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Die
Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Signalübertragung
zwischen zwei Endstellen, zwischen denen eine in Windungen verlaufende, einen
Wickelkörper
bildende und in einer im wesentlichen kreisförmigen Kassette untergebrachte
Flachband-Leitung angeordnet ist, welche mindestens zwei parallel
und mit Abstand zueinander in eine Umhüllung aus Isoliermaterial eingebettete
Leiter aufweist, an die weiterführende
Leitungen an den beiden Endstellen anschließbar sind und deren Länge wesentlich
größer als
der Abstand der beiden Endstellen voneinander ist und bei welcher
die Kassette aus einem um ihre Achse drehbaren Rotor, an dem die eine
Endstelle angebracht ist, und einem feststehenden Stator, an dem
die andere Endstelle angebracht ist, besteht, zwischen denen der
Wickelkörper
der Flachband-Leitung angeordnet ist (DE-U-295 10 286).
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Eine
derartige Vorrichtung wird beispielsweise für die Übertragung eines Signals zum
Auslösen des „Airbag" eines Prallschutzes
für Kraftfahrzeuge benötigt. Sie
ist zur Übertragung
eines elektrischen oder optischen Signals im Lenkrad eines Kraftfahrzeugs
untergebracht. „Leitung" im Sinne der Erfindung
kann also eine elektrische oder eine optische Leitung sein. Mit
einer solchen Vorrichtung kann die Strom- und/oder Signalübertragung
zwischen feststehenden und beweglichen Teilen des Kraftfahrzeugs
ohne Schleifkontakte bzw. Schleifringe erfolgen.
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Beispielsweise
durch die EP-A-0 417 350 und die eingangs erwähnte DE-U-295 10 286 sind Vorrichtungen
zur kontaktlosen Stromübertragung beispielsweise
mittels einer nach Art eines Federhauses zu einem Wickelkörper gewickelten
Flachband-Leitung – im
folgenden kurz als „FBL" bezeichnet – bekanntgeworden.
Bei einer relativen Drehbewegung der beiden durch die FBL verbundenen
Endstellen, „atmet" die aufgewickelte
FBL wie die Feder einer Uhr. Die Windungen der gewickelten FBL werden
in der einen Drehrichtung auf einen kleineren Durchmesser zusammengezogen.
Sie gehen in der anderen Drehrichtung wieder auf einen größeren Durchmesser
auf. Aus der EP-B-0735631 geht eine ähnliche Vorrichtung hervor,
bei welcher der Wickelkörper
jedoch in zwei Teilwicklungen mit gegenläufigem Wickelsinn aufgeteilt
ist, zwischen denen ein ringförmiger
Führungskörper angeordnet
ist. Die Umkehrstelle zwischen den Teilwicklungen greift in den Führungskörper ein,
der bei einer Drehbewegung des Rotors von den ihren Durchmesser
verändernden
Teilwicklungen in Umfangsrichtung der Kassette mitgenommen wird.
Die Oberfläche
des Führungskörpers ist
dabei so gestaltet, daß sich
möglichst
wenig Berührungsflächen zu
den Teilen der anliegenden Teilwicklungen ergeben, damit ein Verklemmen
des Führungskörpers insbesondere
mit der inneren Teilwicklung vermieden werden kann. Die Windungen der
FBL gleiten in beiden Ausführungsformen
der Vorrichtung auf den sie begrenzenden Flächen von Stator und Rotor,
wenn das Lenkrad eines mit der Vorrichtung ausgerüsteten Fahrzeugs
gedreht wird. Das gilt auch für
den Führungskörper. Störende Geräusche sind
bei den beschriebenen Vorrichtungen allein dadurch, aber auch durch
Erschütterungen während der
Fahrt oft nicht zu vermeiden.
