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Title:
SLIP RING UNIT
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2010/043290
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a slip ring unit for the electric connection of two structural elements (11, 12; 21, 22) which can be rotated relative to each other. A structural element is designed as a first cable (21) which has a core (21.1) and a shield (21.3). The slip ring unit comprises first, second and third brush elements (1.1, 1.2, 1.3) and first, second and third slip bodies (2.1, 2.2, 2.3). The first slip body (2.1) has a an axially continuous recess through which a first cable (21) is guided for transmitting the voltage applied to the core (21.1). Moreover, the second brush element (1.2) is arranged with a radial off-set (X) relative to the third brush element (1.3).

Inventors:
ANGERPOINTNER LUDWIG (DE)
FRIESE NORBERT (DE)
Application Number:
EP2009/006564
Publication Date:
April 22, 2010
Filing Date:
September 10, 2009
Export Citation:
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Assignee:
LTN SERVOTECHNIK GMBH (DE)
MD ELEKTRONIK GMBH (DE)
ANGERPOINTNER LUDWIG (DE)
FRIESE NORBERT (DE)
International Classes:
H01R39/64
Foreign References:
DE10306330A12004-09-02
Attorney, Agent or Firm:
HOFMANN, ERNST (DE)
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Claims:
Patentansprüche

1. Schleifringeinheit, zur elektrischen Verbindung zweier relativ zueinander drehbarer Bauelemente (11 , 12; 21 , 22), wobei ein Bauelement als ein erstes Kabel (21) ausgestaltet ist, welches eine Seele (21.1 ) und einen Schirm (21.3) aufweist, und die Schleifringeinheit - ein erstes Bürstenelement (1.1) umfasst, welches in elektrischem

Kontakt mit einem ersten Schleifkörper (2.1) ist, sowie - ein zweites Bürstenelement (1.2) umfasst, welches in elektrischem Kontakt mit einem zweiten Schleifkörper (2.2) ist, zur Übertragung einer an der Seele (21.1) anliegenden Spannung, - ein drittes Bürstenelement (1.3) umfasst, welches in elektrischem

Kontakt mit einem dritten Schleifkörper (2.3) ist zur Übertragung einer am Schirm (21.3) anliegenden Spannung, wobei der erste Schleifkörper (2.1) eine axial durchgehende Ausnehmung aufweist, durch welche das erste Kabel (21 ) zur Übertragung der an der Seele (21.1) anliegenden Spannung geführt ist und das zweite Bürstenelement (1.2) mit radialem Versatz (X) zum dritten Bürstenelement (1.3) angeordnet ist.

2. Schleifringeinheit gemäß dem Anspruch 1 , wobei die Schleifringeinheit mehrere erste Bürstenelemente (1.1) und mehrere erste Schleifkörper (2.1) zur Übertragung von Spannungen umfasst, welche jeweils mit axialem Versatz (Y) zueinander angeordnet sind.

3. Schleifringeinheit gemäß dem Anspruch 1 oder 2, wobei der erste Schleifkörper (2.1 ) eine axial durchgehende zentrale Bohrung aufweist zur Aufnahme des ersten Kabels (21).

4. Schleifringeinheit gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das zweite Bürstenelement (1.2) axial versetzt zum ersten Bürstenelement (1.1) angeordnet ist.

5. Schleifringeinheit gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das erste Kabel (21) relativ zum ersten Bürstenelement (1.1) drehbar ist.

6. Schleifringeinheit gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei durch die Schleifringeinheit elektrische Spannungen vom ersten Kabel (21 ) auf ein zweites Kabel (11 ) übertragbar sind, wobei das zweite Kabel (11 ) eine Seele (11.1 ) und einen Schirm (11.3) aufweist, wobei der Schirm (11.3) elektrisch mit einer Hülse (1.7) verbunden ist und der Schirm (21.3) des ersten Kabels (21 ) elektrisch mit dem dritten Schleifkörper (2.3) verbunden ist, und die Hülse (1.7) und der dritte Schleifkörper (2.3) in axialer Richtung überlappend angeordnet sind.

