DE3215986A1

DE3215986A1 - Dehnungsschnur

Info

Publication number: DE3215986A1
Application number: DE19823215986
Authority: DE
Inventors: Eugene Raymond 21234 Baltimore Cocco, Md.; William George 30092 Norcross Ga. Pflugrad; Byron Lee 21234 Baltimore Small, Md.
Original assignee: Western Electric Co Inc
Current assignee: AT&T Corp
Priority date: 1981-04-29
Filing date: 1982-04-29
Publication date: 1982-11-18
Also published as: DE3215986C2; FR2505081A1; JPS57205913A; FR2505081B1; US4375012A; JPH0472322B2

Description

DEHNUNGSSCHNUR

Die Erfindung bezieht sich auf eine Dehnungsschnur gemäß *^ dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei Telefonapparaten werden als Telefonschnüre vielfach Dehnungsschnüre verwendet, die aus einem schraubenförmig um-einen Dorn gewickelten Kabel hergestellt werden. Anschließend wird das gewickelte Kabel einer Wärmebehand-■ 1ungstemperatur unterworfen, worauf es von dem Dorn entfernt und der schraubenförmige Wicklungssinn umgekehrt wird (vgl. beispielsweise US-PSn 2 920 351, 3 024 497

und 3 988 092).
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Die bei Telefonapparaten zur Verbindung des Handapparates mit dem Tisch- oder Wandapparat verwendeten Dehnungsschnüre müssen eine ausreichende Rückstellkraft besitzen, um zu gewährleisten, daß sie schrittweise in gesteuerter Weise in ihre normale Rückstel1 form nach erfolgtem Spannen und anschließendem Loslas.sen zurückkehren. Derartige Dehnungsschnüre, die auch als Federschnüre bezeichnet werden, brauchen Jedoch nicht in so starktem Maße rückstellend zu sein, als daß man übermäßige Kräfte benötigen

würde, um sie zu dehnen. Falls eine Dehnungsschnur zu unnachgiebig ist, besteht die Gefahr, daß das daran angeschlossene Gerät auf seiner Halterung bewegt oder hiervon· weggezogen wird. Um dies zu verhindern, müssen Dehnungsschnüre, die mit leichten Telefon-Handapparaten vom Schreibtischtyp oder vom Schlafzimmertyp verbunden sind,

leicht dehnbar sein.

Obwohl eine übergroße Rückstellkraft verhindert werden muß, braucht eine Dehnungsschnur nicht so dehnbar gemacht zu werden, daß deren gedehnte Schraube nach erfolgter Telefonbenutzung nicht mehr in der Lage ist, in den rückgestellten Zustand zurückzukehren. Dies ist besonders wichtig, um ein unansehnliches, übergroßes Durchhängen von Dehnungsschnuren von Wandapparaten zu vermeiden. Ferner i ;t es günstig, wenn die Länge der Dehnungsschnur im rückgestellten Zustand so kurz wie möglich gehalten werden kann.

Dehnungsschnüre für Telefonapparate werden generei 1 aus einem Kabel hergestellt, das eine Vielzahl einzeln isolierter, auf Dorne aufgewickelter, flexibler Adern aus Bandlitzen umfaßt. Früher wurde jede Ader mit einem Nylongewi rke überzogen und dann mit einer PVC-Verbindung isoliert. Anschließend wurde eine Vielzahl einzeln isolierter Adern mit einer PVC-VerbIndung zu einem Kabel mit Kreisquerschnitt ummantelt (vgl. beispielsweise US-PS 3 037 068).

Zum Anschließen der Schnuradern verwendet man nach einem neuen modularen Konzept bei der Telefonschnurkonstruktion modulare Stecker, die von entsprechenden Buchsen in dem Tischapparat oder in einer Wand-Anschlußdose aufgenommen werden, so daß sich die Anschlußleitung oder die Dehnungsschnur leicht von dem Teilnehmer oder einem Monteur austauschen läßt. Der Übergang zur Modultechnik mit deren zugeordnetem, an Stecker angeschlossenem Kabel erfordert die Entwicklung eines Telefonkabels, welches einen kleineren Querschnitt als in der Vergangenheit benutzte Telefonkabel aufweist. Bei einer zur Vei— wendung mit modularen Steckern geeigneten Kabelkonstruk-

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tion sind kleinere Adern parallel zueinander in einer einzigen Ebene angeordnet und mit einem abgeflachten, ovalförmigen Mantel gekapselt. Zur Verringerung der Größe der isolierten Ader wurde das über die verwendete Bandlitze gezogene Nylongewirke weggelassen und durch ein kristal1ines> thermoplastischesElastomerisat ersetzt (vgl. US-PS 4 090 763), welches als primäre, rückstellbare Komponente bei einer Telefon-Dehnungsschnur dient.

