用於傳輸電信號的滑環的製作方法

2023-07-02 23:05:51

用於傳輸電信號的滑環的製作方法
【專利摘要】本發明涉及一種用於在不旋轉的部分與相對於其旋轉的部分之間傳輸電信號的滑環，其中所述滑環由環形基體以及布置在所述基體的面上的至少一個滑軌構成。為了將相應的滑環改進為使得旋轉滑環的相應軸承以及可能還有滑環的接觸軌在使用時受到較小的負荷，根據本發明提出，基體具有凹陷或空腔。
【專利說明】用於傳輸電信號的滑環
[0001]本發明涉及一種具有環形基體的滑環，其中至少一個接觸軌同樣以基本環形的方式沿著基體的至少一個表面延伸。
[0002]在該基體處可以同時布置多個接觸軌，更確切地說，布置在同一個面處、以及基體的分別相對或彼此成角度的面處。該基體一般而言由絕緣材料製成，但是至少導電接觸軌與基體電絕緣。在多個接觸軌的情況下，即使原則上所述多個接觸軌中的兩個接觸軌的電連接是可能的，這些接觸軌一般而言也相對於彼此絕緣。
[0003]公知的滑環大多具有實心的基體，所述基體例如由塑料或尤其是由環氧樹脂製成。所述基體是相對較重的並且因此給滑環的軸承造成負荷，並且在滑環旋轉期間接觸面與相應的靜態的配對接觸部接觸時還可能給所述接觸面造成負荷。接觸軌因此也被稱為「滑軌」。
[0004]相對於現有技術，本發明所基於的任務是，將相應的滑環改進為使得旋轉中的滑環的相應軸承以及可能地滑環的接觸軌在使用中受到較低的負荷。
[0005]該任務通過如下方式來解決:這樣的滑環的基體具有空腔，其中所述空腔減少滑環或基體的重量和質量。
[0006]適宜地，所述空腔在所述基體中被設置為使得其機械穩定性未受到所述空腔的顯著影響。尤其適宜的是，所述空腔沿著所述滑環的圓周分布，以使得所述基體的質心處於由所述基體限定的環形的軸上。
[0007]所述基體的質量還應當在幾何環形上分布，以使得在圍繞環形軸旋轉時不出現不平衡力矩或離心力矩。
[0008]所述接觸軌還應當相應地布置為與所述基體的軸呈旋轉對稱。
[0009]所述空腔應當總共佔基體的毛體積的至少30%、優選至少75%。在此，應將「毛體積」理解為，基於基體的外部尺寸可以確定，並且包括基體中的空腔，而不包括接觸軌的佔用體積。
[0010]在此，基體充當滑軌的機械支承體和間隔墊片，並且此外還用於機械固定在例如軸承處。
[0011]為了將滑環實現得更輕和更廉價，可以使用發泡材料或以蜂窩狀結構構造的材料。通過泡沫或蜂窩結構，需要明顯更少的材料，並且因此在強度大致相同的情況下減少了重量。該發泡材料適宜地具有基本上閉合的孔隙。但是根據應用領域，也可以為基體使用開孔材料。
[0012]在此，在一個實施方式中，滑環可以具有矩形橫截面，使得其例如呈現具有兩個平行圓環面的環形平面圓片的形狀，其中在一個或兩個圓環面上，分別存在一個或多個平行的、環形的、更確切而言圓形的接觸軌。
[0013]所述接觸軌也可以設置在環形基體的圓柱形內表面上或圓柱形外表面上，或者其也可以沿著相應環的圓柱形或圓錐形內表面或者沿著圓柱形或圓錐形外表面。
[0014]該環還可以具有其他橫截面、例如U形剖面，其中滑軌例如可以布置在U形側邊的內表面上。[0015]所述接觸軌可以分別稍微從相應面的表面突出，或者也可以與所述表面平齊和/或被降低。
[0016]所述接觸軌可以在其一側由大規模地具有空腔的材料、例如由細孔金屬泡沫製成。
[0017]另一可能性在於，不從連續的基體製造滑環，而是使用各個片段或間隔墊片，所述片段或間隔墊片僅僅通過滑軌本身或者通過機械輔助結構、例如一個或多個閉合環來固定。
[0018]在此，接觸軌不一定是字面意義上的滑軌、即與相應的配對接觸部直接機械接觸或滑動接觸，而是本發明更確切而言還包括如下的「滑環」:該滑環的接觸軌無接觸地經過相應的配對接觸部，使得電信號例如以電容或電感方式通過氣隙來傳輸。
[0019]此外，術語「電信號」也不限於狹義的「信號」，而是包括傳輸電信號的任何形式、SP尤其是還包括用於運行動力機組、電機等的能量。
[0020]基體也可以是軸承的一部分、例如滾珠軸承的內部環或外部環，或者其也可以由這樣的軸承環之間的電絕緣中間層構成。
