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Diese
Erfindung betrifft einen Antrieb.
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Das
US 4726247 offenbart einen
Antrieb mit einem Schneckenrad, das ein Paar elastische Teile in ein
Führungselement
hineintreibt, wo sie vereinigt werden, um ein starres Transmissionselement
zu bilden. Die Teile weisen ineinandergreifende Zähne auf, die
miteinander zusammenwirken, um Beanspruchungen beim Druck und Zug
längs des
Transmissionselementes zu übertragen.
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Die
vorliegende Erfindung stellt einen Antrieb bereit, der aufweist:
eine Reihe von Elementen, die jeweils im Verhältnis zum nächsten drehbar sind; ein Gehäuse, das
mindestens einen Teil der Reihe von Elementen aufnimmt, wobei ein
Ende der Reihe frei über
einen Ausgang des Gehäuses
hinaus vorspringt, wobei die Elemente geführt werden, um einer nichtlinearen
Bahn zum Ausgang zu folgen; ein Antriebsmittel, um die Reihe von
Elementen im Verhältnis
zum Gehäuse
anzutreiben, um die Gesamtlänge der
Elemente, die über
den Ausgang vorspringt, zu verändern;
und Mittel, um die vorspringenden Elemente in einer linearen Ausrichtung
in einer im Wesentlichen starren Säule zu halten, dadurch gekennzeichnet,
dass die Elemente hohl sind und das Antriebsmittel mindestens ein
Zahnrad einschließt,
dass innerhalb der Elemente angeordnet ist, während sie durch das Gehäuse hindurchgehen,
und das mit einer Innenfläche
der Elemente treibend in Eingriff kommt wobei die Elemente auf einer
Seite eine Öffnung
aufweisen, die den Durchgang eines Stützmittels für das Zahnrad ermöglicht.
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Die
vorliegende Erfindung stellt außerdem eine
Vorrichtung zum Bewegen einer Last bereit, die einen Basisabschnitt
und einen lasttragenden Abschnitt und Mittel zum Bewegen des lasttragenden Abschnitts
aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel zum Bewegen des
lasttragenden Abschnittes einen Antrieb entsprechend der vorliegenden
Erfindung aufweist.
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Bevorzugte
und wahlweise charakteristische Merkmale des Antriebes werden in
den Patentansprüchen
2 bis 7 dargelegt.
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Ausführungen
der Erfindung werden jetzt als Beispiel mit Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen
beschrieben, die zeigen:
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1 eine
Seitenansicht der Erfindung, wobei bestimmte Bauteile entfernt wurden,
um die zugrunde liegende Struktur zu offenbaren;
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2(a) eine grafische Darstellung, die das Prinzip
der Funktion des Antriebsmechanismus der zweiten Ausführung zeigt;
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2(b) eine perspektivische Ansicht eines Teils
des Antriebsmechanismus;
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3 eine äußere perspektivische
Ansicht des Antriebsgehäuses
aus 1;
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4 eine
perspektivische Ansicht der Innenseite einer Hälfte des Antriebsgehäuses, wobei die
andere Hälfte
ein Spiegelbild jener ist, die gezeigt wird;
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5 eine
perspektivische Ansicht eines der verbundenen Elemente der Ausführung in 1;
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6 eine
perspektivische Ansicht der drehbaren Eingangsführung der Ausführung in 1;
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7(a) bis 7(c) den
Antrieb aus 1, wobei die Eingangsführung unter
verschiedenen Winkeln eingestellt ist; und
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8 eine
Seitenansicht einer zweiten Ausführung
der Erfindung, wobei bestimmte Bauteile entfernt wurden, um die
zugrunde liegende Struktur zu offenbaren.
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In
der folgenden Beschreibung betrifft die Verwendung von Ausdrücken für die Ausrichtung, wie
beispielsweise oben, unten, vertikal, usw., die Ausrichtung der
Ausführungen,
wie sie in den Zeichnungen gesehen wird und schränken nicht ihre Ausrichtung
bei Benutzung ein.
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Eine
Ausführung
der Erfindung wird in 1 bis 7 gezeigt.
Diese Ausführung
weist ein Antriebsgehäuse 400 (1, 3 und 4)
auf das zwei gegenüberliegende
Hälften 400A, 400B aufweist,
von denen die Innenstruktur der Gehäusehälfte 400A in 4 gezeigt
wird. Die Gehäusehälfte 400B ist
ein Spiegelbild der Gehäusehälfte 400A, und
die zwei Hälften
werden längs
ihrer Kanten 400C (4) miteinander
gesichert, um das vollständige Gehäuse zu bilden,
wie in 3 gesehen wird. Das Antriebsgehäuse 400 weist
einen Eingang 402 auf einer Seite und einen Ausgang 404 unten
auf. Das Antriebsgehäuse 400 kann
entsprechend seinen Abmessungen und der beabsichtigten Belastung
aus Aluminium- oder Kunststoffmaterial geformt oder in Stahl gegossen
werden.
