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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine viskose Bremsvorrichtung
mit Mechanismus in einer Richtung, die besonders für die Verwendung der
Bremsung von Aufrollvorrichtungen wie Rollos u. ä. geeignet ist, die z. B, von
Rollen aus unterschiedlichem Material zur Verkleidung, Schutzabdeckung oder
Schutz umwickelt sind, wie die Moskitonetze.
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Zur
Vereinfachung wird die Erfindung als Anwendung im Bereich der Moskitonetze
beschrieben, aber es wird sofort offensichtlich, dass die Vorrichtung
der Erfindung an jedem beliebigen Gegenstand verwendet werden kann,
an dem das Problem der Dämpfung
beim Schließen
einer Aufrollvorrichtung gelöst
werden muss, wie bei einem Verdunkelungsschirm für Fenster oder einem umhüllenden
Tuch.
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In
der klassischen Konstruktion bestehen diese Systeme (die hier nicht
illustriert sind, da sie in der Technik bekannt sind) aus einer
Hohlrolle, die an einer Seite eine Aufrollfeder enthält, in der
die Rolle auf kleinstmöglichem
Raum den Verdunkelungsstoff aufrollen muss. Wenn das Tuch vollkommen
ausgebreitet ist, ist die Feder stark belastet, da ihre Aufgabe
darin besteht, ohne Anstrengung das Tuch in die Ruhestellung zurückzubringen.
Aufgrund der bemerkenswerten Belastung der Feder erfolgt das Wiederaufrollen
der Rolle unerwartet und mit Kraftanwendung, und dadurch können für den Benutzer
Gefahren entstehen wie Zerquetschungen der Hände, Kratzer oder auf jeden
Fall ein kräftiger
lauter Aufprall. Andere Vorrichtungen der vorherigen Technik sind
in den Dokumenten US-A-4535829, DE-A-4320393, US-A-6059008 beschrieben.
Besonders im Dokument US-A-4535829 ist eine viskose Bremsvorrichtung
gemäß Patentanspruch
1 beschrieben.
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Das
Ziel dieser Erfindung liegt darin, die oben genannten Probleme der
vorherigen Technik zu lösen
und eine Vorrichtung zu liefern, die einerseits den freien Lauf
des Tuchs beim Öffnen
zulässt
und andererseits die Rückkehr
des Tuchs beim Schließen bremst,
die durch die Belastung der Feder ausgelöst wird.
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Ein
weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine wie
oben genannte Vorrichtung zu liefern, die mit einer sehr begrenzten
Anzahl von Teilen realisierbar ist und möglichst aus Kunststoffmaterial
besteht, um so die Montagearbeiten zu vereinfachen und die entsprechenden
Kosten zu dämpfen. Dazu
sollte auch die beste technische Lösung innerhalb der Rolle enthalten
sein, um die Installation so weit wie möglich zu vereinfachen und nicht
den ästhetischen
Aspekt der gesamten Vorrichtung zu beeinflussen. Außerdem hat
die Lösung
eine umgekehrt proportionale Widerstandskraft zur Drehgeschwindigkeit,
um eine wirksame Bremsung auszuführen,
wenn die Feder sehr belastet ist (komplette Erweiterung des Tuchs)
und nicht das Wiederaufrollen zu blockieren, wenn die Wiederaufrollkraft
minimal ist (Ende des Wiederaufrollens).
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Die
oben genannten und andere Zwecke und Vorteile der Erfindung, die
aus der folgenden Beschreibung hervorgehen, werden mit einer viskosen Bremsvorrichtung
wie der im Patentanspruch 1 beschriebenen erhalten. Vorgezogene
Realisierungsformen und nicht banale Varianten der vorliegenden Erfindung
bilden den Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.
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Die
vorliegende Erfindung wird am besten durch einige vorgezogene Realisierungsformen
beschrieben, die mit Bezugnahme auf die Zeichnungen in der Anlage
zur Vereinfachung und nicht zur Einschränkung geliefert werden, in
denen:
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die 1 ein
Umriss einer Realisierung der Bremsvorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung ist;
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die 2 eine
Seitenansicht der Vorrichtung von 1 ist;
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die 3 eine
Ansicht eines Teils der Vorrichtung von 1 von vorne
ist;
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die 4 eine
Ansicht eines anderen Teils der Vorrichtung von 1 von
vorne ist;
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die 5 eine
Explosionsansicht und die Endinstallation der Vorrichtung von 1 ist;
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die 6 eine
Explosionsansicht der Vorrichtung von 1 ist;
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die 7 ein
teilweiser Umriss der Vorrichtung von 1 ist, die
die Bremsbacken in Verschlussposition darstellt;
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die 8 ein
teilweiser Umriss der Vorrichtung von 1 ist, die
die Bremsbacken in geöffneter
Position darstellt; und
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die 9 ein
schematischer Umriss einer Variante mit Sperrvorrichtung der Bremsvorrichtung der
vorliegenden Erfindung ist.
