JP2023505902A - 巻取りドラム及び巻取りドラムのためのトーションスプリング - Google Patents

Abstract

本発明はラインのための及び／又は少なくとも１本のラインを受容及びガイドするように設計されたラインルーティングデバイスのための巻取りドラムに関し、ドラムはその長手軸周りに回転可能であり、ライン及び／又はラインルーティングデバイスの第１の端部領域はドラムに固定可能であり又は固定され、巻取りドラムをドラム長手軸周りの巻取り又は巻解き方向に回転させることによって、ライン及び／又はラインルーティングデバイスはドラムに対して巻取り及び巻解き可能となり、その巻取り方向にそれを回転させるためにドラムがその巻解き方向に回転するとドラムに回復力を及ぼすために巻取りドラムに係合する駆動デバイスが設けられる。駆動デバイスは、ドラムが巻解き方向に回転するとねじれ下で引張られ、ねじれ張力の結果としてドラムにトルクを及ぼして巻取り方向にそれを回転させるねじれスプリングとして設計され、ねじれ張力はドラムに回復力を及ぼす。

Description

本発明は、請求項１の発明の対象に記載するように、少なくとも１本のラインのための及び／又は少なくとも１つのラインガイドデバイスのための巻取りドラムに関する。本発明はさらに、請求項７の発明の対象に記載するように、例えば上記巻取りドラムのための又はそれを有するトーションスプリング、並びに請求項１８に記載するように、巻取りドラム及び／又はトーションスプリングを有する装置に関する。

記載する一般的な種類の巻取りドラムは、その長手軸周りのドラムの回転によって対応の装置の動作においてドラムに配されるライン及び／又はラインガイドデバイスを巻き取り及び巻き解くために機械又はデバイスなどの装置において又は装置とともに用いられ、それによりライン及び／又はラインガイドデバイスの巻解き長をそれぞれ所与の又は意図する装置の動作状態に調整することができる。この場合、ライン及び／又はラインガイドデバイスの自由端には、上記装置の一部として可動巻込み部材が設けられ得る。装置の動作において、巻込み部材は、ドラム長手軸に横断方向又は垂直方向に異なる間隔で移動される。ライン及び／又はラインガイドデバイスを少なくとも部分的に巻解き状態とするために、巻込み部材若しくは他のデバイスがライン及び／若しくはラインガイドデバイスに引張り力を及ぼしてもよく、又は例えばモータ手段がドラムの駆動を伴うことによって巻解きが行われる。ドラムを巻取り方向に及び場合によってはその巻解き方向にも回転させるために、電動モータが利用されることが多いが、それは一方では複雑かつ高価となり、コストがかかる。他方では、電動モータは、独立した電源を必要とし、それを設けることは装置構造の観点で複雑なものとなり得る。特に一方で、電動モータは、コイル、ハウジングなどの金属部品も含む。

一方、ある装置の動作について、例えば電動モータを用いる場合のように、そのデバイスが周囲の電界、磁界若しくは電磁界に影響を与えず、それと干渉もせず、又はそれ自体がそのような電場を放出しないことが望ましく又は必要となる。そのような装置は、例えば、医療診断機器、例えば、磁気共鳴スキャナ（ＭＲＩスキャナ）などの磁気共鳴分光装置を含む測定装置であり得る。したがって、例えば、電動モータは、電磁界を放出して周囲の電磁界に影響を与え、それはその装置の動作と干渉し得る。確かに、電動モータなどの装置の部品は、周囲における電磁気外乱を回避するために電磁気的に包囲され得るが、それは一般的に非常に複雑かつ非常に煩雑となる。

さらに、巻取りドラムのための駆動部を構造的に簡素にかつその巻取り方向において省スペースな態様で設計すること、及び可能であれば低保守とすることへのニーズも高い。

本発明の課題は、上記問題を少なくとも部分的に又は完全に解決することである。

少なくとも部分的に又は完全に課題を達成するために、請求項１に記載の巻取りドラム及び請求項７に記載の、巻取りドラムのための又は当該巻取りドラムを有するトーションスプリングが提供される。本発明は、さらに、請求項１から６のいずれか一項に記載の巻取りドラム及び／又は請求項７から１７のいずれか一項に記載のトーションスプリングを有する装置に関する。

有利な構成が、従属請求項に記載される。

本発明によると、巻取りドラムの駆動デバイスは、トーションスプリングの形態である。ドラムがその長手軸周りにその巻解き方向に回転すると、トーションスプリングはドラムに復帰力を及ぼし、復帰力は巻取り方向にドラムを回転させるためにドラムに力を及ぼす。ドラムが巻解き方向に回転すると、トーションスプリングは、ねじれにおいて応力付与され、それによって発生したねじれ応力によって、ドラムにトルクを及ぼし、それが巻取り方向へのその回転のために作用する。したがって、ねじれ応力は、ドラムを巻取り方向に回転させる力を復帰力が超える場合に、その巻取り方向にドラムを回転させるためにドラムに復帰力を及ぼす。例えば、ライン及び／又はラインガイドデバイスの非巻回領域において配置されるライン及び／又はラインガイドデバイスの第２の端部領域（「自由端領域」という）に引張力が及ぼされることによって、トーションスプリングに対する応力が及ぼされ得る。その引張力は、例えば、ライン及び／又はラインガイドデバイスの非巻回端部領域が装置の巻込み部材に結合されることによって付加可能となり、巻込み部材及び／又は上記端部領域はドラムの長手軸に対して横断方向又は特に垂直方向にドラムから離間される。巻込み部材は、例えば、装置の一部である駆動部によって変位可能であり、この場合、ドラム上に配置され又は巻き取られたライン及び／又はラインガイドデバイスは、装置に媒体を供給し及び／又は装置から媒体を排出するために、装置に対して媒体伝達関係において結合される。単数又は複数の媒体は、例えば、電力、流体媒体、油圧若しくは空圧媒体、又は電磁波若しくは音響波を含む情報データでもあり得る。ライン及び／又はラインガイドデバイスの巻込み部材及び／又は巻き解かれる端部領域は、巻込み部材とドラムの間の間隔の増加に伴って他の何らかの装置又は特に手動によっても移動可能である。したがって、上記の引張力は、特に、ドラムから巻き解かれるライン及び／又はラインガイドデバイスの部品の長手方向に及ぼされることになる。引張力が減少した場合又は引張力が付加されなくなった場合には、引張応力付与によりトーションスプリングによって及ぼされる復帰力は上記引張力を上回り、ドラムはトーションスプリングの復帰力によって巻取り方向に回転され、特に又は好ましくは自動的に回転され、結果としてライン及び／又はラインガイドデバイスはドラムに巻き取られる。高いトルクがトーションスプリングによって伝達可能となることも見いだされ、これは、復帰動作において高い慣性重量によりドラムを駆動するのに有利であり、スプリングは小さな構造体積のものとなる。上記引張力の作用下にあるものとしてドラムを所定の回転位置で拘束する取外し可能な拘束機構が設けられてもよく、拘束機構が取り外される場合にのみ、上記トーションスプリングの復帰力によるドラムの復帰が巻取り方向にドラムの自動回転をもたらすことが分かるはずである。ただし、そのようなドラムのための拘束機構は、設けられなくてもよい。

トーションスプリングの形態の駆動デバイスの発明による構成は、種々の有利な効果を有する。したがって、駆動デバイスは、電力接続部などの駆動デバイスを動作させるための、例えば、媒体接続部などの追加のデバイスなしに動作可能である。さらに、トーションスプリングは少量の構造的空間しか占有せず、これは実際に、トーションスプリングがねじり状態にある場合に、変化せず又は僅かしか変化しないので、トーションスプリングとともに巻取りドラムが特に小型かつ省スペース構成のものとなる。したがって、トーションスプリングは、特に簡素な態様でドラムに、例えばその本体に一体化されてもよく、そこにライン及び／若しくはラインガイドデバイスが巻き取られ又はそこからそれが巻き解かれる。さらに、トーションスプリングは比較的僅かな材料疲労しか起こさないため、僅かな保守しか必要とならず、又は実際には保守は不要となる。さらに、そのようなトーションスプリングは、少なくとも部分的に又は完全に、周囲の電界、磁界及び／又は電磁界と干渉しない非フェライト系材料、非金属材料及び／又は非磁性（非磁化可能を含む）材料から容易に作製可能である。最も簡素な場合、そのようなトーションスプリングは弾性的にねじることができるバー又はバー群の形態であり、ねじれ応力を受ける材料は、好ましくは、例えばゴム材料などの有機ポリマーを含み又はその有機ポリマーである。

