DE4407277C2 - Rotationssymmetrischer elektrischer Übertrager und Verfahren zur Herstellung eines Übertragers - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Übertrager nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie ein Verfahren zu dessen Montage.

Ein derartiger Übertrager ist durch die DE-OS 28 45 438 bekannt. In dieser Veröffentlichung ist ein Übertrager be­ schrieben, der aus zwei ebenen Ferrithälften besteht, die um eine gemeinsame Achse relativ zueinander verdrehbar sind. Die Ferrithälften sind so angeordnet, daß zwischen ihnen ein Luftspalt entsteht. In jeweils einer ringförmi­ gen Ausnehmung sind einander zugewandt jeweils eine Wick­ lung des Übertragers angeordnet.

Für einen hohen Wirkungsgrad des Übertragers ist es erfor­ derlich, die bewegliche Ferrithälfte sehr genau zu lagern, da bei einer Abweichung der Ferrithälften zueinander die magnetische Kopplung zwischen den Ferrithälften und damit die Energieübertragung von einer Übertragerseite auf die andere Übertragerseite negativ beeinflußt wird.

Durch die DE-OS 41 20 650 ist weiterhin eine Vorrichtung zur Übertragung von elektrischer Energie und Daten in ei­ nem Kraftfahrzeug bekannt, bei welcher ein Übertrager vor­ gesehen ist, der einen ortsfesten Teil und einen relativ dazu beweglichen Teil aufweist, wobei die Wicklungen des Übertragers wiederum in einander zugewandten U-förmigen Ausnehmungen zweier Gehäuseteile angeordnet sind, wobei die Wicklungen jeweils in einem darin angeordneten Scha­ lenkern aus Ferrit angeordnet sind. Die Datenübertragung wird über zwei an der Peripherie des Gehäuses angeordnete Kondensatorhälften vorgenommen. Diese Anordnung erfordert eine genaue Ausrichtung der relativ zueinander bewegbaren Teile sowohl in axialer Richtung der Anordnung als auch in deren radialen Richtung, so daß ein großer mechanischer Aufwand erforderlich ist.

Wenn ein Übertrager insbesondere im Kraftfahrzeugbau zwi­ schen einem ortsfesten und einem beweglichen Teil einge­ setzt werden soll, wobei der ortsfeste Teil durch eine Lenksäule und der bewegliche Teil durch ein Lenkrad gebil­ det sein kann, ist es unvermeidlich, daß aufgrund von Fer­ tigungstoleranzen ein gewisses Spiel zwischen den genann­ ten Teilen auftritt. Dieses Spiel hat zur Folge, daß die magnetische Kopplung zwischen den genannten Teilen Verän­ derungen unterworfen ist, die schwer vorherbestimmbar sind. Außerdem kann die beschriebene Datenstrecke aufgrund der dadurch bedingten veränderlichen Kapazität ungünstig beeinflußt werden.

Aus der DE 37 24 349 A1 ist ein Drehtransformator für ei­ nen Recorder bekannt, bei dem zwei planare Wicklungen ge­ geneinander achsversetzt und gegeneinander verdrehbar auf je einem magnetisch leitenden Übertragerkern angeordnet sind. Die Übertragerkerne gewährleisten eine induktive Kopplung der Wicklungen, wobei ein Magnetkreis über die Übertragerkerne und zwei Luftspalte zwischen den Übertra­ gerkernen geschlossen wird.

Aus der DE 40 19 241 A1 ist ein induktiver Übertrager mit einer planaren Wicklung und einer zylindrischen Wicklung bekannt, die gegeneinander beweglich sind, wobei jede Wicklung auf einem eigenen Übertragerkern angeordnet ist, sodaß ein Magnetkreis über die Übertragerkerne und zwei Luftspalte zwischen den Übertragerkernen geschlossen wird.

Aus der EP 0 313 139 A1 ist ein Drehtransformator mit zwei Wicklungen bekannt, die gegeneinander achsversetzt und ge­ geneinander verdrehbar auf je einem plattenförmigen und magnetsich leitenden Übertragerkern angeordnet sind. Die Übertragerkerne gewährleisten eine induktive Kopplung der Wicklungen, wobei ein Magnetkreis über die Übertragerkerne und zwei Luftspalte zwischen den Übertragerkernen ge­ schlossen wird.

Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Übertrager der ein­ gangs genannten Art derart auszubilden, daß die Anforde­ rung an die Herstellungsgenauigkeit der relativ zueinan­ der beweglichen Teile des Übertragers wesentlich herabge­ setzt werden kann, ohne einen negativen Einfluß auf die Übertragungsstrecke zu haben.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Übertrager mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteran­ sprüchen gekennzeichnet.

Da die Wicklungen durch auf plattenförmigen Trägern aufge­ brachte Leiterbahnen gebildet sind, die sich gemeinsam re­ lativ zueinander in der Ausnehmung des Übertragers verdre­ hen können, wird bei einer Verschiebung eines oder beider Träger in radialer Richtung relativ zueinander die magne­ tische Kopplung nicht beeinflußt.

Bei einer Verschiebung eines der Träger in axialer Rich­ tung des Übertragers ist ein Einfluß auf die Übertragungs­ eigenschaften nur sehr gering.

Aufgrund dieser Ausbildung können die Träger in vorteil­ hafter Weise durch Schaltungsplatten gebildet sein, wo­ durch für elektrische Bauelemente keine weiteren Schal­ tungsplatten oder dgl. vorgesehen werden müssen oder der Aufwand an erforderlichen Schaltungsplatten verringert werden kann.

Besonders zweckmäßig ist es, wenn man den Übertragerkern zweiteilig ausbildet, da damit die Montage des Übertragers von einer Richtung her vorgenommen werden kann, was die automatische Herstellung und Montage erleichtert.

Die Isolierstoffmittel können durch Gleitlager gebildet sein. Es ist natürlich auch möglich, zumindest einen Trä­ ger schwebend zu lagern, so daß die Isolierstoffmittel durch Luft gebildet sein können.

Im folgenden sei die Erfindung anhand einer von zwei Figu­ ren näher erläutert, die ein Ausführungsbeispiel zeigen, wobei gleiche Teile mit den gleichen Bezugszeichen verse­ hen sind.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Übertrager nach der Erfindung im Schnitt; und

Fig. 2 eine Draufsicht auf eine Trägerplatte.

Der Übertrager 1 besteht aus zwei rotationssymmetrischen Übertragerhälften 2 und 3, die ringförmig ausgebildet sind und einen ringförmigen Durchbruch 4 beispielsweise für ei­ ne Lenksäule eines Kraftfahrzeugs aufweisen. An ihrem in­ neren peripheren Rand weisen die Übertragerhälften 2 und 3 jeweils einen ringförmigen Flansch 5, 6 auf, wobei die bei­ den Flansche 5, 6 einander zugewandt sind und durch Befe­ stigungsmittel wie Kleben, Klammern usw. nach der Montage des Übertragers miteinander befestigt sind.

Wie aus der Fig. 1 ersichtlich, weisen die beiden Übertra­ gerhälften 2 und 3 im miteinander befestigten Zustand auf der äußeren Peripherie eine ringförmige Ausnehmung in Form einer Ringnut auf, in der nacheinander eine ringförmige Trägerplatte 8, ein ringförmiger Gleitring 9, eine weitere ringförmige Trägerplatte 10 und ein weiterer Gleitring 11 eingesetzt sind. Das Einsetzen kann auch in umgekehrter Reihenfolge vorgenommen werden.

Die Trägerplatten 8 und 10 sind als gedruckte Leiterplat­ ten ausgebildet, die im Bereich der ringförmigen Ausneh­ mung 7 zu beiden Seiten Leiterbahnen 12, 13 aufweisen, die von einer Seite auf die andere Seite durch eine Leiter­ platte hindurchgeführt sind und die Wicklungen des Über­ tragers bilden. Wie in den Fig. 1 und 2 angedeutet, sind auf den Leiterplatten weitere elektrische Bauelemente 14, 15, 16 angeordnet, die mit den Wicklungen 12, 13 und weiteren externen Bauelementen in Verbindung stehen kön­ nen, so daß große Teile von Schaltungsteilen vorgefertigt werden können und Justier- und Lötarbeiten auf ein Minimum beschränkt werden.

