DE3931905A1 - Verbindungseinrichtung in form eines nach art einer uhrfeder angeordneten flexiblen elektrischen kabels - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Verbindungseinrichtung in Form eines nach Art einer Uhrfeder angeordneten elektrischen Kabels nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Es sind zwar bereits Verbindungseinrichtungen, z.B. für ein Lenkgetriebe eines Kraftfahrzeuges, dieser Art bekannt, wobei das eine Ende des Flachkabels in Windungen aufge­ wickelt ist und an ein Ende des ortsfesten Gliedes mit einem Endstück befestigt ist, während das andere Ende des Flachkabels mit seinem anderen Endstück am beweglichen Teil, z.B. der Lenksäule, befestigt ist. Je nach Richtung der Ro­ tation des beweglichen Teiles kann das Kabel sich auf- bzw. abwickeln.

Bei der Rotation des beweglichen Gliedes unterliegt der Durchmesser der Windungen des Flachkabels einer Änderung. Ist das flexible Kabel aus einem nicht genügend festen Werk­ stoff, wird die rotierende Kraft nicht hinreichend sicher von den inneren Windungen des Flachkabels auf die äußeren Windungen übertragen bzw. es entsteht eine Falz- bzw. Knick­ bewegung zwischen dem inneren und äußeren Ende. Deshalb wird das Flachkabel ausgebildet aus einem Paar von relativ steifen, zwischen sich eine Mehrzahl von Leitern haltenden Streifen als ein Teil der Verbindungseinrichtung. Da jedoch die Windungen des Flachkabels sich in radialer Richtung aus­ dehnen bzw. zusammenziehen, während das Flachkabel auf- oder abgewickelt wird, neigen die Windungen dazu, aufgrund der Flatterbewegung zueinander oder gegen die innere oder äußere Ringwand des beweglichen bzw. ortsfesten Gliedes unangenehme Geräusche besonders dann zu erzeugen, wenn das Flachkabel äußeren Schwingungen unterworfen wird, wie es besonders bei einem Kraftfahrzeug der Fall ist.

Ausführungsformen der Erfindung sind in der Zeichnung darge­ stellt und werden im folgenden näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1, schematisch, eine Verbindungseinrichtung nach Art einer Uhrfeder gemäß einer ersten Ausführungsform.

Fig. 2, schematisch, eine Draufsicht auf eine solche Ver­ bindungseinrichtung gemäß zweiter Ausführungsform.

Fig. 3, eine Explosionszeichnung einer solchen Verbindungs­ einrichtung.

Fig. 4, schematisch, eine Draufsicht auf eine Verbindungs­ einrichtung nach einer dritten Ausführungsform.

Fig. 5, schematisch, eine Draufsicht auf eine Verbindungs­ einrichtung gemäß vierter Ausführungsform und

Fig. 6(a) und 6(b) abgebrochene Schnittdarstellungen des flexiblen Kabels zwecks Erläuterung seiner Verbindung mit einem weichen Band.

Gemäß Fig. 1 hat die Verbindungseinrichtung nach Art einer Uhr­ feder (nachfolgend Verbindungseinrichtung) ein bewegliches Glied 1 mit einer inneren Ringwand 1 a in der Mitte, ein orts­ festes Glied 2 mit einer äußeren Ringwand 2 a entlang des Um­ fangs des ortsfesten Gliedes, ein Paar von äußeren Druckstücken, insbesondere elastischen, streifenförmigen Zungen 7, wobei je­ weils ein Ende der Zungen am ortsfesten Glied 2 in einer Stellung nahe der äußeren Ringwand 2 a befestigt ist. Ferner ist ein Paar von innenliegenden Druckstücken in Form von streifen­ förmigen inneren Zungen 8 vorhanden, die aus Kunstharz be­ stehen können, wobei jeweils ein Endstück 8 a jedes der inneren Zungen an der inneren Ringwand 1 a des beweglichen Stellgliedes 1 befestigt ist. Ein inneres Verbindungsstück 5 ist an die innere Ringwand 1 a des beweglichen, z.B. drehbaren Gliedes 1 befestigt, während ein äußeres Verbindungsstück 6 an die äußere Ringwand 2 a des ortsfesten Gliedes 2 befestigt ist.

