CN116216437A - 用于卷绕和展开纵长柔性元件的装置 - Google Patents

Abstract

用于卷绕和展开具有自由端(23)和空间固定端(20)的纵长柔性元件的装置(10)，该纵长柔性元件具有自由端(23)和空间固定端(20)。纵长柔性元件在其长度上至少分为使用部分(22)和补偿部分(21)，其中，使用部分(22)具有纵长柔性元件的自由端并且补偿部分(21)具有细长柔性元件的空间固定端(20)。该装置提供了可旋转的卷筒(11)，该卷筒在其圆周上被配置成在第一卷绕平面中卷绕和展开至少使用部分(22)，其中，补偿部分(21)的端部(20)相对于卷筒(12)在空间上固定。纵长柔性元件在从使用部分(22)到补偿部分(21)的过渡部分处固定在卷筒(11)的紧固点(40)上，并且当卷筒(11)旋转时，补偿部分(21)可以在第二卷绕平面中以至少一个环形部分的形式卷绕和展开。

Description

用于卷绕和展开纵长柔性元件的装置

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的用于卷绕和展开具有自由端和空间固定端的纵长柔性元件的装置。

背景技术

纵长柔性元件例如是电缆或软管，其一般在不使用时被缠绕起来以节省空间。为了使用相应的纵长柔性元件，将其在装置中展开以便能够使用其整个长度。用一个或多个绕组将纵长柔性元件缠绕在其上的可旋转的卷筒通常与用于卷绕和展开纵长柔性元件的这种装置一起使用。在这种情况下，可展开的纵长柔性元件具有自由端，该自由端通常设有连接元件或计量元件，在电缆的情况下，这例如是电插头或插头插座，而在软管的情况下提供计量元件以去除流体，流体例如是液体或像空气的气体。

与来源的连接通常位于纵长柔性元件的与自由端相对的另一端。例如，对于电缆，这是电源，而对于软管，这是流体源。然而，如果具有可卷绕的充电电缆的装置固定地集成在电动车辆中，例如，其中该装置特别地可位于行李箱中，则纵长柔性元件的该端部不是连接到电源，而是连接到用于为车辆的可再充电电池充电的电池充电系统。在这种情况下，充电电缆自由端处的连接元件用于连接到电源。与具有连接元件的自由端相对的纵长柔性元件的另一端在空间上是固定的，并且相对于可旋转的卷筒是静止的。纵长柔性元件在第一部分中从固定端延伸到卷筒，然后在第二部分中缠绕在卷筒上。如果具有自由端的第二部分从卷筒展开，卷筒旋转，并且第一部分由于其固定端而绕纵长柔性元件的纵向轴线扭曲。以这种方式，固定端处的连接受到扭曲，这可能导致负应力，甚至损坏连接。

为了解决这个问题，现有技术中已知使用允许纵长柔性元件相对于固定端扭转的连接耦合器。然而，这种耦合系统非常复杂且容易损坏。例如，在用于传导流体的软管的情况下，存在泄漏的风险，而在电缆中，高接触电阻涉及火灾和用户受伤的风险。

因此，鉴于所阐述的现有技术，用于卷绕和展开电缆和软管的装置领域仍有改进的空间。在电动车辆充电过程中使用的充电电缆尤其如此。主要地，具有至少2cm量级的大外径的电缆用于快速充电。这些电缆非常坚硬，其扭转在空间固定端的连接上产生高水平的扭矩。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种用于卷绕和展开纵长柔性元件的装置，上述不利扭转的问题能够在没有复杂耦合系统的情况下解决。

根据本发明，该目的通过具有权利要求1的特征的装置来实现。各个从属权利要求公开了本发明的其他特别有利的实施例。

应该提到的是，以下描述中单独阐述的特征和措施可以以任何技术上有利的方式组合在一起，并公开了本发明的进一步实施例。本说明书特别是另外结合附图来描述和说明本发明。

根据本发明的装置用于以节省空间的方式卷绕和展开具有自由端和空间固定端的纵长柔性元件。“空间固定”是指在这种情况下，相关端不能自由移动，但至少其空间位置是固定的，因此，例如它不能绕其轴线旋转。在某些情况下，当空间固定端固定在例如固定装置上时，其位置也是固定的。根据本发明，纵长柔性元件在其长度上至少分为使用部分和补偿部分，其中使用部分具有自由端，而空间固定端设置在补偿部分上。纵长柔性元件尤其是电缆或软管。在电缆的情况下，连接元件(例如电插头或插头插座)附接到其自由端。在软管的情况下，连接元件可以配置为计量元件。在本发明的一个实施例中，纵长柔性元件的外径大于1cm，特别是大于2cm。在这种尺寸的情况下，纵长柔性元件可以经受特别显著的扭曲，使得根据本发明的装置可以特别有利地用于这种纵长柔性元件中。

