuersignals in den angeregten Zustand übergeht. Erfolgt die Anregung über die Zufuhr von Strom, wird vorzugsweise die Stromzufuhr in Reaktion auf den Empfang des Anregungssignals durch die Signalempfangseinheit aktiviert.
Drahtlose Signale, welche beispielsweise von der Signalempfangseinheit empfangen werden können, können mittels digitaler Technologien, wie beispielsweise digitale Funksignale, Bluetooth^®, RFID, Nahfeldkommunikation (NFC), LoRaWAN, NB-IoT oder über analoge Datenübertragung, wie beispielsweise analoge Funksignale, Lichtimpulse, Datenübertragung über Töne oder Bewegungsimpulse, übertragen werden. Eine besonders geringe Energie benötigt beispielsweise die Übertragungstechnologie „Bluetooth Low Energy“ (BLE). Bevorzugt verfügt jedes Modul über eine einzigartige Identifikationsnummer, die eine eindeutige Zuordnung ermöglicht. Auf diese Weise kann zum Beispiel verhindert werden, dass mehrere Aktuatoren unterschiedlicher Aktuatorelemente, die sich im Empfangsbereich des Anregungssignals befinden, ungewollt gleichzeitig angeregt werden. Es kann somit also eine gezielt auf ein Aktuatorelement gerichtete Anregung erfolgen.
Ein von der Signalempfangseinheit empfangenes Signal, beispielsweise Anregungssignal zur Anregung des Aktuators, kann ein verschlüsseltes Signal sein.
Die Ansteuerung kann beispielsweise mittels eines mobilen Endgeräts erfolgen, z.B. mittels eines Smartphones, einer Smartwatch, eines Tablets oder sonstigen Gerätes, welches über eine entsprechende Signalsendeeinheit verfügt.
Ferner ist es möglich, dass das Aktuatorelement, beispielsweise die elektronische Steuereinheit davon, eine Anzeigeeinheit, beispielsweise ein Display oder LEDs, umfasst. Dies kann vorteilhaft sein, wenn die Ansteuerung über ein mobiles Endgerät erfolgt, welches keine integrierte Anzeigeeinheit aufweist. Zusätzlich oder alternativ kann das Aktuatorelement eine Energiespeichereinheit, beispielsweise einen Akku, eine Energy-Harvesting-Einheit oder eine Verbindung zum Stromnetz umfassen, welche dazu eingerichtet ist, die elektronische Steuereinheit mit Energie zu versorgen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführung kann/können die Anzeigeeinheit oder/und die Energiespeichereinheit ein Teil der elektronischen Steuereinheit sein oder mit dieser verbunden sein. Eine Integration der Anzeigeeinheit oder/und der Energiespeichereinheit in das Aktuatorelement kann einen kompakten Aufbau sowie die Verwendung des Aktuatorelements als geschlossenes System ermöglichen, welches auf einfache Weise in verschiedenen Systemen Anwendung finden kann.
Bei dem Akku kann es sich um eine handelsübliche Batterie, beispielsweise eine Knopfzelle handeln. Ferner ist es bevorzugt, dass der Akku wiederaufladbar ist, beispielsweise induktiv wiederaufladbar ist. Bei der Energy-Harvesting-Einheit kann es sich um ein Solarmodul oder um eine Induktionsantenne handeln um kleinste Mengen frei verfügbarer Energie aus der Umgebung zu gewinnen und zu speichern. Dabei ist die Erhaltungsladung eines Speichers, bevorzugt ein Kondensator oder Superkondensator, nötig. Die gespeicherte Ladung dient dazu, die Formgedächtnislegierung mit Energie zu versorgen.
Generell sind Formgedächtnislegierungen sehr stromsparend, sodass die Energiespeichereinheit verhältnismäßig klein ausfallen kann, im Vergleich zur Verwendung anderer Aktuatoren.
Weitere elektronische Bauelemente, die von der Steuereinheit umfasst sein können, sind wenigstens eine LED oder/und ein Lautsprecher oder/und ein Sensor zur Messung eines aktiven/passiven Stromkreislaufs oder/und ein Lichtsensor oder/und ein Bewegungssensor.
Nach einem zweiten Aspekt stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Betreiben eines Aktuatorelements nach dem ersten Aspekt der Erfindung bereit, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Empfangen eines Signals, welches vorzugsweise einen verschlüsselten Token enthält, vorzugsweise Entschlüsselung des Tokens, und Anregen des Aktuatorelements.
Zu erwähnen ist an dieser Stelle, dass in dieser Beschreibung sowie in den Ansprüchen unter einer Anregung des Aktuators insbesondere ein elektrisches Anregen durch das Anlegen einer vorbestimmten Spannung an den Aktuator oder/und durch das Erzeugen oder Induzieren eines vorbestimmten Stromflusses durch den Aktuator verstanden werden kann, wobei die elektrische Anregung insbesondere für eine vorbestimmte Zeitdauer erfolgen kann. Diese Parameter der elektrischen Anregung (Spannung, Strom, Anregungsdauer) können nach Maßgabe des konkret verwendeten Aktuators festgelegt sein.
Das Aktuatorelement des zweiten Aspekts der Erfindung kann Anwendung finden als fernsteuerbares Stellmodul, welches auf ein elektrisches, insbesondere drahtlos übertragenes, Stellsignal hin betätigt wird und eine Stellbewegung ausführt. Durch einen Token wird eine Integration in ein System mit mehreren Aktuatorelementen oder/und mehreren Sende-/Empfangsgeräten ermöglicht. Wird ein verschlüsselter Token verwendet, so kann eine unerwünschte oder unautorisierte Betätigung des Aktuatorelements verhindert werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst das Verfahren des zweiten Aspekts ferner die folgenden Schritte:

- Aufbau einer drahtlosen Verbindung zwischen dem Aktuatorelement und einem entfernt davon angeordneten Sende-/Empfangsgerät,
- Generierung eines Tokens, vorzugsweise eines verschlüsselten Tokens oder/und eines Tokens zur einmaligen Verwendung,
- vorzugsweise Senden eines Signals mit einer das Aktuatorelement eindeutig identifizierenden Identifizierungskennung von dem Aktuatorelement an das Sende-/Empfangsgerät,
- Senden des Tokens von dem Sende-/Empfangsgerät an das Aktuatorelement,
- vorzugsweise Entschlüsselung des Tokens
- Anregen des Aktuatorelements zur Bewegung des bewegbaren Bauteils, sowie
- vorzugsweise Abgabe eines optischen oder/und akustischen oder/und haptischen Signals.