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Um
derartige Geräusche
zumindest auf ein nicht störendes
Maß abzuschwächen, sind
bei der Vorrichtung nach der EP-A-0 417 350 die Flächen, an denen
die FBL entlanggleitet, mit einem textilen Dämmstoff beschichtet. Es ist
nicht auszuschließen, daß die Bewegung
der FBL wegen schwankender Toleranzen und der faserigen Oberfläche der
Dämmstoffe
durch die beiden Schichten behindert wird.
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Diese
Gefahr ist bei der Vorrichtung nach der DE-U-295 10 286 weitestgehend
ausgeschlossen. Bei dieser Vorrichtung ist einen der beiden Flächen mit
einer an der Oberfläche
glatten, aus Fasern bestehenden vliesförmigen Schicht versehen, während an
der gegenüberliegenden
Fläche
eine Schicht aus Schaumstoff mit einer geschlossenen planen Oberfläche angebracht
ist.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Entstehen von Geräuschen bei
der eingangs geschilderten Vorrichtung auf einfache Weise zu unterbinden
und die ungestörte
Bewegbarkeit eines in einer Kassette der Vorrichtung vorhandenen
Führungskörpers sicherzustellen.
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Diese
Aufgabe wird gemäß der Erfindung
dadurch gelöst,
daß die
Umhüllung
der FBL über
deren ganze Länge
rundum von einer dünnen
Schicht aus einem vernetzten Isoliermaterial umgeben ist, das sehr
gute Gleiteigenschaften hat, so daß die Gleitreibung zwischen
der FBL und Kunststoffteilen der Kassette minimiert ist.
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Diese
FBL wird abschließend – im gleichen Arbeitsgang
wie ihre Herstellung oder auch nachträglich – vollständig in eine dünne, aber
rundum geschlossene Beschichtung aus einem Material eingebettet,
das sehr gute Gleiteigenschaften bzw. eine hohe Gleitfähigkeit
hat. Dieses Material ist nach seiner Vernetzung außerdem ausreichend
stabil. Die Gleitreibung zwischen der FBL und den Oberflächen von
Rotor und/oder Stator der Vorrichtung sowie dem gegebenenfalls vorhandenen
Führungskörper, ist durch
dieses Material auf ein Minimum reduziert. Die FBL gleitet dadurch
auf den begrenzenden Flächen von
Rotor und Stator so sanft entlang, daß diese Bewegung kaum noch
zu hören
ist. Geräusche,
die den Fahrzeuglenker stören
könnten,
sind dadurch ohne den Einsatz von Dämmschichten vermieden. Geringe
Gleitgeräusche,
die möglicherweise
nicht ganz zu vermeiden sind, gelangen nicht zum Ohr des Fahrzeuglenkers,
sondern werden durch die geschlossene Kassette und die dieselbe
umgebenden Teile des Lenkrades vollständig abgekapselt. Das gute
Gleitmaterial stellt bei der Ausführungsform der Kassette mit
Führungskörper sicher,
daß ein
Verklemmen der Teilwicklungen, insbesondere der inneren Teilwicklung,
mit dem Führungskörper weitestgehend
ausgeschlossen werden kann. Der Führungskörper kann dadurch wesentlich
einfacher gestaltet werden. Das gilt insbesondere für seine
den Teilwicklungen zugewandten Flächen.
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Ausführungsbeispiele
des Erfindungsgegenstandes sind in den Zeichnungen argestellt.
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Es
zeigen:
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1 eine
Ansicht einer Kassette mit einer Vorrichtung nach der Erfindung
in schematischer Darstellung.
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2 eine
gegenüber 1 abgewandelte Ausführungsform
der Kassette.
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3 eine
Draufsicht auf eine in der Vorrichtung verwendbare FBL, mit absatzweise
entfernten Schichten.
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4 einen
Schnitt durch 3 längs der Linie IV-IV in vergrößerter Darstellung.
