EP2208244A1 - Pieozoelectric drive device - Google Patents

Pieozoelectric drive device

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Publication number
EP2208244A1
EP2208244A1 EP08804090A EP08804090A EP2208244A1 EP 2208244 A1 EP2208244 A1 EP 2208244A1 EP 08804090 A EP08804090 A EP 08804090A EP 08804090 A EP08804090 A EP 08804090A EP 2208244 A1 EP2208244 A1 EP 2208244A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
piezoelectric
drive device
guide rail
bearing bracket
friction
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP08804090A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Walter Haussecker
Vincent Rieger
Volker Rischmueller
Peter Froehlich
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Filing date
Publication date
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Publication of EP2208244A1 publication Critical patent/EP2208244A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H02N2/026Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing linear motion, e.g. actuators; Linear positioners ; Linear motors by pressing one or more vibrators against the driven body
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    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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    • E05Y2900/55Windows

Abstract

The invention relates to a piezoelectric drive device for adjusting movable parts (11), particularly in a motor vehicle, having a piezomotor (12) having at least one piezoactuator comprising an electric piezoelement, wherein at least one friction element (30) is disposed on the piezomotor (12), said element interacting with a friction surface (14) of at least one guide rail (16) opposite said friction element (30) for creating a relative movement, wherein the friction surface is positioned opposite of the friction element (30), wherein the at least one piezomotor (12) is supported on a first side (94) of a bearing bracket (8) and a counter element (98) is disposed on a second opposite side (95) of the bearing bracket (8), which exerts a counter force (97) to the friction element (30) onto the at least one guide rail (16).

Description

Titel title
Piezoelektrische AntriebsvorrichtungPiezoelectric drive device
Stand der TechnikState of the art
Die Erfindung geht aus von einer piezoelektrischen Antriebsvorrichtung zum Verstellen von beweglichen Teilen nach der Gattung des unabhängigen Anspruchs.The invention is based on a piezoelectric drive device for adjusting moving parts according to the preamble of the independent claim.
Mit der EP 01712170 Bl ist eine piezoelektrische Motoreinheit bekannt geworden, mit der ein Fenster angehoben oder abgesenkt werden kann. Dabei ist beispielsweise an einer Fensterscheibe ein sich vertikal erstreckender Fortsatz befestigt, an dessen gegenüberliegenden Seiten eine piezoelektrische Motoreinheit anliegt. Die beiden piezoelektrischen Antriebseinheiten sind jeweils separat ortsfest gelagert, wobei durch eine federnde Lagerung eine Schwingung der piezielektrischen Motoreinheiten zugelassen wird.With the EP 01712170 Bl a piezoelectric motor unit has become known with which a window can be raised or lowered. In this case, for example, a vertically extending extension is attached to a window pane, on whose opposite sides a piezoelectric motor unit is applied. The two piezoelectric drive units are each mounted separately stationary, with a vibration of the piezoelectric motor units is permitted by a resilient mounting.
Nachteilig an solchen Befestigungen der Piezomotoren ist die relativ große Toleranzkette, wodurch der Reibkontakt zwischen den Friktionselementen und dem vertikalen Fortsatz unvorhersehbar beeinflusst werden kann. Dieser Effekt wird durch Schwingungen der Kraftfahrzeugtür verstärkt, die lokal unterschiedlich stark ausgebildet sein können.A disadvantage of such fixings of the piezomotors is the relatively large tolerance chain, whereby the frictional contact between the friction elements and the vertical extension can be influenced unpredictably. This effect is amplified by vibrations of the motor vehicle door, which can be locally formed differently strong.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention
Die erfindungsgemäße piezoelektrische Antriebsvorrichtung mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs hat demgegenüber den Vorteil, dass durch die Lagerung des mindestens einen Piezomotors in einem Lagerbügel immer eine definierte Anpresskraft des Friktionselements gegen die Reibfläche der Führungsschiene gewährleistet ist. Dies wird dadurch realisiert, dass der Lagerbügel derart ausgebildet ist, dass vorzugsweise gegenüberliegend zum Friktionselement durch den Lagerbügel eine konstante Gegenkraft ausgeübt wird, wodurch der Reibkontakt zwischen dem Friktionselement und der Reibfläche unabhängig wird von inhomogenen Vibrationen der Fahrzeugseitentür. Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der in dem abhängigen Anspruch angegebenen Ausführungen möglich. So wird beispielsweise die Gegenkraft für das erste Friktionselement durch die Anordnung eines gegenüberliegenden Piezomotors aufgebracht, der ebenfalls mit einem Friktionselement von der gegenüberliegenden Seite auf eineThe piezoelectric drive device according to the invention with the features of the independent claim has the advantage that is always ensured by the storage of at least one piezo motor in a bearing bracket a defined contact pressure of the friction against the friction surface of the guide rail. This is realized in that the bearing bracket is designed such that preferably opposite to the friction element by the bearing bracket a constant counterforce is exerted, whereby the frictional contact between the friction element and the friction surface is independent of inhomogeneous vibrations of the vehicle side door. The measures listed in the dependent claims advantageous refinements and improvements of the embodiments specified in the dependent claim are possible. Thus, for example, the counterforce for the first friction element is applied by the arrangement of an opposite piezomotor, which also with a friction element from the opposite side to a
Führungsschiene drückt. Dazu ist der als Gegenelement ausgebildete zweite Piezomotor über den starren Lagerbügel mit dem ersten Piezomotor verbunden.Guide rail presses. For this purpose, designed as a counter element second piezo motor is connected via the rigid bearing bracket with the first piezo motor.
In einer weiteren Ausführung ist das Gegenelement als Andruckelement ausgebildet, das vorzugsweise näherungsweise punktförmig eine Gegenkraft zum Friktionselement des ersten Piezomotors auf eine der beiden Führungsschienen ausübt. Hierzu umgreift der Lagerbügel die eine oder die zwei Führungsschienen, wobei das Andruckelement vorzugsweise als starres Ende des Lagerbügels auf der dem ersten Piezomotor gegenüberliegenden Seite ausgeformt ist.In a further embodiment, the counter element is designed as a pressure element, which preferably exerts an approximately point-like counter-force to the friction element of the first piezo motor on one of the two guide rails. For this purpose, the bearing bracket surrounds the one or the two guide rails, wherein the pressure element is preferably formed as a rigid end of the bearing bracket on the opposite side of the first piezoelectric motor.
Zur Verstellung des beweglichen Teils führt der mindestens eine Piezomotor eine Relativbewegung zur Führungsschiene aus, wobei die Führungsschiene entsprechend des Verstellweges als eine Gerade oder als mehrere Geradenabschnitte oder bogenförmig ausgebildet sein kann. Bei der Verwendung von zwei oder mehr Führungsschienen verlaufen diese näherungsweise parallel zueinander.For adjusting the movable part, the at least one piezomotor executes a relative movement to the guide rail, wherein the guide rail can be designed according to the adjustment as a straight line or as a plurality of straight line sections or arcuate. When using two or more guide rails, these run approximately parallel to each other.
Vorzugsweise ist der Anlagebereich des ersten Piezomotors genau gegenüberliegend angeordnet zum Gegenanlagebereich des Gegenelements des Lagerbügels, wobei die Anlage-/Gegenanlagebereiche beispielsweise näherungsweise punktförmig ausgebildet sind. In einer alternativen Ausführung kann der Berührungspunkt und derPreferably, the abutment region of the first piezo motor is arranged exactly opposite to the counter abutment region of the counter element of the bearing bracket, wherein the abutment / counter abutment regions are for example approximately punctiform. In an alternative embodiment, the touch point and the
Gegenanlagepunkt aber auch versetzt zueinander angeordnet sein, um dadurch die Kraftübertragung des Friktionselements auf die Reibfläche zu beeinflussen.Gegenanlagepunkt but also be offset from each other to thereby influence the power transmission of the friction element on the friction surface.