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Eine
hohle, tunnelartige Eingangsführung 406 (1 und 6)
ist am Antriebsgehäuseeingang 402 montiert.
Insbesondere weist die Führung 406 eine
quergerichtete zylindrische Bohrung 408 auf, die mittels
einer hohlen zylindrischen Welle 410 in Eingriff gebracht
wird, die sich zwischen den gegenüberliegenden Hauptwänden des
Antriebsgehäuses 400 erstreckt,
um eine Drehung der gesamten Führung 406 um
die Achse der Welle 410 zu gestatten (7).
Das Gehäuse 400 enthält ein Antriebsmittel 412,
das später
beschrieben wird.
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Eine
Reihe von gleichen starren, hohlen Elementen 414, die aus
Kunststoffmaterial geformt sind, wird miteinander längs einer
Kante 416 der Reihe von Elementen für eine Drehung um im Wesentlichen parallele
Achsen 418 verbunden. Dazu weist die Vorderseite eines
jeden Elementes 414 ein kurzes Paar von Armen 420,
die einen Flansch 422 umfassen, 2(b),
auf der Rückseite
des vorhergehenden Elementes auf, wobei die Arme und der Flansch
ausgerichtete Löcher 424 aufweisen,
durch die ein Stahlgelenkbolzen (nicht gezeigt) hindurchgeht. Diese
Gelenkbolzen gestatten einem jeden Element 414, sich relativ
zum nächsten
Element so zu drehen, dass die Elemente eine linear ausgerichtete
Konfiguration annehmen können,
bei der jedes Element in einem ausrichtenden Eingriff mit dem nächsten über seine
volle Breite ist, wie man für
die Elemente oben rechts und unten in 1 sehen kann,
oder sie können
von ihren Nachbarn an ihren äußeren Kanten
separat sein, damit die Elemente die Richtung durch das Gehäuse 400 verändern können, wie
es beschrieben wird. Es wird verstanden werden, dass bestimmte Bauteile aus 1 weggelassen
werden, beispielsweise die Gehäusehälfte 400B und
einige der Elemente 414, um die Struktur deutlicher zu
zeigen.
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Die
schwenkbar verbundene Reihe von Elementen 414 wird im Antriebsgehäuse 400 so
aufgenommen, dass ein Ende der Reihe innerhalb der Eingangsführung 406 angeordnet
ist und sich das andere Ende der Reihe außerhalb des Gehäuses 400 befindet,
wobei es über
den Ausgang 404 hinaus vorspringt. Zwischen diesen zwei
Enden biegt sich die Reihe der Elemente 414 über einen
veränderlichen Winkel
in Abhängigkeit
von der Winkelposition der Eingangsführung 406.
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Um
die Elemente 414, die über
den Ausgang 404 hinaus vorspringen, linear ausgerichtet
in einer im Wesentlichen starren selbsttragenden Säule 440 zu
halten, wird ein flexibler, im Wesentlichen nicht elastischer Zahnriemen 426 bereitgestellt.
Dieser kann aus dem gleichen Material hergestellt werden, wie es
für Steuerriemen
in Kraftfahrzeugen verwendet wird. Der Riemen 426 wird
durch Vernieten durch Prägen
oder Schweißen
am Endelement 414A befestigt, und seine Zähne 428 kommen
mit entsprechenden Zähnen 430 – 2(b) und 5 – in Eingriff,
die in den Kanten der Elemente 414 längs der gegenüberliegenden
Kanten der Elemente zu den Drehpunkten 418 ausgespart sind.
Der Riemen 426 wird in Eingriff mit den Elementen 414 durchgängig über die
Länge der
vorstehenden Säule
mittels einer Rollenbaugruppe 432 gehalten, die im Gehäuse 400 montiert
ist, und die zwei Rollen 434 (2)
aufweist, die den Riemen 426 in einen richtigen Eingriff mit
den Elementen 414 pressen. Der Eingriff der Riemenzähne 428 mit
den Elementzähnen 430 vollständig längs der
Länge der
vorstehenden Säule
der Elemente verhindert, dass sich diese relativ zueinander drehen
und hält
sie fest gegeneinander nach oben.
