DE102015223760A1

DE102015223760A1 - Axis-centered optical data transmission

Info

Publication number: DE102015223760A1
Application number: DE102015223760.5A
Authority: DE
Inventors: Ulrich Schmidt; Michael Arnegger
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2015-11-30
Filing date: 2015-11-30
Publication date: 2017-06-01

Abstract

Vorrichtung mit einer ersten Komponente (101), einer zweiten Komponente (102), einer ersten, zweiten, dritten und vierten optischen Sende- oder Empfangseinrichtung (107, 111, 117, 121); wobei die zweite und die dritte Sende- oder Empfangseinrichtung (111, 117) an einer ersten Komponente (101) fixiert sind; wobei die erste und die vierte Sende- oder Empfangseinrichtung (107, 121) an einer zweiten Komponente (102) fixiert sind; wobei die erste Komponente (101) und die zweite Komponente (102) relativ zueinander um eine Drehachse verdrehbar sind; und wobei auf optischem Wege zwischen der erste und der zweite Sende- oder Empfangseinrichtung (107, 111) sowie zwischen der dritten und der vierten Sende- oder Empfangseinrichtung (117, 121) Daten übertragbar sind. Die Drehachse verläuft durch die erste, die zweite, die dritte und die vierte Sende- oder Empfangseinrichtung (107, 111, 117, 121); wobei mindestens ein Teil der ersten Komponente (101) zwischen der zweiten und der dritten Sende- oder Empfangseinrichtung (111, 117) angeordnet ist.Apparatus comprising a first component (101), a second component (102), first, second, third and fourth optical transmitting or receiving means (107, 111, 117, 121); wherein the second and third transmitting or receiving means (111, 117) are fixed to a first component (101); wherein the first and fourth transmitting or receiving means (107, 121) are fixed to a second component (102); wherein the first component (101) and the second component (102) are rotatable relative to one another about an axis of rotation; and wherein data can be transferred optically between the first and the second transmitting or receiving device (107, 111) as well as between the third and the fourth transmitting or receiving device (117, 121). The axis of rotation passes through the first, the second, the third and the fourth transmitting or receiving device (107, 111, 117, 121); wherein at least a part of the first component (101) is arranged between the second and the third transmitting or receiving device (111, 117).

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff von Anspruch 1. The invention relates to a device according to the preamble of claim 1.

Aus der Druckschrift EP 1 775 864 A1 ist eine Vorrichtung zur optischen Übertragung von Daten zwischen einer sich drehenden Welle und einer feststehenden Hülse bekannt. Die Welle verläuft durch die Hülse hindurch. Auf der Welle und in der Hülse sind paarweise konzentrisch angeordnete Platinen fixiert, die sich gegeneinander verdrehen und mit Sende- und Empfangseinrichtungen bestückt sind. From the publication EP 1 775 864 A1 An apparatus for optically transmitting data between a rotating shaft and a stationary sleeve is known. The shaft passes through the sleeve. On the shaft and in the sleeve concentrically arranged boards are fixed in pairs, which rotate against each other and are equipped with transmitting and receiving devices.

Die Sende- und Empfangseinrichtungen, die auf der Welle fixiert sind, und die Sende- und Empfangseinrichtungen, die in der Hülse fixiert sind, bewegen sich aneinander vorbei. Eine Datenübertragung zwischen zwei Sende- und Empfangseinheiten ist nur möglich, wenn ein Winkel der Verdrehung in einem bestimmten Intervall liegt. Um zu gewährleisten, dass unabhängig von dem Drehwinkel Daten übertragen werden können, sind entsprechend viele Sende- und Empfangseinheiten erforderlich. Deren Kanäle wiederum überschneiden sich, so dass es zu einem Nebensprechen kommen kann. The transmitting and receiving devices fixed on the shaft and the transmitting and receiving devices fixed in the sleeve move past each other. A data transmission between two transmitting and receiving units is only possible if an angle of rotation is within a certain interval. In order to ensure that data can be transmitted regardless of the angle of rotation, a corresponding number of transmit and receive units are required. Their channels in turn overlap, so that it can come to a crosstalk.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Umgehung der den aus dem Stand der Technik bekanntes Lösungen innewohnenden Nachteile Daten zwischen relativ zueinander verdrehbaren Komponenten zu übertragen. Insbesondere soll der Bauteilaufwand reduziert und Übertragungsqualität verbessert werden. The object of the invention is to transmit data between relatively rotatable components, bypassing the disadvantages inherent in the solutions known from the prior art. In particular, the component cost is to be reduced and transmission quality improved.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung nach Anspruch 1. Bevorzugte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen enthalten. This object is achieved by a device according to claim 1. Preferred developments are contained in the subclaims.

