Bowdenzug

Bowdenzug: Hülle und Stahlseele

Der Bowdenzug [ˈbaʊ̯dn̩ˌʦuːk] (nach DIN 71986 „Seilzug“) ist ein bewegliches Maschinenelement zur Übertragung einer mechanischen Bewegung bzw. einer Druck- oder (Zug)kraft mittels einer flexibel verlegbaren Kombination aus einem Drahtseil und einer in Verlaufsrichtung stabilen Hülle.

Benannt ist der Bowdenzug nach seinem Erfinder, dem Briten Ernest Monnington Bowden (1860–1904). Je nach vorgesehenem Einsatzzweck wird der Bowdenzug auch als Bremszug, Schaltzug, Gaszug, Kupplungszug etc. bezeichnet. Bowdenzüge zur Übertragung von Druckkräften sind selten, werden aber immer wieder eingesetzt. Beispiele sind Drahtauslöser für Kameras oder das Schaltseil der Shimano Positron von Ende der 80er Jahre am Fahrrad.

Aufbau

Kompressionslose Bowdenzughülle: linear verlaufende Stahldrähte, fixiert durch äußere Kunststoffumhüllung, darin eingebettet ein Teflonschlauch als Führung für die Bowdenzugseele

Der Bowdenzug besteht aus einem Stahldraht oder Drahtseil (Bowdenzugseele, Zugseil, Innenzug oder Innenseil), das in einer flexiblen, aber in Zugrichtung druckfesten Hülle (Bowdenzughülle oder Zughülle) verlegt wird. Die Hülle wirkt als mechanische Führung des Zugs und als Gegenlager für die übertragenen Zugkräfte, so dass der Bowdenzug Kräfte auch über Biegungen übertragen kann. Anstelle einer Übertragung von Zugkraft durch das Bowdenzugseil kann man gleichwertig von einer durch die Hülle ausgeübten Druckkraft sprechen. Die Hülle muss dabei einer Längenveränderung (Verkürzung) widerstehen können.

Zwischen Hülle und Zugseil kann ein flexibles Gleitrohr (Innenauskleidung, Gleitinnenrohr) aus POM, PE oder Teflon eingebracht sein. Als Material für die Ummantelung wird meist Weich-PVC verwendet. Die Ummantelung schützt den Zug vor äußeren Beschädigungen, verhindert das Eindringen von Staubpartikeln oder Feuchtigkeit und sorgt so dafür, dass die Funktion des Zugs durch mechanische Reibung oder Rost nicht beeinträchtigt wird.

Bei den Hüllen gibt es folgende Grundausführungen:

• Spiralhülle: Die ursprüngliche und geläufigste Ausführung. Eine eng gewickelte Spirale, meist aus Vierkantdraht, seltener aus (rundem) Draht gewährleistet die Druckfestigkeit. Als Material für den Draht wird Federstahl verwendet, bei gewichtsoptimierten Ausführungen eine Alu-Legierung. Wenn zwischen Spirale und Zugseil ein flexibles Gleitrohr eingebracht ist, kann auf die äußere schlauchartige Umhüllung der Spirale verzichtet werden, die dann meist aus rostfreiem Stahl besteht.
• Kompressionslose Hülle: Hier verlaufen ringförmig angeordnete Stahldrähte linear längs der Hülle. Der Zusammenhalt der Drähte erfolgt durch eine Einbettung zwischen der äußeren und inneren Hülle aus flexiblem Material. Diese Ausführung wurde ursprünglich für Kettenschaltungen am Fahrrad entworfen, da hier die Längenänderung bei einer Lageveränderung sehr gering ist. Allerdings können keine hohen Zugkräfte übertragen werden, da die Hülle sonst platzt. Anstelle der linearen Stahldrähte können bei geringeren Ansprüchen an die Druckfestigkeit auch Fiberglasdrähte verwendet werden. Besteht die Bowdenzugseele aus einem Einzeldraht, können zusätzlich Druckkräfte übertragen werden. Das wird gelegentlich als Push-Pull Bowdenzug oder Zug-Druck-Betätigungszug bezeichnet.
• Gliederartige Hülle: Hier werden einzelne feste Hülsensegmente aus Stahl, Alu oder Kunststoff gelenkig zusammengesteckt. Markennamen sind Nokon und I-Link. Innerhalb dieser Gliederhülle ist zur Stabilisierung und zur Optimierung der Gleitfähigkeit ein flexibler Schlauch eingezogen. Als Vorteil gelten das geringe Gewicht im Vergleich zur Spiralhülle, die Möglichkeit zur Verlegung enger Radien sowie eine lageunabhängige konstante Länge der Mittelachse (vergleichbar zur Kompressionslosen Hülle). Patentiert wurde dieses System 1996 von Norbert Nötzold.

