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Die
Erfindung betrifft einen Schaft der im Oberbegriff des Anspruch
1 genannten Art.
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Dabei
besitzt der Schaft zwei biegbare Bereiche, die von über
den Umfang verteilt angeordneten Stangen längs durchlaufen
sind. Biegt man einen der beiden biegbaren Bereiche, so werden eine
oder mehrere dieser Stangen in diesem Bereich verkürzt und
andere in diesem Bereich verlängert. Die Stangen sind umfangsfest
und lediglich längsverschiebbar am Schaft gelagert, können
also nicht ausweichen. Sie müssen von dem biegebetätigten
Bereich die sich durch Verkürzung bzw. Verlängerung
des Bereiches beim Biegen ergebenden Bewegungen durch Längsverschiebung
bis zum anderen biegbaren Bereich übertragen. Da die Stangen
an den Enden an achsparallel geführten Endrohren befestigt
sind und somit ihre Länge zwischen den Endrohren starr
vorgegeben ist und nicht durch seitliches Ausweichen korrigiert
werden kann, bleibt den Stangen nichts anderes übrig, als
sich in dem zweiten biegbaren Bereich derart zu verkürzen
bzw. zu verlängern, dass der zweite biegbare Bereich in
einer Zwangsbewegung in andere Richtung als der biegebetätigte
Bereich gebogen wird. Es ergibt sich somit ein Schaft mit zwei biegbaren
Bereichen und einem dazwischen liegenden starren Abschnitt. Man
kann diesen Schaft am starren Abschnitt halten und an einem der
biegbaren Bereiche in beliebiger Richtung verbiegen. Es biegt sich
dann zwangsweise der andere Bereich in umgekehrter Biegerichtung.
Dabei stehen dann die Enden der beiden biegbaren Bereiche stets
parallel, so dass durch Betätigen des biegebetätigten
Bereiches der zweite biegbare Bereich sehr einfach und übersichtlich
steuerbar ist. Der Schaft kann als hohles Rohr ausgebildet sein,
in dem z. B. chirurgische Arbeitskanäle, Bildleiter, Lichtleiter,
Zugkabel, Elektrokabel und dergleichen verlegbar sind. Am einen Ende
des erfindungsgemäßen Schaftes kann beispielsweise
ein Handgriff und am anderen Ende ein Zangenmaul angeordnet sein.
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Diese
bekannten Konstruktionen sind allerdings sehr kompliziert, teuer
und auch schwierig zu bedienen, insbesondere weil da die biegbaren
Bereiche bei allseitiger Biegbarkeit nur schwierig in eine bestimmte
Richtung steuerbar sind.
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, einen Schaft
für ein chirurgisches Instrument zu schaffen, der sich
durch unkomplizierte Konstruktion, geringe Kosten und einfache Bedienung
auszeichnet.
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Bei
der erfindungsgemäßen Konstruktion sind drei Rohre
ineinander gesteckt, die z. B. als dünne Metallrohre ausgebildet
sind. Die Rohre liegen gleitend eng ineinander, so dass das mittlere
Rohr durch das innere und das äußere Rohr gegen
Ausweichbewegungen nach innen oder außen geschützt ist.
Das mittlere Rohr bildet die Stangen aus, und zwar in großer
Zahl im Umfang eng nebeneinander liegend, so dass sie sich gegenseitig
abstützen und ein Ausweichen in Umfangsrichtung verhindern.
Diese Konstruktion ist sehr einfach z. B. aus Kunststoffrohren oder
Metallrohren durch Ausschneiden herstellbar, sehr steif und zur Übertragung
hoher Kräfte geeignet. Die Bedienung ist einfach und die
Kosten sind niedrig. Wenn einer der biegbaren Bereiche mit einer
Vorzugsbiegerichtung ausgebildet ist, dann ist er in einer bestimmten
Richtung bzw. Biegeebene leichter biegbar als in anderen Richtungen.
Das kann die Bedienung wesentlich erleichtern, da die Biegerichtung
präzise in die gewünschte Richtung gesteuert werden
kann.
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Besonders
vorteilhaft ist gemäß Anspruch 2 die Ausbildung
des mittleren Rohres als Metallrohr mit Längsschlitzen.
Gemäß Anspruch 3 sind vorteilhaft auch das innere
und das äußere Rohr als Metallrohre ausgebildet.
