Festkörperaktor-Antriebsvorrichtung mit einer in Rotation ...

DE 10 2005 024 317 B4 2009.04.09
Beschreibung
[0001] Die Erfindung bezieht sich auf eine Festkörperaktor-Antriebsvorrichtung
mit den oberbegrifflichen
Merkmalen des Patentanspruchs 1.
[0002] Eine Festkörperaktor-Antriebsvorrichtung ist
z. B. in Art eines Piezo-Ring-Motors aus EP 1098429
A2 bekannt. Diese Festkörperaktor-Antriebsvorrichtung
weist eine Welle mit einer Wellenachse, eine Antriebseinrichtung,
welche Festkörperaktoren aufweist,
zum Versetzen der Welle in eine Rotation um
die Wellenachse und ein Lager mit einer Lagerwandung
zum Lagern der Welle auf. Die Antriebseinrichtung
ist im Wesentlichen ringförmig mit einer Durchgangsöffnung
ausgebildet, wobei der Innendurchmesser
der Durchgangsöffnung etwas größer als der
Außendurchmesser der hindurchführenden Welle
ausgebildet ist. Durch die in radialer Richtung auf die
Antriebseinrichtung einwirkenden Festkörperaktoren
wird die Antriebseinrichtung gegenüber der Welle in
eine seitliche Hin- und Herbewegung versetzt, welche
die an dem Innenumfang der Durchgangsöffnung
anliegende Welle in die Rotation versetzt.
[0003] Allgemein bekannt ist eine Anordnung mit einem
Antrieb für eine Welle, wobei die Anordnung zusätzlich
Sensoren aufweist zum Erfassen einer Last,
welche auf die Welle wirkt.
[0004] Allgemein bekannt ist, dass Piezokeramik
als elektromechanischer Wandler in beiden Richtungen
wirkt. Durch das Anlegen einer mechanischen
Spannung bzw. Kraft, d. h. durch eine erzwungene
Deformation einer Vielschichtkeramik, wird eine elektrische
Ladung generiert, die bei hochohmigem
Klemmenabschluss aufgrund der Kapazität der Vielschichtkeramik
als Potentialdifferenz zwischen den
Klemmen abgreifbar ist, was als „direkter piezoelektrischer
Effekt" bezeichnet wird. Durch das Anlegen
eines elektrischen Feldes, d. h. das Aufbringen von
Ladung auf eine kapazitiv wirkende Vielschichtkeramik,
wird eine mechanische Spannung aufgebaut
bzw. eine Deformation erzeugt, was als „inverser piezoelektrischer
Effekt" bezeichnet wird.
[0005] Aus EP 1 098 429 A2 ist eine theoretische
Nutzbarkeit piezoelektrischer Aktoren mit Blick auf
die Einsetzbarkeit als Sensoren bekannt.
[0006] DE 44 35 996 A1 beschreibt ebenfalls eine
Festkörperaktor-Antriebsvorrichtung mit einer Welle,
welche in einem Antriebskörper gelagert ist. Der Antriebskörper
umgreift die Welle mit einer ringförmigen
Antriebswandung und erstreckt sich selber in einer
Ebene, welche von einer Wellenachse der Welle
senkrecht durchstoßen wird. Der Antriebskörper ist
mittels zweier Festkörperaktoren in dieser aufgespannten
Ebene in Bewegung erregbar, wodurch die
Welle in eine Wellenrotation versetzbar ist. Die Betätigungsspannung
der um 90° zueinander versetzt angeordneten
Festkörperaktoren ist um ebenfalls 90°
phasenverschoben. Außerdem ist allgemein zu entnehmen,
dass auf jeder Fläche des Gehäuseteils,
das heißt des Antriebskörpers, jeweils ein oder auch
mehrere parallel wirkende Linearaktoren angeordnet
sein können. Dadurch ist eine Erhöhung des übertragbaren
Drehmoments möglich.
[0007] DE 101 60 965 A1 beschreibt eine Bremsvorrichtung,
bei welcher zwei Bremssattel mit Hilfe eines
Piezomotors angetrieben werden. Der Aufbau entspricht
dabei vom Grundgedanken her dem Aufbau
der EP 1 098 429 A2, wobei zusätzlich offenbart ist,
mehrere Festkörperaktoren parallel zueinander auszurichten.
Die parallel zueinander ausgerichteten
Festkörperaktoren sind dabei jedoch längs einer Linie
parallel zur anzutreibenden Welle mit ihrer Hauptwirkrichtung
parallel zueinander angeordnet.
[0008] DE 102 09 906 A1 beschreibt ein Torsionselement,
bei welchem piezokeramische Fasern in einem
Winkel von 45° zur Längsrichtung eines Torsionsstabs
parallel zueinander aufgewickelt sind. Unabhängig
davon sind zusätzlich eigenständige Mittel
zur Winkelmessung und Mittel zur Drehmoment-Messung
bereitgestellt, welche eine Drehbewegung
analysieren.
[0009] Gattungsfremd beschreiben DE 691 27 074
T2 und DE 693 14 358 T2 eine dynamische Drehmomentmessung
bzw. eine Kraftmessdose. Den Dokumenten
sind elektronische Schaltungsanordnungen
entnehmbar, welche auch zur Erfassung von Spannungen
oder Ladungen einsetzbar sind, welche von
piezoelektrischen Elementen in einer Sensorschaltung
abgegeben werden.
[0010] DE 10 2004 017 110 A1 beschreibt einen
Fensterheber für eine Fensterscheibe eines Fahrzeugs
mit einem Antriebsmotor, wobei eine Sensoreinrichtung
derart ausgebildet ist, dass ein Einklemmschutz
ermöglicht wird. Beschrieben wird auch
ein Schlafmodus, bei welchem eine ansonsten inaktiv
geschaltete Steuereinrichtung durch ein Signal aktiviert
wird, welches durch einen Generator-Effekt eines
beim Aufschieben der Fensterscheibe erzeugten
Stroms aktiviert wird.
[0011] Die Aufgabe der Erfindung besteht darin,
eine verbesserte Anordnung mit einer Festkörperaktor-Antriebsvorrichtung
bereitzustellen, welche eine
einfache Lastdetektion ermöglicht. Insbesondere
wird nach einer Methode zur Lastdetektion, d. h. nach
einem leicht an einer Ring-Festkörperaktor-Antriebsvorrichtung
abgreifbaren elektrischen Signal gesucht,
das in einem eindeutigen, quantifizierbaren
Zusammenhang mit einem an einer Motorwelle anliegenden
Drehmoment steht.
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