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Die vorliegende Erfindung betrifft
einen Drehverbinder zur Übermittlung
von elektrischen Signalen und/oder Lichtsignalen und dergleichen,
zwischen zwei Teilen, die relativ zueinander rotieren.
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Drehverbinder zur Übermittlung
von elektrischer Leistung oder elektrischen Signalen und/oder Lichtsignalen
und dergleichen zwischen zwei Teilen, die relativ zueinander rotieren,
sind bekannt. Derartige Drehverbinder sind beispielsweise integriert
in die Lenkeinrichtungen von Fahrzeugen zur elektrischen Verbindung
des Fahrzeugkörpers
mit Airbags und zur Auslösung
der Airbags.
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Es ist insbesondere ein Drehverbinder
mit einem drehbaren Gehäuse
und einem feststehenden Gehäuse
bekannt, die so miteinander kombiniert sind, dass sie relativ zueinander
drehbar sind und einen kreisringförmigen Spalt bilden, mit einem
Ringteil mit einer Mehrzahl von Rollen, das in dem kreisringförmigen Spalt
aufgenommen und in Umfangsrichtung bewegbar ist, und mit einem spiralförmig gewundenen
Flachkabel, das sich ebenfalls in dem kreisringförmigen Spalt befindet, wobei
ein Ende des Flachkabels mit dem feststehenden Gehäuse und das
andere Ende des Flachkabels mit dem rotierenden Gehäuse verbunden
ist.
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Bei dem Drehverbinder, der ein solches Ringteil
aufweist, bewegt sich allerdings das in dem kreisringförmigen Spalt
aufgenommene Ringteil darin in Axialrichtung und stößt gegen
die oberen und unteren inneren Oberflächen der Gehäuse, wodurch Geräusche, so
genanntes Rattern, erzeugt werden. Es ist daher erwünscht, bei
Automobilen, insbesondere bei hochwertigen Fahrzeugen, bei denen
im Innenraum ein niedriger Geräuschpegel
erwartet wird, solche Geräusche
zu reduzieren.
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Aus der Druckschrift
US 5,637,005 ist ein Drehverbinder
bekannt, der die Merkmale des Oberbegriffs von Patentanspruch 1
aufweist und der ein Ringteil besitzt, das sich in einem kreisringförmigen Spalt
zwischen einem rotierenden und einem feststehenden Gehäuse befindet.
Um jegliche Geräuscherzeugung
durch Anlaufen des Ringteils gegen die Grundplatte zu verhindern,
ist es aus der Druckschrift bekannt, für einen ständigen nachgiebigen Kontakt zwischen
dem Ringteil und der Grundplatte zu sorgen.
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Die vorliegende Erfindung stellt
einen Drehverbinder zur Verfügung,
der die Geräuscherzeugung
unterbinden kann, wenn das Ringteil vorhanden ist.
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden
Erfindung, jeglichen Kontakt zwischen dem Ringteil und der Grundplatte
zu verhindern.
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Zur Lösung dieser Aufgabe umfasst
das Ringteil des Drehverbinders gemäß der vorliegenden Erfindung
unter der Mehrzahl von Rollen auch Regulierrollen, von denen jede
eine Anlaufachse aufweist, wobei die Anlaufachsen sich dergestalt
durch das Ringteil erstrecken, dass sie an der Grundplatte anliegen
und einen Kontakt zwischen der Oberfläche des Ringteils, die der
Grundplatte zugewandt ist, und der Grundplatte verhindern.
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Vorzugsweise ist das Ringteil so
gestaltet, dass es die Rollen elastisch stützend trägt.
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Das Vorstehende und alle anderen
Gegenstände,
Aspekte und Vorteile der Erfindung werden anhand der nachfolgenden
detaillierten Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen
ersichtlich.