该装置提供可旋转的卷筒，该卷筒在其圆周上被配置为在第一卷绕平面中卷绕和展开至少使用部分，其中补偿部分的端部相对于该卷筒在空间上固定。因此，纵长柔性元件总体上具有两个端部，一个自由端部和一个相对端部，该相对端部相对于卷筒在空间上固定，即，它相对于卷筒是静止的并且不随卷筒移动。在这种情况下，纵长柔性元件在其长度上被分成具有不同功能的两部分。使用部分被卷绕和展开以使用纵长柔性元件，而补偿部分用于补偿由此在元件中产生的扭曲。

在从使用部分到补偿部分的过渡中，纵长柔性元件固定在卷筒的紧固点处，并且当卷筒旋转时，补偿部分可以在第二卷绕平面中以至少一个环形部分的形式卷绕和展开。例如，如果使用部分从卷筒展开，则紧固点围绕卷筒的旋转轴线旋转。由于补偿部分的端部相对于卷筒是静止的，这导致补偿部分绕元件的纵向轴线扭转。然而，由于根据本发明的装置的结构，空间固定端不会受到任何扭矩，因为至少一个环形部分形式的补偿部分可以在第二卷绕平面中卷绕。为此，补偿部分具有允许形成至少一个环形部分的相应长度。因此，元件的扭转被转换成至少一个环形部分，从而较少的扭矩甚至没有扭矩传递到固定端和该点处的连接。当使用部分卷绕和展开时，在补偿部分中增加和减少了环形部分或环形部分的数量。

在本发明的一个实施例中，第二卷绕平面平行于第一卷绕平面延伸。这具有这样的优点，即可以以节省空间的方式尽可能地产生两个卷绕平面。此外，纵长柔性元件从第一卷绕平面到第二卷绕平面的过渡可以设计成以简单的方式而没有复杂的偏转。例如，第二卷绕平面位于卷筒的正面上。

此外，优选地，从紧固点开始，第一卷绕平面中的使用部分和第二卷绕平面中的补偿部分具有相反的缠绕方向。这也允许纵长柔性元件从第一卷绕平面简单地过渡到第二卷绕平面，其中当使用部分展开时，补偿部分被卷绕。然而，如果使用部分再次卷绕，则补偿部分被展开。为了卷绕使用部分，卷筒优选地可以具有设计为手动或由马达驱动的驱动器。然而，由于卷筒上的紧固点的移动，补偿部分的卷绕和展开是被动地进行的。

补偿部分在第二卷绕平面中以节省空间且尽可能无结的方式缠绕，这可以通过不同的方式来辅助。例如，第二卷绕平面具有卷绕辅助件，当使用部分从卷筒的圆周展开时，补偿部分的至少一个环形部分围绕所述卷绕辅助件卷绕。当环形部分被拉紧或卷绕以形成多个环形部分时，环形部分因此被卷绕辅助件限制在内侧。该缠绕辅助件例如可以由连续的边界壁或单个边界元件形成。例如，以几何上相对于彼此布置的多个销作为边界元件，使得补偿部分缠绕在销周围。优选地，提供至少两个销，其中更多数量的销改善了补偿部分的缠绕。例如，多个销布置成多边形或圆形。

此外，第二卷绕平面可以具有将补偿部分保持在第二卷绕平面内的外边界。当补偿部分的至少一个环形部分在第二卷绕平面中展开时变宽到最大程度时，这尤其重要。为了使补偿部分不离开第二卷绕平面，通过外边界防止其离开。该外边界又可以是连续壁，其形成用于第二卷绕平面的一种类型的壳体。然而，这里只能使用以几何上相对于彼此布置的单个边界元件，使得它们将补偿部分保持在第二卷绕平面中。