Telefonschnüre sind in starkem Maße sichtbar und besonders stark dem Verschleiß, der Verschmutzung und der Umgebungsdegradation ausgesetzt. Verschmutzung und Verfärbung stellen besonders bei Telefoneinrichtungen, die stark benutzt werden und nur in größeren Intervallen gewartet werden, ein ernsthaftes Problem dar. Diese Probleme lassen sich mittels einer Telefonschnur beseitigen, bei welcher der Kabelmantel zusätzlich ummantelt ist, wie dies in der US-PS ^ 166 881 beschrieben ist. Der auf dem Kabelmantel aufgebrachte Außenmantel besitzt einen Steifigkeitskoeffiζienten von etwa 1700 kg/cm² (gemessen gemäß der ASTM-Norm D747), welcher wesentlich größer als der Steifigkeitskoeffiζient des Kabelmantelmaterials (etwa 70 kg/cm²), jedoch geringer als der Steifigkeitskoeffizient der Aderisol ation (etwa 5300 kg/cm²) ist.

Es hat sich gezeigt, daß ein an der Oberseite nochmals ummanteltes Kabel zu einer Dehnungsschnur mtt ausgezeichneten Rückstel1 ei genschaften geformt werden kann. Wenn Jedoch ein derartiges, an der Oberseite nochmals ummanteltes Kabel auf den Dornen einer automatischen Schnurherstellungsvorrichtung wie beispielsweise gemäß der US-PS 3 988 092 geformt wird, weisen die fertigen Schnüre eine so starke Rückstellkraft auf, daß man ziemliche Kräfte aufwenden muß, um ihre Windungen auseinander zu ziehen.

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Die Ursache für dieses Problem liegt nicht nur in der nochmaligen Ummantelung des Kabels, sondern auch in dem relativ kleinen Durchmesser der Kabelwindungen. Dieser Durchmesser, welcher etwa 0,64 cm beträgt, läßt sich durch eine Formgebung der Windungen auf Dornen mit größerem Durchmesser erhöhen, um eine an der Oberseite nochmals ummantelte Schnur zu erzielen, welche einen größeren Durchmesser von beispielsweise in der Größenordnung von 0,95 cm aufweise, Obwohl derartige Schnüre geeignet dehnbar sind, mangelt es ihnen an einer ausreichenden Rückstellkraft. Dieser Mangel macht sich besonders bei Schnüren bemerkbar, welche bei Wandapparaten verwendet werden und welche eine Länge von beispielsweise 7,6 m im gedehnten Zustand sowie eine Länge von etwa 1 m im zusammengezogenen Zustand aufweisen sollen.

Im Stand der Technik findet sich bereits die Feststellung, daß es manchmal wünschenswert ist, über die Länge der Schnur eine unterschiedliche Rückstellkraft zu haben (beispielsweise US-PS 2 70¹+ 782). Derartige Schnüre werden durch Regeln des axialen Dralles hergestellt, welcher dem Kabel vor und/oder während dessen Aufwicklung auf einen konischen Dorn verliehen wird. Aufgrund der Konstruktion des Kabels gemäß der US-PS 2 704 782, wozu auch dessen kreisförmiger Querschnitt zählt, sowie aufgrund der Art seiner Aufwicklung auf einen Dorn besitzt das gewickelte Kabel einen gewissen axialen Drall. Der axiale Drall Ist erforderlich, da die zur Isolierung der Adern und zur Bildung des Mantels verwendeten Werkstoffe keine ausreichende Rückstellkraft nach erfolgter Wicklung und Wärmebehandlung des Kabels sowie nach erfolgter Umkehr des Wickelsinns der Schraubenwicklung et— mögl i chen.

Obwohl die Schnur gemr"i der US-PS 2 704 782 bis zu einem

-δι gewissen Grade eine unterschiedliche Rückstei 1 kraft besitzt, variiert der Drall längs der Schnur und moduliert die Rückstellkraft und die Spannkraft. Ferner steht nicht nur die Geometrie der modularen Schnüre selbst der Verwendung eines axialen Dralls entgegen, sondern es sind auch die Kunststoffmaterial i en, d . h ., der Deckisolation und des Mantels, welche der Schnur eine Rückstellkraft verleihen,die der Notwendigkeit eines axialen Dralls zuvorkorrmen.Was erforderlich ist, jedoch nicht in dem Stand der Technik vorkommt, ist eine rückstellende Schnur modularer Konstruktion, welche eine gesteuerte Rückstellkraft wie auch Spannkraft besitzt, um eine leichte Dehnung zu gestatten und zu gewährleisten, daß die Schnurwindungen in^eine kompakte Schraubenform zurückkehren.

