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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Drehverbinder gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1.
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2. Beschreibung des einschlägigen Standes
der Technik
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Drehverbinder
beinhalten z.B. ein Statorgehäuse,
das an einer an einer Lenkeinheit eines Kraftfahrzeugs vorgesehenen
Kombinationsschalteranordnung befestigt ist, ein Rotorgehäuse, das
an einem Lenkrad angebracht ist, sowie ein flexibles Kabel, das
in einem zwischen dem Statorgehäuse
und dem Rotorgehäuse
gebildeten ringförmigen
Aufnahmeraum aufgewickelt ist. Diese Drehverbinder werden zum Schaffen
einer elektrischen Verbindung beispielsweise für eine Airbag-Aufblaseinrichtung
verwendet, die an einem Lenkrad vorgesehen ist, das eine begrenzte
Anzahl von Umdrehungen besitzt.
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Unter
derartigen Drehverbindern gibt es einen bekannten Drehverbinder
gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1, wie er z.B. in der japanischen ungeprüften Patentanmeldung
mit der Veröffentlichungsnummer
2002-58150 (= EP-A-1
180 831, der als nähester
Stand der Technik betrachtet wird) gezeigt ist. (siehe Seiten 5
und 6 sowie 2 der Veröffentlichung). Dieser Drehverbinder
beinhaltet ein Rotorgehäuse,
das aus einem oberen und einem unteren Rotorelement bzw. Drehelement
gebildet ist, die im letzten Stadium des Montagevorgangs im Schnappsitz
in integraler Weise aneinander angebracht werden, so dass das Rotorgehäuse an einem Statorgehäuse drehbar
angebracht ist. 3 zeigt eine Schnittdarstellung
eines Beispiels eines solchen bekannten Drehverbinders. Dieser Drehverbinder beinhaltet
in erster Linie ein Statorgehäuse 20,
ein Rotorgehäuse 21,
das an dem Statorgehäuse 20 drehbar
angebracht ist, einen Halter 23, der in einem ringförmigen Aufnahmeraum 22 zwischen
den Gehäusen 20 und 21 drehbar
angeordnet ist, sowie ein streifenartiges Flachka bel 24,
das in dem Aufnahmeraum 22 in aufgewickelter Weise untergebracht
ist.
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Das
Statorgehäuse 20 beinhaltet
einen äußeren zylindrischen
Bereich 25 sowie eine Bodenabdeckung 26, die aus
Kunstharzmaterial gebildet sind und beispielsweise im Schnappsitz
miteinander vereinigt sind. Eine Steuerwand 25a ragt von
dem oberen Ende des äußeren zylindrischen
Bereichs 25 nach innen, und eine kreisförmige zentrale Öffnung 26a ist
im Zentrum der Bodenabdeckung 26 ausgebildet. Das Rotorgehäuse 21 beinhaltet
ein oberes Rotorelement 27 und ein unteres Rotorelement 28, die
aus Kunstharz hergestellt sind. Das obere Rotorelement 27 weist
eine ringförmige
obere Platte 27a und einen inneren zylindrischen Bereich 27b auf,
der sich von dem inneren Rand der oberen Platte 27a nach
unten erstreckt. Die obere Platte 27a und der innere zylindrische
Bereich 27b sind einstückig
ausgebildet. Das untere Rotorelement 28 beinhaltet eine zylindrische
Wand 28a und einen Flansch 28b, der von dem unteren
Ende der zylindrischen Wand 28a nach außen ragt. Die zylindrische
Wand 28a und der Flansch 28b sind einstückig ausgebildet.
Die zylindrische Wand 28a ist in den inneren zylindrischen
Bereich 27b eingeschnappt, so dass das obere Rotorelement 27 und
das untere Rotorelement 28 in integraler Weise aneinander
angebracht sind. Bei der integralen Ausbildung des oberen Rotorelements 27 und des
unteren Rotorelements 28 wird die untere Oberfläche des äußeren Rands
der oberen Platte 27a des oberen Rotorelements 27 mit
dem oberen Ende der Steuerwand 25a des äußeren zylindrischen Bereichs 25 in
Berührung
gebracht, während
der Flansch 28b des unteren Rotorelements 28 mit
der unteren Oberfläche
an dem Rand der Bodenabdeckung 26 um die zentrale Öffnung 26a herum
in Berührung
gebracht wird. Als Ergebnis hiervon ist das Rotorgehäuse 21 an
dem Statorgehäuse 20 drehbar
angebracht.