Die Vorrichtung umfasst eine ersten Komponente, eine zweite Komponente, eine erste, zweite, dritte und vierte optische Sende- oder Empfangseinrichtung. Eine Sende- oder Empfangseinrichtung ist entweder als Sendeeinrichtung oder als Empfangseinrichtung ausgebildet. Die Sende- oder Empfangseinrichtung dient zusammen mit einer weiteren Sende- oder Empfangseinrichtung der optischen Übertragung von Daten, d.h. der Übertragung von Daten mittels Licht, d.h. mittels elektromagnetischer Strahlen einer Wellenlänge im Bereich von 380 nm bis 780 nm. Eine Sendeeinrichtung ist ausgebildet, ein oder mehrere Lichtsignale, in denen die zu übertragenden Daten kodiert sind, auszusenden. Eine Empfangseinrichtung empfängt die Lichtsignale. The device comprises a first component, a second component, a first, second, third and fourth optical transmitting or receiving device. A transmitting or receiving device is designed either as a transmitting device or as a receiving device. The transmitting or receiving device, together with another transmitting or receiving device, serves to optically transmit data, i. the transmission of data by means of light, i. by means of electromagnetic radiation of a wavelength in the range from 380 nm to 780 nm. A transmitting device is designed to emit one or more light signals in which the data to be transmitted are coded. A receiving device receives the light signals.

Die zweite und die dritte Sende- oder Empfangseinrichtung sind an der ersten Komponente fixiert. Insbesondere sind die zweite und die dritte Sende- oder Empfangseinrichtung damit relativ zu der ersten Komponente drehfest, vorzugsweise auch verschiebefest angeordnet. Analog sind die erste und die vierte Sende- oder Empfangseinrichtung an der zweiten Komponente fixiert, sodass die erste und die vierte Sende- oder Empfangseinrichtung damit relativ zu der zweiten Komponente drehfest, vorzugsweise auch verschiebefest angeordnet sind. The second and the third transmitting or receiving device are fixed to the first component. In particular, the second and the third transmitting or receiving device so relative to the first component rotationally fixed, preferably also arranged fixed against displacement. Analogously, the first and the fourth transmitting or receiving device are fixed to the second component, so that the first and the fourth transmitting or receiving device so relative to the second component rotatably, preferably also arranged to be fixed against displacement.

Die erste Komponente und die zweite Komponente sind relativ zueinander um eine Drehachse verdrehbar. Zusammen mit der ersten Komponente können die zweite und die dritte Sende- oder Empfangseinheit relativ zu der zweiten Komponente um die oben genannte Drehachse gedreht werden. Entsprechend können die erste und die vierte Sende- oder Empfangseinheit zusammen mit der zweiten Komponente um die Drehachse relativ zu der ersten Komponente gedreht werden. The first component and the second component are rotatable relative to each other about an axis of rotation. Together with the first component, the second and the third transmitting or receiving unit can be rotated relative to the second component about the above-mentioned axis of rotation. Accordingly, the first and fourth transmitting or receiving units can be rotated together with the second component about the axis of rotation relative to the first component.

Bei der ersten Komponente handelt es sich vorzugsweise um eine drehbare Welle, bei der zweiten Komponente um ein ortsfestes, insbesondere drehfestes Getriebegehäuse. The first component is preferably a rotatable shaft, while the second component is a stationary, in particular rotationally fixed, transmission housing.