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Mit
Bezugnahme auf die Abbildungen wird die viskose Bremsvorrichtung
der vorliegenden Erfindung in einer vorgezogenen Realisierungsform
dargestellt und beschrieben. Wie bereits gesehen, ist es sofort
offensichtlich, dass an der beschriebenen Vorrichtung zahlreiche
Varianten und Änderungen
(zum Beispiel nach Form, Abmessungen, verschiedenen Farben und Teilen
mit gleichwertigen Funktionen) angebracht werden können, ohne
sich vom Schutzfeld der Erfindung zu entfernen, wie es in den Patentansprüchen in
den Anlagen definiert wird.
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Wie
in den Abbildungen dargestellt ist, ist die viskose Bremsvorrichtung 1 der
Erfindung mit einem Mechanismus in einer Richtung ausgestattet (um
die Abriebkräfte
bei manuellem Betrieb zu beseitigen) und dient zur Verwendung für Aufrollelemente
vor allem für
Moskitonetze: Diese Elemente könnten
unbeschränkt
aus einer Rolle 2 (5) bestehen,
um die ein Tuch (nicht dargestellt) gewickelt wird, wie z. B. das
Tuch eines Moskitonetzes.
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In
der weiteren Beschreibung wird die äußere Umhüllung konventionell „Ständer" genannt, genauso
wie es bei einem elektrischen Motor geschieht, und das Innenelement
wird „Läufer" genannt. Offensichtlich
handelt es sich nur um eine Konvention, denn das was zählt, ist
die entsprechende Bewegung zwischen den beiden Teilen. Zum Beispiel
ist auch bei den elektrischen Motoren (wie im Fall der elektrischen
Deckenventilatoren) das sich drehende Teil das äußere Teil, auch wenn es der 'Ständer' der Vorrichtung
bleibt.
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Die
Vorrichtung 1 der Erfindung enthält grundlegend:
- – mindestens
einen Ständer 3,
der die viskose Flüssigkeit
enthält;
- – mindestens
einen berippten Läufer 5,
der innerhalb des Ständers 3 enthalten
ist;
- – exzentrische
Steuerelemente zur Bremsung 7, die an den berippten Läufer 5 angeschlossen
werden, und
- – exzentrische
Bremsmittel 9, die operativ mit den exzentrischen Steuerelementen 7 verbunden werden,
um die viskose Bremsung der Aufrollelemente in einer ersten Drehrichtung
des Läufers 5 zu
ermöglichen
und einen freien Lauf der Aufrollelemente in einer zweiten Drehrichtung
des Läufers 5 entgegen
gesetzt zur ersten Drehrichtung zu ermöglichen.
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Besonders
der Ständer 3,
der der Behälter der
viskosen Flüssigkeit
ist, enthält
in der Realisierungsform, die in den 1 bis 8 dargestellt ist,
in seinem Inneren alle Hauptkomponenten der Vorrichtung 1,
da er mit einer Aushöhlung
versehen ist, die die entsprechende elastische Montage ermöglicht.
Der Läufer 5 dagegen
ist in der vorgezogenen dargestellten Realisierungsform das Teil,
das die eigentliche Bremsfunktion ausübt, und ist mit zahlreichen
Rippen ausgestattet, die die zweifache Funktion haben, die Turbolenz
der viskosen Flüssigkeit
zu erhöhen
und das Lager für
diese Flüssigkeit
darzustellen.
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Außer den
oben angegebenen Grundelementen enthält die Vorrichtung 1 der
Erfindung mindestens eine Trommel 10, die sich für die Verbindung mit
einem externen Rückhaltesystem 11 der
Vorrichtung 1 eignet, wie man in 5 sieht.
Wenn die Vorrichtung 1 auf diese Weise innerhalb der Rolle 2 untergebracht
ist und operativ mit dem externen Rückhaltesystem 11 verbunden
ist, ist es möglich,
die operative Endkonfiguration des Moskitonetzes oder anderer Systeme
dieser Art einfach, sofort und wirksam zu realisieren. Die Trommel 10 enthält die exzentrischen
Steuerelemente zur Bremsung 7 und die exzentrischen Bremsmittel 9.
