DE10057476B4

DE10057476B4 - Flexibles Element

Info

Publication number: DE10057476B4
Application number: DE10057476A
Authority: DE
Inventors: Lars Emmel; Stefan Pfeiffer; Markus Decker
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Continental Automotive GmbH
Priority date: 2000-11-20
Filing date: 2000-11-20
Publication date: 2007-10-31
Anticipated expiration: 2020-11-21
Also published as: FR2817597A1; FR2817597B1; DE10057476A1; US6905415B2; US20020091001A1

Abstract

Flexibles Element mit einem Kern (12) und einer diesen schützenden Schlauchhülle (16) sowie den Kern (12) umfassenden Hülsenelementen (20), zwischen denen die Schlauchhülle (16) gehalten ist und die zur Montage des flexiblen Elements in Aufnahmen festlegbar sind, wobei der Kern (12) und die Schlauchhülle (16) unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Hülsenelement (20) die Schlauchhülle (16) in montiertem Zustand mit begrenztem axialem Spiel (26) hält.

Description

Die Erfindung befaßt sich mit einem flexiblen Element mit einem Kern und einer diesen schützenden Schlauchhülle sowie den Kern umfassenden Hülsenelementen, zwischen denen die Schlauchhülle gehalten ist und die zur Montage des flexiblen Elements in Aufnahmen festlegbar sind, wobei der Kern und die Schlauchhülle unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweisen.
Bei flexiblen Elementen, wie z. B. biegsamen Flexwellen oder Bowdenzügen, bei welchen die Kräfte bzw. Momente von dem Kern übertragbar sind, oder auch bei elektrischen Leitungen, besteht ein grundsätzliches Problem darin, daß die meist aus Kunststoff bestehenden Schutzhüllen gegenüber den wegen der mechanischen Beanspruchung oder zum Erreichen einer elektrischen Leitfähigkeit aus beispielsweise Stahl oder sonstigem Metall bestehenden Kern einen erheblich abweichenden Wärmeausdehnungskoeffizienten besitzt. Bisher sind die Hülsen mit dem Schlauch verklebt oder verschweißt, so daß bei axial festgelegten Hülsen und axial festgelegtem Kern durch die unterschiedlichen Temperaturausdehnungen Probleme auftreten können. Die Folge sind Verspannungen des flexiblen Elements, die beispielsweise bei Antriebselementen für eine Bewegung des Elements aus seiner ursprünglich vorgesehenen Lage sorgen können, zumindest aber durch die Anlagekräfte zwischen Schlauchhülle und Kern Reibungsverluste und einen erhöhten Verschleiß bewirken. Kompensiert man die unterschiedlichen Temperaturausdehnungen durch axial beweglich festgelegte Kerne, muß befürchtet werden, daß der sich ausdehnende Schlauch den Kern aus seiner Führung zieht, was unter allen Umständen zu vermeiden ist.
Aus der US 3,258,031 ist ein flexibles Element mit einem Kern zur Kraftübertragung bekannt, der mit einer schützenden Hülle umgeben ist. Bei dem Kern handelt es sich beispielsweise um einen Draht. Die Hülle ist mehrlagig aufgebaut und besteht aus Kunststoffschichten mit einem eingelegten Geflecht zur Stabilisierung der Hülle. Weiter beschreibt die US 3,242,691 ein flexibles Element, bei dem ein Kern aus Metall in einer schlauchförmigen, schützenden Hülle angeordnet ist. Zur Vermeidung der Probleme aufgrund unterschiedlicher Wärmeausdehnungskoeffizienten ist ein Drahtgeflecht vorgesehen, das in die Hülle als eine Art Armierung eingelegt ist. Da es aus Metall ist, weist es den gleichen Wärmeausdehnungskoeffizienten auf wie der Kern, d. h. die Relativbewegung von Hülle und Kern wird minimiert. Bei der Montage des flexiblen Elements wird die Hülle über Hülsen, die beispielsweise an Buchsen befestigt werden, ohne axiales Spiel gehalten.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein flexibles Element zu schaffen, das in der Lage ist, die unterschiedlichen Längenausdehnungen von Hülle und Kern bei Temperaturwechseln zu kompensieren.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein flexibles Element der eingangs beschriebenen Art gelöst, bei welchem wenigstens ein Hülsenelement die Schlauchhülle in montiertem Zustand mit begrenztem axialem Spiel hält. Das Spiel in dem Hülsenelement ist dabei so zu wählen, daß einerseits die Schlauchhülle nicht von dem Hüllenelement getrennt werden kann und andererseits der Schlauch bei der maximal zu erwartenden Längenausdehnung das vorgesehene Spiel noch nicht völlig aufzehrt.
Das erfindungsgemäße flexible Element bietet dabei den Vorteil, daß der Längenausgleich alleine zwischen den Hülsenelementen und dem Schlauch erfolgen kann, was insbesondere dann von Vorteil ist, wenn, wie beispielsweise bei Flexwellen häufig vorgesehen, die Hülsenelemente in antriebs- und abtriebsseitigen Gehäusen oder Halterungen festlegbar sind.
Wie bereits erwähnt, eignet sich die Erfindung zur Verwendung bei Wellen oder Bowdenzügen oder auch bei Kabeln, wobei besonders im Kfz-Bereich mit den dort auftretenden erheblichen Temperaturschwankungen das erfindungsgemäße flexible Element ein bevorzugtes Einsatzgebiet findet.
Vorzugsweise ist zwischen der Schlauchhülle und dem Hülsenelement ein geringes Radialspiel vorgesehen, so daß der Längenausgleich mit nur einer geringen Reibung erfolgen kann, gleichzeitig jedoch auch ein gewisser Schutz gegen das Eindringen von Schmutz gegeben ist.
