CN115136432A - 卷绕滚筒和用于卷绕滚筒的扭转弹簧 - Google Patents
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Abstract
一种用于管线和/或管线引导装置的卷绕滚筒,其构造成用于接收和引导至少一个管线,滚筒能围绕其纵轴线旋转,在滚筒上能紧固或紧固有管线和/或管线引导装置的第一端部区域,通过使卷绕滚筒围绕滚筒纵轴线在卷绕和退卷方向上旋转,管线和/或管线引导装置能由滚筒卷绕和退卷,设置有驱动装置,其作用在卷绕滚筒上,以便在滚筒在其退卷方向上旋转时将回位力施加到滚筒上以使滚筒在其卷绕方向上旋转。驱动装置构造为扭转弹簧,所述扭转弹簧在滚筒在退卷方向上旋转时在扭转下受应力并且由于扭转应力而将转矩施加到滚筒上以使其在卷绕方向上旋转并且扭转应力将回位力施加到滚筒上。
Description
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的用于至少一个管线和/或用于至少一个管线引导装置的卷绕滚筒。本发明还涉及一种根据权利要求7的前序部分的、尤其是用于或具有所述的卷绕滚筒的扭转弹簧,以及,一种根据权利要求18的具有卷绕滚筒和/或扭转弹簧的设备。
背景技术
这类的卷绕滚筒使用在诸如机器或器具的设备中或与其一起使用,以便能够在运行相应的设备时通过扭转滚筒使布置在滚筒上的管线和/或管线引导装置围绕其纵轴线卷绕和退卷并且由此能够将管线和/或管线引导装置的退卷的长度调设到设备的相应给定或预期的运行状态。在此,管线和/或管线引导装置的自由端部能够设有可运动的携动件作为所述的设备的一部分,其中,携动件在设备运行时以横向于或垂直于滚筒纵轴线的不同距离运动。为了将管线和/或管线引导装置转移到至少部分地退卷的状态中,该携动件或其他装置能够将拉力施加到管线和/或管线引导装置上,或者,退卷例如在滚筒的驱动下马达式地进行。为了使滚筒在其卷绕方向上并且必要时也在其退卷方向上扭转,通常使用电动机,这然而一方面是开销大且成本密集的。另一方面,电动机需要单独的电供应,该单独的电供应的提供在设备方面可能是开销大的。然而,电动机尤其也包括金属构件,例如线圈、壳体等。
然而,为了运行确定的设备,希望或需要的是:所述设备的装置不影响或干扰环境的电场、磁场或电磁场或者发出这些场本身,如其例如在电动机中就是这种情况。这种设备例如能够是包括医疗诊断器具的测量设备,例如诸如磁共振断层扫描仪(MRT器具)的磁共振光谱设备。因此,例如由电动机发射电磁场并且影响环境的电磁场,这会干扰所述的设备的运行。尽管设备的部分(如电动机)能够被电磁地封装,以避免环境的电磁干扰,但这通常是开销非常大的。
此外,通常需要将用于卷绕滚筒在其卷绕方向上的驱动器构造成结构简单且节省空间的并且根据可行性也构造成低维护的。
发明内容
本发明所基于的任务是:至少部分或完全地解决上述问题。
为了至少部分或完全地解决该任务,提供一种根据权利要求1的卷绕滚筒以及一种用于或具有这样的卷绕滚筒的根据权利要求7所述的扭转弹簧。本发明还包括一种设备,该设备具有根据权利要求1至6中任一项所述的卷绕滚筒和/或根据权利要求7至17中任一项所述的扭转弹簧。有利的实施方式由从属权利要求得出。
根据本发明,卷绕滚筒的驱动装置构造为扭转弹簧。扭转弹簧在滚筒围绕其纵轴线在其退卷方向上扭转时将回位力施加到滚筒上,其中,回位力将用于使滚筒在其卷绕方向上扭转的力施加到滚筒上。在滚筒在退卷方向上扭转时,扭转弹簧在扭转下受应力并且由于由此产生的扭转应力而将转矩施加到滚筒上,该转矩引起该滚筒在卷绕方向上的旋转。因而,扭转应力将回位力施加到滚筒上,以便使该滚筒在其卷绕方向上扭转,如果该回位力超过了用于使滚筒在其卷绕方向上扭转的力。用于扭转弹簧的张紧力能够例如通过以下方式被施加:将拉力施加到管线和/或管线引导装置的第二端部区域(称为“自由端部区域”)上,该第二端部区域布置在管线和/或管线引导装置的退卷的区域上。这个拉力能够例如通过以下方式被施加:管线和/或管线引导装置的退卷的端部区域耦合在所述设备的携动件上,其中,携动件和/或所述的端部区域横向于或尤其是垂直于滚筒的纵轴线与该滚筒间隔开。携动件例如能够通过驱动器移动,该驱动器是所述设备的一部分,其中,在所述设备上介质传递地耦合有布置或者说卷绕在滚筒上的管线和/或管线引导装置,以便给所述设备供应一种介质和/或从所述设备导出多种介质。一种或多种介质例如可以是电流、流体介质、液压或气动介质或者也可以是包括电磁波或声波的信息数据。携动件和/或管线和/或管线引导装置的要退卷的端部区域也能够通过其他设备来运动或尤其也在携动件和滚筒之间的距离增大的情况下手动地运动。因而,所提到的拉力尤其能够在管线和/或管线引导装置的从滚筒上退卷的部分的纵向方向上被施加。如果拉力减小或不再施加拉力,则由扭转弹簧基于扭转应力施加的回位力超过所述的拉力,并且滚筒基于扭转弹簧的回位力而在卷绕方向上扭转、尤其是或优选自主地扭转,并且因而管线和/或管线引导装置卷绕到滚筒上。已经发现,通过扭转弹簧也能传递高的转矩,这有利于在回位运动中驱动具有高的惯性重量的滚筒,同时弹簧的结构体积小。应理解,能够设置能释放的锁定机构,该锁定机构将滚筒锁定在通过所提到的拉力的作用而占据的扭转位态中,并且当锁定机构被释放时,由于受应力的扭转弹簧的回位力而发生的滚筒的回位才引起滚筒在卷绕方向上的自主扭转。然而,也能够不设置滚筒的这类锁定机构。驱动装置作为扭转弹簧的根据本发明的构造具有各种优点。因此,驱动装置能在没有附加的装置(例如用于运行驱动装置的介质接口,如电流接口)的情况下运行。此外,扭转弹簧仅具有小的安装空间,该小的安装空间在扭转弹簧发生扭转时实际上不发生变化或仅略微发生变化,使得卷绕滚筒与扭转弹簧一起特别节省空间和紧凑地构造。因而,扭转弹簧能够以特别简单的方式集成在滚筒中,例如该滚筒的本体中,管线和/或管线引导装置卷绕在该本体上或者说从其上退卷。此外,扭转弹簧具有相对小的材料疲劳程度并且因而仅需要少的维护或者说实际上不需要维护。此外,这类扭转弹簧能够以简单的方式至少部分或完全地由非铁素体和/或非金属和/或非磁(包括不能磁化)的材料、非金属的材料构造,所述材料不干扰环境的电、磁和/或电磁场。在最简单的情况下,这类扭转弹簧构造为能弹性扭转的杆或杆的组合,其中,在扭转应力下受应力的材料优选包括或呈现为有机聚合物(如橡胶材料)。