7. Schleifringeinheit gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei durch die Schleifringeinheit elektrische Spannungen von einem dritten Kabel (22) auf ein viertes Kabel (12) übertragbar sind und das dritte Kabel (22) durch die axial durchgehende Ausnehmung des ersten Schleifkörpers (2.1) geführt ist.

8. Schleifringeinheit gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei durch die Schleifringeinheit elektrische Spannungen von einem dritten Kabel (22) auf ein viertes Kabel (12) übertragbar sind und zudem elektrische Spannungen vom ersten Kabel (21) auf ein zweites Kabel (1 1 ) übertragbar sind, wobei das vierte Kabel (12) innerhalb eines Gehäuses (1.10) der Schleifringeinheit versetzt radial außerhalb des zweiten Kabels (1 1) geführt ist.

9. Schleifringeinheit gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das zweite Bürstenelement (1.2) und / oder das dritte Bürstenelement (1.3) jeweils als ein Hohlkörper ausgestaltet und so konfiguriert ist, dass das Bürstenelement (1.2; 1.3) radial federnde Eigenschaften aufweist.

10. Schleifringeinheit gemäß dem Anspruch 9, wobei das zweite Bürstenelement (1.2) und / oder das dritte Bürstenelement (1.3) radial federnde Zungen (1.21 ; 1.31) aufweist.

11. Schleifringeinheit gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Seele (21.1 ) des ersten Kabels (21.1) elektrisch mit dem zweiten

Schleifkörper (2.2) verbunden ist und eine Vergussmasse (2.6) angeordnet ist, welche den zweiten Schleifkörper (2.2) und die Seele (21.1) umgibt, zur Aufnahme von zumindest einem Teil des für den Betrieb der Schleifringeinheit erforderlichen Drehmoments.

12. Schleifringeinheit gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei durch die Schleifringeinheit elektrische Spannungen vom ersten Kabel (21 ) auf ein zweites Kabel (11) übertragbar sind und das zweite Kabel (11 ) eine Seele (11.1 ) und einen Schirm (11.3) aufweist, wobei die Seele (11.1) des zweiten Kabels (11) elektrisch mit einem Element (1.4) verbunden ist, wobei eine Vergussmasse (1.6) angeordnet ist, welche das Element (1.4) und die Seele (11.1 ) umgibt, zur Aufnahme von zumindest einem Teil des für den Betrieb der Schleifringeinheit erforderlichen Drehmoments.

13. Schleifringeinheit gemäß dem Anspruch 11 oder 12, wobei die Ver- gussmasse (1.6; 2.6) von einer Hülse (1.7) bzw. vom dritten Schleifkörper (2.3) umgeben ist.

14. Schleifringeinheit gemäß dem Anspruch 11 oder 13, wobei der Schleifkörper (2.3) eine Ausnehmung aufweist zur kraftschlüssigen Verbindung der Vergussmasse (2.6) mit dem Schleifkörper (2.3).

15. Schleifringeinheit gemäß dem Anspruch 12, 13 oder 14, wobei das Element (1.4) eine Ausnehmung (1.41) aufweist zur kraftschlüssigen Verbindung der Vergussmasse (1.6) mit dem Element (1.4).

Description:
Schleifringeinheit

Die Erfindung betrifft eine Schleifringeinheit zur elektrischen Verbindung zweier relativ zueinander drehbarer Bauelemente, gemäß dem Anspruch 1.

Schleifringeinheiten bestehen häufig unter anderem aus einer Schleifringbürste und Schleifkörpern, insbesondere Schleifringen, wobei die Schleif- ringbürste im Betrieb gleitenden Kontakt zu rotierenden Schleifringen hat. Derartige Schleifringeinheiten werden in vielen technischen Gebieten eingesetzt, um elektrische Spannungen, insbesondere Signale oder elektrische Leistung z. B. von einer ortsfesten auf eine sich drehende elektrische Einheit zu übertragen. Dabei ist es wichtig, dass etwa durch federnde Bürstenele- mente, ein guter und andauernder Kontakt zwischen der Schleifringbürste und den Schleifringen gegeben ist.