[0021]滑軌可以固定在片段或間隔墊片處或者片段或間隔墊片中。在此，可以設想力配合或形狀配合的連接。在形狀配合的連接的情況下，滑軌可以具有側凹，或者在基部被實施為較寬，例如被實施為燕尾剖面的形狀。形狀配合的固定於是可以使得片段或間隔墊片被加熱，直到可以置入滑軌。在冷卻時，片段或間隔墊片再次收縮，並且因此是形狀配合的連接。當然還可能的是，片段或間隔墊片由柔性材料製成，該材料包圍滑軌的形狀並且例如通過如在塑料或樹脂的情況下那樣的硬化而在形狀配合產生以後繼續保持其形狀。
[0022]如上所述，可以為了減少滑環的成本，尤其在碟形滑環的情況下，用塑料塗層和間隔墊片來代替塑料基體。在此，塑料塗層位於滑環已與滑環的金屬容納部接觸的位置。在計算機X光斷層攝影術的情況下，這例如是所謂的「支架(Bracket)」。根據需要，在滑軌之間置入由塑料製成的間隔墊片，以便提高穩定性。這些間隔墊片例如可以被實施成夾子，所述夾子可以形狀配合地鉤入到滑軌的預先準備好的凹槽或側凹中。滑軌本身可以為了節省重量或材料而由空心型材製成而不是由實心材料製成，所述空心型材可以被捲起以用作滑軌。在空心型材的牽拉過程中，可以在型材中稍微實現側凹、凹槽或斜面，這些側凹、凹槽或斜面然後用於將滑軌固定在託架(AufIage)、各個片段和/或間隔墊片中。
[0023]如果滑環的機械託架不是導電的，則還存在的可能性是，如上所述，例如通過旋擰、鉚合或粘接來直接安裝用於滑軌的型材。
[0024]為了將上面固定有滑環和/或滑環的軸承的框架同樣實施得更輕和更便宜的，在此也可以使用發泡材料或被構造為蜂窩狀結構的材料。通過泡沫或蜂窩結構，需要明顯更少的材料，而不顯著影響強度。
[0025]在滑環的情況下，常常除了經典的滑軌以外還集成了電容性數據傳輸單元。該電容性數據傳輸單元的使用在高數據率的情況下導致上升的EMV問題。為了減少所述問題，將發送結構或發送天線安裝在U形溝槽的邊沿處。背面被實施成接地。接收天線垂直地浸入到溝槽中。因此，電容性數據傳輸單元的裝置變為顯著更緊湊並且在三側利用接地被屏蔽，這提高了抗幹擾能力並且減少了電磁輻射。在溝槽的相應深度的情況下，場分布可以被構造為使得基本上沒有場離開溝槽。此外，通過使用U形溝槽所提供的可能性在於，將所述溝槽在成形為環的情況下用於使滑環裝置穩定。
[0026]本發明的彼此獨立、但也可以彼此組合的特徵從下面的特徵列舉中得出:
[0027]1.滑環或旋轉傳輸裝置，其由滑環本體和滑軌構成。
[0028]2.滑環本體由發泡材料或構造成蜂窩狀結構的材料製成。
[0029]3.滑環本體不是閉合的本體。
[0030]4.滑環本體由各個片段或間隔墊片構成。
[0031]5.片段或間隔墊片是通過滑軌本身或者通過機械輔助基本功能、例如一個或多個閉合環來固定的。
[0032]6.滑軌在沒有基體的情況下直接放置在軸承或現有機械容納部處。
[0033]7.滑軌在沒有基體的情況下直接固定在軸承或現有機械容納部處，但是利用電絕緣的中間元件來固定，所述中間元件放置在滑軌與機械容納部或軸承之間。
[0034]8.滑軌通過力配合或形狀配合的連接被固定在片段或間隔墊片處或者片段或間隔墊片中。
[0035]9.滑軌由空心型材製成。
[0036]10.滑軌是從空心型材捲成的。
[0037]11.滑軌在型材中具有側凹、凹槽和/或斜面。
[0038]12.滑環具有電容性數據傳輸單元。
[0039]13.電容性數據傳輸單元在U形溝槽的邊沿處具有發送結構或發送天線。
[0040]本發明的另外的優點、特徵和應用可能性在下面對優選實施方式和相關附圖的描述中變得明顯。附圖示出:
[0041]圖1示出了由發泡材料製成的滑環的橫截面；
[0042]圖2示出了滑環的橫截面，所述滑環的基體具有蜂窩結構；
[0043]圖3示出了由片段構成的滑環；
[0044]圖4示出了用於兩個相鄰接觸軌的間隔墊片；
[0045]圖5示出了由空心型材製成的接觸軌的橫截面；
[0046]圖6示出了具有側凹的空心型材形式的可替代的接觸軌的另一橫截面；
[0047]圖7示出了 U形剖面中或具有U形剖面的無接觸的「滑環」和相應的配對接觸部的布置。
[0048]在圖1中可以識別滑環，其由基體2和以一定間距放入在基體的面上的兩個滑軌構成。該滑軌例如可以是圓片，其虛軸在圖1中處於基體I的右邊或左邊、符號平面中的垂直方向上，但是其也可以是空心圓柱環形體，該空心圓柱環形體的軸在圖1中與包含滑軌的表面成水平和平行。滑軌或接觸軌相對於其被部分放入的面突出，使得在配對接觸部在滑軌上滑動期間基體不與配對接觸部或其保持裝置接觸。
