DE19601811C2 - Gehäuse für eine Drehkupplung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Gehäuse für eine Drehkupplung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1. Eine derartige Drehkupplung ist in der JP 54714/1992 U beschrieben.

Bei dieser bekannten Drehkupplung, die z. B. als Dreh­ kupplung zur Stromzuführung zu einem Airbag dient, der in einem Polsterabschnitt des Lenkrades eines Kraftfahr­ zeuges angeordnet ist, ist ein feststehendes Gehäuseteil und ein bezüglich des letzteren drehbares Gehäuseteil vorgesehen. In dem durch diese Gehäuseteile begrenzten Raum ist ein flexibles Kabel spiralförmig gewunden ange­ ordnet. Ferner ist die bekannte Drehkupplung mit einer Führung (Umfangswand) versehen, welche einen Endabschnitt des flexiblen Kabels in den Innenraum eines Halteteiles für einen Kabelverbinder führt, und durch eine Befesti­ gungseinrichtung (schwenkbarer Ring) sind das feststehende Gehäuseteil und das drehbare Gehäuseteil miteinander verbunden.

Derartige Drehkupplungen finden insbesondere in Verbin­ dung mit Airbags Verwendung, die dazu dienen, die Insassen eines Kraftfahrzeuges vor Stössen zu sichern, wenn sich ein Unfall ereignet. Dies erfolgt dadurch, daß der Airbag aufgeblasen wird. Bei einem Airbag, der im Lenkrad ange­ ordnet ist, ist es notwendig, von der Fahrzeugkarosserie Strom zu einem Gasgenerator zu leiten, durch den der Airbag aufgeblasen wird und der ebenfalls auf dem Polster­ abschnitt des Lenkrades angeordnet ist. Diese Stromzufüh­ rung erfolgt über das drehbare Gehäuseteil der Drehkupp­ lung, welches mit dem Lenkrad verbunden ist.

Anstelle der eingangs beschriebenen bekannten Drehkupplung können auch Drehkupplungen mit gleitend zusammenarbeitenden Kontaktelelementen verwendet werden, die aber bezüglich des Verschleisses und der Zuverlässigkeit problematisch sind. Umgekehrt kann es bei einer Drehkupplung vom eingangs beschriebenen Typ aufgrund von Materialermüdung dazu kommen, dass an der Kabeleinspannstelle ein Bruch erfolgt. Bei einer Drehung des Lenkrades rutscht dann das Kabelende aus dem Halteteil heraus, und wird anschließend das Lenkrad in entgegengesetzter Richtung gedreht, so können die abisolierten Kabelenden wieder in das Halteteil hineinrutschen, wobei es zu unkontollierten Kontakten zwischen den Leiterenden und den Kontakten des Kabelverbinders kommen kann.

Die in dem Prioritätsintervall der Patentanmeldung veröffentlichte DE 44 46 901 C2 beschreibt einen elektrischen Uhrfederverbinder, der einen ringförmigen Rotor und Stator aufweist, die einen Gehäusespalt begrenzen, in dem ein Flachkabel spiralförmig aufgewickelt ist. Der Uhrfederverbinder verfügt über einen Führungskörper mit einem Kabeldurchgangsschlitz. Das Flachkabel ist derart durch den Führungskörper geführt, dass es in einem inneren und äußeren Flachkabelteil aufgeteilt ist. Ein Drehkontaktor, insbesondere für Kraftfahrzeuge ist aus der DE 694 01 702 T2 bekannt, der ein zwischen ringförmigen Gehäuseteilen angeordnetes Flachkabel aufweist. Zum Schutz des Flachkabels vor Bruch bei falscher Montage des Drehkontaktors ist eine Sperreinrichtung vorgesehen.

Durch die vorliegende Erfindung soll ein Gehäuse für eine Drehkupplung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 so weitergebildet werden, dass nach einem Bruch des Kabels an der Einspannstelle das Kabelende nicht mehr in das Kablerverbinder-Halteteil eintreten kann.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch ein Gehäuse für eine Drehkupplung mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen.

Bei der erfindungsgemäßen Drehkupplung verhindern die vor den Kontakten des Halteteils liegenden Sperrelemente ein Wiedereintreten des Kabelendes in den Klemmenträger, da das Kabelende beim Zurückdrehen des Lenkrades nicht mehr in der richtigen Orientierung auf den Kabelverbinder zuläuft. Bei der Montage der Drehkupplung kann dem Kabelende aber z. B. durch ein Werkzeug oder manuelles Biegen vorübergehend die zum Einführen in das Halteteil notwendige Ausrichtung gegeben werden. Bei dem erfindungsgemäß ausgebildeten Drehkupplungsgehäuse sind somit Kurzschlüsse und falsche Betätigungen von Verbrauchern ausgeräumt, die sich beim unkontrollierten Wiedereintreten eines gebrochenen Kabels in den Halteteil ergeben können.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in Unter­ ansprüchen angegeben.

