EP1992024A2

EP1992024A2 - Kraftumsetzer

Info

Publication number: EP1992024A2
Application number: EP07701879A
Authority: EP
Inventors: Bonny Witteveen; Elmar Mock
Original assignee: nanoswys SA
Current assignee: nanoswys SA
Priority date: 2006-02-16
Filing date: 2007-02-14
Publication date: 2008-11-19
Also published as: WO2007093074A3; WO2007093074A2

Abstract

Ein Kraftumsetzer betrifft einen Antrieb zur Erzeugung einer oszillierenden Bewegung, einen Hilfsantrieb zur Erzeugung einer Kraft bezüglich einer Bewegungsachse, einen Lastangriffspunkt, über welchen eine Last durch den oszillierenden Antrieb in einer ersten Bewegungsphase bewegbar ist, und eine Selbsthemmung, welche zeitweise eine Bewegung der Last hemmt, wobei in einer zweiten Bewegungsphase der Hilfsantrieb der Bewegung der Last folgt. Der oszillierende Antrieb weist aktive Biegeelemente mit mindestens zwei Schichten auf, wobei sich die Biegeelemente beim Verbiegen in Längsrichtung verkürzen, und wobei die Biegeelemente jeweils an einem ersten Ende ihrer Längsrichtung mit einem ersten Antriebskörper verbunden sind und jeweils an einem zweiten Ende ihrer Längsrichtung mit einem zweiten Antriebskörper verbunden sind, und so eine Antriebskraft des oszillierenden Antriebs durch Verbiegen und Verkürzen der Biegeelemente über die beiden Antriebskörper ausübbar ist. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wirkt ein Kupplungselement zwischen der oszillierendem Antrieb und einem Zwischenkörper einerseits als Torsionsfeder und andererseits als Feder in der Bewegungsrichtung.

Description

KRAFTUMSETZER

Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Antriebstechnik Sie bezieht sich auf einen Kraftumsetzer gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

STAND DER TECHNIK

US 5,231,887 zeigt einen Antrieb für eine Bremsbacke. Darin wird über einen oszillierend bewegten Stab aus Terfenol eine Druckstange bewegt. Der Stab und die Stange sind über einen Verbindungsring miteinander verbunden, wobei dies z.B. bei beim Stab über ein Gewinde geschieht. Bei einer Vorwärtsbewegung des Stabes wird die Stange ebenfalls vorwärts geschoben, bei einer Rückwärtsbewegung des Stabes aber wird der Verbindungsring durch eine Feder verdreht, und die Stange bewegt sich aufgrund ihrer Trägheit nicht zurück. Die Feder wird durch einen Motor gespannt gehalten. Die Masse des Verbindungsringes soll möglichst klein sein, so dass sie bei der Rückwärtsbewegung schnell genug verdreht werden kann. Dadurch ist der erzielbare Hub der Vorrichtung begrenzt, da dieser wiederum durch die Dicke des Verbindungsringes begrenzt ist.

US 6,300,692 Bl zeigt einen Antrieb, bei welchem eine Antriebseinheit gegen eine Last entlang einer Gewindestange bewegt wird. Die Antriebseinheit weist zwei

Gewindemuttern auf, die über eine Feder flexibel gegeneinander verdrehbar sind.

Eine der Gewindemuttern wird durch einen Motor angetrieben. Die Last greift an einem oszillierenden Körper an, welcher durch die Oszillation abwechslungsweise gegen die beiden Gewindemuttern gedrückt wird. Die jeweils unbelastete Gewindemutter wird durch den Motor respektive durch die flexible Verbindung weitergedreht. Zur Erzeugung der Oszillation sind magnetostriktive, magnetorheologische oder piezoelektrische Elemente erwähnt, aber nicht weiter beschrieben. Die Bewegung ist durch die Länge der Gewindestange begrenzt. Der Antriebsmotor muss mit entlang der Gewindestange transportiert werden, und dabei gegenüber einem festen Körper gehalten werden, um die eine Gewindemutter antreiben zu können. Falls der Abstand zwischen den Gewindemuttern zu gross oder zu klein ist, kann sich der oszillierende Körper nicht mehr bewegen, und der Antrieb ist blockiert.

US 5,602,434 zeigt einen Antrieb mit einem magnetostriktiven Aktuator, welcher eine unbegrenzte Drehbewegung erlaubt. Dazu werden zwei Kupplungsscheiben intermittierend gegeneinander gedrückt. Die beiden Kupplungsscheiben weisen Steuerflächen auf, die beim Gegeneinanderdrücken eine Verdrehung der Kupplungsscheiben bewirken. Bei einer darauffolgenden Auseinanderbewegung der Kupplungsscheiben dreht sich die angetriebene Kupplungsscheibe aufgrund ihrer Trägheit weiter. Damit sie sich beim nächsten Gegeneinanderdrücken nicht wieder zurückdreht, muss sie eine bestimmte Mindestdrehung ausführen. Diese wiederum hängt vom Lastmoment ab. Deshalb muss die Steuerung an die Belastung angepasst werden, und wird entsprechend aufwendig.

DARSTELLUNG DER ERFINDUNG

Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, einen Kraftumsetzer der eingangs genannten Art zu schaffen, welche die oben genannten Nachteile behebt.

Diese Aufgabe löst ein Kraftumsetzer mit den Merkmalen des Patentanspruches 1.

Der Kraftumsetzer weist also einen oszillierenden Antrieb zur Erzeugung einer oszillierenden Bewegung, einen Hilfsantrieb zur Erzeugung einer Kraft bezüglich - J -

einer Bewegungsachse, einen Lastangriffspunkt, über welchen eine Last durch den oszillierenden Antrieb in einer ersten Bewegungsphase des oszillierenden Antriebs bewegbar ist, und eine Selbsthemmung, welche zeitweise eine Bewegung der Last hemmt, wobei in einer zweiten Bewegungsphase des oszillierenden Antriebs der Hilfsantrieb der Bewegung der Last folgt.

Der oszillierende Antrieb weist aktive Biegeelemente mit mindestens zwei Schichten auf, wobei sich die Biegeelemente beim Verbiegen in Längsrichtung verkürzen, und wobei die Biegeelemente jeweils an einem ersten Ende ihrer Längsrichtung mit einem ersten Antriebskörper verbunden sind und jeweils an einem zweiten Ende ihrer Längsrichtung mit einem zweiten Antriebskörper verbunden sind, und so eine Antriebskraft des oszillierenden Antriebs durch Verbiegen und Verkürzen der Biegeelemente über die beiden Antriebskörper ausübbar ist.

Die Längsrichtung ist also die Antriebsrichtung, in welcher die beiden Antriebskörper gegeneinander oszillierend hin- und herbewegt werden.

Mit der beschriebenen Konstruktion und Anordnung von Biegeelementen ist es möglich, einen kostengünstigen Antrieb herzustellen, der nur wenige Piezoelemente aufweist, beispielsweise im Gegensatz zu einem Stapel von Piezoelementen.

Der Wirkungsgrad des Antriebes ist um so höher, je schneller der Bewegung der Last gefolgt werden kann. Der Wirkungsgrad ist in jedem Fall sehr viel besser als wenn nur ein einzelner Antrieb die Last über ein konventionelles Schrauben- oder Schneckengetriebe antreibt. Der Hilfsantrieb kann also wesentlich leichter, billiger und verlustärmer als bei einem konventionellen Antrieb ausgebildet sein.

Die erwähnte Kraft bezüglich der Bewegungsachse kann eine Kraft parallel zur

Bewegungsachse sein, oder ein Drehmoment um die Bewegungsachse bewirken. Der Antrieb als Ganzes, wie auch der Hilfsantrieb kann ein linearer oder rotatorischer Antrieb sein, insbesondere ein Schrittmotor oder ein bidirektionaler piezoelektrischer Antrieb. Der Hilfsantrieb kann auch lediglich durch eine Feder gebildet sein. Der Hilfsantrieb bestimmt die Drehrichtung und die Geschwindigkeit des Antriebes, Die Geschwindigkeit ist dabei durch den oszillierenden Antrieb begrenzt. Vorzugsweise erlaubt der Hilfsmotor eine Bestimmung seiner Position, sei es durch einen Winkelsensor oder dadurch, dass der Hilfsmotor ein Schrittmotor ist. Damit ist, entsprechend dem Übersetzungsverhältnis des Schraubengetriebes, auch die Position der Last bestimmbar. In einer anderen Ausführungsform der Erfindung weist der oszillierende Antrieb selber eine Positionsbestimmung auf, was aber eine kleinere Positionsauflösung als die Messung am untersetzten Hilfsmotor ergibt.

Es^* ist aber andererseits je nach Anwendung beispielsweise auch möglich, dass der Motor keine dauernde Positionsmessung aufweist, sondern nur Endschalter zur Begrenzung der Bewegung.

Die Selbsthemmung wirkt der Lastkraft entgegen respektive verhindert durch die Wirkung der Lastkraft und die resultierende Reibung eine Bewegung. Die Selbsthemmung verhindert also, dass die Last nach der Bewegung in die gewünschte Bewegungsrichtung (also nach einer Verschiebung oder Drehung) in den Ausgangszustand zurückrutscht.

In einer bevorzugten Ausfuhrungsform der Erfindung weisen die Biegeelemente jeweils mindestens ein piezoelektrisches Element auf, welches piezoelektrische Element beim Anlegen einer elektrischen Spannung eine Verbiegung und eine Verkürzung des j eweiligen Biegeelementes bewirkt.

Die Biegeelemente weisen dabei vorzugsweise jeweils bimorphe oder multimorphe piezoelektrische Elemente auf, also flache zwei- oder mehrschichtige Elemente aus mehreren Piezoelementen oder Piezoelementen und beispielsweise Metallblechen. Beim Akivieren der Piezoelemente dehnen sich die Schichten unterschiedlich stark aus, so dass das Element als Ganzes gebogen wird.

Vorzugsweise weisen also die Biegeelemente jeweils mindestens einen planen Resonator auf, auf welchem parallel ein planes piezoelektrische Element parallel zum Resonator befestigt ist. Der Begriff "plan" ist in diesem Zusammenhang im Sinne von "flach", "eben" oder "flacher Quader" zu verstehen. Der erste und der zweite Antriebskörper sind vorzugsweise durch zwei oder mehr Biegeelemente verbunden und gegeneinander bewegbar.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind einzelne Biegeelemente in sich selber asymmetrisch aufgebaut, und die gesamte Anordnung aller Biegeelemente symmetrisch aufgebaut ist. Der asymmetrische Aufbau eines Biegeelements bewirkt, dass sich dieses in eine bestimmte Richtung im wesentlichen senkrecht zur Längsrichtung verbiegt. Der symmetrische Aufbau der gesamten Anordnung wiederum hat zur Folge, dass die Bewegungen der einzelnen Biegeelemente in einer Ebene senkrecht zur Längsrichtung aufheben. Beispielsweise knickt ein erstes Biegeelement nach links weg, und ein bezüglich der Gesamtanordnung dazu symmetrisch angeordnetes zweites Biegeelement knickt nach rechts. In der Längsrichtung wirken die Biegeelemente natürlich gleich. Sie werden dabei durch eine Ansteuerung elektrisch versorgt und synchron bewegt.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Biegeelemente und die beiden Antriebskörper einstückig geformt. Die Biegeelemente bilden beispielsweise Lamellen zwischen den Antriebskörpern, auf welche Lamellen Piezoelemente aufgeklebt sind. Dabei sind vorzugsweise die Lamellen elektrisch leitend und dienen der Kontaktierung von einer Elektrode der Piezoelemente. In einer weiteren bevorzugten Ausfuhrungsform der Erfindung ist durch den Hilfsantrieb über ein _.Kontaktflächenpaar eine Kraft auf einen ersten der Antriebskörper ausübbar, wobei in der ersten Bewegungsphase die beiden Kontaktflächen aufeinanderliegen und in der zweiten Bewegungsphase der oszillierende Antrieb eine erste der beiden Kontaktflächen von einer zweiten der beiden Kontaktflächen wegzieht. Dabei weist wobei der Kraftumsetzer ferner ein federndes Kupplungselement auf, welches Kupplungselement kinematisch gesehen zwischen dem Hilfsantrieb und der zweiten Kontaktfläche angeordnet ist.

Das Kupplungselement wirkt als Kupplung zwischen einem oder beiden der Kontaktflächenpaare: Dieses Kupplungselement stösst respektive zieht in der zweiten Bewegungsphase die zweite Kontaktfläche der ersten Kontaktfläche nach. Dies gilt vorzugsweise sowohl für ein erstes Kontaktflächenpaar bei Belastung des Antriebes auf Druck (nachstossen), als auch für ein zweites Kontaktflächenpaar bei Belastung auf Zug (nachziehen). Das Kupplungselement ist, ausgehend von einem unbelasteten Grundzustand, in Richtung der Bewegungsachse sowohl verkürzbar als auch verlängerbar.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wirkt das Kupplungselement einerseits als Torsionsfeder und andererseits als Feder in der Bewegungsrichtung, und zwar so, dass sich das Kupplungselement

• bei Torsion in einer ersten Drehrichtung um die Bewegungsachse in Richtung der Bewegungsachse verlängert und

• bei Torsion in einer entgegengesetzten Drehrichtung um die Bewegungsachse in Richtung der Bewegungsachse verkürzt.

