HOCHFREQUENZ-ETHERNET-SCHLEIFRINGÜBERTRAGER

Abstract

 Die Erfindung betrifft einen rotatorischen Hochfrequenz-Schleifringübertrager mit Axialanordnung der Übertragungsglieder (19, 19') zur Übertragung von Datensignalen. Der Schleifringübertrager (1) umfasst einen Bürstenträger (2) und einen Schleifringträger (3), die relativ zueinander gemäß einer Achse (A) drehbar gelagert sind. Je ein Schleifausleger (20, 20') am Bürstenträger (2) steht zur Bildung eines Übertragungsglieds (19, 19') mit einem korrespondieren Schleifring (21, 21') am Schleifringträger (21) in Kontakt. Die Schleifausleger (21, 21') sind jeweils mit Leitungen eines ersten Datenkabels (4) verbunden, und die Schleifringe (20, 20') sind mit Leitungen eines zweiten Datenkabels (5) verbunden. Jedes der Datenkabel (4, 5) umfasst zwei oder mehr Datenader-Paare (6, 7, 8, 9) mit je einer Masse-Ader (6M, 7M, 8M, 9M) und einer Signal-Ader (6S, 7S, 8S, 9S) und mindestens einen Basis-Potentialleiter (10). Der Schleifringübertrager (1) umfasst mehrere elektrisch leitfähige Scheiben (30A - 30E), die mit dem Basis-Potentialleiter (10) verbunden sind. Die Schleifringe weisen eine besondere paarweise Anordnung (21-24) zwischen den Scheiben und eine besondere Verbindung mit den Leitungen (6-9) des Datenkabels (4, 5) auf.
Die zur Veröffentlichung mit der Zusammenfassung vorgesehene Figur ist Figur 3.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft einen rotatorischen Hochfrequenz-Schleifringübertrager der passiven Bauart. Dieser weist eine Axialanordnung der Übertragungsglieder (Schleifring plus korrespondierender Schleifausleger) auf und ist zur verstärkungsfreien Übertragung von Datensignalen mit einer Frequenz ab 50 MHz, insbesondere mit 250 MHz, 500 MHz oder 1 GHz ausgelegt.

[0002] In der Praxis sind verschiedene Schleifringübertrager für Datensignale bekannt. Werden bei solchen bekannten Schleifringübertragern jedoch beispielsweise Ethernet-Signale mit einer Signalfrequenz von 100 MHz (Fast Ethernet), 250 MHz (Gigabit Ethernet) oder sogar 600 MHz oder mehr (10-Gigabit-Ethernet) angelegt, kann keine störungsfreie Datenübermittlung sichergestellt werden.

[0003] In der Praxis ist ein Schleifringübertrager bekannt, der auf seiner Mantelfläche mehrere Leiterbahnpaare aufweist. Jeweils zwischen zwei aneinander grenzenden Leiterbahnpaaren ist eine nach außen hin überstehende Schirmfläche vorgesehen, die nach innen hin mit einer sich in der Axialrichtung erstreckenden leitfähigen Rückwand verbunden sind. Derartige Schleifringübertrager sind für die Übertragung von Datensignalen mit bis zu 20 MHz gut einsetzbar. Die in Axialrichtung verlaufende Rückwand ist einstückig ausgebildet und gewährt eine freie flächige Elektronenbewegung an der Innenseite der Schleifbahnen. Ein Schleifringübertrager mit der genannten Bauart genügt nicht für eine sichere Vermeidung von Übersprechen zwischen den Datenleitungen. Außerdem hat ein solcher Übertrager Nachteile hinsichtlich der Montage. Der Anschluss der Leiterbahnen zum Zentrum des Schleifringträgers hin ist umständlich und bedarf einer separaten Isolierung. Ein Austausch von einzelnen Leiterbahnen infolge Verschleiß oder Verschmutzung ist nicht möglich.

[0004] Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen verbesserten rotatorischen Schleifringübertrager aufzuzeigen, der für eine verstärkungsfreie Übertragung von Datensignalen ab 50 MHz bis zu 1 GHz geeignet ist und bevorzugt eine günstige Montage sowie Revisionsmöglichkeiten bietet. Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen im Hauptanspruch.

