DE4121137C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Verbindungseinrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Bekannt sind Verbindungseinrichtungen dieser Bauweise, die zwischen einem bewegbaren und einem ortsfesten Bauteil wie der Lenksäule und dem Lenk­ gehäuse eines Kraftfahrzeugs vorhanden ist, wobei die Lenksäule relativ zum Lenkgehäuse rotierbar ist. Die Verbindungseinrichtung ist eine elek­ trische Vorrichtung zwischen den Bauteilen. Sie kann ein flaches Kabel in Sandwich-Bauweise mit einer Vielzahl von einzelnen Leitern aufweisen, zwischen denen isolierende Filmstreifen vorhanden sein können und die spiralförmig aufgewickelt ist. Eines der Enden des Flachkabels ist an einem äußeren zylindrischen Teil festgemacht, der entweder auf dem beweg­ lichen Bauteil oder dem festen Bauteil ausgeformt ist, während das andere Ende des Flachkabels an einem inneren zylindrischen Teil befestigt ist, der auf dem anderen festen Bauteil bzw. dem beweglichen Bauteil aus­ geformt ist.

Wird das bewegliche Bauteil rotiert, kann das Flachkabel auf einen inneren zylindrischen Teil aufgewickelt und somit vom äußeren zylindrischen Teil abgewickelt werden, oder das Flachkabel wird vom inneren zylin­ drischen Teil auf den äußeren zylindrischen Teil, je nach Rotations­ richtung des beweglichen Teiles, aufgewickelt. Wenn also das Flachkabel vom inneren zylindrischen Teil auf den äußeren zylindrischen Teil abge­ wickelt wird, wird fast keine Spannung auf das Kabel ausgeübt und die elektrische Verbindung zwischen dem festen und dem beweglichen Bauteil, die relativ zueinander rotierbar sind, wird jederzeit aufrechterhalten.

Das Auf- und Abwickeln des Flachkabels nutzt den Durchmesserunterschied zwischen dem äußeren und dem inneren zylindrischen Teil aus. Angenommen, daß die Rotationsstrecke des beweglichen Bauteils festliegt, kann man die Länge des Flachkabels umso kleiner machen, je größer die Durchmesserdifferenz ist. Jedoch ist der Durchmesser des inneren zylindrischen Teiles in Ab­ hängigkeit vom Durchmesser der rotierenden Welle definiert, auf welcher die uhrfederartige Verbindungseinrichtung montiert ist, z. B. auf der Lenksäule eines Kfz. Andererseits kann der Durchmesser des äußeren zylin­ drischen Teiles nicht hinreichend groß gemacht werden, weil ein kompaktes, komprimiertes Flachkabel als "Uhrfeder" erforderlich ist. Deshalb kann die Durchmesserdifferenz zwischen dem äußeren und dem inneren zylin­ drischen Teil nicht wie gewünscht ausreichend vergrößert werden. Des­ halb muß das zugehörige Flachkabel als langes Bauteil benutzt werden, dessen Herstellung aber schwierig ist. Insgesamt werden die Gesamtkosten der Verbindungseinrichtung vergrößert.

Bei einer Verbindungseinrichtung gemäß dem Oberbegriff werden lediglich zwei elektrische Leiter in die Nuten eines rotierbaren Bauteils eingewickelt und sind durch ein Distanzstück axial getrennt, welches gleichzeitig das Kehrstück des Kabels an der Wendestelle innen und außen führt. Die Leiter sind jeweils für sich in einem verdrehbaren zylindrischen Gehäuseteil bzw. separat in einem still stehenden Gehäuseteil untergebracht. An der Wendestelle am Distanzstück wird nur ein Kehrstück des Kabels geführt. Die wenigen Nuten sind praktisch nur in einem, dem verdrehbaren Gehäuseteil zum Einwickeln der einzelnen Kabel vorhanden. Bei dieser Ausführung, wenn nicht Flachkabel, sondern die billigeren Kabeldrähte verwendet werden, bleibt entweder die Anzahl der möglichen Drehungen des rotierbaren Teiles, z. B. des Lenkrades, beschränkt bzw. man kann bei der erforderlichen vergrößerten Anzahl der Lenkeinschläge nicht mit einem kürzeren Kabel arbeiten. Auch ist die Bauweise nicht für eine leichte Montage und sichere Zentrierkontrolle dann geeignet, wenn notwendigerweise eine größere Anzahl, z. B. fünf Kabelwindungen erforderlich werden; darüber hinaus können an der Wendestelle Ermüdungsbrüche auftreten (DE-OS 40 04 233 A1).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Verbindungseinrichtung eingangs genannter Art anzugeben, bei der die Länge des Kabels verringert und die Kosten der Einrichtung gesenkt werden, wobei in kritischen Kabelbereichen Ermüdungsbrüche, die auf häufiges Knicken und Biegen zurückgehen, vermieden sind. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Patent­ anspruches 1 angegebene Maßnahmen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen dargestellt.

Eine Ausführungsform der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 und 2 Explosionszeichnungen einer Verbindungseinrichtung in Form eines nach Art einer Uhrfeder angeordneten Kabels, schematisch;

Fig. 3 eine Draufsicht auf die Einrichtung nach Fig. 1 und 2;

Fig. 4 einen vertikalen Schnitt durch Fig. 3;

Fig. 5 eine Draufsicht von unten auf das obere Gehäuse der Fig. 1;

Fig. 6 eine perspektivische Darstellung, die die Abstützung des Ge­ triebeteils, dargestellt in Fig. 1, erläutert;

Fig. 7 eine Ansicht als vertikaler Schnitt, die den gewickelten Zu­ stand des flexiblen Kabels darstellt;

Fig. 8(A), 8(B) und 8(C) veranschaulichen schematisch die Arbeits­ weise der Verbindungseinrichtung;

Fig. 9 eine Ansicht als vertikalen Schnitt eines wesentlichen Teiles der Verbindungseinrichtung bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 10 eine Ansicht als vertikalen Schnitt eines wesentlichen Teiles der Verbindungseinrichtung gemäß einer anderen Ausführungsform;

Fig. 11 eine Explosionszeichnung, teilweise abgebrochen, der Ein­ richtung gemäß einer weiteren Ausführungsform;

Fig. 12 eine Draufsicht von oben auf das in Fig. 11 gezeigte untere Gehäuse, mit zum Teil weggelassenen Bauteilen;

Fig. 13 eine Ansicht als vertikaler Schnitt auf die Verbindungsein­ richtung der Fig. 11;

Fig. 14 eine der Fig. 12 entsprechende Ansicht, die eine anderen Aus­ führungsform zeigt und

Fig. 15 eine der Fig. 12 ähnliche Ansicht, die eine weiteren Ausfüh­ rungsform zeigt.