Das Problem besteht somit in der Schaffung einer Schnur, welche sich auf den vorhandenen, kapitalintensiven Anlagen herstellen läßt und welche bei relativer Länge eine ausreichende Rückstellkraft zur Verhinderung eines Durchhanges aufweist. Ferner sollte die Schnur ausreichend dehnbar sein, damit keine zu großen Kräfte zur Bewegung eines Handapparates erforderlich sind, welcher über die Schnur mit einem Tisch- oder Wandapparat verbunden ist. Die angestrebte Schnur sollte ferner so beschaffen sein, daß sich die Spannkraft und die Rückstellkraft umgekehrt proportional zwischen den Enden und der Mitte der Schnur ändern. Obwohl der Stand der Technik Schnüre mit zusätzlicher, äußerer Ummantelung sowie Schnüre mit einer durch die Kombination von Überdrall, axialem Drall und/oder Dornkonizität erzielten, variierenden Rückstellkraft aufweisen, ist eine Schnur entsprechend den vorgenannten Forderungen nicht im Stand der Technik vorhanden.

Die vorstehenden Anforderungen an eine rückstellbare Te-

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lefonschnur werden durch die erftndungsgemäße Schnur erfüllt, welche eine Vielzahl relativ flexibler Adern aufweist, die einzeln mittels eines kristallinen, thermoplastischen Elstomerisatmateria 1s isoliert sind und welehe in einer ebenen Reihe angeordnet sind. Die Aderreihe ist in einem Kunststoffmantel beispielsweise aus einer plastifiζierten PVC-Verbindung eingeschlossen, welcher einen Außenmantel aus einem Kunststoffmaterial besitzt, dessen Ste i f i g..e i tskoef f i ζ i ent wesentlich größer als der Steifigkeitskoeffiζient des Kunststoffmantels, Jedoch wesentlich kleiner als der SteIfIgkeItskoeffiζient der Aderisol ation ist. Das Querschnittsprofil des Mantels in Richtung quer zu der Aderreihe verläuft mit einer Seite parallel zu der Aderreihe.

Das an der Oberseite ummantelte Kabel wird zu einer Schraube auf einem Dorn gewickelt, so daß benachbarte Windungen von der Mitte der Schnurlänge bis zu jedem Schnurende einen abnehmenden Durchmesser aufweisen und die parallel zu der Aderreihe verlaufende Seite des Querschnittsprofils an den Dorn angrenzt. Der Innendurchmesser der größten und kleinsten Windungen wird geregelt, um eine Schnur zu erzielen, deren Rückstellkraft im wesentlichen linear von der Mitte der Schnur bis zu jedem Schnurende ansteigt und deren Spannkraft im wesentlichen linear von Jedem Schnurende bis zur Mitte der Schnur ansteigt. Im weiteren Verlauf des Hei— Stellungsverfahrens für die Schnur wird das gewickelte Kabel einer Temperatur unterworfen, welche ziemlich in der Nähe des Erweichungspunktes des Kunststoffmantels liegt und welche eine Rekristallisation der Aderisolation gestattet. Hierdurch wird Jede dem Kabel während des Wickeins zugeführte mechanische Belastung im wesentlichen aufgehoben. Anschließend wird das Kabel derart von dem Dorn entfernt, daß sich der Wickelsinn der

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-ιοί Schraubenwicklung umkehrt.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
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Fig. 1 eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Schnur, weiche einen Längenabschnitt eines in eine rückstellbare Form gewickelten Kabels aufweist und mit ihren Enden jeweils an einen modularen Stecker angeschlossen ist;

Fig. 2 einen Querschnitt durch das Kabel gemäß Fig. 1;

Fig. 3 eine Seltenansicht einer bekannten Schnur;

Fig. k eine Seitenansicht eines Dorns, auf welchem

ein Kabel zur Herstellung der erfindungsgemäßen Schnur aufgewickelt wird, und

FIg. 5A graphische Darstellungen für den Verlauf der bis 5C Feder konstante des Kab:els gemäß Fig. 2 in Abhängigkeit von der Kabellänge, und zwar für die Fälle einer Kabelwicklung auf Dorne mit konstantem Durchmesser, mit einem konischen Abschnitt an einem Ende und mit konischen Ab

schnitten an jedem Ende.

