DE3923609A1

DE3923609A1 - Winkelantriebsvorrichtung

Info

Publication number: DE3923609A1
Application number: DE3923609A
Authority: DE
Inventors: Gregory A Goris
Original assignee: Bristol Myers Co
Current assignee: Bristol Myers Squibb Co
Priority date: 1988-07-15
Filing date: 1989-07-17
Publication date: 1990-01-18
Also published as: JPH02138513A; GB2220729A; FR2634260A1; KR900001466A; GB8916227D0

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Winkelantriebsvorrichtungen, die in Verbindung mit Werkzeugen, beispielsweise motorbetriebenen Werkzeugen, verwendet werden. Genauer gesagt bezieht sich die Erfindung auf eine Winkelantriebsvorrichtung mit hohem Drehmomentübertragungsvermögen, die über einen kleinen Krümmungsradius betrieben werden kann.

Winkelantriebsvorrichtungen, die als Zubehör ausgebildet sein können, ermöglichen, daß Werkzeuge, insbesondere motorbetriebene Werkzeuge, ein Objekt oder eine Position erreichen können, das bzw. die auf direktem Wege schwierig zu erreichen ist. Eine bekannte Winkelantriebsvorrichtung, beispielsweise die in der US-PS 16 36 636 beschriebene, besitzt einen im wesentlichen flexiblen Schaft, der in ein gekrümmtes Rohr eingepaßt ist. Ein Ende des flexiblen Schaftes ist mit einer Werkzeugspitze verbunden, die sich um eine erste Achse dreht. Das gegenüberliegende Ende des flexiblen Schaftes steht mit einem Antriebselement in Verbindung, das sich um eine andere Achse dreht, die nicht koaxial zur ersten Achse verläuft. Das Antriebselement dreht den flexiblen Schaft innerhalb des gekrümmten Rohres, um auf diese Weise eine Drehbewegung auf die Werkzeugspitze zu übertragen. Da es sich bei dem Schaft um eine flexible einstückige Einheit handelt, kann dieser nur ein relativ geringes Drehmoment übertragen.

Eine andere bekannte Winkelantriebsvorrichtung, wie sie beispielsweise in der US-PS 16 77 337 beschrieben ist, besitzt zwei oder mehr in Eingriff bringbare Antriebselemente, die innerhalb eines gekrümmten Rohres angeordnet sind. Die Antriebselemente weisen gegenüberliegende Enden auf, die mit zahnförmigen Vorsprüngen versehen sind, welche mit komplementär ausgebildeten zahnförmigen Vorsprüngen von benachbarten Antriebselementen kämmen. Die Antriebselemente können relativ zueinander fehlausgerichtet oder geneigt sein, während sie miteinander kämmen, um einen gewünschten Winkelversatz vorzusehen. Die Größe des Eingriffs der Zähne zwischen den miteinander kämmenden Antriebselementen nimmt jedoch in Abhängigkeit vom Grad der Fehlausrichtung ab. Ein abnehmender Zahneingriff kann zu extrem hohen Kontaktdrücken zwischen den miteinander in Eingriff stehenden Zähnen und zu einem möglichen Ausfall der Antriebselemente führen, wenn hohe Drehmomente auftreten.

Es ist somit wünschenswert, eine Winkelvorrichtung zu schaffen, die nicht flexible Antriebselemente aufweist, welche während eines Winkelversatzes vollständig in Eingriff verbleiben, um die Übertragung von hohen Drehmomenten während des Betriebes bei einem ausgewählten Winkelversatz zu ermöglichen.

Der Erfindung liegt folgende Aufgabe zugrunde: Eine neuartige Winkelantriebsvorrichtung zu schaffen, die starre, miteinander in Eingriff stehende Segmente aufweist, welche relativ zueinander geneigt werden können, um einen gewünschten Winkelversatz vorzusehen, eine neuartige Winkelantriebsvorrichtung mit Universalgelenken, welche einen Kopf und eine entsprechende Fassung aufweisen, die miteinander in Eingriff stehen, eine neuartige Winkelantriebsvorrichtung, bei der die Kopf- und Fassungsabschnitte der Universalgelenke im Querschnitt polygonal ausgebildet sind, eine neuartige Winkelantriebsvorrichtung, die einen stationären äußeren Gehäuseabschnitt und einen beweglichen äußeren Gehäuseabschnitt aufweist, wobei der bewegliche äußere Gehäuseabschnitt mit einem Antriebselement verbunden ist, eine neuartige Winkelantriebsvorrichtung, die die Übertragung von Drehmoment über einen relativ kleinen Radius ermöglicht, und ein neuartiges Verfahren zum Verändern des Winkels zwischen einem reibenden Werkzeug und einem angetriebenen Werkzeug.

Weitere Ziele und Merkmale der Erfindung werden hiernach im einzelnen erläutert.