一般而言,在本发明的框架内,以下术语应被如下理解:“滚筒”应始终理解为“卷绕滚筒”,“滚筒的扭转”应始终理解为“滚筒围绕其纵轴线的扭转”。术语“弹簧”应始终理解为“扭转弹簧”。术语“至少一个管线和/或至少一个管线引导装置”(其能卷绕到滚筒上和/或能从其上退卷或者在滚筒运行时被卷绕到该滚筒上和/或从其上退卷,优选在退卷时在拉力施加到所述滚筒上的情况下退卷)必要时应缩写为“管线和/或管线引导装置”或“至少一个管线引导装置”或“管线引导装置”。这适用于每种情况,只要从上下文中没有详细地给出其他说明。
一般而言,结合滚筒的、关于扭转弹簧或其部分的构型的实施方案也应在本发明的框架内独立于滚筒地理解,只要从上下文中没有详细地给出其他说明。一般而言,独立于滚筒的、关于扭转弹簧或其部分的构型的实施方案也应在本发明的框架内结合具有扭转弹簧的滚筒的构型来理解,只要从上下文中没有详细地给出其他说明。
管线引导装置具有内部空间,该内部空间可以接收至少一个或优选多个管线,诸如线缆或软管。管线横向于其纵向延伸方向的方位变化由管线引导装置限制。管线引导装置优选在横向于或垂直于其纵向延伸方向的至少两个方向上是柔性的或具有彼此方位可变的(例如能成角度的)区段,以便能卷绕到滚筒上并且另一方面能利用退卷的部分区域而转移到或多或少伸展的布置中。
优选,扭转弹簧具有纵轴线,扭转弹簧在滚筒在卷绕方向上扭转时围绕该纵轴线扭转式旋转,其中,扭转弹簧纵轴线与滚筒纵轴线平行或同轴地布置。由此产生结构上特别紧凑且构造上特别简单的实施方式。
优选,扭转弹簧布置在滚筒的本体中,其中,至少一个管线和/或管线引导装置能卷绕在该本体上和/或能从该本体上退卷或者说卷绕在该本体上和/或从该本体上退卷。因而,本体纵轴线与滚筒纵轴线同轴。因而也给出了滚筒的紧凑的实施方式,因为包括或者说包含扭转弹簧的本体能够具有小的结构体积或者说小的直径,因为弹簧在其扭转时仅略微改变或实际上部改变其体积。
优选,扭转弹簧与(第一)端部区域以转矩传递的方式耦合在卷绕滚筒上,特别优选地直接耦合或者说紧固在卷绕滚筒上。由此产生了作为驱动装置的用于使滚筒围绕其纵轴线扭转的扭转弹簧的小的空间需求,并且产生了具有驱动装置的滚筒的紧凑的实施方案,因为扭转弹簧在其扭转时至少基本上不改变其体积。此外,在这里产生了特别有效且无损耗的、从扭转弹簧到卷绕滚筒的转矩传递,并且因而也给出了卷绕滚筒在其沿卷绕方向扭转时的可靠的回位。由于直接的转矩传递的耦合,扭转弹簧围绕其纵轴线扭转一确定的角度范围的扭转式旋转恰好相应于卷绕滚筒围绕其纵轴线旋转的同一角度范围。应理解,在此扭转弹簧的部分区域(例如其第一或第二部段),如下文针对扭转弹簧所描述的,能够直接抗扭地固定在卷绕滚筒的部分区域上。在此,弹簧的第一端部区域也能够耦合在一构件上,该构件不能扭转或者说抗旋转地和/或方位不可变地布置或者说紧固在滚筒上并且在滚筒围绕其纵轴线扭转时与该滚筒一起扭转,就像一个件一样。必要时,因为开销更大且较不节省空间而较不优选地,扭转弹簧也能够作用到具有可运动部件的装置(例如传动器)上,该装置以转矩传递的方式将弹簧的扭转力传递到滚筒上。
通常,扭转弹簧的第二端部区域优选以转矩传递的方式能耦合或者说耦合在一装置(例如在滚筒的保持部)上,优选能释放地紧固在该装置上,滚筒在其沿卷绕和/或退卷方向上扭转时能相对于该第二端部区域扭转。该装置的这个耦合区域接收弹簧扭转时产生的扭转力。弹簧的第二端部区域优选位置固定地和/或方位不可变地耦合、优选能释放地紧固在所述的装置上。
优选,管线和/或管线引导装置具有自由的第二端部区域,该第二端部区域设有用于耦合在设备的相对于滚筒可运动的携动件上的紧固器件,或者其中,管线和/或管线引导装置的第二端部区域的紧固器件耦合在设备的相对于滚筒可运动的携动件上。在携动件在距卷绕滚筒的纵轴线一定距离处移动时,携动件将拉力施加到管线和/或管线引导装置上,并且卷绕滚筒在退卷方向上扭转,并且同时扭转弹簧在扭转下受应力。在此,管线和/或管线引导装置的第一端部区域优选以转矩传递的方式和/或位置固定地紧固在滚筒上、优选其本体上。
优选,扭转弹簧至少基本上或完全由有机聚合物材料、例如有机塑料材料和/或有机弹性体(如橡胶材料,例如天然和/或合成橡胶材料或诸如此类)构成。在本上下文中并且通常在本发明的框架内,“至少基本上构成”应理解为:相应的构件的≥50%或≥65%、优选≥80%或≥90%、尤其是≥95%的重量份额由相应的材料构成。这能够分别彼此独立地适用于扭转弹簧的能弹性扭转和/或能延展的构件,如至少一个或多个或所有弹簧元件,所述弹簧元件优选至少基本上或完全由有机弹性体(聚合物弹性体)构成。这能够独立地或以与其组合地适用于扭转弹簧的至少基本上刚性的构件,例如尤其是扭转弹簧的基体,所述构件优选至少基本上或完全由有机塑料材料构成。应理解,相应的有机聚合物材料优选能够含有均匀分布在其中的填料(尤其是颗粒状的填料),所述填料配属于有机聚合物材料的重量份额。替代地,在狭义上,所述填料不配属于相应的有机聚合物材料。由这类材料构成地,能够提供具有(弹簧的)高回位力和小的结构体积以及小的重量和大的最大扭转角的扭转弹簧。由此,扭转弹簧尤其是能使用在空间中或设备上,尤其是也用于驱动卷绕滚筒,在卷绕滚筒中或处其既定的运行由于存在铁素体材料(例如具有铁素体相的份额的钢)、金属或磁材料而受到干扰。这类设备例如能够是能接收和/或发送电磁的和/或基于磁共振的测量和/或控制信号的设备,例如诸如磁共振断层扫描仪(MRT器具)的磁共振测试装置。请参阅关于扭转弹簧的另外的实施方案。
扭转弹簧总体而言优选含有重量份额≤50%或≤25%、优选≤10%或≤5%、尤其是≤2%的金属材料和/或磁材料,或者实际上不含有金属材料和/或磁材料,其中,后者是铁磁和/或亚铁磁材料,优选包含能永磁化的材料。
特别优选,卷绕滚筒能在扭转弹簧的扭转下围绕其纵轴线旋转≥1转(1转等于360°),特别优选能旋转≥1.5转或≥3转,例如≥5或≥10转或更多。因此,相应的也适用于扭转弹簧围绕其纵轴线的扭转式旋转。由此,卷绕滚筒因而能够在扭转弹簧的应力下围绕其纵轴线扭转至少一转或更多,并且因而能够在扭转弹簧消除应力的情况下由于扭转弹簧施加到卷绕滚筒上的回位力而在其卷绕方向上围绕其纵轴线旋转。由此,管线和/或管线引导装置的相对大的长度能够在扭转弹簧的扭转下从滚筒上退卷并且由于所产生的回位力通过扭转弹簧及其应力消除而又自主地卷绕到滚筒上。为此,特别有利地使用扭转弹簧,因为该扭转弹簧同时具有小的结构体积,该结构体积在至少一转或多转的情况下仅略微改变或实际上不改变。