Nachstehend wird der nächstkommende Stand der Technik und die Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen:

Fig. 1 ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Drehkupplung, wobei Fig. 1a eine vergrößerte Ansicht eines besonders wichtigen Teiles der Drehkupplung ist und Fig. 1b einen Schnitt längs der Schnittlinie B-B von Fig. 1a ist;

Fig. 2 eine teilweise weggebrochene Aufsicht eines in Fig. 1 gezeigten drehbaren Gehäuseteiles der Drehkupplung, wobei Fig. 2a die Verhält­ nisse dann zeigt, wenn auf das flexible Kabel ein Zug ausgeübt wird, und Fig. 2b die Verhält­ nisse nach einem Kabelbruch wiedergibt;

Fig. 3 eine vergrößerte Ansicht eines Teiles des in Fig. 2a gezeigten Teiles der Drehkupplung, wobei Fig. 3a die Verhältnisse zeigt, die dann vorliegen, wenn man auf das flexible Kabel einen Zug ausübt, Fig. 3b die Verhält­ nisse dann zeigt, wenn das flexible Kabel gebrochen ist, und Fig. 3c die Verhältnisse dann zeigt, wenn das gebrochene flexible Kabel eine einlaßseitige Abweisfläche eines Kabel­ verbinders berührt; und

Fig. 4 eine Darstellung einer bekannten Drehkupplung, anhand welcher die durch die Erfindung gelöste Aufgabe erläutert wird, wo Fig. 4a ein elektrisches Schaltbild ist und Fig. 4b Details eines kritischen Abschnittes der bekannten Drehkupp­ lung wiedergibt.

Zunächst wird auf Fig. 4a Bezug genommen. Das dortige Schaltbild zeigt bei a eine bekannte Drehkupplung, bei b eine Airbag-Einheit, bei c einen Gasgenerator zum Aufblasen des Airbags und bei d einen Hupenschalter. Die vorgenannten Komponenten sind auf dem Lenkrad angeord­ net. Bei e ist eine Airbag-Steuereinheit und bei f eine Hupe wiedergegeben. Diese Teile sind von der Karos­ serie des Fahrzeuges getragen. Die abisolierten Endab­ schnitte leitender Drähte a2 bis a7 eines flexiblen Kabels a1 sind in der Drehkupplung a durch Schweißen mit Klemmen a8 bis a13 verbunden. In Fig. 4b ist ein Halteteil a14 gezeigt, das in der Drehkupplung a ange­ ordnet ist. Die Klemmen a8 bis a13, die mit den leitenden Drähten a2 bis a7 des flexiblen Kabels a1 verbunden sind, sind auf dem Halteteil a14 festgelegt.

Übt man bei einer solchen Drehkupplung nun auf das flexi­ ble Kabel a1 der Drehkupplung a einen hohen Zug aus, so werden die abisolierten Leiterenden a2 bis a7 und die Klemmen a8 bis a13 voneinander getrennt, wie in Fig. 4b dargestellt. Das flexible Kabel a1 verläßt dann vorüber­ gehend den Halteteil 14, da es unter Zug steht. Wird anschließend dann aber das Lenkrad des Kraftfahrzeuges zurückgedreht, z. B. nach links, so wird auch ein nicht im einzelnen dargestelltes drehbares Gehäuseteil der Dreh­ kupplung a entgegen dem Uhrzeigersinne gedreht, so daß das flexible Kabel a1 in Richtung eines Pfeiles F von Fig. 4b bewegt wird und wieder in das Innere des Halteteils a14 eintritt. Die abisolierten End­ abschnitte der leitenden Drähte a2 bis a7 des flexiblen Kabels a1 kommen infolgedessen wieder in Kontakt zu den Klemmen a8 bis a13. Dieses Inkontaktkommen erfolgt aber nicht unter präzise vorgegebenen Bedingungen, so daß falsche Verbindungen geschaffen werden können. Kom­ men die leitenden Drähte a2 bis a7 in seitlich gering­ fügig versetzter Ausrichtung in Kontakt zu den Klemmen a8 bis a13, wie dies z. B. in Fig. 4a gezeigt ist, so werden benachbarte der Klemmen a8 bis a13 über die leitenden Drähte a2 bis a7 kurzgeschlossen. Infolge­ dessen entsteht z. B ein nicht gewollter Strompfad, durch welchen die Hupe f betätigt wird, wobei der Strompfad für die Hupe f über die Klemme a9, den lei­ tenden Draht a4, die Klemme a10 und die Airbag-Steuer­ einheit e geschlossen wird. Unter den in Fig. 4a gezeigten Bedingungen erfolgt somit eine fehlerhafte Betätigung der Hupe.

