WO2010130838A1 - Verbindungsvorrichtung - Google Patents

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WO2010130838A1
WO2010130838A1 PCT/EP2010/056720 EP2010056720W WO2010130838A1 WO 2010130838 A1 WO2010130838 A1 WO 2010130838A1 EP 2010056720 W EP2010056720 W EP 2010056720W WO 2010130838 A1 WO2010130838 A1 WO 2010130838A1
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connecting device
flexible conductor
component
flexible
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PCT/EP2010/056720
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Dieter Markfort
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Takata Petri AG
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Takata Petri AG
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    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R35/00—Flexible or turnable line connectors, i.e. the rotation angle being limited
    • H01R35/02—Flexible line connectors without frictional contact members
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • B60R16/02—Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for electric constitutive elements
    • B60R16/023—Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for electric constitutive elements for transmission of signals between vehicle parts or subsystems
    • B60R16/027—Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for electric constitutive elements for transmission of signals between vehicle parts or subsystems between relatively movable parts of the vehicle, e.g. between steering wheel and column
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
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    • B63H1/12—Propulsive elements directly acting on water of rotary type with rotation axis substantially in propulsive direction
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    • H—ELECTRICITY
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    • H01R35/00—Flexible or turnable line connectors, i.e. the rotation angle being limited
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    • H01R35/025—Flexible line connectors without frictional contact members having a flexible conductor wound around a rotation axis
    • H—ELECTRICITY
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    • H01R39/00—Rotary current collectors, distributors or interrupters
    • H01R39/64—Devices for uninterrupted current collection
    • G—PHYSICS
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    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/36—Mechanical coupling means
    • G02B6/3604—Rotary joints allowing relative rotational movement between opposing fibre or fibre bundle ends
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R2201/00—Connectors or connections adapted for particular applications
    • H01R2201/26—Connectors or connections adapted for particular applications for vehicles

Definitions

  • the invention relates to a connecting device for electrical and / or optical connection of two relatively movable, in particular to each other rotatable, components according to the preamble of patent claim 1.
  • Such a connecting device comprises at least one flexible electrical or optical conductor, which is connected to each of the two mutually movable components in
  • Relative movement of the two components also moves, in such a way that move different sections of the conductor at different speeds and / or in different directions.
  • connection devices serve, for example, for the electrical connection of functional components of a steering wheel to the electrical system of a motor vehicle, the two components to be connected via the flexible conductor being formed, on the one hand, by a vehicle-fixed stator and, on the other hand, by a rotor rotatable together with the steering wheel.
  • connection devices of this type cf. for example EP 1 800 956 A1 and DE 195 33 439 C1
  • each of the two components to be electrically or optically connected to one another that is to say on a rotor on the one hand and a stator on the other hand, has one end of the flexible conductor set and there contacted via connector electrically or optically.
  • the invention is based on the problem of further improving a connecting device of the type mentioned, in particular with the simplest possible structure of Connection device to allow reliable transmission of optical or electrical energy and signals
  • the flexible conductor is designed as a closed encircling elongated element, which rests on each of the two components via a respective contact region (flat or linear), wherein the flexible conductor (3, 4) with its respective contact region (31, 32; 42) on the associated component (1, 2) can be clamped and the clamping action in a relative movement of the two components (1, 2) is locally canceled.
  • the invention is based on the finding that the (eg elastically executed) flexible conductor of a generic connection device can be formed in a simple manner by a (ring-shaped) closed flexible conductor (eg designed as an endless belt) during a relative movement the two components on these components in each case "unrolls", since due to the flexibility of the conductor during a relative movement of the two components to each other at least a portion of the voltage applied to the two contact areas of the flexible conductor to the respective component defined - and large area if necessary - Plant can be brought without moving relative to this, which allows a secure, reliable contact.
  • a (ring-shaped) closed flexible conductor eg designed as an endless belt
  • the one component surrounds the other component annular and that the two components each define an annular circumferential surface for abutment of the flexible conductor, wherein the two surfaces are radially spaced from each other and facing each other.
  • An electrical or optical contacting of the flexible conductor with the components which are movable relative to one another and electrically and optically via the flexible conductor is effected in that the flexible conductor and said components are each (at least partially, in particular in the during movement of the two components consist of an electrically and / or optically conductive material.
  • This can be achieved, for example, in that the flexible conductor is clamped between the two components, in particular in the case of an elastic design of the flexible conductor (for example by using a suitable material).
  • optionally spring elements can be integrated therein.
  • additional guide means for example guide rollers, can be used to press the flexible conductor against a part of its contact area against each of the two components to be connected in such a way that during a relative movement of the two components said portion of each contact area on the associated component rests without moving relative thereto.
  • one end portion of a respective contact region of the flexible conductor is lifted off the associated component and another (opposite) end portion is brought into abutment with the component ,
  • the connecting device according to the invention can be applied in particular to a rotor-stator combination in which the two components are rotatable relative to each other, wherein the one component surrounds the other component in a circular manner and the two components face each other and are radially spaced from each other (circular). ) have annular circumferential contact surfaces for the flexible conductor.
  • each contact area at a given time rests relative to the associated component, since at a given time always only the (instantaneous) end portions of each contact area perform a relative movement with respect to the associated component, the one End portion lifted from the component and the other end portion is brought to the component for conditioning.
  • the flexible conductor can be pressed in its respective contact area, for example, non-positively against the associated component, for example as a result of a tension of the flexible conductor between the two components and / or by specific guidance by means provided for this purpose guide elements, such as rotatably mounted guide rollers.
  • guide elements such as rotatably mounted guide rollers.
  • the flexible conductor in the respective contact region in particular frictionally rest on each associated component.
  • magnetic means can also be used to bring the flexible conductor in its respective (temporary) contact area (by magnetic forces) defined on the respective associated component to bear.
  • a form-fitting contact between the flexible conductor and the respective associated component can be provided in the respective contact region.
  • a plurality of (spaced apart) individual elements may be provided on the flexible conductor in that the flexible conductor can be brought into contact in its respective contact region with the respectively assigned component, namely positively and / or electrically and / or optically.
  • An annular circumferential flexible conductor can be designed, for example, in the manner of a ribbon conductor as a (circulating) endless belt or as a conductor with a substantially circular cross-section.
  • For the electrical and / or optical connection of the one component to the other of the two mutually movable components can serve a plurality of flexible conductors, which can be arranged side by side, for example in the direction of the relative movement of the two components in succession but also perpendicular to this direction.
  • the flexible conductor are basically electrical or optical conductors with sufficient flexibility for producing an electrical / optical connection between two mutually movable components, such as a metal alloy, in particular a copper alloy.
  • Figure 1 is a perspective / schematic view of a connecting device with two flexible conductors for producing an electrical connection between two mutually rotatable components in the form of a rotor and a stator.
  • FIG. 2 shows a modification of the arrangement from FIG. 1 with regard to the configuration of the flexible conductors
  • FIG. 3 shows a modification of the arrangement of FIG. 1 with regard to the configuration of both the flexible conductors and the surfaces of the components which are to be brought into contact with each other;
  • FIG. 4A shows a development of the arrangement from FIG. 3;
  • 4B is a detail of the arrangement of Figure 4A in an enlarged view;
  • Fig. 5A is a modification of the arrangement of Figs. 4A and 4B in terms of the configuration of the flexible conductors;
  • FIG. 5B is a detail of the arrangement of Figure 4A in an enlarged view
  • Fig. 6A is a modification of the arrangement of Fig. 5A with respect to the configuration of the flexible conductors;
  • Fig. 6B is a detail of the arrangement of Figure 6A in an enlarged view
  • FIG. 6C shows a detail of an arrangement according to FIG. 6A with a modified flexible conductor
  • Fig. 7A is a further modification of the arrangement of Fig. 6A;
  • FIG. 7B is a detail of the arrangement of Figure 7A in an enlarged view
  • FIG. 9 shows a modification of the arrangement from FIG. 8;
  • FIGS. 8 and 9 shows a modification of the arrangements of FIGS. 8 and 9;
  • FIG. 10B is a detail of the arrangement of Figure 10A in an enlarged view
  • FIG. 11A shows a modification of the arrangements of FIGS. 1 to 10B with additional guide elements for guiding the flexible conductors
  • Fig. 11 B is an exploded view of the arrangement of Figure 1 1 A;
  • Fig. 1 1 C is a sectional view of the arrangement of Figure 1 1 A;
  • Fig. 1 1 D a detail of the arrangement of Figure 1 1 A;
  • FIG. 11E is a modification of the detail of FIG. 11D;
  • FIGS. 1 to 10B shows a further modification of the arrangements of FIGS. 1 to 10B with additional guide elements for guiding the flexible conductors;
  • Fig. 13A is a detail of the arrangement of Fig. 12;
  • Fig. 13B is a modification of the detail of Fig. 13A;
  • FIG. 14 shows a motor vehicle steering wheel with a connecting device based on one of FIGS. 1 to 13B.
  • Figure 1 shows a connecting device for producing an electrical and / or optical connection between two mutually movable, in this case relatively rotatable components of a motor vehicle, in particular between a steering wheel and a body-mounted assembly of a motor vehicle.
  • the two components 1, 2 to be connected to one another are configured in each case as annular, more precisely annular, peripheral components which are arranged concentrically with one another and have surfaces facing one another via which an electrical and / or optical connection between the two components 1, 2 by means of at least one flexible conductor, in this case by means of two flexible conductors 3, 4, produced.
  • the radially outer component 1 is exemplarily regarded as a component to be rotated together with a vehicle steering wheel (in the form of a rotor), while the inner component 2 is a component of a body-mounted assembly, ie forms a stator.
  • the outer member 1 form a body-mounted component, for example as part of a vehicle-fixed steering column (steering shaft lining) of a steering device, while the radially inner member 2 is rotatably mounted, for example as part of a steering shaft of the steering device, within the aforementioned steering column is rotatably mounted about its longitudinal axis.
  • the two components 1, 2 are intended to be electrically connected to one another so that electrical energy and / or electrical signals can be transmitted between the two components 1, 2.
  • This may, for example, serve the purpose of supplying electrical functional components arranged on a motor vehicle steering wheel with electrical energy and / or (by signal transmission) with information.
  • the flexible conductors 3, 4, and the said components 1, 2 respectively (at least partially, in particular in the during a movement of the two components 1, 2 mutually contacting each other in contact areas of the flexible conductor 3, 4 on the one hand and those components. 1 , 2 on the other hand) from an electrically (alternatively or additionally optically) conductive material.
  • the conductors 3, 4 are completely made of an electrically (or optically) conductive material.
  • the two components 1, 2 are arranged in the form of a rotor 1 and a stator 2 concentric with each other, so that the two components 1, 2 are rotatable about a common axis relative to each other.
  • the outer member 1 (rotor) along a rotational direction D with respect to the inner member 2 (stator) are rotated, which reflects an operation of a coupled to the rotor 1 steering wheel.
  • the respective intermediate layer 15, 25 lies in the axial direction in each case between the two annular sections 11, 12 or 21, 22.
  • the components 1, 2 consist, in particular at their ring sections 11, 12 or 21, 22, at least in sections of an electrically conductive material (eg
  • the two flexible conductors 3, 4 is a flexible conductor 3 for electrically connecting the first ring sections 1 1, 21 of the two components 1, 2 and the second flexible conductor 4 for electrical connection of the two axially adjacent to the first ring sections 1 1, 21st arranged second ring sections 12, 22 of those components 1, 2nd
  • the respective flexible conductor 3, 4 is in the present case as a closed longitudinally extending element, specifically in the exemplary embodiment as an annularly closed band ("endless belt"), executed and is arranged radially between the two components 1, 2 to be interconnected, that
  • electrically conductive materials of sufficient elasticity are suitable in order to allow the specified bracing of the two flexible conductors 3, 4 between the components 1, 2 to be connected, that is, metal alloys, for example , in particular in the form of a copper alloy.
