EP2750654B1 - Stabförmige struktur - Google Patents

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EP2750654B1
EP2750654B1 EP12775604.7A EP12775604A EP2750654B1 EP 2750654 B1 EP2750654 B1 EP 2750654B1 EP 12775604 A EP12775604 A EP 12775604A EP 2750654 B1 EP2750654 B1 EP 2750654B1
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EP
European Patent Office
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rod
segments
sliding surfaces
connecting pieces
structure according
Prior art date
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EP12775604.7A
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Lüder MOSLER
Tobias Stuntebeck
André Müller
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Original Assignee
Individual
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Publication date
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Publication of EP2750654A2 publication Critical patent/EP2750654A2/de
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Publication of EP2750654B1 publication Critical patent/EP2750654B1/de
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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
    • A61H3/00—Appliances for aiding patients or disabled persons to walk about
    • A61H3/06—Walking aids for blind persons
    • A61H3/068—Sticks for blind persons
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25G—HANDLES FOR HAND IMPLEMENTS
    • B25G1/00—Handle constructions
    • B25G1/04—Handle constructions telescopic; extensible; sectional
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
    • A61H2201/00—Characteristics of apparatus not provided for in the preceding codes
    • A61H2201/01—Constructive details
    • A61H2201/0161—Size reducing arrangements when not in use, for stowing or transport
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
    • A61H2201/00—Characteristics of apparatus not provided for in the preceding codes
    • A61H2201/01—Constructive details
    • A61H2201/0173—Means for preventing injuries

Definitions

  • the invention relates to a rod-shaped structure with a plurality of tubular segments arranged in a rod longitudinal axis, which can be braced with a central tensioning core to a dimensionally stable in operation rod, with connectors for connecting segments in the clamped state and with an overload protection, by the rod under buckling yields when strong bending moments act on the rod.
  • the invention particularly relates to styli for the visually impaired.
  • rod-shaped structures with an overload protection are also advantageous in other areas of technology, for example in the case of tool handles, tripods or prosthetic or orthotic components.
  • Overload protection prevents people with visual impairments from breaking any of these obstacles by means of unstable obstacles. As a rule, visually impaired people are forced to carry a spare staff.
  • Touch bars for the visually impaired usually consist of several tubular segments of fiber composite or light metal, which are connected to short connectors. A continuous, usually elastic tension core holds these segments together in operation. After the segments have been pulled apart, the rod can be collapsed. In order to capture the environment precisely, it is necessary that the rod is dimensionally stable during operation.
  • a multi-piece collapsible device which consists of individual tubular parts which can be firmly connected to each other with an inner rope-shaped tensioning device.
  • the interface of two juxtaposed tubular members are substantially complementary and in particular may be hemispherical in shape.
  • EP 0 828 044 A2 discloses a portable structure, which also consists of several tubular parts which are connected by a flexible band and are held in a telescopic plug connection. Due to the plug connection of the tubes in corresponding receiving tubes of a corner joint, an overload protection is neither feasible nor sensible.
  • the invention is based on the problem of providing a dimensionally stable connection between the segments of a rod so that it then gives way under buckling when strong bending moments act on the rod, but which makes do with moderate forces for bracing the segments against each other.
  • a rod-shaped structure of the type mentioned above is characterized in that the connecting pieces have sliding surfaces, which at a torque load across the rod against a spring bias of the tension core axial displacement and rotational movement between the segments at a distance from the tension soul cause instantaneous instantaneous rotation, wherein the sliding surfaces are curved so that on the connecting pieces opposite sliding surfaces each have radii about the same instantaneous pivot.
  • the segments of the divisible rod are provided for their connection with connecting pieces, which engage in the operating state of the rod, so that a positive connection of the segments is formed.
  • a soul which runs through the rod lengthwise, provides by their tension for a firm connection of the connecting elements and thus the segments and the entire rod.
  • the connecting pieces are shaped so that they can slide together when strong bending moments act on the rod, so that the rod gives way under buckling.
