WO2021115866A1 - Aufwickeltrommel und torsionsfeder für eine aufwickeltrommel - Google Patents

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WO2021115866A1
WO2021115866A1 PCT/EP2020/084222 EP2020084222W WO2021115866A1 WO 2021115866 A1 WO2021115866 A1 WO 2021115866A1 EP 2020084222 W EP2020084222 W EP 2020084222W WO 2021115866 A1 WO2021115866 A1 WO 2021115866A1
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drum
segment
torsion spring
torsion
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Jan Hoffmann
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Igus Gmbh
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    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03G—SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS; MECHANICAL-POWER PRODUCING DEVICES OR MECHANISMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR OR USING ENERGY SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • F03G1/02—Spring motors characterised by shape or material of spring, e.g. helical, spiral, coil
    • F03G1/026—Spring motors characterised by shape or material of spring, e.g. helical, spiral, coil using torsion springs
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16G—BELTS, CABLES, OR ROPES, PREDOMINANTLY USED FOR DRIVING PURPOSES; CHAINS; FITTINGS PREDOMINANTLY USED THEREFOR
    • F16G13/00—Chains
    • F16G13/12—Hauling- or hoisting-chains so called ornamental chains
    • F16G13/16—Hauling- or hoisting-chains so called ornamental chains with arrangements for holding electric cables, hoses, or the like
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02G—INSTALLATION OF ELECTRIC CABLES OR LINES, OR OF COMBINED OPTICAL AND ELECTRIC CABLES OR LINES
    • H02G11/00—Arrangements of electric cables or lines between relatively-movable parts
    • H02G11/02—Arrangements of electric cables or lines between relatively-movable parts using take-up reel or drum

Definitions

  • the invention relates to a winding drum for at least one line and / or for at least one line routing device, according to the preamble of claim 1. Furthermore, the invention relates to a torsion spring, in particular for or with a said winding drum according to the preamble of claim 7 and a device with Winding drum and / or torsion spring according to Claim 18.
  • Generic take-up drums are used in or with devices such as machines or devices to wind up and down the line and / or line guide device arranged on the drum during operation of the corresponding devices by rotating the drum about its longitudinal axis and thereby the unwound length of the line and / or line routing device to be able to adjust to the given or intended operating state of the device.
  • the free end of the line and / or line guide device can be provided with a movable driver as part of said device, where the driver is moved transversely or perpendicularly to the drum's longitudinal axis during operation of the device at different distances under.
  • an electric motor In order to transfer the line and / or line guiding device into an at least partially unwound state, the driver or another device can exert a tensile force on the line and / or line guiding device, or the unwinding takes place, for example, motor-driven with the drum being driven.
  • an electric motor To rotate the drum in its winding direction, and possibly also in its unwinding direction, an electric motor is often used, which is on the one hand time-consuming and costly. On the other hand, you need an electric motor a separate power supply, the provision of which can be expensive in terms of apparatus.
  • an electric motor also includes metallic components such as coils, housings, etc.
  • Such devices can be, for example, measuring devices including medical diagnostic devices, for example magnetic resonance spectroscopic devices such as magnetic resonance tomographs (MRT devices).
  • MRT devices magnetic resonance spectroscopic devices
  • electromagnetic fields are emitted by an electric motor and electromagnetic fields in the environment are influenced, which could disrupt the operation of said device.
  • parts of a device such as an electric motor can be electromagnetically encapsulated in order to avoid electromagnetic interference in the environment, this is usually very complex.
  • the invention is based on the object of at least partially or completely solving the above-mentioned problems.
  • the drive device of the winding drum is designed as a torsion spring.
  • the torsion spring exerts a restoring force on the drum, the restoring force exerting a force on the drum to rotate the drum in its winding direction.
  • the gate sion spring is tensioned under torsion and, due to the torsional stress generated thereby, exerts a torque on the drum, which acts to twist it in the winding direction.
  • the torsional stress thus exerts the restoring force on the drum in order to twist it in its winding direction when this restoring force increases the force to rotate the drum in its winding direction.
  • the tensioning force for the torsion spring can be exerted, for example, by exerting a tensile force on the second end area of the line and / or line routing device (called “free end area”), which is arranged on the unwound area of the line and / or line routing device
  • This tensile force can be applied, for example, by coupling the unwound end region of the line and / or line guiding device to a driver of the device, the driver and / or said end region being transverse or, in particular, perpendicular to the longitudinal axis of the drum from the drum
  • the driver can be moved, for example, by a drive which is part of the device, with the line and / or line guide arranged or wound on the drum on the device.
  • the media or media can be, for example, electrical current, fluid media, hydraulic or pneumatic media or information data including electromagnetic or acoustic waves.
  • the driver and / or the end region of the line to be unwound and / or the line guide device can also be moved by another device or, in particular, manually under increasing the distance between the driver and drum. Said tensile force can thus be exercised in particular in the longitudinal direction of the part of the line and / or line routing device unwound from the drum.
  • a torsion spring can also transmit a high torque, which is advantageous in order to drive a drum with a high inertia weight in a return movement with a small volume of the spring.
  • a releasable locking mechanism can be provided which locks the drum in a twisted position assumed by the action of said tensile force, and the resetting of the drum by the resetting force of the tensioned torsion spring only causes the drum to rotate automatically in the winding direction when the Locking mechanism is released.
  • Such a locking mechanism of the drum can also not be provided.
  • the inventive design of the drive device as a torsion spring has various advantages.
  • the drive device can be operated without additional devices such as, for example, a media connection for operating the drive device, such as a power connection.
  • the torsion spring has only a small installation space, which changes practically no or only slightly when the torsion spring is twisted, so that the winding drum together with the torsion spring is particularly space-saving and compact.
  • a torsion spring can thus be integrated in the drum in a particularly simple manner, for example in the body of the same on which the line and / or line routing device is wound or from which it is unwound.
  • a torsion spring has a relatively low level of material fatigue and thus requires little or practically no maintenance.
  • such a torsion spring can be formed in a simple manner at least partially or completely from non-ferritic and / or non-metallic and / or non-magnetic (including non-magnetizable) material, non-metallic material, which has electrical, magnetic and / or electromagnetic fields the environment does not bother.
  • such a torsion spring is designed as an elastically twistable rod or group of rods, the material tensioned under the torsional stress preferably comprising or representing an organic polymer such as a rubber material.
  • drum is always understood as a “winding drum”, a “rotation of the drum” always as “rotation of the drum about its longitudinal axis”.
  • spring should always be understood as “torsion spring”.
  • At least one line and / or at least one Line routing device which can be wound and / or unwound on the drum or is wound and / or unwound on this during operation of the drum, preferably when unwinding with the exertion of tensile force on it, may be shortened to" a line and / or a line routing device “or” at least one line routing device “or” a line routing device "reproduced. This applies in each case, unless otherwise stated in the context in detail.
  • the line routing device has an interior space which can accommodate at least one or preferably a plurality of lines such as cables or hoses. A change in position of the line transversely to the direction of its longitudinal extension is limited by the line routing device.
  • the line routing device is preferably flexible in at least two directions transversely or perpendicularly to its direction of longitudinal extension or has mutually variable, for example angled, sections in order to be wound onto the drum and, on the other hand, with the unwound partial area in a more or less stretched one Order to be transferable.
  • the torsion spring has a longitudinal axis around which the torsion spring is twisted in a twisting manner when the drum is rotated in the winding direction, the torsion spring longitudinal axis being arranged parallel or coaxially to the drum longitudinal axis. This results in a structurally particularly compact and structurally particularly simple embodiment.
  • the torsion spring is preferably arranged in the body of the drum, the at least one line and / or line routing device being able to be wound up and / or unwound or being wound up and / or unwound on the body.
  • the longitudinal axis of the body is thus coaxial with the longitudinal axis of the drum.
  • the torsion spring is preferably coupled to the winding drum with a (first) end region in a torque-transmitting manner, particularly preferably coupled or fastened directly to the winding drum.
  • a particularly effective and loss-free torque transmission from the torsion spring to the winding drum is provided here, and thus also a reliable return of the winding drum when it is rotated in the winding direction.
  • the twisting rotation corresponds to the torsion spring around its longitudinal axis by a certain angular range exactly the same angular range as the rotation of the winding drum around its longitudinal axis.
  • a partial area of the torsion spring such as a first or second segment of the same, as described below with regard to the torsion spring, can be fixed directly in a torsion-proof manner on a partial area of the winding drum.
  • the torsion spring can also act on a device with moving parts, such as a gear, which transmits the torsional force of the spring to the drum in a torque-transmitting manner.
  • the second end region of the torsion spring is generally before given to a device that can be coupled or coupled to transmit torque, preferably releasably fastened, with respect to which the drum can be rotated when it is rotated in the winding or unwinding direction, for example on a bracket of the drum.
  • This coupling area of the device absorbs the torques generated during the torsion of the spring.
  • the second end region of the spring is coupled, preferably releasably fastened, to the said device, preferably in a stationary and / or immutable position.
  • the line and / or the line guiding device preferably has a second, free end region, which is provided with fastening means for coupling to a driver of a device that is movable relative to the drum, or the fastening means of the second end area of the line and / or line guide device to a relative to the drum movable driver of a device.
  • the driver moves away from the longitudinal axis of the winding drum, the driver exerts a tensile force on the line and / or line guiding device, and the winding drum is rotated in the unwinding direction and at the same time the torsion spring is tensioned under torsion.
  • the first end region of the line and / or line routing device is preferably fastened to the drum, preferably to the body thereof, in a torque-transmitting manner and / or in a stationary manner.
  • the torsion spring consists preferably at least essentially or completely of organic polymer materials, such as, for example, organic plastic material and / or organic Shem elastomer such as rubber materials, for example a natural and / or synthetic rubber material or the like.
  • organic polymer materials such as, for example, organic plastic material and / or organic Shem elastomer such as rubber materials, for example a natural and / or synthetic rubber material or the like.
  • “at least essentially exists” is understood to mean that the respective component has a proportion by weight of> 50% or> 65%, preferably> 80% or> 90%, in particular> 95%
  • This can apply independently of one another for elastically twistable and / or stretchable components of the torsion spring such as at least one or more or all of the spring elements, which preferably consist at least essentially or completely of an organic elastomer (polymeric elastomer)
  • This can apply independently or in combination herewith for at least essentially rigid components of the torsion spring, such as in particular
  • the respective organic polymer material is preferably uniform distributed in this Fillers (especially particulate fillers) may contain th, which are to be assigned to the weight fraction of the organic polymer material. Alternatively, in the narrower sense, the fillers are not assigned to the respective organic polymer material.
  • a torsion spring with a high restoring force and small structural volume and low weight of the spring and with a large maximum torsion angle can be provided.
  • the torsion spring can therefore be used in particular in rooms or on devices, in particular also to drive a winding drum, in or with which its intended operation is due to the presence of ferritic material (e.g. steel with a ferritic phase), metallic or magnetic materials otherwise it would be disturbed.
  • Such devices can be, for example, devices which can receive and / or transmit electromagnetic and / or magnetic resonance-based measurement and / or control signals, such as magnetic resonance testing devices such as magnetic resonance tomographs (MRT devices).
  • MRT devices magnetic resonance tomographs
  • the torsion spring as a whole preferably contains ⁇ 50% or ⁇ 25% by weight, preferably ⁇ 10% or ⁇ 5%, in particular ⁇ 2% or practically no metallic and / or magnetic materials, the latter ferromagnetic and / or ferrimagnetic materials are, preferably including permanently magnetizable Mate rials.
  • the winding drum is particularly preferably rotatable by> 1 revolution (1 revolution equals 360 °) around its longitudinal axis with torsion of the torsion spring, particularly preferably by> 1.5 revolutions or> 3 revolutions, for example> 5 or> 10 revolutions or more, rotatable.
  • the winding drum can be rotated by at least one revolution or more around its longitudinal axis under tension of the torsion spring and thus also rotated with relaxation of the torsion spring by the restoring force exerted by the torsion spring on the winding drum in its winding direction about its longitudinal axis.
  • a torsion spring is used particularly advantageously for this, since it also has a small structural volume, which changes only slightly or practically not at all during the at least one or more rotations.
  • the torsion spring is preferably arranged completely in the winding drum, in particular in the body of the same, around which the at least one line and / or line guide device is wound or unwound.
  • the body thereby shields the spring from the environment and thus also from exposure to foreign substances such as dust or the like.
  • At least one or both of the front end regions of the drum body can be provided with a cover element in order to shield the interior of the body from the outside environment.
  • the torsion spring can optionally be coupled to such a cover element in order to transmit a torque to the drum when the torsion spring is on torsion.
  • the winding drum preferably has at least one longitudinal area on which a line and / or line guide device can be wound and / or unwound or at least partially wound, and a second longitudinal section on which a line and / or line guide device is arranged which the line and / or line routing device of the first longitudinal section connects to an external media source such as, for example, a source for electrical current, a fluid, a pressure, information data or the like, or which is designed to be connected to this.
  • the torsion spring extends at least partially over the first and / or the second longitudinal section of the drum, preferably at least partially over both longitudinal sections.
  • the torsion spring he preferably extends completely over the first and / or the second longitudinal section of the drum.
  • the torsion spring can have a comparatively great length and can thereby be twisted by a large torsion angle, as a result of which the winding drum rotates around its longitudinal axis over a larger angular range and thus a large length of line and / or line guiding device, especially in the first Trommellhacksab cut up and / or unwind, which is often advantageous.
  • the line and / or line routing device on the second longitudinal section of the drum can in particular comprise two sections which are wound around the body of the drum with at least one or more turns on the one hand clockwise and on the other hand counterclockwise, starting from a given viewing direction coaxially to the drum's longitudinal axis, wherein the two sections of the line guide device are connected to one another with a deflection area of preferably 180 °.
  • a line guide device is, for example, from WO 2011 / 086198A2 whose disclosure content is hereby included in its entirety.
  • the torsion spring can be designed as an elastically twistable rod-shaped element which is twisted about its longitudinal axis, or as a group of such elements.
  • Such an embodiment is structurally particularly simple, but has the disadvantage that the torsion of the torsion element creates high material stresses which limit the service life of the torsion spring due to material fatigue. This is particularly the case when the torsion spring is twisted by more than 1 turn around its longitudinal axis during operation.
  • the torsion spring preferably has an elongated base body with a longitudinal axis, the base body comprising at least a first and a second segment which can be rotated relative to one another about the base body longitudinal axis. Furthermore, at least one elastically stretchable Federele element is provided, which ankop pelt on both segments such that when the two segments are rotated relative to one another around the longitudinal axis of the base body, the elastically stretchable spring element changes its length reversibly.
  • the spring is designed in such a way that when the spring is torsion, the two segments are rotated relative to one another about the longitudinal axis of the base body and the elastically extensible spring element experiences a reversible change in length.
  • Such a torsion spring is particularly low-maintenance and long-lasting, since the spring element is stretched more, or predominantly, under elongation instead of torsion. is claimed, which causes less material fatigue. This is particularly the case when the torsion spring is twisted by 1 revolution or more, corresponding to the revolution of the drum, as stated above.
  • the extensible spring element is designed to experience a length extension of> 25% or> 50% or> 75% or> 100% or> 200% when the torsion spring is torsion, and to apply the tensioning force of the torsion spring.
  • the elongation is measured along the extension of the Federelemen tes.
  • the elongation is measured on the basis of a gate initial state in which the spring element has a minimal male length or the spring has a minimal torsional stress, but the spring element is arranged stretched.
  • the length of the torsion spring generally does not change or changes only slightly when the same is twisted, in particular only by a smaller amount than the change in length of the spring element when the spring element is twisted by a predetermined angle. This also applies to the distance between the two coupling areas of the opposite end areas of the at least one spring element on the two segments, ie the first and second segments, in the longitudinal direction of the spring.
  • the coupling areas can in each case also be formed essentially point-like.
  • the length change of the torsion spring during its torsion is vorzugswei se ⁇ 25% or ⁇ 10% or ⁇ 5% or ⁇ 2% or practically 0% for the given torsion of the spring, which corresponds to the rotation of the drum described above, so for example.
  • the end regions of the spring elements can be attached to segments that are at least essentially rigid and rotatable relative to one another (ie, one against the other). to grab.
  • the distance between the first segment and the second segment in the longitudinal direction of the spring does not change or at least essentially does not change when the spring is torsion compared to the non-twisted spring, preferably in accordance with the above statements on the change in length of the spring during its torsion.
  • the segments can for this purpose, for example, be arranged or mounted on a rigid, structural longitudinal axis of the spring and / or mounted on one another, with the torsion of the spring these bearing areas preferably not being changeable in the longitudinal direction of the spring.