本発明による一般的な用語において、以下の文言は、以下のように解釈される。「ドラム」は常に「巻取り又は巻上げドラム」と解釈され、「ドラムの回転」は常に「ドラムのその長手軸周りの回転」と解釈される。「スプリング」という用語は、常に「トーションスプリング」として意図される。ドラムに巻取り可能及び／若しくはドラムから巻解き可能な、又はその動作において、好ましくはドラムの引張力の発揮による巻解きを伴う状況においてドラムに巻き取られ及び／若しくはドラムから巻き解かれる「少なくとも１本のライン及び／又は少なくとも１つのラインガイドデバイス」という用語は、場合によっては「ライン及び／又はラインガイドデバイス」、「少なくとも１つのラインガイドデバイス」又は「ラインガイドデバイス」と読むように略される。これは、異なるものを文脈が詳細に示さない限り、いずれの場合にも当てはまる。

ドラムとの関連におけるトーションスプリング又はその部品の構成に関する説明はまた、異なるものを文脈が詳細に示さない限り、ドラムとは独立した発明によって一般的に解釈されるべきである。ドラムとは独立したトーションスプリング又はその部品の構成に関する説明はまた、異なるものを文脈が詳細に示さない限り、トーションスプリングを有するドラムの構成との関連において本発明によって一般的に解釈されるべきである。

ラインガイドデバイスは、少なくとも１本又は好ましくは複数のケーブル又はホースなどのラインを収容可能な内部空間を有する。その範囲の長手方向に対して横断方向へのラインの位置の変化は、ラインガイドデバイスによって制限される。ラインガイドデバイスは、ドラムに巻き取られ得る一方で巻解き部分とともに幾らか直線構成とされ得るように、好ましくは、その長手範囲に対して横断方向若しくは垂直方向に少なくとも２つの方向において柔軟であり、又は相互に対して位置可変の、例えば傾斜可能な部分を有する。

好ましくは、トーションスプリングは長手軸を有し、ドラムが巻取り方向に回転すると、トーションスプリングがその長手軸周りに回転されてスプリングのねじりをもたらす。トーションスプリングの長手軸は、ドラム長手軸と平行又は同軸に配置される。これにより、構造的に特に小型でかつ構造的に特に簡素な設計の構成となる。

好ましくは、トーションスプリングはドラムの本体に配置され、少なくとも１つのライン及び／若しくはラインガイドデバイスは、本体に巻取り可能とされ及び／若しくは本体から巻解き可能とされ、又は本体に巻き取られ及び／若しくは本体から巻き解かれる。したがって、本体の長手軸は、ドラムの長手軸と同軸となる。これによっても、スプリングはそのねじれに応じて僅かにしか又は実際には全くその体積を変化させないので、トーションスプリングを内包又は包囲する本体が小さな構造体積又は小さな径のものとなり得るため、小型のドラム構成となる。

好ましくは、トーションスプリングは、巻取りドラムとのトルク伝達関係において（第１の）端部領域に結合され、特に好ましくは、巻取りドラムに直接結合又は固定される。これは、その長手軸周りのドラムの回転のための駆動デバイスとしてトーションスプリングに必要となる少量の空間しか伴わず、トーションスプリングは、ねじれるとその体積を実質的に不変に維持するので、それは駆動デバイスを有する小型のドラム構成を与える。さらに、それは、トーションスプリングから巻取りドラムまでのトルクの特に効率的でかつ無損失の伝達を与えるので、巻取り方向への回転に応じた巻取りドラムの確実な復帰動作にも供する。直接トルク伝達結合によって、トーションスプリングの所与の角度範囲にわたるその長手軸周りのねじり回転は、巻取りドラムのその長手軸周りの回転の同じ角度範囲と正確に一致する。この場合、以下にトーションスプリングに関して記載されるように、トーションスプリングの例えばその第１又は第２のセグメントなどの部分は、巻取りドラムの部分に回転不能に直接固定され得ることが分かるはずである。これに関して、スプリングの第１の端部領域も、回転不能又は回転固定及び／若しくは位置不変の関係においてドラム上に固定又は配置され、ドラムがその長手軸周りに回転するとドラムとともに回転する構成要素、例えばトランスミッションなどに結合され得る。おそらくは、より複雑かつ高価であり小型ではないため、あまり好ましくはないが、トーションスプリングは、スプリングのねじり力をトルク伝達関係においてドラムに伝達する可動部品、例えばトランスミッションを有するデバイスに対して作用することもできる。

トーションスプリングの第２の端部領域は、概略として好ましくは、トルク伝達関係において、デバイス、例えば、ドラムのホルダに結合され又は結合可能とされ、好ましくはそれに取外し可能に固定され、それに関して、ドラムは巻取り及び／又は巻解き方向にその回転に応じて回転可能となる。そのデバイスの結合領域は、スプリングのねじり応力付与に応じて生成されるねじり力を受け止める。スプリングの第２の端部領域は、好ましくは、上記デバイスに静止して及び／又は位置不変で結合され、好ましくは取外し可能にそれに固定される。

好ましくは、ライン及び／若しくはラインガイドデバイスは、装置上の巻込み部材に結合するための固定手段が設けられた第２の自由端領域を有し、巻込み部材はドラムに対して可動であり、又はライン及び／若しくはラインガイドデバイスの第２の端部領域の固定手段はドラムに対して可動な装置の巻込み部材に結合する。巻取りドラムの長手軸から離間関係において巻込み部材が変位すると、巻込み部材は引張力をライン及び／又はラインガイドデバイスに及ぼし、巻取りドラムは、巻解き方向にかつトーションスプリングにそのねじれにおいて応力付与されるのと同時に回転される。ライン及び／又はラインガイドデバイスの第１の端部領域は、その場合、好ましくは、ドラムに、好ましくはその本体にトルク伝達関係において及び／又は静止して固定される。

トーションスプリングは、好ましくは、少なくとも実質的に又は完全に、例えば、有機プラスチック材料並びに／又はゴム材料などの有機エラストマー、例えば天然及び／若しくは合成ゴム材料などの有機ポリマー材料を含む。この文脈において及び本発明によって一般的に「少なくとも実質的に含む／備える」という文言は、それぞれの成分が、それぞれの材料の５０％以上又は６５％以上、好ましくは８０％以上又は９０％以上、特に９５％以上の重量比率を含むことを意味するのに用いられる。それは、好ましくは少なくとも実質的に又は完全に有機エラストマー（ポリマーエラストマー）を含む少なくとも１以上又は全てのスプリング要素など、トーションスプリングの弾性ねじれ可能な及び／又は弾性伸張可能な構成要素について、それぞれ相互に独立し得る。それは、好ましくは少なくとも実質的に又は完全に、有機プラスチック材料を含む特にトーションスプリングの主本体など、トーションスプリングの少なくとも実質的に剛性の構成要素について、独立して又はそれらと組み合わせて適用可能である。それぞれの有機ポリマー材料は、好ましくはそこに均一に分散されるフィラー（特に粒子形態のフィラー）を含んでいてもよく、それは有機ポリマー材料の重量割合に関連付けられることになることが分かるはずである。あるいは、狭義には、フィラーは、それぞれの有機ポリマー材料に関連付けられない。高い復帰力を有し、スプリングに対する小さな構造体積及び低い重量の、かつ大きな最大ねじれ角を有するトーションスプリングは、そのような材料を用いて提供可能である。それにより、トーションスプリングは、特に巻取りドラムを駆動するために、特に空間内又は装置上で使用可能となり、そこでは、さもなければフェライト系材料（例えば、相応の割合のフェライト相を有する鋼）、金属材料又は磁性材料の存在によってその通常動作が阻害されてしまう。そのような装置は、例えば、電磁及び／又は磁気共振に基づく測定信号及び／又は制御信号を受信及び／又は放射することができる装置、例えば、磁気共鳴スキャナ（ＭＲＩスキャナ）などの磁気共鳴試験デバイスなどであり得る。トーションスプリングに関する更なる説明に注力する。

トーションスプリングは、全体的に好ましくは、５０％以下若しくは２５％以下、好ましくは１０％以下若しくは５％以下、特に２％以下の重量比率の金属及び／若しくは磁性材料を含有し、又は好ましくは金属及び／若しくは磁性材料を含有せず、それは強磁性及び／又はフェリ磁性材料であり、好ましくは永久磁化可能材料を含む。

特に好ましくは、巻取りドラムは、トーションスプリングのねじれ応力付与によってその長手軸周りに１回転以上（１回転は３６０度に等しい）、特に好ましくは１．５回転以上若しくは３回転以上、例えば５回転以上若しくは１０回転以上又はそれ以上回転可能である。したがって、対応する検討は、トーションスプリングのその長手軸周りのねじり回転にも当てはまる。したがって、このように、巻取りドラムは、トーションスプリングの応力付与によって、その長手軸周りに少なくとも１回転以上回転可能である。したがって、それは、トーションスプリングによって巻取りドラムに及ぼされる復帰力によるトーションスプリングの応力解放によって巻取り方向にその長手軸周りに回転可能ともなる。結果として、ライン及び／又はラインガイドデバイスの比較的大きな長さが、トーションスプリングのねじれ応力付与によってドラムから巻解き可能となり、トーションスプリングによって生成される復帰力によって及びその応力付与の解放によって、それはドラムに自動的に再度巻取り可能となる。トーションスプリングは、この目的のために特に有利に使用される。それは、同時に、少なくともその１回転以上において僅かにしか又は実際には全く変化しない小さな構造体積のものであるためである。