In den Fign. 1 und 2 ist eine rückstellbare Dehnungsschnur 10 dargestellt, die an jedem Ende an einen mo- dularen Stecker 11 angeschlossen ist. Die Dehnungsschnur 10 entspricht der Bauart, welche bei Telefonapparaten verwendet wird. Die Dehnungsschnur 10 umfaßt einen Längenabschnitt eines Kabels 12 mit einer Vielzahl isolierter Litzenadern 13. Jede der isolierten Litzenadern 13 weist einen mehrfaserigen Zentralkern 14 aus Nylon

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auf, um welchen eine Vielzahl von Litzenbändern 16, üblicherweise aus einem Phosphorbronzematerial, unter Bildung einer Litzenader spiralförmig gewickelt ist.

Über die Litzenbänder 16 wird ein Isolationsmantel 18 aus geeignetem Kunststoffmaterial schlauchförmig extrudiert, um eine der isolierten Litzenadern 13 zu bilden. Der Isolationsmantel 18 kann aus einem Material bestehen, v. i e es in der US-PS 4 090 763 beschrieben ist. Die verwendete Litzenaderkonstruktion erlaubt ein hohes Maß an Flexibilität und Alterungsbeständigkeit im Vergleich zu einer Massivaderkonstruktion.

Eine Vielzahl der isolierten Litzenadern 13 sind in einer ebenen Reihe parallel und unverdrillt zueinander angeordnet, so daß die isolierten Adern symmetrisch bezüglich einer gemeinsamen, dazwischenverlaufenden Längsachse liegen. Diese Anordnung erleichtert die Identifizierung seitens eines Installateurs und kommt der Verwendung einer farbcodierten Isolation zuvor.

Über die isolierten Litzenadern 13 wird ein Mantel 22 aus einem geeigneten Kunststoffmaterial extrudiert, um das Kabel 12 zu bilden. Als geeignetes Kunststoffrnaterial für den Mantel 22 kommt ein in der US-PS 4 123 beschriebenes Kunststoffmaterial in Betracht. Wie aus Fig. 2 hervorgeht, umfaßt das Querschnittsprofil des Mantels 22 zwei linear parallele Seiten 23 und 24, welche durch gekrümmte Enden 26 und 27 miteinander verbunden sind. Der Abstand zwischen den Seften 23 und 24 beträgt üblicherweise etwa 0,22 cm, während der Abstand zwischen den äußersten Teilen der gekrümmten Enden 26 und 27 etwa 0,48 cm beträgt.

Das ummantelte Kabel 12 läßt sich in Dehnungsschnüre 10

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verschiedener Längen mit unterschiedlicher Anzahl darin vorhandener isolierter Adern 13 formen. Beispielsweise 1iegt die Anzahl der isolierten Adern 13 gewöhn! ich bei 3 bis 8, während die normierten, ausgezogenen Längen der Schnüre gewöhnl ich 1,8m, 3,7m und 7,6 m betragen. Die Dehnungsschnüre 10 werden vorzugsweise gemäß den vorstehend erwähnten US-PSn 2 920 351, 3 023 497 und 3 988 022 hergestei1t.

Anschließend wird an jedem Ende des Längenabschnitts des Kabels 12 ein modularer Stecker 11 (Fig. 1) zur Herstellung einer Telefonschnur montiert. Die modularen Stecker 11 können entsprechend den US-PSh3 699 498, 3 761 869 oder 3 860 316 hergestellt sein.

Das insoweit beschriebene Kabel 11 wird entweder zur Herstellung geradliniger Schnüre bestimmter Länge verwendet oder auf Dorne Im Zuge der Herstellung von Dehnungsschnüren aufgewickelt. Früher wurde das Kabei 12 auf Dorne konstanten Durchmessers gewickelt, um eine Schnur 29 mit Windungen konstanten Durchmessers gemäß Fig. 3 zu erzielen. Erfindungsgemäß wird das Kabel 12 so gewickelt, daß die resultierende Schnur 10 geregelte Rückstellkraft- und Spannkrafteigenschaften aufwe ist.

