DE3215986C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Dehnungsschnur gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Eine derartige Dehnungsschnur ist aus der US 40 90 763 bekannt.

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 Wärmebehandlung unterzogen, worauf es vom Dorn abgezogen und hinsichtlich seines Wicklungssinnes umgekehrt wird (z. B. US 39 88 092). Während man zunächst Kabel mit kreisförmigem Querschnittsprofil des Isoliermantels verwendet hat, in welchem drei mit jeweils einer Isolierung aus Nylongewirk versehene, flexible Adern parallel zur Längsachse des Kabels unter Ausbildung eines gleichseitigen Dreiecksprofils angeordnet sind (US 27 04 782), ist man später auf Flachbandkabel mit drei (US 39 88 092) oder vier (US 40 90 763) Adern übergegangen, welche in einer zur Kabellängsachse parallelen Ebene angeordnet sind.

Um einerseits eine gute Biegsamkeit der Dehnungsschnur und andererseits eine befriedigende Rückstellung der auseinandergezogenen Dehnungsschnur in ihren Ausgangszustand zu erzielen, wird der Isoliermantel des Flachbandkabels nach der US 40 90 763 aus einem thermoplastischen Material hergestellt, das im Vergleich zu dem thermoplastischen Material der flexiblen Adern eine wesentlich kleinere Steifigkeit aufweist. Das aus kristallinem Elastomerisat bestehende Thermoplastmaterial der Aderisolierung sorgt in erster Linie für eine hohe Rückstellkraft und ersetzt das bei der Dehnungsschnur nach der US 27 04 782 verwendete Polyamidgewirk. Bei letztgenannter Dehnungsschnur wird mangels ausreichender Rückstellkraft dieses Gewirks das Kabel mit einem axialen Drall auf den Dorn aufgewickelt, um auf diese Weise die gewünschte Rückstellkraft zu erzielen. Zusätzlich wird die Rückstellkraft über die Länge der Dehnungsschnur dadurch variiert, daß der Aufwickeldorn an seinem Anfangs- und gegebenenfalls an seinem Endabschnitt sich bezüglich des zylindischen Mittelabschnittes konisch erweitert bzw. verjüngt. Da sich ein Flachbandkabel axial nicht verdrallen läßt, hat die Fachwelt der US 27 04 782 nach der Verdrängung der Dehnungsschnüre aus Rundkabel durch Dehnungsschnüre aus Flachbandkabel und dem Aufkommen von Thermoplastmaterialien mit ausreichender Rückstellkraft (US 41 23 585) keine Beachtung mehr geschenkt.

Der Isoliermantel der Dehnungsschnur nach der US 40 90 763 ist aufgrund der Verwendung von kristallinem Elastomerisatmaterial transparent, wodurch die bekannte Dehnungsschnur zur Verschmutzung und Verfärbung bei Gebrauch neigt. Da sich Dehnungsschnüre zudem schlecht reinigen lassen, wird die bekannte Dehnungsschnur oft schon nach kurzer Gebrauchszeit unansehnlich. Dieses Problem ließe sich grundsätzlich dadurch vermeiden, daß in an sich bekannter Weise (US 41 66 881) auf dem die Adern umschließenden durchsichtigen Isoliermantel ein relativ dünner Außenmantel aus farbigem Kunststoffmaterial aufgebracht wird. Ein unmittelbares Vorbild für eine derartige Anbringung eines Außenmantels bei einer Dehnungsschnur stellt indessen das Flachbandkabel nach der US 41 66 881 schon deshalb nicht dar, weil dort der Isoliermantel und der dünne Außenmantel an einer Flachseite eine dreieckförmig profilierte, parallel zur Längsachse verlaufende Erhebung zu Führungszwecken aufweisen, welche einer Aufwicklung dieses Flachbandkabels auf einen Dorn zweck Herstellung einer Dehnungsschnur entgegensteht. Es hat sich ferner gezeigt, daß der auf dem Isoliermantel aufgebrachte, dünne Außenmantel bei einer Dehnungsschnur zu einer so starken Erhöhung der Rückstellkraft führt, daß man ziemliche Kräfte aufwenden muß, um die Windungen einer derartigen Dehnungsschnur auseinander zu ziehen.

