EP1615303A2

EP1615303A2 - Vorrichtung zur Signalübertragung zwischen zwei Endstellen

Info

Publication number: EP1615303A2
Application number: EP05291201A
Authority: EP
Inventors: Peter Dipl.-Ing. Zamzow; Helmut Dr. Ing. Steinberg; Josef Dr.-Chem. Krauthan
Original assignee: Nexans SA
Current assignee: Nexans SA
Priority date: 2004-07-09
Filing date: 2005-06-03
Publication date: 2006-01-11
Also published as: EP1615303A3; DE102004033024A1; US20060008216A1

Abstract

Es wird eine Vorrichtung zur Signalübertragung zwischen zwei Endstellen angegeben, zwischen denen eine in Windungen verlaufende, einen Wickelkörper bildende und in einer im wesentlichen kreisförmigen Kassette untergebrachte Flachband-Leitung (10) angeordnet ist, welche mindestens zwei parallel und mit Abstand zueinander in eine Umhüllung (16) aus Isoliermaterial eingebettete Leiter (15) aufweist. Die Kassette besteht aus einem um ihre Achse drehbaren Rotor, an dem die eine Endstelle angebracht ist, und einem feststehenden Stator, an dem die andere Endstelle angebracht ist. Der Wickelkörper der Flachband-Leitung ist zwischen Stator und Rotor angeordnet. Zur Herabsetzung der Gleitreibung zwischen der Flachband-Leitung (10) und Kunststoffteilen der Kassette ist die Umhüllung (16) der Flachband-Leitung (10) über deren ganze Länge rundum von einer dünnen Schicht (17) aus einem vernetzten Isoliermaterial umgeben, das sehr gute Gleiteigenschaften hat.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Signalübertragung zwischen zwei Endstellen, zwischen denen eine in Windungen verlaufende, einen Wickelkörper bildende und in einer im wesentlichen kreisförmigen Kassette untergebrachte Flachband-Leitung angeordnet ist, welche mindestens zwei parallel und mit Abstand zueinander in eine Umhüllung aus Isoliermaterial eingebettete Leiter aufweist, an die weiterführende Leitungen an den beiden Endstellen anschließbar sind und deren Länge wesentlich größer als der Abstand der beiden Endstellen voneinander ist und bei welcher die Kassette aus einem um ihre Achse drehbaren Rotor, an dem die eine Endstelle angebracht ist, und einem feststehenden Stator, an dem die andere Endstelle angebracht ist, besteht, zwischen denen der Wickelkörper der Flachband-Leitung angeordnet ist (DE-U-295 10 286).
Eine derartige Vorrichtung wird beispielsweise für die Übertragung eines Signals zum Auslösen des "Airbag" eines Prallschutzes für Kraftfahrzeuge benötigt. Sie ist zur Übertragung eines elektrischen oder optischen Signals im Lenkrad eines Kraftfahrzeugs untergebracht. "Leitung" im Sinne der Erfindung kann also eine elektrische oder eine optische Leitung sein. Mit einer solchen Vorrichtung kann die Strom- und/oder Signalübertragung zwischen feststehenden und beweglichen Teilen des Kraftfahrzeugs ohne Schleifkontakte bzw. Schleifringe erfolgen.
Beispielsweise durch die EP-A-0 417 350 und die eingangs erwähnte DE-U-295 10 286 sind Vorrichtungen zur kontaktlosen Stromübertragung beispielsweise mittels einer nach Art eines Federhauses zu einem Wickelkörper gewickelten Flachband-Leitung - im folgenden kurz als "FBL" bezeichnet - bekanntgeworden. Bei einer relativen Drehbewegung der beiden durch die FBL verbundenen Endstellen, "atmet" die aufgewickelte FBL wie die Feder einer Uhr. Die Windungen der gewickelten FBL werden in der einen Drehrichtung auf einen kleineren Durchmesser zusammengezogen. Sie gehen in der anderen Drehrichtung wieder auf einen größeren Durchmesser auf. Aus der EP-B-0735631 geht eine ähnliche Vorrichtung hervor, bei welcher der Wickelkörper jedoch in zwei Teilwicklungen mit gegenläufigem Wickelsinn aufgeteilt ist, zwischen denen ein ringförmiger Führungskörper angeordnet ist. Die