In Fig. 4 ist ein Dorn 30 zum Aufwickeln von Kabelwindungen dargestellt. Der Dorn 30 umfaßt zwei konische Abschnitte 31 und 32, von denen jeder ein großkalibriges Ende und ein kleinkal I briges Ende besitzt. Die Abschnitte 31 und 32 werden so ausgebildet, daß die großkalibrigen Enden benachbart zueinander sind, während sich die kleinkalibrlgen Enden an gegenüberliegenden Enden des Dorns bef i nden.

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Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird ein Dorn 30 verwendet, welcher ohne einen in der Dornmitte 1 legenden Abschnitt konstanten Durchmessers ausgeführt ist. Da ein solcher Dorn für den Kabel herste!! er teuer ist, enthält ein kompromissweise verwendeter Dorn einen relativ kurzen Mittelabschnitt 33 konstanten Durchmessers.

Wie erinnerlich, führt das Aufwickeln eines an der Außenseite ummantelten Kabels auf einem derzeit verwendeten Dorn mit einem Durchmesser von 0,64 cm zu einer Schnur mit zu großer Rückstellkraft. Der erfindungsgemäß verwendete Dorn 3Q ist so geformt, daß seine kleinkalίbrigen Enden 3¹+ und 36 einen Durchmesser von etwa 0,64 cm bei einem Durchmesser des Mi ttelabschnittes von etwa 0,87 cm aufweisen.

In der Vergangenheit wurde, wie aus der US-PS 2 704 782 hervorgeht, einem Kabel bekannter Konstruktion mit Kreisquerschnitt vor dem Aufwickeln auf einem Dorn konstanten Durchmessers ein Oberdrall verliehen. Das hierfür verwendete Kabel besaß einen Mantel aus einem hochelastischen, ausgehärteten Elastomerisatmaterial. Während des Aufwiekelnsdes Kabels, derart, daß dessen eines Ende an dem einen Ende des Dorns und dessen anderes Ende irgendwo festgeklemmt wurde, scheuerte das dem Dorn zugeführte Kabel gegen die unmittelbar zuvor auf dem Dorn gewickelte Kabel windung. Durch dieses Scheuern wurde ein Teil des Überdralles an. dem auf den Dorn gehenden Teil des Kabels beseitigt.

Mit fortgesetztem Scheuern des Kabels an den angrenzenden Kabelwindungen auf dem Dorn setzte sich der Aufbau des Dralls in dem ungewickelten Abschnitt des Kabels fort, während sich der Überdrall des auf den Dorn übet— gehenden Kabelabschnitts schrittweise vergrößerte.

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Nach dem Aufwickeln wurde das Kabel in einem solchen Ausmaß erwärmt, daß im wesentlichen die gesamte Beanspruchung des Mantels mit Ausnahme der von dem axialen Drall herrührenden Beanspruchung beseitigt wurde. Durch eine anschließende Abkühlung hielt der Mantel das Kabel in der Form, wie es auf den Dorn aufgewickelt wurde.

Der axiale Drall bei der Herstellung der bekannten Schnur wurde durch den Kreisquerschnitt des Kabels verursacht, welches durch das Scheuern der verhältnismäßig stark reibungsbehafteten Oberfläche des E1astomerisatmantels beim sukzessiven Aufwickeln benachbarter Windungen auf den Dorn zu einer axialen Rollbewegung veranlaßt wurde.Obwohl dadurch ein beabsichtigter Überdrall beseitigt wurde, blieb ein gewisser Betrag an axialem Drall in der Schnur vorhanden. Dies führte trotz Variation des Überdralls oder der Verwendung eines konischen Dorns zu einer Schnur, deren Rückstellkraft und Spannkraft durch den axialen Drall moduliert wurde. Der kummulative Effekt des Überdralls und/oder der konischen Windungen plus des axialen Drallsbestand in einer ungleichförmigen Variation der Rückzugskraft und der Spannkraft .

Das zur Herstellung der erfindungsgemäßen Dehnungsschnur als Ausgangsmaterial verwendete Kabel unterscheidet sich von bekannten Kabeln in verschiedener Hinsicht. Zunächst sind die Adern - betracht anhand eines Endquerschnittes des Kabels 12 - in einer ebenen Reihe angeordnet. Das Profil des Endquerschnittes Ist so gewählt, daß der an dem Dorn anliegende Teil beim Wickeln linear ist. Hierdurch ergibt sich bei dem Aufwickeln des Kabels auf einen Dorn keine Verdrehung des Kabels, so daß das Kabel keinen axialen Drall erhalt. Bei der in Fig. 2 dargestellten bevorzugten Ausführungsform umfaßt der End-

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querschnitt zwei linear parallele Seiten, welche über gekrümmte Enden miteinander verbunden sind.