[0005] Der rotatorische Hochfrequenz-Schleifringübertrager gemäß der vorliegenden Offenbarung umfasst einen in Bezug auf die Rotationsachse außen liegenden Bürstenträger sowie einen innen liegenden Schleifringträger. Der Schleifringträger hat die Grundform eines Hohlzylinders. Bürstenträger und Schleifringträger sind relativ zueinander und in Bezug auf die Rotationsachse drehbar gelagert. An dem Schleifringübertrager sind mehrere Übertragungsglieder angeordnet, wobei ein Übertragungsglied jeweils aus einem Schleifringausleger am Bürstenträger und einem in gleicher Axialhöhe angeordneten korrespondierenden Schleifring am Schleifringträger gebildet ist. Der Schleifringausleger ist mit zumindest einer Kontaktstelle am korrespondierenden Schleifring angelegt, um einen elektrischen Strom in direkten Körperkontakt zu übertragen.

[0006] Die Schleifausleger an dem Bürstenträger sind mit Datenadern eines ersten Datenkabels verbunden und die mehreren Schleifringe am Schleifringträger sind ebenfalls mit Datenadern eines zweiten Datenkabels verbunden. Jedes dieser Datenkabel weist mindestens zwei Datenader-Paare auf, die jeweils eine Masse-Ader und eine Signal-Ader umfassen, sowie zusätzlich mindestens einen Basis-Potentialleiter, der bevorzugt als Ummantelung aller Datenader-Paare ausgebildet ist. Die Datenkabel können lose aus dem Schleifringübertrager herausgeführt sein. Alternativ kann am Bürstenträger und/oder am Schleifringträger eine Steckbuchse mit einer üblichen Belegung angeordnet sein.

[0007] An dem Schleifringträger sind mehrere erste und zweite Schleifringe und am Bürstenträger sind mehrere erste und zweite Schleifausleger vorhanden, wobei jeweils ein erster und ein zweiter Schleifring bzw. ein erster und ein zweiter Schleifausleger ein Paar bilden. Diese Paare sind in Richtung der Rotationsachse nebeneinander angeordnet, wobei in jedem Paar einer der Schleifringe mit einer Masse-Ader und der andere mit einer Signal-Ader aus einem zusammengehörigen Datenader-Paar verbunden sind.

[0008] Zu beiden Seiten eines jeden Schleifring-Paares ist eine elektrisch leitfähige Scheibe angeordnet. Diese ist mit einem Basis-Potentialleiter des zweiten Datenkabels verbunden. Ferner ist an dem Schleifringträger ein dritter Schleifring in Axialrichtung neben der Gesamtheit der Schleifring-Paare angeordnet, der mit einem entsprechenden dritten Schleifausleger am Bürstenträger in Kontakt steht. Bevorzugt sind auch zu beiden Seiten des dritten Schleifringes elektrisch leitfähige Scheiben angeordnet.

[0009] Der dritte Schleifausleger ist mit einem Basis-Potentialleiter des ersten Datenkabels verbunden. Weiterhin sind alle elektrisch leitfähigen Scheiben mit dem Basis-Potentialleiter des zweiten Datenkabels elektrisch leitend verbunden.

[0010] Die elektrisch leitfähigen Scheiben erstrecken sich deutlich weiter zum Zentrum des Schleifringträgers hin als die Schleifringe. Bevorzugt bedecken die elektrisch leitfähigen Scheiben die gesamte freie Querschnittsfläche innerhalb des Schleifringträgers sowie in Überlappung mit den Schleifringen. Es können in den Scheiben Durchgänge (Öffnungen) vorgesehen werden, durch die das zweite Datenkabel und/oder ein oder mehrere Datenader-Paare hindurch verlegbar sind. Derartige Durchgänge können beispielsweise konzentrisch zur Drehachse angeordnet sein.