Auf optischem Wege, d.h. mittels eines Lichtsignals, sind zwischen der ersten und der zweiten Sende- oder Empfangseinheit sowie zwischen der dritten und der vierten Sende- oder Empfangseinheit Daten übertragbar. Dies bedeutet, dass ein erstes Lichtsignal zwischen der ersten und der zweiten Sende- oder Empfangseinheit übertragbar ist. Entsprechend ist ein zweites Lichtsignal zwischen der dritten und der vierten Sende- oder Empfangseinheit übertragbar. Die zwischen der ersten und der zweiten Sende- oder Empfangseinheit bzw. zwischen der dritten und der vierten Sende- oder Empfangseinheit zu übertragenden Daten sind jeweils in dem ersten Lichtsignal bzw. in dem zweiten Lichtsignal kodiert. By optical means, i. by means of a light signal, data can be transmitted between the first and the second transmitting or receiving unit as well as between the third and the fourth transmitting or receiving unit. This means that a first light signal can be transmitted between the first and the second transmitting or receiving unit. Accordingly, a second light signal between the third and the fourth transmitting or receiving unit can be transmitted. The data to be transmitted between the first and the second transmitting or receiving unit or between the third and the fourth transmitting or receiving unit are respectively coded in the first light signal and in the second light signal.

Erfindungsgemäß sind die erste, die zweite, die dritte und die vierte Sende- oder Empfangseinrichtung auf der Drehachse angeordnet. Dies bedeutet, dass die Drehachse durch die erste, die zweite, die dritte und die vierte Sende- oder Empfangseinrichtung verläuft According to the invention, the first, the second, the third and the fourth transmitting or receiving device are arranged on the axis of rotation. This means that the axis of rotation passes through the first, the second, the third and the fourth transmitting or receiving device

Allgemein befindet sich ein Teil einer ersten Komponente zwischen einer zweiten und einer dritten Komponente, wenn eine Achse bzw. Gerade durch die erste, die zweite und die dritte Komponente verläuft und sich der Bereich der Achse, in dem die Achse durch die erste Komponente verläuft zwischen dem Bereich der Achse, in dem die Achse durch die zweite Komponente verläuft und dem Bereich der Achse, in dem durch die Achse die dritte Komponente verläuft, befindet. Im Falle der vorliegenden Erfindung gilt dies vornehmlich für die Drehachse. Generally, a portion of a first component is between a second and a third component when an axis or straight line passes through the first, second, and third components, and the portion of the axis in which the axis passes through the first component the area of the axis in which the axis passes through the second component and the area of the axis in which the third component passes through the axis. In the case of the present invention, this applies primarily to the axis of rotation.

Die Komponenten der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind entsprechend so angeordnet, dass sich mindestens ein Teil der ersten Komponente zwischen der zweiten und der dritten Sende- oder Empfangseinrichtung befindet. Dies gilt vornehmlich für die Ausrichtung entlang der Drehachse, demgemäß der mindestens eine Teil der ersten Komponente axial zwischen der zweiten und der dritten Sende- oder Empfangseinrichtung angeordnet ist. Somit ist ein Abschnitt der Drehachse, in welchem die Drehachse durch die erste Komponente verläuft, zwischen einem Abschnitt, in dem die Drehachse durch die zweite Sende- oder Empfangseinrichtung verläuft, und einem Abschnitt angeordnet, in dem die Drehachse durch die dritte Sende- oder Empfangseinrichtung verläuft. The components of the device according to the invention are correspondingly arranged so that at least a part of the first component is located between the second and the third transmitting or receiving device. This applies in particular to the alignment along the axis of rotation, according to which the at least one part of the first component is arranged axially between the second and the third transmitting or receiving device. Thus, a portion of the rotation axis, in which the rotation axis passes through the first component, between a portion in which the rotation axis passes through the second transmitting or receiving device, and a portion is arranged, in which the axis of rotation by the third transmitting or receiving device runs.