Zum zweiten unterscheiden sich die zum Isolieren und Ummanteln verwendeten Kunststoffmaterialien von den entsprechenden Werkstoffen bekannter Kabel. Der Isolationsmantel 18 jeder Ader 13 besteht aus einem Kunststoffmaterial mit einem SteifIgkeitskoeffiζtenten im Bereich von etwa 5300 kg/cm², welcher wesentlich größer als der Steifigkeitskoeffizient des Kunststoffmantels 22 von 1700 kg/cm² ist. Bei der Erwärmung des aufgewickelten Kabels wird die gesamte, der Schnur zugeführte mechanische Beanspruchung beseitigt. Die Rückstel1eigenschaften erhält man, wenn die erwärmte Schnur auf dem Dorn gekühlt und anschließend von dem Dorn entfernt wird, wobei gleichzeitig der schraubenförmige Wickelsinn umgekehrt wird. Die erhöhte Beanspruchung, welche durch die Umkehrung des Wickelsinns der Schnur zugeführt wird, erzeugt eine Torsionswirkung, welche die Rückstellkraft der fertigen Schnur erhöht. Im Gegensatz zu bekannten Schnüren liefert das Kunststoffmaterial des Isolationsmantels eine ausreichende Rückstellkraft, ohne daß die Verwendung eines axialen Drallserforderlich ist.

Zur Verringerung des Problemsder auseinanderhängenden Schraubenwindungen nach einer Benutzungsperiode, bei welcher die Schnur nicht über ihre Lange gestützt wird, wird das Kabel 12 mit einer relativ dünnen Schicht 40 von beispielsweise etwa 0,005 cm aus einem Polyestermaterial ummantelt. (Vgl. Fig. 2). Aufgrund seines relativ hohen Steifigkeitskoeffizienten ergänzt der Polyestermantel das Aderisol ationsmaterial und vergrößert die Rückstellkraft der Dehnungsschnur. Indessen ist die Vergrößerung der Rückstellkraft von der unerwünschten Notwendigkeit begleitet, eine entsprechend größere Zug-

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kraft anzulegen, um die Schnur 10 auf ihre abgemessene Länge zu dehnen. Durch Vergrößerung des Durchmessers des Formgebungsdornes 30 läßt sich das Dehnungsproblem von zusätzlich ummantelten Schnüren lösen, was jedoch nicht nur teure Änderungen der vorhandenen Herstellungsanlage erfordert, sondern auch das Problem einer Verschlechterung der Rückstellkraft während des Gebrauchs wieder mit sich bringt, was sich in einem zu großen Durchhang des Dehnungskabels manifestiert.

Die erfindungsgemäße Lösung besteht in einer Schnur, welche durch Aufwickeln einer Länge des Kabels 12 auf dem Dorn 30 hergestellt wird. Die auf derartigen Dornen hergestellten Schnüre 10 besitzen eine graduell und gleichförmig abnehmende Rückstellkraft, begleitet von einer gleichförmig ansteigenden Spannkraft pro Längen-

einheit von den kleinkal ibrigen Außenenden 41 (Fig. O bis zu den großkalibrigen Mittel abschnitten 42. Die graduell ansteigende Spannkraft gestattet es, die Schnüre 10 bis auf ihre nominell bemessenen Längen mit vernünftigem Kraftaufwand zu dehnen. Demgegenüber führt die von dem Mittel abschnItt aus gemessen - graduell ansteigende Rückstellkraft pro Längeneinheit die Schnur 10 in eine kompakte, geschlossene Form zurück, sobald die an der Dehnungsschnur anliegende Zugkraft wegfällt.

Im freihängenden Zustand, In dem sich die meisten langen Dehnungsschnüre befinden, brauchen die Windungen mit zunehmendem Abstand von den Enden 41 bzw. zunehmender Annäherung an den Mittel abschnitt 42 zunehmend weniger Gewicht zu tragen. Die Federkonstante kann daher so gewählt werden, daß sie von beiden Enden gleichförmig zum Mittel abschnitt 42 hin abnimmt. Die Federkonstante ergibt sich aus der Gleichung

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-17-κ = ±-i±- ... CO

wöbe i

d der Aderdurchmesser CAbstand zwischen den Seiten 23 und 2^f des Mantels 22),

K die Federkonstante,
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G der Scherelastizitätskoeffizient,

R der mittlere Radius der Schraube, und

N die Anzahl der aktiven Wickel (Gesamtzahl der Windungen der Schnur 10)
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ist.

