DE19513093A1 - Vorrichtung zur Signalübertragung zwischen zwei Endstellen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Signalübertragung zwischen zwei Endstellen, von denen mindestens eine relativ zu der anderen bewegbar ist und die durch mindestens eine in Windungen verlaufende Leitung verbunden sind, an welche an den beiden Endstellen weiterführende Leitungen anschließbar sind, bei welcher die Leitung in einer im wesentlichen kreisringförmig ausgebildeten Kassette untergebracht ist, die aus einem eine der Endstellen tragenden Stator und aus einem um ihre Achse und gegenüber dem Stator drehbaren, die andere Endstelle tragenden Rotor besteht, bei welcher die Windungen der Leitung in einen inneren Wickelbereich und einen äußeren Wickelbereich mit unterschiedlicher Wickelrichtung unterteilt sind, zwischen denen eine etwa U-förmig ausgebildete Umkehrstelle liegt, und bei welcher zwischen den beiden Wickelbereichen ein ringförmiger, die Umkehrstelle der Windungen umfassender Führungskörper angebracht ist, der in Umfangsrichtung der Kassette bewegbar ist und bei dem zumindest die innere Umfangsfläche als Anlage für die Windungen des inneren Wickelbereichs ausgebildet ist (DE-OS 42 11 264).

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. Ein wesentliches Problem für diese Vorrichtung ist die Signalübertragung zwischen feststehenden und beweglichen Teilen des Kraftfahrzeugs. Die für solche Fälle seit langem bekannten, der Stromübertragung dienenden Schleifkontakte bzw. Schleifringe sind einem Verschleiß unterworfen und insbesondere bei niedrigen Stromstärken wegen der schwankenden Übergangswiderstände nachteilig.

Bei der bekannten Vorrichtung nach der EP-OS 0 417 350 wird für die Signalübertragung elektrischer Strom verwendet. Die Stromübertragung erfolgt durch eine nach Art eines Federhauses zu einem Wickelkörper gewickelte und in einer Kassette untergebrachte Flachband-Leitung - im folgenden kurz als "FBL" bezeichnet. 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. Die FBL kann so die Drehbewegungen eines Lenkrads mitmachen, ohne daß der Signalpfad unterbrochen wird. Damit in beiden Drehrichtungen eine ausreichende Anzahl von Umdrehungen durchgeführt werden kann, wird eine entsprechend lange FBL benötigt, die in einer großen Anzahl von Windungen in der Kassette liegt. Diese Vorrichtung ist prinzipiell in der Praxis einsetzbar. Wegen der großen Länge der Leitung und deren relativ hohem ohmschen Widerstand können aber insbesondere bei geringen Stromstärken für die zu übertragenden Signale Schwierigkeiten auftreten. Das gilt beispielsweise beim elektronischen Selbsttest der Anlage.

Bei der Vorrichtung nach der eingangs erwähnten DE-OS 42 11 264 ist die Länge der zwischen den beiden Endstellen eingesetzten Leitung wesentlich kürzer als bei der im Vorangehenden geschilderten Vorrichtung. Die gewickelte Leitung ist in einen inneren und einen äußeren Wickelbereich unterteilt, in denen die Windungen unterschiedliche Wickelrichtung haben. Die beiden Wickelbereiche sind durch eine etwa U-förmige Umkehrstelle miteinander verbunden. Zwischen den beiden Wickelbereichen liegt ein die Umkehrstelle umfassender, ringförmiger Führungskörper, der in Umfangsrichtung der Kassette bewegbar ist. Er wird durch die gewickelte Leitung bzw. durch deren Umkehrstelle bewegt, wenn der Rotor der Kassette gedreht wird. Der Führungskörper weist mehrere, in Umfangsrichtung gegeneinander versetzte und jeweils um eine Achse drehbare Rollen auf, an denen sowohl vom inneren Wickelbereich als auch vom äußeren Wickelbereich jeweils eine Windung der Leitung anliegt, wenn der Rotor gedreht wird. Die Rollen verhindern, daß die Windung des inneren Bereichs sich zu fest an den Führungskörper anlegt, der dadurch blockiert wäre. Der Führungskörper dieser bekannten Vorrichtung ist insbesondere wegen der jeweils gesondert gelagerten Rollen aufwendig.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die eingangs geschilderte Vorrichtung einfacher zu gestalten.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst,

• - daß der Führungskörper einteilig ausgebildet ist und mindestens zwei voneinander getrennte, axial nebeneinander liegende Wickelzonen hat,
• - daß die Leitung in eine der Anzahl der Wickelzonen entsprechende Anzahl von Teilleitungen aufgeteilt ist, die jeweils in einer der Wickelzonen des Führungskörpers angeordnet sind und
• - daß die Wickelrichtungen der Teilleitungen in den einander jeweils entsprechenden, durch eine Umkehrstelle miteinander verbundenen Wickelbereichen unterschiedlich sind.

