DE3854340T2

DE3854340T2 - Führungshülle aus PTFE und Poly(amid-imid).

Info

Publication number: DE3854340T2
Application number: DE3854340T
Authority: DE
Inventors: Thomas F Buck; Arthur S Eldredge; Diane P Fukuda
Original assignee: Teleflex Inc
Current assignee: Teleflex Inc
Priority date: 1987-10-23
Filing date: 1988-10-24
Publication date: 1996-02-08
Anticipated expiration: 2008-10-25
Also published as: EP0313416A3; DE3854340D1; EP0313416B1; KR930006505B1; ES2074998T3; KR890006994A; JPH01188714A; CA1329535C; MX171203B; JP2592935B2; EP0313416A2

Description

Diese Erfindung betrifft einen bewegungsübertragenden Fernsteuerungsaufbau zur Übertragung einer Bewegung auf einer Kurvenbahn durch ein flexibles bewegungsübertragendes Kernelement. Genauer gesagt betrifft diese Erfindung Buchsen zur Abstützung des Kernelements in solchen bewegungsübertragenden Aufbauten.

Stand der Technik

Fernsteuerungsaufbauten, welche Buchsen verwenden, sind im Stand der Technik (US-A-4 362 069) bekannt. Solche Aufbauten werden typischerweise verwendet in Fahrzeug-, Schiffs- und Flugzeugumgebungen. Typischerweise ist ein Kernelement, welches ein Drahtelement oder eine Vielzahl von metallischen Drahtlitzen enthält, welche spiralförmig auf eine seilähnliche Art zusammengewunden sind, in der Buchse angeordnet und darin zur Längsbewegung angepaßt. In gleicher Weise kann die Bewegung des Kernelements in der Buchse rotierend sein wie im Falle eines Geschwindigkeitsmesser-Kabels. Das Kernelement erzeugt Reibungskräfte, wenn es sich in der Buchse bewegt, welche das Innere der Buchse abnutzen, was schließlich zu Ausfall oder Verschleiß führt, was für die Buchse inakzeptabel ist.
Patent Nr. 4 362 069 der Vereinigten Staaten, am 7. Dezember 1982 Giatras und anderen erteilt, offenbart eine Buchse, bei welcher Polytetrafluorethylen (PTFE) mit einem Arylensulfid-Polymer koextrudiert wird, um eine Buchse zu erzeugen, welche verbesserte Verschleiß- und Reibungseigenschaften hat. Additive, wie schmierende Fluide oder Glas, werden ebenfalls in den Verbundwerkstoff vor der Extrusion aufgenommen, um eine Buchse mit den gewünschten Eigenschaften zu erzeugen.

Zusammenfassung der Erfindung und Vorteile

Die vorliegende Erfindung schafft einen Fernsteuerungsaufbau des Typs zur Bewegungsübertragung auf einer Kurvenbahn, welcher eine Buchse aus einem Fluorocarbon-Polymer enthält und ein Kernelement, welches zur Bewegung innerhalb der Buchse angepaßt ist. Der Aufbau ist dadurch gekennzeichnet, daß die Buchse 3% Poly(amid- imid) enthält, zur Erhöhung ihrer Stärke und Schmierfähigkeit.
Demgemäß liefert die vorliegende Erfindung eine Buchse gemäß den Ansprüchen, welche erhöhte Verschleiß- und Reibungseigenschaften hat. Ferner ist die vorliegende Erfindung vorteilhaft, indem sie keine Additive (wie Schmierfluide oder Glas) zur Verbesserung der Schmierfähigkeit und der Verschleißbeständigkeit der Buchse benötigt.