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Vorteilhaft
sind gemäß Anspruch 4 die Querschlitze hintereinander
und in Umfangsrichtung versetzt ausgebildet. Daraus ergibt sich
bei einfacher Konstruktion eine gute allseitige Biegbarkeit.
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Wenn
die Querschlitze in den biegbaren Bereichen des inneren und des äußeren
Rohres abwechselnd in Umfangsrichtung versetzt angeordnet sind,
so sorgt das für allseitig gleichmäßig
gute Biegbarkeit, was für bestimmte Zwecke vorteilhaft
sein kann. Vorteilhaft sind jedoch die Merkmale des Anspruches 5
vorgesehen. Dabei sind die Querschlitze in der Umfangsposition der
Vorzugsbiegerichtung breiter. In dieser Richtung ist also der Schaft
besser biegbar. In anderen Umfangspositionen liegen jedoch kürzere
Querschlitze oder gar keine Querschlitze, so dass in diesen Richtungen
schlechtere Biegbarkeit vorliegt. Auf diese Weise lässt
sich eine Vorzugsbiegerichtung in gewünschter Weise einstellen wobei
z. B. ein Biegen nur exakt in einer bestimmten Biegeebene möglich
ist oder in einer bestimmten Umfangsposition etwas besser als in
den anderen Umfangspositionen.
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Alternativ
können die Merkmale des Anspruches 6 vorgesehen sein. Hierbei
wird die Vorzugsbiegerichtung auf andere Weise erhalten. Die biegbaren Bereiche
des inneren Rohres und des äußeren Rohres können
völlig symmetrisch nach allen Seiten biegbar bleiben, da
die Vorzugsbiegerichtung durch unterschiedlich breite Gestaltung
der Stangen des mittleren Rohres eingestellt wird. In eine Umfangsrichtung,
in der die breiteren Stangen liegen, lässt sich der Schaft
besser biegen als in eine Richtung senkrecht dazu. Auch bei dieser
Konstruktion kann die Vorzugsbiegerichtung weitgehend beliebig eingestellt
werden zwischen einer sehr stark bevorzugten Richtung und einer
nur wenig bevorzugten Richtung.
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In
den Zeichnungen ist die Erfindung beispielsweise und schematisch
dargestellt. Es zeigen:
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1 eine
schematische Seitenansicht eines erfindungsgemäßen
Schaftes in erster Ausführungsform,
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2 einen
stark schematisierten vergrößerten Schnitt nach
Linie 2-2 in 1 quer zur Achse des Schaftes,
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3 eine
Ansicht gemäß 1 durch
eine Ausführungsvariante der ersten Ausführungsform
mit anderer Biegecharakteristik,
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4 einen
stark schematisierten Schnitt quer zur Achse eines Schaftes einer
zweiten Ausführungsform,
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5 eine
vergrößerte reale Darstellung des Ausschnittes
V aus 4,
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6 eine
Seitenansicht des äußeren Rohres der Konstruktion
der 4,
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7 eine
Seitenansicht des mittleren Rohres der Konstruktion der 4,
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8 eine
Seitenansicht des inneren Rohres der Konstruktion der 4,
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9 eine
Seitenansicht eines biegbaren Bereiches eines Schaftes, in einer
anderen Ausführungsform,
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10 eine
Darstellung wie in 9 in einer Ausführungsvariante
und
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11 einen
Schnitt quer zur Achse durch das in 7 dargestellte
mittlere Rohr in einer anderen Ausführungsform.
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1 zeigt
eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen
rohrförmigen Schaftes 1. Der Schaft ist in 2 im
Schnitt dargestellt und weist in der stark schematisierten Darstellungen
der 1 und 2 ein Rohr 2 auf, das
in einem starren Abschnitt 3 starr ausgebildet ist und
in daran an den Enden anschließenden biegbaren Bereichen 4 und 5 biegbar
ausgebildet ist. An die biegbaren Bereiche 4 und 5 können
an den Enden wiederum weitere Bereiche ansetzen, wie im dargestellten
Beispiel starre Endbereiche 6.
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Wie 2 zeigt,
wird der Schaft 1 von vier Stangen 7, 8, 9, 10 durchlaufen.
Von diesen sind in 1 nur zwei, nämlich
die Stangen 7 und 9 gestrichelt dargestellt. Wie 2 zeigt,
sind die Stangen 7–10 in Führungen 11 gelagert,
die am Rohr 2 befestigt sind. Die Stangen 7–10 sind
in den Führungen somit gegen seitliche Auslenkungen gesichert,
können sich in den Führungen jedoch längs
verschieben.
