DE19910131A1 - Device for the transmission of electrical signals - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Übertragung elektrischer Signale zwischen zwei zueinander verdrehbaren Bauelementen einer Lenkeinrichtung für Kraftfahrzeuge mit einme Rotor (2), der dem Lenkrad zugeordnet und gemeinsam mit diesem Drehbar ist, einem Stator (1), der einer stationären Baugruppe des Fahrzeugs zugeordnet ist, und mindestens einer elektrischen Leitung, die vom Rotor (2) zum Stator (1) verläuft und die beim Drehen des Lenkrades je nach Drehrichtung auf ein Wickelelement (21) aufwickelbar oder von diesem abwickelbar ist. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß die elektrische Leitung als Leiterbahn (40) ausgebildet und Bestandteil einer flexiblen Leiterplatte (3) ist.The invention relates to a device for transmitting electrical signals between two mutually rotatable components of a steering device for motor vehicles with a rotor (2) which is assigned to the steering wheel and which can be rotated together with it, a stator (1) which is a stationary assembly of the vehicle is assigned, and at least one electrical line which runs from the rotor (2) to the stator (1) and which, depending on the direction of rotation, can be wound onto a winding element (21) or unwound from it when the steering wheel is turned. According to the invention, the electrical line is designed as a conductor track (40) and is part of a flexible printed circuit board (3).
Description
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Übertragung elektrischer Signale zwischen zwei zueinander verdrehbaren Bauelementen einer Lenkeinrichtung für Kraftfahrzeuge.The invention relates to a device for transmission electrical signals between two mutually rotatable Components of a steering device for motor vehicles.
Solche Vorrichtungen dienen der Übertragung elektrischer Signale (also insbesondere von elektrischen Daten und/oder Leistungsstrom) von der karosseriefest angeordneten Bordelek tronik eines Kraftfahrzeugs auf das Lenkrad oder umgekehrt. 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 Bordelektro nik her mit Strom versorgt werden.Such devices are used for the transmission of electrical Signals (in particular from electrical data and / or Power current) from the body-mounted Bordelek electronics of a motor vehicle on the steering wheel or vice versa. This can be provided on the steering wheel electrical or electronic functional elements, such as. B. the ignition of the Airbag unit gas generator or electrical switch to operate turn signals, wipers or one Radios, integrated into the steering wheel and from the on-board electrical system are not supplied with electricity.
Eine derartige Einrichtung zur Übertragung elektrischer Si gnale ist aus der DE 195 25 928 C2 bekannt. Diese umfaßt einen Rotor, der dem Lenkrad zugeordnet und gemeinsam mit diesem drehbar ist, sowie einen Stator, der einer bezüglich der Drehbewegung des Lenkrades ortfesten Baugruppe, wie z. B. der Lenksäulenverkleidung der Lenkeinrichtung zugeord net ist. Der Rotor und der Stator sind durch ein als Flach bandkabel ausgebildetes elektrisches Kabel miteinander ver bunden, über das elektrische Signale vom Stator zum Rotor und umgekehrt geleitet werden können. Das Flachbandkabel wird in einer zwischen dem Stator und dem Rotor ausgebilde ten Kammer geführt und beim Drehen des Lenkrades je nach Drehrichtung auf ein an dem Rotor vorgesehenes Wickelele ment aufgewickelt bzw. von diesem abgewickelt.Such a device for the transmission of electrical Si gnale is known from DE 195 25 928 C2. This includes a rotor assigned to the steering wheel and shared with this is rotatable, and a stator, one with respect the rotational movement of the steering wheel fixed assembly, such as e.g. B. assigned to the steering column cover of the steering device is not. The rotor and the stator are by a flat ribbon cable trained electrical cable ver together tied, via which electrical signals from the stator to the rotor and vice versa. The ribbon cable is formed in one between the stator and the rotor th chamber and when turning the steering wheel depending on Direction of rotation on a winding provided on the rotor ment wound up or unwound from this.
