von elektrischen Signalen zu einem Lenkrad eines Fahrzeuges

Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur leitungsgebundenen, uni- oder bidirek¬ tionalen Übertragung von elektrischen Signalen, insbesondere von Schwach¬ stromsignalen oder elektπscher Energie, zwischen einem primarseitigen Modul und einem in einem Lenkrad eines Fahrzeuges integrierten sekundarseitigen Mo- dul über eine Zweidrahtleitung, welche über einen Transformatorkern transforma¬ torisch miteinander koppelbar sind.

Hierzu ist es bekannt, daß die Signalübertragung galvanisch über einen als Wik- kelfeder bezeichneten Bandleiter, dre in mehreren Windungen um die Lenksäule gelegt wird, erfolgt. Problematisch ist hierbei die Montage des Lenkrads auf der

mit der Wickelfeder ausgerüsteten Lenksäule, da hierbei in nachteiliger Art und Weise enge Montagetoleranzen eingehalten werden müssen

Aus der DE-A1 43 22 811 ist eine Einrichtung zur Übertragung von elektrischen Signalen zwischen dem primarseitigen Modul und einem sekundarseitigen Modul über eine Zweidrahtleitung bekann, bei der vorgesehen ist, daß fur eine Trenn¬ barkeit des primarseitigen und des sekundarseitigen Moduls der Einrichtung die pπmarseitige Zweidrahtleitung ohne sekundärseitige Zweidrahtleitung durch ein pπmarseitiges bzw ein sekundärseitiges Wicklungselement abgeschlossen sind, welche über einen Transformatorkern transformatorisch miteinander koppelbar sind Diese Einrichtung wird zum Beispiel dazu eingesetzt, um Steuersignale fur elektrische Verbraucher und NF-Signale fur Lautsprecher, die in einer Fahrzeug- tur angeordnet sind, von einem außerhalb der Tur vorgesehenen Steuergerat über eine gemeinsame Datenleitung und den Steckverbinder an ein Turmodul zu übertragen Hierbei ist vorgesehen, daß das die Tur mit dem Rahmen des Kraft- fahrzeugs verbindende Drehgelenk als Transformator ausgebildet ist, dessen Pri¬ märwicklung Bestandteil der einen Gelenkhalfte und dessen Sekundärwicklung Bestandteil der anderen Gelenkhalfte ist

Eine derartige Konstruktion - Übertragung der Signale über ein als Transformator ausgebildetes Drehgelenk einse Turscharniers ist aber dann nicht anwendbar, wenn elektrische Signale von einem ortsfesten Bauteil zu einem um eine Achse drehbares Bauteil übertragen werden soll, wie es zum Beispie! dann der Fall ist, wenn elektrische Signale von einer in der Fahrzeugkarosserie angeordneten Mo¬ dul zu dem Lenkrad des Fahrzeuges übertragen werden soll Als Beispiele fur ei¬ ne derartige Konstellation soll an dieser Stelle die Übertragung von Leistungs- und/oder Steuersignalen zu einem im Lenkrad integπerten Airbag angeführt wer¬ den Außerdem ist hierbei problematisch, daß bei der bekannten Einrichtung Streufelder auftreten können, die einen negativen Einfluß auf die im Lenkrad inte¬ grierten Module ausüben und ggf zu einer Auslosung des im Lenkrad integrier¬ ten Airbags fuhren können

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Einrichtung der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, daß sie auch zur Übertragung von elektrischen Signa¬ len zu in einem Lenkrad eines Fahrzeuges aufgenommenen Modulen einsetzbar ist

Diese Aufgabe wird erfindungsgemaß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelost

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteranspruchen

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung sind den beiden Ausfuhrungsbei- spielen zu entnehmen, die im folgenden anhand der Figuren beschrieben wer¬ den Es zeigen

Figur 1 einen Längsschnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel der

Erfindung,

und

Figur 2 einen Längsschnitt durch ein zweites Ausführungsbeispiel der

Erfindung

In Figur 1 ist nun schematisch der prinzipielle Aufbau eines ersten Ausführungs- beispieles einer Einrichtung 1 dargestellt, welche sich in ein pπmarseitiges Modul 2 und ein sekundärseitiges Modul 3 gliedert, wobei diese Module 2, 3 durch eine nachstehend detailliert beschriebene Verbindungseinheit 10 trennbar miteinander verbindbar sind. Die Verbindungseinheit 10 erlaubt hierbei eine uni- oder bidirek¬ tionale Übertragung von elektrischen Signalen, insbesondere von

