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Stand der Technik
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Die Erfindung betrifft eine Beschattungs-, Sicht- oder Wetterschutzplane mit einem Planenelement gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Sie dient je nach situations- und jahreszeitabhängigen Einsatz zur Beschattung, zum Sichtschutz oder zum Wetterschutz, wobei der das Planenelement bei Nutzungsbedarf von einer Welle abgewickelt und bei zeitweiser Nichtnutzung wieder selbsttätig aufgewickelt werden kann, wodurch bei längerer Nichtnutzung beispielsweise in der Winterperiode eine platzsparende Aufbewahrung der gesamten Vorrichtung durch Aufrollen der biegbar ausgeführten Welle nach Art eines Schlauches ermöglicht wird.
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Für Vorrichtungen zur Beschattung, zum Sichtschutz oder zum Wetterschutz, die nur zeitlich begrenzt benötigt werden, sind technische Lösungen bekannt, bei denen ein Planenelement durch Aufwickeln auf eine weitgehend starre Welle in der Fläche reduziert wird, wobei motorische Antriebe, manuelle Antriebe oder speziell ausgebildete Energiespeicher für eine selbsttätiges Aufwickeln zum Einsatz kommen.
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Dabei wird insbesondere in Anlehnung an den technischen Stand der Segeltechnik auf technische Lösungen der Manipulation von Vorsegeln zurückgegriffen, bei denen Rollanlagen nach dem Stand der Technik zum Einsatz kommen. In
EP 08 65 557 B1 ist ein verstellbares Planendach mit einer an Trägern gelagerten und mit einer Seilzug-Wickelrolle als Antrieb ausgestatteten Welle vorgeschlagen.
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In
DE 103 33 407 A1 wird ein Planendach mit einem Energiespeicher beschrieben, der als Feder ausgebildet ist, der bei Drehung der Welle in der ersten Drehrichtung aufladbar ist und in der entgegengesetzten zweiten Drehrichtung entladbar ist und somit in dieser Richtung eine selbsttätigte Drehung hervorruft. Die als Feder ausgebildeten Energiespeicher werden dabei in der beschriebenen Lösung in den Trägerelementen untergebracht.
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DE 20 2005 021 854 U1 beschreibt eine Beschattungsvorrichtung, bei der eine Spannvorrichtung mit Gasdruckfeder zum Einsatz kommt, die ebenfalls in den Trägerelementen untergebracht ist.
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DE 103 33 407 A1 stellt eine Lösung für ein Planendach mit einer ortsfesten, drehbar gelagerten Welle vor, auf die in einer Drehrichtung ein Antrieb einwirkt, der einen Energiespeicher auflädt, der zur Drehung in die zweite Richtung entladbar ist.
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Darüber hinaus ist eine Lösung aus
DE102013008252A1 bekannt, bei der ein Gummimotor im Inneren einer starren Welle zur Erzeugung eines selbsttätigen Auswickelns verwendet wird.
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Weiterhin ist aus
DE 20 2005 001 875 U1 eine Lösung bekannt, bei der ein verstellbares Sonnensegel mit einer Plane auf einer Planenwelle aufrollbar ist, wobei die Vorrichtung über eine Wickelwelle verfügt, die mit der Planenwelle verbunden ist und von der Planenwelle angetrieben wird.
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Nachteilig bei diesen bekannten Lösungen ist, dass sie eine weitgehend starre Welle vorsehen.
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Durch die konstruktive Gestaltung dieser Lösungen ist ein mobiler Einsatz mit mehrmaligem Auf- und Abbau, ein zwischenzeitlicher Transport oder eine zeitweise Lagerung an einem anderen Ort nur mit großem Aufwand möglich.
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Die in
EP 3 372 746 A1 vorgeschlagene Beschattungsvorrichtung bei der das Sonnensegel auf ein Tauwerk aufgewickelt wird, das drehfest mit dem Sonnensegel verbunden ist, vermeidet zwar diesen Nachteil, benötigt aber eine separate Wickeleinrichtung mit Fockroller und ermöglicht kein selbsttätiges Aufwickeln.
