用于传输电信号的滑环的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于在不旋转的部分与相对于其旋转的部分之间传输电信号的滑环，其中所述滑环由环形基体以及布置在所述基体的面上的至少一个滑轨构成。为了将相应的滑环改进为使得旋转滑环的相应轴承以及可能还有滑环的接触轨在使用时受到较小的负荷，根据本发明提出，基体具有凹陷或空腔。
【专利说明】用于传输电信号的滑环
[0001]本发明涉及一种具有环形基体的滑环，其中至少一个接触轨同样以基本环形的方式沿着基体的至少一个表面延伸。
[0002]在该基体处可以同时布置多个接触轨，更确切地说，布置在同一个面处、以及基体的分别相对或彼此成角度的面处。该基体一般而言由绝缘材料制成，但是至少导电接触轨与基体电绝缘。在多个接触轨的情况下，即使原则上所述多个接触轨中的两个接触轨的电连接是可能的，这些接触轨一般而言也相对于彼此绝缘。
[0003]公知的滑环大多具有实心的基体，所述基体例如由塑料或尤其是由环氧树脂制成。所述基体是相对较重的并且因此给滑环的轴承造成负荷，并且在滑环旋转期间接触面与相应的静态的配对接触部接触时还可能给所述接触面造成负荷。接触轨因此也被称为“滑轨”。
[0004]相对于现有技术，本发明所基于的任务是，将相应的滑环改进为使得旋转中的滑环的相应轴承以及可能地滑环的接触轨在使用中受到较低的负荷。
[0005]该任务通过如下方式来解决:这样的滑环的基体具有空腔，其中所述空腔减少滑环或基体的重量和质量。
[0006]适宜地，所述空腔在所述基体中被设置为使得其机械稳定性未受到所述空腔的显著影响。尤其适宜的是，所述空腔沿着所述滑环的圆周分布，以使得所述基体的质心处于由所述基体限定的环形的轴上。
[0007]所述基体的质量还应当在几何环形上分布，以使得在围绕环形轴旋转时不出现不平衡力矩或离心力矩。
[0008]所述接触轨还应当相应地布置为与所述基体的轴呈旋转对称。
[0009]所述空腔应当总共占基体的毛体积的至少30%、优选至少75%。在此，应将“毛体积”理解为，基于基体的外部尺寸可以确定，并且包括基体中的空腔，而不包括接触轨的占用体积。
[0010]在此，基体充当滑轨的机械支承体和间隔垫片，并且此外还用于机械固定在例如轴承处。
[0011]为了将滑环实现得更轻和更廉价，可以使用发泡材料或以蜂窝状结构构造的材料。通过泡沫或蜂窝结构，需要明显更少的材料，并且因此在强度大致相同的情况下减少了重量。该发泡材料适宜地具有基本上闭合的孔隙。但是根据应用领域，也可以为基体使用开孔材料。
[0012]在此，在一个实施方式中，滑环可以具有矩形横截面，使得其例如呈现具有两个平行圆环面的环形平面圆片的形状，其中在一个或两个圆环面上，分别存在一个或多个平行的、环形的、更确切而言圆形的接触轨。
[0013]所述接触轨也可以设置在环形基体的圆柱形内表面上或圆柱形外表面上，或者其也可以沿着相应环的圆柱形或圆锥形内表面或者沿着圆柱形或圆锥形外表面。
[0014]该环还可以具有其他横截面、例如U形剖面，其中滑轨例如可以布置在U形侧边的内表面上。[0015]所述接触轨可以分别稍微从相应面的表面突出，或者也可以与所述表面平齐和/或被降低。
[0016]所述接触轨可以在其一侧由大规模地具有空腔的材料、例如由细孔金属泡沫制成。
[0017]另一可能性在于，不从连续的基体制造滑环，而是使用各个片段或间隔垫片，所述片段或间隔垫片仅仅通过滑轨本身或者通过机械辅助结构、例如一个或多个闭合环来固定。
[0018]在此，接触轨不一定是字面意义上的滑轨、即与相应的配对接触部直接机械接触或滑动接触，而是本发明更确切而言还包括如下的“滑环”:该滑环的接触轨无接触地经过相应的配对接触部，使得电信号例如以电容或电感方式通过气隙来传输。
[0019]此外，术语“电信号”也不限于狭义的“信号”，而是包括传输电信号的任何形式、SP尤其是还包括用于运行动力机组、电机等的能量。
[0020]基体也可以是轴承的一部分、例如滚珠轴承的内部环或外部环，或者其也可以由这样的轴承环之间的电绝缘中间层构成。
