DE19910131C2 - Einrichtung zur Übertragung elektrischen Stroms - Google Patents
Einrichtung zur Übertragung elektrischen StromsInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Übertragung
elektrischen Stroms zwischen zwei zueinander verdrehbaren
Bauelementen einer Lenkeinrichtung für Kraftfahrzeuge.
Solche Vorrichtungen dienen der Übertragung elektrischen
Stroms (insbesondere in Form elektrischer Daten und/oder
Leistungsstroms) von der karosseriefest angeordneten Borde
lektronik eines Kraftfahrzeugs auf das Lenkrad oder umge
kehrt. Hierdurch können am Lenkrad vorgesehene elektrische
oder elektronische Funktionselemente, wie z. B. die Zündung
des Gasgenerators einer Airbageinheit oder elektrische
Schalter zum Betätigen von Blinkern, Scheibenwischern oder
eines Radios, in das Lenkrad integriert und von der Borde
lektronik her mit Strom versorgt werden.
Eine derartige Einrichtung zur Übertragung elektrischen
Stroms ist aus der DE 195 25 928 C2 und der DE 40 27 952 A1
bekannt. Diese umfassen jeweils einen Rotor, der dem Lenk
rad zugeordnet und gemeinsam mit diesem drehbar ist, sowie
einen Stator, der einer bezüglich der Drehbewegung des
Lenkrades ortfesten Baugruppe, wie z. B. der Lenksäulenver
kleidung der Lenkeinrichtung zugeordnet ist. Der Rotor und
der Stator sind durch ein als Flachbandkabel ausgebildetes
flexiblen elektrischen Leiter miteinander verbunden, über
den elektrischer Strom vom Stator zum Rotor und umgekehrt
geleitet werden kann. Das Flachbandkabel wird in einer
zwischen dem Stator und dem Rotor ausgebildeten Kammer
geführt und beim Drehen des Lenkrades je nach Drehrichtung
auf ein an dem Rotor vorgesehenes Wickelelement aufgewic
kelt bzw. von diesem abgewickelt.
Aus der DE 41 11 699 A1 ist eine derartig aufgebaute Über
tragungsvorrichtung bekannt, wobei der flexible elektrische
Leiter zwischen Rotor und Stator als bandähnliche, flexi
ble, gedruckte Leiterplatte ausgeführt ist. Auf der flexi
blen Leiterplatte verlaufen zwischen dem stator- und dem
rotorseitigen Ende eine Mehrzahl Leiterbahnen.
Aus der DE 31 03 454 A1 sind bandähnliche, flexible und
gedruckte Leiterplatten mit darauf angeordneten integrier
ten Schaltkreisen bekannt. Die integrierten Schaltkreise
sind mittels einer Mehrzahl Leiterbahnen kontaktiert. Diese
Leiterbahnen sind jedoch auf der Leiterplatte nicht neben
einander, parallel geführt, sondern verlaufen radial auf
die zentral angeordneten integrierten Schaltkreise zu.
Bei den bekannten Übertragungsvorrichtungen für elektri
schen Strom entsteht ein erheblicher Material- und Platzbe
darf, wenn eine Vielzahl elektrischer Funktionselemente des
Lenkrades über Flachbandleiter oder gedruckte, flexible
Leiterplatten mit der Bordelektronik verbunden werden muß.
Für eine große Zahl zu übertragender elektrischer Signale
muß ein entsprechend breiter flexibler elektrischer Leiter
verwendet werden, der ausreichend Platz für die einzelnen
nebeneinander angeordneten Leiterbahnen bietet, wodurch die
Ausmaße der gesamten Vorrichtung zunehmen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, auf einfache
Weise den Platzbedarf des flexiblen elektrischen Leiters
innerhalb der Übertragungsvorrichtung zu verkleinern.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Schaffung
einer Vorrichtung zur Übertragung elektrischer Signale
zwischen zwei zueinander verdrehbaren Bauelementen einer
Lenkeinrichtung für Kraftfahrzeuge mit den Merkmalen des
Patentanspruchs 1 gelöst.
Danach sind verlaufen die Leiterbahnen in einem längser
streckten, wicklungsfähigen mittleren Abschnitt der flexi
blen Leiterplatte in einem definierten Abstand nebeneinan
der in Längsrichtung und der Abstand zwischen den einzelnen
Leiterbahnen nimmt im Bereich des stator- und/oder rotorsei
tigen Endes der Leiterplatte zu.