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Wie 1 zeigt,
verlaufen die Stangen 7 und 9 somit durch die
Biegungen in den biegbaren Bereichen 4, 5 stets
parallel zur Wand des Rohres 2. An den Enden sind die Stangen 7–10 an
Endrohren 12 befestigt, die in 1 ebenfalls
gestrichelt dargestellt sind. Diese Endrohre 12 sind achsparallel
im Schaft 1 geführt und zwar im Ausführungsbeispiel
in den starren Endbereichen 6.
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In 1 sind
von den vier Stangen 7–10 zur Verbesserung
der Übersichtlichkeit nur die zwei Stangen 7 und 9 dargestellt.
Die Konstruktion der 1 und 2 kann auch
z. B. nur drei über den Umfang verteilt angeordnete Stangen
aufweisen, oder auch mehr als vier.
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Da
die Stangen 7–10 in den Führungen 11 gegen
seitliches Ausweichen gesichert sind, und da sie an den Enden an
den Endrohren 12 befestigt sind und ihre Enden somit stets
auf einer Ebene quer zur Achse des Schaftes 1 gehalten
sind, ergibt sich eine Zwangsbewegung, die im Folgenden erläutert
wird.
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Wird
gemäß 1 der biegbare Bereich 4 in Richtung
des Pfeils 13 gebogen, so verkürzt sich in diesem
Bereich 4 die Stange 9, während sich
die Stange 7 verlängern muss. Da die Stangen längsverschiebbar
in den Führungen 11 gelagert sind, verschieben
sich die Stangen entsprechend im stammen Bereich 1. Bei
den beiden anderen Stangen 8, 10, ergibt sich
im Falle der Verbiegung gemäß 1 keine
Verschiebung.
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Da
die Länge der Stangen 7, 9, zwischen den
Endrohren 12 konstant ist und ein seitliches Ausweichen
nirgends möglich ist, außer bei dem zweiten biegbaren
Bereich 5, muss sich dieser im in 1 dargestellten
Sinne in Richtung des Pfeils 14 biegen, wobei dann innerhalb
des biegbaren Bereiches 5 die Stangen 9 verlängert
und die Stange 7 verkürzt wird.
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Erfolgt
die Verbiegung des einen biegbaren Bereiches 4 in anderer
Richtung, z. B. senkrecht zur Zeichnungsebene, so verbiegt sich
der biegbare Bereich 5 in entsprechender Weise senkrecht
zur Zeichnungsebene.
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3 zeigt
eine Ausführungsvariante in Darstellung gemäß 1.
Es werden, soweit möglich, die selben Bezugszeichen verwendet.
Im Schnitt gemäß 2 stimmt
die Konstruktion der 3 mit der der 1 überein.
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Unterschiedlich
bei der Konstruktion der 3 ist lediglich, dass die Stangen 7, 9,
im starren Abschnitt 3 des Schaftes 1 über
Kreuz verlaufen. Erreicht wird dies auf einfache Weise dadurch,
dass sie in diesem Bereich, also im starren Abschnitt 3 dem Umfang
des Rohres 2 auf einer Schraubenlinie folgen, die durch
entsprechende Anordnung und Ausbildung der Führungen 11 vorgegeben
ist.
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Es
zeigt sich, dass bei Verbiegung des biegbaren Bereiches 4 der
Konstruktion der 3 in Richtung des Pfeils 13,
also im selben Sinne, wie bei der Darstellung der 1,
der zweite biegbare Bereich 5 wiederum zwangsgebogen wird,
jedoch im umgekehrten Sinne wie bei der Konstruktion der 1.
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Es
ist also möglich, entsprechend den Konstruktionsvarianten
der 1 und 3 Schäfte 1 so auszubilden,
dass sie bei Biegung des einen Abschnittes in einer Richtung, den
anderen Abschnitt zwangsweise entweder in der einen oder der anderen
Richtung biegen.
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Bei
der Konstruktion der 3 sind die Stangen 7, 9,
im starren Abschnitt 3 um 180° zwischen den Enden
dieses Abschnittes umfangsversetzt. Würde hier die Schraubenverwindung
der Stangen 7–10 nicht über
180°, sondern nur über z. B. 90° verlaufen,
so ergäbe sich bei der Bewegung des Bereiches 4 der 3 in
der dargestellten Weise eine Bewegung des anderen biegbaren Bereiches 5 nach oben
aus der Zeichnungsebene heraus.