Umkehrstelle zwischen den Teilwicklungen greift in den Führungskörper ein, der bei einer Drehbewegung des Rotors von den ihren Durchmesser verändernden Teilwicklungen in Umfangsrichtung der Kassette mitgenommen wird. Die Oberfläche des Führungskörpers ist dabei so gestaltet, daß sich möglichst wenig Berührungsflächen zu den Teilen der anliegenden Teilwicklungen ergeben, damit ein Verklemmen des Führungskörpers insbesondere mit der inneren Teilwicklung vermieden werden kann. Die Windungen der FBL gleiten in beiden Ausführungsformen der Vorrichtung auf den sie begrenzenden Flächen von Stator und Rotor, wenn das Lenkrad eines mit der Vorrichtung ausgerüsteten Fahrzeugs gedreht wird. Das gilt auch für den Führungskörper. Störende Geräusche sind bei den beschriebenen Vorrichtungen allein dadurch, aber auch durch Erschütterungen während der Fahrt oft nicht zu vermeiden.
Um derartige Geräusche zumindest auf ein nicht störendes Maß abzuschwächen, sind bei der Vorrichtung nach der EP-A-0 417 350 die Flächen, an denen die FBL entlanggleitet, mit einem textilen Dämmstoff beschichtet. Es ist nicht auszuschließen, daß die Bewegung der FBL wegen schwankender Toleranzen und der faserigen Oberfläche der Dämmstoffe durch die beiden Schichten behindert wird.
Diese Gefahr ist bei der Vorrichtung nach der DE-U-295 10 286 weitestgehend ausgeschlossen. Bei dieser Vorrichtung ist einen der beiden Flächen mit einer an der Oberfläche glatten, aus Fasern bestehenden vliesförmigen Schicht versehen, während an der gegenüberliegenden Fläche eine Schicht aus Schaumstoff mit einer geschlossenen planen Oberfläche angebracht ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Entstehen von Geräuschen bei der eingangs geschilderten Vorrichtung auf einfache Weise zu unterbinden und die ungestörte Bewegbarkeit eines in einer Kassette der Vorrichtung vorhandenen Führungskörpers sicherzustellen.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Umhüllung der FBL über deren ganze Länge rundum von einer dünnen Schicht aus einem vernetzten Isoliermaterial umgeben ist, das sehr gute Gleiteigenschaften hat, so daß die Gleitreibung zwischen der FBL und Kunststoffteilen der Kassette minimiert ist.
Diese FBL wird abschließend - im gleichen Arbeitsgang wie ihre Herstellung oder auch nachträglich - vollständig in eine dünne, aber rundum geschlossene Beschichtung aus einem Material eingebettet, das sehr gute Gleiteigenschaften bzw. eine hohe Gleitfähigkeit hat. Dieses Material ist nach seiner Vernetzung außerdem ausreichend stabil. Die Gleitreibung zwischen der FBL und den Oberflächen von Rotor und/oder Stator der Vorrichtung sowie dem gegebenenfalls vorhandenen Führungskörper, ist durch dieses Material auf ein Minimum reduziert. Die FBL gleitet dadurch auf den begrenzenden Flächen von Rotor und Stator so sanft entlang, daß diese Bewegung kaum noch zu hören ist. Geräusche, die den Fahrzeuglenker stören könnten, sind dadurch ohne den Einsatz von Dämmschichten vermieden. Geringe Gleitgeräusche, die möglicherweise nicht ganz zu vermeiden sind, gelangen nicht zum Ohr des Fahrzeuglenkers, sondern werden durch die geschlossene Kassette und die dieselbe umgebenden Teile des Lenkrades vollständig abgekapselt. Das gute Gleitmaterial stellt bei der Ausführungsform der Kassette mit Führungskörper sicher, daß ein Verklemmen der Teilwicklungen, insbesondere der inneren Teilwicklung, mit dem Führungskörper weitestgehend ausgeschlossen werden kann. Der Führungskörper kann dadurch wesentlich einfacher gestaltet werden. Das gilt insbesondere für seine den Teilwicklungen zugewandten Flächen.
Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes sind in den Zeichnungen argestellt.
Es zeigen:

Fig. 1 eine Ansicht einer Kassette mit einer Vorrichtung nach der Erfindung in schematischer Darstellung.
Fig. 2 eine gegenüber Fig. 1 abgewandelte Ausführungsform der Kassette.
Fig. 3 eine Draufsicht auf eine in der Vorrichtung verwendbare FBL, mit absatzweise entfernten Schichten.
Fig. 4 einen Schnitt durch Fig. 3 längs der Linie IV - IV in vergrößerter Darstellung.

Die Erfindung wird im folgenden - stellvertretend auch für andere Ausführungsformen - für eine Kassette beschrieben, in der eine Flachbandleitung (FBL) mit elektrischen Leitern angebracht ist. Statt der FBL könnte aber auch eine Leitung mit mindestens einem Lichtleiter eingesetzt werden. Auch eine kombinierte Leitung mit elektrischen und optischen Leitern könnte verwendet werden.
In Fig. 1 sind schematisch zwei beispielsweise kreisförmig ausgebildete Wände 1 und 2 einer aus Kunststoff bestehenden Kassette K dargestellt. Geeignete Kunststoffe sind beispielsweise Polycarbonat, Polyoxymethylen und Polybutylenterephthalat. Die Wand 1 gehört beispielsweise zu einem um seine Achse drehbaren Rotor der Kassette K, während die Wand 2 dann zu deren feststehenden Stator gehört. Die Zuordnung der Wände 1 und 2 könnte aber auch umgekehrt sein. Die Kassette K ist für den Einbau in das Lenkrad eines Kraftfahrzeugs bestimmt. Zur Stromversorgung einer Elektronik 3, durch deren Signal ein Prallsack ausgelöst werden kann, ist die Kassette K an die Batterie 4 des Kraftfahrzeugs angeschlossen. Die Batterie 4 ist über eine elektrische Leitung 5 mit einer als Festpunkt ausgeführten Endstelle 6 der Kassette K verbunden. Die Elektronik 3 ist über eine elektrische Leitung 7 an eine Endstelle 8 der Kassette K angeschlossen, die entsprechend der Darstellung in Fig. 1 in Richtung des Doppelpfeiles 9 bewegbar ist. Grundsätzlich könnten auch die Endstelle 8 feststehend und die Endstelle 6 bewegbar ausgeführt sein.
Zwischen den beiden Endstellen 6 und 8 ist innerhalb der Kassette K zwischen Stator und Rotor derseiben eine FBL 10 mit mindestens zwei elektrischen Leitern angebracht. Die Leiter sind vorzugsweise als Flachleiter ausgebildet. Diese Ausführungsform der FBL 10 ist besonders dünn und nimmt daher sehr wenig Raum ein. Grundsätzlich könnte die FBL 10 aber auch runde Leiter haben. Der Aufbau der FBL 10 geht beispielsweise aus den Fig. 3 und 4 hervor. Die Art ihres Anschlusses bzw. Abschlusses an den Endstellen 6 und 8 ist nicht genauer dargestellt. Sie ist prinzipiell in unterschiedlichen Varianten bekannt und hier nicht von Bedeutung.
Die FBL 10 kann gemäß Fig. 1 in der Kassette K zwischen den beiden Endstellen 6 und 8 als Wickelkörper in mehreren Windungen angeordnet sein, also nach Art eines Federhauses von Uhren. Obwohl die Anzahl der Umdrehungen eines Lenkrades auf etwa sechs Umdrehungen begrenzt ist, sollen mehr als sechs Windungen für die FBL 10 vorgesehen sein. Die Drehbewegung der am Rotor der Kassette K angebrachten Endstelle 8 macht sich dann für eine einzelne Windung der FBL 10 nicht wesentlich bemerkbar. Es wird lediglich der Durchmesser des aus allen Windungen der FBL 10 bestehenden Wickelkörpers verkleinert bzw. vergrößert.
Die FBL 10 kann gemäß Fig. 2 in der Kassette K auch als Wickelkörper mit zwei Teilwicklungen mit gegenläufigem Wickelsinn ausgeführt sein. Ein solcher Wickelkörper weist eine äußere Teilwicklung 11 und eine innere Teilwicklung 12 auf. Die beiden Teilwicklungen 11 und 12 sind durch Klammern gekennzeichnet. Sie umfassen in der aus Fig. 2 ersichtlichen Mittelstellung bzw. in der Montageposition der Kassette K jeweils zwei bis drei Windungen. In den beiden Teilwicklungen 11 und 12 haben die Windungen der FBL 10 - wie schon erwähnt - entgegengesetzte Wickelrichtungen. Sie sind durch eine etwa U-förmig ausgeführte Umkehrstelle 13 miteinander verbunden. Zwischen den beiden Teilwicklungen 11 und 12 ist ein einteiliger, ringförmig ausgeführter Führungskörper 14 angebracht, der die Umkehrstelle 13 umfaßt.
Der Führungskörper 14 ist um seinen Mittelpunkt drehbar und in Umfangsrichtung der Kassette K, also in Richtung des Doppelpfeils 9, leicht beweglich. Er kann als geschlossener Ring mit einem Durchlaß für die Umkehrstelle 13 der FBL 10 ausgeführt sein. Er kann aber auch ein offener Ring sein, der sich nahezu über 360° erstreckt. Der Führungskörper 14 besteht aus Kunststoff, wie beispielsweise Polyoxymethylen. Er ist dadurch sehr leicht, so daß er leichtgängig in der Kassette K bewegt werden kann.
Die FBL 10 hat gemäß den Fig. 3 und 4 vier flache, etwa rechteckige Leiter 15, die parallel und mit Abstand zueinander in einer Umhüllung 16 aus Isoliermaterial angeordnet sind. Die Umhüllung 16 kann mittels eines Extruders erzeugt werden. Geeignete Materialien für eine solche Umhüllung sind beispielsweise Polyimid, Polyvinylchlorid, Polyethylen und Polyurethan. Die Umhüllung 16 kann aber auch aus zwei Folien bestehen, zwischen denen die Leiter 15 einkaschiert sind. Geeignete Materialien für die Folien sind beispielsweise Polyethylenterephthalat oder Polyethylennaphthalat . Als Haftvermittler werden vorzugsweise Kleber auf Epoxy-Basis eingesetzt. In der FBL 10 können auch weniger oder mehr als vier Leiter 15 vorhanden sein. Die Leiter 15 können auch einen kreisförmigen Querschnitt haben. Sie können auch als Lichtwellenleiter ausgeführt sein.
Die FBL 10 ist auf ihrer ganzen Länge rundum von einer geschlossenen Schicht 17 aus einem vernetzten Material mit sehr guten Gleiteigenschaften bzw. mit hoher Gleitfähigkeit umschlossen. Die Schicht 17 wird in üblicher Technik aufgebracht, beispielsweise durch Extrusion. Als Materialien sind grundsätzlich Polymere geeignet, deren Gleitfähigkeit entsprechend vorgebbaren Werten eingestellt sind. Es soll mit Vorteil gegenüber Kunststoffteilen der Kassette K, das sind Stator und Rotor sowie Führungskörper, eine Gleitreibung bestehen, die zwischen 0,05 und 0,3 µ liegt. Besonders geeignet für die Schicht 17 sind Fluorpolymere, vorzugsweise Polytetrafluorethylen und Fluorethylenpropylen. Die Dicke der Schicht 17 liegt mit Vorteil zwischen 1 µm und 30 µm, insbesondere zwischen 15 µm und 25 µm. Ihr Material wird abschließend vernetzt bzw. ausgehärtet. Das kann beispielsweise durch IR-Strahlung oder UV-Strahlung erreicht werden. Die Schicht 17 ist so dünn, daß sie Gewicht und Biegeverhalten der FBL nicht beeinträchtigt. Sie garantiert aber ein leichtes und geräuscharmes Gleiten der FBL auf den planen Oberflächen von Rotor und Stator der Kassette K einerseits sowie eine niedrige Gleitreibung zwischen dem gegebenenfalls vorhandenen Führungskörper 14 und insbesondere der inneren Teilwicklung 12 der FBL.