Bei der bekannten Vorrichtung entsteht ein erheblicher Material- und Platzbedarf, wenn eine Vielzahl elektrischer Funktionselemente des Lenkrades über Flachbandleiter mit der Bordelektronik verbunden werden muß. Ferner ist die Funktion der Flachbandleiter darauf beschränkt, elektrische Signale zwischen Stator und Rotor zu übertragen. Die derart übertragenen Signale werden anschließend einer elektrischen oder elektronischen Baugruppe zugeführt und dort verarbei tet.In the known device, a considerable amount arises Material and space requirements when a variety of electrical Functional elements of the steering wheel with ribbon cable the on-board electronics must be connected. Furthermore, the Function of the ribbon cable is limited to electrical To transmit signals between the stator and rotor. The so The transmitted signals are then electrical or electronic assembly and processed there tet.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur Übertragung elektrischer Signale der eingangs genannten Art zu schaffen, mit der die beschriebenen Nachteile über wunden werden. The invention has for its object a device for the transmission of electrical signals of the aforementioned Way of creating the disadvantages described above be sore.
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.This object is achieved by creating a device for transmitting electrical signals between two mutually rotatable components Steering device for motor vehicles with the features of Claim 1 solved.
Danach sind die vom Stator zum Rotor verlaufenden elektri schen Leitungen als Leiterbahnen ausgebildet und Bestand teil einer flexiblen Leiterplatte.After that, the electri running from the stator to the rotor lines formed as conductor tracks and existence part of a flexible circuit board.
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.Under a flexible circuit board (FPC) there is one Printed circuit board understood that a flexible carrier has, so that this turns when turning the steering wheel wind up the corresponding winding element and at one the opposite rotation. A such a flexible circuit board includes, for example Carrier foil, on which a metal layer is printed, but not to produce the desired circuit required parts of the metal layer removed by etching were.
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.The use of a flexible circuit board enables an extensive freedom of design at the manufacturer tion of the connection between the stator and rotor, which thereby can be designed to save space.
Die flexible Leiterplatte kann zudem zusätzlich zur Si gnalübertragung 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 Leiter platte neben der Übermittlung elektrischer Signale vom Stator zum Rotor noch eine Vielzahl zusätzlicher Funktionen erfüllen.The flexible circuit board can also be used in addition to the Si signal transmission take on further functions by further electrical or electronic components in the PCB to be integrated. Both Number of separate electrical or electronic components te in the area of the steering device as well as their space may be reduced. So that a single, by printing a one-piece flexible carrier made conductor plate in addition to the transmission of electrical signals from Stator to the rotor a variety of additional functions fulfill.
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.The flexible circuit board are on the stator and the rotor each assigned at least one electrical connection, the flexible circuit board on their stator and their rotor-side end has electrical contact elements, which can be brought into electrical contact with these connections are. The contact elements mentioned are preferably as Plug elements formed in the corresponding electrical connections of the stator or the rotor are pluggable.
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.The contact elements of the flexible circuit board can both for contacting essentially across Direction of extension of the flexible printed circuit board electrical connections as well as for contacting arranged essentially parallel to the flexible circuit board Neten electrical connections may be provided.
Die Verwendung einer flexiblen Leiterplatte zur Verbindung eines Stators mit dem Rotor ist insbesondere dann vorteil haft, wenn auf der flexiblen Leiterplatte eine Vielzahl von Leiterbahnen zwischen dem stator- und dem rotorseitigen Ende nebeneinander verläuft. Denn die durch Bedrucken eines flexiblen Trägers mit einer Metallschicht und anschließen des selektives Ätzen hergestellten Leiterbahnen können ohne weiteres derart ausgebildet werden, daß der Abstand zwi schen den einzelnen Leiterbahnen im Bereich des rotor- und/oder des statorseitigen Endes der Leiterplatte im Vergleich zum mittleren Abschnitt der Leiterplatte zunimmt. The use of a flexible circuit board for connection a stator with the rotor is particularly advantageous stick if a large number of Conductor tracks between the stator and the rotor side End runs side by side. Because by printing one flexible carrier with a metal layer and connect of the conductive etching can be produced without further be formed such that the distance between between the individual conductor tracks in the area of the rotor and / or the stator end of the circuit board in Compared to the middle section of the circuit board increases.