Die beschriebene Anordnung der Komponenten bedingt, dass sich der mindestens eine Teil der ersten Komponente auch zwischen der ersten und der vierten Sende- oder Empfangseinrichtung befindet, vornehmlich axial. Weiterhin befinden sich die zweite Sende- oder Empfangseinrichtung – vornehmlich axial – zwischen der ersten Sende- oder Empfangseinrichtung und der ersten Komponente sowie die dritte Sende- oder Empfangseinrichtung zwischen der ersten Komponente und der vierten Sende- oder Empfangseinrichtung. The described arrangement of the components requires that the at least one part of the first component is also located between the first and the fourth transmitting or receiving device, primarily axially. Furthermore, the second transmitting or receiving device - mainly axially - between the first transmitting or receiving device and the first component and the third transmitting or receiving device between the first component and the fourth transmitting or receiving device.

Weiterhin bedingt die beschriebene Anordnung, dass zwischen der ersten Sende- oder Empfangseinrichtung und der zweiten Sende- oder Empfangseinrichtung sowie zwischen der dritten Sende- oder Empfangseinrichtung und der vierten Sende- oder Empfangseinrichtung jeweils ein Spalt verläuft. Dieser kann mit einem Fluid, z.B. mit Öl, gefüllt sein. Furthermore, the arrangement described requires that there is a gap between the first transmitting or receiving device and the second transmitting or receiving device and between the third transmitting or receiving device and the fourth transmitting or receiving device. This may be mixed with a fluid, e.g. be filled with oil.

Durch die erfindungsgemäße Anordnung auf der Drehachse reduziert sich die Zahl der benötigten Komponenten. Weiterhin sind die erste und die zweite Sende- oder Empfangseinrichtung sowie die dritte und die vierte Sende- oder Empfangseinrichtung örtlich voneinander getrennt. Ein Nebensprechen der Übertragungskanäle wird so zuverlässig verhindert. Da zwischen der ersten und der zweiten Sende- oder Empfangseinrichtung sowie zwischen der dritten und der vierten Sende- oder Empfangseinrichtung lediglich eine Verdrehung, jedoch keinerlei translatorische Bewegung stattfindet, vereinfacht sich zudem die Übertragung der Lichtsignale. The inventive arrangement on the axis of rotation reduces the number of required components. Furthermore, the first and the second transmitting or receiving device and the third and the fourth transmitting or receiving device are spatially separated from each other. Crosstalk of the transmission channels is thus reliably prevented. Since only a rotation, but no translatory movement takes place between the first and the second transmitting or receiving device and between the third and the fourth transmitting or receiving device, also simplifies the transmission of the light signals.

In bevorzugten Weiterbildungen erfolgt die Übertragung der Daten zwischen der ersten und der zweiten Sende- oder Empfangseinrichtung und zwischen der dritten und der vierten Sende- oder Empfangseinrichtung unidirektional. Dies bedeutet, dass die erste Sende- oder Empfangseinrichtung als Sendeeinrichtung und die zweite Sende- oder Empfangseinrichtung ausgebildet oder die erste Sende- oder Empfangseinrichtung als Empfangseinrichtung und die zweite Sende- oder Empfangseinrichtung als Sendeeinrichtung ist. Vorzugsweise ist entsprechend die dritte Sende- oder Empfangseinrichtung als Sendeeinrichtung und die vierte Sende- oder Empfangseinrichtung als Empfangseinrichtung ausgebildet. In preferred developments, the transmission of the data between the first and the second transmitting or receiving device and between the third and the fourth transmitting or receiving device is unidirectional. This means that the first transmitting or receiving device is designed as a transmitting device and the second transmitting or receiving device or the first transmitting or receiving device as a receiving device and the second transmitting or receiving device as a transmitting device. Preferably, accordingly, the third transmitting or receiving device is designed as a transmitting device and the fourth transmitting or receiving device as a receiving device.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in 1 dargestellt. Übereinstimmende Bezugsziffern kennzeichnen dabei gleiche oder funktionsgleiche Merkmale. Im Einzelnen zeigt: A preferred embodiment of the invention is in 1 shown. Matching reference numbers identify identical or functionally identical characteristics. In detail shows:

1 eine Welle mit Sende- und Empfangseinrichtungen. 1 a wave with transmitting and receiving devices.