Figuren in den Zeichnungen

Andere Vorteile der vorliegenden Erfindung werden schnell erkannt, wenn diese besser verstanden wird durch Bezug auf die folgende detaillierte Beschreibung, wenn diese in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen betrachtet wird, in welchen:
Fig. 1 eine bruchstückartige Draufsicht, teilweise im Querschnitt, auf einen Fernsteuerungsaufbau ist, welcher gemäß der vorliegenden Erfindung gemacht wurde,
Fig. 2 eine Querschnittsansicht entlang den Linien 2-2 von Fig. 1 ist,
Fig. 3 eine graphische Darstellung von Vergleichstestergebnissen von Buchsen ist,
Fig. 4 eine graphische Darstellung von weiteren Vergleichstestergebnissen ist und
Fig. 5 die Ergebnisse eines anderen Bogentests zeigt, welcher in der oben beschriebenen Weise durchgeführt wurde, mit der Ausnahme, daß kein Schmiermittel verwendet wurde. Wie angegeben, zeigte die Buchse 12, welche gemäß der gegenwärtigen Erfindung gemacht wurde, eine hohe Schmierfähigkeit.

Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen

Mit Bezug auf die Zeichnungen ist in den Figuren ein Fernsteuerungsaufbau des Typs zur Bewegungsübertragung auf einer Kurvenbahn allgemein bei 10 dargestellt.
Der Aufbau 10 enthält eine Zwischenlage, Auskleidung oder einen Einsatz, hierin Buchse 12 genannt. Die Buchse 12 hat im allgemeinen einen kreisförmigen Querschnitt und ist im wesentlichen aus Polytetrafluorethylen (PTFE) gemacht. PTFE wird von Dupont unter dem Warenzeichen TEFLON verkauft. Die Buchse 12 ist in einer Führungshülle angeordnet, welche allgemein mit 11 angegeben ist. Die Führungshülle 11 kann jede beliebige von verschiedenen Gestaltungen haben, jedoch enthält sie vorzugsweise eine Vielzahl von Längsschlagdrähten 18, um welche eine Ummantelung 16 extrudiert ist.
Der Aufbau enthält ferner ein Kernelement 14. Das Kernelement 14 kann ein Drahtelement oder eine Vielzahl von metallischen Drahtlitzen sein, welche spiralförmig auf eine seilähnliche Art zusammengewunden sind. Das Kernelement ist zur Bewegung innerhalb der Buchse angepaßt. Diese Bewegung kann entweder in Längsrichtung sein, d.h. in der gleichen Richtung wie die Buchse 12, oder rotierend wie bei einem Geschwindigkeitsmesser-Kabel. Ferner kann das Kernelement ein Verbindungselement (nicht dargestellt) haben, welches um sein Ende angeordnet ist, um das Kernelement 14 an einem angetriebenen Element oder Steuerelement zu befestigen.
Der Aufbau 10 enthält ferner Befestigungsmittel zur Befestigung der Führungshülle 11 an einer Trägerstruktur (nicht dargestellt). Die Befestigungsmittel enthalten einen Flansch 20, welcher sich von der Führungshülle 11 wegerstreckt. Ein Loch 22 ist im Flansch 20 zur Befestigung des Flansches 20 an einer Trägerstruktur vorgesehen.
Der Aufbau 10 ist gekennzeichnet durch die Buchse 12, welche Poly(amid-imid) enthält. Poly(amid-imid) ist im Handel von der Amoco Chemical Company erhältlich und wird unter dem Warenzeichen TORLON verkauft. Eine Buchse 12 wird gemacht durch Herstellung eines Verbundwerkstoffes aus PTFE und Poly(amid-imid). Der Verbundwerkstoff wird dann extrudiert, um die Buchse 12 zu bilden. Die Buchse 12 enthält zwischen 75 Gewichtsprozent und 99 Gewichtsprozent PTFE und zwischen 25 Gewichtsprozent und 1 Gewichtsprozent Poly(amid-imid). Vorzugsweise enthält die Buchse 97 Gewichtsprozent PTFE und 3 Gewichtsprozent Poly(amid-imid). Führungshüllen, welche gemäß der Erfindung hergestellt wurden, führen zu einem starken Produkt, welches eine hohe Abriebs- und Reibungsbeständigkeit (d.h. Schmierfähigkeit) hat.
Fünf Buchsen wurden gemäß dem Gegenstand der Erfindung hergestellt und getestet. Diese Buchsen enthielten je 1, 3, 6, 10 oder 25 Gewichtsprozent Poly(amid-imid). Es wurde auch eine Buchse hergestellt und getestet, welche PTFE und ein Arylensulfid-Polymer verwendete, welche in den Fig. 3 und 4 mit PPS bezeichnet ist. Der erste Test (Ergebnisse in Fig. 3) bestand aus der Ausbildung einer Buchse 12 in einer "S"-Form. Ein Kernelement 14 wurde mit einem geeigneten Schmiermittel geschmiert. An einem Ende des Kernelements wurde eine kleine Schleife gemacht, um fünf Pfund Gewicht daran zu befestigen. Das Kernelement wurde dann durch die Buchse mit einer Geschwindigkeit von sechzig Zyklen pro Minute hin- und herbewegt. Ein Zyklus bestand aus dem Ziehen des Kernelements in einer Vorwärtsrichtung über eine Entfernung von 41,3 mm (ein und fünf Achtel Inches), und dann Zurückführen des Kernelements zu seiner Anfangsposition. Die Buchsen mit 3, 6 und 10 Gewichtsprozent Poly(amid-imid) ließ man ungefähr 500.000 Zyklen durchlaufen. Die Buchsen mit 1 und 25 Gewichtsprozent ließ man ungefähr 220.000 Zyklen durchlaufen.