Der Führungskörper dieser Vorrichtung ist einteilig und daher einfach aufgebaut. Er besteht vorzugsweise aus Kunststoff und kann beispielweise durch Spritzgießen in einem Arbeitsgang hergestellt werden. Zusatzteile brauchen weder gesondert erzeugt noch am Führungskörper montiert zu werden. Er hat in bevorzugter Ausführungsform zwei voneinander getrennte Wickelzonen. Die Leitung ist dann in zwei Teilleitungen aufgeteilt. Durch diese beiden Wickelzonen und den entgegengesetzten Wickelsinn der beiden Teilleitungen in den beiden Wickelzonen, wird der Führungskörper in jeder Drehrichtung des Rotors von einer der beiden Teilleitungen gezogen. In jeder Drehrichtung liegt nämlich die Umkehrstelle von einer Teilleitung so am Führungskörper an, daß dieser von der sich bewegenden Teilleitung mitgezogen wird. Die jeweils andere Teilleitung unterstützt dabei die Bewegung des Führungskörpers durch "Schieben", da ihre Umkehrstelle gegen den Führungskörper drückt. Der jeweils innere Wickelbereich der beiden Teilleitungen bleibt so beim "Aufgehen" auf einen größeren Durchmesser relativ lose, da der Führungskörper in dieser Drehrichtung durch die andere Teilleitung gezogen wird, deren innerer Wickelbereich dabei seinen Durchmesser verringert. Der Führungskörper kann daher in keiner Drehrichtung des Rotors durch die dabei bewegte Leitung blockiert werden. Durch die Aufteilung der Leitung in Teilleitungen ergibt sich außerdem die Möglichkeit, die Leiter für den Sicherheitskreis einerseits und die Stromversorgung der Anordnung andererseits auf einfache Weise getrennt unterzubringen.

Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes ist in den Zeichnungen dargestellt.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf eine offene Vorrichtung nach der Erfindung in schematischer Darstellung.

Fig. 2 eine Draufsicht auf einen in der Vorrichtung verwendbaren Führungskörper.

Fig. 3 eine Seitenansicht des Führungskörpers nach Fig. 2.

Fig. 4 eine perspektivische Ansicht des Führungskörpers.

Fig. 5 und 6 zwei Darstellungen zur Erläuterung der Funktion der Vorrichtung nach der Erfindung.

Die Erfindung wird im folgenden für eine Vorrichtung beschrieben, in deren Kassette 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. Es ist prinzipiell auch möglich, zwei oder mehr Leitungen in der Kassette anzuordnen. Stellvertretend für alle anderen Möglichkeiten wird im folgenden von nur einer FBL mit elektrischen Leitern ausgegangen.

In Fig. 1 sind schematisch zwei beispielsweise kreisförmig ausgebildete Wände 1 und 2 einer im wesentlichen kreisringförmigen Kassette K dargestellt. Sie ist für den Einbau in das Lenkrad eines Kraftfahrzeugs bestimmt. Die Wand 1 soll im dargestellten Ausführungsbeispiel zum Rotor der Kassette K gehören, während die Wand 2 Teil des Stators derselben ist. 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 in Richtung des Doppelpfeiles 9 bewegbar ist. Grundsätzlich könnten auch die Endstelle 8 feststehend und die Endstelle 6 bewegbar ausgeführt sein. Es könnten auch beide Endstellen 6 und 8 bewegbar sein.

Zwischen den beiden Endstellen 6 und 8 ist 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 und die Art ihres Anschlusses an den Endstellen 6 und 8 sind nicht genauer dargestellt. Sie sind prinzipiell in unterschiedlichen Varianten bekannt und hier nicht von Bedeutung.

