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Die
vorliegende Erfindung betrifft elektrische Verbindungsbänder für Drehkontaktgeber,
insbesondere für
Kraftfahrzeuge.
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Ein
solcher Kontaktgeber (1 und 2) enthält zwei
koaxiale Teile 1, 2, die entgegen nachgiebigen
elektrischen Verbindungsmitteln drehbeweglich zueinander montiert
sind, welche ein Band 3 enthalten, das zwischen den Teilen
spiralförmig
aufgewickelt ist.
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Bei
einem Kraftfahrzeug ist eines der Teile drehbeweglich und dabei
beispielsweise mit dem Lenkrad verbunden, während das andere Teil fest
ist und dabei mit der Lenksäule
verbunden ist.
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Beispielsweise
enthält
das feste Teil 1 ein hohl ausgeführtes, ringförmiges Gehäuse 10 mit U-förmigem Querschnitt,
das mit einer ringförmigen Abdeckung 11 überdeckt
ist, die einen Querschnitt in umgekehrter L-Form aufweist und zu
dem beweglichen Teil 2 gehört, so dass ein Hohlraum gebildet wird,
in welchem das Band 3 montiert ist. Das Gehäuse 10 enthält eine
Mittelbohrung 16 sowie einen Abschnitt 14 zum
Ankoppeln des einen Endes des Bandes 3 an das Gehäuse 10 und
zum Herstellen der elektrischen Anschlüsse.
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Das
Gehäuse 10 enthält auch
Laschen 13 zu dessen Befestigung an einem fahrzeugfesten
Teil, hier an dem Traggehäuse,
das die Handhaben zum Steuern der Lichter und Scheibenwischer des
Fahrzeugs trägt.
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Das
bewegliche Teil 2 weist eine Nabe 20 auf, die
fest mit der Abdeckung 11 verbunden und mit einem gestuften
Kragen 21 versehen ist, um sie bezüglich der Abdeckung 11,
deren ringförmiger
Mittelbereich in das Innere des Gehäuses 10 dringt, bzw. bezüglich des
rohrförmigen
Mittelbereichs des Gehäuses 10 axial
zu verkeilen.
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In
der anderen axialen Richtung ist diese Nabe 20 bezüglich des
anderen axialen Endes des Mittelbereichs des Gehäuses 10 axial verkeilt.
Dazu weist die Nabe 20 Zähne 22 auf, die mit
dem Grund einer oder mehrerer Aussparungen 15 zusammenwirken,
die dazu in dem genannten Ende des Mittelbereichs des Gehäuses 10 ausgeführt sind.
Die Montage erfolgt durch Einschnappen der Zähne 22 in die Aussparung
bzw. Aussparungen 15.
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Die
Nabe 20 ist somit drehbar innerhalb der Mittelbohrung 16 des
Gehäuses 10 gelagert.
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Selbstverständlich weist
die Abdeckung 11 auch einen Abschnitt 114 (3)
zum Ankoppeln des anderen Endes des Bandes 3 auf.
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Somit
ist es möglich,
das Band 3 auf- und abzuwickeln, wenn das Lenkrad betätigt wird,
wobei die Anzahl von Umdrehungen des Lenkrads, die in der einen
und in der anderen Richtung erfolgen können, gewöhnlich 1,75 bis 3,5 Umdrehungen
beträgt.
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Mit
diesem Band 3 kann eine elektrische Verbindung ohne Stromabschaltung
zwischen einer Vorrichtung bzw. ersten Vorrichtungen, die mit dem Lenkrad
des Fahrzeugs verbundenen sind, und einer Vorrichtung bzw. zweiten
Vorrichtungen, die mit der Lenksäule
bzw. dem Fahrgestell des Fahrzeugs verbundenen sind, hergestellt
werden.
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Die
ersten Vorrichtungen können
beispielsweise aus elektrischen Schaltern bestehen, wie etwa dem
einer Hupe, oder aus einer Sicherheitsvorrichtung mit aufblasbarem
Kissen, "Airbag" genannt, der sich
bei einem Unfall aufbläst,
um den Fahrer zu schützen.
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Gewöhnlich enthält das Band
Stromleiter 30 (bzw. Leiterbahnen) aus gespaltenem Kupfer,
die auf eine elektrisch isolierende Polyesterfolie 31 angeordnet
werden, die mit einer "Coverlay" genannten Isolierung überdeckt
ist (4), in der Praxis mit einer weiteren Polyesterfolie
und Klebstoff, der insbesondere zwischen den Verbindungsdrähten der
beiden Folien eingebracht ist, welche somit die Drähte umgeben.
