DE10023592A1 - Induktiver Übertrager bestehend aus zwei Spulen mit je einem Kern - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen induktiven Übertrager, bestehend aus zwei Spulen (1, 2) mit je einem Kern (3, 4). Die beiden Kerne (3, 4) sind hierbei relativ zueinander bewegbar. In den Übertrager sind zwei Systeme integriert, die eine gleichzeitige Übertragung von Daten und/oder Energie sowie von der Position der beiden Kerne (3, 4) zueiander ermöglichen. Schließlich erfolgt die Übertragung von Daten und/oder Energie mittels Iduktion und die Bestimmung der Position der beiden Kerne (3, 4) zueinander über eine Messung des zwischen den beiden Spulen (1, 2) herrschenden Magnetfeldes.

Description

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft einen induktiven Übertrager bestehend aus zwei Spulen mit je einem Kern.

Solche induktiven Übertrager werden für die Übertragung von Daten und/oder Energie zwischen zwei sich relativ zueinander bewegenden Teilen verwendet; z. B. in Form von Drehübertragern zur Übertragung von Daten und/oder Energie in sich drehenden Teilen (z. B. Lenkrädern in Kfz) oder in Form von Linearüber­ tragern bei linear zueinander bewegten Teilen. Die Übertrager bestehen dabei aus zwei Spulen mit je einem Kern, wobei die beiden Kerne relativ zueinander bewegbar sind. Die Daten- und/oder Energieübertragung erfolgt mittels Induktion (Trafo- Prinzip).

Weiterhin ist es bekannt, die relative Position zweier relativ zueinander bewegbarer Teile mit Hilfe magnetischer Meßmethoden zu ermitteln.

Sollen sowohl eine Übertragung von Daten und/oder Energie als auch eine Bestimmung der Positon der beiden Teile zueinander erfolgen, wurden bisher zwei getrennte Systeme verwendet, von denen das eine zur Übertragung der Daten und/oder der Energie und das andere zur Bestimmung der relativen Position diente. Dies führte zu einem erhöhten Platzbedarf, zu einer Vielzahl von Bauteilen und zu hohen Kosten.

Vorteile der Erfindung

Der erfindungsgemäße induktive Übertrager mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, daß der Übertrager sehr klein und kompakt baut. Da zwei getrennte Systeme mit unterschiedlichen Funktionen in ein einziges System integriert sind, reduziert sich die Zahl der Einzelteile. Dies führt zu einer Kostenersparnis bei gleicher Funktionalität.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Merkmale sind vorteilhafte Weiterbildungen des im Anspruch 1 angegebenen induktiven Übertragers möglich.

Zeichnung

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 einen Schnitt durch einen induktiven Übertrager in Form eines Drehübertragers,

Fig. 2 einen induktiven Übertrager in Form eines Linearübertragers, und

Fig. 3 einen Schnitt in Richtung A-A nach Fig. 2.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

In Fig. 1 ist eine erste Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Bei dieser Ausführungsform ist der induktive Übertrager als Drehübertrager ausgebildet. Er besteht aus zwei Spulen 1, 2 mit je einem ringförmigen Kern 3, 4, von denen einer - im Ausführungsbeispiel der Kern 3 - um eine Achse Z drehbar gelagert ist. Die beiden Kerne 3, 4 können im Querschnitt L- förmig ausgebildet sein. Der dem Kern 4 zugewandte Schenkel des L von Kern 3 ist mit einer Kontur 5, hier einer Schräge, versehen. Der Schräge gegenüberliegend ist am Kern 4 ein magnetfeld-empfindlicher Sensor 6 angeordnet, der als Hallsensor, magnetoresistiver Sensor o. dgl. ausgebildet sein kann.

Infolge der als Schräge ausgebildeten Kontur 5 ändert sich bei einer Drehung des Kerns 3 um die Achse Z der Luftspalt 7 zwi­ schen den beiden Kernen 3 und 4. Diese Änderung des Luftspaltes 7 bewirkt eine Änderung des magnetischen Flusses, der mit dem magnetfeld-empfindlichen Sensor 6 gemessen werden kann. Der gemessene magnetische Fluß steht dabei in direktem Verhältnis zum Drehwinkel zwischen den beiden Kernen 3 und 4.

Mit Hilfe dieser Ausgestaltung ist es möglich, nicht nur Daten und/oder Energie zu übertragen, sondern auch die relative Position der beiden Kerne 3 und 4 zueinander zu ermitteln.

Die Fig. 2 und 3 zeigen eine weitere Ausführungsform, bei welcher der induktive Übertrager als Linearübertrager ausgebildet ist. Mit einem solchen Linearübertrager können z. B. bei ausbaubaren Sitzen in Kfz Signale von Bedienelementen und Seitenairbags oder Energie für Sitzheizung oder Stellmotoren übertragen werden und zusätzlich kann die Position der Sitze bei automatischer Sitzverstellung gemessen werden.