优选,扭转弹簧完全布置在卷绕滚筒中、尤其是其本体中,至少一个管线和/或管线引导装置围绕该本体卷绕或退卷。由此产生了节省空间且低维护的实施方式,此外,由此弹簧通过本体相对于环境被屏蔽并且因而也屏蔽外来物质(诸如灰尘或诸如此类)的加载。滚筒本体的端侧的端部区域中的至少一个或两个能够设有覆盖元件,以便相对于外部环境屏蔽本体内部。扭转弹簧必要时能够耦合在这类覆盖元件上,以便在扭转弹簧扭转时将转矩传递到滚筒上。
优选,卷绕滚筒具有至少一个纵向区域和第二纵向区域,管线和/或管线引导装置能卷绕在该至少一个纵向区域上和/或能从其上退卷或至少部分地卷绕在其上,管线和/或管线引导装置(该管线和/或管线引导装置将第一纵向区段的管线和/或管线引导装置与外部介质源,例如用于电流、流体、压力、信息数据或诸如此类的源连接或构成为用于与该外部介质源连接)布置在第二纵向区域上。扭转弹簧至少部分地在滚筒的第一和/或第二纵向区段上延伸,优选至少部分地在两个纵向区段上。扭转弹簧优选完全在滚筒的第一和/或第二纵向区段上延伸。扭转弹簧能够由此具有相对大的长度并且由此扭转大的扭转角,从而卷绕滚筒执行围绕其纵轴线在较大的角度范围上的旋转并且因而使尤其在第一滚筒纵向区段中的管线和/或管线引导装置的大的长度卷绕或退卷,这通常是有利的。在滚筒的第二纵向区段上的管线和/或管线引导装置尤其能够包括两个区段,所述两个区段以至少一个或多个绕组一方面顺时针地并且另一方面逆时针地围绕滚筒的本体缠绕,从与滚筒纵轴线同轴的给定的观察方向触发,其中,管线引导装置的两个区段利用优选180°的偏转区域互相连接。这类管线引导装置例如从WO2011/086198A2中已知,其公开内容在此以其全部内容并入本文。
在最简单的情况下,扭转弹簧能够构造为能弹性扭转的杆状元件或构造为这种元件的组,所述杆状元件围绕其纵轴线扭转。这样的实施方式在结构上是特别简单的,然而具有下述缺点:由于扭转元件的扭转产生高材料应力,所述高材料应力由于材料疲劳程度而限制了扭转弹簧的使用寿命。这尤其是下述情况,如果扭转弹簧在运行时围绕其纵轴线扭转了多于1转。
在下文中,描述一种特别有利的扭转弹簧,该扭转弹簧尤其能有利地与前述的滚筒组合使用。
优选,扭转弹簧具有带有纵轴线的伸长的基体,其中,所述基体包括至少一个第一和第二部段,所述第一和第二部段能围绕基体纵轴线相对彼此扭转。此外,设置至少一个能弹性延展的弹簧元件,所述弹簧元件耦合在两个部段上,使得在两个部段相对彼此围绕基体的纵轴线扭转时,所述能弹性延展的弹簧元件经历可逆的长度变化。所述弹簧构造为使得在弹簧扭转时两个部段相对彼此围绕基体的纵轴线扭转并且所述能弹性延展的弹簧元件经历可逆的长度变化。这类扭转弹簧是特别低维护和耐久的,因为弹簧元件在长度延展的情况下而非在扭转的情况下更多地或主要地受应力,这决定了较小的材料疲劳程度。如果扭转弹簧与滚筒的转相应地扭转1转或更多(如上所实施的),则尤其是这种情况。
设计能延展的弹簧元件,以便在扭转弹簧扭转时经历≥25%或≥50%或≥75%或≥100%或≥200%的长度延展,并且在此施加扭转弹簧的张紧力。长度延展沿着弹簧元件的延伸部测量。长度延展从扭转初始状态开始测量,在该扭转初始状态中弹簧元件具有最小的长度或者说弹簧具有最小的扭转应力、但弹簧元件被拉伸地布置。
扭转弹簧的长度在其扭转时优选通常不发生变化或仅发生略微变化,尤其是仅变化比在弹簧元件扭转一预确定的角度时的长度变化更小的量。这因而也适用于至少一个弹簧元件的对置的端部区域的两个耦合区域在两个部段(即第一和第二部段)上沿弹簧纵向方向的间距。耦合区域也能够分别基本上点状地构造。在弹簧的、相应于滚筒的上述旋转的给定扭转下(即例如在弹簧扭转1或5或10转的情况下或在扭转弹簧的运行时的最大转数的情况下),扭转弹簧在其扭转时的长度变化优选≤25%或≤10%或≤5%或≤2%或实际上为0%。为此,弹簧元件的端部区域能够作用在至少基本上刚性且相对彼此(即互相相对)能扭转的部段上。第一部段在弹簧的纵向方向上距第二部段的距离在弹簧相对于不扭转的弹簧进行扭转时不发生变化或至少基本上不发生变化,优选相应于关于弹簧在其扭转时的长度变化的以上实施方案。为此,部段能够例如布置或者说支承在弹簧的刚性构造的纵轴上和/或支承在彼此上,其中,在弹簧扭转时,这些支承区域在弹簧纵向方向上优选方位不可变。在扭转弹簧的扭转时,以转矩传递的方式耦合到扭转弹簧上的构件(例如卷绕滚筒和卷绕滚筒的保持部)的耦合区域彼此之间不会被加载以拉力或压力,这实现了持久且低维护的构型。
通常在本发明的框架内,弹簧(也称为“扭转的弹簧”)的“扭转状态”尤其也应理解为弹簧的最大扭转的状态。如果对于弹簧的扭转状态没有进一步描述,则这分别涉及在非扭转状态下和/或在扭转状态下的弹簧,尤其涉及非扭转状态。这分别是适用的,只要从上下文中没有详细地给出其他说明。
至少一个弹簧元件优选在基体的纵轴线之外耦合在基体的第一和/或第二部段上,优选该耦合发生在相应的部段的纵轴线之外的两个所提到的部段上、优选在两个部段的外周缘上。该耦合优选利用弹簧元件的端部区域实现在第一和/或第二部段上。该耦合优选关于扭转弹簧的扭转以抗扭的形式实现和/或关于平行于扭转弹簧的纵轴线的方向以接收拉力的方式实现。弹簧元件在相应的部段上的相应的耦合区域在弹簧扭转时优选关于弹簧的纵向方向和/或相应的部段的纵向延伸部是方位不可变的,和/或相对于相应的部段在其周向方向上是方位不可变的。由此,弹簧元件的扭转应力能够特别有效地被转换成至少一个或多个弹簧元件的弹性长度变化中。在此,部段纵轴线优选与扭转弹簧纵轴线同轴地布置。通过使扭转弹簧基体的第一和第二部段想对彼此围绕基体纵轴线扭转,产生了扭转弹簧的扭转应力。由此,特别有效地将扭转弹簧的扭转转换为能弹性延展的弹簧元件的长度变化,并且弹簧元件在扭转弹簧扭转时至少部分地、至少基本上或完全承受拉应力,而较少承受扭转应力。由此,提供了特别耐久且低维护的扭转弹簧,因为弹簧元件的长度变化通常与比扭转应力更低的材料疲劳现象相关联。
部段的直径与弹簧基体的长度的比值能够≥1:20或≥1:10或≥1:8或≥1:6,使得至少一个或所述多个弹簧元件的耦合区域、优选其端部区域在所述部段上具有距基体纵轴线的相应的径向距离。