  • each of the two flexible conductors 3, 4 has a respective contact area 31, 32 and 41 or 42 on each of the two components 1, 2, in each case via a first contact area 31, 41 on the first, outer component 1 and the size of the contact areas 31, 32, 41 and 42 depends on the strength of the tension of the flexible conductors 3, 4 between the components 1, 2 and thus the degree of their elastic deformation from.
  • the contact areas 31, 32 of the first flexible conductor 3 are in each case in contact with each of the first ring portion 1 1, 21 of the respective component 1, 2; and the contact regions 41, 42 of the second flexible conductor 4 are each in contact with the second ring sections 12, 22 of the components 1, 2 disposed axially behind them.
  • the contact areas 31, 32; 41, 42 of the flexible conductors 3, 4 lie with a central portion 310, 320 and 410, 420 respectively on the associated component 1, 2 or more precisely to the respective associated ring section 1 1, 21 or 12, 22 that the contact areas 31, 32; 41, 42 in their central sections 310, 320; 410, 420 in each case the (annular) curvature of serving as abutment surfaces surfaces of the components 1, 2 understand.
  • a sufficiently defined contact and conditioning of the contact areas 31, 32; 41, 42, at least in their respective central sections 310, 320; 410, 420, on the two components 1, 2, more precisely their ring sections 1 1, 12; 21, 22 ensures, so that in a relative movement of the two components 1, 2, in particular a rotational movement D of the outer member 1 with respect to the inner member 2, the contact portions 31, 32; 41, 42 of the two flexible conductors 3, 4 at least with their central sections 310, 320 and 410, 420 (in contrast to sliding contacts) no relative movement with respect to the respective associated component 1, 2 or of the corresponding ring portion 1 1, 12; 21, 22 of the respective component 1, 2 run.
  • connection device between two components 1, 2 using at least one flexible conductor
  • the respective flexible conductor 3, 4 on each of the components 1, 2 via a contact region 31, 32 and 41, 42, the relative movement with respect to the respectively associated with a movement of the two components 1, 2 to each other in a subsection Performs components 1, 2, these embodiments are consistent with the arrangement shown in Figure 1. This will therefore not be discussed in the following description of the further embodiments. Rather, reference will be made to the above description of the first embodiment of a connecting device with reference to FIG. 1. The following discussions of further exemplary embodiments are thus limited to the explanation of the differences between the respective structure of a connecting device compared with the arrangement from FIG. 1.
  • FIG. 3 In the embodiment of Figure 3 are of the flexible conductors 3, 4 respectively engagement elements 36, 47, in the embodiment in the form of a plurality in the extension direction of the flexible conductor 3, 4 successively arranged individual elements, but optionally also in the form of a continuous circumferential projection from.
  • This is at the two mutually rotatable components 1, 2 and Specifically, at each associated first ring portion 1 1, 21 (in the case of the first flexible conductor 3) and the second ring portion 12, 22 (in the case of the second flexible conductor 4) in each case an annular circumferential guide channel 16, 26 and 17, 27 associated with in which engage the engaging elements 36, 47 of the two flexible conductors 3, 4 each positive and non-positive.
  • the engagement elements 36, 47 of the two flexible conductors 3, 4 are - as well as the ring sections 1 1, 12 and 21, 22 of the two components 1, 2 with their guide channels 16, 17 and 26, 27 to each other in the axial direction staggered.
  • the engagement elements 36, 47 can simultaneously serve as contact elements, via which the flexible conductors 3, 4 each make electrical contact with the two mutually rotatable components 1, 2 or their contact surfaces (in the respective guide channel 16, 17, 26, 27) ,
  • the engagement members 36, 47 of the flexible conductors 3, 4 each cooperate according to a "zipper principle" with the associated guide channels 16, 26, 17, 27.
  • the engagement elements 36, 47 may be formed with a certain excess with respect to the guide channels 16, 26 and 17, 27, so that the engagement elements 36, 47 in the guide channels 16, 26; 17, 27 are held clamped during a respective engagement, in particular to minimize noise.
  • engaging free ends of the engaging elements 36, 47 thickenings may be formed, for. B. by appropriate Forming of the engagement elements 36, 47 or by subsequent processing, eg punching.
  • the individual engagement elements 36, 47 are each separated from each other by gaps, for example generated by punching, they have sufficient flexibility or elasticity, in each case - while achieving a clamping action - in the guide channels 16, 26; 17, 27 can be pushed in and pulled out of these again, when the two components 1, 2 move to each other (turn).
  • three (conventional) connecting conductors L1, L2, L3 are provided, which are not - like the flexible conductors 3, 4 of the three conductor pairs - designed as ring-like closed conductors but rather as (open) ribbon conductors extending between two free ends and which are fixed with their respective free end to one of the two components 1, 2 and are electrically contacted.
  • annular circumferential flexible conductors 3, 4 are in the embodiment of Figures 5A and 5B not designed as a flat or ribbon conductor, but rather than in cross-section substantially annular conductor, with their contact areas 31, 32; 41, 42 are each guided in a guide channel 16, 17 and 26, 27 of the two components 1, 2, wherein the guide channels 16, 17 and 26, 27 of a respective component 1, 2 each at one of the two in the axial direction next to each other arranged (and an intermediate intermediate region 15, 25 separated from each other) ring sections 1 1, 12 and 21, 22 are provided.
  • FIGS 6A and 6B are again - as in the case of Figures 1, 2, 3 and 4A and 4B - two spaced apart both in the axial direction and in the circumferential direction U ring-circumferential (closed) flexible conductor 3, 4, here supplemented by an additional conventional connecting conductor L.
  • the two first-mentioned flexible conductors 3, 4 are executed here in cross-section substantially circular and additionally provided with a plurality of spaced-apart individual elements 38, 49 in the form of (spherical) thickenings, via which the flexible conductor.
  • the individual elements 38 ' here shown by way of example for a flexible conductor 3, are of cylindrical design.
  • FIGS. 7A and 7B show a modification of the arrangement of FIGS. 6A and 6B with disc-like individual elements 38 ", 49" on the flexible conductors 3, 4.
  • FIGS. 8A and 8B show an exemplary embodiment of a connecting device, in which-at least on the first ring section 11 of the first, outer component 1-positive-locking elements 16a in the form of toothed areas are provided, into which an associated flexible conductor 3 with associated individual elements 36 in FIG Can intervene form of projecting engagement elements.
  • the toothed portions 16 a which are specifically integrated in the embodiment in a wall of a guide channel 16 of the outer member 1, may be integrally formed on that component 1, for. B. by integral molding or embossing.
  • Figure 9 shows a modification of the arrangement of Figures 8A and 8B with respect to the geometric arrangement of the toothed portions 16a.
  • Figures 10A and 10B relate to a modification of the connecting devices of Figures 4A, 4B; 6A, 6B; 6C and 7A, 7B, wherein here as individual elements 38 '", 49'" of the respective flexible conductor 3, 4, which are engageable with associated positive locking elements 18, 29 in the form of openings of the mutually rotatable components 1, 2 nubs serve which protrude from the respective flexible conductor 3, 4.
  • FIGS. 11A, 11B and 11C show a variant of a connecting device, in which the ring sections 1 1, 12; 21, 22 of the two components 1, 2 in each case two guide elements F1, F3 mounted on bearing axles A1, A2 projecting from the carrier T; F2, F4 are assigned in the form of rotatably mounted guide rollers to guide the flexible conductors 3, 4 and with their contact areas 31, 32; 41, 42 in the guide channels 16, 26; 17, 27 to press.
  • FIG. 11D it is shown - for example shown for a contact region 31 of the first flexible conductor 3 in a guide channel 16 of the first ring section 11 of the outer component 1 - that the flexible conductors 3, 4 in the ring sections 1 1, 12; 21, 22 - more precisely the local guide channels 16, 17; 26, 27 - are each encompassed by an undercut which is formed by an insertion region (eg 160) reduced in cross-section compared to the cross section of the respective guide channel (eg 16).
  • an insertion region eg 160
  • FIG. 11E shows a modification of the detail from FIG. 11D, wherein here the flexible conductor 3 has a certain oversize with respect to the cross section of the guide channel 16, so that-in addition to the holding effect due to the reduced insertion area 160 -a clamping effect between flexible elements Head 3 and associated component 1 in the guide channel 16 is achieved.
  • the measures (positive) holding action (by undercut) and clamping action are thus independent of each other feasible.
  • the clamping effect is in each case local - at the corresponding end portions 31 1, 321, 411, 421 of a respective contact area
  • FIG. 12 is a perspective view of a further exemplary embodiment of a connecting device for the electrical (or optical) connection of two relatively rotatable components 1, 2, in which the connection - as in the exemplary embodiment of FIGS. 11A to 11E - is exemplary via only one flexible conductor 3 takes place.
  • the peculiarities with regard to the geometric configuration of this flexible conductor 3 and the components 1, 2 which can be rotated relative to one another and also the assigned guide elements F1, F2 can also be used if more than one flexible conductor is provided, around the two mutually movable components 1, 2 electrically or optically connect to each other.
  • Ladder 3 in particular in the area of the guide elements F1, F2, better recognizable do.
  • this flexible conductor 3 advantageously lies on the first and second component 1, 2 via its contact regions 31, 32 with a partial section 310 or 320, which extends over a comparatively large angular range, in the present case over an angular range of more than 180 °, namely approximately 270 °, at the respective annular component 1 or 2.
  • the flexible conductor 3 is guided with its contact areas 31, 32 in each case in a guide channel 16 and 26 of the associated component 1 and 2, wherein the guide channels 16, 26 are bounded by walls which are separated by two axially spaced-apart ring sections 11th , 12 and 21, 22 are formed on the respective component 1 or 2.
  • the ring sections 1 1, 12 and 21, 22 are each defined by a plurality along the circumferential direction of the respective component 1, 2 successively arranged segments in the form of projections, which are separated from each other by lying between the segments gaps, in such a way in that the segments of axially spaced-apart ring sections 1 1, 12 and 21, 22 are opposite one another in each case.
  • the flexible conductor is the third according to Figure 12 along its circumference wavy configured with a plurality (successive and alternating along its direction of extension) wave troughs 30a and wave crests 30b, the wave troughs 30a each point in the direction of the space between the two components 1, 2 and the wave crests 30b respectively lie between two troughs 30a.
  • a significant advantage of the wavy contour of the flexible conductor 3 along its extension direction with which it engages in the guide channels 16, 26 formed on the two components 1, 2 lies in a minimization of the bending load of the flexible conductor in its rolling movement on the components 1, 2, in particular at the respective end portions 31 1, 312; 321, 322.
  • Reason for the bending stress the flexible conductor is the change between large bending radii on the sections 310, 320, via which the flexible conductor 3 is currently present in each case on the first and second component 1, 2, and the comparatively much smaller bending radii, especially in the sections that currently except each Engage with the component 1, 2 are, as well as the end portions 31 1, 312, 321, 322, each with the component 1, 2 currently out of or engage.
  • Conductor 3 serve, are adapted to the configuration of the flexible conductor 3 at its outer contour.
  • the guide elements F1, F2 in the form of guide rollers have for this purpose on their outer circumference in each case projections V, which engage in the free spaces which are present on the flexible conductor 3 due to its wave-shaped contour. It is in the guide elements F1, F2 rotatably mounted
  • FIGS. 13A and 13B Two variants are illustrated in FIGS. 13A and 13B, as by suitable design of the flexible conductor 3 a clamping of the contact regions 31, 32 in the respective guide channel 16 or 26 can be effected.
  • FIGS. 13A and 13B show, by way of example, the interaction of the flexible conductor 3 with the first, outer component 1 on or in its guide channel 16.
  • the following explanations apply equally to the interaction of the flexible conductor 3 with the inner, second Subsequent references to the first component 1, the ring sections 1 1, 12, the guide channel 16 and the local form-fitting regions 1 16, 216 and 126, 226 should therefore always in the same way for the second Component 2, the ring sections 21, 22, the guide channel 26 and the corresponding form-fitting regions also provided there apply.
