DE4419075C2 - Uhrfederverbinder - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Uhrfederverbinder als elektrische Verbindungseinrichtung in einem Airbag-System, welches in einer Lenkanlage eines Kraftfahrzeugs enthalten ist.

Ein Uhrfederverbinder enthält ein feststehendes Element, ein drehbar an dem feststehenden Element angebrachtes bewegliches Element und ein in einem zwischen dem feststehenden und dem beweglichen Element gebildeten Raum untergebrachtes Kabel. Ist der Uhrfederverbinder in einer Lenkeinheit eines Fahrzeugs enthalten, so ist für gewöhnlich das feststehende Element mit der Lenksäule und das bewegliche Element mit dem Lenkradteil verbunden.

Fig. 4 zeigt den Querschnitt durch einen herkömmlichen Uhrfederverbinder, wie zum Beispiel in der US 5 102 061 offenbart ist. Gemäß Fig. 4 enthält ein feststehendes Element 1 eine scheibenähnliche Bodenplatte 2 mit einem Mittelloch 2a, einen äußeren Zylinderabschnitt 3, der die Bodenplatte 2 umgebend von dieser absteht, und eine scheibenähnliche Platte 4 mit einem Mittelloch 4a, die mit dem oberen Ende des äußeren Zylinderabschnitts 3 zusammengefügt ist. Das bewegliche Element 5 besitzt eine Welleneinführöffnung 5a und ist drehbar an dem Mittelabschnitt des feststehenden Elements 1 gelagert. Das bewegliche Element 5 wird von den Mittellöchern 2a und 4a der Bodenplatte 2 bzw. der Deckenplatte 4 geführt. Zwischen der Außenfläche des beweglichen Elements 5 und dem äußeren Zylinderabschnitt 3 ist ein Ringraum gebildet, der ein flexibles Kabel 6 aufnimmt. In der Zeichnung nicht dargestellt ist ein Ende des flexiblen Kabels 6, welches durch den äußeren Zylinderabschnitt 3 zur Außenseite des feststehenden Elements 1 hin herausgeführt ist. Das andere Ende des flexiblen Kabels 6 ist durch das obere Ende des beweglichen Elements 5 herausgeführt.

Der so aufgebaute Uhrfederverbinder wird so eingesetzt, daß er an einer Lenkeinheit eines Kraftfahrzeugs angebracht wird. Dabei wird das feststehende Element 1 an dem Lenksäulenteil so angebracht, daß ein außerhalb des feststehenden Elements 1 befindliches Ende eines Leitungsdrahts an eine Airbag-Treiberschaltung oder eine Hupenschaltung angeschlossen ist, die sich im Karosseriebereich befindet. In das Welleneinführloch 5a des beweglichen Elements 5 ist eine Lenkwelle eingeführt und befestigt. Ein außerhalb des beweglichen Elements 5 befindliches Ende eines Leitungsdrahts ist an eine Aufblaseinrichtung für die Airbag-Einheit oder an einen Hupenschalter angeschlossen, der sich innerhalb des Lenkrads befindet. Wenn das Lenkrad (die Lenkwelle) im Uhrzeigersinn oder im Gegenuhrzeigersinn gedreht wird, wird diese Drehkraft auf das bewegliche Element 5 übertragen, so daß das bewegliche Element 5 gedreht wird. Abhängig von der Drehrichtung des beweglichen Elements 5 wird das flexible Kabel 6 um das bewegliche Element 5 aufgewickelt. In jedem Fall gibt es eine elektrische Verbindung zwischen dem feststehenden Element 1 und dem beweglichen Element 5 über das flexible Kabel 6.

Bei dem herkömmlichen Uhrfederverbinder wird das flexible Kabel 6 aufgewickelt oder abgewickelt, wobei die zwei in radialer Richtung betrachteten Enden oder Kanten des flexiblen Kabels 6 sich zwischen der Bodenplatte 2 und der Deckenplatte 4 des feststehenden Elements 1 bewegen. Die Bewegung des flexiblen Kabels wird also durch die Drehung des beweglichen Elements 5 nicht eingeschränkt. Es ist also von Vorteil, daß das flexible Kabel sich glatt aufwickeln und abwickeln läßt.