Bei der Dehnungsschnur ändert sich die Federkonstante konstant mit der Schnurlänge und ist umgekehrt propor-

tional dem Kubus des mittleren Schraubenradius.

Aus Gleichung CD und aufgrund einer Ausbildung, bei welcher jede darauffolgende Windung weniger an Schnurgewicht zu tragen hat, ergibt sich eine optimale Konstruktion dahingehend, daß der Dorn 30 bis zu einem Maximum in der Schnurmitte ansteigt und unmittelbar anschließend ohne einen Mittelbereich konstanten Durchmessers abzunehmen beg i nnt.

In Fig. 5 ist eine Reihe graphischer Darstellungen veranschaulicht, welche die gesteuerte Rückstellkraft und Spannkraft der erfindungsgemäßen Schnur 10 anhand des Verlaufes der Federkonstante zeigen. Fig. 5A zeigt eine Kurve ^5 de¹" Federkonstante einer derzeit verwendeten mo-

dularen Schnur, der τι Windungen über die gesamte Schnur-

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länge einen konstanten Durchmesser aufgrund der Verwendung eines Dorns 46 konstanten Durchmessers aufweist. Wie man erkennt, ist die Kurve 45 1 inear, d.h., die Federkonstante K ist konstant.

In Fig. 5B ist die Kurve 51 einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung dargestellt, bei welcher das Kabel auf einen Dorn 52 aufgewickelt ist, der zwei aneinander angrenzende, konische Längenabschnitte 53 mit Endbereichen

ig 54 zum Befestigen in den Spannbacken einer Schnurherstellungsvorrichtung aufweist. In vorteilhafter Weise steigt die Federkonstante im wesentlichen linear von einem minimalen Wert in der Mitte der Schnur auf einen maximalen Wert an jedem Schnurende an. Dies führt zu ei-

!5 ner Schnur 10, i nsbesondere be I deren Verwendung an einem Wandapparat, wo sie die Form einer Kettenl inie annimmt, welche in der Lage ist, einem zeitlich bedingten Durchhang zu widerstehen und sich dennoch leicht dehnen läßt, da sie in ihrer Mitte eine geringe Federkonstante aufweist.

Obwohl die bevorzugte Ausführungsform der Schnur 10 zwei schräg verlaufende Bereiche aufweist, die mit ihren größten Windungen in der Mitte der Schnur zusammentreffen, ist alternativ hierzu auch eine Ausführungsform möglich, welche einen Mittelabschnitt von verhältnismäßig kurzer Länge aufweist, welcher Windungen konstanten Durchmessers besitzt. In FIg. 5B ist ein Dorn 56 dargestellt, welcher einen Abschnitt 57 konstanten Durchmessers und zwei konlsche Endwicklungsabschnitte 58 aufweist. Zur besseren Anschaulichkeit Ist die Länge des Abschnitts 57 konstanten Durchmessers vergrößert gezeichnet. In der Praxis besitzt er eine Länge von etwa 0,7 cm. Die zugeordnete Kurve für den Verlauf der Federkonstan.te einer auf einem derartigen Dorn 56 hergestellten Schnur ist in Fig. 5B

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mit 59 bezeichnet und mit gestrichelten Linien eingezeichnet .

Es kann Fälle geben, in welchen eine unsymmetrische Dehnungsschnur erforderlich ist, welche einen Abschnitt

konstanten Durchmessers sowie einen sich daran anschließenden Abschnitt mit sich verjüngendem Durchmesser aufweist oder welche von einem Ende zum anderen Ende einen sich fortlaufend verändernden Durchmesser aufweist. In Fig. XO 5C zeigt die Kurve 61 den Verlauf der Federkonstante län'js einer Schnur der orsteren der beiden genannten Arten unsymmetrischer Schnüre.

Im Gegensatz zu der erfindungsgemäßen Dehnungsschnur 10 besitzt das bekannte, sog. "Rundstil" -Kabel gemäß der US-PS 2 704 782 keine derartigen Eigenschaften. Bei dem bekannten Kabel bleibt die Federkonstante durch die Kombination aus einem ungleichförmigen Dorn, einem beabsichtigten, dem Kabel vor dessen Aufwicklung verliehenen Überdrall und aus dem aufgrund des Kabelquerschnittsprofils und der Mantelmaterialien prozessinhärenten axialen Drall unbeeinflußt. Da der Überdrall generell von einem Ende zum anderen Ende der Schnur ansteigt und da auch der axiale Drall, wenn auch ungleichförmig, von einem Ende der Schnur zum anderen Ende ansteigt, ist der resultierende Federkonstantenverlauf unsymmetrisch, wobei der Wert der Federkonstante an einem Ende· großer als am anderen Ende ist,