Bei der nachfolgenden Erläuterung der Ausführungsform gemäß der Fig. 1-8, zunächst anhand Fig. 1-4, ist zunächst ihr unteres Gehäuse 1 und ein darin rotierbar angeordnetes oberes Gehäuse 2 dargestellt, gehalten be­ züglich des unteren Gehäuses 1 und ferner ein Distanzstück 3, welches zwischen diesen Gehäusen 1 und 2 rotierbar angeordnet ist sowie ein Ge­ triebe, insbesondere das Getriebezahnrad, um das Distanzstück 3 anzu­ treiben und eine Vielzahl von drahtförmigen flexiblen Kabeln 5, die im aufgewickelten Zustand zwischen dem unteren bzw. oberen Gehäuse 1 bzw. 2 untergebracht sind.

Das untere Gehäuse 1 ist in einer ringförmigen Bodenwand 7 aufgenommen, die eine zentrale Öffnung 6 aufweist, ferner eine zylindrische innere Seitenwand 8, die sich vom inneren Umfang der Bodenwand 7 erstreckt, und eine zylindrische äußere Seitenwand 9, die sich vom äußeren Umfang der Bodenwand 7 erstreckt. Somit hat das untere Gehäuse 1 im wesentlichen eine ringförmige zylindrische Gestalt mit dem Boden. Die Bodenwand 7 ist mit einer Mehrzahl von zylindrischen Trennwänden 10 versehen, die auf­ wärts vorstehen und in konzentrischer Beziehung zueinander um die zen­ trale Öffnung 6 angeordnet sind, so daß eine Mehrzahl von (hier fünf) ersten Nuten 11, die die Kabel aufnehmen, in konzentrischer Beziehung zueinander mit Hilfe der Trennwände 10 und der Innenwand 8 vorhanden sind. Jede der ersten Nuten 11 ist an ihrem Boden mit einem Führungsloch (oder Ende) 27, vgl. Fig. 7, versehen. Ferner ist ein äußeres umlaufendes Stück der Bodenwand 7 zwischen der äußersten zylindrischen Trennwand 10 und der äußeren Seitenwand 9 ausgebildet mit einer ersten ringförmigen Zahnstange 12, die mit dem Getrieberad, hier Zahnrad 4, kämmt.

Wie Fig. 1, 4 und 5 zu entnehmen, hat das untere Gehäuse 2 eine ringförmige obere Deckwand 14, mit einer weiteren zentralen Öffnung 13, während eine zylindrische innere Seitenwand 2a vom inneren Umfang der Deckwand 14 ab­ steht. Diese Seitenwand 2a des oberen Gehäuses 2 ist innerhalb der Seiten­ wand 8 des unteren Gehäuses 1 mit Schnappsitz angeordnet, so daß das obere Gehäuse 2 rotierbar mit dem unteren Gehäuse 1 in Verbindung steht. Die Deckwand 14 ist mit einer Vielzahl von weiteren Trennwänden 15 ver­ sehen, die sich abwärts erstrecken und konzentrisch zueinander sowie zur Öffnung 13 angeordnet sind, so daß eine Mehrzahl von (fünf in diesem Bei­ spiel) zweiten Nuten 16, die Kabel aufnehmen, in vorbestimmter konzen­ trischer Relation eines mit dem anderen durch die Trennwände 15 und die Innenwand 2a definiert sind. Die zweiten Nuten 16 liegen relativ zum Distanzstück 3 gegenüber den ersten Nuten 11. Jede der zweiten Nuten 16 ist an seinem oberen Ende mit einem Führungsende (bzw. Loch) 17, vgl. Fig. 1 und 7, für das Kabel versehen. Ferner ist das äußere umlaufende Stück der Deckwand 14 mit einer zweiten Zahnstange 18 versehen, die mit dem Getriebe, hier dem Getriebezahnrad 4 kämmt.

Das Distanzstück 3 besteht aus weichem Werkstoff, z. B. gespritztem Kunst­ harz und hat im wesentlichen eine umlaufende scheibenförmige Gestalt mit einem Teil, der entfernt ist, so daß eine Ausnehmung 19, vgl. Fig. 1 und 6, gebildet ist. Wie Fig. 4 zeigt, ist das Distanzstück 3 rotierbar zwischen den oberen Enden der ersten Trennwände 10 des unteren Gehäuses 1 und den unteren Enden der zylindrischen weiteren Trennwände 15 des oberen Ge­ häuses 2 gehalten. Wie Fig. 1 und 6 zu entnehmen, ist ein im wesentlichen U-förmiger Schaft 20 mit Armen 20a und 20b vorhanden sowie in der Aus­ nehmung 19 aufgenommen. Ein erster Rollkörper 21 und ein zweiter Roll­ körper 22 sind rotierbar zwischen zwei Armen 20a und 20b des Schaftes 20 jeweils montiert. Das Zahnrad 4 sitzt an einem Ende des ersten Roll­ körpers 21 mit Preßsitz. Wie bereits angegeben, kämmt das Zahnrad 4 so­ wohl mit der Zahnstange 12 als auch mit der weiteren Zahnstange 18.

