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Bowdenzughülle Die Erfindung betrifft Bowdenzughüllen, die einen aus
nebeneinander angeordneten Drahtwindungen bestehenden Mantel und ein darin angeordnetes,
aus Kunststoff bestehendes und als getrenntes Rohr ausgebildetes Futter aufweisen.
Unter Bowdenzughüllen sind Mäntel von Kabeldruckzuginitteln zu verstehen. In diesen
Mänteln befinden sich Kernelemente in den meisten Fällen in Form von Kabeln, welche
relativ zu den Mänteln axial verschiebbar sind.
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Bekannte Bowdenzughüllen entstehen durch Aufwickeln von einem oder
mehreren Drähten zu einer geschlossenen Wicklung. Mit derartigen Hüllen ausgerüstete
Bowdenzüge eignen sich jedoch nur zur Übertragung verhältnismäßig geringer Kräfte,
da im allgemeinen die Windungen der Drähte im wesentlichen senkrecht zur Mantelachse
angeordnet sind und beim Abbiegen des Bowdenzuges in der Weise aufeinander einwirken,
daß die neutrale Biegeachse der Bowdenzughülle nicht mehr mit der Längsmittelachse
zusammenfällt und demgemäß das Kabel eingequetscht wird. Außerdem kann sich die
bekannte Bowdenzughülle verziehen, d. h. längen oder verkürzen, wenn erhöhte
Kräfte auf sie einwirken. Schließlich ist festzustellen, daß die Reibung zwischen
den bekannten Dowdetzughüllen und den darin befindlichen Kabeln insbesondere bei
erhöhter Kraftübertragung sehr erhebliche Werte annimmt.
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Es sind auch schon Bowdenzüge bekanntgeworden, bei denen die Reibung
zwischen Kabel und Hülle durch die Anordnung eines Kunststoffschlauches zwischen
beiden Elementen vermindert wird. Derartige Bowdenzüge haben neben der verminderten
Reibung außerdem den Vorteil, daß in ihr Inneres nicht so ohne weiteres Feuchtigkeit,
Staub, korrosive Stoffe oder andere Materialien mit schädlichen Einflüssen eindringen
können. Andererseits haben diese bekannten Bowdenzüge wiederum den Nachteil, daß
sie nur zum übertragen verhältnismäßig geringer Kräfte geeignet sind, weil die Drahtwindungen
in der Hülle eines der bekannten Bowdertzüge wiederum senkrecht zu der Bowdenzugachse
verlaufen und demgemäß beim Abbiegen dieses bekannten Bowdenzuges die neutrale Biegeachse
der Hülle von der geometrischen Achse abweicht, so daß das Kabel eingeklemmt wird,
wenn nicht die Hülle bereits in gestrecktem Zustand genügend Spielraum läßt, der
allerdings wiederum zu schlechter Führung des Kabels Anlaß gibt. Außerdem hat der
bekannte Bowdenzug den Nachteil, daß das Kunststoffrohr der Bowdenzughülle lose
in dem aus Drahtwindungen bestehenden Mantel angeordnet ist und in dem Mantel frei
gleiten kann. Hierbei ist das Kunststoffrohr einem großen Verschleiß unterworfen.
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Bei anderen bekannten Bowdenzügen mit Hüllen, welche aus einem Drahtmantel
und einem Kunststoffrohr bestehen, sind jeweils der Drahtmantel und die Kunststoffhülle
auf ihrer ganzen Länge fest miteinander verbunden. Auch bei einer derartigen bekannten
Bowdenzughülle stehen die Drahtwindungen etwa senkrecht zu der entsprechenden Bowdenzugachse,
was zu Verkleinmungen des BowdenzugkabeIs führt. Außerdem unterliegt das Kunststoffrohr
auf Grund seiner festen Verbindung mit dem Drahtmantel hohen Belastungen beim Abbiegen
des aus einer derartigen Hülle gebildeten Bowdenzuges, was wiederum zu hohem Verschleiß
führt.