Die FBL 10 ist gemäß Fig. 1 in der Kassette K zwischen den beiden Endstellen 6 und 8 in Windungen angeordnet, die in einen äußeren Wickelbereich 11 und einen inneren Wickelbereich 12 unterteilt sind. Die beiden Wickelbereiche 11 und 12 sind durch Klammern gekennzeichnet. Sie umfassen in der aus Fig. 1 ersichtlichen Mittelstellung bzw. in der Montageposition der Kassette K jeweils zwei bis drei Windungen. In den beiden Wickelbereichen 11 und 12 haben die Windungen der FBL 10 entgegengesetzte Wickelrichtungen. Die Wickelbereiche 11 und 12 sind durch eine etwa U-förmig ausgeführte Umkehrstelle 13 miteinander verbunden. Zwischen den beiden Wickelbereichen 11 und 12 ist ein einteiliger, ringförmig ausgeführter Führungskörper 14 angebracht, der die Umkehrstelle 13 umfaßt.

Der Führungskörper 14 ist 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, so wie es in Fig. 1 dargestellt ist. Der Führungskörper 14 besteht vorzugsweise aus Kunststoff. Er ist dadurch sehr leicht, so daß er leichtgängig und nahezu geräuschfrei in der Kassette K bewegt werden kann. Die genauere Ausgestaltung des Führungskörpers 14 geht aus den Fig. 2 bis 6 hervor.

Der aus Fig. 2 ersichtliche ringförmige Führungskörper 14 ist um seinen Mittelpunkt M in Richtung des Doppelpfeils 9 drehbar. Er hat gemäß Fig. 3 zwei voneinander getrennte, ringförmige Wickelzonen 15 und 16, die in axialer Richtung nebeneinander liegen. Sie sind im dargestellten Ausführungsbeispiel durch eine radial nach außen abstehende und ringscheibenförmig umlaufende Zwischenwand 17 voneinander getrennt. Statt der Zwischenwand 17 könnte auch ein anderes "Trennelement" eingesetzt werden, das verhindert, daß eine aufgewickelte Leitung von einer Wickelzone in die andere gelangt. Ein solches Trennelement könnte beispielsweise aus in Umfangsrichtung gegeneinander versetzten, radial vom Führungskörper 14 abstehenden Stegen bestehen. Das Trennelement kann gleichzeitig zur Halterung des Führungskörpers 14 in der Kassette K dienen. Es kann dazu beispielsweise auf einer entsprechenden umlaufenden Fläche des Rotors der Kassette K aufliegen.

In der fertigen Kassette K ist in jeder Wickelzone 15 und 16 eine Teilleitung der in zwei Teilleitungen 18 und 19 (Fig. 5 und 6) aufgeteilten FBL 10 mit je einem äußeren Wickelbereich 11 und einem inneren Wickelbereich 12 aufgewickelt. Die beiden Wickelbereiche 11 und 12 der beiden Teilleitungen 18 und 19 sind jeweils durch eine U-förmige Umkehrstelle 13 miteinander verbunden.

Die beiden ringförmigen Wickelzonen 15 und 16 haben jede einen durchgehenden Spalt 20 bzw. 21 zur Durchführung und Aufnahme der jeweiligen Umkehrstelle 13 der beiden Teilleitungen 18 und 19. Die Spalte 20 und 21 können an der gleichen Stelle am Umfang des Führungskörpers 14 liegen. Sie können jedoch auch in Umfangsrichtung desselben um einen beliebigen Winkel gegeneinander versetzt sein. Der in Fig. 2 an sich nicht sichtbare Spalt 21 der Wickelzone 16 ist gestrichelt eingezeichnet.

Die Wickelrichtung bzw. der Wickelsinn der beiden Teilleitungen 18 und 19 in den beiden Wickelzonen 15 und 16 ist sowohl im äußeren Wickelbereich 11 als auch im inneren Wickelbereich 12 jeweils entgegengesetzt. Das bedeutet, daß in der einen Drehrichtung des Rotors der Kassette K beispielsweise der Durchmesser des inneren Wickelbereichs 12 in der Wickelzone 15 größer wird, während er für die Wickelzone 16 kleiner wird. Die Teilleitungen 18 im Wickelbereich 12 der Wickelzone 15 wird dann also durch den Rotor geschoben, während die Teilleitung 19 im Wickelbereich 12 der Wickelzone 16 gezogen wird. In der entgegengesetzten Drehrichtung des Rotors der Kassette K ist es umgekehrt. Das geht schematisch aus den Fig. 5 und 6 hervor.

