-
Die
Erfindung betrifft ein Transportsystem für einen aufgewickelten elektrischen
Leiter mit Wickelsinnumkehrung durch Schleifenbildung. Ein derartiges
System wird insbesondere für
Kraftfahrzeuge benötigt.
Der eine sichere elektrische Verbindung zwischen zwei sich gegeneinander
drehenden Teilen eines Kraftfahrzeuges (Chassis – Lenkrad) schaffende aufgewickelte
Leiter wird nachfolgend vielfach als Wickelfeder bezeichnet. Bei
Fahrzeugen besteht das Problem, dass an dem auf dem Lenkstock sitzenden Lenkrad
eine Reihe von elektrischen Einrichtungen untergebracht sind, wie
etwa Hupe, Airbag und ähnliches.
Diese Einrichtungen sind mit Schaltungen verbunden, welche gegenüber den
Fahrzeugchassis fest angeordnet sind, während die im Lenkrad sitzenden
Einrichtungen mit dem Lenkrad Drehbewegungen ausführen. Aufgrund
des Lenkwinkelgetriebes kann die Drehbewegung des Lenkrades erhebliche Ausmaße annehmen.
Um gleichwohl eine sichere elektrische Verbindung zu schaffen, ist
eine Wickelfeder vorgesehen, welche sich in der Nähe des Lenkstockschalters
befindet und in der Regel spiralförmig aufgewickelt ist.
-
Da
die bekannten Wickelfedern eine Länge von mehreren Metern haben
können,
sind Kurzbandsysteme vorgeschlagen worden, bei denen in dem Gehäuse für die Wickelfeder
diese in einer Schleife gelegt sind. Hierfür bietet es sich an, die Wickelfeder selbst
bandförmig
zu gestalten.
-
Für derartige
Systeme ist es wichtig, dass die Schleife sicher geführt ist.
Außerdem
sollte sie so kurz wie möglich
gehalten werden können,
wobei auch der Bauraum des Wickelfedergehäuses, insbesondere in seinem
Durchmesser, klein ausfallen sollte. Außerdem sollte durch gezielte
Maßnahmen
die Führung
des Schleifenendes innerhalb des Wickelfedergehäuses verbessert sein.
-
Aus
der
US 4.978.191 ist
ein Transportsystem bekannt geworden, bei dem die Wickelfeder senkrecht
zur Drehachse des Deckels aufgewickelt wird.
-
-
Die
Erfindung geht aus von einem Transportsystem für eine Wickelfeder der sich
aus dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ergebenden Gattung.
-
Die
der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe, gattungsgemäße Transportsysteme
derart weiter zu bilden, dass zum einen die Wickelfeder im Gehäuse sicher
geführt
wird und zum anderen eine geeignete Untersetzung des Umlenkteils
ermöglicht
wird, wird durch ein System mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
-
Die
Erfindung besteht im Prinzip darin, ein spezielles Umlenkteil vorzusehen,
welches für
eine gute Führung
der insbesondere bandförmigen
Wickelfeder sorgt. Zusätzlich
kann ein mit dem Deckel des Wickelfedergehäuses drehbarer Spulenkörper vorgesehen
sein, auf dem das Wickelband bzw. die drahtförmige Wickelfeder in Abhängigkeit
von dem Drehsinn des Lenkrades aufgewickelt bzw. abgewickelt wird.
-
Erfindungsgemäß ergibt
sich eine gute Führung
der Wickelfeder in dem Gehäuse.
Die Schleife wird an ihrem Ende durch das Umlenkteil zwangsmäßig geführt, so
dass die Schleife immer entsprechend straff gehalten ist und die
Feder sich nicht verwickeln kann. Als Getriebe wird ein Taumelgetriebe
vorgeschlagen, mit welchem sich eine geeignete Untersetzung des
Umlenkteils erreichen lässt,
welches ja eine niedrigere Umdrehungsgeschwindigkeit der Gehäusedeckel
bzw. der Lenkstock des Lenkers haben muss.
-
Einen
einfachen Aufbau für
ein derartiges Getriebe beschreiben die Merkmale nach Anspruch 3.