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Die
Erfindung wird im folgenden – stellvertretend
auch für
andere Ausführungsformen – für eine Kassette
beschrieben, in der eine Flachbandleitung (FBL) mit elektrischen
Leitern angebracht ist. Statt der FBL könnte aber auch eine Leitung
mit mindestens einem Lichtleiter eingesetzt werden. Auch eine kombinierte
Leitung mit elektrischen und optischen Leitern könnte verwendet werden.
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In 1 sind
schematisch zwei beispielsweise kreisförmig ausgebildete Wände 1 und 2 einer
aus Kunststoff bestehenden Kassette K dargestellt. Geeignete Kunststoffe
sind beispielsweise Polycarbonat, Polyoxymethylen und Polybutylenterephthalat. Die
Wand 1 gehört
beispielsweise zu einem um seine Achse drehbaren Rotor der Kassette
K, während
die Wand 2 dann zu deren feststehenden Stator gehört. Die
Zuordnung der Wände 1 und 2 könnte aber
auch umgekehrt sein. Die Kassette K ist für den Einbau in das Lenkrad
eines Kraftfahrzeugs bestimmt. Zur Stromversorgung einer Elektronik 3,
durch deren Signal ein Prallsack ausgelöst werden kann, ist die Kassette
K an die Batterie 4 des Kraftfahrzeugs angeschlossen. Die
Batterie 4 ist über
eine elektrische Leitung 5 mit einer als Festpunkt ausgeführten Endstelle 6 der
Kassette K verbunden. Die Elektronik 3 ist über eine
elektrische Leitung 7 an eine Endstelle 8 der
Kassette K angeschlossen, die entsprechend der Darstellung in 1 in
Richtung des Doppelpfeiles 9 bewegbar ist. Grundsätzlich könnten auch
die Endstelle 8 feststehend und die Endstelle 6 bewegbar ausgeführt sein.
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Zwischen
den beiden Endstellen 6 und 8 ist innerhalb der
Kassette K zwischen Stator und Rotor derselben eine FBL 10 mit
mindestens zwei elektrischen Leitern angebracht. Die Leiter sind
vorzugsweise als Flachleiter ausgebildet. Diese Ausführungsform
der FBL 10 ist besonders dünn und nimmt daher sehr wenig
Raum ein. Grundsätzlich
könnte die
FBL 10 aber auch runde Leiter haben. Der Aufbau der FBL 10 geht
beispielsweise aus den 3 und 4 hervor.
Die Art ihres Anschlusses bzw. Abschlusses an den Endstellen 6 und 8 ist
nicht genauer dargestellt. Sie ist prinzipiell in unterschiedlichen Varianten
bekannt und hier nicht von Bedeutung.
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Die
FBL 10 kann gemäß 1 in
der Kassette K zwischen den beiden Endstellen 6 und 8 als
Wickelkörper
in mehreren Windungen angeordnet sein, also nach Art eines Federhauses
von Uhren. Obwohl die Anzahl der Umdrehungen eines Lenkrades auf etwa
sechs Umdrehungen begrenzt ist, sollen mehr als sechs Windungen
für die
FBL 10 vorgesehen sein. Die Drehbewegung der am Rotor der
Kassette K angebrachten Endstelle 8 macht sich dann für eine einzelne
Windung der FBL 10 nicht wesentlich bemerkbar. Es wird
lediglich der Durchmesser des aus allen Windungen der FBL 10 bestehenden
Wickelkörpers
verkleinert bzw. vergrößert.
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Die
FBL 10 kann gemäß 2 in
der Kassette K auch als Wickelkörper
mit zwei Teilwicklungen mit gegenläufigem Wickelsinn ausgeführt sein.
Ein solcher Wickelkörper
weist eine äußere Teilwicklung 11 und
eine innere Teilwicklung 12 auf. Die beiden Teilwicklungen 11 und 12 sind
durch Klammern gekennzeichnet. Sie umfassen in der aus 2 ersichtlichen
Mittelstellung bzw. in der Montageposition der Kassette K jeweils
zwei bis drei Windungen. In den beiden Teilwicklungen 11 und 12 haben
die Windungen der FBL 10 – wie schon erwähnt – entgegengesetzte
Wickelrichtungen. Sie sind durch eine etwa U-förmig ausgeführte Umkehrstelle 13 miteinander verbunden.