Greift das Gegenelement an derselben Führungsschiene an, wie das Friktionselement des ersten Piezomotors, kann der Lagerbügel relativ kurz ausgebildet werden, wodurch sich eine relativ starre Verspannung des Friktionselements mit dem Gegenelement ergibt, wodurch die Kraftübertragung zwischen dem Friktionselement und der Reibfläche weniger störanfällig ist.Attacks the counter element on the same guide rail as the friction element of the first piezo motor, the bearing bracket can be made relatively short, resulting in a relatively rigid clamping of the friction element with the counter element, whereby the power transmission between the friction element and the friction surface is less prone to failure.
Umgreift der Lagerbügel zwei Führungsschienen, ist der länger ausgebildete Lagerbügel zwar etwas schwingungsanfälliger, jedoch kann so auch eine größere Distanz zwischen dem Berührungspunkt des ersten Friktionselements und dem Anlagepunkt des Gegenelements von den Schwingungen der Karosserie entkoppelt werden. Der erste Piezomotor und gegebenenfalls auch die weiteren Piezomotoren werden vorteilhaft federnd in entsprechenden Aufnahmen des Lagerbügels angeordnet, derart, dass die Federn eine vorgebare Anpresskraft der Friktionselemente auf die korrespondierenden Reibflächen ausüben.Surrounds the bearing bracket two guide rails, the longer trained bearing bracket is somewhat susceptible to vibration, however, so can be decoupled from the vibrations of the body a greater distance between the point of contact of the first friction element and the contact point of the counter element. The first piezomotor and possibly also the other piezomotors are advantageously arranged resiliently in corresponding receptacles of the bearing bracket, such that the springs exert a predetermined contact pressure of the friction elements on the corresponding friction surfaces.
Besonders günstig ist es, wenn der mindestens eine Piezomotor über den Lagerbügel fest, beispielsweise an der Seitentür des Kraftfahrzeugs verbunden ist, und sich dann die mindestens eine Führungsschiene, die an dem beweglichen Teil angeordnet ist, gegenüber dem mindestens einen Piezomotor verschiebt. Bei dieser Ausführung kann die elektrische Versorgung der Piezomotoren starr und ortsfest ausgeführt werden.It is particularly favorable when the at least one piezomotor is firmly connected to the side door of the motor vehicle via the bearing bracket, and then the at least one guide rail, which is arranged on the movable part, moves relative to the at least one piezomotor. In this embodiment, the electrical supply of the piezo motors can be rigid and stationary.
In einer alternativen Ausführung ist die mindestens eine Führungsschiene ortsfest, vorzugsweise an der Seitentür befestigt und der Lagerbügel mit dem mindestens einen Piezomotor ist fest an dem beweglichen Teil - vorzugsweise der Fensterscheibe - fixiert. Durch die ortsfeste Anordnung der mindestens einen Führungsschiene kann Bauraum in der Verstellrichtung eingespart werden, da sich dann das bewegliche Teil mit dem Lagerbügel mit der Führungsschiene überschneiden kann.In an alternative embodiment, the at least one guide rail is stationary, preferably fixed to the side door and the bearing bracket with the at least one piezomotor is fixed to the movable part - preferably the window pane - fixed. The fixed arrangement of the at least one guide rail space in the adjustment direction can be saved, since then the movable part can overlap with the bearing bracket with the guide rail.
Besonders günstig ist es, wenn man den Lagerbügel näherungsweise punktförmig an einem einzigen Befestigungspunkt, beispielsweise an der Karosserie oder an dem beweglichen Teil befestigt, um die Kraftübertragungen der Friktionselemente bestmöglich von äußeren Störeinflüssen zu entkoppeln. Alternativ können auch zwei Befestigungspunkte vorgesehen werden, mit denen der Lagerbügel zuverlässiger an der Fensterscheibe fixiert werden kann. Dabei ist es vorteilhaft, die Befestigungspunkte symmetrisch zum Lagerbügel anzuordnen.It is particularly advantageous when the bearing bracket is approximately point-shaped attached to a single attachment point, for example on the body or on the movable part to decouple the power transmission of the friction elements as possible from external interference. Alternatively, two attachment points can be provided with which the bearing bracket can be reliably fixed to the window pane. It is advantageous to arrange the attachment points symmetrically to the bearing bracket.
Der Lagerbügel des erfindungsgemäßen piezoelektrischen Antriebs ist dazu geeignet, je nach Anforderung an die Verstellkraft und dem vorhandenen Bauraum entweder exakt einen oder zwei oder drei oder vier Piezomotoren in einem einzigen Lagerbügel zu lagern.The bearing bracket of the piezoelectric drive according to the invention is suitable, depending on the requirements of the adjusting and the available space either exactly one or two or three or four piezo motors to store in a single bearing bracket.
Dadurch kann eine sehr kleine Toleranzkette bezüglich der einzigen Friktionselemente und den korrespondierenden Reibflächen erzielt werden. Ohne große konstruktiven Änderungen können dabei einzelne Piezomotoren durch Andruckelemente ersetzt werden, um die entsprechende Gegenkraft aufzubringen.As a result, a very small tolerance chain with respect to the single friction elements and the corresponding friction surfaces can be achieved. Without major structural changes while individual piezo motors can be replaced by pressure elements to apply the corresponding counterforce.
Zur Lagerung des mindestens einen Piezomotors in Aufnahmen des Lagerbügels wird der Piezomotor vorzugsweise im Schwingungsknoten des Piezoaktors gelagert. Dies hat den Vorteil, dass durch die Lagerung an den Stellen des Piezoaktors, an denen die Schwingungsamplitude gleich Null ist, die Dämpfung der mechanischen Aktorschwingung minimiert wird, wodurch deren Wirkungsgrad erheblich gesteigert wird. Dabei wird die mechanische Fixierung der Piezomotoren im Lagerbügel der elektrischen Anregung der Piezoelemente angepasst, was vorzugsweise durch eine einphasige Anregung der Piezoaktoren möglich ist.For storage of the at least one piezoelectric motor in recordings of the bearing bracket of the piezoelectric motor is preferably stored in the vibration node of the piezoelectric actuator. This has the advantage that by the storage at the locations of the piezoelectric actuator, in which the Vibration amplitude is zero, the damping of the mechanical actuator vibration is minimized, whereby their efficiency is significantly increased. The mechanical fixation of the piezo motors in the bearing bracket is adapted to the electrical excitation of the piezo elements, which is preferably possible by a single-phase excitation of the piezo actuators.