Das bewegliche Stellglied 1 ist koaxial zum ortsfesten Glied 2 zwecks relativer Bewegung zum letzteren montiert. Es ist ein Ringraum 3 zwischen der inneren Ringwand 1 a des Gliedes 1 und der äußeren Ringwand 2 a des ortsfesten Gliedes 2 gebildet. Ein an sich bekanntes flaches elektrisches Kabel 4 weist eine Mehrzahl von elektrischen Leitern auf, die zwischen zwei relativ festen, aber flexiblen Schichten oder Streifen lie­ gen und bilden eine Anzahl von Windungen im Ringraum 3. Das innere Ende des Flachkabels 4 steht in Verbindung mit dem inneren Verbindungsstück 5, um die elektrische Verbindung zum relativ im Inneren liegenden elektrischen Gerät herzu­ stellen, während das äußere Ende des Flachkabels mit einem äußeren Verbindungsstück 6 in Verbindung steht, um die elektrische Verbindung mit äußerem elektrischen Gerät, Ver­ brauchern, Signalgebern oder Kontakten herzustellen.

Ein Paar von äußeren elastischen Druckstücken 7, insbesondere in Form von elastischen Zungen, sind auf dem ortsfesten Glied 2 vorhanden und ihre Enden liegen diametral einander gegenüber, derart, daß sie in Kontaktberührung mit der äußeren Windung des Flachkabels 4 stehen mit der Folge, daß ein dia­ metral nach innen (radial) gerichteter Druck auf die Windungen des Flachkabels 4 ausgeübt wird. Es ist ein Paar von inneren elastischen Druckstücken 8 an dem beweglichen Glied 1 vorhan­ den und die Endstücke 8 a dieser Druckstücke, die diametral einander gegenüberliegend angeordnet sind als auch auf die innerste Windung des Flachkabels drücken, üben diametral (radial) nach außen einen Druck auf die Windungen des Flach­ kabels 4 aus.

Diese Verbindungseinheit nach Art einer Uhrfeder gemäß erster Ausführungsform wird insbesondere, wenn auch nicht ausschließ­ lich, auf einem Lenkgetriebe für Kraftfahrzeuge verwendet. In diesem Falle ist das bewegliche Glied 1 mit dem Lenkrad des Lenkgetriebes, das ortsfeste Glied 2 mit einer, mit dem Chassis in Verbindung stehenden Welle, hier also der Lenksäule, ver­ bunden. Die Darstellung gemäß Fig. 1 zeigt die Verbindungsein­ richtung im Zustand, in dem das Flachkabel zur Hälfte auf- und zur Hälfte abgewickelt ist. In diesem Zustand werden die Win­ dungen des Flachkabels 4 durch die zwei äußeren elastischen Zungen 7 radial nach einwärts gedrückt, andererseits durch die inneren Druckstücke 8 radial nach außen, so daß die Windungen eines Flachkabels 4 elastisch und hinsichtlich der radialen Bewegung im gehemmten Zustand mit Hilfe der äußeren und inneren Druckstücke 7 bzw. 8 gehalten werden. Hieraus ergibt sich vorteilhaft, daß die Windungen des Flachkabels 4 nicht zueinander, aber auch nicht in bezug auf die innere 1 a oder äußere 2 a Ringwand flattern können, wenn sie üblichen Betriebs­ bedingungen unterworfen sind, sogar dann, wenn an der Verbin­ dungseinheit Schwingungen auftreten. Die Folge ist, daß das Flattergeräusch, das üblicherweise zwischen den Windungen des Flachkabels einer derartigen Verbindungseinrichtung auftreten kann, beachtlich unterdrückt oder unterbunden ist.