Jedes der flexiblen Kabel 5 ist ein sog. Rundkabel, bestehend aus einem Leiterdraht und einem es umgebenden Isolators. Bei dieser bevorzugten Ausführungsform sind fünf Rundkabeln dieser Bauart als flexible Kabel 5 verwendet. Wie Fig. 4 und 7 zu entnehmen, ist ein Stück des flexiblen Kabels 5 jeweils in einer der ersten Nuten 11 des unteren Gehäuses 1 in Form einer Mehrzahl von Windungen in gestapelter Weise aufgenommen; und der andere Teil ist in den zweiten Nuten 16 des oberen Gehäuses 2 unter­ gebracht, die gegenüber den ersten Nuten 11 angeordnet sind, mit der Mehr­ zahl von Windungen in einer Stapelbauweise. Wie Fig. 7 zeigt, ist das Innen­ ende eines Teiles jedes der flexiblen Kabel 5, aufgenommen in der ersten Nut 11, durch die Ausnehmung 19 des Distanzstückes 3 geführt und sind nahezu halbkreisförmig um den zweiten Rollkörper 22 invertiert (kehr­ weise geführt), so daß ein Kehrstück 5a gebildet ist, das sich zum inneren Ende eines anderen Teiles des flexiblen Kabels 5 in der zugehöri­ gen zweiten Nut 16 erstreckt, während andererseits das äußere Ende eines Teiles jeder der flexiblen Kabel 5 aufgenommen ist, in jeder ersten Nut 11 sowie herausgeführt aus dem unteren Gehäuse 1 durch das jeweilige Führungsloch 27. Die aus dem unteren Gehäuse 1 herausgeführten Kabel 5 sind kurbelartig gebogen und in einem Halteglied 23 zusammen fixiert, wobei das Halteglied an der unteren Fläche der Bodenwand 7 des unteren Gehäuses 1 befestigt ist, und sie sind dann nach Art eines Bündels zu­ sammengefaßt, um an den unteren Verbinder 24 befestigt zu werden. Andererseits ist das äußere Ende des anderen Teiles des flexiblen Kabels 5 in je einer zweiten Nut 16 untergebracht sowie hier aus dem oberen Ge­ häuse 2 durch das zugehörige Führungsloch 17 herausgeführt. Die aus dem oberen Gehäuse 2 herausgeführten Kabel sind kurbelartig abgebogen, und zusammen in einem weiteren Halteglied 25 fixiert, wobei letzteres an der unteren Oberfläche der Deckwand 14 des oberen Gehäuses 2 befestigt ist, wonach erstere bündelweise zusammengefaßt und an den oberen Verbinder 26 befestigt sind. Wie ferner Fig. 7 zeigt, da die Führungsenden bzw. Füh­ rungslöcher 27 und 17 senkrecht zur Umfangslänge der ersten bzw. zweiten Nut 11 bzw. 16 sich erstrecken, sind obere und untere Führungsstücke 5b jedes der Kabel 5 unmittelbar innerhalb der Führungslöcher 27 und 17 an­ geordnet, und erstere sind halbkreisförmig nach innen gekrümmt.

Nachfolgend wird die Arbeitsweise der Verbindungseinrichtung gemäß einer Ausführungsform anhand der Fig. 8 in dem Fall er­ läutert, wo das untere Gehäuse 1 als ortsfestes Bauteil, das obere Ge­ häuse 2 als bewegliches Bauteil benutzt wird. In Fig. 8 ist schematisch eines der flexiblen Kabel 5, unter Weglassung des unteren Gehäuses, des oberen Gehäuses 2, des Distanzstückes 3 etc. dargestellt, um den Sachverhalt zu veranschaulichen.

Fig. 8 zeigt den neutralen Zustand, bei dem die Wickelmenge der flexiblen Kabel 5 in der ersten Nut 11 des unteren Gehäuses 1 im wesent­ lichen gleich ist derjenigen in der zweiten Nut 16 des oberen Gehäuses 2. Es ist zu bemerken, daß die Verbindungseinrichtung nach Art der Uhrfeder am häufigsten im Bereich dieser neutralen Stellung in bezug auf eine Lenkvorrichtung betätigt wird, welche die Verbindungseinrichtung aufnimmt (z. B. die Lenksäule eines Kraftfahrzeugs wird in der Regel aus der neu­ tralen Stellung heraus betätigt, in Abhängigkeit zu dem Verstellbereich der Kfz-Räder, oder in der Nähe dieser zentralen Stellung). In der neu­ tralen Stellung ist das Kehrstück 5a jedes der Kabel 5 am Umfang in hin­ reichendem Abstand zu den oberen und unteren Führungsstücken 5b des gleichen flexiblen Kabels 5, wie in Fig. 7 gezeigt, so daß das Kehrstück 5a verhindert ist, durch das obere bzw. untere Führungsstück 5b in der neu­ tralen Stellung belastet zu sein.

Wird das obere Gehäuse 2 aus der neutralen Stellung um einen vorbestimm­ ten Bereich heraus rotiert, gezeigt in Fig. 8 im Uhrzeigersinn (d. h. in Richtung des Pfeiles A gemäß Fig. 8), ein Zahnrad o. dgl. 4, welches sowohl mit der Zahnstange 12 des unteren Gehäuses 1 als auch mit der weiteren Zahnstange 18 des oberen Gehäuses 2 kämmt, im Gegenuhrzeigersinn rotiert (d. h. in Richtung des Pfeiles B, vgl. Fig. 8), um die Achse des ersten Rollkörpers 21, und wickelt sich gleichzeitig in Richtung des Pfeiles A um eine Achse des oberen Gehäuses 2 um das halbe Maß der Rotation des oberen Gehäuses 2 ab. Folglich wird das Distanzstück 3, das Zahnrad 4 abstützt, ebenfalls in Richtung des Pfeiles A um das gleiche Maß wie das Abwickelmaß des Zahnrades 4 rotiert (d. h. um den halben Rotationswert des oberen Gehäuses 2). Da ferner das Kehrstück 5a jedes der flexiblen Kabel 5 fast halbkreisförmig um den zwei­ ten Rollkörper 22 invertiert ist, wird es ebenfalls in Richtung des Pfei­ les A bewegt, und zwar um den Rotationswert, wie das Distanzstück 3 (d. h. um den halben Rotationswert des oberen Gehäuses 2). Folglich wird das flexible Kabel 5, welches in der weiteren Nut 16 des oberen Gehäuses 2 eingebettet ist, um ein Längenstück herausgeführt, welches gleich ist dem Bewegungswert des Kehrstückes 5a, und wird in jedem der ersten Nuten 11 des unteren Gehäuses 1 aufgenommen.