  • the coupling areas of the components that are coupled to the torsion spring in a torque-transmitting manner such as the winding drum and holder of the winding drum, are not subjected to a tensile or compressive force to one another, which enables a long-lasting and low-maintenance design.
  • a “twisted state” of the spring (also “twisted spring”) is to be understood, in particular, as a state of maximum torsion of the spring. If nothing further is said about the state of torsion of the spring, this relates to the spring in the non-twisted state and / or in the twisted state, in particular to the non-twisted state. This applies in each case, unless otherwise specified in the context.
  • the at least one spring element preferably couples outside the longitudinal axis of the base body to the first and / or the second segment of the base body, preferably it follows the coupling to the two mentioned segments outside the longitudinal axis of the respective segment, preferably on the outer circumference of the two Segments.
  • the coupling is preferably carried out with an end region of the spring element on the first and / or second segment.
  • the coupling preferably follows the torsion spring with respect to a torsion of the torsion-proof and / or with respect to a direction parallel to the longitudinal axis of the torsion spring absorbing tensile force.
  • the respective coupling area of the spring element to the respective segment is preferably invariable with torsion of the spring with respect to the longitudinal direction of the spring and / or longitudinal extension of the respective segment and / or immutable in relation to the respective segment in its circumferential direction.
  • the torsional stress of the spring element can hereby be particularly effectively transferred into an elastic change in length of the at least one or more spring elements.
  • the longitudinal axis of the segment is preferably arranged coaxially to the longitudinal axis of the torsion spring.
  • the torsional stress of the torsion spring is generated by rotating the first and the second segment of the torsion spring body relative to one another around the longitudinal axis of the body.
  • the torsion of the torsion spring is particularly effectively converted into a change in length of the elastically stretchable spring element and the spring element is at least partially, at least substantially or completely exposed to tensile stress during the torsion of the torsion spring, but less to torsional stress.
  • This provides a particularly long-lasting and low-maintenance Torsionsfe, since a change in length of the Federelemen tes is often associated with less material fatigue than torsional stress.
  • the ratio of the diameter of the segments to the length of the spring body can be> 1:20 or> 1:10 or> 1: 8 or> 1: 6, so that the coupling areas of the at least one or the spring elements, preferably their end areas, to the Segments have a corresponding radial distance from the longitudinal axis of the main body.
  • the first and / or the second segment of the torsion spring is / are preferably arranged at opposite end regions of the torsion spring.
  • the elastic, stretchable spring element is preferably designed in its undeformed state or when the spring is not twisted as an elongated element which can preferably be arranged in a straight line, for example in the form of a band, rod or the like.
  • the torsional force which is to be applied when the torsion spring is twisted can be transmitted particularly effectively in a tensile force to the spring element in order to bring about a change in length of the spring element when the torsion spring is twisted.
  • the spring element can have an isometric or a non-isometric cross section.
  • the main body of the torsion spring preferably has at least one or more further segments, each of which is / are arranged in the longitudinal direction of the main body between the first and the second segment, the at least one further segment or several or all of the further segments compared to the first and is / are rotatable about the longitudinal axis of the main body with respect to the second segment.
  • a twisting of the at least one, several or all of the further segments with respect to the first and the second segment thus preferably also takes place.
  • the at least one spring element preferably couples to at least one or more or all of the further segments at a holding area of the respective further segment.
  • the holding takes place in each case preferably at a radial distance from the longitudinal axis of the respective segment, preferably on the outer circumference of the same. It is preferably held in a force-transmitting manner, with a torque being transmitted to the segment about its longitudinal axis when the torsional state of the spring changes.
  • the mounting is preferably carried out in such a way that when the spring torsion and the length of the spring element changes in the area of the respective further segment, in which the spring element is wrapped around the spring base body under increasing tension, the spring element applies a torque to the respective further segment which the spring element is supported, exerts. This torque causes vorzugswei se a rotation of the further segment about its longitudinal axis.
  • the statements about “a further” or “the respective further” segment can in each case relate in particular to several or all of the further segments.
  • the holding area of the spring element on the respective further segment is preferably arranged outside the longitudinal axis of the torsion spring base body and / or outside the longitudinal axis of the respective segment.
  • the holding area of the respective further segment for holding the spring element on this is preferably fixed against rotation with respect to the circumferential extension of the respective further segment on this segment and / or stationary with respect to the longitudinal direction of the respective segment, for example integrally formed on the segment .
  • the holding area of the respective further segment for the spring element is preferably fixed against rotation in relation to the circumferential extent of the respective further segment on the sem, is thus rotated when the segment is rotated about its longitudinal axis.
  • this area of the spring element is also arranged in a predefined position based on the circumferential extent of the respective segment on this.
  • the change in length of the spring element upon torsion of the spring is thus conceptually or functionally broken down into Sectionab sections, each of which is between the holding areas Adjacent segments, including the fastening areas of the spring element on the first and second segments, are arranged.
  • a corresponding breakdown into partial sections also applies to the preferably helical order winding of the spring element around the spring base body when the spring element is ankop pelt in the radial direction outside the spring longitudinal axis to the at least one further segment.
  • the windings of the spring element are arranged between the holding areas of the segments following one another in the longitudinal direction of the spring.
  • the base body preferably has several further segments arranged one after the other in the longitudinal direction of the same, preferably> 2 or> 4 or> 6, without being restricted to this, which are arranged between the first and the second segment of the base body.
  • the at least one spring element preferably extends continuously from the first segment and the at least one or more further segments to the second segment.
  • Several spring elements can also be provided, each of which extends only over part of the intended number of Seg elements and which are arranged one behind the other in the longitudinal direction of the spring in order to connect several or all of the Seg elements to one another.
  • the holding area of the respective segment in particular of the respective further segment, which is angeord net between the first and the second segment, the respective spring element laterally on at least one side or on both opposite sides of the same ben.
  • the spring element is thus held on the holding area in the event of a torsion of the spring.
  • the holding area is preferably designed in the form of a groove, the groove preferably extending with a directional component in the longitudinal direction of the tongue or parallel to the longitudinal axis of the tongue, the spring element being arranged in some areas in the retaining groove.
  • the spring element When the spring is torsion, the spring element thus acts on the holding area in the circumferential direction of the segment, so that when the spring is torsion, the respective further segment is also rotated about the longitudinal axis of the spring. A given total torsion angle of the spring is thus broken down into subregions between adjacent segments, which enables a uniform change in length of the spring element over its length. As a result, even when the torsion spring is twisted by more than one revolution, ie torsion by greater than / equal to 360 °, the spring element has a better defined position on the segment due to its guidance in the holding area.
  • the length sections of the spring element which are wound around the base body in the event of a torsion of the spring, are wound and tensioned around the base body with a flatter pitch, i.e. more in a direction perpendicular to the longitudinal axis of the spring When they are relaxed, it exerts a torque on the respective segment, which leads to better power transmission and torque exertion on the rotatable segments and causes a more uniform return of the torsion spring.
  • the retaining groove or generally the retaining area for the spring element preferably extends over one each Part or only over part of the longitudinal extension of the respective segment, for example by> 2% or> 5% or> 10% or> 20%.
  • the retaining groove or the retaining area preferably extends by or ⁇ 33% or ⁇ 50% or ⁇ 75% or ⁇ 95% of the longitudinal extent of the respective segment.
  • the spring element can be wound around the base body in the space between the holding areas adjacent segments when the spring is torsion, preferably with at least one or more full circumferential windings. This can generally also be used within the scope of the invention for the coupling or holding area of the at least one spring element on the respective segment in which the spring element is not wrapped around the base body with changing angular extent when the spring is Tor sion.
  • the holding areas for the at least one spring element which are arranged on adjacent segments of the torsion spring base body, are preferably spaced apart from one another in the longitudinal direction of the torsion spring.
  • the spring element can wrap around the respective segment in the circumferential direction in the intermediate area between holding areas of adjacent segments.
  • the respective at least one, several or all holding areas of the at least one further segment protrudes radially outward from the respective segment in order to hold the spring element.
  • the spring element is preferably at the respective holding surface rich further segments held non-positively and / or positively. This can apply in each case in particular with regard to a change in position of the spring element relative to the Garbe in the radial direction and / or in the circumferential direction of the respective segment.
  • the supported area of the spring element can each engage behind an undercut of the respective holding area. This preferably applies in each case to a groove-shaped design of the holding area.
  • the spring element is preferably held variable in length in the holding area of the respective segment.
  • the spring element can also change its length in the holding area when the torsion spring is twisted or the state of torsion of the torsion spring is changed.
  • the spring element in the event of a torsion of the Torsionsfe or a change in the state of torsion of the torsion spring, the spring element can experience a relatively uniform change in length over its entire longitudinal extent.
  • very different states of elongation of the Federele Mentes over its entire longitudinal extent in the event of a torsion on the torsion spring are avoided as far as possible and the longevity of the torsion spring is increased.
  • the respective spring element is easier to assemble or de-assemble as a result. If necessary, however, the spring element can also be fixed, preferably releasably, fixed to the respective holding area. If necessary, the spring element can also be held in a length-invariable manner on the respective holding area, at least with a section of the spring element on the holding area.
  • the at least one, several or all of the spring elements can preferably each extend continuously from the first to the second segment, which is structurally simple and is advantageous in terms of the load and power transmission of the respec gene spring element.
  • the respective spring element can optionally extend from the first and / or second segment only to a further segment, with a further spring element then extending from the further segment to the other of the two segments from the group of first and second segments, which can also apply to several spring elements.
  • a plurality of spring elements are preferably arranged on the base body in a distributed manner in the circumferential direction, preferably arranged distributed uniformly over the circumference of the base body.
  • the torsion spring can be easily adapted to different requirements, namely, for example, to adjust its spring characteristic with an arrangement of a different number of spring elements on the torsion spring.
  • the spring force of the Tor sion spring can be adjusted by the number of spring elements provided.
  • the spring elements can each be structurally identical, but also different from the zueinan, for example with respect to their respective spring characteristic line.
  • the at least one or more spring elements are releasably fastened with their end regions by means of corresponding fastening means on the base body, preferably on the first and / or the second segment, preferably fastened in front of each tensile force absorbing.
  • the spring elements are particularly easy to replace and maintenance of the torsion spring is made easier.
  • the first and second segments can preferably be rotated by> 1 turn (360 °) or> 2,> 3 or preferably> 5 or> 10 revolutions around the longitudinal axis of the base body relative to one another with elastic expansion of the spring element, corresponding to the number of revolutions by the torsion spring driven take-up drum as described above.
  • a torsion spring can be used particularly advantageously for this purpose.
  • the at least one or more or all of the spring elements of the torsion spring preferably consist at least essentially or completely of an organic polymer material, in particular an elastomer.
  • the main body of the torsion spring, in particular the segments thereof, preferably consists at least substantially or completely of a plastic material, the segments or the spring main body preferably being designed as at least substantially rigid components and determining the structural stability of the spring when it is torsion.
  • the material of the spring element preferably has an elongation at break of> 100%, preferably> 150%, particularly preferably> 200%.
  • the elongation at break can be up to 400% or more or up to 500% or more, if necessary also up to 750% or more.
  • the elongation at break is preferably determined in accordance with DIN 53455, based on the version last valid before 1.1.2019.
  • the Fe derelement can perform a large elastic expansion when the torsion spring is twisted, whereby the torsion spring can be rotated by a comparatively large angle of rotation, and thus also the winding drum. This is for many applications where relatively large winding and unwinding lengths of the line and / or line routing device are desired, advantageous.
  • the segments of the torsion spring are arranged on a constructive axis so that they can be rotated relative to one another, the axis here acting as a bearing for the segments when they are rotated and the axis is preferably arranged coaxially to the longitudinal axis of the spring body.
  • the Segmen te are preferably arranged without play with respect to a change in position transversely or perpendicular to the axis or on the axis.
  • the segments can generally be arranged abutting one another at the end within the scope of the invention.
  • the torsion spring Due to the structural axis, the torsion spring has a high mechanical stability, in particular also with regard to forces transverse or perpendicular to the longitudinal axis of the main body.
  • one of the segments for example the first or the second segment, can be fixed on the constructive axis in a rotationally fixed manner. This results in a particularly uniform and exact twisting of the adjacent segments Guaranteed to each other around the longitudinal axis of the main body in the event of torsion of the torsion spring and the spring is durable and low-maintenance.
  • the respective segment preferably all segments except for one end segment in the longitudinal direction of the spring, each have a bearing area which is introduced into a receptacle of an adjacent segment with the two adjacent segments being coaxial with one another, the bearing area when the two adjacent segments are rotated relative to one another, the two segments are supported on one another.
  • the storage of the segments on one another is preferably free of play in a direction transverse or perpendicular to the longitudinal axis of the segment or the longitudinal axis of the base body.
  • Fig. 1 an exploded view of an inventive
  • Fig. 2 a perspective view of a fiction, contemporary torsion spring according to Fig. 1 without Federele elements in overall view (Fig. 2a) and in detail view (Fig. 2b),
  • Fig. 3 an overall view of the Tor sion spring according to the invention according to Fig. 1 with the at least one spring element in the non-twisted initial state (Fig. 3a) and in a detailed view (Fig. 3b),
  • Fig. 4 an illustration of a torsion spring according to the invention according to Fig. 3 in the twisted state in per perspective overall view (Fig. 4a) and in De tail view (Fig. 4b),
  • FIG. 5 an illustration of the winding drum with torsion spring, preferably according to FIGS. 1 to 4, in front view (FIG. 5a), in side view (FIG. 5b), in perspective view (FIG. 5c) in cross section (FIG. 5d ), in a detailed view of the cross section (Fig. 5e) and in exploded views (Fig. 5f).
  • Figures 1 to 4 show a torsion spring 10 according to the invention, which can be used particularly advantageously in combination with a winding drum 1 according to claims 1 to 6, but also independently thereof.
  • the torsion spring 10 in particular for or with a winding drum 1, has an elongated base body 15 with a longitudinal axis 16, the base body comprising at least a first and a second segment 21, 22, which are rotatable relative to one another about the base body longitudinal axis 16 are. Furthermore, at least one elastically stretchable spring element 30 is provided, which is coupled to at least one or both segments 21,22 from the group of first and second segments to the respective coupling area 32, in particular to both segments 21,22, and when the two are rotated Segments 21,22 relative to one another around the longitudinal axis 16 of the base body, the elastically stretchable spring element 30 drives a reversible change in length.
  • the coupling is tensile force absorbing in the longitudinal direction of the torsion spring 10 (the longitudinal direction of the spring corresponds to the direction of extension of the base body 15). Furthermore, the coupling transmits torque to the segment elements 21,22 in the event of torsion of the spring 1.
  • fastening elements 17 such as screws are provided which attach the end regions 30a of the spring element 30 to the respective segment 21,22 in a coupling manner.
  • several such spring elements 30 are provided, here six in number, which are evenly distributed around the circumference of the base body 15 arranged.
  • the elastically stretchable spring element 30 is designed in its non-elastically deformed state as an elongated element, for example in the form of a band or strand.
  • the spring 1 When the two segments 21,22 are rotated relative to each other about the longitudinal axis 16 of the base body, the spring 1 is twisted (arrow, Fig. 4b) and the at least one spring element 30 or generally the spring elements 30 provided on the spring tensions ge, and thus the spring torsionally stressed.
  • the tension of the spring 1 can take place in that a tensile force is exerted on the line guide device 100 and / or line wound on the drum 1 and this is thereby at least partially or completely unwound from the drum.
  • the line routing device can preferably have or has at least one or more lines in its interior space. The clamping force exerts a restoring torque on the spring 10.
  • the drum 1 is thereby automatically rotated by means of the driving force through the spring in the winding direction (Fig. 5b, arrow) and the line guiding device and / or line independently on the Drum wound up, preferably completely wound up when the spring is completely relaxed.
  • all statements relating to the at least one spring element 30 also apply to all other spring elements 30 of the torsion spring, although this is generally not mandatory is.
  • the several spring elements are structurally identical to one another according to the execution example, but this is not mandatory.
  • the base body 15 has at least one further segment 23, which is arranged in the longitudinal direction of the base body 15 between the first and the second segment 21,22, the at least one further segment 23 compared to the first and compared to the second segment 21,22 around the Basic body longitudinal axis 16 is rotatable.
  • the at least one spring element couples to at least one of the further or all of the further segments 23 at a holding area 23a of the same, here transmitting torque to the further segment or segments when the spring is torsion.
