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Die vorliegende Erfindung betrifft Drehkontaktoren,
insbesondere für Kraftfahrzeuge, bestehend aus zwei
koaxialen Teilen, die im Verhältnis zueinander
drehbeweglich entgegen biegsamen elektrischen
Verbindungsmitteln gelagert sind, etwa biegsamen
Signalübertragungsmitteln, die ein spiralförmig gewickeltes Band
zwischen den besagten Teilen umfassen.
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Einer der Teile kann beispielsweise drehbeweglich
gelagert sein, wobei er mit dem Lenkrad eines
Kraftfahrzeugs verbunden ist, während der andere Teil
ortsfest angebracht und mit der Lenksäule verbunden
ist.
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Die biegsamen elektrischen Verbindungsmittel sind in
der Art einer Uhrfeder spiralförmig gewickelt. Diese
Mittel ermöglichen die Herstellung von elektrischen
Verbindungen, insbesondere zur Übertragung von
Signalen, etwa von elektrischen Signalen, zwischen einer
oder mehreren ersten Vorrichtungen, die mit dem
Lenkrad des Fahrzeugs verbunden sind, und einer oder
mehreren zweiten Vorrichtungen, die mit der Lenksäule
oder mit dem Fahrgestell des Fahrzeugs verbunden sind.
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Die ersten Vorrichtungen können beispielsweise aus
elektrischen Schaltern bestehen, etwa dem Signalhorn,
oder aus einer als "Airbag" bezeichneten
Sicherheitsvorrichtung mit einem Luftsack, der sich bei einem
Aufprall mit Luft füllt, um den Fahrer zu schützen.
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Derartige Drehkontaktoren werden beispielsweise in den
Dokumenten EP-A-0 479 567, EP-A-0 479 578 sowie in der
am 7. Oktober 194 veröffentlichten FR-A-2 703 522
beschrieben.
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Die besagten biegsamen Mittel können zum Beispiel aus
einem Band in Form von elektrischen Leiterbahnen aus
Kupfer bestehen, die auf einem Polyesterfilm mit einem
darauf aufgebrachten Isolierstoff angebracht sind, der
als "Coverlay" bezeichnet wird. Als Variante kann das
Band einen oder mehrere parallele und gegeneinander
isolierte Leitungsdrähte umfassen.
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Wie in der FR-A-2 703 522 beschrieben, kann das Band
in zwei Teilstücke unter Einfügung eines
Kopplungsstücks unterteilt sein, wobei die Teilstücke jeweils
aus einem spiralförmig gewickelten, elektrisch
leitenden Streifen bestehen.
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In allen Fällen besteht die Möglichkeit, 1,75 bis 3,5
Lenkradumdrehungen in beiden Richtungen auszuführen.
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Dieser Drehkontaktor wird durch einen
Fahrzeugausrüster hergestellt und in seiner mittleren oder
zentralen Position an den Automobilhersteller geliefert.
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Dazu erfolgt, da einer der Teile des Kontaktor
drehbeweglich im Verhältnis zum anderen Teil angebracht
ist, die Halterung des drehbeweglichen Teils entweder
durch mechanische Mittel, bei denen üblicherweise eine
Klemmschraube zum Einsatz kommt, oder zumeist anhand
eines Haftetiketts, das bei der ersten Drehung des
Lenkrads durchtrennt wird. Dadurch wird der Kontaktor
in der richtigen Position eingebaut, wobei das Band
nicht beschädigt werden kann.
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Dies ist jedoch nicht möglich, wenn im Zusammenhang
mit einer Instandsetzung des Fahrzeugs, beispielsweise
in einer Kfz-Werkstatt, Arbeiten am Drehkontaktor
durchgeführt werden.
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So kann es notwendig sein, diesen Drehkontaktor
ausund anschließend wiedereinzubauen.
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Dabei ergibt sich ein Problem, da der Drehkontaktor
beim Wiedereinbau in seiner mittleren oder zentralen
Position eingebaut werden muß.