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Jedes
Element 414 weist eine Spiralgewindebohrung 436 auf,
deren Achse, wenn sich das Element in linearer Ausrichtung mit anderen
derartigen Elementen in der vorstehenden Säule 440 befindet, koaxial
mit anderen derartigen Bohrungen in der Säule 440 ist, um längs der
Mitte der Säule
ein durchgehendes Spiralgewinde zu bilden. Das Antriebsmittel 412 weist
ein Schneckenrad 438 auf, das am freien Ende einer Antriebswelle 442 angeordnet
ist, deren Drehachse koaxial mit der der Bohrungen in der Säule 440 ist.
Das Schneckenrad 438 kommt zu jeder Zeit mit mindestens
einem Element 414 in der Säule 440 so in Eingriff
die Drehung des Schneckenrades fortschreitend die Elemente aus dem
Gehäuse 400 treibt
oder sie in das Gehäuse 400 hineinzieht, wodurch
die Länge
der Säule 440 entsprechend
der Drehrichtung des Schneckenrades vergrößert oder verringert wird.
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Der
Riemen 426, der aus dem Antriebsgehäuse 400 durch ein
Loch 448 (4) herausgeht, wird auf einer
Aufwickeltrommel 444 aufgenommen, die mittels einer Schraubenfeder
(nicht gezeigt) für eine
Drehung in einer Richtung vorgespannt wird, die den Riemen 426 unter
einer leichten Zugspannung hält
und dazu neigt, den Riemen auf die Trommel aufzuwickeln, wie durch
den Pfeil in 1 gezeigt wird. Während die
vorstehende Säule 440 in
der Länge größer wird,
wird der Riemen 426 mittels der Rollenbaugruppe 432 gegen
die Vorspannung der Schraubenfeder fortschreitend in Eingriff mit
aufeinanderfolgenden Elementen 414 gepresst, während sie
aus dem Gehäuseausgang 404 austreten.
Wenn die Säule 440 in
der Länge
kleiner wird, trennt der Riemen 426 fortschreitend die
Elemente 414 und wird auf die Trommel 444 mittels
der Schraubenfeder aufgewickelt. Ein rippenartiges Element 446 im
Gehäuse 400 sichert,
dass sich der Riemen 426 sauber von den Elementen 414 trennt.
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Innerhalb
des Gehäuses 400 folgen
die Elemente 414 einer nichtlinearen Bahn zwischen dem Eingang 402 und
dem Ausgang 404.
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Diese
Bahn wird durch eine erste gerade Führungsschiene 450 nahe
dem Ausgang 404 definiert, die benachbart einer zweiten
teilkreisförmigen Führungsschiene 452 ist,
deren Krümmungsmittelpunkt
koaxial mit der Welle 410 ist (es wird verstanden werden,
dass infolge der Spiegelbildkonstruktion der Gehäusehälften 400A und 400B die
Führungsschienen 450, 452,
die in 5 gezeigt werden, auf der Innenfläche der
gegenüberliegenden
Gehäusehälfte so
doppelt ausgeführt
sind, dass sie ein Paar Führungsschienen
in jedem Fall bilden). Jedes Element weist eine Nut 454 längs einer
jeden gegenüberliegenden
Seite auf, und diese kommen mittels der Führungsschienen 450 und 452 im
Gehäuse 400 in
Eingriff, um das Element längs
der gewünschten Bahn
zwischen dem Eingang 402 und dem Ausgang 404 zu
lenken. Das Paar der geraden Führungsschienen 450 zeigt
einen Widerstand gegen ein sich wendendes Drehmoment, das am Element 414 durch
das Schneckenrad 438 hervorgerufen wird, um so jedes Element 414 gerade
zu halten, während
der Riemen 426 in Eingriffkommt oder getrennt wird.
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Damit
sich jedes Element 414 durch eine Drehung relativ zum nächsten Element
mit der Säule 440 verbinden
oder sie verlassen kann, während
es dem Paar der gebogenen Führungsschienen 452 folgt,
weist jedes Element 414 eine Seitenöffnung 456 für den Durchgang
der Antriebswelle 442 auf; siebe speziell 2(b). Die Breite der Öffnung 456 ist vorzugsweise
so, dass mindestens 80% des Umfanges der Gewindebohrung 436 verbleiben.
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Die
Eingangsführung 406 weist
ebenfalls ein Paar Führungsschienen 458 auf,
die sich kontinuierlich durchgehend über die Länge der Führung erstrecken. Im Hauptkörper der
Führung 406 sind
die Führungsschienen
gerade, wie durch die Strichlinie in 6 gezeigt
wird, aber die Abschnitte 458A an der Vorderseite der Führung sind
teilkreisförmig
und mit der Achse der Welle 410 konzentrisch. Der Radius der
Abschnitte 458A ist etwas kleiner als der der Führungen 452,
so dass letztere über
die ersteren hinweggehen können,
wie in 1 gesehen wird, wobei der Grad der Überdeckung
vom Winkel der Eingangsführung 406 relativ
zum Antriebsgehäuse 400 abhängig ist.