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Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, bei Bowdenzughüllen,
die einen aus nebeneinander angeordneten Drahtwindungen bestehenden Mantel und ein
darin angeordnetes, aus Kunststoff bestehendes und als getrenntes Rohr ausgebildetes
Futter aufweisen, das mit dem Mantel in Längsrichtung fest verbundene ist, die genannten
Nachteile zu vermeiden und eine Bowdenzughülle zu schaffen, welche für Bowdenzüge
zur Übertragung großer Kräfte geeignet, in der Herstellung billig und im Gebrauch
zuverlässig ist.
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Die genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß bei
dem Mantel die neutrale Biegelinie, wie an sich bekannt, ün wesentlichen mit der
Längsmittelachse
zusammenfällt und daß das Futter am Mantel an mindestens einer, vorzugsweise an
mehreren im Abstand angeordneten Stellen so befestigt ist, daß es beim Biegen kleine
Bewegungen relativ zum Mantel durchführen kann. Vorzugsweise soll der Mantel aus
einer Gruppe von schraubenförmig um das Futter mit großer Steigung gewickelten Drähten
bestehen, die in Reibungsverbindung mit dem Futter sind und so eine Längsbewegung
desselben relativ zum Mantel zu verhindern versuchen.
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Die erfindungsgemäße Bowdenzughülle hat den Vorteil gegenüber den
bekannten Hüllen, daß sie elastisch ist, sich jedoch im Querschnitt beim Biegen
um einen verhältnismäßig kleinen Radius nicht verzieht oder deformiert bzw. längt
oder verkürzt. Außerdem ist die Hülle im wesentlichen undurchlässig und verhindert
das Eindringen von Feuchtigkeit, Staub oder anderen Materialien, die durch Korrosion,
Abrieb oder andere Wirkungen die freie Bewegung des Kernelementes beeinträchtigen
könnten. Es hat sich auch gezeigt, daß die erfindungsgemäße Bowdenzughülle eine
sehr hohe Lebensdauer hat und die damit ausgerüsteten Bowdenzüge sich durch hohe
Geräuscharmut auszeichnen, auch wenn keine Schmiermittel zwischen Hülle und Kernelement
zur Anwendung kommen.
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Es haben sich auch schon verschiedene Ausführungsformen der Erfindung
als zweckmäßig erwiesen, von denen die eine darin besteht, daß an einem oder beiden
Enden des Mantels ein Halteorgan, beispielsweise in Form eines Halteringes, befestigt
ist, das eine Längsbewegung der Enden des Futters verhindert.
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Weitere Ausführungsformen und Einzelheiten der Erfindung werden nachfolgend
durch Ausführungsbeispiele an Hand der Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen
stellt dar F i g. 1 eine teilweise geschnittene Seitenansicht eines Bowdenzuges
mit einem Gehäuse, das aus einer Vielzahl von runden Drähten besteht, die nebeneinander
mit hoher Steigung um ein Kunststoffrohr herumgewickelt sind, F i g. 2 eine
teilweise geschnittene Seitenansicht eines Bowdenzuges, bei dem die Hülle einen
im wesentlichen flachen Draht aufweist, der schraubenförmig um ein Kunststoffrohr
herumgewickelt ist, F i g. 3 eine teilweise geschnittene Seitenansicht eines
Bowdenzuges, ähnlich dem in F i g. 2 dargestellten, wobei jedoch die Enden
des Kunststoffrohres nach außen aufgeweitet sind, um so dieses Rohr an einer axialen
Bewegung relativ zum MetAmantel zu hindern, und F i g. 4 eine teilweise geschnittene
Seitenansicht eines Bowdenzuges, ähnlich dem in F i g. 2 dargestellten, wobei
jedoch Endringe fest an der Hülle angebracht sind.
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Das Kabeldruckzugmittel oder der Bowdenzug nach F i g. 1 weist
ein biegsames Kernelement 10 in Form eines geflochtenen oder verseilten Drahtes
aus Stahl oder anderen Metallen auf. Das Kernelement ist in seinem Gehäuse oder
einer Hülle angeordnet, das ein Innenrohr 11 aus Kunststoff, vorzugsweise
aus Superpolyamidharz oder Polytetraftuoräthylen, besitzt. Das Kunststoffrohr ist
vorzugsweise nahtlos gespritzt und weist eine geringe Wandstärke auf (beispielsweise
von ungefähr 0,38 mm Wandstärke bei einem Rohr von ungefähr
3,2 mm Durchmesser). Der innere Durchmesser ist dabei um so viel größer als
der Außendurchmesser des Kemelementes, daß das letztere frei in dem Rohr gleiten
kann. Vorzugsweise ist ferner das Rohr mit einem reichlichen überzug eines Schmiermittels
versehen, um die axialle Bewegung des Kernelementes zu erleichtern.