Wenn also das obere Gehäuse 2 um den Wert von N Umdrehungen rotiert wird, werden das Distanzstück 3 und das Zahnrad 4 mit dem zweiten Rollkörper 22 um die Achse des oberen Gehäuses 2 um den Wert N halbe Umdrehungen abge­ wickelt; jedes der flexiblen Kabel 5 in den weiteren Nuten 16 wird um ein Längenstück herausgeführt, welches dem Wert N halbe Abwicklungen ent­ spricht und wird durch die Ausnehmungen 19 des Distanzstückes 3 in der ersten Nut 11 (vorgesehen für die ersten Kabel) des unteren Gehäuses 1 aufgenommen. Dies findet statt, bis das flexible Kabel 5, aufgenommen in der weiteren Nut 16 des oberen Gehäuses 2, vollständig herausgeführt und, wie Fig. 8 zeigt, in der ersten Nut 11 des unteren Gehäuses 1 aufge­ nommen ist. Mit anderen Worten, dies findet statt, bis die Anzahl der Drehungen (Abwicklungen) des oberen Gehäuses 2 das Zweifache der Anzahl der Wicklungen des Kabels 5 in dem oberen Gehäuse 2 beträgt, wobei das obere Gehäuse 2 im Uhrzeigersinn rotiert wird, d. h. in Richtung des Pfeiles A. Wenn zuletzt die Anzahl der Drehungen des oberen Gehäuses 2 das zweifache der Anzahl der Wicklungen des flexiblen Kabels 5 in dem oberen Gehäuse 2 wird, wird die Drehung (Rotation) des oberen Gehäuses 2 im Uhrzeigersinn beendet.

Entgegengesetzt zum vorbezeichneten Fall, wenn das obere Gehäuse 2 um einen vorbestimmten Bereich aus der neutralen Stellung im Gegenuhrzeiger­ sinn rotiert ist (d. h. in Richtung des Pfeiles C in Fig. 8), wird das Zahnrad 4 im Uhrzeigersinn rotiert (d. h. in Richtung, die entgegengesetzt der Richtung des Pfeiles B ist) um die Achse des ersten Rollkörpers 21, und wird gleichzeitig in Richtung des Pfeiles C um die Achse des oberen Gehäuses 2 um den halben Rotationswert des oberen Gehäuses 2 gedreht.

Folglich, wie Fig. 8 zeigt, wird das in der ersten Nut 11 des unteren Gehäuses 1 aufgenommene flexible Kabel durch die Ausnehmung 19 des Distanzstückes 3 um ein Längenstück herausgenommen, welches gleich dem Wert der Drehung des Zahnrades 4 ist (d. h. um den halben Drehwert des oberen Gehäuses 2), und wird in der zugehörigen weiteren Nut 16 des oberen Gehäuses 2 aufgenommen.

Wenn bei dieser Arbeitsweise das Kehrstück 5a jedes der flexiblen Kabel 5 über die oberen und unteren Führungsstücke 5b geführt wird, wird das Kehr­ stück 5a nach einwärts unter Einwirkung der Führungsstücke 5b gedrückt, und ein Krümmungsradius zu verringern. Da jedoch die Häufigkeit dieses Nachteiles als sehr gering anzusehen ist, kann das Kehrstück 5a durch die Führungsstücke 5b nicht geknickt o. dgl. werden und es besteht keine Bruch­ gefahr des Kehrstückes 5a als Ermüdungsbruch.

Gemäß dieser bevorzugten Ausführungsform kann die erforderliche Länge jedes flexiblen Kabels 5 um etwa die Hälfte des Rotationswertes des beweglichen, erforderlichen Bauteils verringert werden. Folglich kann die Länge jedes flexiblen Kabels 5, im Vergleich zu einer bekannten Ausfüh­ rung, wesentlich gekürzt werden. Da ferner billiges Rundkabel als Kabel 5 verwendet werden kann, können die Gesamtkosten der nach Art einer Uhr­ feder ausgebildeten Verbindungseinrichtung stark verringert werden. Weiter, da jedes der Kabel 5 kurz ausgebildet werden kann, wird eine das Kabel aufnehmende Kammer durch das ortsfeste Bauteil sowie bewegliche Bauteil begrenzt und der zugehörige Durchmesser des Abstandsraumes ver­ ringert, so daß eine kompakte Bauweise solcher Verbindungseinrichtung er­ reicht wird.

Da die gegenüberliegenden Oberflächen des unteren Gehäuses 1 und des oberen Gehäuses 2 mit den ersten Nuten 11 und den weiteren Nuten 16 als getrennt angeordnet ausgebildet sind als auch konzentrisch mit dem gleichen Nutabstand zueinander ausgebildet sind, ist das Abstandsstück 3 zwischen den ersten Nuten 11 und den weiteren das Kabel aufnehmenden Nuten 16 angeordnet. Somit wird vorteilhaft nicht nur die Mehrzahl der Kabel 5 in den ersten 11 und den weiteren Nuten 16 gehindert, sich mit­ einander zu verheddern, sondern man verhindert ebenfalls, daß ein Teilbe­ reich jedes der Kabel 5 in den ersten Nuten 11 sich mit einem anderen Teilbereich des gleichen Kabels 5 in der zugehörigen weiteren Nut 16 ver­ heddern o. dgl. kann. Deshalb wird ein Auf- und Abwickeln der flexiblen Kabel in sanfter Weise sicher hergestellt.

