DE19810640C2 - Antriebsvorrichtung mit einem aus einer Formgedächtnislegierung geformten Element sowie deren Verwendung - Google Patents
Antriebsvorrichtung mit einem aus einer Formgedächtnislegierung geformten Element sowie deren VerwendungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung mit einer
Antriebseinheit, die ein aus einer Formgedächtnislegierung
- mit Einweg- oder Zweiwegeffekt - geformtes Element und
einen letzterem zugeordneten, einer Arbeitsbewegung
entgegenwirkenden Kraftspeicher enthält, wobei das Element
unter Temperatureinwirkung gegen den Kraftspeicher
längenveränderlich ausgebildet ist. Zudem erfaßt die Er
findung Verwendungen für diese Antriebsvorrichtung.
Mit sog. Formgedächtnis-(Shape-Memory) Legierungen ist die
Möglichkeit gegeben, Wärmeenergie direkt in mechanische
Energie umzuwandeln. Wird eine Formgedächtnislegierung
(FGL) bei Temperaturen unterhalb einer bestimmten kriti
schen Temperatur bleibend verformt, so kann sie sich bei
der Erwärmung über diese kritische Temperatur an ihre ur
sprüngliche Gestalt erinnern und diese wieder annehmen.
Allgemein bekannt ist die Verwendung von Drähten und/oder
Federn aus Formgedächtnislegierungen mit Zweiweg-Effekt,
die abwechselnd in kaltes und warmes Wasser tauchen. Durch
die Längenänderung der Drähte wird ein rotierender Antrieb
in Bewegung gesetzt. Derartige Antriebseinheiten - deren
Einsatz mit beispielsweise bis 108 Umwandlungszyklen in
Dauerprüfung gestestet worden ist - können eine
mechanische Energie um 1000 W abgeben.
Linearantriebe mit Elementen aus einer
Formgedächtnislegierung zeichnen sich oft durch einen auf
wenige Millimeter begrenzten Arbeitsweg und durch eine
geringe Leistung aus. Zudem ist bei bekannten
Linearantrieben mit elektrischem Antrieb beispielsweise
eine Umsetzung von Rotationsbewegung in eine lineare
Bewegung notwendig. Dies verursacht einen relativ komplexen
mechanischen Aufbau und die Notwendigkeit des Einsatzes von
Schmierstoff. Weiterhin treten fertigungstechnische
Schwierigkeiten bei der Miniaturisierung auf.
Die Schrift zu DE 91 00 339 U1 schildert einen derartigen
Linearantrieb mit einer in Längsrichtung beweglich an einem
Rahmen geführten und beidseitig über diesen hinausragenden
Betätigungsstange, an der ein mit einem Heizelement ausge
stattetes Federelement aus einer Formgedächtnislegierung
sowie eine deren Arbeitsbewegung entgegenwirkende Rück
stellfeder angreifen. Die Rückstellfeder sowie das Federe
lement stützen sich über Anlageflächen am Rahmen ab. Dieses
Federelement - bevorzugt aus 48,8 Gew.-% Ni, 45,2 Gew.-%
Ti und 6,0 Gew.-% Cu - ist auf einem Teil seiner Längser
streckung von einem elektrisch leitenden sowie gut wärme
leitenden metallischen Rohrelement mit Vierkant-Außenprofil
umschlossen, an dessen Außenseite als PCT-Bauteil ein plat
tenförmiges Heizelement anliegt. Rohrelement und Heizele
ment stehen jeweils über eine an ihnen in Anlage gehaltene
Federzunge eines Elektrokontaktes mit diesem in Verbindung.
Nach der DE 37 31 146 A1 wird bei einer - vor allem als
allem als
Schalterantrieb oder allgemein als Antriebsmechanismus
einsetzbaren - Antriebseinrichtung für reversible
Bewegungen ein zweiteiliges Element aus einer
Formgedächtnislegierung wirksam, dessen Teilelemente
bezüglich ihrer Arbeitsrichtung gegensinnig ausgewählt und
angeordnet sind. Die Teilelemente bestehen aus zumindest
gleichartigem Material mit Einwegeffekt in einer Gestalt
für große Wegänderung und sind endwärts bewegungsbezogen
festgelegt sowie durch ein als Antriebskörper nutzbares
Koppelglied verbunden. Sie werden zeitlich nacheinander auf
ihre Arbeitstemperatur gebracht.