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Das Gehäuse weist ferner einen metallischen Mantel auf, der aus einer
Vielzahl von Stahl-' oder Metalldrähten 12 besteht, die nebeneinander und schraubenförmig
mit großer Steigung um das Kunststoffrohr 11 herum angeordnet sind. Die Drähte
12 sind so dicht um das Rohr herumgewickelt, daß das letztere auf praktisch seiner
ganzen Länge festgehalten ist und so gegen eine Längsbewegung relativ zum Mantel
gesichert ist.
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Die den Mantel bildenden Drähte 12 können in die schraubenfönnige
Gestalt, die sie als Mantel einnehmen, vorgeformt werden, und in diesem Fall kann
die Kabelhülle lediglich aus dem aus Kunststoff bestehenden Innenrohr
11 und dem umgebenden Drahtmantel 12 bestehen. Gegebenenfalls kann ein Haltedraht
13 in Form einer offenen Wicklung dicht um die Manteldrähte 12 herumgewickelt
sein, um diese so in enger Berührung mit dem Rohr 11 zu
halten. Um den Haltedraht
13 zu befestigen, ist ein metallischer Haltestreifen 14 schraubenförmig um
die Enden der Umhüllung herumgewickelt. Der Haltesteifen ist an einer Seite mit
einer Nut 15 versehen, die den Haltedraht gerade aufnehmen kann. Er ist um
mehrere Windungen des Haltedrahtes an den Enden der Hüllle so fest herumgewickelt,
daß der Bindedräht 13 sicher gehalten wird.
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Eine gemäß F i g. 1 ausgebildete Hülle, bei der die Manteldrähte
in schraubenförmigen Bahnen von hoher Steigung vorgesehen sind, hat eine neutrale
Biegeachse, die im wesentlichen mit ihrer geometrischen Achse übereinstimmt. Daher
kann ein solcher Mantel das Kunststoffrohr sicher auf der ganzen Länge des Bowdenzuges
erfassen, ohne daß dadurch die Biegemöglichkeit des Gehäuses beeinträchtigt ist.
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Anstatt die Hülle dadurch zu bilden, daß die Drähte 12 dicht um das
Kunststoffrohr herumgelegt werden, kann der Mantel auch getrennt hergestellt und
dann das Rohr in ihn eingeschoben werden. An-
schließend können dann die Haltestreifen
14 so zusammengepreßt werden, daß die Endtefle des Mantels die Endteile des Rohres
erfassen und das Rohr so gegen eine Längsbewegung relativ zum Mantel sichern.
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Der Bowdenzug gemäß F i g. 2 weist ein biegsames Kernelement
20 in Form eines verseilten Kabels auf, das aus Stahl- oder Metalldrähten besteht.
Das Kernelement ist in einer Hülle gleitbar angeordnet, deren innerer Bestandteil
ein Kunststoffrohr 21 bildet.
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Auch hier ist das Kunststoffrohr vorzugsweise nahtlos gespritzt und
von geringer Wandstärke, wobei der Innendurchmesser nur wenig größer als der
A ' uß ' endurchmesser des Kernelementes ist. Auch dieseslohr kann
aus Superpolyamidharz oder Polytetrafluoräthylen sein. Das Kernelement ist zweckmäßig
innerhalb des Rohres so ausreichend geschmiert, daß es leicht gleiten kann. Das
Rohr ist durch einen äußeren Mantel geschützt und verstärkt, der aus im wesentlichen
flachen Drähten 22 besteht, deren Windungen bei einer verhältnismäßig kleinen Steigung
neben-:` einander schraubenförmig angeordnet sind. Der Quer-# schnitt des Drahtes
22 ist im wesentlichen trapezföZ-mig mit abgerundeten Ecken, so daß nach dem Herumwickeln
um das Rohr 21 die Vorderkante 23#
einer Windung unterhalb der Hinterkante
24 der benachbarten Windung liegt. Durch diese Konstruktion .wird ein Mantel gebildet,
dessen Windungen gegeneinander anliegen, so daß der Mantel starken Druckkräften
ohne Deformation widerstehen kann. Die neutrale Biegeachse fällt dabei im wesentlichen
mit der Mittellinie des Mantels zusammen.
