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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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1. Gebiet der
Erfindung:
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf mechanische Arretierungen,
die in erster Linie für
Fahrzeugsitze verwendet werden, und bezieht sich besonders auf den
Arretierungstyp, bei dem eine Stange Bewegung in einem Gehäuse axial überträgt.
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2. Stand der Technik:
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Mechanische
Arretierungen erlauben Teilen sich relativ zueinander zu bewegen
und sie, wenn erforderlich, zu verriegeln. Verstellbare Fahrzeugsitze verwenden
gemeinhin diese Art Arretierung zur Kontrolle von Sitzhöhe und Neigungswinkel.
Außerdem arretieren
sie den Sitz auf horizontalen Schienen, um den Sitz ab einem Lenkrad
oder einem Gas- bzw. Bremspedal zu positionieren. Beispiele solcher
Arretierungen schließen
Porter, U.S. Patent Nr. 5.150.771 (1992), "Coil Spring or Friction-Lock Mechanisms"/"Schraubenfeder- oder Reibungsarretiermechanismen" (siehe ebenso EP-A-0458
457) und Stringer, U.S. Patent Nr. 5.794.470 (1998), "Mechanical Seat Lock"/"Mechanische Sitzarretierung" ein.
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Die
Porter-Arretierung schließt
ein Gehäuse, eine
Stange, die axial durch das Gehäuse
gleiten kann und Schraubenfedern ein, die im Gehäuse fixiert sind und sich um
die Stange herum erstrecken. Die Federn haben einen normalen Innendurchmesser
zum Greifen der Stangenoberfläche
und Arretieren der Stange gegen Längsbewegung durch das Gehäuse hindurch.
Die Greifwirkung der Federn auf die Stange begrenzt außerdem ein
wenig die Drehbewegung der Stange.
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Die
Oberfläche
der Stange könnte
feine Riefen in einer allgemein quer zur Längsachse der Stange befindlichen
Richtung aufweisen. Die Federn weisen Oberflächen auf, die bis zu einem
gewissen Grad mit der Stangenoberfläche vergleichbar aufgeraut sind.
Die Oberflächen
der Federn haben feine Querriefenlinien, die allgemein parallel
zu den Riefenlinien auf der Stangenoberfläche verlaufen. Die Querriefenlinien
an den Federn passen mit Riefenlinien auf der Stangenoberfläche zusammen,
um Längsbewegung der
Stange durch die Federn und das Gehäuse hindurch zu verhindern.
Die Querriefenlinien an den Federn und der Stange tun wenig, um
die Drehbewegung der Stange zu verhindern.
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Die
mechanische Stringer-Arretierung schließt eine Stange ein, die sich
in Längsrichtung
in einem lang gestreckten, röhrenförmigen Gehäuse bewegen
kann. Das Gehäuse
bzw. die Stange wird an ein ortsfestes Fahrzeugteil und das andere
Teil an ein bewegliches Teil angebracht. Ein Paar Arretierschraubenfedern
im Gehäuse
umgeben die Stange. Der normale Durchmesser jeder Schraubenfeder
beträgt
geringfügig
weniger als der Außendurchmesser der
Stange. Daher sorgen die Federn, in ihrem Normalzustand, für eine feste
Greifwirkung auf die Stange. Das Gehäuse begrenzt Längsbewegung
der Federn. Demzufolge begrenzen die Federn die Längsbewegung
der Stange. Außerdem
begrenzt die Greifwirkung auf die Stange ein wenig die Drehbewegung der
Stange.
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Die
mechanische Stringer-Arretierung schließt ebenso zwei Endbuchsen ein.
Jede Endbuchse befindet sich an einem Ende einer Schraubenfeder.
