DE102019118324B4 - Vorrichtung und Verfahren zur Positions- und Formveränderung eines Körpers - Google Patents

Vorrichtung und Verfahren zur Positions- und Formveränderung eines Körpers Download PDF

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Abstract

Vorrichtung (10) mit mindestens einem verformbaren Körper (20), der von einem ersten Formzustand mit einer ersten Bauteilgeometrie (20a) in einen zweiten Formzustand mit einer von der ersten Bauteilgeometrie (20a) verschiedenen zweiten Bauteilgeometrie (20b) durch Aufbringen einer Verformungskraft bringbar ist und mit einer Verstelleinrichtung zur Positions- und Formveränderung des verformbaren Körpers (20), dadurch gekennzeichnet, dass die Verstelleinrichtung aufweist:- ein erstes Verstellglied (11), welches mit einem ersten Gliedende (11a) gelenkig an einem ersten Endabschnitt des verformbaren Körpers (20) und mit einem gegenüberliegenden zweiten Gliedende (11b) gelenkig an einem Grundgestell (13) an einem ersten Punkt befestigt ist,- mindestens ein zweites Verstellglied (12), welches mit einem ersten Gliedende (12a) gelenkig an einem zu dem ersten Endabschnitt gegenüberliegenden zweiten Endabschnitt des verformbaren Körpers (20) und mit einem gegenüberliegenden zweiten Gliedende (12b) gelenkig an dem Grundgestell (13) an einem von dem ersten Punkt beabstandeten zweiten Punkt befestigt ist, und- eine Aktuatoreinrichtung (14), die mit dem aus dem verformbaren Körper (20), dem ersten Verstellglied (11), dem zweiten Verstellglied (12) sowie der Anordnung an dem Grundgestell (13) gebildeten Koppelgetriebe derart zusammenwirkt,- dass beim Überführen der Aktuatoreinrichtung (14) von einem ersten Aktuatorzustand in einen zweiten Aktuatorzustand der verformbare Körper (20) von einer ersten Position in eine zweite Position gebracht wird, und- dass beim Überführen der Aktuatoreinrichtung (14) von dem zweiten Aktuatorzustand in einen dritten Aktuatorzustand der verformbare Körper (20) durch einen Endanschlag (15) in der zweiten Position verbleibt und stattdessen eine Verformungskraft auf den verformbaren Körper (20) ausgeübt wird, so dass der verformbare Körper (20) ein Quasigelenk des Koppelgetriebes bildet und von dem ersten Formzustand in den zweiten Formzustand gebracht wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung mit mindestens einem verformbaren Körper, der von einem ersten Formzustand mit einer ersten Bauteilgeometrie in einen zweiten Formzustand mit einer von der ersten Bauteilgeometrie verschiedenen zweiten Bauteilgeometrie durch Aufbringen einer Verformungskraft bringbar ist. Die Erfindung betrifft ebenso ein Verfahren zur Positions- und Formveränderung eines solchen verformbaren Körpers.
  • Die Form eines Gegenstandes spielt nicht nur vor dem Hintergrund des Designs eine große Rolle, sondern ist in vielen Fällen auch aus technischer Hinsicht entscheidend. So ist es beispielsweise für Tragflächen von Flugzeugen entscheidend, dass die Form der Tragflächen die notwendigen aerodynamischen Eigenschaften aufweist, damit der zum Fliegen benötigte Auftrieb erzeugt werden kann. Eine stabile Form ist hier wesentlich, nicht nur aus sicherheitstechnischen Aspekten.
  • Gerade im Bereich der Tragflächen von Flugzeugen offenbaren jedoch starre Formen ihren größten Nachteil, nämlich dass sie unveränderbar sind. Denn je nach Flugphase ist es wünschenswert, dass die Tragflächen unterschiedliche aerodynamische Eigenschaften besitzen, um sich an die jeweilige Flugphase bestmöglich anzupassen. Daher weisen Tragflächen großer Verkehrsflugzeuge in der Regel Vorflügel (auch Slats genannt) und/oder Landeklappen auf, die während der Start- und Landephase ausgefahren und so die Auftriebsfläche der Tragflächen verändern. Dabei entsteht eine Profilveränderung der Tragflächen, die es den Verkehrsflugzeugen ermöglicht, den notwendigen Auftrieb mit Hilfe der Tragflächen auch bei niedrigen Geschwindigkeiten zu erzeugen, ohne einen Strömungsabriss befürchten zu müssen.
