DE3215986C2 - - Google Patents
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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.
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.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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US06/258,713 US4375012A (en) | 1981-04-29 | 1981-04-29 | Tapered retractile cords |
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Family
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JPS5755698Y2 (de) * | 1979-06-04 | 1982-12-01 |
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1981
- 1981-04-29 US US06/258,713 patent/US4375012A/en not_active Expired - Lifetime
-
1982
- 1982-04-23 FR FR8207044A patent/FR2505081B1/fr not_active Expired
- 1982-04-28 JP JP57070567A patent/JPS57205913A/ja active Granted
- 1982-04-29 DE DE19823215986 patent/DE3215986A1/de active Granted
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
FR2505081A1 (fr) | 1982-11-05 |
JPS57205913A (en) | 1982-12-17 |
FR2505081B1 (fr) | 1985-08-02 |
US4375012A (en) | 1983-02-22 |
JPH0472322B2 (de) | 1992-11-18 |
DE3215986A1 (de) | 1982-11-18 |
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