EP1041589A2 - Induktiver Überträger - Google Patents

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EP1041589A2
EP1041589A2 EP00105453A EP00105453A EP1041589A2 EP 1041589 A2 EP1041589 A2 EP 1041589A2 EP 00105453 A EP00105453 A EP 00105453A EP 00105453 A EP00105453 A EP 00105453A EP 1041589 A2 EP1041589 A2 EP 1041589A2
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EP
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transformer according
transmitter part
transmitter
inductive transformer
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Harald Kazmierczak
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Robert Bosch GmbH
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Robert Bosch GmbH
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F38/00—Adaptations of transformers or inductances for specific applications or functions
    • H01F38/18—Rotary transformers

Definitions

  • the invention relates to an inductive transformer, in particular a rotary transformer for signal and / or Energy transfer between moving components after the preamble of the main claim.
  • an inductive transformer for Transmission of measurement data and / or electrical energy between two mutually movable components with one primary and a secondary transmitter part with the means specified in the characterizing part of claim 1 advantageously further developed since in the area between the primary and the secondary transmitter part flexible or sliding ferromagnetic material attached is.
  • the transformer according to the invention an apron made of flexible ferromagnetic material on the gap between the primary and the secondary transmitter part almost completely encloses.
  • apron made of flexible ferromagnetic material on the gap between the primary and the secondary transmitter part almost completely encloses.
  • the inductively coupling coils are for example, a rotary transformer with one mechanical existing within predetermined limits Movement to each other.
  • the magnetic apron which is preferably made of Silicone or an elastomer with similar properties and made with embedded ferromagnetic powder is slipped over the core of the secondary part and attached.
  • the primary core is the apron in the Brought secondary core. Because the inside diameter of the apron smaller than the outer diameter of the secondary core is no electromagnetic radiation to the outside penetrate.
  • this is flexible ferromagnetic material to a bearing shell of the primary and / or the secondary transmitter part sliding with an existing one within predetermined limits mechanical play is feasible, with a gap between the primary and the secondary transmitter part almost is completely filled through the bearing shell.
  • the transmitter parts can advantageously be arranged rotationally symmetrical to each other, wherein at least one transformer part is rotatable.
  • the game between the transmitter parts described above is in this application as a game balance between the Steering column and steering spindle required.
  • the efficiency of the transmitter is increased if this results in resulting gap is reduced.
  • part of the transformer with a sliding Cover or apron provided or that the entire transformer floating in a bearing shell is made of sliding material such as plastic, which electrical transmission optimized without the mechanical Restrict function.
  • the sliding plastic of the bearing shell is also here with a ferromagnetic material enriched so that the field line course through the plastic is improved.
  • a steering column 10 is shown, the component one not shown here and not explained in detail Steering device for a motor vehicle is.
  • the end a steering spindle 11 is by means of a steering wheel rotatable, the steering shaft 11 on the steering column 10, which is firmly connected to the chassis of the vehicle is rotatably held.
  • a Rotary transmitter 12 arranged with the measurement data and / or electrical energy between, for example, on the steering shaft 11 arranged sensors and a central evaluation unit can be transmitted in the vehicle. It are a primary transformer part 13 with a Coil 14 and an associated core and a secondary Transmitter part 15 with a coil 16 and an associated one Core formed.
  • the primary transmitter part 13 is fixed to the steering column 10 and the secondary transmitter part 15 is rotatable arranged with the steering shaft 11.
  • the secondary transmitter part 15 is rotatable arranged with the steering shaft 11.
  • an apron 17 on the transmitter 12 flexible ferromagnetic material for example Silicone or an elastomer with similar properties and with embedded ferromagnetic powder, available, which the gap between the primary 13 and the secondary Transmitter part 15 almost completely encloses.
  • the openings previously described are simple Sealed with the magnetic apron 17.
  • the magnetic apron 17 over the The core of the secondary transmitter part 15 slipped over and fastened.