Hierdurch kann der mittlere Abschnitt der flexiblen Leiter platte, 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 elek trische Kontaktierung der einzelnen Leiterbahnen entspre chend erleichtert wird.This allows the middle section of the flexible conductor plate that winds up or unwinds when turning the steering wheel will be made particularly narrow. On her two The flexible circuit board then widens at the ends, see above that there the individual conductor tracks with a larger one Distance can be arranged side by side and the elek trical contacting of the individual conductor tracks correspond is relieved.
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 können insbe sondere durch Kunststoffelemente gebildet werden, die auf die flexible Leiterplatte aufgespritzt oder aufgeclipst sind. Als Verstärkungselemente eignen sich vor allem FR4-Platinen, die den vorzugsweise aus Polyester oder Polyimid bestehenden flexiblen Träger der Leiterplatte gezielt abstützen.It is also advantageous if the flexible circuit board at their stator and / or rotor end, in particular in the area of their electrical contact elements, for stabilization has reinforcement elements. These can in particular special formed by plastic elements on the flexible circuit board is sprayed on or clipped on are. Above all, they are suitable as reinforcing elements FR4 boards, which are preferably made of polyester or Polyimide existing flexible carrier of the circuit board targeted support.
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.The flexible circuit board can on the one hand at its ends connected to the stator or the rotor via latching elements be on the other hand on the stator or the rotor be stuck. The connection can be advantageous the reinforcing elements mentioned take place.
Eine Stabilisierung der flexiblen Leiterplatte kann auch dadurch erreicht werden, daß diese zumindest abschnittswei se mit einer Ummantelung aus Kunststoff versehen ist.Stabilization of the flexible circuit board can also can be achieved in that these at least in sections se is provided with a plastic sheath.
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. Another significant advantage of the invention The solution is that in the flexible circuit board, particularly electronic at one of its ends Assemblies can be integrated.
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.So at the stator end of the flexible circuit board a steering angle sensor can be provided, the electronic Evaluation unit is integrated in the flexible circuit board. Can in the rotor end of the flexible circuit board an electronic unit can be integrated with the steering wheel term electrical components, such as. B. an ignition device device for an airbag or with the steering wheel Multi-function switches is coupled.
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.Coded can also be coded using the flexible printed circuit board Transmit signals, in particular the coding or Decoding of the signals on the circuit board itself was successful can.
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.With regard to the geometric design of the fiction It is advantageous that the stator and the rotor bil an inner and an outer housing element the one of which surrounds the other in a ring and the are mutually rotatable, preferably the Stator surrounds the rotor and that to accommodate the flexible Printed circuit board provided part of the Rotors is. This will separate the stator and the rotor a receptacle for the flexible circuit board is formed.
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.In a preferred embodiment, the flexible lei terplatte at least a section on which the Direction of extension of the flexible circuit board with respect reverses the scope of the arrangement. That is, from one end (e.g. the stator end) of the flexible circuit board The flexible printed circuit board runs initially along a first circumferential direction (i.e. clockwise or counterclockwise, depending on the type of winding) up to the said section, at which their Extension direction (related to the clockwise direction) returns.
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.The said section of the flexible circuit board is included essentially U-shaped, and the flexible circuit board is between the stator and the rotor by means of a guide rungsringes performed the U-shaped section of supports flexible circuit board. Through the guide ring between the stator and the rotor are a holder for the part of the flexible wound on the winding element Circuit board and another receptacle for that of the Winding element unwound part of the flexible circuit board educated.
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.Such an arrangement of stator, rotor and the associated electrical conductors is in principle in EP 0 556 779 A1, DE 195 06 865 C1 and DE 197 34 527 A1 to which reference is made here. This execution Forms of the invention have the advantage that for Rotation of the steering wheel and thus the rotor a comparison wise short length of the flexible circuit board required is.
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.Another advantageous embodiment of the invention is characterized in that the stator for receiving a Operating switches, such as. B. a turn signal switch, vorese hen is an electronic assembly on the flexible PCB is assigned. The control switch can in particular in a recording of the Stator can be inserted. The circuit board then forms not just an electronic control unit for components, which is powered by the flexible circuit board but also for such electrical components, such as B. a turn signal switch provided on the stator and via separate supply lines from the on-board electronics be supplied with electricity.
Weitere Vorteile der Erfindung werden bei der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnun gen deutlich werden.Further advantages of the invention will be apparent from the following Description of exemplary embodiments with reference to the drawing conditions become clear.