Extern muss sie einen mechanischen Widerstand haben, der ausreicht,
um fest mit dem festen Teil eines Stützrahmens für das gesamte System mit einer
elastischen festen Verbindung verbunden zu werden. In einer möglichen
Realisierung wird die elastische Verbindung durch einen Schraubenfederabschnitt
erhalten, der eine entgegen gesetzte Aufrollrichtung zur Bremsblockierung hat.
Auf diese Weise tendiert sie bei Beanspruchung dazu, die Trommel
eng zu umhüllen
und damit zu blockieren. Die Trommel 10 enthält in ihrem
hinteren Teil ein trapezförmiges
Befestigungssystem 30, das sich für den Einsatz in der Aushöhlung des
Ständers
eignet und den Schnappverschluss der Vorrichtung 1 zulässt.
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Im
Besonderen bestehen die exzentrischen Steuerelemente zur Bremsung 7 in
der dargestellten unbeschränkten
Realisierungsformn aus einem Zylinderelement mit zwei externen Flächen 24, 26 und einem
spiralförmigen
Verlauf und erweitern während einer
Drehung in der ersten Richtung die exzentrischen Bremsmittel 9 gegen
die Trommel 10 (8), während sie bei einer Drehung
in der zweiten Richtung durch Betätigung der "Absätze" der Bremsrampen
die Wirkung der Erweiterung (7) vollständig freisetzen
und so die freie Drehung der exzentrischen Bremsmittel 9 innerhalb
der Trommel 10 zulassen. In diesem Fall ist es grundlegend,
dass der Erweiterungsgradient der Vorrichtung 1 unter dem
Abriebskoeffizienten der verwendeten Materialien liegt, da die Bremsmittel 9 sonst
in die Drehung hineingezogen würden,
ohne eine korrekte Bremsfunktion auszuüben.
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Außerdem bestehen
die exzentrischen Bremsmittel 9 aus mindestens zwei Bremsbacken 9', 9'', die aus zwei Halbzylindern mit
variabler Wanddicke bestehen: Diese Bremsbacken 9, 9'' dienen dazu, den Platz zwischen
den exzentrischen Steuerelementen der Bremsung 7 und der
Trommel 10 zu füllen.
Im Fall der Bremsbacken 9', 9'' ist die Genauigkeit der mechanischen
Bearbeitung grundlegend, da die mögliche Exzentrizität für einen
korrekten Betrieb wenige Zehntelmillimeter beträgt: Ein übermäßiges Spiel würde die
Blockierung der Bremsbacken 9', 9'' beeinträchtigen,
während
eine auch geringe Berührung
die korrekte freie Bewegung behindern würde.
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Die
Vorrichtung 1 der Erfindung enthält außerdem Dichtmittel 12 der
viskosen Flüssigkeit,
die operativ auf einer Seite zwischen dem Läufer 5 und dem Ständer 3 eingesetzt
werden und auf der anderen Seite zwischen dem Ständer 5 und der Trommel 10,
um ein Herauslaufen der viskosen Flüssigkeit aus der Vorrichtung 1 zu
verhindern. Im Besonderen können
die Dichtmittel 12 aus mindestens zwei Dichtungen bestehen
(zum Beispiel Ringe Typ "O-Ring" oder Lippenringe, Labyrinthdichtungen
usw.) 14, 16. Eine (14) ist an der Schnittstelle
zwischen dem Ständer 3 und
dem Läufer 5 angebracht
und die andere (16) an der Schnittstelle zwischen Läufer 5 und
Trommel 10. Die zweite Dichtungsebene (16) dient
dazu zu vermeiden, dass auch nur kleinste Öllecks mit den Bremsbacken 9', 9'' in Berührung kommen und die Funktionsfähigkeit
reduzieren. Diese Dichtung 16 ist jedoch nicht entscheidend
für die
Erfindung: Sie stellt sich sogar im Fall der Vorrichtung in einer
Richtung vom Typ mit Sperrvorrichtung als nutzlos heraus. Natürlich sind
andere Dichtmitteltypen 12 möglich, die sich dafür eignen,
diese Funktion, die Flüssigkeit
zurückzuhalten,
zu realisieren.
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Außerdem ist
der Ständer 3 mit
mindestens einem Greifelement 18 (zum Beispiel wird der
Typ Keil dargestellt) versehen, das die Rolle 2 erfasst (wie
man in 5 sieht), um operativ die Rolle 2 mit der
Vorrichtung 1 zu verbinden. Die Aufgabe des Keils 18 besteht
darin, die entsprechende Drehung zwischen der Rolle 2 und
der Vorrichtung 1 zu verhindern. Aus demselben Grund kann
auch die Trommel 10 für
besondere Anwendungen damit ausgestattet sein.