  • the tension core of the rod is forced to extend or yield elastically.
  • the release torque for the kinking of the rod is determined by the bias of the tension core and the effective lever.
  • the latter is determined by the distance of the tensioning core from the instantaneous rotational pole of the rotational movement.
  • the instantaneous rotational pole of this sliding movement must be at a significant distance from the position of the core, which usually runs in the rod longitudinal axis. If the rod is slender, there is a need to arrange the instantaneous pivot outside the rod geometry.
  • the Momentannavpol can be fixed, but also variable as a function of the bending angle. The latter is useful if the torque curve is increasing or decreasing desired. In conjunction with a spring preload of the soul, which will increase depending on the kink angle, suitable torque curves can be generated.
  • the sliding surfaces are curved so that opposite sliding surfaces on the connecting pieces each describe radii about the same instantaneous rotary pole.
  • the instantaneous swivel pole in its position on the circumference of the rod is expediently not fixed, but is determined by the occurring moment itself. Possible locations of the instantaneous rotational pole thus surround the rod in a ring shape.
  • This ring shape can be rotationally symmetrical, which is in the sense of a simple production. However, if a rotationally secure, exact positioning of the segments relative to one another in the longitudinal axis is desired, it is possible to modulate the distance of the sliding surfaces from the central axis over the circumference.
  • the cross sections of the sliding surfaces are then not circular, but can take different, rotationally symmetric or -unsymmetrische forms.
  • the segments must be oriented to one another and the tension core tensioned.
  • one of the segments is the handle side segment, which may also constitute the handle itself.
  • the segments are to be connected to a joint and provide a passage for the tension core, so that it can be moved through the axis of rotation during folding of the rod and occupies a shorter distance in the folded state than in the stretched state.
  • a natural locking in turn results when the fulcrum is moved outside the position of the tension core in the flexing direction of the rod, whereby the voltage of the tension core increases as soon as the segments are moved from the extended position.
  • FIG. 1 is the formation of sliding surfaces 7, 7 'of connecting pieces 1, 2, each integrally formed with rod segment are, forth.
  • the sliding surfaces 7, 7 ' are shaped according to a sliding contour, which is determined by radii 5, 6 about a Momentanmospol 4.
  • the instantaneous rotational pole is positioned at a constant distance from the rod longitudinal axis, in which a tensioning core 3 extends. Due to the distance of the Momentanmospols of the rod longitudinal axis, the sliding surfaces are larger and have less wear.
  • the sliding surfaces 7, 7 ' form the surfaces of a pin provided with the sliding contour and a complementarily shaped pin in the connecting piece 1 and a surface complementary to the pin surface in the receptacle of the connecting piece 2.
  • Figure 1 b illustrates that when a moment transverse to the longitudinal axis of the pin of the connector 1 is rotated out of the associated receptacle, with an axial displacement, the evasive movement in the form of a rotational movement by sliding the sliding surfaces 7, 7 'allows.
  • Figure 1 b engages the transverse to the longitudinal axis directed moment in the drawing plane from above, so that the sliding and turning about the instantaneous pivot 4 by the in Figure 1 b Below marked sliding surfaces 7, 7 'takes place.
  • the opposing (top) sliding surfaces are formed so that they form the radius 6 about the same instantaneous pivot 4, so that during the rotational movement by the mutual sliding of the bottom sliding surface 7, 7 '(at the foot of the pin of the connector. 1 or at the open end of the receptacle of the connecting piece 2) also slide the sliding surfaces of the opposite side to each other, so that a completely guided rotational movement takes place.
  • upper sliding surfaces 7, 7 ' is not absolutely necessary, but advantageous.
  • this over its entire surface on the sliding surface 7 'of the connecting piece. 2 is applied. It can certainly be formed with a groove or the like, and yet be guided on both opposite sides.