Wird der Piezoaktor ausschließlich in Längsrichtung in Schwingung versetzt, bildet sich eine Knotenebene die im Wesentlichen senkrecht zur Längsrichtung ausgerichtet ist und das Aktorgehäuse in einer Umfangslinie schneidet. Bei diesem Schwingungsknoten kann der Piezoaktor vorteilhaft über dessen gesamten Umfang entlang der Umfangslinie starr befestigt werden, wodurch eine sehr stabile Lagerung erzielt wird. Günstig ist es direkt am Aktorgehäuse im Schwingungsknoten eine Vertiefung oder ein Fortsatz in Querrichtung zur Längsrichtung an der Oberfläche des Gehäuses für die Lagerung in der Aufnahme des Lagerbügels anzuformen. Je nach Form des Schwingungsknotens kann der Fortsatz in Querrichtung eher punktförmig oder ringförmig ausgebildet sein, wobei beim Vorliegen einer Knotenebene der Fortsatz an beliebigen Stellen entlang des Umfangs vom Lageelement aufgenommen werden kann. Alternativ ist die Aufnahme als Nut, insbesondere als Ringnut ausgebildet, deren axiale Ausdehnung sich idealer Weise möglichst auf die Knotenebene konzentriert. Durch das Einspannen des Fortsatzes in Querrichtung zwischen zwei als Aufnahme ausgebildeten Befestigungsplatten können Fertigungstoleranzen sehr einfach ausgeglichen werden und durch das Verspannen der beiden Platten eine sehr hohe Steifigkeit der Lagerungselemente erzielt werden, die höher ist, als die Steifigkeit der Piezoaktoren. Dabei können die Befestigungsplatten näherungsweise parallel zu dem Brückensteg angeordnet werden. In einer Ausgestaltung der Erfindung sind genau zwei Piezoaktoren in etwa parallel zueinander angeordnet, wobei der Brückensteg in etwa parallel zu den Befestigungsplatten angeordnet ist, zwischen denen die Aufnahmen eingespannt sind. Bei dieser Ausbildung, kann das Friktionselement auf dem Brückensteg wahlweise durch einen der beiden Piezoaktoren oder durch eine gemeinsame Anregung der beiden Piezoaktoren in eine Stoß- oder eine Ellipsenbewegung versetzt werden. Beispielsweise kann der Lagerbügel für einen Fensterheberantrieb im Kraftfahrzeug an einer Fensterscheibe befestigt werden. Durch die direkte Erzeugung einer linearen Bewegung ist eine sehr schnelle Ansprechzeit mit hoher Dynamik möglich. Durch das Mikrostoßprinzip kann eine äußerst präzise Positionierung des zu verstellenden Teils bei geringer Geräuschemission erzielt werden.If the piezoactuator is vibrated exclusively in the longitudinal direction, a nodal plane is formed which is aligned essentially perpendicular to the longitudinal direction and cuts the actuator housing in a peripheral line. In this vibration node, the piezoelectric actuator can be advantageously fixed rigidly over its entire circumference along the circumferential line, whereby a very stable storage is achieved. It is advantageous to form a recess or an extension in the transverse direction to the longitudinal direction on the surface of the housing for storage in the receptacle of the bearing bracket directly on the actuator housing in the vibration node. Depending on the shape of the vibration node, the extension in the transverse direction may be more punctiform or annular, wherein in the presence of a nodal plane, the extension can be received at arbitrary points along the circumference of the layer element. Alternatively, the receptacle is formed as a groove, in particular as an annular groove, whose axial extent is ideally concentrated as possible on the nodal plane. By clamping the extension in the transverse direction between two mounting plates designed as mounting manufacturing tolerances can be compensated very easily and a very high rigidity of the bearing elements can be achieved by the bracing of the two plates, which is higher than the stiffness of the piezoelectric actuators. The mounting plates can be arranged approximately parallel to the bridge web. In one embodiment of the invention, exactly two piezoelectric actuators are arranged approximately parallel to one another, wherein the bridge web is arranged approximately parallel to the mounting plates, between which the receptacles are clamped. In this embodiment, the friction element can be placed on the bridge bridge either by one of the two piezo actuators or by a common excitation of the two piezo actuators in a shock or an ellipse movement. For example, the bearing bracket for a window lift drive in the motor vehicle can be attached to a window pane. The direct generation of a linear motion enables a very fast response time with high dynamics. Due to the micro-shock principle, an extremely precise positioning of the part to be adjusted can be achieved with low noise emission.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 Eine erfindungsgemäße piezoelektrische Antriebsvorrichtung,Embodiments of the invention are illustrated in the drawings and explained in more detail in the following description. Show it 1 is a piezoelectric drive device according to the invention,
Fig. 2 eine schematische Darstellung zum Betreiben der Antriebsvorrichtung,2 is a schematic representation for operating the drive device,
Fig. 3 bis 7 verschiedene Ausführungsbeispiele der Piezomotorlagerung, und Fig. 8 mehrere Varianten von Führungsschienen.3 to 7 different embodiments of the piezomotor bearing, and Fig. 8 shows several variants of guide rails.
In Fig. 1 ist eine piezoelektrische Antriebsvorrichtung 10 dargestellt, bei der ein Piezomotor 12 eine Relativbewegung gegenüber einer korrespondierenden Reibfläche 14 ausführt. Die Reibfläche 14 ist hierbei als lineare Schiene 16 ausgebildet, die beispielsweise an einem Karosserieteil 17 befestigt ist. Der Piezomotor 12 weist mindestens einen Piezoaktor 18 auf, der wiederum ein Piezoelement 20 enthält. Hierzu weist der Piezoaktor 18 einIn Fig. 1, a piezoelectric drive device 10 is shown, in which a piezoelectric motor 12 performs a relative movement relative to a corresponding friction surface 14. The friction surface 14 is in this case formed as a linear rail 16, which is fastened for example to a body part 17. The piezomotor 12 has at least one piezoelectric actuator 18, which in turn contains a piezoelectric element 20. For this purpose, the piezoelectric actuator 18 a
Aktorgehäuse 22 auf, das das Piezoelement 20 aufnimmt. Das Aktorgehäuse 22 ist beispielsweise hülsenförmig ausgebildet. In den dargestellten Ausführungen ist das Piezoelement 20 vom Aktorgehäuse 22 umschlossen. Der Piezoaktor 18 weist eine Längsrichtung 19 auf, in deren Richtung die Ausdehnungen des Piezoaktors 18 größer ist als in einer Querrichtung 24 dazu. Das Piezoelement 20 ist vorzugsweise im Aktorgehäuse 22 in Längsrichtung 19 vorgespannt, derart, dass bei einer Anregung einer Längsschwingung 26 des Piezoelements 20 in diesem keine Zugkräfte auftreten. Durch die Schwingung des Piezoelements 20 wird der gesamte Piezoaktor 18 in Längsschwingung 26 versetzt und überträgt eine Schwingungsamplitude 45 über einen Brückensteg 28 auf ein Friktionselement 30, das in Reibkontakt zur Reibfläche 14 steht. Durch dieActuator housing 22 which receives the piezoelectric element 20. The actuator housing 22 is formed, for example, sleeve-shaped. In the illustrated embodiments, the piezoelectric element 20 is enclosed by the actuator housing 22. The piezoelectric actuator 18 has a longitudinal direction 19 in the direction of which the expansions of the piezoactuator 18 are greater than in a transverse direction 24. The piezoelectric element 20 is preferably biased in the actuator housing 22 in the longitudinal direction 19, such that upon excitation of a longitudinal vibration 26 of the piezoelectric element 20 in this no tensile forces occur. Due to the vibration of the piezoelectric element 20, the entire piezoelectric actuator 18 is set in longitudinal vibration 26 and transmits a vibration amplitude 45 via a bridging web 28 to a friction element 30 which is in frictional contact with the friction surface 14. By the
