JP5253700B2 - 誘導型変圧器 - Google Patents

Description

本発明は、主請求項の上位概念による、可動部材間で信号及びエネルギーを伝達するための誘導型変圧器、とりわけ回転式変圧器に関する。

特にこのような変圧器を自動車内で使用する場合には、例えば、ステアリングコラムからステアリングホイールへのエネルギー伝達と同時にステアリングコラムとステアリングホイールとの間での双方向のデータ伝達が可能でなければならない。エネルギー伝達は、ステアリングホイールの電子機器だけに給電すればよい場合には約１Ｗでよく、ステアリングホイールヒータに給電しなければならない場合には補助の１２０Ｗとなる。さらに、クラクション、走行快適性のための操作ボタン、電話呼出ボタン、速度制御（クルーズコントロール）、所定のラジオ機能又はエアバッグ監視及びトリガの操作に関する情報を交換することもできる。

従来、このようなケースでは、データ伝達のためのコイルスプリング及び／又はエネルギー伝達のためのスリップリングが設けられている。しかし、コイルスプリングとスリップリングは基本的に比較的高いノイズレベルを有しており、同時にいわゆるＥＭＣ問題（ＥＭＣ＝Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｃｏｍｐａｔｉｂｉｌｉｔｙ）、取付及び修理の問題、ならびに無視することのできない摩擦と厄介な接触のような多数の問題の原因ともなる。電気エネルギーの誘導性伝達がデータ伝達と同時に実現される場合には、さらにクロストークが生じる。とりわけ、変圧器の効率＜０．６であり、２次側の内部抵抗＞１５Ωであるときにクロストークが生じる。

発明の利点
本発明によれば、請求項１の特徴部分で示された手段を備えた、少なくとも１つの１次変圧器部と少なくとも１つの２次変圧器部とを有する、互いに向き合って動く２つの部材の間で測定データと電気エネルギーとを伝達するための誘導型変圧器が、有利な形で発展させられる。本発明によれば、測定データ伝達用の変圧器と電気エネルギー伝達用の変圧器が設けられている。各変圧器の１次変圧器部及び２次変圧器部は、半径方向の同心金属壁によって可動部材に形成される別個のチャンバ内にあり、これらチャンバは広範囲にわたって磁気的に互いに遮蔽されており、同心壁はチャンバがそれぞれ半径方向に並んで形成されるように互いに咬み合っている。

これに関して、互いに向き合って動く部材の各々に容易に金属製のチャンバ部材を取り付けることができ、これらチャンバ部材の半径方向の断面は２重のＵ字形をしており、これらチャンバ部材の同心壁は、回転運動を妨害することなく互いに咬み合うよう配置されている。有利には、一方のチャンバ部材は車両のステアリングスピンドルに取り付けられており、他方のチャンバ部材は車両のステアリングコラムに取り付けられている形態で適用される。

チャンバ壁によって分離された２つの変圧器を取り付けるという提案によって、容易に、信号伝達とエネルギー伝達の混合を防止することができる。２つのチャンバ部材の中間の分離突起部は、伝達の両部分のための磁気部材として使用されるが、目立ったクロストークはない。というのも、ほとんどの適用ケースにおいて、例えば自動車において使用される５０ｋＨｚないし数メガヘルツの周波数の場合、磁気の表皮効果しか生じず、磁気的相互作用は妨害的な作用を及ぼさないからである。

本発明の有利な発展形態のこれらの特徴及び他の特徴は、請求項の他に実施例の説明及び図面からも明らかとなる。その際、個々の特徴は、それぞれ単独で又は本発明の実施形態の中での下位組合せの形で、ならびに他の分野においても実現可能であり、有利にはまた、本願において保護が求められている保護可能な実施形態でもあり得る。

図面
回転式変圧器の部材間における信号及びエネルギーの伝達のための本発明による誘導型変圧器の実施例を図面に基づいて説明する。

図１及び２はそれぞれ、自動車のステアリングスピンドルとステアリングコラムとの間の回転式変圧器の図であり、この回転式変圧器は、分離された各々のチャンバ内に、信号伝達とエネルギー伝達のための別個の変圧器部を有している。

実施例の説明
図１には、チャンバ部材１及び２を有する誘導型変圧器が示されている。チャンバ部材１及び２は、自動車用のステアリング装置の部材であり、櫛状に互いに咬み合っている。上記ステアリング装置はここには図示されておらず、また詳細な説明もなされない。チャンバ部材１は例えばステアリングコラムに取り付けられており、チャンバ部材２はステアリングスピンドルに固定されている。ステアリングスピンドルの端部はステアリングホイールを用いて回転可能である。ただし、ステアリングスピンドルは、車両のシャーシに固定的に結合されたステアリングコラムに回転可能な形で保持されている。

ステアリングスピンドルとステアリングコラムとの間には、誘導型回転式変圧器が存在する。信号伝達のために、それぞれ、１次変圧器部３は部材１に、２次変圧器部４は部材２に取り付けられており、エネルギー伝達のために、それぞれ、１次変圧器部５は部材１に、２次変圧器部６は部材２に取り付けられている。これにより、測定データと電気エネルギーを、例えばステアリングスピンドルに取り付けられたセンサと車両内の中央評価ユニットとの間で伝達することが可能となる。

チャンバ部材１及び２を櫛状に咬み合った半径方向の同心壁として形成することにより、チャンバ７は信号伝達用として、チャンバ８はエネルギー伝達用として実現されている。このようにして達成された、チャンバ壁により分離された２つの変圧器の構造によって、容易に、信号伝達とエネルギー伝達との混合を防止することができる。

自動車のステアリングスピンドルとステアリングコラムとの間の回転式変圧器を示す。 自動車のステアリングスピンドルとステアリングコラムとの間の回転式変圧器を示す。

Claims (2)

1. 測定データ及び電気エネルギーを２つの互いに向き合って動く部材（１，２）の間で伝達するための誘導型変圧システムであって、それぞれ測定データ伝達用の変圧器と電気エネルギー伝達用の変圧器とが設けられており、前記変圧器が少なくとも１つの１次変圧器部（３，５）と少なくとも１つの２次変圧器部（４，６）とを有している形式の誘導型変圧システムにおいて、
   前記互いに向き合って動く部材（１，２）は、広範囲にわたって磁気的に互いに遮蔽された別個のチャンバ（７，８）が形成されるように、互いに櫛状に咬み合っており、
   前記チャンバ（７，８）は半径方向の同心金属壁によって前記部材（１，２）に形成され、
   前記同心壁は前記チャンバ（７，８）がそれぞれ半径方向に並んで形成されるように互いに咬み合っており、
   前記部材（１，２）の各チャンバ部材は、該チャンバ部材の半径方向の断面が２重のＵ字形となるように形成されており、
   前記チャンバ部材の同心壁は、回転運動を妨害することなく互いに咬み合うよう配置されている、ことを特徴とする誘導型変圧システム。
2. 前記チャンバ部材の一方のチャンバ部材（２）は車両のステアリングスピンドルに取り付けられており、他方のチャンバ部材（１）は車両のステアリングコラムに取り付けられている、請求項１記載の誘導型変圧システム。

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