Unter einer flexiblen Leiterplatte (FPC) wird hier eine
Leiterplatte verstanden, die einen flexiblen Träger auf
weist, so daß sich diese beim Drehen des Lenkrades auf ein
entsprechendes Wickelelement aufwickeln und bei einer
entgegengesetzten Drehung wieder abwickeln läßt. Eine
solche flexible Leiterplatte umfaßt beispielsweise eine
Trägerfolie, auf die eine Metallschicht aufgedruckt ist,
wobei die zur Herstellung der gewünschten Schaltung nicht
benötigten Teile der Metallschicht durch Ätzen entfernt
wurden.
Die Verwendung einer flexiblen Leiterplatte ermöglicht zum
einen eine weitgehende Gestaltungsfreiheit bei der Herstel
lung der Verbindung zwischen Stator und Rotor, die dadurch
besonders platzsparend ausgelegt werden kann.
Auf der flexiblen Leiterplatte verlaufen eine Vielzahl von
Leiterbahnen nebeneinander zwischen dem stator- und dem
rotorseitigen Ende. Die durch Bedrucken eines flexiblen
Trägers mit einer Metallschicht und anschließendes selekti
ves Ätzen hergestellten Leiterbahnen lassen sich ohne
weiteres derart ausbilden, daß der Abstand zwischen den
einzelnen Leiterbahnen im Bereich des rotor- und/oder des
statorseitigen Endes der Leiterplatte im Vergleich zum
mittleren Abschnitt der Leiterplatte zunimmt. Hierdurch
kann der mittlere Abschnitt der flexiblen Leiterplatte, der
beim Drehen des Lenkrades auf- bzw. abgewickelt wird,
besonders schmal ausgeführt sein. An ihren beiden Enden
verbreitert sich dann die flexible Leiterplatte, so daß
dort die einzelnen Leiterbahnen mit einem größeren Abstand
nebeneinander angeordnet sein können und die elektrische
Kontaktierung der einzelnen Leiterbahnen entsprechend
erleichtert wird.
Die flexible Leiterplatte kann zudem zusätzlich zur
Stromübertragung noch weitere Funktionen übernehmen, indem
weitere elektrische oder elektronische Bauelemente in die
Leiterplatte integriert werden. Dabei wird sowohl die
Anzahl separater elektrischer bzw. elektronischer Bauelemen
te im Bereich der Lenkeinrichtung als auch deren Platzbe
darf reduziert. Damit kann eine einzelne, durch Bedrucken
eines einstückigen flexiblen Trägers hergestellte Leiterplatte
neben der Übermittlung elektrischer Signale vom
Stator zum Rotor noch eine Vielzahl zusätzlicher Funktionen
erfüllen.
Der flexiblen Leiterplatte sind an dem Stator und dem Rotor
jeweils mindestens ein elektrischer Anschluß zugeordnet,
wobei die flexible Leiterplatte an ihrem stator- und ihrem
rotorseitigen Ende elektrische Kontaktelemente aufweist,
die mit diesen Anschlüssen in elektrischen Kontakt bringbar
sind. Die genannten Kontaktelemente sind vorzugsweise als
Steckerelemente ausgebildet, die in die entsprechenden
elektrischen Anschlüsse des Stators bzw. des Rotors ein
steckbar sind.
Die Kontaktelemente der flexiblen Leiterplatte können dabei
sowohl zur Kontaktierung von im wesentlichen quer zur
Erstreckungsrichtung der flexiblen Leiterplatte angeordne
ten elektrischen Anschlüssen als auch zur Kontaktierung von
im wesentlichen parallel zur flexiblen Leiterplatte angeord
neten elektrischen Anschlüssen vorgesehen sein.
Weiter ist es vorteilhaft, wenn die flexible Leiterplatte
an ihrem stator- und/oder rotorseitigen Ende, insbesondere
im Bereich ihrer elektrischen Kontaktelemente, zur Stabili
sierung Verstärkungselemente aufweist. Diese Verstärkungse
lemente sind durch Kunststoffelemente gebildet, die auf die
flexible Leiterplatte aufgespritzt oder aufgeclipst sind.
Als Verstärkungselemente eignen sich vor allem FR4-Plati
nen, die den vorzugsweise aus Polyester oder Polyimid
bestehenden flexiblen Träger der Leiterplatte gezielt
abstützen.
Die flexible Leiterplatte kann an ihren Enden einerseits
über Rastelemente mit dem Stator bzw. dem Rotor verbunden
sein und andererseits auf den Stator bzw. den Rotor aufge
klebt werden. Die Verbindung kann dabei vorteilhaft über
die genannten Verstärkungselemente erfolgen.
Eine Stabilisierung der flexiblen Leiterplatte kann auch
dadurch erreicht werden, daß diese zumindest abschnittswei
se mit einer Ummantelung aus Kunststoff versehen ist.