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Der
Aufnahmeraum 22 ist durch den äußeren zylindrischen Bereich 25 und
die Bodenabdeckung 26 des Statorgehäuses 20 sowie durch
die obere Platte 27a und den inneren zylindrischen Bereich 27b des
Rotorgehäuses 21 gebildet.
In diesem Aufnahmeraum 22 sind der Halter 23 und
das Flachkabel 24 untergebracht. Der Halter 23 beinhaltet
Rollen 23a und eine ringförmige Drehplatte 23b.
Die Drehplatte 23b ist aus Kunstharz hergestellt und ist auf
der oberen Oberfläche
der Bodenabdeckung 26 drehbar angeordnet. Die Rollen 23a sind an
der oberen Oberfläche
der Drehplatte 23b drehbar abgestützt, und Öffnungen mit einer vorbestimmten
Größe sind
zwischen den Rollen 23a in einander benachbarter Weise
in Umfangsrichtung gebildet. Der Aufnahmeraum 22 nimmt
das Flachkabel 24 derart auf, dass dessen Wickelrichtung
an jedem beliebigen Punkt seiner Länge umgekehrt werden kann.
Das Flachkabel 24 lässt
sich um eine beliebige der Rollen 23a an dem Halter 23 umlenken.
Leitungsblöcke (nicht
gezeigt) sind mit den Längsrichtungsenden des
Flachkabels 24 verbunden. Diese Leitungsblöcke sind
an vorbestimmten Stellen des äußeren zylindrischen
Bereichs 25 und des oberen Rotorelements 27 derart
festgelegt, dass das Flachkabel 24 mit der Außenseite
der Gehäuse 20 und 21 in
elektrischer Verbindung steht.
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Wenn
bei dem Drehverbinder mit der vorstehend beschriebenen Konstruktion
das Rotorgehäuse 21 (das
obere Rotorelement 27 und das untere Rotorelement 28)
entweder in Vorwärtsrichtung
oder in Rückwärtsrichtung
in Bezug auf das Statorgehäuse 20 (den äußeren zylindrischen
Bereich 25 und die Bodenabdeckung 26) rotationsmäßig bewegt
wird, bewegt sich der Umlenkbereich des Flachkabels 24 um
einen kleineren Rotationsbetrag als das obere Rotorelement 27 in
der gleichen Richtung, und der Halter 23 bewegt sich in
entsprechender Weise in der gleichen Richtung. Als Ergebnis hiervon
wird das Flachkabel 24 von dem inneren zylindrischen Bereich 27b des
oberen Rotorelements 27 abgewickelt und auf den äußeren zylindrischen
Bereich 25 gewickelt, oder es wird von dem äußeren zylindrischen Bereich 25 abgewickelt
und um den inneren zylindrischen Bereich 27b aufgewickelt,
und zwar mit einer Länge,
die in etwa dem Doppelten des Bewegungsbetrages entspricht.
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Der
vorstehend beschriebene bekannte Drehverbinder hält das Statorgehäuse 20 und
das Rotorgehäuse 21 in
Axialrichtung, indem die untere Oberfläche an dem äußeren Rand der oberen Platte 27a mit
dem oberen Ende der Steuerwand 25a in Berührung gebracht
ist und der Flansch 28b des unteren Rotorelements 28 mit
der unteren Oberfläche
an dem Rand der Bodenabdeckung 26 um die zentrale Öffnung 26a herum
in Berührung
gebracht ist. Das Rotorgehäuse 21 kann
somit in gleichmäßiger Weise rotationsmäßig bewegt
werden, wobei die Berührungsflächen übereinander
gleiten, wenn die dimensionsmäßige Genauigkeit
der jeweiligen Elemente eingehalten wird. Die dimensionsmäßige Genauigkeit
der durch Formen gebildeten Komponenten, die das Statorgehäuse 20 und
das Rotorgehäuse 21 bilden,
neigt jedoch zu einer Verschlechterung, da die Gleitberührungsflächen der
oberen Platte 27a und der Steuerwand 25a über eine
große
Distanz von dem Rotationszentrum des Rotorgehäuses 21 getrennt sind.