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Dazu enthält das vorgenannte Haftetikett die
erforderlichen Anweisungen für die Neuzentrierung des
Drehkontaktors nach einem Ausbau. Praktisch wird der
Drehkontaktor bis zu einer seiner Endpositionen
aufgewickelt und anschließend wieder abgewickelt, wobei
die Anzahl der Umdrehungen gezählt werden.
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Bei diesem Vorgang kann das Band beschädigt werden,
insbesondere wenn das Band in der falschen Richtung
gedreht wird, wobei es sich zurückdrehen oder falten
kann. Außerdem ist diese Methode nicht sehr präzise.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin,
diese Nachteile zu beseitigen, so daß bei einem
Wiedereinbau die mittlere Position des Drehkontaktors
leicht gefunden werden kann, ohne die Möglichkeit von
Fehlbetätigungen und einer Aufwicklung des Bands in
der falschen Richtung.
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Erfindungsgemäß ist ein Drehkontaktor der vorgenannten
Art dadurch gekennzeichnet, daß einer der besagten
Teile ein axial abgestuftes treibendes Rad trägt,
während der andere der besagten Teile zum
Zusammenwirken mit dem treibenden Rad ein axial abgestuftes
getriebenes Rad trägt, daß eine erste Stufe des
treibenden Rads eine Rohrform aufweist, die örtlich durch
eine radial vorspringende Nase unterbrochen wird,
während eine erste Stufe des getriebenen Rads
Kontaktzähne umfaßt, die durch die besagte Nase mitgenommen
werden können, daß eine zweite Stufe des treibenden
Rads eine Rohrform aufweist, die örtlich durch eine
Freigabeaussparung unterbrochen wird, während eine
zweite Stufe des getriebenen Rads Sperrzähne umfaßt,
die mit der zweiten Stufe des treibenden Rads
zusammenwirken und jeweils in die besagte
Freigabeaussparung eingreifen können, um das getriebene Rad
freizugeben.
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Dadurch wird eine Umdrehungszähler- und
Sperrvorrichtung geschaffen, die eine leichte, völlig sichere,
präzise und schnelle Auffindung der mittleren Position
des Drehkontaktors ermöglicht.
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Dank der Sperrzähne wird das getriebene Rad gegen
Verdrehung gesichert, solange sich einer der
Sperrzähne nicht gegenüber der Freigabeaussparung befindet.
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Sobald der besagte Zahn in die Freigabeaussparung
eingreift, kann sich das getriebene Rad drehen, wobei
die Nase des treibenden Rads mit einem Kontaktzahn in
Eingriff treten und das getriebene Rad drehen kann.
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So ist es beispielsweise nach Anbringung einer
Markierung auf dem treibenden Rad und auf dem getriebenen
Rad möglich, die besagten Markierungen einander
gegenüber einzustellen und die zentrale Position
aufzufinden.
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Dabei ist zu beachten, daß die Anzahl der Teile
minimal ausfällt und daß diese Teile einfach und robust
ausgeführt sind. So hat insbesondere das treibende Rad
eine äußerst einfache Form mit zwei rohrförmigen
Teilen in unterschiedlicher Größe, die durch die Nase
zw.
durch die Aussparung unterbrochen werden.
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Die Nase befindet sich vorzugsweise gegenüber der
Freigabeaussparung. Dadurch wird die Herstellung des
treibenden Rads vereinfacht und die Präzision der
erfindungsgemäßen Vorrichtung verbessert.
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Die Kontaktzähne sind vorteilhafterweise umfangsmäßig
im Verhältnis zu den Sperrzähnen versetzt. Dank dieser
Anordnung wird jede Verspreizung verhindert. Die
beweglichen Teile sind daher nicht anfällig.
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Um jedes Zurückdrehen des Kabels auszuschließen,
umfaßt nach einem anderen Merkmal das getriebene Rad
einen Sperrkreissektor.
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Wenn sich dieser Kreissektor gegenüber der ersten
Stufe des treibenden Rads befindet, kommt dabei die
Nase am getriebenen Rad zum Anschlag, wodurch jede
weitere Bewegung verhindert wird.
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Die nachstehende Beschreibung veranschaulicht die
Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten
Zeichnungen, auf denen folgendes dargestellt ist:
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- Figur 1 zeigt im Axialschnitt eine Teilansicht eines
Drehkontaktors nach dem Stand der Technik.
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- Figur 2 zeigt eine perspektivische Ansicht eines
Gehäuses nach dem Stand der Technik.
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- Figur 3 zeigt eine Draufsicht einer
erfindungsgemäßen Umdrehungszähler- und Sperrvorrichtung.
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- Figur 4 zeigt eine Schnittansicht entlang der Linie
4-4 von Figur 3.
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- Figur 5 zeigt eine perspektivische Ansicht der
erfindungsgemäßen Umdrehungszählervorrichtung.
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In den Figuren 4 und 5 wird eine Umdrehungszähler- und
Sperrvorrichtung für die sichere Anbringung eines
Drehkontaktors mit biegsamen Übertragungsmitteln für
eine elektrische Verbindung in Form eines Bandkabels
für Kraftfahrzeuge veranschaulicht, der am Lenkrad des
besagten Fahrzeugs angeordnet ist.
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Dieser Drehkontaktor ermöglicht beispielsweise die
Betätigung einer Luftsack-Sicherheitseinrichtung
("Airbag").
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Wie dies in den vorerwähnten Dokumenten EP-A-0 479
567, EP-A-0 479 568 und FR-A-2 703 522 beschrieben
wird, umfaßt ein solcher Drehkontaktor (Figuren 1 und
2) bekanntlich zwei koaxiale Teile 1, 2, die im
Verhältnis zueinander drehbeweglich entgegen biegsamen
elektrischen Verbindungsmitteln 3 gelagert sind, die
ein zwischen den besagten Teilen 1 und 2 spiralförmig
gewickeltes Band umfassen.
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Dieses Band 3 kann mehrere Bahnen, beispielsweise aus
Kupfer umfassen, die auf einem Polyesterfilm
aufgebracht und mit einem Isolierstoff beschichtet sind,
der als "Coverlay" bezeichnet wird.
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Als Variante kann es sich um ein Kabel mit rundem oder
flachem Querschnitt handeln, das einen oder mehrere
parallele und gegeneinander isolierte, biegsame
elektrisch leitende Drähte enthält.
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Als Variante kann das Band 3, wie dies in der
vorerwähnten FR-A-2 703 522 beschrieben wird, in zwei
Teilstücke mit einem dazwischen eingefügten
Kopplungsstück unterteilt sein und zwei spiralförmig gewickelte
Streifen aus leitendem Material, beispielsweise aus
Kupfer, umfassen.
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Üblicherweise umfaßt einer 2 der Teile 1, 2 eine Nabe
20, die drehbar im Innern einer mittigen Bohrung 16
gelagert ist, die der andere Teil 1 enthält. Dieser
Teil 1 besteht selbst wiederum aus zwei Teilen 10, 11,
in deren Innern das Band 3 eingeschlossen ist.
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In den Figuren 1 und 2 umfaßt der erste Teil 1
beispielsweise ein hohles Gehäuse 10 mit U-förmigem
Querschnitt, das durch einen Deckel 11 mit einem
Querschnitt in umgekehrter L-Form abgedeckt wird.
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Die Nabe 20 weist einen abgestuften Bund 21 für ihre
axiale Sicherung im Verhältnis zum Deckel 11, dessen
ringförmiger Mittelteil in das Innere des Gehäuses 10
eingreift, bzw. zum rohrförmigen Mittelteil des
Gehäuses 10 auf.
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In der anderen Richtung ist diese Nabe 20 axial im
Verhältnis zum Gehäuse 10 durch Verrastung gesichert,
wobei die Nabe 20 Zähne 22 aufweist, die mit dem Boden
einer oder mehrerer Ausklinkungen 15 zusammenwirken,
die dazu in den Boden des Gehäuses 10 eingearbeitet
sind.
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Die Nabe 20, das Gehäuse 10 und der Deckel 11 sind
vorteilhafterweise aus Kunststoff ausgeführt, wobei
der Deckel 11 vorteilhafterweise aus transparentem
Kunststoff besteht.