[0011] Es wurde durch Tests ermittelt, dass das Vorsehen von elektrisch leitfähigen Scheiben mit maximaler Erstreckung in das Zentrum des Schleifringträgers einen deutlich besseren Schutz gegen das Übersprechen von hochfrequenten Signalen bringt, als das Anordnen von Schirmflächen, die mit einer sich in Axialrichtung erstreckenden leitfähigen Rückwand verbunden sind.

[0012] Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung des Hochfrequenz-Schleifringübertragers werden die ersten und zweiten Schleifringe innerhalb eines Paares in alternierender Paar-Abfolge der Masse-Ader bzw. Signal-Ader eines zugehörigen Datenader-Paares verschaltet, d.h. in der Axialrichtung gemäß dem Schema Masse - Signal | Signal - Masse | Masse - Signal usw. oder umgekehrt. Mit anderen Worten ist die Anschlussreihenfolge derart, dass zu beiden Seiten einer zwischen zwei Schleifring-Paaren angeordneten elektrisch leitfähigen Scheibe jeweils ausschließlich Verbindungen zu einer Masse-Ader oder ausschließlich Verbindungen zu einer Signal-Ader vorliegen.

[0013] In den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den beigefügten Zeichnungen sind weitere vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung angegeben.

[0014] Die Erfindung ist in den Zeichnungen beispielhaft und schematisch dargestellt. Es zeigen:

Figur 1:

Eine Schrägbilddarstellung eines Datenkabels zur Verwendung in dem Hochfrequenz-Schleifringübertrager;

Figur 2:

eine Explosionsdarstellung eines Übertragungsglied-Paares und einer in Axialrichtung daneben angeordneten elektrisch leitfähigen Scheibe;

Figur 3:

eine Querschnittdarstellung des Hochfrequenz-Ethernet-Schleifringübertragers in einer bevorzugten Ausführungsform.

[0015] Figur 1 zeigt ein Datenkabel (4, 5) in einer Schemadarstellung. Das Datenkabel (4, 5) umfasst einen Kabelmantel (11) sowie einen in Form einer Ummantelung ausgebildeten Basis-Potentialleiter (10), die gemeinsam eine Mehrzahl von Datenader-Paaren (6, 7, 8, 9) einschließen. Jedes der Datenader-Paare umfasst eine Masse-Ader (6M, 7M, 8M, 9M) sowie eine Signal-Ader (6S, 7S, 8S, 9S). Jedes der Datenader-Paare (6, 7, 8, 9) kann gegebenenfalls durch einen zusätzlichen Basis-Potentialleiter in der Form einer Paar-Ummantelung umschlossen sein.

[0016] Figur 2 zeigt im Schrägbild einen ersten Schleifring (21) und einen zweiten Schleifring (21'), die in Richtung der Drehachse (A) zueinander benachbart angeordnet sind. Jeder der Schleifringe (21, 21') weist auf seiner Mantelfläche eine Nut auf, die hier gemäß einer bevorzugten Ausführungsvariante eine dreieckige oder trapezförmige Querschnittsform hat.

[0017] Jedem Schleifring (21, 21') ist ein Schleifausleger (20, 20') zugeordnet. Ein erster Schleifausleger (20) und ein erster Schleifring (21) bilden ein erstes Übertragungsglied (19). Ein zweiter Schleifausleger (20') und ein zweiter Schleifring (21') bilden ein zweites Übertragungsglied (19').

[0018] In dem gezeigten Beispiel ist jeder Schleifausleger (20, 20') gabelförmig ausgebildet, wobei die freien Stegenden zu beiden Seiten der Drehachse (A) tangential an den zugehörigen Schleifring (21, 21') federnd angelegt sind und insbesondere in die Nut auf der Mantelfläche eingreifen. Alternativ kann ein Schleifausleger (20, 20') lediglich ein freies Ende aufweisen. Ferner sind beliebige andere Kontakt-Geometrien für den Schleifausleger (20, 20') und den korrespondierenden Schleifring (21, 21') möglich.