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Es ist häufig nicht zweckmäßig, den Hüllendraht 22 sofort dicht um
das Plastikrohr 21 herumzuwickeln. Vielmehr ist es zur Herstellung eines Bowdenzuges
gemäß F i g. 2 oft zweckmäßig, zuerst den Manteldraht 22 aufzuwickeln und
dann das Kunststoffrohr einzuschieben. Da vorzugsweise der Mantel das Rohr dicht
umfassen soll, wird der Mantel so kalt verformt - und zwar nachdem der Mantel
gewickelt und das Plastikrohr eingesteckt ist -, daß er dicht am Rohr anliegt.
Bei der Konstruktion nach F i g. 2 ist eine Anzahl von Windungen des Mantels
in der Nähe der Enden der Umhüllung, wie bei 25
angedeutet, auf einen kleineren
Durchmesser verformt, so daß diese sehr dicht gegen die Enden des Kunststoffrohres
anliegen. In manchen Fällen ist es ausreichend, wenn der Mantel das Rohr nur an
im Abstand voneinander liegenden Stellen, beispielsweise den Enden des Bowdenzuges,
festhält. In anderen Fällen kann es jedoch bei einem Bowdenzug nach F i
g. 2 zweckmäßig sein, den Mantel so zu verformen, daß er im wesentlichen
auf der ganzen Länge des Bowdenzuges das Rohr erfaßt.
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Der Bowdenzug nach F i g. 3 ist im wesentlichen ähnlich mit
dem in F i g. 2 abgebildeten, jedoch ist hier das Kunststoffrohr vom Mantel
anders erfaßt und so in anderer Weise an einer Längsbewegung relativ zum Mantel
gehindert. Bei diesem Bowdenzug ist das aus einem verseilten Stahlkabel bestehende
Kemelement 26 gleitbar in einer Hülle angeordnet, die ein nahtloses Kunststoffrohr
27 innerhalb eines Mantels 28 aufweist, der aus einem schraubenförmig
gewickelten Draht von ungefähr trapezförmigem Querschnitt unter Bildung einer geschlossenen
Wicklung besteht, d. h. einer Wicklung, bei der die benachbarten Windungen
fest gegeneinander anliegen. Der Mantel hat dieselbe Konstruktion wie die in F i
g. 2 abgebildete, und seine neutrale Biegungsachse erstreckt sich im wesentlichen
entlang der Mittellinie. In der Ausführungsform nach F i g. 3 ist jedoch
das Kunststoffrohr vom Mantel nicht fest erfaßt. Es wird viehnehr eingesteckt, nachdem
der Mantel hergestellt wurde, und anschließend werden seine Enden 29 nach
außen auf einen Durchmesser aufgebogen, der wesentlich größer als die Bohrung des
Mantels ist, vorzugsweise so, daß wenig oder gar kein Spiel zwischen den aufgebogenen
Rändern und dem benachbarten Ende des Mantels ist. Die aufgebogenen Enden hindern
das Rohr 27 an einer Axialbewegung innerhalb des Mantels 28. Gegebenenfalls
kann der Mantel 28 so verformt werden, daß er mindestens über einen Teil oder seine
ganze Länge dicht gegen das Rohr anliegt. Diese Maßnahme kann zusätzlich zu dem
Aufweiten der Enden 29 erfolgen.
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Der Bowdenzug nach F i g. 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel,
um eine axiale Bewegung des Kunststoffrohres relativ zum Mantel zu verhindern. Bei
dieser Ausführungsforin ist ein aus einem verseilten Kabel bestehendes Kernelement
30 verschiebbar in einer Hülle angeordnet, die ein Kunststoffrohr
31
aufweist, das von einem Mantel 32 umschlossen ist, der durch schraubenförmige
Aufwicklung eines flachen Drahtes von im wesentlichen trapezförmigem Querschnitt
zu einer geschlossenen Wicklung hergestellt ist. Der Mantel zeigt die gleiche Bauart,
wie in F i g. 3 dargestellt, und hat eine neutrale Biegeachse, die sich im
wesentlichen entlang der axialen Mittelachse erstreckt. Das Kunststoffrohr wird
in den Mantel nach Herstellung des letzteren eingesteckt und wird durch Anbringen
von Ringen 33 und 34 an den Enden der Hülle befestigt. Die Ringe weisen dabei
ein zylindrisches Rohrstück 35 auf, das satt auf ein Endteil des Mantels
32 paßt, und ferner einen nach innen gebogenen Flansch 36, der eine
zentrale Öffnung 37 für den Durchgang des Kernelementes 30
aufweist.