  • the at least one or the holding areas 23a here have a significant extension in the longitudinal direction of the segments 23, or> 5% or> 10% of the segment length in the longitudinal direction of the spring, for example ⁇ 75% or ⁇ 50% of the same, without being restricted to this be, the holding areas can optionally also be formed point-shaped. According to the notedsbei game, several such other segments are provided, for example more than 2 or 3, here 6. As a result, the twisting total deformation or total rotation of the respective spring element 30 is distributed over several sections 35 in the longitudinal direction of the spring 10, namely on sections 35 between two holding areas 23a spaced apart in the longitudinal direction of the spring, thereby causing a more uniform torsion and / or relaxation of the spring 1.
  • the coupling of the spring element to the further segment or segments to the holding areas 23a of the same does not take place in the longitudinal direction of the torsion spring 1 in a manner that does not absorb tensile force, which has proven to be advantageous, but which may be the case.
  • the at least one spring element 30 is radially spaced from the spring longitudinal axis 10a on the first and / or second Segment 21,22 coupled, which preferably applies to both segments.
  • the spring longitudinal axis 10a runs coaxially to the main body longitudinal axis 16.
  • the at least one spring element 30 is also coupled radially spaced from the spring longitudinal axis 10a to the first and / or second segment 21,22 and at least one further segment 23 arranged between the first and the second segment , or on all further segments 23, with respect to the further segment or segments on the respective holding area 23a of the same.
  • the ratio of the diameter of the segments to the length of the spring body is here> 1: 6.
  • the at least one spring element 30 is arranged here in the area of the outer circumference 21a, 22a of the first and / or second segment 21, 22, here in the area of the outer circumference of both segments 21, 22.
  • the at least one spring element 30 is arranged here in the area of the outer circumference of the first and second segments 21, 22 and at least one further segment 23 arranged between the first and second segments. This results in the named advantages in a special way.
  • a holding area 23a for one of the spring elements 30 in each case a holding area 23a for one of the spring elements 30.
  • the further segment 23 also experiences here due to whose interaction with the spring element 30 in the Tor sion of the spring 1 a twist, due to the torque-transmitting coupling of the spring element to the respective gene further segment 23, whereby the elongation and Umwi ckelung or position of the spring element 30 in the torsion of the spring better defined and the wrapping of the Federele Mentes is distributed over several defined longitudinal sections 35.
  • the longitudinal sections 35 of the at least one or all of the spring elements which are formed during torsion of the spring 1 and wound around the base body 15, are thus in the longitudinal direction of the spring between the holding areas 23a of the segments 23 and / or between the holding areas 23a and the coupling areas 32 on the first and / or second segment 21,22, generally speaking in the transition area between two adjacent segments 21,22,23.
  • the directional extent of the respective holding area 23a has at least one directional component in the longitudinal direction of the spring, the holding area 23a is aligned here parallel to the longitudinal direction of the spring.
  • the windings of the spring element 30 around the spring base body are arranged more in the circumferential direction of the segment 23 or rather perpendicular to the spring longitudinal direction 10a, which results in a better torque transmission of the spring element to the respective segment 23, which the properties the torsion spring is improved when it is relaxed.
  • the spring element is held lenghtly changeable when adjacent segments 23 are rotated relative to one another at the respective holding area 23a, which results in a more uniform change in length of the spring element over its length and thus low material stresses when tensioning and relaxing the spring.
  • the holding area 23a for the spring element on the respective segment is here in the form of a groove, the spring element being arranged with a region or longitudinal section thereof in the groove.
  • the spring element ment here engages behind an undercut in the holding area or the holding groove and is thereby held positively in the radial direction. If necessary, the spring element can be coupled to the respective segment with a longitudinal section but also not variable in length. If there are several holding areas 23a, the above statements apply accordingly to them.
  • spring elements 30, here six are distributed in the circumferential direction of the base body 15, whereby on the one hand the spring force of the spring 10 is increased, on the other hand this results in a more uniform force distribution around the circumference of the spring during its torsion.
  • the spring element (s) 30 are designed here in such a way that, with elastic expansion of the spring element, the first and second segments 21, 22 by> 1 rotation (ie> 360 °), or> 3 rotations, here by approx. 20 rotations or more, are rotatable relative to each other ver about the longitudinal axis of the base body, according to Fig. 4a distributed over the five twisted areas 35.
  • a drum 1 driven by the spring 10 in the winding direction can be rotated by a corresponding number of revolutions and thus one on the drum arranged line routing device 100 and / or line, can be wound up and unwound over a large length.
  • the one or more spring elements 30 are arranged tightly in the longitudinal direction of the spring 10 or are coupled with a certain low tensile stress to the two segments of the first and second segments. With a slight torsion of the spring starting from its initial state with a rotation angle of 0 °, a restoring force is thus already exerted on the two segments mentioned in the direction of restoring to the initial state.
  • the material of the spring element 30 has an elongation at break of at least 150% according to DIN 53455, here for example 400% or 600%. It goes without saying that the elongation at break is adapted to the number of revolutions of the spring during its torsion.
  • the second segment 22 and / or one or the further segments 23 possibly arranged between the first and the second segment can each have a bearing area 22d, 23d which is in a receptacle (not shown) of an adjacent segment with a coaxial arrangement of the two adjacent segments can be introduced to one another, the bearing area allowing the two adjacent segments to be rotated with respect to one another.
  • the cylindrical end portion 22e, 23e of the Segmen tes 22,23 can be formed, which engages in a receptacle (not shown) of the adjacent segment.
  • the segments 21,22,23 can be arranged on a structural axis 27 rotatable to each other and rotatable to the structural axis 27, the latter except for preferably one of the segments, eg the first segment 21, whereby the structural axis 27 can at least essentially determine the stability of the spring base body 15 and at the same time can serve as a bearing for the segments when the segments 22, 23 are rotated relative to one another.
  • the Seg ments 22, 23 which can be rotated to the axis 27 are arranged on the axis 27 without play in the direction transverse to the axis 27.
  • the segments 21, 22, 23 can abut one another with their end faces 21f, 23f (FIG. 5e).
  • the torsion spring 10 consists at least essentially or completely of an organic polymer material, wherein respective polymer material of the individual components of the spring contains fillers.
  • the spring elements 30 consist of an organic elastomer's rule, which contains fillers.
  • the fillers are each inorganic fillers, including carbon such as carbon black, but not metallic or magnetic materials.
  • the torsion spring is used here as a drive device for a winding drum, see FIG. 5.
  • Fig. 5 shows a winding drum 1 for at least one Lei device and / or for at least one line routing device 100.
  • the drum 1 is provided with a torsion spring 10 according to the invention as a drive device, but if necessary also with torsion springs of a different design can be used.
  • the winding drum 1 is equipped with a line guide device 100, alternatively or in addition also with a line or designed to be equipped with a line guide device and / or line.
  • a line guide device 100 In the interior 101 of the line routing device 100, at least one or more lines are arranged or the interior is designed for this.
  • the drum 1 is shown here by way of example in a state in which the line routing device 100 is partially unwound from the drum.
  • the winding drum 1 is rotatably mounted on a bracket 80 about the drum longitudinal axis la and gela Gert accordingly.
  • the holder 80 can be fastened to the substrate 85 in a stationary and non-changeable manner.
  • a first end region 101 of the line and / or line guiding device can be attached or fastened to the drum and the line and / or line guiding device is created by rotating the drum 1 in a winding and unwinding direction (Fig. 5b, arrows) around the longitudinal axis of the drum can be wound up and unwound from this. Furthermore, a drive device is provided which engages the winding drum in order to exert a restoring force on the drum to rotate it in its winding direction when the drum is rotated in its unwinding direction.
  • the drive device is designed here as a torsion spring 10, which is tensioned under torsion when the drum 1 is rotated in the unwinding direction and, due to the torsional tension, exerts a torque or a restoring force on the drum 1 to rotate it in the winding direction, so that by means of the restoring force the drum 1 can be moved into its starting position with the line guide device and / or line completely wound on.
  • the torsion spring 10 has a longitudinal axis 10a about which the torsion spring is twisted in a twisting manner when the drum is rotated in the winding direction.
  • the torsion spring longitudinal axis 10a is arranged parallel or coaxially to the drum longitudinal axis la.
  • the torsion spring 10 is coupled with an end region 11 to the winding drum 1, preferably so as to transmit torque directly.
  • a coupling piece 2 for example designed as a flange, is provided as part of the drum, which on the one hand couples with a coupling area 2a in a rotationally fixed manner and transmits torque to the end area 11 of the spring 10, and on the other hand to the drum.
  • the opposite end region 12 of the spring transmits torque to the holder 80 or a other device, with respect to which the drum is rotatable bar, coupled, for which purpose the flange 81 is provided here.
  • the spring 10 is arranged here in a sleeve 4, wel che at the same time protects the spring against external interference and facilitates the attachment of the spring to the drum or generally the device.
  • the sleeve 4 is non-rotatably connected to the spring 10 and one of the two components of the coupling piece 2 and flange 81, the sleeve 4 being rotatably mounted on the holder 80, for example on the flange 81.
  • the sleeve 4 can be guided in a hollow axis 7 of the drum 1, the hollow axis 7 being part of the drum body, whereby a storage-stable and favorable arrangement for torque transmission is given.
  • the winding drum is rotatable by> 1 or> 5 revolutions, here for example by 20 revolutions around its longitudinal axis with torsion of the torsion spring.
  • the line and / or the line routing device 100 here has a second end region 115 which is provided with fastening and / or coupling means 116 for coupling to a driver (not shown) of a device that is movable relative to the drum or which can be coupled to this .
  • a tensile force can be exerted on the line guide device and / or line in order to unwind it on the drum.
  • the coupling means for media-transferring the coupling of at least one line, which is preferably received by the line routing device 100 serve to supply the device.
  • the torsion spring 10 consists at least essentially or completely of organic polymer material, which can contain fillers, as stated above.
  • the essentially chen rigid segments 23 of the spring consist of one here organic plastic material and can be produced, for example, by injection molding. That or here the spring elements of the spring consist of an organic elastomer.
  • the drum has a first longitudinal section 1B on which the line guide device 100 is arranged and around which it can be wound and / or unwound. Furthermore, the drum 1 has a second longitudinal section IC on which a device is provided to connect the line or line arranged in the line routing device 100 to a corresponding media source in order to transfer the media connected to the line routing device 100 Device which has a consumer for the medium to be supplied.
  • the medium can be an energetic medium such as electricity, a fluid, including liquid, gas or the like, or a data flow.
  • the device is designed here as a line routing device 110 with a line arranged therefrom, preferably in the interior thereof.
  • the line guide device 110 or generally the device here has a first longitudinal section 111 which is wound around the body 5 of the drum 1 in a first direction of rotation, a further longitudinal section 113 which is wound around the drum body 5 in an opposite direction, and a Transition area 112 between the two longitudinal sections 111 and 113, the connecting section 112 representing a deflection area in order to connect the sections 111 and 113 to one another, preferably with a deflection of 180 °.
  • a line guiding device is described, for example, in WO 2011/086198, the disclosure content of which is hereby included in its entirety.
  • the drum has a bearing 85 which supports the drum so that it can rotate about its longitudinal axis 1A.
  • the bearing is provided here by the hollow axle 7, or in some other way.
  • the torsion spring 10 is net angeord within the hollow axis 5 or generally in the body 5 of the drum, which includes the drum longitudinal sections 1B, IC.
  • the line or line guiding device 100 When unwinding the line or line guiding device 100, for example when a tensile force is exerted on the free end 100 A of the line or line guiding device, the line or line guiding device is unwound from the drum while rotating the drum around its longitudinal axis and the torsion spring is under torsion the same excited. The rotational movement of the drum 1 when it is rotated in the unwinding direction is thus transmitted to the torsion spring 10 by means of the coupling piece 2. If the tensile force on the line or line guiding device 100 decreases and the restoring force of the Tor sion spring outweighs the tensile force, the line or line guiding device is wound onto the drum while rotating the winding drum in its winding direction.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Aufwickeltrommel für eine Leitung und/oder für eine Leitungsführungseinrichtung, welche zur Aufnahme und Führung zumindest einer Leitung ausgebildet ist, wobei die Trommel um deren Längsachse verdrehbar ist, wobei an der Trommel ein erster Endbereich der Leitung und/oder Leitungsführungseinrichtung befestigbar oder befestigt ist und durch Drehung der Aufwickeltrommel in einer Aufwickel- und in einer Abwickelrichtung um die Trommellängsachse die Leitung und/oder Leitungsführungseinrichtung von der Trommel auf- und abwickelbar ist, wobei eine Antriebseinrichtung vorgesehen ist, welche an der Aufwickeltrommel angreift, um bei Verdrehung der Trommel in deren Abwickelrichtung eine Rückstellkraft auf die Trommel zu deren Verdrehung in deren Aufwickelrichtung auszuüben. Die Antriebseinrichtung ist als Torsionsfeder ausgebildet, welche bei Verdrehung der Trommel in Abwickelrichtung unter Torsion gespannt wird und aufgrund der Torsionsspannung ein Drehmoment auf die Trommel zu deren Verdrehung in Aufwickelrichtung ausübt und die Torsionsspannung die Rückstellkraft auf die Trommel ausübt.

Description

Auf wiekeltroinmel und Torsionsfeder für eine Aufwiekeltrommel
Die Erfindung betrifft eine Aufwickeltrommel für zumindest eine Leitung und/oder für zumindest eine Leitungsführungs einrichtung, gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1. Ferner betrifft die Erfindung eine Torsionsfeder, insbesondere für eine oder mit einer besagten Aufwickeltrommel gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 7 sowie eine Vorrichtung mit Aufwi ckeltrommel und/oder Torsionsfeder nach Anspruch 18.
Gattungsgemäße Aufwickeltrommeln werden in oder mit Vorrich tungen wie Maschinen oder Geräten eingesetzt, um die auf der Trommel angeordnete Leitung und/oder Leitungsführungsein richtung beim Betrieb der entsprechenden Vorrichtungen durch Verdrehung der Trommel um deren Längsachse auf- und abzuwi ckeln und hierdurch die abgewickelte Länge der Leitung und/ oder Leitungsführungseinrichtung auf den jeweils gegebenen oder beabsichtigten Betriebszustand der Vorrichtung einstel len zu können. Das freie Ende der Leitung und/oder Leitungs führungseinrichtung kann hierbei mit einem beweglichen Mit nehmer als Teil der besagten Vorrichtung versehen sein, wo bei der Mitnehmer beim Betrieb der Vorrichtung in unter schiedlichen Abständen quer oder senkrecht zu der Trommel längsachse bewegt wird. Um die Leitung und/oder Leitungsfüh rungseinrichtung in einen zumindest teilweise abgewickelten Zustand zu überführen, kann der Mitnehmer oder eine andere Einrichtung eine Zugkraft auf die Leitung und/oder Leitungs führungseinrichtung ausüben, oder die Abwickelung erfolgt beispielsweise motorisch unter Antrieb der Trommel. Zur Ver drehung der Trommel in deren Aufwickelrichtung, und gegebe nenfalls auch in deren Abwickelrichtung, wird oftmals ein Elektromotor eingesetzt, was jedoch einerseits aufwendig und kostenintensiv ist. Zum anderen benötigt ein Elektromotor eine separate Stromversorgung, deren Bereitstellung appara tiv aufwendig sein kann. Insbesondere umfasst ein Elektromo tor jedoch auch metallische Bauteile wie Spulen, Gehäuse usw.
Für den Betrieb bestimmter Vorrichtungen ist es jedoch ge wünscht oder erforderlich, dass Einrichtungen derselben elektrische, magnetische oder elektromagnetische Felder der Umgebung nicht beeinflussen oder stören oder solche Felder selber aussenden, wie dies bspw. bei einem Elektromotor der Fall wäre. Solche Vorrichtungen können beispielsweise Mess vorrichtungen einschließlich medizinische Diagnosegeräte sein, beispielsweise magnetresonanz-spektroskopische Vor richtungen wie Magnet-Resonanz-Tomographen (MRT-Geräte). So werden beispielsweise von einem Elektromotor elektromagneti sche Felder ausgestrahlt und elektromagnetische Felder der Umgebung beeinflusst, was den Betrieb der besagten Vorrich tung stören könnte. Zwar können Teile einer Vorrichtung wie ein Elektromotor elektromagnetisch abgekapselt werden, um elektromagnetische Störungen der Umgebung zu vermeiden, dies ist jedoch in der Regel sehr aufwendig.
Ferner ist es oftmals das Bedürfnis, den Antrieb für die Aufwickeltrommel in deren Aufwickelrichtung konstruktiv ein fach und platzsparend und nach Möglichkeit auch wartungsarm auszubilden .
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die oben genannten Probleme zumindest teilweise oder vollständig zu lösen.
