DE4413573C1 - Vorrichtung zur Übertragung von elektrischem Strom zwischen zumindest zwei relativ zueinander beweglichen Kontaktstellen - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung geht von einer gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruches konzipierten Vorrichtung aus.

Solche Vorrichtungen sind z. B. dafür vorgesehen, um in Kraftfahrzeugen elektrischen Strom zwischen drehbeweglich im Lenkrad gehaltenen und ortsfest im Bereich der Lenksäule angeordneten Kontaktstellen sicher übertragen zu können. Über die Kontaktstellen einer solchen Vorrichtung kann z. B. ein Airbag-System mit der zu seiner Funktion notwendigen Spannung und Sensorsignalen versorgt werden.

Eine dem Oberbegriff des Hauptanspruches entsprechende Vorrichtung ist durch die DE 41 21 284 A1 bekanntgeworden. Bei dieser Vorrichtung sind in den ringförmig im Gehäuse vorhandenen Kammern zur Übertragung von elektrischem Strom Kabel vorhanden. Ein Teil dieser Kabel ist in einer Richtung entweder auf dem ortsfesten Glied oder dem rotierenden Glied des Gehäuses aufgewickelt, während ein anderer Teil des Kabels in einer Wickelrichtung, die der ersten entgegengesetzt ist, auf einen anderen Bereich des ortsfesten Gliedes bzw. des rotierbaren Gliedes aufgewickelt ist. Somit benötigt man zur Realisierung der Übertragung von Strom zwischen zwei relativ zueinander beweglichen Kontaktstellen zumindest ein elektrisches Kabel von beachtlicher Länge. Solche elektrischen Kabel sind einerseits wegen ihrer beachtlichen Länge nicht nur entsprechend teuer sondern benötigen andererseits auch zur Unterbringung in der Vorrichtung entsprechend viel Platz.

Außerdem ist es durch die DE 25 23 455 C2 bekannt, elektrischen Strom mittels sogenannten Schleifkontaktvorrichtungen zwischen relativ zueinander beweglichen Kontaktstellen zu übertragen. Jedoch unterliegen solche Schleifkontaktvorrichtungen einem erheblichen Verschleiß, so daß kurzfristige Unterbrechungen der Stromübertragung nicht ausgeschlossen werden können. Insbesondere bei sicherheitsrelevanten Systemen sind jedoch auch sehr kurzfristige Unterbrechungen der Stromübertragung nicht tolerierbar.

Durch die DE-OS 22 59 673 und die US 31 27 230 ist es bekannt geworden, bei elektrischen Steckkontaktvorrichtungen jeweils die Buchsenkammern zumindest teilweise mit einem elektrisch leitfähigen Medium zu füllen. Dort tritt das leitfähige Medium in Kontakt mit dem elektrischen Leiter, der in die Kammer der Buchse eingeführt wird, wobei die zur Einführung vorgesehene geöffnete Seite der Buchsenkammer gegen den Durchtritt des Mediums abgedichtet ist. Eine relative Beweglichkeit zwischen Stecker- und Buchsenteil der Steckkontaktvorrichtung ist im Betriebszustand jedoch nicht vorgesehen.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine kompakt aufgebaute Vorrichtung der eingangs erwähnten Art zu schaffen, die ohne Verwendung von elektrischen Kabeln eine quasi verschleißfreie und damit besonders sicher Übertragung von Strom zwischen relativ zueinander beweglichen Kontaktstellen ermöglicht.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei einer Vorrichtung der eingangs erwähnten Art durch die im kennzeichnenden Teil des Hauptanspruches angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhaft bei einer derartigen Ausgestaltung ist, daß auf einfache Art und Weise eine Vielzahl von getrennten Übertragungsmöglichkeiten geschaffen werden können und dabei ein unbegrenzter Drehwinkel für den Rotor zur Verfügung steht.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Gegenstandes sind in den Unteransprüchen angegeben. Anhand zweier in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele sei die Erfindung näher erläutert, dabei zeigen

Fig. 1 einen Teilschnitt einer prinziphaft dargestellten ersten Vorrichtung,

Fig. 2 einen Teilschnitt einer prinzipiell dargestellten zweiten Vorrichtung.

Wie aus der Zeichnung hervorgeht, besteht eine solche, eine geschlossene Dose darstellende Vorrichtung hauptsächlich aus einem den Stator darstellenden Gehäuseunterteil 1, einem drehbeweglich dazu angeordneten Gehäuseoberteil 2, den zugehörigen elektrischen Leitern 4 und den elektrischen Kontaktelementen 7 sowie mehreren ringförmigen Kammern 3.

