DE102023102831A1

DE102023102831A1 - Verfahrbare Vorrichtung zum Ein- und Ausfahren einer Materialfolie

Info

Publication number: DE102023102831A1
Application number: DE102023102831.6A
Authority: DE
Inventors: Friedrich Karl Rinn
Original assignee: Univ Der Johannes Gutenberg Univ Mainz Koerperschaft Des Oeffentlichen Rechts; Universitaetsmedizin Der Johannes Gutenberg Universitaet Mainz Koerperschaft Des Oeffentlichen Rechts
Current assignee: Univ Der Johannes Gutenberg Univ Mainz Koerperschaft Des Oeffentlichen Rechts; Universitaetsmedizin Der Johannes Gutenberg Universitaet Mainz Koerperschaft Des Oeffentlichen Rechts
Priority date: 2023-02-06
Filing date: 2023-02-06
Publication date: 2024-08-08
Also published as: WO2024165542A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (10) zum Einfahren und Ausfahren einer flexiblen und/oder faltbaren Materialfolie (20), die ein Halteelement wie eine Wickelwelle (12) und einen Antrieb (14) aufweist. Die Materialfolie (20) ist am Halteelement ein- und ausfahrbar ist, insbesondere um das Halteelement (12) auf und abwickelbar oder am Haltelement auf- und abraffbar. Der Antrieb (14) ist dazu eingerichtet, eine translatorische Bewegung der Vorrichtung entlang eines Fahrwegs zu treiben. Die Vorrichtung (10) ist dazu eingerichtet ist, durch die vom Antrieb (14) getriebene translatorische Bewegung einen ausgefahrenen Abschnitt der Materialfolie (20) durch Einfahren oder Ausfahren der Materialfolie (20) zu verändern. Die Erfindung betrifft ferner ein System (100) zum selektiven Abdecken einer Fläche (210) mit einer solchen Vorrichtung (10) und eine Baustruktur (200), die mit einem solchen System (100) ausgestattet ist.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Abdecktechnik bzw. des Ein- und Ausfahren einer Materialfolie wie eines Behangs, einer Textilie oder eines Materialfilms, um eine Fläche, wie etwa ein Fenster oder eine Öffnung mit der Materialfolie kontrolliert abzudecken oder aufzudecken. Insbesondere betrifft die Erfindung eine fahrbare Vorrichtung zum Einfahren und Ausfahren einer Materialfolie durch translatorisches Fahren der Vorrichtung, wobei ein Ende der Materialfolie, das der Vorrichtung entgegensteht, feststehend sein kann. Die Erfindung betrifft auch ein System und eine Baustruktur mit einer solchen Vorrichtung.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Das Aufrollen von flexiblen Materialien, beispielsweise von Textilien oder Folien, auf eine rotierende Wickelwelle (z.B. in Rollos, Markisen) ist eine bewährte Technik, die in Architektur und anderen Anwendungen seit langer Zeit eingesetzt wird. Hierbei wird typischerweise die Wickelwelle, auf welche das flexible Material aufgerollt wird, fest an einer Baustruktur montiert. Das flexible Material, oft auch Behang genannt, wird durch das Drehen der Wickelwelle abgerollt und durch Schwerkraft, ggf. unterstützt durch ein Endgewicht, z.B. einen Stab, am unteren Ende des Behangs, aufgespannt. Durch Drehen der Wickelwelle kann der Behang um die Wickelwelle ab- und aufgerollt werden, um eine Fläche, an der die Wickelwelle montiert ist, wie etwa ein Fenster, ab- oder aufzudecken.
Wenn eine Fläche oder Öffnung, die mit der Materialfolie abdeckbar sein sollte, nicht senkrecht oder in nur leichter Neigung ausgerichtet ist, so ist ein Aufspannen des Behangs durch Schwerkraft nicht mehr oder nur teilweise möglich. Dieses Problem stellt sich beispielsweise bei waagrecht verlaufenden Flächen oder Öffnungen wie Dachverglasungen. Hier werden regelmäßig Anlagen verwendet, in denen der Wickelwelle ein Gegenzugsystem, z.B. durch Federn oder gegenläufig verlaufende Zugsysteme, gegenübergestellt wird. Wenn durch Rotation der Wickelwelle der Behang freigegeben wird, wird der Behang durch das Gegenzugsystem aufgespannt. Ein Nachteil solcher Lösungen ist, dass zum Aufspannen des Behangs oft sehr hohe Zugkräfte erforderlich sind. Außerdem stellt sich die Montage solcher Systeme über ungerade Flächen, beispielsweise über gebogene oder geknickte - z.B. über Eck verlaufende - Flächen oft als kompliziert und als technisch sehr aufwändig heraus und ist in der Regel wartungsintensiv, was auch zu erheblichen Kosten führt.
Bei Anlagen, in denen der Behang verwendet wird, um gebogene oder geknickte Flächen abzudecken, wird der Behang oft über sogenannte Leitrohre geführt, um den Behang an die gebogene oder geknickte Form anzupassen. Dabei wird der Behang von den Leitrohren gleitend getragen. Die Leitrohre können drehbar gelagert sein. Dennoch kann es dabei zu einem erheblichem Reibungsverschleiß des Behangs kommen, wenn sich der Behang in Bezug auf die Leitrohre translatorisch bewegt.
Es besteht somit Raum für technische Verbesserungen im Bereich der Abdecktechnik zum Ein- und Ausfahren einer Materialfolie über eine Fläche.
Aus der EP 0 676 514 A1 ist eine Beschattungsvorrichtung bekannt, die eine biegsame Membrane zum Bedecken einer Oberfläche wie eine Glasoberfläche umfasst. Die Membrane weist ein feststehendes Ende auf, das fest mit einem fest an einer Tragfläche, wie einer Wand, montierten Tragprofileisen verbunden ist. Die Membrane ist um eine bewegliche Aufrollwelle auf- und abwickelbar. Die Aufrollwelle ist über geeignete Verbindungelemente mit dem freien Ende von wenigstens zwei Gelenkarmen fest verbunden ist. Die Gelenkarme sind auf einer festen Basis montiert, die sich im Bereich des Tragprofileisens befindet, mit dem das feststehende Ende der Membrane fest verbunden ist. Die Gelenkarmen können Kraft auf die Aufrollwelle ausüben, um eine translatorische Bewegung der Aufrollwelle zu treiben, bei der sich die Membrane um die Aufrollwelle auf- oder abwickelt. Zum Treiben einer Drehbewegung der Aufrollwelle kann ein separater Rohrmotor innerhalb der Aufrollwelle vorgesehen sein.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine Vorrichtung bereitzustellen, die ein verspanntes Ein- und Ausfahren einer Materialfolie über eine abzudeckende Fläche auch dann ermöglicht, wenn die Fläche nicht geradlinig und/oder nicht vertikal verläuft und dabei die Nachteile der vorstehend erläuterten Lösungen überwindet. Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung gemäß dem Anspruch 1, ein System gemäß Anspruch 14 und eine Baustruktur gemäß Anspruch 20 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
Ein erster Aspekt der Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Einfahren und Ausfahren einer flexiblen und/oder faltbaren Materialfolie. Einfahren und Ausfahren kann insbesondere Aufrollen und Abrollen oder Aufraffen und Abraffen umfassen. Die Materialfolie kann dementsprechend aus einem flexiblen und/oder faltbaren Material hergestellt sein, das sich entsprechend auf- und abrollen bzw. auf- und aufraffen lässt. Das Material kann elastisch sein.
Die Materialfolie kann beispielsweise aus einem Kunststoffmaterial hergestellt sein, beispielsweise aus PET, oder ein solches Material umfassen. Die Materialfolie kann als Materialfilm mit einer Dicke von 400 µm bis 800 µm, vorzugsweise 500 µm bis 700 µm ausgeführt sein.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst ein Halteelement. Ein erstes Ende der Materialfolie ist am Halteelement derart anbringbar oder angebracht, dass die Materialfolie am Halteelement einfarhbar und ausfahrbar ist, insbesondere dadurch, dass die Materialfolie um das Halteelement auf und abwickelbar ist oder am Haltelement auf- und abraffbar ist. Durch das Ein- und Ausfahren der Materialfolie kann ein ausgesetzter Abschnitt der Materialfolie, der nicht eingefahren ist, selektiv angepasst werden. Wenn die Materialfolie zum selektiven Abdecken einer Fläche, wie etwa einer Verglasung eines Fensters oder einer Öffnung, verwendet wird, kann durch Ausfahren der Materialfolie aus dem Halteelement einen ausgesetzten Abschnitt der Materialfolie vergrößert werden, der zum Abdecken der Fläche verwendet wird, und durch Einfahren der Materialfolie am Halteelement kann den ausgesetzten Abschnitt der Materialfolie verkleinert werden. Somit kann durch Einfahren der Materialfolie einen abgedeckten Abschnitt der Fläche verkleinert werden und durch Ausfahren der Materialfolie kann einen abgedeckten Abschnitt der Fläche vergrößert werden.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst ferner einen Antrieb, vorzugsweise einen elektrischen Antrieb, der dazu eingerichtet ist, eine translatorische Bewegung der Vorrichtung, insbesondere einschließlich des Antriebs, entlang eines Fahrwegs zu treiben. Die Vorrichtung ist dazu eingerichtet, durch die vom Antrieb getriebene translatorische Bewegung einen ausgefahrenen Abschnitt der Materialfolie durch Einfahren oder Ausfahren der Materialfolie zu verändern. Durch den Antrieb kann also die Vorrichtung entlang des Fahrwegs gefahren werden, um einen ausgefahrenen Abschnitt der Materialfolie durch Einfahren der Materialfolie oder durch Ausfahren der Materialfolie zu verändern. Der Antrieb ist insbesondere ein mitfahrender Antrieb, der dieselbe translatorische Bewegung wie der Rest der Vorrichtung durchführt. Erfindungsgemäß kann also ein ausgesetzter Abschnitt der Materialfolie, der sich insbesondere außerhalb eines Gehäuses der Vorrichtung erstrecken kann, durch fahren der Vorrichtung entlang der Fahrwegs selektiv und kontrollier eingestellt werden, beispielsweise wenn ein mit der Materiafolie abgedeckter Abschnitt vergrößert oder verkleinert werden soll oder gemäß einer Vorgabe teilweise abgedeckt werden soll, beispielsweise zu 30% der Gesamtfläche.