扭转弹簧的第一和/或第二部段优选布置在扭转弹簧的对置的端部区域上。由此,扭转元件的扭转能够特别有效地被转换为能弹性延展的弹簧元件的长度变化。由此,弹簧元件能够在扭转元件的给定扭转的情况下主要地或至少基本上或实际上完全在弹性延展的情况下受应力。
能弹性延展的弹簧元件优选在其非变形状态下或者说在弹簧未扭转时构造为纵长伸展的元件,该纵长伸展的元件优选能布置成直线形的,例如以带、杆或诸如此类的形式。由此,在扭转弹簧的扭转时应施加的扭转力能够特别有效地被转换成作用到弹簧元件上的拉力,以便在扭转弹簧扭转时引起弹簧元件的长度变化。弹簧元件能够具有等轴测或非等轴测横截面。
优选,扭转弹簧的基体具有至少一个或多个另外的部段,所述部段分别在基体的纵向方向上布置在第一和第二部段之间,其中,至少一个另外的部段或者所述另外的部段中的多个或所有部段都能相对于第一和第二部段围绕基体纵轴线扭转。因而,在扭转弹簧扭转时,优选另外的部段中的至少一个、多个或所有也相对于第一和第二部段扭转。优选,至少一个弹簧元件至少与另外的部段中的一个或多个或所有耦合在相应的另外的部段的保持区域上。优选,所述保持分别与相应的部段的纵轴线径向间隔开地进行,优选在所述部段的外周缘上。该保持优选以力传递的方式实现,其中在弹簧的扭转状态发生变化时将转矩围绕部段的纵轴线传递到该部段上。该保持优选如此实现,使得在弹簧扭转且弹簧元件在相应的另外的部段的区域中发生长度变化时(在这种情况下,弹簧元件在增加的应力下围绕弹簧基体被缠绕),弹簧元件将转矩施加到其上保持有弹簧元件的相应的另外的部段上。这种转矩优选引起另外的部段围绕其纵轴线的扭转。关于“另外的”或“相应的另外的”部段的实施方案尤其能够分别涉及另外的部段中的多个或所有部段。弹簧元件在相应的另外的部段上的保持区域优选布置在扭转弹簧基体的纵轴线之外和/或相应的部段的纵轴线之外。相应的另外的部段的、用于将弹簧元件保持在其上的保持区域优选关于相应的另外的部段的周向延伸抗扭地固定在该部段上和/或关于相应的部段的纵向方向位置固定地、例如一体地成形在该部段上。由此,给出了弹簧元件在弹簧的扭转状态下的更好限定的空间布置,尤其是也关于弹簧元件的纵向延伸部的中心区域,其中,弹簧元件例如在弹簧扭转时能够螺旋状地围绕弹簧基体缠绕。因此,弹簧元件的应力在弹簧扭转时更均匀地分布在弹簧元件的总长度上。因此,在弹簧扭转时,一个或(如有设置)相邻的弹簧元件的纵向区段在弹簧的扭转时能够互相贴靠,这由于纵向区段之间的相互作用(例如摩擦)而会导致在弹簧的扭转状态的变化时扭转应力的构建和/或减少的不均匀性。此外,通过一个或多个另外的能扭转的部段避免了:在弹簧扭转时在张紧力下围绕弹簧基体缠绕的弹簧元件以及由此产生的与基体的摩擦收紧在基体上,这将限制最大扭转角。
用于弹簧元件的相应的另外的部段的保持区域优选关于相应的另外的部段的周向延伸抗扭地固定在该相应的另外的部段上,在该部段围绕其纵轴线扭转时因而一起扭转。通过将弹簧元件的一个区域、尤其是纵向区段保持在该保持区域上,由此弹簧元件的这个区域布置在关于相应的部段的周向延伸的预限定的方位中。在部段围绕其纵轴线相对于至少一个或两个与该部段相邻的部段扭转时,保持在部段保持区域上的弹簧元件因而经历长度延展或长度延展的变化。因此,弹簧元件的中心区域的方位(即在第一和第二部段之间的距离区域中)被更好地限定的。因此,弹簧元件在弹簧扭转时的长度变化在概念上或功能上被分解为部分区段,所述部分区段分别布置在相邻部段的保持区域(包括弹簧元件在第一和第二部段上的紧固区域)之间。如果弹簧元件在径向方向上在弹簧纵轴线之外耦合在所述至少一个另外的部段上,则相应地分解为部分区段也适用于弹簧元件围绕弹簧基体的优选螺旋状的缠绕。弹簧元件的绕组布置在沿弹簧纵向方向彼此相继的部段的保持区域之间。由此,弹簧在其扭转时更均匀地受应力和消除应力,并且因而借助扭转弹簧驱动的卷绕滚筒更均匀地运行。这尤其适用于弹簧围绕其纵轴线扭转多于一个或更多扭转式圈的情况。
优选,基体具有多个在其纵向方向上彼此相继布置的另外的部段,优选≥2或≥4或≥6个另外的部段,但不限于此,所述另外的部段布置在基体的第一和第二部段之间。由此,以特别的方式产生由多于两个部段构成的基体的上述优点。
优选,至少一个弹簧元件贯通地从第一部段开始延伸,并且,至少一个或多个另外的部段延伸至第二部段。也能够设置多个弹簧元件,所述弹簧元件仅分别在所设置数量的部段的一部分上延伸,并且所述弹簧元件在弹簧的纵向方向上相继地布置,以便使多个或所有部段互相连接。
通常优选地,布置在第一和第二部段之间的相应的部段(尤其是相应的另外的部段)的保持区域在其至少一个侧或两个对置的侧上侧向地包围相应的弹簧元件。在部段的一个周向方向或两个相反的周向方向上,弹簧元件因而在弹簧扭转时被保持在保持区域上。该保持区域优选凹槽形地构造,其中,凹槽优选以方向分量在弹簧纵向方向上或平行于弹簧纵轴线地延伸,其中,弹簧元件局部地布置在保持凹槽中。在弹簧扭转时,弹簧元件因而在部段的周向方向上作用到保持区域上,使得在弹簧扭转时相应的另外的部段围绕弹簧纵轴线扭转。因而,弹簧的给定的总扭转角被分解到相邻的部段之间的部分区域上,这实现了弹簧元件在其长度上的均匀的长度变化。由此,弹簧元件在扭转弹簧扭转多于一转(即扭转大于/等于360°)时由于其在保持区域中的引导而在部段上也具有更好限定的方位。此外,由于弹簧元件在一个或多个保持区域中的延伸,弹簧元件的、在弹簧扭转时围绕基体缠绕的纵向区段以更平坦的节距即更确切地说在垂直于弹簧纵轴线的方向上围绕该弹簧纵轴线缠绕且受应力或者说在其应力消除时将转矩施加到相应的部段上,这导致到能扭转的部段上的更好的力传递和转矩施加并且引起扭转弹簧的更均匀的复位。
用于弹簧元件的保持凹槽或通常而言保持区域分别优选在相应的部段的纵向延伸部的一部分或仅在一部分上延伸,例如延伸≥2%或≥5%或≥10%或≥20%。保持凹槽或保持区域优选延伸相应部段的纵向延伸部的≤33%或≤50%或≤75%或≤95%。由此,在相邻的部段的保持区域之间的间隙空间中,弹簧元件能够在弹簧扭转时弹簧元件围绕基体缠绕,优选以至少一个或多个全周向的绕组。通常在本发明的框架内,这也能够适用于至少一个弹簧元件在相应部段上的耦合或保持区域,在该耦合或保持区域中弹簧元件在弹簧扭转时不会随着变化的角展(Winkelerstreckung)而围绕基体缠绕。