Ebenfalls ist zu berücksichtigen, daß das Zahnrad 4 vorteilhaft durch das Distanzstück 3 so unterstützt wird, daß es mit den beiden Zahnstangen 12 und 18 kämmt, die auf gegenüberliegenden Oberflächen des unteren Gehäuses 1 und des oberen Gehäuses 2 ausgeformt sind, und das Distanzstück 3 kann vorteilhaft der Bewegung des Kehrstückes 5a jedes der Kabel 5 folgen. Deshalb wird keine übermäßige Kraft den Kabel 5 aufgedrückt und auch hierdurch wird das Auf- und Abwickeln der flexiblen Kabel 5 sicher und sanft gewährleistet.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform, auch dargestellt in Fig. 9, entsprechen die Bezugsziffern denjenigen gemäß Fig. 1-8, wenn nicht anders bezeichnet. Wesentliche Teile sind hier gleich der Ausfüh­ rung gemäß Fig. 1-8, mit der Ausnahme, daß ein sich in Längsrichtung er­ streckender zentraler Teil jedes der flexiblen Kabel 5 mit einem als Ver­ stärkung dienenden Rohr 28 versehen ist. Nach dieser Ausführungsform wird das Kehrstück 5a jedes der Kabel 5 in der neutralen Stellung, was am häufigsten stattfindet, während der Arbeit durch die Steifigkeit des ver­ stärkenden Rohres 28 beeinflußt. Mit anderen Worten, der Krümmungsradius des Kehrstücks 5a vergrößert sich aufgrund der Steifigkeit des Rohres 28. Es ist deshalb möglich, in vorteilhafter Weise ein Knicken o. dgl. und ein häufiges Biegen, also eine solche Dauerbeanspruchung an den Kabeln 5, zu verhindern. Nach anderer Ausbildung, um die Steifigkeit des Kehr­ stückes 5a zu vergrößern, kann ein als Beschichtung o. dgl. des flexiblen Kabels 5 dienendes Rohr selbst zum Teil dicker ausgeführt sein, anstelle des separaten Rohres 28. Gemäß abweichender Ausführung kann das ver­ steifende Material sowohl innen als auch außen der rohrförmigen Beschich­ tung des Kabels 5 selbst angebracht sein.

Eine weitere Ausführungsform wird anhand der Fig. 10 erläutert, bei der die gleichen Bezugsziffern wie bei Fig. 1 bis 8 verwendet sind, sofern nicht anders angegeben. Hier ist die Ausführung in wesentlichen Teilen gleich derjenigen gemäß Ausführungsformen in Fig. 1-8 und Fig. 9 mit der Aus­ nahme, daß die Bodenwand 7 des unteren Gehäuses 1 und die Deckwand 14 des oberen Gehäuses 2 mit gegenüberliegenden erweiterten Teilstücken 29 ver­ sehen sind, nach außen gekrümmt derart, daß das Kehrstück 5a jedes der Kabel 5 in der neutralen Stellung sich zwischen diesen Teilstücken 29 be­ findet. Folglich wird hier der Krümmungsradius des Kehrstückes 5a jedes der Kabel 5 in der neutralen Stellung mit Hilfe der Teilstücke 29 wesent­ lich vergrößert. Hier gilt also, daß durch derartige Ausbildung Knicke u. dgl. sowie eine häufige Biegung, beide als Dauerbeanspruchung, an den Kabeln 5 ganz wesentlich herabgesetzt sind.

Bei diesen Ausführungsformen sind die ersten Nuten 11 und weitere Nuten 16 durch einstückige Ausbildung der Trennwände 10 bzw. 15 mit der Bodenwand 7 des unteren Gehäuses 1 und der Deckwand 14 des oberen Gehäuses 2 jeweils bestimmt. Man kann jedoch vorteilhaft die Abwandlung treffen, daß erste Nuten 11 und weitere Nuten 16 dadurch gebildet sind, daß man einteilig die Trennwände 10 und weitere Trennwände 15 mit dem Distanzstück 3 ausformt derart, daß sie von der oberen Oberfläche und der unteren Oberfläche des Distanzstückes 3 vorstehen. Man kann die Aus­ führung auch so alternieren, daß erste Nuten 11 oder weitere Nuten 16 an der Seite des Distanzstückes 3 vorgesehen werden.

Wenn auch ein Zahnrad o. dgl. 4 und erste bzw. weitere Zahnstangen 12 bzw. 18 als Antriebsteile für das Distanzstück 3 in diesen drei Ausfüh­ rungsformen verwendet sind, kann man abweichend vorsehen, daß ein aus gummiartigem Werkstoff bestehender Rollkörper rotierbar am Distanzstück 3 vorhanden ist, so daß dieser Rollkörper in abrollender Kontaktberührung mit den gegenüberliegenden Oberflächen des unteren Gehäuses 1 und des oberen Gehäuses 2 sich befinden.

Wenn auch die Anzahl der flexiblen Kabel 5 hier mit fünf bezeichnet ist und dementsprechend erste Nuten 11 und weitere Nuten 16 in der gleichen Anzahl wie die Kabel 5 benutzt sind, kann die Ausführungsform variiert werden, indem die Anzahl der Kabel 5 und der ersten Nuten und der wei­ teren Nuten eine abweichende Anzahl aufweist. Dies kann im Einzelfall vor­ teilhaft sein. Auch ist es nicht immer notwendig, die Abwicklungsrichtung aller Kabel bei der Mehrzahl von Kabeln jeweils einander gleich zu ma­ chen. Mit anderen Worten, jede aus der Mehrzahl von Kabeln kann in der entgegengesetzten Richtung abgewickelt werden. In diesem Falle, da das Distanzstück rotierend durch die Kabel angetrieben ist, kann man auf ein bestimmtes Antriebsteil wie das Zahnrad 4 oder den Rollkörper aus Gummi verzichten.