[0019] Zwei nebeneinander angeordnete Schleifausleger (20, 20') bilden ein Schleifausleger-Paar (22). Zwei nebeneinander angeordnete Schleifringe (21, 21') bilden ein Schleifring-Paar (22'). In der Richtung der Drehachse (A) neben dem Schleifring-Paar (22') ist eine elektrisch leitfähige Scheibe (30A) angeordnet. Die leitfähige Scheibe (30A) weist eine deutlich größere Erstreckung zum Zentrum (A) des Schleifringträgers (3) hin auf als die Schleifringe (21, 21'). Die Scheibe (30A) bedeckt bevorzugt den gesamten Querschnitts-bereich des Schleifringträgers (3), soweit kein Durchgang für die Hindurchführung des Datenkabels (5) oder eines Datenader-Paares erforderlich ist. Die elektrisch leitfähige Scheibe (30A) kann somit bevorzugt eine vollständig geschlossene Oberfläche aufweisen. Alternativ können in der elektrisch leitfähigen Scheibe (30A) eine oder mehrere Öffnungen (31) vorgesehen sein, deren Durchmesser bevorzugt an die Größe des Datenkabels (5) oder seiner Datenader-Paare (6, 7, 8, 9) angepasst ist. Die Anzahl und Anordnung der Öffnungen (31) kann für jede elektrisch leitfähige Scheibe (30A - 30F) unterschiedlich gewählt sein und beispielsweise auf die Anzahl und Dicke der hindurch zu führenden Datenader-Paare (6, 7, 8, 9) und Basis-Potentialleiter (10, 10') abgestimmt sein (vergleiche nachfolgende Erläuterung und Figur 3). Wenn mehrere Öffnungen (31) bzw. Durchgänge auf einer elektrisch leitfähigen Scheibe (30A - 30F) vorgesehen werden, können diese beispielsweise derart angeordnet sein, dass ein Massen- bzw. Momenten-Ausgleich zwischen den im Inneren des Schleifringträgers (3) geführten Datenader-Paaren (6, 7, 8, 9) erreicht wird.

[0020] Figur 3 zeigt eine bevorzugte Ausführungsvariante des Hochfrequenz-Schleifringübertragers (1) im Querschnitt. Dieser weist einerseits einen Bürstenträger (2) auf, von dem in Figur 3 lediglich ein freies Ende der Schleifausleger (20, 20', 20") dargestellt sind. Ein erstes Datenkabel (4), das in dem gezeigten Beispiel vier Datenader-Paare (6, 7, 8, 9) aufweist, ist mit dem Bürstenträger (2), bzw. dessen Schleifauslegern (20, 20', 20") verbunden.

[0021] Der Hochfrequenz-Schleifringübertrager (1) umfasst ferner einen Schleifringträger (3) an dem zu jedem Schleifausleger (20, 20', 20") ein korrespondierender Schleifring (21, 21', 21") angeordnet ist. Der Schleifringträger (3) bzw. dessen Schleifring (21, 21', 21") sind mit einem zweiten Datenkabel (5) verbunden, das ebenfalls vier Datenader-Paare (6, 7, 8, 9) beinhaltet.

[0022] An dem Hochfrequenz-Schleifringübertrager (1) ist mit anderen Worten für jedes Datenader-Paar (6, 7, 8, 9) ein zugehöriges Übertragungsglied-Paar, bzw. jeweils ein Schleifausleger-Paar (22, 23, 24, 25) sowie ein dazu korrespondierendes Schleifring-Paar (22', 23', 24', 25') vorgesehen. Innerhalb jedes Schleifausleger-Paares (22, 23, 24, 25) ist je ein erster Schleifausleger (20) und ein zweiter Schleifausleger (20') enthalten, die einerseits mit einer Masse-Ader (6M, 7M, 8M, 9M) und andererseits mit einer Signal-Ader (6S, 7S, 8S, 9S) verbunden sind. Ebenso ist in jedem Schleifring-Paar (22', 23', 24', 25') je ein erster Schleifring (21) und ein zweiter Schleifring (21') enthalten, die ebenfalls einerseits mit einer Masse-Ader (6M, 7M, 8M, 9M) und andererseits mit einer Signal-Ader (6S, 7S, 8S, 9S) verbunden sind.