Der Fahrweg der Vorrichtung kann sich in derselben Richtung erstrecken wie ein ausgefahrener Abschnitt der Materialfolie. Beispielsweise kann dies der Fall sein, wenn die abzudeckende Fläche vertikal verläuft und sich ein ausgefahrener Abschnitt der Materialfolie schwerkraftbedingt auch vertikal erstreckt.
Bei unregelmäßigen, beispielsweise bei gekrümmten oder geknickten abzudeckenden Flächen, kann der Fahrweg entsprechend unregelmäßig sein, insbesondere gekrümmt bzw. geknickt. Insofern kann es sein, dass der Fahrweg Abschnitte aufweist, die in unterschiedlichen Raumrichtungen verlaufen.
Die Materialfolie kann ein feststehendes zweites Ende aufweisen, das dem ersten Ende entgegengesetzt ist, das am Halteelement befestigt ist. Das feststehende zweite Ende der Materialfolie kann beispielsweise an einer Baustruktur, wie einer Mauer, fest angebracht sein, die oberhalb einer abzudeckenden Fläche angeordnet ist, so dass das feststehende zweite Ende beim Ein- und Ausfahren der Materialfolie durch hin- und herfahren der Vorrichtung seine Lage nicht verändert. Anders als bei vorbekannten Lösungen, in denen der Behang bzw. die Materialfolie kein feststehendes Ende aufweist und eine Vorrichtung zum Ein- und Ausfahren des Behangs, insbesondere ein Haltelement wie eine Wickelwelle, eine feste Lage hat, zum Beispiel direkt über einem abzudeckenden Fenster, zielt die vorliegende Erfindung auf eine Konfiguration ab, in der die Materialfolie ein feststehendes zweites Ende haben kann und die Vorrichtung, insbesondere das Halteelement, seine Lage, insbesondere in Bezug auf das feststehende zweite Ende der Materialfolie, durch eine auf das zweite Ende der Materialfolie bezogene translatorische Bewegung ändern kann. Dadurch kann die erfindungsgemäße Vorrichtung gleichzeitig als Einfahr- und Ausfahrvorrichtung und auch als Aufspannvorrichtung fungieren.
Eine vom Antrieb bereitgestellte Antriebskraft kann mithin erfindungsgemäß sowohl zum Ein- und Ausfahren der Materialfolie als auch zum Aufspannen der Materialfolie verwendet werden. Somit ermöglicht die erfindungsgemäße Vorrichtung ein aufgespanntes Abdecken von Flächen mit einer Materialfolie, und zwar unabhängig davon, ob die abzudeckende Fläche von einem vertikalen und/oder regelmäßigen oder geradlinigen Verlauf abweicht. Die erfindungsgemäße Vorrichtung gestattet ein aufgespanntes Abdecken einer horizontalen, schrägen, gekrümmten, geknickten, unebenen und/oder unregelmäßigen Fläche mit der Materialfolie.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann in manchen Ausführungsformen ferner ein Gehäuse zum Aufnehmen eines eingefahrenen Abschnitts der Materialfolie umfassen. Das Halteelement kann in dem Gehäuse gelagert sein, insbesondere drehbar gelagert. Insbesondere kann das Halteelement nur am Gehäuse bzw. sonst an keinem weiteren Baukörper bzw. keiner weiteren Baustruktur befestigt sein. Ein eingefahrener Abschnitt der Materialfolie, der nicht zum Abdecken der Fläche verwendet wird, kann innerhalb des Gehäuses aufgenommen, insbesondere in gewickelter oder geraffter Form. Die Vorrichtung kann dazu eingerichtet sein, durch die vom Antrieb getriebene translatorische Bewegung den ausgefahrenen Abschnitt der Materialfolie durch Einfahren der Materialfolie in das Gehäuse oder durch Ausfahren der Materialfolie aus dem Gehäuse zu verändern. Hierfür kann ein Schlitz im Gehäuse vorgesehen sein, durch den die Materialfolie in das Gehäuse einfahren und aus dem Gehäuse ausfahren kann. Das Gehäuse kann einen Innenraum definieren, in dem der eingefahrene Abschnitt der Materialfolie aufgenommen ist, wobei der Innenraum durch einen solchen Schlitz, insbesondere nur dadurch, mit einem Außenraum in Fluidverbindung steht. Mit anderen Worten kann das Gehäuse der Art ausgeführt sein, dass der Innenraum von dem Schlitz abgesehen von einem Außenraum isoliert ist. Der Antrieb kann innerhalb des Gehäuses angeordnet sein.
In manchen Ausführungsformen kann die Vorrichtung, insbesondere das Gehäuse, frei von starren oder artikulierten Verbindungen an einem statischen Baukörper bzw. einer statischen Baustruktur sein. Die Vorrichtung, insbesondere das Gehäuse, kann mithin strukturell frei bzw. schwebend sein. Es kann sein, dass das Gehäuse frei von Anker-, Kopplungs- und Befestigungselementen ist, die dazu dienen sollen, das Gehäuse bzw. die Vorrichtung an einer Baustruktur zu befestigen. Mit anderen Worten kann das Gehäuse keine weitere strukturelle Kopplung außer der strukturellen Kopplung zum Haltelement bzw. zur Materialfolie aufweisen.
Insbesondere wenn die erfindungsgemäße Vorrichtung dazu verwendet wird, eine Fläche abzudecken, die vertikal oder nahezu vertikal verläuft, insbesondere mit einem Neigungsgrad von 70° bis 110°, wobei die Vertikale einem Neigungsgrad von 90° entspricht, d.h. bei einer Abweichung von ±20° in Bezug auf die Vertikalrichtung, kann das Gehäuse strukturell unabhängig bzw. frei schwebend ausgeführt sein, ohne unmittelbar an einer Baustruktur wie einer Wand oder einem Dach befestigt zu sein, so dass eine translatorische Bewegung der Vorrichtung zum Ausfahren der Materialfolie und eine Aufspannwirkung der Vorrichtung von der Schwerkraft unterstützt werden. Dadurch, dass die Vorrichtung schwebend montiert ist, kann das Eigengewicht der Vorrichtung als Unterstützungskraft eingesetzt werden, um die Materialfolie aufgespannt zu halten und/oder um die Vorrichtung abwärts zu fahren, um die Materialfolie auszufahren. Beim aufwärts Fahren der Vorrichtung, um die Materialfolie einzufahren, kann das Eigengewicht der Vorrichtung helfen, die Materialfolie ausgespannt zu halten.
In manchen Ausführungsformen kann der Antrieb dazu eingerichtet sein, die translatorische Bewegung der Vorrichtung entlang des Fahrwegs durch Betätigen eines Fahrmechanismus zu treiben. Der Fahrmechanismus kann dazu eingerichtet sein, den ausgefahrenen Abschnitt der Materialfolie kontrolliert zu verändern und dabei die Materialfolie aufgespannt zu halten. Die Vorrichtung kann mithin dazu eingerichtet sein, den ausgefahrenen Abschnitt der flexiblen Materialfolie durch Betätigen des Fahrmechanismus kontrolliert zu verändern und dabei die Materialfolie aufgespannt zu halten, wobei die Vorrichtung beim Betätigen des Fahrmechanismus entlang des Fahrwegs fährt. Der Fahrmechanismus kann in Bezug auf die restlichen Elemente der Vorrichtung zumindest teilweise mitfahrend sein. Dies bedeutet, dass sich bei der vom Antrieb angetriebenen translatorischen Bewegung der Vorrichtung mindestens ein Teil des Fahrmechanismus, möglicherweise der gesamte Fahrmechanismus, mit dem Rest der Vorrichtung, z.B. mit dem Halteelement und möglicherweise dem Gehäuse, translatorisch mitbewegt.
