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Die Erfindung betrifft ein Gehäuse für einen Aktuator und Aktuator mit einem Antrieb und solch einem Gehäuse.
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Im heutigen Zeitalter der Digitalisierung werden immer mehr Sensoren und Aktuatoren benötigt. Während Sensoren Daten aufnehmen und an eine digitale Verarbeitungseinheit weiterleiten, werden Aktuatoren von Daten aus der Verarbeitungseinheit angesteuert und setzen Datenströme in Kräfte und Wege um.
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Typische drehmoment- und kraftabgebende Aktuatoren sind Motoren und Hubmagnete. Weniger verbreitet und bekannt sind Aktuatoren auf Memory-Metall-Basis, auch Formgedächtnislegierungs-Aktuatoren genannt.
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Im Vergleich zu Motoren und Hubmagneten können Aktuatoren auf Basis von Formgedächtnislegierungen auf kleinerem Raum wesentlich mehr Kräfte aufbringen. Der Nachteil dieser Formgedächtnislegierungs-Aktuatoren ist jedoch, dass diese im Vergleich zu Motoren oder Hubmagneten sehr träge sind.
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Formgedächtnislegierungs-Aktuatoren können beispielsweise als Draht ausgebildet sein und mittels Stromdurchfluss erwärmt werden. Bei Stromdurchfluss zieht sich der Memory-MetallDraht bei Erreichen seiner Umwandlungstemperatur zusammen und kann beispielsweise einen Schieber gegen die Kraft einer schwächeren Rückholfeder aus dem Gehäuse herausschieben. Wird die Stromzufuhr unterbrochen, kühlt der Formgedächtnislegierungs-Draht wieder ab. Bei Erreichen der Rückwandlungstemperatur wird der Schieber durch die Rückholfeder wieder zurückgezogen.
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Der Nachteil der heutigen Aktuatoren auf Basis von Formgedächtnislegierungen ist, dass diese mit einer gewissen Trägheit reagieren. Beim Aufheizen eines Formgedächtnislegierungs-Drahtes muss das umgebende Luftvolumen in einem relativ großen Aktuator-Gehäuse erst mit aufgeheizt werden, bevor die Umwandlungstemperatur erreicht wird und der Schieber bewegt wird. Ebenso muss nach dem Unterbrechen der Stromzufuhr erst gewartet werden, bis der Draht und das ihn umgebende Luftvolumen sich wieder abkühlt, die Rückwandlungstemperatur erreicht wird und die Rückholfeder den Schieber wieder zurückziehen kann.
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Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Gehäuse für einen Aktuator zur Verfügung zu stellen, der die oben beschriebenen Nachteile überwindet.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das Gehäuse für einen Aktuator gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Gehäuses sind in den Unteransprüchen 2 bis 5 angegeben. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß ebenfalls durch den Aktuator gemäß Patentanspruch 6 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Aktuators sind in den Unteransprüchen 7 bis 11 angegeben.
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Das Gehäuse für einen Aktuator gemäß Patentanspruch 1 ist dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse zweiteilig ausgebildet ist mit einem ersten Gehäuse-Teil und einem zweiten Gehäuse-Teil, wobei das erste Gehäuse-Teil und das zweite Gehäuse-Teil ineinander und gegeneinander beweglich sind zwischen einer Ausgefahren-Position und einer Eingefahren-Position, wobei das erste Gehäuse-Teil und das zweite Gehäuse-Teil jeweils mindestens eine Öffnung umfassen und in der Eingefahren-Position die mindestens eine Öffnung des einen Gehäuse-Teils durch das andere Gehäuse-Teil verdeckt werden und in der Ausgefahren-Position die mindestens eine Öffnung des ersten Gehäuse-Teils und des zweiten Gehäuse-Teils nicht verdeckt werden.
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Vorteilhaft hierbei ist, dass das erfindungsgemäße Gehäuse automatisch sich öffnende Entwärmungsöffnungen im aktivierten Zustand aufweist, welches eine schnellere Abkühlung eines Aktuators aus Formgedächtnislegierungs-Material ermöglicht und damit auch ein schnelleres Deaktivieren eines solchen Aktuators. Insgesamt ergeben sich dadurch kürzere Schaltfrequenzen des Aktuators zwischen inaktiviertem und aktiviertem Zustand. Des Weiteren weist das Gehäuse eine kompakte Bauweise auf mit einem geringen inneren Luftvolumen, das nicht extra aufgeheizt werden muss und somit ein schnelleres Aktivieren des Aktuators ermöglicht.