Die Aufgabe der Erfindung besteht demgegenüber darin, bei einer Dehnungsschnur der eingangs erwähnten Art eine geringere Anfälligkeit gegen Verschmutzung und Verfärbungen zu erzielen, ohne die Gebrauchsfähigkeit der Dehnungsschnur hinsichtlich der aufzuwendenden Zugkräfte zu beeinträchtigen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Dehnungsschnur ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine Seitenansicht der Dehnungsschnur, welche 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 Seitenansicht eines Dorns, auf welchem die Dehnungsschnur aufgewickelt wird, und

Fig. 4A bis 4C graphische Darstellungen für den Verlauf der Federkonstante des Kabels 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 Abschnitten an jedem Ende.

In den Fig. 1 und 2 ist eine rückstellbare Dehnungsschnur 10 dargestellt, die an jedem Ende an einen modularen 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 Polyamid 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. 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. 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 Seiten 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 verschiedener Längen mit unterschiedlicher Anzahl darin vorhandener isolierter Adern 13 formen. Beispielsweise liegt die Anzahl der isolierten Adern 13 gewöhnlich bei 3 bis 8, während die normierten, ausgezogenen Längen der Schnüre gewöhnlich 1,8 m, 3,7 m und 7,6 m betragen.

Anschließend wird an jedem Ende des Längenabschnitts des Kabels 12 ein modularer Stecker 11 (Fig. 1) zur Herstellung einer Telefonschnur montiert.

Das insoweit beschriebene Kabel 11 wird entweder zur Herstellung geradliniger Schnüre bestimmter Länge verwendet oder auf Dorne im Zuge der Herstellung von Dehnungsschnüren aufgewickelt.

In Fig. 3 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 kleinkalibriges Ende besitzt. Die Abschnitte 31 und 32 werden so ausgebildet, daß die großkalibrigen Enden benachbart zueinander sind, während sich die kleinkalibrigen Enden an gegenüberliegenden Enden des Dorns befinden.

Bei der Herstellung einer bevorzugten Ausführungsform der Dehnungsschnur wird ein Dorn 30 verwendet, welcher ohne einen in der Dornmitte liegenden Abschnitt konstanten Durchmessers ausgeführt ist. Da ein solcher Dorn für den Kabelhersteller teuer ist, enthält ein kompromißweise verwendeter Dorn einen relativ kurzen Mittelabschnitt 33 konstanten Durchmessers.

Der verwendete Dorn 30 ist so geformt, daß seine kleinkalibrigen Enden 34 und 36 einen Durchmesser von etwa 0,64 cm bei einem Durchmesser des Mittelabschnittes von etwa 0,87 cm aufweisen.

Bei der Herstellung der Dehnungsschnur sind die Adern - betrachtet 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 erhält. Bei der in Fig. 2 dargestellten bevorzugten Ausführungsform umfaßt der Endquerschnitt zwei linear parallele Seiten, welche über gekrümmte Enden miteinander verbunden sind.

Der Isolationsmantel 18 jeder Ader 13 besteht aus einem Kunststoffmaterial mit einem Steifigkeitskoeffizienten 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 Rückstelleigenschaften 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 18 eine ausreichende Rückstellkraft, ohne daß die Verwendung eines axialen Dralls erforderlich ist.

Zur Verringerung des Problems der auseinanderhängenden Schraubenwindungen nach einer Benutzungsperiode, bei welcher die Schnur nicht über ihre Länge 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 Aderisolationsmaterial und vergrößert die Rückstellkraft der Dehnungsschnur. Indessen ist die Vergrößerung der Rückstellkraft von der unerwünschten Notwendigkeit begleitet, eine entsprechend größere Zugkraft 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 auf dem Dorn 30 hergestellten Schnüre 10 besitzen eine graduell und gleichförmig abnehmende Rückstellkraft, begleitet von einer gleichförmig ansteigenden Spannkraft pro Längeneinheit von den kleinkalibrigen Außenenden 41 (Fig. 1) bis zu den großkalibrigen Mittelabschnitten 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 Mittelabschnitt 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 Mittelabschnitt 42 zunehmend weniger Gewicht zu tragen. Die Federkonstante kann daher so gewählt werden, daß sie von beiden Enden gleichförmig zum Mittelabschnitt 42 hin abnimmt. Die Federkonstante ergibt sich aus der Gleichung

wobei
d der Aderdurchmesser (Abstand zwischen den Seiten 23 und 24 des Mantels 22)
K die Federkonstante,
G der Scherelastizitätskoeffizient,
R der mittlere Radius der Schraube, und
N die Anzahl der aktiven Wickel (Gesamtzahl der Windungen der Schnur 10)
ist.