Ein weiterer wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen
Lösung liegt darin, daß in die flexible Leiterplatte,
insbesondere an einem ihrer Enden, weitere elektronische
Baugruppen integriert werden können.
So kann am statorseitigen Ende der flexiblen Leiterplatte
ein Lenkwinkelsensor vorgesehen sein, dessen elektronische
Auswerteinheit in die flexible Leiterplatte integriert ist.
In das rotorseitige Ende der flexiblen Leiterplatte kann
eine Elektronikeinheit integriert sein, die mit lenkradsei
tigen elektrischen Bauelementen, wie z. B. einer Zündvorrich
tung für einen Airbag oder mit am Lenkrad angeordneten
Multifunktionsschaltern gekoppelt ist.
Über die flexible Leiterplatte lassen sich auch codierte
Signale übertragen, wobei insbesondere die Codierung oder
Decodierung der Signale auf der Leiterplatte selbst erfol
gen kann.
Hinsichtlich der geometrischen Ausbildung der erfindungsge
mäßen Einrichtung ist es vorteilhaft, daß der Stator und
der Rotor ein inneres und ein äußeres Gehäuseelement bil
den, von denen das eine das andere ringartig umgibt und die
gegeneinander verdrehbar sind, wobei vorzugsweise der
Stator den Rotor umgibt und das zur Aufnahme der flexiblen
Leiterplatte vorgesehene Wickelelement Bestandteil des
Rotors ist. Dadurch wird zwischen dem Stator und dem Rotor
eine Aufnahme für die flexible Leiterplatte gebildet.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist die flexible Lei
terplatte mindestens einen Abschnitt auf, an dem sich die
Erstreckungsrichtung der flexiblen Leiterplatte bezüglich
des Umfangs der Anordnung umkehrt. D. h. von einem Ende
(z. B. dem statorseitigen Ende) der flexiblen Leiterplatte
ausgehend verläuft die flexible Leiterplatte zunächst
entlang einer ersten Umfangsrichtung (also im Uhrzeigersinn
oder entgegen dem Uhrzeigersinn, je nach Art der Wicklung)
bis zu dem besagten Abschnitt, an dem sich dann deren
Erstreckungsrichtung (bezogen auf den Uhrzeigersinn) um
kehrt.
Der besagte Abschnitt der flexiblen Leiterplatte ist dabei
im wesentlichen U-förmig, und die flexible Leiterplatte
wird zwischen dem Stator und dem Rotor mittels eines Füh
rungsringes geführt, der den U-förmigen Abschnitt der
flexiblen Leiterplatte abstützt. Durch den Führungsring
werden zwischen dem Stator und dem Rotor eine Aufnahme für
den auf dem Wickelelement aufgewickelten Teil der flexiblen
Leiterplatte und eine weitere Aufnahme für den von dem
Wickelelement abgewickelten Teil der flexiblen Leiterplatte
gebildet.
Eine solche Anordnung von Stator, Rotor und den zugehörigen
elektrischen Leitern ist vom Prinzip her in der EP 0 556 779 A1,
der DE 195 06 865 C1 und der DE 197 34 527 A1 be
schrieben, auf die hier Bezug genommen wird. Diese Ausfüh
rungsformen der Erfindung haben den Vorteil, daß für die
Drehung des Lenkrades und damit des Rotors eine vergleichs
weise geringe Länge der flexiblen Leiterplatte erforderlich
ist.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ist
dadurch charakterisiert, daß der Stator zur Aufnahme eines
Bedienschalters, wie z. B. eines Blinkerschalters, vorgese
hen ist, dem eine elektronische Baugruppe auf der flexiblen
Leiterplatte zugeordnet ist. Der Bedienschalter kann dabei
insbesondere in eine hierfür vorgesehene Aufnahme des
Stators einsteckbar sein. Die Leiterplatte bildet dann
nicht nur eine elektronische Steuereinheit für Bauelemente,
die über die flexible Leiterplatte mit Strom versorgt
werden, sondern auch für solche elektrischen Bauelemente,
wie z. B. einen Blinkerschalter, die am Stator vorgesehen
sind und über separate Zuleitungen von der Bordelektronik
her mit Strom versorgt werden.
Weitere Vorteile der Erfindung werden bei der nachfolgenden
Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnun
gen deutlich werden.