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Das Gehäuse 10 enthält einen Abschnitt 14 für die
Anbringung eines der Enden des Bands 3 am Gehäuse 10
und für die Ausführung der elektrischen Anschlüsse.
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Dieses Gehäuse 10 umfaßt außerdem Laschen 13 für die
Befestigung des Deckels 11, der ebenfalls zu den
Laschen 13 passende Laschen aufweist, und zur
Befestigung der Baueinheit an einem ortsfesten Teil des
Fahrzeugs.
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Die Nabe 20 weist außerdem einen nicht dargestellten
Abschnitt für die Anbringung des anderen Endes des
Bands 3 an der Nabe 20 auf.
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Der Deckel 11 und das Gehäuse 10 tragen
vorteilhafterweise Schutzstreifen 12, um zu verhindern, daß sich
das Band im Deckel 11 und im Gehäuse 10 festsetzt.
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Dadurch wird es möglich, das Band bei der Betätigung
des Lenkrads auf- und abzuwickeln, wobei die Anzahl
der Umdrehungen, die üblicherweise ausgeführt werden
können, bei 1,75 bis 3,5 Umdrehungen liegt.
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Deshalb ist die mittlere oder zentrale Position des
Bands 3 zu markieren, wenn der Drehkontaktor nach
seinem Ausbau anschließend, beispielsweise in einer
Kfz-Werkstatt, wiedereingebaut werden soll.
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Wenn der Drehkontaktor nicht in seiner mittleren
Position wiedereingebaut wird, kann die vorgegebene
Anzahl der Lenkradumdrehungen nicht korrekt ausgeführt
werden, so daß das Band 3 schnell beschädigt werden
kann, wobei der Drehkontaktor außer Betrieb gesetzt
wird, ohne daß der Fahrer dies bemerkt.
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Um dieses Problem zu lösen, schlägt die Erfindung vor,
den Drehkontaktor mit einer Umdrehungszähler- und
Sperrvorrichtung 4, 5 zu versehen. Im einzelnen ist
ein Drehkontaktor der vorgenannten Art dadurch
gekennzeichnet, daß einer der besagten Teile 1, 2 ein axial
abgestuftes treibendes Rad 4 trägt, während der andere
der besagten Teile 2, 1 zum Zusammenwirken mit dem
treibenden Rad 4 ein axial abgestuftes getriebenes Rad
5 trägt, daß eine erste Stufe 41 des treibenden Rads 4
eine Rohrform aufweist, die örtlich durch eine radial
vorspringende Nase 44 unterbrochen wird, während eine
erste Stufe 61 des getriebenen Rads 5 Kontaktzähne 51
umfaßt, die durch die besagte Nase 44 mitgenommen
werden können, daß eine zweite Stufe 42 des
treibenden Rads 4 eine Rohrform aufweist, die örtlich durch
eine Freigabeaussparung 45 unterbrochen wird, während
eine zweite Stufe 62 des getriebenen Rads 5
Sperrzähne 52 umfaßt, die mit der zweiten Stufe 42 des
treibenden Rads 4 zusammenwirken und jeweils in die
besagte Freigabeaussparung 45 eingreifen können, um
das getriebene Rad 5 freizugeben.
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Zur Verringerung der Fertigungsgeräusche und zur
Verringerung der Trägheitsmomente sind das treibende 4
und das getriebene Rad 5 vorteilhafterweise aus
Kunststoff ausgeführt, wobei die Zähne 51, 52 eine leicht
gewölbte und damit unaggressive Form aufweisen. Die
axiale Abstufung 4 ergibt sich aus einer
Durchmesseränderung.
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Dabei haben die erste 41 und die zweite Stufe 42 eine
Rohrform, die örtlich durch die Nase 44 bzw. durch die
gegenüber der Nase 44 angeordnete Aussparung 45
unterbrochen wird. Die Außenkante - oder der Außenrand
- jeder der Stufen 41, 42 bildet dadurch eine
kreisförmige äußere Bahn. Diese Bahnen haben
unterschiedliche Durchmesser, wobei die zur Nase 44 gehörende
Bahn einen kleineren Durchmesser als die zur
Aussparung 45 gehörende Bahn aufweist.