  • the flexible conductor 3 in the extension direction arranged behind each other and spaced apart web-like elevations 316 which project in the axial direction on both sides of the flexible conductor 3 and which are arranged in the embodiment concrete at the troughs 30a.
  • These web-like elevations 316 engage as individual elements respectively in assigned form-fitting regions (interlocking elements 116, 216) which are formed on opposite segments of the ring sections 11, 12 which bound the guide channel 16 of the corresponding component 1 and which are concretely formed here by depressions, in which the ladder side elevations 316 can intervene.
  • the individual elements in the form of axially projecting elevations 316 of the flexible conductor 3 and the associated form-fitting regions or positive-locking elements in the form of recesses 16, 216 can continue to serve for producing an electrical contact between the flexible conductor 3 and the respective component 1, 2, in each case by using electrically conductive materials for those elements 1 16, 216, 316.
  • the variant shown in FIG. 13B differs from the embodiment explained above with reference to FIG. 13A in that, according to FIG.
  • the positive locking means provided on the flexible conductor 3, more precisely on its wave troughs 30a, are formed in the form of individual elements by nubs 326 projecting in the axial direction engage in associated component-side form-fitting regions or form-locking elements in the form of recesses 126, 226, which are respectively provided on opposite segments of the ring sections 1 1, 12, which define the guide channel 16.
  • FIG 14 shows a schematic representation of the application of a connecting device according to the invention, for. B. according to one of Figures 1 to 13B, in a motor vehicle steering wheel L, which has a steering wheel rim LK connected via a plurality of steering wheel LS with a steering wheel base or a steering wheel hub LB.
  • the steering wheel rim LK is used to grasp and actuate the steering wheel by an operator (driver); and the steering wheel base LB for connecting the steering wheel to a steering shaft LW, which is rotated upon actuation of the steering wheel L and transmits the steering movement in the direction of the wheels of a motor vehicle.
  • the steering shaft LW is mounted in a conventional manner in a steering column (with steering shaft fairing LV).
  • B an electrical display device A (display), a (formed of electrical switches and / or buttons) control panel B; an airbag module M and a so-called superposition steering UL, with which the steering shaft LW is independent of an actuation of the steering wheel L is rotatable, compare WO 2007/00 942 20 A1 and DE 101 60 313 A1.
  • the superposition steering system UL comprises a superimposition drive UA, in particular in the form of a drive motor (electric motor), which drives a first transmission element G1, here in the form of a worm, on the output side, which in turn is provided with a second transmission element G2 arranged on the steering shaft LW, here in the form of a Worm wheel, cooperates, so that in the operation of the superposition motor UA a drive torque is transmitted to the steering shaft LW.
  • the superposition drive UL generated by the superposition drive UA
  • moment in the steering shaft LW can be introduced to rotate them by a certain overlay angle, in addition to and independent of a steering angle generated by driver side actuation of the steering wheel rim LK.
  • a connecting device which in particular comprises two mutually rotatable components 1, 2, one of which (outer) component 1 via a first connection region V1 rotatably on the steering wheel L, more precisely on the steering wheel base LB, is arranged and of which the other (inner) component 2 via a second connection region V2 rotationally fixed to the stationary (non-rotatable) steering shaft cover LV is fixed.
  • the first component 1, which is rotatable together with the steering wheel L, thus forms a rotor
  • the second component 2 arranged stationarily on the steering shaft lining LV forms a so-called stator.
  • the stator 2, more precisely its ring sections 21, 22, are connected via vehicle-side supply lines FZ to the electrical network (vehicle electrical system) of a motor vehicle, while the first component 1, more precisely its ring sections 1 1, 12, via steering wheel-side leads LZ with the above-described electrical components A, B, M, UL is in electrical connection.
  • the first component 1, more precisely its ring sections 1 1, 12, via steering wheel-side leads LZ with the above-described electrical components A, B, M, UL is in electrical connection.
  • the steering wheel-side functional components A, B, M, UL it is necessary to electrically connect the two components 1, 2 to one another. And exactly this happens in the present case with (annular) closed flexible conductors 3, 4 of the type described above with reference to the figures 1 to 1 1.

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Verbindungsvorrichtung zur elektrischen und/oder optischen Verbindung zweier relativ zueinander bewegbarer Bauteile, mit mindestens einem flexiblen elektrischen und/oder optischen Leiter (3, 4), der mit jedem der zu verbindenden Bauteile (1, 2) in Kontakt steht und der bei einer Relativbewegung der beiden Bauteile (1, 2) bewegt wird. Erfindungsgemäß ist der flexible Leiter (3, 4) als ein geschlossenes längserstrecktes Element ausgeführt, das an jedem der beiden Bauteile (1, 2) über je einen Kontaktbereich (31, 32; 41, 42) flächig oder linienförmig anliegt und dass der flexible Leiter (3, 4) mit seinem jeweiligen Kontaktbereich (31, 32; 41, 42) am zugeordneten Bauteil (1, 2) klemmbar ist, wobei die Klemmwirkung bei einer Relativbewegung der beiden Bauteile (1, 2) lokal aufhebbar ist.

Description

Verbindungsvorrichtung
Beschreibung
Die Erfindung betrifft eine Verbindungsvorrichtung zur elektrischen und/oder optischen Verbindung zweier relativ zueinander bewegbarer, insbesondere zueinander verdrehbarer, Bauteile nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Eine derartige Verbindungsvorrichtung umfasst mindestens einen flexiblen elektrischen bzw. optischen Leiter, der mit jedem der beiden zueinander bewegbaren Bauteile in
(elektrischem bzw. optischem) Kontakt steht, um (auch während einer Relativbewegung der Bauteile) Energie und/oder Signale zwischen den beiden Bauteilen übertragen zu können. Aufgrund seiner Flexibilität wird der flexible Leiter während einer
Relativbewegung der beiden Bauteile ebenfalls bewegt, und zwar in der Weise, dass sich unterschiedliche Abschnitte des Leiters mit unterschiedlicher Geschwindigkeit und/oder in unterschiedlichen Richtungen bewegen.
Solche Verbindungsvorrichtungen dienen beispielsweise zur elektrischen Anbindung von Funktionskomponenten eines Lenkrades an das Bordnetz eines Kraftfahrzeugs, wobei die beiden über den flexiblen Leiter zu verbindenden Bauteile einerseits durch einen fahrzeugfesten Stator und andererseits durch einen gemeinsam mit dem Lenkrad drehbaren Rotor gebildet werden. Bei bekannten Verbindungsvorrichtungen dieser Art, vergleiche etwa EP 1 800 956 A1 und DE 195 33 439 C1 , ist an jedem der beiden elektrisch oder optisch miteinander zu verbindenden Bauteile, also etwa an einem Rotor einerseits und einem Stator andererseits, jeweils ein Ende des flexiblen Leiters festgelegt und dort über Verbindungsstecker elektrisch bzw. optisch kontaktiert.
Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine Verbindungsvorrichtung der eingangs genannten Art weiter zu verbessern, insbesondere bei möglichst einfachem Aufbau der Verbindungsvorrichtung eine zuverlässige Übertragung optischer bzw. elektrischer Energie und Signale zu ermöglichen
Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch die Schaffung einer Verbindungsvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Danach ist der flexible Leiter als ein geschlossen umlaufendes längserstrecktes Element ausgeführt, das an jedem der beiden Bauteile über je einen Kontaktbereich (flächig oder linienförmig) anliegt, wobei der flexible Leiter (3, 4) mit seinem jeweiligen Kontaktbereich (31 , 32; 41 , 42) am zugeordneten Bauteil (1 , 2) klemmbar ist und die Klemmwirkung bei einer Relativbewegung der beiden Bauteile (1 , 2) lokal aufhebbar ist.
Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass der (z. B. elastisch ausgeführte) flexible Leiter einer gattungsgemäßen Verbindungsvorrichtung in einfacher Weise durch einen (ringförmig) geschlossenen flexiblen Leiter (z. B. als Endlosband ausgeführt) gebildet werden kann, der während einer Relativbewegung der beiden Bauteile auf diesen Bauteilen jeweils „abrollt", da aufgrund der Flexibilität des Leiters während einer Relativbewegung der beiden Bauteile zueinander jeweils zumindest ein Teilabschnitt der an den beiden Bauteilen anliegenden Kontaktbereiche des flexiblen Leiters an dem jeweiligen Bauteil definiert - und bei Bedarf großflächig - zur Anlage gebracht werden kann, ohne sich relativ zu diesem zu bewegen, was eine sichere, zuverlässige Kontaktierung ermöglicht.
Dabei kann vorgesehen sein, dass das eine Bauteil das andere Bauteil ringförmig umgibt und dass die beiden Bauteile je eine kreisringförmig umlaufende Fläche zur Anlage des flexiblen Leiters definieren, wobei die beiden Flächen radial voneinander beabstandet und einander zugewandt sind.
Eine elektrische bzw. optische Kontaktierung des flexiblen Leiters mit den zueinander bewegbaren und über den flexiblen Leiter elektrisch bzw. optisch zu verbindenden Bauteilen erfolgt dadurch, dass der flexible Leiter und die besagten Bauteile jeweils (zumindest teilweise, insbesondere in den während einer Bewegung der beiden Bauteile zueinander miteinander in Kontakt tretenden Bereichen) aus einem elektrisch und/oder optisch leitfähigen Material bestehen. Dies lässt sich beispielsweise dadurch erreichen, dass der flexible Leiter zwischen den beiden Bauteilen verspannt wird, insbesondere bei einer elastischen Ausführung des flexiblen Leiters (z.B. durch Verwendung eines geeigneten Materials). Zur Erzeugung einer bestimmten Elastizität des flexiblen Leiters können gegebenenfalls Federelemente hierin integriert sein. Alternativ oder ergänzend lassen sich außerdem zusätzliche Führungsmittel, z.B. Führungsrollen, nutzen, um den flexiblen Leiter jeweils mit einem Teilabschnitt seines Kontaktbereiches so gegen jedes der beiden zu verbindenden Bauteile zu drücken, dass bei einer Relativbewegung der beiden Bauteile der besagte Teilabschnitt eines jeden Kontaktbereiches an dem zugeordneten Bauteil anliegt, ohne sich relativ dazu zu bewegen.
Die Anlage des jeweiligen Kontaktbereiches eines flexiblen Leiters am zugeordneten Bauteil wird dabei regelmäßig flächig sein, da - selbst bei einem im Querschnitt kreisförmigen Leiter - eine im strengen Sinne linienhafte Anlage in realen Systemen nicht auftritt.
Sowohl bei der Ausgestaltung eines jeweiligen flexiblen Leiters als auch bei der Art der (elektrischen) Kontaktierung des Leiter mit den zueinander bewegbaren Bauteilen ist zu berücksichtigen, dass mit einer wachsenden Anzahl (lenkradseitiger) elektrischer Verbraucher entsprechend größere Ströme zwischen den beiden Bauteilen zu übertragen sind.
Gemäß einer Ausführungsform der Verbindungsvorrichtung wird während einer Relativbewegung der beiden Bauteile (und einer damit einhergehenden Bewegung des flexiblen Leiters) jeweils ein Endabschnitt eines jeweiligen Kontaktbereiches des flexiblen Leiters von dem zugeordneten Bauteil abgehoben und ein anderer (gegenüber liegender) Endabschnitt mit dem Bauteil zur Anlage gebracht.
Die erfindungsgemäße Verbindungsvorrichtung lässt sich insbesondere auf eine Rotor- Stator-Kombination anwenden, bei der die beiden Bauteile zueinander verdrehbar sind, wobei das eine Bauteil das andere Bauteil (kreis-)ringförmig umgibt und die beiden Bauteile einander zugewandte und radial voneinander beabstandete (kreis-)ringförmig umlaufende Anlageflächen für den flexiblen Leiter aufweisen.