Wenn das bewegliche Glied 1 in Richtung des Aufwickelns (ge­ mäß Fig. 1 im Gegenuhrzeigersinn) gedreht wird, wird das Flachkabel 4 um die innere Ringwand 1 a aufgewickelt, gegen den elastischen Widerstand der inneren Druckstücke 8; hierbei fol­ gen die äußeren elastischen Zungen 7 der radialen Kontraktion der Windungen des Flachkabels 4. Im Gegensatz dazu, wenn das bewegliche Glied 1 in Aufwickelrichtung rotiert wird, (gemäß Fig. 1 im Uhrzeigersinn) dann werden die Windungen des Flach­ kabels 4 gegen den elastischen Widerstand der äußeren elasti­ schen Zungen 7 aufgewickelt und sie expandieren nach außen gegen die äußere Ringwand 2 a; hierbei folgen die inneren Druck­ stücke 8 der radialen Ausdehnung der Windungen des Flachkabels 4. Somit wird in jedem Fall die elektrische Verbindung zwischen dem beweglichen Glied 1 und dem ortsfesten Glied 2 bzw. der zu­ gehörigen Kontaktstellen jeweiliger elektrischer Geräte auf­ rechterhalten, obgleich die Stellung der Endstücke 8 a der inneren Druckstücke 8 sich in bezug auf die Enden 7 a der äußeren Druckstücke, d.h. der Zungen 7 sich kontinuierlich ändert, wenn das bewegliche Glied 1 verstellt bzw. hier rotiert wird. Es werden doch die Windungen des Flachkabels 4 sicher und elastisch zwischen den Enden 7 a und den Endstücken 8 a der inneren Druckstücke in jeder Bewegungsphase bzw. bei jedem zugehörigen Drehwinkel des beweglichen Gliedes 1, bezogen auf das ortsfeste Glied 2, gehalten, weil die auf Druck belasteten Enden 7 a der Zungen 7 und die Endstücke 8 a der inneren Druck­ stücke 8 jeweils diametral gegenüberliegen.

Jedoch ist die Anzahl und die Stellung der äußeren Druck­ stücke, d.h. der Zungen 7 und der inneren Druckstücke 8, nicht auf das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 beschränkt. Nur beispielsweise wird darauf hingewiesen, daß das orts­ feste Glied 2 hinreichend Aufnahmeraum für mehr als zwei äußere Druckstücke besitzt, auch mit drei äußeren Druck­ stücken ausgestattet werden kann, welche am Umfang um 120 Grad beabstandet sind, oder im anderen Einzelfall mit mehr als drei äußeren Druckstücken.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 und 3 haben die Bauteile die gleichen Bezugsziffern wie in Fig. 1, und diese Bauteile werden nicht nochmals erläutert. Bei dieser zweiten Ausführungsform besteht eine wesentliche Abweichung darin, daß ein Profilstück 9 mit vorspringenden Bauteilen vorhan­ den ist und eine Torsionsfeder 10 anstelle von Druckstücken 7 und 8 verwendet wird.

Zunächst, unter Bezugnahme auf Fig. 3, weist das einstückige Profilteil 9 ein Paar von Vorsprüngen 9 a, 9 b auf, die von den entgegengesetzten Enden eines Mittelstückes abstehen und etwa senkrecht dazu und in die gleiche Richtung weisen, während andererseits ein vom Mittelstück des Profilteils etwa senk­ recht abstehendes in entgegengesetzter Richtung weisendes Bauteil vorhanden ist, vorzugsweise in Form eines stiftartigen Zapfens 9 c. Der Zapfen 9 c ist drehbar in einer Lageröffnung 2 b des ortsfesten Gliedes 2 aufgenommen. Ein Ende der Torsions­ feder 10 ist in ein kleines Loch in dem ortsfesten Glied 2 eingeführt, während das andere Ende der Torsionsfeder in ein kleines Loch am Mittelstück des Profilteiles 9 eingeführt ist, mit dem Zweck, eine elastische Rückstellung für das Profilstück 9 zu bilden, z.B., im Gegenuhrzeigersinn, wie durch Pfeile in Fig. 2 angedeutet. Die Windungen des Flach­ kabels 4 erstrecken sich quer zum Mittelstück des Profil­ teiles 9 derart, daß die Windungen in diesem Teilbereich als leicht ausgebeult durch das Profilteil 9 anzusehen sind, wo­ bei der Vorsprung 9 a die Windungen nach innen und der Vor­ sprung 9 b die Windungen nach außen drückt.