In manchen Ausführungsformen kann das Halteelement eine Wickelwelle zum Aufwickeln und Abwickeln der Materialfolie um die Wickelwelle umfassen oder sein. Die Wickelwelle kann in dem Gehäuse drehbar gelagert sein. Der ausgefahrene Abschnitt der Materialfolie ist bei einer von dem Antrieb getriebenen translatorischen Bewegung der Vorrichtung entlang des Fahrwegs durch Aufwickeln oder Abwickeln um die Wickelwelle veränderbar. Wenn die Vorrichtung getrieben vom Antrieb beispielsweise hochfährt, um einen ausgefahrenen Abschnitt der Materialfolie zu verkleinern, wird die Materialfolie um die Wickelwelle aufgewickelt und in das Gehäuse hineingefahren. Wenn die Vorrichtung getrieben vom Antrieb und/oder von der Schwerkraft herabgesetzt wird, um einen ausgefahrenen Abschnitt der Materialfolie zu vergrößern, wird die Materialfolie abgewickelt und vom Gehäuse herausgefahren.
In manchen Ausführungsformen kann der Fahrmechanismus dazu eingerichtet sein, eine Drehbewegung der Wickelwelle anzutreiben. Dies bedeutet, dass die vom Antrieb erzeugte Antriebskraft sowohl die translatorische Bewegung der Vorrichtung als auch die Drehung der Wickelwelle antreiben kann. Trieb kann die Drehung der Wickelwelle unmittelbar antreiben und dadurch die translatorische Bewegung der Vorrichtung mittelbar bewirken. Die Vorrichtung kann mithin derart eingerichtet sein, einen abgewickelten Abschnitt der Materialfolie durch Drehen der Wickelwelle zu verändern, wobei die Vorrichtung beim Drehen der Wickelwelle entlang des Fahrwegs fährt, insbesondere vertikal oder nahezu vertikal. Die Antriebskraft des Antriebs kann also direkt auf die Wickelwelle übertragen werden, sodass die translatorische Bewegung der Vorrichtung entlang des Fahrwegs durch die Drehung der Wickelwelle bzw. durch die Ab- oder Aufwicklung der Materialfolie um die Wickelwelle getrieben wird, möglicherweise von der Schwerkraft unterstützt.
In manchen Ausführungsformen kann der Fahrmechanismus mindestens ein Umsetzungselement umfassen, das dazu eingerichtet ist, eine Antriebskraft, insbesondere eine Drehkraft, des Fahrmechanismus in die translatorische Bewegung der Vorrichtung entlang des Fahrwegs umzusetzen, insbesondere durch mechanische Führung entlang mindestens einer Fahrschiene, die sich entlang des Fahrwegs erstrecken kann. Das mindestens eine Umsetzungselement kann mindestens ein rotierendes Element, vorzugsweise mindestens ein Zahnprofil des Haltelements oder ein Zahnrad, sein oder umfassen. Alternativ oder zusätzlich kann das mindestens eine Umsetzungselement Übertragungselemente wie eine Kette, insbesondere eine Rollenkette, zum Treiben des mindestens einen rotierenden Elements umfassen. Die mindestens eine Fahrschiene kann vorzugsweise mindestens eine Zahnschiene umfassen, die entsprechend dazu eingerichtet ist/sind, eine verzahnte Führung des mindestens einen Zahnprofils bzw. Zahnrads zu implementieren. Wenn die Wickelwelle ein Zahnprofil aufweist, kann die Wickelwelle Zähne des Zahnprofils entlang einer Umfangsrichtung aufweisen. Das mindestens eine Umsetzungselement kann vorzugsweise der Wickelwelle und/oder einem rotierenden Element entsprechen, das parallel zur Wickelwelle bzw. zum Halteelement drehbar gelagert ist. Die Wickelwelle kann also ein Umsetzungselement in diesem Sinne sein. In manchen Ausführungsformen kann es allerdings sein, dass die Wickelwelle nicht Teil des Fahrmechanismus ist bzw. die Antriebskraft des Antriebs nicht unmittelbar empfängt und mithin passiv ausgeführt ist. In solchen Ausführungsformen können eine oder mehrere Umsetzungselemente vorgesehen sein, beispielsweise in Form von einem oder mehreren Zahnrädern oder anderen drehbaren Elementen wie Wellen, die eine Rotationsachse aufweisen, die vorzugsweise parallel zur Rotationsachse der Wickelwelle ist. Das mindestens eine rotierende Element, das parallel zum Halteelement drehbar gelagert ist, kann also als mindestens eine Welle ausgeführt sein.
Die mindestens eine Fahrschiene kann an ein Profil bzw. eine Form einer abzudeckenden Fläche angepasst sein. Insbesondere kann die mindestens eine Fahrschiene erforderlichenfalls einen unregelmäßigen, beispielsweise gekrümmten oder geknickten Verlauf aufweisen. Die mechanische Führung der translatorischen Bewegung der Vorrichtung durch die mindestens eine Fahrschiene stellt sicher, auch bei einer abzudeckenden Fläche mit unregelmäßigem Profil, eine genaue und zuverlässige Veränderbarkeit des ausgefahrenen Abschnitts der Materialfolie, bei der die Materialfolie stets aufgespannt bleibt. Der Fahrmechanismus kann dazu eingerichtet ein, eine Rückstellkraft der Materialfolie auszugleichen, um die Materialfolie aufgespannt zu halten, insbesondere bei jeder Position der Vorrichtung entlang des Fahrwegs.
In bevorzugten Ausführungsformen kann der Fahrmechanismus mindestens ein Stützelement aufweisen, das dazu eingerichtet ist, eine translatorische Bewegung der Vorrichtung senkrecht zum Fahrweg zu beschränken oder zu verhindern, wobei das mindestens eine Stützelement vorzugsweise vorgespannt ist, beispielsweise durch eine Feder oder ein ähnliches Vorspannmittel. Eine Rückstellkraft des mindestens einen Stützelement kann kleinen Abweichungen der Vorrichtung vom Fahrweg in einer senkrechten Richtung entgegenwirken, so dass die Vorrichtung dazu gezwungen wird, im Wesentlichen nur entlang des Fahrwegs zu fahren, ohne davon auszuweichen. Des Weiteren kann das mindestens eine Stützelement sicherstellen, dass sich ein Wellenkern der Wickelwelle bei der translatorischen Bewegung der Vorrichtung nicht dreht. Dadurch kann eine sichere Führung der translatorischen Bewegung der Vorrichtung gewährleistet werden, wobei die Materialfolie aufgespannt bleibt.
Das mindestens eine Stützelement kann mindestens ein Hebelelement aufweisen, dass die Wickelwelle, insbesondere deren Drehachse, mit einem jeweiligen Rollelement verbindet, dass gegen eine Stützfläche wie ein Dach oder eine Wand einer Baustruktur, in der die abzudeckende Fläche möglicherweise integriert ist, rollbar sein kann. Die Rollelemente können auch dazu geeignet sein, gegen eine Wand einer Führungsvorrichtung, wie beispielsweise einer Zahnschiene, abzurollen, die der Führung, beispielsweise der Zahnschiene selbst, gegenübersteht. So kann beispielsweise eine Führungsvorrichtung eine untere Zahnschiene und eine obere Stützwand aufweisen, die sich oberhalb der Zahnschiene erstreckt und dieser gegenüber steht. Bei der translatorischen Bewegung der Vorrichtung entlang der Führungsvorrichtung kann mindestens ein Zahnrad der Vorrichtung entlang der Zahnschiene mechanisch geführt werden, wobei das Rollelement des mindestens einen Stützelement, gegen die obere Stützwand abrollt. Zur besseren Stützung können beispielsweise zwei oder mehr Stützelemente vorgesehen sein, , möglicherweise an jedem axialen Ende der Wickelwelle, die bezogen auf die Wickelwelle symmetrisch angeordnet sind.
In manchen Ausführungsformen kann die Vorrichtung ferner mindestens ein Vorspannungselement aufweisen, das den ausgefahrenen Abschnitt der Materialfolie verspannt, insbesondere adaptiv. Das mindestens eine Vorspannungselement kann insbesondere dazu eingerichtet sein, eine Zugkraft auf die Materialfolie auszuüben, die die Materialfolie in Richtung des Fahrwegs, bzw. in Längsrichtung zwischen dem ersten Ende, das am Halteelement befestigbar oder befestigt ist, und dem feststehenden zweiten Ende der Materialfolie verspannt. Eine durch das Vorspannungselement implementierte Vorspannung der Materialfolie kann eine durch den Fahrmechanismus ausgeübte Vorspannungskraft ersetzen oder adaptiv unterstützen. Das mindestens eine Vorspannungselement kann insbesondere eine flexible und anpassbare Vorspannung implementieren, die auch nicht systematische bzw. unerwartete mechanische Einwirkungen auf die Materialfolie, wie beispielsweise eventuelle Unebenheiten der Materialfolie und/oder wechselnde Wetterbedingungen, insbesondere Windbedingungen, verhindert und/oder mildert, die im Betrieb entstehen können. Dadurch können Beschädigungen der Materialfolie und der restlichen Vorrichtung verhindert werden.
Bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen, in denen das Halteelement eine Wickelwelle umfasst, kann das Halteelement ferner eine Zentralwelle umfassen, wobei die Wickelwelle und die Zentralwelle konzentrisch drehbar gelagert sein können. Die Zentralwelle kann innerhalb der Wickelwelle angeordnet sein, so dass die Wickelwelle um die Zentralwelle rotierbar ist. Das Vorspannungselement kann eine Torsionsfeder umfassen, wobei die Wickelwelle und die Zentralwelle durch die Torsionsfeder miteinander verbunden sein können, insbesondere derart, dass die Zentralwelle und die Wickelwelle aufgrund der Torsionsfeder miteinander rotieren. Die Torsionsfeder kann also dazu eingerichtet sein, eine Drehung der Zentralwelle an die Wickelwelle (oder umgekehrt) zu übertragen und dabei vorzugsweise eine der Drehung entgegengesetzten Spannungskraft auf die Materialfolie auszuüben, die die Materialfolie auf Spannung hält. Dabei kann eine Rückstellungskraft der Torsionsfeder in Bezug auf eine Drehrichtung der Wickelwelle und der Zentralwelle gegenläufig (d.h. gegen die Rotation der Zentralwelle und der Wickelwelle) wirken, wodurch eine kontinuierliche Verspannung der Materialfolie erreicht werden kann. Im Falle von nicht systematischen bzw. unerwarteten mechanischen Einwirkungen auf die Materialfolie, beispielsweise aufgrund starker Winde bei einer Montierung im Freien oder aufgrund von Materialunebenheiten, kann die Torsionsfeder diese aufnehmen und adaptiv ausgleichen. Die Torsionsfeder kann um die Zentralwelle zumindest teilweise wickelbar oder gewickelt sein. Ein erstes Ende der Torsionsfeder kann an der Wickelwelle angebracht oder anbringbar sein und ein zweites Ende der Torsionsfeder, kann an der Zentralwelle anbringbar oder angebracht sein. Eine geeignete Spannungskraft kann durch eine entsprechende Einstellung und/oder Auswahl der Torsionsfeder, insbesondere deren Federhärte, implementiert werden.
In manchen Ausführungsformen kann der Antrieb dazu eingerichtet sein, eine Drehbewegung der Zentralwelle anzutreiben. Die Zentralwelle kann dabei als Antriebswelle wirken. Die Vorrichtung kann mithin dazu eingerichtet sein, einen abgewickelten Abschnitt der Materialfolie durch Drehen der Zentralwelle zu verändern. Die Torsionsfeder kann dazu eingerichtet sein, eine vom Antrieb getriebenen Drehung der Zentralwelle an die Wickelwelle zu übertragen und dabei vorzugsweise eine der Drehung entgegengesetzten Spannungskraft auf die Materialfolie auszuüben. Wenn die Zentralwelle vom Antrieb getrieben wird, nimmt die Zentralwelle aufgrund der von der Torsionsfeder übertragenen Drehkraft die Wickelwelle rotierend mit, so dass Wickelwelle mittelbar angetrieben wird.
In anderen Ausführungsformen kann der Antrieb allerdings eine andere Welle als die Zentralwelle oder die Wickelwelle treiben, um die translatorische Bewegung der Vorrichtung anzutreiben. In solchen Ausführungsformen wird das Aufwickeln oder Abwickeln der Materialfolie durch die Rückstellkraft der Torsionsfeder infolge der translatorischen Bewegung der Vorrichtung bewirkt.
In manchen Ausführungsformen kann die Vorrichtung ferner eine oder mehrere Solarzellen aufweisen. Die einen oder mehreren Solarzellen können auf der Vorrichtung, insbesondere auf dem Gehäuse, außenseitig angeordnet sein. Die einen oder mehreren Solarzellen sind vorzugsweise dazu eingerichtet, den Antrieb mit Solarstrom zu versorgen. In manchen Ausführungsformen kann die Vorrichtung mindestens einen Akkumulator umfassen, der mit dem Antrieb verbunden ist und diesen mit Strom versorgt. In solchen Ausführungsformen können die einen oder mehreren Solarzellen dazu eingerichtet sein, den mindestens einen Akkumulator mit Solarstrom bzw. aufzuladen. Durch das Vorhandensein der einen oder mehreren Solarzellen kann die erfindungsgemäße Vorrichtung energetisch autark arbeiten, sodass keine Energiezuführung von außerhalb der Vorrichtung erforderlich ist. Insofern kann die Vorrichtung, insbesondere der Antrieb und/oder das Gehäuse der Vorrichtung, frei von elektrischen Verbindungen mit einer Umgebung sein, insbesondere frei von verkabelten Verbindungen.
Das Vorhandensein von mindestens einem Akkumulator in der Vorrichtung ist allerdings ebenfalls in Ausführungsformen möglich, die keine Solarzellen aufweisen. Bei diesen Ausführungsformen können ein oder mehrere elektrische Anschlüsse vorhanden sein, durch die elektrische Energie in die Vorrichtung eingeführt werden kann, um den mindestens einen Akkumulator aufzuladen, beispielsweise während einer Betriebspause der Vorrichtung. Unabhängig davon, ob Solarzellen in der Vorrichtung vorhanden sind, kann der mindestens eine Akkumulator zwecks der energetisch autarken Konfiguration der Vorrichtung austauschbar und/oder kabellos wiederaufladbar sein.
In manchen Ausführungsformen kann der Antrieb innerhalb der Wickelwelle angeordnet sein. Vorzugsweise kann der Antrieb in koaxialer Anordnung mit der Wickelwelle angeordnet sein. Der Antrieb kann beispielsweise als Rohrmotor ausgeführt sein.
Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein System zum selektiven Aufdecken und Abdecken einer Fläche, insbesondere einer durchsichtigen Fläche, wie eines Fenster oder einer Öffnung. Das System nach diesem Aspekt der Erfindung umfasst eine Vorrichtung nach dem ersten Aspekt der Erfindung und eine flexible und/oder faltbare Materialfolie zum Abdecken der Fläche. Die Materialfolie ist insbesondere dazu eingerichtet, die Fläche zumindest teilweise abzudecken, wenn die Materialfolie zumindest teilweise ausgefahren ist. Die Materialfolie kann derart bemessen sein, dass sie die Fläche vollständig abdeckt, wenn die Materialfolie vollständig ausgefahren ist. Ein erstes Ende der Materialfolie ist am Halteelement der Vorrichtung der Art befestigt, dass die Materialfolie am Halteelement auf- und abwickelbar ist oder ab- und aufraffbar ist. Die Vorrichtung ist dazu eingerichtet, durch eine vom Antrieb getriebene translatorische Bewegung einen ausgefahrenen Abschnitt der Materialfolie durch Einfahren der Materialfolie oder durch Ausfahren der Materialfolie, insbesondere in das Gehäuse der Vorrichtung bzw. aus dem Gehäuse der Vorrichtung, zu verändern und dadurch einen abgedeckten Abschnitt der Fläche zu verändern.
Die translatorische Bewegung erfolgt insbesondere in Bezug auf ein zweites Ende der Materialfolie, das dem ersten Ende entgegensetzt ist. Das zweite Ende der Materialfolie kann feststehend sein bzw. kann an einer Baustruktur wie einer Wand, einem Fensterrahmen oder einem Dach befestigt oder befestigbar sein.
In manchen Ausführungsformen kann die Materialfolie und/oder der Fahrweg vertikal verlaufen, sodass die Schwerkraft die translatorische Bewegung der Vorrichtung, insbesondere vom zweiten Ende der Materialfolie weg bzw. bei einer Abwärtsbewegung treibt oder zumindest unterstützt. „Vertikal“ deckt hierin komplett vertikale Konfigurationen, bei denen die Materialfolie und/oder der Fahrweg senkrecht zur Horizontalen verlaufen, aber auch nahezu vertikale Konfigurationen, bei denen die Materialfolie und/oder der Fahrweg einen Neigungswinkel von ±20° in Bezug auf die Vertikalrichtung aufweisen. Eine solche Vertikalbewegung der Vorrichtung kann komplett durch die Schwerkraft angetrieben werden oder teilweise durch die Schwerkraft und teilweise durch den Antrieb. Der Antrieb bzw. eine Steuerung davon, kann dazu eingerichtet sein, durch eine Verringerung der Antriebskraft Energie in einem Umfang zu drosseln, indem die Bewegung der Vorrichtung von der Schwerkraft angetrieben werden kann.
In bevorzugten Ausführungsformen kann das System eine oder mehrere Führungen umfassen, die sich entlang des Fahrwegs erstrecken. Dabei kann es sich um Führungen wie die vorstehend in Bezug auf den ersten Aspekt der Erfindung beschriebenen Führungen handeln. Die Vorrichtung kann getrieben vom Antrieb entlang der einen oder mehreren Führungen verfahrbar sein. Die eine oder die mehreren Führungen können jeweils eine Fahrschiene umfassen, vorzugsweise jeweils eine Zahnschiene. Der Antrieb kann dann dazu eingerichtet sein, einen Fahrmechanismus zu treiben (vgl. vorstehend in Bezug auf den ersten Aspekt der Erfindung beschriebenen Fahrmechanismus), der eine Drehbewegung mindestens eines rotierenden Elements, der vorzugsweise vom Antrieb getrieben wird, in eine translatorische Bewegung der Vorrichtung, insbesondere des mindestens einen rotierenden Elements, entlang der einen oder mehreren Führungen umsetzt.