  • Bei derartigen Vorflügeln oder Landeklappen erfolgt jedoch die Veränderung des Profils rein mechanisch derart, dass die Vorflügel oder Landeklappen zusätzliche starre mechanische Elemente darstellen, die in eine entsprechende Zielstellung gebracht werden können. Hierdurch können zwar große Verformungen bei vergleichsweise geringen Aktuatorkräften ermöglicht werden. Allerdings entstehen dabei oftmals große zusätzliche Spalte oder sonstige Unstetigkeiten auf der Oberfläche, die durch ein entsprechendes Flügeldesign ja gerade vermieden werden sollen. Außerdem bieten derartige starre mechanische Elemente nicht die Möglichkeit einer sehr genauen, graduellen Anpassung.
  • Aus diesen Gründen existiert seit einiger Zeit die Bestrebung, derartige Elemente (im Sinne der vorliegenden Erfindung als Körper bezeichnet) an sich formverändernd auszugestalten, sodass sich solche Körper von einem ersten Formzustand in einen zweiten Formzustand überführen lassen. Dabei verändern solche formverändernden Körper ihre Bauteilgeometrie und sind so keine klassischen Starrkörper mehr. Solche formverändernden Körper werden auch als „Morphing Strukturen“ bezeichnet.
  • Aus der NL 2006936C ist eine formveränderbare Struktur einer Tragfläche bekannt, bei der ohne zusätzliche mechanische Hilfsmittel die tatsächliche Form bzw. das Profil der Tragfläche in einem begrenzten Umfang geändert werden kann. Hierzu werden zwei oder mehr Reihen von miteinander verbundenen Zellen vorgeschlagen, wobei die Zellen einer Reihe mit einem Druck beaufschlagt werden. Werden nun die Zellen der ersten Reihe mit einem hohen Druck und die Zellen der zweiten Reihe mit einem niedrigen Druck beaufschlagt, so verändert sich das Profil der Tragfläche in eine gewünschte erste Form. Wird das Druckverhältnis der Zellreihen jedoch umgekehrt, so kann die Form wieder zurück in die Ausgangsform überführt werden.
  • Zwar ist es hierdurch möglich, das Profil einer Tragfläche, oder allgemeiner formuliert eines beliebigen Gegenstandes, in seiner grundlegenden Form zwischen zwei verschiedenen Formzuständen zu wechseln, jedoch nur hinsichtlich einer Form mit einer Krümmung. Mehrfach gekrümmte Flächen können mit der in der oben genannten niederländischen Patentanmeldung vorgeschlagenen formändernden Struktur nicht erreicht werden. Mit anderen Worten, mit dem in der oben genannten niederländischen Patentanmeldung vorgeschlagenen Konzept lässt sich die Gaußsche Krümmung einer Form eines Gegenstandes nicht signifikant verändern.
  • Aus der US 2011 / 0 038 727 A1 ist eine formverändernde Tragfläche bekannt, in der mehrere, miteinander verbundene Zellen angeordnet sind, die mit einem Druck beaufschlagt werden können. Durch das Verändern der Druckverhältnisse innerhalb der Zelle wird die Querschnittsform einer jeden Zelle verändert, wodurch sich die Tragfläche an ihre äußere Oberfläche verändert.
  • Aus der US 6 015 115 A ist ebenfalls eine formveränderliche Tragfläche für Flugzeuge bekannt, bei der im Inneren blasenartige Körper angeordnet sind, die mit Luft aufgeblasen werden können. Aufgrund der entstehenden Druckverhältnisse im Inneren des Flügels kann die äußere Form verändert werden.
  • Aus der US 2005 / 0 029 406 A1 ist ein Aktuator bekannt, der mit Hilfe von druckdichten Zellen seine Länge verändern kann. Durch Aufbringen eines Druckes in bestimmten Zellen wird deren Form so verändert, dass es insgesamt zu einer Längenveränderung des Aktuators kommt. Hierdurch lassen sich hydraulische Elemente einer mechanischen Anlage, beispielsweise eines Querruders eines Flugzeuges, ersetzen.