Zum Beispiel zur drehbaren Ankopplung von elektronischen Kameras kann es erforderlich sein, dass sowohl hochfrequente digitale Bildsignale als auch analoge Ströme, wie etwa die Stromversorgung der Kamera sicher über- tragbar sind. Beispielsweise besteht in der Medizintechnik für chirurgische Anwendungen der Wunsch derartige drehbare Kameras sicher betreiben zu können.

In der Patentschrift EP 1808941 ist eine Schleifringeinheit gezeigt, bei der gebogene Bürstendrähte elektrische Spannungen bzw. Ströme oder Signale an drehbare Schleifringe weiterleiten. Derartige Anordnungen sind allerdings nicht geeignet hochfrequente digitale Signale, welche üblicherweise in geschirmten Leitungen übertragen werden, neben den analogen Strömen von den Bürstendrähten auf einen relativ dazu rotierenden Schleifring sicher zu übertragen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine kompakte Schleifringeinheit zur zuverlässigen und sicheren Übertragung von elektrischen Spannungen, insbesondere von analogen Strömen und digitalen Signalen zu schaffen, welche mit geringem Aufwand herstellbar ist. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Entsprechend ist die erfindungsgemäße Schleifringeinheit so konfiguriert, dass diese zur elektrischen Verbindung zweier relativ zueinander drehbarer Bauelemente geeignet ist. Eines der Bauelemente ist als ein erstes Kabel ausgestaltet, welches eine Seele und einen Schirm aufweist. Die Schleifringeinheit umfasst ein erstes Bürstenelement, welches in elektrischem Kontakt mit einem ersten Schleifkörper ist. Weiterhin umfasst die Schleifringeinheit ein zweites Bürstenelement, welches in elektrischem Kontakt mit einem zweiten Schleifkörper ist, zur Übertragung einer an der Seele anliegenden Spannung. Schließlich umfasst die Schleifringeinheit ein drittes Bürstenelement, welches in elektrischem Kontakt mit einem dritten Schleifkörper ist zur Übertragung einer am Schirm anliegenden Spannung bzw. eines anliegenden elektrischen Potenzials. Der erste Schleifkörper weist eine axial durch- gehende Ausnehmung auf, durch welche das erste Kabel zur Übertragung der an der Seele anliegenden Spannung geführt ist. Das zweite Bürstenelement ist mit radialem Versatz zum dritten Bürstenelement angeordnet.

Dabei kann über die Bürstenelemente jeweils eine Anpresskraft vom betreffenden Bürstenelement auf den jeweiligen Schleifkörper erzeugt werden, die eine radiale Richtungskomponente aufweist. Das zweite Bürstenelement kann zusätzlich zum radialen Versatz bezüglich des dritten Bürstenelements auch zudem in axialer Richtung überlappend zum dritten Bürstenelement angeordnet sein. Das heißt, dass sowohl das zweite Bürstenelement als auch das dritte Bürstenelement in einem (ein und demselben) Querschnitt der Schleifringeinheit angeordnet sind. Der Querschnitt der Schleifringeinheit ist ein Schnitt durch die Schleifringeinheit, welcher orthogonal zur Drehachse ausgerichtet ist.

Mit einer Übertragung von elektrischen Spannungen geht prinzipiell auch eine Übertragung von elektrischen Strömen einher, sofern kein unendlich großer elektrischer Widerstand vorliegt. Somit kann im Folgenden unter einer Übertagung von Spannung in der Regel auch eine Übertragung von Strom verstanden werden. Weiterhin basieren elektrische Signale physika- lisch auch auf elektrischen Spannungen, so dass die Übertragung von Spannungen auch eine Übertragung von Signalen bedeuten kann. Da elektrische Spannungen häufig auch als elektrische Potenziale bezeichnet werden, sind durch die Schleifringeinheit insbesondere auch Schirmpotenziale übertragbar.

Das erste Bürstenelement, welches in elektrischem Kontakt mit einem ersten Schleifkörper ist, kann beispielsweise zur Übertragung von analogen Strömen ausgebildet sein zur Leistungsversorgung einer elektrischen Einrichtung.

Das zweite Bürstenelement, welches in elektrischem Kontakt mit dem zweiten Schleifkörper ist, kann zur Übertragung eines an der Seele anliegenden Signals, insbesondere eines digitalen hochfrequenten Signals, dienen.