Erfindungsgemäß besitzt die Winkelantriebsvorrichtung ein starres Halteelement mit einem gekrümmten oder versetzten Abschnitt, der rohrförmig ausgebildet ist. Der gekrümmte rohrförmige Abschnitt, der stationär ist, beherbergt eine Vielzahl von miteinander in Eingriff stehenden Bewegungsübertragungsvorrichtungen oder Segmenten. Die miteinander in Eingriff stehenden Segmente folgen der Krümmung des gekrümmten Abschnittes und sind somit relativ zueinander versetzt oder geneigt.

Der Winkelversatz von Segment zu Segment wird erreicht, indem ein Kopfabschnitt eines jeden Segmentes mit gekrümmten Flächen versehen ist, die relativ zu einer Längsachse des Segmentes nach außen gekrümmt sind. Die gekrümmten Flächen besitzen im Querschnitt im wesentlichen polygonale Formen, vorzugsweise eine hexagonale Form. Ein reduzierter Hals- oder Spielabschnitt, der an den Kopfabschnitt angeschlossen ist, besitzt einwärts gebogene gekrümmte Flächen, die Fortsetzungen der gekrümmten Flächen des Kopfabschnittes bilden.

Das gegenüberliegende Ende eines jeden Segmentes ist mit einer polygonalen, vorzugsweise hexagonalen Fassung versehen, die solche Abmessungen aufweist, daß sie den Kopfabschnitt eines identischen Segmentes aufnimmt. Die Flächen der Fassung oder Flächenabschnitte sind im wesentlichen planar ausgebildet. Die Segmente können somit gegeneinander versetzt angeordnet werden, indem die gekrümmten Flächenabschnitte, die am Kopf eines jeden Segmentes ausgebildet sind, in einer entsprechenden, damit in Eingriff stehenden Fassung geneigt werden.

Ein Abschnitt einer jeden gekrümmten polygonalen Fläche am Kopfende eines jeden Segmentes stellt mit einem Abschnitt einer jeden planaren Fläche einer entsprechenden damit in Eingriff stehenden Fassung während des winklig versetzten Eingriffes zwischen benachbarten Segmenten einen Kontakt her. Somit werden die auf die Segmente einwirkenden Torsionskräfte auf jeden Flächenabschnitt und jede planare Fläche der entsprechenden miteinander in Eingriff stehenden Kopf- und Fassungsabschnitte verteilt.

Das Segment ist ferner mit einer äußeren Eingriffsfläche versehen, die vorzugsweise eine sphärische Kontur besitzt. Diese sphärische Eingriffsfläche, die mit axialem Abstand vom Kopfabschnitt angeordnet ist, trägt dazu bei, die Segmente zu stabilisieren, wenn diese sich in ihrer Eingriffsstellung im gekrümmten rohrförmigen Abschnitt befinden, was auf den Kontakt zwischen dem Außenumfang der sphärischen Eingriffsfläche und dem Innenumfang des gekrümmten rohrförmigen Elementes zurückzuführen ist. Weitere Stabilität der Segmente ist auf den Eingriff zwischen den Kopfabschnitten und den Fassungsabschnitten von benachbarten Segmenten zurückzuführen.

Die Aufteilung der Torsionskraft auf die Eingriffsflächen der Kopf- und Fassungsabschnitte stellt sicher, daß die Winkelantriebsvorrichtung Zustände hohen Drehmoments toleriert. Darüber hinaus ermöglichen die Universalgelenk- Eigenschaften des Kopf- und Fassungseingriffs, daß Versatzwinkel erreicht werden, die einen relativ geringen Krümmungsradius für die Winkelantriebsvorrichtung gestatten.

Ein Ende des Halteelementes, das drehbar ist, steht mit einem Antriebswerkzeug, vorzugsweise einem motorbetriebenen Antriebswerkzeug, in Eingriff. Das gegenüberliegende Ende des Halteelementes der Winkelantriebsvorrichtung ist mit einer Werkzeughaltebefestigung verbunden, die sich vom stationären Abschnitt des Halteelementes aus erstreckt. Dieser stationäre Abschnitt des Halteelementes ist mit dem drehbaren Abschnitt derart verbunden, daß der stationäre Abschnitt unabhängig vom Antriebswerkzeug gehalten wird. Hierdurch wird die Drehung des Antriebswerkzeuges in eine Drehung der versetzten Segmente umgewandelt, die die Werkzeughaltebefestigung drehen.

Ein Verlängerungshandgriff kann am stationären Abschnitt der Winkelantriebsbefestigung vorgesehen sein, um die Handhabung der Winkelantriebsvorrichtung zu erleichtern. Der entsprechende Werkzeugdruck kann somit durch Druckaufbringung auf den Handgriff anstelle einer direkten Druckaufbringung auf das Antriebswerkzeug aufgebracht werden. Der Handgriff steuert ferner die Orientierung des stationären Abschnittes.

Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung im einzelnen erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine vereinfachte Draufsicht auf eine Winkelantriebsvorrichtung, die eine Ausführungsform der Erfindung verkörpert;

Fig. 2 eine vergrößerte perspektivische Ansicht eines Segmentes oder eines Bewegungsübertragungselementes dieser Vorrichtung;

Fig. 3 eine Seitenansicht des Segmentes;

Fig. 4 eine Endansicht des Segmentes;

Fig. 5 eine Ansicht des Segmentes vom gegenüberliegenden Ende;

Fig. 6 eine Teilansicht der Winkelantriebsvorrichtung, teilweise im Schnitt;

Fig. 7 eine vergrößerte Teilansicht der Winkelantriebsvorrichtung, teilweise im Schnitt; und

Fig. 8 eine andere Ausführungsform des Segmentes.

Entsprechende Bezugszeichen kennzeichnen gleiche Teile in den verschiedenen Figuren der Zeichnung.

Eine Winkelantriebsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist in Fig. 1 mit der Bezugsziffer 10 gekennzeichnet.

Diese Winkelantriebsvorrichtung 10 besitzt ein starres Halteelement 12, das eine Vielzahl von miteinander in Eingriff stehenden Bewegungsübertragungssegmenten 14 beherbergt, die aus irgendeinem bekannten geeigneten Material geformt sein können, beispielsweise aus legiertem Stahl, wie z. B. AISI 3630, der mit einer geeigneten bekannten Molyb dändisulfit-Schicht überzogen ist.

Wie die Fig. 2 bis 5 zeigen, besitzt ein typisches Segment 14 ein Ende, das mit einem Kopfabschnitt 16 versehen ist, und ein gegenüberliegendes Ende, das einen Fassungsabschnitt 18 aufweist. Der Kopfabschnitt 16 ist im Querschnitt im wesentlichen polygonal, vorzugsweise hexagonal, wie durch das Hexagon 20 dargestellt, das am freien Ende 22 des Kopfabschnittes 16 ausgebildet ist.

Der Umfang des Kopfabschnittes 16 bildet eine Eingriffsfläche, die durch eine Vielzahl von Flächenabschnitten 24, 26, 28, 30, 32 und 34 gekennzeichnet ist, welche in ihrer Zahl der Zahl der Seiten des Hexagons 20 entsprechen. Jeder Flächenabschnitt 24-34 ist in Längsrichtung gekrümmt und relativ zu einer Längsachse 36 (Fig. 2) des Segmentes 14 nach außen gebogen. Ein reduzierter Halsabschnitt 38 des Segmentes 14 besitzt gekrümmte Fortsetzungen des Flächenabschnitte 24-34, die relativ zur Längsachse 36 nach innen gebogen sind.

Der Fassungsabschnitt 18 ist im Querschnitt polygonal, vorzugsweise hexagonal, ausgebildet, wie bei 40 gezeigt. Er erstreckt sich von einem freien Ende 42 des Segmentes 14 nach innen und ist so bemessen, daß er den Kopfabschnitt 16 eines anderen Segmentes 14 lösbar aufnimmt. Der Fassungsabschnitt 18 bildet eine innere hexagonale Eingriffsfläche, welche durch eine Vielzahl von Flächenabschnitten 44, 46, 48, 50, 52 und 54 (Fig. 5) gekennzeichnet ist, die im wesentlichen planar sind.

Das Segment 14 besitzt desweiteren eine gerundete äußere Eingriffsfläche 56 einer sphärischen Krümmung, die sich über eine vorgegebene Strecke vom freien Ende 42 bis zu einem Zwischenende 58 erstreckt. Ringförmige Stufen 60 und 62 sind zwischen der äußeren Eingriffsfläche 56 und dem Halsabschnitt 38 ausgebildet. Die Stufen 60 und 62 besitzen eine geringere diametrale Größe als die äußere Eingriffsfläche 56.

Das Halteelement 12 weist einen rohrförmigen Gehäuseabschnitt 70 auf, der aus rostfreiem Stahl bestehen kann und einen gekrümmten Abschnitt 72 sowie einen im wesentlichen geraden Abschnitt 74 enthält. Der gekrümmte Abschnitt 72 weist eine vorgegebene Krümmung und ein vorgegebenes Ausmaß auf und nimmt eine vorgegebene Anzahl der Segmente 14 auf.