  • Aus der US 2019 / 0 152 581 A1 ist eine Mechanik zum Herstellen einer Flügelhinterkante bekannt, bei der die Hinterkante von einer ersten Position in eine zweite Position bewegt werden kann. Wird die Hinterkante über die zweite Position hinaus bewegt, so wird über einen mit dem Flügel im Eingriff stehenden Stößel ein Mechanismus im Inneren der Hinterkante betätigt, der zu einer Verformung der Hinterkante führt, um so mehr die Hinterkante über die zweite Position hinaus bewegt wird.
  • Aus der US 2016 / 0 185 443 A1 ist die Verformung einer Flügelvorderkante bekannt, bei der mittels eines Kniehebelgelenkes die Form der Flügelvorderkante verändert wird.
  • Einer der größten Nachteile derartiger formverändernder Körper besteht darin, dass derartige Körper den auftretenden Fluglasten standhalten müssen und gleichzeitig eine große Verformung (große Abweichung von der ersten Bauteilgeometrie zu der zweiten Bauteilgeometrie) ermöglichen sollen, um auch in den verschiedenen Flugphasen sicher eingesetzt werden zu können.
  • Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen verformbaren Körper anzugeben, der eine große Verformbarkeit bei vergleichsweise geringen Aktuatorkräften ermöglicht und dennoch eine graduelle Anpassung bietet, ohne dass hierdurch das Gesamtkonzept zu komplex und schwer wird und sich daher für den Flugbetrieb nicht mehr eignet.
  • Die Aufgabe wird mit der Vorrichtung gemäß Anspruch 1 sowie dem Verfahren gemäß Anspruch 9 erfindungsgemäß gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung finden sich in den entsprechenden Unteransprüchen.
  • Gemäß Anspruch 1 wird eine Vorrichtung mit mindestens einem verformbaren Körper vorgeschlagen, der von einem ersten Formzustand mit einer ersten Bauteilgeometrie in einen zweiten Formzustand mit einer von der ersten Bauteilgeometrie verschiedenen zweiten Bauteilgeometrie durch Aufbringen einer Verformungskraft bringbar ist. Ein derartiger Körper ist demzufolge plastisch und/oder elastisch verformbar und kann dabei seine Bauteilgeometrie bzw. Bauteilform verändern. Des Weiteren weist die Vorrichtung eine Verstelleinrichtung zur Positions- und Formveränderung des Körpers auf, die ausgebildet ist, sowohl die Position des verformbaren Körpers als auch die Form des verformbaren Körpers zu verändern bzw. zu verstellen.
  • Bei der Positionsveränderung wird der verformbare Körper dabei vorzugsweise ohne Formveränderung so bewegt, dass er in Bezug zu einem Referenzsystem eine veränderte Position erhält, während der verformbare Körper bei der Formveränderung vorzugsweise so verformt wird, ohne seine Position in Bezug zu dem Referenzsystem zu verändern.
  • Erfindungsgemäß weist die Verstelleinrichtung ein erstes Verstellglied auf, welches mit einem ersten Gliedende gelenkig an einem ersten Endabschnitt des verformbaren Körpers und mit einem gegenüberliegenden zweiten Gliedende gelenkig an einem Grundgestell an einem ersten Punkt befestigt ist. Die Verstelleinrichtung weist des Weiteren ein zweites Verstellglied auf, welches mit einem ersten Gliedende gelenkig an einem zu dem ersten Endabschnitt gegenüberliegenden zweiten Endabschnitt des verformbaren Körpers und mit einem gegenüberliegenden zweiten Gliedende gelenkig an dem Grundgestell an einem von dem ersten Punkt beabstandeten zweiten Punkt befestigt ist. Hierdurch wird durch den verformbaren Körper, dem ersten Verstellglied, dem zweiten Verstellglied sowie die Anordnung an dem Grundgestell ein Koppelgetriebe gebildet (in diesem Fall ein Viereckgelenk), das zur Positionsveränderung entsprechend angesteuert werden kann.