Darüber
hinaus kommt es bei der oberen Platte 27a leicht z.B. zu
dimensionsmäßigen Schwankungen
und Verwerfung aufgrund von Änderungen
in der Umgebungstemperatur. Als Ergebnis hiervon verursachen die
Gleitbereiche der oberen Platte 27a und der Steuerwand 25a leider
ein ungewöhnliches
Geräusch,
wenn das Rotorgehäuse 21 rotationsmäßig bewegt
wird.
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KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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In
Anbetracht der vorstehend geschilderten Umstände beim einschlägigen Stand
der Technik besteht das Ziel der vorliegenden Erfindung in der Schaffung
eines Drehverbinders, bei dem die Entstehung von ungewöhnlichem
Geräusch
an den Gleitbereichen unterbunden ist.
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Zum
Erreichen des vorstehend genannten Ziels weist ein Drehverbinder
gemäß der vorliegenden
Erfindung die Merkmale des Anspruchs 1 auf.
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Bei
dem Drehverbinder mit einer derartigen Konstruktion ist der Rand
um die zentrale Öffnung der
Bodenplatte herum, bei der es sich um eine Komponente des Statorgehäuses handelt,
zwischen dem Abstandselement, das an der äußeren Umfangsfläche des
Bodenteils des inneren zylindrischen Bereichs des oberen Rotorelements
festgelegt ist, und dem Flansch des unteren Rotorelements gehalten, der
an der Innenumfangsfläche
des inneren zylindrischen Bereichs festgelegt ist. Auf der Basis
der Haltebereiche kann somit die integrale Anordnung auf dem oberen
und dem unteren Rotorelement in Axialrichtung in Bezug auf das Statorgehäuse gehalten werden.
Die Gleitflächen
bzw. Gleitbewegungsflächen,
die als Basis des Erzeugnisses dienen, können in der Nähe des Rotationszentrums
angeordnet werden, und auf diese Weise lässt sich eine hohe dimensionsmäßige Genauigkeit
bei diesen in einfacherer Weise aufrechterhalten. Dadurch lässt sich
die Entstehung von ungewöhnlichem
Geräusch
aufgrund der Gleitflächen
unterbinden.
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Bei
der vorstehend beschriebenen Konstruktion sind das Abstandselement
und das untere Rotorelement vorzugsweise aus einem anderen Kunstharz hergestellt
als die Bodenplatte. Dies erlaubt eine effektivere Reduzierung von
ungewöhnlichem
Geräusch
aufgrund der Gleitflächen.
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Bei
der vorstehend beschriebenen Konstruktion weist ferner das untere
Rotorelement vorzugsweise einen ringförmigen Passbereich auf, der
im Zentrum von diesem ausgebildet ist. Dieser ringförmige Passbereich
lässt sich
auf die Außenumfangsfläche einer
Lenkwelle passen. Der ringförmige Passbereich
kann die integrale Anordnung aus oberem und unterem Rotorelement
in Radialrichtung des Statorgehäuses
halten.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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In
den Zeichnungen zeigen:
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1 eine
Schnittdarstellung eines Drehverbinders, der an einer Lenkwelle
angebracht ist, gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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2 eine
auseinandergezogene Perspektivansicht des Drehverbinders; und
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3 eine
Schnittdarstellung eines Beispiels eines bekannten Drehverbinders.
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BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN
AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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Ein
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die
Zeichnungen beschrieben. 1 zeigt eine Schnittdarstellung
eines Drehverbinders, der auf einer Lenkwelle angebracht ist, gemäß dem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung. 2 zeigt
eine auseinandergezogene Perspektivansicht des Drehverbinders.