Der rohrförmige Gehäuseabschnitt 70 ist mit einer Präzisionsbohrung versehen. Der erforderliche Durchmesser wird im gekrümmten Abschnitt 72 beibehalten, indem man ein geeignetes bekanntes Kugelschmiedeverfahren anwendet, bei dem eine überdimensionierte Stahlkugel in das Rohr gepreßt und durch den gekrümmten Abschnitt gedrückt wird. Durch diesen Kugelschmiedevorgang werden Verformungen im gekrümmten Rohr korrigiert, die bei der anfänglichen Biegung des gekrümmten Abschnittes 72 entstanden sein können.

Ein Endabschnitt 76 (Fig. 6 und 7) des geraden Abschnittes 74 ist in einem Verbindungselement 78 angeordnet und mit diesem durch Löten oder andere Befestigungsmittel einstückig verbunden.

Das Verbindungselement 78, das aus rostfreiem Stahl bestehen kann, ist bei 80 mit einem Innengewinde versehen. Ein Kupplungselement 82 ist auf das Verbindungselement 78 verschraubt und über ein geeignetes Klebemittel daran befestigt. Das Kupplungselement 82 besitzt einen reduzierten Endabschnitt 84, der ein ringförmiges Lager 86 umgibt. Das ringförmige Lager 86 ist auf einer drehbaren Welle 88 montiert.

Ein Verriegelungsring 90 ist an einem Stufenabschnitt 92 der drehbaren Welle 88 an einem Ende des ringförmigen Lagers 86 vorgesehen. Der reduzierte Endabschnitt 84 des Kupplungselementes 82 beherbergt ein gegenüberliegendes Ende des ringförmigen Lagers 86. Hierdurch wird die Welle 88 drehbar mit dem Kupplungselement 82 verbunden, das am geraden Abschnitt 74 des rohrförmigen Gehäuseabschnitts 70 befestigt ist.

Die Welle 88, die als drehbarer Abschnitt bezeichnet werden kann, ist vom rohrförmigen Gehäuseabschnitt, der als stationärer Abschnitt bezeichnet werden kann, unabhängig drehbar.

Ein Schaftabschnitt 94 der drehbaren Welle 88 ist im geraden Abschnitt 74 des rohrförmigen Gehäuseabschnitts 70 angeordnet. Wie am deutlichsten in Fig. 7 dargestellt ist, ist ein distaler Endabschnitt 96 des Schaftabschnitts 94 mit einem Kopfabschnitt 98 versehen, der mit dem Kopfabschnitt 16 identisch ist, sowie mit einem Halsabschnitt 100, der mit dem Halsabschnitt 38 identisch ist. Ein Schaftabschnitt 102 ist am proximalen Ende der drehbaren Welle 88 vorgesehen.

Ein Endabschnitt 114 des gekrümmten Abschnitts 72 ist in einem Verbindungselement 116 angeordnet und durch Löten oder andere geeignete Befestigungsmittel damit einstückig verbunden. Das Verbindungselement 116, das aus rostfreiem Stahl bestehen kann, ist bei 118 mit einem Außengewinde versehen.

Ein Kupplungselement 120, das aus rostfreiem Stahl bestehen kann, ist mit dem Verbindungselement 116 verschraubt und über ein geeignetes Klebemittel daran befestigt.

Ein angetriebenes Element 122, das vom Kupplungselement 120 umgeben wird, besitzt einen Basisflansch 124, der zum Verbindungselement 116 ausgerichtet ist. Das angetriebene Element 122 umfaßt einen Fassungsabschnitt 125, der in einem Basisende 127 ausgebildet ist. Der Fassungsabschnitt 125 ist mit dem Fassungsabschnitt 18, der im Segment 14 ausgebildet ist, identisch. Ein Satz von drei ringförmigen Lagern 126, 128 und 130, die am angetriebenen Element 122 montiert sind, ist zwischen dem Verbindungselement 116 und einem reduzierten Endabschnitt 132 des Kupplungselementes 120 angeordnet. Eine mit einem Gewinde versehener Endabschnitt 134 des angetriebenen Elementes 122 steht über das Kupplungselement 120 vor. Hierdurch wird das Kupplungselement 120 mit dem gekrümmten Abschnitt 72 einstückig verbunden, und das angetriebene Element 122 ist relativ zum Kupplungselement 120 drehbar.

Das Halteelement 12 besitzt desweiteren einen Handgriff, der eine Verlängerung 136 umfaßt, die vom geraden Abschnitt 74 vorsteht. Die Handgriffverlängerung 146 ist rohrförmig und besitzt eine Luftentlastungsöffnung 138. Eine zusätzliche Luftentlastungsöffnung 140 kann im geraden Abschnitt 74 an der Verbindungsstelle zur Handgriffverlängerung 136 vorgesehen sein.