  • Hierfür weist die Verstelleinrichtung eine Aktuatoreinrichtung mit mindestens einem Aktuator auf, wobei die Aktuatoreinrichtung mit dem gebildeten Koppelgetriebe derart zusammenwirkt, dass beim Überführen der Aktuatoreinrichtung von einem ersten Aktuatorzustand in einen zweiten Aktuatorzustand der verformbare Körper von einer ersten Position in eine zweite Position gebracht wird und dass beim Überführen der Aktuatoreinrichtung von dem zweiten Aktuatorzustand in einen dritten Aktuatorzustand der verformbare Körper durch einen Endanschlag in der zweiten Position verbleibt und durch diesen fixiert ist und stattdessen eine Verformungskraft auf den verformbaren Körper ausgeübt wird, sodass der verformbare Körper von dem ersten Formzustand in den zweiten Formzustand gebracht wird.
  • Aufgrund des Endanschlages, durch den eines der beiden Verstellglieder des Koppelgetriebes beim Vorliegen des zweiten Aktuatorzustandes fixiert wird, während das andere Verstellglied beweglich bleibt und nicht fixiert ist, wird beim Überführen der Aktuatoreinrichtung von dem zweiten Aktuatorzustand in den dritten Aktuatorzustand die Position des verformbaren Körpers nicht weiter verändert und stattdessen eine Verformungskraft auf den Körper ausgeübt, die dazu führt, dass der verformbare Körper anstelle einer Positionsveränderung eine Formveränderung vollzieht. In diesem Fall bildet der verformbare Körper ein Quasigelenk des Koppelgetriebes.
  • Diese Vorrichtung stellt demnach ein Viergelenk dar, welches sich ebenfalls dadurch auszeichnet, dass es, wenn zwei Punkte translatorisch festgelegt sind (die beiden Befestigungspunkte an dem Grundgestell), nur einen Freiheitsgrad aufweist, der die beiden nicht festgelegten Punkte (gelenkige Verbindung zwischen Verstellglied und verformbaren Körper) verschiebt. Der verformbare Körper vollzieht dabei eine Kombination aus Translation und Rotation, deren Größe durch die Länge der einzelnen Stäbe (Verstellglieder) eingestellt werden kann. Ein zusätzlicher Freiheitsgrad (in Form eines zusätzlichen Gelenkes) führt zu einem Fünfgelenk, das zwei Freiheitsgrade hat und damit nicht mehr eindeutig über einen Aktuator in der Bewegung bestimmt werden kann. Das Besondere an der vorliegende Erfindung ist, dass dieses zusätzliche fünfte Gelenk im Normalfall z.B. durch eine parallel geschaltete Steifigkeit festgesetzt ist und damit eine Verformung ausgeschlossen wird. Dieser Freiheitsgrad wird dann nutzbar, wenn die restliche Kinematik mit einem Verstellglied gegen einen Anschlag gefahren wird und sich die Kinematik nicht mehr weiter in diese Richtung bewegen kann. Hierdurch entsteht eine nicht mehr kraftfreie Kinematik, die sich translatorisch und rotatorisch bewegen kann, sondern es entstehen Biegekräfte in dem verformbaren Körper. Diese führen dazu, dass das durch die Steifigkeit überbrückte Gelenk ebenfalls ausgelegt werden kann. Da dieses fünfte Gelenk als verformbare Körper (morphende Struktur) ausgelegt ist, kann neben einer Starrkörperbewegung (vom ersten zum zweiten Aktuatorzustand) auch eine Verformung bzw. Morphing (vom zweiten zum dritten Aktuatorzustand) mit nur einem einzigen Aktuator durchgeführt werden.
  • Mit der vorliegenden Erfindung wird es somit möglich, eine Starrkörperbewegung mit einer verformenden Bewegung in einer einzigen Vorrichtung so zu kombinieren, dass für den Betrieb dieser Vorrichtung ein einziger Aktuator ausreicht. Durch die Kombination können dabei die Vorteile beider Systeme genutzt werden. So lassen sich mit vergleichsweise geringen Aktuatorkräften große Verformungen (basierend auf der Starrkörperbewegung) ermöglichen und gleichzeitig mithilfe der morphenden Struktur feine graduelle Anpassungen realisieren.