Durch die erfindungsgemäße Bauweise wird eine besonders vorteilhafte Anordnung geschaffen, so dass mit einer kompakten und fertigungstech- nisch einfachen Schleifringeinheit verschiedenste Arten von elektrischen Spannungen, insbesondere von Strömen und digitalen Signalen, drehbar übertragen werden können, wobei für die Übertragung der Signale eine wirksame Schirmung sichergestellt wird. Entsprechend wird auch das Schirmpotenzial auf relativ zueinander drehbaren Schirmleitungen übertra- gen.

Mit Vorteil umfasst die Schleifringeinheit mehrere erste Bürstenelemente und mehrere erste Schleifkörper zur Übertragung von elektrischen Spannungen, insbesondere von analogen Strömen, wobei die ersten Bürstenelemente und die ersten Schleifkörper jeweils mit axialem Versatz zueinander angeordnet sind.

Vorteilhaft ist eine Bauweise, bei welcher der erste Schleifkörper eine axial durchgehende zentrale Bohrung aufweist zur Aufnahme des ersten Kabels. In diesem Fall kann der Schleifkörper ringförmig ausgestaltet sein und folglich als Schleifring bezeichnet werden. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann das zweite Bürstenelement axial versetzt zum ersten Bürstenelement angeordnet sein.

In vorteilhafter Weise ist das erste Kabel relativ zum ersten Bürstenelement drehbar angeordnet. Entsprechend kann dann das erste Kabel unverdrehbar relativ zum ersten Schleifkörper in der Schleifringeinheit angeordnet sein. Beispielsweise kann im Betrieb der Schleifringeinheit das erste Kabel mit dem ersten Schleifkörper rotieren.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind durch die Schleifringeinheit elektrische Spannungen vom ersten Kabel auf ein zweites Kabel übertrag- bar, wobei das zweite Kabel eine Seele und einen Schirm aufweist, wobei der Schirm des zweiten Kabels elektrisch mit einer Hülse verbunden ist und der Schirm des ersten Kabels elektrisch mit dem dritten Schleifkörper verbunden ist, und die Hülse sowie der dritte Schleifkörper in axialer und insbesondere auch in radialer Richtung überlappend angeordnet sind. Das erste Kabel und das zweite Kabel können als Koaxialkabel ausgestaltet sein.

Häufig weisen die zu übertragenden Spannungen, insbesondere digitale Signale, eine vergleichsweise hohe Frequenz auf, nicht selten größer als 250 MHz, oder größer als 1 GHz. Daher ist es wichtig, dass die Schleifringeinheit im Hinblick auf die Übertragung der digitalen Signale keine elektro- magnetischen Störimpulse abstrahlt aber auch besonders vor Einflüssen äußerer elektromagnetischer Felder geschützt ist. Insbesondere ist ein hohes Maß an Sicherheit diesbezüglich bei Anwendungen in der Medizintechnik erforderlich.

Mit Vorteil sind durch die Schleifringeinheit elektrische Spannungen, insbe- sondere analoge Ströme, von einem dritten Kabel auf ein viertes Kabel übertragbar, wobei das dritte Kabel durch die axial durchgehende Ausnehmung des ersten Schleifkörpers geführt sein kann.

In vorteilhafter Bauart ist die Schleifringeinheit so konfiguriert, dass durch die Schleifringeinheit elektrische Spannungen, insbesondere analoge Ströme, von einem dritten Kabel auf ein viertes Kabel übertragbar sind und elektrische Spannungen, insbesondere digitale Signale, vom ersten Kabel auf ein zweites Kabel übertragbar sind, wobei das vierte Kabel innerhalb eines Gehäuses der Schleifringeinheit versetzt radial außerhalb des zweiten Kabels geführt ist.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind entweder das zweite Bürsten- element oder das dritte Bürstenelement oder beide Bürstenelemente als ein Hohlkörper ausgestaltet. Dabei können eines der Bürstenelemente oder beide Bürstenelemente so konfiguriert sein, dass das betreffende Bürstenelement oder die Bürstenelemente radial federnde Eigenschaften aufweisen. Insbesondere können dann das zweite Bürstenelement oder das dritte Bürs- tenelement oder beide radial federnde Zungen aufweisen. Alternativ dazu können das zweite Bürstenelement oder das dritte Bürstenelement oder beide Bürstenelemente auch als ebene Spiralfedern mit zykloiden-artiger Geometrie ausgestaltet sein, zur Ermöglichung eines vergleichsweisen weichen Schleifkontakts.