Zur zumindest teilweisen oder vollständigen Lösung der Auf gabe wird eine Aufwickeltrommel gemäß Anspruch 1 und eine Torsionsfeder für eine oder mit einer derartigen Aufwickel trommel gemäß Anspruch 7 bereitgestellt. Ferner umfasst die Erfindung eine Vorrichtung mit einer Aufwickeltrommel nach einem der Ansprüchen 1 bis 6 und/oder mit einer Torsionsfe der nach einem der Ansprüche 7 bis 17. Vorteilhafte Ausfüh rungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Erfindungsgemäß ist die Antriebseinrichtung der Aufwickel trommel als Torsionsfeder ausgebildet. Die Torsionsfeder übt bei einer Verdrehung der Trommel um deren Längsachse in de ren Abwickelrichtung eine Rückstellkraft auf die Trommel aus, wobei die Rückstellkraft eine Kraft zur Verdrehung der Trommel in deren Aufwickelrichtung auf die Trommel ausübt. Bei Verdrehung der Trommel in Abwickelrichtung wird die Tor sionsfeder unter Torsion gespannt und übt aufgrund der dadurch erzeugten Torsionsspannung ein Drehmoment auf die Trommel aus, welches zu deren Verdrehung in Aufwickelrich tung wirkt. Die Torsionsspannung übt somit die Rückstell kraft auf die Trommel aus, um diese in deren Aufwickelrich tung zu verdrehen, wenn diese Rückstellkraft die Kraft zur Verdrehung der Trommel in deren Aufwickelrichtung über steigt. Die Spannkraft für die Torsionsfeder kann beispiels weise dadurch ausgeübt werden, dass auf den zweiten Endbe reich der Leitung und/oder Leitungsführungseinrichtung („freier Endbereich" genannt), welcher an dem abgewickelten Bereich der Leitung und/oder Leitungsführungseinrichtung angeordnet ist, eine Zugkraft ausgeübt wird. Diese Zugkraft kann beispielsweise dadurch aufgebracht werden, dass der abgewickelte Endbereich der Leitung und/oder Leitungsfüh rungseinrichtung an einem Mitnehmer der Vorrichtung ankop pelt, wobei der Mitnehmer und/oder der besagte Endbereich quer oder insbesondere senkrecht zu der Längsachse der Trom mel von der Trommel beabstandet wird. Der Mitnehmer kann bspw. durch einen Antrieb verfahren werden, welcher Teil der Vorrichtung ist, wobei an der Vorrichtung die an der Trommel angeordnete bzw. aufgewickelte Leitung und/oder Leitungsfüh- rungseinrichtung medienübertragend ankoppelt, um die Vor richtung mit einem Medium zu versorgen und/oder Medien von der Vorrichtung abzuführen. Das oder die Medien können bei spielsweise elektrischer Strom, fluide Medien, Hydraulik oder Pneumatikmedien oder auch Informationsdaten einschließ lich elektromagnetische oder akustische Wellen sein. Der Mitnehmer und/oder der abzuwickelnde Endbereich der Leitung und/oder Leitungsführungseinrichtung kann auch durch eine anderweitige Vorrichtung oder insbesondere auch manuell un ter Vergrößerung des Abstandes zwischen Mitnehmer und Trom mel bewegt werden. Die genannte Zugkraft kann somit insbe sondere in Längsrichtung des von der Trommel abgewickelten Teils der Leitung und/oder Leitungsführungseinrichtung aus geübt werden. Wird die Zugkraft verringert oder findet eine Zugkraftausübung nicht mehr statt, so überwiegt die von der Torsionsfeder aufgrund der Torsionsspannung ausgeübte Rück stellkraft die besagte Zugkraft und die Trommel wird auf grund der Rückstellkraft der Torsionsfeder in Aufwickelrich tung verdreht, insbesondere oder bevorzugt selbsttätig ver dreht, und somit die Leitung und/oder Leitungsführungsein richtung auf die Trommel aufgewickelt. Es hat sich herausge stellt, das durch eine Torsionsfeder auch ein hohes Drehmo ment übertragbar ist, was vorteilhaft ist, um eine Trommel mit hohem Trägheitsgewicht in Rückstellbewegung anzutreiben, bei geringem Bauvolumen der Feder. Es versteht sich, dass ein lösbarer Arretierungsmechanismus vorgesehen sein kann, welcher die Trommel in einer durch Einwirkung der genannten Zugkraft eingenommenen Verdrehstellung arretiert, und die Rückstellung der Trommel durch die Rückstellkraft der ge spannten Torsionsfeder eine selbsttätige Verdrehung der Trommel in Aufwickelrichtung erst bewirkt, wenn der Arretie rungsmechanismus gelöst ist. Ein derartiger Arretierungsme chanismus der Trommel kann aber auch nicht vorgesehen sein. Die erfindungsgemäße Ausbildung der Antriebseinrichtung als Torsionsfeder hat verschiedene Vorteile. So ist die An triebseinrichtung ohne zusätzliche Einrichtungen wie bei spielsweise einem Medienanschluss zum Betrieb der Antriebs einrichtung wie einem Stromanschluss betreibbar. Ferner weist die Torsionsfeder einen nur geringen Bauraum auf, wel cher sich bei Torsion der Torsionsfeder praktisch nicht oder nur geringfügig ändert, sodass die Aufwickeltrommel zusammen mit der Torsionsfeder besonders platzsparend und kompakt aufgebaut ist. Eine Torsionsfeder kann somit auf besonders einfache Weise in der Trommel integriert werden, beispiels weise in dem Korpus derselben, auf welchem die Leitung und/oder Leitungsführungseinrichtung aufgewickelt bzw. von welchem diese abgewickelt wird. Ferner weist eine Torsions feder eine relativ geringe Materialermüdung auf und bedarf somit nur einer geringen bzw. praktisch keiner Wartung. Fer ner kann eine derartige Torsionsfeder auf einfache Weise zumindes teilweise oder vollständig aus nicht-ferritischem und/oder nicht-metallischem und/oder nicht-magnetischem (einschließlich nicht magnetisierbarem) Material nicht metallischem Material ausgebildet sein, welches elektrische, magnetische und/oder elektromagnetische Felder der Umgebung nicht stört. Im einfachsten Fall ist eine derartige Torsi onsfeder als elastisch tordierbarer Stab oder Gruppe von Stäben ausgebildet, wobei das unter der Torsionsspannung gespannte Material vorzugsweise ein organisches Polymer wie beispielsweise ein Kautschukmaterial umfasst oder darstellt.
Allgemein im Rahmen der Erfindung seien die folgenden Be griffe wie folgt verstanden: Die „Trommel" sei stets als „Aufwickeltrommel" verstanden, eine „Verdrehung der Trommel" stets als „Verdrehung der Trommel um deren Längsachse". Der Begriff „Feder" sei stets als „Torsionsfeder" verstanden.
Der Begriff „zumindest eine Leitung und/oder zumindest eine Leitungsführungseinrichtung", welche auf die Trommel auf- und/oder abwickelbar ist oder beim Betrieb der Trommel auf diese auf- und/oder abgewickelt wird, vorzugsweise bei Abwi ckelung unter Zugkraftausübung auf diese, sei gegebenenfalls verkürzt als „eine Leitung und/oder eine Leitungsführungs einrichtung" oder „zumindest eine Leitungsführungseinrich tung" oder „eine Leitungsführungseinrichtung" wiedergegeben. Dies gilt jeweils, sofern sich aus dem Zusammenhang im Ein zelnen nichts anderes ergibt.
Die Ausführungen zu der Ausgestaltung der Torsionsfeder oder Teilen derselben in Zusammenhang mit der Trommel seinen all gemein im Rahmen der Erfindung auch unabhängig von der Trom mel verstanden, sofern sich aus dem Zusammenhang im Einzel nen nichts anderes ergibt. Die Ausführungen zu der Ausge staltung der Torsionsfeder oder Teilen derselben unabhängig von der Trommel seinen allgemein im Rahmen der Erfindung auch in Zusammenhang der Ausgestaltung der Trommel mit Tor sionsfeder verstanden, sofern sich aus dem Zusammenhang im Einzelnen nichts anderes ergibt.
Die Leitungsführungseinrichtung weist einen Innenraum auf, welcher zumindest eine oder vorzugsweise mehrere Leitungen wie Kabel oder Schläuche aufnehmen kann. Eine Lageverände rung der Leitung quer zu deren Längserstreckungsrichtung wird durch die Leitungsführungseinrichtung begrenzt. Die Leitungsführungseinrichtung ist vorzugsweise in zumindest zwei Richtungen quer oder senkrecht zu deren Längserstre ckungsrichtung flexibel oder weist zueinander lageveränder liche, bspw. abwinkelbare, Abschnitte auf, um auf die Trom mel aufwickelbar zu sein und andererseits mit dem abgewi ckelten Teilbereich in eine mehr oder weniger gestreckte Anordnung überführbar zu sein. Vorzugsweise weist die Torsionsfeder eine Längsachse auf, um welche die Torsionsfeder bei Verdrehung der Trommel in Auf wickelrichtung tordierend verdreht wird, wobei die Torsions federlängsachse parallel oder koaxial zu der Trommellängs achse angeordnet ist. Hierdurch ist eine baulich besonders kompakte und konstruktiv besonders einfache Ausführungsform gegeben .
Vorzugsweise ist die Torsionsfeder im Korpus der Trommel angeordnet, wobei auf dem Korpus die zumindest eine Leitung und/oder Leitungsführungseinrichtung auf- und/oder abwickel bar ist bzw. auf- und/oder abgewickelt wird. Die Korpus längsachse ist somit koaxial zu der Trommellängsachse. Somit ist auch eine kompakte Ausführungsform der Trommel gegeben, da der Korpus, welcher die Torsionsfeder umfasst bzw. ein schließt, ein geringes Bauvolumen bzw. einen geringen Durch messer aufweisen kann, da die Feder bei deren Torsion ihr Volumen nur geringfügig oder praktisch nicht ändert.
Bevorzugt ist die Torsionsfeder mit einem (ersten) Endbe reich drehmomentübertragend an der Aufwickeltrommel angekop pelt, besonders bevorzugt unmittelbar an der Aufwickeltrom- mel angekoppelt bzw. befestigt. Hierdurch ist ein geringer Platzbedarf für die Torsionsfeder als Antriebseinrichtung zur Verdrehung der Trommel um deren Längsachse gegeben und eine kompakte Ausführung der Trommel mit Antriebseinrichtung gegeben, da die Torsionsfeder bei deren Torsion ihr Volumen zumindest im Wesentlichen nicht verändert. Zudem ist hier durch eine besonders wirksame und verlustfreie Drehmoment übertragung von der Torsionsfeder auf die Aufwickeltrommel gegeben und somit auch eine zuverlässige Rückstellung der Aufwickeltrommel bei deren Verdrehung in Aufwickelrichtung. Aufgrund der unmittelbaren drehmomentübertragenden Ankoppe lung entspricht die tordierende Verdrehung der Torsionsfeder um deren Längsachse um einen bestimmten Winkelbereich genau demselben Winkelbereich der Verdrehung der Aufwickeltrommel um deren Längsachse. Es versteht sich, dass hierbei ein Teilbereich der Torsionsfeder, wie beispielsweise ein erstes oder zweites Segment derselben, wie im Nachfolgenden zu der Torsionsfeder beschrieben, unmittelbar verdrehfest an einem Teilbereich der Aufwickeltrommel festgelegt sein kann. Hier bei kann auch der erste Endbereich der Feder an einem Bau teil ankoppeln, welches unverdrehbar bzw. rotationsfest und/oder lageunveränderlich an der Trommel angeordnet bzw. befestigt ist und sich bei einer Verdrehung der Trommel um deren Längsachse zusammen mit der Trommel verdreht, wie bei spielsweise ein. Gegebenenfalls, weniger bevorzugt da auf wendiger und weniger platzsparend, kann die Torsionsfeder auch auf eine Einrichtung mit beweglichen Teilen wir bspw. ein Getriebe wirken, welche die Torsionskraft der Feder drehmomentübertragend auf die Trommel überträgt.
Der zweite Endbereich der Torsionsfeder ist allgemein bevor zugt an einer Einrichtung drehmomentübertragen ankoppelbar bzw. angekoppelt, vorzugsweise lösbar befestigt, gegenüber welchem die Trommel bei deren Verdrehung in Aufwickel-/oder Abwicklungsrichtung verdrehbar ist, beispielsweise an einer Halterung der Trommel. Dieser Ankoppelungsbereich der Ein richtung nimmt die bei der Torsion der Feder erzeugten Tor sionskräfte auf. Der zweite Endbereich der Feder ist vor zugsweise ortsfest und/oder lageunveränderlich an der besag ten Einrichtung angekoppelt, vorzugsweise lösbar befestigt.
Vorzugsweise weist die Leitung und/oder die Leitungsfüh rungseinrichtung einen zweiten, freien Endbereich auf, wel cher mit Befestigungsmitteln zur Ankoppelung an einen rela tiv zur Trommel beweglichen Mitnehmer einer Vorrichtung ver sehen ist oder wobei die Befestigungsmittel des zweiten End- bereichs der Leitung und/oder Leitungsführungseinrichtung an einem relativ zu der Trommel beweglichen Mitnehmer einer Vorrichtung ankoppeln. Bei Verfahrung des Mitnehmers in Be- abstandung von der Längsachse der Aufwickeltrommel übt der Mitnehmer eine Zugkraft auf die Leitung und/oder Leitungs führungseinrichtung aus, und es wird die Aufwickeltrommel in Abwickelungsrichtung verdreht und zugleich die Torsionsfeder unter Torsion derselben gespannt. Der erste Endbereich der Leitung und/oder Leitungsführungseinrichtung ist hierbei vorzugsweise drehmomentübertragend und/oder ortsfest an der Trommel, vorzugsweise dem Korpus derselben, befestigt.
Die Torsionsfeder besteht vorzugsweise zumindest im Wesent lichen oder vollständig aus organischen Polymermaterialien, wie bspw. organischem Kunststoffmaterial und/oder organi schem Elastomer wie Kautschukmaterialien, beispielsweise einem natürlichem und/oder synthetischem Kautschukmaterial oder dergleichen. Als „zumindest im Wesentlichen bestehen" sei in diesem Zusammenhang und allgemein im Rahmen der Er findung verstanden, dass das jeweilige Bauteil zu einem Ge wichtsanteil von > 50 % oder > 65 %, vorzugsweise > 80 % oder > 90 %, insbesondere > 95 % aus dem jeweiligen Material besteht. Dies kann jeweils unabhängig voneinander für elas tisch tordierbare und/oder dehnbare Bauteile der Torsionsfe der wie zumindest ein oder mehrere oder sämtliche Federele mente gelten, welche vorzugsweise zumindest im Wesentlichen oder vollständig aus einem organischem Elastomer (polymeres Elastomer) bestehen. Dies kann unabhängig oder in Kombinati on hiermit für zumindest im Wesentlichen starre Bauteile der Torsionsfeder wie insbesondere einen Grundkörper der Torsi onsfeder gelten, welche vorzugsweise zumindest im Wesentli chen oder vollständig aus organischem Kunststoffmaterial bestehen. Es versteht sich, dass das jeweilige organische Polymermaterial vorzugsweise gleichmäßig in diesem verteilte Füllstoffe (insbesondere partikelförmige Füllstoffe) enthal ten kann, welche dem Gewichtsanteil des organischen Polymer materials zuzuordnen sind. Alternativ, im engeren Sinne, werden die Füllstoffe dem jeweiligen organischen Polymerma terial nicht zugeordnet. Aus derartigen Materialien beste hend kann eine Torsionsfeder mit hoher Rückstellkraft und geringem Bauvolumen und geringem Gewicht der Feder und mit großem maximalem Torsionswinkel bereitgestellt werden. Die Torsionsfeder ist hierdurch insbesondere in Räumlichkeiten oder an Vorrichtungen einsetzbar, insbesondere auch zum An trieb einer Aufwickeltrommel, in oder bei welchen deren be stimmungsgemäßer Betrieb durch die Anwesenheit von ferriti- schem Material (z.B. einem Stahl mit Anteilen ferritischer Phase), metallischen oder magnetischen Materialien ansonsten gestört werden würde. Derartige Vorrichtungen können bei spielsweise Vorrichtungen sein, welche elektromagnetische und/oder auf magnetischer Resonanz basierende Mess- und/oder Steuersignale empfangen und/oder aussenden können, wie bei spielsweise Magnetresonanzprüfeinrichtungen wie Magnetreso nanztomographen (MRT-Geräte). Auf die weiteren Ausführungen zu der Torsionsfeder sei verwiesen.