Dabei wird nicht die übliche
Evolventenverzahnung bei der Innenverzahnung des Gehäuses und der
Kurvenscheibe angewendet, sondern eine Kurvenverzahnung, die einen
ruhigeren Lauf sichert und einfacher herzustellen ist. Die Verzahnung
des Gehäuses
wird durch drehende oder feststehende Rollen gebildet, wobei die
feststehenden Rollen leichter einzubauen sind, während die drehbaren Rollen
für eine
niedrigere Reibung der Kurvenscheibe im Gehäuse sorgen. Um eine zentrische
Lage des das Umlenkteil tragenden Antriebrades durch die exzentrisch umlaufende
Kurvenscheibe sicherzustellen empfiehlt sich in Weiterbildung der
Erfindung die Merkmalskombination nach Anspruch 4, dabei ist die
Formschlüssigkeit
derart zu verstehen, dass beide Scheiben zwar formschlüssig miteinander
verbunden aber gegeneinander hinreichend verschiebbar sind.
-
Eine
besonders gute Führung
der vorzugsweise als Band aus gestalteten Wickelfeder ergibt sich
durch die Merkmalskombination n Anspruch 5, dabei ist es allerdings
nicht notwendig, dass die beiden Umlenkteile im Winkel von 180 Grad
einander gegenüberstehe
Der winkelmäßige Abstand
kann auch erheblich. geringer sein.
-
Eine
verbesserte Führung
der Wickelfeder lässt
sich durch die Maßnahmen
nach Anspruch 7 erreichen, das gilt sowohl für die Ausgestaltung der Wickelfeder
als Draht als auch bei einer bandförmigen Wickelfeder gemäss Anspruch
8.
-
In
Kraftfahrzeugen wird die den Blinkerschalter einschaltende Rastung
durch Rückdrehen
des Lenkrades und damit des Lenkstockes automatisch wieder ausgerastet.
Da der Deckel des Wickelfedergehäuses
sich bestimmungsgemäß mit dem
Lenkstock drehen soll, empfiehlt sich als besonders vorteilhafte
Ausgestaltung der Erfindung die Weiterbildung nach Anspruch 9. Danach
kann der Deckel des Wickelfedergehäuses gleichzeitig zum Rückstellen des
Blinkschalters ausgenutzt werden.
-
Ausführungsbeispiele
der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen erläutert. Darin
zeigt
-
1a bis 1c in
auseinandergezogener Darstellung eine erste, nicht erfindungsgemäße Ausführung,
-
2a, 2b die
erste Ausführung
in zusammengesetzter Form,
-
3 eine
zweite, nicht erfindungsgemäße, Ausführung,
-
4 die
bevorzugte Form der elektrischen Leitung der Ausführung nach 3,
-
5 ein
erstes, erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel
für ein
Antriebssystem des Umlenkteils,
-
6 ein
zweites, erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel
für ein
Antriebssystem des Umlenkteils,
-
7 in
geschnittener Darstellung die Draufsicht auf das Antriebssystem
nach 6,
-
8 bis 10,
erfindungsgemäße Ausführungsbeispiele
für vorteilhafte
Führungen
der Wickelfeder auf einer Antriebsscheibe.
-
1 zeigt ein Wickelfedergehäuse 1,
welches ortsfest im Kraftfahrzeug gelagert ist und den zugehörigen Gehäusedeckel 2,
welcher sich mit dem Lenkstock und damit auch dem Lenkrad des Kraftfahrzeuges
dreht. An dem Deckel 2 ist ein erster Spulenkörper 3 einstückig, beispielsweise
durch Vergießen,
befestigt.
-
Das
Gehäuse 1 besitzt
eine im wesentlichen kreisförmige
Außenwand 4 mit
einer schlitzförmigen Austrittsöffnung 5,
durch die die Wickelfeder 8 mit ihrem Anschlussstecker 7 aus
dem Gehäuse 1 herausgeführt ist.
-
Um
den Spulenkörper 3 ist
das zweite Wickelfederende 6 aufgewickelt, während das
erste Wickelfederende 20 in eine Schleife 14 übergeht.
Die Wickelfeder 8 liegt auf dem Boden 9 des Gehäuses 1 auf,
während
der erste Spulenkörper 3 in
den Innenraum des Gehäuses
eintaucht. Durch die kreisförmige Öffnung 10 des
Spulenkörpers
ragt der Lenkstock und ist mit dem Spulenkörper und damit mit dem Deckel
verbunden, so dass dieser der Drehbewegung des Lenkstocks folgt.