In Kenntnis dieses Standes der Technik hat sich der Erfin
der die Aufgabe gestellt, einen kostengünstigen, mechanisch
einfach aufgebauten, leicht zu miniaturisierenden Antrieb -
insbesondere einen Linearantrieb - mit großem
Arbeitsweg, variabler Positionierung und hoher Leistung zu
schaffen.
Zur Lösung dieser Aufgabe führt die Lehre der unabhängigen
Patentansprüche; die Unteransprüche geben günstige Weiter
bildungen an.
Erfindungsgemäß ist das aus der Formgedächtnislegierung ge
formte Element endwärts jeweils einem zu ihm querschnitts
verschiedenen Tragorgan zugeordnet und der Kraftspeicher
zwischen den Tragorganen spannbar, wobei zumindest eines
der Tragorgane mit einem zu ihm relativ bewegbaren
Widerlager geführt ist sowie bei Kraft- und/oder Formschluß
zusammenwirkt; bevorzugt soll zumindest eines der
Tragorgane mit Greifelementen versehen sein, die mit
Gegenelementen jenes zu den Tragorganen relativ bewegbaren
Widerlagers kämmend zusammenwirken. Solche Widerlager
können - wie weiter unten erörtert - die Antriebseinheit
umfangende Hohlprofile oder sie durchsetzende Körper -
beispielsweise Kolben - sein, jedoch ist es auch möglich,
die Widerlager als der Antriebseinrichtung von außen her
zugeordnete Walzen, Scheiben od. dgl. bewegte Körper bzw.
Flächenelemente auszubilden.
Vorteilhafterweise bilden bei einer Ausgestaltung die
Greifelemente der Tragorgane sowie die Gegenelemente des
Widerlagers als Eingriffspartner einen auf Kraftschluß
beruhenden Raupenmechanismus oder aber - nach einer
anderen Ausführung der Erfindung - einen auf
Reibungsanisotropie beruhenden Raupenmechanismus, zur
Erzeugung eines definierten Hubes zwischen Tragorgan und
Widerlager bei Durchlaufen eines Temperaturzyklus des Ele
mentes aus der Formgedächtnislegierung.
Als günstig hat sich eine die Reibungsanisotropie vermit
telnde formschlüssige Rutschverzahnung aus Fasern, ausge
richteten Lamellen oder Stufen als Eingriffspartner erwie
sen. Bevorzugt aber werden als letztere Sägezahnrillen mit
ihnen zugeordneten Sperrklinken.
Durch die Verwendung eines Raupenmechanismus wird ein
großer Arbeitsweg - bei gleichzeitiger Reduktion der be
weglichen Teile auf Kolben und Antriebseinheit - erreicht.
Dabei kann sich die Antriebseinheit - erfindungsgemäß mit
in Form eines Hohlprofils aus Formgedächtnislegierung
hergestelltem Element - im Inneren eines
reibungsanisotropen Hohlkörpers oder Hohlstranges bewegen,
dessen Länge den Arbeitsweg begrenzt; der rohrartige, in
einer Längsachse verschieblich zwischen zwei quer zur
Längsachse verlaufenden scheibenartigen Tragorganen
gelagerte Hohlstrang weist innenseitig einen der
Eingriffspartner auf, während der andere am Tragorgan zu
finden ist.
Bei einer weiteren Ausführung kann eines der Tragorgane mit
einem axial beweglich gelagerten strangartigen Kolben
verbunden, bei einer anderen der Kolben mit einer
Sackbohrung zur Aufnahme eines Abschnittes des Hohlprofiles
ausgestattet sein.
Aus Gründen der Sicherheit und Stabilität soll der Kolben
zudem in wenigstens einem Gleitring geführt werden, der
bevorzugt im Hohlstrang oder Rohr festliegt. Der gleichen
Sicherheit dient ein weiteres Merkmal, wonach der Kolben an
seinem Umfang mit zumindest einer Spiralnut versehen ist,
die mit wenigstens einer vom Hohlstrang einwärts ragenden
Nase kämmt.
Soll die lineare Bewegung des Kolbens mit einer Rotation
überlagert werden, weist der Kolben wenigstens eine
achsparallele Kolbennut für eine Führungsnase des
Hohlstranges auf; die Nase/n ragt/ragen vorteilhafterweise
radial vom Gleitring ab.