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In einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Gehäuses werden die mindestens eine Öffnung in der Ausgefahren-Position nicht verdeckt, in dem die Öffnungen in einem Teil des ersten Gehäuse-Teils und/oder des zweiten Gehäuse-Teils liegen, die in der Ausgefahren-Position keine Überdeckung aufweisen.
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In einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Gehäuses werden die mindestens eine Öffnung in der Ausgefahren-Position nicht verdeckt, in dem die Öffnungen im ersten Gehäuse-Teil gegenüberstehend den Öffnungen im zweiten Gehäuse-Teil angeordnet sind und in der Ausgefahren-Position fluchten.
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In einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Gehäuses ist dieses in der Eingefahren-Position im Wesentlichen strömungstechnisch geschlossen.
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In einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Gehäuses weist das erste Gehäuse-Teil und das zweite Gehäuse-Teil Haltepunkte auf zur Befestigung einer Feder.
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Die erfindungsgemäße Aufgabe wird ebenso durch den Aktuator mit einem Antrieb und einem erfindungsgemäßen Gehäuse gemäß Patentanspruch 6 gelöst, wobei der Antrieb des Aktuators in seiner ersten Formgebung das Gehäuse in die Ausgefahren-Position überführt, wobei der Antrieb des Aktuators in seiner zweiten Formgebung das Gehäuse in die Eingefahren-Position überführt und wobei der Antrieb des Aktuators zumindest teilweise aus einer Formgedächtnislegierung gefertigt ist.
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In einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Aktuators ist der Antrieb des Aktuators am ersten Gehäuse-Teil und am zweiten Gehäuse-Teil befestigt.
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In einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Aktuators umfasst dieser eine Feder, die das Gehäuse in Richtung der Eingefahren-Position zieht.
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In einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Aktuators ist die Feder zwischen den Haltepunkten befestigt.
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In einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Aktuators wird der Antrieb mittels elektrischer Anschlussleitungen mit Energie versorgt.
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In einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Aktuators ist die Durchführung der Anschlussleitungen durch das Gehäuse im Wesentlichen strömungstechnisch verschlossen.
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Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung, sowie die Art und Weise wie sie erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsformen, die im Zusammenhang mit den Figuren näher erläutert werden.
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Dabei zeigen:
- 1A und 1B erfindungsgemäßes Gehäuse in der Eingefahren-Position und der Ausgefahren-Position; und
- 2A und 2B erfindungsgemäßer Aktuator in der Eingefahren-Position und der Ausgefahren-Position.
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Die 1A und 1B zeigen ein erfindungsgemäßes Gehäuse 100 für einen Aktuator 200. Das Gehäuse 100 ist zweiteilig ausgebildet mit einem ersten Gehäuse-Teil 110 und einem zweiten Gehäuse-Teil 120. Das erste Gehäuse-Teil 110 und das zweite Gehäuse-Teil 120 sind ineinander und gegeneinander beweglich zwischen einer Ausgefahren-Position und einer Eingefahren-Position. In 1A ist die Eingefahren-Position des erfindungsgemäßen Gehäuses 100 dargestellt, in der 1B die Ausgefahren-Position.
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Das erste Gehäuse-Teil 110 und das zweite Gehäuse-Teil 120 umfassen jeweils mindestens eine Öffnung 111, 112, 113, 114, 115; 121, 122, 123, 124, 125. In der eingefahrenen Position werden die mindestens eine Öffnung 111, 112, 113, 114, 115; 121, 122, 123, 124, 125 des einen Gehäuse-Teils 110; 120 durch das andere Gehäuse-Teil 120; 110 verdeckt und in der Ausgefahren-Position werden die mindestens eine Öffnung 111, 112, 113, 114, 115; 121, 122, 123, 124, 125 des ersten Gehäuse-Teils 110 und des zweiten Gehäuse-Teils 120 nicht verdeckt.
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Die mindestens eine Öffnung 111, 112, 113, 114, 115; 121, 122, 123, 124, 125 können in der Ausgefahren-Position nicht verdeckt sein, in dem die Öffnungen 113, 114, 115; 123, 124, 125 in einem Teil des ersten Gehäuse-Teils 110 und/oder des zweiten Gehäuse-Teils 120 liegen, der in der Ausgefahren-Position keine Überdeckung aufweist.
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Ebenso kann die mindestens eine Öffnung 111, 112, 113, 114, 115; 121, 122, 123, 124, 125 in der Ausgefahren-Position nicht verdeckt werden, in dem die Öffnungen 111, 112 im ersten Gehäuse-Teil 110 gegenüberstehend den Öffnungen 121, 122 im zweiten Gehäuse-Teil 120 angeordnet sind und in der Ausgefahren-Position fluchten.