优选,在扭转弹簧不扭转的情况下,布置在扭转弹簧基体的相邻的部段上的、用于至少一个弹簧元件的保持区域在扭转弹簧的纵向方向上彼此间隔开。由此,弹簧元件能够在相邻的部段的保持区域之间的中间区域中在周向方向上围绕相应部段缠绕。
优选,关于用于弹簧元件的另外的部段的保持区域的距离的以上实施方案也能够分别适用于另外的部段的保持区域距在第一和/或第二部段上的弹簧元件的耦合区域的距离。
至少一个另外的部段的相应的至少一个、多个或所有保持区域分别从相应的部段径向向外突出,以便保持弹簧元件。
优选,弹簧元件被力锁合和/或形状锁合地保持在另外的部段的相应保持区域上。尤其,这能够分别关于弹簧元件相对于保持区域在相应部段的径向方向上和/或周向方向上的方位变化而适用。弹簧元件的被保持的区域能够分别从后侧接合到相应的保持区域的侧凹部。这优选分别适用于保持区域的凹槽状构造。
优选,弹簧元件长度可变地被保持在相应的部段的保持区域中。因而,如果扭转弹簧被扭转或者说扭转弹簧的扭转状态发生变化,由此弹簧元件也能够在保持区域中执行长度变化。由此,在扭转弹簧扭转或者说扭转弹簧的扭转状态变化时,弹簧元件能够在其整个纵向延伸部上经历相对均匀的长度变化。由此,在扭转弹簧扭转时能够根据可行性避免弹簧元件在其整个纵向延伸部上的明显不同的延展状态并且增加扭转弹簧的耐久性。此外,相应的弹簧元件能更容易地装配或者说拆卸。必要时,弹簧元件然而也能够位置固定地固定在相应的保持区域上,优选能松脱地固定。必要时,弹簧元件能够长度不可变地保持在相应的保持区域上,至少利用弹簧元件在保持区域上的区段。
弹簧元件中的至少一个、多个或所有弹簧元件优选能够分别贯通地从第一部段延伸至第二部段,这在结构上是简单的并且在相应的弹簧元件的负载和力传递方面是有利的。必要时,相应的弹簧元件能够从第一和/或第二部段仅延伸至另外的部段,其中,另外的弹簧元件在此从该另外的部段延伸至由第一和第二部段组成的组的两个部段中的另一个。这也能够分别适用于多个弹簧元件。
优选,多个弹簧元件在基体的周向方向上分布地布置在该基体上,优选在弹簧基体的周缘上均匀分布地布置。由此,一方面扭转弹簧能够以简单的方式适应不同的要求,即例如用于借助将不同数量的弹簧元件布置在扭转弹簧上来调设其弹簧特性曲线。扭转弹簧的弹簧力由此能够通过所设置的弹簧元件的数量来调设。弹簧元件能够分别是结构相同的,然而也能够彼此不同,例如在其相应的弹簧特性曲线的方面。此外,由此在弹簧扭转时由弹簧元件施加到基体的、尤其能够不同于弹簧的扭转力的力能够被减小,这减小了弹簧的负载并且提高了其耐久性。因此,相应的弹簧元件在弹簧扭转时由于弹簧元件受应力而通常在基体的纵向方向上施加弯曲力,例如当在第一和第二部段上的弹簧元件的紧固区域没有布置在一个平面中时。通过布置多个弹簧元件,由此能够将作用到基体上的、不同于扭转力的力更均匀地分布到基体的周缘上。
优选,至少一个或多个弹簧元件以其端部区域借助相应的紧固器件能释放地被紧固在基体上,优选第一和/或第二部段上,优选分别以接收拉力的形式被紧固。由此,弹簧元件能特别简单地被更换,并且简化了扭转弹簧的维护。
优选,在弹簧元件的弹性延展下,第一和第二部段能相应于由扭转弹簧驱动的卷绕滚筒的回转来围绕基体的纵轴线相对于彼此扭转≥1转(360°)或≥2、≥3或优选≥5或≥10转,如上所述的那样。由此,相应的管线和/或管线引导装置的相对大的长度能够在扭转弹簧的回位和消除应力下卷绕在滚筒上。为此特别有利地能使用扭转弹簧。
优选,扭转弹簧的弹簧元件中的至少一个或多个或所有弹簧元件至少基本上或完全由有机聚合物材料(尤其是弹性体)构成。优选,扭转弹簧的基体(尤其是其部段)至少基本上或完全由塑料材料构成,其中,部段或弹簧基体优选构造为至少基本上刚性的构件并且确定弹簧在其扭转时的结构稳定性。关于相应的以上实施方案请参阅具有扭转弹簧的卷绕滚筒。
优选,弹簧元件的材料具有≥100%、优选≥150%、特别优选≥200%的断裂延展率。断裂延展率可高达400%或更多或者高达500%或更多,必要时也可高达750%或更多。断裂延展率优选根据DIN53455来确定,参考2019年1月1日之前最后有效的版本。由此,弹簧元件能够在扭转弹簧扭转时执行更大的弹性延展,从而扭转弹簧能扭转相对大的扭转角并且卷绕滚筒也随之扭转。这对于其中希望管线和/或管线引导装置的相对大的卷绕和退卷长度的许多应用情况都是有利的。
优选,扭转弹簧的部段(优选扭转弹簧的所有部段)以相对比彼此能扭转的方式布置在一构造轴上,其中,该轴在此用作部段在其扭转时的轴承并且该轴优选与弹簧基体的纵轴线同轴地布置。所述部段优选在横向于或垂直于该轴的或者说在该轴上的方位变化方面无间隙地布置。所述部段通常能够在本发明的框架内布置成端侧彼此抵接。由于所述构造轴,扭转弹簧具有高的机械稳定性,尤其是也在横向于或垂直于基体纵轴线的力方面具有高的机械稳定性。然而,所述部段中的一个(例如第一或第二部段)在此能够抗扭地固定在构造轴上。由此确保在扭转弹簧扭转时相邻的部段相对彼此围绕基体纵轴线的特别均匀且精确的扭转,并且弹簧是耐久和低维护的。替代地或附加地,相应的部段(优选包括必要时在弹簧纵向方向上位于端部的部段的所有部段)能够分别具有支承区域,该支承区域在两个相邻的部段彼此同轴布置的情况下被引入相邻的部段的接收部中,其中,支承区域在两个相邻的部段相对彼此扭转时提供两个部段彼此之间的支承部。部段彼此之间的支承部优选在横向于或垂直于部段纵轴线或者说基体纵轴线的方向上是无间隙的。
附图说明
下面借助实施例来描述和阐释本发明。该实施例的所有特征通常独立地或彼此组合地在本发明的框架内公开。此外,该实施例的公开涉及扭转弹簧或卷绕滚筒的彼此独立的构型或卷绕滚筒与扭转弹簧的组合。其示出:
图1:根据本发明的扭转弹簧的分解示图;
图2:在没有弹簧元件的情况下以整体视图(图2a)和细节视图(图2b)示出根据图1的根据本发明的扭转弹簧的立体示图;
图3:具有至少一个弹簧元件的根据图1的根据本发明的扭转弹簧的整体示图,所述弹簧元件在非扭转的初始状态(图3a)下和在细节视图(图3b)中;
图4:在整体立体图视图(图4a)和细节视图(图4b)中的根据图3的根据本发明的扭转弹簧在扭转状态下的示图;
图5:在前视图(图5a)、侧视图(图5b)、立体图(图5c)、横截面(图5d)、横截面的细节视图(图5e)和分解图(图5f)中的优选根据图1至4的具有扭转弹簧的卷绕滚筒的示图。
具体实施方式
图1至图4示出根据本发明的扭转弹簧10,该扭转弹簧特别有利地能与根据权利要求1至6中任一项所述的卷绕滚筒1组合使用,但也能与其独立地使用。