In einer bevorzugten Ausfuhrungsform der Erfindung weist zu diesem Zweck das

Kupplungselement zwei Anschlüsse auf, sowie Lamellen, welche diese Anschlüsse verbinden, wobei sich die Lamellen in der Richtung der Drehachse erstrecken aber bezüglich der Drehachse angewinkelt sind. Durch Verdrehen der Anschlüsse gegeneinander werden, je nach Drehsinn, die Lamellen noch stärker angewinkelt und damit die Anschlüsse näher zueinander gezogen, oder die Lamellen werden in eine Richtung, die eher parallel zur Drehachse verläuft, gedreht, und damit die Anschlüsse voneinander weg bewegt.

In einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das Kupplungselement zwei konzentrische Ringe als Anschlüsse auf. Die Ringe sind durch zwei oder mehr spiralförmig verlaufende Federn verbunden und so gegeneinander verdrehbar.

In einer weiteren bevorzugten Ausfuhrungsform der Erfindung ist die kinematische Kette zwischen Hilfsantrieb und Zwischenkörper elastisch. Diese Elastizität oder Federwirkung kann durch eine flexible Kupplung wie beispielsweise ein federnd tordierbares Element oder einen Schlauch oder Flexkupplung realisiert werden. Die Elastizität kann aber auch dadurch realisiert werden, dass der Hilfsantrieb ein Getriebe aufweist. Die Kette von miteinander verzahnten Zahnrädern wirkt wie eine Feder. Die Elastizität erlaubt eine federnde Entkopplung der Bewegung des oszillierenden Antriebs von der Bewegung des Hilfsantriebs. Es kann sich also der Hilfsmotor auch in den Stillstandsphasen des oszillierenden Antriebs weiterbewegen und dabei die Feder spannen. In den unbelasteten Phasen schnellt der Zwischenkörper wieder ein Stück weiter und entspannt die Feder.

In einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der Kraftumsetzer auf: • einen Hilfsantrieb zur Drehung eines Zwischenkörpers um eine Drehachse, wobei der Zwischenkörper in axialer Richtung entlang dieser Drehachse verschiebbar ist, • einen oszillierenden Antrieb zur Erzeugung einer oszillierenden Bewegung des

Zwischenkörpers in Richtung dieser Drehachse, • wobei der Zwischenkörper ein Schraubgewinde aufweist, dessen Achse identisch mit der Drehachse ist,

• einen Lastangriffskörper, der über eine Verzahnung mit dem Schraubgewinde verzahnt ist, • wobei die Verzahnung des Lastangriffskörpers durch den oszillierenden Antrieb und den Zwischenkörper in einer ersten Bewegungsphase des oszillierenden Antriebs parallel zur Drehachse bewegbar ist,

• und in einer zweiten Bewegungsphase des oszillierenden Antriebs der Zwischenkörper um die Drehachse drehbar ist.

Der Zwischenkörper kann damit gemäss folgendem Ablauf bewegt werden:

1. Der oszillierende Antrieb drückt den Zwischenkörper in Richtung der Drehachse. Dabei wird der Lastangriffskörper über die Verzahnung mit bewegt. Eine Drehung des Zwischenkörpers wird durch die hemmende Kraft der Verzahnung auf das Schraubgewinde des Zwischenkörpers verhindert.

2. Der oszillierende Antrieb zieht den Zwischenkörper in die entgegengesetzte Richtung entlang der Drehachse. Gleichzeitig dreht der Hilfsantrieb den Zwischenkörper um die Drehachse, so dass die Verzahnung des Lastangriffskörpers im wesentlichen an derselben Stelle bleibt. Dabei wird davon ausgegangen, dass die Trägheit des Lastangriffskörpers und der Last so gross ist, dass während dieser Drehung durch den Hilfsantrieb der Lastangriffskörper sich nicht wesentlich zurückbewegt. Dies ist möglich, weil die Verzahnung und das Schraubgewinde gegeneinander ein Spiel aufweisen. Somit ist das Schraubgewinde während dieser Zeit nicht belastet, und der Hilfsantrieb muss nur den Zwischenkörper bewegen.

Die Drehrichtung des Zwischenkörpers und damit die Bewegungsrichtung des Lastangriffskörpers ist durch die Drehrichtung des Hilfsantriebs bestimmt. Der Lastangriffskörper ist vorzugsweise ein Zahnrad. Dieses bildet mit dem Schraubgewinde des Zwischenkörpers ein Schneckengetriebe damit ist eine endlose Drehung des Zahnrads um seine Achse möglich. Der Lastangriffskörper kann alternativ auch ein lineares Element wie eine Zahnstange oder ein Gewindekörpern sein. In diesem Fall ist die Länge der Bewegung durch die Länge des Lastangriffskörpers begrenzt. Der Begriff Gewindekörper umfasst sowohl eine Gewindestange als auch einen Körper mit einem Innengewinde.

Der Antrieb kann auch um einen Gewindekörper herum gebaut sein, so dass der Zwischenkörper als Schraubgewinde ein Innengewinde aufweist. Dieses

Innengewinde weist ein Spiel in Längsrichtung gegenüber einer Gewindestange auf.

In der ersten Bewegungsphase schiebt auch hier der Zwischenkörper die

Gewindestange linear entlang der Stangenachse. In der zweiten Bewegungsphase bewegt sich der Zwischenkörper einerseits linear zurück und dreht sich gleichzeitig, bevor die Gewindestange unter der Last zurückrutscht.

Auch in dieser Ausführungsform kann der Antrieb durch die beschriebenen Biegeelemente, die sich beim Verbiegen in Längsrichtung verkürzen, geschehen, oder durch einen Piezostapel oder durch magnetostriktive Elemente etc.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der oszillierende Antrieb zur Erzeugung einer oszillierenden Bewegung des Zwischenkörpers in Richtung der Drehachse zusätzlich auch, anstelle des Hilfsantriebs, zur Erzeugung einer Drehbewegung um die Drehachse ausgebildet. Die Funktion des Hilfsantriebs ist also im oszillierenden Teil des Antriebs integriert, was einen besonders einfachen Aufbau und Ansteuerung erlaubt.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der oszillierende

Antrieb zur Drehung des Zwischenkörpers um die Drehachse ausgebildet, und weist dazu insbesondere Antriebsarme auf, die durch den oder die gemeinsamen Piezoelemente in Schwingung versetzt werden. Die Antriebsarme weisen Kontaktbereiche auf, die durch eine Bewegung in einer Ebene senkrecht zur Drehachse intermittierend an einer Antriebsfläche des Zwischenkörpers angreifen und diesen dadurch in Drehung versetzen.

In einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der Kraftumsetzer einen ersten Antriebskörper mit einer ersten Gewindepaarung zu einerm Gewindekörper, und einen zweiten Antriebskörper mit einer zweiten Gewindepaarung zum Gewindekörper auf. Die beiden Gewindepaarungen verlaufen koaxial zueinander und zu einer Drehachse. Ein Antriebselement ist zur alternierenden Verkürzung und Verlängerung des Abstands zwischen dem ersten und dem zweiten Antriebskörper in eine Richtung parallel zur Drehachse angeordnet. Die beiden Gewindepaarungen weisen jeweils ein Spiel in Richtung der Drehachse auf, das grösser ist als die maximale Verkürzung oder Verlängerung des Antriebelements.

Damit ist es möglich, Verkürzung und Verlängerung des Abstands alternierend die erste und die zweite Gewindepaarung zu belasten, wodurch sie bezüglich einer Drehung um die Drehachse blockiert sind. Die andere Gewindepaarung ist jeweils unbelastet und drehbar. Zwischen den Gewindepaarungen ist eine elastisch tordierbare Verbindung angeordnet, entweder zwischen zwei Teilen des Gewindekörpers oder zwischen den beiden Antriebskörpern. Im ersten Fall greift der Antrieb elastisch am Gewindekörper an, und die Last an einem der Antriebskörper. Im zweiten Fall greift der Antrieb ebenfalls elastisch an einem der Antriebskörper an, und die Last am Gewindekörper. Die Drehung des Antriebs wird intermittierend über die elastischen Verbindungen an den jeweils unbelasteten Teil des Gewindekörpers respektive den jeweils unbelasteten Antriebskörper weiter übertragen.

In beiden Fällen liegen also zwei Gewindepaarungen vor, die ein Spiel aufweisen, und zwei elastische Kupplungen zur Übertragung der Antriebsbewegung an jeweils einen beteiligten Körper oder Partner der ersten und der zweiten Gewindepaarung. Die Übertragung geschieht schrittweise, indem sich alternierend jeweils ein Partner einer unbelasteten Gewindepaarung bewegt, wobei sich eine Kupplung entspannt, und jeweils alternierend eine Kupplung vor (entlang der kinematischen Kette) einer belasteten Gewindepaarung spannt.

Die genannten Ausfuhrungsformen mit einer wechselnden Belastung zweier Elemente erlauben eine "quasistatische" Betriebsweise des Antriebs, das heisst mit beliebig langsamen Bewegungen. Die Last wird stets durch die eine oder die andere Gewindepaarung gehalten, währenddem die andere Gewindepaarung verdreht wird. Dies ist im Gegensatz zu den anderen Ausfuhrungsformen, die eine dynamische Betriebsweise bedingen. Das heisst, die einzige Gewindepaarung, also die Selbsthemmung, muss in der entsprechenden Bewegungsphase "nachgeschoben" oder "nachgezogen" werden, bevor die Last - durch ihre Trägheit verzögert - folgt.

In einer weiteren bevorzugten Ausfuhrungsform der Erfindung sind die Antriebselemente nicht nur zur alternierenden Verkürzung und Verlängerung des Abstands zwischen dem ersten und dem zweiten Antriebskörper ausgebildet, sondern auch zur Verdrehung des jeweils nicht blockierten Antriebselements bezüglich des blockierten Antriebselementes. Damit entfallt ein separater Hilfsantrieb. Diese Doppelfunktion wird durch eine asymmetrische Gestaltung von Resonatoren der Piezoantriebe und/oder durch die geeignete Wahl der Anregungsfrequenz(en) der Piezoelement bewirkt.

Anstelle von Piezoelementen können in der erfindungsgemässen Vorrichtung im oszillierenden Antrieb magnetostriktive Körper oder elektromagnetisch bewegte Elemente eingesetzt werden. Dabei verläuft die Hauptbewegungsrichtung bei Aktivierung dieser Elemente jeweils parallel zur Bewegungsachse der Vorrichtung.

In weiteren bevorzugten Ausfuhrungsformen der Erfindung wird der Hilfsantrieb nur zum Umschalten der Bewegungsrichtung eingesetzt, oder durch eine manuell betätigbare Umschaltung ersetzt. Um dabei die oszillierende Bewegung des Antriebs in eine gerichtete, fortschreitende Bewegung umzuwandeln, weist der Kraftumsetzer einen asymmetrisch wirkenden, schaltbaren Kraftübertrager zur Übertragung der Antriebsbewegung auf den angetriebenen Körper auf.

Der schaltbare Kraftübertrager ist also zwischen einem ersten und einem zweiten

Zustand umschaltbar, wobei im ersten Zustand Bewegungen des Schwingungsüber- tragers . nur in einer ersten Bewegungsrichtung an den angetriebenen Körper übertragbar sind. Bewegungen des Schwingungsübertragers entgegen der ersten Bewegungsrichtung werden nicht übertragen. Es wird also in Bewegungsrichtung eine Bewegung erzwungen, aber nicht in die Gegenrichtung, so dass der angetriebene Körper aufgrund seiner Massenträgheit sich nicht wesentlich zurückbewegt. Es ist dazu, entsprechend der Masse des angetriebenen Systems, eine- Minimalgeschwindigkeit der Bewegung des oszillierenden Schwingungsübertragers zumindest in die Gegenrichtung erforderlich.