Die Öffnung 37 ist vorzugsweise im Durchmesser kleiner als der Außendurchmesser
des Rohres 31, so daß sich das Rohr nicht hindurchbewegen kann und so an
einer Längsbewegung gehindert ist. Die beiden Ringe werden dadurch befestigt, daß
sie auf einer schmalen Umfangszone 38 dicht gegen den Mantel 32 angepreßt
werden. Ein derartiges Zusammenpressen ergibt zugleich ein Zusammenpressen des Mantels
unterhalb dieser Druckzone, so daß dieser gegen das Kunststoffrohr angedrückt und
hierdurch das Rohr zusätzlich gegen Längsbewegung relativ zum Mantel gesichtert
ist. Sollte gegebenenfalls der Druck der Ringe an den Zonen 38 nicht ausreichen,
um ein dichtes Festhalten des Kunststoffrohres durch den Mantel zu erzielen, so
wird trotzdem das Rohr gegen Längsbewegung relativ zum Mantel durch die Flansche
36 der Ringe verhindert. Die Druckzonen 38 sind in F i g. 4
sehr schmal dargestellt, doch können sie auch so breit sein, wie es die Länge der
dicht aufsitzenden Rohrstücke 35 der Ringe erlaubt. Ferner ist es auch möglich,
gegebenenfalls den Mantel dicht gegen das Plastikrohr auf einer beliebigen Länge
anzupressen, und zwar ganz unabhängig von der Anbringung der Ringe am Gehäuse. In
diesem Fall hängt die Sicherung des Kunststoffrohres weder von den Flanschen
36 der Ringe noch von dem Zusammendrücken der Ringe gegen die Hülle ab.
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Als besonders geeignet zur Herstellung von Kunststoffrohren in den
Konstruktionen nach F i g. 1 bis 4 haben sich Superpolyamidharze erwiesen
(die beispielsweise durch Reaktion von Hexamethylentetramin mit Adipinsäure hergestellt
wurden) und ferner Polytetrafluoräthylen. Diese Materialien sind von beinahe einzigartiger
Güte bei ihrer Verwendung in Bowdenzügen. Es wurden zahlreiche andere Kunststoffarten
zur Herstellung der Rohre ausprobiert, je-
doch in allen Fällen genügten sie
nicht sämtlichen Anforderungen. Einige von ihnen erwiesen sich als zu weich und
wurden rasch durch die Längsbewegung des Kernelements bei der Übertragung großer
Kräfte an den Biegungen des Bowdenzuges durchgeschnitten. Andere Sorten sind zu
steif oder brüchig und können daher mit Vorteil bei einem hochbiegsamen Bowdenzug
nicht verwendet werden. Bei anderen ist der Reibungskoeffizient relativ zu einem
Stahlelement trotz Vorliegen einer Schmierung zu hoch. Die meisten Kunststoffe weisen
eine Kombination von zwei oder mehreren dieser Eigenschaften auf. Superpolyamidharze
und Polytetrafluoräthylen haben sich jedoch im Verlauf von ausgedehnten Versuchsreihen
als Materialien erwiesen, die eine vorzügliche Kombination von Eigenschaften aufweisen.