扭转弹簧10(尤其是用于或具有卷绕滚筒1)具有带有纵轴线16的伸长的基体15,其中,该基体包括至少一个第一部段21和第二部段22,所述第一部段和第二部段能围绕基体纵轴线16相对于彼此扭转。此外,设置有至少一个能弹性延展的弹簧元件30,所述弹簧元件分别在相应的耦合区域32(尤其是两个部段21,22)上耦合到由第一部段和第二部段组成的组中的至少一个或两个部段21,22,并且,其中,在两个部段21,22围绕基体的纵轴线16相对于彼此扭转时,能弹性延展的弹簧元件30经历可逆的长度变化。耦合在扭转弹簧10的纵向方向(弹簧的纵向方向相应于基体15的延伸方向)上接收拉力。此外,在弹簧1发生扭转时,耦合将转矩传递到部段21,22上。为了耦合设置如螺钉的紧固元件17,所述紧固元件以耦合的方式将弹簧元件30的端部区域30a紧固在相应的部段21,22上。根据该实施例,设置多个(这里是六个)这类的弹簧元件30,所述弹簧元件围绕基体15的周缘均匀分布地布置。能弹性延展的弹簧元件30在其非弹性变形的状态下构造为纵长伸展的元件,例如以带或束的形式。在两个部段21,22围绕基体纵轴线16相对彼此扭转时,弹簧1被扭转(图4b的箭头),并且,至少一个弹簧元件30或通常设置在弹簧上的弹簧元件30受应力,并且因此弹簧受扭转应力。弹簧1的应力能够通过以下方式实现:将拉力施加到卷绕在滚筒1上的管线引导装置100和/或管线上并且使其由此至少部分地或完全地从滚筒退卷。管线引导装置优选在其内部空间中能够具有或具有至少一个或多个管线。张紧力将回位力矩施加到弹簧10上。如果回位力矩超过拉力,则由此在扭转弹簧10消除应力的情况下滚筒1借助通过弹簧的驱动力而自主在卷绕方向(图5b的箭头)上扭转并且管线引导装置和/或管线自主地卷绕到滚筒上,确切地说在完全释放应力的弹簧的情况下优选完全卷绕到滚筒上。根据该实施例,关于至少一个弹簧元件30的所有实施方案都适用于扭转弹簧的所有其他弹簧元件30,其中,这然而通常不是强制的。根据该实施例,多个弹簧元件在结构上彼此相同,这然而也不是强制的。
基体15具有至少一个另外的部段23,所述另外的部段在基体15的纵向方向上布置在第一部段和第二部段21,22之间,其中,至少一个另外的部段23相对于第一部段和第二部段21,22能围绕基体纵轴线16扭转。至少一个弹簧元件至少在另外的部段23中的一个部段上或所有部段上耦合在其保持区域23a上,这里以在弹簧发生扭转时将转矩传递到一个或多个另外的部段上的方式。至少一个或多个保持区域23a在这里在部段23的纵向方向上具有显着的延伸部,或者说在弹簧纵向方向上的部段长度的≥5%或≥10%,例如该部段长度的例如≤75%或≤50%,但不限于此,保持区域必要时也能够点状地构造。根据该实施例,设置多个这类的另外的部段,例如多于2个或3个,这里是6个。由此,相应的弹簧元件30的扭转式总变形或者说总扭转分布在弹簧10的纵向方向上的多个区段35上,即在两个在弹簧纵向方向上间隔开的保持区域23a之间的区段35上,并且由此引起弹簧1的更均匀的扭转和/或消除应力。弹簧元件与其保持区域23a上的一个或多个另外的部段的耦合在这里不在扭转弹簧1的纵向方向上接收拉力,这已被证明是有利的,但也可以是这种情况。
至少一个弹簧元件30与弹簧纵轴线10a径向间隔开地耦合在第一部段21和/或第二部段22上,这优选适用于两个部段。弹簧纵轴线10a与基体纵轴线16同轴地走向。此外,至少一个弹簧元件30与弹簧纵轴线10a径向间隔开地耦合在第一部段21和/或第二部段22上以及布置在第一和第二部段之间的至少一个另外的部段23上或者在所有另外的部段23上,关于其相应的保持区域23a的一个或多个另外的部段。这已被证明有利于在部段扭转时产生扭转应力并且有利于扭转弹簧的平稳运行。这通常能在本发明的框架内适用。部段的直径与弹簧基体的长度的比值在这里为≥1:6。
至少一个弹簧元件30在这里布置在第一部段21和/或第二部段22的外周缘21a,22a的区域中,这里在两个部段21,22的外周缘的区域中。至少一个弹簧元件30在这里布置在第一部段21和第二部段22的以及布置在第一和第二部段之间的至少一个另外的部段23的外周缘的区域中。由此,以特别的方式得到所提到的优点。
在基体纵轴线16的纵向方向上布置在第一部段21和第二部段22之间的至少一个另外的部段23具有用于至少一个弹簧元件的保持区域23a,或者说,在多个弹簧元件的情况下具有用于这些弹簧元件的多个保持区域23a,特别地用于所述弹簧元件30中的一个的相应保持区域23a。由此,弹簧元件在弹簧上的状态在该弹簧扭转时被更好地限定。此外,由于弹簧元件以转矩传递的方式耦合在相应的另外的部段23上,另外的部段23在这里由于其在弹簧1扭转时与弹簧元件30共同起作用而经历扭转,从而在弹簧扭转时更好地限定弹簧元件30的长度延展和缠绕或者说状态,并且弹簧元件的缠绕分布到多个限定的纵向区段35上。因而,至少一个或所有弹簧元件的在弹簧1扭转时构造的、围绕基体15缠绕的纵向区段35在弹簧的纵向方向上布置在部段23的保持区域23a之间和/或在保持区域23a与第一部段21和/或第二部段22上的耦合区域32之间,一般来说在两个相邻的部段21,22,23的过渡区域中。相应的保持区域23a以其方向延伸部具有在弹簧纵向方向上的至少一个方向分量,保持区域23a在这里平行于弹簧纵向方向地取向。由此,在弹簧1扭转时,弹簧元件30围绕弹簧基体的绕组更多地布置在部段23的周向方向上或者说更确切地说垂直于弹簧纵向方向10a地布置,从而得到弹簧元件到相应的部段23上的更好的力传递,这在扭转弹簧的消除应力的情况下改进所述扭转弹簧的特性。弹簧元件在相邻的部段23相对于彼此扭转时长度可变地保持在相应的保持区域23a上,从而得到弹簧元件在其长度上更均匀的长度变化并且因此在对弹簧施加应力和消除应力时产生小的材料应力。在这里,用于相应的部段上的弹簧元件的保持区域23a以凹槽的形式构造,其中,弹簧元件以其一个区域或者说纵向区段布置在该凹槽中。弹簧元件在此从后侧接合到保持区域或者说保持凹槽中的侧凹部中,并且由此在径向方向上形状锁合地被保持。必要时,弹簧元件能够以一个纵向区段但长度不可变地耦合在相应的部段上。在多个保持区域23a的情况下,以上实施方案也相应地适用这些保持区域。