Mit Vorteil ist die Seele des ersten Kabels elektrisch mit dem elektrisch leitenden zweiten Schleifkörper verbunden und es ist eine Vergussmasse vorgesehen, welche den zweiten Schleifkörper und die Seele umgibt zur Aufnahme von zumindest einem Teil des für den Betrieb der Schleifringeinheit erforderlichen Drehmoments.

Weiterhin kann die Schleifringeinheit zur Aufnahme von zumindest einem Teil des für den Betrieb der Schleifringeinheit erforderlichen Drehmoments so ausgestaltet sein, dass elektrische Spannungen, insbesondere digitale Signale, vom ersten Kabel auf ein zweites Kabel übertragbar sind und das zweite Kabel eine Seele und einen Schirm aufweist, wobei die Seele des zweiten Kabels elektrisch mit einem elektrisch leitenden Element verbunden ist. Dabei ist eine Vergussmasse vorgesehen, welche das Element und die Seele umgibt. Das Element kann als Halter für das zweite Bürstenelement dienen, so dass im Betrieb der Schleifringeinheit ein Drehmoment, resultierend aus tangentialen Reibkräften, über das Element in die Schleifringeinheit eingeleitet wird. Unter Vergussmasse kann beispielsweise ein zunächst fließfähiger und dann aushärtbarer Stoff, also auch ein Klebstoff, verstanden werden. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist die Vergussmasse von einer Hülse umgeben. Zudem kann eine Verbesserung der Drehmomentübertragung erreicht werden, wenn a) der Schleifkörper oder b) das besagte Element jeweils mindestens eine Ausnehmung aufweist zur kraftschlüssigen Verbindung der Vergussmasse mit dem Schleifkörper bzw. dem Element.

Vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung entnimmt man den abhängigen Ansprüchen.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der erfindungsgemäßen Schleifringeinheit ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der beiliegenden Figuren.

Es zeigen die

Figur 1 eine Schnittdarstellung einer Schleifringeinheit, FFiigguurr 22 ein Detail der Schnittdarstellung der Schleifringeinheit, insbesondere der Bereich zur Übertragung digitaler Signale,

Figur 3 ein Detail der Schnittdarstellung der Schleifringeinheit, insbesondere der Bereich zur Übertragung analoger Ströme,

Figur 4a eine Seitenansicht auf ein Bürstenelement zur Übertragung digitaler Signale,

Figur 4b eine Draufsicht auf das Bürstenelement zur Übertragung digitaler Signale,

Figur 5a eine Seitenansicht auf ein weiteres Bürstenelement zur Übertragung des elektrischen Potenzials eines Schirms, FFiigguurr 55bb eine Draufsicht auf das weitere Bürstenelement zur Übertragung des elektrischen Potenzials des Schirms.

Die im Ausführungsbeispiel vorgestellte Schleifringeinheit dient zur Übertragung von elektrischen Spannungen, hier insbesondere von analogen Strömen und digitalen Signalen, so dass beispielsweise eine drehbare elektroni- sche Kamera mit einer stationären Einheit verbunden werden kann. Als analoge Ströme kommen etwa Ströme zur Bewegung von Stellmotoren, z. B. eines Zoomantriebs, in Betracht und Ströme zum Betrieb der Kameraelektronik. Die Kamera liefert zur Bildübertragung hochfrequente digitale Signale, welche ebenfalls durch die Schleifringeinheit störungsfrei übertragen werden können.