Die Torsionsfeder insgesamt enthält vorzugsweise zu einem Gewichtsanteil von < 50 % oder < 25 %, vorzugsweise < 10 % oder < 5 %, insbesondere < 2 % oder praktisch keine metalli schen und/oder magnetischen Materialien, wobei letztere fer romagnetische und/oder ferrimagnetische Materialien sind, vorzugsweise einschließlich permanent magnetisierbarer Mate rialien.
Besonders bevorzugt ist die Aufwickeltrommel um > 1 Umdre hung (1 Umdrehung gleich 360°) um deren Längsachse unter Torsion der Torsionsfeder verdrehbar, besonders bevorzugt um > 1,5 Umdrehungen oder > 3 Umdrehungen, beispielsweise > 5 oder > 10 Umdrehungen oder mehr, verdrehbar. Entsprechendes gilt somit auch für eine tordierende Verdrehung der Torsi onsfeder um deren Längsachse. Hierdurch kann somit die Auf wickeltrommel um zumindest eine Umdrehung oder mehr um deren Längsachse unter Spannung der Torsionsfeder verdreht werden und somit auch unter Entspannung der Torsionsfeder durch die durch die Torsionsfeder auf die Aufwickeltrommel ausgeübte Rückstellkraft in deren Aufwickelrichtung um deren Längsach se verdreht werden. Hierdurch kann eine relativ große Länge einer Leitung und/oder Leitungsführungseinrichtung unter Torsion der Torsionsfeder von der Trommel abgewickelt werden und aufgrund der erzeugten Rückstellkraft durch die Torsi onsfeder und Entspannung derselben selbsttätig wieder auf die Trommel aufgewickelt werden. Eine Torsionsfeder ist hierfür besonders vorteilhaft eingesetzt, da diese zugleich ein geringes Bauvolumen aufweist, welches sich bei der zu mindest einen oder mehreren Umdrehungen nur geringfügig oder praktisch nicht ändert.
Vorzugsweise ist die Torsionsfeder vollständig in der Aufwi ckeltrommel angeordnet, insbesondere in dem Korpus dersel ben, um welchen die mindestens eine Leitung und/oder Lei tungsführungseinrichtung aufgewickelt oder abgewickelt wird. Hierdurch ist eine platzsparende und zudem auch wartungsarme Ausführungsform gegeben, zudem wird hierdurch die Feder durch den Korpus gegenüber der Umgebung und somit auch einer Beaufschlagung von Fremdstoffen wie Staub oder dergleichen abgeschirmt. Zumindest eines oder beide der stirnseitigen Endbereiche des Trommelkorpus können mit einem Abdeckelement versehen sein, um das Korpusinnere gegenüber der Außenumge bung abzuschirmen. Die Torsionsfeder kann gegebenenfalls an einem derartigen Abdeckelement ankoppeln, um über bei Torsi on der Torsionsfeder ein Drehmoment auf die Trommel zu über tragen. Vorzugsweise weist die Aufwickeltrommel zumindest einen Längsbereich auf, auf welchem eine Leitung und/oder Lei tungsführungseinrichtung auf- und/oder abwickelbar oder zu mindest teilweise aufgewickelt ist, und einen zweiten Längs abschnitt, an welchem eine Leitung und/oder Leitungsfüh rungseinrichtung angeordnet ist, welche die Leitung und/oder Leitungsführungseinrichtung des ersten Längsabschnittes mit einer externen Medienquelle wie beispielsweise einer Quelle für elektrischen Strom, einem Fluid, einem Druck, Informati onsdaten oder dergleichen verbindet oder welch zur Verbin dung mit dieser ausgebildet ist. Die Torsionsfeder erstreckt sich zumindest teilweise über den ersten und/oder den zwei ten Längsabschnitt der Trommel, vorzugsweise über beide Längsabschnitte zumindest teilweise. Die Torsionsfeder er streckt sich vorzugsweise vollständig über den ersten und/oder den zweiten Längsabschnitt der Trommel. Die Torsi onsfeder kann hierdurch eine vergleichsweise große Länge aufweisen und hierdurch um einen großen Torsionswinkel tor- diert werden, wodurch die Aufwickeltrommel eine Rotation um deren Längsachse über einen größeren Winkelbereich durchfüh ren und somit eine große Länge an Leitung und/oder Leitungs führungseinrichtung insbesondere im ersten Trommellängsab schnitt auf- und/oder abwicklen, was oftmals vorteilhaft.
Die Leitung und/oder Leitungsführungseinrichtung am zweiten Längsabschnitt der Trommel kann insbesondere zwei Abschnitte umfassen, welche mit zumindest einer oder mehreren Windungen einerseits im Uhrzeigersinn und andererseits im Gegenuhrzei gersinn um den Korpus der Trommel gewickelt sind, ausgehend von einer gegebenen Blickrichtung koaxial zur Trommellängs achse, wobei die beiden Abschnitte der Leitungsführungsein richtung mit einem Umlenkbereich von vorzugsweise 180° mit einander verbunden sind. Eine derartige Leitungsführungsein richtung ist beispielsweise aus der WO 2011/086198A2 be- kannt, deren Offenbarungsgehalt hiermit vollumfänglich mit umfasst ist.
Im einfachsten Fall kann die Torsionsfeder als elastisch tordierbares stabförmiges Element ausgebildet sein, welches um seine Längsachse tordiert wird, oder als Gruppe solcher Elemente. Eine derartige Ausführungsform ist baulich beson ders einfach, hat jedoch den Nachteil, dass durch die Torsi on des Torsionselementes hohe Materialbeanspruchungen ent stehen, welche die Lebensdauer der Torsionsfeder aufgrund von Materialermüdungen beschränken. Dies ist insbesondere der Fall, wenn die Torsionsfeder beim Betrieb um mehr als 1 Umdrehung um deren Längsachse tordiert wird.
Im Folgenden wird eine besonders vorteilhafte Torsionsfeder beschrieben, welche insbesondere in Kombination mit einer zuvor beschriebenen Trommel vorteilhaft einsetzbar ist.
Vorzugsweise weist die Torsionsfeder einen langgestreckten Grundkörper mit einer Längsachse auf, wobei der Grundkörper zumindest ein erstes und ein zweites Segment umfasst, welche relativ zueinander um die Grundkörperlängsachse verdrehbar sind. Ferner ist zumindest ein elastisch dehnbares Federele ment vorgesehen, welches derart an beiden Segmenten ankop pelt, dass bei Verdrehung der beiden Segmente relativ zuei nander um die Längsachse des Grundkörpers das elastisch dehnbare Federelement eine reversible Längenänderung er fährt. Die Feder ist derart ausgebildet, dass bei Torsion der Feder die beiden Segmente relativ zueinander um die Längsachse des Grundkörpers verdreht werden und das elas tisch dehnbare Federelement eine reversible Längenänderung erfährt. Eine derartige Torsionsfeder ist besonders war tungsarm und langlebig, da das Federelement mehr oder über wiegend unter Längendehnung anstatt unter Torsion bean- sprucht wird, was eine geringere Materialermüdung bedingt. Dies ist insbesondere der Fall, wenn die Torsionsfeder um 1 Umdrehung oder mehr tordiert wird, entsprechend der Umdre hung der Trommel, wie oben ausgeführt.
Das dehnbare Federelement ist ausgelegt, um bei einer Torsi on der Torsionsfeder eine Längendehnung von > 25% oder > 50% oder > 75% oder > 100% oder > 200% zu erfahren, und hierbei die Spannkraft der Torsionsfeder aufbringen. Die Längendeh nung bemisst sich entlang der Erstreckung des Federelemen tes. Die Längendehnung bemisst sich ausgehend von einem Tor sionsausgangszustand, in welchem das Federelement eine mini male Länge bzw. die Feder eine minimale Torsionsspannung aufweist, das Federelement aber gestreckt angeordnet ist.
Die Länge der Torsionsfeder ändert sich bei der Torsion der selben vorzugsweise im Allgemeinen nicht oder nur geringfü gig, insbesondere nur um einen geringeren Betrag als die Längenänderung des Federelementes bei der Torsion um einen vorbestimmten Winkel. Dies gilt somit auch für den Abstand der beiden Ankoppelungsbereiche der gegenüberliegenden End bereiche des zumindest einen Federelementes an den beiden Segmenten, d.h. erstem und zweiten Segment, in Federlängs richtung. Die Ankoppelungsbereiche können jeweils auch im wesentlichen punktförmig ausgebildet sein. Die Längenände rung der Torsionsfeder bei deren Torsion beträgt vorzugswei se < 25 % oder < 10 % oder < 5 % oder < 2 % oder praktisch 0 % bei der gegebenen Torsion der Feder, welche der oben be schriebenen Verdrehung der Trommel entspricht, also bspw. bei 1 oder bei 5 oder bei 10 Torsionsumdrehungen der Feder oder bei der maximalen Anzahl an Umdrehungen beim Betrieb der Torsionsfeder. Hierzu können die Endbereiche der Fe derelemente an zumindest im Wesentlichen starren und relativ zueinander (d.h. gegeneinander) verdrehbaren Segmenten an- greifen. Der Abstand des ersten Segmentes zu dem zweiten Segment in Längsrichtung der Feder ändert sich bei Torsion der Feder gegenüber der nicht tordierten Feder nicht oder zumindest im Wesentlichen nicht, vorzugsweise entsprechend zu den obigen Ausführungen zu der Längenänderung der Feder bei deren Torsion. Die Segmente können hierzu beispielsweise an einer starren, konstruktiven Längsachse der Feder ange ordnet bzw. gelagert sein und/oder aneinander gelagert sein, wobei bei Torsion der Feder diese Lagerbereiche in Feder längsrichtung vorzugsweise nicht lageveränderlich sind. Bei einer Torsion der Torsionsfeder werden die Ankoppelungsbe reiche der an die Torsionsfeder drehmomentübertragend ankop pelnden Bauteile wie beispielsweise Aufwickeltrommel und Halterung der Aufwickeltrommel zueinander nicht mit einer Zug- oder Druckkraft zueinander beaufschlagt, was eine lang lebige und wartungsarme Ausgestaltung ermöglicht.
Allgemein im Rahmen der Erfindung sei ein „tordierter Zu stand" der Feder (auch „tordierte Feder") insbesondere auch als Zustand maximaler Torsion der Feder verstanden. Wird zum Torsionszustand der Feder nichts weiter ausgeführt, so be zieht sich dies jeweils auf die Feder im nicht tordierten Zustand und/oder im tordierten Zustand, insbesondere auf den nicht tordierten Zustand. Dies gilt jeweils, sofern sich aus dem Zusammenhang im Einzelnen nichts anderes ergibt.
Das zumindest eine Federelement koppelt vorzugsweise außer halb der Längsachse des Grundkörpers an dem ersten und/oder dem zweiten Segment des Grundkörpers an, vorzugsweise er folgt die Ankoppelung an den beiden genannten Segmenten au ßerhalb der Längsachse des jeweiligen Segmentes an, vorzugs weise am Außenumfang der beiden Segmente. Die Ankoppelung erfolgt vorzugsweise mit einem Endbereich des Federelementes an dem ersten und/oder zweiten Segment. Die Ankoppelung er- folgt vorzugsweise in Bezug auf eine Torsion der Torsionsfe der verdrehfest und/oder in Bezug auf eine Richtung parallel zur Längsachse der Torsionsfeder zugkraftaufnehmend. Der jeweilige Ankoppelungsbereich des Federelementes an dem je weiligen Segment ist bei Torsion der Feder vorzugsweise la geunveränderlich in Bezug auf die Längsrichtung der Feder und/oder Längserstreckung des jeweiligen Segments und/oder lageunveränderlich gegenüber dem jeweiligen Segment in des sen Umfangsrichtung. Die Torsionsspannung des Federelementes kann hierdurch besonders wirksam in eine elastische Län genänderung des zumindest einen oder mehreren Federelemente übertragen werden. Die Segmentlängsachse ist hierbei vor zugsweise koaxial zu der Torsionsfederlängsachse angeordnet. Durch Verdrehung des ersten und des zweiten Segmentes des Torsionsfedergrundkörpers relativ zueinander um die Grund körperlängsachse wird die Torsionsspannung der Torsionsfeder erzeugt. Dadurch wird besonders wirksam die Torsion der Tor sionsfeder in eine Längenänderung des elastisch dehnbaren Federelementes überführt und das Federelement zumindest teilweise, zumindest im Wesentlichen oder vollständig bei der Torsion der Torsionsfeder einer Zugbeanspruchung ausge setzt, jedoch weniger einer Torsionsbeanspruchung. Hierdurch wird eine besonders langlebige und wartungsarme Torsionsfe der bereitgestellt, da eine Längenänderung des Federelemen tes oftmals mit geringeren Materialermüdungserscheinungen verbunden ist, als eine Torsionsbeanspruchung.
Das Verhältnis des Durchmessers der Segmente zu der Länge des Federgrundkörpers kann > 1:20 oder > 1:10 oder > 1:8 oder > 1:6 betragen, so dass die Ankoppelungsbereiche des zumindest einen oder der Federelemente, vorzugsweise deren Endbereiche, an den Segmenten einen entsprechenden radialen Abstand zu der Grundkörperlängsachse aufweisen. Das erste und/oder das zweite Segment der Torsionsfeder ist/sind vorzugsweise an gegenüberliegenden Endbereichen der Torsionsfeder angeordnet. Hierdurch kann die Torsion des Torsionselementes besonders effektiv in einer Längenänderung des elastisch dehnbaren Federelementes überführt werden. Hierdurch kann das Federelement bei einer gegebenen Torsion des Torsionselementes überwiegend oder zumindest im Wesent lichen oder praktisch vollständig unter elastischer Dehnung beansprucht werden.
Das elastische dehnbare Federelement ist vorzugsweise in seinem nicht-deformiertem Zustand bzw. bei nicht tordierter Feder als langgestrecktes Element ausgebildet, welches vor zugsweise geradlinig anordenbar ist, beispielsweise in der Art eines Bandes, Stabes oder dergleichen. Hierdurch kann die Torsionskraft, welche bei einer Torsion der Torsionsfe der aufzubringen ist, besonders wirksam in einer Zugkraft auf das Federelement übertragen werden, um bei der Torsion der Torsionsfeder eine Längenänderung des Federelementes zu bewirken. Das Federelement kann einen isometrischen oder einen nicht-isometrischen Querschnitt aufweisen.
Vorzugsweise weist der Grundkörper der Torsionsfeder mindes tens ein oder mehrere weitere Segmente auf, welche jeweils in Längsrichtung des Grundkörpers zwischen dem ersten und dem zweiten Segment angeordnet ist/sind, wobei das mindes tens eine weitere Segment oder mehrere oder sämtliche der weiteren Segmente gegenüber dem ersten und gegenüber dem zweiten Segment um die Grundkörperlängsachse verdrehbar ist/sind. Bei der Torsion der Torsionsfeder erfolgt somit vorzugsweise auch eine Verdrehung des zumindest einen, meh rerer oder sämtlicher der weiteren Segmente gegenüber dem ersten und dem zweiten Segment. Vorzugsweise koppelt das zumindest eine Federelement zumindest an einem oder mehreren oder sämtlichen der weiteren Segmente an einem Haltebereich des jeweiligen weiteren Segmentes an. Die Halterung erfolgt jeweils vorzugsweise radial beabstandet von der Längsachse des jeweiligen Segmentes, vorzugsweise am Außenumfang des selben. Die Halterung erfolgt vorzugsweise kraftübertragend, mit Übertragung eines Drehmomentes auf das Segment um dessen Längsachse bei sich änderndem Torsionszustand der Feder. Die Halterung erfolgt vorzugsweise derart, dass bei einer Torsi on der Feder und einer Längenänderung des Federelementes im Bereich des jeweiligen weiteren Segmentes, bei welcher das Federelement um den Federgrundkörper unter zunehmender Span nung umgewickelt wird, das Federelement ein Drehmoment auf das jeweilige weitere Segment, an welchem das Federelement gehaltert ist, ausübt. Dieses Drehmoment bewirkt vorzugswei se eine Verdrehung des weiteren Segmentes um dessen Längs achse. Die Ausführungen zu „einem weiteren" oder „dem jewei ligen weiteren" Segment können sich jeweils insbesondere auf mehrere oder sämtliche der weiteren Segmente beziehen. Der Haltebereich des Federelementes an dem jeweiligen weiteren Segment ist vorzugsweise außerhalb der Längsachse des Torsi onsfedergrundkörpers und/oder außerhalb der Längsachse des jeweiligen Segmentes angeordnet. Der Haltebereich des jewei ligen weiteren Segmentes zur Halterung des Federelementes an diesem ist vorzugsweise verdrehfest in Bezug auf die Um fangserstreckung des jeweiligen weiteren Segmentes an diesem Segment festgelegt und/oder ortsfest in Bezug auf die Längs richtung des jeweiligen Segmentes, beispielsweise an dem Segment einstückig angeformt. Hierdurch ist eine besser de finierte räumliche Anordnung des Federelementes in einem Torsionszustand der Feder gegeben, insbesondere auch bezüg lich einem mittleren Bereich der Längserstreckung des Fe derelementes, wobei das Federelement beispielsweise bei Tor sion der Feder wendelförmig um den Federgrundkörper gewi ckelt sein kann. Damit ist auch die Spannung des Federele- mentes bei Torsion der Feder gleichmäßiger über die Gesamt länge des Federelementes verteilt. So können bei Torsion der Feder Längsabschnittes eines oder - falls vorgesehen - be nachbarter Federelemente bei Torsion der Feder miteinander zur Anlage kommen können, was aufgrund von Wechselwirkungen zwischen den Längsabschnitten wie bspw. Reibung zu Ungleich mäßigkeiten des Aufbaus und/oder Abbaus der Torsionsspannung bei Änderung des Torsionszustandes der Feder führen könnte. Ferner wird durch das oder die weiteren verdrehbaren Segmen te vermieden, dass bei der Torsion der Feder sich das um den Federgrundkörper unter Spannkraft gewickelte Federelement und dadurch erzeugt Reibung mit dem Grundkörper sozusagen an dem Grundkörper festzieht, was den maximalen Torsionswinkel begrenzen würde.
