DE10046659A1

DE10046659A1 - Induktiver Übertrager

Info

Publication number: DE10046659A1
Application number: DE10046659A
Authority: DE
Inventors: Harald Kazmierczak
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2000-09-20
Filing date: 2000-09-20
Publication date: 2002-04-04
Also published as: EP1323147A1; WO2002025616A1; JP2004510325A; US20030179105A1; EP1323147B1; JP5253700B2; DE50102163D1; US7053791B2

Abstract

Die Erfindung betrifft einen induktiven Übertrager zur Übertragung von Messdaten und elektrischer Energie zwischen zwei gegeneinander beweglichen Bauteilen (1, 2) mit mindestens einem primären (3, 5) und mindestens einem sekundären Übertragerteil (4, 6). Es ist jeweils ein Übertrager (3, 4) für die Übertragung von Messdaten und ein Übertrager (5, 6) für die Übertragung von elektrischer Energie vorhanden, wobei sich die primären (3, 5) und sekundären (4, 6) Übertragerteile jeweils eines Übertragers in separaten, magnetisch weitgehend voneinander abgeschirmten Kammern (7, 8) befinden. Die Kammern (7, 8) werden durch konzentrische und radiale Metallwände von Kammerelementen (1, 2) an den Bauteilen gebildet, wobei die konzentrischen Wände jeweils so ineinander greifen, dass sie die radial hintereinander liegenden Kammern (7, 8) bilden.

Description

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft einen induktiven Übertrager, ins besondere einen Drehübertrager, zur Signal- und Energie übertragung zwischen beweglichen Bauteilen nach dem Ober begriff des Hauptanspruchs.

Insbesondere bei einer Anwendung eines solchen Übertra gers in einem Kraftfahrzeug soll z. B. eine bidirektionale Datenübertragung zwischen Lenksäule und Lenkrad bei gleichzeitiger Energieübertragung von der Lenksäule zum Lenkrad möglich sein. Die Energieübertragung kann bei ca. 1 W liegen, wenn nur die Lenkradelektronik versorgt wer den muss, und bei zusätzlichen 120 W, wenn eine Lenkrad heizung versorgt werden soll. Weiterhin könnten auch In formationen betreffend die Betätigung der Hupe, der Be dientasten für den Fahrkomfort, einer Telefonruftaste, einer Geschwindigkeitsregelung (Tempomat), bestimmter Ra diofunktionen oder auch einer Airbagüberwachung und -zündung ausgetauscht werden.

In herkömmlicher Weise wird in solchen Fällen eine Wi ckelfeder zur Datenübertragung und/oder ein Schleifring zur Energieübertragung vorgesehen. Die Wickelfeder und der Schleifring haben jedoch prinzipiell einen relativ hohen Geräuschpegel und verursachen gleichzeitig eine Vielzahl von Problemen, wie sog. EMV-Probleme (EMV = Elektro-Magnetische-Verträglichkeit), Montage-, und Repara turprobleme sowie eine nicht zu vernachlässigende Reibung und eine schwierige Kontaktierung. Wenn bei der indukti ven Übertragung von elektrischer Energie dies gleichzei tig mit der Datenübertragung realisiert wird, kann es ferner zu einem Übersprechen kommen, insbesondere weil der Übertrager einen Wirkungsgrad von <0,6 aufweist und der Innenwiderstand der Sekundärseite <15 Ohm beträgt.

Vorteile der Erfindung

Gemäß der Erfindung wird ein induktiver Übertrager zur Übertragung von Messdaten und elektrischer Energie zwi schen zwei gegeneinander beweglichen Bauteilen mit einem primären und einem sekundären Übertragerteil mit den im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Mitteln in vor teilhafter Weise weitergebildet. Es ist erfindungsgemäß jeweils ein Übertrager für die Übertagung von Messdaten und ein Übertrager für die Übertragung von elektrischer Energie vorhanden. Die primären und die sekundären Ü bertragerteile jeweils eines Übertragers sind in separa ten, magnetisch weitgehend voneinander abgeschirmten Kam mern untergebracht, die durch konzentrische und radiale Metallwände an den beweglichen Bauteilen gebildet werden, wobei die konzentrischen Wände jeweils so ineinander greifen, dass sie die radial hintereinander liegende Kam mern bilden.

Auf einfache Weise kann dabei an jedem der gegeneinander beweglichen Bauteile ein metallisches Kammerelement ange ordnet werden, das jeweils im radialen Schnitt eine dop pelte U-Form aufweist und deren konzentrische Wände so angeordnet sind, dass sie ohne Behinderung der Drehbewe gung ineinander greifen. Bevorzugt wird dies so angewen det, dass die jeweils einen Übertragerteile und Kammer elemente an der Lenkspindel eines Fahrzeuges und das die jeweils anderen Übertragerteile und Kammerelemente an der Lenksäule eines Fahrzeuges angebracht sind.