Bei einer fortdauernden Bewegung der beiden Bauteile zueinander kommen immer andere Bereiche des flexiblen Leiters als Kontaktbereiche mit jedem der beiden Bauteile zur Anlage. Von Bedeutung ist dabei aber, dass zumindest ein Teilabschnitt jedes Kontaktbereiches zu einem gegebenen Zeitpunkt jeweils relativ zu dem zugeordneten Bauteil ruht, da zu einem gegebenen Zeitpunkt stets nur die (augenblicklichen) Endabschnitte eines jeden Kontaktbereiches eine Relativbewegung bezüglich des zugeordneten Bauteiles ausführen, wobei der eine Endabschnitt von dem Bauteil abgehoben und der andere Endabschnitt mit dem Bauteil zur Anlage gebracht wird.
Um eine hinreichend nachhaltige, definierte Anlage des flexiblen Leiters über seinen jeweiligen Kontaktbereich am zugeordneten Bauteil zu gewährleisten, kann der flexible Leiter in seinem jeweiligen Kontaktbereich beispielsweise kraftschlüssig gegen das zugeordnete Bauteil gedrückt werden, etwa als Folge einer Verspannung des flexiblen Leiters zwischen den beiden Bauteilen und/oder durch gezielte Führung mittels hierfür vorgesehener Führungselemente, wie z.B. drehbar gelagerten Führungsrollen. Hierbei kann der flexible Leiter im jeweiligen Kontaktbereich insbesondere reibschlüssig am jeweils zugeordneten Bauteil anliegen.
Weiterhin können auch magnetische Mittel dazu verwendet werden, um den flexiblen Leiter in seinem jeweiligen (temporären) Kontaktbereich (durch magnetische Kräfte) am jeweils zugeordneten Bauteil definiert zur Anlage zu bringen.
Alternativ oder ergänzend kann im jeweiligen Kontaktbereich ein formschlüssiger Kontakt zwischen dem flexiblen Leiter und dem jeweils zugeordneten Bauteil vorgesehen sein. Für eine solche formschlüssige Kontaktierung des flexiblen Leiters in seinem jeweiligen Kontaktbereich mit dem zugeordneten Bauteil, aber auch zur Herstellung eines elektrischen bzw. optischen Kontaktes zwischen dem Bauteil und dem flexiblen Leiter, kann am flexiblen Leiter eine Mehrzahl (voneinander beabstandeter) Einzelelemente vorgesehen sein, über die der flexible Leiter in seinem jeweiligen Kontaktbereich mit dem jeweils zugeordneten Bauteil in Kontakt bringbar ist, und zwar formschlüssig und/oder elektrisch und/oder optisch.
Zur Herstellung eines formschlüssigen Kontaktes zwischen dem flexiblen Leiter und den relativ zueinander bewegbaren Bauteilen über jene Einzelelemente können letzteren an jenen Bauteilen jeweils entsprechende Formschlusselemente zugeordnet sein, etwa in der Weise, dass Vorsprünge und Öffnungen oder Zähne und Zahnlücken zur Herstellung einer (temporären) formschlüssigen Verbindung zusammenwirken. An den beiden zueinander bewegbaren Bauteilen kann auch jeweils ein Führungskanal ausgebildet sein, in welchem der flexible Leiter jeweils mit einem Kontaktbereich (formschlüssig) aufnehmbar ist.
Ein ringförmig umlaufender flexibler Leiter kann dabei beispielsweise nach Art eines Flachbandleiters als ein (umlaufendes) Endlosband ausgeführt sein oder auch als ein Leiter mit im Wesentlichen kreisförmigem Querschnitt.
Zur elektrischen und/optischen Anbindung des einen Bauteiles an das andere der beiden zueinander bewegbaren Bauteile können mehrere flexible Leiter dienen, die beispielsweise in Richtung der Relativbewegung der beiden Bauteile hintereinander aber auch senkrecht zu dieser Richtung nebeneinander angeordnet werden können.
Als Material für den flexiblen Leiter eignen sich grundsätzlich elektrische bzw. optische Leiter mit einer hinreichenden Flexibilität zur Herstellung einer elektrischen/optischen Verbindung zwischen zwei zueinander bewegbaren Bauteilen, beispielsweise eine Metalllegierung, insbesondere eine Kupferlegierung.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden bei der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Figuren deutlich werden.
Es zeigen:
Fig. 1 eine perspektivisch/schematische Darstellung einer Verbindungsvorrichtung mit zwei flexiblen Leitern zur Herstellung einer elektrischen Verbindung zwischen zwei zueinander verdrehbaren Bauteilen in Form eines Rotors und eines Stators;
Fig. 2 eine Abwandlung der Anordnung aus Figur 1 hinsichtlich der Ausgestaltung der flexiblen Leiter;
Fig. 3 eine Abwandlung der Anordnung aus Figur 1 hinsichtlich der Ausgestaltung sowohl der flexiblen Leiter als auch der hiermit in Kontakt bringbaren Flächen der elektrisch miteinander zu verbindenden Bauteile;
Fig. 4A eine Weiterbildung der Anordnung aus Figur 3; Fig. 4B ein Detail der Anordnung aus Figur 4A in vergrößerter Darstellung;
Fig. 5A eine Abwandlung der Anordnung aus den Figuren 4A und 4B hinsichtlich der Ausgestaltung der flexiblen Leiter;
Fig. 5B ein Detail der Anordnung aus Figur 4A in vergrößerter Darstellung;
Fig. 6A eine Abwandlung der Anordnung aus Figur 5A hinsichtlich der Ausgestaltung der flexiblen Leiter;
Fig. 6B ein Detail der Anordnung aus Figur 6A in vergrößerter Darstellung;
Fig. 6C ein Detail einer Anordnung gemäß Fig. 6A mit einem abgewandelt ausgestalteten flexiblen Leiter;
Fig. 7A eine weitere Abwandlung der Anordnung aus Figur 6A;
Fig. 7B ein Detail der Anordnung aus Figur 7A in vergrößerter Darstellung;
Fig. 8 eine Abwandlung der bisher dargestellten Verbindungsvorrichtungen hinsichtlich der Ausgestaltung der mit den flexiblen Leitern in Kontakt zu bringenden Oberflächen der beiden miteinander zu verbindenden Bauteile;
Fig. 9 eine Abwandlung der Anordnung aus Figur 8;
Fig. 10A eine Abwandlung der Anordnungen aus den Figuren 8 und 9;
Fig. 10B einen Ausschnitt der Anordnung aus Figur 10A in vergrößerter Darstellung;
Fig. 1 1 A eine Abwandlung der Anordnungen aus den Figuren 1 bis 10B mit zusätzlichen Führungselementen zur Führung der flexiblen Leiter;
Fig. 11 B eine Explosionsdarstellung der Anordnung aus Figur 1 1 A;
Fig. 1 1 C eine geschnittene Ansicht der Anordnung aus Figur 1 1 A; Fig. 1 1 D ein Detail der Anordnung aus Figur 1 1 A;
Fig. 1 1 E eine Abwandlung des Details aus Figur 1 1 D;
Fig. 12 eine weitere Abwandlung der Anordnungen aus den Figuren 1 bis 1 OB mit zusätzlichen Führungselementen zur Führung der flexiblen Leiter;
Fig. 13A ein Detail der Anordnung aus Figur 12;
Fig. 13B eine Abwandlung des Details aus Figur 13A;
Fig. 14 ein Kraftfahrzeuglenkrad mit einer Verbindungsvorrichtung auf der Grundlage einer der Figuren 1 bis 13B.
Figur 1 zeigt eine Verbindungsvorrichtung zur Herstellung einer elektrischen und/oder optischen Verbindung zwischen zwei zueinander bewegbaren, vorliegend relativ zueinander verdrehbaren, Komponenten eines Kraftfahrzeugs, insbesondere zwischen einem Lenkrad und einer karosseriefesten Baugruppe eines Kraftfahrzeugs.
Die beiden miteinander zu verbindenden Bauteile 1 , 2 sind vorliegend jeweils als ringförmig, genauer kreisringförmig, umlaufende Bauteile ausgestaltet, die konzentrisch zueinander angeordnet sind und einander zugewandte Oberflächen aufweisen, über die eine (elektrische und/oder optische) Verbindung zwischen den beiden Bauteilen 1 , 2 mittels mindestens eines flexiblen Leiters, vorliegend mittels zweier flexibler Leiter 3, 4, herstellbar.
Vorliegend wird das in radialer Richtung äußere Bauteil 1 beispielhaft als ein gemeinsam mit einem Fahrzeuglenkrad zu drehendes Bauteil (in Form eines Rotors) angesehen, während das innere Bauteil 2 ein Bestandteil einer karosseriefesten Baugruppe ist, also einen Stator bildet. Selbstverständlich kann auch umgekehrt das äußere Bauteil 1 ein karosseriefestes Bauteil bilden, zum Beispiel als Bestandteil einer fahrzeugfesten Lenksäule (Lenkwellenverkleidung) einer Lenkeinrichtung, während das in radialer Richtung innere Bauteil 2 drehbar gelagert ist, zum Beispiel als Bestandteil einer Lenkwelle der Lenkeinrichtung, die innerhalb der vorstehend genannten Lenksäule um ihre Längsachse drehbar gelagert ist. Nachfolgend sei weiterhin beispielhaft davon ausgegangen, dass die beiden Bauteile 1 , 2 elektrisch miteinander verbunden werden sollen, so dass zwischen den beiden Bauteilen 1 , 2 elektrische Energie und/oder elektrische Signale übertragen werden können. Dies kann beispielsweise dem Zweck dienen, an einem Kraftfahrzeuglenkrad angeordnete elektrische Funktionskomponenten mit elektrischer Energie und/oder (durch Signalübertragung) mit Informationen zu versorgen. Hierzu bestehen die flexiblen Leiter 3, 4, und die besagten Bauteile 1 , 2 jeweils (zumindest teilweise, insbesondere in den während einer Bewegung der beiden Bauteile 1 , 2 zueinander miteinander in Kontakt tretenden Bereichen der flexiblen Leiter 3, 4 einerseits und jener Bauteile 1 , 2 andererseits) aus einem elektrisch (alternativ oder ergänzend optisch) leitfähigen Material. Hier wird dabei der Einfachheit halber beispielhaft von vollständig aus einem elektrisch (bzw. optisch) leitfähigen Material bestehenden Leitern 3, 4 ausgegangen.
Wie anhand Figur 1 deutlich wird, sind die beiden Bauteile 1 , 2 in Form eines Rotors 1 und eines Stators 2 konzentrisch zueinander angeordnet, so dass die beiden Bauteile 1 , 2 um eine gemeinsame Achse relativ zueinander verdrehbar sind. Konkret kann im Ausführungsbeispiel das äußere Bauteil 1 (Rotor) entlang einer Drehrichtung D bezüglich des inneren Bauteils 2 (Stator) verdreht werden, was eine Betätigung eines mit dem Rotor 1 gekoppelten Lenkrades widerspiegelt.
Dabei umfassen sowohl das äußere, im Ausführungsbeispiel entlang einer Drehrichtung D verdrehbare Bauteil 1 als auch das innere, im Ausführungsbeispiel karosseriefeste Bauteil 2 jeweils zwei in axialer Richtung nebeneinander angeordneten Ringabschnitte 1 1 , 12 bzw. 21 , 22, welche durch eine (isolierende) Zwischenschicht 15 bzw. 25 voneinander separiert werden. Die jeweilige Zwischenschicht 15, 25 liegt hierzu in axialer Richtung jeweils zwischen den beiden Ringabschnitten 1 1 , 12 bzw. 21 , 22.