In manchen Ausführungsformen kann das System eine oder mehrere Solarzellen umfassen, die auf der Materialfolie angeordnet sind. Die Solarzellen und die Materialfolie können dabei jeweils wie die Solarzellen und das Trägersubstrat ausgeführt sein, die in DE 10 2022 133 530 A1 beschrieben sind. Die eine oder mehreren Solarzellen, die auf der Materialfolie angeordnet sind, können dazu eingerichtet sein, den Antrieb oder einen Akkumulator der Vorrichtung, der mit dem Antrieb verbunden ist, mit Strom (Solarstrom) zu versorgen. Dadurch können die auf der Materialfolie angeordneten Solarzellen zu einer energetischen Autarkie des erfindungsgemäßen Systems beitragen, insbesondere bei teilweise oder vollständig ausgefahrenem Zustand der Materialfolie. Wie oben in Bezug auf den ersten Aspekt der Erfindung beschrieben, kann die Vorrichtung des Systems darüber hinaus weitere Solarzellen umfassen, die insbesondere auf der Vorrichtung, beispielsweise auf einem Gehäuse der Vorrichtung, außenseitig angeordnet sind. In allen Fällen ermöglichen solche Solarzellen eine autarke Energieversorgung des Systems, ohne Verkabelungen nach außen. Die eine oder mehreren Solarzellen, die auf der Materialfolie angeordnet sind, können biegsam, flexibel und/oder faltbar sein, so dass die Solarzellen mit dem Rest der Materialfolie am Halteelement auf- und abwickelbar oder auf- und abraffbar sind.
Ein dritter Aspekt der Erfindung betrifft eine Baustruktur, die ein System nach dem zweiten Aspekt der Erfindung und eine Fläche aufweist. Die Baustruktur kann beispielsweise ein Gebäude oder ein Teil eines Gebäudes, wie eine Wand oder ein Dach, oder ein Fahrzeug oder eine Maschine sein. Die Fläche kann insbesondere eine Öffnung und/oder eine lichtdurchlässige Fläche, wie ein Fenster sein. Das System ist dabei dazu eingerichtet, einen durch die Materialfolie abgedeckten Abschnitt der Fläche durch Einfahren oder Ausfahren der Materialfolie selektiv einzustellen, insbesondere durch auf- und abrollen oder durch auf- und abraffen der Materialfolie. Dabei ist das zweite Ende der Materialfolie vorzugsweise an der Baustruktur befestigt. Ein System nach dem zweiten Aspekt der Erfindung kann dabei beispielsweise dafür verwendet werden, eine Lademulde eines LKWs oder ein Treibhaus selektiv abzudecken.
Insbesondere wenn die Fläche vertikal (inkl. nahezu vertikal verläuft), kann die Vorrichtung des Systems, insbesondere ein Gehäuse davon, schwebend ausgeführt sein bzw. frei von starren oder artikulierten (unmittelbaren) Verbindungen an der Baustruktur sein.
Insbesondere wenn die Fläche schräg oder horizontal verläuft, kann die Vorrichtung des Systems einen Fahrmechanismus, eine vom Antrieb getriebene Wickelwelle, mindestens ein Umsetzungselement, mindestens eine mechanische Führung, und/oder mindestens ein Stützelement wie oben beschrieben aufweisen.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

1 zeigt eine schematische Ansicht eines Systems gemäß einer Ausführungsform des zweiten Aspekts der Erfindung.
2 zeigt eine schematische Ansicht einer Baustruktur gemäß einer Ausführungsform des dritten Aspekts der Erfindung, die das System der 1 umfasst.
3 zeigt eine schematische Ansicht eines Systems gemäß einer weiteren Ausführungsform des zweiten Aspekts der Erfindung.
4 zeigt eine Detailansicht einer Vorrichtung eines Systems gemäß einer Ausführungsform des ersten Aspekts der Erfindung, die Teil des Systems der 3 ist.
5 zeigt eine weitere schematische Ansicht der Vorrichtung der 4.
6 zeigt eine weitere schematische Ansicht der Vorrichtung der 4 und 5.
7 zeigt eine schematische Ansicht eines Systems gemäß einer weiteren Ausführungsform des zweiten Aspekts der Erfindung.
8 zeigt eine Detailansicht einer Vorrichtung eines Systems gemäß einer Ausführungsform des ersten Aspekts der Erfindung, die Teil des Systems der 7 ist.
9 zeigt ein System gemäß einer Ausführungsform des zweiten Aspekts der Erfindung, bei dem eine abzudeckende Fläche ein regelmäßiges und flaches Profil aufweist.
10 zeigt ein System gemäß einer Ausführungsform des zweiten Aspekts der Erfindung, bei dem eine abzudeckende Fläche ein unregelmäßiges und gekrümmtes Profil aufweist.
11 zeigt eine Detailansicht einer mechanischen Führung eines Systems gemäß einer Ausführungsform des zweiten Aspekts der Erfindung.
12 zeigt eine Detailansicht einer mechanischen Führung eines Systems gemäß einer weiteren Ausführungsform des zweiten Aspekts der Erfindung.

BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
Um das Verständnis für die Prinzipien der Erfindung zu fördern, wird nun auf bestimmte bevorzugte Ausführungsformen verwiesen, die in den Zeichnungen dargestellt sind, und es werden bestimmte Ausdrücke verwendet, um diese zu beschreiben. Es versteht sich jedoch von selbst, dass damit keine Einschränkung des Umfangs der Erfindung beabsichtigt ist, wobei solche Änderungen und weitere Modifikationen der dargestellten Vorrichtung und solche weiteren Anwendungen der darin dargestellten Prinzipien der Erfindung in Betracht gezogen werden, wie sie einem Fachmann auf dem Gebiet, auf das sich die Erfindung bezieht, innerhalb des durch die Ansprüche definierten Umfangs normalerweise jetzt oder in Zukunft einfallen würden.
1 zeigt eine schematische Ansicht eines Systems 100 gemäß einer Ausführungsform des zweiten Aspekts der Erfindung, das eine Vorrichtung 10 gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung und eine flexible und aufrollbare Materialfolie 20 umfasst. Die Vorrichtung 10 umfasst ein Halteelement, das in dieser Ausführungsform als Wickelwelle 12 ausgeführt ist. Ein erstes Ende 20a der Materialfolie ist an der Wickelwelle 12 angebracht, sodass bei einer Drehung der Wickelwelle 12, die Materialfolie 20 um die Wickelwelle 12 aufgewickelt oder abgewickelt wird, je nachdem in welche Richtung die Wickelwelle 12 rotiert.
Die Wickelwelle 12 ist in einem Gehäuse 16 drehbar gelagert und durch das Gehäuse 16 von einer Umgebung im Wesentlichen isoliert sein, von einem Schlitz 19 abgesehen, durch den die Materialfolie 20 geführt ist, um auf die Wickelwelle 12 aufgewickelt zu werden oder aus der Wickelwelle 12 abgewickelt zu werden.
Die Vorrichtung 10 umfasst einen elektrischen Antrieb 14, der innerhalb des Gehäuses 16 angeordnet ist. In der gezeigten Ausführungsform ist der Antrieb 14 als Rohrmotor ausgeführt, der innerhalb der Wickelwelle 12 in koaxialer Anordnung mit der Wickelwelle 12 angeordnet ist. In dieser Ausführungsform treibt der Antrieb 14 die Wickelwelle 12. Die Wickelwelle 12 kann mithin von dem Antrieb 14 gedreht werden.
Die 2 zeigt eine schematische Ansicht einer Baustruktur 200 gemäß einer Ausführungsform des dritten Aspekts der Erfindung. Die Baustruktur 200 umfasst eine Fensterfläche 210, die in dieser Ausführungsform vertikal angeordnet ist, und ein horizontales Dach 220, das senkrecht zur Fensterfläche 210 verläuft. Die Baustruktur 200 kann beispielsweise Teil eines Gebäudes sein. Die 2 kann zusammen mit der 1 betrachtet werden. Dem ersten Ende 20a der Materialfolie 20 ist ein zweites Ende 20b entgegengesetzt, das an dem Dach 220 der Baustruktur fest verankert ist.
Bei einer vom Antrieb 14 angetriebenen Drehung der Wickelwelle 12 wird die Materialfolie 20 in das Gehäuse 16 eingefahren und um die Wickelwelle 12 aufgewickelt oder aus dem Gehäuse 16 ausgefahren und von der Wickelwelle 12 abgewickelt, je nachdem in welche Richtung die Wickelwelle 12 gedreht wird. Dadurch wird gleichzeitig eine translatorische Bewegung der Vorrichtung 10 in Bezug auf das feststehende zweite Ende 20b der Materialfolie verursacht. Dabei ändert sich ein ausgefahrener Abschnitt der Materialfolie 20, der die Fläche 210 abdeckt.
Wenn der Antrieb 14 die Wickelwelle 12 derart dreht, dass die Materialfolie 20 auf die Wickelwelle 12 aufgewickelt wird, wird ein ausgefahrener Abschnitt der Materialfolie 20, der sich außerhalb des Gehäuses 16 befindet, kleiner, und die Vorrichtung 10 fährt aufwärts entlang eines Fahrwegs, der sich entlang einer Vertikalrichtung erstreckt, in der sich der ausgefahrene Abschnitt der Materialfolie 20 erstreckt.