Es zeigen:Show it:
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. 1a shows a cross section of a device for transmission electrical signals between two zueinan the rotatable components of a Lenkeinrich device for motor vehicles with a stator and a rotor, which are connected to each other via a flexible printed circuit board;
Fig. 1b eine Draufsicht auf einen Abschnitt des Stators aus Fig. 1a; Figure 1b is a plan view of a portion of the stator of FIG. 1a.
Fig. 2a eine Draufsicht auf eine Ausführungsform der Leiterplatte aus Fig. 1; FIG. 2a shows a top view of an embodiment of the printed circuit board from FIG. 1;
Fig. 2b ein Schnitt durch die flexible Leiterplatte gemäß Fig. 2a im Bereich ihres rotorseitigen Endes; Figure 2b is a section through the flexible circuit board according to Figure 2a in the region of its rotor-side end..;
Fig. 3 eine Draufsicht auf eine zweite Ausführungsform der flexiblen Leiterplatte aus Fig. 1; FIG. 3 shows a plan view of a second embodiment of the flexible printed circuit board from FIG. 1;
Fig. 4 eine Draufsicht auf eine dritte Ausführungsform der flexiblen Leiterplatte aus Fig. 1. FIG. 4 shows a top view of a third embodiment of the flexible printed circuit board from 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. Fig. 1a shows a cross section through a device for transmitting electrical energy between two mutually rotatable components of a steering device for motor vehicles with a stator 1 , which is assigned to a stationary assembly of the vehicle pe and in particular can be attached to a stationary steering column cover of the steering device, and with a rotor 2 , which is assigned to the steering wheel and can be rotated together with the latter about the axis of rotation D. In addition, a top view of a section of the stator 1 is shown in FIG. 1b.
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.The rotationally symmetrical with respect to the axis of rotation D ausgebil Dete stator 1 comprises a base surface 10 which extends perpendicular to the axis of rotation D and from which an outer wall 11 , a radially inward from the outer wall 11 set intermediate wall 12 and an even further inward abge set, cross-sectionally rectangular guide ring 18 abste. The outer wall 11 has in a section a Aufnah me 15 for a turn signal switch 56 which can be triggered by an actuating lever 57 and can be connected to the turn signals of the motor vehicle via an electrical plug element 58 .
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. With its base surface 10 and its outer wall 11 , the stator 1 forms a housing which surrounds the rotor 2 in a ring-like manner. The rotor 2 also includes a perpendicular to the Drehach se D base surface 20 which is opposite the base surface 10 of the stator 1 and from which a winding surface 21 protrudes perpendicularly for a flexible printed circuit board 3 . The base surface 20 of the rotor 2 has a cover 22 in one section, which forms a housing.
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.Between the base surface 10 and the intermediate wall 12 of the stator 1, on the one hand, and the base surface 20 and the winding surface 21 of the rotor 2, on the other hand, a chamber 13 is formed, which serves to receive the central section 31 of a flexible printed circuit board 3 , which extends from the stator 1 extends to the rotor 2 . On the other side of the intermediate wall 12, this chamber 13 is adjoined radially outwards by a further chamber 14 , which serves to hold assemblies for determining the angle of rotation of the rotor 2 with respect to the stator 1 .
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.The stator-side end 32 of the printed circuit board 3 is designed as a plug-in element (cf. FIGS . 2a to 4) and is arranged in a plug receptacle 16 of the stator 1 . The rotorseiti ge end 33 of the flexible circuit board 3 is also designed as a plug element (see. Fig. 2a-4) and provided under the cover 22 of the rotor 2 . At the rotor-side end 33 of the flexible printed circuit board 3 , an extension 53 can be seen in FIG. 1, which has several electrical components of an electronic control unit 54 . More on this will be explained below with reference to FIG. 3.
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. The flexible circuit board 3 is used to transmit electrical signals (ie both the transmission of information and the transmission of power current) from the gate 1 to the rotor 2 or vice versa. In this way, provided on a steering wheel electrical assemblies, such as. B. the ignition device of the gas generator of an airbag unit or multifunction switch for actuating electrical functional units of the motor vehicle via the rotor 2 , the flexible printed circuit board 3 and the stator 1 can be connected to the stationary on-board electronics of the vehicle.