Die in 1 dargestellte Welle 101 ist um eine Drehachse 103 drehbar in einem Getriebegehäuse 105 gelagert. Eine erste Sendeeinrichtung 107 überträgt mittels eines ersten Lichtsignals 109 Daten zu einer ersten Empfangseinrichtung 111. Die erste Sendeeinrichtung 107 ist in eine erste Platine 113 integriert. Entsprechend ist die erste Empfangseinrichtung 111 in eine zweite Platine 115 integriert. In the 1 illustrated wave 101 is about a rotation axis 103 rotatable in a transmission housing 105 stored. A first transmitting device 107 transmits by means of a first light signal 109 Data to a first receiving device 111 , The first transmitting device 107 is in a first board 113 integrated. Accordingly, the first receiving device 111 in a second board 115 integrated.

Die erste Platine 113 ist in dem Getriebegehäuse 105 fixiert. Die zweite Platine 115 ist an einer Stirnseite der Welle 101 angebracht. Weiterhin verläuft die Drehachse 103 durch die erste Sendeeinrichtung 107 und die erste Empfangseinrichtung 111. The first board 113 is in the gearbox 105 fixed. The second board 115 is on a front side of the shaft 101 appropriate. Furthermore, the axis of rotation runs 103 by the first transmitting device 107 and the first receiving device 111 ,

Eine zweite Sendeeinrichtung 117 dient dazu, ein zweites Lichtsignal 119 zu einer zweiten Empfangseinrichtung 121 zu übertragen. Die zweite Sendeeinrichtung 117 ist in eine dritte Platine 123 integriert; die zweite Empfangseinrichtung 121 ist in eine vierte Platine 125 integriert. A second transmitting device 117 serves a second light signal 119 to a second receiving device 121 transferred to. The second transmitting device 117 is in a third board 123 integrated; the second receiving device 121 is in a fourth board 125 integrated.

Wie auch die zweite Platine 115 ist die dritte Platine 123 an einer Stirnseite der Welle 101 befestigt. Beide Stirnseiten, d.h. die Stirnseite, an welcher die zweite Platine 115 befestigt ist und die Stirnseite, an welcher die dritte Platine 123 befestigt ist, liegen einander gegenüber. Like the second board 115 is the third board 123 on a front side of the shaft 101 attached. Both end faces, ie the front side on which the second board 115 is attached and the front side on which the third board 123 is fastened, lie opposite each other.

Die vierte Platine 125 ist wie auch die erste Platine 113 in dem Getriebegehäuse 105 befestigt. Auch verläuft die Drehachse 103 durch die zweite Sendeeinrichtung 117 und die zweite Empfangseinrichtung 121. The fourth board 125 is like the first board 113 in the transmission housing 105 attached. Also, the axis of rotation runs 103 by the second transmitting device 117 and the second receiving device 121 ,

Auf der Welle 101 können elektronische Komponenten 127 zur Steuerung der Datenübertragung angebracht sein. On the wave 101 can electronic components 127 be attached to control the data transmission.

Die erste Sendeeinrichtung 107 zusammen mit der ersten Empfangseinrichtung 111 und die zweite Sendeeinrichtung 117 zusammen mit der zweiten Empfangseinrichtung 121 bilden jeweils eine unidirektionale Datenverbindung aus. So werden Daten ausschließlich von der ersten Sendeeinrichtung 107 zu der ersten Empfangseinrichtung 111 und von der zweiten Sendeeinrichtung 117 zu der zweiten Empfangseinrichtung 121 übertragen. Eine Übertragung von Daten in umgekehrter Richtung findet nicht statt. The first transmitting device 107 together with the first receiving device 111 and the second transmitting device 117 together with the second receiving device 121 each form a unidirectional data connection. Thus, data is exclusively from the first transmitting device 107 to the first receiving device 111 and from the second transmitting device 117 to the second receiving device 121 transfer. A transfer of data in the reverse direction does not take place.