Schwachstromsignalen, zwischen den beiden Modulen 2, 3 Diese Module 2, 3 können auf unterschiedliche Art und Weise ausgebildet sein, wobei bezüglich der Ausbildung dieser Module 2, 3 exemplarisch auf die DE-OS 43 22 811 verwiesen wird, auf die zur Vermeidung von Wiederholungen explizit Bezug genommen wird und deren technische Lehre durch diese Bezugnahme in die nachfolgende Be¬ schreibung einbezogen werden soll

In dem hier beschriebenen Fall einer trennbaren Verbindung zwischen einem das pπmarseitige Modul 2 aufnehmenden Lenkeraufbaus eines nicht naher darge¬ stellten Fahrzeuges und einem das sekundärseitige Modul 3 aufnehmenden Lenkrades ist z B vorgesehen, daß das pπmarseitige Modul 2 zum eine Steuer¬ einheit fur einen im primarseitigen Modul 3 integrierten Airbag enthalt, so daß vom primarseitigen Modul 2 zum sekundarseitigen Modul 3 durch die Verbin¬ dungseinheit 10 Steuersignale übertragen werden, die im Kollisionsfall eine Aus¬ losung des Airbags bewirken Ebenfalls ist beispielhafterweise vorgesehen, daß über die Verbindungseinheit 10 elektrische Leistung transportierende Signale übertragen werden

Die bereits oben mehrfach angesprochene Verbindungseinheit 10 der Einrich¬ tung 1 weist einen primarseitigen Schalenkem 11 , der eine zentrale Durchtπtts- offnung 20 fur eine Lenksäule 6 des Fahrzeugs aufweist, auf Im Schalenkem 11 ist ein pnmarseitiges Wicklungselement 12 angeordnet, welches mit dem primar¬ seitigen Modul 2 über eine Zweidrahtleitung 18a, 18b verbunden ist Der pπmar- seitige Schalenkern 11 ist hierbei rotationssymmetrisch zu der Mittelachse A der Verbindungseinheit 10 ausgebildet und weist zwei umlaufende Wandelemente 11a, 11b auf, die sich im wesentlichen orthogonal zu einem Grundelement 11 c des primarseitigen Schalenkerns 11 erstrecken Ein durch die Wandelemente 11a, 11b und das Grundelement 11 c begrenzter Aufnahmeraum 15 dient zur Auf¬ nahme des als Ringspule ausgebildeten primarseitigen Wicklungselement 11 , welches - wie aus Figur 1 ersichtlich ist - mit dem äußeren Wandelement 11a

und/oder dem Grundelement 11c des primarseitigen Schalenkerns 11 verbunden ist.

Ein sekundärseitiger Teil 10b der Verbindungseinheit 10 wird durch einen sekun¬ darseitigen Schalenkem 13 und das sekundärseitige Wicklungselement 14 aus- gebildet, welches über eine weitere Zweidrahtleitung 18c, 18d mit dem sekundar¬ seitigen Modul 3 verbunden ist. Die beiden durch einen Luftspalt 18 voneinander getrennten Wickluπgselemente 12 und 14 bilden eine leicht trennbare, induktive Kopplung der beiden Module 2, 3 aus, durch die eine uni- oder bidirektionale Übertragung von elektrischen Signalen ermöglicht wird.

Der sekundärseitige Schalenkem 13 ist wiederum rotationssymmetrisch zur Mitte¬ lachse A der Verbindungseinheit 10 ausgebildet und weist zwei Wandelemente 13a und 13b auf, die sich im wesentlichen orthogonal zum Grundelement 13c des sekundarseitigen Schalenkerns erstrecken. Wie aus Figur 1 ersichtlich ist, ist die Ausbildung und Anordnung der Wandelemente 13a und 13b des sekundärseiti- gen Schalenkerns 13 derart gewählt, daß das innere Wandelement 13b des se¬ kundarseitigen Schalenkerns 13 in dem durch die Wandelemente 11a, 11b des primarseitigen Schalenkerns gebildeten Aufnahmeraums 15 aufnehmbar ist, wäh¬ rend das äußere Wandelement 13a des sekundarseitigen Schalenkems 13 derart angeordnet und ausgebildet ist, daß es in radialer Richtung gesehen außerhalb des äußeren Wandelements 11a des primarseitigen Schalenkerns liegt.