Dementsprechend werden die Windungen des Flachkabels 4 elastisch zwischen den Vorsprüngen 9 a und 9 b des Profilteils 9 gehalten und sie sind hinsichtlich einer radialen Bewegung gehemmt. wie der Fig. 2 zu entnehmen ist, sowohl beim Auf- als auch beim Abwickeln des Flachkabels 4. Wenn das bewegliche Glied 1 in Auf- oder Abwickelrichtung aus dem Zustand gemäß Fig. 2 rotiert wird, dreht das Profilteil 9 entgegengesetzt zur Rich­ tung, die durch Pfeile dargestellt ist, und folgend der Radial­ bewegung der Windungen des Flachkabels 4; und dadurch kann das Flachkabel 4 sanft auf- und abgewickelt werden. Die Ver­ bindungseinrichtung nach Art einer Uhrfeder braucht auch nicht zwingend mit nur einem Profilteil 9 im Sinne der Fig. 3 versehen zu werden, sondern kann, im Einzelfall, eine Mehr­ zahl von äquivalenten oder ähnlichen Profilteilen enthalten.

Nach der dritten Ausführungsform gemäß Fig. 4 bleiben wiederum einzelne Bauteile, welche mit gleichen Bezugsziffern wie in den Fig. 1-3 versehen sind, zwecks Vermeidung der Wiederholung un­ erläutert.

Hier ist die äußere Ringwand 2 a des ortsfesten Gliedes 2 mit einem elastischen Streifen 11 ausgekleidet, der aus schwamm- oder schaumförmigem Gummi bestehen kann, um die Windungen des Flachkabels 4 elastisch innerhalb des Ringraumes 3 zwischen dem inneren Umfang des Streifens 11 und dem Außenumfang der inneren Ringwand 1 a des beweglichen Gliedes 1 zu komprimieren. Es wird deshalb verhindert, daß die Windungen des Flachkabels 4 zueinander und zu der äußeren Ringwand 2 a des ortsfesten Gliedes 2 Flattergeräusche hervorrufen, wenn das Flachkabel 4 auf- oder abgewickelt wird, so daß Geräusche wirksam unter­ drückt werden. Wenn auch die Windungen des Flachkabels 4 sich in radialer Richtung ausdehnen, wenn das bewegliche Glied 1 rotiert wird zwecks Aufwickelns, bewegt sich das Flachkabel 4 nur sanft, weil der elastische Streifen 11 durch die aus­ dehnende Kraft der Windungen des Flachkabels 4 komprimiert wird. Der Außenumfang der inneren Ringwand 1 a des beweglichen Gliedes 1 kann ebenfalls mit einem anderen Streifen 11 aus elastischen Werkstoff beschichtet oder bedeckt sein, um zusätzlich Flatter­ geräusche der Windungen des Flachkabels 4 zu unterdrücken.

Nach der vierten Ausführungsform gemäß Fig. 5, 6(a) und 6(b) sind gleiche Bauteile wiederum mit gleichen Bezugsziffern wie in Fig. 1-4 ausgewiesen, versehen und eine besondere Er­ läuterung dieser Bauteile kann entfallen.

Die Verbindungseinrichtung nach Art einer Uhrfeder gemäß Fig. 5 weist ein Flachkabel 4, welches mit einem Band 12 aus relativ weichem Werkstoff ausgekleidet ist, auf, bestehend z.B. aus Vinylchloridkunstharz oder einem Band aus Kunststoff­ schaum. Innerhalb des Ringraumes 3 ist das Flachkabel 4 Windung um Windung aufgenommen. Das Flachkabel 4 besteht aus Leitern zwischen zwei flexiblen Schichten oder Streifen 4 a, wobei das Band 12 aus weichem Werkstoff an einem der elastischen Streifen 4 a, vgl. Fig. 6(a) anliegt. Oder, fakultativ, die Leiter werden an einer Seite eines relativ harten noch flexiblen Streifens 4 a befestigt, z.B. an einem Streifen aus Polyäthylen-Terephthalat, und ein weiches, streifenförmiges Band 12 zur Anlage bzw. Haftung mit dem flexiblen Streifen 4 a gebracht wird, so daß die in Fig. 6(b) durch Schraffierung dargestellten Leiter bedeckt sind. Somit verhindert das weiche Band 12 oder die weichen Bänder 12, daß am Flachkabel 4 Geräusche entstehen oder unterdrückt diese . Das weiche Band oder die weichen Bänder haben eine Breite, die geringfügig größer ist, als die Breite der flexiblen Streifen 4 a, so daß bei einer zugehörigen Ausführungsform die gegenüberliegenden Ränder des weichen Bandes, oder der Bänder, um ein geringfügiges zu den Rändern der flexiblen Streifen nach außen vorstehen, und die gegenüberliegenden seitlichen Bereiche des weichen Bandes bzw. der weichen Bänder sind jeweils in gleitender Kontaktbe­ rührung mit der oberen Wand des beweglichen Gliedes 1 und dem Boden des ortsfesten Gliedes 2, so daß die Windungen des Flachkabels 4 spannungsfrei in radialer Richtung gehalten werden, wenn das Flachkabel 4 auf- oder abgewickelt wird. Somit wird auch verhindert, daß die Seitenränder des flexiblen Streifens 4 a oder der flexiblen Steifen 4 a an der oberen Wand des beweglichen Gliedes 1 und an dem Boden des ortsfesten Gliedes 2 flattern können, und sie erzeugen somit keine Geräusche.