Es liegt auch im Rahmen der Erfindung, daß das Hohlprofil
ein von einer Schraubenfeder als Kraftspeicher umfangener
Hohlzylinder und/oder der Hohlstrang ein Rohr sind/ist.
Dazu hat es sich als günstig erwiesen, im Hohlraum des
Hohlzylinders wenigstens ein Heizelement zu lagern.
Bei einer anderen erfindungsgemäßen Ausgestaltung ist die
Antriebseinheit ebenfalls ein Hohlprofil bzw. Hohlzylinder
aus Formgedächtnislegierung, jedoch wird ihr zentrischer
Hohlraum von einem Kolben axial durchsetzt, wobei der
Kolben einen Eingriffspartner aufweist, der mit dem anderen
Eingriffspartner im Ringdurchbruch wenigstens einer
Ringscheibe als Tragorgan kämmt. Hier liegt die Wegstrecke
des Raupensystems im Inneren des FGL-Elementes. Diese
Vorgabe berücksichtigt u. a., daß hohe Kräfte durch
Verwendung großer Querschnitte der Elemente aus der
Formgedächtnislegierung erzielt werden können.
Diesem Hohlprofil größeren Querschnitts ist außenseitig ein
Heizelement zugeordnet, wohingegen die Schraubenfeder als
Kraftspeicher im Profilhohlraum verläuft.
Erfindungsgemäß ragen vom Tragorgan radiale - symmetrisch
angeordnete - Sperrklinken als Rastorgane ab, denen als
Eingriffspartner Rillen sägezahnartigen Querschnitts mit in
Bewegungsrichtung querschnittlich geneigten Stirnwänden und
radialen Rückwänden zugeordnet sind. Dazu hat es sich als
günstig erwiesen, die Rastorgane oder Sperrklinken auf zwei
gegenüberliegende Umfangsquartalen des Umfangsquerschnittes
des Tragorgans oder des zentralen Ringdurchbruches der
Ringescheibe/n zu begrenzen. Die Sägezahnrillen sind nach
einem anderen Merkmal der Erfindung in die Innenseite des
Hohlstranges oder Rohres so eingebracht, daß sie in jeweils
zwei nebeneinanderliegenden Quartalen des Rohrquerschnittes
gegenläufig gerichtet sind.
Jedoch gibt es auch asymmetrisch - gegen die Bewegungs
richtung weisende - Sperrklinken, die in einem Winkel zur
Längsachse geneigt sind und denen als Eingriffspartner
ebenfalls Sägezahnrillen mit in Bewegungsrichtung quer
schnittlich geneigten Stirnwänden und radialen Rückwänden
zugeordnet sind. Hier sollen die Sperrklinken an zwei be
nachbarten Sechsteln des Umfangsquerschnittes des Tragor
gans sowie die Sägezahnrillen an zwei benachbarten
Sechsteln des Hohlstranges oder Rohres innenseitig sowie
zueinander gegenläufig vorgesehen werden. Außerdem sollen
zwei einander gegenüberliegende Sechstel des Umfangsquer
schnittes des Tragorgans sowie des Hohlstranges oder Rohres
glatt ausgebildet - also von Klinken und Rillen frei -
sein. Die beschriebenen Anordnungen der Eingriffspartner
erlauben eine Umkehr der Arbeitsrichtung durch Inversion
der Reibungsanisotropie, so beispielsweise durch Rotation
der Sperrklinken in einen Bereich mit invertierter Rei
bungsanisotropie. Auch kann eine Umkehr der Arbeitsrichtung
durch Umkehr des Klemm- und Rutschzyklus der Raupenfüße er
reicht werden.
Von besonderer Bedeutung ist es, das aus einer
Formgedächtnislegierung geformte Element als Kreissegment
auszugestalten, das zwischen jeweils ihrerseits
kreissegmentartig ausgebildeten Tragorganen angeordnet und
vom Kraftspeicher umfangen ist, wobei diese Antriebseinheit
insgesamt von teilbogenförmiger Gestalt ist.