Längsschwingung 26 des Piezoaktors 18 wird der Brückensteg 28 in eine Kippbewegung oder eine Biegebewegung versetzt, so dass ein der Reibfläche 14 zugewandtes Ende 31 des Friktionselements 30 eine Mikrostoßbewegung ausführt. Die Wechselwirkung zwischen dem Friktionselement 30 und der Reibfläche 14 ist in dem vergrößerten Ausschnitt dargestellt, in dem ersichtlich ist, dass der Brückensteg 28, der in Ruhestellung näherungsweise parallel zur Reibfläche 14 angeordnet ist, bei angeregter Schwingung des Piezoaktors 18 gegenüber der Reibfläche 14 verkippt. Dabei führt das Ende 31 des Friktionselements 30 beispielsweise näherungsweise eine Ellipsenbewegung 32 oder Kreisbewegung aus, mittels derer sich der Piezomotor 12 entlang der linearen Schiene 16 abstößt. Der Piezomotor 12 ist im Bereich von einem Schwingungsknoten 34 derLongitudinal vibration 26 of the piezoelectric actuator 18, the bridge web 28 is set in a tilting movement or a bending movement, so that one of the friction surface 14 facing end 31 of the friction element 30 performs a micro-shock movement. The interaction between the friction element 30 and the friction surface 14 is shown in the enlarged section, in which it can be seen that the bridging web 28, which is arranged in the rest position approximately parallel to the friction surface 14, tilted with respect to the friction surface 14 at the excited vibration of the piezoelectric actuator 18. In this case, the end 31 of the friction element 30 performs, for example, approximately an elliptical movement 32 or circular movement, by means of which the piezomotor 12 abuts along the linear rail 16. The piezomotor 12 is in the region of a vibration node 34 of the
Piezoaktoren 18 gelagert und beispielsweise mittels eines Lagerbügels 8 (nur ausschnittsweise dargestellt) mit einem zu verwstellenden Teil 11 verbunden. Der Schwingungsknoten 34 ist bei der Längsschwingung 26 des Piezoaktors 18 als Knotenebene 111 ausgebildet, die sich in etwa senkrecht zur Längsrichtung 19 erstreckt. Der Piezoaktor 18 ist an einer äußeren Umfangslinie 112, die durch den Schnitt der Kontenebene 111 durch den Piezoaktor 18 gebildet wird von einer Aufnahme 36 des Lagerbügels 8 aufgenommen. Der Schwingungsknoten 34 wird hierzu mittels Simulation und/oder empirisch ermittelt. Gleichzeitig wird der Piezomotor 12 über ein Lagerbügel 8 mit einer Normalkraft 37 gegen die Reibfläche 14 gedrückt. Dadurch führt das Ende 31 des Friktionselements 30 nun eine Ellipsenbewegung 32 aus, die zusätzlich zur Normalkraft 37 eine tangentiale Kraftkomponente 38 aufweist, die den Vorschub des Piezomotors 12 gegenüber der Reibfläche 14 bewirkt. In einer alternativen Ausführung führt das Friktionselement 30 lediglich eine lineare Stoßbewegung unter einem gewissen Winkel zur Normalkraft 37 aus. Dadurch kommt es ebenfalls zu einer Relativbewegung mittels Mikrostößen.Stored piezo actuators 18 and connected for example by means of a bearing bracket 8 (only partially shown) with a part 11 to be reorganized. The vibration node 34 is formed in the longitudinal vibration 26 of the piezoelectric actuator 18 as a node plane 111, which extends approximately perpendicular to the longitudinal direction 19. The piezoelectric actuator 18 is received on an outer circumferential line 112, which is formed by the section of the account level 111 by the piezoelectric actuator 18 of a receptacle 36 of the bearing bracket 8. The vibration node 34 is determined for this purpose by means of simulation and / or empirically. At the same time, the piezo motor 12 via a bearing bracket 8 with a normal force 37 pressed against the friction surface 14. As a result, the end 31 of the friction element 30 now executes an elliptical movement 32 which, in addition to the normal force 37, has a tangential force component 38 which causes the piezomotor 12 to advance with respect to the friction surface 14. In an alternative embodiment, the friction element 30 performs only a linear pushing movement at a certain angle to the normal force 37. This also leads to a relative movement by means of micro-collisions.
Im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 weist der Piezomotor 12 genau zwei Piezoaktoren 18 auf, die beide näherungsweise parallel zu ihrer Längsrichtung 19 angeordnet sind. Dabei ist der Brückensteg 28 quer zur Längsrichtung 19 angeordnet und verbindet die beiden Piezoaktoren 18 an ihren Stirnseiten 27. Dabei kann der Brückensteg auch aus einem Stück mit den Aktorgehäusen 22 gefertigt werden. Der Brückensteg 28 ist beispielsweise als ebene Platte 29 ausgebildet, in deren Mitte das Friktionselement 30 angeordnet ist. In einer bevorzugten Betriebsweise der piezoelektrischen Antriebsvorrichtung 10 wird für eine Relativbewegung in eine erste Richtung 13 nur einer der beiden Piezoaktoren 18 angeregt. Dabei wirkt der zweite, nicht angeregte Piezoaktor 18 über den Brückensteg 28 als Schwingmasse, aufgrund derer der Brückensteg 28 mit dem Friktionselement 30 gegenüber der Längsrichtung 19 verkippt oder verbogen wird. Entsprechend der Steifigkeit des Aufbaus des Piezomotors 12 wird somit die Längsschwingung 26 des Piezoelements 20 in eine Mikrostoßbewegung mit einer tangentialen Kraftkomponente 38 umgewandelt. Die elektrische Anregung des Piezoelements 20 erfolgt über Elektroden 40, die über ein Kontaktierelement 41 mit einer Elektronikeinheit 42 verbunden sind. Für eine Bewegung des Piezomotors 12 in die entgegengesetzte Richtungen 15 wird entsprechend das Piezoelement 20 des anderen Piezoaktors 18 mittels der Elektronikeinheit 42 angeregt. Bei dieser Betriebsweise ist immer nur ein Piezoelement 20 des Piezomotors 12 angeregt, so dass es zu keiner Überlagerung von zwei Schwingungsanregungen beider Piezoaktoren 18 kommen kann.In the exemplary embodiment according to FIG. 1, the piezomotor 12 has exactly two piezoactuators 18, which are both arranged approximately parallel to their longitudinal direction 19. Here, the bridge web 28 is arranged transversely to the longitudinal direction 19 and connects the two piezo actuators 18 at their end faces 27. In this case, the bridge web can also be made in one piece with the actuator housings 22. The bridge web 28 is formed for example as a flat plate 29, in the middle of the friction element 30 is arranged. In a preferred mode of operation of the piezoelectric drive device 10, only one of the two piezoactuators 18 is excited for a relative movement in a first direction 13. In this case, the second, non-excited piezoactuator 18 acts via the bridging web 28 as an oscillating mass, due to which the bridging web 28 is tilted or bent with the friction element 30 with respect to the longitudinal direction 19. In accordance with the rigidity of the structure of the piezo motor 12, the longitudinal vibration 26 of the piezoelectric element 20 is thus converted into a micro-impact movement with a tangential force component 38. The electrical excitation of the piezoelectric element 20 via electrodes 40, which are connected via a contact element 41 with an electronic unit 42. For a movement of the piezo motor 12 in the opposite directions 15, the piezoelectric element 20 of the other piezoelectric actuator 18 is excited accordingly by means of the electronic unit 42. In this mode of operation, only one piezoelectric element 20 of the piezoelectric motor 12 is always excited, so that there can be no superimposition of two oscillatory excitations of the two piezoelectric actuators 18.