好ましくは、トーションスプリングは、完全に巻取りドラム内に、特にその本体内に配置され、それに関して少なくとも１つのライン及び／又はラインガイドデバイスが巻き取られ又は巻き解かれる。これは、小型であり加えて低保守の構造を与え、さらに、スプリングが周囲に関して及び結果として埃などの異物の作用に関しても本体によって遮蔽されることを規定する。ドラム本体の端部領域の少なくとも一方又は両方に、外部の周囲に関して本体内部を遮蔽するカバー要素が設けられてもよい。トーションスプリングは、場合によっては、トーションスプリングのねじれ応力付与に応じてトルクをドラムに伝達するために、そのようなカバー要素に結合され得る。

好ましくは、巻取りドラムは、ライン及び／又はラインガイドデバイスが巻取り可能であり及び／若しくは巻解き可能であり又は少なくとも部分的に巻き取られる少なくとも１つの長手領域と、第１の長手部分のライン及び／又はラインガイドデバイスを外部媒体源、例えば電力、流体、圧力、情報データなどの供給源に接続し、又はそれに対する接続に適合されたライン及び／若しくはラインガイドデバイスが配置される第２の長手部分とを有する。トーションスプリングは、ドラムの第１及び／又は第２の長手部分にわたって少なくとも部分的に、好ましくは両長手部分にわたって少なくとも部分的に延在する。トーションスプリングは、好ましくは、ドラムの第１及び／又は第２の長手部分にわたって完全に延在する。それにより、トーションスプリングは比較的大きな長さのものとなり、このように大きなねじれ角にわたってねじられることになり、これにより、巻取りドラムはその長手軸周りの回転をより大きな角度範囲にわたって行うことができるので、より長いライン及び／又はラインデバイス、特に第１のドラム長手部分に巻取り及び／又は巻解き可能となり、これは有利であることが多い。ドラムの第２の長手部分におけるライン及び／又はラインガイドデバイスは、特に、ドラムの長手軸と同軸関係において所与の視方向から開始して、ドラムの本体に関して、一方では時計回り方向に、他方では反時計回り方向に、少なくとも１ターン以上を巻き取られる２つの部分を含み得る。このラインガイドデバイスの２つの部分は、好ましくは１８０度の方向転換領域によって相互に接続される。そのようなラインガイドデバイスは、例えば、国際公開第２０１１／０８６１９８号により周知であり、その開示内容はその全体においてここに取り込まれる。

最も簡素な場合、トーションスプリングは、その長手軸周りにねじられる弾性ねじり可能なバー形状要素の形態であってもよいし、又はそのような要素の群の形態であってもよい。そのような設計構成は、構造的には特に簡素であるが、トーション要素のねじれ応力付与が高い材料負荷をもたらし、それが材料疲労現象のためにトーションスプリングの寿命を制限するという不利益を受ける。これは、特に、トーションスプリングがその動作においてその長手軸周りに１回転にわたってねじられる場合である。

上記に説明したドラムと組み合わせて有利に使用され得る特に有利なトーションスプリングを以下に説明する。

好ましくは、トーションスプリングは長手軸を有する長細い主本体を有し、主本体は、主本体の長手軸周りに相互に対して回転可能な少なくとも第１及び第２のセグメントを含む。さらに、２つのセグメントが主本体の長手軸周りに相互に対して回転すると、弾性伸張可能なスプリング要素が可逆的な長さ変化を経験する態様で、両セグメントに結合された少なくとも１つの弾性伸張可能なスプリング要素が設けられる。スプリングの構成は、スプリングがねじれると、２つのセグメントは主本体の長手軸周りに相互に対して回転され、弾性伸張可能なスプリング要素は可逆的な長さ変化を経験するようなものである。そのようなトーションスプリングは、スプリング要素がねじれに関してではなくその長さに関してより多く又は支配的に伸張によって負荷を受けるので、特に低保守でありかつ耐久性が高く、これはより低いレベルの材料疲労しか生じさせない。これは、特に、上述したように、トーションスプリングがドラムの回転に対応して１回転以上にわたってねじられる場合である。

伸張可能なスプリング要素は、トーションスプリングがねじれると、２５％以上、５０％以上、７５％以上、１００％以上又は２００％以上の長さの伸張を経験し、トーションスプリングの応力が付加されるように設計される。長さの増加は、スプリング要素の範囲に沿って測定される。長さの伸張効果は、スプリング要素が最小長のものであり又はスプリングが最小ねじり応力を有するがスプリング要素が直線状に配置される初期ねじれ状態から開始して測定される。

トーションスプリングがねじれを受ける場合、所定角度にわたってねじれると、その長さは好ましくは概ね変化せず、又は特にスプリング要素の長さの変化よりも少量だけ僅かにしか変化しない。したがって、これは、スプリング長手方向における２つのセグメント、すなわち、第１及び第２のセグメントにおける少なくとも１つのスプリング要素の、対向して配された端部領域の２つの結合領域の間隔にも当てはまる。結合領域は、実質的に点状構成のものであってもよい。そのねじれ応力付与に応じたトーションスプリングの長さの変化は、スプリングの所与のねじれにおいて、すなわち、スプリングの例えば１、５若しくは１０ねじれ回転において又はトーションスプリングの動作における最大回転数において、好ましくは２５％以下、１０％以下、５％以下若しくは２％以下、又は実際には０％であり、これはドラムの上記回転に対応する。この目的のため、スプリング要素の端部領域は、相互に対して回転可能な（すなわち、相互に対向する）少なくとも実質的に剛性のセグメントに係合可能である。スプリングの長手方向における第２のセグメントに対する第１のセグメントの間隔は、スプリングのねじれ応力付与があると、ねじれていないスプリングに関して、変化せず又は少なくとも実質的に変化せず、好ましくは、そのねじれ応力付与に応じたスプリングの長さの変化に関する上記説明に対応する。この目的のため、セグメントは、例えばスプリングの剛性構造の長手軸に装着若しくは配置可能であり、及び／又は相互に対して装着可能である。スプリングのねじれ応力付与に応じて、それらベアリング領域は、好ましくはスプリングの長手方向において位置可変ではない。トーションスプリングのねじれ応力付与に応じて、例えば巻取りドラム及び相互に対する巻取りドラムの保持手段など、トーションスプリングにトルク伝達関係で結合される構成要素の結合領域は、相互に対する引張又は圧縮力を受けない。これにより、長寿命かつ低保守の設計構成が可能となる。

概略として、本発明によると、スプリングの「ねじり状態」（「ねじられたスプリング」）は、特に、スプリングの最大ねじれの状態も示すことが意図されている。スプリングのねじれ状態に関して更なる記述がない場合には、これは、それぞれ非ねじり状態及び／又はねじり状態にあるスプリングに、特に非ねじり状態に関する。それは、文脈がそれ以外のものを詳細に関与させない限り、それぞれ当てはまる。

少なくとも１つのスプリング要素は、好ましくは主本体の長手軸外で主本体の第１及び／又は第２のセグメントに結合し、好ましくは２つの上記セグメントへの結合がそれぞれのセグメントの長手軸の外部で、好ましくは２つのセグメントの外側周囲において行われる。結合は、好ましくは、第１及び／又は第２のセグメントへのスプリング要素の端部領域によって行われる。結合は、好ましくは、トーションスプリングのねじれ応力付与に関して回転固定関係において、及び／又はトーションスプリングの長手軸に平行な方向に関して引張力伝達関係において行われる。スプリングのねじれ応力付与に応じたそれぞれのセグメントに対するスプリング要素のそれぞれの結合領域は、好ましくは、スプリングの長手方向及び／若しくはそれぞれのセグメントの長手範囲に関して位置不変であり、並びに／又はその周方向においてそれぞれのセグメントに関して位置不変である。それにより、スプリング要素のねじれ応力付与は、少なくとも１以上のスプリング要素の長さの弾性変化に特に効率的に変換可能となる。この場合、セグメントの長手軸は、好ましくは、トーションスプリング長手軸と同軸である。トーションスプリングの主本体の第１及び第２のセグメントの、主本体の長手軸周りの相互に対する回転によって、トーションスプリングのねじれ応力付与が生成される。このように、トーションスプリングのねじれは弾性伸張可能なスプリング要素の長さの変化に特に効率的に変換され、トーションスプリングのねじれ応力付与があると、スプリング要素は部分的に、少なくとも実質的に又は完全に引張負荷を受けるが、ねじれ負荷をあまり受けない。それは特に耐久性が高くかつ低保守のトーションスプリングを与える。これは、ねじれ負荷よりもスプリング要素の長さの変化の方が低い材料疲労現象となることが多いためである。

