DE102006035695A1

DE102006035695A1 - Elektrisches Flachbandkabel für eine Wickelfeder

Info

Publication number: DE102006035695A1
Application number: DE200610035695
Authority: DE
Inventors: Hans-Dieter Pfeifer; Volker Seipel
Original assignee: Tyco Electronics AMP GmbH
Current assignee: TE Connectivity Germany GmbH
Priority date: 2006-08-01
Filing date: 2006-08-01
Publication date: 2008-02-14

Abstract

Die Erfindung betrifft ein elektrisches Flachbandkabel für eine Wickelfeder einer Lenkeinrichtung eines Fortbewegungsmittels. Ferner betrifft die Erfindung eine Wickelfeder, insbesondere eine Loopback- bzw. Kurzband-Wickelfeder. Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes flexibles, elektrisches Flachbandkabel für eine Wickelfeder zur Verfügung zu stellen, welches für mechanische Belastungen unanfällig ist und bei dessen Herstellung bevorzugt ein zusätzlicher Bearbeitungsschritt entfällt. Die Aufgabe der Erfindung wird mittels eines elektrischen Flachbandkabels für eine Wickelfeder, mit einem Schutz gegen eine Überdehnung des Flachbandkabels (2) gelöst, wobei das Flachbandkabel (2) wenigstens einen elektrischen Leiter (210) aufweist, der von einem elektrischen Isoliermaterial (220) des Flachbandkabels (2) an seinem Umfang wenigstens teilweise elektrisch isoliert ist, und das Flachbandkabel (2) einen Überdehnschutz (240) aufweist, der sich als ein Bereich im/am Flachbandkabel (2) in Richtung einer Längsrichtung (L) des Flachbandkabels (2) erstreckt und als eine Verdickung des Flachbandkabels (2) vorgesehen ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein elektrisches Flachbandkabel für eine Wickelfeder einer Lenkeinrichtung eines Fortbewegungsmittels, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, zur sicheren und dauerhaften elektrischen Signalübertragung zwischen der Lenkeinrichtung und einem fortbewegungsmittelfesten elektrischen Anschluss. Ferner betrifft die Erfindung eine Wickelfeder, insbesondere eine Loopback- bzw. Kurzband-Wickelfeder, mit einem erfindungsgemäßen elektrischen Flachbandkabel.
Wickelfedern dienen, z. B. im Kraftfahrzeugbereich, der Übertragung von elektrischen Strom und Daten zwischen einem drehbaren Lenkrad und einer Fahrzeugelektrik bzw. -elektronik. Für sehr wichtige Sicherheitssysteme, wie den Airbag, sind Wickelfedern unabdingbar, damit eine einwandfreie elektrische Verbindung, die keine Unterbrechung bzw. Verzögerung eines elektrischen Impulses zulässt, gewährleistet bleibt. Darüber hinaus dienen Wickelfedern dazu, am Lenkrad vorgesehene Schalter, Sensoren und/oder elektrische/elektronische Bauteile über elektrische Leitungen mit den entsprechenden Bauteilen bzw. Auswerteeinheiten im Fahrzeug elektrisch zu verbinden, die nicht der Drehbewegung des Lenkrads folgen.
Die Wickelfeder befindet sich am Halter des Lenksäulenschalters und besteht aus fahrzeugfesten und lenkradfesten, im Wesentlichen zylinderförmigen, einander konzentrisch angeordneten Bauteilen, die über ein flexibles Flachbandkabel (FFC) miteinander elektrisch verbunden sind. Bei den sogenannten Kurzband-Wickelfedern ist das Flachbandkabel im Wickelfedergehäuse in einer Schlaufe geführt (daher auch Loopback-Wickelfeder genannt), wobei ein Ende des Flachbandkabels mit dem beweglichen Bauteil (Rotor) und das andere Ende mit dem fahrzeugfesten Bauteil (Stator) verbunden ist. Bei einer Dre hung des Lenkrads (Rotors) in eine Drehrichtung wird das an den Stator gewickelte Flachbandkabel vom Rotor abgewickelt und dann über die Kabelschlaufe außen auf den durchmesserkleineren Rotor aufgewickelt. Bei einer Drehbewegung des Rotors in die andere Drehrichtung wird das auf den Rotor aufgewickelte Flachbandkabel abgewickelt und über die Kabelschlaufe wieder innen an den Stator gewickelt. Für den Einsatz in modernen Kraftfahrzeugen müssen Wickelfedern ca. fünf vollständige Umdrehungen des Lenkrads mitmachen, d. h. aus der Geradeausfahrposition des Lenkrads heraus jeweils ca. zweieinhalb Umdrehungen nach rechts bzw. ca. zweieinhalb Umdrehungen nach links.