  • the sliding surfaces 7, 7 'rotationally symmetrical about the longitudinal axis so as a rotational contour to arrange. If a fixed orientation of the segments to each other is desired, for example because the rod carries auxiliary devices, this can be achieved via uneven distances of the sliding contour from the central axis. In this case, either the contour can remain constant, whereby, however, the distance of the virtual fulcrum from the rod longitudinal axis would be modulated over the circumference, or the virtual fulcrum is defined at a constant distance to the rod longitudinal axis, whereby the radii of the Abgleitkontur would have to be modulated over the circumference.
  • FIG. 2 shows two possible embodiments in the view of the rod longitudinal axis.
  • the thereby visible contours 9, 9 ' represent the course of the tangential transition between the radii of the sliding surfaces 7, 7'.
  • the visible contour assumes an elliptical course.
  • FIG. 2b is chosen a course that allows only a single orientation of the segments to each other with respect to the longitudinal axis due to its shape.
  • FIG. 3 is shown an articulated connection of two segments, which ensures the tensioning function of the tension core 3.
  • the last bar segment is articulated here as a handle 10 with a rod segment 2 at the pivot point 13.
  • the tension core 3 is fastened with a spring 11 to a bearing block 12.
  • the spring 11 allows a yielding of the tension core 3 by increasing the clamping forces, as in the bending of two segments with the connecting pieces 1, 2 according to FIG. 1 he follows. Is in FIG. 3a the rod segment 2 angled relative to the handle 10, initially extends the spring and there are increased restoring forces, the rod in the stretched Want to return position. If the bar segment 2 is angled with respect to the handle 10, let the clamping forces in the core 3 from after the time at which the soul 3 passes the pivot point 13 again.
  • the attachment of the spring 11 between the soul 3 and bearing block 12 is exemplified.
  • the spring can be accommodated at any location along the course of the soul 3.
  • Suitable materials are plastic materials, such as polyamide, but also metals with particular elasticity, such as Nitinol.
  • an abutment of the tension core 3 can be adjustable, for example by a hollow-drilled screw, which is traversed by the tension core 3 and at the end this axially fixed.
  • FIG. 4 shows a probe rod, which consists of the handle segment 10 and two segments 1, 2 (integral with the connectors 1, 2). At the free end of the segment 1 there is a spherical stylus tip 14 which helps to avoid hooking the stylus in obstacles.
  • the tension core 3 is stretched and the segments 1, 2, 10 are held in a dimensionally stable manner.
  • the tension core 3 is relaxed, so that the probe rod according to FIG. 4 is collapsible until the segments 1, 2, 10 abut each other and thereby have the least possible space.

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine stabförmige Struktur mit mehreren, in einer Stablängsachse angeordneten rohrförmigen Segmenten, die mit einer zentralen Spannseele zu einem im Betrieb formstabilen Stab verspannbar sind, mit Verbindungsstücken zur Verbindung von Segmenten im verspannten Zustand und mit einer Überlastsicherung, durch die der Stab unter Knickung nachgibt, wenn auf den Stab starke Biegemomente wirken.
  • Die Erfindung betrifft insbesondere Taststäbe für Sehbehinderte. Stabförmige Strukturen mit einer Überlastsicherung sind aber auch in anderen Bereichen der Technik vorteilhaft, beispielsweise bei Werkzeugriffen, Stativen oder prothetischen oder orthetischen Komponenten.
  • Die Überlastsicherung verhindert bei Taststäben für Sehbehinderte, dass diese durch unvorhersehbare Hindernisse brechen. In der Regel sind Sehbehinderte gezwungen, einen Ersatzstab bei sich zu führen.
  • Taststäbe für Sehbehinderte bestehen in der Regel aus mehreren rohrförmigen Segmenten aus Faserverbund oder Leichtmetall, die mit kurzen Verbindungsstücken verbunden sind. Eine durchgehende, meist elastische Spannseele hält diese Segmente im Betrieb zusammen. Nach einem Auseinanderziehen der Segmente kann der Stab zusammengelegt werden. Um die Umgebung präzise erfassen zu können, ist es erforderlich, dass der Stab im Betrieb formstabil ist.