In einer Ausgestaltung ist die Antriebseinheit dem mit
wenigstens einem Bereich von Sägezahnrillen ausgestatteten
Umfang einer Walze zugeordnet; zumindest eine Fläche eines
Tragorgans der Antriebseinheit ist dann entsprechend dem
Umfang der Walze gekrümmt und mit Sperrklinken als
Eingriffspartner versehen.
In einer weiteren Ausgestaltung wird diese Antriebseinheit
der Oberfläche einer Drehscheibe zugeordnet, die mit
wenigstens einem Bereich radialer Sägezahnrillen versehen
ist, wobei eine Flankenfläche wenigstens eines Tragorgans
Sperrklinken als Eingriffspartner aufweist; die lineare
Bewegung der Antriebseinheit wird durch Ansetzen derselben
an einen drehbaren Torus in eine Rotation umgewandelt, so
daß ein Schrittmotor entsteht.
Die beschriebene Vorrichtung soll als Linearantrieb für
teleskopartig verlängerbare Elemente eingesetzt werden
können, dies vor allem in teleskopartig verlängerbaren
Marknägeln zur Verlängerung von Knochen; Marknägel zur
Knochenverlängerung sind beispielhaft dem DE 39 21 972 C2 zu
entnehmen.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung
ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter
Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung; diese
zeigt in
Fig. 1 bis 4 und 6: jeweils einen Längsschnitt
durch einen erfindungsgemäßen
Linearantrieb;
Fig. 5 den Querschnitt durch Fig. 4
nach deren Linie V-V;
Fig. 7, 9: jeweils eine Stirnansicht
eines Schrittmotors;
Fig. 8, 10: Seitenansichten zu Fig. 7
bzw. 9;
Fig. 11: eine Übersichtstabelle zu An
ordnungen von Sperrklinken
bzw. Sägezahnrillen für die
Richtungsumkehr mit einem
vergrößerten Ausschnitt aus
Fig. 1 entsprechend deren
Pfeil XI.
Ein Linearantrieb 10 weist gemäß Fig. 1 in einem Rohr 12
eine Antriebseinheit 14 für einen in der Rohrlängsachse A
verlaufenden und in einem - eine der Rohrmündungen ver
schließenden - Gleitring 16 verschieblich gelagerten Kol
ben 18 auf. Dieser ist dank einer - in eine bei 20 ange
deutete achsparallele Kolbennut einragenden - Führungsnase
17 des Gleitringes 16 gegen Verdrehen gesichert sowie mit
seinem rohrwärtigen Ende an eine Diametralscheibe 22
angeschlossen.
Jene Antriebseinheit 14 enthält zwischen zwei in Axialab
stand e voneinander angeordneten Diametralscheiben 22, 22 e
einen zu Rohr 12 und Kolben 18 koaxialen Hohlzylinder 24,
dessen Durchmesser geringer ist als der Innendurchmesser d
des Rohres 12. Dieser Hohlzylinder 24 nimmt in seinem axia
len Hohlraum 26 eine Heizspirale 28 auf, und seine Außen
fläche wird von einer Schraubenfeder 30 als Energiespeicher
umfangen. Letztere ist zwischen den Diametralscheiben 22,
22 e gespannt gelagert. Der Hohlzylinder 24 ist aus einer
Formgedächtnislegierung (FGL) gefertigt, der über jene
elektrische Heizspirale 28 Wärme zugeführt werden kann.
Vom Umfang der beiden Diametralscheiben 22, 22 e ragen
streifenartige Sperrklinken 32 ab, die gemäß Fig. 11 -
untere Abbildungsreihe, Felder S3 und AS3 - radial oder in
einem Winkel w von hier etwa 50° gegen die Bewegungsrich
tung x des Kolbens 18 geneigt sein können. Diese den Diame
tralscheiben 22, 22 e die Eigenschaft von Raupenfüßen ver
leihenden Sperrklinken 32 kämmen mit - in die Rohrinnen
fläche eingeformten - Rillen 34 sägezahnartigen Quer
schnitts. Die Sägezahnrillen 34 bieten querschnittlich in
Bewegungsrichtung x jeweils eine etwa in jenem Winkel w ge
neigte Stirnfläche 35 sowie anderseits eine radiale Rück
fläche 36; beide Flächen 35, 36 werden von einer - zwei
Sägezahnrillen 34 trennenden - Rippenwandung 38 angeboten
(Fig. 11).