Eine weitere Ausführungsform wird anhand der Fig. 11-13 erläutert, wobei die Verbindungsvorrichtung nach Art der Uhrfeder ein unteres Gehäuse 30, ein oberes in bezug auf das andere Gehäuse 30 rotierbare obere Ge­ häuse 31 aufweist und ein einziges streifenförmig geformtes flexibles Kabel 32, welches aufgewickelt zwischen dem unteren Gehäuse 30 und dem oberen Gehäuse 31 untergebracht ist.

Das untere Gehäuse 30 weist eine ringförmige Bodenwand 34 mit einer zen­ tralen Öffnung 33 auf sowie eine zylindrische äußere Seitenwand 35, die sich vom äußeren Umfang der Bodenwand 34 hinweg erstreckt. Somit hat das untere Gehäuse 30 eine im wesentlichen ringförmige zylindrische Form mit dem Boden. Andererseits ist das obere Gehäuse 31 aus einer ringförmigen Deckwand 37 gebildet, die eine zentrale Öffnung 37a aufweist, während eine zylindrische innere Seitenwand 36 vom inneren Umfang der Deckwand 37 absteht. Das obere Gehäuse 31 ist rotierbar mit dem unteren Gehäuse 30 derart in Verbindung, daß das untere Ende der Seitenwand 36 durch einen inneren umlaufenden Teil der Bodenwand 34 geführt ist; gleichzeitig wird der äußere umlaufende Teil der Deckwand 37 durch ein oberes Ende der äußeren Seitenwand 35 geführt. Wie Fig. 13 zeigt, wird eine ringförmige zylindrische, ein Kabel aufnehmende Kammer 38 durch die Bodenwand 34, die äußere Seitenwand 35 des unteren Gehäuses 30 sowie die Deckwand 37 und innere Seitenwand 36 des oberen Gehäuses 31 begrenzt.

Das flexible Kabel 32 ist ein sog. Flachkabel, bestehend aus einer Mehr­ zahl von parallelen Leiterdrähten und einem Paar von isolierenden Filmen oder Folien, zusammengeschichtet (laminiert) derart, daß sie die parallelen Leiterdrähte bedecken. Bei dieser bevorzugten Ausführungsform verwendet man fünf Leiterdrähte in dem Flachkabel. Fig. 12 zeigt, daß ein Ende des Flachkabels 32 an ein erstes Verbindungsstück 39 befestigt ist, das an die innere Oberfläche der Seitenwand 35 fixiert ist und ist aus dem unteren Gehäuse 30 durch das erste Verbindungsstück 39 herausgeführt. Andererseits, das andere Ende des Kabels 32 steht in Verbindung mit einem zweiten Verbindungsstück 40, eingebettet in die Seitenwand 36 und wird aus dem oberen Gehäuse 31 durch das zweite Verbindungsstück 40 herausge­ führt. Das flexible Kabel 32, aufgenommen in der Kammer 38, erstreckt sich vom ersten Verbindungsstück 39 hinweg und wird auf der inneren Fläche der äußeren Seitenwand 35 im Gegenuhrzeigersinn nach Fig. 12 auf­ gewickelt. Am Ende des Aufwickelns ist das Kabel 32 U-förmig deformiert und als umgekehrtes Teilstück 32a umgeformt. Ferner erstreckt sich das Kabel 32 einwärts von dem Teilstück 32a derart, daß es auf die äußere Fläche der inneren Seitenwand 36 im Uhrzeigersinn aufgewickelt werden kann, wie Fig. 12 zu entnehmen, bis es das zweite Verbindungsstück 40 er­ reicht. Ein Teil des flexiblen Kabels 32, welches gegenüber dem ersten Verbindungsstück 39 liegt, ist leicht nach radial einwärts von der inneren Oberfläche der Seitenwand 35 abgebogen.

Nachfolgend wird die Arbeitsweise der Verbindungseinrichtung gemäß dieser Ausführungsform für den Fall, daß das untere Gehäuse 30 als orts­ festes Bauteil, das obere Gehäuse 31 als bewegliches Bauteil benutzt wird. Hierbei zeigt Fig. 12 den neutralen Zustand des Kabels 32, welches sowohl auf der inneren Oberfläche der äußeren Seitenwand 35 des unteren Gehäuses 30 als auch auf der äußeren Oberfläche der inneren Seitenwand 36 des oberen Gehäuses 31 aufgewickelt ist. In dieser neutralen Position ist das Teilstück 32a des Kabels 32 am Umfang hinreichend beabstandet von den ersten und zweiten Verbindungsstücken 39 und 40 positioniert derart, daß das invertierte Teilstück 32a nicht nach radial einwärts durch das erste Verbindungsstück 39 gedrückt werden kann. Wird das obere Gehäuse 31 aus der neutralen Stellung im Uhrzeigersinn rotiert, wird das invertierte Teilstück 32a des Kabels 32 im Uhrzeigersinn um eine Strecke bewegt, die kleiner ist als der Rotationsweg des oberen Gehäuses 31. Folglich wird das auf der inneren Fläche der äußeren Seitenwand 35 bereits aufge­ wickelte Kabel 32 um ein Längenstück abgewickelt, welches gleich der be­ wegten Strecke des Teilstückes 32a entspricht, und wird gleichzeitig auf der inneren Seitenwand 36 aufgewickelt.

