DE10023670A1 - Flexibel verlegbares multibles Zug/Druck-Seilzugsystem - Google Patents

Abstract

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Zug/Druck-Seilzugsystem mit einem Druckmantel (C1), gebildet aus verkettbaren Gelenkteilen (1.1) zu schaffen, durch welchen mehrere Zugseile (A1) in je einer Führung eines Führungsrohres (B1; B2) bewegt werden können, welches bei Bogenlegung längenstabil bleibt, leichter und knickresistent ist, spannungsfrei arbeitet, sowie hohe Drücke aufnehmen kann und geringsten Reibwiderstand des Seiles/der Seile gewährleistet und automatisch und damit billig in endloser Länge produzierbar, umweltschonend recyclebar und ohne Werkzeug in jeder Länge ablängbar, ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Seilzugsysteme nach den Oberbegriff der Patentansprüche 1; 7; 9.

Ein Zug/Druck-Seilzug-System ist bekannt unter den Namen Bowdenzug, genannt nach dem Erfinder Ernest Mornington Bowden. Durch die Bildung eines Druckmantels, welcher immer länger als der lichte Abstand der druckaufnehmenden Gegenhalter sein muß, wird temporär (wenn am Seil gezogen wird) der biegbare Druckmantel ein Rohrbogen in welchen mittels des Zugseils, eine Kraft um die "Ecke" geleitet werden kann.

Wenn am Seil gezogen wird, entsteht reziprok (gleichzeitig) ein Druck auf den Mantel - deswegen auch Druckmantel genannt.

Der Einsatzzweck von Zug/Druck Seilzug-Systemen (im folgenden Text Bowdenzug genannt) ist äußerst vielseitig. Oft totgeglaubt erlebt der Bowdenzug eine Renaissance im Fahrzeugbau. Im Automobilbau wird der Bowdenzug unter anderem für die Betätigung der Kupplung, -Gas-, Hand­ bremse-, Fensterheber, -Sitzverstellung verwendet. Eine neue Anwendung ist zur Betätigung der Getriebeschaltung hinzugekommen. Bisher wurde diese mechanisch über Hebel per Hand oder andere Auslösemittel betätigt. Zur Verringerung der Schwingungsgeräusch-Übertragung und der besseren Montage werden Bowdenzüge in Kombination angewendet um eine kardanische Bewegung fernzubedienen. Das gleiche trifft zur Außenspiegelverstellung vom Innenraum zu.

Das größte bestehende Problem dieser zur Zeit verwendeten "Bowdenzüge" ist die Längen­ veränderung beim Biegen, was komplizierte Kompensationsmechanismen erforderlich macht und ihre Einsatzfähigkeit stark einschränkt. Außerdem sind diese Systeme sehr knickempfindlich, was ihre Funktionsdauer sehr begrenzt. Daß sie nach kurzer Zeit schwerer zu betätigen sind, nur bedingt druckaufnahmefähig sind, ein höheres Gewicht aufweisen und sehr schwierig recyclebar sind, macht die Anwendung problematisch. Der Druckmantel besteht aus rohrförmig gewend­ elten Draht, welche unter Druck gesetzt die einzelnen Wendeln aneinander presst, was den Druck­ mantel in ein gerades Rohr zwingen möchte. Nur das Seil/Kabel und die Druckmantelanschläge zwingen den Mantel in den gewünschten Bogen. Dabei entstehen erstens große Seitenkräfte, welche erhöhte Reibung des Zugseils/-Kabels erzeugt.

Zweitens entstehen enorme Verwindungskräfte, weil bei Bogenlegung des Zug/Druck-Systems der Druck auf den Mantel (c) sich nur auf sehr geringe Auflageflächen im Innenradius des gewendelten Mantels abstützen kann. Diese Flächen sind ungeometrisch und ständig wechselnd bei Bogenveränderung des Mantels. Dort werden die Wendeln einem sehr starken Verwindungs­ druck ausgesetzt, deswegen sich die ungeometrischen Flächen schnell abflachen, was pro Wendel addiert auf einen Meter mehrere mm Verkürzung des Druckmantels betragen kann.