Bei einem Überschreiten des Drehbereichs der Wickelfeder bzw. der Lenkeinrichtung kommt es in der einen Drehrichtung zu einer Schlaufenbildung des Flachbandkabels und in der entgegengesetzten Drehrichtung zu erhöhten Zugspannungen innerhalb des Flachbandkabels, wobei in letzterem Fall das Flachbandkabel an einem Umlenkkörper der Wickelfeder anliegt. Hierdurch kann in den beiden Extrempositionen der Wickelfeder bzw. der Lenkeinrichtung das Flachbandkabel mit der Zeit Schaden nehmen, was unbedingt zu vermeiden ist, da die Wickelfeder eine sicherheitsrelevante Einrichtung des Fahrzeugs darstellt.
Im Stand der Technik gibt es zum Schutz von flexiblen Flachbandkabeln auf diese aufklebbare Verstärkungsfolien oder im Bereich der Wickelfeder einen Überdrehschutz an einem geeigneten Bauteil.
Die DE 101 03 761 A1 offenbart eine Wickelfeder für ein Kraftfahrzeug, mit einem flexiblen, elektrischen Flachbandkabel, wobei ein aus einer Wickelfederkassette herausgeführter Abschnitt des Flachbandkabels mit einer aufgeklebten Verstärkungsfolie versehen ist. Der Kabelabschnitt außerhalb der Wickelfederkassette ist in einzelne Kabeläste aufgetrennt, die jeweils einen Stecker für fahrzeuginterne elektrischen Weiterkontaktierungen aufweisen.
Problematisch bei Wickelfedern, deren Flachbandkabel aufgeklebte Verstärkungselemente aufweisen, ist, dass das Flachbandkabel nach dessen Herstellung bzw. vor dessen Konfektionierung einem zusätzlichen Bearbeitungsschritt unterworfen werden muss, um das Verstärkungselement am Flachbandkabel vorsehen zu können, was die Kosten erhöht und die Handhabbarkeit verschlechtert.
Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes flexibles, elektrisches Flachbandkabel für eine Wickelfeder zur Verfügung zu stellen, das für mechanische Belastungen unanfällig ist. Insbesondere soll hierbei der im Stand der Technik kostenaufwändige, zusätzliche Bearbeitungsschritt entfallen, um ein kostengünstiges und einfach handzuhabendes Flachbandkabel zu erhalten.
Die Aufgabe der Erfindung wird durch ein flexibles, elektrisches Flachbandkabel, insbesondere ein extrudiertes flexibles, elektrisches Flachbandkabel für eine Wickelfeder gelöst, das einen Überdehnschutz aufweist, der als eine Vergrößerung eines Querschnitts des Flachbandkabels im bzw. am Flachbandkabel selbst ausgebildet ist. Hierbei erstreckt sich der Überdehnschutz in eine Längsrichtung des Flachbandkabels, bevorzugt in einem Bereich wenigstens soweit über das Flachbandkabel hinweg, in welchem es im Vergleich mit anderen Bereichen des Flachbandkabels einer höheren mechanischen Belastung ausgesetzt ist. Erfindungsgemäß ist der Überdehnschutz bevorzugt einstückig mit dem Flachbandkabel ausgebildet.
Erfindungsgemäß kann man nun, insbesondere bei extrudierten Flachbandkabeln, mittels geeigneter Prozessführung beim Extrudieren, z. B. mittels eines Schiebers im Extruderkopf, den Querschnitt des Flachbandkabels abschnittsweise derart verdicken, dass das Flachbandkabel mittels einer lokal erhöhten Steifigkeit einen Überdehnschutz für das Flachbandkabel bzw. einen Verdrehschutz für die Wickelfeder bietet.
Das erfindungsgemäße Flachbandkabel löst die eingangs gestellte Aufgabe, ohne das Flachbandkabel zu verteuern, da lediglich der Extrusionsprozess bei der Herstellung des Flachbandkabels umgestellt werden muss. Allenfalls findet ein minimal erhöhter Materialaufwand statt, was jedoch ein einzelnes erfindungsgemäßes Flachbandkabel bei den zu produzierenden Stückzahlen so gut wie nicht verteuert. Ferner wird erfindungsgemäß ein zusätzlicher Bearbeitungsschritt für das Flachbandkabel obsolet, wodurch ein Herstellungsabschnitt für das Flachbandkabel vollständig entfällt. Ferner werden innerhalb der Wickelfeder keine Zusatzkomponenten zur Überdrehsicherung benötigt, was die Herstellungskosten der Wickelfeder im Vergleich mit dem Stand der Technik senkt.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der Überdehnschutz des Flachbandkabels dasselbe Material auf, wie ein elektrisches Isoliermaterial des Flachbandkabels. Hierdurch kann bei der Herstellung eines extrudierten Flachbandkabels auf einen zweiten Extruder verzichtet werden und die Verdickung eines Bereichs des Flachbandkabels durch den Einsatz des Schiebers erhalten werden.