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In
Bezug auf die viskose Flüssigkeit,
mit der die Vorrichtung 1 der Erfindung funktioniert, kann
diese (vorzugsweise aber nicht ausschließlich) aus Öl mit hoher Viskosität, zum Beispiel
100.000 cSt, bestehen oder aus Fett, das für einige viskodynamische Bremsen
verwendet wird, um die Ausführung
der Rückhalteelemente
zu vereinfachen. Die vorzugsweise Wahl bleibt jedoch Öl, denn
für die
Erschaffung einer Vorrichtung mit zu Null tendierender Kraft, wobei
auch die Geschwindigkeit zu Null tendiert, ist es notwendig, eine
nicht nur feste sondern auch extrem nachgiebige Flüssigkeit
zu verwenden.
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In
Bezug auf die physischen und thermodynamischen Merkmale der Vorrichtung 1 der
Erfindung widersteht die Vorrichtung der Belastung einer Schwingungstorsion
von mindestens 0,2 Nm und verbraucht eine Leistung von 5 W während eines
typischen Wiederaufrollens von 0,3 m/s, mit einer Bremskraft von
15 N. Während
eines einzelnen Manövers
für einen
Bremsabstand von etwa 2 m erwärmt
sie sich nicht besonders, auch nicht bei wiederholten Betätigungen
mit Höchstgeschwindigkeit.
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Wie
klar aus der Beschreibung der oben genannten vorgezogenen Anwendung
hervorgeht, sieht die vorliegende Erfindung zahlreiche Anwendungsvarianten
in den unterschiedlichsten Bereichen vor. Das Grundprinzip, auf
dem die Erfindung basiert, ist nämlich
einfach aber grundlegend das Vorhandensein einer kinematischen Strömungskette
der Bremsung, die im Wesentlichen aus einem beweglichen Teil besteht,
das dazu bestimmt ist, Kräftepaare mit
einer rechts oder links laufenden Bewegung zu übertragen, je nachdem, ob man
sich in der Öffnungs-
oder Verschlussphase befindet, und aus einer Strömungsbremse, die aus einem
oder vielen viskosen Abriebstadien besteht, bei denen jedes Stadium von
einem Ständer
und einem Läufer
kommt.
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Eine
dieser vorgezogenen Varianten (nicht dargestellt) sieht vor, dass
die Vorrichtung 1 der Erfindung außerdem mit einem Geschwindigkeitsübersetzer
ausgestattet ist (zum Beispiel einem Umlaufgetriebe), der am Eingang
des Läufers 5 angebracht ist
und dazu dient, die Geschwindigkeit des Läufers 5 zu erhöhen, um
einen höheren
Bremsmoment oder einen geringeren Viskositätsgrad des Öls zu erhalten (der nützlich ist,
um den Produktionsprozess der Vorrichtung 1 zu beschleunigen).
Eine Lösung
dieser Art hebt außerdem
die Anstiegswirkung des Bremsmoments mit der Erhöhung der Drehgeschwindigkeit hervor,
da die Geschwindigkeit des Läufers
um die Menge des Reduktionsverhältnisses
höher als
die Geschwindigkeit des Ständers
ist. Im besonderen Fall des Planetenuntersetzungsgetriebes wird
außerdem
auch die Umkehr der Drehrichtung des Motors realisiert, so dass
die entsprechende Geschwindigkeit des Läufers-Ständers
gleich: Δω = ωr + ωs·Rist,
wo Δω die Drehzahl
Läufer-Ständer ist. ωr ist die Drehzahl
des Läufers
und ωs
die Drehzahl des Ständers.
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Daher
folgt daraus, dass diese Lösung
besonders in dem Fall interessant ist, in dem hohe Bremsmomente
in kleinem Raum erhalten werden sollen.