Jede Buchse hat eine axiale Bohrung, um die Stange zu stützen und
ihr zu ermöglichen
durch das Gehäuse
zu gleiten. Jede Buchse könnte
außerdem
eine Schrägfläche angrenzend
an die Arretierfeder haben. Wenn eine große Axiallast auf die Stange angewandt
wird, zieht die Stange eine Schraubenfeder gegen die Schrägfläche der
Buchse. Dieser Vorgang neigt bzw. kantet die Schraubenfeder und ändert die
normale oder natürliche,
runde Form der Feder und erhöht
dadurch die Reibungskraft der Feder auf die Stange und begrenzt
weiter die Längsbewegung
der Stange.
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Zusammengefasst
schließen
die mechanischen Arretierungen in sowohl dem Porter- als auch Stringer-Patent
Schraubenfedern ein, die feste Greifwirkungen auf deren entsprechende
Stangen bereitstellen, um die Längs-
und Drehbewegungen der Stangen zu begrenzen. Diese mechanischen
Arretierungen schließen
außerdem
zusätzliche
Mechanismen ein, um die Längsbewegung
der Stange, bei Anwendung großer
Lasten, weiter zu begrenzen.
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Der
Stand der Technik schließt
keine zusätzliche
Struktur ein, um Drehbewegung der Stange zu verhindern. Demzufolge
könnte
sich, wenn eine ausreichend große
Last angewandt wird, die Stange in einer Richtung drehen, die bewirken
könnte,
dass sich die Stange, in Bezug auf die Schraubenfedern und das Gehäuse, in
Längsrichtung
bewegt. Stangendrehung kann die Höchstlast für jede mechanische Arretierung
verringern.
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Nicht
alle mechanischen Arretierungen haben zylindrische Stangen. Manche
haben quadratische oder rechteckige Stangen, die eine Bewegung innerhalb
einer Passriefe in einem Gehäuse übertragen.
J. Zhuang, Patentanmeldung Serien-Nr. 09/088,212, eingereicht 29.
Mai 1998, "Mechanical Lock
With A Cam-Driven Locking Pawl"/"Mechanische Arretierung
mit einer Nockenan triebs-Sperrklinke", offenbart solch eine Arretierung.
Derartige Formen begrenzen Stangendrehung. Jedoch verwendet die
Zhuang-Arretierung keine Schraubenfedern, um die Stange im Gehäuse zu arretieren.
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Deshalb
ist es wünschenswert
zu verhindern, dass sich die Stange im Gehäuse dreht.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Der
vorliegenden Erfindung gemäß ist eine mechanische
Sitzarretierung bereitgestellt, die umfasst: ein lang gestrecktes
Gehäuse;
wenigstens eine Buchse im Gehäuse,
wobei jede Buchse eine allgemein zylindrische Innenfläche aufweist;
eine Stange mit einer allgemein zylindrischen Außenfläche, wobei sich die Stange
durch die Buchse und wenigstens teilweise durch das Gehäuse erstreckt
und die Innenfläche
der Buchse die Stange für
Translation relativ zum Gehäuse
stützt;
wenigstens eine Arretierfeder im Gehäuse, um die Stange herum und
angrenzend an die Buchse, wobei der normale Innendurchmesser jeder
Arretierfeder weniger als der Außendurchmesser der Stange beträgt und in
eine entspannte Orientierung bewegbar ist, die einen Durchmesser hat,
der wenigstens geringfügig
größer als
der Außendurchmesser
der Stange ist; dadurch gekennzeichnet, dass: die Außenfläche der
Stange wenigstens einen nicht zylindrischen Bereich aufweist, der sich
in Längsrichtung
entlang der Stange erstreckt; und die Innenfläche wenigstens einer Buchse
wenigstens einen nicht zylindrischen Bereich aufweist, der dem nicht
zylindrischen Bereich an der Außenfläche der
Stange entspricht, um Drehbewegung der Stange zu begrenzen.
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In
einer bevorzugten Form der Erfindung schließt die mechanische Arretierung
ein Gehäuse, eine
Stange, Schraubenfedern und Endbuchsen ein. Die Stange hat ein Ende,
das sich in das Gehäuse
erstreckt und ein anderes Ende, das sich aus dem Gehäuse heraus
erstreckt. Die Stange hat keinen perfekten zylindrischen Querschnitt.