In einer Ausführungsform der Erfindung befindet sich der erfindungsgemäße Überdehnschutz in einem Abschnitt/Bereich innerhalb eines Längsendabschnitts des Flachbandkabels. Ferner können erfindungsgemäß beide Längsendabschnitte des Flachbandkabels jeweils in einem Abschnitt/Bereich einen erfindungsgemäßen Überdehnschutz aufweisen. Hierbei erstreckt sich der Überdehnschutz bevorzugt über eine gesamte Quererstreckung des Flachbandkabels hinweg, wodurch dessen Herstellung vereinfacht ist.
Erfindungsgemäß kann der Überdehnschutz an einer beliebigen Stelle des Flachbandkabels mit einer beliebigen Form ausgebildet sein. Bevorzugt ist der Überdehnschutz jedoch an einer einzigen Längsseite des Flachbandkabels ausgebildet und er streckt sich dabei neben einer gewissen Erstreckung in Längsrichtung über die vollständige Quererstreckung des Flachbandkabels hinweg; der Überdehnschutz besitzt also angenähert die Form eines Quaders. Hierbei ist der Überdehnschutz bevorzugt als eine Verdickung des elektrischen Isoliermaterials auf einer Seite der elektrischen Flachleiter des Flachbandkabels ausgebildet.
In einer Ausführungsform der Erfindung weist der Überdehnschutz ungefähr dieselbe Dicke wie das Flachbandkabel ohne Überdehnschutz auf. D. h. das Flachbandkabel hat im Bereich des Überdehnschutzes eine im Vergleich zu dessen übrigen Abschnitten doppelte Dicke. Andere Dickenverhältnisse sind natürlich anwendbar.
Eine erfindungsgemäße Wickelfeder weist ein solches, bevorzugt extrudiertes, flexibles, elektrisches Flachbandkabel auf. Erfindungsgemäß sind bei jedem Flachbandkabel (bevorzugt vier) der Wickelfeder ein oder zwei Überdehnschutz-Einrichtungen vorgesehen. Die Überdehnschutz-Einrichtungen liegen hierbei in einem mechanisch vergleichsweise höher belasteten Abschnitt des Flachbandkabels. Dies ist insbesondere bei den Extrempositionen der Wickelfeder (Wickelfeder ganz nach rechts oder ganz nach links gedreht) gegeben, wobei derjenige Abschnitt des Flachbandkabels, welcher in diesen Positionen die Distanz zwischen Rotor und Stator überbrückt, mechanisch höher belastet ist und daher bevorzugt mit dem erfindungsgemäßen Überdehnschutz versehen ist. In diesen Positionen bildet das Flachbandkabel eine Schlaufe bzw. liegt unter Zugkraftbeanspruchung eng an einem Umlenkkörper der Wickelfeder an. Erfindungsgemäß ist der Überdehnschutz dabei innerhalb eines Gehäuses der Wickelfeder vorgesehen.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
1 eine 3D-Darstellung einer montierten, oben offenen, erfindungsgemäßen Kurzband-Wickelfeder;
2 eine abschnittsweise Draufsicht auf ein erfindungsgemäßes, flexibles, elektrisches Flachbandkabel nach einer ersten Ausführungsform;
3 einen Querschnitt des Flachbandkabels aus 2 in einem Bereich außerhalb eines Überdehnschutzes;
4 einen Querschnitt des Flachbandkabels aus 2 in einem Bereich des erfindungsgemäßen Überdehnschutzes;
5 einen Längsschnitt des erfindungsgemäßen Flachbandkabels im Bereich des Überdehnschutzes; und
6 beispielhafte zusätzliche Ausführungsformen von Überdehnschutz-Einrichtungen für erfindungsgemäße Flachbandkabel.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines flexiblen, elektrischen Flachbandkabels (FFC) für eine Loopback- bzw. Kurzband-Wickelfeder erläutert. Die Erfindung soll jedoch nicht auf solche Wickelfedern beschränkt sein, sondern ganz allgemein elektrische Flachbandkabel betreffen, die z. B. auch bei herkömmlichen Wickelfedern angewendet werden können.