Die Bauteile 1 , 2 bestehen, insbesondere an ihren Ringabschnitten 1 1 , 12 bzw. 21 , 22, zumindest abschnittsweise aus einem elektrisch leitfähigen Material (z. B. durch
Verwendung aus Metall, z.B. Kupfer, bestehender Bänder für die Ringabschnitte 1 1 ,
12; 21 , 22), so dass über die beiden Bauteile 1 , 2 unter Verwendung mindestens eines zwischen den beiden Bauteilen 1 , 2 angeordneten flexiblen Leiters 3, 4 elektrische
Energie und/oder elektrische Signale zwischen einer karosseriefesten Baugruppe eines Kraftfahrzeugs, wie zum Beispiel dem elektrischen Bordnetz oder einem Steuergerät, und lenkradseitigen Funktionskomponenten, wie zum Beispiel einem elektrisch auslösbaren Airbagmodul und/oder lenkradseitigen Schaltern, übertragen werden können. Im Ausführungsbeispiel der Figur 2 sind hierfür zwei flexible Leiter 3, 4 vorgesehen, die zueinander sowohl in axialer Richtung a als auch in Umfangsrichtung U der beiden Bauteile 1 , 2 versetzt angeordnet sind.
Von den beiden flexiblen Leitern 3, 4 dient der eine flexible Leiter 3 zur elektrischen Verbindung der ersten Ringabschnitte 1 1 , 21 der beiden Bauteile 1 , 2 und der zweite flexible Leiter 4 zur elektrischen Verbindung der beiden axial neben den ersten Ringabschnitten 1 1 , 21 angeordneten zweiten Ringabschnitte 12, 22 jener Bauteile 1 , 2.
Der jeweilige flexible Leiter 3, 4 ist vorliegend als ein geschlossenes längserstrecktes Element, und zwar im Ausführungsbeispiel konkret als jeweils ein ringförmig geschlossenes Band („Endlosband"), ausgeführt und ist derart radial zwischen den beiden miteinander zu verbindenden Bauteilen 1 , 2 angeordnet, dass er zwischen diesen verspannt ist. Als Material für die flexiblen Leiter 3, 4 eignen sich dabei elektrisch leitfähige Materialien von hinreichender Elastizität, um die angegebene Verspannung der beiden flexiblen Leiter 3, 4 zwischen den zu verbindenden Bauteilen 1 , 2 zu ermöglichen, also beispielsweise Metalllegierungen, insbesondere in Form einer Kupferlegierung.
Vorliegend liegt jeder der beiden flexiblen Leiter 3, 4 mit jeweils einem Kontaktbereich 31 bzw. 32 sowie 41 bzw. 42 an jedem der beiden Bauteile 1 , 2 flächig an, und zwar jeweils über einen ersten Kontaktbereich 31 , 41 am ersten, äußeren Bauteil 1 und über einen weiteren Kontaktbereich 32, 42 am zweiten, inneren Bauteil 2. Die Größe der Kontaktbereiche 31 , 32, 41 und 42 hängt dabei von der Stärke der Verspannung der flexiblen Leiter 3, 4 zwischen den Bauteilen 1 , 2 und damit vom Grad ihrer elastischen Deformation ab.
Die Kontaktbereiche 31 , 32 des ersten flexiblen Leiters 3 befinden sich dabei jeweils in Anlage mit jeweils dem ersten Ringabschnitt 1 1 , 21 des jeweiligen Bauteiles 1 , 2; und die Kontaktbereiche 41 , 42 des zweiten flexiblen Leiters 4 befinden sich jeweils in Anlage mit den axial dahinter angeordneten zweiten Ringabschnitten 12, 22 der Bauteile 1 , 2.
Die Kontaktbereiche 31 , 32; 41 , 42 der flexiblen Leiter 3, 4 liegen mit einem mittleren Teilabschnitt 310, 320 bzw. 410, 420 jeweils derart an dem zugeordneten Bauteil 1 , 2 bzw. genauer dem jeweils zugeordneten Ringabschnitt 1 1 , 21 bzw. 12, 22 an, dass die Kontaktbereiche 31 , 32; 41 , 42 in ihren mittleren Teilabschnitten 310, 320; 410, 420 jeweils die (kreisringförmige) Krümmung der als Anlageflächen dienenden Oberflächen der Bauteile 1 , 2 nachvollziehen.
Aufgrund der elastischen Verspannung der flexiblen Leiter 3, 4 zwischen den beiden zueinander verdrehbaren und miteinander zu verbindenden Bauteilen 1 , 2 liegen jene flexiblen Leiter 3, 4 mit ihren Kontaktbereichen 31 , 32 bzw. 41 , 42 jeweils kraft- bzw. reibschlüssig an den Bauteilen 1 , 2 bzw. deren Ringabschnitten 11 , 12; 21 , 22 an. Zusätzlich besteht ein formschlüssiger Kontakt zwischen den Bauteilen 1 , 2 und den flexiblen Leitern 3, 4 über ineinander greifende Formschlussmittel 13, 23, 33 sowie 14, 24, 44. Diese werden gebildet durch von den Bauteilen 1 , 2 bzw. deren Ringabschnitten 1 1 , 12; 21 , 22 abstehende Formschlusselemente 13, 14; 23, 24 in Form von Vorsprüngen, die in zugeordnete Einzelelemente 33, 44 der flexiblen Leiter 3, 4, hier in Form von Öffnungen, eingreifen. Dadurch ist eine hinreichend definierte Anlage und Kontaktierung der Kontaktbereiche 31 , 32; 41 , 42, zumindest in ihren jeweiligen mittleren Teilabschnitten 310, 320; 410, 420, an den beiden Bauteilen 1 , 2, genauer deren Ringabschnitten 1 1 , 12; 21 , 22 gewährleistet, so dass bei einer Relativbewegung der beiden Bauteile 1 , 2, insbesondere einer Drehbewegung D des äußeren Bauteils 1 bezüglich des inneren Bauteils 2, die Kontaktbereiche 31 , 32; 41 , 42 der beiden flexiblen Leiter 3, 4 zumindest mit ihren mittleren Teilabschnitten 310, 320 bzw. 410, 420 (im Unterschied zu Schleifkontakten) keine Relativbewegung bezüglich des jeweils zugeordneten Bauteiles 1 , 2 bzw. des entsprechenden Ringabschnittes 1 1 , 12; 21 , 22 des jeweiligen Bauteiles 1 , 2 ausführen.
Durch den beschriebenen zu einem gegebenen Zeitpunkt jeweils permanenten (nichtgleitenden) und flächigen Kontakt der flexiblen Leiter 3, 4 über die mittleren Teilabschnitte ihrer Kontaktbereiche 31 , 32 bzw. 41 , 42 mit den beiden Bauteilen 1 , 2 wird eine zuverlässige Übertragung elektrischer Energie und/oder elektrischer Signale ermöglicht.
Betrachtet man konkret eine Relativbewegung der beiden Bauteile 1 , 2 - im vorliegenden Ausführungsbeispiel in Form einer Drehbewegung D des ersten, äußeren Bauteiles 1 bezüglich des zweiten, inneren Bauteiles 2 -, so wird zu jedem Zeitpunkt der Drehbewegung D - je nach Drehrichtung - jeweils ein Endabschnitt 31 1 , 321 , 41 1 , 421 des jeweiligen Kontaktbereiches 31 , 32; 41 , 42 der flexiblen Leiter 3, 4 von dem zugeordneten Bauteil 1 , 2 abgehoben, während ein anderer Endabschnitt 312, 322; 412, 422 des jeweiligen Kontaktbereiches mit dem jeweils zugeordneten Bauteil 1 , 2 in Anlage gerät. Somit bilden mit fortschreitender Dauer einer Drehbewegung immer neue Bereiche des jeweiligen flexiblen Leiters 3, 4 die Kontaktbereiche 31 , 32; 41 , 42, über die der jeweilige flexible Leiter 3, 4 an den beiden Bauteilen 1 , 2 anliegt. Dabei weist jedoch der jeweilige Kontaktbereich 31 , 32; 41 , 42 zu jedem Zeitpunkt einer Drehbewegung D jeweils einen (mittleren) Teilabschnitt 310, 320; 410, 420 auf, der aktuell nicht relativ zu dem jeweils zugeordneten Bauteil bewegt wird, so dass eine zuverlässige, sichere elektrische Verbindung zwischen den beiden Bauteilen besteht.
Nachfolgend werden anhand der Figuren 2 bis 13B weitere Ausführungsbeispiele einer Verbindungsvorrichtung zwischen zwei Bauteilen 1 , 2 unter Verwendung mindestens eines flexiblen Leiters beschrieben werden. Hinsichtlich der Anlage des jeweiligen flexiblen Leiters 3, 4, an jedem der Bauteile 1 , 2 über einen Kontaktbereich 31 , 32 bzw. 41 , 42, der bei einer Bewegung der beiden Bauteile 1 , 2 zueinander in einem Teilabschnitt keine Relativbewegung bezüglich des jeweils zugeordneten Bauteiles 1 , 2 ausführt, stimmen diese Ausführungsbeispiele mit der in Figur 1 gezeigten Anordnung überein. Hierauf wird daher bei der nachfolgenden Beschreibung der weiteren Ausführungsbeispiele nicht mehr eingegangen werden. Es wird diesbezüglich vielmehr auf die obige Beschreibung des ersten Ausführungsbeispieles einer Verbindungsvorrichtung anhand Figur 1 Bezug genommen werden. Die nachfolgenden Erörterungen weiterer Ausführungsbeispiele beschränken sich somit auf die Darlegung der Unterschiede der jeweiligen Struktur einer Verbindungsvorrichtung verglichen mit der Anordnung aus Figur 1.
Bei der in Figur 2 gezeigten Verbindungsvorrichtung besteht der jeweilige der beiden in Umfangsrichtung U der Bauteile 1 , 2 zueinander versetzt und hintereinander angeordneten flexiblen Leiter 3, 4 nicht aus einem umlaufenden Flachband („Endlosband") sondern ist vielmehr als ringförmiges Formstück, z.B. aus Metallwatte (bevorzugt Kupfer-Wolle), ausgebildet.
Bei dem Ausführungsbeispiel der Figur 3 stehen von den flexiblen Leitern 3, 4 jeweils Eingriffselemente 36, 47, im Ausführungsbeispiel in Form einer Vielzahl in Erstreckungsrichtung der flexiblen Leiter 3, 4 hintereinander angeordneter Einzelelemente, wahlweise jedoch auch in Form eines ununterbrochen umlaufenden Vorsprunges, ab. Diesen ist an den beiden zueinander verdrehbaren Bauteilen 1 , 2 bzw. genauer am jeweils zugeordneten ersten Ringabschnitt 1 1 , 21 (im Fall des ersten flexiblen Leiters 3) und am zweiten Ringabschnitt 12, 22 (im Fall des zweiten flexiblen Leiters 4) jeweils ein ringförmig umlaufender Führungskanal 16, 26 bzw. 17, 27 zugeordnet, in den die Eingriffselemente 36, 47 der beiden flexiblen Leiter 3, 4 jeweils form- und kraftschlüssig eingreifen. Die Eingriffselemente 36, 47 der beiden flexiblen Leiter 3, 4 sind dabei - ebenso wie die Ringabschnitte 1 1 , 12 bzw. 21 , 22 der beiden Bauteile 1 , 2 mit ihren Führungskanälen 16, 17 bzw. 26, 27 - in axialer Richtung zueinander versetzt angeordnet.
Die Eingriffselemente 36, 47 können dabei gleichzeitig als Kontaktelemente dienen, über die die flexiblen Leiter 3, 4 jeweils einen elektrischen Kontakt mit den beiden zueinander verdrehbaren Bauteilen 1 , 2 bzw. deren Kontaktflächen (im jeweiligen Führungskanal 16, 17; 26, 27) herstellen.