Vielmehr schließt die
Außenfläche der
Stange nicht zylindrische Bereiche oder Rotationshindernisse ein,
die sich entlang der Längsachse
der Stange oder im Wesentlichen entlang der Länge der Stange erstrecken.
Diese Rotationshindernisse begrenzen Drehbewegung der Stange. Im
beispielhaften Ausführungsbeispiel
sind die Rotationshindernisse flache Abschnitte auf der Außenfläche der
Stange. Die Rotationshindernisse können als andere Möglichkeit
Rillen, Riefenlinien, Ausbuchtungen oder andere Behinderungen sein.
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Ein
Paar Schraubenfedern sind am Gehäuse angebracht
und erstrecken sich um die Stange herum, um die Stange zu greifen
und Drehbewegung zu verhindern.
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Ein
Paar Endbuchsen, die am Gehäuse
befestigt sind, weisen Bohrungen auf, durch welche die Stange Bewegung überträgt. Die
Bohrungen geben den Buchsen Innenflächen, die der Außenfläche der Stange
entsprechen.
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Nicht
zylindrische Bereiche oder Unregelmäßigkeiten zur Verhinderung
von Drehbewegung sind an Innenflächen
der Buchsen geformt, um in die an der Außenfläche der Stange geformten Rotationshindernisse
einzurasten. Dieses Einrasten begrenzt die Drehbewegung der Stange.
Im beispielhaften Ausführungsbeispiel
sind an den Innenflächen
der Buchsen geformte Unregelmäßigkeiten
flache Bereiche und Rotationshindernisse an der Außenfläche der Stange
sind flache Abschnitte, die sich in Längsrichtung über die
Länge der
Stange erstrecken. Wenn die Stange die axialen Bohrungen der Buchsen
durchläuft,
rasten flache Bereiche an den Innenflächen der Buchsen in entsprechende
flache Abschnitte an der Außenfläche der
Stange ein, um zu verhindern, dass sich die Stange im Gehäuse dreht.
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Diese
Merkmale und andere sowie damit verbundene Vorteile der vorliegenden
Erfindung werden sich deutlich zeigen, indem auf die folgende ausführliche
Beschreibung und die zugehörigen
Zeichnungen Bezug genommen wird.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN:
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1 zeigt
eine seitliche Schnittansicht der erfindungsgemäßen verbesserten mechanischen
Arretierung.
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2 illustriert
eine perspektivische, teilweise Schnittansicht der in 1 gezeigten,
verbesserten mechanischen Arretierung.
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3 zeigt
eine weitere perspektivische, teilweise Schnittansicht der in 1 gezeigten
verbesserten mechanischen Arretierung.
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4 illustriert
eine seitliche Aufrissansicht einer Endbuchse.
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5 zeigt
eine entlang der Linie 5-5 der 4 genommene
Querschnittsansicht.
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6 illustriert
eine perspektivische teilweise Schnittansicht einer Stange.
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7 zeigt
eine entlang der Linie 7-7 der 6 genommene
Querschnittsansicht.
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AUSFÜHRLICHE
BESCHREIBUNG BEISPIELHAFTER AUSFÜRHUNGSBEISPIELE
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Die
mechanische Arretierung 10 der vorliegenden Erfindung schließt ein Gehäuse 14 ein.
Das Gehäuse 14 könnte aus
Stahl rohr geformt sein. Im beispielhaften Ausführungsbeispiel hat das Gehäuse einen
Außendurchmesser
(AD) von ca. 25,4 mm, einen Innendurchmesser (ID) von ca. 21,18
mm und eine Länge
von ca. 298 mm (1-3). Man
sollte aber beachten, dass die Abmessungen des Gehäuses 14 abhängig von
der Anwendung variieren werden.
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Das
gezeigte Gehäuse ähnelt jenem,
das im vorerwähnten
Stringer-Patent gezeigt ist. Porter und Sember, U.S. Patent Nr.