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Diese
Leiterdrähte 30,
die gewöhnlich
einen rechteckförmigen
Querschnitt haben, werden durch Spalten einer elektrisch leitenden
Bahn erhalten.
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Dies
macht Schnitte hoher Präzision
erforderlich. Ferner ist das Band insbesondere aufgrund von Polyester
aggressiv und zerkratzt das Gehäuse 10 und
die Abdeckung 11. Dieses Band ist nicht nachgiebig genug
und weist einen schlechten Reibbeiwert bei Kontakt mit dem Gehäuse 10 und
der Abdeckung 11 auf. Aus diesem Grund werden bei bestimmten
Anwendungen Schutzbänder 12 vorgesehen,
die von dem Gehäuse 10 und
der Abdeckung 11 getragen werden, um insbesondere zu vermeiden, dass
das Band 3 sich in die Abdeckung 11 und das Gehäuse 10 eingräbt, die
gewöhnlich
aus Kunststoff bestehen. Diese Bänder 12 haben
in der Praxis tiefgezogene Formen, welche das Spiel in Richtung
der Höhe
des Bandes 3 vermindern und somit teilweise Geräusche beim
Betrieb vermeiden.
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Aufgrund
des Aufwands, den diese Bänder verursachen,
ziehen manche Hersteller es vor, nicht gezogene Bänder 12 in
Form von Filzplatten zu verwenden, die eine Lärmverminderung gestatten. Trotzdem
ist dadurch das Vorsehen von zusätzlichen Teilen
erforderlich.
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Die
vorliegende Erfindung zielt darauf ab, diese Nachteile auszuräumen und
somit auf einfache und wirtschaftliche Weise ein neuartiges, weniger
aggressives, nachgiebiges, geräuscharmes
Band mit vermindertem Reibbeiwert zu schaffen und dabei die Verminderung
der Anzahl an Teilen des Drehkontaktgebers zu begünstigen.
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Erfindungsgemäß ist das
elektrische Verbindungsband der oben genannten Art dadurch gekennzeichnet,
dass die Stromleiter aus flachgewalzten, elektrisch leitenden Drähten bestehen
und dass die elektrische Isolierung aus einem allgemein geräuscharmen
Material mit geringem Reibbeiwert und mit einem Elastizitätsmodul,
das bei Temperaturen entsprechend dem Fahrzeugverwendungsbereich
stabil ist.
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Aufgrund
der Erfindung ist das Band weniger aggressiv, wobei der Reibbeiwert
des Bandes bei Kontakt mit dem Gehäuse und der Abdeckung vermindert
ist und der Drehkontaktgeber keine zusätzlichen Teile braucht, um
die Geräusche
zu dämpfen, wobei
das Band wenig Lärm
erzeugt, da es allgemein geräuscharm
ist. Das Band ist aufgrund der flachgewalzten Drähte auch nachgiebiger und somit
dazu geeignet, unmittelbar in Reibkontakt mit dem Gehäuse und
der Abdeckung des Drehkontaktgebers zu stehen. Aufgrund des Elastizitätsmoduls
der Isolierung bleibt dieses Band in seinem Anwendungsbereich nachgiebig,
d. h. bei entsprechenden Temperaturen von Fahrzeugen, die in kalten
und warmen Ländern
fahren.
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Allgemein
ist dieser Elastizitätsmodul
zwischen –40° und 100° stabil.
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Ferner
ermöglichen
die Walzdrähte
einen direkten Anschluss mit den dem Drehkontaktgeber zugeordneten
Verbindern, wobei kein an die Drähte
des Bandes geklammertes Zwischenteil erforderlich ist. Ferner können mit
dem Walzen Einrisse und Gratbildungen vermieden werden.
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Somit
wird die Zuverlässigkeit
des Drehkontaktgebers erhöht.
Diese Drähte
haben bessere Eigenschaften als ein vorbekannter gespaltener Draht mit äquivalentem
Querschnitt.
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Zudem
werden mit dem Walzen der Drähte vermindere
Herstellungstoleranzen erreicht.
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Die
elektrischen Drähte
können
aus gewalztem Kupfer oder aus Bronze, Messing und Neusilber bestehen.
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Bei
einer Ausführungsform
besteht die Isolierung aus einem Copolymer auf Basis von Ethylen und
Tetrafluorethylen, das bei Temperaturen zwischen –55° und 150° stabil ist.
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Alternativ
können
die Drähte
aus "Delrin" oder "Rilsan" bestehen, d. h.
basierend auf Acetalharz oder Polyamid 11.
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Dadurch,
dass die elektrischen Drähte
durch Walzen erhalten werden, weisen sie vorteilhaft abgerundete
Kanten auf, wie das auch bei den Kanten des Bandes der Fall ist.