Die piezoelektrische Antriebsvorrichtung 10 wird beispielsweise in ihrer Resonanzfrequenz betrieben. Dazu weist die Elektronikeinheit 42 eine Abstimmschaltung 46 auf, die das entsprechende Piezoelement 20 derart ansteuert, dass das gesamte System in Resonanz schwingt. Die Elektronikeinheit 42 kann beispielsweise zumindest teilweise auch innerhalb des Aktorgehäuses 18 oder der Lagerung 36 angeordnet sein. In Fig. 1 sind in den beiden Piezoaktoren 18 jeweils die Amplituden 45 der Resonanzfrequenz der Längsschwingung 26 dargestellt. Die maximalen Amplituden 45 entsprechen hier der mechanische Resonanzfrequenz. In Fig. 2 ist ein Modell der piezoelektrischen Antriebsvorrichtung 10 dargestellt, das als Grundlage zur Einstellung der Resonanzfrequenz dient. Dabei ist der Piezoaktor 18 als Schwingkreis 52 dargestellt, in dem eine Induktivität 53 mit einer ersten Kapazität 54 und einer ohmschen Last 55 in Reihe geschaltet sind. Dazu ist eine zweite Kapazität 56 parallel geschaltet. An diesem Schwingkreis 52 wird eine Anregungsspannung 43 mittels der Elektronikeinheit 42 angelegt. Weiterhin hängt die Resonanzfrequenz der gesamten Antriebsvorrichtung 10 von der Last 58 ab, die beispielsweise durch das Gewicht des zu verstellenden Teils 11 und/oder der Reibbedingung zwischen dem Friktionselement 30 und der Reibfläche 14 bestimmt wird, die schematisch durch die mechanische Kraftübertragung 57 dargestellt ist.The piezoelectric drive device 10 is operated at its resonance frequency, for example. For this purpose, the electronic unit 42 has a tuning circuit 46, which controls the corresponding piezoelectric element 20 in such a way that the entire system oscillates in resonance. The electronic unit 42 may be arranged, for example, at least partially within the actuator housing 18 or the bearing 36. In FIG. 1, the amplitudes 45 of the resonance frequency of the longitudinal vibration 26 are shown in the two piezoactuators 18. The maximum amplitudes 45 correspond here to the mechanical resonance frequency. In Fig. 2, a model of the piezoelectric driving device 10 is shown, which serves as a basis for adjusting the resonance frequency. In this case, the piezoelectric actuator 18 is shown as a resonant circuit 52, in which an inductance 53 with a first capacitor 54 and a resistive load 55 are connected in series. For this purpose, a second capacitance 56 is connected in parallel. At this oscillation circuit 52, an excitation voltage 43 is applied by means of the electronic unit 42. Furthermore, the resonance frequency of the entire drive device 10 depends on the load 58, which is determined for example by the weight of the part 11 to be adjusted and / or the friction condition between the friction element 30 and the friction surface 14, which is schematically represented by the mechanical power transmission 57.
In Fig. 3 ist eine weitere Ausführung einer erfindungsgemäßen piezoelektrischen Antriebsvorrichtung 10 dargestellt, bei der beispielsweise ein Piezomotor 12 gemäß Fig. 1 oder ein beliebig anders ausgebildeter Piezomotor 12 verwendet wird. Die Führungsschiene 16 ist ortsfest angeordnet, beispielsweise an einer Seitentür 7 als Karosserieteil 17 befestigt. Als bewegliches Teil 11 wird eine Fensterscheibe 9 entlang der Führungsschiene 16 verstellt. Mit dem beweglichen Teil 11 ist der Lagerbügel 8 fest verbunden, beispielsweise über einen einzigen Befestigungspunkt 90, der etwa mittig in der Fensterscheibe 9 angeordnet ist. Der Lagerbügel 8 weist auf einer ersten Seite 94 eine Aufnahme 36 auf, in der der Piezomotor 12 vorzugsweise an den Schwingungsknoten 34 des Piezoaktors 18 fixiert ist (siehe beispielsweise Fig. 1). Der Piezomotor 12 wird von dem Lagerbügel 8 mittels eines Federelements 96 gegen die Führungsschiene 16 gepresst, so dass sich das Friktionselement 30 in ausreichendem Reibkontakt zur Reibfläche 14 befindet. Zur Aufbringung einer Gegenkraft 97 ( zur Normalkraft 37) ist an dem Lagerbügel 8 auf der zweiten Seite 95 ein Gegenelement 98 als Andruckelement 93 angeordnet, das an einer Rückseite 99 der Führungsschiene 16 anliegt. Dabei ist der Anlagepunkt 100 des Gegenelements 99 gegenüberliegend zum Berührungspunkt 101 des Friktionselements 30 angeordnet, so dass diese beide näherungsweise in einer Linie entlang der Längsrichtung 19 des Piezoaktors 18 liegen. Der Berührungspunkt 101 und der Anlagepunkt 100 sind dabei näherungsweise punktförmig ausgebildet, können aber auch eine linienförmige oder flächige Ausdehnung aufweisen. Das Andruckelement 93 ist beispielsweise als Gleitlager, Wälzlager oder sonstige Führungsflächen mit mehr oder weniger ausgedehnten Anlagepunkten 100 ausgebildet. Der Lagerbügel 8 ist in diesem Beispiel an der zweiten Seite 95 mit dem beweglichen Teil 11 verbunden, der Befestigungspunkt 90 kann alternativ jedoch auch symmetrisch in der Mitte des Lagerbügels 8 angeordnet sein (siehe Fig. 4).FIG. 3 shows a further embodiment of a piezoelectric drive device 10 according to the invention, in which, for example, a piezomotor 12 according to FIG. 1 or a piezo motor 12 designed in any other way is used. The guide rail 16 is fixedly arranged, for example, attached to a side door 7 as a body part 17. As a movable part 11, a window pane 9 is adjusted along the guide rail 16. With the movable part 11 of the bearing bracket 8 is firmly connected, for example via a single attachment point 90 which is arranged approximately centrally in the window pane 9. The bearing bracket 8 has on a first side 94 a receptacle 36, in which the piezoelectric motor 12 is preferably fixed to the vibration node 34 of the piezoelectric actuator 18 (see, for example, Fig. 1). The piezomotor 12 is pressed by the bearing bracket 8 by means of a spring element 96 against the guide rail 16, so that the friction element 30 is in sufficient frictional contact with the friction surface 14. For applying a counterforce 97 (to the normal force 37), a counter element 98 is arranged on the bearing bracket 8 on the second side 95 as a pressure element 93, which abuts against a rear side 99 of the guide rail 16. In this case, the contact point 100 of the counter element 99 is arranged opposite to the contact point 101 of the friction element 30, so that these two are approximately in a line along the longitudinal direction 19 of the piezoelectric actuator 18. The contact point 101 and the contact point 100 are approximately point-shaped, but may also have a linear or planar extension. The pressure element 93 is formed, for example, as plain bearings, roller bearings or other guide surfaces with more or less extended contact points 100. The bearing bracket 8 is connected in this example on the second side 95 with the movable part 11, the attachment point 90 may alternatively be arranged symmetrically in the middle of the bearing bracket 8 (see Fig. 4).