-
Vom
Boden 9 des Gehäuses 1 steht
ein Umlenkteil 11 ab, welches in einen kreissektorförmigen Steg 12 übergeht.
Durch den Steg 12 und die Außenwand 4 wird ein
Aufnahmeraum 13 für
den Federabschnitt 16 gebildet, welcher als Schleife 14 ausgestaltet
ist. Das Umlenkteil 11 ist von der Außenwand 4 durch einen
bogenförmigen
Schlitz 15 getrennt, welcher den von dem Steg 12 umfassten
Innenraum mit dem Aufnahmeraum 13 verbindet. Aus dem Gehäusedeckel 2 ragt
ein Anschlussstecker 17, der mit der Wickelfeder 8 verbunden
ist. Der Anschlussstecker 17 folgt der Drehbewegung des
Gehäusedeckels 2. Durch
den Deckel 2 und den ersten Spulenkörper 3 geht eine Aufnahme 18 in
Form eines Kreisabschnitts. Dieser Kreisabschnitt gestattet das
Einfügen
des Zylinderkörpers 19 am
Ende 6 der Wickelfeder, wobei der Zylinderkörper 19 in
der Aufnahme 18 drehbar gelagert ist. Der Austrittswinkel
der bandförmigen
Wickelfeder 8 aus der Aufnahme 18 stellt sich somit
nach den anliegenden Kräften
ein, so dass sich der Winkel entsprechend den sich ergebenden Hemmungen
einstellen kann und die Wickelfeder diesen ausweicht. Der Steg 12 ist
an seinem dem Umlenkteil 11 abgewandten Ende mit der Außenwand 4 des
Gehäuses 1 verbunden,
so dass sich für
die Schleife 14 ein in sich geschlossener Raum ergibt,
der zum Teil durch die Außenwand 4 und
durch den Steg 12 begrenzt ist. Der Einsatz der Wickelfeder 8 in
das Gehäuse 1 ist
gut aus 2a zu erkennen. Dabei ist besonders
wichtig, dass der aus der Ausnehmung 18 austretende Wickelfederabschnitt über den
bogenförmigen
Schlitz 15 in den Aufnahmeraum 13 geführt ist,
wo die Wickelfeder eine Schleife 14 bildet und mit ihrem
Ende aus der Austrittsöffnung 5 ragt.
Somit ist die Wickelfeder 8 sicher in dem Aufnahmeraum 13 geführt.
-
Eine
Besonderheit des Ausführungsbeispiels nach 1 und 2 besteht
darin, dass das erste Ende der Wickelfeder 6 über die
Aufnahme 18 sowohl links um den ersten Spulenkörper 3 herum
als auch rechts um den ersten Spulenkörper 3 herum geführt werden kann
je nach Drehungssinn des Gehäusedeckels 2. Es
bildet daher einen besonderen Vorteil des Systems, dass es möglich ist,
in der Ausgangsstellung des Lenkstocks bzw. in dessen Nullstellung
einen direkten Übergang
der Wickelfeder aus der Aufnahme 18 in den tubenförmigen Schlitz 15 zu
haben, ohne dass in dieser Nullstellung eine Wicklung auf den ersten
Spulenkörper
aufgewickelt ist. Erst bei einer Lenkraddrehung von über 360
Grad wird das erste Wickelfederende 6 entweder links oder
rechts mit einer oder mehreren Lagen auf den ersten Spulenkörper aufgewickelt,
je nach Drehrichtung des Lenkrads und damit des Gehäusedeckels 2.
-
Auf
diese Weise kann die Wickelfeder 8 besonders kurz gehalten
werden, was eine störungsfreie
Bewegung des Wickelfederbandes 8 in dem Aufnahmeraum 13 unterstützt. Wichtig
ist auch, dass bei einer Drehung des ersten Spulenkörpers 3 der Zylinderkörper 19 derart
in der Aufnahme 18 verdreht wird, dass das Wickelband 8 leicht
ausgehend von der Aufnahme 18 in der einen oder anderen
Richtung um den ersten Spulenkörper 3 herumgeführt und
so das Band aufgewickelt werden kann. Dabei dreht sich, wie weiter
oben schon erläutert,
der Spulenkörper 3 zusammen
mit dem Gehäusedeckel 2,
während das
Gehäuse
einschließlich
Aufnahmeraum 13 und Umlenkteil 11 ortsfest stehen
bleiben.