多个弹簧元件30(这里是六个)在以分布在基体15的周向方向上的方式布置在该基体上,从而一方面增加了弹簧10的弹簧力,另一方面由此在弹簧扭转时产生围绕该弹簧的周缘的更均匀的力分布。
一个或多个弹簧元件30在这里设计为使得在弹簧元件的弹性延展下第一部段21和第二部段22能围绕基体的纵轴线相对于彼此扭转≥1转(即≥360°)或≥3转,这里旋转约20转或更多,根据图4a分布在五个扭转的区域35上。由此,例如由弹簧10在卷绕方向上驱动的滚筒1能扭转相应数量的转,并且,因此布置在滚筒上管线引导装置100和/或管线能卷绕和退卷大的长度。应理解,在滚筒的扭转初始状态下(扭转角等于0°),一个或多个弹簧元件30被拉紧地布置在弹簧10的纵向方向上或利用一定的低拉应力而耦合在第一和第二部段的两个部段上。因而,在弹簧从其具有0°扭转角的初始状态开始发生轻微扭转的情况下,回位力已经在朝向回位至初始状态的方向上被施加到两个所提到的部段上。
弹簧元件30的材料具有根据DIN53455的为至少150%(在这里例如400%或600%)的断裂延展率。应理解,断裂延展率适配与弹簧在其扭转时的转数。
第二部段22和/或一个或多个可能布置在第一和第二部段之间的另外的部段23能够分别具有支承区域22d,23d,该支承区域能在两个相邻的部段彼此同轴地布置的情况下引入一个相邻的部段的接收部(未示出)中,其中,该支承区域实现两个相邻的部段彼此的扭转。作为支承区域例如能够构造部段22,23的柱形的端部区段22e,23e,所述端部区段配合到相邻的部段的接收部(未示出)中。替代地或附加地,如在图1中示出的,在构造轴27上的部段21,22,23能够彼此能扭转地且相对于所述构造轴27能扭转地布置,后者优选包括所述部段中的一个、例如第一部段21,其中,构造轴27能够至少基本上决定弹簧基体15的稳定性并且同时能够用作在部段22,23相对彼此扭转时用于部段的支承。在这里,相对于轴27能扭转的部段22,23无间隙地在横向于轴的方向上布置在轴27上。部段21,22,23能够在此以其端侧的21f,23f彼此抵接(图5e)。
扭转弹簧10至少基本上或完全由有机聚合物材料构成,其中,弹簧的各个构件的相应的聚合物材料包含填料。弹簧基体15,特别是其部段21,22,23(所述部段在这里构造为至少基本上刚性或刚性)在此由塑料材料构成,其中,这些部段在这里以注塑成型工艺制造,这然而也不是强制的。弹簧元件30由包含填料的有机弹性体制成。填料分别是无机填料(包括诸如炭黑的碳),但也不是金属或磁材料。由此,扭转弹簧例如能有利地使用在MRT器具上。
扭转弹簧在这里用作卷绕滚筒的驱动装置,参见图5。
图5示出用于至少一个管线和/或用于至少一个管线引导装置100的卷绕滚筒1。滚筒1设有根据本发明的作为驱动装置的扭转弹簧10,但必要时也能与其他结构的扭转弹簧一起使用。
卷绕滚筒1配备有管线引导装置100,替代地或附加地,也构造成具有管线或者说构造为用于配备以管线引导装置和/或管线。在管线引导装置100的内部空间101中布置至少一个或多个管线,或者说为此构造所述内部空间。在这里,滚筒1示例性地示出为下述状态,在该状态下管线引导装置100部分地从滚筒上退卷。
卷绕滚筒1以能围绕滚筒纵轴线1a旋转的方式被保持在支架80上并且被相应地支承。支架80能够位置固定地且方位不可变地紧固在支撑面85上。在滚筒上能紧固或紧固有管线和/或管线引导装置的第一端部区域101,并且通过使滚筒1围绕滚筒纵轴线在卷绕方向和退卷方向上(图5b,箭头)上旋转,管线和/或管线引导装置能由该滚筒卷绕和退卷。此外,设置有驱动装置,所述驱动装置作用在卷绕滚筒上,以便在滚筒在其退卷方向上扭转时将回位力施加到滚筒上,用于所述滚筒在所述滚筒的卷绕方向上的扭转。驱动装置在这里构造为扭转弹簧10,所述扭转弹簧在滚筒1在退卷方向上扭转时在扭转下受应力并且由于扭转应力而将转矩或者说回位力施加到滚筒1上以使其在卷绕方向上扭转,使得借助回位力能够将滚筒1转移到其具有完全卷绕的管线引导装置和/或管线的初始位态中。扭转弹簧10具有纵轴线10a,扭转弹簧在滚筒在卷绕方向上扭转时围绕该纵轴线扭转式旋转。扭转弹簧纵轴线10a与滚筒纵轴线1a平行或同轴地布置。扭转弹簧10利用端部区域11优选以直接转矩传递的方式耦合在卷绕滚筒1上。为此,例如构造为法兰的联接件2设置为滚筒的一部分,该部分一方面以与耦合区域2a抗扭且转矩传递的方式耦合在弹簧10的端部区域11上,另一方面耦合在滚筒上。弹簧的对置的端部区域12以转矩传递的方式耦合在支架80或滚筒相对于其能扭转的另一装置上,为此在这里设置法兰81。弹簧10在这里布置在套筒4中,该套筒同时保护弹簧免受外部干涉并且简化弹簧在滚筒或通常该设备上的紧固。套筒4与弹簧10和两个构件(联接件2和法兰81)中的一个抗扭地连接,其中,套筒4以能扭转的形式被支承在支架80、例如法兰81上。套筒4能够在滚筒1的中空轴7中被引导,其中,中空轴7能够是滚筒本体的一部分,从而产生支承稳定的且有利于转矩传递的布置。卷绕滚筒在扭转弹簧的扭转下能围绕其纵轴线旋转≥1或≥5转,在这里例如旋转20转。
管线和/或管线引导装置100在这里具有第二端部区域115,该第二端部区域设有用于耦合到设备的相对于滚筒可运动的携动件(未示出)的紧固和/或耦合器件116,或者说所述紧固和/或耦合器件耦合在所述携动件上。由此,可以将拉力施加到管线引导装置和/或管线上,以便使该管线引导装置和/或管线从滚筒上退卷。与此无关地,耦合器件用于介质传递地耦合至少一个管线以供应该设备,该管线优选由管线引导装置100接收。
扭转弹簧10至少基本上或完全由有机聚合物材料构成,该有机聚合物材料能够包含填料,如上面所实施的。弹簧的基本上刚性的部段23在这里由有机塑料材料构成并且能够例如以注塑成型工艺制造。所述弹簧中的一个或在这里多个弹簧元件由有机弹性体构成。