In einer Variation dieser Ausführung ist in Fig. 4 das Gegenelement 98 auf der zweiten Seite 95 des Lagerbügels ebenfalls als Piezomotor 12 ausgebildet. Dieser ist ebenfalls in einer Aufnahme 36 gelagert und wirkt anstelle des Andruckelements 93 eine Gegenkraft 97 auf das Friktionselement 30 des ersten Piezomotors 12 aus. Dabei erstrecken sich beide Friktionselemente 30 der beiden Piezomotoren 12 näherungsweise entlang einer Linie, vorzugsweise die Längsrichtung 19 der Piezoaktoren 18. Der als Gegenelement 98 wirkende zweite Piezomotor 12 ist in dieser Ausführung nicht federnd in der Aufnahme 36 gelagert, so dass die gegenseitige Anpresskraft der beiden Friktionselemente 30 allein durch das eine Federelement 96 vorgegeben ist. In diesem Fall ist der Lagerbügel 8 näherungsweise mittig am zu verstellenden Teil 11 befestigtIn a variation of this embodiment, the counter element 98 on the second side 95 of the bearing bracket is likewise designed as a piezomotor 12 in FIG. 4. This one is also in a receptacle 36 and acts instead of the pressure element 93, a counter force 97 on the friction element 30 of the first piezo motor 12 from. In this case, both friction elements 30 of the two piezo motors 12 extend approximately along a line, preferably the longitudinal direction 19 of the piezoelectric actuators 18. acting as a counter element 98 second piezoelectric motor 12 is not resiliently mounted in the receptacle 36 in this embodiment, so that the mutual contact force of the two Friction elements 30 is predetermined solely by the one spring element 96. In this case, the bearing bracket 8 is mounted approximately centrally on the part 11 to be adjusted
In einer weiteren Ausführung der erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung 10, die in Fig. 5 dargestellt ist, sind zwei Führungsschienen 16 ortsfest angeordnet, die sich näherungsweise parallel erstrecken. Eine solche Ausführung wird bevorzugt, wenn das zu verstellende Teil 11 eine gewisse Größe überschreitet. Der Lagerbügel 8 ist am beweglichen Teil 11 befestigt, beispielsweise symmetrisch mittels zweier Befestigungspunkten 90. In dieser Ausführung erstreckt sich der Lagerbügel 8 über den gesamten Zwischenraum 102 zwischen den beiden Führungsschienen 16 und umgreift letztere derart, dass der Anpresskraft 37, die auf die Vorderseite der ersten Führungsschiene 16 aufgebracht wird, eine Gegenkraft 97 entgegenwirkt, die an der zur ersten Führungsschiene 16 abgewandten Rückseite 99 der zweiten Führungsschiene 16 angreift. Das Gegenelement 98 ist hier als Piezomotor 12 ausgebildet, so dass die beiden Friktionselemente 30 näherungsweise in einer Linie entlang der Längsrichtung 19 angeordnet sind und an den beiden, voneinander wegweisenden Reibflächen zweier unterschiedlicher Führungsschienen 16 anliegen. Hierbei sind beide Piezomotoren 12 in ihren Aufnahmen 36 jeweils mit Federelementen 96 gelagert, wodurch ein besserer Toleranzausgleich stattfindet.In a further embodiment of the drive device 10 according to the invention, which is shown in Fig. 5, two guide rails 16 are arranged stationary, which extend approximately parallel. Such a design is preferred when the part 11 to be adjusted exceeds a certain size. The bearing bracket 8 is fixed to the movable part 11, for example symmetrically by means of two attachment points 90. In this embodiment, the bearing bracket 8 extends over the entire space 102 between the two guide rails 16 and surrounds the latter such that the contact pressure 37, which on the front of the the first guide rail 16 is applied, counteracts a counter force 97 which acts on the rear side 99 of the second guide rail 16 facing away from the first guide rail 16. The counter element 98 is designed here as a piezomotor 12, so that the two friction elements 30 are approximately arranged in a line along the longitudinal direction 19 and abut the two, facing away from each other friction surfaces of two different guide rails 16. Here, both piezo motors 12 are mounted in their receptacles 36 each with spring elements 96, whereby a better tolerance compensation takes place.
In einer Variation dieser Ausführung können zusätzlich ein oder zwei weitere Andruckelemente 93 angeordnet werden (gestrichelt eingezeichnet), die an den jeweiligen Führungsschienen 16 unmittelbar den jeweiligen Friktionselementen 30 gegenüberliegen. Dadurch wird die Anpresskraft der beiden Friktionselementen 30 zusätzlich stabilisiert.In a variation of this embodiment, one or two additional pressing elements 93 can additionally be arranged (shown in dashed lines), which lie directly opposite the respective friction elements 30 on the respective guide rails 16. As a result, the contact pressure of the two friction elements 30 is additionally stabilized.
In Fig. 6 ist eine weitere Ausführung dargestellt, die sich dadurch von der Ausführung gemäß Fig. 3 unterscheidet, dass hier die Führungsschiene 16 fest mit dem zu verstellenden Teil 11 verbunden ist, und sich gemeinsam mit diesem relativ zum ortsfest gelagerten Piezomotor bewegt. Hierzu ist der Lagerbügel 8 beispielsweise fest mit dem Karosserieteil 17 verbunden. Dazu weist der Lagerbügel einen Befestigungspunkt 90 im mittleren Bereich des Bügels auf, an dem der Lagerbügel 8 an der Seitentür fixiert ist. Da sich bei dieser Ausführung die Führungsschiene 16 mitbewegt, muss genügend Bauraum zum Absenken der Führungsschiene vorhanden sein (16). In diesem Ausführungsbeispiel weist der Anlagepunkt 100 des Gegenelements 98 einen Versatz 103 zum Berührungspunkt 101 des Friktionselements des ersten Piezomotors 12 auf. Dieser Versatz 103 entlang der Bewegungsrichtung 13, 15 bewirkt unter Umständen eine zusätzliche tangentiale Kraftkomponente bei der Kraftübertragung durch das Friktionselement 30 auf die Reibfläche 14. Ein solcher Versatz 103 kann auch bei der Verwendung eines zweiten Piezomotors 12 als Gegenelement 98 realisiert werden.In Fig. 6, a further embodiment is shown, which differs from the embodiment of FIG. 3, that here the guide rail 16 is fixedly connected to the part to be adjusted 11, and moves together with this relative to the stationary mounted piezoelectric motor. For this purpose, the bearing bracket 8, for example, firmly connected to the body part 17. For this purpose, the bearing bracket on an attachment point 90 in the central region of the bracket on which the bearing bracket 8 is fixed to the side door. Since the guide rail 16 moves in this embodiment, sufficient space must be present for lowering the guide rail (16). In this embodiment, the contact point 100 of the counter element 98 has an offset 103 to the contact point 101 of the friction element of the first piezo motor 12. This offset 103 along the direction of movement 13, 15 may cause an additional tangential force component in the power transmission through the friction element 30 on the friction surface 14. Such offset 103 can be realized even when using a second piezo motor 12 as a counter element 98.
In Fig. 7 ist eine analoge Ausführung zur Antriebsvorrichtung gemäß Fig. 5 dargestellt, bei der zwei Führungsschienen 16 an einem (gemeinsamen) beweglichen Teil 11 befestigt sind. Die beiden Führungsschienen 16 können zusammen mit dem beweglichen Teil 11 gegenüber dem ortsfesten Lagerbügel 8 verstellt werden. Als Gegenelement 98 ist wiederum ein zweiter Piezomotor 12 vorgesehen, so dass gemäß der Ausführung in Fig. 5 wieder zwei Friktionselemente 30 an den beiden äußeren Reibflächen 14 zweier unterschiedlicher Führungsschienen 16 anliegen. Der Lagerbügel 8 ist etwa mittig im Karosserieteil 17 befestigt, so dass der gesamte Lagerbügel 8 symmetrisch am Befestigungspunkt 90 ausgebildet ist. Wiederum können in einer Variation zusätzliche Andruckelemente 93 entsprechend Fig. 5 angeordnet werden, um eine konstante Anpresskraft 37 zu gewährleisten.FIG. 7 shows an analogous embodiment to the drive device according to FIG. 5, in which two guide rails 16 are fastened to a (common) movable part 11. The two guide rails 16 can be adjusted together with the movable part 11 relative to the stationary bearing bracket 8. As a counter element 98, in turn, a second piezo motor 12 is provided so that rest according to the embodiment in Fig. 5 again two friction elements 30 on the two outer friction surfaces 14 of two different guide rails 16. The bearing bracket 8 is attached approximately centrally in the body part 17, so that the entire bearing bracket 8 is formed symmetrically at the attachment point 90. Again, in a variation additional pressing elements 93 can be arranged according to FIG. 5, in order to ensure a constant contact force 37.
In einer nicht näher dargestellten Ausführungsform sind die Führungsschienen 16 als Bestandteil des beweglichen Teils 11 ausgebildet, beispielsweise als seitliche Kanten der Fensterscheibe 9. Hierbei entsteht in dem als Fahrzeugtür 7 ausgebildeten Karosserieteil 17 ein besonders großer mittlerer Bereich als freier Bauraum 6, der für den Einbau großvolumiger Komponenten, wie Airbags der Lautsprecher, verwendet werden kann.In one embodiment, not shown in detail, the guide rails 16 are formed as part of the movable part 11, for example, as lateral edges of the window pane 9. This results in the formed as a vehicle door 7 body part 17, a particularly large central area as a free space 6, for installation large-volume components, such as airbags of the speakers, can be used.