Durch die vorgeschlagene Anbringung von zwei durch Kam merwände getrennten Übertragern kann somit auf einfache Weise eine Vermischung von Signal- und Energieübertragung vermieden werden. Der mittlere Trennsteg der beiden Kam merelemente dient zwar als magnetischer. Teil für beide Teile der Übertragung, hat aber kein bedeutendes Über sprechen, da bei den in den meisten Anwendungsfällen, z. B. im Kraftfahrzeug, verwendeten Frequenzen von 50 kHz bzw. mehreren Megaherz nur ein magnetischer Skineffekt auftritt und sich die magnetischen Wechselwirkungen nicht störend auswirken.

Diese und weitere Merkmale von bevorzugten Weiterbildun gen der Erfindung gehen außer aus den Ansprüchen auch aus der Beschreibung und der Zeichnung hervor, wobei die ein zelnen Merkmale jeweils für sich allein oder zu mehreren in Form von Unterkombinationen bei der Ausführungsform der Erfindung und auf anderen Gebieten verwirklicht sein und vorteilhafte sowie für sich schutzfähige Ausführungen darstellen können, für die hier Schutz beansprucht wird.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen indukti ven Übertragers zur Signal- und Energieübertragung zwi schen Bauteilen eines Drehübertragers wird anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 und 2 jeweils eine Ansicht eines Drehü bertragers zwischeh einer Lenkspindel und einer Lenksäule eines Kraftfahrzeuges mit separaten Über tragerteilen für eine Signal- und eine Energieüber tragung in jeweils getrennten Kammern.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

In Fig. 1 ist ein induktiver Übertrager gezeigt, der Kammerelemente 1 und 2 aufweist, die kammartig ineinander greifen und Bestandteil einer hier nicht dargestellten und nicht näher erläuterten Lenkvorrichtung für ein Kraftfahrzeug sind. Das Kammerelement 1 ist beispielswei se an einer Lenksäule angebracht und das Kammerelement 2 ist dann an einer Lenkspindel befestigt. Das Ende der Lenkspindel ist dabei mittels eines Lenkrades drehbar, wobei die Lenkspindel an der Lenksäule, die fest mit dem Chassis des Fahrzeugs verbunden ist, drehbar gehalten ist.

Zwischen der Lenkspindel und der Lenksäule ist ein induk tiver Drehübertrager vorhanden. Es ist jeweils ein primä res Übertragerteil 3 am Element 1 und ein sekundäres Übertragerteil 4 am Element 2 für eine Signalübertragung und jeweils ein primäres Übertragerteil 5 am Element 1 und ein sekundäres Übertragerteil 6 am Element 2 für eine Energieübertragung angeordnet. Hiermit können dann Mess daten und elektrische Energie zwischen beispielsweise auf der Lenkspindel angeordneten Sensoren und einer zentralen Auswerteeinheit im Fahrzeug übertragen werden.

Durch die Ausbildung der kammartig ineinander greifenden konzentrischen und radialen Wände der Kammerelemente 1 und 2 ist hier eine Kammer 7 für eine Signalübertragung und eine Kammer 8 für die Energieübertragung geschaffen. Durch die somit erreichte Ausbildung von zwei durch Kam merwände getrennte Übertrager kann somit auf einfache Weise eine Vermischung von Signal- und Energieübertragung vermieden werden.

Claims

1. Induktiver Übertrager zur Übertragung von Messdaten und elektrischer Energie zwischen zwei gegeneinander be weglichen Bauteilen (1, 2) mit mindestens einem primären (3, 5)und mindestens einem sekundären Übertragerteil (4, 6), dadurch gekennzeichnet, dass
jeweils ein Übertrager (3, 4) für die Übertagung von Messdaten und ein Übertrager (5, 6) für die Übertra gung von elektrischer Energie vorhanden ist und dass
sich die primären (3, 5) und sekundären (4, 6) Übertragerteile jeweils eines Übertragers in separa ten, magnetisch weitgehend voneinander abgeschirm ten Kammern (7, 8) befinden, die durch konzentrische und radiale Metallwände an den Bauteilen (1, 2) ge bildet werden, wobei die konzentrischen Wände je weils so ineinander greifen, dass sie die radial hintereinander liegende Kammern (7, 8) bilden.

2. Induktiver Übertrager nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, dass an jedem der gegeneinander beweglichen Bauteile ein metallisches Kammerelement (1, 2) befindet, dass im radialen Schnitt eine doppelte U-Form aufweist und deren konzentrische Wände so angeordnet sind, dass sie ohne Behinderung der Drehbewegung ineinander greifen.

3. Induktiver Übertrager nach Anspruch 2, dadurch gekenn zeichnet, dass eine Kammerelement (2) an der Lenkspindel eines Fahrzeuges und das andere Kammerelement (1) an der Lenksäule eines Fahrzeuges angebracht ist.