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Der
Drehverbinder gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
beinhaltet in erster Linie ein Statorgehäuse 1, ein Rotorgehäuse 2,
das an dem Statorgehäu se 1 drehbar
angebracht ist, einen Halter 4, der in einem zwischen dem
Gehäuse 1 und
dem Gehäuse 2 gebildeten
ringförmigen
Aufnahmeraum 3 drehbar angeordnet ist, sowie ein streifenartiges Flachkabel 5,
das in dem Aufnahmeraum 3 in aufgewickelter Weise untergebracht
ist.
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Das
Statorgehäuse 1 beinhaltet
einen äußeren zylindrischen
Bereich 6 aus Kunstharz, nämlich Polyacetal (POM), sowie
eine Bodenabdeckung 7 aus einem weiteren Kunstharz, nämlich Polybutylenterephthalat
(PBT). Der äußere zylindrische
Bereich 6 und die Bodenabdeckung 7 sind z.B. im
Schnappsitz in integraler Weise aneinander angebracht. Ein Deckel 6a und
Befestigungsteile (nicht gezeigt) sind an der Außenumfangsfläche des äußeren zylindrischen
Bereichs 6 in integraler Weise ausgebildet. Die Befestigungsteile
sind z.B. an einer Kombinationsschalteranordnung einer Lenkeinheit
mittels Schrauben befestigt. Die Bodenabdeckung 7 bildet
die Bodenplatte des Statorgehäuses 1.
Obwohl der äußere zylindrische
Bereich 6 und die Bodenabdeckung 7 bei dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel
separat gebildet sind und im Schnappsitz aneinander angebracht sind,
können
diese auch in integraler Weise miteinander ausgebildet werden. Eine
kreisförmige zentrale Öffnung 7a ist
im Zentrum der Bodenabdeckung 7 ausgebildet, und ein Halteteil 7b ist
in integraler Weise an dem äußeren Rand
der Bodenabdeckung 7 ausgebildet.
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Das
Rotorgehäuse 2 beinhaltet
ein oberes Rotorelement 8 aus Kunstharz, nämlich Polybutylenterephthalat
(PBT), sowie ein unteres Rotorelement 9 aus einem weiteren
Kunstharz, nämlich
Polypropylen (PP). Das obere Rotorelement 8 beinhaltet
eine ringförmige
obere Platte 8a sowie einen inneren zylindrischen Bereich 8b,
der sich von dem inneren Rand der oberen Platte 8a nach
unten erstreckt. Die obere Platte 8a und der innere zylindrische
Bereich 8b sind in integraler Weise ausgebildet. Das untere
Ende des inneren zylindrischen Bereichs 8b ist im Inneren
der zentralen Öffnung 7a der
Bodenabdeckung 7 angeordnet. Ein ringförmiges Abstandselement 10 ist
auf die Außenumfangsfläche des
Bodenteils des inneren zylindrischen Bereichs 8b aufgeschnappt.
Dieses Abstandselement 10 ist aus Kunstharz hergestellt, nämlich Polyacetal
(POM), und besitzt einen Außendurchmesser,
der größer ist
als der Durchmesser der zentralen Öffnung 7a. Dagegen
beinhaltet das untere Rotorelement 9 einen ringförmigen Passbereich 9a, eine
zylindrische Wand 9b und einen Flansch 9c, die in integraler
Weise ausgebildet sind. Eine Lenkwelle S ist in den ringförmigen Passbereich 9a eingepasst, der
am Weitesten innen befindlich angeordnet ist. Die zylindrische Wand 9b ist
konzentrisch außenseitig von
dem ringförmigen
Passbereich 9a angeordnet. Diese zylindrische Wand 9b ist
durch die zentrale Öffnung 7a hindurch
in den inneren zylindrischen Bereich 8b eingeschnappt,
um das obere Rotorelement 8 und das untere Rotorelement 9 in
Form einer integralen Einheit auszubilden. Der Flansch 9c ragt
von dem unteren Ende der zylindrischen Wand 9b nach außen und
hat eine ringförmige
Gestalt mit einem Außendurchmesser,
der größer ist
als der Durchmesser der zentralen Öffnung 7a. Das Abstandselement 10 und
der Flansch 9c des unteren Rotorelements 9 halten
den Rand der Bodenabdeckung 7 um die zentrale Öffnung 7a herum
fest, so dass das Rotorgehäuse 2 an
dem Statorgehäuse 1 drehbar
angebracht ist, wobei die Haltebereiche als Gleitflächen wirken.