  • Zwischen der ersten Position und der zweiten Position sind eine Vielzahl von Zwischenpositionen möglich, sodass die erste Position lediglich eine Startposition oder Neutralposition darstellt, während die zweite Position eine Endposition darstellt. Selbiges gilt für den ersten Formzustand und dem zweiten Formzustand, wobei auch hier eine Vielzahl von Zwischenformenzuständen möglich sind. Auch hier stellt der erste Formzustand eine Anfangsform bzw. einen Anfangsformzustand dar, während der zweite Formzustand eine Endform bzw. einen Endformzustand darstellt.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Aktuatoreinrichtung mindestens einen Linearaktuator hat, der mit einem ersten Aktuatorende an dem Grundgestell an einem dritten Punkt befestigt ist und mit einem gegenüberliegenden zweiten Aktuatorende an dem ersten Verstellglied, an dem zweiten Verstellglied oder an dem verformbaren Körper befestigt ist. Vorzugsweise ist der dritte Punkt von dem ersten und dem zweiten Punkt verschieden.
  • Ist der Linearaktuator mit seinem zweiten Aktuatorende beispielsweise an dem ersten Verstellglied befestigt, so kann das zweite Verstellglied in dem zweiten Aktuatorzustand durch einen Endanschlag begrenzt werden.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Verstellglieder starr und biegesteif sind.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Aktuatoreinrichtung mindestens einen Linearaktuator hat, wobei eines der Verstellglieder durch den mindestens einen Linearaktuator derart gebildet wird, dass durch eine Längenverstellung bzw. Längenänderung des betreffenden Verstellglieder der verformbare Körper bewegbar und verformbar ist.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Aktuatoreinrichtung mindestens einen Aktuatuor hat, der an einem der Verstellglieder zum Bewegen der Verstelleinrichtung angreift, wobei das betreffende Verstellglied derart flexibel und biegsam ist, dass es beim Aufbringen der Verformungskraft durch den mindestens einen Aktuator verformt wird, so dass eine Längenänderung zwischen dem ersten Gliedende und dem zweiten Gliedende bewirkt wird, um den verformbaren Körper von dem ersten Formzustand in den zweiten Formzustand zu bringen. Durch den Endanschlag wird dabei das Koppelgetriebe ab dem zweiten Aktuatorzustand in seiner weiteren Bewegung fixiert, sodass durch die Längenänderung des sich verformenden Verstellgliedes eine Verformungskraft auf den verformbaren Körper ausgeübt wird, der zu einer Verformung des Körpers führt.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass beim Überführen der Aktuatorvorrichtung von dem ersten Aktuatorzustand in den zweiten Aktuatorzustand der verformbare Körper von der ersten Position in die zweite Position gebracht wird, ohne dabei zu verformen.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass der verformbare Körper ein profilierter Strömungskörper ist. Ein solcher profilierter Strömungskörper kann dabei beispielsweise ein Vorflügel sein.
  • Im Übrigen wird die Aufgabe auch mit dem Verfahren gemäß Anspruch neun zur Positions- und Formveränderung eines verformbaren Körpers mittels einer Vorrichtung wie vorstehend beschrieben gelöst, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:
    • - Überführen der Aktuatoreinrichtung von dem ersten Aktuatorzustand in den zweiten Aktuatorzustand durch Ansteuern der Aktuatoreinrichtung, so dass der verformbare Körper von der ersten Position in die zweite Position gebracht wird,
    • - Überführen der Aktuatoreinrichtung von dem zweiten Aktuatorzustand in den dritten Aktuatorzustand durch Ansteuern der Aktuatoreinrichtung, so dass der verformbare Körper durch einen Endanschlag in der zweiten Position verbleibt und stattdessen eine Verformungskraft auf den verformbaren Körper ausgeübt und der verformbare Körper von dem ersten Formzustand in den zweiten Formzustand gebracht wird.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens finden sich in den entsprechenden Unteransprüchen.
  • Die Erfindung wird anhand der beigefügten Figuren beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
    • 1 Schematische Darstellung der Vorrichtung in einer ersten Ausführungsform;
    • 2 schematische Darstellung der Vorrichtung in einer zweiten Ausführungsform;
    • 3 schematische Darstellung der Vorrichtung in einer dritten Ausführungsform.