Die Reibungswirkungsgrade wurden bei verschiedenen Intervallen der Zyklen wie folgt gemessen: ein Ende des Kernelements wird mit einem Transducer verbunden. Ein Gewicht mit 2,3 kg (fünf Pfund) wurde mit dem anderen Ende verbunden. Das Kernelement wurde in Zyklen mit einer Geschwindigkeit von vier Zyklen pro Minute durch die Buchse bewegt. Die tatsächlichen Lasten, welche erforderlich waren, um das 2,3 kg (fünf Pfund)-Gewicht hochzuheben, wie durch den Transducer gemessen, wurden für drei Zyklen aufgezeichnet und dann der Durchschnitt genommen. Um den Reibungswirkungsgrad zu berechnen, wurde die folgende Gleichung verwendet:
Wirkungsgrad = 2,3 kg (5 Pfund)/durchschnittliche tatsächliche Last x 100
Die Testergebnisse sind in Fig. 3 aufgezeichnet. Wie dargestellt haben alle Buchsen, welche gemäß der Erfindung hergestellt wurden, einen Wirkungsgrad größer als 60%. Die Führungshülle mit 1 Gewichtsprozent Poly(amid-imid) stellt die untere wirksame Konzentrationsgrenze von Poly(amid- imid) dar. Das heißt, wenn weniger als 1 Gewichtsprozent verwendet wird, hat die Führungshülle nicht die nötige Abriebsbeständigkeit und nutzt sich zu schnell ab. Die Führungshülle mit 25 Gewichtsprozent Poly(amid-imid) stellt die obere wirksame Konzentrationsgrenze dar. Wenn mehr als 25 Gewichtsprozent Poly(amid-imid) verwendet werden, bildet sich der TEFLON-Abschnitt der Führungshülle unzureichend aus und führt zu einer Führungshülle, welche sich zu leicht abnutzt.
Der zweite Test bestand darin, daß ein Kernelement 14 eine Wanne passierte, welche durch Verwendung einer Hälfte einer Buchse (eine Buchse, welche entlang der Längsachse geschnitten wurde) gebildet wurde. Sechsunddreißig Pfund Gewicht wurden an ein Ende des Kernelements angeiegt. Das Kernelement wurde dann geschmiert und über eine Entfernung von ungefähr 36,5 mm (ein und sieben Sechzehntel Inches) mit einer Geschwindigkeit von dreißig Zyklen pro Minute durch die Wanne hin- und herbewegt.
Der Reibungswirkungsgrad wurde bei verschiedenen Intervallen der Zyklen wie folgt gemessen: ein Spannkraft- Transducer wurde an einem Ende des Kernelements befestigt. Ein bekanntes Gewicht wurde mit dem anderen Ende des Kernelementes verbunden. Das Kernelement wurde dann über ungefähr 36,5 mm (ein und sieben Sechzehntel Inches) mit einer Geschwindigkeit von zwei Zyklen pro Minute hin- und herbewegt. Die tatsächliche Kraft, welche erforderlich war, um das Gewicht (FR) hochzuheben und die tatsächliche Last, welche erforderlich war, um das Gewicht zu senken (FL), wurden gemessen und von drei Zyklen wurde der Durchschnitt genommen.
Der Wirkungsgrad wurde dann unter Verwendung dieser folgenden Formel berechnet:
Wirkungsgrad = [FL/FR] x 100
Die Ergebnisse sind in Fig. 4 aufgezeichnet. Wie durch die Figur dargestellt, hatten die Buchsen, welche gemäß der Erfindung hergestellt wurden und welche 3 Gewichtsprozent Poly(amid-imid) hatten, einen Wirkungsgrad von über 75% bei jedem Zyklusintervall. Die Führungshülle, welche 6 Gewichtsprozent Poly(amid-imid) enthielt, versagte bei ungefähr 22.000 Zyklen. Die PPS-Buchse versagte auch, d.h. verschliß bei ungefähr 19.000 Zyklen. Die Buchsen mit einem Prozent und fünfundzwanzig Prozent Poly(amid- imid) wurden nicht dem Bogentest unterworfen.
Fig. 5 zeigt die Ergebnisse eines anderen Bogentests, welcher in der oben beschrieben Weise durchgeführt wurde, mit der Ausnahme, daß kein Schmiermittel verwendet wurde. Wie angegeben, zeigte die Buchse 12, welche gemäß der gegenwärtigen Erfindung hergestellt wurde, eine hohe Schmierfähigkeit.
Poly(amid-imid)-gefüllte Buchsen der Erfindung zeigen vorzügliche Verschleißbeständigkeit im Bogentest. Zusätzlich zeigen diese Buchsen vorzügliche Schmierfähigkeit und Verschleißbeständigkeit im Bogentest, wenn er ohne Schmierung durchgeführt wird.
Die Erfindung wurde in einer veranschaulichenden Weise beschrieben, und es muß verstanden werden, daß die Terminologie, welche verwendet wurde, ihrer Natur nach eher als Worte der Beschreibung als der Beschränkung beabsichtigt ist.