Der Haltebereich des jeweiligen weiteren Segmentes für das Federelement ist vorzugsweise verdrehfest in Bezug auf die Umfangserstreckung des jeweiligen weiteren Segmentes an die sem festgelegt, wird bei Verdrehung des Segmentes um dessen Längsachse somit mitverdreht. Durch die Halterung eines Be reichs, insbesondere Längsabschnittes, des Federelementes an diesem Haltebereich ist somit auch dieser Bereich des Fe derelementes in einer vordefinierten Lage bezogen auf die Umfangserstreckung des jeweiligen Segmentes an diesem ange ordnet. Bei Verdrehung des Segmentes um dessen Längsachse relativ zu zumindest einem oder beiden zu diesem Segment benachbarten Segmenten erfährt das am Segmenthaltebereich gehalterte Federelement somit eine Längendehnung oder Ände rung der Längendehnung. Damit ist die Lage des mittleren Bereichs des Federelementes, also im Abstandsbereich zwi schen dem ersten und dem zweiten Segment, besser definiert. Die Längenänderung des Federelementes bei einer Torsion der Feder wird somit gedanklich bzw. funktionell in Teilab schnitte zerlegt, welche jeweils zwischen den Haltebereichen benachbarter Segmente, einschließlich der Befestigungsberei che des Federelementes an dem ersten und dem zweiten Seg ment, angeordnet sind. Eine entsprechende Zerlegung in Teil abschnitte gilt auch für die vorzugsweise wendelförmige Um wickelung des Federelementes um den Federgrundkörper, wenn das Federelement in radialer Richtung außerhalb der Feder längsachse an dem zumindest einem weiteren Segment ankop pelt. Die Wickelungen des Federelementes sind zwischen den Haltebereichen der in Federlängsrichtung aufeinander folgen den Segmente angeordnet. Hierdurch erfolgt eine gleichmäßi gere Spannung und Entspannung der Feder bei deren Torsion und somit auch ein gleichmäßigerer Lauf einer mittels der Torsionsfeder abgetriebenen Aufwickeltrommel. Dies gilt ins besondere bei einer Torsion der Feder um mehr als eine oder um mehrere tordierenden Umdrehungen um deren Längsachse.
Vorzugsweise weist der Grundkörper mehrere in Längsrichtung desselben aufeinanderfolgend angeordnete weitere Segmente auf, vorzugsweise > 2 oder > 4 oder > 6, ohne hierauf be schränkt zu sein, welche zwischen dem ersten und dem zweiten Segment des Grundkörpers angeordnet sind. Hierdurch ergeben sich die oben beschriebenen Vorteile des aus mehr als zwei Segmenten bestehenden Grundkörpers in besonderer Weise.
Vorzugsweise erstreckt sich das zumindest eine Federelement durchgehend von dem ersten Segment und das zumindest eine oder mehrere weitere Segmente zum zweiten Segment. Es können auch mehrere Federelemente vorgesehen sein, welche sich je weils nur über einen Teil der vorgesehenen Anzahl von Seg menten erstrecken und welche in Längsrichtung der Feder hin tereinander angeordnet sind, um mehrere oder sämtliche Seg mente miteinander zu verbinden.
Allgemein bevorzugt umgreift der Haltebereich des jeweiligen Segmentes, insbesondere des jeweiligen weiteren Segmentes, welches zwischen dem ersten und dem zweiten Segment angeord net ist, das jeweilige Federelement seitlich an zumindest einer Seite oder an beiden gegenüberliegenden Seiten dessel ben. In einer oder in beiden entgegengesetzten Umfangsrich tungen des Segmentes ist das Federelement somit bei einer Torsion der Feder an dem Haltebereich gehaltert. Der Halte bereich ist bevorzugt nutenförmig ausgebildet, wobei sich die Nut vorzugsweise mit einer Richtungskomponente in Feder längsrichtung oder parallel zur Federlängsachse erstreckt, wobei das Federelement bereichsweise in der Haltenut ange ordnet ist. Bei Torsion der Feder wirkt das Federelement somit in Umfangsrichtung des Segmentes auf den Haltebereich, so dass bei Torsion der Feder das jeweilige weitere Segment mit um die Federlängsachse verdreht wird. Ein gegebener Ge samttorsionswinkel der Feder wird somit auf Teilbereiche zwischen benachbarten Segmenten zerlegt, was eine gleichmä ßige Längenänderung des Federelementes über dessen Länge ermöglicht. Hierdurch hat das Federelement auch bei Torsion der Torsionsfeder um mehr als eine Umdrehung, d.h. Torsion um größer/gleich 360°, eine besser definierte Lage an dem Segment aufgrund dessen Führung im Haltebereich. Ferner wird aufgrund der Erstreckung des Federelementes in dem oder den Haltebereichen die Längenabschnitte des Federelementes, wel che bei einer Torsion der Feder um den Grundkörper gewickelt werden, mit einer flacheren Ganghöhe, also eher in einer Richtung senkrecht zu der Federlängsachse um diese gewickelt und gespannt bzw. übt bei deren Entspannung ein Drehmoment auf das jeweilige Segment aus, was zu einer besseren Kraft übertragung und Drehmomentausübung auf die verdrehbaren Seg mente führt und eine gleichmäßigere Rückstellung der Torsi onsfeder bewirkt.
Die Haltenut oder allgemein der Haltebereich für das Fe derelement erstreckt sich jeweils vorzugsweise über einen Teil bzw. nur über einen Teil der Längserstreckung des je weiligen Segmentes, bspw. um > 2% oder > 5% oder > 10% oder > 20%. Die Haltenut oder der Haltebereich erstreckt sich vorzugsweise um oder < 33% oder < 50% oder < 75% oder < 95% der Längserstreckung des jeweiligen Segmentes. Hierdurch kann in dem Zwischenraum zwischen Haltebereichen benachbar ter Segmente das Federelement bei Torsion der Feder das Fe derelement um den Grundkörper gewickelt sein, vorzugsweise mit zumindest einer oder mehreren vollumfänglichen Wickelun gen. Dies kann allgemein im Rahmen der Erfindung auch für den Ankoppelungs- oder Haltebereich des zumindest einen Fe derelementes an dem jeweiligen Segment, in welchem bei Tor sion der Feder das Federelement nicht mit sich ändernder Winkelerstreckung um den Grundkörper gewickelt wird, gelten.
Vorzugsweise sind bei nicht-tordierter Torsionsfeder die an benachbarten Segmenten des Torsionsfedergrundkörpers ange ordneten Haltebereiche für das zumindest eine Federelement in Längsrichtung der Torsionsfeder voneinander beabstandet. Hierdurch kann das Federelement sich in dem Zwischenbereich zwischen Haltebereichen benachbarter Segmente in Umfangs richtung um das jeweilige Segment wickeln.
Die obigen Ausführungen zu dem Abstand der Haltebereiche der weiteren Segmente für das Federelement können jeweils bevor zugt auch für den Abstand eines Haltebereichs eines weiteren Segmentes zu dem Ankoppelungsbereich des Federelementes an dem ersten und/oder zweiten Segment gelten.
Der jeweilige zumindest eine, mehrere oder sämtliche Halte bereiche des zumindest einen weiteren Segments steht jeweils von dem jeweiligen Segment radial nach außen vor, um das Federelement zu haltern.
Vorzugsweise ist das Federelement an dem jeweiligen Haltebe- reich des weiteren Segmente kraft- und/oder formschlüssig gehaltert. Dies kann jeweils insbesondere in Bezug auf eine Lageveränderung des Federelementes gegenüber dem Haltebe reich in radialer Richtung und/oder in Umfangsrichtung des jeweiligen Segmentes gelten. Der gehalterte Bereich des Fe derelementes kann jeweils einen Hinterschnitt des jeweiligen Haltebereichs hintergreifen. Dies gilt jeweils vorzugsweise für eine nutförmige Ausbildung des Haltebereichs.
Vorzugsweise ist das Federelement in dem Haltebereich des jeweiligen Segmentes längenveränderlich gehaltert. Hierdurch kann somit das Federelement auch in dem Haltebereich eine Längenveränderung durchführen, wenn die Torsionsfeder tor- diert wird bzw. der Torsionszustand der Torsionsfeder geän dert wird. Hierdurch kann bei einer Torsion der Torsionsfe der bzw. einer Änderung des Torsionszustandes der Torsions feder das Federelement über dessen gesamte Längserstreckung eine relativ gleichmäßige Längenänderung erfahren. Hierdurch werden stark unterschiedliche Dehnungszustände des Federele mentes über dessen gesamte Längserstreckung bei einer Torsi on der Torsionsfeder nach Möglichkeit vermieden und die Langlebigkeit der Torsionsfeder erhöht. Ferner ist das je weilige Federelement hierdurch leichter montierbar bzw. de montierbar. Gegebenenfalls kann das Federelement an dem je weiligen Haltebereich jedoch auch ortsfest fixiert sein, vorzugsweise lösbar fixiert. Gegebenenfalls kann das Fe derelement an dem jeweiligen Haltebereich, zumindest mit einem Abschnitt des Federelementes am Haltebereich, auch längenunveränderlich gehaltert sein.
Das zumindest eine, mehrere oder sämtliche der Federelemente können sich vorzugsweise jeweils durchgehend von dem ersten zu dem zweiten Segment erstrecken, was baulich einfach und in Bezug auf die Belastung und Kraftübertragung des jeweili gen Federelementes vorteilhaft ist. Das jeweilige Federele ment kann sich gegebenenfalls von dem ersten und/oder zwei ten Segment nur bis zu einem weiteren Segment erstrecken, wobei dann ein weiteres Federelement sich von dem weiteren Segment zu dem anderen der beiden Segmente aus der Gruppe von erstem und zweitem Segment erstreckt, was jeweils auch für mehrere Federelemente gelten kann.
Vorzugsweise sind mehrere Federelemente in Umfangsrichtung des Grundkörpers verteilt an diesem angeordnet, bevorzugt gleichmäßig über den Umfang des Federgrundkörpers verteilt angeordnet. Hierdurch kann zum einen die Torsionsfeder auf einfache Weise unterschiedlichen Erfordernissen angepasst werden, nämlich beispielsweise zur Einstellung deren Feder kennlinie mit Anordnung einer unterschiedlichen Anzahl an Federelementen an der Torsionsfeder. Die Federkraft der Tor sionsfeder kann hierdurch durch die Anzahl der vorgesehenen Federelemente eingestellt werden. Die Federelemente können jeweils baugleich sein, aber auch unterschiedlich zueinan der, beispielsweise in Bezug auf deren jeweilige Federkenn linie. Ferner können hierdurch von den Federelementen auf den Grundkörper ausgeübte Kräfte bei einer Torsion der Fe der, welche insbesondere von den Torsionskräften der Feder verschieden sein können, verringert werden, was die Belas tung der Feder verringert und deren Langlebigkeit erhöht. So übt das jeweilige Federelement bei Torsion der Feder auf grund der Spannung des Federelementes oftmals eine Biege kraft in Längsrichtung des Grundkörpers aus, beispielsweise wenn die Befestigungsbereiche des Federelementes an dem ers ten und dem zweiten Segment nicht in einer Ebene angeordnet sind. Durch Anordnung mehrerer Federelemente können hier durch die auf den Grundkörper wirkenden Kräfte, welche von der Torsionskraft verschieden sind, gleichmäßiger über den Umfang des Grundkörpers verteilt werden.
Vorzugsweise ist das zumindest eine oder sind die mehreren Federelemente lösbar mit ihren Endbereichen mittels entspre chender Befestigungsmittel an dem Grundkörper befestigt, bevorzugt an dem ersten und/oder dem zweiten Segment, vor zugsweise jeweils zugkraftaufnehmend befestigt. Hierdurch sind die Federelemente besonders einfach austauschbar und die Wartung der Torsionsfeder ist erleichtert.
Vorzugsweise ist unter elastischer Dehnung des Federelemen tes das erste und das zweite Segment um > 1 Umdrehung (360°) oder > 2, > 3 oder vorzugsweise > 5 oder > 10 Umdrehungen um die Längsachse des Grundkörpers relativ zueinander verdreh bar, entsprechend den Umdrehungen einer durch die Torsions feder angetriebenen Aufwickeltrommel, wie oben beschrieben. Hierdurch kann eine vergleichsweise große Länge der jeweili gen Leitung und/oder Leitungsführungseinrichtung auf der Trommel unter Rückstellung und Entspannung der Torsionsfeder aufgewickelt werden kann. Eine Torsionsfeder ist hierzu be sonders vorteilhaft einsetzbar.
Vorzugsweise besteht das zumindest eine oder mehrere oder sämtliche der Federelemente der Torsionsfeder zumindest im Wesentlichen oder vollständig aus einem organischen Polymer material, insbesondere einem Elastomer. Vorzugsweise besteht der Grundkörper der Torsionsfeder, insbesondere die Segmente desselben, zumindest im Wesentlichen oder vollständig aus einem Kunststoffmaterial, wobei die Segmente oder der Feder grundkörper vorzugsweise als zumindest im Wesentlichen star re Bauteile ausgebildet sind und die Strukturstabilität der Feder bei deren Torsion bestimmen. Auf die entsprechenden obigen Ausführungen zu der Aufwickeltrommel mit Torsionsfe- der sei verwiesen.
Vorzugsweise weist das Material des Federelementes eine Reißdehnung von > 100 %, vorzugsweise > 150 %, besonders bevorzugt > 200 % auf. Die Reißdehnung kann auf bis zu 400 % oder mehr oder bis zu 500 % oder mehr betragen, gegebenen falls auch bis zu 750 % oder mehr. Die Reißdehnung wird vor zugsweise nach DIN 53455 bestimmt, bezogen auf die vor dem 1.1.2019 zuletzt gültige Fassung. Hierdurch kann das Fe derelement eine große elastische Dehnung bei Torsion der Torsionsfeder durchführen, wodurch die Torsionsfeder um ei nen vergleichsweise großen Verdrehwinkel verdrehbar ist, und damit auch die Aufwickeltrommel. Dies ist für viele Anwen dungsfälle, bei welchen relativ große Auf- und Abwickellän gen der Leitung und/oder Leitungsführungseinrichtung ge wünscht sind, vorteilhaft.
Vorzugsweise sind die Segmente der Torsionsfeder, vorzugs weise sämtliche Segmente der Torsionsfeder, auf einer kon struktiven Achse verdrehbar zueinander angeordnet, wobei die Achse hierbei als Lager für die Segmente bei deren Verdre hung fungiert und die Achse vorzugsweise koaxial zu der Längsachse des Federgrundkörpers angeordnet ist. Die Segmen te sind vorzugsweise spielfrei in Bezug auf eine Lageverän derung quer oder senkrecht zu der Achse bzw. an der Achse angeordnet. Die Segmente können allgemein im Rahmen der Er findung stirnseitig aneinanderstoßend angeordnet sein. Durch die konstruktive Achse weist die Torsionsfeder eine hohe mechanische Stabilität auf, insbesondere auch in Bezug auf Kräfte quer oder senkrecht zu der Grundkörperlängsachse. Hierbei kann jedoch eines der Segmente, beispielsweise das erste oder das zweite Segment, verdrehfest an der konstruk tiven Achse festgelegt sein. Hierdurch wird eine besonders gleichmäßige und exakte Verdrehung der benachbarten Segmente zueinander um die Grundkörperlängsachse bei einer Torsion der Torsionsfeder gewährleistet und die Feder ist langlebig und wartungsarm. Alternativ oder zusätzlich kann das jewei lige Segment, vorzugsweise alle Segmente bis auf gegebenen falls ein endständiges Segment in Federlängsrichtung, je weils einen Lagerbereich aufweisen, welcher in einer Aufnah me eines benachbarten Segmentes unter koaxialer Anordnung der beiden benachbarten Segmente zueinander eingeführt ist, wobei der Lagerbereich bei einer Verdrehung der beiden be nachbarten Segmente zueinander eine Lagerung der beiden Seg mente aneinander bereitstellt. Die Lagerung der Segmente aneinander ist vorzugsweise spielfrei in einer Richtung quer oder senkrecht zu der Segmentlängsachse bzw. der Grundkör perlängsachse .