Gemäß der Figur 1 umfasst die Schleifringeinheit einen Stator 1 und einen Rotor 2. Der Rotor 2 ist mit Hilfe von Lagern 3 relativ zum Stator 1 drehbar angeordnet. Konzentrisch mit der Drehachse ist unter anderem ein erstes Kabel 21 , welches als ein so genanntes Koaxialkabel ausgestaltet ist, im Rotor 2 geführt (siehe auch Figur 3). Das erste Kabel 21 dient zur Übertragung der digitalen Signale, die eine Frequenz im GHz-Bereich haben. Es weist eine zentrale elektrisch leitende Seele 21.1 auf, die von einer Dielektrikumsschicht 21.2 umgeben ist. Die Dielektrikumsschicht 21.2 wird ihrerseits von einem Schirm 21.3 umgeben, wobei der Schirm 21.3 im vorgestellten Ausführungsbeispiel ein Metallgeflecht umfasst. Ferner weist das erste Kabel 21 eine Außenisolierung 21.4 auf.

Der Schirm 21.3 des ersten Kabels 21 ist gemäß der Figur 1 mit einer Hülse 2.3, die als (dritter) Schleifkörper dient, elektrisch verbunden, z. B. durch eine Crimpverbindung. Ferner ist die Seele 21.1 des ersten Kabels 21 , hier mit einer Lötverbindung, mit einem Pin 2.2 elektrisch kontaktiert und mechanisch drehfest fixiert. Der Pin 2.2 weist ein zentrales axiales Sackloch auf, in welches die Seele 21.1 eingeführt ist. Wie unten erläutert werden wird, wirkt der Pin 2.2 in der Schleifringeinheit als ein (zweiter) Schleifkörper. Damit im Zuge der Montage der Schleifringeinheit die Lötverbindung hergestellt werden kann, ist in die Hülse 2.3 eine radial orientierte Bohrung 2.31 eingearbeitet, so dass eine Zugänglichkeit zur vorgesehenen Lötstelle gewährleistet ist. Zur Verstärkung der mechanischen Verbindung zwischen der Seele 21.1 und dem als Schleifkörper dienenden Pin 2.2 wird durch die Bohrung 2.31 nach dem Löten eine Vergussmasse 2.6 eingeführt, die dazu beiträgt das im Betrieb der Schleifringeinheit entstehende Drehmoment mit aufzunehmen. Zu diesem Zweck ist am Pin 2.2 zudem eine radiale Ausnehmung vorgese- hen, welche in den Figuren nicht dargestellt ist, aber prinzipiell wie die weiter unten beschriebene Nut 1.41 ausgestaltet ist. Die Vergussmasse 2.6 ist von der Hülse 2.3 umgeben, so dass der radiale Abstand zwischen der Hülse 2.3 und dem Pin 2.2, bzw. zwischen der Hülse 2.3 und der Seele 21.1 in einem axialen Abschnitt mit Vergussmasse 2.6 ausgefüllt ist. Somit sind sowohl die Hülse 2.3 als auch der Pin 2.2 und die Seele 21.1 von der Vergussmasse 2.6 umgeben.

Die Hülse 2.3 wird von einem Bauteil 2.5 des Rotors 2 umgeben, welches sich an einem der Lager 3 abstützt.

Das erste Kabel 21 ist radial von einem dritten Kabel 22 umgeben, welches aus mehreren isolierten Einzellitzen besteht. Die Einzellitzen des dritten Kabels 22 werden jeweils radial nach außen durch einen Schlitz in einer elektrisch isolierenden Trägerhülse 2.4 des Rotors 2 zu jeweils einem ersten Schleifkörper, hier zu jeweils einem Schleifring 2.1 , geführt. An der radialen Innenseite der Schleifringe 2.1 sind die Einzellitzen des dritten Kabels 22 jeweils kontaktiert. Die Schleifringe 2.1 sind auf der isolierenden Trägerhülse 2.4 axial mit axialem Versatz Y aneinander gereiht, wobei gegebenenfalls zwischen benachbarten Schleifringen 2.1 ein elektrisch nichtleitfähiger Isolierring angeordnet ist. Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind alle Schleif- ringe 2.1 koaxial angeordnet. Jeder Schleifring 2.1 weist eine umlaufende Nut auf, die eine V-förmige Geometrie hat (siehe auch die Figur 3).