Die Verwendung einer eindeutigen Identifizierungskennung für ein Aktuatorelement erlaubt zum Beispiel die Adressierung verschiedener Aktuatorelemente durch ein und dasselbe Sende-/Empfangsgerät.
Vorzugsweise ist in einem Verfahren des zweiten Aspekts der Erfindung ferner vorgesehen, dass nach Einleitung des Anregungsprozesses die Elektronik zur Abgabe eines optischen oder/und akustischen oder/und haptischen Feedbacks angesteuert wird, wobei je nach Betriebszustand des Aktuatorelements verschiedene optische oder/und akustische oder/und haptische Signale ausgeben werden, oder/und dass der Erfolg oder Misserfolg der Anregung des Aktuators oder/und der Bewegung des bewegbaren Bauteils über eine elektronische Sensorik erkannt, verarbeitet sowie optisch oder/und akustisch oder/und haptisch wiedergegeben wird oder/und ein den Erfolg oder Misserfolg angebendes Signal an das Empfangsgerät übertragen wird, wobei die elektronische Sensorik einen Näherungssensor oder/und einen Positionsindikationssensor umfasst, beispielsweise eine Hall-Sonde, welcher dazu geeignet ist, die Position des beweglichen Bauteils zu bestimmen und so über den Erfolg oder Misserfolg der Anregung des Aktuators Auskunft zu geben. Mit solchen Ausgestaltungen kann das Verfahren einem Benutzer Rückmeldung zum Betrieb und zur Funktion des Aktuatorelements geben.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Darin stellen dar:

1 a ein Aktuatorelement gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,
1 b ein Aktuatorelement gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,
2a Darstellungen von Ausgestaltungen eines Führungsabschnitts in Varianten des ersten Ausführungsbeispiels,
2b Darstellungen von Ausgestaltungen eines Führungsabschnitts einer Variante des zweiten Ausführungsbeispiels,
3a eine Draufsicht auf ein Trägerelement eines Aktuatorelements gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,
3b eine Seitenansicht des Trägerelements des dritten Ausführungsbeispiels,
3c eine Ausschnittsvergrößerung aus 3a,
4a perspektivische Ansichten eines Trägerelements sowie eines bewegbaren Bauteils eines Aktuatorelements gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,
4b perspektivische Ansichten eines Trägerelements sowie eines bewegbaren Bauteils eines Aktuatorelements gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,
4c eine Querschnittsansicht eines Eingriffsabschnitts zwischen dem Trägerelement und dem bewegbaren Bauteil des fünften Ausführungsbeispiels,
4d eine perspektivische Ansicht eines bewegbaren Bauteils sowie eines angrenzenden Abschnitts eines Trägerelements für ein Aktuatorelement gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,
5a eine perspektivische Ansicht eines Aktuatorelements gemäß einem siebten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,
5b eine perspektivische Ansicht eines bewegbaren Bauteils eines Aktuators gemäß einer Variante des siebten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung,
6 eine perspektivische Ansicht eines Aktuatorelements gemäß einem achten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,
7 ein Ablaufdiagramm für ein Verfahren zum Betreiben eines Aktuatorelements gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.

In 1a ist ein Aktuatorelement gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung allgemein mit 10 bezeichnet und umfasst einen Aktuator 12, welcher zumindest abschnittsweise aus einer Formgedächtnislegierung gebildet ist und dazu eingerichtet ist, sich zu verkürzen, wenn eine entsprechende Anregung des Aktuators 12 erfolgt. Es kann eine an sich bekannte Formgedächtnislegierung, auch Shape-Memory-Alloy (SMA) genannt, zum Einsatz kommen, also eine Legierung, die bei einer Temperatur unterhalb einer Übergangstemperatur eine Martensit-Kristallstruktur aufweist und bei einer Temperatur oberhalb der Übergangstemperatur eine Austenit-Kristallstruktur aufweist, wobei sich die Geometrien der Kristallstrukturen in den beiden Phasen deutlich voneinander unterscheiden, so dass es insbesondere bei länglichen Körpern, wie Drähten, die aus einer Formgedächtnislegierung gebildet sind, zu merklichen Längenänderungen oberhalb bzw. unterhalb der Übergangstemperatur kommt. Als Beispiele für Formgedächtnislegierungen, die für die vorliegende Erfindung zum Einsatz kommen können, seien Kryowerkstoffe, NiTi (Nickel-Titan, Nitinol), NiTiCu (Nickel-Titan-Kupfer), weitere Nickel-Titan Legierungen, z.B. mit Co, Cr, Fe oder Nb, CuZn (Kupfer-Zink), CuZnAI (Kupfer-Zink-Aluminium) und CuAlNi (Kupfer-Aluminium-Nickel) genannt.
Die Anregung des Aktuators 12 kann durch Anlegen einer Spannung über eine Stromzufuhr 14 erfolgen, wodurch in dem Aktuator 12 ein Stromfluss erzeugt wird und damit aufgrund des ohmschen Widerstands des Aktuators 12 eine Erwärmung des Aktuators 12 auf eine Temperatur oberhalb der Übergangstemperatur der Formgedächtnislegierung erfolgt. Der Aktuator 12 ist insbesondere als Draht ausgebildet.
Entlang seiner Längserstreckungsrichtung ist der Aktuator 12 in einem Führungsabschnitt 16 geführt, welcher im ersten Ausführungsbeispiel in einem Trägerelement 18 ausgebildet sein kann. Der Führungsabschnitt 16 kann insbesondere ein Kanal sein, welcher als Aussparung oder Hohlraum in dem Trägerelement 18 formstabil ausgeführt ist. Der Aktuator 12 kann dann entlang des Führungsabschnitts 16 gleiten, wobei der Führungsabschnitt 16 einen Pfad definiert, entlang welchem der Aktuator 12 verläuft.