Analog sind im zweiten Zustand Bewegungen des Schwingungsübertragers in einer zweiten Bewegungsrichtung, welche der ersten Bewegungsrichtung entgegengesetzt ist, an den angetriebenen Körper übertragbar. Hier werden Bewegungen des Schwingungsübertragers entgegen der zweiten Bewegungsrichtung nicht übertragen.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der schaltbare Kraftübertrager mindestens ein Antriebselement auf, welches sich zur Übertragung einer Kraft auf den angetriebenen Körper gegen den angetriebenen Körper verklemmt. Bei einer Bewegung in Gegenrichtung rutscht oder gleitet das Antriebselement ab. Das mindestens eine Antriebselement kann aus einem harten Material, insbesondere einem Metall bestehen und beweglich im schaltbaren Kraftübertrager gelagert sein, wobei es im einen Zustand in physischen Kontakt mit dem angetriebenen Körper bringbar ist, und im anderen Zustand von diesem fort bewegbar ist. Das Antriebselement kann aus mehreren Teilen bestehen, es kann aber auch aus einem Stück für beide Bewegungsrichtungen geformt sein, beispielsweise aus einem Federstahl, oder es kann einstückig an ein Schwingungsübertragungselement angeformt sein.

Vorzugsweise wird jeweils eine erste Gruppe von Antriebselementen mittels Federkraft gegen einen Rahmen des angetriebenen Körpers gedrückt, so dass sich die Antriebselemente bei Bewegung in der einen Richtung gegen diesen Körper verklemmen. Eine andere Gruppe von Antriebselementen wird gegen eine Federkraft vom Rahmen weggedrückt und kommt nicht mit dem Rahmen in Berührung. Zur Umkehr der Bewegungsrichtung gibt vorzugsweise ein Steuerstück die zweite Gruppe von Antriebselementen frei und drückt die erste Gruppe vom Rahmen weg. Das Steuerstück kann über eine Steuereinrichtung, insbesondere eine Steuerstange betätigt sein, welche wiederum von Hand oder durch einen steuerbaren Richtungsschalter oder Aktuator, beispielsweise mittels eines Elektromagneten, elektrischen Motors, Piezomotors, Luftdruck etc. bewegbar ist. Der Richtungsschalter oder Aktuator kann alternativ auch ohne eine längere Steuerstange unmittelbar beim schaltbaren Kraftübertrager angeordnet sein

In einer ersten bevorzugten Ausfiihrungsform der Erfindung führt der angetriebene Körper eine Linearbewegung aus und ist der schaltbare Kraftübertrager mittels einer linearen Bewegung der Steuereinrichtung zwischen dem ersten und dem zweiten Zustand umschaltbar. Dies erlaubt es, den Kraftübertrager entlang eines linearen Schwingungsübertragers zu betätigen. Alternativ ist aber auch möglich, dass die Steuereinrichtung eine Drehbewegung ausführt, welche im Steuerstück mittels einer Schraubbewegung oder über eine Schraubenfläche zur Wegdrücken resp. Freigeben der Antriebsplatten führt. In einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung führt der angetriebene Körper eine rotierende Bewegung aus und ist der schaltbare Kraftübertrager mittels einer Drehbewegung der Steuereinrichtung zwischen dem ersten und dem zweiten Zustand umschaltbar. Auch hier kann die Steuereinrichtung so ausgebildet sein, dass sie eine lineare Bewegung in eine Rotationsbewegung zur Betätigung der Antriebsplatten umwandelt.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der schaltbare Kraftübertrager mindestens ein umschaltbares Ventil auf, welches als Teil eines Kolbens in einem Kolbenmantel verschiebbar angeordnet ist, und nach Massgabe eines Ventilzustandes nur in die eine oder in die andere Richtung entlang des Kolbenmantels verschiebbar ist. Es versteht sich dabei, dass der Kolben im Kolbenmantel vorzugsweise als (öl)hydraulischer Kolben wirkt und verschiebbar zwischen zwei Kammern im Kolbenmantel angeordnet ist und diese Kammern durch den Kolben gegeneinander abgedichtet sind.

Vorzugsweise wird das umschaltbare Ventil durch Bohrungen im Kolben gebildet, deren Ausgänge durch eine oder mehr bewegliche Ventilelemente wahlweise verschlossen oder freigegeben sind. Dabei wirken die Ventilelemente vorzugsweise so, dass sie eine gewisse Flexibilität und damit eine Ventilfunktion aufweisen, so dass Hydraulikflüssigkeit jeweils aus einer Bohrung am entsprechenden Ventilelement ausströmen kann, aber nicht einströmen (da dabei das Ventilelement gegen die Öffnung der Bohrung gepresst wird). Alternativ können aber die Ventilelemente jeweils keine eigene Ventilfunktion aufweisen, sondern nur die Durchgängigkeit einer ersten und einer zweiten Gruppe von Ventilbohrungen wahlweise einschalten. Dabei weisen die erste und die zweite Gruppe jeweils separate Ventile auf, welche ein Durchströmen in die eine oder andere Richtung erlauben. Die Umschaltfunktion ist also von der Ventilfunktion getrennt. Die Ventilbohrungen können parallel zur Bewegungsrichtung des Kolbens angeordnet sein, wobei die Ventilelemente vorzugsweise flexible Plättchen sind, die senkrecht zur Bewegungsrichtung liegen und die Öffnungen der Ventilbohrungen wahlweise am einen oder anderen Ende der Bohrungen verschliessen, indem die Plättchen durch ein Steuermittel gemeinsam in einen ersten oder einen zweiten Zustand verdreht werden. Dabei deckt im ersten Zustand die obere Ventilplatte die Ventilbohrungen ab und gibt die untere Ventilplatte die Ventilbohrungen frei. Dadurch ist nur eine Durchströmung der Ventilbohrungen nach oben hin möglich, also nur eine Bewegung des Kolben nach unten. Im zweiten Zustand gibt ungekehrt die obere Ventilplatte die Ventilbohrungen frei und deckt die untere Ventilplatte die Ventilbohrungen ab, etc..

Alternativ können aber auch die Bohrungen schräg oder abschnittsweise senkrecht zur Bewegungsrichtung angeordnet sein, mit Austrittsflächen parallel zur Bewegungsrichtung, und mit Plättchen, die durch eine Linearbewegung entlang der Bewegungsrichtung vor die Öffnungen der Bohrungen geschoben werden. Dabei werden wahlweise die Öffnungen von Bohrungen, die in entgegen gesetzte Richtungen führen, abgedeckt und wirken als Ventile.

Die Anregungsfrequenzen bei allen hier vorgestellten Ausführungsformen der Erfindung liegen vorzugsweise im für Menschen nicht hörbaren Bereich, also höher als 20 kHz. Die Bewegungsamplituden liegen vorzugsweise im Bereich von Zehntels-Mikrometern bis einem oder mehreren (fünf bis zehn) Mikrometeren.

Weitere bevorzugte Ausführungsformen gehen aus den abhängigen Patentansprüchen hervor. KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Im folgenden wird der Erfindungsgegenstand anhand von bevorzugten Ausfuhrungsbeispielen, welche in den beiliegenden Zeichnungen dargestellt sind, näher erläutert. Es zeigen jeweils schematisch:

Figur 1 verschiedene Bewegungszustände in einem Kraftumsetzer mit

Biegeelementen;

Figur 2 einen Kraftumsetzer für Linearbewegungen, mit Biegeelementen; Figur 3 einen Kraftumsetzer für Linearbewegungen, mit einer

Kupplungsfeder;

Figur 4 einen Kraftumsetzer für Rotationsbewegungen;

Figur 5 eine andere Ansicht des Kraftumsetzers auf Figur 4;

Figur 6 einen weiteren Kraftumsetzer für Rotationsbewegungen; Figur 7 eine Torsionsfeder;

Figuren 8 bis 10 eine Torsionsfeder mit einem Begrenzungselement.; Figuren 11 bis 13 Kraftumsetzer mit integriertem Hilfsantrieb; Figuren 14 und 15 Kraftumsetzer, die quasistatisch betreibbar sind; Figuren 16 und 17 Kraftumsetzer mit einer hydraulischen Sperre; Figuren 18 bis 20 Details der hydraulischen Sperre;

Figuren 21 und 22 unterschiedliche Betriebszustände der hydraulischen Sperre; Figuren 23 und 24 einen Kraftumsetzer mit einer mechanischen Sperre in unterschiedlichen Betriebszuständen; Figuren 25 und 26 Details der mechanischen Sperre; Figuren 27 bis 30 Kraftumsetzer mit mechanischer Sperre und Rotationsbewegung; Figur 31 eine weitere Ausfuhrungsform einer Ventilplatte.

Die in den Zeichnungen verwendeten Bezugszeichen und deren Bedeutung sind in der Bezugszeichenliste zusammengefasst aufgelistet. Grundsätzlich sind in den Figuren gleich wirkende Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen. WEGE ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG

Figur 1 zeigt verschiedene Bewegungszustände in einem Kraftumsetzer mit Biegeelementen. Es sind die wesentlichen mechanisch wirksamen Elemente eines oszillierenden Antriebs gezeichnet. Der Antrieb weist einen ersten Antriebskörper 11 und einen zweiten Antriebskörper 12 auf, die über zwei oder mehr Biegeelemente 6 mechanisch verbunden sind. Die Biegeelemente 6 weisen flache Abschnitte auf, an denen ein piezoelektrisches Element 7 mit einem Resonator 8 verbunden ist. Die Fläche dieser flachen Abschnitte verläuft senkrecht zur Zeichnungsebene. Der erste Antriebskörper 11 steht auf einer Referenzfläche, und auf einer Lastangriffsfläche oder einem Lastangriffspunkt 4 des zweiten Antriebskörpers 12 liegt ein Lastangriffskörper 15. Die Speisung und Kontaktierung zur elektrischen Versorgung der piezoelektrischen Elemente 7 ist nicht eingezeichnet.

Die Abbildung links in Figur 1 zeigt die Anordnung im Ruhezustand. Die Abbildung in der Mitte zeigt einen ersten aktivierten Zustand, bei welchem die piezoelektrischen Elemente 7 elektrisch so angeseteuert sind, dass sie sich bezüglich der Resonatoren 8 in Längsrichtung verkürzen. Dadurch werden die Biegeelemente 6 nach innen gebogen und verkürzen sich in Längsrichtung.

Die Abbildung rechts in Figur 1 zeigt einen zweiten aktivierten Zustand, bei welchem die piezoelektrischen Elemente 7 elektrisch so angeseteuert sind, dass sie sich bezüglich der Resonatoren 8 in Längsrichtung ausdehnen. Dadurch werden die Biegeelemente 6 nach aussen gebogen und verkürzen sich ebenfalls in Längsrichtung.

Figur 2 zeigt die oben beschriebene Anordnung von Biegeelementen 6 in einem Kraftumsetzer für Linearbewegungen, in einer Querschnittszeichnung. Hier weisen die Biegeelemente 6 beispielhaft jeweils zwei piezoelektrischen Elemente 7 an gegenüberliegenden Flächen der Resonatoren 8 auf. Eine Ansteuerung eines solchen Paares von piezoelektrischen Elementen 7 ist so konfiguriert, dass sich jeweils eines der Piezolemente 7 in Längsrichtung zusammenzieht währenddem sich das andere der Piezoelemente 7 ausdehnt. Damit sind dieselben Bewegungen wie in der Figur 1 erreichbar, aber mit grosserer Kraft.

Der oszillierende Antrieb 2 in der oberen Hälfte der Figur 2 vermag also eine Last, die am Lastangriffspunkt 4 angreift, zu verschieben. Dabei wechselt der oszillierende Antrieb 2 in verschiedenen Bewegungsphasen zwischen einem belasteten und einem unbelasteten Zustand. Der Mechanismus in der unteren Hälfte der Figur 2 dient dazu, dass der Lastangriffspunkt 4 im unbelasteten Zustand der Last nachgeschoben wird. Dazu liegt der erste Antriebskörper 11 über ein erstes Kontaktflächenpaar 21 auf einem Zwischenkörper 13. Dieses erste Kontaktflächenpaar 21 begrenzt die Bewegung des ersten Antriebskörpers 11 gegen den Zwischenkörper 13. Der erste Antriebskörper 11 ist in der anderen Richtung ein wenig vom Zwischenkörper 13 entfernbar, wonach die Bewegung vom Zwischenkörper 13 weg durch ein zweites Kontaktflächenpaar 22 begrenzt ist. In der gezeigten Ausführungsform ist das zweite Kontaktflächenpaar 22 durch den Kopf einer Schraube gebildet, welche Schraube im Zwischenkörper 13 verschraubt wird und den erste Antriebskörper 11 lose respektive mit Spiel mit dem Zwischenkörper 13 verbindet. Die Bewegungsfreiheit oder das Spiel in der Bewegungsrichtung ist dabei ein wenig grösser als die maximale Amplitude des oszillierenden Antriebs 2.