Es zeigen:
Fig. 1a einen Querschnitt eine Einrichtung zur Übertra
gung elektrischer Signale zwischen zwei zueinan
der verdrehbaren Bauelementen einer Lenkeinrich
tung für Kraftfahrzeuge mit einem Stator und
einem Rotor, die über eine flexible Leiterplat
te miteinander verbunden sind;
Fig. 1b eine Draufsicht auf einen Abschnitt des Stators
aus Fig. 1a;
Fig. 2a eine Draufsicht auf eine Ausführungsform der
Leiterplatte aus Fig. 1;
Fig. 2b ein Schnitt durch die flexible Leiterplatte
gemäß Fig. 2a im Bereich ihres rotorseitigen
Endes;
Fig. 3 eine Draufsicht auf eine zweite Ausführungsform
der flexiblen Leiterplatte aus Fig. 1;
Fig. 4 eine Draufsicht auf eine dritte Ausführungsform
der flexiblen Leiterplatte aus Fig. 1.
Fig. 1a zeigt einen Querschnitt durch eine Einrichtung zur
Übertragung elektrischer Energie zwischen zwei zueinander
verdrehbaren Bauelementen einer Lenkeinrichtung für Kraft
fahrzeuge mit einem Stator 1, der einer stationären Baugrup
pe des Fahrzeugs zugeordnet ist und insbesondere auf einer
stationären Lenksäulenverkleidung der Lenkeinrichtung
befestigt sein kann, und mit einem Rotor 2, der dem Lenkrad
zugeordnet und gemeinsam mit diesem um die Drehachse D
drehbar ist. Zusätzlich ist in Fig. 1b eine Draufsicht auf
einen Abschnitt des Stators 1 dargestellt.
Der rotationssymmetrisch bezüglich der Drehachse D ausgebil
dete Stator 1 umfaßt eine Basisfläche 10, die sich senk
recht zu der Drehachse D erstreckt und von der eine Außen
wand 11, eine von der Außenwand 11 radial nach innen abge
setzte Zwischenwand 12 und ein noch weiter nach innen abge
setzter, im Querschnitt rechteckiger Führungsring 18 abste
hen. Die Außenwand 11 weist in einem Abschnitt eine Aufnah
me 15 für einen Blinkerschalter 56 auf, der über einen Betä
tigungshebel 57 auslösbar ist und über ein elektrisches
Steckerelement 58 mit den Blinkern des Kraftfahrzeugs
verbunden werden kann.
Der Stator 1 bildet mit seiner Basisfläche 10 und seiner
Außenwand 11 ein Gehäuse, das den Rotor 2 ringartig umgibt.
Der Rotor 2 umfaßt ebenfalls eine senkrecht zu der Drehach
se D verlaufende Basisfläche 20, die der Basisfläche 10 des
Stators 1 gegenüberliegt und von der senkrecht eine Wickel
fläche 21 für eine flexible Leiterplatte 3 absteht. Die
Basisfläche 20 des Rotors 2 weist in einem Abschnitt einen
Deckel 22 auf, der ein Gehäuse bildet.
Zwischen der Basisfläche 10 und der Zwischenwand 12 des
Stators 1 einerseits und der Basisfläche 20 sowie der
Wickelfläche 21 des Rotors 2 andererseits ist eine Kam
mer 13 ausgebildet, die zur Aufnahme des mittleren
Abschnitts 31 einer flexiblen Leiterplatte 3 dient, die
sich von dem Stator 1 zu dem Rotor 2 erstreckt. An diese
Kammer 13 schließt sich jenseits der Zwischenwand 12 radial
nach außen eine weitere Kammer 14 an, die der Aufnahme von
Baugruppen zur Bestimmung des Drehwinkels des Rotors 2
bezüglich des Stators 1 dient.
Das statorseitige Ende 32 der Leiterplatte 3 ist als Stecke
relement ausgebildet (vergl. Fig. 2a bis 4) und in einer
Steckeraufnahme 16 des Stators 1 angeordnet. Das rotorseiti
ge Ende 33 der flexiblen Leiterplatte 3 ist ebenfalls als
Steckerelement ausgebildet (vergl. Fig. 2a-4) und
unter dem Deckel 22 des Rotors 2 vorgesehen. An dem rotor
seitigen Ende 33 der flexiblen Leiterplatte 3 ist in Fig. 1
noch ein Fortsatz 53 erkennbar, der mehrere elektrische
Bauelemente einer elektronischen Steuereinheit 54 aufweist.
Näheres hierzu wird nachfolgend anhand der Fig. 3 erläutert
werden.
Die flexible Leiterplatte 3 dient der Übertragung elektri
scher Signale (also sowohl der Übertragung von Information
als auch der Übertragung von Leistungsstrom) von dem Sta
tor 1 zu dem Rotor 2 oder umgekehrt. Hierdurch können an
einem Lenkrad vorgesehene elektrische Baugruppen, wie z. B.
die Zündvorrichtung des Gasgenerators einer Airbageinheit
oder Multifunktionsschalter zur Betätigung elektrischer
Funktionseinheiten des Kraftfahrzeugs über den Rotor 2, die
flexible Leiterplatte 3 und den Stator 1 mit der stationär
angeordneten Bordelektronik des Fahrzeugs verbunden werden.