Der Aktuator 12 ist an seinem einen Längsende 13 fest mit einem bewegbaren Bauteil 20 verbunden. Das bewegbare Bauteil 20 ist vorzugsweise dafür eingerichtet, eine mit einem Pfeil 22 verdeutlichte Linearbewegung relativ zum Trägerelement 18 auszuführen. Alternativ kann das Bauteil 20 eine Drehbewegung ausführen oder auf einer beliebigen anderen, für den jeweiligen Stellvorgang geeigneten Bewegungsbahn geführt sein.
Das Trägerelement 18 ist vorzugsweise Teil einer elektronischen Steuereinheit und trägt eine Mehrzahl elektronischer Bauelemente 26, wie beispielsweise die Stromzufuhr 14 zur Anregung des Aktuators 12 auf Grundlage eines Steuersignals. Die elektronischen Bauelemente 26 bewirken demnach auf Basis eines Steuersignals eine Zufuhr von Strom zu dem Aktuator 12, der daraufhin in seinen angeregten Zustand übergeht und sich verkürzt. Der Aktuator 12 kann dabei entlang des Führungsabschnitts 16 gleiten. Während das Längsende 13 fest mit dem bewegbaren Bauteil 20 verbunden ist, ist das entgegengesetzte Längsende 17 fest mit dem Trägerelement 18 verbunden. Verkürzt sich der Aktuator 12 aufgrund einer Anregung, so kann er entlang des Führungsabschnitts 16 gleiten und somit das bewegbare Bauteil 20 bewegen, im Ausführungsbeispiel zum Trägerelement 18 hin ziehen. Zur Führung der Bewegung des bewegbaren Bauteils 20 weist das Trägerelement eine Aussparung 24 auf, in welche das bewegbare Bauteil 20 hineingezogen werden kann.
Verlässt der Aktuator 12 seinen angeregten Zustand, beispielsweise wenn die Zufuhr von Strom beendet wird, geht der Aktuator 12 in seinen nicht angeregten Zustand über, in welchem er gegenüber dem angeregten Zustand verlängert ist. Durch diese Verlängerung kann sich das bewegbare Bauteil 20 relativ zum Trägerelement 18 wiederum in entgegengesetzter Richtung bewegen, d.h. vom Trägerelement 18 weg. Die Bewegung wird in diese Richtung durch ein Vorspannelement 27, beispielsweise eine Feder- oder Magnetanordnung, unterstützt. Das Vorspannelement 27 kann insbesondere eine Druckfeder sein, welche sich einerseits am Trägerelement 18 und andererseits am bewegbaren Element 20 abstützt, so dass die Federkraft des Vorspannelements 27 zu überwinden ist, wenn der Aktuator 12 angeregt wird. Die Position, in welcher sich das bewegbare Bauteil 20 befindet, wenn der Aktuator 12 nicht angeregt ist, wird im Folgenden als Ruheposition bezeichnet.
Das Trägerelement 18 ist vorzugsweise als Platte oder Gehäuse ausgebildet und übernimmt zusätzlich zur Führung des Aktuators 12 eine weitere Funktion in der mechanischen Struktur des Aktuatorelements 10, beispielsweise als Trägerfläche für die elektronischen Bauelemente 26. Besonders bevorzugt ist das Trägerelement 18 eine Leiterplatte, also eine Schaltplatine, auf welcher eine Mehrzahl von Leiterbahnen, z.B. Leiterbahnen aus geätztem Kupfer, angeordnet sind und auf welcher die elektronischen Bauelemente 26 mechanisch gehalten und elektrisch kontaktiert, insbesondere an Lötflächen oder Lötaugen der Leiterplatte aufgelötet sind. Als Material für die Leiterplatte kommt vorzugsweise der für Schaltplatinen übliche faserverstärkte Kunststoff zum Einsatz.
2a zeigen Ansichten, welche den Aufbau des Führungsabschnitts 16 des ersten Ausführungsbeispiels in Varianten erläutern. Vorzugsweise ist der Führungsabschnitt 16 im Inneren des Trägerelements 18 ausgebildet. Hierzu kann das Trägerelement 18 aus zwei flächig aneinandergefügten Platten 30, 32 aufgebaut sein, in deren Oberfläche jeweils eine Nut entsprechend dem Verlauf des Führungsabschnitts 16 eingebracht ist, wobei die Platten 30, 32 derart zusammengefügt sind, dass die Nuten der Platten 30, 32 passend übereinander liegen und so zwischen sich einen geschlossenen Kanal als Führungsabschnitt 16 bilden, in welchem der Aktuator 12 aufgenommen werden kann. Alternativ könnte nur eine der beiden Platten 30, 32 eine Nut entlang des Führungsabschnitts 16 aufweisen, während die andere der beiden Platten 30, 32 die Nut lediglich flach abdeckt. Die Platten können flächig miteinander verklebt, verschraubt oder in anderer Weise miteinander befestigt sein.
Durch entsprechende Ausbildung der Nut kann der Verlauf des Führungsabschnitts 16 so definiert werden, dass sich der Aktuator 12 darin entlang eines gewundenen Pfads 28 erstreckt. Der gewundene Pfad 28 folgt mit anderen Worten dem Verlauf des Kanals des Führungsabschnitts 16. In der perspektivischen Ansicht in 2a ist eine Variante für einen Pfad illustriert, dessen Verlauf vom Verlauf des Pfads 28 in 1a abweicht. Jedenfalls aber definiert der Pfad mindestens eine Windung oder Richtungsänderung, vorzugsweise eine Mehrzahl von Windungen, etwa in Form eines Mäanders. Somit kann eine relativ große Länge des Aktuators 12 auf kompakte Weise am Trägerelement 18 aufgenommen sein, so dass sich im Verhältnis zur Größe des Trägerelements 18 ein relativ großer Längenunterschied des Aktuators 12 zwischen dem angeregten Zustand und dem nicht angeregten Zustand und somit ein relativ großer Stellweg des bewegbaren Elements 20 einstellen kann.
