EP1041589A2 - Inductive transmission device - Google Patents
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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
Description
Die Erfindung betrifft einen induktiven Übertrager, insbesondere einen Drehübertrager, zur Signal- und/oder Energieübertragung zwischen beweglichen Bauteilen nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.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.
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. It arises in the electrical signal and energy transmission, for example on moving parts in one Motor vehicle in connection with the mobile Parts attached sensors, often the task, despite mechanical guidance problems a safe and yet flexible electrical coupling between the moving ones Parts. For example with steering angle sensors for detecting the angle of rotation of a steering wheel between the rotatable steering spindle and the fixed one Steering column considerable assembly and position tolerances in the mm range available.
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).Frequently e.g. a bidirectional data transmission between steering column and steering wheel at the same time Energy transfer from the steering column to the steering wheel possible his. The energy transfer can be approx. 1 W, if only the steering wheel electronics needs to be supplied and at an additional 120 W if a steering wheel heater supplies shall be. Conventionally, in such cases a clock spring for data transmission and a Slip ring provided for energy transmission. The wedge feather and the slip rings in principle a relatively high noise level and cause at the same time So-called EMC problems (EMC = electro-magnetic compatibility).
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.According to the invention, 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.
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.In a first advantageous embodiment, 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. When building such transformers or transformers usually result in openings between the two transformer halves and thus a not negligible possibility of broadcasting electromagnetic radiation causing interference, for example when used in a motor vehicle, being able to lead. According to the invention, the manufacturing and assembly-related openings in a simple manner with a sealed magnetic apron.
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.In this embodiment, the inductively coupling coils are for example, a rotary transformer with one mechanical existing within predetermined limits Movement to each other. During assembly, for example 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.
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.In another advantageous embodiment, 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. Also here the transmitter parts can advantageously be arranged rotationally symmetrical to each other, wherein at least one transformer part is rotatable.
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. An advantageous application results in particular if that's a rotationally symmetrical transmitter part on the Steering spindle of a vehicle and the other rotationally symmetrical Transmitter part on the steering column of a vehicle is attached, then in a simple manner the transmitter parts a measurement data and / or energy transmission is feasible.
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.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, however, is increased if this results in resulting gap is reduced. According to the invention in that 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.
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.These and other features of preferred further developments the invention also go out from the claims the description and the drawings, the individual characteristics individually or in groups in the form of sub-combinations in the embodiment of the invention and in other fields be and advantageous as well as protective designs can represent, for which protection is claimed here becomes.
Ausführungsbeispiele eines erfindungsgemäßen induktiven
Ubertragers zur Signal- und Energieübertragung zwischen
Bauteilen eines Drehübertragers werden anhand der Zeichnung
erläutert. Es zeigen:
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.In Figure 1, a
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.Between the
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.The
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.The openings previously described are simple
Sealed with the
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.In an embodiment according to Figure 2 is a
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.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
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