Danach, ist das Kabel 32, das auf der inneren Fläche der äußeren Seiten­ wand 35 aufgewickelt war, vollständig abgewickelt und auf der inneren Seitenwand 36 aufgewickelt wird, kann das obere Gehäuse 31 im Uhrzeigersinn rotieren. Zuletzt, wenn das flexible Kabel 32 vollständig auf der inneren Seitenwand 36 wie vorstehend angegeben, aufgewickelt ist, wird die Rotation des oberen Gehäuses 31 beendet.

Abweichend zu obigem Fall, wenn das obere Gehäuse 31 aus der in Fig. 12 gezeigten neutralen Position im Gegenuhrzeigersinn rotiert wird, wird das invertierte Teilstück 32a des Kabels 32 im Gegenuhrzeigersinn um einen kleineren Wert bewegt, verglichen mit dem Rotationsweg des oberen Gehäuses 31. Folglich wird das Kabel 32, das auf der inneren Seitenwand 36 aufgewickelt war, um ein Längenstück abgewickelt, welches gleich ist der bewegten Strecke des Teilstücks 32a, und es wird gleichzeitig auf der inneren Oberfläche der äußeren Seitenwand 35 aufgewickelt. Anschließend, bis das Kabel 32, welches auf der Seitenwand 36 aufgewickelt war, voll­ ständig abgewickelt wird sowie auf der inneren Oberfläche der äußeren Seitenwand 35 aufgewickelt wird, kann das obere Gehäuse 31 im Gegenuhr­ zeigersinn rotieren. Zuletzt, wenn das Kabel 32 vollständig auf der inneren Fläche der äußeren Seitenwand 35 wie ausgeführt, aufgewickelt ist, wird die Bewegung des oberen Gehäuses 31 im Gegenuhrzeigersinn be­ endet.

Bei diesen Arbeitsschritten, wenn das invertierte Teilstück 32a des Kabels 32 über das erste Verbindungsstück 39 geführt wird, wird das Teilstück 32a in radialer Richtung nach einwärts durch das Verbindungs­ stück 39 gedrückt, um den Krümmungsradius zu verringern. Da die Häufig­ keit dieses Vorgangs jedoch klein ist, kann das Teilstück 32a vom Verbin­ dungsstück 39 nicht wesentlich geknickt o. dgl. werden und es besteht keine Gefahr, daß durch einen Ermüdungsbruch das Teilstück 32a zerstört wird.

Somit ist vorteilhaft dieser Ausführungsform zu entnehmen, daß die Richtung, wie das Kabel 32 auf der inneren Oberfläche der äußeren Seiten­ wand 35 und die Richtung, wie das Kabel 32 auf der inneren Seitenwand 36 erfolgt, durch das Teilstück 32a umgekehrt wird. Es wird der Vorteil er­ reicht, daß die notwendige Länge des Kabels 32, die Gesamtkosten und die Abmessungen wesentlich verringert werden.

Bei einer Ausführungsform gemäß Fig. 14 ist ein Teil des oberen Ge­ häuses weggelassen, wobei die Bezugsziffern denjenigen gemäß Fig. 11-13 entsprechen, wenn nicht nachfolgend anders angegeben. Hierbei ist die Ausbildung im wesentlichen gleich der vorhergehenden, mit der Ausnahme, daß das invertierte Teilstück 32a des flexiblen Kabels 32 in der neutralen Stellung mit einem verstärkenden weiteren Rohr umfaßt ist. Hierbei unter­ liegt das Teilstück 32a in der häufigsten neutralen Stellung der Steifig­ keit des Rohres 41. Also kann der Krümmungsradius des Teilstücks 32a unter Ausnutzung der Steifigkeit des Rohres 41 vergrößert werden. Hier­ durch wird eine übermäßige Dauerbeanspruchung bzw. ein zugehöriger Bruch durch Knicken, Biegen u. dgl. des Kabels 32 vermieden. Eine vorteil­ hafte Abwandlung sieht vor, daß anstelle des separaten Rohres 41 ein Über­ zugsrohr des flexiblen Kabels 32 selbst, mit entsprechend verdicktem Über­ zug, verwendet wird. Eine Abwandlung sieht vor, daß das verstärkende Material auf der inneren und äußeren Seite des das Kabel 32 umfassenden Rohres oder seiner Beschichtung direkt auf ihm aufgebracht, vorhanden ist.

Bei einer weiteren Ausführungsform gemäß Fig. 15 entsprechen die Bezugs­ ziffern denjenigen gemäß Fig. 11-13, wenn nicht anders nachfolgend angegeben und sie hat mit diesen Ausführungsformen im wesentlichen die gleichen Teile, mit der Ausnahme, daß die äußere Seiten­ wand 35 des unteren Gehäuses 30 ein vorstehendes radial nach außen ge­ krümmtes Teil 35a aufweist derart, daß das invertierte Teilstück 32a des Kabels 32 in der neutralen Stellung zum Teil innerhalb des Teiles 35a liegt. Bei dieser Ausführungsform ist der Krümmungsradius des Teil­ stücks 32a des Kabels 32 in der neutralen Stellung vorteilhaft mit Hilfe des Teiles 35a vergrößert. Man vermeidet hierdurch Ermüdungsbrüche, die auf das häufige Knicken und Biegen des Kabels 32 sonst zurückzuführen wären. Bei einer vorteilhaften Abwandlung ist die innere Seitenwand 36 des oberen Gehäuses 31 mit einem vorstehenden gekrümmten nach radial ein­ wärts gerichteten Teil versehen, anstelle, daß ein Teil 35a auf der äußeren Seitenwand 35 vorgesehen werden müßte. Eine vorteilhafte Variante sieht vor, daß sowohl das vorstehende Teil 35a auf der äußeren Seitenwand 35 als auch das vorstehende Teil auf der inneren Seitenwand 36 kombina­ tionsweise verwendet werden.

Hier kann das flexible Kabel 32 zwar als Flachkabel ausgebildet sein, aber auch als ein streifenförmiges Kabel oder eine Mehrzahl von runden Kabeln, wie in der Ausführungsform gemäß Fig. 1-8 und Fig. 10. In diesem Falle wird eine vorbestimmte Anzahl von runden Kabeln miteinander integrierend verbunden als eine streifenförmige Einheit, in Abhängigkeit von der An­ zahl der Leiterkreise.