Fernerhin ist im Gehäuse 1.10 des Stators 1 koaxial ein zweites Kabel 1 1 angeordnet, neben dem im Wesentlichen achsparallel ein viertes Kabel 12 verläuft.

Das zweite Kabel 11 dient zur Übertragung der digitalen Signale und ist ebenfalls als Koaxialkabel ausgestaltet, also im Prinzip wie das erste Kabel 21 aufgebaut, so dass dieses eine Seele 11.1 , ein Dielektrikum 1 1.2, einen Schirm 11.3 und eine isolierende Außenschicht 11.4 aufweist. Der Schirm 1 1.3 ist beispielsweise durch eine Crimpverbindung mit einem Hohlkörper 2.7 elektrisch verbunden. Am Hohlkörper 2.7 ist in axialer Verlängerung eine weitere Hülse befestigt, die im Folgenden als Halterhülse 1.7 bezeichnet wird.

Wie in der Figur 2 im Detail gezeigt, ist die Seele 1 1.1 des zweiten Kabels 1 1 durch eine Lötverbindung 1.8 elektrisch und mechanisch drehfest mit ei- nem hülsenförmigen Element 1.4 verbunden. Das hülsenförmige Element 1.4 weist eine Ausnehmung in Form einer Nut 1.41 auf. Alternativ dazu können auch mehrere Ausnehmungen in das Element 1.4 eingearbeitet werden. Die Lötung wird durch eine radiale Bohrung 1.71 in der Halterhülse 1.7 vorgenommen. Nach dem Lötprozess wird Vergussmasse 1.6 durch die Boh- rung 1.71 in den Hohlraum zwischen der Halterhülse 1.7 und dem Element 1.4 bzw. zwischen der Halterhülse 1.7 und der Seele 1 1.1 eingedrückt. Die Vergussmasse 1.6 härtet danach aus und dient zur Aufnahme von zumindest einem Teil des für den Betrieb der Schieifringeinheit erforderlichen Drehmoments. Verstärkt wird die Belastbarkeit dieser Verbindung durch die Ausnehmung 1.41 , durch die eine kraftschlüssige Verbindung der Vergussmasse 1.6 mit dem hülsenförmigen Element 1.4 hergestellt wird. Zudem wird auch eine kraftschlüssige Verbindung der Vergussmasse 1.6 mit der Halterhülse 1.7 erreicht. Denn das Volumen der Vergussmasse 1.6 ist so verteilt, dass Vergussmasse 1.6 auch in der Bohrung 1.71 verbleibt, so dass diese dort radial über den Innendurchmesser der Halterhülse 1.7 hinaus geht und so dort ebenfalls ein Formschluss erzeugt wird.

Im Übrigen ist die rotorseitige Verbindung zwischen der Vergussmasse 2.6 und der Hülse 2.3 analog zur beschriebenen Verbindung mit der statorseiti- gen Vergussmasse 1.6 ausgebildet.

Das vierte Kabel 12 dient zur Übertragung der analogen Ströme und weist ebenfalls mehrere Einzellitzen auf. Innerhalb des Gehäuses 1.10 werden die Einzellitzen mit ersten Bürstenelementen 1.1 in Kontakt gebracht. Die ersten Bürstenelemente 1.1 sind im gezeigten Beispiel an einem Halter befestigt, der als eine Leiterplatte ausgestaltet ist und im Übrigen in den Figuren nicht dargestellt ist. Die ersten Bürstenelemente 1.1 sind außerdem hier als fe- dernde Drahtbügel ausgeführt, welche mit axialem Versatz Y zueinander angeordnet sind.

Als zweites Bürstenelement 1.2, welches zwischen dem Pin 2.2 als zweitem Schleifkörper und dem hülsenförmigen Element 1.4 angeordnet ist, dient ein federndes Blech. In den Figuren 4a und 4b ist das zweite Bürstenelement 1.2 gezeigt. Das zweite Bürstenelement 1.2 ist aus einem dünnen (0,1 mm) Blechstreifen hergestellt, welcher zu einem offenen Ring gebogen ist und in den durch einen Ätzprozess Ausnehmungen bzw. Durchbrüche eingearbeitet sind, so dass Zungen 1.21 entstehen. Diese Zungen 1.21 sind zur Errei- chung der Federwirkung radial nach innen gebogen. Jede Zunge 1.21 um- fasst zudem eine durch einen Biegeprozess hergestellte, radial nach innen gerichtete Vorwölbung, die zur Herstellung eines Schleifkontakts auf der Oberfläche des Pins 2.2 dient. Das zweite Bürstenelement 1 .2 kann axial in das Element 1.4 eingeführt werden, wobei durch einen Rücksprung in dem Element 1.4 eine axiale Sicherung des zweiten Bürstenelements 1.2 relativ zum hülsenförmigen Element 1.4 hergestellt wird.