  • the core of the primary transmitter part 13 then becomes through the apron 17 into the area of the secondary transmitter part 15 brought. If the inside diameter of the Apron 17 is smaller than the outer diameter of the secondary core, can not electromagnetic radiation penetrate outwards.
  • the same looking ones Components are here with the same reference numerals provided, in Figure 3 an enlarged section A the bearing shell 20 between the primary transmitter part 13 and the secondary transmitter part 15 is shown.
  • the game between the transmitter parts described above 13 and 15 is also in this embodiment to take into account, since there is always a game compensation between the steering column and the steering shaft is.
  • the efficiency of the transformer 12 is at both embodiments increased in that the the gap created by the game is reduced. Thereby, that the entire transmitter 12 in the embodiment according to the figure 2 floating in the bearing shell 20 made of sliding material such as plastic powder electrical transmission is optimized without restricting the mechanical function.
  • the sliding one Plastic of the bearing shell 20 is also with a enriched ferromagnetic material.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen induktiven Übertrager zur Übertragung von Messdaten und/oder elektrischer Energie zwischen zwei gegeneinander beweglichen Bauteilen mit einem primären und einem sekundären Übertragerteil (13,15), insbesondere zwischen an der Lenkspindel (11)und der Lenksäule (10) eines Fahrzeuges. Im Bereich zwischen dem primären und dem sekundären Übertragerteil (13,15) ist ein flexibles oder gleitendes ferromagnetisches Material (17;20) angebracht. Das flexible ferromagnetische Material kann eine Schürze (17) sein, die den Spalt zwischen dem primären und dem sekundären Übertragerteil (13,15) nahezu vollständig umschließt oder eine Lagerschale (20), an der das primäre und/oder das sekundäre Übertragerteil (13,15) gleitend führbar ist. <IMAGE>

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft einen induktiven Übertrager, insbesondere einen Drehübertrager, zur Signal- und/oder Energieübertragung zwischen beweglichen Bauteilen nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.
Es stellt sich bei der elektrischen Signal- und Energieübertragung, beispielsweise an beweglichen Teilen in einem Kraftfahrzeug in Verbindung mit an den beweglichen Teilen angebrachten Sensoren, häufig die Aufgabe, trotz mechanischer Führungsprobleme eine sichere und trotzdem flexible elektrische Kopplung zwischen den beweglichen Teilen herzustellen. Beispielsweise bei Lenkwinkelsensoren zur Detektierung des Drehwinkels eines Lenkrades sind zwischen der drehbaren Lenkspindel und der feststehenden Lenksäule erhebliche Montage- und Lagetoleranzen im mm-Bereich vorhanden.
Häufig soll hier z.B. eine bidirektionale Datenübertragung zwischen Lenksäule und Lenkrad bei gleichzeitiger Energieübertragung von der Lenksäule zum Lenkrad möglich sein. Die Energieübertragung kann bei ca. 1 W liegen, wenn nur die Lenkradelektronik versorgt werden muss und bei zusätzlichen 120 W, wenn eine Lenkradheizung versorgt werden soll. In herkömmlicher Weise wird in solchen Fällen eine Wickelfeder zur Datenübertragung und ein Schleifring zur Energieübertragung vorgesehen. Die Wikkelfeder und der Schleifringe haben jedoch prinzipiell einen relativ hohen Geräuschpegel und verursachen gleichzeitig sog. EMV-Probleme (EMV = Elektro-Magnetische-Verträglichkeit).
Vorteile der Erfindung
Gemäß der Erfindung wird ein induktiver Übertrager zur Übertragung von Messdaten und/oder elektrischer Energie zwischen zwei gegeneinander beweglichen Bauteilen mit einem primären und einem sekundären Übertragerteil mit den im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Mitteln in vorteilhafter Weise weitergebildet, da im Bereich zwischen dem primären und dem sekundären Ubertragerteil ein flexibles oder gleitendes ferromagnetisches Material angebracht ist.