Um für einen Schutz für die vergleichsweise empfindlichen Schlauchenden zu sorgen, ist es weiterhin bevorzugt, daß das wenigstens eine Hülsenelement mit axialem Längenausgleich einen hohlzylindrischen Bereich aufweist, in welchen die Schlauchhülle eingesteckt ist.
Während es je nach Anwendungsfall vorgesehen sein kann, die Hülsenelemente auf den Kern aufzupressen und dadurch axial festzulegen, kann es unter anderen Bedingungen wünschenswert sein, eine gewisse Relativbewegung zwischen den Hülsenelementen und dem Kern zuzulassen, insbesondere bei separat festgelegtem Kern und Hülsenelement, da es ansonsten auch an dieser Stelle wieder zu Verspannungen kommen könnte.
Da bei beweglichen Hülsenelementen unter Umständen vor der endgültigen Montage ein Herausrutschen der Schlauchenden aus den Hülsenelementen oder auch ein Herausfallen des Kerns aus der Schutzhülle zu befürchten wäre, ist in weiterer bevorzugter Ausbildung der Erfindung vorgesehen, daß an wenigstens einem Ende, vorzugsweise beiden Enden des flexiblen Elements, ein Ringelement am Kern festgelegt ist, das einen axialen Anschlag für das es umschließende, axial bewegliche zugehörige Hülsenelement bildet. Bei zweiseitig vorgesehenen Ringelementen ist ein Auseinanderfallen auch bei sorgloser Handhabung nicht mehr zu befürchten, so daß diese Ausbildung bevorzugt ist, wobei ein weiterer Vorteil darin besteht, daß das flexible Element symmetrisch aufgebaut ist, so daß es nicht zu einem verkehrten Einbau kommen kann.
Nachfolgend wird anhand der beigefügten Zeichnung näher auf ein Ausführungsbeispiel der Erfindung eingegangen.
Die Abbildung zeigt eine teilgeschnittene Darstellung einer flexiblen Antriebswelle 10, wie sie im Kfz-Bereich zur Verbindung zwischen einem elektrischen Antriebsmotor und einem durch diesen betätigten elektrischen Ausstellfenster vorgesehen ist. Zur Übertragung der notwendigen Momente verfügt die flexible Antriebswelle über einen Kern aus Stahl in der üblichen Ausführung mit einem verdickten Mittelabschnitt 14. Zum Schutz des Wellenkerns 12 und auch der umliegenden Teile ist der Kern von einer flexiblen Schlauchhülle 16 umgeben, die an ihren beiden Enden in hohlzylindrischen Abschnitten 18 von Hülsenelementen 20 sitzt. Die Schlauchenden sind dabei nicht fest mit den hohlzylindrischen Abschnitten 18 verbunden, sondern sitzen nur mit leichtem Spiel in diesen, so daß eine axiale Verschiebung des Schlauches relativ zu den Hülsenelementen 20 bis zu einer Anlage der Schlauchenden an Stirnflächen 22 möglich ist.
Die vorzugsweise aus Kunststoff bestehenden Hülsenelemente sind antriebs- bzw. abtriebsseitig in entsprechenden Aufnahmen festlegbar, so daß der Raum zwischen dem Kern 12 und der Schlauchhülle 16 geschützt verschlossen ist.
Die Hülsenelemente 20 sind relativ zu dem Kern 12 beweglich, wobei ihre axiale Beweglichkeit durch Ringelemente 24 begrenzt ist, die in bestimmten Positionen an den Enden des Kerns 12 aufgepreßt sind. Die Ringelemente können beispielsweise aus Messing bestehen und verhindern, daß sich die Hülsenelemente 20 in eine Position bewegen können, in welcher ein Schlauchende der Schlauchhülle 16 aus dem ihm zugehörigen hohlzylindrischen Abschnitt 18 gleiten kann. Auch ein Herausfallen des Kerns 12 oder zumindest ein Verrutschen ist durch die Ringelemente 24 verhindert.
Bei Temperaturänderungen, die im Kraftfahrzeug beträchtlich sein können, beispielsweise beim Aufwärmen des Fahrzeuges nach einer kalten Winternacht oder beim Parken in direkter Sonneneinstrahlung, dehnen sich der Kern 12 aus Stahl und die Schlauchhülle 16 aufgrund ihrer unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten um unterschiedliche Beträge aus, wobei ein Schlauchende oder, je nach Relativlage, beide Schlauchenden sich in dem hohlzylindrischen Abschnitt 18 bewegen können, solange ein vorgesehenes Spiel 26 nicht aufgezehrt ist. Selbstverständlich wird man das Spiel 26 so bemessen, daß bei den tiefsten zu erwartenden Temperaturen die Schlauchenden noch sicher in den hohlzylindrischen Abschnitten 18 gehalten sind und bei den höchsten zu erwartenden Temperaturen noch nicht beidseitig eine Anlage der Schlauchenden an den Stirnflächen 22 auftritt, was infolge des durch den Einbau bzw. die Anlage an den Ringelementen begrenzten Ausweichweges des Hülsenelements 20 zu Verspannungen und Verformungen der Schlauchhülle 16 und erwünschten Krafteinleitungen in dem Kern 12 führen könnte.
Dank des symmetrischen Aufbaus der flexiblen Antriebswelle 10 muß nicht auf eine besondere Einbaulage geachtet werden, denn es ist unerheblich, welches Hülsenelement 20 antriebsseitig und welches abtriebsseitig festgelegt wird.
Je nach Einbauart und Verwendungszweck kann es denkbar sein, die Hülsenelemente 20 an den Ringelementen 24 festzulegen oder die Hülsenelemente 20 selbst unmittelbar mit dem Kern 12 der flexiblen Antriebswelle 10 beispielsweise durch Aufpressen festzulegen.
Denkbar ist es auch, Bowdenzüge ähnlich der flexiblen Antriebswelle 10 aufzubauen, wobei die Schützhülle 16 die stützende Umhüllung des Bowdenzuges umgibt. Auch andere Anwendungen, beispielsweise auf dem Gebiet der Elektrokabel, sind denkbar, bei welchem der Kern 12 nicht die Übertragung von Antriebskräften zur Aufgabe hat.