Dadurch ist dieses Band noch weniger aggressiv.
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Es
sei angemerkt, dass die Teilung zwischen zwei Leiterdrähten vermindert
werden kann und dass das elektrisch isolierende Material auf die
Leiterdrähte
angegossen, vorteilhaft aufextrudiert sein kann. Mit diesem Angießen können auch
verminderte Herstellungstoleranzen erreicht werden.
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Alle
diese Maßnahmen
ermöglichen
es, den Platzbedarf des Drehkontaktgebers zu vermindern, insbesondere
in Richtung der Höhe
des Bandes.
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Falls
erforderlich, kann sogar die Dicke der Leiterdrähte dadurch erhöht werden,
dass die erfindungsgemäße Isolierung
nachgiebiger ist als die Polyesterfolien aus dem Stand der Technik.
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Das
erfindungsgemäße Band
ermöglicht
somit, die Herstellungskosten zu senken und die Lebensdauer der
Drehkontaktgeber und deren zugeordnete Einrichtungen bei vermindertem
Lärm und verminderten
Eingraberscheinungen des Bandes zu erhöhen.
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Die
nachfolgende Beschreibung veranschaulicht die Erfindung anhand der
beigefügten Zeichnungen,
worin zeigt:
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1 eine
Ansicht im axialen Halbschnitt eines Drehkontaktgebers aus dem Stand
der Technik,
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2 eine
perspektivische Ansicht eines Drehkontaktgebergehäuses aus
dem Stand der Technik,
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3 eine
perspektivische Ansicht der Abdeckung des Drehkontaktgebers aus
dem Stand der Technik,
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4 eine
perspektivische Ansicht eines elektrischen Verbindungsbandes aus
dem Stand der Technik, und
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5 eine
Ansicht im axialen Schnitt eines Bandes nach der vorliegenden Erfindung.
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In 5 ist
ein elektrisches Verbindungsband für einen Drehkontaktgeber insbesondere
für Kraftfahrzeuge
dargestellt.
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Dieses
Band ist dazu bestimmt, zwischen Gehäuse 10 und Abdeckung 11 des
Drehkontaktgebers aus 1 montiert zu werden.
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Diese
elektrische Verbindungsband enthält elektrisch
leitende Drähte 130,
die mit einem elektrisch isolierenden Material 131 ummantelt
sind.
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Erfindungsgemäß ist das
elektrische Verbindungsband der oben genannten Art dadurch gekennzeichnet,
dass die Leiterdrähte
flachgewalzte Drähte sind
und dass die Isolierung 131 allgemein geräuscharmes
Material mit geringem Reibbeiwert ist und einen Elastizitätsmodul
aufweist, der bei Temperaturen stabil ist, die dem Fahrzeugverwendungsbereich
entsprechen. Die Isolierung 131 besteht beispielsweise aus
einem Copolymer auf Basis von Ethylen und Tetrafluorethylen. Alternativ
kann die Isolierung 131 auf Acetalharz oder Polyamid 11,
wie etwa "Delrin" oder "Rilsan", basieren.
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Die
Drähte 130 können einen
rechtwinkligen Querschnitt haben, wobei sie jedoch hier durch das Walzen
vorteilhaft abgerundete Kanten (bzw. Felder) haben. Hier sind die
Drähte 130 geglühte Walzdrähte aus
Kupfer mit rundgewalzten Kanten der Gauge AWG28 (amerikanische Norm).
Diese Drähte
werden durch Umwalzung eines runden Drahtes erhalten.
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Dieses
Verfahren zum Erhalten von Draht verleiht bessere Eigenschaften
als bei gespaltenen Kupferdrähten äquivalenten
Querschnitts. Es sei angemerkt, dass die Abflachung des Drahts diesem eine
geringere Trägheit
und eine höhere
Biegsamkeit verleiht.
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In
allgemeiner Weise verleiht das elektrisch isolierende Material nach
der Erfindung dem Kabel derartige Eigenschaften, dass es für einige
Minuten temperaturbeständig
ist, wodurch die Umgießvorgänge erleichtert
werden. Ferner hat es einen geringern Reibbeiwert und einen stabilen
Elastizitätsmodul.
Damit beträgt
die Temperatur bei Verwendung des Bandes aus einem Copolymer auf
Basis von Ethylen und Tetrafluorethylen zwischen –55° und +150°, so dass
damit Fahrzeuge ausgestattet werden können, die in kalten und warmen
Ländern
fahren.
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Es
sei angemerkt, dass die der Ummantelung eines Drahts 131 entsprechende
Teilung aufgrund der Beständigkeit
der Drähte
gering ist.