Die Verwendung eines Stators, eines Rotors und einer flexi
blen Leitung zur Übertragung elektrischer Signale zwischen
zwei zueinander verdrehbaren Baugruppen einer Lenkeinrich
tung für Kraftfahrzeuge ist grundsätzlich bekannt. Für
weitere Einzelheiten hierzu sei deshalb beispielhaft auf
die DE 195 25 928 C2 verwiesen.
Die vorliegene Erfindung zeichnet sich gegenüber den bekann
ten Einrichtungen zur Übertragung elektrischer Signale der
genannten Art dadurch aus, daß zur Verbindung von Stator 1
und Rotor 2 eine flexible Leiterplatte 3 verwendet wird. In
eine solche flexible Leiterplatte kann noch eine Vielzahl
weiterer Funktionen (neben der Übertragung von Signalen)
integriert werden. Näheres hierzu wird nachfolgend anhand
der Fig. 2a bis 4 beschrieben werden.
Zuvor sei noch darauf hingewiesen, daß die Verwendung einer
flexiblen Leiterplatte besonders vorteilhaft ist bei einer
geometrischen Anordnung von Stator, Rotor und Leiterplatte,
bei der die flexible Leiterplatte 3 einen U-förmigen Ab
schnitt 3a aufweist, an dem sich die Erstreckungsrichtung
der flexiblen Leiterplatte 3 bezüglich des Uhrzeigersinns
umkehrt. Durch eine solche geometrische Anordnung wird die
erforderliche Länge der flexiblen Leiterplatte 3 minimiert.
Diese Anordnung der flexiblen Leiterplatte wird vorliegend
dadurch ermöglicht, daß in der inneren Kammer 13 der Anord
nung ein Führungsring 18 für die flexible Leiterplatte 3
vorgesehen ist, der einen im wesentlichen U-förmigen Durch
gang 19 zur Aufnahme und zum Abstützen des U-förmigen
Abschnitts 3a der flexiblen Leiterplatte 3 aufweist. Durch
den Führungsring 18 werden in der inneren Kammer 13 eine
Aufnahme 13a für den auf die Wickelfläche 21 aufgewickelten
Teil der flexiblen Leiterplatte 3 und eine weitere Aufnahme
13b für den von der Wickelfläche 21 abgewickelten Teil der
Leiterplatte 3 gebildet.
Nähere Einzelheiten zu einer zweckmäßigen geometrischen
Ausbildung von Stator 1, Rotor 2 und einer zwischen diesen
beiden Bauelementen verlaufenden flexiblen Leitung im
Hinblick auf eine Minimierung der Länge dieser Leitung
können der EP 0 556 779 A1, der DE 195 06 865 C1 und der
DE 197 34 527 A1 entnommen werden.
Fig. 2a zeigt in einer Draufsicht eine flexible Leiterplat
te 3, auf deren längserstreckter Trägerfolie 30 nebeneinan
der eine Vielzahl von Leiterbahnen 40 verläuft. Diese
Leiterbahnen 40 wurden durch Ätzen einer Kupferschicht
erzeugt, die zuvor mit einer üblichen Methode der Leiter
plattentechnik auf die Trägerfolie 30 aufgebracht worden
war.
Der längserstreckte mittlere Abschnitt 31 der flexiblen
Leiterplatte 3 ist aufgrund der Flexibiliät der Trägerfo
lie 30 wicklungsfähig, so daß die flexible Leiterplatte 3
in einer Einrichtung zur Übertragung elektrischer Signale
gemäß Fig. 1 verwendet werden kann.
An ihrem statorseitigen Ende 32 weist die Leiterplatte 3
eine Verstärkung in Form eines Kunststoffelementes 36 auf
und ist ferner mit Steckerelementen 42 versehen, die mit
entsprechenden elektrischen Anschlüssen des Stators 1 in
Kontakt gebracht werden können.
Am Übergang des mittleren Abschnitts 31 zum rotorseitigen
Ende 33 der Leiterplatte 3 ist ein Knickschutzbügel 35 aus
Kunststoff vorgesehen, an dem sich zum rotorseitigen En
de 33 hin ein weiteres Verstärkungselement 36 sowie Stec
kerelemente 43 anschließen.