In einer weiteren Ausführung gemäß Fig. 8 sind die beiden Führungsschienen 16 nicht als durchgehende Geraden 104 ausgebildet, sondern weisen abknickende Geradenabschnitte 105 auf, die wiederum näherungsweise parallel verlaufen. Auf der linken Seite ist gestrichelt die Ausführung für zwei parallele Geraden 104 als Führungsschienen 16 angedeutet, wie dies beispielsweise in Fig. 5 beschrieben wird. Als weitere Variation ist auf der rechten Seite gestrichelt eine bogenförmige Führungsschiene 106 gestrichelt dargestellt, zu der vorzugsweise ebenfalls eine zweite bogenförmige Führungsschiene 106 in etwa parallel verläuft. Die Führungsschienen 104, 105, 106 sind beispielsweise ortsfest ausgebildet, so dass sich das bewegliche Teil 11 mit den daran angeordneten Piezomotoren 12 entlang der Führungsschienen 104, 105, 106 verschieben lässt. Auf der rechten Seite ist ein erster Piezomotor 12 über einen ersten Lagerbügel 8 an einem als zweiten Piezomotor 12 ausgebildeten Gegenelement 90 verbunden. Der Lagerbügel 8 ist mittels des Befestigungspunktes 90 mittels einer weiteren Befestigungsvorrichtung 107 mit dem beweglichen Teil 11 verbunden. Auf der linken Seite ist ein zweiter Lagerbügel 8 angeordnet, der ebenfalls zwei sich gegenüberliegende Piezomotoren 12 aufnimmt.In a further embodiment according to FIG. 8, the two guide rails 16 are not formed as continuous straight lines 104, but have bend-off straight line sections 105, which again run approximately parallel. On the left side, the embodiment for two parallel straight lines 104 is indicated by dashed lines as guide rails 16, as described for example in FIG. 5. As a further variation, an arcuate guide rail 106 is shown by dashed lines on the right side in dashed lines, to which also preferably a second arcuate guide rail 106 extends approximately parallel. The guide rails 104, 105, 106 are designed, for example, stationary, so that the movable part 11 with the piezomotors 12 arranged thereon can be displaced along the guide rails 104, 105, 106. On the right side, a first piezomotor 12 is connected via a first bearing bracket 8 to a counter element 90 designed as a second piezo motor 12. The bearing bracket 8 is by means of Fixing point 90 connected by a further fastening device 107 with the movable part 11. On the left side, a second bearing bracket 8 is arranged, which also receives two opposing piezo motors 12.
Es sei angemerkt, dass hinsichtlich der in den Figuren und der in der Beschreibung gezeigten Ausführungsbeispielen vielfältige Kombinationsmöglichkeiten der einzelnen Merkmale untereinander möglich sind. So kann beispielsweise die konkrete Ausbildung der Piezomotoren 18, deren Aktorgehäuse 22, deren Piezoelemente 20 und die Friktionselements 30 entsprechend der Anwendung variiert werden. Dabei kann die Stößelbewegung als reine Stoßbewegung oder als im wesentlichen elliptische oder kreisförmige Bewegungsbahn ausgebildet sein, wobei entsprechend der Querkomponente der Kraftübertragung die Reibpaarung zwischen dem Friktionselement 30 und der Reibfläche 14 eine höhere oder geringere Reibzahl aufweist. Dabei stellt die reine lineare Stößelbewegung den Grenzfall der Ellipsenbewegung dar. Als Grenzfall ist auch eine Ausbildung mit reinem Formschluss möglich, bei dem das Friktionselement 30 ohneIt should be noted that with regard to the exemplary embodiments shown in the figures and in the description, a variety of possible combinations of the individual features are possible with one another. Thus, for example, the specific design of the piezoelectric motors 18, the actuator housing 22, the piezoelectric elements 20 and the friction element 30 can be varied according to the application. In this case, the plunger movement may be formed as a pure shock movement or as a substantially elliptical or circular trajectory, wherein according to the transverse component of the power transmission, the friction pair between the friction member 30 and the friction surface 14 has a higher or lower coefficient of friction. In this case, the pure linear plunger movement is the limiting case of the ellipse movement. As a borderline case, a design with a pure positive connection is possible, in which the friction element 30 without
Reibung in eine entsprechende Aussparung, beispielsweise in eine Mikroverzahnung des Antriebselements, z.B. der Führungsschiene 16 greift. Alle Piezomotoren 18 können in einem einzigen gemeinsamen Lagerbügel 8 aufgenommen werden, oder einzeln in mehreren Lagerbügeln 8 befestigt werden. Die konkrete Ausgestaltung der Aufnahmen 36 ist von der Form des Aktorgehäuses 22 und der angeregten Schwingungsform abhängig. Bevorzugt wird die erfindungsgemäße Antriebseinheit 10 zu Verstellung beweglicher Teile 11 (Sitzteile, Fensterscheiben, Dach, Klappen) im Kraftfahrzeug verwendet, ist jedoch nicht auf eine solche Anwendung beschränkt. Friction in a corresponding recess, for example in a micro-toothing of the drive element, e.g. the guide rail 16 engages. All piezomotors 18 can be accommodated in a single common bearing bracket 8, or be fastened individually in several bearing brackets 8. The specific embodiment of the receptacles 36 is dependent on the shape of the actuator housing 22 and the excited waveform. The drive unit 10 according to the invention is preferably used for adjusting moving parts 11 (seat parts, window panes, roof, flaps) in the motor vehicle, but is not limited to such an application.

Claims

Ansprüche claims
1. Piezoelektrische Antriebsvorrichtung (10) zum Verstellen von beweglichen Teilen (11), insbesondere im Kraftfahrzeug, mit einem Piezomotor (12), der mindestens einen Piezoaktor (18) mit einem elektrischen Piezoelement (20) aufweist, wobei am Piezomotor (12) mindestens ein Friktionselement (30) angeordnet ist, das zur Erzeugung einer Relativbewegung mit einer dem Friktionselement (30) gegenüberliegenden Reibfläche (14) von mindestens einer Führungsschiene (16) zusammenwirkt, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Piezomotor (12) auf einer ersten Seite (94) eines Lagerbügels (8) gelagert ist, und an einer zweiten gegenüberliegende Seite (95) des Lagerbügels (8) ein Gegenelement (98) angeordnet ist, das eine Gegenkraft (97) zum Friktionselement (30) auf die mindestens eine Führungsschiene (16) ausübt.1. Piezoelectric drive device (10) for adjusting moving parts (11), in particular in the motor vehicle, with a piezoelectric motor (12) having at least one piezoelectric actuator (18) with an electric piezoelectric element (20), wherein at the piezoelectric motor (12) at least a friction element (30) is arranged which cooperates with at least one guide rail (16) to produce a relative movement with a friction surface (14) opposite the friction element (30), characterized in that the at least one piezo motor (12) is arranged on a first side ( 94) of a bearing bracket (8) is mounted, and on a second opposite side (95) of the bearing bracket (8) a counter element (98) is arranged, the a counter-force (97) to the friction element (30) on the at least one guide rail (16 ) exercises.
2. Piezoelektrische Antriebsvorrichtung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gegenelement (98) als ein weiterer Piezomotor (20) mit einem Friktionselement (30) ausgebildet ist.2. Piezoelectric drive device (10) according to claim 1, characterized in that the counter element (98) as a further piezomotor (20) with a friction element (30) is formed.