  • Durch Verschleiß lässt die Präzision der Passungen zwischen den Verbindungsstücken und den Segmenten nach, wodurch sich die Biegesteifigkeit und damit die Tastsicherheit des Stabes verschlechtert. Es ist daher bekannt, Taststäbe statt mit einer zylindrischen Passung zwischen den Segmenten mit einer konischen Passung auszustatten. Die Steigung der Konen ist jedoch so klein, dass bei Überlastung die Verbindung nicht nachgibt. Wäre der Konus so ausgebildet, dass er nachgeben könnte, wären sehr hohe Kräfte zum Verspannen des Stabes erforderlich, damit der Stab im Betrieb nicht ungewollt abknickt. Das Aufbringen hoher Kräfte würde jedoch erhebliche Übersetzungen erfordern und die Anforderungen an die Konstruktion und deren Festigkeit erheblich erhöhen.
  • Durch US 2007/283991 A1 ist eine mehrteilige zusammenlegbare Vorrichtung bekannt, die aus einzelnen rohrförmigen Teilen besteht, die mit einer innenliegenden seilförmigen Spannvorrichtung miteinander fest verbunden werden können. Die Grenzfläche von zwei aneinander liegenden rohrförmigen Teilen sind im Wesentlichen komplementär ausgestattet und können insbesondere halbkugelförmig gestaltet sein. Beim Aufbau einer Zugkraft durch die Spannvorrichtung werden die einzelnen Teile fest aufeinander gezogen und bilden die gewünschte Form der Vorrichtung. Zum Zusammenlegen wird die Spannvorrichtung gelöst, sodass die Teile voneinander entfernbar und aufeinander legbar sind. Eine Überlastsicherung durch die die Struktur unter Knickung nachgibt, wenn ein starkes Biegemoment einwirkt, ist weder offenbart noch für die beschriebenen Konstruktionen sinnvoll.
  • EP 0 828 044 A2 offenbart eine portable Struktur, die ebenfalls aus mehreren rohrförmigen Einzelteilen besteht, die durch ein flexibles Band verbindbar sind und in einer teleskopischen Steckverbindung gehalten werden. Aufgrund der Steckverbindung der Rohre in entsprechenden Aufnahmerohren einer Eckverbindung ist eine Überlastsicherung weder realisierbar noch sinnvoll.
  • Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine formstabile Verbindung zwischen den Segmenten eines Stabes zu schaffen, sodass dieser unter Knickung dann nachgibt, wenn auf den Stab starke Biegemomente einwirken, der jedoch mit mäßigen Kräften zur Verspannung der Segmente gegeneinander auskommt.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß eine stabförmige Struktur der eingangs erwähnten Art dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsstücke Abgleitflächen aufweisen, die bei einer Momentenbelastung quer zum Stab gegen eine Federvorspannung der Spannseele eine axiale Verschiebung und eine Drehbewegung zwischen den Segmenten um einen mit Abstand von der Spannseele liegenden Momentandrehpol bewirken, wobei die Gleitflächen so gekrümmt sind, dass an den Verbindungsstücken gegenüberliegende Abgleitflächen jeweils Radien um denselben Momentandrehpol aufweisen.
  • Die Segmente des teilbaren Stabs sind zu ihrer Verbindung mit Verbindungsstücken versehen, die im Betriebszustand des Stabes ineinandergreifen, sodass eine formschlüssige Verbindung der Segmente entsteht. Eine Seele, die den Stab der Länge nach durchzieht, sorgt durch ihre Spannung für eine feste Verbindung der Verbindungselemente und somit der Segmente und des gesamten Stabes.
  • Die Verbindungsstücke sind so geformt, dass sie aneinander abgleiten können, wenn auf den Stab starke Biegemomente wirken, sodass der Stab unter Knickung nachgibt. Dabei ist die Spannseele des Stabes gezwungen, sich zu verlängern oder elastisch nachzugeben.