An den Steckerelementen 43 ist zum einen ein Leiter 47
angeschlossen, der zu Multifunktionsschaltern führt, die im
Lenkrad angeordnet sind. Solche Schalter können beispiels
weise zur Bedienung der Scheibenwischer, einer Heizungsein
richtung und/oder eines Radios dienen. Ein weiterer Lei
ter 48 führt zu der Zündvorrichtung des Gasgenerators einer
in dem Lenkrad vorgesehenen Airbageinheit.
Anhand des Querschnitts in Fig. 2b durch den rotorseitigen
Endabschnitt 33 der flexiblen Leiterplatte 3 ist ferner
erkennbar, daß das Verstärkungselement 36 durch eine Kunst
stoffummantelung 39 gebildet wird. In dieser Kunststoffum
mantelung 39 ist der rotorseitige Endabschnitt 33 der
Leiterplatte 3 angeordnet. Die Kunststoffummantelung 39
weist ferner eine Mehrzahl von Öffnungen 39a auf, durch die
hindurch die Leiterplatte 3 abgestützt werden kann.
Innerhalb der Kunststoffummantelung 39 ist ferner eine
Steckerfixierung 46 erkennbar, über die die Leitung 47
elektrisch mit den entsprechenden Anschlüssen der Leiter
platte 3 verbunden ist.
In Fig. 3 ist schematisch eine weitere Ausführungsform
einer Leiterplatte 3 dargestellt, auf deren flexibler
Trägerfolie 30 eine Mehrzahl von Leiterbahnen 40 nebeneinan
derliegend verläuft. In dem längserstreckten, wicklungsfähi
gen mittleren Abschnitt 31 der flexiblen Leiterplatte 3
verlaufen dabei die Leiterbahnen 40 in einem sehr geringen
Abstand nebeneinander. Hierdurch kann die Trägerfolie 30 in
diesem Abschnitt 31 der Leiterplatte 3 besonders schmal
ausgelegt werden.
Sowohl zu dem statorseitigen Ende 32 als auch zu dem rotor
seitigen Ende 33 hin vergrößern sich jedoch die Abstände
zwischen den einzelnen Leiterbahnen 40, so daß die Trägerfo
lie 30 in diesen Abschnitten 32, 33 entsprechend breiter
ausgelegt sein muß. Die Vergrößerung der Abstände zwischen
den nebeneinander verlaufenden Leiterbahnen 40 im Bereich
der Endabschnitte 32, 33 erleichtert die Kontaktierung der
Leiterbahnen 40 über geeignete Steckerelemente 44. Zusätz
lich ist im Bereich der Steckerelemente 44 jeweils noch ein
aus Kunststoff bestehendes Verstärkungselement 37 vorgese
hen, um eine hinreichende Stabilität der flexiblen Leiter
platte 3 im Bereich der Steckerelemente 44 zu gewährlei
sten.
Die flexible Leiterplatte 3 weist sowohl im Bereich ihres
statorseitigen Endes 32 als auch im Bereich ihres rotorsei
tigen Endes 33 jeweils einen Fortsatz 51 bzw. 53 auf, auf
dem weitere elektrische Bauelemente angeordnet sind.
Der statorseitige Fortsatz 51 dient dabei der Aufnahme
eines Lenkwinkelsensors und ist daher mit den elektrischen
Bauelementen einer elektronischen Auswerteinheit 52 dieses
Lenkwinkelsensors versehen. Außerdem kann die statorseitige
elektronische Baugruppe 52 der flexiblen Leiterplatte 3
auch die Elektronik des Blinkerschalters 56 aus Fig. 1
umfassen.
Auf dem rotorseitigen Fortsatz 53 der Leiterplatte 3 ange
ordnete elektronische Baugruppen 54 können insbesondere als
elektronische Steuerung für die Zündeinrichtung einer
Airbageinheit oder für im Bereich des Lenkrades angeordnete
Multifunktionsschalter dienen. Ferner können mittels der
elektronischen Baugruppen 52, 54 auch Signale codiert bzw.
decodiert werden.
Anhand dieses Ausführungsbeispiels wird besonders deutlich,
daß nach der erfindungsgemäßen Lösung die flexible Leiter
platte 3 neben der Übertragung von Signalen vom Stator zum
Rotor einer Lenkeinrichtung noch eine Vielzahl weiterer
Funktionen übernehmen kann. Hierdurch wird der Integrations
grad der elektrischen und elektronischen Baugruppen im
Bereich der Lenkeinrichtung erhöht. Somit können sowohl die
Kosten bei der Herstellung dieser elektronischen Baugruppen
als auch deren Platzbedarf minimiert werden.