In abweichender Ausgestaltung, wenn auch das untere Gehäuse 1 oder 30 als ein festes Bauteil und das obere Gehäuse 2 bzw. 31 als das beweg­ liche Bauteil bei Ausgestaltung gemäß Fig. 1-8 und Fig. 15 verwendet sind, ist es im Einzelfall vorteilhaft, das obere Gehäuse als das feste Bauteil, das untere Gehäuse als das bewegliche Bauteil zu verwenden.

Claims (6)

1. Verbindungseinrichtung mit einer nach Art einer Uhrfeder angeordneten elektrischen Kabeleinheit zwischen einem beweglichen und einem hierzu relativ ortsfesten Bauteil, z. B. zwischen einer beweglichen Lenksäule und einem ortsfesten Lenkgehäuse eines Kraftfahrzeugs, wobei ein rotierbares Glied der Verbindungseinrichtung auf einem relativ ortsfesten Glied montiert ist, in einer Kammer im freien Bereich zwischen diesen Gliedern eine Kabeleinheit untergebracht und mit einem Ende am ortsfesten Glied fixiert sowie aus letzterem herausgeführt sowie das andere Kabelende am rotierbaren Glied fixiert sowie aus letzterem herausgeführt ist, daß die Kammer eine Mehrzahl von zueinander konzentrisch angeordneten ersten Nuten und zu diesen axial gegenüberliegend konzentrisch zweite Nuten aufweist, wobei die Kabeleinheit eine Mehrzahl von drahtförmigen einzelnen Kabeln besitzt, deren ein erster Kabel-Teilbereich in den Nuten eingewickelt ist, dadurch gekennzeichnet,
daß die Kabel eines ersten Teilbereiches in einer ersten Wicklungsrichtung in entweder den ersten Nuten (11) oder in den zweiten Nuten (16) eingewickelt sind, während ein zweiter Kabel-Teilbereich der einzelnen Kabel in zur ersten Wicklungsrichtung entgegengesetzten Wicklungsrichtung in die anderen ersten Nuten (11) und in die zweiten Nuten (16) eingewickelt ist,
und daß ein als Kehrstück (5a) ausgebildetes Teil jedes einzelnen Kabels (5) zwischen seinem ersten Kabel-Teilbereich und seinem zweiten Kabel-Teilbereich ausgeformt ist,
wobei das Kehrstück (5a) in der neutralen Rotationsstellung des rotier­ baren Gliedes (2) einen Umfangsabstand zu den Führungsenden (5b) oder Führungsöffnungen (17) aufweist, welche das rotierende Glied sowie das ortsfeste Glied (1) durchsetzend, die Kabel (5) aus dem jeweiligen Glied (1, 2) herausführen und das Kehrstück (5a) mit einem verstärkenden Bauteil, versehen ist.

2. Verbindungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkstoff des verstärkenden Bauteils eine höhere Steifigkeit als diejenige des jeweils zugehörigen Kabels (5) oder eines Kabelteiles aufweist.

3. Verbindungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eines der Teilbereiche der einander gegenüberliegenden Oberflächen des relativ ortsfesten Gliedes (1) und des rotierbaren Gliedes (2) ein bzw. je ein nach außen ausgewölbtes Teilstück (29) auf­ weist/aufweisen, wobei das Kehrstück (5a) während der neutralen Rota­ tionsstellung des rotierbaren Gliedes (2) sich innerhalb des durch die Auswölbung gebildeten Erweiterung befindet.

4. Verbindungseinrichtung, insbesondere nach einem der Ansprüche 1-3, wobei eines der relativ ortsfesten Glieder oder eines der rotierbaren Glieder eine innere zylindrische Seitenwand aufweist, während das jeweils zugehörige andere ortsfeste Glied oder das rotierbare Glied mit einer äußeren zylindrischen Seitenwand versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teilbereich der Kabel (32) in einer Wicklungsrichtung auf einer äußeren Fläche der inneren zylindrischen Seitenwand (36) aufgewickelt ist, während ein anderer Teilbereich der Kabel (32) in einer zur ersteren Wicklungsrichtung entgegengesetzten Wicklungsrichtung auf einer Innenfläche der äußeren zylindrischen Seitenwand (35) aufgewickelt ist, wobei ein Kehrstück als Teilstück (32a) der Kabel (32) zwischen dem ersten Teilbereich und dem zweiten bzw. einem weiteren Teilbereich ausgeformt ist und das Teilstück (32a) in der rotationsneutralen Stellung des rotierbaren Gliedes (31) einen Umfangsabstand zu den Führungsenden bzw. Führungsöffnungen (39) aufweist, welche sowohl im ortsfesten Glied (30) als auch das rotierbare Glied (31) ausgebildet sind, um das Kabel (32) herauszuführen.

5. Verbindungseinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, insbe­ sondere Anspruch 2 und/oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Teilstück (32a) in der neutralen Rotationsstellung des rotierbaren Gliedes (31) mit einem verstärkten Bauteil versehen ist, daß die Form eines Rohres (41) hat oder eine Beschichtung auf der Oberfläche des Teilstückes (32a) oder auf dem flexiblen einzelnen Kabel (32) selbst ist.

6. Verbindungseinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, insbe­ sondere nach Ansprüchen 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Bereich der äußeren Oberfläche der inneren zylindrischen Seiten­ wand (36) und mindestens ein Teil der inneren Oberfläche einer äußeren zylindrischen Seitenwand (35) mit einem radial nach außen ausgewölbten Teil (35a) versehen ist, wobei das zugehörige Teilstück (32a) innerhalb des radial ausgewölbten Teils in der neutralen Rotationsstellung des rotierbaren Gliedes (31) angeordnet ist.