Der Zwischenkörper 13 weist eine Selbsthemmung 5 auf, in diesem Fall ein Schraubgewinde zwischen dem Zwischenkörper 13 und einem Referenzkörper 30. Ein Hilfsantrieb 3 vermag den Zwischenkörper 13 um eine Drehachse 20 zu drehen, so dass der Zwischenkörper 13 bezüglich des Referenzkörpers 30 in Richtung der Drehachse 20 mit einer Schraubbewegung verschiebbar ist. Der Hilfsantrieb 3 und der Zwischenkörper 13 sind in Richtung der Drehachse 20 gegeneinander verschiebbar, es wird also nur ein Drehmoment um die Drehachse 20 vom Hilfsantrieb 3 auf den Zwischenkörper 13 übertragen. Der Hilfsantrieb 3 und der Referenzkörper 30 sind starr miteinander verbunden. Eine Verdrehsicherung 29 ist zwischen dem oszillierenden Antrieb 2 und dem Referenzkörper 30 oder einem anderen, starr mit diesem verbundenen Körper, angeordnet. Die Verdrehsicherung 29 erlaubt nur eine Linearbewegung des oszillierenden Antriebs 2 parallel zur Drehachse 20 bezüglich des Referenzkörpers 30.

Bei einer Bewegung nach oben drückt also der oszillierende Antrieb 2 die Last intermittierend über den Lastangriffspunkt 4 und mit Druck auf das erste Kontaktflächenpaar 21 nach oben. In den Phasen, in welchen sich der oszillierende Antrieb 2 zusammenzieht, schraubt der Hilfsantrieb 3 den unbelasteten Zwischenkörper 13 nach oben.

Bei einer Bewegung nach unten zieht der oszillierende Antrieb 2 die Last intermittierend über den Lastangriffspunkt 4 und mit Druck auf das zweite Kontaktflächenpaar 22 nach unten. In den Phasen, in welchen sich der oszillierende Antrieb 2 ausdehnt, schraubt der Hilfsantrieb 3 den unbelasteten Zwischenkörper 13 nach unten.

Figur 3 zeigt einen Kraftumsetzer für Linearbewegungen. Das Wirkprinzip ist dasselbe wie bei der Figur 2, jedoch sind einige Elemente anders ausgebildet:

• Das zweites Kontaktflächenpaar 22 ist durch eine umlaufende Manschette gebildet, welche von der Aussenseite des ersten Antriebskörpers 11 aus einen korrespondierend geformten Teil des Zwischenkörpers 13 mit Spiel urhschliesst.

• Der oszillierende Antrieb 2 ist durch einen vorgespannten Stapel 17 von Piezoelementen gebildet.

• Der Zwischenkörper 13 weist zum ersten Kontaktflächenpaare 21 hin eine federnde Kupplung 9 auf. Die Kupplung 9 wirkt als Torsionsfeder. Sie dient dazu den Luftspalt zwischen einem Kontaktflächenpaar 21, 22 bei der Rückschwingung des Resonators 8 (respektive des ersten Antriebskörpers 11) zu schliessen. Durch die Kupplung 9 wird einerseits eine kontinuerliche Bewegung des Hilfsantriebs 3 möglich, und andererseits wird nach der Entlastung jeweils nur die sehr kleine Masse eines Teiles der Kupplung 9 bewegt. Damit kann sich dieser Teil sehr schnell bewegen und der Bewegung der jeweils aktiven Kontaktfläche möglichst gut folgen. Dies gilt für beide Bewegungsrichtungen, wie im folgenden erklärt wird:

Das Gewinde zwischen 30 und Zwischenkörper 13 ist ein Rechtsgewinde, und Lamellen 26 der Kupplung 9 sind entsprechend einer Linksspirale geneigt (weitere Details bezüglich der Kupplung 9 sind weiter unten im Zusammenhang mit der Figur 7 erläutert). Um die Last über den Lastangriffspunkt 4 nach oben zu bewegen, wird also der Hilfsantrieb 3 während dem Schwingen des oszillierenden Antriebs 2 eine Rechtsdrehung ausführen. Dabei wird das erste Kontaktflächenpaar 21 abwechslungsweise belastet und entlastet. Währenddem es belastet ist, tordiert der Hilfsantrieb 3 die Kupplung 9, die Lamellen 26 werden in Richtung der Horizontalen verdreht, und die Kupplung 9 wird in Längsrichtung der Drehachse 20 verkürzt. Wird das erste Kontaktflächenpaar 21 wieder entlastet, könnte der Zwischenkörper 13 alleine wegen seiner relativ grossen Masse und des relativ schwachen Hilfsantriebs 3 der Bewegung der zurückschwingenden ersten Kontaktfläche 211 nicht folgen. Dank der Kupplung 9 aber schnellt der vorgespannte obere Teil der Kupplung 9 mit seiner kleinen Masse mit einer Rechtsdrehung in Richtung seiner Grundposition. Dabei verlängert sich die Kupplung 9 auch in Richtung der Drehachse 20 und somit folgt die zweite Kontaktfläche 212 der Bewegung der zurückschwingenden ersten Kontaktfläche 211.

Um umgekehrt die Last nach unten zu bewegen, wird also der Hilfsantrieb 3 während dem Schwingen des oszillierenden Antriebs 2 eine Linksdrehung ausführen. Jetzt ist nur das zweite Kontaktflächenpaar 22 abwechslungsweise belastet und entlastet. Währenddem es belastet ist, tordiert der Hilfsantrieb 3 die Kupplung 9, die Lamellen 26 werden in Richtung der Drehachse 20 verdreht, und die Kupplung 9 wird in Längsrichtung der Drehachse 20 verlängert. Dies ist möglich, weil die Lamellen 26 in der unbelasteten Grundstellung gegenüber der Drehachse 20 geneigt sind. Wird das zweite Kontaktflächenpaar 22 wieder entlastet, schnellt der vorgespannte obere Teil der Kupplung 9 mit einer Linksdrehung in Richtung seiner Grundposition.

Im Stillstand verhindert die Reibung am belasteten Kontaktflächenpaar 21, 22 (je nachdem, ob der Antrieb auf Zug oder Druck belastet ist), dass die Kupplung 9 sich verdreht. Damit wird auch verhindert, dass sich die Kupplung (entsprechend der Zug- oder Druckkraft) verlängert oder verkürzt. Aus demselben Grund kann auch die Selbsthemmung des Schraub- oder Schneckengetriebes kleiner (oder die Steigung der Schraube grösser) gewählt werden als bei einem vergleichbaren Getriebe mit einer frei drehbaren Schraube.

Es versteht sich, dass auch andere Kombinationen der in den Figuren 2 und 3 sowie in den nachfolgenden Figuren gezeigten Elemente möglich sind.

Figur 4 zeigt einen Kraftumsetzer für Rotationsbewegungen in einer ersten Querschnittsansicht, und Figur 5 in einer anderen Querschnittsansicht. Der oszillierende Antrieb 2 und der Zwischenkörper 13 mit einem Schraubgewinde 14 sind wie in der Figur 1 angeordnet. Der Zwischenkörper 13 ist wiederum auf einer Antriebsachse des Hilfsantriebs 3 in Achsrichtung verschiebbar angeordnet, so dass nur ein Moment um diese Antriebsachse auf den Zwischenkörper 13 übertragbar ist. Der oszillierende Antrieb 2 ist am ersten Antriebskörper 11 über die Kontaktflächenpaare 21, 22 mit Spiel an den Zwischenkörper 13 gekoppelt. Der oszillierende Antrieb 2 ist am zweiten Antriebskörper 12 mit einem Referenzobjekt oder Rahmen 31 verbunden, und treibt über die Kontaktflächenpaare 21, 22 den Zwischenköφer 13 an. Der Zwischenkörper 13 ist nicht mit einem Referenzkörper verschraubt, sondern greift in einen Lastangriffskörper 15 ein. Der Lastangriffskörper 15 ist hier ein Zahnrad 15 mit einer Verzahnung 16, welches mit dem Schraubgewinde 14 des Zwischenkörper 13 ein Schneckengetriebe bildet. Die Verzahnung 16 und das Schraubgewinde 14 weisen gegeneinander ein Spiel auf. Das Spiel in Richtung der Drehachse 20 ist vorzugsweise etwas grösser als die Amplitude des oszillierenden Antriebs 2 in derselben Richtung. Das Zahnrad 15 ist im Rahmen 31 gelagert und treibt die Last an. Der Hilfsantrieb 3 ist ebenfalls am Rahmen 31 befestigt.

Beim Betrieb der Vorrichtung drückt oder schiebt- je nach Bewegungsrichtung - der oszillierende Antrieb 2 den Zwischenkörper 13 in Richtung der Drehachse 20 des Zwischenkörpers 13. Dadurch wird auch das Zahnrad 15 gedreht. Während der anschliessende Gegenbewegung des Zwischenkörpers 13 folgt das Zahnrad 15 der schnellen Bewegung des Zwischenkörpers 13 nicht. Stattdessen wird der Zwischenkörper 13 durch den Hilfsantrieb 3 um die Drehachse 20 gedreht. Bei der nächsten Umkehrung der Bewegung des Zwischenkörpers 13 hemmt die Kraft zwischen Verzahnung 16 und Schraubgewinde 14 die Verdrehung des Zwischenkörpers 13 wieder. Um die Masse und das Rotationsträgheitsmoment des Zwischenkörpers 13 niedrig zu halten, ist dieser möglichst kurz gestaltet. Dazu weist beispielsweise die Schnecke des Zwischenkörpers 13 nur ca. 1.25 bis anderthalb Windungen auf.

Die Verluste im Schneckengetriebe sind wegen der oszillierenden Antriebsart sehr klein, da während den Zeitabschnitten, in welchen die gegenseitigen Bewegung der Getriebeelemente stattfindet, im wesentlichen keine Last anliegt und somit keine wesentliche Reibung auftritt. Dies ist im starken Gegnsatz zu Verlusten von 20-30% in normalen Schneckengetrieben. In einer weiteren bevorzugten Ausfuhrungsform der Erfindung ist zwischen der Antriebsachse des Hilfsantriebs 3 und dem Zwischenkörper 13 eine Torsionsfeder angeordnet.

Figur 6 zeigt einen weiteren Kraftumsetzer für Rotationsbewegungen. Hier ist ein vorgespannter Piezostapel 17 anstelle der Biegeelemente 6 angeordnet. Damit lässt sich auf Kosten der Komplexität und der Fertigungskosten eine höhere Antriebskraft realisieren.

Figur 7 zeigt prinzipiell den Aufbau der in der Figur 3 gezeigten, als Kupplung 9 wirkenden Torsionsfeder. Die Torsionsfeder wirkt zudem auch als Feder in Richtung der Drehachse 20. Die Kupplung 9 weist einen ersten Kupplungsanschluss 23, einen zweiten Kupplungsanschluss 24 und eine Zwischenplatte 25 auf. Der erste Kupplungsanschluss 23 ist durch ein erstes Paar von Lamellen 26 mit der Zwischenplatte 25 verbunden, welche wiederum durch ein zweites Paar von Lamellen 26 mit dem zweiten Kupplungsanschluss 24 verbunden ist. Das erste und das zweite Paar von Lamellen 26 sind bezüglich der Drehachse 20 um 90 Grad gegeneinander versetzt angeordnet. Allgemein gesprochen sind die Lamellen 26 rotationssymmetrisch bezüglich der Drehachse 20 angeordnet.

Die Lamellen 26 erstrecken sich hauptsächlich in Längsrichtung (also parallel zur Drehachse 20) der Kupplung 9, sind aber vorzugsweise auch bezüglich dieser Längsrichtung angewinkelt oder schräg angeordnet. Dies bewirkt einerseits, dass die Kupplung, ausgehend vom unbelasteten Zustand, auch verlängerbar ist. Andererseits bewirkt dies, dass bei einer Kompression der Kupplung 9 die Richtung der gegenseitigen Verdrehung der Kupplungsanschlüsse 23, 24 und der Zwischenplatte 25 eindeutig vorgegeben ist. Bei der gezeichneten Anordnung entspricht die Richtung, in welcher die Lamellen 26 angewinkelt sind, einer Linksschraube. Dies hat zur Folge, dass bei einer Verdrehung der Kupplungsanschlüsse 23, 24 nach rechts die Kupplung 9 verkürzt wird, und bei einer Verdrehung der Kupplungsanschlüsse

23, 24 nach links die Kupplung 9 verlängert wird.

Einer der Kupplungsanschlüsse 23, 24 kann direkt eine Kontaktfläche bilden, wie in Figur 3 gezeigt. Einer der Kupplungsanschlüsse 23, 24 kann auch einstückig mit dem Zwischenkörper 13 geformt sein. Die ganze Kupplung 9 ist vorzugsweise einstückig aus Metall oder einem Kunststoff geformt. Durch die Wahl der

Dimensionen der Lamellen 26 und ihrer Neigung bezüglich der Drehachse 20 können die Federkonstanten bezüglich Kompression und bezüglich Torsion unabhängig voneinander eingestellt werden.