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Auch
wenn die vorherige Beschreibung auf einer Bremsvorrichtung 1 des
Strömungstyps
basiert, liegt das wichtige Merkmal der vorliegenden Erfindung darin,
jeden beliebigen Bremstyp zu verwenden, da ein Bremsmoment vorhanden
ist, der eigentlich umgekehrt von der Geschwindigkeit abhängig ist ω, um zu
vermeiden, dass man manuell einschreiten muss, damit die Öffnung des
Schirms beendet wird. Außer
der oben beschriebenen Vorrichtung ist es nämlich möglich, an eine gleichwertige
Vorrichtung (nicht dargestellt) zu denken, die auf einer Wirbelstrombremse
basiert. In ihrer einfachsten Konfiguration wird die Bremse aus
einem Ständer
aus leitendem Material realisiert, d. h. entsprechend magnetisch,
und einem Läufer
aus Magnetmaterial (eventuell elektromagnetisch, um extern aktiviert
werden zu können),
d. h. entsprechend leitendem Material. Nach dieser Realisationsvariante
erhält
man, indem man die beiden Teile entsprechend in Bewegung setzt,
dass die Flussänderung
der Magnetlinien, die das leitende Material schneiden, in ihnen
Wirbelströmungen
(Focault-Strömungen)
induziert, die ihrerseits ein Magnetfeld in einer Richtung erzeugen,
das sich den Ursachen entgegen setzt, die es erzeugt haben (Lenz-Gesetz),
d. h. es setzt sich der Bewegung entgegen und realisiert auf diese
Weise die gewünschte
Bremswirkung.
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Auch
wenn höhere
Kosten entstehen, ermöglicht
diese Lösung,
Vorrichtungen zu erhalten, die bei sehr niedrigen Temperaturen arbeiten
können,
was mit den Ölen
nicht immer möglich
ist. Außerdem
ist es bei der Verwendung eines Elektromagneten möglich, die
Bremse von außen
zu aktivieren, wodurch der Einsatz der Vorrichtung in einer Richtung
vermieden wird, um die Bremskapazität beim Verschluss zu reduzieren.
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Außerdem sind
weitere Varianten an der Erfindung möglich, die zum Beispiel an
der Vorrichtung in einer Richtung (oder mit Freilauf) anwendbar
sind. Alle diese Varianten dienen dazu, das Bremsmoment auszuschalten,
wenn die Drehrichtung des Rollos geändert wird, damit man während der
Verschlussphase vermeidet, eine Bremskraft zu haben.
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Als
Realisationsvarianten (unbeschränkt) des
Freilaufs, die verwendet werden und alle aus Kunststoffmaterialien
hergestellt werden können
(da bei Moskitonetzen u. ä.
begrenzte Bremsmomente vorhanden sind), können zum Beispiel zwei Typen genannt
werden. Der erste ist ein Typ mit Sperrvorrichtung (wie in 9 dargestellt),
wo der Ständer 3' innerhalb des
Läufers 5' enthalten ist
und mit mindestens einer elastischen Greiflamelle 20 ausgestattet ist,
die mit den entsprechenden Sägezähnen 22 zusammen
arbeiten muss, mit denen der innere Umfang des Läufers 5' ausgestattet ist, um die Bremswirkung
entgegen der Laufrichtung zu realisieren. Mit dieser Realisierungsform
wird die Verwendung des Schmiermittels mit den entsprechenden Dichtungsproblemen
vermieden.
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Eine
andere Variante, operativ mit weniger Geräuschen gegenüber der
vorhergehenden, ist der Typ mit Schraubenfeder (nicht dargestellt):
In diesem Fall profitiert man von der Tatsache, dass eine umhüllte Schraubenfeder
auf einem Stift (oder in eine Bohrung gezwängt) ihren Griff lockert und
den Stift gleiten lässt, wenn
sie von einem externen Drehmoment gezwungen wird, sich in derselben
Aufrollrichtung zu drehen, während
sie sich immer enger an den Stift drückt und ihn blockiert, wenn
sie gezwungen wird, sich in entgegen gesetzter Aufrollrichtung zu
drehen. In diesem Fall ist die Richtung des Freilaufs leicht umkehrbar,
indem die sich nach rechts drehende Feder mit einer sich nach links
drehenden Feder ausgetauscht wird und umgekehrt. Die Feder kann
auch als Gelenk zwischen Bremse und festem Teil fungieren.
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Die
oben dargestellten Realisierungen stellen daher eine Bremsvorrichtung
dar, die ganz aus gepresstem Kunststoffmaterial (Acetalhomopolymer) realisiert
ist: Das ermöglicht
eine bemerkenswerte Ersparnis bei der Produktion von großen Mengen. Außerdem ist
sie nicht mit Metallteilen versehen und ermöglicht den Verschleiß ausgesetzten
Teilen eine höhere
Wiederholbarkeit der Bearbeitung und eine Reduzierung der Rauheit
mit großem
Vorteil für
die Zuverlässigkeit.
Das Vorhandensein des Elements in einer Richtung ermöglicht es
dann bei der besonderen Anwendung für Moskitonetze u. ä., deutlich
die Anstrengung zu verbessern, die für die Betätigung des Schirms notwendig
ist, an dem sie angewendet werden soll.