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Im
Stand der Technik wurden bei gespaltenen Kupferdrähten beispielsweise
Teilungen in der Größenordnung
von 2,54 mm erhalten.
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Aufgrund
der Erfindung mit einem gewalzten Kupferdraht können Teilungen in der Größenordnung von
1,27 mm dadurch erhalten werden, dass der Draht nicht ausgehend
von einer Bahn gespalten wird.
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Die
Banddicke kann sogar geringfügig
größer als
die aus dem Stand der Technik sein.
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In
allgemeiner Weise liegen die Banddicken unter 0,40 mm und es können Leiterdrähte mit
einem Wiederstand in der Größenordnung
von 2,53 Ohm/km bei einer Temperatur von 20° erhalten werden, wobei die
Drahtstärke
in der Größenordnung von
0,13 mm liegt. Selbstverständlich
hängt all
dies mit Anwendung der zu übertragenden
elektrischen Leistung zusammen.
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Vorteilhaft
ist die Isolierung 131 auf die Drähte 130 aufgegossen,
so dass es nicht erforderlich ist, eine Verklebung zwischen zwei
Folien durchzuführen.
Hier wird vorteilhaft eine Ummantelung durch Extrusion der Isolierung
durchgeführt,
wobei die Kanten des Bandfeldes abgerundet sind, das zu einer verminderten
Dicke 132 zwischen zwei aufeinanderfolgenden Drähten 131 führt. Diese
Dickenverminderung 132 begünstigt die Nachgiebigkeit des
Bandes 3.
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Es
sei angemerkt, dass das Band insbesondere aufgrund der erfindungsgemäßen Isolierung nachgiebiger
ist und dass das Band 3 bei Kontakt mit dem Gehäuse 12 und
der Abdeckung 11 aus 1 weniger
Lärm verursacht.
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Dieses
Band mit geringem Reibbeiwert ist weniger aggressiv, insbesondere
aufgrund seiner runden Kanten, und ist dazu geeignet, direkt im
Reibkontakt mit dem Gehäuse 10 und
der Abdeckung 11 zu stehen, die hier aus Kunststoff bestehen.
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Aufgrund
der Verwendung einer Isolierung aus dem vorgenannten Material wird
ein wenig Lärm verursachendes,
d. h. allgemein geräuscharmes Band
erhalten.
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In
allgemeiner Weise ermöglicht
ein mit einem erfindungsgemäßen Band
ausgestatteter Drehkontaktgeber, mit einer verminderten Materialdicke den
elektrischen und mechanischen Leistungsanforderungen zu genügen, welche
von den Automobilherstellern gestellt werden.
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Diese
verminderte Materialdicke ermöglicht es,
das Volumen bei einer anderen Anwendung zu erhöhen bzw. sich besser auf die
verschiedenen Arten von Träger
anzupassen.
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Ferner
erfahren nachgewalzte Drähte
eine Verfestigung, welche diesen eine leistungsstärkere Struktur
verleiht. Das Band 3 ist somit beständiger und hat eine gute mechanische
Stabilität.
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Diese
Drähte
werden ausgehend von einem runden Draht erhalten, der gewöhnlich durch
Präzisionskaltwalzen
abgeflacht wird, wodurch somit leicht Drähte mit runden Kanten ohne
Gräte und
Einrisse erhalten werden können.
Das Band kann somit ohne Stromunterbrechung auf- und abgewickelt
werden.
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Aufgrund
des erwähnten
Walzens werden allgemeine Herstellungstoleranzen hinsichtlich Breite und
Dicke des Drahts sehr vermindert, wobei dies auch für das Band
gilt.
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Ferner
sind die Verbindungen der Drähte
mit den dem Drehkontaktgeber zugeordneten Verbindern einfacher und
es kann ein direkter Anschluss der Drähte mit den Verbindern erfolgen,
wodurch die Zuverlässigkeit
des Drehkontaktgebers erhöht
wird und eine Kostensenkung möglich
ist.
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In
allgemeiner Weise ist die Betätigung
des Drehkontaktgebers somit sanfter, insbesondere aufgrund des geringen
Reibbeiwerts des Bandes und seiner Nachgiebigkeit.
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Ferner
ist man nicht bei der Wahl von Kunststoffen für das Gehäuse und die Abdeckung des Drehkontaktgebers
eingeschränkt.
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Zudem
können
aufgrund der Beständigkeit der
Drähte 131 geringere
Teilungen als im Stand der Technik vorgesehen werden und damit mehr
Informationen ohne Mikrounterbrechungen übertragen werden.
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Schließlich kann
das Gewicht des Bandes vermindert werden, indem die ursprünglich runden Leiterdrähte gewalzt
werden.