Figuren 8 bis 10 zeigen eine Kupplung 9 mit einem Begrenzungselement 27 zur Begrenzung der Torsionsbewegung respektive zur Begrenzung der gegenseitigen Verdrehung der Kupplungsanschlüsse 23, 24. Ein oder mehrere Begrenzungsstifte 27 sind im ersten Kupplungsanschluss 23 verankert und führen, parallel zur Drehachse 20, durch Löcher 28 in der Zwischenplatte 25 und im zweiten Kupplungsanschluss

24. Die Löcher 28 weisen bezüglich des Durchmessers des Begrenzungsstiftes 27 ein Übermass auf. Dieses Übermass erlaubt eine Verdrehung der Zwischenplatte 25 und des zweiten Kupplungsanschlusses 24 bezüglich des ersten Kupplungsanschlusses 23 bis zum Anschlag der Löcher am Begrenzungsstift 27. Figur 9 zeigt eine Ansicht in Richtung der Drehachse 20 im unbelasteten Grundzustand der Kupplung 9. Figur 10 zeigt die Kupplungsanschlüsse 23, 24 bis zum Anschlag der Begrenzungsstifte 27 am zweiten Kupplungsanschluss 24 gegeneinander verdreht.

Es können auch zwei, drei oder vier Begrenzungsstifte 27 in analoger Weise angeordnet werden. Dabei sind die Begrenzungsstifte 27, entlang des Umfangs gesehen, in den Zwischenräumen zwischen den Lamellen 26 angeordnet. Auch können die Lamellen 26 statt paarweise auch in Gruppen von drei oder vier oder mehr Lamellen 26 angeordnet sein. Die Begrenzungsstifte 27 begrenzen die Verdrehung der Kupplungsanschlüsse 23, 24 um die Drehachse 20 gegeneinander. In einer anderen Ausführungsform der Erfindung liegen Begrenzungselemente vor, die die Verschiebung der Kupplungsanschlüsse 23, 24 in Richtung der Drehachse 20 begrenzen. Beispielsweise erstrecken sich solche Begrenzungselemente jeweils als Teil des ersten Kupplungsanschlusses 23 und/oder des zweiten Kupplungsanschlusses 24, ausserhalb des Bereiches der Lamellen 26, gegen die Zwischenplatte 25. Die Begrenzungselemente weisen eine parallel oder schräg zur Ebene der Zwischenplatte 25 verlaufende Fläche auf, gegen welche Fläche eine korrespondierend orientierte Fläche der Zwischenplatte stösst.

Die Piezoelemente oder Antriebselemente basierend auf einer anderen Technologie werden in bekannter Weise mit Anschlussdrähten und/oder über die Resonatorbleche elektrisch kontaktiert. Die Ansteuerung durch Signalgeneratoren mit geeigneter Spannung, Frequenz und Anschlussimpedanz geschieht ebenfalls in bekannter Weise, nach Massgabe der physischen Dimensionen des Antriebs und der zu übertragenden Kräfte. Als Antriebsfrequenz wird vorzugsweise eine Frequenz ausserhalb des menschlichen Hörbereiches, also über 20 kHz gewählt.

Der Antrieb ist geeignet für langsame Bewegungen mit hoher Kraft und mit geringen Energieverlusten, beispielsweise für die Verstellung von Autorückspiegeln oder Klappen in Klimaanlagen.

Figuren 11 bis 13 zeigen Kraftumsetzer mit integriertem Hilfsantrieb. Beim Kraftumsetzer 1 der Figur 11 ist am ersten Antriebskörper 11, welcher durch den

Piezostapel 17 in Bewegung versetzt wird, ein Satz von Antriebsarmen 41 angeordnet. Diese mindestens zwei Antriebsarme 41 erstrecken sich in Richtung der

Drehachse 20 und umgreifen eine zylindrische Antriebsfläche 42 des

Zwischenkörpers 13. Die Antriebsarme 41 berühren die Antriebsfläche 42 an einem Kontaktbereich 43 lose oder sind mit einer Vorspannung gegen die Antriebsfläche 42 gedrückt. Die Antriebsarme 41 weisen, in Richtung der Oszillation, also in Richtung der Drehachse 20 gesehen, optional eine Asymmetrie auf, beispielsweise eine Einbuchtung oder, wie eingezeichnet, eine Ausbuchtung 47 auf. Diese bewirkt, dass die Antriebsarme 41, durch den Piezostapel 17 (oder alternativ durch Biegeelemente 6) in Schwingung versetzt, auch mit einer Bewegungskomponente in einer XY- Ebene senkrecht zu der Richtung Z der Drehachse 20 schwingen. Ohne die Antriebsfläche 42 würden die Kontaktbereiche 43 der Antriebsarme 41, je nach Anregungsfrequenz, eine vereinfacht betrachtet ellipsoide Bewegung vollführen, wobei die Drehrichtung der Bewegung durch Wahl der Oszillationsfrequenz wählbar ist. Ist der Zwischenkörper 13 mit der Antriebsfläche 42 vorhanden, so wird also je nach Frequenz der Zwischenkörper 13 durch die Kontaktbereiche 43 der Antriebsarme 41 im Uhrzeigersinn oder im Gegenuhrzeigersinn angetrieben. Die Antriebsfrequenz wird ferner derart gewählt, dass die antreibende Bewegung der Antriebsarme 41 in dem Zeitintervall stattfindet, in welchem der Zwischenkörper 13 nicht durch den ersten Antriebskörper 11 gestossen wird, also frei drehbar ist. Die genauen Werte geeigneter Antriebsfrequenzen für beide Drehrichtungen hängen von der Geometrie der Antriebsarme 41 ab, und können experimentell oder durch FEM- Simulation ermittelt werden. Es ist auch möglich, die Piezoelemente mit einem Signal aus einer Überlagerung von zwei oder mehreren Anregungsfrequenzen zu speisen. Dabei ist eine Frequenz auf die stossende/ziehende Bewegung des Hauptantriebs ausgerichtet, und ist eine andere Frequenz auf die Anregung der Antriebsarme 41 ausgerichtet. Die Antriebsarme 41 können alternativ auch selber mit unabhängig gespeisten Piezoelementen versehen sein.

Die resultierende Drehung des Lastangriffskörpers 15 erfolgt wie bei den Ausführungsformen der Figuren 4, 5 und 6. In dieser Ausführungsform der Erfindung ist also kein separater Hilfsantrieb mit einer eigenen Speisung vorhanden. Dafür ist aber die Geschwindigkeit des Antriebs nicht mehr frei wählbar. In einer anderen Ausfϊihrungsform sind die Antriebsarme 41 mit eigenen Piezoelementen bestückt und können so unabhängig vom Piezostapel 17 angesteuert und bewegt werden.

Figur 12 zeigt ebenfalls einen integrierten Hilfsantrieb mit den Antriebsarmen 41, aber für einen Linearantrieb. Hier ist der Lastangriffspunkt 4 an einem Lastangriffskörper 15, welcher über ein Schraubgewinde mit dem Schraubgewinde 14 des Zwischenkörpers 13 gekoppelt ist. Der Lastangriffskörper 15 ist in einer Führung 48 in Richtung der Drehachse 20 bezüglich des Rahmens 30 verschiebbar, aber nicht um die Drehachse 20 verdrehbar gelagert. Beim Hochheben wird der Zwischenkörper 13 zusammen mit dem Lastangriffskörper 15 angehoben, bei der Zurückbeewegung des Piezostapels 17 wird der Zwischenkörper 13 durch die Antriebsarme 41 verdreht, bevor der Lastangriffskörper 15 aufgrund seiner Trägheit folgen kann. Dasselbe gilt für die Bewegung in umgekehrter Richtung, wobei der Zwischenkörper 13 durch das zweite Kontaktflächenpaar 22 wie in den Figuren 2 bis 6 nach unten gezogen wird.

In der Ausführungsform gemäss der Figur 13 sind die Elemente für den Vorschub und für das Nachziehen des Antriebs komplett integriert: Mindestens zwei Antriebsarme 41 bilden eine stimmgabelähnliche Anordnung. Am einen Ende weisen die Antriebsarme 41 wiederum Kontaktbereiche auf, die eine Gewindestange 46 umfassen. Die Kontaktbereiche weisen ebenfalls ein Gewinde auf, und werden deshalb als Gewinde-Kontaktbereiche 44 bezeichnet. Vorzugsweise weisen die Gewinde ein Spiel auf, das heisst dass wenn der Motor nicht in Betrieb und nicht unter Last ist, die Antriebsarme 41 ein wenig in Richtung der Drehachse 20 verschiebbar sind. Am anderen Ende sind die Antriebsarme 41 an einer Basis miteinander verbunden. Die Basis weist einen Durchgang 45 für die Gewindestange 46 auf. Die Gewindestange 46 ist im Durchgang 45 in Richtung der Drehachse 20 frei verschiebbar, also ohne Gewinde. Die Antriebsarme 41 sind wie die Biegeelemente 6, also als Resonatoren 8 mit piezoelektrischen Elementen 7 ausgebildet. Durch Experimente oder aufgrund von Simulationen lässt sich auch hier eine Anregungsfrequenz mit einem Schwingungsmodus bestimmen, in welchem die Gewinde-Kontaktbereiche 44 der Arme 41 abwechslungsweise zuerst eine schiebende Bewegung in X-Richung bezüglich der Gewindestange 46 unter gleichzeitiger Verdrehung der Gewindestange 46 ausfuhren, und dann, ohne durch die Gewindestange 46 belastet zu sein, eine drehende Rückwärtsbewegung um die Gewindestange 46 ausfuhren, bevor die trägere Gewindestange 46 folgen kann.

Falls dabei das Armpaar festgehalten wird, so vollfuhrt die Gewindestange 46 eine Schraubbewegung, und die Last ist vorzugsweise über ein Drehlager an die Gewindestange 46 gekoppelt, so dass sie nicht mitdreht. Falls die Gewindestange 46 festgehalten wird, schraubt sich der Antriebsarm 41 der Gewindestange 46 entlang hoch.

Weitere Details zu den Schwingungsformen der Antriebsarme 41 gemäss den Figuren 11 bis 13 sind in der Patentanmeldung WO 2006/000118, insbesondere mit Bezug auf die Figuren 30 bis 32 der WO 2006/000118 beschrieben.

Figuren 14 und 15 zeigen Kraftumsetzer, die quasistatisch betreibbar sind: In der Ausfuhrungsform der Figur 14 führt eine Gewindestange jeweils durch ein Gewinde des ersten Antriebskörpers 11 und des zweiten Antriebskörpers 12. Die beiden Antriebskörper 11, 12 sind durch Biegeelemente 6 miteinander verbunden und gegeneinander in Schwingung versetzbar. Die Gewindestange ist in zwei Teile unterteilt und weist ein erstes Gewinde 51 auf, welches in ein Innengewinde des ersten Antriebskörpers 11 geschraubt ist, und ein koaxiales zweites Gewinde 52, welches in ein Innengewinde des zweiten Antriebskörpers 12 geschraubt ist. Diese Gewindepaarungen weisen jeweils ein Spiel auf, das grösser ist als die Auslenkung der Biegeelemente 6 in Richtung der Drehachse 20. Das erste Gewinde 51 und das zweite Gewinde 52 sind über eine Kupplung 9 elastisch tordierbar miteinander verbunden. An einem der Gewinde 51, 52 greift der Hilfsantrieb 3 über eine weitere elastische Kupplung 9' an. Die Last greift an einem der Antriebskörper 11, 12 an. Die Last und/oder die Antriebskörper 11, 12 sind in einer Linearführung 48 parallel zur Drehachse 20 verschiebbar aber nicht um die Drehachse 20 drehbar gelagert.

Die in Figur 14 gezeigte Konfiguration funktioniert wie folgt: (Die Erklärungen beziehen sich auf eine Lastkraft, die wie in der Figur gezeichnet nach unten wirkt. Analoges gilt für eine Kraft in der Gegenrichtung). Im Ausgangszustand seien die Biegeelemente 6 in der gestreckten Position. Dann wird die Lastkraft über die Biegeelemente 6 und den ersten Antriebskörper 11 auf das erste Gewinde 51 übertragen. Das erste Gewinde 51 kann sich nicht drehen, und eine Bewegung des Hilfsantriebs 3 tordiert und spannt die weitere elastische Kupplung 9' zwischen dem Hilfsantrieb 3 und dem ersten Gewinde 51.

Wenn sich die Biegeelemente 6 nun verkürzen, wird die Lastkraft durch den zweiten Antriebskörper 12 auf das zweite Gewinde 52 übertragen. Das erste Gewinde 51 wird dadurch entlastet und dreht sich entsprechend der Drehrichtung des Hilfsantriebs 3. und spannt und tordiert die Kupplung 9 zum zweiten Gewinde 52. Vorzugsweise weist diese Kupplung 9 eine kleinere (also weichere) Federkonstante auf als die Kupplung 9' zum Hilfsantrieb 3, damit die Drehung des Hilfsantriebs 3 möglichst weit auf das erste Gewinde 51 übertragen wird.