Claims

Flexibles Element mit einem Kern (12) und einer diesen schützenden Schlauchhülle (16) sowie den Kern (12) umfassenden Hülsenelementen (20), zwischen denen die Schlauchhülle (16) gehalten ist und die zur Montage des flexiblen Elements in Aufnahmen festlegbar sind, wobei der Kern (12) und die Schlauchhülle (16) unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Hülsenelement (20) die Schlauchhülle (16) in montiertem Zustand mit begrenztem axialem Spiel (26) hält.
Flexibles Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Schlauchhülle (16) und dem Hülsenelement (20) ein geringes Radialspiel vorgesehen ist.
Flexibles Element nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in beiden Hülsenelementen (20) ein Axialspiel (26) vorgesehen ist.
Flexibles Element nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Hülsenelement (20) einen hohlzylindrischen Bereich (18) aufweist, in welchen die Schlauchhülle (16) eingesteckt ist.
Flexibles Element nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Hülsenelement (20) fest mit dem Kern (12) verbunden ist.
Flexibles Element nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß an wenigstens einem Ende, vorzugsweise beiden Enden, des flexiblen Elements (10) ein Ringelement (24) an dem Kern (12) festgelegt ist, das einen axialen Anschlag für das es umschließende, axial bewegliche zugehörige Hülsenelement (20) bildet.
Flexibles Element nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülsenelemente (20) an durch das flexible Element (10) miteinander verbindbaren Elementen festlegbar sind.
Flexibles Element nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das flexible Element ein Antriebselement, beispielsweise eine Flexwelle oder ein Bowdenzug ist, wobei die Drehmomente bzw. Kräfte vom Kern (12) übertragbar sind.