セグメントの直径対スプリング主本体の長さの比は、１：２０以上、１：１０以上、１：８以上又は１：６以上であり得る。それにより、セグメントに対する少なくとも１つのスプリング要素又は複数のスプリング要素の結合領域、好ましくはその端部領域が、主本体の長手軸に対する対応の径方向間隔を有し得る。

トーションスプリングの第１及び／又は第２のセグメントは、好ましくは、トーションスプリングの対向端部領域に配置される。このように、トーション要素のねじれ応力付与は、弾性伸張可能なスプリング要素の長さの変化に特に効率的に変換可能となる。このように、トーション要素の所与のねじれがあれば、弾性伸張によって支配的に、少なくとも実質的に又は実際には完全に、スプリング要素に応力が及ぼされ得る。

弾性伸張可能なスプリング要素は、非変形状態において又は非ねじり状態にあるスプリングにより、好ましくは、例えばバンド、バーなどの態様で、好ましくは直線状に配置され得る長細い要素の形態となる。このように、トーションスプリングがねじれると付加されるねじれ力は、トーションスプリングのねじれ応力付与に応じてスプリング要素の長さの変化をもたらすように、スプリング要素に対する引張力に特に効率的に変換され得る。スプリング要素は、等角又は非等角断面のものであり得る。

好ましくは、トーションスプリングの主本体は、第１のセグメントと第２のセグメントの間に主本体の長手方向にそれぞれ配置される少なくとも１以上の更なるセグメントを有する。少なくとも１つの更なるセグメント又は複数若しくは全ての更なるセグメントは、主本体の長手軸周りに第１のセグメントに対して及び第２のセグメントに対して回転可能である。したがって、トーションスプリングのねじれ応力付与があると、これは、好ましくは、第１及び第２のセグメントに対する少なくとも１つの、複数の又は全ての更なるセグメントの回転も伴う。好ましくは、少なくとも１つのスプリング要素は、それぞれの更なるセグメントの保持領域において、少なくとも、更なるセグメントの１以上又は全てに結合する。保持作用は、好ましくは、好ましくはその外側周縁においてそれぞれのセグメントの長手軸から径方向に離間してもたらされる。保持作用は、好ましくは、スプリングがねじれ変化状態にある場合に、セグメントへのその長手軸周りのトルクの伝達による力伝達関係においてもたらされる。保持は、好ましくは、それぞれの更なるセグメントの領域におけるスプリングのねじれ応力付与及びスプリング要素の長さの変化があると、それに関してスプリング要素が応力付与の増加とともにスプリング主本体の周りに巻き取られ、スプリング要素はそれぞれの更なるセグメントに対してトルクを及ぼし、そこにおいてスプリング要素が保持されるように、行われる。そのトルクは、好ましくは、更なるセグメントのその長手軸周りの回転をもたらす。「更なる」又は「それぞれの更なる」セグメントへの言及は、特に複数の又は全ての更なるセグメントにそれぞれ関し得る。それぞれの更なるセグメントにおけるスプリング要素の保持領域は、好ましくは、トーションスプリング主本体の長手軸外に及び／又はそれぞれのセグメントの長手軸外に配される。スプリング要素をそこに保持するためのそれぞれの更なるセグメントの保持領域は、好ましくは、当該セグメントにおいてそれぞれの更なるセグメントの周縁範囲に関して回転不能に、及び／又はそれぞれのセグメントの長手方向に関して静止して、例えば、セグメントに一体形成されて固定される。これは、スプリングのねじれ状態において、より良好に規定されたスプリング要素の空間構成を、特にスプリング要素の長手範囲の中央領域に対しても与え、スプリング要素は、例えばスプリングがねじれると、スプリング主本体の周囲にコイル形態で巻取り可能となる。これは、スプリングのねじれ応力付与があると、スプリング要素の応力付与もスプリング要素の全長にわたってより均一に分散されることを意味する。スプリング要素の、又は設けられる場合には隣接するスプリング要素のスプリング長手部分のねじれ応力付与があると、当該部分は相互に接触し得る。それは、例えば摩擦などの長手部分間の相互作用によって、スプリングのねじれ状態が変化すると、ねじれ応力の増加及び／又は減少の不規則性をもたらし得る。さらに、更なる回転可能な単数又は複数のセグメントは、スプリングのねじれ応力付与があると、ねじれ力及びそれによって生成される主本体との摩擦の下で、スプリング主本体に巻回されるスプリング要素が主本体を捕捉しないことを確実にし、これは最大ねじれ角を制限してしまう。

スプリング要素のためのそれぞれの更なるセグメントの保持領域は、好ましくはその周縁範囲に関して好ましくは回転不能にそれぞれの更なるセグメントに固定されるので、セグメントのその長手軸周りに回転に応じても回転される。したがって、スプリング要素の領域、特に長手部分がその保持領域において保持されることにより、スプリング要素の当該領域も、それぞれのセグメントの周縁範囲に対する事前規定位置におけるそれぞれのセグメントにおいて配置される。上記セグメントに隣接する少なくとも一方又は両方のセグメントに対してセグメントがその長手軸周りに回転すると、セグメント保持領域において保持されるスプリング要素は、結果として長さの伸張又は長手伸張の変化を経験する。したがって、スプリング要素の中央領域の位置、すなわち、第１のセグメントと第２のセグメントの間の間隔領域における位置は、より良好に規定される。したがって、スプリングのねじれ応力付与に応じたスプリング要素の長さの変化は、第１及び第２のセグメントに対するスプリング要素の固定領域を含む隣接セグメントの保持領域間にそれぞれ配置された小部分に概念的又は機能的に分割される。対応する小部分への分割はまた、スプリング要素が少なくとも１つの更なるセグメントにスプリングの長手軸外で径方向に結合される場合に、スプリング主本体周りのスプリング要素の、好ましくはコイル状巻回に当てはまる。スプリング要素の巻線は、スプリングの長手方向に連続して存在するセグメントの保持領域間に配置される。これは、そのねじれ応力付与に応じたより均一なスプリングの応力付与及び応力解放、並びに結果としてトーションスプリングによって駆動される巻取りドラムのより均一な動作に供する。それは、特に、その長手軸周りの１回転超又は複数のねじり回転によるスプリングのねじれ応力付与に応じて当てはまる。

好ましくは、主本体は、主本体の長手方向に連続して配置された複数の、好ましくは、これに限定されることなく、２以上、４以上又は６以上の更なるセグメントを有し、これらは主本体の第１のセグメントと第２のセグメントの間に配置される。これは、特定の態様において、３以上のセグメントを備える主本体について上記有利な効果を奏する。

好ましくは、少なくとも１つのスプリング要素は第１のセグメントから連続的に延在し、少なくとも１以上の更なるセグメントは第２のセグメントに対して延在する。設けられた数のセグメントの一部にわたってのみそれぞれ延在するとともにスプリングの長手方向に連続して配置されて複数の又は全てのセグメントを相互に接続する複数のスプリング要素を設けることもできる。

概略として好ましくは、それぞれのセグメントの保持領域、特に第１のセグメントと第２のセグメントの間に配されたそれぞれの更なるセグメントは、その少なくとも片面又は両対向面において横方向にそれぞれのスプリング要素を挟む。したがって、セグメントの一方の周方向又は両対向周方向において、スプリング要素は、スプリングのねじれ応力付与があると保持領域に保持される。保持領域は、好ましくは溝状構成のものである。溝は、好ましくはスプリングの長手方向に又はその長手軸に平行に方向性構成要素とともに延在し、スプリング要素は保持溝内に領域方向に配置される。したがって、スプリングのねじれ応力付与があると、スプリング要素は保持領域に対してセグメントの周方向に作用し、それにより、スプリングのねじれ応力付与があると、それぞれの更なるセグメントがスプリング長手軸周りに回転される。したがって、スプリングの所与の合計ねじれ角は、隣接するセグメント間としての小領域に分割され、それにより、その長さにわたるスプリング要素の長さの均一な変化が可能となる。このように、１回転超の、すなわち、３６０度以上のトーションスプリングのねじれ応力付与があっても、スプリング要素は、それが保持領域にガイドされることによってセグメントのより良好な規定位置に位置する。さらに、単数又は複数の保持領域におけるスプリング要素の範囲によって、スプリングのねじれ応力付与があると、主本体に巻回されるスプリング要素の長手部分は同じ箇所に巻回され、より低いピッチ高さで、すなわち、スプリングの長手軸に垂直な方向に応力付与され、又はその応力解放があると、それぞれのセグメントにトルクを及ぼす。これは、回転可能セグメントに及ぼされる力及びトルクのより良好な伝達をもたらし、トーションスプリングのより均一な復帰を与える。