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Die
WO 97/ 06 335 A1 zeigt eine Plane gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Zielsetzung der Erfindung ist es, eine Beschattungs-, Sicht- oder Wetterschutzplane mit selbsttätiger Aufwicklung zu realisieren, die ein bedarfsgerechtes Auf- und Abwickeln eines Planenelementes im aufgebauten Zustand und ein Aufrollen, wie es bei Schläuchen üblich ist, im abgebauten Zustand ermöglicht, so dass ein Transport oder eine Lagerung bei Nichtnutzung mit geringem Platzbedarf möglich ist, was insbesondere für die Anwendung im mobilen Bereich, z.B. beim Camping aber auch hinsichtlich des Logistikaufwandes bei stationärem Einsatz vorteilhaft ist. Dabei soll das Aufrollen ohne ein vollständiges Zerlegen in Einzelelemente, d.h. beispielsweise mit dem auf der Welle aufgewickelten Planenelement, erfolgen können.
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Weiteres Ziel der Erfindung ist es, eine gegenüber den bekannten Lösungen technisch und konstruktiv einfachere Lösung für ein selbsttätiges Aufwickeln zur Verfügung zu stellen.
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Offenbarung der Erfindung
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Die Ziele werden mit einer Plane gemäß dem Anspruch 1 erreicht. Es wird vorgeschlagen, eine Beschattungs-, Sicht- oder Wetterschutzplane zur Verfügung zu stellen,
die mit einer entlang der Längsachse biegbaren Hohlwelle sowie mindestens einem Planenelement ausgestattet ist, das an mindestens zwei Punkten so mit der Welle verbunden ist, dass es bei Rotation der Welle um ihre Längsachse auf diese je nach Drehrichtung auf- bzw. abgewickelt wird
bei der darüber hinaus im Inneren der Hohlwelle mindestens zwei langgestreckte seilartige Elemente entlang der Längsachse angeordnet sind, die zwischen Fixierpunkten außerhalb der Hauptwelle so befestigt werden können, dass sie unter Zugspannung in Längsrichtung stehen und
bei der außerdem die langgestreckten seilartigen Elemente an mindestens einem innenliegenden Punkt so mit der Welle verbunden sind, dass beim Abwickeln des Planenelementes und der damit verbundenen Rotation der Welle um ihre Längsachse in einer Richtung eine zunehmende Verdrillung (Torsion) der seilartigen Elemente entsteht, die in der entgegensetzten Richtung ein Rückstellmoment hervorruft, das für ein selbsttätiges Aufwickeln des Planenelementes genutzt werden kann.
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Die Erfindung geht von der Überlegung aus, dass eine Ausführung einer Beschattungs-, Sicht- oder Wetterschutzplane mit Elementen, die alle entlang der Längsachse biegbar ausgeführt sind, ein Aufrollen der gesamten Vorrichtung im nicht aufgebauten Zustand nach Art eines Schlauches ermöglicht.
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Um eine geeignete Aufspannung des Planenelementes für die Nutzung zur Beschattung bzw. als Sicht- oder Wetterschutz zu gewährleisten, muss diese Welle im aufgebauten Zustand in eine gestreckte Ausrichtung gebracht werden. Hier fließt die Überlegung in die Erfindung ein, diese gestreckte Ausrichtung durch zugverspannte seilartige Elemente im Inneren der Welle zu realisieren, die bei geeigneter Gestaltung gleichzeitig als Torsionselemente dienen können, die beim Abwickeln des Planenelementes von der Welle derart verdrillt werden, dass sie ein rückstellendes Drehmoment entwickeln, das zum selbsttätigen Aufwickeln auf die Welle genutzt werden kann. Prinzipiell ist eine Eigentorsion eines einzelnen seilartigen Elementes dafür geeignet, jedoch ist das Drehmoment wesentlich größer, wenn man mehrere seilartige Elemente kombiniert, die an räumlich voneinander getrennten Punkten fixiert sind.