  • 1 zeigt den Ablauf der Positions- und Formveränderung eines schematisch dargestellten verformbaren Körpers 20 einer Vorrichtung 10 von oben nach unten. Dabei zeigt die obere Abbildung der 1 den ersten Aktuatorzustand, die mittlere Abbildung der 1 den zweiten Aktuatorzustand und die untere Abbildung der 1 den dritten Aktuatorzustand.
  • Die Vorrichtung 10 hat ein erstes Verstellglied 11 und ein zweites Verstellglied 12, die mit ihrem jeweiligen Ende gelenkig an dem verformbaren Körper 20 angeordnet sind. Das erste Verstellglied 11 ist dabei mit einem ersten Gliedende 11a an einem vorderen Teil bzw. einem vorderen Bereich des verformbaren Körpers 20 gelenkig angeordnet und mit einem zweiten Gliedende 11b an einem Grundgestell 13 gelenkig befestigt. Korrespondierend hierzu ist das zweite Verstellglied 12 mit einem ersten Gliedende 12a an einem hinteren Teil bzw. einem hinteren Bereich des verformbaren Körpers 20 gelenkig angeordnet und mit einem zweiten Gliedende 12b an dem Grundgestell 13 gelenkig befestigt.
  • Der Abstand der Befestigung des zweiten Gliedendes 11b des ersten Verstellgliedes 11 und des zweiten Gliedendes 12b des zweiten Verstellgliedes 12 eine dem Grundgestell 13 ist dabei fest vorgegeben und in der Regel unveränderbar.
  • Am ersten Verstellglied 11 greift nun ein Aktuator 14 einer Aktuatoreinrichtung mit einem zweiten Aktuatorende 14b ein, wobei der Aktuator 14 mit seinem ersten Aktuatorende 14a ebenfalls an dem Grundgestell 13 gelenkig befestigt ist.
  • Die obere Abbildung zeigt dabei den Aktuator 14 in einem ersten Aktuatorzustand, der eine Art Neutralstellung des verformbaren Körpers 20 darstellt. In dieser Neutralstellung ist der verformbare Körper 20 hinsichtlich seiner Ausgangsposition und seiner Ausgangsform unverändert.
  • Durch Ansteuern des Aktuators 14, der einen Linearaktuator darstellt, wird der Abstand zwischen dem ersten Aktuatorende 14a und dem zweiten Aktuatorende 14b des Aktuators 14 vergrößert, wodurch das durch die Vorrichtung gebildete Koppelgetriebe in Richtung des definierten Endanschlages 15 bewegt wird. Beim Erreichen des zweiten Aktuatorzustandes, wie er in der mittleren Abbildung gezeigt ist, wird eine weitere Bewegung des Koppelgetriebes zunächst durch den Endanschlag 15, mit dem das zweite Verstellglied 12 so im Eingriff steht, dass eine entsprechende Bewegung unterbunden und das Koppelgetriebe fixiert wird, verhindert. Der eine durch das gebildete Koppelgetriebe definierte Freiheitsgrad in Richtung des Endanschlages 15 wird somit durch diesen blockiert, sodass eine weitere Bewegung ohne einen weiteren Freiheitsgrad nicht möglich ist.
  • Würde nun der Linearaktuator 14 weiterhin eine entsprechende Kraft auf das erste Verstellglied 11 ausüben, so resultiert dies aufgrund der Fixierung durch den Endanschlag 15 in Biegebelastungen in dem ersten Verstellglied 11 bzw. in dem verformbaren Körper 20.
  • Der verformbare Körper 20 ist jedoch plastisch verformbar und kann von einem ersten Formzustand mit einer ersten Bauteilgeometrie 20a in einen zweiten Formzustand mit einer zweiten Bauteilgeometrie 20b durch eine Verformungskraft gebracht werden. Der erste Formzustand mit einer ersten Bauteilgeometrie 20a des verformbaren Körpers 20 ist dabei in der oberen und der mittleren Abbildung gezeigt. Der verformbare Körper 20 bildet so eine Art Hilfsgelenk 21 aus, dass einen weiteren Freiheitsgrad des Koppelgetriebes ermöglicht.