Aufgabe der Erfindung ist, das Zug/Druck-Seilzugsystem längenstabil, knickresistent, leichter und leichtgängiger zu machen. Nach physikalischen Erkenntnissen behält das Kugelgelenk eine zentrische Längengleichheit beim Ablenken. Auf dieser Logik baut das Patent DE 195 34 643 auf, in welchen ein Zug/Druck-Kraftübertragungs-System beschrieben wird. Hier werden anstatt der aus gewendelten Draht erzeugte Druckmantel (sog. Spirale) Gelenkteile verwendet. Die Gelenk­ teile, welche auf ein Führungsrohr gefädelt sind welches vom Zugkabel durchgriffen wird, liegen an konkav/konvex geformten Stirnflächen an und ergeben damit eine längenstabile Druckmantel. Der Nachteil an diesem System ist, daß sich die Gelenkteile ohne gegenseitige Verbindung auf einem Führungsrohr befinden, was eine ökonomisch atraktive Herstellung dieses Systems für viele Einsatzzwecke einschränkt. Die japanische Patentanmeldung 09021413 A zeigt ein Zug/Druck- System mit mehreren Zugkabeln.

Hier besteht der Druckmantel (1) aus längs um ein polymeres Rohr (4) gedrallte Drähte (7), welche zur Bündelung eine polymere Umhüllung (8) aufweist. Die Druckkräfte müssen die einzelnen Drähte (7) stirnseitig aufnehmen, was nur geringe Druckkraftübertragungen zuläßt. Bei Bogenlegung entsteht an dem Druckmantel am großen Radius ein längerer Umfang und am kleinen Radius ein kleinerer Umfang was mit dem Verschieben der umgebenden Drähte einhergeht. Die Folge ist, daß diese Drähte (7) unterschiedlich lang an den Stirnseiten des Mantels (1) herausschauen und damit die Abstützfläche gegenüber der Gegenhalter stark minimieren, was eine ständige Längenveränderung des Mantels hervorruft, das Führungsrohr (4) ist nicht auswechselbar - da es ein Verschleißteil ist, sollte das aber möglich sein. Der Erfindung liegen mehrere Aufgaben zugrunde, nähmlich den Vorteil, den Druckmantel (c) gemäß der im Anspruch 1-8 und in der Beschreibung geschilderten Merkmale zu haben, sondern in erweiterter Form die Verkettbarkeit der Gelenkteile zu einer unendlichen Kette und innerhalb eines druckaufnehmenden Mantels nicht nur einen, sondern mehrere Zugkraft übertragende Seile/Drähte einzubinden um für spezielle Aufgaben nicht mehrere Außenmäntel mit den bekannten Nachteilen verwenden zu müssen. Der druckübertragende Mantel wird durch die Verkettung fertigungstechnisch und logistisch so vereinfacht, daß erstens Meterware von dem Mantel ohne Führungsrohr herstellbar und vermarktbar ist. Zum Beispiel, daß kardanische Bewegungsabläufe über dieses Zug/Druck-System ferngesteuert werden können. Dazu kommt das Phänomen der Längenstabilität bei wechselnd bogenförmiger Bewegung des Druckmantels. Außerdem wird der Reibwiderstand innerhalb von Seilzugsystemen so minimiert. Darüberhinaus soll eine Verbesser­ ung der Knickfestigkeit, der Richtungsstabilität, eine möglichst enge und spannungsarme Kurven­ legung sowie hohe Kraftübertragung erzielt werden. Desweiteren soll eine Reduzierung der Be­ rührungsflächen der Zugseile und eine bessere Panzerung sowie Abdichtung gegen äußere Einflüsse und damit eine Optimierung des Einsatzes gattungsgemäßer Seilzugsysteme erreicht werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der Ansprüche 1; 7 sowie Unteran­ sprüche 2-6 und 8 gelöst. Das Führungsrohr (B1) entspricht im Außen-∅ dem Innenmaß des Abschnitt (4.1) des Durchbruchs. Anstatt eine Durchführung sind auch multpble Durchführungen für mehrere Seilführungen vorgesehen. Durch die Anordnung der Querschnitte (5a; 4.1; 5.1; 5b; 3a; 3c) des Durchbruchs mit unterschiedlichen Innenmaßen ist eine enge und spannungsarme Kurvenlegung des Führungsrohres der Gelenkteile (1.1) möglich. Die Seilberührungsflächen werden um 75% verringert. Mit der Nut (3b) im gebogenen Bereich der Druckfläche (3) wird der Reibwert an den Stirnflächen (2 zu 3) herabgesetzt.