Analog dazu ist gemäß den Figuren 5a und 5b das dritte Bürstenelement 1.3 aufgebaut, welches ebenfalls federnde Zungen 1.31 umfasst. Das dritte Bürstenelement 1.3 wird nach dem gleichen Prinzip in der Halterhülse 1.7 fixiert, wie das zweite Bürstenelement 1.2 im hülsenförmigen Element 1.4. Der Übersichtlichkeit halber wurde in der Figur 5b auf die Darstellung der durch die Schlitze im Bürstenelement 1.3 an sich sichtbaren Konturen verzichtet.

Nachdem das zweite Bürstenelement 1.2 und das dritte Bürstenelement 1.3 so fixiert sind, können der Pin 2.2 und die Hülse 2.3 in die Bürstenelemente 1.2 bzw. 1.3 eingeschoben werden. Danach sind die statorseitige Halterhülse 1.7 und die rotorseitige Hülse 2.3 in axialer Richtung überlappend angeordnet, was insbesondere für die Abschirmung elektromagnetischer Strahlung von Bedeutung ist, da die Halterhülse 1.7 und die Hülse 2.3 mit den Schirmen 1 1.3, 21.3 elektrisch kontaktiert sind. Im Betrieb der Schleifringeinheit ist die Rotationsachse des Rotors 2 gleichzeitig die Drehachse der Schleifringeinheit, so dass der Rotor 2 um die Drehachse relativ zu allen Bürstenelementen 1.1 , 1.2, 1.3 drehbar ist. Durch die neue Konstruktion wird eine überaus kompakte und zuverlässige Schleif- ringeinheit geschaffen. Insbesondere können durch die Schleifringeinheit sowohl digitale Signale zwischen den relativ zueinander drehbaren ersten und zweiten Kabeln 21 , 11 als auch analoge Ströme zwischen den relativ zueinander drehbaren dritten und vierten Kabeln 12, 22 übertragen werden. Die Bauweise zeichnet sich unter anderem dadurch aus, dass in dem durch die axial aneinander gereihten Schleifringe 2.1 bebildeten Hohlraum das erste Kabel 21 geführt ist. Zudem ist das zweite Bürstenelement 1.2 mit einem radialem Versatz X (siehe Figur 2) zum dritten Bürstenelement 1.3 angeordnet. Diese Konstruktion erlaubt eine überaus zuverlässige elektrische Übertragung, die trotz der jeweils schleifenden Kontakte eine bezüglich elektromagnetischer Störungen unempfindlichen Betrieb erlaubt.

Zur Aufnahme von radialen Ausgleichsbewegungen kann die Halterhülse 1.7 und / oder das hülsenförmige Element 1.4 radial schwimmend in der Schleifringeinheit angeordnet sein.

Im Übrigen kann auf eines der Lager 3, insbesondere auf das im Gehäuse 1.10 weiter innen liegende Lager 3 verzichtet werden. Insbesondere kann bei einer derartigen Konstruktion dann ein Maschinenelement, beispielsweise ein Seegerring, zur axialen Sicherung des Rotors 2 gegenüber dem Stator vorgesehen sein. Weiterhin können bei dieser konstruktiven Abwandlung der Schleifringeinheit das zweite und das dritte Bürstenelement so ausges- taltet sein, dass diese radiale Kräfte im Sinne einer Lagerung aufnehmen.

Selbstverständlich kann die Funktionsweise der Schleifringeinheit auch umgekehrt werden, so dass der Stator 1 im Betrieb rotierend ist und der Rotor 2 ortsfest ist.