In den Fig. 5 und 6 sind die ringförmigen Wickelzonen 15 und 16 gestreckt nebeneinander dargestellt, und zwar jeweils einschließlich der Spalte 20 und 21. Es sind außerdem Windungen des jeweiligen inneren Wickelbereichs 12 der beiden Teilleitungen 18 und 19 der FBL 10 eingezeichnet. Entsprechend den obigen Angaben wird in der einen Drehrichtung des Rotors der Kassette K der innere Wickelbereich 12 der Teilwicklung 18 im Durchmesser größer, so daß die Umkehrstelle 13 derselben in Richtung des Pfeiles 22 gegen die Wickelzone 15 drückt. Gleichzeitig wird der Durchmesser des inneren Wickelbereichs 12 der Teilwicklung 19 kleiner. Deren Umkehrstelle 13 zieht also die Wickelzone 16 und damit den Führungskörper 14 in Richtung des Pfeiles 22.

In der entgegengesetzten Drehrichtung des Rotors der Kassette K zieht die Umkehrstelle 13 der Teilleitung 18 die Wickelzone 15 und damit den Führungskörper 14 in Richtung des Pfeiles 23. Gleichzeitig drückt die Umkehrstelle 13 der Teilleitung 19 in der gleichen Richtung gegen die Wickelzone 16.

Der Führungskörper 14 hat im dargestellten Ausführungsbeispiel zwei getrennte Wickelzonen 15 und 16. Es könnten auch mehr voneinander getrennte Wickelzonen sein. Die FBL 10 wäre dann in eine entsprechend größere Anzahl von Teilleitungen aufgeteilt, deren Wickelrichtungen in den jeweiligen, einander entsprechenden Wickelbereichen unterschiedlich sind.

Claims (5)

1. Vorrichtung zur Signalübertragung zwischen zwei Endstellen, von denen mindestens eine relativ zu der anderen bewegbar ist und die durch mindestens eine in Windungen verlaufende Leitung verbunden sind, an welche an den beiden Endstellen weiterführende Leitungen anschließbar sind, bei welcher die Leitung in einer im wesentlichen kreisringförmig ausgebildeten Kassette untergebracht ist, die aus einem eine der Endstellen tragenden Stator und aus einem um ihre Achse und gegenüber dem Stator drehbaren, die andere Endstelle tragenden Rotor besteht, bei welcher die Windungen der Leitung in einen inneren Wickelbereich und einen äußeren Wickelbereich mit unterschiedlicher Wickelrichtung unterteilt sind, zwischen denen eine etwa U-förmig ausgebildete Umkehrstelle liegt, und bei welcher zwischen den beiden Wickelbereichen ein ringförmiger, die Umkehrstelle der Windungen umfassender Führungskörper angebracht ist, der in Umfangsrichtung der Kassette bewegbar ist und bei dem zumindest die innere Umfangsfläche all Anlage für die Windungen des inneren Wickelbereichs ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet,

• - daß der Führungskörper (14) einteilig ausgebildet ist und mindestens zwei voneinander getrennte, axial nebeneinander liegende Wickelzonen (15, 16) hat,
• - daß die Leitung (10) in eine der Anzahl der Wickelzonen (15, 16) entsprechende Anzahl von Teilleitungen (18, 19) aufgeteilt ist, die jeweils in einer der Wickelzonen (15, 16) des Führungskörpers (14) angeordnet sind und
• - daß die Wickelrichtungen der Teilleitungen (18, 19) in den einander jeweils entsprechenden, durch eine Umkehrstelle (13) miteinander verbundenen Wickelbereichen (11, 12) unterschiedlich sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

• - daß der Führungskörper (14) zwei Wickelzonen (15, 16) aufweist, in denen je eine Teilleitung der in zwei Teilleitungen (18, 19) aufgeteilten Leitung (10) angeordnet ist und
• - daß die Wickelrichtungen der einen Teilleitung (18) in ihren beiden durch die Umkehrstelle (13) miteinander verbundenen Wickelbereichen (11, 12) entgegengesetzt zu den Wickelrichtungen der anderen Teilleitung (19) in den entsprechenden, durch die Umkehrstelle (13) verbundenen Wickelbereichen (11, 12) verlaufen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wickelzonen (15, 16) des Führungskörpers (14) durch in radialer Richtung von demselben abstehende Trennelemente voneinander getrennt sind.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennelemente als ringscheibenförmig umlaufende Zwischenwände (17) ausgebildet sind.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zwischenwand (17) als Halterung für den Führungskörper (14) in der Kassette (K) dient.