  • Wird nun der Aktuator 14 von dem zweiten Aktuatorzustand, wie in der mittleren Abbildung gezeigt ist, in den dritten Aktuatorzustand, wie in der unteren Abbildung gezeigt ist, überführt, so führen die in der Struktur auftretenden Belastungen zu einer Verformung des verformbaren Körpers 20, sodass dieser von seiner ersten Bauteilgeometrie 20a in seine zweite Bauteilgeometrie 20b wechselt. Die auftretenden Biegebelastungen werden demnach durch das im verformbaren Körper 20 enthaltene Hilfsgelenk 21 abgetragen, was in einer Verformung des verformbaren Körpers 20 resultiert.
  • Hierbei ist entscheidend, dass die Biegesteifigkeit des verformbaren Körpers 20 im Verhältnis zu dem ersten Verstellglied 11 derart geringer ist, dass beim Überführen des Aktuators 14 von dem zweiten Aktuatorzustand in den dritten Aktuatorzustand sich der verformbare Körper 20 verformt und nicht das Verstellglied 11.
  • In einer zweiten Ausführungsform, die in 2 gezeigt ist, wird das erste Verstellglied 11 durch den Linearaktuator 14 gebildet. Auch hier ist der erste Aktuatorzustand in der oberen Abbildung gezeigt, der zweite Aktuatorzustand in der mittleren Abbildung und der dritte Aktuatorzustand in der unteren Abbildung gezeigt. Beim Erreichen des Endanschlages 15 wird dabei der verformbare Körper 20 von seiner ersten Bauteilgeometrie in seine zweite Bauteilgeometrie gebracht.
  • 3 zeigt eine dritte Ausführungsform, bei der lediglich der dritte Aktuatorzustand abgebildet ist und der ersten Ausführungsform gezeigt in 1 sehr ähnlich ist. Allerdings ist hier das erste Verstellglied 11 flexibel und biegsam ausgebildet, sodass beim Überführen des Aktuators 14 von dem zweiten Aktuatorzustand in den dritten Aktuatorzustand das Verstellglied 11 durchgebogen wird. Hierdurch verkürzen sich die Endpunkte 11a und 11b des Verstellgliedes 11 wodurch ebenfalls eine Biegebelastung auf den verformbaren Körper 20 ausgeübt wird, der dann seine Form verändert.
  • Bezugszeichenliste
  • 10
    Vorrichtung
    11
    Erstes Verstellglied
    11a
    erstes Gliedende des ersten Verstellgliedes
    11b
    zweites Gliedende des ersten Verstellgliedes
    12
    Zweites Verstellglied
    12a
    erstes Gliedende des zweiten Verstellgliedes
    12b
    zweites Gliedende des zweiten Verstellgliedes
    13
    Grundgestell
    14
    Aktuator/Aktuatoreinrichtung/Linearaktuator
    14a
    erstes Akutatorende
    14b
    zweites Akutatorende
    15
    Endanschlag
    20
    verformbare Körper
    20a
    erste Bauteilgeometrie
    20b
    zweite Bauteilgeometrie
    21
    Hilfsgelenk

Claims (11)

  1. Vorrichtung (10) mit mindestens einem verformbaren Körper (20), der von einem ersten Formzustand mit einer ersten Bauteilgeometrie (20a) in einen zweiten Formzustand mit einer von der ersten Bauteilgeometrie (20a) verschiedenen zweiten Bauteilgeometrie (20b) durch Aufbringen einer Verformungskraft bringbar ist und mit einer Verstelleinrichtung zur Positions- und Formveränderung des verformbaren Körpers (20), dadurch gekennzeichnet, dass die Verstelleinrichtung aufweist: - ein erstes Verstellglied (11), welches mit einem ersten Gliedende (11a) gelenkig an einem ersten Endabschnitt des verformbaren Körpers (20) und mit einem gegenüberliegenden zweiten Gliedende (11b) gelenkig an einem Grundgestell (13) an einem ersten Punkt befestigt ist, - mindestens ein zweites Verstellglied (12), welches mit einem ersten Gliedende (12a) gelenkig an einem zu dem ersten Endabschnitt gegenüberliegenden zweiten Endabschnitt des verformbaren Körpers (20) und mit einem gegenüberliegenden zweiten Gliedende (12b) gelenkig an dem Grundgestell (13) an einem von dem ersten Punkt beabstandeten zweiten Punkt befestigt ist, und - eine Aktuatoreinrichtung (14), die mit dem aus dem verformbaren Körper (20), dem ersten Verstellglied (11), dem zweiten Verstellglied (12) sowie der Anordnung an dem Grundgestell (13) gebildeten Koppelgetriebe derart zusammenwirkt, - dass beim Überführen der Aktuatoreinrichtung (14) von einem ersten Aktuatorzustand in einen zweiten Aktuatorzustand der verformbare Körper (20) von einer ersten Position in eine zweite Position gebracht wird, und - dass beim Überführen der Aktuatoreinrichtung (14) von dem zweiten Aktuatorzustand in einen dritten Aktuatorzustand der verformbare Körper (20) durch einen Endanschlag (15) in der zweiten Position verbleibt und stattdessen eine Verformungskraft auf den verformbaren Körper (20) ausgeübt wird, so dass der verformbare Körper (20) ein Quasigelenk des Koppelgetriebes bildet und von dem ersten Formzustand in den zweiten Formzustand gebracht wird.