Wie insbesondere aus Fig. 1 hervorgeht, sind die ringförmigen Kammern 3 in das aus Kunststoff hergestellte Gehäuseunterteil 1 eingeformt. Die ringförmigen Kammern 3 besitzen einen U-förmigen Querschnitt, wobei jeder der Kammern 3 ein stiftförmig ausgebildeter elektrischer Leiter 4 zugeordnet ist. Jede der ringförmigen Kammern 3 ist zur Übertragung von elektrischem Strom bzw. zur Übertragung von Signalen vollständig mit einen als Quecksilber ausgeführten elektrisch leitfähigen Medium 5 befüllt. Einerseits ragen die elektrischen Leiter 4 mit ihren ersten Endbereichen in die zugehörigen ringförmigen Kammer 3 hinein und kommen somit mit dem darin befindlichen Quecksilber in Kontakt. Zum Anschluß einer Steckverbindungskupplung sind die elektrischen Leiter 4 andererseits aus dem Gehäuseunterteil 1 nach außen geführt, wobei die zweiten Endbereiche zu einem Anschlußfeld 6 zusammengefaßt sind. Die elektrischen Leiter 4 sind an ihrem mittleren Bereich vollständig von der Kunststoffmasse des Gehäuseunterteiles 1 umhüllt, so daß die elektrischen Leiter 4 lagegerecht sowie gegen den Durchtritt des elektrisch leitfähigen Mediums 5 (Quecksilber) abgedichtet aus dem Gehäuseunterteil 1 nach außen geführt sind.

Auch das Gehäuseoberteil 2 ist aus Kunststoff hergestellt und mit stiftförmig ausgebildete Kontaktelemente 7 versehen. Jeder ringförmigen Kammer 3 des Gehäuseunterteiles 1 ist eines der stiftförmigen Kontaktelemente 7 des Gehäuseoberteiles 2 zugeordnet. Einerseits ragen die stiftförmigen Kontaktelemente 7 mit ihrem ersten Endbereich jeweils in die zugehörige ringförmige Kammer 3 des Gehäuseunterteiles 1 hinein und kommen somit ebenfalls mit dem darin befindlichen Quecksilber in Kontakt, jedoch ohne die elektrischen Leiter 4 des Gehäuseunterteiles 1 zu berühren. Ausgehend von den elektrischen Leitern 4 kann bzw. können somit über das elektrisch leitfähige Medium 5 verschleißfrei elektrischer Strom bzw. Signale übertragen werden. Zum Anschluß einer Steckverbindungskupplung sind die stiftförmigen Kontaktelemente 7 andererseits aus dem Gehäuseoberteil 2 nach außen geführt, wobei die zweiten Endbereiche zu einem weiteren Anschlußfeld 8 zusammengefaßt sind. Die stiftförmigen Kontaktelemente 7 sind an ihrem mittleren Bereich vollständig von der Kunststoffmasse des Gehäuseoberteiles 2 umhüllt und somit lagegerecht im Gehäuseoberteil 2 gehalten. Außerdem ist damit sichergestellt, daß die stiftförmigen Kontaktelemente 7 flüssigkeitsdicht durch das Gehäuseoberteil 2 aufgenommen sind, womit ein Austreten von Quecksilber wirkungsvoll verhindert ist.

Das Gehäuseunterteil 1 und das Gehäuseoberteil 2 sind durch Dichtelemente 9 gegeneinander abgedichtet, so daß auch durch den funktionsbedingten Trennspalt zwischen den beiden Gehäuseteilen 1, 2 kein Quecksilber nach außen dringen kann. Ebenfalls sind die ringförmigen Kammern 3 durch Dichtelemente 10 gegeneinander abgedichtet, so daß ein Übertreten des elektrisch leitfähigen Mediums 5 (Quecksilber) von der einen in die andere Kammer 3 wirkungsvoll verhindert ist. Die elektrische Trennung der einzelnen ringförmigen Kammern 3 ist somit gewährleistet. Zur Abdichtung der beiden Gehäuseteile 1, 2 bzw. ringförmigen Kammer 3 können die unterschiedlichsten Dichtelemente 9, 10 zum Einsatz kommen. Z.B. können die Dichtelemente 9, 10 als sogenannte Labyrint-Dichtungen, O-Ringe usw. ausgeführt sein.

Wie insbesondere aus Fig. 2 hervorgeht, besteht der wesentliche Unterschied im Hinblick auf das in Fig. 1 dargestellte erste Ausführungsbeispiele darin, das die ringförmigen Kammern 3 in verschiedenen Ebenen angeordnet und jeweils zu einem Teil in das Gehäuseunterteil 1 und zu einem anderen Teil in das Gehäuseoberteil 2 eingeformt sind.

Selbstverständlich können die elektrischen Leiter 4 und/oder die Kontaktelemente 7 einer solchen Vorrichtung im Bereich der ringförmigen Kammern 3 anstatt stiftförmig auch ringförmig ausgebildet sein. Somit ergibt sich die Möglichkeit, die ringförmigen Kammern 3 jeweils nur zu einem Teil mit dem elektrisch leitfähigem Medium 5 (Quecksilber) zu befüllen. Werden bei einer Teilfüllung der ringförmigen Kammern 3 jedoch entweder die elektrischen Leiter 4 oder die Kontaktelemente 7 stiftförmig ausgebildet, ist zu beachten, daß diese in der Einbaulage der Vorrichtung im Bereich des Tiefpunktes der zugehörigen ringförmigen Kammer 3 angeordnet sind. Durch eine Teilfüllung der ringförmigen Kammern 3 ergibt sich ein erheblich geringerer Verbrauch des elektrisch leitfähigen Mediums 5, was einen beachtlichen Kostenvorteil mit sich bringt.