  • Das Auslösemoment für das Abknicken des Stabes bestimmt sich aus der Vorspannung der Spannseele und dem wirksamen Hebel. Letzterer wiederum bestimmt sich aus dem Abstand der Spannseele von dem Momentandrehpol der Drehbewegung. Um bei einem gegebenen Auslösemoment die Vorspannkraft der Seele in einem geeigneten Bereich zu halten, muss sich der Momentandrehpol dieser Abgleitbewegung in einem nennenswerten Abstand von der Lage der Seele befinden, die in der Regel in der Stablängsachse verläuft. Ist der Stab schlank, entsteht die Notwendigkeit, den Momentandrehpol außerhalb der Stabgeometrie anzuordnen. Der Momentandrehpol kann fest, aber auch als Funktion des Knickwinkels veränderlich sein. Letzteres ist sinnvoll, wenn der Momentenverlauf zunehmend oder abnehmend gewünscht ist. In Verbindung mit einer Federvorspannung der Seele, die in Abhängigkeit vom Knickwinkel zunehmen wird, können geeignete Momentenverläufe generiert werden.
  • Erfindungsgemäß sind die Gleitflächen so gekrümmt, dass an den Verbindungsstücken gegenüberliegende Gleitflächen jeweils Radien um denselben Momentandrehpol beschreiben.
  • Um keine Richtungsabhängigkeit des Auslösemoments zu erzeugen, ist der Momentandrehpol in seiner Lage am Umfang des Stabes zweckmäßigerwiese nicht fix, sondern bestimmt sich durch das auftretende Moment selbst. Mögliche Orte des Momentandrehpols umschließen den Stab somit ringförmig.
  • Diese Ringform kann rotationssymmetrisch sein, was im Sinne einer einfachen Herstellung ist. Wird aber eine verdrehsichere, exakte Positionierung der Segmente zueinander in der Längsachse gewünscht, besteht die Möglichkeit, den Abstand der Gleitflächen zur Mittelachse über den Umfang zu modulieren. Die Querschnitte der Abgleitflächen sind dann nicht kreisförmig, sondern können verschiedene, rotationssymmetrische oder -unsymmetrische Formen annehmen.
  • Um die Überlasteinrichtung in Betrieb zu nehmen, müssen die Segmente zueinander orientiert und die Spannseele gespannt werden. Bei einem Stab aus mehreren Segmenten bietet es sich an, das Strecken zweier Segmente aus der gefalteten Stellung in die gerade Stellung zur Spannung der Seele zu verwenden. Vorzugsweise ist eins der Segmente das griffseitige Segment, das auch den Griff selbst darstellen kann. Die Segmente sind mit einem Gelenk zu verbinden und eine Passage für die Spannseele vorzusehen, sodass diese beim Falten des Stabes durch die Drehachse hindurch bewegt werden kann und im gefalteten Zustand eine kürzere Strecke einnimmt als im gestreckten Zustand.
  • Befindet sich der Drehpunkt nahe dem Verlauf der Spannseele, entspannt sich diese, sobald die Segmente aus der gestreckten Lage bewegt werden. Da dieses im Betrieb unerwünscht sein kann, ist gegen diese Bewegung eine zusätzliche Arretierung sinnvoll. Diese kann durch jede lösbare form- oder reibschlüssige Verbindung zwischen den Segmenten gebildet werden.
  • Eine natürliche Arretierung ergibt sich wiederum, wenn der Drehpunkt außerhalb der Lage der Spannseele in Beugerichtung des Stabes verschoben wird, wodurch die Spannung der Spannseele zunimmt, sobald die Segmente aus der gestreckten Lage bewegt werden. Hierdurch entstehen Rückstellkräfte, die den Stab in die gestreckte Form zurückführen. Erst wenn die Lage der Spannseele durch den Drehpunkt verläuft, kommen die Rückstellkräfte zum Erliegen, sodass die die Segmente zusammenhaltende Spannung der Spannseele aufgehoben ist und die stabförmige Struktur durch gegenseitiges Abknicken der Segmente zusammengefaltet werden kann.