Der Linearübertrager nach den Fig. 2 und 3 arbeitet nach dem gleichen Prinzip wie der Drehübertrager nach Fig. 1. Es sind ebenfalls zwei Spulen 1, 2 mit je einem Kern 3, 4 vorgesehen, wobei die beiden Kerne 3, 4 im Querschnitt U-förmig ausgebildet sein können. Sie können jedoch auch L-förmig ausgebildet werden. Die Spule 2 ist mit ihrem Kern 3 in Richtung der Pfeile X in Fig. 2 bewegbar. Der Kern 4 ist an seiner dem Kern 3 zugewandten Seite mit einer Kontur 5 versehen, die wie beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 als Schräge ausgebildet ist. Die Schräge ist dabei an mindestens einem freien Schenkel des U ausgebildet. Auf der der Schräge gegenüberliegenden Seite ist am Kern 3 an zumindest einem freien Schenkel des U ein Sensor 6 angeordnet. Sofern beide freien Schenkel des U von Kern 4 mit einer Kontur 5 versehen sind, ist es auch möglich, an beiden freien Schenkeln des U von Kern 3 einen Sensor 6 anzubringen.

Durch eine Bewegung des Kerns 3 in Richtung der Pfeile X in Fig. 2 ändert sich der Luftspalt 7 zwischen den beiden Kernen 3 und 4. Dadurch kommt es zu einer Änderung des Magnetflusses, der von dem Sensor 6 gemessen werden kann. Der gemessene magnetische Fluß steht dabei in direktem Verhältnis zur Position der beiden Kernen 3 und 4 zueinander.

In beiden Ausführungsbeispielen ist nur die Spule 1 im Kern 4 stromdurchflossen, während die Spule 2 im Kern 3 nicht stromdurchflossen ist und nur zur Induktion mit der Spule 1 im Kern 3 dient.

Die vorhergehende Beschreibung der Ausführungsbeispiele gemäß der vorliegenden Erfindung dient nur zu illustrativen Zwecken und nicht zum Zwecke der Beschränkung der Erfindung. Im Rahmen der Erfindung sind verschiedene Änderungen und Modifikationen möglich, ohne den Umfang der Erfindung sowie ihre Äquivalente zu verlassen.

Claims (14)

1. Induktiver Übertrager bestehend aus zwei Spulen (1, 2) mit je einem Kern (3, 4) mit folgenden Merkmalen:
die beiden Kerne (3, 4) sind relativ zueinander bewegbar,
in den Übertrager sind zwei Systeme integriert, die eine gleichzeitige Übertragung von Daten und/oder Energie sowie von der Position der beiden Kerne (3, 4) zueinander ermöglichen und
die Übertragung von Daten und/oder Energie erfolgt mittels Induktion und die Bestimmung der Position der beiden Kerne (3, 4) zueinander über eine Messung des zwischen den beiden Spulen (1, 2) herrschenden Magnetfeldes.

2. Induktiver Übertrager nach Anspruch 1, wobei zumindest ein Kern (3, 4) mit einer Kontur (5) versehen ist.

3. Induktiver Übertrager nach Anspruch 2, wobei die Kontur (5) des einen Kerns (3, 4) dem anderen Kern (3, 4) zugewandt ist.

4. Induktiver Übertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kontur (5) als Schräge ausgebildet ist.

5. Induktiver Übertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein magnetfeld-empfindlicher Sensor (6) vorgesehen ist.

6. Induktiver Übertrager nach Anspruch 5, wobei der Sensor (6) als Hallsensor, magnetoresistiver Sensor o. dgl. ausgebildet ist.

7. Induktiver Übertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Sensor (6) und die Kontur (5) sich gegenüberliegend angeordnet sind.

8. Induktiver Übertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Sensor (6) im Luftspalt (7) zwischen den beiden Kernen (3, 4) angeordnet ist.

9. Induktiver Übertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Sensor (6) an dem einen Kern (3, 4) und die Kontur (5) an dem anderen Kern (3, 4) angeordnet sind.

10. Induktiver Übertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Sensor (6) und die Kontur (5) an dem gleichen Kern (3, 4) angeordnet sind.

11. Induktiver Übertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Relativbewegung der beiden Kerne (3, 4) zueinander eine Drehbewegung ist.

12. Induktiver Übertrager nach einem der vorhergehende Ansprüche, wobei die Relativbewegung der beiden Kerne (3, 4) zueinander eine Linearbewegung ist.

13. Induktiver Übertrager nach einem der vorhergehende Ansprüche, wobei die Kerne (3, 4) im Querschnitt L-förmig ausgebildet sind und die Kontur (5) an einem Schenkel des L ausgebildet ist.

14. Induktiver Übertrager nach einem der vorhergehende Ansprüche, wobei die Kerne (3, 4) im Querschnitt U-förmig ausgebildet sind und die Kontur (5) an mindestens einem freien Schenkel des U ausgebildet ist.