スプリング要素のための保持溝又は一般的には保持領域は、好ましくはそれぞれ、それぞれのセグメントの長手範囲の一部又は一部のみにわたって、例えば、２％以上、５％以上、１０％以上又は２０％以上にわたって延在する。保持溝又は保持領域は、好ましくは、それぞれのセグメントの長手範囲の３３％以下、５０％以下、７５％以下又は９５％以下にわたって延在する。このように、隣接するセグメントの保持領域間の中間空間では、スプリング要素は、スプリングのねじれ応力付与があると、好ましくは少なくとも１以上の全周巻線により主本体に巻回可能となる。これはまた、それぞれのセグメントにおける少なくとも１つのスプリング要素の結合又は保持領域のための本発明の背景に一般的に適用可能であり、スプリングのねじれ応力付与に応じて、スプリング要素は主本体の周囲の角度範囲の変化によっては巻回されない。

好ましくは、ねじれていないトーションスプリングにより、少なくとも１つのスプリング要素について、トーションスプリング主本体の隣接セグメントに配置された保持領域は、トーションスプリングの長手方向において相互から離間される。結果として、スプリング要素は、それぞれのセグメントの周囲の周方向において、隣接セグメントの保持領域間の中間領域に巻回可能となる。

スプリング要素のための更なるセグメントの保持領域の間隔に関する上記説明は、好ましくは、第１及び／又は第２のセグメントにおけるスプリング要素の結合領域に対する更なるセグメントの保持領域の間隔にも当てはまり得る。

少なくとも１つの更なるセグメントのそれぞれの少なくとも１つの、複数の又は全ての保持領域は、好ましくはそれぞれ、それぞれのセグメントから径方向外向きに突出してスプリング要素を保持する。

好ましくは、スプリング要素は、強制ロック及び／又は積極的ロック関係において更なるセグメントのそれぞれの保持領域に保持される。これは、特にそれぞれのセグメントの径方向及び／又は周方向における保持領域に対するスプリング要素の位置変化に関してそれぞれ当てはまり得る。スプリング要素の保持された領域は、それぞれの保持領域のアンダーカット構成の背部でそれぞれ係合し得る。これは、好ましくは保持領域の溝状構成に当てはまる。

好ましくは、スプリング要素は、それぞれのセグメントの保持領域において長さ可変に保持される。したがって、このように、トーションスプリングがねじられ、又はトーションスプリングのねじれ状態が変化させられると、スプリング要素は保持領域における長さの変化を有し得る。このように、トーションスプリングのねじれ応力付与があると、又はスプリングのねじれ状態の変化があると、スプリング要素は、その長手範囲全体にわたって比較的均一な長さ変化を経験し得る。このように、トーションスプリングのねじれ応力付与に応じて、スプリング要素のその長手範囲全体にわたって大きく異なる伸張状態は最大限回避され、トーションスプリングの耐久性が高められる。さらに、このように、それぞれのスプリング要素は、より容易に組立て及び分解され得る。一方、任意選択的に、スプリング要素は、それぞれの保持領域に静止的に固定され、好ましくは取外し可能に固定されてもよい。任意選択的に、スプリング要素は、保持領域において、少なくともスプリング要素の部分により、それぞれの保持領域に対して長さ不変で保持されてもよい。

少なくとも１つの、複数の又は全てのスプリング要素は、好ましくはそれぞれ、第１のセグメントから第２のセグメントに連続的に延在し、これはそれぞれのスプリング要素の負荷及び力の伝達に関して構造的に簡素かつ有利である。それぞれのスプリング要素は、場合によっては第１及び／又は第２のセグメントから更なるセグメントまでしか延在し得ず、その場合には、更なるスプリング要素は更なるセグメントから第１及び第２のセグメントの群の２つのセグメントの他方に延在する。これは、複数のスプリング要素にもそれぞれ当てはまる。

好ましくは、複数のスプリング要素は、その周方向において主本体上に分散配置され、好ましくはスプリング主本体の周縁にわたって均一に分散される。このように、一方で、トーションスプリングは、様々な要件に容易に適合可能であり、より具体的には、例えば、トーションスプリングにおける様々なスプリング要素数の構成によりスプリング特性を設定する。このように、トーションスプリングのスプリング力は、設けられるスプリング要素数によって調整可能である。スプリング要素の各々は、例えばそれらのそれぞれのスプリング特性に関して、同じ構造のものであってもよいが、相互に異なっていてもよい。さらに、そのように、スプリングのねじれ応力付与があると、スプリング要素によって主本体に及ぼされる力は、特にスプリングのねじれ力とは異なり得るものであり、低減可能である。それにより、スプリングへの負荷が軽減し、その耐久性が増加する。したがって、スプリングがねじれると、それぞれのスプリング要素は、例えば、第１及び第２のセグメントにおけるスプリング要素の固定領域が一平面に配置されない場合に、スプリング要素の応力付与によって主本体の長手方向に曲げ力を及ぼすことが多い。複数のスプリング要素を配置することによって、ねじれ力とは異なる主本体に作用する力は、それにより主本体の周縁にわたってより均一に分散され得る。

好ましくは、少なくとも１つ又は複数のスプリング要素は、好ましくは第１及び／又は第２のセグメントにおいて、適宜の固定手段によってそれらの端部領域により主本体に取外し可能に固定され、好ましくは引張力伝達関係においてそれぞれ固定される。このように、スプリング要素は特に容易に交換可能となり、トーションスプリングの保守が容易となる。

好ましくは、スプリング要素の弾性伸張により、第１及び第２のセグメントは、上述したように、トーションスプリングによって駆動される巻取りドラムの回転に対応して、主本体の長手軸周りに相互に対して１回転（３６０度）以上、２回転以上、３回転以上又は好ましくは５回転以上若しくは１０回転以上回転可能となる。このように、それぞれのライン及び／又はラインガイドデバイスの比較的大きな長さが、トーションスプリングの逆動作及び応力解放によってドラムに巻き取られ得る。トーションスプリングは、この目的のために特に有利に使用可能となる。

好ましくは、トーションスプリングの少なくとも１つの、複数の又は全てのスプリング要素は、少なくとも実質的に又は完全に有機ポリマー材料、特にエラストマーを備える。好ましくは、トーションスプリングの主本体、特にそのセグメントは、少なくとも実質的に又は完全にプラスチック材料を備え、セグメント又はスプリング主本体は、好ましくは、少なくとも実質的に剛性の構成要素の形態であり、その応力付与に応じてスプリングの構造的安定性を決定する。トーションスプリングを有する巻取りドラムに関する対応の上記説明に注力する。

好ましくは、スプリング要素の材料は、１００％以上、好ましくは１５０％以上、特に好ましくは２００％以上の破断伸びを有する。破断伸びは、４００％以上まで、５００％以上まで、場合によっては７５０％以上までともなり得る。破断伸びは、好ましくは、２０１９年１月１日前に最後に有効であったバージョンに関して、ＤＩＮ５３４５５に従って決定される。このように、スプリング要素は、トーションスプリングのねじれ応力付与があると大きく弾性伸張し得るものであり、それにより、トーションスプリング及びそれとともに巻取りドラムも比較的大きな回転角にわたって回転可能となる。これは、ライン及び／又はラインガイドデバイスの比較的大きな長さが巻き取られたり巻き解かれたりする多数の用途の状況に有利である。

好ましくは、トーションスプリングのセグメント、好ましくはその全てのセグメントは、構造軸上で相互に対して回転可能に配置される。その軸は、これに関して、その回転に応じてセグメントに対する装着部として作用し、その軸は、好ましくはスプリング主本体の長手軸に同軸に配置される。セグメントは、好ましくは、その軸に対して横断方向若しくは垂直方向における位置又はその軸における位置の変化に関して遊びのない関係で配置される。セグメントは、本発明の背景では一般的には相互に突き当たる関係で配置され得る。構造軸によって、トーションスプリングは、特に主本体長手軸に対して横断方向又は垂直方向の力に関しても高い機械的安定性を有する。ただし、これに関して、セグメントの１つ、例えば第１又は第２のセグメントは、構造軸に回転不能に固定されてもよい。このように、トーションスプリングのねじれ応力付与に応じて、主本体長手軸周りの相互に対する隣接セグメントの特に均一かつ正確な回転が確保され、スプリングは高い耐久性を有して低保守のものとなる。代替的に又は追加的に、それぞれのセグメント、場合によってはスプリングの長手方向における末端セグメントを除いて好ましくは全てのセグメントは、２つの隣接セグメントの相互に対する同軸構成によって隣接セグメントの受容手段に導入される装着領域をそれぞれ有し得る。装着領域は、２つの隣接セグメントの相互に対する回転に応じて、２つのセグメントについての相互に対する装着構成に供する。セグメントの相互に対する装着は、好ましくは、セグメント長手軸又は主本体長手軸に対して横断方向又は垂直方向に遊びのないものとなる。