Die Erfindung wird anhand von in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispielen näher beschrieb­ en. Gemäß den Fig. 1; 3; 3a sind die Gelenkteile (1.1) zu einer zusammenhängenden Kette vereint, welche von einem biegsamen Träger- und Führungsrohr (B1) durchgriffen wird, dessen Außenmaß dem Innenmaß des axialen Durchbruchs im Abschnitt (4.1) entspricht. Der axiale Durchbruch der Gelenkteile besteht aus Abschnitten unterschiedlicher Querschnitte (5a; 4.1; 5.1; 5b; 3a; 3c). Sie sind gelenkig zu einander bewegbar, werden aber vom Führungsrohr (B1) konti­ nuierlich geführt.

In der Ausführungsform der Fig. 1 stützen sich die Gelenkteile (1, 1) an stirnseitig formkongruent, gekrümmten Flächen (2 zu 3) ab. Im Abschnitt (4.1) des Durchbruchs stützt sich das Träger- und Führungsrohr (B1) ab. Die Abschnitte (5.1, 5A) dienen als Freiräume zur kontinuierlichen Rohr­ führung bei Bogenlegung des Zug/Druck-Systems.

In der Ausbildung gemäß Anspruch 7 können die Gelenkteile auch ohne das Führungsrohr (B1) verlegt werden, wobei das Zugkraft übertragenden Seil (A1) sich direkt im Querschnitt des Abschnitts (4.1) des Durchbruchs abstützt und in diesem gleiten kann. Für diese Anwendung sollten die Gelenkteile längerer Bauart und aus Kunststoff hergestellt sein.

Für spezielle Anwendungen ist ein aus rohrförmig gewendelten Profildraht hergestellter Druck­ mantel (C2) mit einem auswechselbaren Führungsrohr (B1) welches längs der Rohrachse mehrere Durchbrüche hat, welche von Rohranfang zum Rohrende leicht um die Achse gedrallt sind welche als Seilführungen dienen, vorgesehen. Der Druckmantel (C2) kann in runder Form sein, welcher in alle Richtungen ablenkbar ist. Eine weitere Abwandlung des Druckmantels (C2) ist die ovale Form. Der Außenquerschnitt des Führungsrohres (B1) ist formkongruent zum Innenquerschnitt des ovalen Druckmantels (C1). Das Führungsrohr (B1) hat die Durchbrüche für die Zugseil/­ Kabelführungen parallel nebeneinander liegen (Abbildung Fig. 5a). Die Zugseile sind allgemein aus geflochtenen Stahldraht, für besondere Anwendungen eignen sich ebenso geflochtene Kunstfasern mit Kohlefaser- oder Glasfaseranteile.

Bezugszeichenschlüssel

A1 Zugseil/-seile/Zugkabel;
B1 Träger- und Führungsrohr (zwei Röhren und parallel angeordneten

3

Röhren)
B2 Führungsrohr mit parallel zur Längsachse angeordneten Durchbrüchen
C1 rohrförmiger druckaufnehmender Mantel gebildet aus Gelenkteilen
C2 rohrförmiger druckaufnehmender Mantel aus gewendelten Profildraht
Ca polymere Umhüllung

1.1

Gelenkteile/Formteile

2

gewölbte Fläche/konvexe Form

3

formkongruente Gegenfläche zu

2

(konkave Form)

3

a Kragen zum Verketten

3

b Rille, Nute für Schmiermittel

3

c maßlich verringertes Innenmaß des Kragens (

3

a)

4.1

Durchbruch mit Stützfunktion für Führungsrohr

5

A Durchbruch - trompetenförmiger Freiraum

5.1

Durchbruch - Freiraum

5

b Ausnehmung

Claims (10)

1. Seilzugsystem mit einem Zukraft übertragenden Seil/Kabel (A) und einem das Seil/Kabel (A) umhüllenden bogenförmig verlegbaren Druckmantel (C), welcher aus einem biegbaren Führ­ ungsrohr (B) mit aufgefädeltenen Gelenkteilen (1) in der Art gebildet wird, daß die Gelenkteile (1) mit einem Durchbruch mit in axialer Richtung maßlich differenzierten Querschnitts-Bereichen (5a; 4; 5) ausgebildet sind und auf der Querschnitts-Engstelle (4) vom Rohr (B) getragen werden und an stirnseitig formkongruent gekrümmten Flächen (2 zu 3) anliegen, und bogenförmig verlegbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Gelenkteile (1.1) mit einem Durchbruch mit in axialer Richtung maßlich differenzierten Bereichen (5a; 4.1; 5.1; 5b; 3a; 3c) so gestaltet sind, daß der Bereich der Engstelle (3c) des Kragens (3a) welcher über den gering größeren konvex aus­ gebildeten Kopf (2) eines weiteren Gelenkteils (1.1) greift, ineinander verkettbar sind um eine endlose Kette zu bilden, durch welche ein biegsames Führungsrohr (B; B1), um den Druckmantel (C1) zu bilden.

2. Seilzugsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das biegsame Führungsrohr (B1) mehrere Einzeldurchbrüche in axialer Richtung aufweist durch welche je ein Zugseil (A1) geführt werden kann.

3. Seilzugsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für mehrere Zugkabel (A1) je ein Führungsrohr vorgesehen werden kann, wenn alle Führungsrohre (B1) im Gesamtquerschnitt die lichte Weite des Quer­ schnitts (4.1) des Durchbruchs der Gelenkteile (1.1) nicht überschreiten.

4. Seilzugsystem nach den Ansprüchen 1 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Gelenkteile (1.1) vorteilhafterweise aus Kunststoff, welchem gleitfördernde Komponenten beigegeben werden; aus Metall, metallischen Stoffen oder aus Keramik gefertigt sind.

5. Seilzugsystem nach mehreren Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckmantel (C1), gebildet aus den Gelenkteilen (1.1), mit einer flexiblen stützenden Hülle (Ca) zusätzlich umkleidet wird, welche aus Geflecht oder einem Elastomer hergestellt ist.

6. Seilzugsystem mit einem Zugkraft übertragenden Seil (A) und einem das Seil umhüllenden bogenförmig verlegbaren Druckmantel (C), welcher aus einem Zugseil/-Kabel (A) und darauf gefädelten Gelenkteilen (1) welche stirnseitig an formkongruent gekrümmten Flächen (2 zu 3) anliegen, gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Gelenkteile (1.1) mit einem Durch­ bruch mit in axialer Richtung maßlich differenzierten Bereichen (5a; 4.1; 5a; 5b; 3a; 3c) so gestaltet sind, daß der Bereich der Engstelle 3c des Kragens (3a) welcher über den konvex ausgebildeten Kopf (2) eines weiteren Gelenkteils (1.1) greift, ineinander verkettbar sind um eine endlose Kette zu bilden, durch welche das Zuseil/-Kabel (A1) greift und dieses im Bereich (4.1) des Durchbruchs der Gelenkteile (1.1) geführt wird.

7. Seilzugsystem nach mehreren der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß die gekrümmte Fläche (3) der Gelenkteile (1.1) eine ringförmige Rille (3b) zur Aufnahme von Schmierstoff oder Abriebpartikel aufweist.

8. Multiples Zug/Druck-Seilzugsystem mit einem Zugkraft übertragenden Seil/Kabel (A) und einem das Seil/Kabel umhüllenden bogenförmig verlegbaren druckaufnehmenden Mantel (C), gebildet aus einem rohrförmig gewendelten Profildraht, dadurch gekennzeichnet, daß der aus gewendelten Profildraht rohrförmig hergestellte Druck­ mantel (C2) ein elastomeres Führungsrohr (B1) umschließt, welches in axialer Richtung mehrere um die zentrische Achse angeordnete Einzeldurchbrüche hat, welche insgesamt zur Führung von mehreren Zugseilen/-Kabeln (A1) geeignet sind.

9. Seilzugsystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der aus gewendelten Profil­ draht rohrförmig hergestellte Druckmantel (C2) oval geformt ist und ein im Außenquerschnitt dem Innenquerschnitt des Druckmantels formkongruentes biegbares Führungsrohr (B2) um­ schließt, welches in axialer Richtung mehrere nebeneinanderliegende Einzeldurchbrüche hat, welche insgesamt zur Führung von mehreren Zugseilen/-Kabeln (A1) geeignet sind.

10. Seilzugsystem nach einige der Ansprüche 1-9, dadurch gekennzeichnet, daß das Zugseil/-Kabel aus einem Kohlefaser-Flüssigkristall-Polymer oder aus einer Kohlefaser-Polyamid-Verbindung hergestellt ist.