Allerdings erfolgt die Übertragung der Drehkraft des Lenkrads auf das bewegliche Element 5 an einem Verbindungsabschnitt zwischen der Lenkwelle und dem Welleneinführloch 5a, das heißt an einer Stelle in der Nähe des Drehzentrums des beweglichen Elements 5. Hierdurch wird das Drehmoment des beweglichen Elements 5 verringert, so daß möglicherweise die das Aufwickeln oder Abwickeln des flexiblen Kabels 6 hervorrufende Kraft zu gering ist. Als Mittel zum Übertragen des Drehmoments des Lenkrads auf das bewegliche Element 5 wurde ein Verfahren eingesetzt, bei dem an der oberen Fläche des beweglichen Elements 5 ein Vorsprung aufrechtstehend angebracht wurde, wobei der Vorsprung in einem Nabenloch des Lenkrads aufgenommen wurde. Da bei dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel nach dem Stand der Technik die beiden vertikalen Enden des beweglichen Elements 5 drehbar von der Bodenplatte 2, den Mittellöchern 2a und 4a der Deckenplatte 4 gelagert sind, ist es schwierig, einen Raum frei zu lassen, in welchem der erwähnte Vorsprung auf der Oberseite des beweglichen Elements 5 Platz hat. Wenn der Vorsprung aufrecht auf der Oberseite des beweglichen Elements 5 steht, so läßt sich das Drehmoment des beweglichen Elements 5 deshalb nicht in zufriedenstellender Weise verstärken, weil die Entfernung von dem Drehmittelpunkt des beweglichen Elements 5 zu dem Vorsprung kürzer als die Hälfte des Mittellochs 4a der Deckenplatte 4 ist.

Aus der DE 31 50 427 A1 ist eine Kontakteinrichtung zur Stromüber­ tragung zwischen Lenkrad und Lenksäule von Kraftfahrzeugen bekannt, bei dem sich zwischen einem scheibenförmigen beweglichen Element (Rotor) und einem ebenfalls scheibenförmigen feststehenden Element (Starter) eine Kugellageranordnung mit elektrisch leitenden Roll­ kontaktbahnen befindet. Beide scheibenförmigen Elemente haben im wesentlichen den gleichen Umfang, an dem Rotor befindet sich ein parallel zur Drehachse verlaufender Zapfen, der in eine Ausnehmung eines mit dem Lenkrad drehenden Teils eingreift und so den Rotor in Drehung versetzt. Die oben aufgezeigte spezielle Problematik bei einem Uhrfederverbinder mit "firmerem" beweglichen Element, das mit dem feststehenden Element einen Ringraum für ein flexibles Kabel bildet, kommt bei diesem bekannten Kugellager-Drehverbinder nicht zum Tragen.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Uhrfederverbinder anzugeben, bei dem das Drehmoment eines beweglichen Elements im Vergleich zum Stand der Technik vergrößert ist und ein Aufwickeln sowie ein Abwickeln des flexiblen Kabels zuverlässig gewährleistet wird.

Um dies zu erreichen, schafft die Erfindung einen Uhrfederverbinder mit den Merkmalen des Anspruchs 1.

Wenn das Lenkrad im Uhrzeigersinn oder im Gegenuhrzeigersinn gedreht wird, wird das Drehmoment über den Verbindungsabschnitt auf die Drehplatte übertragen und wird weiter auf ein an der Drehplatte angebrachtes bewegliches Element übertragen. Da der Verbindungsabschnitt sich bezüglich des beweglichen Elements weiter außen in radialer Richtung befindet und die Kraft zwischen dem Lenkrad und der Drehplatte an einer Stelle übertragen wird, die genügend weit weg vom Drehmittelpunkt des beweglichen Elements liegt, läßt sich das Drehmoment des beweglichen Elements heraufsetzen, und die Drehkraft des beweglichen Elements gewährleistet ein sicheres Aufwickeln und Abwickeln des flexiblen Kabels.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf einen Uhrfederverbinder gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 eine Schnittansicht entlang der Linie A-A in Fig. 1;

Fig. 3 eine Draufsicht auf den in Fig. 1 gezeigten Uhrfederverbinder, wobei die Deckenplatte zu Anschauungszwecken fortgelassen ist; und

Fig. 4 eine Querschnittdarstellung eines herkömmlichen Uhrfederverbinders.