[0049]滑軌因此還稍微從基體的相應的面突出，其中這些滑軌無論如何都在與相應的配對接觸部接觸時逐漸磨損。配對接觸部為此可以彈性安放。
[0050]基體2由發泡材料、例如硬質泡沫製成，但是也可以由金屬泡沫製成，其中在這種情況下，兩個滑軌或接觸軌la、lb必須通過絕緣層與基體2分隔開。
[0051]圖2示出了類似的滑環，其中旋轉軸同樣可以沿紙平面中的垂直或水平方向延伸，其中基體2例如可以由蜂窩狀柵格構成，所述柵格在所有側都被相應的覆蓋麵包封，或者也可以將蜂窩狀空腔設置在其餘為實心的塑料本體中，所述塑料本體在相鄰的六邊形空腔之間具有相應的隔片。
[0052]圖3示出了圓片狀的經分段的滑環的俯視圖，其中圓片狀基體由四個片段5a、5b、5c和5d構成。接觸軌Ie被布置為關於片段5a_5d的軸呈旋轉對稱，其中相鄰片段之間的斷裂縫隙通過滑軌Ie被橋接，並且因此滑環或基體接合在一起。斷裂縫隙也可以更大，並且各個片段可以在其一側由具有空腔的材料製成。
[0053]圖4示出了間隔墊片，在所述間隔墊片的梯形凹陷中可以置入具有例如根據圖5的橫截面的接觸軌，其中多個這樣的間隔墊片沿著相應接觸軌7的圓周布置，並且間隔墊片可以在端面側、或者在圓柱形外側或內側處安裝在相應的支承體上、例如軸承環上。
[0054]圖6僅僅示出了相應接觸軌的另一截面，所述接觸軌同樣可以被相應匹配的保持元件容納。
[0055]圖7可以以兩種方式來解釋並且兩種解釋可能性都各自導致本發明的一個變型方案。根據第一變型方案，圖7示出了圓環片狀基體11的部分橫截面，該圓環片狀基體11在其相對的兩側分別具有接觸軌14a以及14b，所述接觸軌在各個接觸面應當被獨立地控制時可以在圓周方向上斷裂，其中圓周方向在此垂直於紙平面，也就是說，圓片11的軸位於圖7之上，並且將與紙平面中的水平線大致平行。
[0056]在此，元件14a、14b例如可以充當接收天線，而元件13a、13b可以是發送天線。通過這種方式，可以在天線對13a、14a或13b、14b之間交換信號，而圓片11相對於容納U形剖面的部分旋轉。
[0057]根據第二變型方案，元件11也可以被構造成豎立的隔片或板，而U形剖面2被實施成環，並且能夠圍繞在圖7之下在紙平面中水平布置的軸旋轉，其中本體2又作為根據本發明的基體而具有用於減少質量和減小慣性轉矩的空腔。
【權利要求】
1.一種用於在不旋轉的部分與相對於其旋轉的部分之間傳輸電信號的滑環，其中所述滑環由環形基體以及布置在所述基體的面上的至少一個滑軌構成，其特徵在於，所述基體具有凹陷或空腔。
2.根據權利要求1所述的滑環，其特徵在於，所述空腔包括所述基體的至少30%、優選至少50%、以及特別優選至少75%的毛體積。
3.根據權利要求1所述的滑環，其特徵在於，所述滑環本體由發泡材料製成。
4.根據權利要求1或2所述的滑環，其特徵在於，所述基體由被構造為蜂窩狀結構的材料製成。
5.根據前述權利要求之一所述的滑環，其特徵在於，所述基體由各個彼此連接的片段構成。
6.根據權利要求5所述的滑環，其特徵在於，所述基體的所述片段通過至少一個滑軌或者通過至少一個單獨閉合的環被接合。
7.根據前述權利要求之一所述的滑環，其特徵在於，所述基體由軸承部分構成。
8.根據前述權利要求之一所述的滑環，其特徵在於，所述至少一個滑軌通過力配合或形狀配合的連接固定在所述基體處。
9.根據前述權利要求之一所述的滑環，其特徵在於，所述至少一個滑軌由空心型材製成。
10.根據前述權利要求之一所述的滑環，其特徵在於，所述至少一個滑軌在橫截面中具有側凹、凹槽或斜面。
11.根據前述權利要求之一所述的滑環，其特徵在於，所述至少一個接觸軌具有至少一個電容性傳輸單兀。
12.根據前述權利要求之一所述的滑環，其特徵在於，所述至少一個接觸軌被構造為用於電感性信號傳輸。
【文檔編號】H01R39/08GK103460524SQ201280013516
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2012年4月3日 優先權日:2011年4月4日
【發明者】H·施林 申請人:Gat傳動技術有限公司