  2. Vorrichtung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktuatoreinrichtung (14) mindestens einen Linearaktuator hat, der mit einem ersten Aktuatorende (14a) an dem Grundgestell (13) an einem dritten Punkt befestigt ist und mit einem gegenüberliegenden zweiten Aktuatorende (14b) an dem ersten Verstellglied (11), an dem zweiten Verstellglied (12) oder an dem verformbaren Körper (20) befestigt ist.
  3. Vorrichtung (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstellglieder (11, 12) starr und biegesteif sind.
  4. Vorrichtung (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktuatoreinrichtung (14) mindestens einen Linearaktuator hat, wobei eines der Verstellglieder (11, 12) durch den mindestens einen Linearaktuator derart gebildet wird, dass durch eine Längenverstellung des betreffenden Verstellgliedes (11, 12) der verformbare Körper (20) bewegbar und verformbar ist.
  5. Vorrichtung (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktuatoreinrichtung (14) mindestens einen Aktuator (14) hat, der an einem der Verstellglieder (11, 12) zum Bewegen der Verstelleinrichtung angreift, wobei das betreffende Verstellglied (11, 12) derart flexibel und biegsam ist, dass es beim Aufbringen der Verformungskraft durch den mindestens einen Aktuator (14) verformt wird, so dass eine Längenänderung zwischen dem ersten Gliedende (11a, 12a) und dem zweiten Gliedende (11b, 12b) bewirkt wird, um den verformbaren Körper (20) von dem ersten Formzustand in den zweiten Formzustand zu bringen.
  6. Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beim Überführen der Aktuatorvorrichtung (14) von dem ersten Aktuatorzustand in den zweiten Aktuatorzustand der verformbare Körper (20) von der ersten Position in die zweite Position gebracht wird, ohne dabei zu verformen.
  7. Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der verformbare Körper (20) ein profilierter Strömungskörper ist.
  8. Vorrichtung (10) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der profilierte Strömungskörper ein Vorflügel ist.
  9. Verfahren zur Positions- und Formveränderung eines verformbaren Körpers (20) mittels einer Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: - Überführen der Aktuatoreinrichtung (14) von dem ersten Aktuatorzustand in den zweiten Aktuatorzustand durch Ansteuern der Aktuatoreinrichtung (14), so dass der verformbare Körper (20) von der ersten Position in die zweite Position gebracht wird, - Überführen der Aktuatoreinrichtung (14) von dem zweiten Aktuatorzustand in den dritten Aktuatorzustand durch Ansteuern der Aktuatoreinrichtung (14), so dass der verformbare Körper (20) durch einen Endanschlag (15) in der zweiten Position verbleibt und stattdessen eine Verformungskraft auf den verformbaren Körper (20) ausgeübt und der verformbare Körper (20) von dem ersten Formzustand in den zweiten Formzustand gebracht wird.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass mittels eines Linearaktuators der Aktuatoreinrichtung (14) die Verstelleinrichtung bewegt wird.
  11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass mittels eines Aktuators (14) der Aktuatoreinrichtung (14) eines der Verstellglieder (11, 12) derart verformt wird, dass eine Längenänderung zwischen dem ersten Gliedende (11a, 12a) und dem zweiten Gliedende (12a, 12b) bewirkt und dadurch der verformbare Körper (20) von dem ersten Formzustand in den zweiten Formzustand gebracht wird.
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