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Die erste Stufe 61 des getriebenen Rads 5 bildet ein
Kontaktzahnrad, während die zweite Stufe 62 des
getriebenen Rads ein Sperrzahnrad bildet.
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Die Zähne 51 des Kontaktzahnrads 61 sind umfangsmäßig
im Verhältnis zu den Zähnen 52 des Sperrads 62
versetzt. Die Freigabeaussparung 45 befindet sich hier
gegenüber der Nase 62, wobei die Zähne 51 im
Verhältnis zu den Zähnen 52 radial vorspringen.
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Das Rad 61 weist einen endseitigen Kreissektor 53 auf.
Das gleiche gilt für das Rad 62, und zwar aus Gründen
einer Vereinfachung der Herstellung.
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Der Endteil des Rads 62 kann natürlich auch
ausgerundet
sein. Diese Räder 61, 62 weisen folglich Zahnbögen
auf.
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Die Zähne 51 können mit der Nase 44 in Berührung
kommen, während die beiden Zähne 52 mit der zweiten
Stufe (der Bahn) 42 des treibenden Rads 4 in Berührung
kommen können.
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Wie in Figur 5 zu erkennen ist, besteht ein geringes
Spiel zwischen der ersten Stufe (der Bahn) 41 des
treibenden Rads 4 und den Zähnen 51 des getriebenen
Rads 5. Zwei Zähne 52 stehen hingegen in Gleitkontakt
mit der zweiten Stufe 42 des treibenden Rads 4.
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Solange sich einer der Zähne 52 nicht gegenüber der
Freigabeaussparung 45 befindet, ist es daher nicht
möglich, das Rad 5 in Drehung zu versetzen. Das
treibende Rad 4 kann sich dagegen drehen, wobei die Bahn
der zweiten Stufe 42 an den beiden Zähnen 52 entlang
gleitet. Für die Räder 4, 5 wird vorteilhafterweise
ein Kunststoff mit niedrigem Reibungskoeffizient
gewählt. Wenn sich der betreffende Zahn 52 gegenüber
der Aussparung 45 befindet, ist es anschließend
möglich, das Rad 5 zu drehen, woraufhin die Nase 44 mit
einem der Zähne 51 in Eingriff tritt, um ihn drehend
mitzunehmen, während der vorgenannte Zahn 52 dann
vorzugsweise mit geringem Umfangsspiel in die Aussparung
45 eingreift. Das getriebene Rad 5 kann sich daraufhin
um den Wert eines Zahns drehen.
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Der umfangsmäßige Versatz zwischen den Zähnen 51, 52
wird vorteilhafterweise so gewählt, daß die Nase 44 an
den Zähnen 51 senkrecht zu der Achse angreift, die
durch die Drehpunkte des treibenden 4 und des
getriebenen Rads 5 hindurchgeht, um die Beanspruchungen zu
verringern.
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Nach der Anbringung einer Markierung auf dem
treibenden Rad 4 und auf dem getriebenen Rad 5,
beispielsweise
durch einen einfachen Strich 70 auf dem
treibenden Rad 4 und einen Strich 71 auf einem der Zähne 51
(dem mittleren Zahn), können durch Ausführung einer
bestimmten Anzahl von Umdrehungen die beiden
Markierungen 70, 71 zur Deckung gebracht werden, so daß das
treibende Rad 4 in die mittlere Position gebracht
werden kann. Als Variante können die
Markierungsstriche durch Zahlen ersetzt werden, beispielsweise
durch eine Null. Als weitere Variante können auch
aufwendigere optische Systeme vorgesehen werden.
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Dank dieser Anordnung kann die Anzahl der Umdrehungen
gezählt und gleichzeitig das getriebene Rad 5 gesperrt
werden.
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Dadurch bewirkt diese Vorrichtung 4, 5 keine
Beeinträchtigung des Betriebs des Schalters nach dessen
Wiedereinbau.
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Desweiteren ist zu beachten, daß der Kreissektor 53
durch Zusammenwirken mit der Bahn der ersten Stufe 41
eine Sperrung des treibenden Rads 4 ermöglicht, indem
die Nase 44 an einem der Enden des Sektors 53 zum
Anschlag kommt.