Ein feststehendes Element 10 gemäß Fig. 1 bis 3 enthält eine scheibenähnliche Deckenplatte 11 mit einem Mittelloch 11a, einen von dem Außenumfang der Deckenplatte 11 herabhängenden äußeren Zylinderabschnitt 12 und eine ein Mittelloch 13a aufweisende Bodenplatte 13, die einstückig mit dem unteren Ende des äußeren Zylinderabschnitts 12 ausgebildet ist. Die Deckenplatte 11 besitzt einen ringförmigen Vorsprung 14 am Außenumfang ihrer Oberseite. Außerdem ist ein bewegliches Element 15 mit einem Welleinführloch 15a drehbar in dem Mittelbereich des feststehenden Elements 10 angeordnet. Die beiden Vertikalen Enden des beweglichen Elements 15 werden von den Mittellöchern 11a und 13a in der Deckenplatte 11 bzw. der Bodenplatte 13 geführt. Eine scheibenähnliche Drehplatte 16 mit einem Welleneinführloch 16a befindet sich auf der Oberseite des beweglichen Elements 15. Das bewegliche Element 15 und die Drehplatte 16 sind durch Warmschweissen miteinander verbunden, wobei dieses Verbinden derart durchgeführt ist, daß mehrere aufrecht auf der Oberseite des beweglichen Elements 15 hochstehende Stifte 15b in in der Drehplatte 16 ausgebildete Durchgangslöcher eingreifen. Am Umfang der Unterseite der Drehplatte 16 ist eine Ausnehmung 17 gebildet, die in gleitendem Eingriff mit dem Vorsprung 14 steht. Die Drehplatte 16 besitzt einen Halter 18 auf ihrer Oberseite. Der Halter 18 setzt sich zusammen aus einem Paar Schutzwänden 18a, die sich von dem Welleneinführloch 16a aus nach außen erstrecken, und einer Trägerwand 18b, die sich von dem äußeren Ende der Schutzwände 18a aus nach oben erstreckt. Der Halter 18 dient als Abschnitt zum Herausführen eines Leitungsdrahts, wie es unten noch erläutert wird. Außerdem steht auf der Oberseite der Drehplatte 16 als Kopplungsabschnitt ein Paar Vorsprünge 19, die einander über das Welleneinführloch 16a gegenüberliegen. Die Vorsprünge 19 sind in der Nähe des Außenumfangs der Drehplatte 16 derart angebracht, daß sie in radialer Richtung der Drehplatte 16 weiter außen liegen als das bewegliche Element 15. Zwischen dem äußeren Zylinderabschnitt 12 des feststehenden Elements 10 und der Außenfläche des beweglichen Elements 15 ist ein Ringraum gebildet, der ein bewegliches Kabel 20 und ein Bewegungsteil 21 aufnimmt. Das flexible Kabel 20 ist als sogenanntes Flachkabel ausgebildet, in dem mehrere parallele Leitungsdrähte zwischen einem Paar Isolierfolien einlaminiert sind. Bei dieser Ausführungsform dient das Flachkabel für insgesamt vier Schaltkreise und enthält vier eingebettete Leitungsdrähte. Ein Ende des flexiblen Kabels 20 ist mit einem ersten an dem äußeren Zylinderabschnitt 12 angebrachten Verbinder 22 verbunden. Das flexible Kabel 20 ist dann an einen durch ein Rundkabel gebildeten Leitungsdraht in dem ersten Verbinder 22 angeschlossen, um eine Verbindung zur Außenseite des feststehenden Elements 10 zu erhalten. Das andere Ende des flexiblen Kabels 20 ist mit einem an dem beweglichen Element 15 angebrachten zweiten Verbinder 24 verbunden. In dem zweiten Verbinder 24 ist das flexible Kabel 20 dann mit einem durch ein Rundkabel gebildeten Leitungsdraht 25 verbunden. Der Leitungsdraht 25 läuft durch ein neben dem Welleneinführloch 16a in der Drehplatte 16 ausgebildeten Durchgangsloch auf die Außenseite entlang dem Halter 18, um an einer Trägerwand 18b des Halters mit Hilfe eines Gummibands 26 oder dergleichen angebracht zu sein.