1 zeigt eine Wickelfeder 1 mit fehlendem Gehäusedeckel, wobei die Wickelfeder 1 außen einen innen hohlzylinderförmig ausgestalteten Statur 100 aufweist, der fest mit einem Fahrzeug verbindbar ist. Die Innenseite des Stators 100 ist bezüglich einer Achse R rotationssymmetrisch. Innerhalb des Stators 100 ist ein außen zylinderförmig ausgestalteter Rotor 110 vorgesehen, der mit seiner Außenseite koaxial zur Innenseite des Stators 100 angeordnet ist und sich um die Rotationsachse R herum, bezüglich des Stators 100 drehen kann. Der Rotor 110 ist im eingebauten Zustand mit einem Lenkrad bzw. einem Lenkstock des Lenkrads fest verbunden und macht die Drehbewegungen des Lenkrads mit, wohingegen der Statur 100 über zusätzliche Bauteile fest mit einem Chassis des Fahrzeugs verbunden ist. Eine kinematische Umkehr von Rotor 110 und Statur 100 ist natürlich möglich, wobei dann das lenkrad- bzw. lenkstockfeste Teil der Wickelfeder 1, der in der Wickelfeder 1 weiter außerhalb angeordnete Stator 100 (Rotor) ist.
Am Stator 100 ist an seiner hohlzylinderförmigen Innenseite über einen elektrischen Anschluss 102 wenigstens ein Flachbandkabel 2 elektrisch angeschlossen, welches mit einem Längsabschnitt, der je nach Drehposition des Lenkrads (Rotors 110) kürzer oder länger sein kann, entlang der Innenwand des Stators 100 spiralförmig nach innen geführt ist. Das Flachbandkabel 2 ist weiterhin über eine 180°-Schlaufe 230 im Orientierungssinn, mit welchem es am Stator 100 innen anliegt, vom Stator 100 weg zum Rotor 110 geführt und auf diesem mit einem Längsabschnitt, der je nach Drehposition des Lenkrads kürzer oder länger sein kann, auf dessen zylinderförmiger Außenseite mit einer der 180°-Schlaufe 230 entgegengesetzten Orientierung spiralförmig aufgewickelt und an einem elektrischen Anschluss 112 am Rotor 110 elektrisch angeschlossen. Alternativ können die elektrischen Anschlüsse 102, 112 am Stator 100 und/oder am Rotor 110 dadurch ersetzt sein, dass das Flachbandkabel 2 durch den Stator 100 und/oder durch den Rotor 110 hindurchgeführt ist und mit einem Stecker außerhalb des Stators 100 mit der Fahrzeugelektrik bzw. auf Seiten des Rotors 110 mit einem entsprechenden anderen elektrischen Stecker im Lenkrad verbunden ist. Hierbei kann das Flachbandkabel 2 außerhalb des Stators 100 oder außerhalb des Rotors 110 in einzelne Kabeläste aufgetrennt sein.
Der Stator 100 weist einen Boden 132 auf, auf welchem ein Umlenkkörper 120 oder ein Umlenkkörper 122 (nicht dargestellt) angeordnet ist. Hierbei kann der Umlenkkörper 120; (122) frei beweglich auf dem Boden 132 liegen oder in einer entsprechenden Nut im Boden 132 mit einem Vorsprung (Führungsglied) unten am Umlenkkörper 120; (122) geführt sein. Der Umlenkkörper 120; (122) befindet sich in einem ringförmigen Hohlraum 140, der zwischen Stator 100 und Rotor 110 ausgebildet ist, und kann sich verschieblich in Umfangsrichtung des ringförmigen Hohlraums 140 bewegen. Der Rotor 110 weist bevorzugt einen Gehäusedeckel auf, in welchem innen ebenfalls eine Nut vorgesehen sein kann, in der der Umlenkkörper 120; (122) mit einem Führungsglied führbar ist. Es genügt jedoch, wenn entweder im Stator 100 (also im Boden 132) oder im Rotor 110 (also im Deckel) eine entsprechende Nut vorgesehen ist, um den Umlenkkörper 120; (122) zu führen. Die entsprechende Nut ist kreisringförmig innen im Boden 132 und/oder innen im Deckel eines Wickelfedergehäuses 130 vorgesehen und stellt für das Führungsglied des Umlenkkörpers 120; (122) genügend Radialspiel zur Verfügung, dass er bei jeder Position des Lenkrads einfach und ohne Hemmung in der entsprechenden Kreisringnut bewegbar ist.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Umlenkkörper 120 aus wenigstens einer Rolle 122 und einem kreissegmentförmigen Führungsteil 124 gebildet, wobei die Rolle 122 mit ihrer Drehachse parallel zur Rotationsachse R auf dem Führungsteil 124 sitzend und drehbar angeordnet ist. Die Rolle 122 bzw. der Umlenkkörper 120 dient dazu, das mit der Schlaufe 230 zwischen Stator 100 und Rotor 110 geführte Flachbandkabel 2 zwischen Stator 100 und Rotor 110 zu positionieren. Weitere mögliche Umlenkkörper 120; (122) bzw. Umlenkkörperbestandteile sind z. B. Tonnen mit konkav oder konvex gekrümmten Umfangsmantellinien oder Kugeln, die jeweils für sich alleine oder in einem hintereinander geschalteten Verbund (z. B. mithilfe eines Käfigs o. ä.) als Umlenkkörper dienen. In einem weiteren, oben angedeuteten Ausführungsbeispiel ist der Umlenkkörper 120 nur eine Rolle 122.