1b zeigt ein Aktuatorelement 10 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Im Folgenden wird nur auf die Unterschiede zum ersten Ausführungsbeispiel eingegangen und im Übrigen auf die Beschreibung des ersten Ausführungsbeispiels verwiesen. Gleiche oder entsprechende Merkmale tragen die gleichen Bezugszeichen wie im ersten Ausführungsbeispiel.
Im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel ist ein Aktuator 12 des zweiten Ausführungsbeispiels an einem Führungsabschnitt 16 geführt, der sich an einem Rand 34, insbesondere einem peripheren Umfangsrand, eines Trägerelements 18 befindet. Mit anderen Worten ist der Aktuator 12 im zweiten Ausführungsbeispiel entlang des Rands 34 des Trägerelements 18 zumindest entlang eines Teils des Umfangs des Trägerelements 18 um dieses herum geführt.
Beispielsweise kann das Trägerelement 18 eine in etwa rechteckförmige Grundfläche aufweisen, so dass der Aktuator 12 um mindestens eine Ecke des Rechtecks herumgeführt wird, vorzugsweise um mehrere Ecken und Längsseiten des Trägerelements 18 herumgewickelt ist. Besonders bevorzugt ist der Aktuator 12, wie in 2b ersichtlich, mehrmals um den gesamten Umfang des Trägerelements 18 herumgewickelt, weist also eine Mehrzahl an rechteckförmigen Wicklungen, vergleichbar mit Spulenwicklungen auf. Selbstverständlich kann das Trägerelement 18 eine andere Grundfläche aufweisen, beispielsweise die Form eines anderen Polygons oder eine runde Form, zum Beispiel eine Kreisform. Wesentlich für die Wirkung der Erfindung ist lediglich, dass auch in diesem Ausführungsbeispiel der Verlauf des Aktuators 12 entlang seiner Längserstreckungsrichtung zumindest abschnittsweise von einer rein geradlinigen Form abweicht.
Vorzugsweise ist ein Führungsabschnitt 16 am Rand 34 des Trägerelements 18 so vorgesehen, dass der Aktuator 12 in dem Führungsabschnitt 16 zuverlässig entlang eines definierten Pfads geführt ist und insbesondere nicht quer zur Längserstreckungsrichtung, also quer zum Pfad, verrutschen kann. Der Führungsabschnitt kann die Form einer kanalartigen Vertiefung aufweisen oder andere Führungselemente nutzen, um den Aktuator.
Ist der Aktuator 12 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel um den äußeren Rand 34 des Trägerelements 18 herumgewickelt, so überquert der Aktuator 12 auch den Bereich, in welchem sich das bewegbare Bauteil 20 befindet. Hier ist der Verlauf des Aktuators 12 durch entsprechende Ausgestaltung des Führungsabschnitts 16 so gewählt, dass er das bewegbare Bauteil ungestört passiert. In 1b verläuft beispielsweise der Aktuator 12 unterhalb des bewegbaren Bauteils 20. Alternativ kann der Aktuator eine Durchgangsöffnung des bewegbaren Bauteils 20 durchsetzen, beispielsweise angedeutet als Durchgangsöffnung 19 in 4a, sofern die Durchgangsöffnung in Bewegungsrichtung des bewegbaren Bauteils 20 groß genug ist, so dass sich das bewegbare Bauteil ungestört bewegen kann.
Ist der Aktuator 12 um Ecken 36 des Trägerelements 18 geführt, so kann an diesen Teilen des Führungsabschnitts 16 eine erhöhte Reibung zwischen dem Aktuator 12 und dem Trägerelement 18 entstehen. Um diese Reibung zu verringern, können die Ecken 36 abgerundet werden. Eine besonders reibungsarme Variante ist als drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung in 3a bis 3c illustriert. Hier weist ein Trägerelement 18 in seinen Eckbereichen stark abgerundete Umlenkabschnitte 36 auf, um welche ein Aktuator 12 umgelenkt ist. Zwischen den Umlenkabschnitten 36 sind zudem Einkerbungen 37 vorgesehen, so dass der Aktuator 12 zwischen den Umlenkabschnitten 36 im Wesentlichen ohne Berührung mit dem Trägerelement 18 frei geführt ist und daher an diesen Abschnitten überhaupt keine Reibung auftritt.
3c illustriert darüber hinaus in einer vergrößerten Darstellung eine besondere Oberfläche der Umlenkabschnitte 36, durch welche die Reibung an den Umlenkabschnitten 36 zusätzlich verringert werden kann, indem die Oberfläche eine profilierte Struktur aus Vertiefungen und Erhöhungen aufweist, z.B. ähnlich der Oberfläche eines Golfballs.
In 2b und 3a ist ferner eine Variante für eine Befestigung eines Längsendes 17 eines Aktuators 12 am Trägerelement 18 illustriert. Insbesondere kann das Längsende 17 des Aktuators 12 einen vergrößerten Kopf aufweisen, der beispielsweise mittels einer Krempe hergestellt werden kann. Der vergrößerte Kopf kann dann formschlüssig in eine entsprechend vergrößerte Aussparung des Trägerelements 18 eingesetzt sein, so dass er nicht in einen Kanal des Führungsabschnitts 16 eingezogen werden kann und somit Zugkraft des Aktuators 12 bei einer Anregung übertragen werden kann. Eine gleichartige Verbindung kann am anderen Längsende 13 des Aktuators 12 mit dem bewegbaren Bauteil 20 vorgesehen sein.
4a zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, 4b und 4c zeigen ein fünftes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung und 4d zeigt ein sechstes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Im Folgenden werden jeweils nur die Unterschiede dieser Ausführungsbeispiele zu den vorangegangenen Ausführungsbeispielen beschrieben. Merkmale und Elemente, die den vorangegangenen Ausführungsbeispielen gleichen oder entsprechen, sind mit denselben Bezugszeichen bezeichnet und werden nicht erneut beschrieben. Es wird hierzu ausdrücklich auf die Beschreibung des ersten, zweiten oder dritten Ausführungsbeispiels verwiesen.