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1 zeigt
in einer Explosionsdarstellung das Aufbauschema des Drehverbinders
gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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2 ist
eine frontale Schnittdarstellung einer linken, mittig geschnittenen
Hälfte
des Drehverbinders, zusammengesetzt gemäß 1;
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3 ist
eine frontale Schnittdarstellung einer linken, mittig geschnittenen
Hälfte
des Drehverbinders, die ein Ringteil gemäß einer anderen Ausführungsform
zeigt;
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4 ist
eine geschnittene Draufsicht (geschnittenen entlang einer Ebene
senkrecht zur Rotationsachse) des Drehverbinders, zusammengesetzt gemäß 1;
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5 ist
eine frontale Schnittdarstellung einer linken Hälfte des Drehverbinders, die
ein Ringteil gemäß einer
weiteren Ausführungsform
zeigt; und
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6 ist
eine frontale Schnittdarstellung einer linken Hälfte des Drehverbinders, die
eine weitere Ausführungsform
eines Ringteils zeigt.
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Ein Drehverbinder gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird im Folgenden unter besonderer Bezugnahme
auf die 1 bis 6 im Einzelnen beschrieben.
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Wie in 1 dargestellt,
umfasst der Drehverbinder 1 ein drehbares Gehäuse 2,
ein feststehendes Gehäuse 5,
ein Ringteil 10 und ein flaches Kabel 15. Das
drehbare Gehäuse 2,
das feststehende Gehäuse 5 und
das Ringteil 10 sind aus einem Kunstharz, wie beispielsweise
Polyacetal (POM), Polybutylenterephtalat (PBT), Polypropylen (PP)
oder Acrylnitrilbutadienstyrol (ABS), geformt.
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Das drehbare Gehäuse 2 stellt ein erstes
Gehäuse
des Drehverbinders 1 dar und besitzt eine Dreheinrichtung 3 und
eine Hülse 4,
wie in 1 dargestellt.
Das drehbare Gehäuse 2 ist
so mit dem feststehenden Gehäuse 5 kombiniert,
dass die Gehäuse relativ
zueinander verdreht werden können
und einen ringförmigen
Spalt S definieren (siehe 2).
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Die Dreheinrichtung 3 besitzt
einen innenliegenden zylindrischen Schaft 3a und einen
oberen Flansch 3b. Der obere Flansch 3b besitzt
einen Anschlusspfosten 3c und einen Vorsprung 3d,
ferner ist ein Warnungs-Aufkleber 16 mit
Vorschriften bezüglich
Handhabung und dergleichen auf der oberen Oberfläche des oberen Flansches 3b angebracht.
Indessen besitzt der innere zylindrische Schaft 3a einen
Absatz 3e (siehe 2),
der entlang der unteren äußeren Peripherie
angeformt ist. Ein Kabelstrang 20, an dessen einem Ende
ein Verbinder 20a und an dessen anderem Ende ein freigelegter
Leiter 20b befestigt ist, ist an dem anderem Ende mit dem
Anschlusspfosten 3c verbunden, und eine Pfostenhaube 3f ist
darauf angebracht.
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Die Hülse 4 ist ringförmig gestaltet
und wird mit dem inneren zylindrischen Schaft 3a der Dreheinrichtung 3 verbunden,
indem sie von der unteren Seite eines Stators 7 (weiter
unten beschrieben) her eingesetzt wird, wie in 2 dargestellt.
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Das feststehende Gehäuse 5 ist
ein zweites Gehäuse
des Drehverbinders 1 und besitzt einen Sub-Stator 6 und
einen Stator 7, der als Grundplatte dient.
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Der Sub-Stator 6 besitzt
einen äußeren Zylinder 6a sowie
einen oberen Flansch 6b, der oben an dem äußeren Zylinder 6a angeformt
ist, so dass er sich leicht nach radial innen erstreckt. Außerdem ist ein
Befestigungsstecker 17 abnehmbar an der äußeren Wand
des äußeren Zylinders 6a des
Sub-Stators 6 angeordnet. Der Befestigungsstecker 17 hält den zusammengesetzten
Drehverbinder 1 in der Neutralposition des flachen Kabels 15.
Der Befestigungsstecker 17 besitzt einen Hauptschaft 17a,
mit dem er an der äußeren Wand
des äußeren Zylinders 6a befestigt
werden kann, und einen Arm 17b, der ein Eingriffsloch 17c aufweist.
Der Befestigungsstecker 17 begrenzt die Rotation der Dreheinrichtung 3 und
des Sub-Stators 6 durch Eingriff des Eingriffslochs 17c, das
in dem Arm 17b angeordnet ist, mit dem Vorsprung 3d der
Dreheinrichtung 3.