Durch die vorliegende Erfindung wird das soeben geschil­ derte Problem ausgeräumt und verhindert, daß abgebro­ chene leitende Drähte eines flexiblen Kabels und Klemmen eines Kabelverbinders jemals wieder in Berührung kommen, wenn die leitenden Drähte des flexiblen Kabels einmal abgebrochen sind. Damit sind Kurzschlüsse und falsche Verbindungsherstellung in der Drehkupplung ausgeräumt.

Welche konstruktiven Maßnahmen hierzu ergriffen werden, wird nunmehr unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 3 erläutert:
In den Fig. 1 bis 3 bezeichnet das Bezugszeichen 1 ein feststehendes Gehäuseteil einer Drehkupplung, 2 ein drehbares Gehäuseteil der Drehkupplung, 3 ein Befesti­ gungselement, 4 ein flexibles Kabel und 5 einen Kabelverbinder. Diese Teile werden nachstehend nun genauer be­ schrieben.

Das feststehende Gehäuseteil 1 ist ein Bauteil, welches mit einem nicht dargestellten Kombinationsschalter ver­ bunden ist, der z. B. zu einem Kraftfahrzeug gehört. Das feststehende Gehäuseteil 1 ist mit einem Halte­ teil 11 verbunden, welches den Kabelverbinder 5 auf ei­ nem in Umfangsrichtung verlaufenden Wandabschnitt trägt. Das Halteteil 11 hat Sperrelemente 13, welche verhindern, daß das flexible Kabel 4, wenn es einmal gebrochen ist und das Halteteil 11 verlassen hat, wieder in das Innere des Halteteils 11 eintritt. Die Sperrelemente 13 umfassen jeweils einen Durchgang 12, durch welchen das flexible Kabel 4 hindurchlaufen kann.

Auf der Einsteckseite des Halteteils sind zur Bildung der Sperrelemente 13 Abweisflächen 12a vorgesehen, die vom kabelseitigen Ende des Durchganges 12 symmetrisch schräg geneigt weglaufen.

Wie aus Fig. 1a ersichtlich, hat das Halteteil 11 einen in der Zeichnung links gelegenen Führungsabschnitt 11-1, welcher zusammen mit der Innenseite einer Umfangswand 1- 1 einen weiteren Durchgang 14 für das flexible Kabel 4 bildet. Letzterer ist bezüglich des Durchganges 12 verkippt, so daß ein durch den Durchgang 14 geschobenes Kabel 4 längs der Innenfläche der Umfangswand 1-1 gegen das untere Ende der unteren Abweisfläche 12a gelangt. Von dort kann das Kabelende aufgrund der Anstellung der Abweisfläche 12a nicht zum Durchgang 12 gelangen.

Wie aus Fig. 1a ersichtlich, ist der Winkel θ, den die beiden Abweisflächen 12a miteinander einschließen größer als 180°, z. B. etwa 240°.

Ist ein gebrochenes flexibles Kabel 4 einmal aus dem Durchgang 12 herausgezogen worden und über die Abweis­ flächen 12a hinausbewegt worden, so ist es praktisch ausgeschlossen, daß dieses Kabel wieder an den Abweis­ flächen 12a vorbei in den Durchgang 12 gelangt. Auf diese Weise sind fehlerhafte Betätigungen von Verbrau­ dern eines Kraftfahrzeuges ausgeräumt, die sich dann ergeben würden, wenn ein abisolierter Endabschnitt eines leitenden Drahtes 42 eines gebrochenen flexiblen Kabels 4 eine Kontaktklemme 51 wieder berühren würde, die von dem Kabelverbinder 5 getragen ist.

Nimmt man z. B. an, daß das drehbare Gehäuseteil 2 im Uhrzeigersinne gedreht wird, wie durch den Pfeil C von Fig. 2a angedeutet, so daß ein hoher Zug auf das flexible Kabel ausgeübt wird, wie in den Fig. 2a und 3a durch einen Pfeil D angedeutet, so kann es dazu kommen, daß das flexible Kabel 4 von den Kontaktklemmen 51 getrennt wird. Da aber das flexible Kabel 4 aufgrund seiner federn­ den Eigenschaften im unbelasteten Zustand dazu tendiert, wieder in die geradlinige Geometrie zurückzufedern, verkleinert es seine Krümmung und kommt in kraftschlüssige Berührung mit der Umfangswand 1-1 des feststehenden Gehäuseteiles 1, wie in Fig. 2b dargestellt ist.

Wird nun das drehbare Gehäuseteil 2 entgegen dem Uhrzei­ gersinne gedreht, wie durch einen Pfeil E in Fig. 2b angedeutet, so bewegt sich das flexible Kabel 4 in der gleichen Richtung längs der Umfangswand 1-1 des fest­ stehenden Gehäuseteiles 1, wie in den Fig. 2b und 3b durch einen Pfeil F dargestellt. Infolgedessen be­ rührt ein abisoliertes Ende 41 des flexiblen Kabels 4 die Abweisfläche 12a, die bei der Einlaßseite des Durchganges 12 des Halteteils 11 vorgesehen ist. Dieser Zustand ist in Fig. 3c wiedergegeben. Da jedoch der Winkel, den die bezüglich des Durchganges 12 symme­ trisch angeordneten Abweisflächen 12a von der Kabel­ einführseite her gesehen miteinander einschließen, grö­ ßer ist als 180°, wird das Ende 41 des flexiblen Kabels 4 nicht in den Durchgang 12 geführt. Damit kommt der abisolierte Endabschnitt des leitenden Drahtes 42 des gebrochenen flexiblen Kabels 4 nicht mehr in Berühung mit der Kontaktklemme 51.

Wie in Fig. 1b dargestellt, ist die Breite t1 eines Spaltes, welcher den Durchgang 12 bildet, im wesentli­ chen gleich groß wie die Dicke t2 des flexiblen Kabels 4.

Dies trägt ebenfalls dazu bei, das Wiedereintreten des gebrochenen flexiblen Kabels 4 in den Durchgang 12 zu verhindern. Außerdem wird das flexible Kabel 4 unter normalen Bedingungen derart festgelegt, daß man auf den mit der Kontaktklemme 51 verbundenen Abschnitt des flexiblen Kabels 4 nicht leicht schädliche Belastungen ausüben kann.

Das drehbare Gehäuseteil 2 ist ein bezüglich des fest­ stehenden Gehäuseteiles 1 drehbares Bauteil und ist über einen nicht dargestellten Verbindungsstift mit dem nicht dargestellten Lenkrad verbunden. Das drehbare Gehäuseteil 2 ist über die Befestigungselemente 3 mit dem feststehenden Gehäuse 1 axial verbunden (Axiallager).

In der Praxis kann das flexible Kabel 4 ein Flachband­ kabel sein, welches man dadurch erhält, daß man einen oder mehrere elektrische Leiter 42 zwischen Kunstharz­ filme sandwichartig einbettet. Ein derartiges flexibles Kabel ist in dem ring- oder torus-förmigen Raum gehalten, der durch das feststehende Gehäuseteil 1 und das drehbare Gehäuseteil 2 begrenzt ist. An seinem einen Ende ist es elektrisch mit den Kontaktklemmen 51 des feststehenden Gehäuseteiles 1 verbunden, an seinem an­ deren Ende ist es mit einem Kabelverbinder 6 des dreh­ baren Gehäuseteiles 2 verbunden.

Der Kabelverbinder 5 ist so hergestellt, daß die Kontakt­ klemmen 51 in ein Kunstharz 52 beim Spritzen eingebettet sind. Genauer gesagt kann man den Kabelverbinder 5 so her­ stellen, daß man in eine metallische Spritzform ein teilweise zusammengesetztes Vorprodukt einlegt, welches man dadurch erhält, daß man den abisolierten Abschnitt des leitenden Drahtes 42, der von einem Ende 41 des flexiblen Kabels 4 wegläuft, mit der Kontaktklemme 51 durch Schweißen oder Verschmelzen verbindet. Anschlie­ ßend wird dann geschmolzenes Harz in die Metallform eingespritzt. Hierauf läßt man dann das Harz abkühlen und verfestigen. Der Kabelverbinder 5 wird dann an dem Halteteil 11 angebracht, wie oben beschrieben, und hat die Aufgabe eine elektrische Verbindung zwischen dem flexiblen Kabel 4 und einem elektrisch leitenden Draht herzustellen, der in der Zeichnung nicht wiedergegeben ist und von der Karosserie des Fahrzeuges getragen ist. Das flexible Kabel 4, dessen elektrisch leitende Drähte an den Kontaktklemmen 51 des Kabelverbinders 5 befestigt sind, wird durch den Kanal 12 des Klemmkörpers 11 einge­ steckt und spiralförmig in den ringförmigen Raum gelegt, der durch die beiden Gehäuseteile 1, 2 begrenzt ist.

Die oben beschriebene Drehkupplung arbeitet folgender­ maßen:
Das drehbare Teil der oben beschriebenen Drehkupplung ist an seinem einen Ende über den Kabelverbinder 6 mit einer in der Zeichnung nicht dargestellten Airbag-Einheit verbunden, die auf dem Lenkrad angeordnet ist. Der andere Kabelverbinder 5 der Drehkupplung ist z. B. mit einer in der Zeichnung nicht wiedergegebenen Airbag-Steuereinheit verbunden, die von der Karosserie des Fahrzeuges getragen ist. Kollidiert das Fahrzeug mit einem Hindernis, so wird von der Airbag-Steuereinheit ein elektrisches Zündsignal erzeugt, welches über die Drehkupplung an die Airbag- Einheit übermittelt wird, um den Gasgenerator zu zünden. Auf diese Weise wird dann der Airbag aufgeblasen. Letztlich wird dabei das Zündsignal über das flexible Kabel über­ tragen, welches in der oben beschriebenen Drehkupplung enthalten ist.

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf das oben be­ schriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. So kann man z. B. die Sperrelemente auch auf einem anderen Teil der Drehkupplung vorsehen als auf dem Halteteil. Zum Bespiel können die Sperrelemente an einer Stelle der Umfangswand 1-1 des feststehenden Gehäuseteiles 1 vorgesehen sein, welche in der Nachbarschaft des Halteteiles 11 liegt. Auch derartige Sperrelemente können das Wiedereintreten eines gebrochenen flexiblen Kabels in das Halteteil verhindern.

Auch kann man auf der Einlaßseite des Durchganges auch andere Sperrelemente vorsehen, z. B. widerhakenförmige Sperrelemente, die ein Bewegen des Kabels 4 durch den Durchgang 12 in Fig. 1a von rechts nach links, nicht dagegen von links nach rechts zulassen.

Claims (6)

1. Gehäuse für eine Drehkupplung zum elektrischen Verbinden zweier gegeneinander drehbarer Teile, welches ein feststehendes Gehäuseteil (1), ein bezüglich des feststehenden Gehäuseteiles (1) drehbares Gehäuseteil (2), mindestens einen Kabelverbinder (5) zum Festlegen eines der beiden Enden eines flexiblen Kabels (4) an einem der beiden Gehäuseteile (1, 2), welches spiralförmig in einem Raum gehalten ist, der durch das feststehende Gehäuseteil (1) und das drehbare Gehäuseteil (2) begrenzt ist, wobei mindestens ein elektrisch leitender Draht (42) des flexiblen Kabels (4) elektrisch mit einem zugeordneten Kontakt (51) des Kabelverbinders (5) verbunden ist, und mindestens ein Halteteil (11) für einen Kabelverbinder (5) aufweist, der auf einem der beiden Gehäusteile (1, 2) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass einen Durchgang (12) begrenzende Sperrelemente (13) vorgesehen sind, durch welchen das flexible Kabel (4) hindurchgeführt ist, wobei sich an den Durchgang (12) zumindest auf einer Seite, vorzugsweise beidseitig eine Abweisfläche (12a) anschließt, die von der Eintrittseite des Kabels (4) her gesehen einen Winkel θ mit der Achse des Durchgangs (12) einschließt, der größer ist als 90°, so dass ein Wiedereintreten des flexiblen Kabels (4) in das Halteteil (11) verhindert wird, nachdem das flexible Kabel (4) gebrochen ist und das Halteteil (11) verlassen hat.

2. Gehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sperrelemente (13) auf dem Halteteil (11) vorgesehen sind.

3. Gehäuse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite (t1) des den Durchgang (12) bildenden freien Raumes der Dicke (t2) des flexiblen Kabels (4) entspricht, so dass das Kabel (4) durch den Durchgang hindurchführbar ist.

4. Gehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass in Längsrichtung des Kabels gesehen vor dem von den Sperrelementen (13) begrenzten Durchgang (12) ein zweiter Durchgang (14) vorgesehen ist, dessen Achse bezüglich der Achse des ersten Durchganges (12) geneigt ist.

5. Gehäuse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Durchgang (14) durch die Innenfläche einer Umfangswand (1-1) eines der Gehäuseteile (1, 2) und eine gegenüberliegende Führungsfläche auf einem Endabschnitt (11-1) des Halteteils (11) begrenzt ist.

6. Gehäuse nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite des zweiten Durchgangs (14) der Dicke (t2) des flexiblen Kabels (4) entspricht, so dass das Kabel (4) durch den Durchgang hindurchführbar ist.