DE60316771T2

DE60316771T2 - Antrieb

Info

Publication number: DE60316771T2
Application number: DE60316771T
Authority: DE
Inventors: Simon Saggart Betson; Raymond Harolds Cross Smyth; Laurence Mountbellew Smyth
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2002-02-21
Filing date: 2003-02-21
Publication date: 2008-07-17
Anticipated expiration: 2023-02-22
Also published as: PT1476677E; IES20020132A2; EP1476677B1; CN1639484A; DE60316771D1; AU2003206100A1; CN1324249C; KR20050002830A; ATE375469T1; US20060169081A1; JP2005517880A; WO2003071158A1; ES2297126T3; EP1476677A1; MXPA04008113A

Description

Diese Erfindung betrifft einen Antrieb.
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.
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.
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.
Bevorzugte und wahlweise charakteristische Merkmale des Antriebes werden in den Patentansprüchen 2 bis 7 dargelegt.
Ausführungen der Erfindung werden jetzt als Beispiel mit Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, die zeigen:
1 eine Seitenansicht der Erfindung, wobei bestimmte Bauteile entfernt wurden, um die zugrunde liegende Struktur zu offenbaren;
2(a) eine grafische Darstellung, die das Prinzip der Funktion des Antriebsmechanismus der zweiten Ausführung zeigt;
2(b) eine perspektivische Ansicht eines Teils des Antriebsmechanismus;
3 eine äußere perspektivische Ansicht des Antriebsgehäuses aus 1;
4 eine perspektivische Ansicht der Innenseite einer Hälfte des Antriebsgehäuses, wobei die andere Hälfte ein Spiegelbild jener ist, die gezeigt wird;
5 eine perspektivische Ansicht eines der verbundenen Elemente der Ausführung in 1;
6 eine perspektivische Ansicht der drehbaren Eingangsführung der Ausführung in 1;
7(a) bis 7(c) den Antrieb aus 1, wobei die Eingangsführung unter verschiedenen Winkeln eingestellt ist; und
8 eine Seitenansicht einer zweiten Ausführung der Erfindung, wobei bestimmte Bauteile entfernt wurden, um die zugrunde liegende Struktur zu offenbaren.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Innerhalb des Gehäuses 400 folgen die Elemente 414 einer nichtlinearen Bahn zwischen dem Eingang 402 und dem Ausgang 404.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.

Claims

Antrieb, der Folgendes umfasst: eine Reihe von Elementen (414), die jeweils im Verhältnis zum nächsten drehbar sind, ein Gehäuse (400), das wenigstens einen Teil der Reihe von Elementen (414) aufnimmt, wobei ein Ende der Reihe frei über einen Ausgang (404) des Gehäuses (400) hinaus vorspringt, wobei die Elemente (414) geführt werden, um einer nicht linearen Bahn zum Ausgang (404) zu folgen, Antriebsmittel (438), um die Reihe von Elementen (414) im Verhältnis zum Gehäuse (400) anzutreiben, um die Gesamtlänge der Elemente (414), die über den Ausgang (404) vorspringt, zu verändern, und Mittel (426), um die vorspringenden Elemente (414) in einer linearen Ausrichtung in einer im Wesentlichen starren Säule (440) zu halten, dadurch gekennzeichnet, dass die Elemente (414) hohl sind und das Antriebsmittel wenigstens ein Zahnrad (438) einschließt, dass innerhalb der Elemente (414) angeordnet ist, wenn sie durch das Gehäuse (400) hindurchgehen, und das eine Innenfläche (436) der Elemente antreibend in Eingriff nimmt, wobei die Elemente auf einer Seite eine Öffnung (456) haben, die den Durchgang eines Stützmittels (412) für das Zahnrad (438) ermöglicht.
Antrieb nach Anspruch 1, wobei das Haltemittel einen flexiblen, im Wesentlichen nicht elastischen Zahnriemen (426) umfasst, der fortschreitend in formschlüssigen Eingriff mit den Elementen (414) gebracht wird, wenn sie sich in eine Ausrichtung mit der Säule (440) drehen.
Antrieb nach Anspruch 2, wobei die Elemente (414) längs einer Kante der Reihe von Elementen jeweils schwenkbar an das nächste gekoppelt sind und der Riemen (426) längs der gegenüberliegenden Kante in Eingriff mit den Elementen (414) gebracht wird.
Antrieb nach Anspruch 1, wobei jedes Element (414) eine Spiralgewindebohrung (436) hat, deren Achse, wenn sich das Element (414) in der linear ausgerichteten Säule (440) befindet, koaxial mit anderen solchen Bohrungen (436) in der Säule (440) ist, um längs der Säule (440) ein durchgehendes Spiralgewinde zu bilden, und wobei das Zahnrad ein Schneckenrad (438) umfasst, das am freien Ende einer Antriebswelle (442) angeordnet ist, deren Drehachse koaxial mit derjenigen der Bohrungen (436) in der Säule (440) ist, wobei das Schneckenrad (438) zu jeder Zeit mit wenigstens einem Element (414) in der Säule (440) ineinandergreift derart, dass die Drehung des Schneckenrades (438) die Länge der Säule (440) entsprechend der Drehrichtung des Schneckenrades (438) steigert oder vermindert, wobei jedes Element (414) eine Seitenöffnung (436) für einen Durchgang der Antriebswelle (442) hat, um zu ermöglichen, dass sich jedes Element (414) durch eine Drehung im Verhältnis zum nächsten Element (414) der Säule (440) anschließt oder von derselben löst.
Antrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Reihe von Elementen (414) durch eine Eingangsführung (406), die im Verhältnis zum Gehäuse (400) über einen Bereich von Winkeln im Verhältnis zur linear ausgerichteten Säule (440) drehbar ist, in das Gehäuse (400) eintritt.
Antrieb nach Anspruch 5, wenn unmittelbar oder mittelbar abhängig von Anspruch 2, wobei die Elemente (414) in der Eingangsführung (406) durch den Riemen (426) in Eingriff genommen werden, wodurch die Elemente (414) vor dem Eintreten in das Gehäuse (400) in einer linearen Ausrichtung gehalten werden.
Antrieb nach einem der vorhergehenden Ansprache, wobei der Antrieb ferner ein Kettenrad (470) umfasst, das mit den Elementen (414) ineinandergreift und dieselben führt.
Vorrichtung zum Bewegen einer Last, die einen Basisabschnitt und einen Last tragenden Abschnitt und Mittel zum Bewegen des Last tragenden Abschnitts umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel zum Bewegen des Last tragenden Abschnitts einen Antrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche umfasst.