[0023] In der Axialrichtung (A) außerhalb der Gesamtheit der Schleifring-Paare (22', 23', 24', 25') ist am Schleifringträger (3) ein dritter Schleifring (21") angeordnet, der mit einem entsprechenden dritten Schleifausleger (20") am Bürstenträger (2) korrespondiert. Beide gemeinsam bilden ein drittes

[0024] Übertragungsglied. Zur Vereinfachung der Montage ist das dritte Übertragungsglied bevorzug auf derjenigen Seite des Bürstenträgers (2) bzw. Schleifringträgers (3) angeordnet, an dem das jeweilige Datenkabel (4, 5) zugeführt ist.

[0025] Die Schleifausleger-Paare (22, 23, 24, 25) sowie die Schleifring-Paare (22', 23', 24', 25') sind in Richtung der Rotationsachse (A) zueinander benachbart angeordnet. Zu beiden Seiten eines jeden Schleifring-Paares (22', 23', 24', 25') ist eine elektrisch leitfähige Scheibe (30A, 30B, 30C, 30D, 30E) angeordnet. Ferner ist bevorzugt zu beiden Seiten des dritten Schleifringes (21") eine elektrisch leitfähige Scheibe (30E, 30F) angeordnet.

[0026] Gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsvariante sind alle elektrisch leitfähigen Scheiben (30A bis 30E) mit dem Basis-Potentialleiter (10) des zweiten Datenkabels (5) elektrisch leitend verbunden, der die Gesamtheit der Datenader-Paare (6, 7, 8, 9) in diesem Datenkabel (5) ummantelt (äußerer Basis-Potentialleiter / Sammel-Basis-Potentialleiter). Die Verbindung zwischen den Scheiben (30A - 30F) kann durch einen beliebigen dünnen elektrischen Leiter erfolgen, insbesondere durch eine in dem Schleifringkörper (3) geführte elektrische Drahtleitung (Kabel, in Figur 3 ohne Bezugszeichen).

[0027] Gemäß einer alternativen Ausführungsform (nicht dargestellt) kann jedes Datenader-Paar (6, 7, 8, 9) des zweiten Datenkabels (5) einen zusätzlichen Basis-Potentialleiter (10') umfassen der bevorzugt das Datenader-Paar (6, 7, 8, 9) separat ummantelt (innerer Basis-Potentialleiter / Paar-Basis-Potentialleiter). In einem solchen Fall kann jeweils ein solcher zusätzlicher Basis-Potentialleiter (10') mit einer der elektrisch leitfähigen Scheiben (30A bis 30D) verbunden sein, insbesondere mit der Scheibe, die neben dem zu dem jeweiligen Datenader-Paar gehörigen Schleifring-Paar (22', 23', 24', 25') angeordnet ist. Die übrigen leitfähigen Scheiben (30E, 30F) sind bevorzugt mit dem äußeren Basis-Potentialleiter (10) verbunden.

[0028] In der Axialrichtung (A) wechseln sich in der Axialrichtung aufeinander folgende Übertragungsglieder-Paare (22, 22', 23, 23', 24, 24', 25, 25') in der Beschaltungsfolge ab. D.h. jeweils an ein Paar (22, 22', 24, 24') mit der Beschaltungsfolge "erst Signal-Ader dann Masse-Ader" wird ein Paar (23, 23', 25, 25') mit der umgekehrten Beschaltungsfolge "erst Masse-Ader dann Signal-Ader" anschließen usw.

[0029] Zu jeder Seite einer zwischen zwei Paaren eingeschlossene elektrisch leitfähigen Scheibe (30B, 30C, 30D) sind somit entweder ausschließlich Verbindungen zu einer Masse-Ader (6M, 7M, 8M, 9M) oder ausschließlich zu einer Signal-Ader (7S, 8S) gelegen. Gerade bei Ethernet-Datensignalen treten häufig in mehreren Datenader-Paaren gleichzeitige und gleisinnige Stromflanken auf. Die oben genannte Anordnungsfolge hat den Vorteil, dass sich derartige gegengleiche Stromverläufe zu beiden Seiten einer elektrisch leitfähigen Scheibe (30B, 30C, 30D) in der Feldwirkung nahezu aufheben und so einander weniger beeinflussen.