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Voraussetzung für eine Kopplung der Wellendrehung und der Verdrillung der seilartigen Elemente ist eine feste Verbindung zwischen diesen Elementen und der Welle, die vorzugsweise im Inneren der Welle und in der Nähe der Mitte der Welle in Längsrichtung beispielsweise durch einen durch den Wellenquerschnitt geführten Stift, an dem die seilartigen Elemente beidseitig vorbeigeführt werden, ausgeführt ist. Dadurch ist eine große tordierbare Seillänge bei gleichzeitig geringer Längsausdehnung der gesamten Vorrichtung verfügbar, die besonders vorteilhaft für das vollständige Aufwickeln von Planenelementen mit einer großen Ausdehnung senkrecht zur Wellenlängsrichtung ist.
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Um eine Kopplung der Drehung der Welle an das Planenelement zu gewährleisten, muss diese an mindestens zwei Punkten in der Nähe der beiden Wellenenden mit dem Planenelement verbunden sein. Dies kann durch geeignete Verbindungstechnik dauerhaft (z.B. durch Nieten, Kleben oder Nähen) oder lösbar (z.B. durch Klettverbindung) erfolgen.
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Ein Abwickeln des Planenelementes kann im Sinne einer einfachen technischen und konstruktiven Lösung vorzugsweise manuell durch Zug an randnahen Punkten des Planenelementes erfolgen. Der Zug kann durch direktes Angreifen oder über zusätzliche seilartige Bedienelemente erfolgen, die an randnahen Punkten mit dem Planenelement verbunden sind. Dies Punkte dienen auch zur Kontrolle des selbsttätigen Aufwickelvorgangs.
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Diese seilartigen Bedienelemente können im aufgespannten Zustand des Planenelementes an weiteren Fixierpunkten in Aufspannrichtung befestigt werden oder auch über Umlenkpunkte geführt werden. Im zweiten Fall ist es auch möglich, ein mehrteiliges Planenelement durch Zusammenführung der seilartigen Bedienelemente von einem Ort aus zu bedienen.
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Die Biegsamkeit der Welle kann durch geeignete Materialeigenschaften, beispielsweise durch Verwendung von Kunststoffen oder Verbundwerkstoffen mit geeignetem Elastizitätsmodul oder die konstruktive Gestaltung auf der gesamten Länge erreicht werden oder abschnittsweise durch lokale konstruktive oder materialseitige Gestaltung beispielsweise durch Gelenkelemente oder abschnittsweise Verwendung von Materialien mit geringerem Elastizitätsmodul.
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Weiterhin muss die Welle um die Längsachse eine große Torsionssteifigkeit aufweisen, um ein gleichmäßiges Auf- und Abwickeln des Planenelementes zu gewährleisten.
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Eine weitere vorteilhafte Eigenschaft der Welle ist ein hoher Widerstand gegen Stauchung in axialer Richtung, wodurch es möglich ist, eine Aufspannung des Planenelementes in Richtung der Längsachse der Welle zu gewährleisten.
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Die zuvor genannten Eigenschaften der Welle werden vorzugsweise durch eine geeignete Materialwahl mit abgestimmten elastischen Eigenschaften (z.B. ein Kunststoff oder Verbundwerkstoff mit geeignetem Elastizitätsmodul) sowie durch eine konstruktive Gestaltung der Hohlwelle beispielsweise durch geeignete Wahl des Profils und der Wandstärke erreicht.
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Wenn bei größerer Fläche des Planenelementes zusätzliche Spannkräfte entlang der Längsrichtung der Welle für eine vollständige Aufspannung erforderlich sind, ist vorgesehen, an den Enden der Welle Spannelemente anzubringen, die drehbar mit der Welle verbunden sind und eine Durchführung der seilartigen Elemente ermöglichen. Diese Spannelemente können mit äußeren Fixierpunkten so verbunden werden, dass sie eine vollständige Aufspannung gewährleisten. Vorteilhaft sind Ausführungen mit axial belastbaren Kugellagern. Die Verbindung mit den Fixierpunkten kann direkt oder indirekt beispielsweise über weitere seilartige Verbindungselemente erfolgen.
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Die seilartigen Elemente werden vorteilhaft aus einem Material mit einer geringen Dehnung in Längsrichtung ausgeführt, um bei der Verdrillung eine hohe Längsspannung aufzubauen, die zusammen mit den konstruktiven Faktoren Seilzahl, Seildurchmesser und wirksame Seillänge das rückstellende Drehmoment bestimmen.