Die Verbindung des Zugseils mit dem zu bewegenden Maschinenteil geschieht entweder durch kraftschlüssige Klemmung oder durch Einhängen eines Nippels in eine passend geformte Öse. Wichtig ist dabei, dass Biegemomente an der Bowdenzugseele vermieden und reine Zugkräfte übertragen werden, um frühzeitigen Bruch zu verhindern. Die Nippel können an der Bowdenzugseele durch Pressen, Hartlöten oder Anschrauben befestigt werden.

Neben dem Nippel bzw. der Klemmung des Zugseils gibt es weitere Systembestandteile:

• Der Zuggegenhalter (Beim Fahrrad Bremszug- bzw. Schaltzuggegenhalter) nimmt das Ende der Hülle auf und führt die aus der Hülle resultierende Druckkraft in das Bauteil ab.
• Die Anschlaghülse wird auf das Ende der Hülle gesteckt oder gepresst (Crimpen), damit diese einen festen Sitz im Zuggegenhalter oder in der Stellschraube erhält.
• Die Innenzugendkappe wird auf das freie Ende des Zugseils aufgepresst um dieses gegen Aufspleißen zu schützen. Alternativ kann das Seilende auch mit Schmelzlot verfestigt werden.
• Die Stellschraube kann ein verstellbares Zuggegenlager sein, bzw. zwischen Zuggegenhalter und dem Ende der Hülle angebracht sein. Möglich ist auch eine Inline-Stellschraube in einer Unterbrechung der Hülle. Damit kann die wirksame Länge der Hülle verändert werden, um so den Bowdenzug zu justieren. Alternativ kann die Justierung auch über die Veränderung der wirksamen Länge des Zugseils erfolgen.
• Eine Dichtkappe oder Manschette schützt den Ringspalt an den Enden zwischen Hülle und Zugseil gegen Eindringen von Schmutz und Wasser.

Abschnittsweise kann das Zugseil zwischen zwei Zuggegenhaltern (an denen jeweils die Bowdenzughülle endet) frei verlaufen. Dabei kann es zusätzlich über eine Rolle, eine Gleitführung oder ein Führungsrohr umgelenkt werden. Insbesondere beim Fahrrad ist das aus Gewichtsgründen und zur Verringerung der Betätigungskraft häufig anzutreffen. Eine Zugseilumlenkung mittels Rollen oder Führungsrohr ermöglicht engste Radien.

Einsatzgebiete

Seilzug in der Automobiltechnik

Schaltzugseele für Fahrräder mit Birnen- und Tonnennippel (das nicht benötigte Ende wird abgeschnitten)

Eingesetzt werden Bowdenzüge unter anderem für die Betätigung von Bremsen und Gangschaltung bei Fahrrädern, als Gas- und Kupplungszug bei Motorrädern, bei Kraftfahrzeugen als Übertragungselement für die Feststellbremse, für die Verbindung zwischen den im Innenraum liegenden Betätigungen und den entsprechenden Entriegelungen zum Öffnen von Kofferraum und Tankdeckel und für die Bedienung von Pkw-Schaltgetrieben. In der Feinwerktechnik werden Bowdenzüge vielfältig eingesetzt, zum Beispiel als Auslösemechanismen („Drahtauslöser“) in der Fotografie. Im Bereich der Luftfahrt werden Seilzüge für Flugzeugsteuerungen eingesetzt: Ein Beispiel ist das frühe Experimentalflugzeug bzw. Hubschrauber von Engelbert Zaschka aus dem Jahr 1928.