[0021]滑轨可以固定在片段或间隔垫片处或者片段或间隔垫片中。在此，可以设想力配合或形状配合的连接。在形状配合的连接的情况下，滑轨可以具有侧凹，或者在基部被实施为较宽，例如被实施为燕尾剖面的形状。形状配合的固定于是可以使得片段或间隔垫片被加热，直到可以置入滑轨。在冷却时，片段或间隔垫片再次收缩，并且因此是形状配合的连接。当然还可能的是，片段或间隔垫片由柔性材料制成，该材料包围滑轨的形状并且例如通过如在塑料或树脂的情况下那样的硬化而在形状配合产生以后继续保持其形状。
[0022]如上所述，可以为了减少滑环的成本，尤其在碟形滑环的情况下，用塑料涂层和间隔垫片来代替塑料基体。在此，塑料涂层位于滑环已与滑环的金属容纳部接触的位置。在计算机X光断层摄影术的情况下，这例如是所谓的“支架(Bracket)”。根据需要，在滑轨之间置入由塑料制成的间隔垫片，以便提高稳定性。这些间隔垫片例如可以被实施成夹子，所述夹子可以形状配合地钩入到滑轨的预先准备好的凹槽或侧凹中。滑轨本身可以为了节省重量或材料而由空心型材制成而不是由实心材料制成，所述空心型材可以被卷起以用作滑轨。在空心型材的牵拉过程中，可以在型材中稍微实现侧凹、凹槽或斜面，这些侧凹、凹槽或斜面然后用于将滑轨固定在托架(AufIage)、各个片段和/或间隔垫片中。
[0023]如果滑环的机械托架不是导电的，则还存在的可能性是，如上所述，例如通过旋拧、铆合或粘接来直接安装用于滑轨的型材。
[0024]为了将上面固定有滑环和/或滑环的轴承的框架同样实施得更轻和更便宜的，在此也可以使用发泡材料或被构造为蜂窝状结构的材料。通过泡沫或蜂窝结构，需要明显更少的材料，而不显著影响强度。
[0025]在滑环的情况下，常常除了经典的滑轨以外还集成了电容性数据传输单元。该电容性数据传输单元的使用在高数据率的情况下导致上升的EMV问题。为了减少所述问题，将发送结构或发送天线安装在U形沟槽的边沿处。背面被实施成接地。接收天线垂直地浸入到沟槽中。因此，电容性数据传输单元的装置变为显著更紧凑并且在三侧利用接地被屏蔽，这提高了抗干扰能力并且减少了电磁辐射。在沟槽的相应深度的情况下，场分布可以被构造为使得基本上没有场离开沟槽。此外，通过使用U形沟槽所提供的可能性在于，将所述沟槽在成形为环的情况下用于使滑环装置稳定。
[0026]本发明的彼此独立、但也可以彼此组合的特征从下面的特征列举中得出:
[0027]1.滑环或旋转传输装置，其由滑环本体和滑轨构成。
[0028]2.滑环本体由发泡材料或构造成蜂窝状结构的材料制成。
[0029]3.滑环本体不是闭合的本体。
[0030]4.滑环本体由各个片段或间隔垫片构成。
[0031]5.片段或间隔垫片是通过滑轨本身或者通过机械辅助基本功能、例如一个或多个闭合环来固定的。
[0032]6.滑轨在没有基体的情况下直接放置在轴承或现有机械容纳部处。
[0033]7.滑轨在没有基体的情况下直接固定在轴承或现有机械容纳部处，但是利用电绝缘的中间元件来固定，所述中间元件放置在滑轨与机械容纳部或轴承之间。
[0034]8.滑轨通过力配合或形状配合的连接被固定在片段或间隔垫片处或者片段或间隔垫片中。
[0035]9.滑轨由空心型材制成。
[0036]10.滑轨是从空心型材卷成的。
[0037]11.滑轨在型材中具有侧凹、凹槽和/或斜面。
[0038]12.滑环具有电容性数据传输单元。
[0039]13.电容性数据传输单元在U形沟槽的边沿处具有发送结构或发送天线。
[0040]本发明的另外的优点、特征和应用可能性在下面对优选实施方式和相关附图的描述中变得明显。附图示出:
[0041]图1示出了由发泡材料制成的滑环的横截面；
[0042]图2示出了滑环的横截面，所述滑环的基体具有蜂窝结构；
[0043]图3示出了由片段构成的滑环；
[0044]图4示出了用于两个相邻接触轨的间隔垫片；
[0045]图5示出了由空心型材制成的接触轨的横截面；
[0046]图6示出了具有侧凹的空心型材形式的可替代的接触轨的另一横截面；
[0047]图7示出了 U形剖面中或具有U形剖面的无接触的“滑环”和相应的配对接触部的布置。
[0048]在图1中可以识别滑环，其由基体2和以一定间距放入在基体的面上的两个滑轨构成。该滑轨例如可以是圆片，其虚轴在图1中处于基体I的右边或左边、符号平面中的垂直方向上，但是其也可以是空心圆柱环形体，该空心圆柱环形体的轴在图1中与包含滑轨的表面成水平和平行。滑轨或接触轨相对于其被部分放入的面突出，使得在配对接触部在滑轨上滑动期间基体不与配对接触部或其保持装置接触。