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Geeignete Ausführungen der seilartigen Elemente können als geschlagenes oder geflochtenes Seil oder als Draht erfolgen. Geeignete Materialien sind sowohl Natur- als auch Kunstfasern sowie Metalle oder Verbundwerkstoffe.
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Die Fixierpunkte können sowohl ortsfest z.B. als Ankerpunkte oder Ösen an Mauern oder fest verankerten Stützelementen oder ortsvariabel/mobil z.B. über Gestänge mit Abspannung, wie sie im Campingbereich üblich sind oder auch als Kombination dieser Varianten ausgelegt sein.
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Das Planenelement ist in seiner Geometrie variabel. Es kann aus einem Flächenelement z.B. mit dreieckiger, viereckiger oder mehreckiger Grundfläche oder auch aus Kombinationen von mehreren derartigen Flächenelementen (Teilelementen) bestehen. Die Kanten der Flächen können geradlinig oder vorzugsweise zur Erzielung einer guten Flächenspannung konkav gekrümmt ausgeführt sein.
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Bei der Ausgestaltung des Planenelementes entsprechend der Einsatzbedingungen können diese Flächenelemente auf einer oder auf beiden Seiten der Welle angeordnet werden, wodurch z.B. eine Aufstellung an einer Gebäudewand oder freistehend möglich wird.
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Nachfolgende werden vorteilhafte Ausgestaltungsvarianten anhand von Zeichnungen dargestellt:
- 1: eine erste Ausführungsvariante mit einem Planenelement (1), einer Welle (2) sowie mit seilartigen Elementen (3), die durch das Innere der Welle verlaufen, zwischen Fixierpunkten (4) aufgespannt und an einem Punkt (5) mit der Welle verbunden sind, wobei die Zugpunkte (8) am Rand oder in Randnähe zum flächigen Aufspannung und zur Kontrolle des Aufwickelns dienen.
- 2 zeigt dieselbe Ausführungsvariante im aufgewickelten Zustand.
- 3 zeigt den Verlauf der seilartigen Elemente (3) im Inneren der Welle (2) mit der Verbindung (5) zur Welle (2) im Ausgangszustand (a) und im verdrillten Zustand (b).
- 4 zeigt die Welle (2) mit aufgewickeltem Planenelement (1) und innen verlaufenden seilartigen Elementen (3) im gestreckten Zustand in der Nutzungssituation (a) und mit aufgerollter Welle (2), wie sie für einen Transport oder eine Lagerung mit geringem Platzbedarf vorteilhaft ist (b).
- 5 zeigt eine Ausführungsvariante, die besonders gut für große Planenelemente (1) geeignet ist, bei der an den Ende der Welle (2) zusätzliche Spannelemente (6) angebracht sind, die beispielweise als Kugellager ausgeführt sind, bei denen ein erstes Teilelement mit der Welle und ein weiteres mit dem ersten Teilelement drehbar verbundenes Teilelement mit einem Fixierpunkt (4) über Verbindungselemente (7) so verbunden ist, dass ein gestreckter Zustand der Welle (2) auch bei größeren Flächenkräften auf das Planenelement (1) gewährleistet ist. Die Spannelemente (6) werden Hohl ausgeführt, so dass die seilartigen Elemente (3) hindurchgeführt werden können.
- 6 zeigt verschiedenen Ausführungsformen des Planenelementes (1). Dieses kann beispielsweise mehreckig (a) ausgeführt sein, aus mehr als zwei Teilflächen bestehen (b) oder auch nur einseitig (c) an der Welle (2) angebracht sein. Die Zugpunkte (8) sind dabei so platziert, dass eine vollständige Flächenaufspannung gewährleistet ist.
- 7. zeigt eine vorteilhafte Ausführungsform, bei der die Kanten des Planenelementes (1) konkav gekrümmt ausgeführt sind, um eine möglichst gleichmäßigen Flächenspannung bei Aufspannung über die Zugpunkte (8) zu erzielen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Planenelement
- 2
- Welle
- 3
- Seilartige Elemente
- 4
- Fixierpunkte
- 5
- Verbindungspunkt
- 6
- Spannelemente
- 7
- Verbindungselemente
- 8
- Zugpunkte