Der ringförmige
Aufnahmeraum 3 ist zwischen dem äußeren zylindrischen Bereich 6 und
der Bodenabdeckung 7 des Statorgehäuses 1 sowie zwischen
der oberen Platte 8a und dem Innenumfangsbereich 8b des
Rotorgehäuses 2 gebildet.
Der äußere zylindrische
Bereich 6 ist dem inneren zylindrischen Bereich 8b zugewandt
gegenüberliegend
angeordnet, und die obere Platte 8a ist der Bodenabdeckung
(Bodenplatte) 7 in dem Aufnahmeraum 3 zugewandt
gegenüberliegend
angeordnet. Ein Treibstift 8c ist auf der oberen Platte 8a des
oberen Rotorelements 8 vorgesehen. Dieser Treibstift 8c steht
mit einem Lenkrad in Eingriff, um das Drehmoment des Lenkrads auf
das obere Rotorelement 8 zu übertragen.
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Der
Halter 4 beinhaltet Rollen 4a und eine ringförmige Drehplatte 4b.
Die Drehplatte 4b ist aus einem Kunstharz hergestellt,
nämlich
Polypropylen (PP), und ist auf der Bodenabdeckung 7 in
dem Aufnahmeraum 3 drehbar angeordnet, wobei die Außenumfangsfläche des
Bodenteils des inneren zylindrischen Bereichs 8b als Führungsteil
dient. Die Rollen 4a sind auf der oberen Oberfläche der
Drehplatte 4b drehbar abgestützt, und Öffnungen mit einer vorbestimmten
Größe sind
in einander benachbarter Weise in Umfangsrichtung zwischen den Rollen 4a gebildet.
In dem Aufnahmeraum 3 ist das Flachkabel (flexibles Kabel) 5 untergebracht,
wobei die Wicklungsrichtung von diesem an jeder beliebigen Stelle
seiner Länge
umgekehrt bzw. umgelenkt werden kann. Der Umlenkungsbereich des
Flachkabels 5 ist in einer beliebigen der Öffnungen
an dem Halter 4 angeordnet. Die Längsenden des Flachkabels 5 sind
mit der Außenseite
der Gehäuse 1 und 2 elektrisch
verbunden, und Leitungsblöcke 11 und 12 sind
mit den jeweiligen Längsenden
verbunden. Der eine Leitungsblock 11 ist in dem Halteteil 7b der
Bodenabdeckung 7 festgelegt und mit dem Deckel 6a des äußeren zylindrischen
Bereichs 6 abgedeckt, während
der andere Leitungsblock 12 im Inneren einer Haltewand 8d festgelegt
ist, die an der oberen Platte 8a des oberen Rotorelements 8 vorgesehen
ist.
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Der
Drehverbinder mit der vorstehend beschriebenen Konstruktion wird
in eine Lenkeinheit eines Kraftfahrzeugs integriert. Das Statorgehäuse 1 (der äußere zylindrische
Bereich 6 und die Bodenabdeckung 7) ist z.B. an
einer Kombinationsschalteranordnung festgelegt, und der Treibstift 8c des
oberen Rotorelements 8 befindet sich im Eingriff mit den Lenkrad,
wobei die Lenkwelle S in den ringförmigen Passbereich 9a des
unteren Rotorelements 9 gepasst ist.