Wenn der Antrieb 14 die Wickelwelle 12 derart dreht, dass die Materialfolie 20 von der Wickelwelle 12 abgewickelt wird, wird ein ausgefahrener Abschnitt der Materialfolie 20 größer und die Vorrichtung 10 fährt abwärts entlang des Fahrwegs. Diese Abwärtsbewegung wird von der Schwerkraft unterstützt. Durch die Schwerkraft wird ferner die Materialfolie 20 ständig aufgespannt gehalten. Eine Steuerung des Antriebs kann dazu eingerichtet sein, den Antrieb 14 in einem Umfang zu drosseln, in dem die Abwärtsbewegung der Vorrichtung 10 durch die Schwerkraft angetrieben werden kann.
Sowohl bei einer Aufwärtsfahrt als auch bei einer Abwärtsfahrt der Vorrichtung 10 hält die Schwerkraft die Materialfolie 20 auf Spannung.
Mit dem Antrieb 14 ist ein Akkumulator 15 verbunden, der Energie speichert, die zum Betreiben des Antriebs 14 verwendet wird. Der Akkumulator 15 ist mit einer Solarzelle 17 verbunden. Die Solarzelle 17 ist auf dem Gehäuse 16 der Vorrichtung 10 außenseitig angeordnet und kann den Akkumulator 15 mit Solarstrom aufladen.
In der beispielhaften Ausführungsform der 1 und 2 ist die Vorrichtung 10 strukturell schwebend ausgeführt. Die Vorrichtung 10, insbesondere das Gehäuse 16, ist frei von jeglichen starren oder artikulierten Verbindungen an der Baustruktur 200. Die Vorrichtung 10 ist lediglich durch die Materialfolie 20 unmittelbar an der Baustruktur 200 gekoppelt.
Die 3 zeigt eine schematische Ansicht einer Baustruktur 200 gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung. Die Baustruktur 200 der 3 weist eine schräge Glasfläche 210 auf, die beispielsweise ein Dachfenster sein kann. Zum Abdecken der Fläche 210 ist in dieser Ausführungsform ein System 100 vorgesehen, dass eine Vorrichtung 10 umfasst, die dazu eingerichtet ist, die Fläche 210 mit der Materialfolie 20 kontrolliert abzudecken. Die 4 zeigt eine Detailansicht der Vorrichtung 10 des Systems 100 der 3.
In dieser Ausführungsform umfasst das System, das in der Baustruktur 200 montiert ist, zwei Führungen 44, die als Zahnschienen ausgeführt sind, und sich entlang des Fahrwegs der Vorrichtung 10 parallel zur Fläche 210 oder zur jeweiligen Zahnschiene 44 erstrecken. Die Zahnschienen 44 sind an beiden Axialenden der Vorrichtung 10 angeordnet, sodass sich die Vorrichtung 10, insbesondere die Wickelwelle 12, und die Fläche 210 zwischen den beiden Zahnschienen 44 erstreckt.
In dieser Ausführungsform der 3 und 4 ist die Vorrichtung 10 mit einem Fahrmechanismus 40 versehen. Der Fahrmechanismus 40 wird von dem Antrieb 14 betätigt und ist dazu eingerichtet, den ausgefahrenen Abschnitt der Materialfolie 20 kontrolliert zu verändern und dabei die Materialfolie 20 über die Fläche 210 aufgespannt zu halten. In der Ausführungsform der 3 und 4 kann der Fahrmechanismus 40 dazu eingerichtet sein, die Drehbewegung der Wickelwelle 12 anzutreiben.
Die Wickelwelle 12 ist um eine Zentralwelle 13 konzentrisch angeordnet. Die Wickelwelle 12 und die Zentralwelle 13 haben eine gemeinsame Drehachse und die Zentralwelle 13 ist innerhalb der Wickelwelle 12 angeordnet. Die Wickelwelle 12 und die Zentralwelle 13 sind durch eine Torsionsfeder 50 miteinander verbunden, die um die Zentralwelle 13 gewickelt ist und an einem ersten Ende 50a mit der Zentralwelle 13 verbunden ist und an einem zweiten Ende 50b mit der Wickelwelle 12 verbunden ist. Die 5 zeigt eine Detailansicht der Wickelwelle 12, der Zentralwelle 13, der Materialfolie 20 und der Torsionsfeder 50.
Die Zentralwelle 13 ist mit zwei Zahnrädern 42 verbunden, die an entgegengesetzten Axialenden der Zentralwelle 15 - links und rechts - angeordnet sind und jeweils mit einer der Zahnschienen 44 verzahnt gekoppelt sind. Der Antrieb 14 treibt eine Drehung der Zentralwelle 13. Dabei wird die Drehbewegung der Zentralwelle 13 an die Zahnräder 42 übertragen und dadurch in eine translatorische Bewegung der Vorrichtung 10 entlang der Zahnschienen 44 umgesetzt. Die Vorrichtung 10 wird dabei entlang der Zahnschienen 44 mechanisch geführt.
In anderen Ausführungsformen kann die Zentralwelle und optional die Torsionsfeder 50 nicht vorhanden sein, und der Antrieb 14 kann eine Drehung der Wickelwelle 12 unmittelbar antreiben, so dass die Wickelwelle 12 als Umsetzungselement des Fahrmechanismus 40 fungiert. Die Zahnräder 42 können dann mit der Wickelwelle 12 verbunden sein oder durch Zahnprofile der Wickelwelle 12 ersetzt werden.
Die 6 zeigt eine schematische Querschnittansicht der Vorrichtung 10 der 3-5. Der Antrieb 14 ist als Rohrmotor ausgeführt und innerhalb der Wickelwelle 12 axial angeordnet, neben dem Akkumulator 15. Die Zentralwelle 13 ist innerhalb der Wickelwelle 12 koaxial angeordnet. Die Wickelwelle 12 ist um die Zentralwelle durch Kugellagerungen 11a, 11b drehbar gelagert. Die Zentralwelle 13 ist mit den Zahnrädern 42 verbunden, die mit den Zahnschienen 44 verzahnt und translatorisch beweglich gekoppelt sind.
Je nachdem wie der Antrieb 14 die Wickelwelle 12 dreht, fährt die Vorrichtung 10 aufwärts oder abwärts entlang der Zahnschienen 44 (vgl. 3). Bei einer Aufwärtsbewegung der Vorrichtung 10 wird die Materialfolie 20 um die Wickelwelle 12 aufgewickelt, sodass ein ausgesetzter bzw. nicht abgedeckter Abschnitt der Fläche 210 größer wird. Bei einer Abwärtsbewegung der Vorrichtung 10 wird die Materialfolie von der Wickelwelle 12 abgewickelt, sodass ein ausgesetzter bzw. nicht abgedeckte Abschnitt der Fläche 210 kleiner wird. Wenn die Materialfolie 20 vollständig ausgefahren ist, kann die Fläche 210 vollständig abgedeckt sein. Wenn die Materialfolie 20 vollständig eingefahren ist, kann die Fläche 210 vollständig ausgesetzt sein.
Durch den Fahrmechanismus 40 wird also die translatorische Bewegung der Vorrichtung 10 und gleichzeitig die Auf- bzw. Abwickelbewegung der Wickelwelle 12 angetrieben. Dabei wird die Materialfolie 20 durch den Fahrmechanismus 40 und die Antriebskraft des Antriebs 14 aufgespannt gehalten.
Die Torsionsfeder 50 übt aufgrund ihrer Rückstellungskraft eine zusätzliche adaptive Spannungskraft auf die Materialfolie 20 und sorgt dadurch dafür, dass der ausgefahrene Abschnitt der Materialfolie 20 stets aufgespannt bleibt. Die Torsionsfeder 50 kann Unregelmäßigkeiten kompensieren, die sich in einem Spannungszustand der Materialfolie 20 im Betrieb ergeben können, beispielsweise aufgrund von Unregelmäßigkeiten der Materialfolie 20, des Fahrwegs, oder des Fahrmechanismus, beispielsweise der Fahrschienen 44, oder aufgrund unerwarteter mechanischer Eingriffe auf die Materialfolie 20, beispielsweise durch starken Wind.
In der beispielhaften Ausführungsform der 3-6 umfasst die Vorrichtung 10 ferner zwei Stützelemente 46, die jeweils ein Hebelelement 49 und ein Rollelement 47 aufweisen. Jedes Hebelelement 49 verbindet eines der Rollelemente 47 mit einer axialen Lagerung, die der Drehachse der Wickelwelle 20 entspricht. Die Hebelelemente 49 sind in Bezug auf die Wickelwelle 12 symmetrisch angeordnet (vgl. 4), sodass bei einer translatorischen Bewegung der Vorrichtung 10 entlang des Fahrwegs bzw. entlang der Zahnschienen 44, eines der Stützelemente 46 der Vorrichtung 10 nachfolgt und das andere der Stützelemente 46 vor der Vorrichtung 10 vorausfährt. Die Hebelelemente 49 sind derart vorgespannt, dass sie kleine Abweichungen der translatorischen Bewegung der Vorrichtung 10 entlang des Fahrwegs in einer Richtung senkrecht zum Fahrweg ausgleichen können, sodass eine translatorische Bewegung der Vorrichtung senkrecht zum Fahrweg beschränkt oder verhindert wird. Dabei können die Rollelemente 47 gegen eine Fläche der Baustruktur 200 oder einer Führungsstruktur abrollen, die parallel zur Fläche 210 oder zur Zahnschiene 44 ist.