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Der Stator 7, der sich unter
dem Sub-Stator 6 befindet, ist ein scheibenförmiges Teil
mit einer Öffnung
im Zentrum und besitzt einen Passabschnitt 7b an der äußeren Kante.
Der Passabschnitt 7b weist ein Verschlussteil 7c,
eine Verriegelungsfeder 7d und eine kurze Feder 7e,
die daran angeschlossen sind, auf.
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Das Ringteil 10 ist in dem
ringförmigen
Spalt S (siehe 2) aufgenommen,
so dass es sich darin in Umfangsrichtung bewegen kann, und umfasst
drei Passzylinder 10b und drei Passzylinder 10c,
die in Umfangsrichtung abwechselnd auf der oberen Oberfläche des
ringförmigen
Hauptkörpers 10a angeordnet
sind, wie in 1 dargestellt.
Der Passzylinder 10b besitzt einen Eingriffsabsatz 10d,
der auf der inneren Oberfläche
angeformt ist, wie in 2 dargestellt.
Wie in den 1 und 4 dargestellt, besitzt das Ringteil 10 Regulierrollen 11,
die auf den Passzylindern 10b angeordnet sind, und Rollen 12,
die auf den Passzylindern 10c angeordnet sind, und diese
Rollen sind elastisch abgestützt.
Das Ringteil 10 weist außerdem auf der inneren Oberfläche des
Hauptkörpers 10a einen
inneren umlaufenden Rand 10f auf, der nachgiebig an der
unteren Oberfläche
des Absatzes 3e, der am inneren zylindrischen Schaft 3a angeformt
ist, zur Anlage kommt.
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Dabei führen die Rollen 11 und 12 jeweils das
flache Kabel 15 (weiter unten detailliert beschrieben),
und eine von den Regulierrollen 11 wird dazu verwendet,
die Aufwickelrichtung des flachen Kabels 15 umzukehren
und einen Umkehrabschnitt 15d zu bilden, der weiter unten
beschrieben wird. Insbesondere besitzt jede Regulierrolle 11 einen
angeformten Schaft 11a, einen innenliegenden Zylinder 11b und einen
außenliegenden
Zylinder 11c, wie in 2 dargestellt.
Ein nachgiebiges Eingriffsstück 11e mit
einer konisch zulaufenden Oberfläche 11d ist
an den inneren Zylinder 11b angeformt. Somit gelangt das
nachgiebige Eingriffsstück 11e in
elastischen Eingriff mit dem Eingriffsabsatz 10d und wird
elastisch durch den Passzylinder 10b gestützt, wenn
die Regulierrolle 11 am Passzylinder 10b angeordnet
wird.
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Das flache Kabel 15 ist
eine gurtförmige
flexible Übertragungsleitung,
die elektrische Leistung oder elektrische Signale überträgt, und
weist exzellente elektrische Leitungseigenschaften auf. Das flache
Kabel 15, das eine Mehrzahl flacher Leiterbahnen aufweist,
die parallel zueinander angeordnet und mit einem elektrisch isolierenden
Kunstharz beschichtet sind, weist an einem Ende (dem inneren Ende)
einen ersten geformten Abschnitt 15a und an dem anderem
Ende (dem äußeren Ende)
einen zweiten geformten Abschnitt 15b auf, wie in 1 dargestellt. Die Anschlüsse 15c,
die an die jeweiligen Leiterbahnen angeschlossen sind, ragen aus
den geformten Abschnitten 15a und 15b hervor.
Das flache Kabel 15 ist spiralförmig gewunden, wobei die Windungsrichtung
an dem dazwischenliegenden Umkehrabschnitt 15d umgekehrt
wird, wie in den 1 und 4 dargestellt, und ist in
dem ringförmigen
Spalt S enthalten (siehe 2).
Dabei wird das flache Kabel 15 in dem ringförmigen Spalt
S (siehe 2) aufgenommen,
nachdem es so justiert wurde, dass es einen neutralen Zustand zwischen
dem aufgewickelten Zustand und dem abgewickelten Zustand einnimmt, um
so der Dreheinrichtung 3 dieselbe Anzahl an Umdrehungen
sowohl im Uhrzeigersinn als auch gegen den Uhrzeigersinn zu ermöglichen.