Wenn die Biegeelemente 6 nun wieder gestreckt werden, wird das zweite Gewinde 52 entlastet, und die Verdrehung des ersten Gewindes 51 wird durch die Kupplung 9 auf das zweite Gewinde 52 übertragen. Somit liegt bezüglich der Biegeelemente 6 wieder der Ausgangszustand vor, mit dem Unterschied, dass die Gewindestangen verdreht und die Last verschoben sind. In der Ausführungsfomα der Figur 15 fuhrt ebenfalls eine Gewindestange 46 jeweils durch ein Gewinde des ersten Antriebskörpers 11 und des zweiten Antriebskörpers 12. Die beiden Antriebskörper 11, 12 sind durch Biegeelemente 6 miteinander verbunden und gegeneinander in Schwingung versetzbar. Die Gewindestange ist einteilig, dafür erlauben die Biegeelemente 6 eine gegenseitige Verdrehung des ersten Antriebskörpers 11 und des zweiten Antriebskörpers 12 um die Drehachse 20 gegeneinander. Beispielsweise wird dies erreicht, indem flächige Biegeelemente 6 um die Gewindestange 46 herum angeordnet sind, so dass die Ebenen der Biegeelemente 6 jeweils durch die Drehachse 20 verlaufen.

Die Last ist über ein Drehlager 53 am zweiten Antriebskörper 12 gelagert. Der zweite Antriebskörper 12 kann sich also frei um die Drehachse 20 drehen, und Zugoder Druckkräfte auf die Last übertragen. Der Hüfsantrieb 3 greift an einem der Antriebskörper 11, 12 an, hier beispielhaft über ein Zahnrad oder Reibradgetriebe am ersten Antriebskörper 11. Die Funktionsweise ist dual zu jener der Figur 14: Es werden hier ebenfalls abwechslungsweise die beiden Gewindepaare belastet, aber hier werden die Antriebskörper 11, 12 anstelle der Gewindestangenteile 51, 52 gegeneinander und bezüglich der Last verdreht.

Es ist hier also die Gewindestange 46 nicht drehbar, und die Antriebskörper 11, 12 fuhren eine Rotation und eine Translation durch, wobei der Hilfsantrieb 3 die Translation mitmachen kann. In einer Abwandlung der Ausfuhrungsform der Figur 14 ist die Gewindestange 46 anstelle der Antriebskörper 11, 12 linear verschiebbar angeordnet, und sind die Antriebskörper 11, 12 so gelagert, dass sie nur eine Rotation und eine kleine Translation im Rahmen der Dehnung respektive Kontraktion der Biegeelemente 6 ausfuhren können. Der Lastangriffspunkt ist dabei an der Gewindestange 46.

Im Unterschied zur eingangs zitierten US 6,300,692 liegt hier das Spiel in den beiden Gewindepaarungen, und nicht zwischen einem Lastangriffskörper und den Antriebsköipern. Ferner greift hier die Last an einem der Antriebskörper an, und nicht an einem weiteren Körper, der abwechslungsweise eine der beiden Muttern belastet.

In einer weiteren bevorzugten Ausfuhrungsform der Erfindung ist die Funktion des Hilfsantriebs 3 in den Biegeelementen 6 integriert: Durch Wahl der Antriebsfrequenz und optional durch eine leichte Asymmetrie in der Geometrie der Resonatoren 8 erhalten die Biegeelemente 6 eine Bewegungskomponente, welche Kräfte in der XY- Ebene erzeugt, und jeweils den unbelasteten Antriebskörper bezüglich des belasteten (und dadurch blockierten) Antriebskörpers verdreht.

Figuren 16 und 17 zeigen Kraftumsetzer 1 mit einer hydraulischen Sperre. Figur 16 zeigt einen auf Biegeelementen beruhenden, Figur 17 einen auf einem Piezo Stapel beruhenden oszillierenden Antrieb 2. Alternativ sind natürlich auch auf einem anderen Wirkprinzip aufbauende oszillierende Antriebe einsetzbar, vorzugsweise solche, die grosse Kräfte bei kleinen Hüben erzeugen.

Die Kraftumsetzer 1 der Figuren 16 und 17 weisen einen oszillierenden Antrieb 2 auf, welcher eine Hohlwelle, die als Schwingungsübertrager 102 dient, bezüglich eines Referenzkörpers 30 in Bewegung versetzt. Der Schwingungsübertrager 102 überträgt die in Längsrichtung oszillierende Bewegung auf einen schaltbaren Kraftübertrager 101. Der schaltbare Kraftübertrager 101 bildet einen Kolben 104, welcher linear verschiebbar in einem abgedichteten und mit Hydraulikflüssigkeit gefüllten Kolbenmantel 109 gelagert ist. Der Kolben 104 ist mit einem Dichtungsring 105 gegen den Kolbenmantel 109 abgedichtet und trennt den so Hohlraum innerhalb des Kolbenmantels 109 in zwei Teile. Der Kolben 104 weist Ventilbohrungen 106 auf, welche diese zwei Teile verbinden. Auf beiden Seiten des Kolbens 104 sind Ventilplatten 107, 108 angeordnet, welche wahlweise die obere oder die untere Öffnung der Ventilbohrungen 106 verschliessen. Dabei sind die Ventilplatten 107, 108 flexibel, so dass nur ein Einströmen der Hydraulikflüssigkeit in die Ventilbohrung 106 verhindert wird, aber ein Ausströmen unter Verdrängung der Ventilplatten 107, 108 möglich ist. Die obere und untere Ventilplatte 107, 108 sind um 45 Grad gegeneinander versetzt an einer Steuerstange 103 befestigt, so dass sie gemeinsam um deren Achse respektive um eine Längsachse der Vorrichtung drehbar sind.

Figuren 18 bis 20 zeigen Details der hydraulischen Sperre: Figur 18 ist eine Aufsicht auf eine Ventilplatte 107, 108. Figur 19 zeigt eine Ansicht auf den Kolben 104 von oben, wobei sich die Ventilplatten 107, 108 in einer ersten Stellung befinden. Figur 20 zeigt dieselbe Ansicht, wobei sich die Ventilplatten 107, 108 in einer zweiten, um 45 Grad verdrehten Stellung befinden. In der ersten Stellung deckt also die obere Ventilplatte 107 die oberen Austrittsöffnungen der Ventilbohrungen 106 ab. In der zweiten Stellung deckt die untere Ventilplatte 108 die unteren Austrittsöffnungen der Ventilbohrungen 106 ab.

Die Ventilplatten 107, 108 sind also sternartig geformt und um ihre Mitte drehbar wobei die Arme der Sterne je nach Verdrehung die Austrittsöffnungen abdecken oder nicht. Analog lassen sich Ausführungsformen mit nur einer, zwei, drei oder mehr als vier Ventilbohrungen 106 realisieren.

Figuren 21 und 22 zeigen unterschiedliche Betriebszustände der hydraulischen Sperre. Die Figur 21 entspricht dem Zustand „Anheben" und zeigt die Bewegung des Schwingungsübertragers 102 und des Kolbens 104 nach unten, wobei die obere Ventilplatte 107 die Öffnungen der Ventilbohrungen 106 freigibt, und die Hydraulikflüssigkeit zum Ausgleich der Bewegung des Kolbens 104 nach oben fliesst, wobei die obere Ventilplatte 107 über den Ventilbohrungen 106 angehoben wird. In einer anschliessenden Bewegungsphase (nicht gezeichnet) drückt der Kolben 104 nach oben, die obere Ventilplatte 107 liegt flach auf den Ventilbohrungen 106 und blockiert die Ventilbohrungen 106, und so wird der Kolbenmantel 109 mit der Last nach oben bewegt. Die Figur 22 entspricht dem Zustand „Absenken" und zeigt die Bewegung des Schwingungsübertragers 102 und des Kolbens 104 nach oben, wobei die untere Ventilplatte 108 die Öffnungen der Ventilbohrungen 106 freigibt, und die Hydraulikflüssigkeit zum Ausgleich der Bewegung des Kolbens 104 nach unten fliesst, wobei die untere Ventilplatte 108 über den Ventilbohrungen 106 angehoben wird. In einer anschliessenden Bewegungsphase (nicht gezeichnet) blockiert die untere Ventilplatte 108 die Ventilbohrungen 106 und wird der Kolbenmantel 109 mit der Last nach unten bewegt

In den bisher gezeigten Betriebsarten wirkt bei beiden Bewegungsrichtungen die Antriebskraft jeweils gegen eine Last. Für einen Betriebszustand, in welchem die Bewegung der Last in dieselbe Richtung wie die Angriffsrichtung der Lastkraft erfolgen soll, ist vorzugsweise entweder ein weiteres, separat schaltbares Ventil im Kolben 104 vorgesehen, welches einen gedrosselten Durchfluss der Hydraulikflüssigkeit in beide Richtungen erlaubt, oder es werden die obere Ventilplatte 107 oder die untere Ventilplatte 108 (je nach Bewegungsrichtung) nur teilweise geöffnet, so dass eine Drosselwirkung auftritt. Durch die Drosselung findet eine verlangsamte Bewegung des Kolbenmantels 109 bezüglich des Kolbens 104 statt, angetrieben durch die Lastkraft.

Damit die Drosselung durch die Ventüplatten 107, 108 selber besser kontrollierbar ist, können diese, ist in der Figur 31 gezeigt, jeweils an den Armen Einschnitte oder Einkerbungen 116 aufweisen. Bei einer leichten Verdrehung der Arme gelangen zunächst nur diese Einschnitte über die Austrittsöffnungen, und es wird so eine relativ kleine Fläche für den gedrosselten Durchfluss freigeben. Zur Umkehr der Bewegungsrichtung unter Last wird also die Steuerstange 103 nur soweit verdreht, bis die Einschnitte 116 einen Teil der Austrittsöffnungen freigeben. Dabei kann der oszillierende Antrieb 2 ausgeschaltet werden. Durch Zurückdrehen der Steuerstange 103 kann die Bewegung angehalten werden. Eine Steuerung des Antriebs ist vorzugsweise dazu ausgebildet, den oszillierenden Antrieb 2 und die Steuerstange 103 koordiniert anzusteuern, wobei eine stufenlose Verstellung der Steuerstange 103 durch den Richtungsschalter 115 möglich ist. Da die Last in bestimmten Anordnungen nicht bekannt ist, wird davon ausgegangen, dass eine Wegmessung vorliegt, was in der Regel bei positionierbaren Antrieben der Fall ist. Von der Wegmessung wird eine Geschwindigkeit abgeleitet. Falls diese ein vorgegebenes Mass überschreitet, ist davon auszugehen, dass die Last in Bewegungsrichtung wirkt. Zur Bremsung der Bewegung werden dann die entsprechenden Ventile (d.h. die obere oder untere Ventilplatte, oder separate Drosselventile) so angesteuert, dass die genannte Drosselwirkung eintritt. Analog werden beim Wechsel der Bewegungsrichtung zuerst die geschlossenen Ventile mit Drosselwirkung geöffnet. Nur wenn sich die Last nicht bewegt, wird der oszillierende Antrieb 2 eingeschaltet, werden diese Ventile ganz freigegeben und werden die gegenüberliegenden Ventile abgedeckt.

Figuren 23 und 24 zeigen einen Kraftumsetzer 1 für Linearbewegungen und mit einer mechanischen Sperre in unterschiedlichen Betriebszuständen. Dieser Kraftumsetzer 1 weist einen oszillierenden Antrieb 2 auf, welcher eine Hohlwelle, die als Schwingungsübertrager 102 dient, in Bewegung versetzt. Der Schwingungsübertrager 102 überträgt die in Längsrichtung oszillierende Bewegung auf einen schaltbaren Kraftübertrager 101. Der schaltbare Kraftübertrager 101 weist beweglich, insbesondere drehbar gelagerte erste Antriebsplatten 111 und zweite Antriebsplatten 112 auf. Diese Antriebsplatten überbrücken einen Abstand zwischen dem Schwingungsübertrager 102 und einem Rahmen 31. Der Rahmen 31 bietet einen Lastangriffspunkt 4 zum Bewegen oder Anheben einer Last. Die Antriebsplatten 111, 112 werden einerseits durch jeweils zugeordnete Federn, insbesondere Ringfedern 114 gegen den Rahmen 31 gedrückt, und sind andererseits durch ein Steuerstück 113 vom Rahmen 31 wegbewegbar. Das Steuerstück 113 ist durch eine Steuerstange 103, welche durch den Schwingungsübertrager 102 führt, in Längsrichtung der Vorrichtung bewegbar. Das Steuerstück 113 ist im vorliegenden Fall ringförmig oder torusförmig und ist durch eine Stange, welche durch eine Bohrung im Schwingungsübertrager 102 fuhrt, mit der Steuerstange 103 verbunden. Die Steuerstange 103 wiederum ist durch einen Richtungsschalter 115 oder Steuerantrieb betätigbar. Alternativ kann der Richtungsschalter 115 auch von Hand betätigbar sein.