Claims

1. Fernsteuerungsaufbau (10) des Typs zur Bewegungsübertragung auf einer Kurvenbahn, wobei der Aufbau (10) enthält: eine Führungshülle (11), eine Buchse (12) aus einem Fluorocarbon-Polymer, welche in der Führungshülle (11) angeordnet ist, und ein Kernelement (14), welches zur Bewegung in der Buchse (12) angepaßt ist, wobei der Aufbau (10) gekennzeichnet ist durch die Buchse (12), welche Poly(amid-imid) enthält, welches im wesentlichen gleichförmig überall im Fluorocarbon-Polymer verteilt ist, um die Stärke und Schmierfähigkeit der Buchse (12) zu erhöhen, wobei die Buchse (12) 97 Gewichtsprozent Fluorocarbon-Polymer und 3 Gewichtsprozent Poly(amid-imid) enthält.

2. Aufbau nach Anspruch 1, worin das Fluorocarbon-Polymer Polytetrafluorethylen ist.

3. Aufbau nach Anspruch 1, worin die Führungshülle (11) eine Vielzahl von Längsschlagdrähten (18) mit einer extrudierten Ummantelung enthält.

4. Aufbau nach Anspruch 3, worin der Aufbau (10) Befestigungsmittel zur Befestigung der Führungshülle (11) an einer Trägerstruktur enthält.

5. Aufbau nach Anspruch 4, worin die Befestigungsmittel einen Flansch (20) enthalten, welcher sich von der Führungshülle (11) wegerstreckt.

6. Fernsteuerungsaufbau-Buchse (10), wobei der Aufbau vom Typ zur Bewegungsübertragung auf einer Kurvenbahn ist und die Buchse aus einem Fluorocarbon-Polymer gemacht ist und gekennzeichnet ist durch das Enthalten von Poly(amid-imid), welches im wesentlichen gleichförmig überall in der Buchse (12) verteilt ist, um ihre Stärke und Schmierfähigkeit zu erhöhen, wobei die Buchse (12) 97 Gewichtsprozent Fluorocarbon- Polymer und 3 Gewichtsprozent Poly(amid-imid) enthält.