  • Die Erfindung soll im Folgenden anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. Es zeigen:
    • Figur 1a
    eine geometrische Auslegung der Verbindungsstücke zweier Segmente im gestreckten Zustand;
    Figur 1b
    das Abknicken der in Figur 1a dargestellten Segmente bei einer Einwirkung eines Moments quer zur Längsachse der stabförmigen Struktur;
    Figur 2a
    ein erstes Ausführungsbeispiel für eine ungleichförmige Beabstandung der Gleitflächen von der Stablängsachse zur Erzielung einer Verdrehsicherheit;
    Figur 2b
    ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine ungleichförmige Beabstandung der Gleitflächen von der Stablängsachse;
    Figur 3a
    einen Spannmechanismus für die Spannseele in einem Griffsegment im durch Streckung gespannten Zustand;
    Figur 3b
    das Abknicken des Griffsegments von einem folgenden Segment zur Entspannung der Spannseele;
    Figur 3c
    Griffsegment und nächstes Segment im zusammengeklappten Zustand;
    Figur 4
    eine schematische Darstellung einer aus zwei Segmenten und einem Griffsegment gebildeten Taststockes beim Zusammenklappen.
  • Aus Figur 1 geht die Ausbildung von Gleitflächen 7, 7' von Verbindungsstücken 1, 2, die je einstückig mit Stabsegment ausgebildet sind, hervor. Die Gleitflächen 7, 7' sind entsprechend einer Gleitkontur geformt, die durch Radien 5, 6 um einen Momentandrehpol 4 bestimmt ist. In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Momentandrehpol in einem konstanten Abstand von der Stablängsachse positioniert, in der eine Spannseele 3 verläuft. Aufgrund des Abstands des Momentandrehpols von der Stablängsachse fallen die Gleitflächen größer aus und weisen weniger Verschleiß auf. In dem in Figur 1 a dargestellten Zustand bilden die Gleitflächen 7, 7' die Oberflächen eines mit der Gleitkontur versehenen Zapfens und einen komplementär geformten Zapfen in dem Verbindungsstück 1 und eine komplementär zu der Zapfenoberfläche geformte Oberfläche in der Aufnahme des Verbindungsstücks 2.
  • Figur 1 b verdeutlicht, dass bei Einwirkung eines Moments quer zur Längsachse der Zapfen des Verbindungsstücks 1 aus der zugehörigen Aufnahme herausgedreht wird, wobei eine axiale Verschiebung die Ausweichbewegung in Form einer Drehbewegung durch Abgleiten der Gleitflächen 7, 7' ermöglicht. In Figur 1 b greift das quer zur Längsachse gerichtete Moment in der Zeichenebene von oben ein, sodass das Abgleiten und Drehen um den Momentandrehpunkt 4 durch die in Figur 1 b unten eingezeichneten Gleitflächen 7, 7' erfolgt.
  • In dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die gegenüberliegenden (oben liegenden) Gleitflächen so ausgebildet, dass sie den Radius 6 um denselben Momentandrehpunkt 4 bilden, sodass bei der Drehbewegung durch das gegenseitige Abgleiten der unten befindlichen Gleitfläche 7, 7' (am Fuße des Zapfens des Verbindungsstücks 1 bzw. am offenen Ende der Aufnahme des Verbindungsstück 2) auch die Gleitflächen der gegenüberliegenden Seite aneinander abgleiten, sodass eine vollständig geführte Drehbewegung erfolgt. Die Führung an den in Figur 1 b oberen Gleitflächen 7, 7' ist jedoch nicht zwingend erforderlich, allerdings vorteilhaft. Für die Führung des Zapfens ist es ferner nicht zwingend erforderlich, dass dieser über seine gesamte Oberfläche an der Gleitfläche 7' des Verbindungsstücks 2 anliegt. Er kann durchaus mit einer Auskehlung o. ä. ausgebildet sein und dennoch an beiden gegenüberliegenden Seiten geführt werden.