Sie sind ausreichend hart und kräftig, um hohen Druckkräften, denen das Kunststoffrohr
bei übertragen einer großen Kraft um eine Biegung herum ausgesetzt ist, zu widerstehen
(wobei
in dieser Hinsicht Superpolyamidharze das wesentlich bessere Material dieser beiden
Sorten sind). Sie haben eine ausreichende mechanische Festigkeit, so daß ein aus
einem der beiden Materialien hergestelltes Rohr einem Zusammendrücken oder einer
Deformation widersteht, wenn der Manteldraht oder die Manteldrähte dicht auf das
Rohr aufgewickelt werden (wobei auch. hier die Superpolyamidharze die besseren Rohre
ergeben). Beide Materialien sind so elastisch, daß sie allen bei Bowdenzügen gestellten
Anforderungen genügen. Beide weisen einen niedrigen Reibungskoeffizienten in Verbindung
mit Kernelementen aus Stahl oder anderem Metall auf, und zwar sowohl bei Beginn
der Relativbewegung als auch bei der Relativbewegung selbst, so daß ein minimales
Mehr an Kraft auf das Kernelement am einen Ende des Bowdenzuges ausgeübt zu werden
braucht, um die gewünschte Kraft am anderen Ende zu erhalten. In dieser Hinsicht
ist Polytetrafluoräthylen wesentlich besser, denn bei Vergleichsversuchen. ergaben
sich bei Verwendung dieses Materials in Bowdenzügen Wirkungsgrade von 7011,4 oder
höher, während Unter gleichen Bedingungen bei normalen Ganzstahlbowdelizügen und
Bowdenzügen mit einem Kunststoffrohr aus Superpolyamidharz nur Wirkungsgrade von
50 D/o erreicht wurden.
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Demgemäß werden zur Weitergabe hoher Kräfte von einigen
100 Pfund oder mehr Superpolyamidharze oder Polytetrafluoräthylen wegen ihrer
hohen mechanischen Festigkeit, Geräuscharmut und ihren niedrigen Reibungskoeffizienten
relativ zum Kernelement und ihrer langen Lebensdauer auch ohne Schmierung bevorzugt
verwendet. Bestimmte andere Kunststoffe sind Superpolyamiden und Polytetrifluoräthylen
deutlich unterlegen. Polyäthylen beispielsweise ist trotz seiner verhältnismäßig
guten Reibungseigenschaften erheblich weicher als Nylon und ergibt aus diesem Grunde
eine wesentlich kürzere Lebensdauer. Dieses Material kann jedoch dann verwendet
werden, wenn verhältnismäßig kleine Kräfte übertragen werden. Bestrahltes Polyäthylen
(Polyäthylen, das einer intensiven Ionenbestrahlung unterworfen wurde, beispielsweise
in einem Kernreaktor) und gemischte Chlor-fluor-pölyhalokohlenstoffe, wie beispielsweise
Polychlor-trifluoräthylen, sind härter als normales Polyäthyleii und ergeben daher
bessere Ergebnisse. Vinylpölymere, beispielsweise Vinylidenchloridpolymer, Kopolyiner
des Vinylchlorids plus Vinylidenchlorids und Polyvinylchlorid ergeben ungünstige
Reibungsverhältnisse und sind der Ab-
nutzung stark unterworfen, weshalb sie
für die geschilderten Zwecke vorzugsweise nicht angewandt werden. Collulöse-acatat-butyrat
und andere Kunststoffverbindungen auf Cellulösebasis haben wesent-]ich bessere Reibungseigenschaften
und ein längeres Leben als die Vinylkunststoffe, doch sind sie an Qualität
den Superpolyamiden oder Polytetrafluoräthylen unterlegen. Sie sind jedoch relativ
billig
und können daher bei solchen Bowdenzügen Verwendung finden, bei denen
niedrige Herstellungskosten wichtig sind. Mothacrylat-Künststoffverbindungen, beispielsweise
Methyl-methacrylat-Polymere sind ziemlich steif und spröde und daher für Kabel,
die einen hohen Grad von Flexibilität aufweisen müssen, nicht geeignet.
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Infolge der hervorragenden Eigenschaften von Superpolyamiden und Polytetraffuoräthylen
gegenüber allen anderen Kunstharzmaterialien wird im allgemeinen vorzugsweise eines
dieser Materialien für
die Herstellung der erfindungsgemäßen Kabel verwendet.
Doch können Fälle eintreten, wie dies vorstehend angedeutet wurde, in denen ein
anderes Kunststoffmaterial bevorzugt wird. Daher ist die Erfindung nicht auf die
Verwendung von Superpolr amiden und Polytetraftuoräthylen für die Herstellung der
Rohre beschränkt.