Bei einer ersten vorteilhaften Ausführungsform weist der erfindungsgemäße Übertrager eine Schürze aus flexiblem ferromagnetischen Material auf, die den Spalt zwischen dem primären und dem sekundären Übertragerteil nahezu vollständig umschließt. Beim Aufbau von solchen Übertragern bzw. Transformatoren ergeben sich in der Regel Öffnungen zwischen den beiden Übertragerhälften und somit eine nicht zu vernachlässigende Ausstrahlmöglichkeit von elektromagnetischen Strahlen, die zu Störungen, beispielsweise bei einer Anwendung in einem Kraftfahrzeug, führen können. Gemäß der Erfindung werden die fertigungsund montagebedingten Öffnungen auf einfache Weise mit einer magnetischen Schürze abgedichtet.
Die induktiv koppelnden Spulen sind bei dieser Ausführungsform, beispielsweise eines Drehübertragers, mit einem in vorgegebenen Grenzen vorhandenen mechanischem Spiel zueinander beweglich. Bei der Montage wird beispielsweise die magnetische Schürze, die vorzugsweise aus Silikon oder einem Elastomer mit ähnlichen Eigenschaften und mit eingebettetem ferromagnetischen Pulver hergestellt ist über den Kern des Sekundärteils gestülpt und befestigt. Der Primärkern wird durch die Schürze in den Sekundärkern gebracht. Da der Innendurchmesser der Schürze kleiner als der Außendurchmesser des Sekundärkerns ist, kann keine elektromagnetisch Strahlung nach außen dringen.
Bei einer anderen vorteilhaften Ausführungsform ist das flexible ferromagnetische Material eine Lagerschale, an der das primäre und/oder das sekundäre Übertragerteil gleitend mit einem in vorgegebenen Grenzen vorhandenen mechanischem Spiel führbar ist, wobei ein Spalt zwischen dem primären und dem sekundären Übertragerteil nahezu vollständig durch die Lagerschale ausgefüllt wird. Auch hier können in vorteilhafter Weise die übertragerteile rotationssymetrisch zueinander angeordnet sein, wobei mindestens ein Übertragerteil drehbeweglich ist.
Eine vorteilhafte Anwendung ergibt sich insbesondere, wenn das eine rotationssymetrisches Übertragerteil an der Lenkspindel eines Fahrzeuges und das andere rotationssymetrisches Übertragerteil an der Lenksäule eines Fahrzeuges angebracht ist, wobei dann auf einfache Weise über die Übertragerteile eine Messdaten- und/oder Energieübertragung durchführbar ist.
Das oben beschriebene Spiel zwischen den Übertragerteilen ist bei dieser Anwendung als Spielausgleich zwischen der Lenksäule und der Lenkspindel erforderlich. Der Wirkungsgrad des Übertragers wird jedoch erhöht, wenn die dadurch entstehende Lücke verringert wird. Erfindungsgemäß wird dadurch, dass ein Teil des Übertragers mit einer gleitenden Ummantelung bzw. Schürze versehen oder dadurch, dass der gesamte Übertrager schwimmend in einer Lagerschale aus gleitendem Material wie Kunststoff gelagert ist, die elektrische Übertragung optimiert ohne die mechanische Funktion einzuschränken. Der gleitende Kunststoff der Lagerschale ist auch hier mit einem ferromagnetischen Material angereichert, so dass der Feldlinienverlauf durch den Kunststoff verbessert wird.
Diese und weitere Merkmale von bevorzugten Weiterbildungen der Erfindung gehen außer aus den Ansprüchen auch aus der Beschreibung und den Zeichnungen hervor, wobei die einzelnen Merkmale jeweils für sich allein oder zu mehreren in Form von Unterkombinationen bei der Ausführungsform der Erfindung und auf anderen Gebieten verwirklicht sein und vorteilhafte sowie für sich schutzfähige Ausführungen darstellen können, für die hier Schutz beansprucht wird.