Der Handgriff besitzt des weiteren ein Handgriffelement 142 mit einem Schaftabschnitt 144, der in die Handgriffverlängerung 136 einsetzbar ist. Ein kugelförmiger Halteabschnitt 146 (Fig. 1) ist an einem Ende des Handgriffelementes 142 vorgesehen. Falls gewünscht, kann der Schaftabschnitt 144 mit der Handgriffverlängerung 136 verklebt, verschraubt oder in anderer Weise befestigt sein. Desweiteren ist es möglich, eine geeignete einstückige Handgriffeinrichtung (nicht gezeigt) an den geraden Abschnitt 74 anzuformen oder in anderer Weise zu befestigen.

Im Betrieb der Winkelantriebsvorrichtung 10 wird eine Antriebsverbindung zwischen der drehbaren Welle 88 und dem angetriebenen Element 122 hergestellt, indem die Segmente 14 mit der drehbaren Welle 88 und dem angetriebenen Element 122 in Eingriff gebracht werden. Vorzugsweise ist die gesamte Oberfläche der Segmente 14 einschließlich des Fassungsabschnitts 18 mit einem geeigneten Schmiermittel, wie beispielsweise Fett, beschichtet.

Der Kopfabschnitt 98 der drehbaren Welle 88 steht mit dem Fassungsabschnitt 18 eines benachbarten Segmentes 14 in Eingriff. Weitere Segmente 14 werden nacheinander mit dem gekrümmten Abschnitt 72 in Eingriff gebracht, um eine Verbindung mit dem Fassungsabschnitt 125 des angetriebenen Elementes 122 herzustellen.

Im Gebrauch der Winkelantriebsvorrichtung 10 steht ein Futterabschnitt 152 eines motorbetriebenen Werkzeuges 154 mit dem Schaftabschnitt 102 der drehbaren Welle 88 in Eingriff, wie in Fig. 6 gezeigt. Ein angetriebenes Werkzeug 156 (Fig. 1 und 6) wird mit dem Endabschnitt 134 des angetriebenen Elementes 122 verschraubt. Somit bewirkt die Drehung der drehbaren Welle 88 durch das motorbetriebene Werkzeug 154 eine Drehung der Segmentelemente 14, die das angetriebene Element 122 und das angetriebene Werkzeug 156 drehen. Falls gewünscht, kann das angetriebene Werkzeug 156 durch eine geeignete Futtervorrichtung ersetzt werden. Das Handgriffelement 142 steuert die Orientierung des stationären rohrförmigen Halteabschnitts 70 während des Betriebes des angetriebenen Werkzeuges 156.

Die kugelförmigen äußeren Eingriffsflächen 56 eines jeden Segmentes 14 besitzen präzise Abmessungen, so daß sie eng an die Innenfläche 158 des rohrförmigen Gehäuseabschnitts 70 passen. Die äußeren Eingriffsflächen 56 legen somit die Segmente 14 innerhalb des rohrförmigen Gehäuseabschnitts 70 örtlich fest und stabilisieren diese. Weitere Stabilität und Fixierung der Segmente 14 im rohrförmigen Gehäuseabschnitt 70 wird durch den Eingriff der Kopfabschnitte 16 in den Fassungsabschnitten 18 erreicht.

Zwischen den äußeren Eingriffsflächen 56 und der Innenfläche 158 ist genügend Spiel vorhanden, um ein Verschwenken der Flächen 56 gegen die Innenfläche 158 zu ermöglichen. Durch die Präzisionsbemessung der äußeren Eingriffsflächen 56 und der Innenfläche 158 wird darüber hinaus eine Relativdrehung zwischen den äußeren Eingriffsflächen 56 und der Innenfläche 158 während der Drehbewegung der miteinander in Eingriff stehenden Segmentelemente 14 gestattet.

Die gekrümmte Struktur der Flächenabschnitte 24-34 des Kopfabschnittes 16 eines jeden Segmentes 14 und der Eingriff dieser Kopfabschnitte 16 in die entsprechenden Fassungsabschnitte 18 eines jeden Segmentes ermöglichen einen ausgewählten Winkelversatz zwischen den Längsachsen 36 eines jeden Segmentes. Die Segmente 14 sind somit an den gekrümmten Abschnitt 72 des Halteabschnittes 12 anpaßbar.

Beispielsweise funktioniert jedes Paar der miteinander in Eingriff stehenden Segmente 14 als Universalkupplung und kann die Drehachse der Winkelantriebsvorrichtung 10 um vorgegebene Beträge, beispielsweise 15°, versetzen. Der Gesamtversatzwinkel der Winkelantriebsvorrichtung 10 entspricht etwa der Summe eines jeden einzelnen Versatzwinkels zwischen entsprechenden in Eingriff stehenden Segmenten 14. Die Ablenkung eines der Segmente 14 gegenüber einem anderen Segment 14 wird mit im wesentlichen vollständigem Umfangseingriff eines Segmentkopfabschnittes 16 in einen benachbarten Segmentfassungsabschnitt 18 erreicht. Somit ist jedes aufeinanderfolgende Segment 14 in der Lage, vom vorhergehenden Segmentelement Drehmoment auf vollem Zuführungsniveau zu empfangen und das empfangene Drehmoment mit im wesentlichen keinem Schlupf auf das nächst benachbarte Segment zu übertragen.