本発明によるトーションスプリングの分解図を示す。 スプリング要素を除いた図１に示す本発明によるトーションスプリングの斜視図を全体図で示す。 スプリング要素を除いた図１に示す本発明によるトーションスプリングの斜視図を詳細図で示す。 少なくとも１つのスプリング要素を有する図１に示す本発明によるトーションスプリングの全体図を非ねじり開始状態で示す。 少なくとも１つのスプリング要素を有する図１に示す本発明によるトーションスプリングを詳細図で示す。 ねじり状態における図３に示す本発明によるトーションスプリングの図を全体斜視図として示す。 ねじり状態における図３に示す本発明によるトーションスプリングの図を詳細図として示す。 好ましくは図１～４に示すトーションスプリングを有する巻取りドラムの図を正面図で示す。 好ましくは図１～４に示すトーションスプリングを有する巻取りドラムの図を側面図で示す。 好ましくは図１～４に示すトーションスプリングを有する巻取りドラムの図を斜視図で示す。 好ましくは図１～４に示すトーションスプリングを有する巻取りドラムの図を断面図で示す。 好ましくは図１～４に示すトーションスプリングを有する巻取りドラムの図を断面の詳細図で示す。 好ましくは図１～４に示すトーションスプリングを有する巻取りドラムの図を分解図で示す。

本発明を、例示により実施形態によって以下に説明及び記載する。実施形態の全ての構成は、一般的には本発明に従って独立して又は相互に組み合わせて開示される。実施形態の開示はまた、相互に独立して、トーションスプリング若しくは巻取りドラム又は巻取りドラムとトーションスプリングの組合せの構成にも関する。

図１～４は本発明によるトーションスプリング１０を示し、それは請求項１～６による巻取りドラム１と組み合わせて特に有利に使用され得るが、それから独立しても使用され得る。

特に巻取りドラム１のための又は巻取りドラム１を有するトーションスプリング１０は、長手軸１６を有する長細い主本体１５を有する。主本体は、主本体長手軸１６周りに相互に対して回転可能な少なくとも第１及び第２のセグメント２１、２２を含む。さらに、それぞれの結合領域３２において第１及び第２のセグメントの群の少なくとも一方又は両方のセグメント２１、２２に、特に両セグメント２１、２２において、それぞれ結合された少なくとも１つの弾性伸張可能なスプリング要素３０が設けられる。２つのセグメント２１、２２が主本体長手軸１６周りに相互に対して回転すると、弾性伸張可能なスプリング要素３０は、可逆的な長さ変化を経験する。結合は、トーションスプリング１０の長手方向に引張力伝達するものである（スプリングの長手方向が、主本体１５が延在する方向に対応する）。さらに、結合は、スプリング１０のねじれ応力付与があると、セグメント２１、２２にトルク伝達するものである。結合の目的のため、スプリング要素３０の端部領域３０ａをそれぞれのセグメント２１、２２に結合固定するネジなどの固定要素１７が設けられる。説明する実施形態では、複数の、ここでは６個のそのようなスプリング要素３０が設けられ、それらは主本体１５の周縁の周囲に均一に分散配置される。その非弾性変形状態では、弾性伸張可能なスプリング要素３０は、長細い要素の形態であり、例えばバンド又はバーの形態である。２つのセグメント２１、２２が主本体長手軸１６周りに相互に対して回転すると、スプリング１０がねじられ（矢印、図４ｂ）、少なくとも１つのスプリング要素３０又は一般的にはスプリングに設けられたスプリング要素３０に応力が付与され、結果としてスプリングにねじり応力が付与される。スプリング１０の応力付与は、ドラム１に巻回されたライン及び／又はラインガイドデバイス１００に引張力が及ぼされることによって行われ、それによりライン及び／又はラインガイドデバイス１００はドラムから少なくとも部分的に又は完全に巻き解かれる。ラインガイドデバイスは、好ましくは、少なくとも１本以上のラインをその内部に有し、又は有し得る。応力は、復帰モーメントをスプリング１０に及ぼす。復帰モーメントが引張力を上回る場合には、トーションスプリング１０の応力解放による結果として、ドラム１は巻取り方向（図５ｂ、矢印）へのスプリングによる駆動力によって自動的に回転され、ラインガイドデバイス及び／又はラインは、より具体的にはスプリングが応力から完全に解放されて、ドラムに自動的に巻き取られ、好ましくは完全に巻き取られる。少なくとも１つのスプリング要素３０に関する全てのセグメントは、説明する実施形態により、トーションスプリングの全ての他のスプリング要素３０にも当てはまるが、これに関しては一般的には必須ではない。説明する実施形態における複数のスプリング要素は同じ構造のものであるが、これは必須ではない。

主本体１５は、第１のセグメント２１と第２のセグメント２２の間に主本体１５の長手方向に配置される少なくとも１つの更なるセグメントを有する。少なくとも１つの更なるセグメント２３は、主本体長手軸１６周りに第１及び第２のセグメント２１、２２に対して回転可能である。少なくとも更なるセグメント２３の１つ又は更なるセグメント２３の全部において、その保持領域２３ａにおいてスプリングのねじれ応力付与があると、少なくとも１つのスプリング要素は、ここでは単数又は複数の更なるセグメントにトルク伝達関係で結合する。少なくとも１つの保持領域又は複数の保持領域２３ａは、ここではセグメント２３の長手方向に大きな範囲のものとなり、すなわち、これに限定されることなく、スプリング長手方向においてセグメント長の５％以上又は１０％以上、例えば、その７５％以下又は５０％以下であり、保持領域は、場合によっては点状構成のものであってもよい。説明する実施形態では、複数の、例えば２個又は３個超の、ここでは６個のそのような更なるセグメントが設けられる。このように、それぞれのスプリング要素３０の全体的なねじり変形又は全体的な回転は、スプリングの長手方向における複数の部分３５、より具体的にはスプリング長手方向に離間した２つの保持領域２３ａの間の部分３５に分散され、それにより、より均一なスプリング１０のねじれ応力付与及び／又は応力解放に供する。ここでは、その保持領域２３ａにおける単数又は複数の更なるセグメントへのスプリング要素の結合は、有利であることが分かっているトーションスプリングの長手方向の引張力伝達関係では行われないが、その可能性もある。

少なくとも１つのスプリング要素３０はスプリング長手軸１０ａから第１及び／又は第２のセグメント２１、２２に径方向離間関係で結合され、それは好ましくは両セグメントに当てはまる。スプリング長手軸１０ａは、主本体長手軸１６に同軸に延在する。少なくとも１つのスプリング要素３０はまた、そのそれぞれの保持領域２３ａにおいて、第１及び／若しくは第２のセグメント２１、２２並びに第１のセグメントと第２のセグメントの間に配置された少なくとも１つの更なるセグメント２３において、又は単数若しくは複数の更なるセグメントに関して全ての更なるセグメント２３において、スプリング長手軸１０ａから径方向に離間して配置される。それは、セグメントの回転に応じたねじれ応力付与の生成のために、及びトーションスプリングの動作の滑らかさのために有利であることが分かっている。それは、本発明に従って一般的に当てはまり得る。セグメントの直径対スプリング主本体の長さの比は、ここでは１：６以上である。

ここでは、少なくとも１つのスプリング要素３０は、第１及び／又は第２のセグメント２１、２２の外側周縁２１ａ、２２ａの領域に、ここでは両セグメント２１、２２の外側周縁の領域に配置される。少なくとも１つのスプリング要素３０は、ここでは、第１及び第２のセグメント２１、２２並びに第１のセグメントと第２のセグメントの間に配された少なくとも１つの更なるセグメント２３の外側周縁の領域に配置される。それは、特定の態様において、上記の有利な効果を奏する。

主本体長手軸１６の長手方向において第１のセグメント２１と第２のセグメント２２の間に配置された少なくとも１つの更なるセグメント２３は、少なくとも１つのスプリング要素についての保持領域２３ａを有し、又は複数のスプリング要素がある場合にはそれらについての複数の保持領域２３ａ、より具体的にはスプリング要素３０の１つについてのそれぞれの保持領域２３ａを有する。このように、スプリング要素の位置は、そのねじれ応力付与があると、スプリングにおいてより良好に規定される。更なるセグメント２３は、ここではさらに、スプリング１０のねじれ応力付与に対するスプリング要素３０とのその協働によって、それぞれの更なるセグメント２３へのスプリング要素のトルク伝達結合によって回転動作を経験する。それにより、スプリングのねじれ応力付与に応じて、スプリング要素３０の長さ及び巻回の伸び又は位置はより良好に規定され、スプリング要素の巻回は複数の規定された長手部分３５に分散される。スプリング１０のねじれ応力付与があると生成されて主本体１５に巻回される、少なくとも１つの又は全てのスプリング要素の長手部分３５は、したがって、セグメント２３の保持領域２３ａ間並びに／又は第１及び／若しくは第２のセグメント２１、２２における保持領域２３ａと結合領域３２の間に、又は一般的な用語で記述すると２つの隣接セグメント２１、２２、２３の間の移行領域において、スプリングの長手方向に配置される。その方向範囲に関してそれぞれの保持領域２３ａはスプリングの長手方向に少なくとも１つの方向性構成要素を有し、保持領域２３ａは、ここではスプリングの長手方向に平行に配向される。このように、スプリング１０のねじれ応力付与があると、スプリング主本体の周囲のスプリング要素３０の巻線は、セグメント２３の周方向に又はスプリングの長手方向（スプリング長手軸）１０ａに垂直により多く配置され、それにより、それぞれのセグメント２３に対するスプリング要素のより良好なトルク伝達をもたらし、その応力解放に応じてトーションスプリングの特性が向上する。隣接するセグメント２３が相互に対して回転すると、スプリング要素は、それぞれの保持領域２３ａにおいて長さに関して可変に保持され、それにより、スプリングに応力を付与したりスプリングから応力を解放したりする場合にその長さにわたるスプリング要素の長さのより均一な変化及び結果として低い材料負荷を与える。それぞれのセグメントにおけるスプリング要素についての保持領域２３ａは、ここでは溝の形態であり、スプリング要素は溝における領域又はその長手部分により配置される。この場合、スプリング要素は、保持領域又は保持溝におけるアンダーカット構成の背部で係合し、それにより径方向に積極的ロック関係で保持される。ただし、任意選択的に、長手部分を有するスプリング要素はまた、長さ可変とならないような態様でそれぞれのセグメントに結合されてもよい。複数の保持領域２３ａがある場合、上記説明はそれらに対応して当てはまる。