Sowohl die Sperrklinken 2 als auch die Sägezahnrillen 34
sind also so ausgerichtet, daß die Sperrklinken 32 in
Bewegungsrichtung x über die Rippenwandungen 38 der
Sägezahnrillen 34 rutschen können, gegen die
Bewegungsrichtung x aber sperren.
Wird nun beispielsweise der aus einer NiTi-Legierung ge
formte Hohlzylinder 24 über deren Schalttemperatur hinaus
erwärmt, entsteht eine Verkürzung der Länge e des Hohlzy
linders 24. Da der vordere Raupenfuß 22 sperrt, rutschen
die Sperrklinken 32 des hinteren Raupenfußes 22 e über die
Rippenwandungen 38 und bewegen sich in Richtung x. Bei die
sem Vorgang erfährt auch der Kraftspeicher 30 eine
Kontraktion.
Kühlt der Hohlzylinder 24 ab, ist er - bei einer FGL mit
Zweiwegeffekt - bestrebt, wieder jene ursprüngliche Form
anzunehmen; der hintere Raupenfuß 22 e sperrt und der
vordere Raupenfuß 22 bewegt den Kolben 18 im Lasthub. Da
beim Abkühlen nur etwa 30% der Kraft gegenüber dem
Erwärmen freigesetzt wird, kann ein Teil der Energie über
den Kraftspeicher 30 wieder genutzt werden, so daß bei der
Bewegung des vorderen Raupenfußes 22 annähernd die gleiche
Energie zur Verfügung steht wie bei der Bewegung des
hinteren Raupenfußes 22 e.
Zur Richtungsumkehr sind in Fig. 11 zwei Möglichkeiten dar
gestellt. Zum einen ist bei symmetrisch angeordneten Sperr
klinken 32 - in der linken Spalte der Fig. 11 - das Rohr
12 nach Feld S1 in vier Bereiche eingeteilt. Zwei gegen
überliegende Quartale - beispielsweise h (hoch) - sind
mit einer Oberfläche ausgestattet, die in eine Richtung ein
Sperren sowie in die andere Richtung ein Rutschen erlauben,
und die beiden anderen Quartale sind mit einer gegenüber
den Quartalen h richtungsinversen Oberfläche ausgestattet.
Die beiden zugeordneten Raupenfüße 22, 22 e besitzen gemäß
Feld S2 an zwei gegenüberliegenden Quartalen symmetrische
Sperrklinken 32. Die beiden Quartale f (frei) dazwischen
enthalten keine Sperrklinken. Soll der Kolben 18
beispielsweise ausfahren, greifen die Sperrklinken 32 in
den h-Bereich des Rohres 12 ein; der r-Bereich des Rohres
12 läuft frei. Mit einer Verdrehung des Kolbens 18 um 90°
gegenüber dem Rohr 12 greifen die Sperrklinken 32 in den r-
Bereich des Rohres 12 und der h-Bereich läuft frei, womit
eine Richtungsumkehr erreicht wird.
Zum anderen werden bei asymmetrisch angeordneten Sperrklin
ken 32 - gemäß rechter Spalte der Fig. 11 - sowohl der
Raupenfußquerschnitt - in Feld AS2 - als auch der Rohr
querschnitt - Feld AS1 - in h1-, r1- und f1-Bereiche
eingeteilt; jeweils zwei gegenüberliegende Sechstel - also
60° des Querschnittes - besitzen h1-, r1- und f1-Bereiche.
Soll der Kolben 18 beispielsweise ausfahren, greifen die
beiden Sechstel der h1-Bereiche ineinander. Die r1-Bereiche
der Raupenfüße 22, 22 e befinden sich im f1-Bereich des
Rohres 12 und liegen daher frei; die r1-Bereiche des Rohres
12 und im f1-Bereich der Raupenfüße 22, 22 e frei. Zur
Richtungumkehr muß der Kolben 18 gegenüber dem Rohr 12 um
ein Sechstel verdreht werden.