An dieser Stelle soll angemerkt werden, dass das flache Kabel 15 selbstverständlich nicht
nur zur Übertragung
entweder von elektrischer Leistung, elektrischen Signalen oder Lichtsignalen
geeignet ist, sondern vielmehr auch beide Arten von derartigen Signalen übertragen kann.
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Der Drehverbinder 1 besitzt
einen Aufbau wie vorstehend beschrieben und wird in der folgenden
Weise montiert.
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Bezug nehmend auf die Dreheinrichtung 3 wird
zunächst
das andere Ende des Kabelstrangs 20 mit dem Anschlusspfosten 3c verbunden,
und die Pfostenhaube 3f wird auf dem Pfosten 3c angebracht.
Ferner wird der Warnungs-Aufkleber 16 auf den oberen Flansch 3b aufgeklebt.
Zwischenzeitlich, Bezug nehmend auf das Ringteil 10, werden
die Regulierrollen 11 und die Rollen 12 an den
Passzylindern 10b bzw. an den Passzylindern 10c angebracht.
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Das flache Kabel 15 wird
an dem dazwischenliegenden Umkehrabschnitt 15d mit einer
der Regulierrollen in Eingriff gebracht, um den Zustand zu erreichen,
wie er in 1 gezeigt
ist, und das Kabel 15 wird als solches an dem Ringteil 10 befestigt.
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Sodann, wie in 1 dargestellt, wird das Ringteil 10 auf
den Stator 7 montiert und oben mit der Dreheinrichtung 3 und
dem Sub-Stator 6 abgedeckt, um die Dreheinrichtung 3,
den Sub-Stator 6 und den Stator 7 jeweils miteinander
zu verbinden. Die Hülse 4 wird
dann von der unteren Seite her eingeführt und mit der Dreheinrichtung 3 verbunden.
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Anschließend wird die Dreheinrichtung 3 im Uhrzeigersinn
oder gegen den Uhrzeigersinn gedreht, um das flache Kabel 15 so
einzustellen, dass es den neutralen Zustand zwischen dem aufgewickelten
und dem abgewickelten Zustand einnimmt, und dann werden das Verschlussteil 7c,
die Verriegelungsfeder 7d und die kurze Feder 7e mit
dem Passabschnitt 7b verbunden. Anschließend wird
der Befestigungsstecker 17 mit dem Sub- Stator 6 verbunden, um das
Eingriffsloch 17c mit dem Vorsprung 3d der Dreheinrichtung 3 in
Eingriff zu bringen, wodurch eine Rotation der Dreheinrichtung 3 und
des Sub-Stators 6 relativ zueinander vermieden und ein zusammengebauter
Drehverbinder 1 erhalten wird.
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Nun kann der Drehverbinder 1 ohne
Umstände
zum Einsatz kommen, sobald dies erforderlich ist, indem der Befestigungsstecker 17 von
dem Sub-Stator 6 entfernt wird und das Verschlussteil 7c von
dem Passabschnitt 7b zusammen mit der Verriegelungsfeder 7d und
der kurzen Feder 7e entfernt wird. Auf diese Weise kann
das rotierende Gehäuse 2 in
dem Drehverbinder 1 im Uhrzeigersinn oder gegen den Uhrzeigersinn
relativ zum feststehenden Gehäuse 5 um
die Anzahl von Umdrehungen gemäß der Länge des
flachen Kabels 15 gedreht werden. Wenn das rotierende Gehäuse 2 wie
oben beschrieben gedreht wird, dann wird das Ringteil 10 mittels
des Umkehrabschnitts 15d des flachen Kabels 15 bewegt,
welcher in Umfangsrichtung innerhalb des ringförmigen Spalts S, der durch
das rotierende Gehäuse 2 und das
feststehende Gehäuse 5 definiert
ist (siehe 2), in Eingriff
mit der Regulierrolle 11 steht, wodurch das reibungslose
Aufwickeln und Abwickeln des flachen Kabels 15 ermöglicht wird.