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Die 4–8 zeigen
eine grundsätzlich andere zweite Ausführungsform
des Schaftes 1, wobei wiederum soweit möglich
die bisherigen Bezugszeichen verwendet werdenden. Der Schaft 1 ist
rohrförmig aus drei eng ineinander gesteckten Rohren ausgebildet
und zwar einem äußeren Rohr 15, einem mittleren
Rohr 16 und einem inneren Rohr 17.
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4 zeigt
die Ineinanderanordnung dieser drei Rohre im Schnitt senkrecht zur
Rohrachse. Ein Ausschnitt V des Schnittes der 4 ist
in 5 vergrössert und real dargestellt, zur
zeichnerischen Vereinfachung allerdings ohne Darstellung der Rohrkrümmung.
Die Rohre sind in Seitenansicht in den 6–8 dargestellt.
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Die
Rohre 15, 16 und 17 bestehen im Ausführungsbeispiel
aus Metall und sind z. B. mit Laser in ihre spezielle Form geschnitten. 5 zeigt,
dass die Rohre 15, 16 und 17 sehr eng
ineinanderpassend, also möglichst ohne Spalt angeordnet
sind, so dass das innere Rohr 17 und das äußere
Rohr 15 das mittlere Rohr 16 eng zwischen sich
einschließen. Als Material für die Rohre 15, 16 und 17 ist
z. B. Federstahl geeignet.
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Das äußere
Rohr 15 und das innere Rohr 17 sind sehr ähnlich
aufgebaut. Sie weisen, wenn man mit 1 vergleicht,
den starren Abschnitt 3 auf, an den seitlich die biegbaren
Bereiche 4 und 5 anschließen, an welche
wiederum die starren Endabschnitte 6 anschließen.
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Im
Ausführungsbeispiel sind die biegbaren Bereiche 4 und 5 mit
quer zur Rohrachse verlaufenden breiten Schlitzen 18 versehen.
Diese sind auch in 4 mit gestrichelten Bereichen
der Rohre 15 und 17 angedeutet. Die Schlitze 18 sind,
wie die 6 und 8 zeigen,
in Achsrichtung hintereinander abwechselnd um 90° winkelversetzt
angeordnet und ergeben eine Struktur, die in allen Richtungen biegbar
ist, dabei jedoch stets ihre Umfangslänge beibehält.
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In
alternativer, allerdings weniger einfacher Ausbildung, könnte
für die biegbaren Bereiche auch eine Gelenkkonstruktion
verwendet werden, wie sie in
EP 1 681 013 A1 beschrieben ist.
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Das
mittlere Rohr 16, dessen wesentliche Einzelheiten in 7 sowie
in 5 dargestellt sind, ist, wie diese Figuren zeigen,
an den Enden mit im Umfang geschlossenen Endrohren 12 versehen.
In dem dazwischen liegenden Bereich ist das Rohr 16 längs
geschlitzt mit Längsschlitzen 19, mit denen das Rohr
in diesem Bereich in Stangen 20 unterteilt ist, die an
den sehr engen Längsschlitzen 19 eng aneinander
liegen, wie 5 in der vergrößerten
Darstellung zeigt. Die Stangen stützen sich also im Umfang seitlich
eng aneinander ab und können bei Druck- und Zugbelastung
nicht ausweichen, sind also gegen seitliches Ausweichen ebenso sicher
geführt wie die Stangen 7–10 bei
der Konstruktion der 1 und 2 in den
Führungen 11.
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Bei
der Ausführungsform der 4–8 reagiert
der Schaft 1 bei Biegung genauso wie bei der Ausführungsform
der 1. Dazu müssen die drei Rohre 15, 16 und 17 übereinander
geschoben sein in eine relative Längsposition, wie sie
sich durch die Übereinanderanordnung der 6–8 in
der Zeichnung ergibt. Das mittlere Rohr 16 liegt also mit den
Endrohren 12 in den starren Endbereichen 6 der innen
und außen benachbarten Rohre 15 und 17.
Die Endrohre 12 werden durch ihre Führung zwischen den
beiden Rohren 15 und 17 parallel zur Rohrachse gehalten.
Die Stangen 20 des mittleren Rohres 16 können
durch ihre enge Aneinanderlage seitlich nicht ausweichen. Biegt
man bei dieser Konstruktion den einen biegbaren Bereich 4,
so muss der andere biegbare Bereich 5 mit einer Zwangsbiegung
folgen, und zwar so, wie dies anhand von 1 erläutert
wurde.