Bei der in 1 dargestellten Ausführungsform der Erfindung sind vier Flachbandkabel 2 vorgesehen und am Stator 100 sowie am Rotor 110, z. B. mittels einer Crimpung oder einem Durchdringungskontakt, elektrisch angeschlossen. Die vier Flachbandkabel 2 werden von vier Umlenkkörpern 120 innerhalb der Wickelfeder 1 positioniert. Hierbei deckt ein Umlenkkörper 120 etwas weniger als 90° bzw. etwas weniger als ein Viertel des inneren freien Umfangsrings der Wickelfeder 1 ab, sodass je nach Drehrichtung des Rotors 110 das Flachbandkabel 2 entweder an einer Rolle 122 des Umlenkkörpers 120 oder an einem Anschlag 125 des direkt benachbarten Umlenkkörpers 120 anliegt. Der Anschlag 125 ist dabei bevorzugt wellenförmig oder z. B. als ein Kreisabschnitt ausgebildet.
Der Umlenkkörper 120 kann entweder durch die jeweilige Kabelschlaufe 230 mitgenommen werden oder aber über ein in den Fig. nicht dargestelltes Getriebe, z. B. ein Planeten- oder Taumelscheibengetriebe, mitbewegt werden und so Transportaufgaben für das Flachbandkabel 2 übernehmen. Ferner weist das vollständige Wickelfedergehäuse 130 den mit dem Boden 132 ausgebildeten Stator 100 als fahrzeugfesten Bestandteil und den Rotor 110 mit dem Gehäusedeckel auf, der sich mit dem Lenkstock bzw. dem Lenkrad des Fahrzeugs mitbewegt.
Die Innenteile der Wickelfeder 1 sind vollständig oder nur teilweise aus flexiblen und/oder elastischen Werkstoffen hergestellt und/oder weisen Elemente auf, welche aus weichen oder flexiblen Werkstoffen hergestellt sind oder federnd sind. Insbesondere die häufig Verwendung findenden Rollen 122 sind entweder vollständig aus einem elastischen Material hergestellt oder weisen wenigstens einen elastischen Überzug in einem Außendurchmesserbereich auf, sodass es den Rollen 122 möglich ist, je nach Krafteinwirkung von außen ihren Durchmesser zu ändern. Es ist es möglich, einzelne oder aber auch alle Rollen 122 mit flexiblen Materialien auszuführen. Sollten nicht alle Rollen 122 innerhalb der erfindungsgemäßen Wickelfeder 1 mit entsprechenden flexiblen Materialien ausgestaltet sein, so ist bevorzugt diejenige Rolle 122 flexibel ausgeführt, an deren Außenumfangsabschnitt das Flachbandkabel 2 anlegbar ist. Ferner ist insbesondere der Anschlag 125 des Führungsteils 124 elastisch bzw. flexibel ausgeführt.
Die flexible Ausgestaltung der Rolle 122 und/oder des Anschlags 125 bzw. des Umlenkkörpers 120 ermöglicht ein optima les Anlegen des Flachbandkabels 2 an die Rolle 122 bzw. den Anschlag 125. Hierdurch kann einer Beschädigung des Flachbandkabels 2 insbesondere bei einer Überschreitung eines Drehbereichs der Wickelfeder 1 vorgebeugt werden. Darüber hinaus ist durch diese elastische Ausgestaltung einem Überdehnen des Flachbandkabels 2 bis zu einer gewissen Grenze hin vorgebeugt, die durch die elastische Verformbarkeit der Rolle 122 bzw. des Anschlags 125 und der elastischen Verformbarkeit des Flachbandkabels 2 bestimmt wird.
Wird der Drehbereich einer solchen Wickelfeder 1 weiter überschritten, so kann das Flachbandkabel 2 beschädigt werden. Bei einem solchen Überschreiten des Drehbereichs (Lenkrad vollständig nach rechts oder vollständig nach links gedreht) liegt ein jedes Flachbandkabel 2 bei der jeweiligen extremen Lenkradposition immer in einer bestimmten Lage innerhalb der Wickelfeder 1. D. h. bei einem jeweiligen Überschreiten des Drehbereichs der Wickelfeder 1 werden jeweils immer dieselben Abschnitte der Flachbandkabel 2 mechanisch höher belastet. Dies ist problematisch, da sich bevorzugt an diesen Abschnitten Schäden am Flachbandkabel 2 bilden können. Jedoch kann in diesen Bereichen im oder am Flachbandkabel 2 ein Überdehnschutz vorgesehen werden, der anhand der 2–6 näher erläutert wird.