-
Das
Ausführungsbeispiel
nach 1 und 2 ist
sowohl für
litzenförmige
Wickelfedern aber besonders bevorzugt auch bandförmigen Wickelfedern verwendbar.
Es ist auch wichtig, dass die Führungsflächen für die Wickelfeder
glatt und möglichst
reibungsfrei sind. Der Wickelraum zwischen erstem Spulenkörper 3 und
Steg 12 sollte nicht größer als nötig gemacht
werden, um einerseits Bauraum zu sparen und um andererseits ein
Ausknicken der Wickelfeder möglichst
zu verhindern.
-
3 zeigt
ein zweites Ausführungsbeispiel. Hier
ist der Lenkstock 21 dargestellt, mit dem der Gehäusedeckel 22 kraftmäßig verbunden
ist. Das Gehäuse 23 besitzt
im wesentlichen den Boden 24 und eine ringförmige Innenwand 25,
die ortsfest angeordnet sind. Unterhalb des Gehäusedeckels 22 befindet sich
ein helixförmiger
(siehe 4) erster Spulenabschnitt 26, während sich
unmittelbar über
dem Boden 24 des Gehäuses
ein helixförmiger
zweiter Spulenabschnitt 26, 27 befindet. Die beiden
Spulenabschnitte 27, 26 sind miteinander über eine
Schlaufe 34 verbunden und werden über ein Umlenkteil 28 auf Abstand
gehalten. Das Umlenkteil besteht im wesentlichen aus einem aufgeschnittenen
Ring, wobei die beiden Schnittkanten 29, 30 abgerundet
sind und eine Führungskante
für den
auf zwei Spulenabschnitte 26, 27 aufgewickelten
bandförmigen
elektrischen Leiter bilden.
-
Das
Umlenkteil ist um die Längsachse
L drehbar und auch in Längsrichtung
dieser Achse verschiebbar. Nur in radialer Richtung ist die Lage
des Umlenkteils 28 festgelegt. Das Umlenkteil wird weiterhin
durch dem Gehäusedeckel 22 bzw.
den ersten Spulenabschnitt 26 mitgenommen bzw. angetrieben.
-
Dreht
sich nun beispielsweise der Deckel 22 und damit der erste
Spulenabschnitt 26 von oben betrachtet im Uhrzeigersinn,
so wird das Umlenkteil 28 mitgenommen. Dabei dreht sich
das Umlenkteil mit der halben Geschwindigkeit wie der erste Spulenabschnitt 26 oder
der Deckel 22. Über
die Schlaufe 31 läuft
das Ende des ersten Spulenabschnittes zu dem Anfang des zweiten
Spulenabschnittes. Der zweite Spulenabschnitt 27 wird aber
ortsfest festgehalten, ist aber mit einem Wickelsinn versehen, der
zum Abwickeln des zweiten Spulenabschnittes 27 führt. Wickelt
daher der erste Spulenabschnitt 26 auf, so kann sich das
hierfür
benötigte
Wickelband nur von dem zweiten Spulenabschnitt abwickeln. Das Umlenkteil ist
dabei derart eingerichtet und angeordnet, dass es unter geringem
Kraftaufwand im Sinne des ersten Spulenabschnitts verdreht werden
kann. Die Aufwickelkraft an dem ersten Spulenabschnitt transportiert daher
das Umlenkteil, so dass die Wickelfeder 37 straff aufgewickelt
und gleichzeitig der zweite Spulenabschnitt abgewickelt wird.
-
Wird
der Gehäusedeckel 22 in
umgekehrter Richtung gedreht und damit der erste Spulenabschnitt
abgewickelt, so wird das Umlenkteil über die Schnittkante 30 angetrieben
und der erste Spulenabschnitt abwickelt, während die zweite Spulenhälfte aufgewickelt
wird. Daher sollte das Leiterkabel eine möglichst geringe Knickneigung
besitzen und das Umlenkteil reibungsarm laufen.