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Auch
bei der Ausführungsform der 4–8 kann
die Ausführungsvariante der 3 verwirklicht
werden. Dazu müssen die Stangen 20 des mittleren
Rohres 16 im starren Bereich 3, also zwischen
den biegbaren Bereichen 4 und 5 schraubenförmig
verwunden ausgebildet sein.
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Der
erfindungsgemäße Schaft 1 kann als Schaft
eines chirurgischen Instrumentes verwendet werden. Beispielsweise
kann er den Schaft eines Endoskops bilden, wobei im Innenraum des
rohrförmigen Schaftes 1 die Einrichtungen eines
Endoskops verlegt sind, wie z. B. Bildleiter, Lichtleiter, Arbeitskanal,
elektrische Leitungen etc. Am einen Ende kann ein Fenster vorgesehen
sein, durch das ein Objektiv blickt, während am anderen
Ende Handbedienungseinrichtungen angeordnet sind. Ebenso kann der
erfindungsgemäße Schaft auch als Schaft z. B.
eines laparoskopischen Instrumentes, wie z. B. einer Zange, verwendet
werden. Dann ist an einem Ende ein Handgriff und am anderen Ende
ein Zangenmaul angeordnet.
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Für
erforderliche Drehbetätigungen über die Länge
des Schaftes können z. B. bei der Ausführungsform
der 4–8 die Rohre 15 und 17 gegeneinander
verdreht werden, was auch im abgebogenen Zustand möglich
ist. Auch relative Längsverschiebungen sind möglich.
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Die
Stangen 7–10 bzw. 19 müssen
allseitig gut gleitbar ausgebildet oder angeordnet sein, damit sich
bei dem erfindungsgemässen Schaft eine ordnungsgemässe,
präzise Zwangsbiegung ergibt. Dazu können die
Stangen, oder die ihnen anlegenden Flächen z. B. poliert,
geschmiert, beschichtet oder sonstig reibungsvermindert ausgebildet
sein.
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Die 9–11 zeigen
abgewandelte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen
Schaftes 1, bei denen soweit möglich die selben
Bezugszeichen wie bei den vorbeschriebenen Figuren verwendet werden.
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Die
in den 4–8 dargestellte
Konstruktion des Schaftes 1 lässt sich in den
biegbaren Bereichen 4 und 5 symmetrisch in alle
Richtungen mit gleichem Kraftaufwand biegen, da die Querschlitze 18 im äußeren
Rohr 15 und im inneren Rohr 17 in Umfangsrichtung
symmetrisch angeordnet sind.
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Soll
eine Vorzugsbiegerichtung erreicht werden, so kann z. B. der biegbare
Bereich 5 des äußeren Rohres 15,
wie in 9 dargestellt, mit einer unsymmetrischen Anordnung
der Querschlitze 18 ausgebildet sein, wobei die in der
Ansicht der 9 oben und unten liegenden Querschlitze 18' sehr
breit sind, die in der 90°-Position dazu liegenden Schlitze 18'' aber
nur die halbe Länge aufweisen, verglichen mit der symmetrischen
Ausbildung der 6.
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Bei
der Konstruktion der 9 ist der biegbare Bereich 5 offensichtlich
in der Zeichnungsebene besser biegbar als in Richtung senkrecht
dazu. Die Zeichnungsebene wäre hier also die Vorzugsbiegerichtung.
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10 zeigt
eine Variante zur Ausführungsform der 9 bei
der die Querschlitze 18'' völlig weggelassen sind.
Hier liegt also eine extreme Bevorzugung der Vorzugsbiegerichtung
in Richtung der Zeichnungsebene vor.
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11 zeigt
einen Achsschnitt durch das mittlere Rohr 16 der 7,
jedoch in anderer Ausführungsform, bei der an den Umfangspositionen
a und a' die Stangen 20' deutlich breiter sind als die übrigen Stangen 20.
Ein derart ausgerüsteter Schaft lässt sich leichter
in der Richtung b–b' biegen als in der Richtung a–a',
da die breiteren Stangen 20' in Richtung ihrer größeren
Querschnittslänge weniger leicht biegbar sind als quer
dazu.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - EP 1708609
B1 [0002]
- - US 7410483 B2 [0002]
- - US 7147650 B2 [0002]
- - EP 1681013 A1 [0041]