Bei der Ausführung nach Fig. 2 erfolgt die Kraftübertragung
zwischen Raupenfuß 22 oder 22 e und dem Rohr 12 über Kraft
schluß. Wird der Hohlzylinder 24 beispielsweise bei Erwär
mung kürzer, so kann der vordere Raupenfuß 22 aus einem
FGL-Material bestehen, das sich bei Erwärmung ausdehnt; zu
dem ist er von geringerem Durchmesser als der hintere Rau
penfuß 22 e, welcher mit dem Rohr 12 kämmt. Der hintere Rau
penfuß 22 e besteht beispielsweise aus einem Werkstoff, der
bei Erwärmung schrumpft. Dabei sollten die Schalttem
peraturen aller drei FGL-Materialien annähernd gleich sein.
Eine weitere Möglichkeit ist, die Erwärmung sequentiell er
folgen zu lassen.
Gemäß Fig. 3 kann der vordere Raupenfuß 22 von einem End
flansch des Kolbens 18 gebildet werden. Letzterer ist in
seinem hinteren Bereich mit einer axialen Sackbohrung 40
versehen, in welche ein Teil des Hohlzylinders 24 einragt,
d. h. der Abstand e zwischen den Raupenfüßen 22, 22 e ist
verhältnismäßig kurz - und unterschiedlich zur Länge des
Hohlzylinders 24.
Versieht man den Kolben 18 - wie in Fig. 4, 5 dargestellt
- mit einer Spiralnut 21, so führen in diese eingreifende
Nasen 17a des Gleitringes 16 den Kolben 18 in Richtung x in
eine Drehung gegen den Uhrzeigersinn - bei Bewegung in Ge
genrichtung entsteht dann eine gegensinnige Drehung.
Der Kolben 18 a der Fig. 6 ist außenseitig mit Sägezahnril
len 34 versehen; diese kämmen mit den Sperrklinken 32 von
zwei Ringscheiben 23, 23 e, deren zylindrischer Ringdurch
bruch 41 vom Kolben 18 a durchsetzt ist. Hier befindet sich
die Antriebseinheit 14 außerhalb des Kolbens 18 a und umgibt
diesen; in Radialabstand zu ihm liegt die Schraubenfeder 30
der Innenwandung des Hohlraumes 26 an und der diesem
anbietende Hohlzylinder 24 bildet eine äußere Rohrwand. An
diese sind Heizelemente von außen her anlegbar.
Im Ausführungsbeispiel der Fig. 7, 8 sind einer am Umfang
mit Bereichen von Sägezahnrillen 34 ausgestatteten, drehbar
gelagerten Walze 42 zwei - je eine Schraubenfeder 30 tra
gende - Ringsegmente 24 a aus FGL als Teil einer An
triebseinheit 14 a zugeordnet, die einen Zentralwinkel t von
hier etwa 50° bestimmen. Die Stirnenden der Ringsegmente
24 a sind jeweils an einen Segmentkörper 23 a angefügt, der
an jener entsprechend der Walzenoberfläche gekrümmten In
nenfläche 44 die beschriebenen Sperrklinken 32 trägt.
Die Antriebseinheit 14 a der Fig. 9, 10 ist mit
Segmentkörpern 23 a ausgerüstet, die jeweils an einer ihrer
ebenen Flankenflächen 46 die Sperrklinken 32 tragen. Diese
Antriebseinheit 14 a wird auf die - Felder mit radialen
Sägezahnrillen 34 a enthaltende - Oberfläche 48 einer
Drehscheibe 50 aufgesetzt; ihre radialen Sägezahnrillen 34 a
können dann mit den Sperrklinken 32 der Segmentkörper 23 a
kämmen.