  • Ist eine Verdrehsicherung um die Längsachse oder eine eindeutige Orientierung der Segmente zueinander nicht erforderlich, ist es günstig, die Gleitflächen 7, 7' rotationssymmetrisch um die Längsachse, also als Drehkontur, anzuordnen. Ist eine feste Orientierung der Segmente zueinander gewünscht, etwa weil der Stab Zusatzeinrichtungen trägt, kann diese über ungleichmäßige Abstände der Abgleitkontur von der Mittelachse erreicht werden. Hierbei kann entweder die Kontur konstant bleiben, wodurch aber der Abstand des virtuellen Drehpunkts von der Stablängsachse über den Umfang moduliert würde, oder der virtuelle Drehpunkt wird mit konstantem Abstand zur Stablängsachse definiert, wodurch die Radien der Abgleitkontur über den Umfang moduliert werden müssten.
  • Figur 2 zeigt zwei mögliche Ausführungsformen in der Ansicht der Stablängsachse. Die dabei sichtbaren Konturen 9, 9' stellen den Verlauf des tangentialen Übergangs zwischen den Radien der Gleitflächen 7, 7' dar. In Figur 2a nimmt die sichtbare Kontur einen elliptischen Verlauf an. In Figur 2b ist ein Verlauf gewählt, der aufgrund seiner Form nur eine einzige Orientierung der Segmente zueinander bezüglich der Längsachse zulässt.
  • In Figur 3 ist eine gelenkige Verbindung zweier Segmente dargestellt, die für die Spannfunktion der Spannseele 3 sorgt. Das letzte Stabsegment ist hier als Griff 10 mit einem Stabsegment 2 am Drehpunkt 13 gelenkig verbunden. Die Spannseele 3 ist mit einer Feder 11 an einem Lagerblock 12 befestigt. Die Feder 11 ermöglicht ein Nachgeben der Spannseele 3 unter Vergrößerung der Spannkräfte, wie sie beim Abknicken zweier Segmente mit den Verbindungsstücken 1, 2 gemäß Figur 1 erfolgt. Wird in Figur 3a das Stabsegment 2 gegenüber dem Griff 10 angewinkelt, verlängert sich zunächst die Feder und es entstehen erhöhte Rückstellkräfte, die den Stab in die gestreckte Stellung zurückführen wollen. Wird das Stabsegment 2 gegenüber dem Griff 10 weit angewinkelt, lassen ab dem Zeitpunkt, zu dem die Seele 3 den Drehpunkt 13 passiert, die Spannkräfte in der Seele 3 wieder nach. Diese Kräfte unterstützen nun aufgrund ihrer Lage zum Drehpunkt 13 die weitere Winkelbewegung. Es ist somit ersichtlich, dass der Drehpunkt 13 nicht als durchgängige Achse konzipiert werden kann, weil eine Passage der Seele 3 am Drehpunkt 13 vorbei möglich sein muss. Der Abstand des Lagerbocks 12 vom Segment 2 aus gesehen hinter dem Drehpunkt 13 bestimmt, inwieweit die Seele 3 im gefalteten Zustand entspannt wird, wodurch auch ein Zusammenfalten der Segment mit den Verbindungsstücken 1, 2 ermöglicht wird.
  • Die Befestigung der Feder 11 zwischen Seele 3 und Lagerbock 12 ist beispielhaft dargestellt. Natürlich kann die Feder an irgendeinem Ort entlang des Verlaufs der Seele 3 untergebracht werden. Bei Verwendung eines geeigneten Materials ist auch eine Elastizität der Seele 3 selbst als Feder denkbar. Geeignet sind hier Kunststoffmaterialien, wie Polyamid, aber auch Metalle mit besonderem Dehnvermögen, wie etwa Nitinol. Zur Einstellung der Vorspannung ist es sinnvoll, ein Ende der Seele 3 mit einem Gewindestück zu versehen, das dann mittels einer Aufnahme mit Gewinde oder einer Mutter die Einstellung der nutzbaren Länge der Seele 3 ermöglichst. Alternativ kann ein Auflager der Spannseele 3 verstellbar sein, etwa durch eine hohlgebohrte Schraube, die von der Spannseele 3 durchlaufen wird und am Ende diese axial fixiert.