複数の、６個のスプリング要素３０がその周方向に分散された主本体１５上に配置される。それにより、そのねじれ応力付与があると、一方ではスプリング１０のスプリング力は増加し、他方ではそれはスプリングの周縁に関してより均一な力の分散に供する。

単数又は複数のスプリング要素は、ここでは、スプリング要素の弾性伸張により、第１及び第２のセグメント２１、２２が相互に対して主本体の長手軸周りに１回転以上（すなわち、３６０度以上）又は３回転以上、ここでは約２０回転以上回転可能となるように設計され、図４ａに示すように、５個のねじれた部分３５に分散される。結果として、例えば、巻取り方向にスプリング１０によって駆動されるドラム１は対応する回転数だけ回転可能となり、したがって、ドラムに配置されたライン及び／又はラインガイドデバイス１００は大きな長さにわたって巻取り及び巻解き可能となる。ドラムのねじれ開始状態（０度に等しいねじれ角）において、単数又は複数のスプリング要素３０は、スプリング１０の長手方向に緊張状態で配置され、又は所定の低い引張応力付与によって第１及び第２のセグメントの２つのセグメントに結合されることが分かるはずである。回転角０度のその初期状態から開始するスプリングに対する僅かなねじれ効果があれば、それにより、復帰力は初期状態に対する復帰動作の方向における２つの特定のセグメントに既に及ぼされていることになる。

スプリング要素３０の材料は、ＤＩＮ５３４５５に従って少なくとも１５０％、ここでは例えば４００％又は６００％の破断伸びを有する。破断伸びはそのねじれ応力付与に応じてスプリングの回転数に適合されることが分かるはずである。

第２のセグメント２２及び／又は場合によっては第１のセグメントと第２のセグメントの間に配置される単数若しくは複数のセグメント２３は、２つの隣接セグメントの相互に対する同軸配置によって隣接セグメントの受容手段（不図示）に導入可能なベアリング領域２２ｄ、２３ｄをそれぞれ有し得る。ベアリング領域は、２つの隣接セグメントの相互に対する回転を可能とする。ベアリング領域は、例えば、隣接セグメントの受容手段（不図示）に係合するセグメント２２、２３の円筒端部分２２ｅ、２３ｅであり得る。代替的に又は追加的に、図１に示すように、セグメント２１、２２、２３は、相互に対して回転可能にかつ構造軸２７に対して回転可能に構造軸２７上に配置可能であり、それは、好ましくはセグメントの一方、例えば、第１のセグメント２１までのものである。構造軸２７は、スプリング主本体１５の安定性を少なくとも実質的に決定し得るものであり、同時にセグメント２２、２３の相互に対する回転に応じたセグメントのためのベアリング手段として作用し得る。軸２７に対して回転可能なセグメント２２、２３は、ここでは、軸２７において、軸に対する横断方向に遊びのない関係で配置される。この場合、セグメント２１、２２、２３は、それらの端面２１ｆ、２３ｆ（図５ｅ）により相互に支持し合うことができる。

トーションスプリング１０は少なくとも実質的に又は完全に有機ポリマー材料を備え、スプリングの個々の構成要素のそれぞれのポリマー材料はフィラーを含有する。スプリング主本体１５、より具体的にはそのセグメント２１、２２、２３は、ここでは少なくとも実質的に剛性を有し、又は剛性を有し、この場合、プラスチック材料を備え、ここでは射出成形法を用いて生成されるが、これは必須ではない。スプリング要素３０は、フィラーを含有する有機エラストマーを備える。フィラーは、それぞれ有機フィラーであり、例えば、カーボンブラックなどのカーボンを含むが、金属又は磁性材料を含まない。それにより、トーションスプリングは、例えば、ＭＲＩ機器において有利に使用可能となる。

トーションスプリングは、ここでは巻取りドラムのための駆動デバイスとして用いられる（図５参照）。

図５は、少なくとも１本のライン及び／又は少なくとも１つのラインガイドデバイス１００のための巻取りドラム１を示す。ドラム１にはその駆動デバイスとして本発明によるトーションスプリングが設けられるが、ドラム１は場合によっては異なる構造のトーションスプリングとともに用いられてもよい。

巻取りドラム１には、ラインガイドデバイス１００が装備され、代替的若しくは追加的にはラインも装備され、又は巻取りドラム１は、ラインガイドデバイス及び／若しくはラインが装備されるために適合される。少なくとも１本又は複数のラインがラインガイドデバイス１００の内部空間１０１に配置され、又は内部空間はその目的のために設計される。ドラム１は、ここでは例として、ラインガイドデバイス１００がドラムから部分的に巻き解かれた状態で示される。

巻取りドラム１は、ドラム長手軸周りに回転可能にホルダ８０に装着され、適宜支持される。ホルダ８０は、支持面８５に静止的かつ位置不変に固定され得る。ライン及び／又はラインガイドデバイスの第１の端部領域１０１はドラムに固定され又は固定可能であり、ドラム長手軸周りのドラムの巻取り方向及び巻解き方向（図５ｂ、矢印）の回転によって、ライン及び／又はラインガイドデバイスはドラムに巻取り可能となり及びドラムから巻解き可能となる。また、ドラムがその巻解き方向に回転すると、その巻取り方向への回転のためにドラムに復帰力を及ぼすために巻取りドラムに係合する駆動デバイスもある。駆動デバイスは、ここでは、ドラム１が巻解き方向に回転すると、ねじれ応力を受け、そのねじれ応力によって巻取り方向へのその回転のためにドラム１にトルク又は復帰力を及ぼすトーションスプリング１０の形態であり、それにより、復帰力によって、ドラム１は、ラインガイドデバイス及び／又はラインがそこに完全に巻回された状態のその初期位置に移動可能となる。トーションスプリング１０は長手軸１０ａを有し、ドラムが巻取り方向に回転すると、長手軸１０ａ周りにトーションスプリングはねじり回転される。トーションスプリング長手軸１０ａは、ドラム長手軸１ａと平行又は同軸に配置される。トーションスプリング１０は、巻取りドラム１に、好ましくは直接にトルク伝達関係において端部領域１１によって結合される。この目的のため、例えばフランジの形態の結合部分２がドラムの一部として設けられ、それは一方ではスプリングの端部領域１１に対して結合領域２ａによって回転不能にかつトルク伝達関係において結合され、他方ではドラムに結合される。スプリングの対向端部領域１２は、ホルダ８０又はそれに関してドラムが回転可能となる他のデバイスに対してトルク伝達関係において結合され、フランジ８１がここでの目的のために設けられる。ここで、スプリングは、同時に外部の影響からスプリングを保護するとともにドラム又は一般的には装置へのスプリングの固定を促進するスリーブ４内に配置される。スリーブ４は、スプリング１０並びに結合部分２及びフランジ８１の２つの構成要素の一方に回転不能に接続され、この場合、スリーブ４は、ホルダ８０、例えばフランジ８１において回転可能に装着される。スリーブ４はドラム１の中空シャフト７内にガイド可能であり、中空シャフト７はドラム本体の一部であってもよく、それにより安定的な態様で支持されてトルク伝達に有利な構成をもたらす。巻取りドラム１は、トーションスプリングのねじれ応力付与によって、その長手軸周りに１回転以上又は５回転以上にわたって、ここでは例えば２０回転にわたって回転可能である。

ライン及び／又はラインガイドデバイス１００は、ここでは、ドラムに対して可動の装置の巻込み部材（不図示）に結合するための固定及び／若しくは結合手段１１６が設けられ、又はそれに結合する第２の端部領域１１５を有する。このように、ラインガイドデバイス及び／又はラインをドラムから巻き解くために、ラインガイドデバイス及び／又はラインに引張力が及ぼされる。それとは独立して、結合手段が少なくとも１本のラインの媒体伝達結合のために作用し、それは好ましくは装置を供給するためにラインガイドデバイス１００によって受容される。