Das vierte, fünfte und sechste Ausführungsbeispiel betreffen jeweils Ausgestaltungen einer Verbindung und elektrischen Kontaktierung zwischen einem bewegbaren Bauteil 20 und einem Trägerelement 18. Im vierten Ausführungsbeispiel gemäß 4a weist ein Trägerelement 18 eine Aussparung 24 vergleichbar mit dem ersten Ausführungsbeispiel auf, in welcher das bewegbare Bauteil 20 zumindest teilweise derart aufgenommen sein kann, dass es sich im Bereich der Aussparung 24 linear entlang der mit einem Pfeil 22 gekennzeichneten Richtungen bewegen kann. Ein Längsende (vgl. Längsende 13 des ersten Ausführungsbeispiels) des Aktuators 12 kann an dem bewegbaren Bauteil 20 befestigt sein, beispielsweise durch Aufnahme eines vergrößerten Kopfendes in einer entsprechenden Vertiefung. Im illustrierten Ausführungsbeispiel kann das bewegbare Bauteil 20 aus zwei Bauteilen 40, 42 aufgebaut sein, welche aneinander anliegen und das Längsende des Aktuators 12 zwischen sich einschließen.
Zur Anregung des Aktuators 12 ist dieser elektrisch so zu kontaktieren, dass ein Stromfluss durch den Aktuator 12 ermöglicht wird. Hierzu kann in einer schematisch im ersten und im zweiten Ausführungsbeispiel illustrierten, einfachen Variante das am bewegbaren Bauteil 20 befestigte Längsende 13 des Aktuators 12 (oder ein elektrisch damit verbundener Abschnitt des bewegbaren Bauteils 20) mittels eines freien Leiters 15, beispielsweise eines einfachen Drahts, mit einem entsprechenden Kontakt am Trägerelement 18 verbunden werden (im ersten Ausführungsbeispiel mit dem Minuspol, im zweiten Ausführungsbeispiel mit dem Pluspol der Stromzufuhr 14). Die Länge des freien Leiters 15 ist dabei so bemessen, dass dieser die Stellbewegung des bewegbaren Bauteils 20 über den gesamten Stellweg hinweg flexibel aufnehmen kann.
Im fünften Ausführungsbeispiel erfolgt die Kontaktierung dagegen nicht über einen freien Draht, sondern über einen Gleitkontakt 44 zwischen Trägerelement 18 und bewegbarem Bauteil 20. Insbesondere kann das bewegbare Bauteil 20 als Schieber ausgebildet sein, welcher eine Kontaktschiene 43 im Bereich des Gleitkontakts 44 trägt, die elektrisch mit dem Längsende 13 des Aktuators 12 verbunden ist. Eine korrespondierende Gleitschiene 45 des Trägerelements 18 ist dann gleitend mit der Gleitschiene 43 des bewegbaren Bauteils 20 über den gesamten Stellweg des bewegbaren Bauteils 20 in Kontakt. Die Kontaktschiene 45 des Trägerelements 18 wiederum ist verbunden mit den elektrischen Bauteilen 26 bzw. der Stromzufuhr 14 der Trägerplatte 18. Ist das Trägerelement 18 als Leiterplatte ausgebildet, so kann die Kontaktschiene in besonders einfacher Weise als Leiterbahn auf der Leiterplatte ausgebildet sein.
Durch die oben beschriebenen Gleitkontakte und Kontaktschienen kann nicht nur ein elektrischer Kontakt sichergestellt werden, sondern auch eine Linearführung des bewegbaren Bauteils 20 definiert werden. Eine solche Linearführung wird zusätzlich im sechsten Ausführungsbeispiel der Erfindung verbessert durch eine Nut-Feder-Verbindung zwischen dem bewegbaren Bauteil und dem Trägerelement 18, wobei der Kontaktbereich (Gleitkontakt) innerhalb der Nut-Feder-Verbindung bereitgestellt sein kann. Mit anderen Worten kann eine erste Kontaktschiene an der Nut bereitgestellt sein und eine zweite Kontaktschiene kann an der Feder bereitgestellt sein. In 4d weist beispielsweise das Trägerelement 18 die Feder auf, während am bewegbaren Bauteil 20 die Nut ausgebildet ist. Selbstverständlich kann die Nut auch am Trägerelement 18 vorgesehen sein und eine Feder des bewegbaren Bauteils in Eingriff nehmen.
5a zeigt ein siebtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Im Folgenden werden nur die Unterschiede zu den vorangegangenen Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Merkmale und Elemente, die in gleicher oder entsprechender Weise bereits für vorangegangene Ausführungsbeispiele beschrieben wurden, sind mit denselben Bezugszeichen bezeichnet und werden nicht erneut beschrieben. Hierzu wird ausdrücklich auf die Beschreibung der vorangegangenen Ausführungsbeispiele verwiesen.
In einem Aktuatorelement des siebten Ausführungsbeispiels ist ein Aktuator 12 entlang eines nicht-geradlinigen Pfads auf einer Oberseite eines Trägerelements 18 geführt. Als Führungselemente 16 dienen hierbei Umlenkrollen 50 oder/und Umlenkstifte 52, welche auf der Oberseite des Trägerelements 18 angebracht sind, so dass sie den Aktuator 12 in einem Abstand parallel zur Oberfläche des Trägerelements 18 führen. Je nach gewünschtem Pfad kann eine Mehrzahl von Umlenkrollen 50 oder/und eine Mehrzahl von Umlenkstiften 52 an geeigneten Positionen vorgesehen sein. Die Umlenkrollen 50 oder/und Umlenkstifte 52 können als eigenständige Merkmale gleichermaßen zur Umlenkung des Aktuators 12 in den vorher beschriebenen Ausführungsbeispielen oder in allen anderen Ausführungsformen der Erfindung zum Einsatz kommen.
Das siebte Ausführungsbeispiel illustriert ferner eine alternative Variante für die Fixierung der Längsenden des Aktuators 12. Zu erkennen ist, dass beide Längsenden 54, 56 des Aktuators 12 jeweils am Trägerelement 18 fixiert sind, während ein mittlerer Abschnitt des Aktuators 12 am beweglichen Bauteil 20 gekoppelt ist. Beispielsweise kann der mittlere Abschnitt durch eine Öffnung 58 am bewegbaren Bauteil 20 hindurchgeführt sein. Der Aktuator 12 kann innerhalb der Öffnung 58 frei verschiebbar sein. Eine solche Variante hat den Vorteil, dass eine Befestigung der Längsenden 54, 56 sowie eine Kontaktierung der Längsenden 54, 56 zur Herstellung des Anregungsstromkreises einfacher ist. Nachteilig ist jedoch ein um den Faktor 2 verringerter maximaler Stellweg des bewegbaren Bauteils 20.