3. Piezoelektrische Antriebsvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Gegenelement (98) als starr mit dem Lagerbügel (8) verbundenes Andruckelement (93) ausgebildet ist.3. Piezoelectric drive device (10) according to any one of claims 1 or 2, characterized in that the counter-element (98) as rigid with the bearing bracket (8) connected pressure element (93) is formed.
4. Piezoelektrische Antriebsvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Führungsschiene (16) gebogen oder gerade oder als abgeknickte Geradenabschnitte (105) ausgebildet ist.4. Piezoelectric drive device (10) according to any one of the preceding claims, characterized in that the at least one guide rail (16) is bent or straight or formed as a bent straight line sections (105).
5. Piezoelektrische Antriebsvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Anlagepunkt (101) des Friktionselements (30) des mindestens einen Piezomotors (20) und ein Gegenanlagepunkt (100) des Gegenelements (98) näherungsweise in einer einzigen Ebene quer zur Relativbewegung angeordnet sind oder mit einem Versatz (103) bezüglich der Bewegungsrichtung (13, 15) des Teils (11) angeordnet sind.5. Piezoelectric drive device (10) according to any one of the preceding claims, characterized in that an abutment point (101) of the friction element (30) of the at least one piezoelectric motor (20) and a counter contact point (100) of the counter element (98) approximately in a single plane are arranged transversely to the relative movement or with an offset (103) with respect to the direction of movement (13, 15) of the part (11) are arranged.
6. Piezoelektrische Antriebsvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gegenelement (98) an derselben Führungsschiene (16) anliegt, wie das Friktionselement (30) des mindestens eine Piezomotors (12), insbesondere an der der Reibfläche (14) gegenüberliegenden Rückseite (99) der Führungsschiene (16).6. Piezoelectric drive device (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the counter element (98) rests against the same guide rail (16) as the friction element (30) of the at least one piezoelectric motor (12), in particular on the rear side (99) of the guide rail (16) opposite the friction surface (14).
7. Piezoelektrische Antriebsvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gegenelement (98) an einer zweiten7. Piezoelectric drive device (10) according to any one of the preceding claims, characterized in that the counter element (98) at a second
Führungsschiene (16) anliegt, die näherungsweise parallel zur Führungsschiene (16) angeordnet ist an der das Friktionselement (30) des mindestens eine Piezomotors (12) anliegt, insbesondere an einer der Reibfläche (14) gegenüberliegenden Rückseite( 99) der zweiten Führungsschiene (16).Guide rail (16) is applied, which is approximately parallel to the guide rail (16) is arranged on the friction element (30) of the at least one piezoelectric motor (12), in particular on one of the friction surface (14) opposite the rear side (99) of the second guide rail (16 ).
8. Piezoelektrische Antriebsvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Piezomotor (12) und/oder das Gegenelement (98) jeweils in einer Aufnahme (36) des Lagerbügels (8) mittels einer Feder (96) gelagert sind, die eine Vorspannkraft (37) erzeugt, mit der der mindestens eine Piezomotor (12) und/oder das Gegenelement (98) im wesentlichen quer zur8. Piezoelectric drive device (10) according to any one of the preceding claims, characterized in that the at least one piezoelectric motor (12) and / or the counter element (98) each in a receptacle (36) of the bearing bracket (8) by means of a spring (96) are mounted, which generates a biasing force (37), with which the at least one piezoelectric motor (12) and / or the counter element (98) substantially transversely to
Bewegungsrichtung (13, 15) des Teils (11) gegen die mindestens eine Führungsschiene (16) gepresst werden.Movement direction (13, 15) of the part (11) against the at least one guide rail (16) are pressed.
9. Piezoelektrische Antriebsvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerbügel (8) ortsfest angeordnet ist, insbesondere fest an einem Karosserieteil (17) - beispielsweise einer Fahrzeugtür (7) - befestigt ist, und die Führungsschiene (16) verschiebbar angeordnet ist.9. Piezoelectric drive device (10) according to any one of the preceding claims, characterized in that the bearing bracket (8) is arranged stationary, in particular fixed to a body part (17) - for example, a vehicle door (7) - is fixed, and the guide rail (16 ) is arranged displaceably.
10. Piezoelektrische Antriebsvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerbügel (8) am beweglichen Teil (11) befestigt ist und die Führungsschiene (16) ortsfest angeordnet ist, insbesondere fest an einem Karosserieteil (17) befestigt ist.10. Piezoelectric drive device (10) according to any one of the preceding claims, characterized in that the bearing bracket (8) on the movable part (11) is fixed and the guide rail (16) is arranged stationary, in particular fixedly attached to a body part (17) ,
11. Piezoelektrische Antriebsvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerbügel (8) an einem einzigen oder an zwei11. Piezoelectric drive device (10) according to any one of the preceding claims, characterized in that the bearing bracket (8) on a single or two
Befestigungspunkten (90) am beweglichen Teil (11) oder an dem Karosserieteil (17) befestigt ist.Attachment points (90) on the movable part (11) or on the body part (17) is attached.
12. Piezoelektrische Antriebsvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Ausbildung eines einzigen Befestigungspunktes12. Piezoelectric drive device (10) according to any one of the preceding claims, characterized in that in the formation of a single attachment point
(90) dieser näherungsweise mittig bezüglich der Ebene quer zur Relativbewegung - insbesondere zur Fixierung an dem Karosserieteil (17) - angeordnet ist. (90) of this approximately centrally with respect to the plane transverse to the relative movement - in particular for fixing to the body part (17) - is arranged.
13. Piezoelektrische Antriebsvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an einem einzigen Lagerbügel (8) genau ein, zwei, drei oder vier Piezomotoren (12) gelagert sind, die jeweils mit Reibflächen (14) zusammenwirken, die an einer Vorderseite und/oder der Rückseite (99) von genau einer oder genau zwei Führungsschienen (16) angeordnet sind.13. Piezoelectric drive device (10) according to any one of the preceding claims, characterized in that on a single bearing bracket (8) exactly one, two, three or four piezo motors (12) are mounted, each cooperating with friction surfaces (14), the a front side and / or the back (99) of exactly one or exactly two guide rails (16) are arranged.
14. Piezoelektrische Antriebsvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Piezoaktor (18) des mindestens einen Piezomotors (20) im Bereich eines Schwingungsknoten (34) (Amplitudennullpunkt) der angeregten Piezoaktor-Schwingung direkt oder indirekt an dem Lagerbügel (8) fixiert ist.14. Piezoelectric drive device (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one piezoelectric actuator (18) of the at least one piezoelectric motor (20) in the region of a vibration node (34) (amplitude zero point) of the excited piezoelectric actuator vibration directly or indirectly the bearing bracket (8) is fixed.
15. Piezoelektrische Antriebsvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Führungsschiene (16) integraler Bestandteil des beweglichen Teils (H)- insbesondere einer Fensterscheibe (9) - ist.15. Piezoelectric drive device (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one guide rail (16) integral part of the movable part (H) - in particular a window pane (9) - is.
16. Piezoelektrische Antriebsvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Piezomotor (20) und die mindestens eine Führungsschiene (16) außerhalb eines mittleren Bereichs bezüglich der Fensterscheibe (9) in der Fahrzeugtür (7) angeordnet sind, derart dass ein freier16. Piezoelectric drive device (10) according to any one of the preceding claims, characterized in that the at least one piezoelectric motor (20) and the at least one guide rail (16) outside a central region with respect to the window pane (9) in the vehicle door (7) are arranged such that a free one
Bauraum 0" beispielsweise zum Einbau von Airbags oder Lautsprecher - im mittleren Bereich der Fahrzeugtür (7) zur Verfügung steht. Space 0 "for example, for installation of airbags or speakers - in the central region of the vehicle door (7) is available.
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