滚筒具有第一纵向区段1B,管线引导装置100布置在该第一纵向区段上并且能围绕该第一纵向区段卷绕和/或退卷。此外,滚筒1具有第二纵向区段1C,在该第二纵向区段上设置有一装置,以便将布置在管线引导装置100中的管线或管线本身与相应的介质源连接,以便供应与管线引导装置100介质传递地连接的、具有用于介质的消耗器的设备。介质能够是诸如电、(包括液体、气体或诸如此类的)流体的能量介质,或者也可以是数据流。该装置在这里构造为管线引导装置110,其带有由该管线引导装置、优选布置在该管线引导装置的内部空间中的管线。管线引导装置110或通常装置在这里具有第一纵向区段111、另一纵向区段113以及在两个纵向区段111和113之间的过渡区域112,该第一纵向区段在第一旋转方向上围绕滚筒1的本体5缠绕,该另一纵向区段在相反的方向上围绕滚筒本体5缠绕,其中,连接区段112表示偏转区域,以便以区段111和113互相连接,优选以偏转180°的方式。例如在WO2011/086198中说明了这类管线引导装置,其公开内容在这里被全部包括在内。滚筒具有轴承85,滚筒以能围绕其纵轴线1A扭转的方式支承该轴承。轴承在这里通过中空轴7或以其他方式来提供。扭转弹簧10布置在中空轴5内或通常布置在滚筒的本体5内,该本体包括滚筒纵向区段1B,1C。
在管线或管线引导装置100退卷时,例如当将拉力施加到管线或者说管线引导装置的自由端部100A上时,该管线或者说管线引导装置在滚筒围绕其纵轴线的转动的情况下从滚筒退卷并且在此扭转弹簧在同一滚筒的扭转下受应力。滚筒1在其沿退卷方向扭转时的旋转运动因而借助联接件2传递到扭转弹簧10上。如果作用到管线或者说管线引导装置100上的拉力减小并且扭转弹簧的回位力超过拉力,则管线或者说管线引导装置在卷绕滚筒沿其卷绕方向扭转的情况下被卷绕到所述滚筒上。
Claims (18)
1.一种用于管线和/或管线引导装置的卷绕滚筒,所述卷绕滚筒构造成用于接收和引导至少一个管线,其中,所述滚筒能围绕其纵轴线旋转,其中,在所述滚筒上能紧固或紧固有所述管线和/或管线引导装置的第一端部区域,并且通过使所述卷绕滚筒围绕所述滚筒纵轴线在卷绕和退卷方向上旋转使得所述管线和/或管线引导装置能由所述滚筒卷绕和退卷,其中,设置有驱动装置,所述驱动装置作用在所述卷绕滚筒上,以便在所述滚筒在其退卷方向上旋转时将回位力施加到所述滚筒上以使所述滚筒在其卷绕方向上旋转,其特征在于,所述驱动装置构造为扭转弹簧,所述扭转弹簧在所述滚筒在退卷方向上旋转时在扭转下受应力并且由于扭转应力而将转矩施加到所述滚筒上,用于所述滚筒在卷绕方向上的旋转,并且所述扭转应力将所述回位力施加到所述滚筒上。
2.根据权利要求1所述的卷绕滚筒,其特征在于,所述扭转弹簧具有纵轴线,所述扭转弹簧在所述滚筒在卷绕方向上旋转时扭转式旋转,并且所述扭转弹簧纵轴线与所述滚筒纵轴线平行或同轴地布置。
3.根据权利要求1或2所述的卷绕滚筒,其特征在于,所述扭转弹簧以端部区域优选直接以转矩传递的方式耦合在所述卷绕滚筒上。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的卷绕滚筒,其特征在于,所述管线和/或所述管线引导装置具有第二端部区域,所述第二端部区域设有用于耦合到设备的相对于所述滚筒可运动的携动件上的紧固器件,或者,其中,所述管线和/或所述管线引导装置的所述第二端部区域的紧固器件耦合在设备的相对于所述滚筒可运动的携动件上。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的卷绕滚筒,其特征在于,所述扭转弹簧至少基本上或完全由有机塑料材料和/或有机弹性体构成。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的卷绕滚筒,其特征在于,所述卷绕滚筒在所述扭转弹簧的扭转下能围绕所述卷绕滚筒的纵轴线旋转≥1转。
7.一种扭转弹簧,尤其用于或具有根据权利要求1至6中任一项所述的卷绕滚筒,其特征在于,所述扭转弹簧具有带有纵轴线的纵长伸展的基体,所述基体包括至少一个第一部段和第二部段,所述第一部段和第二部段能围绕所述基体纵轴线相对彼此旋转,设置有至少一个能弹性延展的弹簧元件,所述弹簧元件耦合在由第一部段和第二部段组成的组中的至少一个或两个部段上,并且在两个部段相对彼此围绕所述基体的纵轴线旋转时,所述能弹性延展的弹簧元件经历可逆的长度变化。
8.根据权利要求7所述的扭转弹簧,其特征在于,所述能弹性延展的弹簧元件在其非弹性变形的状态下构造为纵长伸展的元件。
9.根据权利要求7或8所述的扭转弹簧,其特征在于,所述基体具有至少一个另外的部段,所述另外的部段在所述基体的纵向方向上布置在所述第一部段和第二部段之间,并且所述至少一个另外的部段能相对于所述第一部段并且相对于所述第二部段围绕所述基体纵轴线旋转,并且所述至少一个弹簧元件至少耦合在所述另外的部段中的一个上。
10.根据权利要求7至9中任一项所述的扭转弹簧,其特征在于,(i)所述至少一个弹簧元件与所述弹簧纵轴线径向间隔开地耦合在所述第一部段和/或第二部段上,或(ii)所述至少一个弹簧元件与所述弹簧纵轴线径向间隔开地耦合在所述第一部段和/或第二部段以及至少一个另外的、布置在所述第一部段和第二部段之间的部段上。
11.根据权利要求10所述的扭转弹簧,其特征在于,(i)所述至少一个弹簧元件布置在所述第一部段和/或所述第二部段的外周缘的区域中,或(ii)所述至少一个弹簧元件布置在所述第一部段和/或第二部段的以及所述第一部段和第二部段之间的至少一个另外的部段的外周缘的区域中。
12.根据权利要求7至11中任一项所述的扭转弹簧,其特征在于,在所述基体纵轴线的纵向方向上布置在所述第一部段和所述第二部段之间的至少一个另外的部段具有用于所述至少一个弹簧元件的保持区域,并且,优选所述弹簧元件在相邻的部段相对彼此旋转时被长度可变地保持在所述保持区域中。
13.根据权利要求7至12中任一项所述的扭转弹簧,其特征在于,相应的部段具有用于所述弹簧元件的凹槽形构造的保持区域,所述弹簧元件及该弹簧元件的一区域布置在所述保持区域中。
14.根据权利要求7至13中任一项所述的扭转弹簧,其特征在于,多个弹簧元件在所述基体的周向方向上分布地布置在所述基体上。
15.根据权利要求7至14中任一项所述的扭转弹簧,其特征在于,在所述弹簧元件的弹性延展下,所述第一部段和所述第二部段均能围绕所述基体的纵轴线相对于彼此旋转≥1转。
16.根据权利要求7至15中任一项所述的扭转弹簧,其特征在于,所述弹簧元件的材料具有为至少150%的断裂延展率。
17.根据权利要求7至16中任一项所述的扭转弹簧,其特征在于,所述扭转弹簧至少基本上或完全由有机塑料材料和/或有机弹性体构成。
18.一种设备,其具有根据权利要求1至6中任一项所述的卷绕滚筒和/或根据权利要求7至17中任一项所述的扭转弹簧。
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