Claims (30)
1. Antriebsvorrichtung mit einer Antriebseinheit, die ein
aus einer Formgedächtnislegierung geformtes Element und
einen letzterem zugeordneten, einer Arbeitsbewegung
entgegenwirkenden Kraftspeicher enthält, wobei das Ele
ment unter Temperatureinwirkung gegen den Kraftspeicher
längenveränderlich ausgebildet ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß das aus der Formgedächtnislegierung geformte Ele
ment (24, 24 a) endwärts jeweils einem zu ihm quer
schnittsverschiedenen Tragorgan (22, 22 e; 23, 23 e, 23 a)
zugeordnet und der Kraftspeicher (30) zwischen den Tra
gorganen spannbar ist, wobei zumindest eines der
Tragorgane mit einem zu ihm relativ bewegbaren
Widerlager (12, 18 a, 42, 50) geführt ist sowie bei
Kraft- und/oder Formschluß zusammenwirkt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß zumindest eines der Tragorgane (22, 22 e; 23, 23 e, 23 a)
mit Greifelementen (32) versehen ist, die mit
Gegenelementen (34, 34 a) des zu den Tragorganen relativ
bewegbaren Widerlagers (12, 18 a, 42, 50) kämmend
zusammenwirken.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß die Greifelemente (32) der
Tragorgane (22, 22 e, 23, 23 e; 23 a) sowie die
Gegenelemente (34, 34 a) des Widerlagers (12, 18 a; 42,
50) als Eingriffspartner einen Kraftschluß
herstellenden Raupenmechanismus bilden zur Erzeugung
eines definierten Hubes zwischen Tragorgan und
Widerlager bei Durchlaufen eines Temperaturzyklus des
Elementes (24, 24 a) aus Formgedächtnislegierung.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß die Greifelemente (32) der
Tragorgane (22, 22 e; 23, 23 e; 23 a) sowie die
Gegenelemente (34, 34 a) des Widerlagers (12, 18 a; 42,
50) als Eingriffspartner einen auf Reibungsanisotropie
beruhenden Raupenmechanismus bilden zur Erzeugung eines
definierten Hubes zwischen Tragorgan und Widerlager bei
Durchlaufen eines Temperaturzyklus des Elementes (24,
24 a) aus Formgedächtnislegierung.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 4, gekennzeichnet
durch eine die Reibungsanisotropie vermittelnde form
schlüssige Rutschverzahnung aus Fasern, ausgerichteten
Lamellen oder Stufen als Eingriffspartner.
6. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 4, gekennzeichnet
durch eine die Reibungsanisotropie vermittelnde form
schlüssige Rutschverzahnung mit in rillenartige
Vertiefungen (34, 34 a) eingreifbaren Rastorganen (32)
als Eingriffspartner.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, daß ihre Antriebseinheit (14) ein Hohl
profil (24) als das aus der Formgedächtnislegierung
hergestellte Element umfaßt, das in einem innenseitig
einen der Eingriffspartner (34) enthaltenden Hohlstrang
(12) in einer Längsachse (A) verschieblich zwischen
zwei quer zur Längsachse verlaufenden scheibenartigen
Tragorganen (22, 22 e) gelagert sowie wenigstens eines
der Tragorgane mit dem anderen Eingriffspartner (32)
versehen ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,
daß eines der Tragorgane (22) mit einem axial beweglich
gelagerten strangartigen Kolben (18) verbunden ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Kolben (18) mit einer Sackbohrung
(40) zur Aufnahme eines Abschnittes des Hohlprofiles
(24) versehen ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch
gekennzeichnet, daß der Kolben (18) in wenigstens einem
Gleitring (16) geführt ist, der bevorzugt im Hohlstrang
(12) festliegt.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch
gekennzeichnet, daß der Kolben (18) an seinem Umfang
mit zumindest einer Spiralnut (21) versehen ist, die
mit wenigstens einer vom Hohlstrang (12) einwärts
ragenden Nase (17 a) kämmt.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch
gekennzeichnet, daß der Kolben wenigstens eine
achsparallele Kolbennut (20) für eine Führungsnase (17)
des Hohlstranges (12) aufweist.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch
gekennzeichnet, daß die Nase/n (17, 17 a) radial vom
Gleitring (16) abragt/en.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 13, dadurch
gekennzeichnet, daß das Hohlprofil ein von einer
Schraubenfeder als Kraftspeicher (30) umfangener
Hohlzylinder (24) und/oder der Hohlstrang (12) ein Rohr
sind/ist.
15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet,
daß im Hohlraum (26) des Hohlzylinders (24) wenigstens
ein Heizelement (28) lagert.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, daß ihre Antriebseinheit (14) ein Hohl
profil (24) als aus der Formgedächtnislegierung herge
stelltes Element enthält, dessen Hohlraum (26) von
einem Kolben (18 a) axial durchsetzt ist, wobei der Kol
ben einen Eingriffspartner (34) aufweist, der mit dem
anderen Eingriffspartner (32) im Ringdurchbruch (41)
wenigstens einer Ringscheibe (23, 23 e) als Tragorgan
kämmt.
17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet,
daß das Hohlprofil (24) ein Hohlzylinder ist.