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Wenn
ein Fahrer im Betrieb das Lenkrad im Uhrzeigersinn oder im Gegenuhrzeigersinn
dreht, wird das resultierende Drehmoment durch den Treibstift 8c auf
das obere Rotorelement 8 des Drehverbinders übertragen,
um dadurch das Rotorgehäuse 2 (das
obere Rotorelement 8 und das untere Rotorelement 9)
im Uhrzeigersinn oder im Gegenuhrzeigersinn in Bezug auf das Statorgehäuse 1 rotationsmäßig zu bewegen.
Wenn z.B. das obere Rotorelement 8 ausgehend von der neutralen
Position des Lenkrads im Uhrzeigersinn rotationsmäßig bewegt
wird, bewegt sich der Umlenkbereich des Flachkabels 5 um
einen geringeren Rotationsbetrag als das obere Rotorelement 8 im
Uhrzeigersinn, und der Halter 4, durch den der Umlenkbereich
des Flachkabels 5 hindurch läuft, bewegt sich entsprechend
im Uhrzeigersinn. Als Ergebnis hiervon wird das Flachkabel von der
Außenumfangsfläche des
inneren zylindrischen Bereichs 8b abgewickelt und auf die
Innenumfangsfläche
des äußeren zylindrischen
Bereichs 6 aufgewickelt, und zwar über eine Länge, die in etwa das Doppelte
des Bewegungsbetrages beträgt.
Wenn dagegen das obere Rotorelement 8 ausgehend von der neutralen
Position des Lenkrads im Gegenuhrzeigersinn rotationsmäßig bewegt
wird, bewegt sich der Umlenkbereich des Flachkabels 5 um
einen geringeren Rotationsbetrag als das obere Rotorelement 8 im Gegenuhrzeigersinn,
und der Halter 4 bewegt sich entsprechend im Gegenuhrzeigersinn.
Als Ergebnis hiervon wird das Flachkabel 5 von der Innenumfangsfläche des äußeren zylindrischen
Bereichs 6 um eine Länge,
die in etwa das Doppelte des Be wegungsbetrages beträgt, um die
Außenumfangsfläche des
inneren zylindrischen Bereichs 8b aufgewickelt.
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Wie
vorstehend beschrieben worden ist, ist bei dem vorstehenden Ausführungsbeispiel
das Abstandselement 10 an der Außenumfangsfläche des Bodenteils
des inneren zylindrischen Bereichs 8b befestigt, und der
Rand der Bodenabdeckung 7 um die zentrale Öffnung 7a herum
ist zwischen dem Abstandselement 10 und dem Flansch 9c des
unteren Rotorelements 9 gehalten. Das Rotorgehäuse 2 dreht
sich zusammen mit den Berührungsbereichen des
Abstandselements 10 und der Bodenabdeckung 7,
wobei die Berührungsbereiche
des Flansches 9c und der Bodenabdeckung 7 als
Gleitflächen
dienen. Somit können
Gleitflächen,
die als Basis des Produkts dienen, in der Nähe des Rotationszentrums positioniert
werden, und auf diese Weise lässt
sich eine hohe dimensionsmäßige Genauigkeit
von diesen in einfacherer Weise aufrechterhalten. Dies ermöglicht die
Unterbindung von ungewöhnlichem
Geräusch, das
aufgrund der Gleitflächen
erzeugt wird. Ferner ist die Bodenabdeckung 7 aus einem
anderen Kunstharzmaterial als dem Kunstharzmaterial für das untere
Rotorelement 9 und das Kunstharzmaterial für das Abstandselement 10 gebildet,
so dass sich ungewöhnliches
Geräusch
aufgrund der Gleitflächen
der Bodenabdeckung 7 und des Abstandselements 10 sowie
der Gleitflächen
der Bodenabdeckung 7 und des Flansches 9c in wirksamer
Weise reduzieren lässt.
Weiterhin ist der ringförmige
Passbereich 9a, in den die Lenkwelle S eingepasst ist,
im Zentrum des unteren Rotorelements 9 ausgebildet. Der
ringförmige
Passbereich 9a kann das Statorgehäuse 1 und das Rotorgehäuse 2 in
Radialrichtung festhalten. Dadurch ist die innere Konstruktion des
Drehverbinders vereinfacht.