Das Bewegungsteil 21 enthält einen ringförmigen Drehring 27, mehrere Trägerwellen 28, die von der Unterseite des Drehrings 27 in vorbestimmten Intervallen nach unten abstehen, und Rollen 29, die jeweils auf einer Trägerwelle 28 drehbar gelagert sind. Der Drehring 27 ist gleitend von einer ringförmigen Führungsnut 30 in der Unterseite der Deckenplatte 11 aufgenommen. Wie in Fig. 3 gezeigt ist, ist das flexible Kabel 20 in dem vorerwähnten Raum derart aufgenommen, daß sich von dem ersten Verbinder 22 aus erstreckt, im Uhrzeigersinn um die Innenwand des äußeren Zylinderabschnitts 12 gewickelt ist, dann in Form eines "U" entlang einer Rolle 29 (im folgenden als "Umkehrabschnitt" 20a bezeichnet) die Richtung umkehrt, und anschließend im Gegenuhrzeigersinn um die Außenwand des beweglichen Elements 15 gewickelt ist, um schließlich den zweiten Verbinder 24 zu erreichen. Der so aufgebaute Uhrfederverbinder ist an einer Lenkeinheit eines Kraftfahrzeugs gelagert. Wenn das feststehende Element 10 an dem Lenksäulenteil so angebracht ist, daß der Leitungsdraht 23, welcher von dem feststehenden Teil 10 ausgeht, mit einer Airbag-Treibereinheit oder einer Hupschaltung verbunden ist, die im Karosseriebereich angeordnet ist, werden die zwei Vorsprünge 19 der Drehplatte 16 in die in dem Lenkrad ausgebildeten Nabenlöcher eingesetzt. Außerdem wird eine Lenkwelle in das Welleneinführloch 15a des beweglichen Elements 15 eingesetzt. Der von dem beweglichen Element 15 und der Drehplatte 16 abgehende Leitungsdraht wird an einer Aufblaseinrichtung für den Airbag oder einem Hupenschalter angebracht, der im Lenkradteil gelagert ist.

Der Uhrfederverbinder arbeitet wie folgt: Wenn das Lenkrad im Uhrzeigersinn oder im Gegenuhrzeigersinn gedreht wird, wird die Drehkraft über die Verbindung zwischen den Nabenlöchern und den Vorsprüngen 19 auf die Drehplatte 16 übertragen, und die Drehkraft wird dann auf das mit der Drehplatte 16 verbundene bewegliche Element 15 übertragen. Wird das Lenkrad im Uhrzeigersinn gedreht, so daß sich auch das bewegliche Teil 15 im Uhrzeigersinn dreht, so bewegt sich der Umkehrabschnitt 20a des flexiblen Kabels 20 um einen Betrag im Uhrzeigersinn, der kleiner ist als derjenige des beweglichen Elements 15. Außerdem wird das Bewegungsteil 21 mit den Rollen 29 und dem Drehring 27 im Uhrzeigersinn bewegt, so daß das flexible Kabel 20 von dem beweglichen Teil 15 um einen Längenabschnitt gelöst wird, der etwa dem Doppelten des Bewegungshubs des Bewegungsteils 21 entspricht, so daß das Kabel mit entsprechender Länge um den äußeren Zylinderabschnitt 12 gewickelt wird. Wird das Lenkrad gemäß Fig. 3 im Gegenuhrzeigersinn gedreht, so daß sich das bewegliche Element 15 ebenfalls im Gegenuhrzeigersinn dreht, so werden der Umkehrabschnitt 20a des beweglichen Kabels 20 und das Bewegungsteil 21 um einen Drehbetrag im Gegenuhrzeigersinn gedreht, der kleiner ist als derjenige des beweglichen Elements 15. Folglich wird das flexible Kabel 20 von dem äußeren Zylinderabschnitt 12 über einen Längenabschnitt gelöst, der etwa dem Zweifachen des vorerwähnten Bewegungshubs entspricht, um auf das bewegliche Element 15 aufgewickelt zu werden. Da die Vorsprünge 19 in radialer Richtung weiter außen liegen als das bewegliche Element 15 und die Kraftübertragung zwischen dem Lenkrad und der Drehplatte 16 an einer Stelle erfolgt, die ausreichend von dem Drehmittelpunkt des beweglichen Teils 15 entfernt ist, läßt sich das Drehmoment des beweglichen Elements 15 vergrößern. Das Aufwickeln oder Abwickeln des flexiblen Kabels 20 erfolgt daher mit größerer Zuverlässigkeit.