3.874.480 (1975), "Friction Brake
Mechanism"/"Reibungsbremsmechanismus", Porter, U.S. Patent
Nr. 4.577.730 (1986), "Mechanical
Lock"/"Mechanische Arretierung" und Porter und Babiciuc,
U.S. Patent Nr. 5.219.045 (1993), "Linear Mechanical Lock with One-Piece
Lock Housing"/Lineare
mechanische Arretierung mit einteiligem Arretiergehäuse" und Porter, U.S.
Patent Nr. 5.150.771 (1992) "Coil
Spring Or Friction Lock Mechanisms"/"Schraubenfeder-
oder Reibungsarretiermechanismen",
zeigen jeweils unterschiedliche Gehäuse für mechanische Arretierungen.
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Die
mechanische Arretierung 10 schließt außerdem ein Paar Arretierschraubenfedern 60 und 61 ein.
Im beispielhaften Ausführungsbeispiel
ist jede Arretierfeder 60 und 61 aus 1,575-mm-Saitendraht in 16¥ Windungen
gewickelt. Die Zahl der Windungen in der Arretierfeder variiert
in Abhängigkeit
von der Größe des Gehäuses 14.
Im nicht montierten Zustand beträgt
der ID der Arretierfedern geringfügig weniger als der AD der
Stange 30. Wenn sich daher die Stange 30 durch
die Arretierfedern 60 und 61 erstreckt, ergreifen
sie die Stange 30 fest und begrenzen Längsbewegung der Stange. Die
Greifwirkung der Federn auf die Stange begrenzt außerdem die
Drehbewegung der Stange.
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Die
mechanische Arretierung 10 schließt weiter ein Hebel-Fitting 74 ein,
das einen röhrenförmigen Ring
um Abschnitte der Arretierfedern 60 und 61 herum
(2 und 3) formt. Ein Hebel 78 ist mit
dem Hebel-Fitting 74 verbunden und aus diesem heraus nach
außen
gebogen.
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Die
mechanische Arretierung 10 schließt außerdem eine Stange 30 (1–3)
ein. Die Stange 30 hat ein erstes Ende 32, das
sich in das Gehäuse 14 erstreckt
und ein zweites Ende 34, das sich aus dem Gehäuse 14 heraus
erstreckt. Das zweite Ende 34 der Stange 30 ist
zu einem Flansch 36 (1) abgeflacht.
Der Flansch 36 hat ein Loch 38 zum Befestigen
der Stange an ein Teil des Fahrzeugsitzes (nicht gezeigt). Die Stange 30 könnte hohl
sein (wie in 2 und 3 gezeigt)
oder massiv sein (wie in 6 und 7 gezeigt).
Die Stange 30 hat einen allgemeinen AD von ca. 12,7 mm.
Die Außenfläche der
Stange 30 weist aber nicht zylindrische Bereiche oder Rotationshindernisse
auf, die sich in Längsrichtung
im wesentlichen über
die Länge
der Stange 30 erstrecken. Die Rotationshindernisse dienen
als Mittel zum Begrenzen der Drehbewegung der Stange 30.
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Im
beispielhaften Ausführungsbeispiel schließt die Stange 30 zwei
flache Abschnitte 31 ein, die allgemein 180° voneinander
versetzt sind (2, 3, 6 und 7).
Diese flachen Abschnitte 31 erstrecken sich in Längsrichtung
auf der Außenfläche der
Stange 30 im wesentlichen über die Länge der Stange 30 (2 und 3).
Die Rotationshindernisse könnten
als andere Möglichkeit
Rillen, Riefenlinien, Ausbuchtungen oder andere Oberflächenbehinderungen
sein, die konzipiert sind, die Drehbewegung der Stange im Gehäuse zu hindern.