Auch bleibt der erfinderische Gedanke nicht auf eine dosenförmige Ausbildung der Vorrichtung beschränkt. Andere, wie zum Beispiel wannenförmige oder kanalförmige Ausbildungen der Vorrichtung sind durchaus denkbar.

Claims (17)

1. Vorrichtung zur Übertragung von elektrischem Strom zwischen zumindest zwei relativ zueinander beweglichen Kontaktstellen, insbesondere zwischen drehbeweglich im Lenkrad gehaltenen und ortsfest im Bereich der Lenksäule eines Kraftfahrzeuges angeordneten Kontaktstellen, wobei die Vorrichtung ein als Stator ausgebildetes Gehäuseunterteil und ein als Rotor ausgebildetes Gehäuseoberteil umfaßt, wobei zumindest im Gehäuseunterteil mehrere ringförmig ausgebildete Kammern vorhanden sind, deren dem Gehäuseoberteil zugewandte Seite jeweils offen ist und die bezogen auf einen gemeinsamen, durch die Drehachse des Gehäuseoberteiles vorgegebenen Mittelpunkt konzentrisch zueinander in Beziehung stehen, dadurch gekennzeichnet, daß jede der ringförmigen Kammern (3) der Vorrichtung zumindest teilweise mit einem elektrisch leitfähigen Medium (5) gefüllt ist und mit zumindest einem einerseits mit dem elektrisch leitfähigen Medium (5) in Kontakt tretenden elektrischen Leiter (4) in Verbindung steht, der andererseits gegen den Durchtritt des Mediums (5) abgedichtet aus dem Gehäuseunterteil (1) nach außen geführt ist und daß die geöffnete Seite jeder Kammer (3) durch Dichtmittel (9, 10) im Zusammenspiel von Gehäuseunterteil (1) und Gehäuseoberteil (2) gegeneinander sowie gegen den Durchtritt des elektrisch leitfähigen Mediums (5) nach außen abgedichtet sind, wobei an dem Gehäuseoberteil (2) pro ringförmiger Kammer (3) zumindest ein einerseits in die zugehörige Kammer (3) hineinragendes und dabei mit dem elektrisch leitfähigen Medium (5) ebenfalls in Kontakt kommendes Kontaktelement (7) angebracht ist, das andererseits aus dem Gehäuseoberteil (2) nach außen geführt ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ringförmigen Kammern (3) in das Gehäuseunterteil (1) eingeformt sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ringförmigen Kammern (3) in das Gehäuseoberteil (2) eingeformt sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ringförmigen Kammern (3) zu einem Teil in das Gehäuseunterteil (1) und zu einem anderen Teil in das Gehäuseoberteil (2) eingeformt sind.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß jede der ringförmigen Kammern (3) vollständig mit dem elektrisch leitfähigen Medium (5) befüllt ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrischen Leiter (4) des Gehäuseunterteiles (1) stiftförmig ausgeführt sind.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktelemente (7) des Gehäuseoberteiles (2) stiftförmig ausgebildet sind.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrischen Leiter (4) des Gehäuseunterteiles (1) zumindest im Bereich der zugehörigen Kammern (3) jeweils als geschlossener Ring ausgebildet sind.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktelemente (7) des Gehäuseoberteiles (2) zumindest im Bereich der ringförmigen Kammern (3) jeweils als geschlossener Ring ausgebildet sind.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß jede der ringförmigen Kammern (3) nur teilweise mit dem elektrisch leitfähigem Medium (5) befüllt ist, so daß sich in der Einbaulage der Vorrichtung das elektrisch leitfähige Medium (5) im Tiefpunkt einer jeden ringförmigen Kammer (3) sammelt, wobei die elektrischen Leiter (4) des Gehäuseunterteiles (1) im Bereich des Tiefpunktes der entsprechenden ringförmigen Kammer (3) angeordnet und die mit dem elektrisch leitfähigem Medium (5) in Kontakt kommenden Kontaktelemente (7) des Gehäuseoberteiles (2) einerseits als geschlossener Ring ausgebildet sind.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die andererseits aus dem Gehäuseunterteil (1) nach außen geführten elektrischen Leiter (4) zu einem Anschlußfeld (6) zusammengefaßt sowie zum Anschluß einer elektrischen Steckverbindungskupplung vorgesehen sind.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die andererseits aus dem Gehäuseoberteil (2) nach außen geführten Kontaktelemente (7) zu einem Anschlußfeld (8) zusammengefaßt sowie zum Anschluß einer elektrischen Steckverbindungskupplung vorgesehen sind.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrisch leitfähige Medium (5) eine Flüssigkeit ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrisch leitfähige Medium (5) ein bei Raumtemperatur flüssiges Metall ist.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrisch leitfähige Medium (5) ein Gas ist.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrisch leitfähige Medium (5) ein Pulver ist.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrisch leitfähige Pulver aus Kohlenstoffstaub besteht.