Claims

Vorrichtung zur Signalübertragung zwischen zwei Endstellen, zwischen denen eine in Windungen verlaufende, einen Wickelkörper bildende und in einer im wesentlichen kreisförmigen Kassette untergebrachte Flachband-Leitung angeordnet ist, welche mindestens zwei parallel und mit Abstand zueinander in eine Umhüllung aus Isoliermaterial eingebettete Leiter aufweist, an die weiterführende Leitungen an den beiden Endstellen anschließbar sind und deren Länge wesentlich größer als der Abstand der beiden Endstellen voneinander ist und bei welcher die Kassette aus einem um ihre Achse drehbaren Rotor, an dem die eine Endstelle angebracht ist, und einem feststehenden Stator, an dem die andere Endstelle angebracht ist, besteht, zwischen denen der Wickelkörper der Flachband-Leitung angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Umhüllung (16) der Flachband-Leitung (10) über deren ganze Länge rundum von einer dünnen Schicht (17) aus einem vernetzten Isoliermaterial umgeben ist, das sehr gute Gleiteigenschaften hat, so daß die Gleitreibung zwischen der Flachband-Leitung (10) und Kunststoffteilen der Kassette (K) minimiert ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleitreibung zwischen der Fiachband-Leitung (10) und Kunststoffteilen der Kassette (K) zwischen 0,05 µ und 0,3 µ liegt.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Schicht (17) mit guten Gleiteigenschaften zwischen 1 µm und 30 µm liegt, vorzugsweise zwischen 15 µm und 25 µm.