Der Halsabschnitt 38 eines jeden Segmentes 14 ist gegenüber den Eingriffsflächen 24-34 des Kopfabschnittes um eine ausreichende Größe reduziert, um einen gewünschten Winkelversatz zwischen den Segmenten zu gestatten.

Obwohl die genauen Abmessungen des Segmentes 14 in Abhängigkeit von den speziellen Erfordernissen des durchgeführten Arbeitsvorganges variieren, können die Größenbeziehungen in einem Segment 14 beispielhaft dargestellt werden, das eine Gesamtlänge von etwa 9,30 mm besitzt. Der hexagonale Endabschnitt 20 kann einen Abstand von etwa 2,72 mm zwischen gegenüberliegenden Seiten aufweisen. Der Krümmungsradius der Flächenabschnitte 24-34 kann etwa 2,36 mm betragen. Der Krümmungsradius der Flächenabschnitte 44-54 des Halsabschnitts 38 kann etwa 1,57 mm betragen. Der Fassungsabschnitt kann durch eine 3,56 mm lange hexagonale Fassung gebildet werden. Die äußere Eingriffsfläche 56 kann einen Krümmungsradius von etwa 4,50 mm und einen Außendurchmesser von 5,92 mm besitzen. Der Abstand zwischen dem freien Ende 42 und dem Zwischenende 58 kann etwa 2,03 mm betragen. Die ringförmige Stufe 60 kann einen Durchmesser von etwa 4,76 mm aufweisen, und der Durchmesser der ringförmigen Stufe 62 kann etwa 4,04 mm betragen. Die Längenausdehnung der ringförmigen Stufe 60 kann etwa 2,03 mm groß sein.

Eine weitere Ausführungsform eines Segmentes ist in Fig. 8 mit der Bezugsziffer 160 versehen. Dieses Segment 160 besitzt einen Kopfabschnitt 162 und einen Halsabschnitt 164, die dem Kopfabschnitt 16 und dem Halsabschnitt 38 des Segmentes 14 entsprechen.

Das Segment 160 umfaßt desweiteren einen Fassungsabschnitt 166 entsprechend dem Fassungsabschnitt 18 des Segmentes 14 und eine äußere Eingriffsfläche 168, die der äußeren Eingriffsfläche 56 entspricht.

Das Segment 160 besitzt somit keine Struktur, die den ringförmigen Stufen 60 und 62 des Segmentes 14 entspricht.

Das Segment 160 wird in der gleichen Weise wie vorstehend für das Segment 14 beschrieben verwendet und kann in einem Halteelement (nicht gezeigt) arbeiten, das dem Halteelement 12 entspricht, um die vorstehend in Verbindung mit der Winkelantriebsvorrichtung 10 beschriebenen Ergebnisse zu erreichen.

Zu den Vorteilen der Erfindung, die aus der vorstehenden Beschreibung hervorgehen, gehört, daß eine Winkelantriebsvorrichtung mit Antriebssegmenten geschaffen wird, die als Universalkupplungen funktionieren. Die Segmente bewirken eine Umlenkung der Drehachse eines Antriebselementes, während sie gleichzeitig einen im wesentlichen vollständigen Eingriff mit entsprechenden benachbarten Segmenten aufrechterhalten. Die Winkelantriebsvorrichtung besitzt trotz des Versatzes der entsprechenden miteinander in Eingriff stehenden Segmente ein hohes Drehmomentübertragungsvermögen, und das Eingangsdrehmoment wird über einen kleinen Krümmungsradius der Winkelantriebsvorrichtung übertragen.

Claims

1. Bewegungsübertragungsvorrichtung, gekennzeichnet durch:

a) ein Segment (14), das sich entlang einer Längsachse erstreckt und gegenüberliegende Enden aufweist,
b) einen Kopfabschnitt (16), der an einem der gegenüberliegenden Enden ausgebildet ist und eine Umfangseingriffsfläche mit einer peripheren, im wesentlichen polygonalen Form im Querschnitt aufweist, die eine Vielzahl von Flächenabschnitten (24-34) besitzt, die sich entlang der Längsachse erstrecken und in ihrer Zahl der Seitenzahl der peripheren, im wesentlichen polygonalen Form entsprechen und die relativ zur Längsachse gekrümmt ausgebildet sind, und
c) einen Fassungsabschnitt (18), der am anderen der gegenüberliegenden Enden ausgebildet ist und eine innere Eingriffsfläche mit einer inneren im wesentlichen polygonalen Form im Querschnitt besitzt und der so bemessen ist, daß er den Kopfabschnitt eines anderen Segmentes lösbar aufnimmt.

2. Bewegungsübertragungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein erstes Segment (14) umfaßt, das mit einem zweiten Segment (14) derart in Eingriff steht, daß der Kopfabschnitt (16) des ersten Segmentes lösbar in den Fassungsabschnitt (18) des zweiten Segmentes eingreift, und daß die gekrümmten Flächenabschnitte (24-34) des in Eingriff stehenden Kopfabschnitts (16) des ersten Segmentes (14) es ermöglichen, daß die Längsachse des ersten Segmentes um einen ersten vorgegebenen Winkel zur Längsachse des zweiten Segmentes (14) versetzt wird, wenn das erste und zweite Segment (14) miteinander in Eingriff stehen.

3. Bewegungsübertragungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein drittes Segment (14) aufweist, das mit dem zweiten Segment (14) derart in Eingriff steht, daß der Fassungsabschnitt (18) des dritten Segmentes lösbar mit dem Kopfabschnitt (16) des zweiten Segmentes in Eingriff steht, und daß die gekrümmten Flächenabschnitte (24-34) des in Eingriff stehenden Kopfabschnitts (16) des zweiten Segmentes es ermöglichen, daß die Längsachse des dritten Segmentes (14) um einen zweiten vorgegebenen Winkel gegenüber der Längsachse des zweiten Segmentes versetzt wird, wenn das zweite und dritte Segment miteinander in Eingriff stehen, derart, daß die Längsachsen des ersten und dritten Segmentes um einen Gesamtwinkel versetzt werden, der im wesentlichen der Summe aus dem ersten und zweiten vorgegebenen Winkel entspricht.

4. Bewegungsübertragungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die periphere und innere polygonale Form hexagonal sind.

5. Bewegungsübertragungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Eingriffsfläche des Fassungsabschnitts (18) eine Vielzahl von inneren Flächenabschnitten (44-54) aufweist, die sich entlang der Längsachse erstrecken und in ihrer Zahl der Zahl der Seiten der inneren im wesentlichen polygonalen Form entsprechen und im wesentlichen planar sind.

6. Bewegungsübertragungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Vielzahl von Segmenten aufweist, die derart hintereinander miteinander in Eingriff stehen, daß der Kopfabschnitt (16) von aufeinanderfolgenden Segmenten lösbar mit den Fassungsabschnitten (18) von benachbarten aufeinanderfolgenden Segmenten in Eingriff steht.

7. Bewegungsübertragungsvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Vielzahl der Segmente (14) ein distales Endsegment und ein proximales Endsegment umfaßt und so miteinander in Eingriff steht, daß die Längsachse von einem der Endsegmente um einen vorgegebenen Winkel gegenüber der Längsachse des anderen der Endsegmente versetzt ist.

8. Bewegungsübertragungsvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Einrichtung zum Drehen von einem der Endsegmente (14) um die Längsachse des einen Segmentes aufweist, um eine Drehbewegung zum restlichen Teil der Vielzahl der Segmente zu übertragen.

9. Bewegungsübertragungsvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Einrichtung zum Verbinden eines drehbaren angetriebenen Elementes mit dem anderen der Endsegmente (14) aufweist, um die Vielzahl der Segmente zu drehen.

10. Bewegungsübertragungsvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die gekrümmten Flächenabschnitte (24-34) der miteinander in Eingriff stehenden Kopfabschnitte derart gekrümmt sind, daß die Längsachse eines jeden Segmentes (14) gegenüber der Längsachse eines benachbarten in Eingriff stehenden Segmentes (14) um einen vorgegebenen Winkel versetzt werden kann, damit der gesamte Versatzwinkel zwischen den Endsegmenten sich der Summe der vorgegebenen Versatzwinkel der aufeinanderfolgenden in Eingriff stehenden Segmente in der Vielzahl der miteinander in Eingriff stehenden Segmente annähert.

11. Bewegungsübertragungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Segment (14) desweiteren eine abgerundete Eingriffsfläche (56) aufweist, die im axialen Abstand vom Kopfabschnitt (16) angeordnet ist und sich eine vorgegebene Strecke entlang der Längsachse erstreckt.

12. Bewegungsübertragungsvorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die abgerundete Eingriffsfläche (56) eine kugelförmige Krümmung besitzt.

13. Bewegungsübertragungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die bogenförmigen Flächenabschnitte (24-34) um eine vorgegebene Größe relativ zur Längsachse nach außen gebogen sind.

14. Bewegungsübertragungsvorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Halsabschnitt (38) aufweist, der zwischen dem Kopfabschnitt (16) und dem Fassungsabschnitt (18) ausgebildet ist und eine Fortsetzung der gekrümmten Flächenabschnitte (24-34) aufweist, die um einen vorgegebenen Betrag relativ zur Längsachse nach innen gekrümmt ist.