Bei der in der Fig. 1 gezeigten Ausführungsform ist der Träger 8 ortsfest mit der Übertragerhälfte 2 verbunden. Der Träger 10 ist in der Ausnehmung 7 verdrehbar gelagert. Verschiebt sich nun der Träger 10 in radialer Richtung, so hat dies keinen Einfluß auf die elektrischen Eigenschaften der Übertragungsstrecke, so daß z. B. die Herstellungs­ toleranzen eines Lenkrades gegenüber einer Lenksäule in radialer Richtung sehr groß sein können, da die ringför­ mige Ausnehmung bei einer Verschiebung nicht verlassen wird. In axialer Richtung wird die Verschiebungsmöglich­ keit des Trägers 10 durch die Gleitringe 9, 11 sowie durch die Nutgröße auf ein Minimum begrenzt.

In der in Fig. 2 gezeigten Draufsicht sind neben den be­ reits beschriebenen Bauteilen ein Anschluß 17 erkennbar, durch den die Leiterbahn 12 auf die rückwärtige Seite des Trägers durchkontaktiert ist. Die angedeuteten Anschlüsse 18 und 19 dienen zur externen Weiterverdrahtung des Trä­ gers.

Claims (15)

1. Rotationssymmetrischer elektrischer Übertrager mit einer ortsfesten Wicklung (12) und mit einer um eine gemeinsame Achse verdrehbaren Wicklung (13), wobei die Wicklungen (12, 13) als Leiterbahnen auf plattenförmigen und gegeneinander axial versetzten Trägern (8, 10) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Wicklungen (12, 13) über einen gemeinsamen Übertragerkern (2, 3) des Übertragers (1) induktiv gekoppelt sind, und daß die Träger (8, 10) mit den darauf aufgebrachten Wicklungen (12, 13) in eine ringförmige Ausnehmung (7) des Übertragerkerns (2, 3) eingreifen.

2. Übertrager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die plattenförmigen Träger (8, 10) durch Isolierstoffmittel (9) voneinander getrennt sind.

3. Übertrager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der bewegliche Träger (10) gegenüber der Ausnehmung (7) im Übertrager (1) durch Isolierstoffmittel (11) getrennt ist.

4. Übertrager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die plattenförmigen Träger (8, 10) durch gedruckte Schal­ tungsplatten gebildet sind.

5. Übertrager nach Anspruch 1 und 4, dadurch gekennzeich­ net, daß eine der beiden Schaltungsplatten (8, 10) beweg­ lich ist und im Bereich der ringförmigen Ausnehmung (7) zu beiden Seiten an Isolierstoffmittel (9, 11) angrenzt.

6. Übertrager nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeich­ net, daß die Isolierstoffmittel (9, 11) als Gleitlager ausgebildet sind.

7. Übertrager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Übertragerkern (2, 3) vor Zusammenbau des Übertragers zweiteilig ausgebildet ist.

8. Übertrager nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die ortsfeste Schaltungsplatte (8) kraftschlüssig mit dem Übertragerkern (2, 3) verbunden ist.

9. Übertrager nach Anspruch 1 und 7, dadurch gekennzeich­ net, daß der Übertragerkern (2, 3) ringförmig ausgebildet ist und einen Mitteldurchbruch (4) aufweist, in dessen Bereich jeweils auf einer Seite ein ringförmiger Flansch (5, 6) des Übertragerkerns (2, 3) angeformt ist.

10. Übertrager nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Flansche (5, 6) an ihren Stirnseiten aufein­ ander anliegen und miteinander befestigt sind.

11. Übertrager nach Anspruch 6 und 7, dadurch gekennzeich­ net, daß durch die Höhe der Flansche (5, 6) die Höhe der ringförmigen Ausnehmung (7) bestimmt ist.

12. Übertrager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Übertragerkern (2, 3) aus Ferrit besteht.

13. Übertrager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Übertragerkern (2, 3) aus gepresstem Eisenpulver besteht.

14. Übertrager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklungen (12, 13) jeweils zu weiteren auf den Schaltungsplatten (8, 10) angeordneten Bauelementen (14, 15, 16, 17, 18, 19) geführt sind.

15. Verfahren zur Herstellung eines Übertragers nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die auf den Trägern (8, 10) angeordneten Wicklungen (12, 13) von einer Montagerichtung aus in einen ersten Teil (2 oder 3) eines vor Zusammenbau des Übertragers (1) zweiteiligen Übertragerkerns (2, 3) eingesetzt werden, wobei nach Beendigung dieses Montagevorgangs der andere zweite Übertragerteil (2 oder 3) mit dem ersten Übertragerteil (2 oder 3) mechanisch kraftschlüssig zu einem einteiligen Übertragerkern (2, 3) verbunden wird.