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.The use of a stator, a rotor and a flexi blen cable for the transmission of electrical signals between two mutually rotatable assemblies of a steering device device for motor vehicles is generally known. For further details on this should therefore be given by way of example referred to DE 195 25 928 C2.
Die vorliegende 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.The present invention is distinguished from the known devices for transmitting electrical signals of the type mentioned in that a flexible circuit board 3 is used to connect the stator 1 and rotor 2 . A large number of other functions (in addition to the transmission of signals) can be integrated into such a flexible printed circuit board. More on this will be described below with reference to FIGS. 2a to 4.
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.Beforehand, it should be pointed out that the use of a flexible printed circuit board is particularly advantageous in the case of a geometric arrangement of stator, rotor and printed circuit board, in which the flexible printed circuit board 3 has a U-shaped section 3 a, on which the direction of extension of the flexible printed circuit board 3 reverses clockwise. Such a geometric arrangement minimizes the required length of the flexible printed circuit board 3 .
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.This arrangement of the flexible circuit board is made possible in the present case that a guide ring 18 is provided for the flexible circuit board 3 in the inner chamber 13 of the arrangement, which has a substantially U-shaped passage 19 for receiving and supporting the U-shaped section 3 a of the flexible circuit board 3 . Through the guide ring 18 , a receptacle 13 a for the part of the flexible printed circuit board 3 wound on the winding surface 21 and a further receptacle 13 b for the part of the printed circuit board 3 unwound from the winding surface 21 are formed in the inner chamber 13 .
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.EP 0 556 779 A1, DE 195 06 865 C1 and DE 197 34 can provide further details on a suitable geometric configuration of stator 1 , rotor 2 and a flexible line running between these two components with a view to minimizing the length of this line 527 A1.
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. Fig. 2a shows a top view of a flexible printed te 3, extends on the carrier film 30 of elongated nebeneinan of a plurality of conductive tracks 40. These conductor tracks 40 were produced by etching a copper layer which had previously been applied to the carrier film 30 using a conventional method of circuit board technology.
Der längserstreckte mittlere Abschnitt 31 der flexiblen Leiterplatte 3 ist aufgrund der Flexibilität der Trägerfo lie 30 wicklungsfähig, so daß die flexible Leiterplatte 3 in einer Einrichtung zur Übertragung elektrischer Signale gemäß Fig. 1 verwendet werden kann.The longitudinal central portion 31 of the flexible circuit board 3 is due to the flexibility of Trägerfo lie 30 windable, so that the flexible circuit board 3 can be used in a device for transmitting electrical signals according to FIG. 1.
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. At its stator-side end 32 , the printed circuit board 3 has a reinforcement in the form of a plastic element 36 and is also provided with plug elements 42 which can be brought into contact with corresponding electrical connections of the stator 1 .
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.At the transition from the middle section 31 to the rotor-side end 33 of the printed circuit board 3 , an anti-kink bracket 35 made of plastic is provided, to which another reinforcing element 36 and plug elements 43 connect to the rotor-side En de 33 .
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.On the one hand, a connector 47 is connected to the plug elements 43 , which leads to multifunction switches which are arranged in the steering wheel. Such switches can serve, for example, to operate the windshield wipers, a heater and / or a radio. Another Lei ter 48 leads to the ignition device of the gas generator of an airbag unit provided in the steering wheel.
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.Based on the cross section in Fig. 2b through the rotor-side end portion 33 of the flexible circuit board 3 it can also be seen that the reinforcing element 36 is formed by a plastic casing 39 . In this plastic sheathing 39 , the rotor-side end section 33 of the printed circuit board 3 is arranged. The plastic sheath 39 also has a plurality of openings 39 a through which the circuit board 3 can be supported.
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.Within the plastic casing 39 , a connector fixation 46 can also be seen, via which the line 47 is electrically connected to the corresponding connections of the circuit board 3 .
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.In Fig. 3, another embodiment of a circuit board 3 is schematically illustrated, a plurality of conductor tracks 40 extends nebeneinan derliegend their flexible support sheet 30. In the longitudinally extending, winding-capable central section 31 of the flexible printed circuit board 3 , the conductor tracks 40 run next to one another at a very short distance. As a result, the carrier film 30 in this section 31 of the printed circuit board 3 can be designed to be particularly narrow.