Eine derartige Anordnung und Ausbildung der beiden Schalenkerne 11 , 13 der Verbindungseinheit 10 besitzt den Vorteil, daß die aus dem primarseitigen Teil 10a und dem sekundarseitigen Teil 10b bestehende Verbindungseinheit 10 in be¬ sonders einfacher Art und Weise leicht trennbar ist und eine induktive Kopplung für die beiden Module 2, 3 der Einrichtung 1 ausbildet, die besonders einfach und ohne Einhaltung von engen Montagetoleranzen zu montieren ist: Nachdem zuerst der primärseitige Teil 10a der Verbindungseinheit 10 drehfest mit dem Lenksäu¬ lenaufbau verbunden und über die Zweidrahtleitungen 18a, 18b am

primarseitigen Modul 2 angeschossen wurde, und nachdem das sekundärseitige Teil 10b der Verbindungseinheit 10 drehfest mit dem Lenkrad verbunden und über die weiteren Zweidrahtleitungen 18c, 18d am sekundarseitigen Modul 3 an¬ geschossen wurde, ist es durch ein einfaches Aufstecken des Lenkrads auf die Lenksäule 6 möglich, die induktive Kopplung zwischen den beiden Modulen 2, 3 über die konzentrisch zur Mittelachse A angeordneten, in den Schaienkernen 11 , 13 aufgenommenen Wicklungselementen 12, 14 herzustellen Die "Kapselung" der beiden Wicklungselemente 12, 14 in dem durch die Grundelemente 11c, 13c durch die beiden Wandelemente 11a, 13b und 11 b, 13b begrenzten Aufnahme- raums 15 bewirkt eine besonders gute Abschirmung der Streufelder der beiden Wicklungselemente 12, 14, und somit des Streufeldes der Verbindungseinheit 10, so daß die beschriebene Verbindungseinheit 10 unkritisch in Hinsicht auf ihre EMV-Vertraglichkeit ist

Da es die beschriebene Verbindungseinheit 10 in vorteilhafter Art und Weise er- laubt, sowohl Schwachstromsignale, insbesondere Steuerungssignale, als auch Leistungssignale parallel zu übertragen, ist in dem sekundarseitigen Modul 3 vor- teilhafterweise ein Signaltrennelement 3a vorgesehen, welches das übertragene Gesamtsignal in einen Leistungsanteil L und einen Signalanteil S aufspaltet, die dann getrennt zu einer Signalverarbeitungseinheit 3a, z B der Steuerelektronik eines Airbags, bzw zu einer Leistungseinheit 3b, z B dem Energieteil des Air¬ bags, geleitet werden

In Figur 2 ist nun ein zweites Ausführungsbeispiel einer Verbindungseinheit 10' zur trennbaren, induktiven Kopplung eines primarseitigen Modul 2 und eines se¬ kundarseitigen Modul 3 beschrieben, welche weitgehend ähnlich mit der des er- sten Ausführungsbeispiels ist, so daß gleiche oder einander entsprechende Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen werden können und nicht mehr näher be¬ schrieben werden müssen

Der wesentliche Unterschied zwischen den beiden Ausführungsbeispielen be¬ steht darin, daß die Verbindungseinheit 10' nicht einen einfachen Luftspalt 18 wie in der Verbindungseinheit 10 des ersten Ausführungsbeispiels besitzt, sondern daß zur Minimierung des Streufelds der Verbindungseinheit 10' ein Labyrinth- Luftspalt 18' vorgesehen ist. Dieser Labyrinth-Luftspalt wird in besonders einfa¬ cher Art und Weise dadurch realisiert, daß zumindest einer der beiden Schalen¬ kerne 11 , 13 ein weiteres umlaufendes Wandelement 19a, 19b aufweist, welches in radialer Richtung ar. die durch die beiden Wicklungseinheiten 12, 14 ausgebi! deten Transformatorkern 14 anschließt. In dem in Figur 2 gezeigten Ausführungs- beispiel sind zwei weitere Wandelemete 19a, 19b vorgesehen, wobei das erste Wandelement 19a des primarseitigen Schalenkerns 11 derart vom inneren Wan¬ delement 11b beabstandet ist, daß das innere Wandelement 13b des sekundar¬ seitigen Schalenkerns 13 in den durch die beiden Wandelemente 11b, 19a be¬ grenzten Hohlraum eintauchen kann. In entsprechender Art und Weise ist das weitere Wandelement 19b des sekundarseitigen Schalenkerns 13 derart ange¬ ordnet, daß das äußere Wandelement 11a des primarseitigen Schalenkerns 11a in einen durch das weitere Wandelement 19b und das äußere Wandelement 13a des sekundarseitigen Schalenkerns 13 begrenzten Raum in montiertem Zustand der Verbindungseinheit 10' eintaucht.