Die Erfindung sei nachfolgend anhand eines Ausführungsbei spiels beschrieben und erläutert. Sämtliche Merkmale des Ausführungsbeispiels seien unabhängig oder in Kombination miteinander allgemein im Rahmen der Erfindung offenbart. Ferner betrifft die Offenbarung des Ausführungsbeispiels unabhängig voneinander die Ausgestaltung der Torsionsfeder oder der Aufwickeltrommel oder die Kombination von Aufwi ckeltrommel mit Torsionsfeder. Es zeigen:
Fig. 1: eine Explosionsdarstellung einer erfindungsgemäßen
Torsionsfeder,
Fig. 2: eine perspektivische Darstellung einer erfindungs gemäßen Torsionsfeder nach Fig. 1 ohne Federele mente in Gesamtansicht (Fig. 2a) und in Detailan sicht (Fig. 2b),
Fig. 3: eine Gesamtdarstellung der erfindungsgemäßen Tor sionsfeder nach Fig. 1 mit dem zumindest einen Fe derelement im nicht-tordierten Ausgangszustand (Fig. 3a) und in Detailansicht (Fig. 3b), Fig. 4: eine Darstellung einer erfindungsgemäßen Torsions feder nach Fig. 3 im tordierten Zustand in per spektivischer Gesamtansicht (Fig. 4a) und in De tailansicht (Fig. 4b),
Fig.5: eine Darstellung der Aufwickeltrommel mit Torsi onsfeder, vorzugsweise nach den Figuren 1 bis 4, in Frontansicht (Fig. 5a), in Seitenansicht (Fig. 5b), in perspektivischer Ansicht (Fig. 5c) im Querschnitt (Fig. 5d), in Detailansicht des Quer schnittes (Fig. 5e) und in Explosionsdarstellungen (Fig. 5f).
Die Figuren 1 bis 4 zeigen eine erfindungsgemäße Torsionsfe der 10, welche in Kombination mit einer Aufwickeltrommel 1 nach den Ansprüchen 1 bis 6 besonders vorteilhaft einsetzbar ist, aber auch unabhängig hiervon.
Die Torsionsfeder 10, insbesondere für eine oder mit einer Aufwickeltrommel 1, weist einen langgestreckten Grundkörper 15 mit einer Längsachse 16 auf, wobei der Grundkörper zumin dest ein erstes und ein zweites Segment 21,22 umfasst, wel che um die Grundkörperlängsachse 16 relativ zueinander ver drehbar sind. Ferner ist zumindest ein elastisch dehnbares Federelement 30 vorgesehen, welches jeweils an zumindest einem oder beiden Segmenten 21,22 aus der Gruppe von erstem und zweitem Segment an dem jeweiligen Ankoppelungsbereich 32 angekoppelt, insbesondere an beiden Segmenten 21,22, und wobei bei Verdrehung der beiden Segmente 21,22 relativ zuei nander um die Längsachse 16 des Grundkörpers das elastisch dehnbare Federelement 30 eine reversible Längenänderung er fährt. Die Ankoppelung ist zugkraftaufnehmend in Längsrich tung der Torsionsfeder 10 (die Längsrichtung der Feder ent spricht der Erstreckungsrichtung des Grundkörpers 15). Fer ner ist die Ankoppelung drehmonentübertragend auf die Seg- mente 21,22 bei Torsion der Feder 1. Zur Ankoppelung sind Befestigungselemente 17 wie Schrauben vorgesehen, welche die Endbereiche 30a des Federelementes 30 an dem jeweiligen Seg ment 21,22 ankoppelnd befestigen. Nach dem Ausführungsbei spiel sind mehrere derartige Federelemente 30 vorgesehen, hier sechs an der Zahl, welche gleichmäßig um den Umfang des Grundkörpers 15 verteilt angeordnert sind. Das elastisch dehnbare Federelement 30 ist in seinem nicht-elastisch de formiertem Zustand als langgestrecktes Element ausgebildet, beispielsweise in Form eines Bandes oder Stranges. Bei Ver drehung der beiden Segmente 21,22 relativ zueinander um die Grundkörperlängsachse 16 wird die Feder 1 tordiert (Pfeil, Fig. 4b) und das zumindest eine Federlement 30 oder allge mein die an der Feder vorgesehenen Federelemente 30 ge spannt, und damit die Feder torsionsgespannt. Die Spannung der Feder 1 kann dadurch erfolgen, dass eine Zugkraft auf die auf der Trommel 1 aufgewickelte Leitungsführungseinrich tung 100 und/oder Leitung ausgeübt und diese hierdurch zu mindest teilweise oder vollständig von der Trommel abgewi ckelt wird. Die Leitungsführungseinrichtung kann vorzugswei se in ihrem Innenraum zumindest eine oder mehrere Leitungen aufweisen oder weist diese auf. Die Spannkraft übt ein Rück stellmoment auf die Feder 10 aus. Überwiegt das Rückstellmo ment gegenüber der Zugkraft, so wird hierdurch unter Ent spannung der Torsionsfeder 10 die Trommel 1 selbständig ver mittels der Antriebskraft durch die Feder in Aufwickelungs richtung (Fig. 5b, Pfeil) verdreht und die Leitungsführungs einrichtung und/oder Leitung selbständig auf die Trommel aufgewickelt, und zwar bei vollständig entspannter Feder vorzugsweise vollständig aufgewickelt. Sämtliche Ausführun gen zu dem zumindest einen Federelement 30 gelten nach dem Ausführungsbeispiel auch für alle anderen Federelemente 30 der Torsionsfeder, wobei dies allgemein aber nicht zwingend ist. Die mehreren Federelemente sind nach dem Ausführungs beispiel zueinander baugleich, was aber nicht zwingend ist.
Der Grundkörper 15 weist mindestens ein weiteres Segment 23 auf, welches in Längsrichtung des Grundkörpers 15 zwischen dem ersten und dem zweiten Segment 21,22 angeordnet ist, wobei das mindestens eine weitere Segment 23 gegenüber dem ersten und gegenüber dem zweiten Segment 21,22 um die Grund körperlängsachse 16 verdrehbar ist. Das zumindest eine Fe derelement koppelt zumindest an einem der weiteren oder sämtlichen der weiteren Segmente 23 an einem Haltebereich 23a desselben an, hier drehmonentübertragend auf das oder die weiteren Segmente bei Torsion der Feder. Der zumindest eine oder die Haltebereiche 23a weisen hier eine signifikan te Erstreckung in Längsrichtung der Segmente 23 auf, bzw. > 5% oder > 10% der Segmentlänge in Federlängsrichtung, bei spielsweise < 75% oder < 50% derselben, ohne hierauf be schränkt zu sein, die Haltebereiche können gegebenenfalls auch punktförmig ausgebildet sein. Nach dem Ausführungsbei spiel sind mehrere derartige weitere Segmente vorgesehen, beispielsweise mehr als 2 oder 3, hier 6. Hierdurch wird die tordierende Gesamtdeformation bzw. Gesamtverdrehung des je weiligen Federelementes 30 auf mehrere Abschnitte 35 in Längsrichtung der Feder 10 verteilt, nämlich auf Abschnitte 35 zwischen zwei in Federlängsrichtung beabstandeten Halte bereichen 23a, und hierdurch eine gleichmäßigere Torsion und/oder Entspannung der Feder 1 bewirkt. Die Ankoppelung des Federelementes an dem oder den weiteren Segmenten an den Haltebereichen 23a derselben erfolgt hier nicht zugkraftauf- nehmend in Längsrichtung der Torsionsfeder 1, was sich als vorteilhaft erwiesen hat, was aber der Fall sei kann.
Das zumindest eine Federelement 30 ist radial beabstandet von der Federlängsachse 10a an dem ersten und/oder zweiten Segment 21,22 angekoppelt, was vorzugsweise für beide Seg mente gilt. Die Federlängsachse 10a verläuft koaxial zu der Grundkörperlängsachse 16. Das zumindest eine Federelement 30 ist ferner radial beabstandet von der Federlängsachse 10a an dem ersten und/oder zweiten Segment 21,22 sowie mindestens einem weiteren, zwischen dem ersten und dem zweiten Segment angeordneten Segment 23 ankoppelt, oder an sämtlichen weite ren Segmenten 23, bezüglich des oder der weiteren Segmente an dem jeweiligen Haltebereich 23a desselben. Dies hat sich für die Erzeugung der Torsionsspannung bei Verdrehung der Segmente und für die Laufruhe der Torsionsfeder als vorteil haft erwiesen. Dies kann allgemein im Rahmen der Erfindung gelten. Das Verhältnis des Durchmessers der Segmente zu der Länge des Federgrundkörpers beträgt hier > 1:6.
Das zumindest eine Federelement 30 ist hier im Bereich des Außenumfangs 21a, 22a des ersten und/oder des zweiten Seg mentes 21,22 angeordnet, hier im Bereich des Außenumfangs beider Segmente 21,22. Das zumindest eine Federelement 30 ist hier im Bereich des Außenumfangs des ersten und des zweiten Segmentes 21,22 sowie mindestens eines weiteren, zwischen dem ersten und dem zweiten Segment angeordneten Segmentes 23 angeordnet. Hierdurch ergeben sich die genann ten Vorteile in besonderer Weise.
Das zumindest eine weiteren Segment 23, welches in Längs richtung der Grundkörperlängsachse 16 zwischen dem ersten und dem zweiten Segment 21,22 angeordnet ist, weist einen Haltebereich 23a für das zumindest eine Federelement auf, bzw. bei mehreren Federelemente mehrere Haltebereiche 23a für diese, im Speziellen jeweils einen Haltebereich 23a für eines der Federelemente 30. Hierdurch ist die Lage des Fe derelementes an der Feder bei deren Torsion besser defi niert. Das weitere Segment 23 erfährt hier zudem aufgrund dessen Zusammenwirkung mit dem Federelement 30 bei der Tor sion der Feder 1 eine Verdrehung, aufgrund der drehmoment übertragenden Ankoppelung des Federelements an dem jeweili gen weiteren Segment 23, wodurch die Längendehnung und Umwi ckelung bzw. Lage des Federelementes 30 bei der Torsion der Feder besser definiert ist und die Umwickelung des Federele mentes auf mehrere definierte Längsabschnitte 35 verteilt wird. Die bei Torsion der Feder 1 ausgebildeten, um den Grundkörper 15 gewickelten Längsabschnitte 35 des zumindest einen oder sämtlicher Federelemente sind somit in Längsrich tung der Feder zwischen den Haltebereichen 23a der Segmente 23 und/oder zwischen den Haltebereichen 23a und den Ankoppe lungsbereichen 32 an dem ersten und/oder zweiten Segment 21,22 angeordnet, allgemein gesagt im Übergangsbereich zwi schen zwei benachbarten Segmenten 21,22,23. Der jeweilige Haltebereich 23a weist mit seiner Richtungserstreckung zu mindest eine Richtungskomponente in Federlängsrichtung auf, der Haltebereich 23a ist hier parallel zur Federlängsrich tung ausgerichtet. Hierdurch sind bei Torsion der Feder 1 die Wickelungen des Federelementes 30 um den Federgrundkör per mehr in Umfangsrichtung des Segmentes 23 bzw. eher senk recht zu der Federlängsrichtung 10a angeordnet, wodurch sich eine bessere Drehmomentübertragung des Federelementes auf das jeweilige Segment 23 ergibt, was die Eigenschaften der Torsionsfeder bei deren Entspannung verbessert. Das Fe derelement ist bei Verdrehung benachbarter Segmente 23 rela tiv zueinander an dem jeweiligen Haltebereich 23a längenver änderlich gehaltert, wodurch sich eine gleichmäßigere Län genänderung des Federelementes über dessen Länge und damit geringe Materialbeanspruchungen beim Spannen und Entspannen der Feder ergeben. Der Haltebereich 23a für das Federelement an dem jeweiligen Segment ist hier in Form einer Nut ausge bildet, wobei das Federelement mit einem Bereich bzw. Längs abschnitt desselben in der Nut angeordnet ist. Das Federele- ment hintergreift hierbei einen Hinterschnitt in dem Halte bereich bzw. der Haltenut und ist hierdurch in radialer Richtung formschlüssig gehaltert. Gegebenenfalls kann das Federelement mit einem Längsabschnitt aber auch nicht län genveränderlich an dem jeweiligen Segment angekoppelt sein. Bei mehreren Haltebereichen 23a gelten die obigen Ausführun gen entsprechend für diese.
Mehrere Federelemente 30, hier sechs, sind in Umfangsrich tung des Grundkörpers 15 verteilt an diesem angeordnet, wodurch einerseits die Federkraft der Feder 10 erhöht wird, zum anderen ergibt sich hierdurch eine gleichmäßigere Kraft verteilung um den Umfang der Feder bei deren Torsion.
Das oder die Federelemente 30 sind hier derart ausgelegt, dass unter elastischer Dehnung des Federelementes das erste und das zweite Segment 21,22 um > 1 Umdrehung (d.h. >360°), oder > 3 Umdrehungen, hier um ca. 20 Umdrehungen oder mehr, um die Längsachse des Grundkörpers relativ zueinander ver drehbar sind, nach Fig. 4a verteilt auf die fünf tordierten Bereiche 35. Hierdurch ist beispielsweise eine von der Feder 10 in Aufwickelrichtung angetriebene Trommel 1 um eine ent sprechende Anzahl von Umdrehungen verdrehbar und somit eine an der Trommel angeordnete Leitungsführungseinrichtung 100 und/oder Leitung, um eine große Länge auf- und abwickelbar. Es versteht sich, dass im Torsionsausgangszustandder Trommel (Torsionswinkel gleich 0°) das eine oder die Federelemente 30 straff in Längsrichtung der Feder 10 angeordnet oder mit einer gewissen geringen Zugspannung an dem beiden Segmenten von ersten und zweiten Segment ankoppeln. Bei einer geringen Torsion der Feder ausgehend von deren Ausgangszustand mit Verdrehwinkel 0° wird somit bereits eine Rückstellkraft auf die beiden genannten Segmente in Richtung der Rückstellung zum Ausgangszustand ausgeübt. Das Material des Federelementes 30 weist eine Reißdehnung von zumindest 150% nach DIN 53455 auf, hier beispielsweise 400 % oder 600 %. Es versteht sich, dass die Reißdehnung an die Umdrehungsanzahl der Feder bei deren Torsion angepasst ist.
Das zweite Segment 22 und/oder ein oder die zwischen dem ersten und dem zweiten Segment etwaig angeordneten weiteren Segmente 23 können jeweils einen Lagerbereich 22d,23d auf weisen, welcher in einer Aufnahme (nicht dargestellt) eines benachbarten Segmentes unter koaxialer Anordnung der beiden benachbarten Segmente zueinander einführbar ist, wobei der Lagerbereich eine Verdrehung der beiden benachbarten Segmen te zueinander ermöglicht. Als Lagerbereich kann beispiels weise der zylinderförmige Endabschnitt 22e, 23e des Segmen tes 22,23 ausgebildet sein, welcher in eine Aufnahme (nicht dargestellt) des benachbarten Segmentes eingreift. Alterna tiv oder zusätzlich, wie in Fig. 1 dargestellt, können die Segmente 21,22,23 auf einer konstruktiven Achse 27 verdreh bar zueinander und verdrehbar zu der konstruktiven Achse 27 angeordnet sein, letzteres bis auf vorzugsweise eines der Segmente, z.B. das erste Segment 21, wobei die konstruktive Achse 27 zumindest im Wesentlichen die Stabilität des Feder grundkörpers 15 bestimmen kann und zugleich als Lager für die Segmente bei der Verdrehung der Segmente 22,23 relativ zueinander dienen kann. Die zur Achse 27 verdrehbaren Seg mente 22,23 sind hier spielfrei in Richtung quer zu der Ach se an der Achse 27 angeordnet. Die Segmente 21,22,23 können hierbei mit ihren Stirnseiten 21f,23f aneinander anstoßen (Fig. 5e).