Zwischen den beiden Teilwicklungen 11 und 12 ist
ein einteiliger, ringförmig
ausgeführter
Führungskörper 14 angebracht,
der die Umkehrstelle 13 umfaßt.
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Der
Führungskörper 14 ist
um seinen Mittelpunkt drehbar und in Umfangsrichtung der Kassette K,
also in Richtung des Doppelpfeils 9, leicht beweglich.
Er kann als geschlossener Ring mit einem Durchlaß für die Umkehrstelle 13 der
FBL 10 ausgeführt
sein. Er kann aber auch ein offener Ring sein, der sich nahezu über 360° erstreckt.
Der Führungskörper 14 besteht
aus Kunststoff, wie beispielsweise Polyoxymethylen. Er ist dadurch
sehr leicht, so daß er
leichtgängig
in der Kassette K bewegt werden kann.
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Die
FBL 10 hat gemäß den 3 und 4 vier
flache, etwa rechteckige Leiter 15, die parallel und mit
Abstand zueinander in einer Umhüllung 16 aus
Isoliermaterial angeordnet sind. Die Umhüllung 16 kann mittels
eines Extruders erzeugt werden. Geeignete Materialien für eine solche
Umhüllung
sind beispielsweise Polyimid, Polyvinylchlorid, Polyethylen und
Polyurethan. Die Umhüllung 16 kann
aber auch aus zwei Folien bestehen, zwischen denen die Leiter 15 einkaschiert
sind. Geeignete Materialien für die
Folien sind beispielsweise Polyethylenterephthalat oder Polyethylennaphthalat.
Als Haftvermittler werden vorzugsweise Kleber auf Epoxy-Basis eingesetzt.
In der FBL 10 können
auch weniger oder mehr als vier Leiter 15 vorhanden sein.
Die Leiter 15 können
auch einen kreisförmigen
Querschnitt haben. Sie können
auch als Lichtwellenleiter ausgeführt sein.
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Die
FBL 10 ist auf ihrer ganzen Länge rundum von einer geschlossenen
Schicht 17 aus einem vernetzten Material mit sehr guten
Gleiteigenschaften bzw. mit hoher Gleitfähigkeit umschlossen. Die Schicht 17 wird
in üblicher
Technik aufgebracht, beispielsweise durch Extrusion. Als Materialien
sind grundsätzlich
Polymere geeignet, deren Gleitfähigkeit
entsprechend vorgebbaren Werten eingestellt sind. Es soll mit Vorteil
gegenüber
Kunststoffteilen der Kassette K, das sind Stator und Rotor sowie
Führungskörper, eine
Gleitreibung bestehen, die zwischen 0,05 und 0,3 μ liegt. Besonders
geeignet für die
Schicht 17 sind Fluorpolymere, vorzugsweise Polytetrafluorethylen
und Fluorethylenpropylen. Die Dicke der Schicht 17 liegt
mit Vorteil zwischen 1 μm
und 30 μm,
insbesondere zwischen 15 μm
und 25 μm.
Ihr Material wird abschließend
vernetzt bzw. ausgehärtet.
Das kann beispielsweise durch IR-Strahlung oder UV-Strahlung erreicht
werden. Die Schicht 17 ist so dünn, daß sie Gewicht und Biegeverhalten
der FBL nicht beeinträchtigt.
Sie garantiert aber ein leichtes und geräuscharmes Gleiten der FBL auf
den planen Oberflächen
von Rotor und Stator der Kassette K einerseits sowie eine niedrige
Gleitreibung zwischen dem gegebenenfalls vorhandenen Führungskörper 14 und
insbesondere der inneren Teilwicklung 12 der FBL.