-
Ein
besonderer Vorteil liegt nun darin, dass zwar die Höhe des Gehäuses etwas
anwächst,
der Durchmesser des Gehäuses
aber vergleichsweise klein ist. Das gibt die Möglichkeit, das vorliegende Gehäuse in das
Innere des Lenkstockschalters einzulegen, während bei den bekannten Wickelfedern dieses
außerhalb,
insbesondere oberhalb des Schalters montiert werden musste. Auf
diese Weise ist es möglich,
an der Außenwand
der drehbaren Gehäusehälfte 33 einen
oder mehrere Betätigungsvorsprünge 34 anzubringen,
die zum Schalten eines Blinkgeberschalters oder einer anderen Einrichtung verwendet
werden können,
deren Betätigung
von dem eingestellten Lenkwinkel abhängig ist (z. B. Lenkwinkelsensoren).
-
Weiter
oben war schon erläutert
worden, dass die Drehgeschwindigkeit des Umlenkteils 47 von
der des Gehäusedeckels 54 abweicht.
Das in 5 dargestellte, erfindungsgemäße Ausführungsbeispiel zeigt hierzu
ein Taumelgetriebe, mit dem das Umlenkteil 47 mit einer
von dem Lenkstock 41 abweichenden Geschwindigkeit angetrieben
wird. Dabei zeigt Nr. 40 einen Abschnitt des Lenkstocks 41,
der mit Rollen versehen in das Wickelfedergehäuse 42 reicht. Das
Wickelfedergehäuse 42 ist
mit feststehenden oder drehbar angeordneten Rollen 43 versehen, welche
die Aufgabe einer Innenverzahnung übernehmen. Die Rollen wirken
dabei auf eine Kurvenkontur 44 einer Kurvenscheibe 45 ein,
die durch die exzentrisch angeordneten Walzen 46 am Lenkstock 41 beaufschlagt
wird. Die Kurvenscheibe 45 hat damit die Wirkung einer
Taumelscheibe eines Taumelgetriebes. Die Umdrehungsgeschwindigkeit
der Kurvenscheibe 45 gegenüber der Drehgeschwindigkeit
des Lenkstocks 41 lässt
sich durch die Differenz der Zahl der Rollen 43 gegenüber der
Anzahl der kurvenförmigen
Vorsprünge
auf der Kurvenscheibe 45 in an sich bekannter Weise festlegen.
-
Da
das Antriebsrad 47 sich zwar zentrisch drehen aber nicht
taumeln soll, sind die Noppen 48 an dem Antriebsrad kleiner
gewählt
als die Eingriffslöcher 49 der
Kurvenscheibe, welche über
die Noppen das Antriebsrad 47 antreiben. Die beiden Umlenkteile 51, 52 dienen
zur Führung
der nicht dargestellten Wickelfeder in einer noch zu beschreibenden Weise.
-
6 weicht
von der Ausführungsform
nach 5 nur geringfügig
dadurch ab, dass zusätzlich noch
die Wickelfeder als bandförmige
Wickelfeder 53 dargestellt ist. Die dargestellte Konstruktion
ist sehr verschleißfrei,
geräuscharm
und benötigt
nur einen geringen Einbauraum. 7 zeigt
noch einen Ausschnitt des Exzentergetriebes in Draufsicht, wobei der
Deckel 54 und andere Einzelheiten weggelassen wurden.
-
Die 8, 9 und 10 zeigen
Ausführungsbeispiele
für die
Anordnung der Umlenkteile und der Wickelspule auf dem Spulenkörper. Der
Verlauf der Wickelfeder 64 ist dabei in den drei Zeichnungen 8, 9, 10 gut
erkennbar eingezeichnet. Die 8, 9 und 10 sind
an sich selbsterklärend.
Besonders bemerkenswert ist in 9 die Anordnung
zweier Stege 65 zur Führung
der Wickelfeder 64. Die Anordnung nach 8 besitzt
zwei Schleifen, deren Enden jeweils durch ein Umlenkteil 61, 62 gegen
Verwickeln gesichert ist. Die Umlenkteile sind fest auf dem Antriebsrad
montiert, wie aus 5 hinsichtlich der Umlenkteile 51, 52 ersichtlich.
-
In 10 sind
ebenfalls zwei Umlenkteile 63, 67 vorgesehen,
die in der Nähe
des Austrittsbereichs der Wickelfeder aus dem Gehäuse angeordnet
sind.