Claims (5)

1. Verbindungseinrichtung in Form eines nach Art einer Uhr­ feder angeordneten flexiblen elektrischen Kabels zwischen einem beweglichen und einem relativ ortsfesten Glied, ins­ besondere eines Flachkabels zwischen einer Lenksäule und einem Lenkrad eines Kraftfahrzeugs, wobei das ortsfeste Glied eine Bodenwand und eine äußere, entlang des Umfangs der Bodenwand verlaufende Ringwand aufweist, das bewegliche Glied mit einer oberen Wand und einer inneren Ringwand im zentralen Teil der oberen Wand versehen ist und mit dem orts­ festen Glied so in Verbindung steht, daß es relativ zum orts­ festen Glied rotierbar ist, als auch einen Ringraum zwischen der äußeren Ringwand des ortsfesten Gliedes und der inneren Ringwand des beweglichen Gliedes bildet, wobei ein flexibles aus einzelnen Windungen bestehendes Kabel innerhalb des Ring­ raumes gelagert ist und ein endseitiges Verbindungsstück des Kabels mit dem ortsfesten Glied und ein anderes Verbindungs­ stück des Kabels mit dem beweglichen Glied verbunden ist, derart, daß das bewegliche Glied und das relativ ortsfeste Glied elektrisch verbindbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Ringraumes (3) Druckstücke (7, 7 a, 8, 8 a) vorhanden sind, durch die auf die Windungen des Flach­ kabels (4) ein Druck in radialer Richtung des aufgewickelten Flachkabels aufgebracht ist.

2. Verbindungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das ortsfeste Glied (2) mit äußeren Druck­ stücken in Form von elastischen Zungen (7) versehen sind, derart, daß diese die Windungen des Flachkabels (4) nach radial einwärts drücken und auf dem beweglichen Glied (1) innere Druckstücke (8) vorhanden sind, durch die die Win­ dungen des Flachkabels (4) in Richtung radial auswärts ge­ preßt sind.

3. Verbindungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß mindestens ein Druckstück als ein U- oder T- förmiges Profilteil (9) ausgebildet ist, mit einem Mittel­ teil und etwa senkrecht am jeweiligen Ende des Mittelteils und in einer Richtung abstehenden, einander gegenüberlie­ genden Vorsprüngen (9 a, 9 b) und mit einem in der Mitte des Mittelstücks in entgegengesetzter Richtung abstehenden Zapfen (9 c), auf dem eine Torsionsfeder (10) aufgewickelt und am Profilteil abgestützt ist, derart, daß das Profil­ teil (9) in einer Drehrichtung durch die Kraft der Torsions­ feder sowie die Windungen des Flachkabels (4) zwischen den Vorsprüngen (9 a, 9 b) belastet oder der Knickbeanspruchung unterworfen sind.

4. Verbindungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1-3, da­ durch gekennzeichnet, daß die Druckstücke mindestens einen Streifen aus einem zusammendrückbaren Werkstoff aufweisen, der an dem Innenumfang der äußeren Ringwand (2 a) des orts­ festen Gliedes (2) aufgebracht, befestigt oder angeheftet ist, derart, daß der Streifen in elastischer Kontaktberührung mit der äußersten Windung des Flachkabels (4) steht.

5. Verbindungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1-3, da­ durch gekennzeichnet, daß mindestens ein Druckstück in Form eines Bandes aus relativ weichem zusammendrückbarem Werk­ stoff besteht, wobei sich dieses Band (12) entlang des Flach­ kabels (4), welches in Windungen aufgewickelt ist, innerhalb des Ringraumes (3) erstreckt.