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Entsprechend der Darstellung der 1A ist das erfindungsgemäße Gehäuse 100 in der Eingefahren-Position im Wesentlichen störungstechnisch geschlossen.
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Das erste Gehäuse-Teil 110 und das zweite Gehäuse-Teil 120 können Haltepunkte 119; 129 aufweisen, zur Befestigung einer Feder 300. Dies ist näher in den 2A und 2B erläutert.
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2A und 2B zeigen einen erfindungsgemäßen Aktuator 200 mit einem Antrieb 500 und einem erfindungsgemäßen Gehäuse 100, wobei der Antrieb 500 des Aktuators 200 in seiner ersten Formgebung das Gehäuse 100 in die Ausgefahren-Position überführt, wobei der Antrieb 500 des Aktuators in seiner zweiten Formgebung das Gehäuse 100 in die Eingefahren-Position überführt, und wobei der Antrieb 500 des Aktuators 200 zumindest teilweise aus einer Formgedächtnislegierung gefertigt ist.
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Der Antrieb 500 des Aktuators 200 kann am ersten Gehäuse-Teil 110 und am zweiten Gehäuse-Teil 120 befestigt sein.
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In 2A ist der Aktuator 200 in der Eingefahren-Position dargestellt und in 2B in der Ausgefahren-Position. Insgesamt ergibt sich ein Hub H als Längenunterschied zwischen dem Aktuator 200 in der Ausgefahren-Position zum Aktuator 200 in der Eingefahren-Position.
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Der erfindungsgemäße Aktuator 200 umfasst eine Feder 300, die das Gehäuse 100 in Richtung der Eingefahren-Position zieht. Diese Feder 300 kann beispielsweise bei einem Antrieb 500 in Federform ineinandergreifend ausgestaltet sein.
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Die Feder 300 kann an den Haltepunkten 119; 129 des ersten Gehäuse-Teils 110 und des zweiten Gehäuse-Teils 120 befestigt sein.
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Zur Versorgung des Antriebs 500 mit Energie sind elektrische Anschlussleitungen 510, 520 vorgesehen, die durch eine Durchführung in das Gehäuse 100 hineinragen.
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Diese Durchführung der Anschlussleitungen 510, 520 durch das Gehäuse 100 kann im Wesentlichen strömungstechnisch verschlossen sein.
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Im inaktiven Zustand des erfindungsgemäßen Gehäuses 100 beziehungsweise des erfindungsgemäßen Aktuators 200 sind alle Entwärmungsöffnungen 111, 112, 113, 114, 115; 121, 122, 123, 124, 125 geschlossen. Wird jetzt der Antrieb 500, beispielsweise in Form einer Memory-Metall-Feder, bestromt und somit aufgeheizt, kann keine Wärme entweichen. Die gesamte Wärmeentwicklung kommt dem Erreichen der Umwandlungstemperatur der Memory-Metall-Feder aus einer Formgedächtnislegierung zugute. Der Hub des Aktuators wird dadurch früher ausgelöst.
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Im aktivierten Zustand sind alle Entwärmungsöffnungen 111, 112, 113, 114, 115; 121, 122, 123, 124, 125 geöffnet. Wird jetzt die Beheizung der Memory-Metall-Federbeziehungsweise des Antriebs 500 abgeschaltet, kann über die Entwärmungsöffnungen 111, 112, 113, 114, 115; 121, 122, 123, 124, 125 wesentlich schneller die Wärme entweichen und die Rückwandlungstemperatur wird wesentlich früher erreicht. Die Feder 300 kann dann den Hub des Aktuators 200 wieder schneller zurücknehmen.
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Der erfindungsgemäße Aktuator weist eine kompakte Bauweise durch eine Ineinander-Anordnung des Antriebs 500 und der Feder 300 auf. Dadurch wird ein geringeres inneres Luftvolumen benötigt, das nicht extra aufgeheizt werden muss, was zu einer schnelleren Aktivierung des Aktuators 200 führt. Die Entwärmungsöffnungen 111, 112, 113, 114, 115; 121, 122, 123, 124, 125 öffnen im aktivierten Zustand beziehungsweise Ausgefahren-Zustand automatisch, was zu einer schnelleren Abkühlung des Antriebs 500, bei beispielsweise einer Memory-Metall-Feder, führt. Dadurch entsteht ein schnelleres Deaktivieren des Aktuators 200 und eine kürzere Schaltfrequenz des Aktuators 200 zwischen inaktiviertem (Eingefahren-Zustand) und aktiviertem Zustand (Ausgefahren-Zustand).