Eine dritte Ausführungsform einer flexiblen Leiterplatte
ist in Fig. 4 dargestellt. In dem Bereich zwischen den
beiden Steckerelementen 45 ist diese Leiterplatte 3 iden
tisch mit der in Fig. 3 gezeigten, wobei für identische
Bauelemente jeweils auch identische Bezugszeichen verwendet
werden. Diesbezüglich sei daher auf die Erläuterungen zu
Fig. 3 verwiesen.
Die Leiterplatte 3 gemäß Fig. 4 unterscheidet sich von der
Leiterplatte gemäß Fig. 3 zum einen dadurch, daß die beiden
Steckerelemente 45 und die zugehörigen Verstärkungselemen
te 38 am statorseitigen Ende 32 bzw. am rotorseitigen
Ende 33 der Leiterplatte 3 schmaler ausgebildet sind.
Darüber hinaus weist die Leiterplatte 3 aus Fig. 4 an ihren
Enden keine Fortsätze zur Aufnahme weiterer elektronischer
Baugruppen auf. Die Funktion dieser flexiblen Leiterplat
te 3 beschränkt sich somit auf die Übertragung elektrischer
Signale zwischen Stator und Rotor.
Auch diese flexible Leiterplatte 3 hat jedoch gegenüber den
herkömmlichen elektrischen Leitungen, die zur Verbindung
von Stator und Rotor vorgesehen sind, den wesentlichen
Vorteil, daß der Platzbedarf minimiert werden kann. Denn
wie schon anhand der Fig. 3 erläutert, ermöglicht die freie
Gestaltbarkeit der flexiblen Leiterplatte 3 deren besonders
schmale Auslegung in ihren mittleren Abschnitt 31, der ja
gemäß Fig. 1 zwischen dem Stator und dem Rotor der Lenkein
richtung verläuft. Lediglich an ihren beiden Endabschnit
ten 32, 33 wird die Leiterplatte 3 gezielt verbreitert, um
dort die Kontaktierung der Leiterbahnen 40 über Steckerele
mente 45 zu ermöglichen.
Claims (21)
1. Einrichtung zur Übertragung elektrischen Stroms zwischen
zwei zueinander verdrehbaren Bauelementen einer Lenkein
richtung für Kraftfahrzeuge mit
einem Rotor, der dem Lenkrad zugeordnet und gemeinsam mit diesem drehbar ist,
einem Stator, der einer stationären Baugruppe des Fahr zeugs zugeordnet ist, und
mindestens einer flexiblen Leiterplatte, die vom Rotor zum Stator verläuft und beim Drehen des Lenkrades je nach Drehrichtung auf ein Wickelelement aufwickelbar oder von diesem abwickelbar ist, wobei auf der flexi blen Leiterplatte eine Mehrzahl von Leiterbahnen zwischen dem stator- und dem rotorseitigem Ende ver läuft,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Leiterbahnen (40) in einem längserstreckten, wicklungsfähigen mittleren Abschnitt (31) der flexiblen Leiterplatte (3) in einem definierten Abstand nebeneinan der in Längsrichtung verlaufen und daß der Abstand zwischen den einzelnen Leiterbahnen (40) im Bereich des stator- und/oder rotorseitigen Endes (32, 33) der Leiter platte (3) zunimmt.
einem Rotor, der dem Lenkrad zugeordnet und gemeinsam mit diesem drehbar ist,
einem Stator, der einer stationären Baugruppe des Fahr zeugs zugeordnet ist, und
mindestens einer flexiblen Leiterplatte, die vom Rotor zum Stator verläuft und beim Drehen des Lenkrades je nach Drehrichtung auf ein Wickelelement aufwickelbar oder von diesem abwickelbar ist, wobei auf der flexi blen Leiterplatte eine Mehrzahl von Leiterbahnen zwischen dem stator- und dem rotorseitigem Ende ver läuft,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Leiterbahnen (40) in einem längserstreckten, wicklungsfähigen mittleren Abschnitt (31) der flexiblen Leiterplatte (3) in einem definierten Abstand nebeneinan der in Längsrichtung verlaufen und daß der Abstand zwischen den einzelnen Leiterbahnen (40) im Bereich des stator- und/oder rotorseitigen Endes (32, 33) der Leiter platte (3) zunimmt.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
der flexiblen Leiterplatte (3) jeweils mindestens ein
elektrischer Anschluß an dem Stator (1) und dem Rotor
(2) zugeordnet ist und daß die flexible Leiterplatte (3)
an ihrem stator- und ihrem rotorseitigen Ende (32, 33)
jeweils elektrische Kontaktelemente (42-44, 47, 48)
aufweist, die mit den Anschlüssen in Kontakt bringbar
sind.
3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
die Kontaktelemente (42-44, 47, 48) als Steckerelemen
te ausgebildet sind, die in die elektrischen Anschlüsse
des Stators (1) bzw. des Rotors (2) einsteckbar sind.
4. Einrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeich
net, daß die Kontaktelemente (42-44, 47, 48) zur
Kontaktierung von im wesentlichen quer zur Ersteckungs
richtung der flexiblen Leiterplatte (3) angeordneten
elektrischen Anschlüssen vorgesehen sind.
5. Einrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeich
net, daß die Kontaktelemente zur Kontaktierung von im
wesentlichen parallel zur Ersteckungsrichtung der flexi
blen Leiterplatte (3) angeordneten elektrischen Anschlüs
sen vorgesehen sind.
6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekenn
zeichnet, daß die flexible Leiterplatte (3) an ihrem stator-
und/oder rotorseitigen Ende (32, 33), insbesondere im Be
reich elektrischer Kontaktelemente (42-44, 47, 48), zur
Stabilisierung eine Verstärkung (35-38) aufweist, die
durch mindestens ein Kunststoffelement gebildet wird, das
auf die flexible Leiterplatte (3) aufgespritzt oder auf
geclipst ist.
7. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die flexible Leiterplat
te (3) an ihrem statorseitigen Ende (32) mit dem Sta
tor (1) und/oder an ihrem rotorseitigen Ende (33) mit
dem Rotor (2) über Rastelemente verbunden ist.
8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge
kennzeichnet, daß die flexible Leiterplatte (3) an ihrem
statorseitigen Ende (32) mit dem Stator (1) und/oder an
ihrem rotorseitigen Ende (33) mit dem Rotor (2) verklebt
ist.
9. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die flexible Leiterplat
te (3) zu ihrer Stabilisierung zumindest abschnittsweise
mit einer Ummantelung (39) aus Kunststoff versehen ist.
10. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß in die flexible Leiterplat
te (3), insbesondere an einem ihrer Enden, mindestens
eine elektronische Baugruppe (52, 54) integriert ist.
11. Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet,
daß am statorseitigen Ende (32) der flexiblen Leiter
platte (3) ein Lenkwinkelsensor vorgesehen ist.
12. Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet,
daß eine dem Lenkwinkelsensor zugeordnete elektronische
Auswerteinheit (52) in die flexible Leiterplatte (3) in
tegriert ist.
13. Einrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch
gekennzeichnet, daß in das rotorseitige Ende (33) der
flexiblen Leiterplatte (3) eine Elektronikeinheit (54)
integriert ist, die mit lenkradseitigen elektrischen
Bauelementen gekoppelt ist.
14. Einrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch
gekennzeichnet, daß die flexible Leiterplatte (3)
mittels der elektronischen Baugruppe elektrische Signa
le codieren und/oder decodieren kann.
15. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß der Stator (1) und der
Rotor (2) ein inneres und ein äußeres Gehäuseelement
bilden, die gegeneinander verdrehbar sind, wobei vor
zugsweise der Stator (1) den Rotor (2) ringartig umgibt
und das Wickelelement (21) für die flexible Leiterplat
te (3) Bestandteil des Rotors (2) ist.
16. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die flexible Leiterplat
te (3) mindestens einen Abschnitt (3a) aufweist, ent
lang dem sich die Erstreckungsrichtung der flexiblen
Leiterplatte (3) bezüglich des Umfangs (U) der Anord
nung umkehrt.
17. Einrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet,
daß der besagte Abschnitt (3a) der flexiblen Leiterplat
te (3) im wesentlichen U-förmig ist.
18. Einrichtung nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekenn
zeichnet, daß zwischen dem Stator (1) und dem Rotor (2)
eine Führung (18) für die flexible Leiterplatte (3) vor
gesehen ist, die sich vorzugsweise als Ringführung
zwischen Stator (1) und Rotor (2) erstreckt.
19. Einrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet,
daß durch die Führung (18) zwischen dem Stator (1) und
dem Rotor (2) eine erste Aufnahme (13a) für den aufge
wickelten Teil der flexiblen Leiterplatte (3) und eine
zweite Aufnahme (13b) für den abgewickelten Teil der
flexiblen Leiterplatte (3) gebildet werden.
20. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß der Stator (1) zur Aufnahme
mindestens eines Bedienschalters (56) vorgesehen ist,
dem eine elektronische Baugruppe auf der flexiblen
Leiterplatte zugeordnet ist.
21. Einrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet,
daß der Bedienschalter (56) in eine Aufnahme (15) des
Stators (1) einsteckbar ist.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: TAKATA-PETRI AG, 63743 ASCHAFFENBURG, DE |
|
D2 | Grant after examination | ||
8363 | Opposition against the patent | ||
8330 | Complete renunciation |