Zeichnung
Ausführungsbeispiele eines erfindungsgemäßen induktiven Ubertragers zur Signal- und Energieübertragung zwischen Bauteilen eines Drehübertragers werden anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:
  • Figur 1 zwei Ansichten eines Drehübertragers zwischen einer Lenkspindel und einer Lenksäule eines Kraftfahrzeuges mit einer magnetischen Schürze;
  • Figur 2 zwei Ansichten eines Drehübertragers zwischen einer Lenkspindel und einer Lenksäule eines Kraftfahrzeuges mit einer schwimmenden Lagerung an einer magnetischen Lagerschale und
  • Figur 3 eine Teilansicht der Lagerschale nach der Figur 2.
    • Beschreibung der Ausführungsbeispiele
    In Figur 1 ist eine Lenksäule 10 gezeigt, die Bestandteil einer hier nicht dargestellten und nicht näher erläuterten Lenkvorrichtung für ein Kraftfahrzeug ist. Das Ende einer Lenkspindel 11 ist dabei mittels eines Lenkrades drehbar, wobei die Lenkspindel 11 an der Lenksäule 10, die fest mit dem Chassis des Fahrzeugs verbunden ist, drehbar gehalten ist.
    Zwischen der Lenkspindel 11 und der Lenksäule 10 ist ein Drehübertrager 12 angeordnet mit dem Messdaten und/oder elektrische Energie zwischen beispielsweise auf der Lenkspindel 11 angeordneten Sensoren und einer zentralen Auswerteeinheit im Fahrzeug übertragen werden können. Es werden dabei ein primäres Übertragerteil 13 mit einer Spule 14 und einem dazugehörigen Kern und ein sekundäres Übertragerteil 15 mit einer Spule 16 und einem dazugehörigen Kern gebildet.
    Das primäre Übertragerteil 13 ist dabei fest an der Lenksäule 10 und das sekundäre Übertragerteil 15 ist drehbar mit der Lenkspindel 11 angeordnet. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist am Übertrager 12 eine Schürze 17 aus flexiblem ferromagnetischen Material, beispielsweise aus Silikon oder einem Elastomer mit ähnlichen Eigenschaften und mit eingebettetem ferromagnetischen Pulver, vorhanden, die den Spalt zwischen dem primären 13 und dem sekundären Übertragerteil 15 nahezu vollständig umschließt. Beim Aufbau von solchen Übertragern 12 an einer Lenkvorrichtung ergeben sich in der Regel Öffnungen durch das fertigungs- und montagebedingte Lagerspiel, insbesondere zwischen den beiden Spulen 14 und 16 und somit eine nicht zu vernachlässigende Ausstrahlmöglichkeit von elektromagnetischen Strahlen, die zu Störungen im Kraftfahrzeug führen können.
    Die zuvor beschriebenen Öffnungen werden auf einfache Weise mit der magnetischen Schürze 17 abgedichtet. Bei der Montage wird hier die magnetische Schürze 17 über den Kern des sekundären Ubertragerteils 15 gestülpt und befestigt. Der Kern des primären Übertragerteils 13 wird dann durch die Schürze 17 in den Bereich des sekundären Übertragerteils 15 gebracht. Wenn der Innendurchmesser der Schürze 17 dabei kleiner ist als der Außendurchmesser des sekundären Kerns, kann keine elektromagnetisch Strahlung nach außen dringen.