为了将纵长柔性元件从第一卷绕平面转移到第二卷绕平面，反之亦然，优选设置相应的导向件，纵长柔性元件在所述导向件中被引导。

根据本发明的一个实施例，纵长柔性元件因此在至少一个导向件中延伸，所述纵长柔性元件在第一卷绕平面和第二卷绕平面之间的过渡中被引导通过至少一个导向件。

在使用部分和补偿部分之间的过渡中的紧固点优选地位于卷筒的圆周上。然后，这两个部分在紧固点处与卷筒的圆周相切地延伸，其中，补偿部分被转移到紧固点附近的第二卷绕平面中。

根据本发明的装置可以用于不同的领域。例如，该装置集成在电动车辆中，并具有作为纵长柔性元件的充电电缆。该充电电缆可以很容易地通过该装置被展开以便使用，而在不使用时它会再次缠绕到卷筒上。因此，本发明还包括具有根据本发明的装置的电动车辆，其中补偿部分的空间固定端固定地连接到车辆的用于对电动车辆的可再充电电池充电的相应电池充电系统。该装置还可以集成在用于为电动车辆充电的固定充电站中。在这种情况下，补偿部分的固定端固定地连接到电源。

附图说明

本发明的其他有利实施例在从属权利要求和附图的以下描述中公开，其中：

图1在平面图中示出了根据本发明的装置的功能原理的示意图，其中使用部分被卷绕；

图2示出了根据图1的装置，其中使用部分部分展开；

图3示出了根据图1的装置，其中使用部分完全展开；

图4示出了根据图1的装置的三维示意图；以及

图5示出了两个卷绕平面之间纵长元件过渡的放大示意图。

具体实施方式

在各种附图中，相同的部件总是具有相同的附图标记，这就是为什么这些部件通常只描述一次的原因。

参考附图1-5的示意图解释了本发明的功能原理。在这种情况下，图1示出了根据本发明的用于卷绕和展开纵长柔性元件的装置10的可行实施例的平面图。在这种情况下，纵长柔性元件在其长度上被分成用虚线表示的使用部分22和用实线表示的补偿部分21。纵长柔性元件在紧固点40处连接到可旋转的卷筒11上，卷筒11的正面可以在图1的平面图中看到。补偿部分21在该紧固点40和补偿部分固定连接到另一个结构的空间固定端20之间延伸，该结构未在图1中示出，例如，当纵长柔性元件是电缆时，可以由电动车辆、电源或充电站构成。在软管形式的纵长柔性元件的情况下，空间固定端20所附接的结构例如是液体或气体的流体源。在这种情况下，空间固定端20相对于可旋转的卷筒11固定。

使用部分22在紧固点40和连接元件所附接的纵长柔性元件的自由端23之间延伸。在附图的示例性实施例中，该连接元件例如是附接到纵长柔性元件的电子插头，例如充电电缆。使用部分22缠绕在卷筒11的圆周上，其中在图1的情况下，它几乎完全缠绕在卷筒11中，从而处于非使用状态。在这种情况下，使用部分22缠绕在第一卷绕平面中。

补偿部分21相对较长并且在这种状态下形成一个位于第二卷绕平面上的大的松环。在这种情况下，环不一定必须闭合，但至少在未缠绕状态下它也可以是开环，当缠绕时该开环被拉紧以形成一个或多个环。第二卷绕平面平行于第一卷绕平面延伸，其中在附图的示例性实施例中，第二卷绕平面在卷筒11的第一卷绕平面上方延伸。这在附图4的三维示意图中尤其明显。

用于补偿部分21的卷绕辅助件附接到卷筒11的正面上，其中卷绕辅助件由从正面突出的四个销组成，所述正面也可以表示为上表面。这些销中的一个通过示例用附图标记30表示为卷绕辅助件。可选地，还提供将补偿部分21保持在第二卷绕平面中的外边界。该边界，例如以边缘或外壳的形式，在图中未示出。在这种情况下，补偿部分21的加宽的环保持在第二卷绕平面中，并且即使环的半径大于卷筒11的半径，加宽的环也不会滑入用于使用部分22的第一卷绕平面上。

卷筒11还具有引导件31，在附图的示意图中，引导件31以简化的方式由两个销形成。纵长柔性元件在两个销之间被引导，由此从紧固点40开始，补偿部分21从卷筒11圆周上的第一卷绕平面被引导到卷筒11正面上的第二卷绕平面中。引导件31位于卷筒11正面的边缘上。为了在卷绕平面之间尽可能不扭结地传送纵长柔性元件，卷筒11在过渡区域中设有凹口32。凹口32在卷筒的圆周和正面之间延伸，使得纵长柔性元件从卷筒11的圆周通过凹口32被引导到卷筒11的正面上。