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Das
Gehäuse 14 nimmt
ein Paar Endbuchsen 40 auf. Im beispielhaften Ausführungsbeispiel haben
die Buchsen einen AD von 21,08 mm, einen ID von 16,14 mm und eine
Länge von
22,86 mm. Jede Buchse weist eine Umfangsrille 44 auf. Die
Vertiefungen 16 im Gehäuse 14 rasten
in die Umfangsrillen 44 der Buchsen ein und sichern die
Buchsen in Position. Jede Buchse weist außerdem eine mittige, axial
ausgerichtete Bohrung 50 auf (2, 3 und 5). Der
ID (Innendurchmesser) jeder Bohrung 50 ist geringfügig größer als
der AD der Stange, sodass die Stange durch die Bohrung hindurchlaufen
kann. Die Bohrung gibt jeder Buchse 40 eine Innenfläche 54.
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Jede
Buchse 40 weist außerdem
eine äußere Endfläche 90 und
eine innere Endfläche 94 auf. Die äußere Endfläche 90 ist
senkrecht zur Längsachse
der Stange 30, aber die innere Endfläche 94 hat einen Winkel
von ca. 55° bis
65° oder
mehr zur selben Achse. Die Arretierschraubenfedern 60 und 61 haben
einen natürlichen
Steigungswinkel. Der Winkel der inneren Endflächen 94 der Buchsen
ist im Wesentlichen ein größerer spitzer
Winkel als der natürliche
Steigungswinkel der Federn 60 und 61. Das Stringer-Patent erläutert die
Vorteile der Winkelflächen.
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Die
Arretierschraubenfedern 60 und 61 sind angepasst
zu verhindern, dass sich die Stange 30 in Längsrichtung
bewegt. Die Arretierschraubenfedern sind in ihrer normalen oder
natürlichen
Position nicht entrollt oder entspannt, daher greifen sie die Stange fest.
Daher ergreifen die Arretierfedern die Stange, unter einer relativ
kleinen Axiallast der Stange, z.B. einer Last, die, während eines
plötzlichen
Stopps, von einem Fahrzeugsitz übertragen
wird, um zu verhindern, dass sich die Stange in Längsrichtung
bewegt. Bei höheren
Lasten beginnen sich die Schraubenfedern 60 und 61 zu
kanten sowie die Last die Stange 30 vorwärts treibt.
Das Kanten erhöht
die Griffwirkung der Windung auf die Stange. Wenn die Schraubenfedern 60 und 61,
unter höheren
Lasten, beginnen sich mit der Stange im Gehäuse zu bewegen, wird eine der
Schraubenfedern gegen die winkelige innere Endfläche 94 der entsprechenden
Buchse 40 drücken.
Der Winkel der inneren Endfläche 94 der entsprechenden
Buchse bewirkt, dass sich die Feder 60 oder 61 noch
weiter kantet. Die natürliche,
runde Form 60 der Feder wird mehr elliptisch, was die Kraft erhöht, welche
die Feder auf die Stange aufbringt. Demzufolge greift die Feder
die Stange 30 noch fester und begrenzt weiter die Längsbewegung
der Stange.
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Wie
oben angegeben, begrenzt die Greifwirkung der Federn auf die Stange
ein wenig die Drehbewegung der Stange. Die mechanische Arretierung 10 besitzt
eine zusätzliche
Rotationsschutzstruktur, um zu verhindern, dass sich die Stange
weiter dreht, wenn eine große
Last auf die Stange 30 angewandt wird. Die Buchsen 40 und
die Stange 30 arbeiten zusammen, um die Struktur bereitzustellen.
Nicht zylindrische Bereiche oder Rotationshindernisse sind, wie oben
erwähnt,
auf der Außenfläche der
Stange geformt. Diese Rotationshindernisse erstrecken sich in Längsrichtung
im Wesentlichen über
die Länge
der Stange und begrenzen weiter die Drehbewegung der Stange. Außerdem weist
jede Endbuchse nicht zylindrische Bereiche bzw. Unregelmäßigkeiten
zur Verhinderung von Rotation an ihrer Innenfläche 54 auf. wenn die
Stange die Bohrungen der Buchsen durchläuft, greifen die Unregelmäßigkeiten
an den Innenflächen
in die Rotationshindernisse 31 an der Außenfläche der
Stange 30 ein und verhindern, dass sich die Stange dreht.