2 zeigt das erfindungsgemäße flexible, elektrische Flachbandkabel 2 mit einer Mehrzahl von elektrischen Flachleitern 210. Ein Querschnitt des Flachbandkabels 2 ist in 3 näher dargestellt, wobei bei diesem Ausführungsbeispiel sechs Flachleiter 210 vorgesehen sind. Die Anzahl der Flachleiter 210 innerhalb des Flachbandkabels 2 kann beliebig variieren. Das erfindungsgemäße Flachbandkabel 2 ist bevorzugt ein extrudiertes Flachbandkabel 2, wobei die Flachleiter 210 bei der Herstellung des Flachbandkabels 2 mit einem elektrischen Isoliermaterial 220 zu einem flachen Kabel kontinuierlich vergossen werden.
Erfindungsgemäß weist das Flachbandkabel 2 einen Überdehnschutz 240 auf, der bevorzugt innerhalb eines Längsendabschnitts 206 des Flachbandkabels 2 vorgesehen ist. Der Überdehnschutz 240 kann jedoch an einer beliebigen Stelle des Flachbandkabels 2 vorgesehen sein. Bei vorliegender Erfindung ist der Überdehnschutz 240 in demjenigen Bereich bzw. denjenigen Bereichen am Flachbandkabel 2 ausgebildet bzw. vorgesehen, in welchen es mechanisch höher belastet ist als in einem anderen Bereich, in dem z. B. nicht die Gefahr besteht, dass das Flachbandkabel 2 überdehnt wird. Eine solche höhere mechanische Belastung tritt häufig in der Nähe eines Längsendes 200 des Flachbandkabels 2 auf.
Erfindungsgemäß befindet sich der Überdehnschutz 240 an einem Endabschnitt eines Mittenbereichs des Flachbandkabels 2 in der Nähe eines abisolierten Bereichs 250 für den elektrischen Anschluss 102, 112 des Flachbandkabels 2 am Stator 100 bzw. Rotor 110. Der Überdehnschutz 240 ist dabei als Verdickung (s. 4 und 5) des Flachbandkabels 2 ausgebildet. Bevorzugt ist dabei der Überdehnschutz 240 als Verdickung des elektrischen Isoliermaterials 220 des Flachbandkabels 2 ausgebildet. Hierbei ist die Verdickung des elektrischen Isoliermaterials 220 bevorzugt nur an einer Längsseite 204 des Flachbandkabels 2 ausgeführt, was in den 4 und 5 gut zu erkennen ist. Darüber hinaus ist es jedoch möglich, die Verdickung auf beiden Längsseiten 204 des Flachbandkabels 2 auszubilden, was mit gestrichelten Linien in 5 verdeutlicht ist. Der Überdehnschutz 240 bzw. die Verdickung ist bevorzugt stofflich einstückig mit dem elektrischen Isoliermaterial 220 ausgebildet. Es ist jedoch auch möglich den Überdehnschutz 240 als separaten Bestandteil am Flachbandkabel 2 vorzusehen.
In den 1 und 5 sind Übergangsbereiche 245 zu erkennen, mit welchem das Flachbandkabel 2 mit einem Durchmesser D₂ (s. 3) auf einen Durchmesser D₂₄₀ (s. 4) anwächst bzw. abnimmt. Bevorzugt realisieren die Übergangsbereiche 245 einen fließenden Übergang (s. 5) des Durchmessers des Flachbandkabels 2 über eine Länge von ca. 30 mm vom Durchmesser D₂ = 0,26 ± 0,02 mm auf einen Durchmesser D₂₄₀ = 0,6 + 0,08 mm. Die elektrischen Flachleiter 210 haben dabei bevorzugt eine Breite von 0,6 mm (Q-Richtrung s. u.) und eine Höhe von 0,102 mm, wobei die Flachleiter 210 mit einem Mittenabstand von 1,25 mm im Flachbandkabel 2 vorgesehen sind. Diese Angaben können jedoch beliebig variieren und insbesondere an eine mechanische Belastung des Flachbandkabels 2 bzw. eine Stromtragfähigkeit der Flachleiter 210 angepasst werden.