Bei der oben beschriebenen Ausführungsform erfolgt die Kraftübertragung zwischen dem Lenkrad und der Drehplatte 16 an einer Stelle, die von dem Drehmittelpunkt des beweglichen Elements 15 ausreichend weit entfernt ist, wobei das bewegliche Element 15 über die Drehplatte 16 bewegt wird, so daß sich das Drehmoment des beweglichen Elements 15 heraufsetzen läßt. Damit wird die Drehkraft des beweglichen Elements 15 dazu genutzt, das Aufwickeln oder Abwickeln des flexiblen Kabels 20 zu gewährleisten. Da die Ausnehmung 17 der Drehplatte 16 gleitend den Vorsprung 14 der Deckenplatte 11 aufnimmt, wird die Außenfläche der Drehplatte 16 von dem feststehenden Element 10 geführt, und die Drehplatte 16 läßt sich glatt drehen. Eine Anpassung an eine andere Art von Lenkeinheit mit einem Nabenloch an einer anderen Stelle und mit einer anderen Größe erfolgt mühelos durch bloßes Austauschen oder Ändern der Drehplatte 16. Deshalb läßt sich der Körper des Uhrfederverbinders mit Ausnahme der Drehplatte 16 standardisieren, so daß die Gesamtkosten des Uhrfederverbinders für unterschiedliche Typen gesenkt werden können. Der von dem beweglichen Element 15 abgehende Leitungsdraht 25 befindet sich an einer Stelle in der Nähe des Außenumfangs der Drehplatte 16 entlang dem Halter 18. Das Anschließen des Leitungsdrahts 25 an eine Aufblaseinrichtung oder dergleichen im Lenkrad bei der Montage des Uhrfederverbinders an der Lenkeinheit erfolgt also bei genügendem Platz außerhalb des Uhrfederverbinders.

Wenngleich die oben beschriebene Ausführungsform Mittel zum Übertragen der Kraft zwischen dem Lenkrad und der Drehplatte aufweist, die durch Vorsprünge der Drehplatte gebildet werden, welche in Nabenlöcher eingesetzt werden müssen, so kann man auch eine komplementäre Ausgestaltung verwenden, bei der Vorsprünge am Lenkradteil in Löcher der Drehplatte eingesetzt werden. Während zum Führen der Drehplatte an dem feststehenden Element 10 in der Drehplatte eine Ausnehmung gebildet ist, in der ein von der Deckenplatte hochstehender Vorsprung gleitend aufgenommen ist, so können selbstverständlich Ausnehmung und Vorsprung ausgetauscht werden.

Die Erfindung schafft eine Ausgestaltung für einen Uhrfederverbinder, bei der die Kraft zwischen dem Lenkrad und der Drehplatte an einer Stelle übertragen wird, die ausreichend weit von dem Drehmittelpunkt des beweglichen Elements entfernt ist, damit das bewegliche Element über die Drehplatte sicher gedreht werden kann. Das Drehmoment des beweglichen Elements läßt sich dadurch vergrößern, und die Drehkraft des beweglichen Elements. 15 kann für ein sicheres Aufwickeln und Abwickeln des flexiblen Kabels genutzt werden.

Claims (3)

1. Uhrfederverbinder, umfassend:
ein feststehendes Element (10) mit einem Zylinderabschnitt (12), an dem eine ein Mittelloch (11a) aufweisende Deckenplatte (11) und eine ein Mittelloch (13a) aufweisende Bodenplatte (13) angebracht sind;
ein relativ zu dem feststehenden Element drehbares Element (15), welches in den Mittellöchern der Deckenplatte (11) und der Bodenplatte (13) aufgenommen ist; und
ein flexibles Kabel (20), aufgenommen in einem zwischen dem feststehenden Element (10) und dem beweglichen Element (15) gebildeten Ringraum, wobei das feststehende Element (15) an einem Lenkradteil angebracht ist,
dadurch gekennzeichnet, daß an dem beweglichen Element (15) eine sich an einer Seite der Deckenplatte (11) erstreckende Drehplatte (16) befestigt ist, und daß sich in radialer Richtung weiter außen als das bewegliche Element (15) ein Kopplungsabschnitt (19) befindet, so daß ein Drehmoment des Lenkrads über diesen Kopplungs­ abschnitt auf die Drehplatte (16) übertragen wird.

2. Uhrfederverbinder nach Anspruch 1, bei dem das feststehende Element (16) und die Drehplatte (16) mit Führungsmitteln (14, 17) für die Drehverbindung des feststehenden Elements mit der Drehplatte (16) ausgestattet sind.

3. Uhrfederverbinder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß neben dem Außenumfang der Deckenplatte (11) ein Abschnitt vorgesehen ist, durch den ein Leitungsdraht hindurchgeführt ist.