In der beispielhaften Ausführungsform der 3-6 umfasst das System 100 ferner eine Mehrzahl von flexiblen und biegsamen Solarzellen 27, die auf der Materialfolie 20 angeordnet sind. Die Materialfolie 20 und die Solarzellen 27 können wie das Trägersubstrat bzw. wie die Solarzellen ausgeführt sein, die in der DE 10 2022 133 530 A1 beschrieben sind. Der von den Solarzellen 27 bereitgestellten Strom kann in den elektrischen Antrieb 14 und/oder den Akkumulator 15 eingespeist werden. Alternativ oder zusätzlich kann der von den Solarzellen 27 erzeugten Solarstrom aus dem System 100 abgeleitet werden, beispielsweise durch eine Stromleitung 21, die am zweiten Ende 20b der Materialfolie 20 angeordnet sein kann, wie in der 1 gezeigt. Wenn die Stromleitung 21, wie in der Ausführungsform der 1. am feststehenden zweiten Ende 20b der Materialfolie 20 angeordnet ist, kann die Stromleitung 21 ebenfalls eine feste Lage haben, was die Ableitung des Stroms strukturell vereinfacht
Die 7 zeigt eine schematische Ansicht einer Baustruktur 200 gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, in der der Fahrmechanismus 40 der Vorrichtung 10 im Vergleich zu den 3 und 4 anders ausgeführt ist. Die 8 zeigt eine Detailansicht der Vorrichtung 10 des Systems 100 der 7.
In der Ausführungsform der 7 und 8 umfasst der Fahrmechanismus 40 eine Tragestruktur 41, in der die Wickelwelle 12 frei gelagert ist. In der Tragestruktur 41 sind auch weitere Wellen 42a und 42b sowie ein rollbares Stützelement 46 parallel zur Wickelwelle 12 gelagert, die sich parallel zur Wickelwelle 12 erstrecken. Anders als in der Ausführungsform der 3-6 ist der Fahrmechanismus 40 in der Ausführungsform der 7 und 8 nicht dazu eingerichtet, eine Drehbewegung einer Zentralwelle 13 unmittelbar anzutreiben (und auch nicht der Wickelwelle 12). Der Fahrmechanismus 40 ist dazu eingerichtet, eine Drehbewegung der Zahnwelle 42a anzutreiben und dadurch die translatorische Bewegung der Vorrichtung 10 entlang der Zahnschienen 44 bzw. des Fahrwegs F zu anzutreiben. Die translatorische Bewegung der Vorrichtung 10 entlang der Zahnschienen 44 wird durch die Zahnwelle 42b und das rollbare Stützelement 46 stabilisiert. Die Zahnwelle 42b ist, wie die getriebene Zahnwelle 42b, mit der Zahnschiene 44 verzahnt und wird entlang der Zahnschiene 44 mechanisch geführt. Das Stützelement 46 kann dazu eingerichtet sein, gegen eine Fläche der Baustruktur oder einer Führungsstruktur abzurollen, die sich parallel zur abzudeckenden Fläche 210 erstreckt. Bei der translatorischen Bewegung der Vorrichtung 10 entlang des Fahrwegs F bewirkt die Rückstellungskraft der Torsionsfeder 50, durch welche die Wickelwelle 12 mit einer ortsfesten Struktur, beispielsweise mit der Tragestruktur 41 gekoppelt ist, eine entsprechende Auf- oder Abwicklung der Materialfolie 20, je nach dem in welche Richtung die Vorrichtung 10 fährt. Dabei wird die Materialfolie 20 von der Torsionsfeder 50 ferner auf Spannung gehalten. In der 6 wird auch ein Aufladeelement 19 zum kontaktlosen Aufladen eines Akkumulators 15 der Vorrichtung 10 gezeigt.
Durch die Wirkung der Wellen 42a und 42b und des Stützelements 46 wird eine sehr zuverlässige mechanische Führung der Vorrichtung 10 entlang der Schienen 44 gewährleistet, selbst wenn die Schienen 44 einen unregelmäßigen, genickten und/oder gekrümmten Profil ausweisen.
Die 9 zeigt eine schematische Ansicht einer Baustruktur 200, bei der eine mechanische Führung 44, die den Zahnschienen 44 der 3 und 7 entsprechen kann, mit einem flachen und regelmäßigen Profil montiert ist. Eine Vorrichtung 10, die einer Vorrichtung gemäß der Ausführungsform der 7 und 8 ist, kann entlang der mechanischen Führung 44 kontrolliert fahren und dadurch die Materialfolie 20 kontrolliert ein- und ausfahren.
Die 10 zeigt eine schematische Ansicht einer Baustruktur 200, bei der die mechanische Führung 44, die den Zahnschienen 44 der 3 und 7 entsprechen kann, ein gekrümmtes und unregelmäßiges Profil montiert ist. Dank der durch die Wellen 42a und 42b und durch das Stützelement 46 implementierte mechanische Führung kann die Vorrichtung 10 zuverlässig entlang der Führung 44 kontrolliert fahren und dadurch die Materialfolie 20 kontrolliert ein- und ausfahren.
Die 11 zeigt eine schematische Detailansicht der mechanischen Führungsstruktur des Systems 100 der 9 und 10, in der die Führung 44 integriert ist. Eine solche mechanische Führungsstruktur kann auf jeder Seite der Vorrichtung 10 angeordnet sein, beispielsweise links und rechts von einer abzudeckenden Fläche. Die Führungsstruktur umfasst die Zahnschiene 44, wie die Zahnschiene 44 der 3 oder 7. Gegenüber der Zahnschiene 44 ist eine Stützwand 44c angeordnet. Die Stützelemente 46 der Vorrichtung 10 der 3 oder 7 können gegen die Stützwand 44c abrollen. An beiden länglichen Enden der Zahnschiene 44 sind Anschlagsenden 44a, 44b vorgesehen, die den Fahrweg der Vorrichtung 10 beschränken. Die mechanische Struktur der 9-11, insbesondere die Zahnschiene 44, ist aus einem flexiblen Material hergestellt und kann mithin an ein unregelmäßiges und gekrümmtes Profil angepasst werden, wie in der 10 gezeigt.
Die 12 zeigt eine Variante des erfindungsgemäßen Systems, in dem Leitrohre 43 entlang eines gekrümmten Fahrwegs der Vorrichtung 10 vorgesehen sind, auf die ein ausgefahrener Abschnitt der Materialfolie 20 gestützt wird. Da der ausgefahrene Abschnitt der Materialfolie 20 in Bezug auf die Leitrohre 43 statisch bleibt und durch die translatorische Bewegung der Vorrichtung 10 verändert wird, kann ein Reibungsverschleiß der Materialfolie 20 verringert werden, insbesondere in Vergleich zu herkömmlichen Lösungen, in denen die Materialfolie 20 gegen die Leitrohre 43 gleitet.
Obwohl bevorzugte beispielhafte Ausführungsformen in den Zeichnungen und der vorangehenden Beschreibung gezeigt und detailliert beschrieben sind, sollten diese als rein beispielhaft und nicht als Einschränkung der Erfindung angesehen werden. Es wird in diesem Zusammenhang darauf hingewiesen, dass nur die bevorzugten beispielhaften Ausführungsformen gezeigt und spezifiziert sind, und dass alle Variationen und Modifikationen geschützt werden sollten, die gegenwärtig oder in Zukunft innerhalb des Schutzbereichs der Erfindung liegen, wie er in den Ansprüchen definiert ist.
BEZUGSZEICHENLISTE

10: Vorrichtung
11a, 11b: Kugellagerungen
12: Wickelwelle
13: Zentralwelle
14: Antrieb
15: Akkumulator
16: Gehäuse
17: Solarzelle
19: Schlitz
20: Materialfolie
20a, 20b: Enden der Materialfolie
21: Stromleitung
41: Tragestruktur
42: Zahnrad
42a, 42b: Zahnwellen
43: Leitrohre
44: Zahnschiene
44a, 44b: Anschlagsenden der Zahnschiene
44c: Stützwand der Zahnschiene
46: Stützelement
47: Rollelement
49: Hebelelement
50: Torsionsfeder
50a, 50b: Enden der Torsionsfeder
200: Baustruktur
210: Fläche
220: Dach
F: Fahrweg

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 0676514 A1 [0006]
DE 102022133530 A1 [0037, 0063]

Claims

Vorrichtung (10) zum Einfahren und Ausfahren einer flexiblen und/oder faltbaren Materialfolie (20), die Folgendes aufweist: ein Halteelement, wobei ein erstes Ende (20a) der Materialfolie (20) an das Halteelement (12) derart anbringbar ist, dass die Materialfolie (20) am Halteelement ein- und ausfahrbar ist, insbesondere um das Halteelement (12) auf und abwickelbar oder am Haltelement auf- und abraffbar, und einen Antrieb (14), der dazu eingerichtet ist, eine translatorische Bewegung der Vorrichtung entlang eines Fahrwegs zu treiben, wobei die Vorrichtung (10) dazu eingerichtet ist, durch die vom Antrieb (14) getriebene translatorische Bewegung einen ausgefahrenen Abschnitt der Materialfolie (20) durch Einfahren oder Ausfahren der Materialfolie (20) zu verändern.