Beim Ausführungsbeispiel der Figuren 4A und 4B ist - verglichen mit dem Ausführungsbeispiel der Figur 3 - zusätzlich zu den beiden in Umfangsrichtung U hintereinander angeordneten flexiblen Leitern 3, 4 in Form ringförmig geschlossener Leiter noch ein weiterer (konventioneller) Verbindungsleiter L angeordnet, der an jedem der beiden zueinander bewegbaren Bauteile 1 , 2 jeweils mit einem seiner beiden freien Enden festgelegt und elektrisch kontaktiert ist. Dieser zusätzliche Verbindungsleiter L kann insbesondere zur Übertragung von Informationen (mit entsprechend geringen Strömen) bzw. zur elektrischen Kontaktierung eines am Lenkrad vorgesehenen Airbagmodules dienen, während die ringförmig geschlossenen Verbindungsleiter 3, 4 zur Übertragung größerer Ströme verwendet werden.
Sowohl beim Ausführungsbeispiel der Figur 3 als auch beim Ausführungsbeispiel der Figuren 4A und 4B können die Eingriffselemente 36, 47 der flexiblen Leiter 3, 4 jeweils nach einem „Reißverschlussprinzip" mit den zugeordneten Führungskanälen 16, 26; 17, 27 zusammenwirken.
Weiterhin können die Eingriffselemente 36, 47 mit einem gewissen Übermaß bezüglich der Führungskanäle 16, 26 bzw. 17, 27 ausgebildet sein, so dass die Eingriffselemente 36, 47 in den Führungskanälen 16, 26; 17, 27 während eines jeweiligen Eingriffs klemmend gehalten werden, insbesondere um Geräuschentwicklung zu minimieren. Hierzu können an den in die Führungskanäle 16, 26; 17, 27 eingreifenden freien Enden der Eingriffselemente 36, 47 Verdickungen ausgebildet sein, z. B. durch entsprechende Ausformung der Eingriffselemente 36, 47 oder durch nachträgliches Bearbeiten, z.B. Stanzen.
Dadurch, dass die einzelnen Eingriffselemente 36, 47 jeweils durch Lücken, beispielsweise erzeugt durch Stanzen, voneinander separiert sind, weisen sie eine hinreichende Flexibilität bzw. Elastizität auf, um jeweils - unter Erzielung einer Klemmwirkung - in die Führungskanäle 16, 26; 17, 27 hineingedrückt und wieder aus diesen herausgezogen werden zu können, wenn sich die beiden Bauteile 1 , 2 zueinander bewegen (drehen).
Gemäß dem Ausführungsbeispiel der Figuren 5A und 5B dienen zur elektrischen Verbindung der beiden zueinander verdrehbaren Bauteile 1 , 2 drei Paare flexibler Leiter 3, 4, die jeweils aus zwei in axialer Richtung nebeneinander angeordneten flexiblen Leitern 3, 4 bestehen und in Umfangsrichtung U der beiden Bauteile 1 , 2 hintereinander und voneinander beabstandet angeordnet sind. Zusätzlich sind drei (konventionelle) Verbindungsleiter L1 , L2, L3 vorgesehen, die nicht - wie die flexiblen Leiter 3, 4 der drei Leiterpaare - als ringartig geschlossene Leiter ausgebildet sind sondern vielmehr als (offene) Flachbandleiter, die sich zwischen zwei freien Enden erstrecken und die mit ihrem jeweiligen freien Ende an je einem der beiden Bauteile 1 , 2 festgelegt und elektrisch kontaktiert sind.
Die ringförmig umlaufenden flexiblen Leiter 3, 4 sind im Ausführungsbeispiel der Figuren 5A und 5B nicht als Flach- bzw. Flachbandleiter ausgeführt, sondern vielmehr als im Querschnitt im Wesentlichen kreisringförmige Leiter, die mit ihren Kontaktbereichen 31 , 32; 41 , 42 jeweils in einem Führungskanal 16, 17 bzw. 26, 27 der beiden Bauteile 1 , 2 geführt sind, wobei die Führungskanäle 16, 17 bzw. 26, 27 eines jeweiligen Bauteiles 1 , 2 jeweils an einem der beiden in axialer Richtung nebeneinander angeordneten (und über einen dazwischen liegenden Zwischenbereich 15, 25 voneinander getrennten) Ringabschnitte 1 1 , 12 bzw. 21 , 22 vorgesehen sind.
Auch hier, ebenso wie in den nachfolgenden Ausführungsbeispielen, kann - entsprechend der vorstehenden Erläuterungen zu den Figuren 3, 4A und 4B - vorgesehen sein, dass die flexiblen Leiter 3, 4 mit ihren Kontaktbereichen 31 , 32; 41 , 42 jeweils klemmend in die zugeordneten Führungskanäle 16, 26; 17, 27 eingreifen, indem die flexiblen Leiter 3, 4 im Querschnitt ein gewisses Übermaß bezüglich der Führungskanäle 16, 17; 26, 27 aufweisen und/oder indem der jeweilige Führungskanal 16, 17; 26, 27 einen Hinterschnitt ausbildet, vergleiche auch Figur 11 D und 1 1 E.
Beim Ausführungsbeispiel der Figuren 6A und 6B sind wiederum - wie im Fall der Figuren 1 , 2, 3 sowie 4A und 4B - zwei sowohl in axialer Richtung als auch in Umfangsrichtung U voneinander beabstandete ringförmig umlaufende (geschlossene) flexible Leiter 3, 4 vorgesehen, hier ergänzt durch einen zusätzlichen konventionellen Verbindungsleiter L. Die beiden erstgenannten flexiblen Leiter 3, 4 sind hier im Querschnitt im Wesentlichen kreisförmig ausgeführt und zusätzlich mit einer Vielzahl voneinander beabstandeter Einzelelemente 38, 49 in Form von (kugelartigen) Verdickungen versehen, über die die flexiblen Leiter 3, 4 in die zugeordneten Führungskanäle 16, 17; 26, 27 der beiden Bauteile 1 , 2 eingreifen, wobei an den Bauteilen 1 , 2, genauer an deren Führungskanälen 16, 17; 26, 27, zusätzlich Formschlusselemente 18, 19 in Form von Öffnungen vorgesehen sind, mit denen die leiterseitigen Einzelelemente 38, 49 in Form von Verdickungen jeweils formschlüssig in Eingriff bringbar sind. Hierüber kann auch die elektrische Kontaktierung zwischen den Bauteilen 1 , 2 und den flexiblen Leitern 3, 4 hergestellt sein. Die Einzelelemente 38, 49 in Form von Verdickungen können dabei an den flexiblen Leitern 3, 4 einstückig ausgeformt oder als separate Elemente aufgebracht sind.
Im Ausführungsbeispiel der Figur 6C sind die Einzelelemente 38', hier beispielhaft gezeigt für einen flexiblen Leiter 3, zylinderförmig ausgeführt.
Die Figuren 7A und 7B zeigen eine Abwandlung der Anordnung aus den Figuren 6A und 6B mit scheibenartigen Einzelelementen 38", 49" an den flexiblen Leitern 3, 4.
In den Figuren 8A und 8B ist ein Ausführungsbeispiel einer Verbindungsvorrichtung gezeigt, bei dem - zumindest am ersten Ringabschnitt 1 1 des ersten, äußeren Bauteiles 1 - Formschlusselemente 16a in Form von Verzahnungsbereichen vorgesehen sind, in die ein zugeordneter flexibler Leiter 3 mit zugeordneten Einzelelementen 36 in Form von vorspringenden Eingriffselementen eingreifen kann. Die Verzahnungsbereiche 16a, die im Ausführungsbeispiel konkret in eine Wandung eines Führungskanales 16 des äußeren Bauteiles 1 integriert sind, können an jenem Bauteil 1 einstückig ausgebildet sein, z. B. durch einstückiges Anformen oder durch Prägen. Figur 9 zeigt eine Abwandlung der Anordnung aus den Figuren 8A und 8B hinsichtlich der geometrischen Anordnung der Verzahnungsbereiche 16a.
Die Figuren 10A und 10B beziehen sich auf eine Abwandlung der Verbindungsvorrichtungen aus den Figuren 4A, 4B; 6A, 6B; 6C und 7A, 7B, wobei hier als Einzelelemente 38'", 49'" des jeweiligen flexiblen Leiters 3, 4, die mit zugeordneten Formschlusselementen 18, 29 in Form von Öffnungen der zueinander verdrehbaren Bauteile 1 , 2 in Eingriff bringbar sind, Noppen dienen, die von dem jeweiligen flexiblen Leiter 3, 4 abstehen.
In den Figuren 11 A, 1 1 B und 1 1 C ist eine Variante einer Verbindungsvorrichtung dargestellt, bei der den beidseits eines Trägers T vorgesehenen Ringabschnitten 1 1 , 12; 21 , 22 der beiden Bauteile 1 , 2 jeweils zwei auf von dem Träger T abstehenden Lagerachsen A1 , A2 gelagerte Führungselemente F1 , F3; F2, F4 in Form drehbar gelagerter Führungsrollen zugeordnet sind, um die flexiblen Leiter 3, 4 zu führen und mit ihren Kontaktbereichen 31 , 32; 41 , 42 in die Führungskanäle 16, 26; 17, 27 zu drücken.
Aus der Detaildarstellung der Figur 11 D geht dabei - beispielhaft gezeigt für einen Kontaktbereich 31 des ersten flexiblen Leiters 3 in einem Führungskanal 16 des ersten Ringabschnittes 1 1 des äußeren Bauteiles 1 - hervor, dass die flexiblen Leiter 3, 4 in den Ringabschnitten 1 1 , 12; 21 , 22 - genauer den dortigen Führungskanälen 16, 17; 26, 27 - jeweils von einem Hinterschnitt umgriffen werden, der durch einen im Vergleich zum Querschnitt des jeweiligen Führungskanals (z. B. 16) querschnittsmäßig reduzierten Einführbereich (z. B. 160) gebildet ist. Hierdurch wird der jeweils im Kontakt mit einem der Bauteile 1 , 2 stehende Eingriffsbereich 31 , 32; 41 , 42 der flexiblen Leiter 3, 4 am jeweiligen Bauteil 1 , 2, vorliegend genauer in einem jeweiligen dortigen Führungskanal 16, 17; 26, 27, gehalten und - je nach konkreter Ausgestaltung des entsprechenden Führungskanals - dabei geklemmt.
Eine entsprechende Halte- und/oder Klemmwirkung kann auch bei den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen einer Verbindungsvorrichtung jeweils vorgesehen sein; im Fall der Figuren 1 und 2 auch in der Weise, dass die Vorsprünge 13, 14; 23, 24 jeweils mit einem gewissen Übermaß bezüglich der zugeordneten Öffnungen 33, 44 ausgebildet sind, um eine Klemmwirkung zu erzielen. Figur 11 E zeigt eine Abwandlung des Details aus Figur 1 1 D, wobei hier der flexible Leiter 3 ein gewisses Übermaß bezüglich des Querschnitts des Führungskanals 16 aufweist, so dass - zusätzlich zu der Haltewirkung aufgrund des im Querschnitt verringerten Einführbereiches 160 - eine Klemmwirkung zwischen flexiblem Leiter 3 und zugeordnetem Bauteil 1 in dessen Führungskanal 16 erzielt wird. Die Maßnahmen (formschlüssige) Haltewirkung (durch Hinterschnitt) und Klemmwirkung sind also unabhängig voneinander realisierbar.