トーションスプリング１０は、前述したように、少なくとも実質的に又は完全に、フィラーを含有し得る有機ポリマー材料を備える。スプリングの実質的に剛性のセグメント２３は、ここでは有機プラスチック材料を備え、例えば射出成形法を用いて生成可能である。スプリングのスプリング要素又はここでは複数のスプリング要素は、有機エラストマーを備える。

ドラムは第１の長手部分１Ｂを有し、第１の長手部分１Ｂにラインガイドデバイス１００が配置され、第１の長手部分１Ｂにラインガイドデバイス１００が巻き取られ及び／又は巻き解かれ得る。ドラム１は第２の長手部分１Ｃをさらに有し、第２の長手部分１Ｃにおいて、ラインガイドデバイス１００に媒体伝達関係において接続されて、媒体の消費機器を有する装置を供給するためにラインガイドデバイス１００に配置されたライン又はライン自体を適宜の媒体源に接続するためのデバイスが設けられる。媒体は、電力などのエネルギー媒体、液体、気体などを含む流体、又はデータストリームであり得る。デバイスは、ここでは、好ましくはその内部に上記により配置されたラインを有するラインガイドデバイス１００の形態である。ラインガイドデバイス１００又は一般的にはデバイスは、ここでは、ドラム本体５に第１の回転方向で巻き取られる第１の長さ部分１１１、ドラム１の本体５に対向方向で巻き取られる更なる長さ部分１１３、及びこの２つの長さ部分１１１と長さ部分１１３の間の移行領域１１２を有し、移行領域（接続領域）１１２は、好ましくは１８０度にわたる偏向で部分１１１及び１１３を相互に接続するための方向転換領域を表す。この種のラインガイドデバイスは、例えば、国際公開第２０１１／０８６１９８号に記載され、開示されるその内容はその全範囲についてここに取り込まれる。ドラムは、その長手軸１ａ周りに回転可能にドラムを支持するベアリング８５を有する。ベアリングは、ここでは中空シャフト７によって又は他の何らかの態様で設けられる。トーションスプリング１０は、中空シャフト７、又は一般的にはドラム長手部分１Ｂ、１Ｃを含むドラムの本体５内に配置される。

ライン又はラインガイドデバイス１００の巻解きに応じて、例えば、ライン又はラインガイドデバイスの自由端１００Ａに引張力が及ぼされる場合、ライン又はラインガイドデバイスはその長手軸周りにドラムの回転によってドラムから巻き解かれ、この場合、トーションスプリングはねじれ応力付与を受ける。したがって、巻解き方向へのその回転に応じたドラム１の回転動作は、結合部分２によってトーションスプリング１０に伝達される。ライン又はラインガイドデバイス１００への引張力が停止し、トーションスプリングの復帰力が引張力を上回ると、ライン又はラインガイドデバイスはドラムのその巻取り方向への回転によってドラムに巻き取られる。

Claims (18)

1. ラインのための並びに／又は少なくとも１本のラインを受容及びガイドするように適合されたラインガイドデバイスのための巻取りドラムであって、該ドラムはその長手軸周りに回転可能であり、前記ライン及び／又はラインガイドデバイスの第１の端部領域は前記ドラムに固定され又は固定可能であり、前記巻取りドラムの前記長手軸周りの巻取り及び巻解き方向への回転によって、前記ライン及び／又はラインガイドデバイスは前記ドラムに巻取り可能となり及び前記ドラムから巻解き可能となり、前記ドラムが前記巻解き方向に回転すると、前記巻取り方向へのその回転のための復帰力を前記ドラムに及ぼすために前記巻取りドラムに係合する駆動デバイスが設けられ、
   前記駆動デバイスは、前記ドラムが前記巻解き方向に回転すると、ねじれ応力を受け、該ねじれ応力によって前記巻取り方向へのその回転のために前記ドラムにトルクを及ぼすトーションスプリングの形態であり、前記ねじれ応力は前記ドラムに前記復帰力を及ぼす、巻取りドラム。
2. 前記トーションスプリングは長手軸を有し、前記ドラムが前記巻取り方向に回転すると前記トーションスプリングが前記長手軸周りにねじり回転され、前記トーションスプリングの長手軸が前記ドラムの長手軸と平行又は同軸に配置された、請求項１に記載の巻取りドラム。
3. 前記トーションスプリングは、好ましくは直接にトルク伝達関係において、前記巻取りドラムに端部領域によって結合される、請求項１又は２に記載の巻取りドラム。
4. 前記ライン及び／若しくは前記ラインガイドデバイスは、装置の巻込み部材に結合するための固定手段が設けられた第２の端部領域を有し、前記巻込み部材は前記ドラムに対して可動であり、又は前記ライン及び／若しくは前記ラインガイドデバイスの前記第２の端部領域の前記固定手段は前記ドラムに対して可動の装置の巻込み部材に結合する、請求項１から３のいずれか一項に記載の巻取りドラム。
5. 前記トーションスプリングは、少なくとも実質的に又は完全に、有機プラスチック材料及び／又は有機エラストマーを備える、請求項１から４のいずれか一項に記載の巻取りドラム。
6. 前記巻取りドラムは、前記トーションスプリングのねじれ応力付与によって１回転以上その長手軸周りに回転可能である、請求項１から５のいずれか一項に記載の巻取りドラム。
7. 特に請求項１から６のいずれか一項に記載の巻取りドラムのための又は巻取りドラムを有するトーションスプリングであって、
   前記トーションスプリングは長手軸を有する長細い主本体を有し、該主本体は主本体長手軸周りに相互に対して回転可能な少なくとも第１及び第２のセグメントを含み、該第１及び第２のセグメントの群のうちの少なくとも一方又は両方のセグメントに結合する少なくとも１つの弾性伸張可能なスプリング要素が設けられ、２つの前記セグメントが前記主本体の前記長手軸周りに相互に対して回転すると、前記弾性伸張可能なスプリング要素は可逆的な長さ変化を経験する、トーションスプリング。
8. 前記弾性伸張可能なスプリング要素は、その非弾性変形状態において長細い要素の形態である、請求項７に記載のトーションスプリング。
9. 前記主本体は、前記第１のセグメントと前記第２のセグメントの間に前記主本体の長手方向に配置された少なくとも１つの更なるセグメントを含み、該少なくとも１つの更なるセグメントは前記第１のセグメント及び前記第２のセグメントに対して前記主本体長手軸周りに回転可能であり、
   前記少なくとも１つのスプリング要素は、少なくとも前記更なるセグメントの１つに結合する、請求項７又は８に記載のトーションスプリング。
10. （ｉ）前記少なくとも１つのスプリング要素は、前記第１及び／又は第２のセグメントに前記トーションスプリングの長手軸から径方向に離間して結合され、又は（ｉｉ）前記少なくとも１つのスプリング要素は、前記第１及び／又は第２のセグメント並びに該第１のセグメントと該第２のセグメントの間に配置された少なくとも１つの更なるセグメントに前記トーションスプリングの長手軸から径方向に離間して結合する、請求項７から９のいずれか一項に記載のトーションスプリング。
11. （ｉ）前記少なくとも１つのスプリング要素が、前記第１及び／又は第２のセグメントの外側周縁の領域に配置され、又は（ｉｉ）前記少なくとも１つのスプリング要素が、前記第１及び／又は第２のセグメント並びに該第１のセグメントと該第２のセグメントの間に配置された少なくとも１つの更なるセグメントの外側周縁の領域に配置された、請求項１０に記載のトーションスプリング。
12. 前記主本体長手軸の長手方向に前記第１のセグメントと前記第２のセグメントの間に配置された少なくとも１つの更なるセグメントは前記少なくとも１つのスプリング要素のための保持領域を有し、好ましくは、前記スプリング要素は、隣接セグメントが相互に対して回転すると前記保持領域において長さ可変に保持される、請求項７から１１のいずれか一項に記載のトーションスプリング。
13. それぞれの前記セグメントは、前記スプリング要素のための溝状構成の保持領域を有し、前記スプリング要素がその領域によって配置される、請求項７から１２のいずれか一項に記載のトーションスプリング。
14. 複数のスプリング要素が、前記主本体の周方向に前記主本体上に分散配置された、請求項７から１３のいずれか一項に記載のトーションスプリング。
15. 前記スプリング要素の弾性伸張によって、前記第１及び第２のセグメントが前記主本体の長手軸周りに１回転以上相互に対して回転可能となる、請求項７から１４のいずれか一項に記載のトーションスプリング。
16. 前記スプリング要素の材料は、少なくとも１５０％の破断伸びを有する、請求項７から１５のいずれか一項に記載のトーションスプリング。
17. 少なくとも実質的に又は完全に、有機プラスチック材料及び／又は有機エラストマーを備える、請求項７から１６のいずれか一項に記載のトーションスプリング。
18. 請求項１から６のいずれか一項に記載の巻取りドラム及び／又は請求項７から１７のいずれか一項に記載のトーションスプリングを備える装置。

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