Obwohl bei der vorstehend erläuterten, bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Dehnungsschnur 10 ein zusatz 1 icherAußenrnantel vorgesehen ist, versteht es sich, daß hierauf die Erfindung nicht beschränkt ist. Der zusätzliche Außenmantel 41 wird zum mechanischen Schutz und zur Vergrößerung der Rückstellkraft verwendet. Falls

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ein Material gefunden wird, welches für den Isolationsmantel 18 verwendet werden kann uncl dessen Steifiqkeitskoeffizient größer als der S teifigkeitskoeffi2ient des derzeit verwendeten Materials ist und falls ferner ein mechanisch widerstandsfähiges Material für den Kunststoffmantel benutzt wird, kann der zusätzl iche Außenmantel 4-1 weggelassen werden.

Leerseite

Claims

Western/Electric A 37 329/ko

Company/-'! incorporated 28. April 1982

DEHNUNGSSCHNUR

PATENTANSPRÜCHE

Dehnungsschnur, mit einem Kabel aus schraubenförmig

' ^y

gewickelten Adern und einem Mantel aus thermoplastischem Material, dadurch gekennzeichnet, daß die Windungen des Kabels C12D im Bereich zwischen einem Schnurabschnitt und einem

Schnurende einen sukzessiv kleineren Durchmesser —'

aufweisen, daß die flexiblen Adern (13) in einer im wesentliphen planaren Reihe angeordnet sind, wobei jede der Adern (13) mit einem ersten thermoplastischen Material isoliert ist, daß der Mantel

(22) aus einem zweiten thermoplastischen Material 25

mit einem im Vergleich zu dem ersten thermoplastischen Material wesentlichen kleineren Steifigkeitskoeffizienten hergestellt ist und die planare Aderreihe mit einem Querschnittsprofil umschließt,

das mit einer nach innen gewandten Seite parallel 30

zu der Aderreihe verläuft, und daß die Schnur eine

gesteuerte Spannkraft besitzt, welche im wesentlichen 1inear von dem einen Ende zu dem einen Abschnitt der Schnur hin ansteigt und eine Rückstellkraft besitzt, weiche Im wesentlichen linear von dem einen 35

Abschnitt gegen das eine Ende der Schnur hin ansteigt.

2. Dehnungsschnur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kabel (12) so gewickelt ist, daß die

Windungen in dem einen Abschnitt einen im wesentlichen konstanten Durchmesser und die Windungen im Bereich zwischen dem einen Abschnitt und dem einen Ende der Schnur (10) einen sukzessiv kleineren Durch- IQ messer aufweisen.

3. Dehnungsschnur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Abschnitt ein dem einen Ende gegenüber! legendes Ende des Kabels (12) ist und daß das

lg Kabel (12) so gewickelt ist, daß die Windungen von dem einen Ende des Kabels bis zu dem gegenüberl iegenden Ende einen sukzessiv größeren Durchmesser aufwe i sen.

^· Dehnungsschnur nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Querschnittsprofil zwei linear parallele Seiten umfaßt, welche durch gekrümmte Enden miteinander verbunden sind.

5. Dehnungsschnur nach einem der Ansprüche 1 bis *+, dadurch gekennzeichnet, daß die Schnur (10) ferner einen relativ dünnen Außenmantel (40) aufweist, der mit der Außenfläche des die Adern (13) umschließenden Mantels (22) In Berührung steht, und aus einem Kunststoffmaterial besteht, das einen wesentlich größeren Steifigkeitskoeffiζienten als das zweite thermopiatisehe Material, jedoch einen kleineren Steifigkeitskoeffiζienten als das erste thermoplastische Material besitzt.

6. Dehnungsschnur nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das erste thermoplastische Material ein kristallines thermoplastisches Elastomerisat ist, dessen Kristallisationstemperatur so in Bezug zu dem Erweichungspunkt des zweiten thermoplastischen Materials gewählt ist, daß Jede mechanisch auf die ersten und zweiten thermoplastischen . Materialien bei Aufwicklung des Kabels in die Schraubenform ausgeübte Belastung wegfällt, sobald das Kabei einer Behandlungstemperatur unterworfen wird, welche in der Nähe des Erweichungspunktes des zweiten thermoplastischen Materials liegt.