Erfindungsgemäß erstreckt sich der Überdehnschutz 240 über eine gewisse Distanz (L₂₄₀) in eine Längsrichtung L des Flachbandkabels 2 hinweg, wobei die Längserstreckung des Überdehnschutzes 240 wenigstens einer Länge eines Abschnitts am Flachbandkabel 2 entspricht, welcher mechanisch höher belastet ist, als ein Rest des Flachbandkabels 2. Ferner erstreckt sich der Überdehnschutz 240 in eine Querrichtung Q des Flachbandkabels 2, wobei er sich bevorzugt über eine gesamte Quererstreckung von einem Querende 202 zum gegenüberliegenden Querende 202 des Flachbandkabels 2 erstreckt (s. 2). Hierbei ist der Überdehnschutz 240 (ohne die beiderseitigen Übergangsbereiche 245) angenähert als quaderförmige Verdickung im Flachbandkabel 2 ausgebildet. Eine Dicke des Überdehnschutzes 240 (D₂₄₀–D₂) kann je nach mechanischer Belastung des Flachbandkabels 2 gewählt werden. Je größer die mechanische Belastung im betreffenden Abschnitt des Flachbandkabels 2 ist, desto dicker ist der Überdehnschutz 240 auszubilden. Ferner kann der Überdehnschutz 240 aus einem anderen, bevorzugt festeren, Material bestehen als das elektrische Isoliermaterial 220 des Flachbandkabels. Hierbei ist eine andere Herstellungsweise als mit einem Extruder mit Schieber zu wählen.
Befindet sich die Wickelfeder 1 in einer ihrer beiden Extrempositionen, so liegt ein Abschnitt oder Bereich des Überdehnschutzes 240 im Bereich einer Schlaufenbildung des Flachbandkabels 2, oder der Überdehnschutz 240 liegt an einem Umlenk körper 120; (122) an. Bevorzugt erstreckt sich der Überdehnschutz 240 innerhalb der Wickelfeder 1 jedoch über diese Bereiche hinaus und liegt ferner sowohl am Stator 100 als auch am Rotor 110 zusätzlich an. Hierbei ist es bevorzugt, dass das Flachbandkabel 2 bzw. der Überdehnschutz 240 des Flachbandkabels 2 mit jeweils ausreichend Reibschluss am Stator 100 oder Rotor 110 anliegt, sodass keine zu großen Zugkräfte in einen nicht verstärkten Bereich des Flachbandkabels 2 eingeleitet werden.
6 zeigt nun beispielhaft unterschiedliche Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Überdehnschutzes 240. Ganz generell kann der Überdehnschutz 240 auf einer oder beiden Längsseiten 204 des Flachbandkabels 2 angeordnet sein. Besteht der Überdehnschutz 240 aus einem zweiseitigen Überdehnschutz 240, so können beide Bestandteile des Überdehnschutzes 240 zueinander symmetrisch oder zueinander unsymmetrisch bezüglich wenigstens einer der Achsen L, Q, D des Flachbandkabels 2 liegen.
Möglich sind z. B. sich hauptsächlich in Längsrichtung L des Flachbandkabels 2 erstreckende Überdehnschutz-Einrichtungen 240, die bevorzugt quaderförmig ausgebildet sind, und in 6 oben dargestellt sind. Ferner sind sich hauptsächlich in Querrichtung Q erstreckende Überdehnschutz-Einrichtungen 240 möglich, wie sie in der 6 im zweiten Flachbandkabel 2 von oben dargestellt sind. Ferner (6 drittes und viertes Flachbandkabel 2 von oben) sind nicht quaderförmige Überdehnschutz-Einrichtungen 240 im oder am Flachbandkabel 2 möglich. Diese können z. B. einen kreis- oder ellipsenförmigen Grundriss besitzen. Ferner ist es möglich, einen beliebig gestalteten Grundriss anzuwenden. Darüber hinaus ist es möglich, einen quaderförmigen, diagonal verlaufenden Überdehnschutz 240 im Flachbandkabel 2 vorzusehen oder einen Überdehnschutz 240 vorzusehen, der aus obigen zusammengesetzt ist.
Darüber hinaus ist der erfindungsgemäße Überdehnschutz 240 bei anderen Flachbandkabeln 2 vorsehbar, wobei z. B. deren elektrische Isolierung aus aufeinandergeklebten Folien besteht.