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Dadurch wird verhindert, daß sich das Band
zurückdrehen und beschädigt werden kann, da beim
Wiedereinbau eine vorgegebene Endposition nicht überschritten
werden kann.
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Zu Vereinfachungs- und Veranschaulichungszwecken wird
hier in den Figuren 3 und 4 die Anbringung der Räder 4
und 5 auf einer Scheibe 6 dargestellt, die dazu eine
Achse 7 für die drehende Lagerung des getriebenen Rads
5 und eine Achse 8 für die drehende Lagerung des
treibenden Rads 4 trägt, wobei die Achsen 7 und 8
axial versetzt angeordnet sind.
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Wie verständlich geworden sein dürfte, kann es sich
bei der Scheibe 6 um den Deckel 11 von Figur 1
handeln, während das treibende Rad 4 aus einer
Verlängerung des Bunds 21 von Figur 1 bestehen kann, wobei das
Vorhandensein der Achse 8 nicht erforderlich ist.
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Die Scheibe 6 kann natürlich an der Außenfläche des
Deckels 11 angesetzt sein und mittels ihrer Achse 7
das getriebene Rad 5 tragen, während das treibende Rad
4 fest mit dem Bund 21 verbunden ist oder durch diesen
mitgenommen wird.
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Die Strukturen können natürlich auch umgekehrt werden,
wobei der Bund 21 mittels der Achse 7 das getriebene
Rad 5 trägt, während der Deckel 11 das treibende Rad 4
trägt.
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Wenn der Schalter ausgebaut wird, kann die Baueinheit
aus Gehäuse 10 und Deckel 11 von Hand im Verhältnis
zur Nabe 20 gedreht werden.
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Die Umdrehungszähler- und Sperrvorrichtung 4, 5 kann
im Innern des Hohlraums, der durch das Gehäuse 10 und
den Deckel 11 begrenzt wird, oder am Gehäuse 10
angebracht werden.
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Dabei können alle möglichen Anordnungen in Betracht
gezogen werden. So kann insbesondere in der FR-A-2 703
522 das getriebene Rad 5 an einer der Halbschalen
angebracht werden und die Nabe verlängern, so daß
diese das treibende Rad mittig trägt.
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Die Anzahl der Zähne 51 ist natürlich von den
jeweiligen Anwendungen und damit von der Anzahl der
auszuführenden Umdrehungen - hier 2,5 Umdrehungen - in
einer der beiden Richtungen abhängig. Die Zähne 51 und
52 haben hier eine insgesamt abgerundete Spitze, damit
insbesondere die Zähne 52 an der Kreisbahn 42 entlang
gleiten können.
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Wie mit hinreichender Deutlichkeit aus der
Beschreibung und aus den Zeichnungen hervorgeht, ist die Größe
der Zähne 52 auf die Größe der Aussparung 45
abgestimmt, wobei der Abstand zwischen zwei
aufeinanderfolgenden Zähnen 51 von der Größe der hier V-förmig
mit abgerundeter Spitze ausgeführten Nase 44 abhängig
ist. Diese Nase 44 ist in Entsprechung zu den Zähnen
51 ausgebildet.
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Wenn der Deckel 11 oder das Gehäuse 10 bzw. das Teil 6
nicht aus einem transparenten Werkstoff bestehen,
müssen natürlich Öffnungen in diese Elemente
eingearbeitet werden, die gegebenfalls durch transparente
Teile abgedeckt werden können, um die Position der
Räder 4 und 5 sichtbar zu machen.
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Die Zähne 51, 52 können natürlich auch nicht
umfangsmäßig versetzt sein, was jedoch weniger günstig ist,
da sich das getriebene Rad verkeilen könnte.
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Als Variante können die Zähne 51, 52 aufeinander
ausgerichtet sein, wobei in diesem Falle die
Freigabeaussparung umfangsmäßig erweitert werden müßte. Im
Unterschied zur Ausführungsart von Figur 5 greift der
Zahn 52 mit größerem Umfangsspiel in die Aussparung 45
ein, was sich zum Nachteil der Präzision auswirkt.