18. Vorrichtung nach Anspruch 16 oder 17, dadurch
gekennzeichnet, daß sich zwischen zwei Ringscheiben
(23, 23 a) wenigstens eine im zylindrischen Hohlraum
(26) des Hohlprofils (24) vorgesehene Schraubenfeder
als Kraftspeicher (30) abstützt.
19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch
gekennzeichnet, daß dem Hohlprofil (24) außenseitig ein
Heizelement zugeordnet ist.
20. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis
19, dadurch gekennzeichnet, daß vom Tragorgan (22, 22 e;
23, 23 e) radiale Sperrklinken (32) als Rastorgane
abragen, denen als Eingriffspartner Rillen (34, 34 a)
sägezahnartigen Querschnitts mit in Bewegungsrichtung
querschnittlich geneigten Stirnwänden (35) und radialen
Rückwänden (36) zugeordnet sind.
21. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 6 bis
20, dadurch gekennzeichnet, daß die Rastorgane oder
Sperrklinken (32) von zwei gegenüberliegenden
Umfangsquartalen des Umfangsquerschnittes des
Tragorgans (22, 22 e) oder des zentralen
Ringdurchbruches (41) der Ringscheiben (23, 23 e)
abragen.
22. Vorrichtung nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Sägezahnrillen (34, 34 a) in die In
nenseite des Hohlstranges oder Rohres (12) so einge
bracht sind, daß sie in jeweils zwei nebeneinander lie
genden Quartalen (h, r) des Rohrquerschnittes gegenläu
fig gerichtet sind.
23. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis
19, dadurch gekennzeichnet, daß vom Tragorgan (22, 22 e;
23, 23 e) gegen die Bewegungsrichtung (x) in einem
Winkel (w) zur Längsachse (A) geneigte Sperrklinken
(32) abragen, denen als Eingriffspartner Sägezahnrillen
(34, 34 a) mit in Bewegungsrichtung querschnittlich
geneigten Stirnwänden (35) und radialen Rückwänden (36)
zugeordnet sind.
24. Vorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet,
daß die Sperrklinken (32) an zwei benachbarten Sech
steln (h1, r1) des Umfangsquerschnittes des Tragorgans
(22, 22 e) sowie die Sägezahnrillen (34, 34 a) an zwei
benachbarten Sechsteln (h1, r1) des Hohlstranges oder
Rohres (12) innenseitig sowie zueinander gegenläufig
vorgesehen sind.
25. Vorrichtung nach Anspruch 23 oder 24, dadurch gekenn
zeichnet, daß zwei einander gegenüberliegende Sechstel
(f1) des Umfangsquerschnittes des Tragorgans (22, 22 e)
sowie des Hohlstranges oder Rohres (12) glatt ausgebil
det sind.
26. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß das aus einer
Formgedächtnislegierung geformte Element (24 a) ein
Kreissegment ist, das zwischen jeweils
kreissegmentartig ausgebildeten Tragorganen (23 a) ange
ordnet und von dem Kraftspeicher (30) umfangen ist, wo
bei diese Antriebseinheit (14 a) teilbogenförmig ver
läuft.
27. Vorrichtung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet,
daß die Antriebseinheit (14 a) dem mit wenigstens einem
Bereich von Sägezahnrillen (34) ausgestatteten Umfang
einer Walze (42) zugeordnet ist, wobei zumindest eine
Fläche (44) eines Tragorgans (23 a) der Antriebseinheit
entsprechend dem Umfang der Walze gekrümmt und mit
Sperrklinken (32) als Eingriffspartner versehen ist.
28. Vorrichtung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet,
daß die Antriebseinheit (14 a) der Oberfläche (48) einer
Drehscheibe (50) zugeordnet und diese mit wenigstens
einem Bereich radialer Sägezahnrillen (34 a) versehen
ist, wobei eine Flankenfläche (46) wenigstens eines
Tragorgans (23 a) Sperrklinken (32) als Eingriffspartner
aufweist.
29. Verwendung eines Linearantriebs nach wenigstens einem
der voraufgehenden Patentansprüche für teleskopartig
verlängerbare Elemente.
30. Verwendung eines Linearantriebes nach wenigstens einem
der Patentansprüche 1 bis 28 für teleskopartig
verlängerbare Marknägel zur Verlängerung von Knochen in
situ.
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