Die in 1 gezeigte Anordnung der Sende- und Empfangseinrichtungen 107, 111, 117, 121 ermöglicht eine Übertragung sowohl von Daten von dem Getriebegehäuse 105 aus zu der Welle 101 als auch von der Welle 101 zu dem Getriebegehäuse 105. Indem in einem weiteren, nicht dargestellten Ausführungsbeispiel die vierte Platine 125 mit der zweiten Empfangseinrichtung 121 an der Welle 101 und die dritte Platine 123 mit der zweiten Sendeeinrichtung 117 in dem Getriebegehäuse 105 angebracht werden, lassen sich Daten ausschließlich von dem Getriebegehäuse 105 zu der Welle 101 übertragen. In the 1 shown arrangement of the transmitting and receiving devices 107 . 111 . 117 . 121 allows transmission of both data from the transmission housing 105 out to the shaft 101 as well as from the wave 101 to the transmission housing 105 , By in a further, not shown embodiment, the fourth board 125 with the second receiving device 121 on the shaft 101 and the third board 123 with the second transmitting device 117 in the transmission housing 105 be attached, data can be read only from the gearbox 105 to the wave 101 transfer.

Umgekehrt sind Daten ausschließlich von der Welle 101 zu dem Getriebegehäuse 105 übertragbar, wenn die erste Platine 113 mit der ersten Sendeeinrichtung an der Welle 101 und die zweite Platine 115 mit der ersten Empfangseinrichtung 111 in dem Getriebegehäuse 105 angebracht werden. Durch unidirektionale Datenübertragung lässt sich eine Verdopplung der übertragenden Daten Rate erzielen. Conversely, data is exclusively from the wave 101 to the transmission housing 105 transferable when the first board 113 with the first transmitting device on the shaft 101 and the second board 115 with the first receiving device 111 in the transmission housing 105 be attached. By unidirectional data transmission, a doubling of the transmitted data rate can be achieved.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

101 101: Welle wave
103 103: Drehachse axis of rotation
105 105: Getriebegehäuse gearbox
107 107: erste Sendeeinrichtung first transmitting device
109 109: erstes Lichtsignal first light signal
111 111: erste Empfangseinrichtung first receiving device
113 113: erste Platine first board
115 115: zweite Platine second board
117 117: zweite Sendeeinrichtung second transmitting device
119 119: zweites Lichtsignal second light signal
121 121: zweite Empfangseinrichtung second receiving device
123 123: dritte Platine third board
125 125: vierte Platine fourth board
127 127: elektronische Komponenten electronic components

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

EP 1775864 A1 [0002]

Claims

Device with a first component ( 101 ), a second component ( 102 ), a first, second, third and fourth optical transmitting or receiving device ( 107 . 111 . 117 . 121 ); wherein the second and the third transmitting or receiving device ( 111 . 117 ) on a first component ( 101 ) are fixed; wherein the first and the fourth transmitting or receiving device ( 107 . 121 ) on a second component ( 102 ) are fixed; where the first component ( 101 ) and the second component ( 102 ) are rotatable relative to each other about a rotation axis; and wherein optically between the first and the second transmitting or receiving device ( 107 . 111 ) and between the third and the fourth transmitting or receiving device ( 117 . 121 ) Data is transferable; characterized in that the axis of rotation through the first, the second, the third and the fourth transmitting or receiving device ( 107 . 111 . 117 . 121 ) runs; wherein at least a part of the first component ( 101 ) between the second and the third transmitting or receiving device ( 111 . 117 ) is arranged.

Apparatus according to claim 1; characterized in that the first transmitting or receiving device ( 107 ) as transmitting device and the second transmitting and receiving device ( 111 ) is designed as a receiving device.

Apparatus according to claim 1; characterized in that the first transmitting or receiving device ( 107 ) as a receiving device and the second transmitting or receiving device ( 111 ) is designed as a transmitting device.

Device according to one of the preceding claims; characterized in that the third transmitting or receiving device ( 117 ) as transmitting device and the fourth transmitting or receiving device ( 121 ) is designed as a receiving device.