Mit der Klemmwirkung soll insbesondere eine Relativbewegung zwischen dem mittleren Teilabschnitt 310, 320; 410, 420 im Kontaktbereich 31 , 32; 41 , 42 des jeweiligen flexiblen Leiters 3, 4 und dem zugeordneten Bauteil 1 , 2, nämlich vor allem
Vibrationsbewegungen des besagten Teilabschnittes 310, 320; 410, 420 bezüglich des jeweiligen Bauteiles 1 , 2, weiter unterdrückt werden, um mögliche
Geräuschentwicklungen sowie Kontaktprobleme zu minimieren. Während einer Bewegung der beiden Bauteile 1 , 2 wird dabei die Klemmwirkung jeweils lokal - an den entsprechenden Endabschnitten 31 1 , 321 , 411 , 421 eines jeweiligen Kontaktbereiches
31 , 32; 41 , 42 der flexiblen Leiter 3, 4 - aufgehoben, und zwar durch an den
Kontaktbereichen 31 , 32; 41 , 42 der flexiblen Leiter 3, 4 während einer
Relativbewegung der beiden Bauteile 1 , 2 wirkende Zugkräfte, um die besagten Endabschnitte 31 1 , 321 , 41 1 , 421 vom jeweiligen Bauteil 1 , 2 abheben zu können.
In Figur 12 ist perspektivisch ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Verbindungsvorrichtung zur elektrischen (oder optischen) Verbindung zweier relativ zueinander bewegbarer (drehbarer) Bauteile 1 , 2 dargestellt, bei dem die Verbindung - wie auch beim Ausführungsbeispiel der Figuren 1 1 A bis 1 1 E — beispielhaft über nur einen flexiblen Leiter 3 erfolgt. Die Besonderheiten hinsichtlich der geometrischen Ausgestaltung dieses flexiblen Leiters 3 sowie der hieran angepassten, zueinander verdrehbaren Bauteile 1 , 2 und auch der zugeordneten Führungselemente F1 , F2 lassen sich jedoch ebenso nutzen, wenn mehr als ein flexibler Leiter vorgesehen ist, um die beiden zueinander bewegbaren Bauteile 1 , 2 elektrisch oder optisch miteinander zu verbinden.
Die beiden zueinander verdrehbaren Bauteile 1 , 2 sind in Figur 12 aufgeschnitten dargestellt, so dass sich jedes dieser beiden Bauteile 1 , 2 nur etwa über einen Winkel von etwa 270 ° erstreckt. Dies dient dem Zweck, die geometrische Struktur des flexiblen
Leiters 3, insbesondere im Bereich der Führungselemente F1 , F2, besser erkennbar zu machen. Tatsächlich erstrecken sich jedoch beide Bauteile 1 , 2, wie auch bei den vorherigen Ausführungsbeispielen, jeweils als geschlossener (kreisförmiger) Ring über eine Winkel von 360 °.
Da im Ausführungsbeispiel der Figur 12 nur ein flexibler Leiter 3 verwendet wird, um die beiden zueinander verdrehbaren Bauteile 1 , 2 elektrisch miteinander zu koppeln, liegt dieser flexible Leiter 3 über seine Kontaktbereiche 31 , 32 vorteilhaft an dem ersten und zweiten Bauteil 1 , 2 jeweils mit einem Teilabschnitt 310 bzw. 320 an, der sich über einen vergleichsweise großen Winkelbereich, vorliegend über einen Winkelbereich von mehr als 180 °, nämlich etwa 270 °, am jeweiligen kreisringförmigen Bauteil 1 bzw. 2 erstreckt.
Der flexible Leiter 3 ist dabei mit seinen Kontaktbereichen 31 , 32 jeweils in einem Führungskanal 16 bzw. 26 des zugeordneten Bauteiles 1 bzw. 2 geführt, wobei die Führungskanäle 16, 26 durch Wände begrenzt sind, die durch zwei in axialer Richtung voneinander beabstandete Ringabschnitte 11 , 12 bzw. 21 , 22 am jeweiligen Bauteil 1 bzw. 2 gebildet werden. Die Ringabschnitte 1 1 , 12 bzw. 21 , 22 werden dabei jeweils definiert durch eine Mehrzahl entlang der Umfangsrichtung des jeweiligen Bauteiles 1 , 2 hintereinander angeordneter Segmente in Form von Vorsprüngen, die jeweils durch zwischen den Segmenten liegende Lücken voneinander getrennt sind, und zwar derart, dass die Segmente axial voneinander beabstandeter Ringabschnitte 1 1 , 12 bzw. 21 , 22 einander jeweils gegenüberliegen.
Diese Struktur der Ringabschnitte 1 1 , 12 bzw. 21 , 22, welche den Führungskanal 16 oder 26 am jeweiligen Bauteil 1 , 2 begrenzen, ist angepasst an die spezielle Ausgestaltung des flexiblen Leiters 3 beim Ausführungsbeispiel der Figur 12. Konkret ist der flexible Leiter 3 gemäß Figur 12 entlang seines Umfangs wellenförmig ausgestaltet mit einer Vielzahl (entlang seiner Erstreckungsrichtung aufeinander folgender und einander abwechselnder) Wellentäler 30a und Wellenberge 30b, wobei die Wellentäler 30a jeweils in Richtung auf den Raum zwischen den beiden Bauteilen 1 , 2 weisen und die Wellenberge 30b jeweils zwischen zwei Wellentälern 30a liegen.
Ein wesentlicher Vorteil der wellenförmigen Kontur des flexiblen Leiters 3 entlang seiner Erstreckungsrichtung, mit welcher er in die an den beiden Bauteilen 1 , 2 ausgebildeten Führungskanäle 16, 26 eingreift, liegt in einer Minimierung der Biegebelastung des flexiblen Leiters bei dessen Abrollbewegung an den Bauteilen 1 , 2, insbesondere an den jeweiligen Endabschnitten 31 1 , 312; 321 , 322. Grund für die Biegebeanspruchung des flexiblen Leiters ist der Wechsel zwischen großen Biegeradien an den Teilabschnitten 310, 320, über die der flexible Leiter 3 jeweils aktuell am ersten bzw. zweiten Bauteil 1 , 2 anliegt, und den vergleichsweise erheblich kleineren Biegeradien insbesondere in den Abschnitten, die aktuell jeweils außer Eingriff mit dem Bauteil 1 , 2 stehen, sowie den Endabschnitten 31 1 , 312, 321 , 322, die jeweils mit dem Bauteil 1 , 2 aktuell außer bzw. in Eingriff geraten.
Wegen der Reduzierung der Biegebelastung des flexiblen Leiters 3 aufgrund seiner wellenförmigen Kontur lassen sich besonders kleine Biegeradien realisieren, was eine Reduzierung des Bauraums ermöglicht, bzw. werden bei vorgegebenen Biegeradien geringere Anforderungen an die Elastizität des Ausgangsmaterials des flexiblen Leiters 3 gestellt.
Anhand Figur 12 wird weiter deutlich, dass auch die Führungselemente F1 , F2, die - wie im Ausführungsbeispiel der Figuren 1 1 A bis 1 1 E - zur definierten Führung des flexiblen
Leiters 3 dienen, an ihrer äußeren Kontur an die Ausgestaltung des flexiblen Leiters 3 angepasst sind. Die Führungselemente F1 , F2 in Form von Führungsrollen weisen hierzu an ihrem äußeren Umfang jeweils Vorsprünge V auf, die in die Freiräume eingreifen, die am flexiblen Leiter 3 aufgrund seiner wellenförmigen Kontur vorhanden sind. Es handelt sich bei den Führungselementen F1 , F2 um drehbar gelagerte
Führungsrollen mit einer verzahnungsartigen äußeren Oberfläche.
In den Figuren 13A und 13B sind zwei Varianten dargestellt, wie durch geeignete Ausgestaltung des flexiblen Leiters 3 eine Klemmung der Kontaktbereiche 31 , 32 im jeweiligen Führungskanal 16 bzw. 26 bewirkt werden kann.
Die Figuren 13A und 13B zeigen dabei beispielhaft jeweils das Zusammenwirken des flexiblen Leiters 3 mit dem ersten, äußeren Bauteil 1 an bzw. in dessen Führungskanal 16. Die nachfolgenden Ausführungen gelten aber in gleicher Weise für das Zusammenwirken des flexiblen Leiters 3 mit dem inneren, zweiten Bauteil 2 an bzw. in dessen Führungskanal 26. Nachfolgende Bezugnahmen auf das erste Bauteil 1 , dessen Ringabschnitte 1 1 , 12, dessen Führungskanal 16 sowie die dortigen Formschlussbereiche 1 16, 216 bzw. 126, 226 sollen daher stets in gleicher Weise für das zweite Bauteil 2, dessen Ringabschnitte 21 , 22, dessen Führungskanal 26 sowie die dort ebenfalls vorgesehenen entsprechenden Formschlussbereiche gelten. Gemäß der Variante aus Figur 13A weist der flexible Leiter 3 in Erstreckungsrichtung hinter einander angeordnete und voneinander beabstandete stegartige Erhebungen 316 auf, die in axialer Richtung beidseits vom flexiblen Leiter 3 abstehen und die im Ausführungsbeispiel konkret an dessen Wellentälern 30a angeordnet sind. Diese stegartigen Erhebungen 316 greifen als Einzelelemente jeweils in zugeordnete Formschlussbereiche (Formschlusselemente 116, 216) ein, die an gegenüberliegenden Segmenten der Ringabschnitte 1 1 , 12 ausgebildet sind, welche den Führungskanal 16 des entsprechenden Bauteiles 1 begrenzen und welche hier konkret durch Vertiefungen gebildet werden, in die die leiterseitigen Erhebungen 316 eingreifen können.
Dadurch dass der flexible Leiter 3 an den Stellen, an denen er Erhebungen 316 in axialer Richtung aufweist, also an seinen Wellentälern 30a, jeweils eine größere Ausdehnung in axialer Richtung hat als der Führungskanal 16, wird beim in Eingriff treten des Kontaktbereiches 31 des flexiblen Leiters 3 mit dem Führungskanal 16 jeweils eine Aufspreizung der betroffenen Segmente der Ringabschnitte 1 1 , 12 bewirkt, bis die jeweiligen Erhebungen 316 in die zugeordneten Vertiefungen 1 16, 216 an den Ringabschnitten 1 1 , 12 klemmend eingerastet sind. Hierdurch wird der flexible Leiter 3 in einem Teilabschnitt 310 seines Kontaktbereiches 31 jeweils klemmend und zugleich formschlüssig im zugeordneten Führungskanal 16 gehalten.
Das Ablösen des flexiblen Leiters 3 aus dem Führungskanal 16 während einer Relativbewegung der beiden Bauteile 1 , 2 zueinander erfolgt dabei wiederum anhand der Zugkräfte, die am entsprechenden Endabschnitt 31 1 des Kontaktbereiches 31 wirken und die eine Aufspreizung der (jeweils betroffenen) einander gegenüberliegenden Segmente der Ringabschnitte 1 1 , 12 nach sich ziehen, bis die jeweiligen Erhebungen 316 aus den zugeordneten Vertiefungen 1 16, 216 an den Ringabschnitten 1 1 , 12 ausgerastet sind und die Klemmung aufgehoben ist.
Die Einzelelemente in Form axial abstehender Erhebungen 316 des flexiblen Leiters 3 sowie die zugeordneten Formschlussbereiche bzw. Formschlusselemente in Form von Vertiefungen 1 16, 216 können dabei weiterhin auch zur Herstellung eines elektrischen Kontaktes zwischen dem flexiblen Leiter 3 und dem jeweiligen Bauteil 1 , 2 dienen, indem jeweils elektrisch leitfähige Materialien für jene Elemente 1 16, 216, 316 verwendet werden. Die in Figur 13B dargestellte Variante unterscheidet sich von der vorstehend anhand Figur 13A erläuterten Ausführungsform dadurch, dass gemäß Figur 13B die am flexiblen Leiter 3, genauer an dessen Wellentälern 30a vorgesehenen Formschlussmittel in Form von Einzelelementen durch in axialer Richtung vorspringende Noppen 326 gebildet werden, die in zugeordnete bauteilseitige Formschlussbereiche bzw. Formschlusselemente in Form von Vertiefungen 126, 226 eingreifen, die jeweils an einander gegenüberliegenden Segmenten der Ringabschnitte 1 1 , 12 vorgesehen sind, welche den Führungskanal 16 begrenzen.