卷筒11圆周的径向视图中的凹口32的示意图可从图5中得出。凹口32可以具有一个圆弧，纵长柔性元件沿该圆弧延伸。紧固点40优选地位于该圆弧的一端，使得纵长柔性元件从紧固点40直接引导到圆弧。

图1显示了使用部分22在其第一卷绕平面中几乎完全卷绕到卷筒11的圆周上的情况。在这种状态下，补偿部分21松弛并位于第二卷绕平面的大环中。图2显示了使用部分22从卷筒11的圆周上如箭头所示部分展开的情况。在这种情况下，卷筒11也根据示出的箭头方向旋转。通过紧固点40绕卷筒11的旋转轴线的旋转，补偿部分21的环被拉紧，从而补偿补偿部分21的扭转。在这种情况下，该环绕着卷绕辅助件30被拉紧。

从图3可以看出，当使用部分22完全展开时，在补偿部分21中形成了缠绕在卷绕辅助件30上的多个环。图4示出了图3情况下装置10的示意性三维图。因此，从图1的情况到图3的情况，补偿部分21中的环变小或形成了多个环。当卷绕使用部分22时，该过程相反。

附图标记列表：

10卷绕装置

11卷筒

20补偿部分端，连接端

21补偿部分

22使用部分

23使用部分端，连接元件

30卷绕辅助件，销

31引导件

32凹口

40紧固点

Claims (10)

1.一种用于卷绕和展开具有自由端(23)和空间固定端(20)的纵长柔性元件的装置(1)

其特征在于，

所述纵长柔性元件在其长度上至少分为使用部分(22)和补偿部分(21)，其中所述使用部分(22)具有所述纵长柔性元件的所述自由端并且所述补偿部分(21)具有所述纵长柔性元件的所述空间固定端(20)，并且所述装置提供可旋转的卷筒(11)，所述卷筒在其圆周上被配置为在第一卷绕平面中卷绕和展开至少所述使用部分(22)，其中，所述补偿部分(21)的所述空间固定端(20)相对于所述卷筒(11)在空间上固定，并且所述纵长柔性元件在从所述使用部分(22)到所述补偿部分(21)的过渡部分处固定在所述卷筒(11)的紧固点(40)上，其中，当所述卷筒(11)旋转时，所述补偿部分(21)能够在第二卷绕平面中以至少一个环形部分的形式卷绕和展开。

2.根据权利要求1所述的装置，

其特征在于，

所述纵长柔性元件是电缆或软管。

3.根据权利要求1或2所述的装置，

其特征在于，

所述纵长柔性元件的外径大于1cm，特别是大于2cm。

4.根据前述权利要求1至3中任一项所述的装置，

其特征在于，

所述第二卷绕平面平行于所述第一卷绕平面延伸。

5.根据前述权利要求1至4中任一项所述的装置，

其特征在于，

从所述紧固点(40)开始，在所述第一卷绕平面中的所述使用部分(22)和在所述第二卷绕平面中的所述补偿部分(21)具有相反的缠绕方向。

6.根据前述权利要求1至5中任一项所述的装置，

其特征在于，

所述第二卷绕平面具有卷绕辅助件(30)，当所述使用部分(22)从所述卷筒(11)的圆周展开时，所述补偿部分(21)的至少一个环形部分围绕所述卷绕辅助件卷绕。

7.根据前述权利要求1至6中任一项所述的装置，

其特征在于，

所述第二卷绕平面具有将所述补偿部分(21)保持在所述第二卷绕平面内的外边界。

8.根据前述权利要求1至7中任一项所述的装置，

其特征在于，

所述纵长柔性元件在至少一个引导件(31)中延伸，所述纵长柔性元件在所述第一卷绕平面和所述第二卷绕平面之间的过渡中被引导通过所述至少一个引导件(31)。

9.根据前述权利要求1至8中任一项所述的装置，

其特征在于，

所述紧固点(40)位于所述卷筒(11)的所述圆周上。

10.根据前述权利要求1至9中任一项所述的装置，

其特征在于，

所述装置集成在电动车辆或用于对电动车辆充电的固定充电站中。

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