Eine Weiterentwicklung des Bowdenzugs ist die flexible Antriebswelle.

Normen

• DIN 71984-1: 1982-10 Seilzüge; Rundlitzenseil 7×7 (Cables for controls; Round strand 7x7)
• DIN 71984-2: 1982-10 Seilzüge; Rundlitze 1×19 (Cables for controls; Round strand 1x19)
• DIN 71984-3: 1982-10 Seilzüge; Seilhüllen (Cables for controls; Sheatings)
• DIN 71984-4: 1982-10 Seilzüge; Hülsen (Cables for controls; Sockets)
• DIN 71985-1: 1982-08 Nippel für Seilzüge; Aufnahmenippel (Nipples for cables for controls; Receiver nipple)
• DIN 71985-2: 1982-10 Nippel für Seilzüge; Lötnippel (Nipples for cables for controls; Nipples for soldering)
• DIN 71985-3: 1982-08 Nippel für Seilzüge; Klemmnippel (Nipples for cables for controls; Clamping nipples)
• DIN 71985-4: 1982-08 Nippel für Seilzüge; Preßnippel [Pressnippel] (Nipples for cables for controls; Nipples for swaging)
• DIN 71986: 1985-02 Seilzüge; Übersicht, Anwendungsbeispiele (Control cables; Summary, application examples)
• DIN 71989: 1982-10 Stellschrauben für Seilzüge (Adjusting screws for cables for controls)
• DIN 71990: 1982-10 Seilzüge; Innenrohre für Seilhüllen (Pipes for sheatings of cables for controls)
• DIN 71991: 1982-08 Endstücke mit Gewinde für Seilzüge (Threaded end-fittings for cables for controls)
• DIN 71992: 1982-10 Ösen für Seilzüge (Eye-fittings for cable for controls)
• DIN EN 2348: 1989-11 Luft- und Raumfahrt; Seilzüge für Flugzeugsteuerungen; Technische Lieferbedingungen (Aerospace series; Control cable assemblies; Technical specifications)
• LN 29503: 1964-11 Technische Lieferbedingungen für Seilzüge für die Luftfahrt (Technical delivery conditions for cable assemblies for aircraft)
• LN 9361: 1991-12 Seilzüge; Nicht für Neukonstruktionen (Cable assemblies; Not for new design)

Literatur

• Fritz Winkler, Siegfried Rauch: Fahrradtechnik Instandsetzung, Konstruktion, Fertigung. 10. Auflage, BVA Bielefelder Verlagsanstalt GmbH & Co. KG, Bielefeld 1999, ISBN 3-87073-131-1
• Richard Hallet: Fahrrad-Wartung-Pflege-Reparatur. 1. Auflage, BVA Bielefelder Verlag GmbH & Co. KG, Bielefeld 2003, ISBN 3-87073-308-X
• Rob van der Plas: Fahrradreparatur leicht gemacht. 1. Auflage, BVA Bielefelder Verlaganstalt, Bielefeld 1996, ISBN 3-87073-185-0
• Max Bohner, Richard Fischer, Rolf Gscheidle: Fachkunde Kraftfahrzeugtechnik. 27. Auflage, Verlag Europa-Lehrmittel, Haan-Gruiten 2001, ISBN 3-8085-2067-1
• VdTÜV Forschungsbericht 243, Edmund Donath: „Bestimmung des Wirkungsgrades von Bremsseilzügen unter Berücksichtigung der verschiedenen Bauarten und Einbauvarianten“, Verlag TÜV Rheinland, Köln, ISBN 3-88585-546-1

Weblinks

Wiktionary: Bowdenzug – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen