DE19639210A1 - Vorrichtung zur Datenübertragung, insbesondere in Fahrzeugen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Datenübertra­ gung zwischen einem Basisteil und einem relativ dazu bewegbaren Aufbau insbesondere in Fahrzeugen, mit einem an dem Basisteil oder dem Aufbau angeordnetem Sender und einem am entsprechend anderen Bauteil angebrachten Em­ pfänger, die über einen Leiter miteinander verbunden sind.

In vielen Bereichen der Technik ist es notwendig, zwi­ schen zwei relativ zueinander bewegbaren Bauteilen in jeder Relativstellung eine gute Datenübertragung sicher­ zustellen. Beispielhaft sei im folgenden von der Daten­ übertragung zwischen dem Unterbau eines Panzers und einem darauf drehbar gelagerten Turm ausgegangen, jedoch treten gleichartige Probleme auch bei anderen Ketten- oder Radfahrzeugen sowie bei Kränen oder Baggern auf.

Bei einem Panzer sind sowohl die Stromversorgung als auch die zentralen elektronischen Steuer- und Recheneinrich­ tungen auf dem Panzerchassis bzw. im Innenraum angeord­ net, so daß es notwendig ist, dem drehbar gelagerten Turm mit der Waffe die notwendigen Daten und Informationen bzw. den Strom zuzuführen. Eine besondere Schwierigkeit besteht darin, daß der Turm in seiner Drehung nicht beschränkt ist, d. h. beliebig oft hintereinander voll­ ständige Umdrehungen ausführen kann, so daß die Übertra­ gung der Daten und Informationen mittels eines Kabel s nicht bzw. nur unter Beschränkung der Umdrehungsanzahl möglich ist, da es ansonsten zu einer Tordierung des Kabels und somit zu dessen Beschädigung kommen kann. Die gleichen Probleme treten auf, wenn auf dem Turm eine Videokamera installiert ist, deren Bilder und Daten dem im Innenraum des Panzers angeordneten Zentralrechner zugeführt werden müssen.

Für die Stromübertragung zwischen dem Panzerinnenraum und dem Turm haben sich Schleifringkontakte bewehrt. Dabei sind auf der Unterseite der im Turm angeordneten Bühne koaxial zur Drehachse ein oder mehrere Schleifringe aus elektrisch leitendem Material angeordnet, die mit orts­ festen Kontakten in Anlage stehen, so daß die Verbindung zwischen den Kontakten und den Schleifringen in jeder Drehlage des Turms sichergestellt ist. Jedoch benötigen Schleifringkontakte einen relativ großen Bauraum. Insbe­ sondere bei kleineren Türmen ist eine Bühne nicht mehr vorhanden, so daß der Innenraum des Turm direkt in den Innenraum des Fahrzeugs übergeht. Die Anordnung von Schleifringkontakten ist dabei sehr schwierig.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrich­ tung zur Datenübertragung insbesondere bei Fahrzeugen zu schaffen, die eine gute Übertragungsqualität zuverlässig gewährleistet und flexibel an die baulichen Gegebenheiten anpaßbar ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Sender eine Lichtquelle und der Empfänger ein licht­ empfindlicher Detektor ist und daß der Leiter ein stab- oder rohrförmiger Leiter ist.

Erfindungsgemäß werden die Daten, Informationen oder Bilder zwischen dem Basisteil, d. h. dem Unterbau des Panzers, und dem Aufbau, d. h. dem Turm, über mit dem Datensignal modulierte elektromagnetische Wellen und insbesondere über Lichtimpulse übertragen. Dazu werden die Daten in bekannter Weise digitalisiert und dann in Licht­ impulse umgesetzt, die von der als Sender dienenden Lichtquelle, die insbesondere von einer Leucht- oder Laser-Diode, beispielsweise einer Infrarot-Diode gebildet sein kann, in serieller Weise durch den Lichtleiter hindurch an den Empfänger übertragen werden. Als Empfän­ ger sind lichtempfindliche Detektoren, insbesondere PIN-Dioden oder APDs (Avalanche Photo Diode) vorgesehen.

Als Lichtleiter können entweder stabförmige, ggf. flexi­ ble Glasfasern oder auch rohrförmige Lichtleiter verwen­ det werden. In beiden Fällen werden die Lichtimpulse auf den Innenseiten der inneren Ober- bzw. Grenzflächen reflektiert und auf diese Weise längs des Lichtleiters transportiert. Bei einem rohrförmigen Lichtleiter kann es zu Erhöhung der Reflexionsfähigkeit sinnvoll sein, auf der Innenoberfläche eine spezielle reflektierende Be­ schichtung insbesondere aus einem Metall (Aluminium, Silber, Gold) aufzubringen, was in an sich bekannter Weise durch bedampfen geschehen kann.

Es hat sich gezeigt, daß durch die erfindungsgemäße serielle Datenübertragung per Lichtimpulsen eine hohe Datenübertragungsrate bei gleichzeitiger hoher Übertra­ gungsstabilität erreicht werden kann. Darüberhinaus bringt die erfindungsgemäße Vorrichtung den Vorteil mit sich, daß das Basisteil, d. h. der Panzerunterbau, und der Aufbau, d. h. der Turm, für die Datenübertragung nicht mechanisch verbunden sein müssen, wie es bei herkömmli­ chen Kabeln oder Schleifringkontakten der Fall ist. Auf diese Weise kann eine vollständige mechanische Trennung zwischen dem Panzerunterbau und dem Turm erreicht werden, so daß der Turm beliebige Drehbewegungen ausführen kann, ohne die Datenübertragung zu beeinflussen.

Der Lichtleiter, insbesondere wenn er flexibel ausgestat­ tet ist, ermöglicht es, die Anordnung des Senders und des Empfängers jeweils an die baulichen Gegebenheiten des Fahrzeugs anzupassen, so daß der für die Übertragungsvor­ richtung benötigte Bauraum minimiert werden kann.

In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfin­ dung ist der als Hohlleiter ausgebildete Lichtleiter in das Drehlager integriert, über den der Turm drehbar auf dem Panzerunterbau gelagert ist. Als derartiges Drehlager findet insbesondere eine Drehkranz Verwendung, bei dem ein an der Unterseite des Turms angebrachtes, ringförmi­ ges Drehlagerteil über ein umlaufendes Kugellager mit einem entsprechenden ringförmigen Drehlagerteil des Panzerunterbaus in Verbindung steht. Dabei kann vorgese­ hen sein, daß ein um das Drehlager umlaufender, ringför­ miger Hohlleiter ausgebildet ist, in dem der Sender und der Empfänger angeordnet sind.

In einer bevorzugten Ausgestaltung dieser Variante ist aufeinander zugewandten Oberflächen des Drehlagerteils des Aufbaus und des Drehlagerteils des Basisteils jeweils eine umlaufende Nut ausgebildet. Die Nuten sind einander zugewandt, so daß sie im Zusammenwirken den Hohlleiter bilden.

Zur Erzielung eines hohen Reflexionsgrades hat es sich bewährt, die Nuten jeweils mit einem halbkreisförmigen Querschnitt auszubilden, so daß der Hohlleiter insgesamt einen Kreisquerschnitt besitzt.

Vorzugsweise sitzt der Sender in der Nut des einen Dreh­ lagerteils, während der Empfänger in der Nut des anderen Drehlagerteils angeordnet ist. Wenn der Turm relativ zum Panzerunterbau gedreht wird, werden auch die beiden Nuten relativ zueinander verdreht, wobei jedoch immer ein um das Drehlager umlaufender kreisringförmiger Hohlleiter gegeben ist. Bei Drehung des Turm führen auch der Sender und der Empfänger eine Relativbewegung zueinander aus, wobei jedoch beide innerhalb des Hohlleiters angeordnet bleiben, so daß die Übertragung der Daten durch den Hohlleiter in jeder Stellung möglich ist.

Die beiden einander zugewandten Oberflächen der Drehla­ gerteile, in denen jeweils die Nuten ausgebildet sind, müssen konstruktionsbedingt einen geringen Abstand von­ einander aufweisen. Auf diese Weise sind an den Stoßstel­ len der Drehlagerteile Spalte gebildet, durch die Licht­ impulse nach außen dringen können, so daß die Übertra­ gungsrate nachteilig beeinflußt ist. In Weiterbildung der Erfindung kann deshalb vorgesehen sein, daß die Spalte an den Stoßstellen der Drehlagerteile abgedichtet und ggf. innenseitig ebenfalls mit einer reflektierenden Beschich­ tung versehen sind.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann vorge­ sehen sein, daß der Hohlleiter als ein um das Drehlager umlaufender Ring in einem der Drehlagerteile ausgebildet ist und über seine gesamte Länge einen Schlitz aufweist, durch den ein am anderen Drehlagerteil angebrachter Halter in den Hohlleiter eingreift, wobei der Sender oder der Empfänger am Halter angebracht ist. Auch hierbei kann der am Halter angebrachte Sender oder Empfänger bei Drehung des Turms relativ zu dem Hohlleiter bewegt wer­ den, wobei er in jeder Stellung mit dem im Hohlleiter angeordneten anderen Bauteil (Empfänger oder Sender) kommunizieren kann.

Falls sich bei Betrieb des Panzers in dem Hohlleiter Feuchtigkeit ansammeln sollte, könnte diese das Refle­ xionsvermögen herabsetzen. Erfindungsgemäß kann deshalb vorgesehen sein, daß der Hohlleiter beheizbar ist, so daß der Niederschlag von Feuchtigkeit vermieden werden kann.

Falls sich im Laufe der Zeit an der Reflexionsfläche des Hohlleiters Verunreinigungen absetzen sollten, können diese dadurch entfernt werden, daß in den Hohlleiter eine Reinigungsvorrichtung einbringbar ist. Dabei kann es sich beispielsweise um einen ausfahrbaren Bürstenkopf handeln.

Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung sind aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung ersichtlich. Es zei­ gen:

Fig. 1 Eine ausschnittsweise Schnittdarstellung eines Drehlagers mit einer Datenübertra­ gungsvorrichtung gemäß einem ersten Ausfüh­ rungsbeispiel und

Fig. 2 eine der Fig. 1 entsprechende Darstellung mit einer Datenübertragungsvorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel.

In Fig. 1 ist ein Drehlager 10 dargestellt, über das beispielsweise der Turm eines Panzers an dem Panzerunter­ bau drehbar gelagert sein kann. Am Panzerunterbau ist ein ringförmiges Drehlagerteil 12 angebracht, dem koaxial ein am Turm angebrachtes ringförmiges Drehlagerteil 11 zuge­ ordnet ist. Die Drehlagerteile 11 und 12 stehen über eine umlaufende Kugellagerung 13 drehbar miteinander in Ver­ bindung.

Wie Fig. 1 zeigt, weist das innere Drehlagerteil 11 einen das äußere Drehlagerteil 12 übergreifenden, L-för­ migen Kragen 11b auf, so daß eine innere Umfangsfläche 11a des Kragens 11b einer äußeren Umfangsfläche 12a des Drehlagers 12 in geringem Abstand gegenüberliegt. Sowohl in der Innenumfangsfläche 11a des Kragens 11b als auch der Außenumfangsfläche 12a des Drehlagers 12 ist jeweils eine halbkreisförmige, um das Drehlager 12 umlaufende Nut 14 bzw. 15 vorgesehen. Die Nuten 14 und 15 sind so ange­ ordnet, daß sie im Zusammenwirken einen Hohlleiter 20 mit Kreisquerschnitt bilden. In der Nut 14 des Kragen 11b des Drehlagerteils 11 ist ein Sender 17 in Form einer Leucht- oder Laser-Diode angeordnet. In der Nut 15 des Drehlager­ teils 12 ist entsprechend ein Empfänger 16 angebracht. Sowohl die Oberfläche 14a der Nut 14 als auch die Ober­ fläche 15a der Nut 15 sind durch Aufbringen einer metal­ lischen Beschichtung in ihrer Reflexionswirkung erhöht.

Der Sender 17 und der Empfänger 16 sind in nicht näher dargestellter Weise angeschlossen. Da bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel der Sender 17 an dem Kragen 11b des inneren Drehlagerteils 11, das mit dem Turm in Verbindung steht, angebracht ist, dient die gezeigte Vorrichtung zur Übertragung von Signalen aus dem Turm in den Innenraum des Panzers. Unabhängig von der Drehstellung der beiden Drehlagerteile 11 und 12 relativ zueinander ist immer ein kreisförmiger, umlaufender Hohlleiter 20 gebildet, in dem sowohl der Sender 17 als auch der Empfänger 16 angeordnet sind.

Die beiden einander zugewandten Oberflächen 11a und 12a der Drehlagerteile 11 und 12 bilden zwischen sich einen geringen Spalt 21, der in nicht dargestellter Weise abge­ dichtet sein kann.

Fig. 2 zeigt ein alternatives Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei der Hohlleiter 20 vollständig in dem äußeren Drehlagerteil 12 in Form eines umlaufenden Ring­ kanals ausgebildet ist. In seinem oberen Bereich besitzt der Hohlleiter 20 einen sich über die gesamte Länge des Hohlleiters 20 erstreckenden Schlitz 18, durch den ein Halter 19 hindurchgreift, an dessen unterem Ende der Empfänger 16 angeordnet ist. Der Sender 17 ist im Hohl­ leiter 20 montiert. Wenn das innere Drehlagerteil 11 relativ zum äußeren Drehlagerteil 12 gedreht wird, ver­ fährt der Halter 19 längs des Schlitzes 18 wodurch auch der Empfänger 16 entlang des Hohlleiters 20 verschoben wird. Auch hierbei sind in jeder Drehstellung der beiden Drehlagerteile 11 und 12 sowohl der Sender 17 als auch der Empfänger 16 in dem Hohlleiter 20 angeordnet.

Claims (12)

1. Vorrichtung zur Datenübertragung zwischen einem Basisteil und einem relativ dazu bewegbaren Aufbau insbesondere in Fahrzeugen, mit einem an dem Basisteil oder dem Aufbau angeordneten Sender und einem am entsprechend anderen Bauteil angeordneten Empfänger, die über einen Leiter miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Sender (17) eine Lichtquelle und der Empfänger (16) ein lichtempfindlicher Detektor ist und daß der Leiter ein stab- oder rohrförmiger Lichtleiter (20) ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Lichtquelle eine Leucht- oder Laser-Diode, insbesondere eine Infrarot-Diode (17) ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der rohrförmige Lichtleiter (20) auf seiner Innenoberfläche (14a, 15a; 20a) reflek­ tierend ist oder eine reflektierende Beschichtung trägt.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtleiter flexi­ bel ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Aufbau über ein Drehlager auf dem Basis­ teil abgestützt ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein um das Drehlager (10) umlaufender, ringförmi­ ger Hohlleiter (20) ausgebildet ist, in dem der Sender (17) und der Empfänger (16) angeordnet sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich­ net, daß auf einander zugewandten Flächen (11a, 12a) eines Drehlagerteils (11) des Aufbaus und eines Drehlagerteils (12) des Basisteils jeweils eine umlaufende Nut (14, 15) ausgebildet ist, wobei die Nuten (14, 15) im Zusammenwirken den Hohlleiter (20) bilden.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich­ net, daß die Nuten (14, 15) jeweils einen halb­ kreisförmigen Querschnitt aufweisen.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Sender (17) in der Nut (14) des einen Drehlagerteils (11) und der Empfänger (16) in der Nut (15) des anderen Drehlagerteils (12) angeordnet ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlleiter (20) an den Stoßstellen der Drehlagerteile (11, 12) abge­ dichtet ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich­ net, daß der Hohlleiter (20) in einem der Dreh­ leiterteile (12) ausgebildet ist und über seine gesamte Länge einen Schlitz (18) aufweist, durch den ein am anderen Drehlagerteil (11) angebrachter Halter (19) in den Hohlleiter (20) eingreift, wobei der Sender (17) oder der Empfänger (18) am Halter (19) angebracht ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlleiter (20) beheizbar ist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß in den Hohlleiter (20) eine Reinigungsvorrichtung einbringbar ist.