Befindet sich das Steuerstück 113, wie in der Figur 23 gezeigt, in der unteren Stellung, so werden die zweite Antriebsplatten 112 vom Rahmen 31 weg gedrückt. Die ersten Antriebsplatten 111 sind durch das Steuerstück 113 freigegeben und werden somit durch die obere Ringfeder 114 gegen den Rahmen 31 gedrückt. Die ersten Antriebsplatten 111 verlaufen in einem Winkel zwischen dem Schwingungsübertrager 102 und dem Rahmen 31, wobei sie sich bei einer Bewegung des Schwingungsübertragers 102 nach oben zwischen dem Schwingungsübertrager 102 und dem Rahmen 31 verklemmen. Bei einer Bewegung des Schwingungsübertragers 102 nach unten hingegen rutschen die äusseren Punkte der ersten Antriebsplatten 111 der Innenseite des Rahmens 31 entlang - unter der Annahme, dass die Massenträgheit des Rahmens 31 und der weiteren angetriebenen Körper einer schnellen Bewegung des Schwingungsübertragers 102 nach unten nicht zu folgen vermag. Durch die Wiederholung der Bewegung des Schwingungsübertragers 102 wird also der Rahmen 31 intermittierend gegen eine nach unten wirkende Lastkraft nach oben gestossen.

Befindet sich das Steuerstück 113, wie in der Figur 24 gezeigt, in der oberen Stellung, so kann analog der Rahmen 31 gegen eine nach oben wirkende Kraft nach unten gezogen werden.

In den bisher gezeigten Betriebsarten wirkt bei beiden Bewegungsrichtungen die

Antriebskraft jeweils gegen eine Last. Für einen Betriebszustand, in welchem die Bewegung der Last in dieselbe Richtung wie die Angriffsrichtung der Lastkraft erfolgen soll, kann das folgende Ansteuerverfahren eingesetzt werden: Der Schwingungsübertrager 102 oszilliert wie bereits beschrieben. Zusätzlich wird auch das Steuerstück 113 mit einer periodischen Bewegung gegen diejenigen Antriebsplatten 111, 112 gestossen, welche der Lastkraft entgegenwirken ("aktive Antriebs- platten"). Diese periodische Bewegung weist vorzugsweise eine Oszillationsfrequenz auf, die niedriger als jene des Schwingungsübertragers 102 ist, beispielsweise 20 bis 400 bis 1000 mal niedriger. Bei einer Frequenz des oszillierenden Antriebs 2 von 20 kHz wäre also die Frequenz des Steuerstücks 113 beispielsweise zwischen 50 Hz und 1 kHz und die Amplitude z.B. ein paar Zehntelsmülimeter.

Die Überlagerung der beiden Schwingungen hat zur Folge, dass die aktiven Antriebsplatten immer wieder in einer Schwingungsphase, in welcher sie sonst durch die Last verklemmt würden, durch das Steuerstück 113 freigegeben werden. Dieses Freigeben trotz der Lastkraft ist möglich, weil die aktiven Antriebsplatten durch ihre Oszillation periodisch (mit einer höheren Frequenz) entlastet und somit nicht verklemmt sind, und somit durch das Steuerstück 113 weggedrückt werden können. Dann kann der Rahmen 31 in Richtung der Lastkraft bewegen, ohne die aktiven Antriebsplatten zu verklemmen.

Beispielsweise wird also bei einer nach unten wirkenden Kraft das Steuerstück 113 periodisch die in der in Figur 24 gezeigte obere Position aufweisen und so die oberen oder ersten Antriebsplatten 111 freigeben. Im zeitlichen Mittel, abhängig von den beiden Oszillationsfrequenzen, kann also die nach unten wirkende Lastkraft den Rahmen 31 nach unten bewegen.

Auf dieselbe Weise kann der Antrieb gänzlich freigeschaltet werden, indem das Steuerstück 113 in seiner oszillierenden Bewegung eine derart grosse Amplitude aufweist, dass abwechslungsweise die ersten Antriebsplatten 111 und die zweite_. Antriebsplatten 112 freigegeben werden. So kann der Rahmen 31 in seiner Bewegung auch einer wechselnden Lastkraft folgen, ohne dass im zeitlichen Mittel eine Netto-Antriebskraft oder eine Bremskraft durch die Antriebsplatten 111, 1 12 ausgeübt wird.

Figuren 25 und 26 zeigen Details der mechanischen Sperre, mit einer Ansicht in Richtung der Bewegungsrichtung, und insbesondere mögliche Formen der

Antriebsplatten 111, 112. Die Antriebsplatten 111, 112 weisen hier einzelne

Segmente auf, welche jeweils in sich starr sind um eine Achse in der Bildebene bezüglich des Schwingungsübertragers 102 drehbar sind. Die Segmente sind nach aussen hin verbreitert und der Innenkontur des Rahmens 31 folgend geformt, so dass eine möglichst grosse Kontaktfläche zum Rahmen 31 entsteht. Der Rahmen 31 kann ein rundes, viereckiges oder anders geformtes zylindrisches Rohr sein, aus Metall oder aus einem mit Metall oder Keramik beschichteten Metall- oder Kunststoffrohr.

Die Antriebsplatten 111, 112 und die mit ihnen in Berührung kommenden Teil der Innenseite des Rahmens 31 sind bei höheren zu übertragenden Kräften vorzugsweise aus einem harten Material gefertigt, insbesondere aus Metall, Kugellagerstahl, gehärtetem Stahl oder Keramik. Eine gewisse Oberflächenrauhigkeit kann durchaus erwünscht sein. Jedoch ist für geringe Bewegungsamplituden und hohe Frequenzen eine möglichst glatte Oberfläche bevorzugt, da die Oberflächenrauhigkeit vorzugsweise ungefähr im Bereich der Bewegungsamplituden liegt oder noch feiner ist.

Die Anregungsfrequenzen liegen vorzugsweise im nicht hörbaren Bereich, also höher als 20 kHz. Die Bewegungsamplituden liegen vorzugsweise im Bereich von Zehntels-Mikrometern bis einem oder mehreren (fünf bis zehn) Mikrometeren. Für hochpräzise Antriebe können auch kleinere Amplituden mit Bruchteilen von Mikrometern vorliegen, wobei auch die Rauhigkeit der sich berührenden Teile von Antriebsplatten 111, 112 und Rahmen 31 entsprechend niedrig ist. Die Antriebsplatten 111, 112 können - je nach Grössen- und Kräfteverhältnissen, auch in sich federnd ausgebildet sein, so dass die Ringfedern 114 entfallen.

Der oszillierende Antrieb 2 treibt den Schwingungsübertrager 102 bezüglich eines Referenzkörpers 30 an. Er kann, wie oben gezeigt, auf Biegeelementen oder einem Piezostapel oder einem anderen Prinzip aufbauen.

In den gezeigten Ausführungsformen greift die Kraft des oszillierenden Antriebs 2 am inneren Teil mit dem kolbenähnlichen Kraftübertrager 101 an, und die Lastkraft am Rahmen 31. Dies kann jedoch genauso gut umgekehrt sein: In diesem Fall bewegt sich der schaltbare Kraftübertrager 101 und vorzugsweise auch der Richtungsschalter 115 mit der Last mit. Ferner können auch die Antriebsplatten 111, 112, anstelle um eine mittigen Schwingungsübertrager 102 drehbar angeordnet zu sein, umgekehrt an einem peripheren Rahmen 31 drehbar angeordnet sein, und sich wahlweise gegen einen in der Mitte angeordnete Stange verklemmen respektive diese freigeben.

Figuren 27 bis 30 zeigen einen Kraftumsetzer 1 mit mechanischer Sperre, welcher eine Rotationsbewegung verwirklicht. Der schaltbare Kraftübertrager 101 ist hier ringförmig, und verläuft in einer ringförmigen Nut des Schwingungsübertragers 102. Am schaltbaren Kraftübertrager 101 sind ein oder mehrere Sätze von jeweils ersten und zweiten Antriebsplatten 111, 112 gelagert, welche jeweils durch Ringfedern 114 gegen den Schwingungsübertrager 102 gedrückt und wahlweise durch ein Steuerstück 113 vom Schwingungsübertrager 102 wegbewegbar sind. Das Steuerstück 113 ist mittig gelagert und dreht sich zusammen mit dem angetriebenen schaltbaren Kraftübertrager 101.

Der Schwingungsübertrager 102 ist an einem Referenzkörper 30 befestigt und bildet von diesem aus gesehen einen Stator, der schaltbare Kraftübertrager 101 einen Rotor. Alternativ können statt dessen aber die oszillierenden Antriebe 2 am schaltbaren Kraftübertrager 101 befestigt sein und auf diesen wirken, so dass dieser den Stator und der Schwingungsübertrager 102 (welcher dann nicht die Funktionen der Schwingungsübertragung hat) den Rotor bildet.

Die Figur 27 zeigt den Kraftumsetzer 1 in einem ersten Zustand, in welchen das Steuerstück 113 bezüglich des schaltbaren Kraftübertragers 101 im Gegenuhrzeigersinn verdreht ist und entsprechende zweite Antriebsplatten 112 vom Schwingungsübertrager 102 weg bewegt. Somit verklemmen respektive rutschen die ersten Antriebsplatten 111 oszillierend am Schwingungsübertrager 102 und drehen den schaltbaren Kraftübertrager 101 in Gegenuhrzeigersinn. Figur 28 zeigt einen Querschnitt A-A durch die Figur 27.

Die Figur 28 zeigt den Kraftumsetzer 1 in einem zweiten Zustand, in welchen das Steuerstück 113 bezüglich des schaltbaren Kraftübertragers 101 im Uhrzeigersinn verdreht ist und entsprechende erste Antriebsplatten 111 vom Schwingungsübertrager 102 weg bewegt. Somit drehen die zweiten Antriebsplatten 112 den schaltbaren Kraftübertrager 101 im Uhrzeigersinn. Figur 30 zeigt einen Querschnitt B-B durch die Figur 29.

Das Steuerstück 113 kann auch durch eine mittig gelagerte, durchbrochene Platte mit hervorstehenden Stiften zur Steuerung der Antriebsplatten 111, 112 realisiert sein. Der oszillierende Antrieb 2 kann wiederum in verschiedenen Ausführungsformen durch einen Piezostapel oder basierend auf dem Lamellenantrieb oder durch andere Antriebsprinzipen gebildet sein.

BEZUGSZEICHENLISTE

1 Kraftumsetzer 3 Hilfsantrieb

2 oszillierender Antrieb 4 Lastangriffspunkt Selbsthemmung 42 Antriebsfläche Biegeelement 43 Kontaktbereich piezoelektrisches Element 44 Gewinde-Kontaktbereich Resonator 45 Durchgang Kupplung, flexibles Element 46 Gewindestange erster Antriebskörper 47 Ausbuchtung zweiter Antriebskörper 48 Führung Zwischenkörper 51 erstes Gewinde Schraubgewinde 52 zweites Gewinde Lastangriffskörper 53 Drehlager Verzahnung 101 schaltbarer Kraftübertrager Piezostapel 102 Schwingungsübertrager Drehachse 103 Steuerstange erstes Kontaktflächenpaar 104 Kolben zweites Kontaktflächenpaar 105 Dichtungsring erste Kontaktfläche 106 Ventilbohrung zweite Kontaktfläche 107 obere Ventilplatte erste Kupplungsanschluss 108 untere Ventilplatte zweiter Kupplungsanschluss 109 Kolbenmantel Zwischenplatte 111 erste Antriebsplatten Lamelle 112 zweite Antriebsplatten Begrenzungsstift 113 Steuerstück Loch 114 Ringfeder Verdrehsicherung 115 Richtungsschalter Referenzkörper 116 Einkerbungen Rahmen Antriebsarm

Claims

PATENTANSPRÜCHE

1. Kraftumsetzer (I)₅ aufweisend einen oszillierenden Antrieb (2) zur Erzeugung einer oszillierenden Bewegung, einen Hilfsantrieb (3) zur Erzeugung einer Kraft bezüglich einer Bewegungsachse (20), einen Lastangriffspunkt (4), über welchen eine Last durch den oszillierenden Antrieb (2) in einer ersten Bewegungsphase des oszillierenden Antriebs (2) bewegbar ist, eine Selbsthemmung (5), welche zeitweise eine Bewegung der Last hemmt, wobei in einer zweiten Bewegungsphase des oszillierenden Antriebs (2) der Hilfsantrieb (3) der Bewegung der Last folgt, dadurch gekennzeichnet, dass der oszillierende Antrieb (2) aufweist aktive Biegeelemente (6) wobei sich die Biegeelemente (6) beim Verbiegen in Längsrichtung verkürzen, und wobei die Biegeelemente (6) jeweils an einem ersten Ende ihrer Längsrichtung mit einem ersten Antriebskörper (11) verbunden sind und jeweils an einem zweiten Ende ihrer Längsrichtung mit einem zweiten Antriebskörper (12) verbunden sind, und so eine Antriebskraft des oszillierenden Antriebs (2) durch Verbiegen und Verkürzen der Biegeelemente (6) über die beiden Antriebskörper (11, 12) ausübbar ist.