Figur 14 zeigt in schematischer Darstellung die Anwendung einer erfindungsgemäßen Verbindungsvorrichtung, z. B. nach einer der Figuren 1 bis 13B, in einem Kraftfahrzeuglenkrad L, welches einen über mehrere Lenkradspeichen LS mit einer Lenkradbasis bzw. einer Lenkradnabe LB verbundenen Lenkradkranz LK aufweist. Der Lenkradkranz LK dient zum Ergreifen und Betätigen des Lenkrades durch eine Bedienperson (Fahrer); und die Lenkradbasis LB zur Anbindung des Lenkrades an eine Lenkwelle LW, welche bei einer Betätigung des Lenkrades L gedreht wird und die Lenkbewegung in Richtung auf die Räder eines Kraftfahrzeugs überträgt. Die Lenkwelle LW ist in üblicher Weise in einer Lenksäule (mit Lenkwellenverkleidung LV) gelagert.
Am Lenkrad L sind unterschiedliche Funktionskomponenten A, B, M, UL angeordnet, die im Betrieb mit elektrischen Signalen und/oder elektrischer Energie zu versorgen sind, wie z. B. eine elektrische Anzeigevorrichtung A (Display), ein (aus elektrischen Schaltern und/oder Tastern gebildetes) Bedienfeld B; ein Airbagmodul M sowie eine sogenannte Überlagerungslenkung UL, mit welcher die Lenkwelle LW unabhängig von einer Betätigung des Lenkrades L drehbar ist, vergleiche WO 2007/00 942 20 A1 sowie DE 101 60 313 A1. Die Überlagerungslenkung UL umfasst hierzu einen Überlagerungsantrieb UA, insbesondere in Form eines Antriebsmotors (Elektromotors), der abtriebsseitig ein erstes Getriebeelement G1 , hier in Form einer Schnecke, antreibt, welches wiederum mit einem an der Lenkwelle LW angeordneten zweiten Getriebeelement G2, hier in Form eines Schneckenrades, zusammenwirkt, so dass im Betrieb des Überlagerungsmotors UA ein Antriebsmoment auf die Lenkwelle LW übertragen wird. Hierdurch ist mittels des Überlagerungsantriebs UL ein (vom Überlagerungsantrieb UA erzeugtes) Moment in die Lenkwelle LW einleitbar, um diese um einen bestimmten Überlagerungswinkel zu drehen, und zwar zusätzlich zu und unabhängig von einem durch fahrerseitige Betätigung des Lenkradkranzes LK erzeugten Lenkwinkel. Um die besagten Funktionskomponenten A, B, M, UL mit elektrischen Signalen und/oder elektrischer Energie versorgen zu können, ist eine Verbindungsvorrichtung vorgesehen, die insbesondere zwei zueinander verdrehbare Bauteile 1 , 2 umfasst, von denen das eine (äußere) Bauteil 1 über einen ersten Verbindungsbereich V1 drehfest am Lenkrad L, genauer an der Lenkradbasis LB, angeordnet ist und von denen das andere (innere) Bauteil 2 über einen zweiten Verbindungsbereich V2 drehfest an der stationären (nicht drehbaren) Lenkwellenverkleidung LV fixiert ist. Das erste Bauteil 1 , welches gemeinsam mit dem Lenkrad L drehbar ist, bildet hier also einen Rotor, während das ortsfest an der Lenkwellenverkleidung LV angeordnete zweite Bauteil 2 einen sogenannten Stator bildet.
Der Stator 2, genauer dessen Ringabschnitte 21 , 22, sind über fahrzeugseitige Zuleitungen FZ mit dem elektrischen Netz (Bordnetz) eines Kraftfahrzeugs verbunden, während das erste Bauteil 1 , genauer dessen Ringabschnitte 1 1 , 12, über lenkradseitige Zuleitungen LZ mit den vorbeschriebenen elektrischen Komponenten A, B, M, UL in elektrischer Verbindung steht. Um somit elektrische Signale und/oder elektrische Energie vom Bordnetz eines Kraftfahrzeugs zu den lenkradseitigen Funktionskomponenten A, B, M, UL übertragen zu können, ist es erforderlich, die beiden Bauteile 1 , 2 elektrisch miteinander zu verbinden. Und genau dies geschieht vorliegend mit (ringförmig) geschlossenen flexiblen Leitern 3, 4 der vorstehend anhand der Figuren 1 bis 1 1 beschriebenen Art.
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Claims

Patentansprüche
1. Verbindungsvorrichtung zur elektrischen und/oder optischen Verbindung zweier relativ zueinander bewegbarer Bauteile, mit mindestens einem flexiblen elektrischen und/oder optischen Leiter (3, 4), der mit jedem der zu verbindenden Bauteile (1 , 2) in Kontakt steht und der bei einer Relativbewegung der beiden Bauteile (1 ,2) bewegt wird,
dadurch gekennzeichnet,
dass der flexible Leiter (3, 4) als ein geschlossenes längserstrecktes Element ausgeführt ist und an jedem der beiden Bauteile (1 , 2) über je einen Kontaktbereich (31 , 32; 41 , 42) anliegt und dass der flexible Leiter (3, 4) mit seinem jeweiligen
Kontaktbereich (31 , 32; 41 , 42) am zugeordneten Bauteil (1 , 2) klemmbar ist, wobei die Klemmung bei einer Relativbewegung der beiden Bauteile (1 , 2) lokal aufhebbar ist .
2. Verbindungsvorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Relativbewegung der beiden Bauteile (1 , 2) und einer damit einhergehenden Bewegung des flexiblen Leiters (3, 4) jeweils ein Teilabschnitt (310, 320; 410, 420) eines jeweiligen Kontaktbereiches (31 , 32; 41 , 42) des flexiblen Leiters (3, 4) an dem zugeordneten Bauteil (1 , 2) anliegt, ohne sich relativ zu diesem zu bewegen und dass bei einer Relativbewegung der beiden Bauteile (1 , 2) je ein Endabschnitt
(31 1 , 321 ; 41 1 , 421 ) des jeweiligen Kontaktbereiches (31 , 32; 41 , 42) von dem zugeordneten Bauteil (1 , 2) abgehoben wird und ein anderer Endabschnitt (312, 322; 412, 422) mit dem Bauteil (1 , 2) zur Anlage gebracht wird.
3. Verbindungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der flexible Leiter (3, 4) zwischen den beiden Bauteilen (1 , 2) verspannt ist, so dass er an jedem der beiden Bauteile (1 , 2) unter Vorspannung anliegt.
4. Verbindungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der flexible Leiter (3, 4) im jeweiligen Kontaktbereich (31 , 32;
41 , 42) kraftschlüssig gegen das Bauteil (1 , 2) drückt und/oder im jeweiligen Kontaktbereich (31 , 32; 41 , 42) unter Reibschluss am jeweiligen Bauteil (1 , 2) anliegt.
5. Verbindungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im jeweiligen Kontaktbereich (31 , 32; 41 , 42) des flexiblen
Leiters (3, 4) ein formschlüssiger Kontakt mit dem jeweils zugeordneten Bauteil (1 , 2) besteht.
6. Verbindungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am flexiblen Leiter (3, 4) eine Mehrzahl voneinander beabstandeter Einzelelemente (33, 34, 316, 326) vorgesehen ist, über die der flexible Leiter (3, 4) mit dem jeweiligen Bauteil (1 , 2) in Kontakt bringbar ist.
7. Verbindungsvorrichtung nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Einzelelemente (33, 34, 316, 326) zur Herstellung eines formschlüssigen
Kontaktes mit dem jeweiligen Bauteil (1 , 2) vorgesehen sind, indem den am flexiblen Leiter (3, 4) vorgesehenen Einzelelementen (33, 34, 316, 326) am jeweiligen Bauteil (1 , 2) Formschlussbereiche (13, 14, 1 16, 126, 216, 226) zur Herstellung eines formschlüssigen Kontaktes zugeordnet sind.
8. Verbindungsvorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Einzelelemente (316, 326) im jeweils zugeordneten Formschlussbereich (116, 216; 126, 226) klemmbar sind.
9. Verbindungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Einzelelemente (33, 34) zur Herstellung eines elektrischen Kontaktes zwischen dem flexiblen Leiter (3, 4) und dem jeweiligen Bauteil (1 , 2) vorgesehen sind.
10. Verbindungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines der Bauteile (1 , 2) einen Kanal (16, 17; 26, 27) definiert, in dem der flexible Leiter (3, 4) formschlüssig aufnehmbar ist, so dass er über einen Kontaktbereich (31 , 32; 41 , 42) an dem Bauteil (1 , 2) anliegt.
1 1. Verbindungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der als geschlossenes längserstrecktes Element ausgeführte flexible Leiter (3) eine wellenförmige Kontur aufweist, so dass sich entlang der Längserstreckung des flexiblen Leiters (3) Wellentäler (30a) und Wellenberge (30b) abwechseln.
12. Verbindungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass magnetische Mittel vorgesehen sind, um den flexiblen Leiter (3, 4) mit einem Kontaktbereich (31 , 32; 41 , 42) am jeweiligen Bauteil (1 , 2) zu halten.
13. Verbindungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei flexible Leiter (3, 4) vorgesehen sind, die in Richtung der Relativbewegung (D) der beiden Bauteile (1 , 2) hintereinander angeordnet sind und/oder die senkrecht zur Richtung der Relativbewegung (D) der beiden Bauteile (1 , 2) nebeneinander angeordnet sind.
14. Verbindungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, zwischen den beiden Bauteilen (1 , 2) mindestens ein Führungselement (F1 , F2, F3, F4) zur Führung des flexiblen Leiters (3, 4) angeordnet ist.
15. Verbindungsvorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Führungselement (F1 , F2, F3, F4) durch eine drehbar gelagerte Führungsrolle gebildet wird.
16. Verbindungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der flexible Leiter (3, 4) mit seinem jeweiligen Kontaktbereich (31 , 32; 41 , 42) am zugeordneten Bauteil (1 , 2) von einem Hinterschnitt übergriffen wird.
17. Verbindungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmung der Kontaktbereiche bei einer Relativbewegung der beiden Bauteile (1 , 2) durch an den Kontaktbereichen (31 , 32; 41 , 42) der flexiblen Leiter (3, 4) während einer Relativbewegung der beiden Bauteile (1 , 2) wirkende Zugkräfte aufhebbar ist.
18. Verbindungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungseinrichtung zum Einbau in ein Kraftfahrzeug ausgebildet und vorgesehen ist.
19. Verbindungsvorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass eines der beiden Bauteile (1 , 2) einem Lenkrad eines Kraftfahrzeugs zugeordnet und gemeinsam mit diesem drehbar ist und das andere der beiden Bauteile (1 , 2) an einer fahrzeugfesten, nicht gemeinsam mit dem Lenkrad drehbaren Fahrzeugkomponente anzuordnen ist, so dass mittels der Verbindungsvorrichtung ein Kraftfahrzeuglenkrad elektrisch und/oder optisch an das Bordnetz eines Kraftfahrzeugs anschließbar ist.
20. Verbindungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungseinrichtung zum Einbau in ein Kraftfahrzeuglenkrad (L) ausgebildet und vorgesehen ist, das einen über die Verbindungsvorrichtung mit elektrischem Strom zu versorgenden Überlagerungsantrieb (UA) zur Betätigung einer Überlagerungslenkung (UL) aufweist, mit der ein durch Betätigung des Lenkradkranzes erzeugter Lenkwinkel durch einen von der Überlagerungslenkung (UL) erzeugbaren Überlagerungswinkel überlagerbar ist, so dass sich eine jeweilige Drehbewegung einer mit dem Lenkrad verbundenen Lenkwelle (LW) aus einem durch Betätigung des Lenkradkranzes (LK) erzeugbaren Lenkwinkel und einem durch Betätigung der Überlagerungslenkung
(UL) erzeugbaren Überlagerungswinkel zusammensetzt
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