1: Wickelfeder
100: Stator, feststehendes Bauteil
102: elektrischer Anschluss für Flachbandkabel 2
110: Rotor, drehbares Bauteil
112: elektrischer Anschluss für Flachbandkabel 2
120: Umlenkkörper: z. B. Rolle 122 oder Führungsteil 124 oder Führungsteil 124 & Rolle 122
122: Rolle, Umlenkrolle, Tonne (konvex, konkav)
124: Führungsteil, bevorzugt kreissegmentförmig
125: Anschlag, bevorzugt wellenförmig
130: Wickelfedergehäuse
132: Boden
140: ringförmiger Hohlraum zwischen Stator 100 und Rotor 110
R: Rotationsachse, Drehachse, konzentrische Achse (des Rotors 110)
2: Elektrisches Flachbandkabel, bevorzugt extrudiert
200: Längsende des Flachbandkabels 2
202: Querende des Flachbandkabels 2
204: Längsseite des Flachbandkabels 2
206: Längsendabschnitt des Flachbandkabels 2
210: elektrischer (Flach-)Leiter
220: elektrisches Isoliermaterial
230: Schlaufe, Kabelschlaufe, Umlenkschlaufe
240: Überdehnschutz-(Einrichtung), Verdickung
245: Übergangsbereich
250: Abisolierter Bereich für elektrischen Anschluss 102, 112 am Stator 100 oder Rotor 110
L: Längsrichtung, Längsachse des Flachbandkabels 2
Q: Querrichtung, Querachse des Flachbandkabels 2
D: Dickenrichtung, Dickenachse des Flachbandkabels 2
L₂₄₀: Länge des Überdehnschutzes 240
D₂: Dicke des Flachbandkabels 2
^D240: Dicke des Flachbandkabels 2 im Bereich des Überdehnschutzes 240

Claims

Elektrisches Flachbandkabel für eine Wickelfeder, mit einem Schutz gegen eine Überdehnung des Flachbandkabels (2), wobei das Flachbandkabel (2) wenigstens einen elektrischen Leiter (210) aufweist, der von einem elektrischen Isoliermaterial (220) des Flachbandkabels (2) an seinem Umfang wenigstens teilweise elektrisch isoliert ist, und das Flachbandkabel (2) einen Überdehnschutz (240) aufweist, der sich als ein Bereich im/am Flachbandkabel (2) in Richtung einer Längsrichtung (L) des Flachbandkabels (2) erstreckt und als eine Verdickung des Flachbandkabels (2) vorgesehen ist.
Elektrisches Flachbandkabel gemäß Anspruch 1, wobei sich der Überdehnschutz (240) ferner in eine Querrichtung (Q) des Flachbandkabels (2) erstreckt und bevorzugt über eine im Wesentlichen gesamte Quererstreckung des Flachbandkabels (2) verläuft.
Elektrisches Flachbandkabel gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei der Überdehnschutz (240) des Flachbandkabels (2) aus demselben Material wie das elektrische Isoliermaterial (220) des Flachbandkabels (2) besteht.
Elektrisches Flachbandkabel gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Überdehnschutz (240) stofflich einstückig mit dem elektrischen Isoliermaterial (220) des Flachbandkabels (2) ausgebildet ist.
Elektrisches Flachbandkabel gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Überdehnschutz (240) des Flachbandkabels (2) in einem Bereich eines Längsendabschnitts (260) des Flachbandkabels (2) vorgesehen ist.
Elektrisches Flachbandkabel gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das elektrische Flachbandkabel (2) ein extrudiertes Flachbandkabel (2) ist.
Elektrisches Flachbandkabel gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Überdehnschutz (240) an einer einzigen Längsseite (204) des Flachbandkabels (2) vorgesehen ist.
Elektrisches Flachbandkabel gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Überdehnschutz (240) an beiden Längsseiten (204) des Flachbandkabels (2) vorgesehen ist, und die beiden Bestandteile des Überdehnschutzes (240) zueinander symmetrisch oder zueinander unsymmetrisch bezüglich einer Achse (L; Q; D) des Flachbandkabels (2) liegen.
Elektrisches Flachbandkabel gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei ein Überdehnschutz (240) in/an demjenigen Bereich des Flachbandkabels (2) vorgesehen ist, an dem es abschnittsweise einer stärkeren mechanischen Belastung ausgesetzt sein kann, als in einem anderen Abschnitt.
Wickelfeder, insbesondere Loopback- oder Kurzband-Wickelfeder, mit einem, bevorzugt extrudierten, flexiblen, elektrischen Flachbandkabel (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 10.
Wickelfeder gemäß Anspruch 10, wobei ein Überdehnschutz (240) vollständig innerhalb eines Wickelfedergehäuses (130) im/am Flachbandkabel (2) vorgesehen ist.
Wickelfeder gemäß Anspruch 10 oder 11, wobei der Überdehnschutz (240) derart am Flachbandkabel (2) vorgesehen ist, dass, bei einem Überschreiten eines Drehbereichs der Wickelfeder (1), der Überdehnschutz (240) entweder in einem Bereich einer Schlaufenbildung des Flachbandkabels (2) oder an einem Umlenkkörper (120; 122; 124, 125) der Wickelfeder (1) zu liegen kommt.