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In dem so montierten Drehverbinder 1 kommt
das Ringteil 10 an der Spitze der inneren Umfangskante 10f elastisch
an dem Absatz 3e, der entlang der unteren äußeren Peripherie
des inneren zylindrischen Schaftes 3a angeformt ist, zur
Anlage, und der angeformte Schaft 11a der Regulierrolle 11 kommt
an der oberen Oberfläche 7a des
Stators 7 zur Anlage, wie in 2 dargestellt.
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Somit wird das Ringteil 10 in
der Weise geführt,
dass dessen untere Oberfläche 10g nicht
in Kontakt mit der oberen Oberfläche 7a des
Stators 7 gelangt, so dass das Element 10 in Umfangsrichtung innerhalb
des ringförmigen
Spalts S (siehe 2) bewegt
werden kann, ohne in Kontakt mit der oberen Oberfläche 7a des
Stators 7 zu kommen.
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Daher wird das Ringteil 10 dergestalt
geführt, dass
es auch dann nicht gegen die Dreheinrichtung 3 oder den
Stator 7 stößt, wenn
der Drehverbinder 1 entlang der Drehachse aufgrund von
Vibrationen und dergleichen, die dann auftreten, wenn das Fahrzeug in
Betrieb ist, geschüttelt
wird, wodurch auch die Geräuscherzeugung,
das sogenannte Rattern, unterbunden wird.
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Es muss an dieser Stelle nicht eigens
erwähnt
werden, dass das Ringteil 10 nicht auf die obenstehende
Ausführungsform
beschränkt
ist, solange es die Regulierrollen 11 elastisch auf den
Passzylindern 10 abstützen
kann, und die nachfolgenden Anordnungen sind ebenso möglich.
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In den Zeichnungen, auf die im Folgenden Bezug
genommen wird, sind die Elemente, die denjenigen der obenstehenden
Ausführungsformen
entsprechen, mit denselben Bezugsziffern bezeichnet, und auf eine
Beschreibung derselben wird verzichtet, um Wiederholungen zu vermeiden.
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An dem Ringteil 10 kann
der Eingriffsabsatz 10d, der an der inneren Oberfläche des
Passzylinders 10b angeformt ist, durch eine Stoppkante 10e ersetzt
werden, die an einem oberen Teil angeformt ist, wie in 3 dargestellt, und es ist
ein nachgiebiges Eingriffsstück 11f mit
einer hakenartigen Form am innenliegenden Zylinder 11b der
Regulierrolle 11 angeformt. An dem Ringteil 10 kann
eine Druckfeder 18 zwischen dem Passzylinder 10b und
dem inneren Zylinder 11b angeordnet sein, um elastisch
zwischen der Stoppkante 10e und dem nachgiebigen Eingriffsstück 11f aufgenommen
zu werden, wie dargestellt.
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Andererseits kann bei dem Ringteil 10,
wie in 5 dargestellt,
die Druckfeder 18, die sich zwischen dem Passzylinder 10b und
dem inneren Zylinder 11b befindet, durch ein nachgiebiges
Teil 19 ersetzt werden, das aus einem Kunstharz, wie beispielsweise
Acrylnitrilbutadienstyrol (NBR), aus einem Silikonelastomer oder
einem Elastomerharz besteht, und das nachgiebige Teil 19 kann
elastisch zwischen der Stoppkante 10e und dem elastischen
Eingriffsstück 11f aufgenommen
sein.
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Ansonsten kann bei dem Ringteil 10 der
angeformte Schaft 11a an einem unteren Teil radial nach
außen
vergrößert werden,
um so einen Dichtflansch 11g zu bilden, der in engen Kontakt mit
der inneren Wand des Passzylinders 10b gebracht wird, wie
in 6 dargestellt. Somit
kann bei dem Ringteil 10 jede Regulierrolle 11 auf
dem Passzylinder 10b mit Hilfe eines Fluids Lq, beispielsweise
mit Öl,
Fett oder Luft, das in den geschlossenen Spalt zwischen dem Passzylinder 10b,
dem inneren Zylinder 11b und dem Dichtungsflansch 11g eingefüllt ist,
elastisch abgestützt
sein.