Daher bilden die Paare der Führungen 450, 452 und 458 eine
kontinuierliche Führung
für die Elemente 414 vom
Antriebsgehäuseausgang 404 zum
hinteren Ende der Eingangsführung 406.
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In 1 wird
gezeigt, dass die Welle 442 mittels eines Elektromotors 460 über ein
Getriebe 462 angetrieben wird, aber irgendeine andere geeignete
Anordnung kann zur Anwendung gebracht werden. Beispielsweise kann
die Welle 442 mittels eines Riemens angetrieben werden.
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Wie
es vorangehend erwähnt
wird, ist die Eingangsführung 406 relativ
zum Antriebsgehäuse 400 drehbar,
damit der Winkel der Eingangsführung relativ
zur Säule 440 verändert werden
kann. Bei dieser Ausführung
kann der Winkel zwischen etwa 60 und 180 Grad verändert werden,
wie in 7 gesehen wird. 7 zeigt
ebenfalls eine Veränderung
der in 1 gezeigten Ausführung, wo der Zahnriemen 426 nicht
an einer Aufwickeltrommel befestigt ist, sondern statt dessen lose
im Antriebsgehäuse 400 herumgeführt wird,
um erneut mit den Elementen 414 in Eingriff zu kommen,
wo sie aus der Eingangsführung 406 in
das Gehäuse
austreten. Von jener Stelle aus erstreckt sich der Riemen längs der
und in Eingriff mit allen Elementen 414 in der Führung 406 und über das
freie Ende der Führung 406 hinaus
zum Endelement 414B, 7(a),
an dem der Riemen befestigt ist. Das sichert, dass die Elemente
in linearer Ausrichtung vor dem Betreten der Führung 406 gehalten
werden.
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Eine
zweite Ausführung
der Erfindung wird in 8 gezeigt. Diese Ausführung weist
ein Kettenrad 470 mit abgerundeten Zähnen 471 auf, positioniert
im Gehäuse 400,
koaxial mit der Welle 410 (nicht gezeigt). Die Zähne 471 des
Kettenrades kommen mit den gebogenen Kantenabschnitten 472 der
Elemente 414 in Eingriff. Das Kettenrad 470 wird
daher indirekt durch das Schneckenrad 438 über die
Elemente 414 angetrieben. Das Kettenrad wirkt so, dass
es dabei hilft, die Reibung zwischen den Elementen 414 und
den Führungsschienen
im Gehäuse
und der Eingangsführung
(nicht gezeigt) zu verringern, indem den Elementen eine Führungskraft
erteilt wird, während
sie über
den Winkel zwischen dem Eingang 402 und dem Ausgang 404 gedreht
werden. Die Führungsschienen
sichern, dass ein Kontakt zwischen dem Kettenrad und den Elementen
aufrechterhalten wird, während
die Elemente gedreht werden. Mit dem Kettenrad wird jeglicher Gegendruck
auf die Elemente infolge der Reibung zwischen den Elementen und den
Führungsschienen
gemildert, und die Elemente bewegen sich freier.
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Bei
einer Ausführung
könnten
die Elemente 414 einer spiralförmigen Bahn innerhalb des Antriebsgehäuses 400 bis
zu der Stelle folgen, wo sie am dem Ausgang 404 austreten.
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Bei
einer weiteren Veränderung
der in 1 gezeigten Ausführung kann der Riemen 426 vollständig weggelassen
werden. In jenem Fall können
die Elemente 414 manuell aneinander gesichert werden, während sie
aus dem Gehäuseausgang 404 austreten.
Beispielsweise könnten
die Elemente längs
ihrer Kanten gegenüberliegend
der Kante 416 (1) zusammenwirkende Ausbildungen,
nicht gezeigt, gleich den Armen 420 und den Flanschen 422 aufweisen, die
in 2(b) gezeigt werden. Da jedes Element 414 aus
dem Gehäuseausgang 404 austritt
und sich mit dem vorhergehenden Element ausrichtet, würde dann
der Flansch an einem Element zwischen den Armen des anderen Elementes
zum Liegen kommen, und ein Bolzen könnte manuell in die ausgerichteten Löcher in
diesen Bauteilen eingesetzt werden, wodurch sie miteinander Flache
an Fläche
verriegelt werden. Gleichermaßen
könnten
die Bolzen beim Zurückziehen
der Elemente in das Gehäuse
einer nach dem anderen entfernt werden. Es ist ebenfalls möglich, einen
Mechanismus auszudenken, bei dem die Bolzen automatisch eingesetzt
und entfernt werden.