Die Torsionsfeder 10 besteht zumindest im Wesentlichen oder vollständig aus einem organischem Polymermaterial, wobei jeweilige Polymermaterial der einzelnen Bauteile der Feder Füllstoffe enthält. Der Federgrundkörper 15, im speziellen die Segmente 21,22,23 desselben, welche hier zumindest im Wesentlichen starr oder starr ausgebildet sind, bestehen hierbei aus einem Kunststoffmaterial, wobei die hier im Spritzgussverfahren hergestellt sind, was aber nicht zwin gend ist. Die Federelemente 30 bestehen aus einem organi schen Elastomer, welches Füllstoffe enthält. Die Füllstoffe sind jeweils anorganische Füllstoffe, einschließlich Kohlen stoff wie beispielsweise Ruß, aber keine metallischen oder magnetischen Materialien. Die Torsionsfeder ist hierdurch beispielsweise an MRT-Geräten vorteilhaft einsetzbar.
Die Torsionsfeder wird hier als Antriebseinrichtung einer Aufwickeltrommel eingesetzt, siehe Fig. 5.
Fig. 5 zeigt eine Aufwickeltrommel 1 für zumindest eine Lei tung und/oder für zumindest eine Leitungsführungseinrichtung 100. Die Trommel 1 ist mit einer erfindungsgemäßen Torsions feder 10 als Antriebseinrichtung versehen, aber gegebenen falls auch mit Torsionsfedern anderer Konstruktion einsetz bar.
Die Aufwickeltrommel 1 ist mit einer Leitungsführungsein richtung 100 bestückt, alternativ oder zusätzlich auch mit einer Leitung bzw. zur Bestückung mit einer Leitungsfüh rungseinrichtung und/oder Leitung ausgebildet. In dem Innen raum 101 der Leitungsführungseinrichtung 100 sind zumindest eine oder mehrerer Leitungen angeordnet bzw. der Innenraum hierfür ausgebildet. Die Trommel 1 ist hier beispielhaft in einem Zustand dargestellt, in welchem die Leitungsführungs einrichtung 100 teilweise von der Trommel abgewickelt ist. Die Aufwickeltrommel 1 ist an einer Halterung 80 verdrehbar um die Trommellängsachse la gehaltert und entsprechend gela gert. Die Halterung 80 kann an dem Untergrund 85 ortsfest und nicht-lageveränderlich befestigt sein. An der Trommel ist ein erster Endbereich 101 der Leitung und/oder Leitungs führungseinrichtung befestigbar oder befestigt und durch Drehung der Trommel 1 in einer Aufwickel- und in einer Abwi ckelrichtung (Fig. 5b, Pfeile) um die Trommellängsachse ist die Leitung und/oder Leitungsführungseinrichtung von dieser auf- und abwickelbar. Ferner ist eine Antriebseinrichtung vorgesehen, welche an der Aufwickeltrommel angreift, um bei Verdrehung der Trommel in deren Abwickelrichtung eine Rück stellkraft auf die Trommel zu deren Verdrehung in deren Auf wickelrichtung auszuüben. Die Antriebseinrichtung ist hier als Torsionsfeder 10 ausgebildet, welche bei Verdrehung der Trommel 1 in Abwickelrichtung unter Torsion gespannt wird und aufgrund der Torsionsspannung ein Drehmoment bzw. eine Rückstellkraft auf die Trommel 1 zu deren Verdrehung in Auf wickelrichtung ausübt, so dass vermittels der Rückstellkraft die Trommel 1 in ihre Ausgangsstellung mit vollständig auf gewickelter Leitungsführungseinrichtung und/oder Leitung überführbar ist. Die Torsionsfeder 10 weist eine Längsachse 10a aufweist, um welche die Torsionsfeder bei Verdrehung der Trommel in Aufwickelrichtung tordierend verdreht wird. Die Torsionsfederlängsachse 10a ist parallel oder koaxial zu der Trommellängsachse la angeordnet. Die Torsionsfeder 10 ist mit einem Endbereich 11 vorzugsweise unmittelbar drehmomen tübertragend an der Aufwickeltrommel 1 angekoppelt. Hierzu ist ein bspw. als Flansch ausgebildetes Kupplungsstück 2 als Teil der Trommel vorgesehen, welches einerseits mit einem Ankoppelungsbereich 2a verdrehfest und drehmomentübertragend an dem Endbereich 11 der Feder 10 ankoppelt, andererseits an der Trommel. Der gegenüberliegende Endbereich 12 der Feder ist drehmomentübertragend an der Halterung 80 oder einer anderen Einrichtung, gegenüber welcher die Trommel verdreh bar ist, angekoppelt, wozu hier der Flansch 81 vorgesehen ist. Die Feder 10 ist hier in einer Hülse 4 angeordnet, wel che zugleich die Feder gegen äußere Eingriffe schützt und die Befestigung der Feder an der Trommel oder allgemein der Vorrichtung erleichtert. Die Hülse 4 ist verdrehfest mit der Feder 10 und einem der beiden Bauteile von Kupplungsstück 2 und Flansch 81 verbunden, wobei die Hülse 4 verdrehbar an der Halterung 80, beispielsweise an dem Flansch 81 gelagert ist. Die Hülse 4 kann in einer Hohlachse 7 der Trommel 1 geführt sein, wobei die Hohlachse 7 Teil des Tromelkorpus sein kann, wodurch eine lagerstabile und zur Drehmomentüber tragung günstige Anordnung gegeben ist. Die Aufwickeltrommel ist um > 1 oder > 5 Umdrehungen, hier beispielsweise um 20 Umdrehungen um deren Längsachse unter Torsion der Torsions feder verdrehbar.
Die Leitung und/oder die Leitungsführungseinrichtung 100 weist hier einen zweiten Endbereich 115 auf, welcher mit Befestigungs- und/oder Ankoppelungsmitteln 116 zur Ankoppe lung an einen relativ zur Trommel beweglichen Mitnehmer (nicht dargestellt) einer Vorrichtung versehen ist bzw. wel che an diesem ankoppeln. Hierdurch kann eine Zugkraft auf die Leitungsführungseinrichtung und/oder Leitung ausgeübt werden, um diese on der Trommel abzuwickeln. Unabhängig hiervon dienen die Ankoppelungsmittel zur medienübertragen den Ankoppelung zumindest einer Leitung, welche vorzugsweise von der Leitungsführungseinrichtung 100 aufgenommen, zur Versorgung der Vorrichtung.
Die Torsionsfeder 10 besteht zumindest im Wesentlichen oder vollständig aus organischem Polymermaterial, welches Füll stoffe enthalten kann, wie oben ausgeführt. Die im Wesentli chen starren Segmente 23 der Feder bestehen hier aus einem organischen Kunststoffmaterial und können beispielsweise im Spritzgussverfahren hergestellt sein. Das oder hier die Fe derelemente der Feder bestehen aus einem organischen Elasto mer.
Die Trommel weist einen ersten Längsabschnitt 1B auf, an welchem die Leitungsführungseinrichtung 100 angeordnet ist und um welchen diese auf- und/oder abwickelbar ist. Ferner weist die Trommel 1 einen zweiten Längsabschnitte IC auf, an welchem eine Einrichtung vorgesehen ist, um die in der Lei tungsführungseinrichtung 100 angeordnete Leitung oder Lei tung an sich, mit einer entsprechenden Medienquelle zu ver binden, um die mit der Leitungsführungseinrichtung 100 medi enübertragend verbundene Vorrichtung, welche einen Verbrau cher für das Medium aufweist, zu versorgen. Das Medium kann ein energetisches Medium wie Strom, ein Fluid, einschließ lich Flüssigkeit, Gas oder dergleichen, oder auch ein Daten strom sein. Die Einrichtung ist hier als Leitungsführungs einrichtung 110 mit einer von dieser, vorzugsweise im Innen raum derselben angeordneten Leitung, ausgebildet. Die Lei tungsführungseinrichtung 110 oder allgemein die Einrichtung weist hier einen ersten Längsabschnitte 111 auf, welcher in einer ersten Umdrehungsrichtung um den Korpus 5 der Trommel 1 gewickelt ist, einen weiteren Längsabschnitte 113, welcher in einer entgegengesetzten Richtung um den Trommelkorpus 5 gewickelt ist, und einen Übergangsbereich 112 zwischen den beiden Längsabschnitten 111 und 113, wobei der Verbindungs abschnitt 112 einen Umlenkbereich darstellt, um die Ab schnitte 111 und 113 miteinander zu verbinden, vorzugsweise mit einer Umlenkung um 180°. Eine derartige Leitungsfüh rungseinrichtung ist beispielsweise in der WO 2011/086198 beschrieben, deren Offenbarungsgehalt hiermit vollumfänglich mit umfasst ist. Die Trommel weist ein Lager 85 auf, welches die Trommel um deren Längsachse 1A verdrehbar lagert. Das Lager ist hier durch die Hohlachse 7 bereitgestellt, oder auf andere Weise. Die Torsionsfeder 10 ist innerhalb der Hohlachse 5 oder allgemein im Korpus 5 der Trommel angeord net, welcher die Trommellängsabschnitte 1B, IC umfasst.
Beim Abwickeln der Leitung oder Leitungsführungseinrichtung 100, beispielsweise wenn auf das freie Ende 100 A der Lei tung bzw. Leitungsführungseinrichtung eine Zugkraft ausgeübt wird, wird die Leitung bzw. Leitungsführungseinrichtung von der Trommel unter Rotation der Trommel um deren Längsachse abgewickelt und hierbei die Torsionsfeder unter Torsion der selben gespannt. Die Rotationsbewegung der Trommel 1 bei deren Verdrehung in Abwicklungsrichtung wird somit mittels des Kupplungsstückes 2 auf die Torsionsfeder 10 übertragen. Lässt die Zugkraft auf die Leitung bzw. Leitungsführungsein richtung 100 nach und überwiegt die Rückstellkraft der Tor sionsfeder gegenüber der Zugkraft, so wird die Leitung bzw. Leitungsführungseinrichtung unter Verdrehung der Aufwickel trommel in deren Aufwickelrichtung auf die Trommel aufgewi- ekelt.

Claims

Ansprüche
1. Aufwickeltrommel für eine Leitung und/oder für eine Leitungsführungseinrichtung, welche zur Aufnahme und Führung zumindest einer Leitung ausgebildet ist, wobei die Trommel um deren Längsachse verdrehbar ist, wobei an der Trommel ein erster Endbereich der Leitung und/oder Leitungsführungseinrichtung befestigbar oder befestigt ist und durch Drehung der Aufwickeltrommel in einer Aufwickel- und in einer Abwickelrichtung um die Trommellängsachse die Leitung und/oder Leitungsfüh rungseinrichtung von der Trommel auf- und abwickelbar ist, wobei eine Antriebseinrichtung vorgesehen ist, welche an der Aufwickeltrommel angreift, um bei Verdre hung der Trommel in deren Abwickelrichtung eine Rück stellkraft auf die Trommel zu deren Verdrehung in deren Aufwickelrichtung auszuüben, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinrichtung als Torsionsfeder ausge bildet ist, welche bei Verdrehung der Trommel in Abwi ckelrichtung unter Torsion gespannt wird und aufgrund der Torsionsspannung ein Drehmoment auf die Trommel zu deren Verdrehung in Aufwickelrichtung ausübt und die Torsionsspannung die Rückstellkraft auf die Trommel ausübt.
2. Aufwickeltrommel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, dass die Torsionsfeder eine Längsachse aufweist, um welche die Torsionsfeder bei Verdrehung der Trommel in Aufwickelrichtung tordierend verdreht wird, und dass die Torsionsfederlängsachse parallel oder koaxial zu der Trommellängsachse angeordnet ist.
3. Aufwickeltrommel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge kennzeichnet, dass die Torsionsfeder mit einem Endbe reich vorzugsweise unmittelbar drehmomentübertragend an der Aufwickeltrommel angekoppelt.
4. Aufwickeltrommel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitung und/oder die Leitungsführungseinrichtung einen zweiten Endbereich aufweist, welcher mit Befestigungsmitteln zur Ankoppe lung an einen relativ zur Trommel beweglichen Mitnehmer einer Vorrichtung versehen ist oder wobei die Befesti gungsmittel des zweiten Endbereichs der Leitung und/oder der Leitungsführungseinrichtung an einem rela tiv zu der Trommel beweglichen Mitnehmer einer Vorrich tung ankoppeln.
5. Aufwickeltrommel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Torsionsfeder zumin dest im Wesentlichen oder vollständig aus organischem Kunststoffmaterial und/oder organischem Elastomer be steht.
6. Aufwickeltrommel nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufwickeltrommel um >
1 Umdrehung um deren Längsachse unter Torsion der Tor sionsfeder verdrehbar ist.
7. Torsionsfeder, insbesondere für eine oder mit einer Aufwickeltrommel nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Torsionsfeder einen langgestreckten Grundkörper mit einer Längsachse auf weist, dass der Grundkörper zumindest ein erstes und ein zweites Segment umfasst, welche um die Grundkörper- längsachse relativ zueinander verdrehbar sind, dass zu mindest ein elastisch dehnbares Federelement vorgesehen ist, welches an zumindest einem oder beiden Segmenten aus der Gruppe von erstem und zweitem Segment angekop pelt, und dass bei Verdrehung der beiden Segmente rela tiv zueinander um die Längsachse des Grundkörpers das elastisch dehnbare Federelement eine reversible Län genänderung erfährt.
8. Torsionsfeder nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das elastische dehnbare Federelement in seinem nicht-elastisch deformiertem Zustand als langgestreck tes Element ausgebildet ist.
9. Torsionsfeder nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekenn zeichnet, dass der Grundkörper mindestens ein weiteres Segment aufweist, welches in Längsrichtung des Grund körpers zwischen dem ersten und dem zweiten Segment an geordnet ist, und dass das mindestens eine weitere Seg ment gegenüber dem ersten und gegenüber dem zweiten Segment um die Grundkörperlängsachse verdrehbar ist und dass das zumindest eine Federelement zumindest an einem der weiteren Segmente ankoppelt.
10. Torsionsfeder nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, (i) dass das zumindest eine Federele ment radial beabstandet von der Federlängsachse an dem ersten und/oder zweiten Segment ankoppelt oder (ii) dass das zumindest eine Federelement radial beabstandet von der Federlängsachse an dem ersten und/oder zweiten Segment sowie mindestens einem weiteren, zwischen dem ersten und dem zweiten Segment angeordneten Segment an koppelt.
11. Torsionsfeder nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, (i) dass das zumindest eine Federelement im Bereich des
Außenumfangs des ersten und/oder des zweiten Segmentes angeordnet ist oder (ii) dass das zumindest eine Fe derelement im Bereich des Außenumfangs des ersten und/oder des zweiten Segmentes sowie mindestens eines weiteren, zwischen dem ersten und dem zweiten Segment angeordneten Segmentes angeordnet ist.
12. Torsionsfeder nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine weite ren Segment, welches in Längsrichtung der Grundkörper längsachse zwischen dem ersten und dem zweiten Segment angeordnet ist, einen Haltebereich für das zumindest eine Federelement aufweist und dass vorzugsweise das Federelement bei Verdrehung benachbarter Segmente rela tiv zueinander in dem Haltebereich längenveränderlich gehaltert ist.
13. Torsionsfeder nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das jeweilige Segment ei nen nutenförmig ausgebildeten Haltebereich für das Fe derelement aufweist, in welchem das Federelement mit einem Bereich desselben angeordnet ist.
14. Torsionsfeder nach einem der Ansprüche 7 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Federelemente in Umfangsrichtung des Grundkörpers verteilt an diesem an geordnet sind.
15. Torsionsfeder nach einem der Ansprüche 7 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass unter elastischer Dehnung des Federelementes das erste und das zweite Segment um > 1 Umdrehung um die Längsachse des Grundkörpers rela- tiv zueinander verdrehbar sind.
16. Torsionsfeder nach einem der Ansprüche 7 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Material des Federele mentes eine Reißdehnung von zumindest 150% aufweist.
17. Torsionsfeder nach einem der Ansprüche 7 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Torsionsfeder zumin dest im Wesentlichen oder vollständig aus organischem Kunststoffmaterial und/oder organischem Elastomer be steht.
18. Vorrichtung mit einer Aufwickeltrommel nach einem der Ansprüchen 1 bis 6 und/oder mit einer Torsionsfeder nach einem der Ansprüche 7 bis 17.
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