5b zeigt eine Variante des siebten Ausführungsbeispiels, insbesondere eine Variante eines bewegbaren Bauteils 20 des siebten Ausführungsbeispiels, in welcher der Aktuator 12 nicht durch eine Öffnung 58 durch das bewegbar Bauteil 20 hindurchgeführt ist, sondern an einem Hakenabschnitt 60 eingehakt ist.
In allen illustrierten Ausführungsbeispielen können die elektronischen Bauelemente 26 Schalteinrichtungen für eine drahtlose Aktivierung des Aktuatorelements umfassen. So kann die elektronische Steuereinheit eine Signalempfangseinheit aufweisen, welche Signale über einen an sich bekannten Funkstandard empfangen kann, beispielsweise eine Bluetooth-Empfangseinheit. Die elektronische Steuereinheit kann dann dafür eingerichtet sein, auf ein Ansteuerungssignal hin den Aktuator 12 anzuregen, also beispielsweise die Stromzufuhr 14 zu aktivieren.
Die elektronischen Bauelemente können ferner eine Speichereinrichtung zur Speicherung von Daten umfassen. Darüber hinaus weist die elektronische Steuereinheit vorzugsweise eine Signalsendeeinheit auf, welche beispielsweise Signale über einen Betriebszustand des Aktuatorelements 10 drahtlos an ein entferntes Empfangsgerät übertragen kann. Die Signalsendeeinheit kann ferner für eine Ortungsfunktion eingerichtet sein, um das Aktuatorelement 10 zu orten.
Ferner kann das Aktuatorelement 10 eine Energiespeichereinrichtung, beispielsweise einen Akku, umfassen oder dafür eingerichtet sein, mit einer Energiespeichereinrichtung verbunden zu werden. Die Energiespeichereinrichtung kann die elektronischen Bauelemente 26 bzw. die elektronische Steuereinheit mit Energie versorgen. Die Energiespeichereinrichtung ist vorzugsweise wiederaufladbar.
Ein Energiebedarf des Aktuatorelements 10 kann verringert werden, wenn die elektronische Steuereinheit ferner einen Bewegungssensor als ein elektronisches Bauelement 26 umfasst, welcher die elektronischen Bauelemente 26 in Abhängigkeit der von dem Beschleunigungssensor empfangenen Signale wahlweise in einen aktiven oder einen inaktiven Betriebsmodus versetzen kann. Ein Positionsindikationssensor, bevorzugt eine Hall-Sonde, kann zusätzlich den Status der Anregung des Aktors über die Position des beweglichen Bauteils erfassen. Über die Statusindikationseinrichtung oder Display kann die elektronische Steuereinheit diesen Status an den Bediener übermitteln. Auch eine Übermittlung an das mobile Empfangsgerät des Bedieners ist möglich, um den Erfolg der Anregung oder potenzielle Fehler anzuzeigen.
Ferner könnte die elektronische Steuereinheit eine Statusindikationseinrichtung, vorzugsweise eine LED-Lichtquelle oder eine Ausgabe für ein akustisches Signal, umfassen, welche beispielsweise den Zustand des Aktuators 12 anzeigen kann. Falls die elektronische Steuereinheit eine Energiespeichereinrichtung, beispielsweise einen Akku umfasst, könnte die Statusindikationseinrichtung auch einen Hinweis auf den Ladezustand der Energiespeichereinrichtung ausgeben.
Das Aktuatorelement 10 kann beispielsweise als Warendiebstahlsicherung verwendet werden. Dabei könnte ein Verschluss der Warendiebstahlsicherung mittels der Anregung des Aktuators 12 und die damit einhergehende Bewegung des bewegbaren Elements 20 geöffnet werden.
Das Aktuatorelement 10 kann ferner eine Alarmerzeugungseinrichtung umfassen, beispielsweise als ein elektrisches Bauelement 26, welche dazu eingerichtet ist, als Reaktion auf einen Versuch eines unbefugten Bewegens des bewegbaren Bauteils 20 ein akustisches oder/und optisches Alarmsignal abzugeben. Die Alarmerzeugungseinrichtung kann lediglich aktiv sein, wenn sich das bewegbare Bauteil 20 in seiner Ruheposition befindet. Bei einer Verwendung des Aktuatorelements 10 als Warendiebstahlsicherung kann dies vor einem unautorisierten Entfernen der Warendiebstahlsicherung, beispielsweise von einem Kleidungsstück, schützen.
In einem in 6 illustrierten, achten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung umfasst ein Aktuatorelement ferner ein Gehäuse 46, in welchem die wichtigsten Komponenten der Erfindung, insbesondere zum Beispiel die oben im Zusammenhang mit den Ausführungsbeispielen eins bis sieben beschriebenen Komponenten, d.h. eine elektronische Steuereinheit, ein Trägerelement, ein Aktuator und ein bewegbares Bauteil, untergebracht sind. Das Gehäuse 46 kann eine (nicht dargestellte) Aussparung aufweisen, um eine Bewegung des bewegbaren Bauteils 20 auf ein externes Element außerhalb des Gehäuses 46 zu übertragen. Beispielsweise kann das bewegbare Bauteil 20 durch die Aussparung hindurch zumindest teilweise aus dem Gehäuse 46 herausführbar sein. Das Gehäuse 46 kann einen Anschluss für die Stromzufuhr 14 aufweisen, etwa zum Anschluss einer externen Stromversorgung oder eines Ladegeräts. Eine Energiespeichereinheit kann in dem Gehäuse 46 oder außerhalb von diesem angeordnet sein.