15. Bewegungsübertragungsvorrichtung, gekennzeichnet durch eine Vielzahl von Segmenten (14), die Kopfabschnitte (16) und Fassungsabschnitte (18) und entsprechende Längsachsen aufweisen und die aufeinanderfolgend miteinander in Eingriff stehen, so daß der Kopfabschnitt (16) von aufeinanderfolgenden Segmenten lösbar mit dem Fassungsabschnitt (18) von benachbarten aufeinanderfolgenden Segmenten (14) in Eingriff steht, daß die Kopfabschnitte und die Fassungsabschnitte entsprechende polygonale Querschnitte besitzen, daß die Kopfabschnitte (16) Flächenabschnitte (24-34) aufweisen, die in ihrer Zahl der Zahl der Seiten des Polygons entsprechen, und daß die Flächenabschnitte so gekrümmt sind, daß die Längsachse eines jeden Segmentes (14) gegenüber der Längsachse des benachbarten in Eingriff stehenden Segmentes um einen ersten vorgegebenen Winkel versetzt werden kann, um einen gewünschten Gesamtversatzwinkel zwischen den Längsachsen eines ersten Segmentes und eines letzten Segmentes vorzusehen, und daß Einrichtungen zum axialen Drehen der Segmente sowie Einrichtungen zum Verbinden eines drehbaren angetriebenen Elementes mit den Segmenten vorgesehen sind.

16. Bewegungsübertragungsvorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein starres Halteelement (12) zur Aufnahme der Vielzahl der miteinander in Eingriff stehenden Segmente (14) aufweist, das gegenüberliegende Enden besitzt, die um etwa den gewünschten Gesamtversatzwinkel gegeneinander versetzt angeordnet sind.

17. Bewegungsübertragungsvorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Halteelement (12) einen rohrförmigen Abschnitt (70) und eine rohrförmige Innenfläche besitzt und daß die miteinander in Eingriff stehenden Segmente (14) entsprechende äußere gekrümmte Eingriffsflächen (56) aufweisen, die mit der rohrförmigen Innenfläche in Eingriff bringbar sind, um eine axiale Drehung der miteinander in Eingriff stehenden Segmente (14) relativ zur rohrförmigen Innenfläche zu gestatten und zur Stabilisierung der Segmente innerhalb des rohrförmigen Abschnittes beizutragen.

18. Bewegungsübertragungsvorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Halteelement (12) einen rohrförmigen stationären Abschnitt (70) aufweist, wobei die miteinander in Eingriff stehenden Segmente (14) relativ zum stationären Abschnitt drehbar sind, und einen drehbaren Abschnitt (88), wobei die miteinander in Eingriff stehenden Segmente (14) relativ zum drehbaren Abschnitt drehbar sind und der drehbare Abschnitt an ein Antriebselement anschließbar ist.

19. Bewegungsübertragungsvorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein Handgriffelement (142) aufweist, das mit dem stationären Abschnitt (70) verbunden ist.

20. Verfahren zum Ändern des Winkels zwischen den Drehachsen eines Antriebselementes und eines angetriebenen Elementes, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:

a) Ausbilden eines Segmentes mit einem polygonalen Kopfabschnitt im Querschnitt und einem polygonalen Fassungsabschnitt im Querschnitt, wobei der Kopfabschnitt und der Fassungsabschnitt im Querschnitt entsprechende polygonale Seiten besitzen,
b) Versehen des Kopfabschnittes mit gekrümmten Flächenabschnitten, die den polygonalen Seiten des Kopfabschnittes entsprechen und sich relativ zu einer Längsachse des Segmentes nach außen krümmen,
c) Bemessen des Kopfabschnittes derart, daß er mit dem Fassungsabschnitt eines anderen identischen Segmentes in Eingriff bringbar und darin verschwenkbar ist,
d) Neigen des einen Segmentes relativ zum anderen Segment, während diese miteinander in Eingriff stehen, und
e) Verbinden eines Antriebselementes mit einem der miteinander in Eingriff stehenden Segmente und Verbinden eines angetriebenen Elementes mit dem anderen in Eingriff stehenden Segment.

21. Verfahren nach Anspruch 20, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:
Anordnen der miteinander in Eingriff stehenden Segmente in einem Halteelement,
Krümmen eines Abschnittes des Halteelementes, um eine gewünschte Neigung zwischen den miteinander in Eingriff stehenden Segmenten herzustellen, und
Ausbilden einer sphärischen Eingriffsfläche auf den miteinander in Eingriff stehenden Elementen, um mit dem Halteelement drehbar in Eingriff zu treten und die Segmente innerhalb des Halteelementes zu stabilisieren.