  • Figur 4 zeigt einen Taststab, der aus dem Griffsegment 10 und zwei Segmenten 1, 2 (einstückig mit den Verbindungsstücken 1, 2) besteht. Am freien Ende des Segments 1 befindet sich eine kugelförmige Tastspitze 14 die ein Einhaken des Taststabs in Hindernissen vermeiden hilft. Im gestreckten Zustand des Taststabs ist die Spannseele 3 gespannt und die Segmente 1, 2, 10 werden formstabil aneinander gehalten. Durch das Abknicken des Griffsegments 10 von dem benachbarten Segment wird die Spannseele 3 entspannt, sodass der Taststab gemäß Figur 4 zusammenfaltbar ist, bis die Segmente 1, 2, 10 aneinander anliegen und dadurch den geringstmöglichen Platzbedarf haben.
  • Es ist erkennbar, die Sicherheitsfunktion nur zwischen den Segmenten 1 und 2 durch die Abgleitflächen 7, 7' realisiert ist, während die Verbindung zwischen Griffsegment 10 und Segment 2 über das feststehende Drehgelenk 13 erfolgt, das ggf. gegen ein ungewolltes Abknicken mit herkömmlichen Sicherungseinrichtungen, die zum Einfalten des Taststabs entriegelt werden müssen, gesichert ist.

Claims (7)

  1. Stabförmige Struktur mit mehreren, in einer Stablängsachse angeordneten rohrförmigen Segmenten, die mit einer zentralen Spannseele (3) zu einem im Betrieb formstabilen Stab verspannbar sind, mit Verbindungsstücken (1, 2) zur Verbindung von Segmenten im verspannten Zustand und mit einer Überlastsicherung, durch die der Stab unter Knickung nachgibt, wenn auf den Stab starke Biegemomente wirken, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsstücke (1, 2) Abgleitflächen (7, 7') aufweisen, die bei einer Momentenbelastung quer zum Stab gegen eine Federvorspannung der Spannseele (3) eine axiale Verschiebung und eine Drehbewegung zwischen den Segmenten um einen mit Abstand von der Spannseele (3) liegenden Momentandrehpol (4) bewirken, wobei die Gleitflächen (7, 7') so gekrümmt sind, dass an den Verbindungsstücken (1, 2) gegenüberliegende Abgleitflächen (7, 7') jeweils Radien um denselben Momentandrehpol (4) aufweisen.
  2. Stabförmige Struktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Momentandrehpol (4) für die Abgleitbewegung außerhalb der Stabgeometrie angeordnet ist.
  3. Stabförmige Struktur nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die den Momentandrehpol (4) bestimmenden Gleitflächen (7, 7') der Verbindungsstücke (1, 2) konkav und konvex gekrümmte Abschnitte aufweisen, wobei die konkaven Flächen des einen Verbindungsstücks (1) mit den entsprechenden konvexen Flächen des andren Verbindungsstücks (2) korrespondieren und an diesen abgleiten.
  4. Stabförmige Struktur nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgleitflächen (7, 7') der Verbindungsstücke (1, 2) rotationssymmetrisch um die Stablängsachse angeordnet sind.
  5. Stabförmige Struktur nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgleitflächen (7, 7') der Verbindungsstücke (1, 2) mit ungleichem Abstand um die Stablängsachse angeordnet sind.
  6. Stabförmige Struktur nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannseele (3) mittels einer Feder (11) nachgiebig gestaltet ist.
  7. Stabförmige Struktur nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannseele (3) aufgrund ihrer eigenen Elastizität nachgiebig gestaltet ist.
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