Das Gehäuse 46 kann eine Gehäuse-Anzeigeeinheit 48 umfassen, welche mit wenigstens einem der Mehrzahl von elektronischen Bauelementen im Inneren des Gehäuses verbunden ist. Die Gehäuse-Anzeigeeinheit kann wie die zuvor erwähnte Anzeigeeinheit ausgeführt sein. Ferner kann das Gehäuse 46 transparent sein oder eine Aussparung aufweisen, welche es dem Benutzer ermöglicht, die Anzeigeeinheit als Teil der elektronischen Steuereinheit abzulesen.
Gleichermaßen können die zuvor angesprochenen elektronischen Bauelemente (siehe etwa 1a und 1b, Bauelemente 26), wie beispielsweise eine LED oder/und ein Lautsprecher oder/und ein Durchschneidesensor oder/und ein Lichtsensor oder/und ein Bewegungssensor oder/und die Statusindikationseinrichtung oder/und die Ausgabe für ein akustisches Signal, mit Bedienelementen 50 oder/und Anzeigeelementen 48 an dem Gehäuse 46 verbunden sein.
7 zeigt ein Verfahren zum Betreiben eines Aktuatorelements gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das Verfahren kann zur Verwendung eines Aktuatorelements gemäß dem ersten bis achten Ausführungsbeispiel zusammen mit einem mobilen Endgerät, beispielsweise einem Smartphone eines Benutzers, ablaufen. Teile des Verfahrens, insbesondere zum Verschlüsseln oder Entschlüsseln, zum Empfangen oder Senden oder zum Anregen des Aktuators, sind vorteilhaft unmittelbar in einem der elektronischen Bauelemente in der elektronischen Steuereinheit des Aktuatorelements gespeichert, beispielsweise in Form von embedded software.
In einem ersten Schritt S1 des Verfahrens wird eine Drahtlosverbindung zwischen dem Aktuatorelement und dem mobilen Endgerät aufgebaut, beispielsweise unter Verwendung des Bluetooth-Protokolls. In einem zweiten Schritt S2 wird ein Token oder Sicherheitscode erzeugt, welcher eine unautorisierte oder versehentliche Kommunikation mit dem Aktuatorelement verhindern soll. Der Token kann mit einem der Anwendung entsprechenden Sicherheitsstandard verschlüsselt sein.
In einem weiteren Schritt S3 des Verfahrens sendet das Aktuatorelement ein Signal mit einer das Aktuatorelement eindeutig identifizierenden Identifizierungskennung an das Aktuatorelement. Die Identifizierungskennung kennzeichnet ein spezifisches Aktuatorelement eindeutig, so dass sichergestellt ist, dass unter einer Vielzahl von Aktuatorelementen nur ein bestimmtes Aktuatorelement adressiert wird. Das mobile Endgerät kann die einem Aktuatorelement zugeordnete Identifizierungskennung alternativ auf jede andere geeignete Weise erhalten, zum Beispiel durch manuelle Eingabe einer beispielsweise am Aktuatorelement angezeigten Kennung, durch Übertragung von einem Server zum mobilen Endgerät oder dergleichen.
In einem weiteren Schritt S4 wird der verschlüsselte Token von dem mobilen Endgerät an das Aktuatorelement gesendet, woraufhin im Schritt S5 der Token in dem Aktuatorelement entschlüsselt wird. War die Entschlüsselung erfolgreich, so schreitet das Verfahren weiter zum Schritt S6, in welchem der Aktuator angeregt wird, beispielsweise durch Einschalten der Stromzufuhr. Im Ergebnis wird schließlich eine Bewegung des bewegbaren Bauteils ausgeführt und ein gewünschter Stellvorgang vorgenommen.
Durch geeignete Sensoren kann eine erfolgreiche Betätigung des Aktuatorelements erfasst werden, beispielsweise eine Bewegung des bewegbaren Bauteils. Im Erfolgsfall wird im Schritt S7 eine Bestätigungsmeldung ausgegeben, beispielsweise durch Abgabe eines akustischen Bestätigungssignals. Im Falle eines Fehlers kann alternativ ein Fehlersignal ausgegeben werden, beispielsweise durch einen entsprechenden akustischen Warnton.

Claims

Aktuatorelement (10) zur Bewegung eines bewegbaren Bauteils auf Grundlage eines Steuersignals, umfassend einen Aktuator (12), welcher eine Formgedächtnislegierung umfasst und dazu eingerichtet ist, sich in einem angeregten Zustand in seiner Längserstreckungsrichtung zu verkürzen oder zu verlängern, eine elektronische Steuereinheit, welche ein Trägerelement (18) und eine Mehrzahl elektronischer Bauelemente (26) zur Anregung des Aktuators (12) auf Grundlage eines Steuersignals aufweist, und ein bewegbares Bauteil (20), welches mit dem Aktuator (12) gekoppelt und mittels des Aktuators (12) gegenüber dem Trägerelement (18) bewegbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerelement (18) einen Führungsabschnitt (16), insbesondere formstabilen Führungsabschnitt, definiert, mittels welchem der Aktuator (12) entlang seiner Längserstreckungsrichtung geführt ist, derart, dass der Aktuator (12) auf einem gewundenen Pfad (28) verläuft.
Aktuatorelement (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator entlang eines Rands (34) des Trägerelements (18) zumindest teilweise um dieses herum verläuft.
Aktuatorelement (10) nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator innerhalb des Trägerelements (18) auf einem gewundenen Pfad (28), vorzugsweise einem Pfad mit wenigstens zwei Windungen, verläuft.
Aktuatorelement (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator an dem Trägerelement, vorzugsweise oberhalb oder unterhalb des Trägerelements (18), durch mindestens ein Umlenkelement, beispielsweise eine Umlenkrolle oder einen Umlenkstift, umgelenkt wird.
Aktuatorelement (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerelement (18) eine Leiterplatte (18) ist.
Aktuatorelement (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator (12) mittels einer Zufuhr von Strom in den angeregten Zustand versetzbar ist und eines der elektronischen Bauelemente (26) eine Stromzufuhr (14) für den Aktuator (12) bereitstellt, wobei insbesondere das bewegbare Bauteil (20) derart mit dem Trägerelement (18) verbunden ist, dass ein geschlossener Stromkreis zwischen den Längsenden (13, 38) des Aktuators (12) und der Stromzufuhr (14) herstellbar ist.