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Im
beispielhaften Ausführungsbeispiel
sind die Rotationshindernisse an der Außenfläche der Stange zwei flache,
ca. 180° voneinander
geformte Abschnitte 31 (6 und 7).
Diese flachen Abschnitte 31 erstrecken sich in Längsrichtung
im Wesentlichen über
die Länge
der Stange (6). Die entsprechenden Unregelmäßigkeiten
an den Innenflächen
der Buchsen 40 zur Verhinderung von Rotation sind zwei
flache, um ca. 180° voneinander
geformte, Bereiche 52. wenn die Stange die Bohrungen 50 der
Buchsen durchläuft,
greifen die flachen Abschnitte 31 an der Außenfläche der
Stange in die flachen Bereiche 52 an der Innenfläche 54 der
Buchsen 40 und verhindern dadurch, dass sich die Stange 30 dreht.
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Die
Rotationshindernisse an der Außenfläche der
Stange könnten
als andere Möglichkeit
Rillen, Riefenlinien in Längsrichtung, Ausbuchtungen oder
andere Oberflächenbehinderungen
sein, die konzipiert sind, die Drehbewegung der Stange zu hindern.
Außerdem
können
die Unregelmäßigkeiten an
den Innenflächen
der Buchsen zur Verhinderung von Rotation als andere Möglichkeit
Vorsprünge,
die mit den Oberflächenrillen
der Stange zusammenpassen, Riefenlinien, die sich mit den Längsriefenlinien an
der Oberfläche
der Stange verriegeln oder Vertiefungen zur Aufnahme der Stangenausbuchtungen sein.
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Die
mechanische Arretierung 10 schließt einen Hebel 78 ein.
Dieser Hebel ist mit einem fernen Griff verbunden (nicht gezeigt),
den der Benutzer erreichen kann. Zum Verstellen der Stangenposition
in Längsrichtung
bringt ein Benutzer Drehmoment im Uhrzeigersinn (durch einen Pfeil 76 in 2 illustriert)
auf den Hebel auf. Dies bewirkt, dass die Wand 75 der Rille 73 (3)
im Hebel-Fitting 74 die Federmitnehmer 80 und 81 im
Uhrzeigersinn dreht. Die Bewegung der Federmitnehmer 80 im
Uhrzeigersinn bewirkt, dass sich die Arretierschraubenfedern geringfügig entrollen
bzw. entspannen. Das geringfügige
Entrollen bzw. Entspannen jeder Feder vergrößert den Innendurchmesser der
Feder ausreichend und lockern die Greifwirkung der Feder auf die
Stange. Die Stange 30 lässt
sich dann in Längsrichtung
bewegen.
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Die
Zeichnungen zeigen es nicht, doch könnte die mechanische Arretierung
der vorliegenden Erfindung eine mittige Buchse aufweisen. Diese
Buchse hat eine Bohrung, welche die Stange 30 durchfährt. Die
Bohrung könnte
entgegengesetzte flache Oberflächen
oder andere Drehung inhibierende Struktur einschließen oder
auch nicht.
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Obwohl
die vorliegende Erfindung in Bezug auf das beispielhafte Ausführungsbeispiel
beschrieben worden ist, würden
Modifikationen oder Zusätze zu
den oben beschriebenen beispielhaften Ausführungen für einen Fachmann leicht erkennbar
sein. Beispiels weise könnten
Unregelmäßigkeiten
zur Verhinderung von Rotation an den Innenflächen oder Stangenkontaktflächen der
Federn so geformt sein, dass die Unregelmäßigkeiten die Rotationshindernisse
an der Oberfläche
der Stange in Eingriff bringen, wenn die Stange durch die Feder
fährt.
Dieser Eingriff würde
weiter verhindern, dass sich die Stange dreht. Demzufolge ist die
vorliegende Erfindung nicht auf das illustrierte und vorstehend
erwähnte
spezielle Ausführungsbeispiel
begrenzt.