Bei der Dehnungsschnur ändert sich die Federkonstante konstant mit der Schnurlänge und ist umgekehrt proportional dem Kubus des mittleren Schraubenradius.

Aus Gleichung (1) 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 beginnt.

In Fig. 4 ist eine Reihe graphischer Darstellungen veranschaulicht, welche die gesteuerte Rückstellkraft und Spannkraft der Dehnungsschnur 10 anhand des Verlaufes der Federkonstante zeigen. Fig. 4A zeigt eine Kurve 45 der Federkonstante einer gleichmäßig gewickelten Schnur, deren Windungen über die gesamte Schnurlänge einen konstanten Durchmesser aufgrund der Verwendung eines Dorns 46 konstanten Durchmessers aufweist. Wie man erkennt, ist die Kurve 45 linear, d. h., die Federkonstante K ist konstant.

In Fig. 4B ist die Kurve 51 der beschriebenen Dehnungsschnur dargestellt, bei welcher das Kabel 12 auf einen Dorn 52 aufgewickelt ist, der zwei aneinander angrenzende, konische Längenabschnitte 53 mit Endbereichen 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 einer Schnur 10, insbesondere bei deren Verwendung an einem Wandapparat, wo sie die Form einer Kettenlinie 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. 4B ist ein Dorn 56 dargestellt, welcher einen Abschnitt 57 konstanten Durchmessers und zwei konische Endwicklungsabschnitte 58 aufweist. Zur besseren Anschaulichkeit ist die Länge des Abschnittes 57 konstanten Durchmessers vergrößert gezeichnet. In der Praxis besitzt er eine Länge von etwa 0,7 cm. Die zugeordnete Kurve für den Verlauf der Federkonstante einer auf einem derartigen Dorn 56 hergestellten Schnur ist in Fig. 4B 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. 4C zeigt die Kurve 61 den Verlauf der Federkonstante längs einer Schnur der ersteren der beiden genannten Arten unsymmetrischer Schnüre.

Der zusätzliche Außenmantel 41 wird zum mechanischen Schutz und zur Vergrößerung der Rückstellkraft verwendet. Falls ein Material gefunden wird, welches für den Isolationsmantel 18 verwendet werden kann und dessen Steifigkeitskoeffizient größer als der Steifigkeitskoeffizient des derzeit verwendeten Materials ist und falls ferner ein mechanisch widerstandsfähiges Material für den Kunststoffmantel benutzt wird, kann der zusätzliche Außenmantel 41 weggelassen werden.

Claims (4)

1. Dehnungsschnur aus einem schraubenförmig gewickelten Flachbandkabel, dessen flexible Adern in einer zur Längsachse des Kabels parallelen Ebene angeordnet sind und dessen Adern eine Isolierung aus einem ersten thermoplastischen Material und einen gemeinsamen Isoliermantel aus einem zweiten thermoplastischen Material aufweisen, das im Vergleich zum ersten thermoplastischen Material eine wesentlich kleinere Steifigkeit aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Windungen des Kabels im Bereich zwischen einem Schnurabschnitt und einem Schnurende einen sukzessiv kleineren Durchmesser besitzen, daß auf dem Isoliermantel (22) ein relativ dünner Außenmantel (40) aus einem Kunststoffmaterial aufgebracht ist, daß dieses Kunststoffmaterial eine wesentlich größere Steifigkeit als das zweite thermoplastische Material, jedoch eine kleinere Steifigkeit als das erste thermoplastische Material besitzt, und daß die Federkonstante der Dehnungsschnur (10) im wesentlichen linear von einem Schnurende zu einem Schnurabschnitt, der den größeren Windungsdurchmesser besitzt, abnimmt.

2. Dehnungsschnur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Windungen des Kabels zwischen einem Schnurabschnitt und beiden Schnurenden einen sukzessiv kleineren Durchmesser besitzen.

3. Dehnungsschnur nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Windungen des Kabels in einem Schnurabschnitt einen im wesentlichen konstanten Durchmesser besitzen.

4. Dehnungsschnur nach einem der Ansprüche 1 bis 3, 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 Kabel einer Behandlungstemperatur unterworfen wird, welche in der Nähe des Erweichungspunktes des zweiten thermoplastischen Materials liegt.