    Bei einem Ausführungsbeispiel nach Figur 2 ist eine Lagerschale 20 angeordnet, an der das primäre und/oder das sekundäre Übertragerteil 13, 15 gleitend mit einem in vorgegebenen Grenzen vorhandenen mechanischem Spiel führbar ist, wobei ein Spalt zwischen dem primären und dem sekundären Übertragerteil 13 und 15 nahezu vollständig durch die Lagerschale 20 ausgefüllt wird. Die gleich wirkenden Bauteile sind hier mit den gleichen Bezugszeichen versehen, wobei in Figur 3 ein vergrößerter Ausschnitt A der Lagerschale 20 zwischen dem primären Übertragerteil 13 und dem sekundären Übertragerteil 15 gezeigt ist.
    Das weiter oben beschriebene Spiel zwischen den Übertragerteilen 13 und 15 ist auch bei diesem Ausführungsbeispiel zu berücksichtigen, da hier immer ein Spielausgleich zwischen der Lenksäule und der Lenkspindel erforderlich ist. Der Wirkungsgrad des Übertragers 12 wird bei beiden Ausführungsbeispielen dadurch erhöht, dass die durch das Spiel entstehende Lücke verringert wird. Dadurch, dass der gesamte Übertrager 12 bei dem Ausführungsbeispiel nach der Figur 2 schwimmend in der Lagerschale 20 aus gleitendem Material wie Kunststoff Pulver gelagert ist, wird die elektrische Übertragung optimiert ohne die mechanische Funktion einzuschränken. Der gleitende Kunststoff der Lagerschale 20 ist auch hier mit einem ferromagnetischen Material angereichert.

    Claims (8)

    1. Induktiver Übertrager zur Übertragung von Messdaten und/oder elektrischer Energie zwischen zwei gegeneinander beweglichen Bauteilen mit einem primären und einem sekundären Übertragerteil (13,15), dadurch gekennzeichnet, dass
      im Bereich zwischen dem primären und dem sekundären Übertragerteil (13,15) ein flexibles oder gleitendes ferromagnetisches Material (17;20) angebracht ist.
    2. Induktiver Übertrager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
      das flexible ferromagnetische Material eine Schürze (17) ist, die den Spalt zwischen dem primären und dem sekundären Übertragerteil (13,15) nahezu vollständig umschließt.
    3. Induktiver Übertrager nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass
      die induktiv koppelnden Spulen (14,16) und die zugehörigen Kerne mit einem in vorgegebenen Grenzen vorhandenen mechanischem Spiel zueinander beweglich sind und dass
      die Schürze (17) über das primäre oder das sekundäre Übertragerteil (15) gestülpt ist und mit dem jeweils anderen Übertragerteil (13) in gleitendem Kontakt steht.
    4. Induktiver Übertrager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
      das flexible ferromagnetische Material eine Lagerschale (20) ist, an der das primäre und/oder das sekundäre Übertragerteil (13,15) gleitend führbar ist, mit einem in vorgegebenen Grenzen vorhandenen mechanischem Spiel, wobei ein Spalt zwischen dem primären und dem sekundären Übertragerteil (13,15) nahezu vollständig durch die Lagerschale (20) ausgefüllt wird.
    5. Induktiver Übertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
      die Übertragerteile (13,15) rotationssymetrisch zueinander angeordnet sind und mindestens ein Übertragerteil (15) drehbeweglich ist.
    6. Induktiver Übertrager nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass
      ein rotationssymetrisches Übertragerteil (15) an der Lenkspindel (11) eines Fahrzeuges und das andere rotationssymetrisches Übertragerteil (13) an der Lenksäule (10) eines Fahrzeuges angebracht ist und dass
      über die Übertragerteile (13,15) eine Messdaten- und/oder Energieübertragung durchführbar ist.
    7. Induktiver Übertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
      das ferromagnetische Material (17,20) ein Kunststoff ist, in den ein ferromagnetisches Pulver eingebettet ist.
    8. Induktiver Übertrager nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass
      der Kunststoff Silikon oder ein Elastomer mit ähnlichen Eigenschaften ist.
    EP00105453A 1999-03-30 2000-03-15 Induktiver Überträger Expired - Lifetime EP1041589B1 (de)

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