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.However, both to the stator-side end 32 and to the rotor-side end 33 , the distances between the individual conductor tracks 40 increase , so that the Trägerfo lie 30 in these sections 32 , 33 must be designed accordingly wider. The increase in the spacing between the interconnects 40 running in the region of the end sections 32 , 33 facilitates contacting the interconnects 40 via suitable plug elements 44 . The connector elements is Zusätz Lich in the region 44 each have a reinforcing member 37 made of plastic vorgese hen plate to a sufficient stability of the flexible printed circuit 3 sten to ensu in the area of plug elements 44th
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.The flexible printed circuit board 3 has an extension 51 and 53 both in the area of its stator-side end 32 and in the area of its rotor-side end 33 , on which further electrical components are arranged.
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. The stator-side extension 51 serves to receive a steering angle sensor and is therefore provided with the electrical components of an electronic evaluation unit 52 of this steering angle sensor. In addition, the stator-side electronic assembly 52 of the flexible printed circuit board 3 can also include the electronics of the turn signal switch 56 from FIG. 1.
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.On the rotor-side extension 53 of the circuit board 3 arranged electronic assemblies 54 can serve in particular as an electronic control for the ignition device of an airbag unit or for multi-function switches arranged in the region of the steering wheel. Furthermore, signals can also be encoded or decoded by means of the electronic assemblies 52 , 54 .
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.On the basis of this exemplary embodiment, it is particularly clear that, according to the solution according to the invention, the flexible printed circuit board 3 can perform a number of other functions in addition to the transmission of signals from the stator to the rotor of a steering device. This increases the degree of integration of the electrical and electronic assemblies in the area of the steering device. This means that both the costs for the production of these electronic assemblies and their space requirements can be minimized.
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.A third embodiment of a flexible printed circuit board is shown in FIG. 4. In the area between the two plug elements 45 , this printed circuit board 3 is identical to the one shown in FIG. 3, identical reference numerals also being used for identical components. In this regard, reference is therefore made to the explanations relating to FIG. 3.
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. The circuit board 3 according to FIG. 4 differs from the circuit board according to FIG. 3 on the one hand in that the two plug elements 45 and the associated reinforcing elements 38 are formed narrower at the stator-side end 32 and at the rotor-side end 33 of the circuit board 3 .
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.In addition, the circuit board 3 from FIG. 4 has no extensions at its ends for receiving further electronic assemblies. The function of this flexible printed circuit board 3 is thus limited to the transmission of electrical signals between the stator and 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.However, this flexible circuit board 3 also has the essential advantage over the conventional electrical lines that are provided for connecting the stator and rotor that the space requirement can be minimized. Because, as already explained with reference to FIG. 3, the free design of the flexible printed circuit board 3 enables its particularly narrow design in its central section 31 , which runs according to FIG. 1 between the stator and the rotor of the steering device. Only at their two Endabschnit th 32 , 33 , the circuit board 3 is specifically widened to allow contacting of the conductor tracks 40 via 45 elements 45 Steckele.
Claims (24)
- - einem Rotor, der dem Lenkrad zugeordnet und gemeinsam mit diesem drehbar ist,
- - einem Stator, der einer stationären Baugruppe des Fahrzeugs zugeordnet ist, und
- - mindestens einer elektrischen Leitung, die vom Rotor zum Stator verläuft und die beim Drehen des Lenkrades je nach Drehrichtung auf ein Wickelelement aufwickel bar oder von diesem abwickelbar ist,
daß die elektrische Leitung als Leiterbahn (40) ausgebil det und Bestandteil einer flexiblen Leiterplatte (3) ist.1. Device for transmitting electrical signals between two mutually rotatable components of a steering device for motor vehicles with
- a rotor which is assigned to the steering wheel and can be rotated together with it,
- a stator, which is assigned to a stationary assembly of the vehicle, and
- at least one electrical line which runs from the rotor to the stator and which, depending on the direction of rotation, can be wound onto a winding element or can be unwound from it when the steering wheel is turned,
that the electrical line as a trace ( 40 ) ausgebil det and is part of a flexible circuit board ( 3 ).
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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 |