[0049]滑轨因此还稍微从基体的相应的面突出，其中这些滑轨无论如何都在与相应的配对接触部接触时逐渐磨损。配对接触部为此可以弹性安放。
[0050]基体2由发泡材料、例如硬质泡沫制成，但是也可以由金属泡沫制成，其中在这种情况下，两个滑轨或接触轨la、lb必须通过绝缘层与基体2分隔开。
[0051]图2示出了类似的滑环，其中旋转轴同样可以沿纸平面中的垂直或水平方向延伸，其中基体2例如可以由蜂窝状栅格构成，所述栅格在所有侧都被相应的覆盖面包封，或者也可以将蜂窝状空腔设置在其余为实心的塑料本体中，所述塑料本体在相邻的六边形空腔之间具有相应的隔片。
[0052]图3示出了圆片状的经分段的滑环的俯视图，其中圆片状基体由四个片段5a、5b、5c和5d构成。接触轨Ie被布置为关于片段5a_5d的轴呈旋转对称，其中相邻片段之间的断裂缝隙通过滑轨Ie被桥接，并且因此滑环或基体接合在一起。断裂缝隙也可以更大，并且各个片段可以在其一侧由具有空腔的材料制成。
[0053]图4示出了间隔垫片，在所述间隔垫片的梯形凹陷中可以置入具有例如根据图5的横截面的接触轨，其中多个这样的间隔垫片沿着相应接触轨7的圆周布置，并且间隔垫片可以在端面侧、或者在圆柱形外侧或内侧处安装在相应的支承体上、例如轴承环上。
[0054]图6仅仅示出了相应接触轨的另一截面，所述接触轨同样可以被相应匹配的保持元件容纳。
[0055]图7可以以两种方式来解释并且两种解释可能性都各自导致本发明的一个变型方案。根据第一变型方案，图7示出了圆环片状基体11的部分横截面，该圆环片状基体11在其相对的两侧分别具有接触轨14a以及14b，所述接触轨在各个接触面应当被独立地控制时可以在圆周方向上断裂，其中圆周方向在此垂直于纸平面，也就是说，圆片11的轴位于图7之上，并且将与纸平面中的水平线大致平行。
[0056]在此，元件14a、14b例如可以充当接收天线，而元件13a、13b可以是发送天线。通过这种方式，可以在天线对13a、14a或13b、14b之间交换信号，而圆片11相对于容纳U形剖面的部分旋转。
[0057]根据第二变型方案，元件11也可以被构造成竖立的隔片或板，而U形剖面2被实施成环，并且能够围绕在图7之下在纸平面中水平布置的轴旋转，其中本体2又作为根据本发明的基体而具有用于减少质量和减小惯性转矩的空腔。
【权利要求】
1.一种用于在不旋转的部分与相对于其旋转的部分之间传输电信号的滑环，其中所述滑环由环形基体以及布置在所述基体的面上的至少一个滑轨构成，其特征在于，所述基体具有凹陷或空腔。
2.根据权利要求1所述的滑环，其特征在于，所述空腔包括所述基体的至少30%、优选至少50%、以及特别优选至少75%的毛体积。
3.根据权利要求1所述的滑环，其特征在于，所述滑环本体由发泡材料制成。
4.根据权利要求1或2所述的滑环，其特征在于，所述基体由被构造为蜂窝状结构的材料制成。
5.根据前述权利要求之一所述的滑环，其特征在于，所述基体由各个彼此连接的片段构成。
6.根据权利要求5所述的滑环，其特征在于，所述基体的所述片段通过至少一个滑轨或者通过至少一个单独闭合的环被接合。
7.根据前述权利要求之一所述的滑环，其特征在于，所述基体由轴承部分构成。
8.根据前述权利要求之一所述的滑环，其特征在于，所述至少一个滑轨通过力配合或形状配合的连接固定在所述基体处。
9.根据前述权利要求之一所述的滑环，其特征在于，所述至少一个滑轨由空心型材制成。
10.根据前述权利要求之一所述的滑环，其特征在于，所述至少一个滑轨在横截面中具有侧凹、凹槽或斜面。
11.根据前述权利要求之一所述的滑环，其特征在于，所述至少一个接触轨具有至少一个电容性传输单兀。
12.根据前述权利要求之一所述的滑环，其特征在于，所述至少一个接触轨被构造为用于电感性信号传输。
【文档编号】H01R39/08GK103460524SQ201280013516
【公开日】2013年12月18日 申请日期:2012年4月3日 优先权日:2011年4月4日
【发明者】H·施林 申请人:Gat传动技术有限公司