2. Kraftumsetzer (1) gemäss Anspruch 1, wobei die Biegeelemente (6) jeweils mindestens ein piezoelektrisches Element (7) aufweisen, welches piezoelektrische Element (7) beim Anlegen einer elektrischen Spannung eine Verbiegung und Verkürzung des jeweiligen Biegeelementes (6) bewirkt.

3. Kraftumsetzer (1) gemäss Anspruch 2, wobei die Biegeelemente (6) jeweils mindestens einen planen Resonator (8) aufweisen, auf welchem parallel ein planes piezoelektrische Element (7) befestigt ist.

4. Kraftumsetzer (1) gemäss einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der erste und der zweite Antriebskörper (11, 12) durch zwei oder mehr Biegeelemente (6) verbunden und gegeneinander bewegbar sind.

5. Kraftumsetzer (1) gemäss Anspruch 4, wobei einzelne Biegeelemente (6) in sich selber asymmetrisch aufgebaut sind, und die gesamte Anordnung aller Biegeelemente (6) symmetrisch aufgebaut ist.

6. Kraftumsetzer (1) gemäss einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei die Biegeelemente (6) und die beiden Antriebskörper (11, 12) einstückig geformt sind.

7. Kraftumsetzer (1) gemäss einem der Ansprüche 1 bis 6, aufweisend eine Ansteuerung der Biegeelemente (6), durch welche synchrone Längenänderungen der Biegeelemente (6) parallel zur Längsrichtung erzeugbar sind.

8. Kraftumsetzer (1) gemäss einem der Ansprüche 1 bis 7, aufweisend ein federndes Kupplungselement (9), welches kinematisch gesehen zwischen dem Hilfsantrieb (3) und der zweiten Kontaktfläche (212) angeordnet ist.

9. Kraftumsetzer (1) gemäss Anspruch 8, in welchem durch den Hilfsantrieb (3) über ein Kontaktflächenpaar (21, 22) eine Kraft auf einen ersten der Antriebskörper (11) ausübbar ist, wobei in der ersten Bewegungsphase die beiden Kontaktflächen aufeinanderliegen und in der zweiten Bewegungsphase der oszillierende Antrieb eine erste der beiden Kontaktflächen (211) von einer zweiten der beiden Kontaktflächen (212) wegzieht respektive wegstösst, wobei das Kupplungselement (9) in der zweiten Bewegungsphase die zweite Kontaktfläche (212) der ersten Kontaktfläche (211) nachstösst respektive nachzieht.

10. Ki'aftumsetzer (1) gemäss Anspruch 8 oder 9, wobei das Kupplungselement (9), ausgehend von einem unbelasteten Grundzustand, sowohl verkürzbar als auch verlängerbar ist.

11. Kraftumsetzer (1) gemäss Anspruch 10, wobei sich das Kupplungselement (9) bei Torsion in einer ersten Drehrichtung um die Bewegungsachse (20) in Richtung der Bewegungsachse (20) verlängert und bei Torsion in einer entgegengesetzten Drehrichtung um die Bewegungsachse (20) in Richtung der Bewegungsachse (20) verkürzt.

12. Kraftumsetzer (1) gemäss Anspruch 11, wobei das Kupplungselement (9) aufweist zwei Kupplungsanschlüsse (23, 24) und Lamellen (26), welche diese Kupplungsanschlüsse (23, 24) verbinden, wobei sich die Lamellen (26) in der Richtung der Drehachse (20) erstrecken aber bezüglich der Drehachse (20) angewinkelt sind.

13. Kraftumsetzer (1) gemäss Anspruch 12, aufweisend eine Zwischenplatte (25), wobei ein erster Kupplungsanschluss (23) über ein erstes Paar von Lamellen (26) mit der Zwischenplatte (25) verbunden ist, und die Zwischenplatte (25) über ein zweites Paar von Lamellen (26) mit einem zweiten Kupplungsanschluss

(24) verbunden ist.

14. Kraftumsetzer (1) gemäss einem der Ansprüche 11 bis 13, aufweisend ein Begrenzungselement (27) zur Begrenzung der Torsionsbewegung.

15. Kraftumsetzer (1), vorzugsweise gemäss einem der Ansprüche 1 bis 14, aufweisend einen Hilfsantrieb (3) zur Drehung eines Zwischenkörpers (13) um eine Drehachse (20), wobei der Zwischenkörper (13) in axialer Richtung entlang dieser Drehachse (20) verschiebbar ist, einen oszillierenden Antrieb (2) zur Erzeugung einer oszillierenden Bewegung des Zwischenkörpers (13) in Richtung dieser Drehachse (20), wobei der Zwischenkörper (13) ein Schraubgewinde (14) aufweist, dessen Achse identisch mit der Drehachse (20) ist, einen Lastangriffskörper (15), der über eine Verzahnung (16) mit dem

Schraubgewinde (14) verzahnt ist, wobei die Verzahnung (16) des Lastangriffskörpers (15) durch den oszillierenden Antrieb (2) und den Zwischenkörper (13) in einer ersten Bewegungsphase des oszillierenden Antriebs parallel zur Drehachse (20) bewegbar ist, und in einer zweiten Bewegungsphase des oszillierenden Antriebs der Zwischenkörper (13) um die Drehachse (20) drehbar ist.

16. Kraftumsetzer (1) gemäss Anspruch 15, wobei der Lastangriffskörper (15) ein Zahnrad (15) ist, welches mit dem Schraubgewinde (14) des Zwischenkörpers

(13) ein Schneckengetriebe bildet.

17. Kraftumsetzer (1) gemäss Anspruch 15, wobei der Lastangriffskörper (15) eine Zahnstange oder ein Gewindekörper ist.

18. Kraftumsetzer (1) gemäss einem der Ansprüche 15 bis 17, wobei der oszillierende Antrieb (2) aufweist aktive Biegeelemente (6), welche Biegeelemente (6) beim Verbiegen sich in Längsrichtung verkürzen, und wobei die Biegeelemente (6) jeweils an einem ersten Ende ihrer Längsrichtung mit einem ersten Antriebskörper (11) verbunden sind und jeweils an einem zweiten

Ende ihrer Längsrichtung mit einem zweiten Antriebskörper (12) verbunden sind, und so eine Antriebskraft des oszillierenden Antriebs (2) durch Verbiegen und Verkürzen der Biegeelemente (6) über die beiden Antriebskörper (11, 12) ausübbar ist.

19. Kraftumsetzer (1) gemäss einem der Ansprüche 15 bis 17, wobei der oszillierende Antrieb (2) aufweist einen Stapel (17) von piezoelektrischen Elementen, deren Hauptausdehnungsrichtung parallel zur Drehachse (20) verläuft.

20. Kraftumsetzer (1) gemäss einem der bisherigen Ansprüche, wobei der oszillierende Antrieb (2) zur Erzeugung einer oszillierenden Bewegung des Zwischenkörpers (13) in Richtung der Drehachse (20) zusätzlich auch, anstelle des Hilfsantriebs (3), zur Erzeugung einer Drehbewegung um die Drehachse (20) ausgebildet ist.

21. Kraftumsetzer (1) gemäss Anspruch 20, wobei der oszillierende Antrieb zur Drehung des Zwischenkörpers (13) um die Drehachse (20) ausgebildet ist, und dazu insbesondere Antriebsarme (41) aufweist, die über Kontaktbereiche (43) intermittierend an einer Antriebsfläche (42) des Zwischenkörpers (13) angreifen und diesen dadurch in Drehung versetzen.

22. Kraftumsetzer (1) gemäss einem der bisherigen Ansprüche, aufweisend einen ersten Antriebskörper (11) mit einer ersten Gewindepaarung zu einerm Gewindekörper (46), und einen zweiten Antriebskörper (12) mit einer zweiten

Gewindepaarung zum Gewindekörper (46), wobei die beiden Gewindepaarungen koaxial zueinander und zu einer Drehachse (20) verlaufen, und einem Antriebselement (6) zur alternierenden Verkürzung und Verlängerung des Abstands zwischen dem ersten und dem zweiten Antriebskörper (11, 12) in eine Richtung parallel zur Drehachse (20), wobei die beiden Gewindepaarungen jeweils ein Spiel in Richtung der Drehachse (20) aufweisen, das grösser ist als die maximale Verkürzung oder Verlängerung des Antriebelements (6).

23. Kraftumsetzer 1, vorzugsweise gemäss einem der bisherigen Ansprüche, aufweisend einen oszillierenden Antrieb 2, einen angetriebenen Körper 31, 109 und einen Schwingungsübertrager 102 zur Übertragung von Bewegungen des oszillierenden Antriebs 2 auf den angetriebenen Körper 31, 109, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwingungsübertrager 102 einen schaltbaren

Kraftübertrager 101 aufweist, wobei der schaltbare Kraftübertrager 101 zwischen einem ersten und einem zweiten Zustand umschaltbar ist, und im ersten Zustand Bewegungen des Schwingungsübertragers 102 in einer ersten Bewegungsrichtung an den angetriebenen Körper 31, 109 übertragbar sind, und im zweiten Zustand Bewegungen des Schwingungsübertragers 102 in einer zweiten Bewegungsrichtung, welche der ersten Bewegungsrichtung entgegengesetzt ist, an den angetriebenen Körper 31, 109 übertragbar sind.

24. Kraftumsetzer 1 gemäss Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass der schaltbare Kraftübertrager 101 mindestens ein Antriebselement 111, 112 aufweist, welches sich zur Übertragung einer Antriebskraft auf den angetriebenen Körper 31, 109 gegen den angetriebenen Körper 31, 109 verklemmt.

25. Kraftumsetzer 1 gemäss Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass im ersten Zustand eine Steuereinrichtung 103, 113 einen Kontakt und damit das Verklemmen zwischen einem ersten Antriebselement 111 und dem angetriebenen Körper 31, 109 verhindert und einen Kontakt zwischen einem zweiten Antriebselement 112 und dem angetriebenen Körper 31, 109 zulässt, und im zweiten Zustand die Steuereinrichtung 103, 113 den Kontakt und damit das Verklemmen zwischen dem zweiten Antriebselement 111 und dem angetriebenen Körper 31, 109 verhindert und den Kontakt zwischen dem ersten Antriebselement 112 und dem angetriebenen Körper 31, 109 zulässt.

26. Kraftumsetzer 1 gemäss einem der Ansprüche 23 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass der angetriebene Körper 31, 109 eine Linearbewegung ausfuhrt und der schaltbare Kraftübertrager 101 mittels einer linearen Bewegung der Steuereinrichtung 103, 113 zwischen dem ersten und dem zweiten Zustand umschaltbar ist.

27. Kraftumsetzer 1 gemäss einem der Ansprüche 23 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass der angetriebene Körper 31, 109 eine rotierende Bewegung ausfuhrt und der schaltbare Kraftübertrager 101 mittels einer Drehbewegung der

Steuereinrichtung 103, 113 zwischen dem ersten und dem zweiten Zustand umschaltbar ist..

28. Kraftumsetzer 1 gemäss Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass der schaltbare Kraftübertrager 101 ein umschaltbares Ventil 104, 105, 106, 107, 108 aufweist, welches als Teil eines Kolbens 104 in einem Kolbenmantel 109 verschiebbar angeordnet ist, und nach Massgabe eines Ventilzustandes nur in die eine oder in die andere Richtung entlang des Kolbenmantels 109 verschiebbar ist.

29. Kraftumsetzer 1 gemäss Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass das umschaltbare Ventil gebildet ist durch einen Kolben 104 mit durch den Kolben 104 hindurchfuhrenden Ventilbohrungen 106, sowie einer oberen Ventilplatte 107 und einer unteren Ventilplatte 108 aus flexiblem Material, wobei im ersten Zustand die obere Ventilplatte 107 die Ventilbohrungen 106 abdeckt und dadurch nur eine Durchströmung der Ventilbohrungen 106 nach oben hin erlaubt, und im zweiten Zustand die untere Ventilplatte 108 die Ventilbohrungen 106 abdeckt und dadurch nur eine Durchströmung der Ventilbohrungen 106 nach unten hin erlaubt.

30. Kraftumsetzer 1 gemäss Anspruch 29, wobei die obere Ventilplatte 107 und die untere Ventilplatte 108 beide durch eine Steuerstange 103 betätigbar und dadurch bezüglich der Ventilbohrungen 106 verschiebbar oder verdrehbar sind.