Vorrichtung nach Anspruch 1, die ferner ein Gehäuse (16) zum Aufnehmen eines eingefahrenen Abschnitts der Materialfolie (20) umfasst, und wobei die Vorrichtung (10) dazu eingerichtet ist, durch die vom Antrieb (14) getriebene translatorische Bewegung den ausgefahrenen Abschnitt der Materialfolie (20) durch Einfahren der Materialfolie (20) in das Gehäuse (16) oder durch Ausfahren der Materialfolie (20) aus dem Gehäuse (16) zu verändern.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Vorrichtung (10), insbesondere das Gehäuse (16) nach Anspruch 2, frei von starren oder artikulierten Verbindungen an einer statischen Baustruktur (200), vorzugsweise strukturell schwebend, ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Antrieb (14) dazu eingerichtet ist, die translatorische Bewegung der Vorrichtung (10) entlang des Fahrwegs durch Betätigen eines Fahrmechanismus (40) zu treiben, wobei der Fahrmechanismus (40) dazu eingerichtet ist, den ausgefahrenen Abschnitt der Materialfolie (20) kontrolliert zu verändern und dabei die Materialfolie (20) aufgespannt zu halten.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Halteelement eine Wickelwelle (12) zum Aufwickeln und Abwickeln der Materialfolie (20) um die Wickelwelle (12) ist oder umfasst, wobei bei einer von dem Antrieb (14) getriebenen translatorischen Bewegung der Vorrichtung (10) entlang des Fahrwegs der ausgefahrene Abschnitt der Materialfolie (20) durch Aufwickeln oder Abwickeln um die Wickelwelle (12) veränderbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 4 und 5, wobei der Fahrmechanismus (40) dazu eingerichtet ist, eine Drehbewegung der Wickelwelle (12) anzutreiben, wobei die Vorrichtung (10) dazu eingerichtet ist, einen abgewickelten Abschnitt der Materialfolie (20) durch Drehen der Wickelwelle (12) zu verändern.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Fahrmechanismus (40) mindestens ein Umsetzungselement aufweist, insbesondere mindestens ein rotierendes Element, vorzugsweise ein Zahnprofil oder Zahnrad (42), das dazu eingerichtet ist, eine Antriebskraft des Fahrmechanismus (40) in die translatorische Bewegung der Vorrichtung entlang des Fahrwegs umzusetzen, insbesondere durch mechanische Führung entlang einer Fahrschiene, vorzugsweise einer Zahnschiene (44), die sich entlang des Fahrwegs erstreckt, wobei das mindestens eine Umsetzungselement vorzugsweise der Wickelwelle (12) und/oder einem rotierenden Element entspricht, das parallel zur Wickelwelle (12) bzw. zum Halteelement (12) drehbar gelagert ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Fahrmechanismus (40) mindestens ein Stützelement (46) aufweist, das dazu eingerichtet ist, eine translatorische Bewegung der Vorrichtung senkrecht zum Fahrweg zu beschränken oder zu verhindern, wobei das mindestens eine Stützelement (46) vorzugsweise vorgespannt ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die ferner ein Vorspannungselement (50) aufweist, das den ausgefahrenen Abschnitt der Materialfolie (20) verspannt.
Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei das Halteelement (12) eine Wickelwelle (12) nach Anspruch 5 und eine Zentralwelle (13) umfasst, wobei die Wickelwelle (12) und die Zentralwelle konzentrisch drehbar gelagert sind, wobei die Zentralwelle (13) innerhalb der Wickelwelle (12) angeordnet ist, wobei das Vorspannungselement (50) eine Torsionsfeder umfasst, wobei die Wickelwelle (12) und die Zentralwelle (13) durch die Torsionsfeder miteinander verbunden sind, wobei die Torsionsfeder (50) vorzugsweise dazu eingerichtet ist, eine Drehung der Zentralwelle (13) an die Wickelwelle (12) zu übertragen und dabei vorzugsweise eine der Drehung entgegengesetzten Spannungskraft auf die Materialfolie (20) auszuüben.
Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei der Antrieb (14) dazu eingerichtet ist, eine Drehbewegung der Zentralwelle (13) anzutreiben, wobei die Vorrichtung (10) dazu eingerichtet ist, einen ausgefahrenen Abschnitt der Materialfolie (20) durch drehen der Zentralwelle (13) zu verändern, wobei die Torsionsfeder (50) dazu eingerichtet ist, eine vom Antrieb (14) getriebenen Drehung der Zentralwelle (13) an die Wickelwelle (12) zu übertragen und dabei vorzugsweise eine der Drehung entgegengesetzten Spannungskraft auf die Materialfolie (20) auszuüben.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die ferner eine oder mehrere Solarzellen (17) aufweist, die auf der Vorrichtung, insbesondere auf dem Gehäuse (16), außenseitig angeordnet sind, und die vorzugsweise dazu eingerichtet sind, den Antrieb (14) oder einen Akkumulator (15) der Vorrichtung (10) mit Solarstrom zu versorgen.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Antrieb (14) innerhalb der Wickelwelle (12) angeordnet ist, vorzugsweise in koaxialer Anordnung mit der Wickelwelle (12) oder innerhalb der Wickelwelle (12).
System (100) zum selektiven Abdecken einer Fläche (210), das Folgendes umfasst: eine Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, und eine flexible und/oder faltbare Materialfolie (20) zum Abdecken der Fläche (210), wobei ein erstes Ende (20a) der Materialfolie (20) an dem Halteelement (12) der Vorrichtung derart befestigt ist, dass die Materialfolie (20) am Halteelement (12) auf- und abwickelbar ist oder ab- und aufraffbar ist, wobei die Vorrichtung (10) dazu eingerichtet ist, durch eine vom Antrieb (14) getriebene translatorische Bewegung einen ausgefahrenen Abschnitt der Materialfolie (20) durch Einfahren oder Ausfahren der Materialfolie (20) zu verändern und dadurch einen abgedeckten Abschnitt der Fläche zu verändern.
System (100) nach Anspruch 14, wobei ein zweites Ende (20b) der Materialfolie (20), das dem ersten Ende (20a) entgegengesetzt ist, feststehend bzw. an einer Baustruktur (200) befestigbar oder befestigt ist.
System (100) nach Anspruch 14 oder 15, wobei die Materialfolie (20) und/oder der Fahrweg vertikal verläuft, so dass die Schwerkraft die translatorische Bewegung der Vorrichtung (10) treibt oder unterstützt.
System (100) nach einem der Ansprüche 14 bis 16, das ferner eine oder mehrere Führungen (44) umfasst, die sich entlang des Fahrwegs erstrecken, wobei die Vorrichtung getrieben vom Antrieb (14) entlang der einen oder mehreren Führungen (44) verfahrbar ist.
System (100) nach Anspruch 17, wobei die eine oder mehreren Führungen jeweils eine Fahrschiene umfassen, vorzugsweise eine Zahnschiene (44), wobei der Antrieb (14) dazu eingerichtet ist, einen Fahrmechanismus (40) zu treiben, der eine Drehbewegung mindestens eines rotierenden Elements (42) in eine translatorische Bewegung der Vorrichtung, insbesondere des mindestens einen rotierenden Elements (42), entlang der einen oder mehreren Führungen (44) umsetzt.
System (100) nach einem der Ansprüche 14 bis 18, das ferner eine oder mehrere Solarzellen (27) umfasst, die auf der Materialfolie (20) angeordnet sind, und die vorzugsweise dazu eingerichtet sind, den Antrieb (14) oder einen Akkumulator (15) der Vorrichtung mit Strom zu versorgen.
Baustruktur (200), die ein System (100) nach einem der Ansprüche 14 bis 19 und eine Fläche (210) aufweist, wobei das System (100) dazu eingerichtet ist, einen durch die Materialfolie (20) abgedeckten Abschnitt der Fläche (210) durch Einfahren oder Ausfahren der Materialfolie (20) selektiv einzustellen, wobei ein zweites Ende (20b) der Materialfolie (20), das dem ersten Ende (20a) entgegengesetzt ist, vorzugsweise an der Baustruktur (200) befestigt ist.
Baustruktur (200) nach Anspruch 20, wobei die Fläche (210) vertikal verläuft und wobei die Vorrichtung des Systems (100), insbesondere deren Gehäuse (16), schwebend ausgeführt ist oder frei von starren oder artikulierten Verbindungen an der Baustruktur (200) ist.
Baustruktur (200) nach Anspruch 20, wobei die Fläche (210) schräg oder horizontal verläuft und wobei die Vorrichtung des Systems (100) eine Vorrichtung (10) gemäß einem der Ansprüche 3 bis 13 ist.