Aktuatorelement (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beide Längsenden des Aktuators (12) fest an dem Trägerelement (18) angeordnet sind und ein mittlerer Abschnitt des Aktuators (12) mit dem beweglichen Bauteil gekoppelt ist.
Aktuatorelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein erstes Längsende des Aktuators an dem bewegbaren Bauteil befestigt ist und ein zweites Längsende des Aktuators an dem Trägerelement befestigt ist.
Aktuatorelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Längsende des Aktuators mit dem Trägerelement oder mit dem bewegbaren Bauteil über eine einstellbare Kopplung verbunden ist, welche eine Einstellung eines Abstands zwischen dem Längsende und dem Trägerelement oder zwischen dem Längsende und dem bewegbaren Bauteil erlaubt.
Aktuatorelement (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das bewegbare Bauteil (20) mit dem Trägerelement (18) in Eingriff steht, vorzugsweise mittels einer Nut-Feder-Verbindung in Eingriff steht.
Aktuatorelement (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das bewegbare Bauteil (20) dazu eingerichtet ist, eine Linearbewegung oder eine Drehbewegung auszuführen.
Aktuatorelement (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das bewegbare Bauteil (20) mittels eines Vorspannelements (27) in eine Ruheposition vorgespannt ist und der Aktuator (12) dazu eingerichtet ist, das bewegbare Bauteil entgegen der Vorspannkraft des Vorspannelements (27) zu bewegen, vorzugsweise zu ziehen.
Aktuatorelement (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator (12) um das Trägerelement (18) herum verläuft und der von dem Trägerelement (18) definierte Führungsabschnitt (16) für den Aktuator (12) an einer äußeren Randfläche des Trägerelements (18) ausgebildet ist.
Aktuatorelement (10) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator (12) lediglich in Eckbereichen (36) des Trägerelements (18) anliegt, wobei vorzugsweise diese Ecken zu Umlenkabschnitten abgerundet sind.
Aktuatorelement (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator (12) innerhalb des Trägerelements (18) auf dem gewundenen Pfad (28) verläuft und der Pfad (28) Windungen aufweist, insbesondere der Pfad (28) in der Form einer Spirale oder eines Mäanders oder einer anderen zumindest abschnittsweise nicht-geradlinigen Form ausgebildet ist.
Aktuatorelement (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Aktuator (12) frei entlang des Führungsabschnitts (16) bewegen kann, vorzugsweise aber durch den Führungsabschnitt (16) an einer Bewegung quer zur Längserstreckungsrichtung des Aktuators (12) gehindert wird.
Aktuatorelement (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mehrzahl elektronischer Bauelemente (26) eine Signalempfangseinheit umfasst, welche dazu eingerichtet ist, bei Empfang eines Anregungssignals zu bewirken, dass der Aktuator (10) angeregt wird, wobei vorzugsweise die Signalempfangseinheit zum Empfangen eines drahtlosen Signals eingerichtet ist.
Aktuatorelement (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Steuereinheit mindestens ein Element aus der folgenden Liste aufweist: - eine Anzeigeeinheit (26), beispielsweise ein Display oder/und LED, - ein akustisches Bauteil, beispielsweise einen Lautsprecher (26), - ein elektronisches Bauteil zur Erzeugung eines haptischen Feedbacks, beispielsweise ein Vibrationsmotor oder ein PiezoElement (26), - ein Näherungssensor bzw. ein Positionsindikationssensor, beispielsweise eine Hall-Sonde (26), welcher dazu geeignet ist, die Position des beweglichen Bauteils (20) zu bestimmen und so über den Erfolg oder Misserfolg der Anregung des Aktuators (12) Auskunft zu geben, - eine Energiespeichereinheit (26), beispielsweise einen Kondensator, einen Akku, eine Energy-Harvesting-Einheit oder eine Verbindung zum Stromnetz, welche dazu eingerichtet ist, die elektronische Steuereinheit mit Energie zu versorgen.
Verfahren zum Betreiben eines Aktuatorelements nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die Schritte: - Empfangen eines Signals, welches vorzugsweise einen verschlüsselten Token enthält, - vorzugsweise Entschlüsselung des Tokens, - Anregen des Aktuatorelements.
Verfahren nach Anspruch 19, ferner gekennzeichnet durch die Schritte: - Aufbau einer drahtlosen Verbindung zwischen dem Aktuatorelement und einem entfernt davon angeordneten Sende-/Em pfangsgerät, - Generierung eines Tokens, vorzugsweise eines verschlüsselten Tokens oder/und eines Tokens zur einmaligen Verwendung, - vorzugsweise Senden eines Signals mit einer dem Aktuatorelement zugeordneten, eindeutigen Identifizierungskennung von dem Aktuatorelement an das Sende-/Em pfangsgerät, - Senden des Tokens von dem Sende-/Empfangsgerät an das Aktuatorelement, - vorzugsweise Entschlüsselung des Tokens - Anregen des Aktuatorelements zur Bewegung des bewegbaren Bauteils, sowie - vorzugsweise Abgabe eines optischen oder/und akustischen oder/und haptischen Signals.
Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass ferner - nach Einleitung des Anregungsprozesses die Elektronik zur Abgabe eines optischen oder/und akustischen oder/und haptischen Feedbacks angesteuert wird, wobei je nach Betriebszustand des Aktuatorelements verschiedene optische oder/und akustische oder/und haptische Signale ausgeben werden, oder/und - der Erfolg oder Misserfolg der Anregung des Aktuators oder/und der Bewegung des bewegbaren Bauteils über eine elektronische Sensorik erkannt, verarbeitet sowie optisch oder/und akustisch oder/und haptisch wiedergegeben wird oder/und ein den Erfolg oder Misserfolg angebendes Signal an das Empfangsgerät übertragen wird, wobei die elektronische Sensorik einen Näherungssensor oder/und einen Positionsindikationssensor umfasst, beispielsweise eine Hall-Sonde, welcher dazu geeignet ist, die Position des beweglichen Bauteils zu bestimmen und so über den Erfolg oder Misserfolg der Anregung des Aktuators Auskunft zu geben.