[0030] In dem Beispiel von Figur 3 ist neben jedem Schleifring (21, 21', 21") ein zusätzlicher Isolator-Ring (26) angeordnet. Der Isolator-Ring (26) erhöht den Abstand zu dem in Axialrichtung nächsten elektrisch leitfähigen Element (Schleifring / Scheibe) und streckt bzw. verlängert somit die Feldlinien. Hierdurch werden die Störungseinflüsse zwischen den Datenader-Paaren bzw. Übertragungsglied-Paaren vermindert. Alternativ zu einem Isolator-Ring (26) kann ein Luftspalt vorgesehen sein.

[0031] Das Vorsehen der zusätzlichen Isolator-Scheiben zu beiden Seiten eines jeden Schleifrings (21, 21', 21") führt besonders bei Signalfrequenzen ab 100 MHz zu einer deutlichen Verbesserung des Signal-zu-Rauschen-Verhältnisses im übertragenen Ethernet-Signal.

[0032] Gemäß einer bevorzugten Ausführungsvariante haben die Schleifringe (21, 21', 22'), sowie elektrisch leitfähigen Scheiben (30A bis 30E) und die Isolator-Ringe (26) jeweils einen einheitlichen axialen Teilungsabstand, d.h. einen einheitlichen Platzierungsabstand zum jeweils benachbarten Element. Der einheitliche Teilungsabstand kann beispielsweise 3 mm betragen. Ferner haben die Schleifringe (21, 21', 21"), die Isolator-Ringe (26) und die elektrisch leitfähigen Scheiben (30A - 30F) bevorzugt eine einheitliche axiale Dicke. Diese einheitliche Dicke kann beispielsweise etwa 2 mm betragen.

[0033] Durch eine solche regelmäßige Teilung wird eine modulare Anordnung geschaffen, die beispielsweise für in Axialrichtung noch weiter außen liegende Übertragungsglieder für die Übertragung von Leistungsströmen weiter verwendet werden kann. Für solche Leistungsströme kann eine deutlich engere Packungsdichte vorgesehen werden. So können insbesondere an jeder Teilungsposition in Axialrichtung nebeneinander Übertragungsglieder vorgesehen sein.

[0034] Ein besonderer Vorteil des Hochfrequenz-Schleifringübertragers gemäß der vorliegenden Offenbarung ist also, dass er mit einem Schleifringübertrager für Leistungsströme auf einem gemeinsamen Schleifringträger (3) angeordnet sein kann.

[0035] Die Dicke einer elektrisch leitfähigen Scheibe (30A bis 30F) beträgt bevorzugt mind. 1 mm, selbst wenn eine uneinheitliche axiale Teilung oder eine einheitliche oder nicht einheitliche Dicke genutzt wird, die von den oben genannten Maßen abweicht. Es hat sich gezeigt, dass erst ab der Scheibendicke von 1 mm ein Übersprechen von Signalen mit Frequenzen ab 100 MHz zwischen benachbarten Schleifring-Paaren so weit unterbunden werden kann, dass keine Beeinträchtigung der Datenübertragung mehr zu erwarten ist. Die elektrisch leitfähige Scheibe (30A - 30F) kann dabei aus mehreren geschichteten Lagen bestehen. In dem Beispiel von Figur 3 besteht jede der elektrisch leitfähigen Scheiben (30A - 30F) aus zwei Lagen, wobei jede dieser Lagen eine Dicke von 1mm hat. Alternativ könnte nur eine Einzel-Lage mit einer Dicke von 1 bis 2 mm vorgesehen sein. Ebenso könnte eine höhere Lagen-Anzahl vorgesehen sein.

[0036] Der Schleifringträger (3) weist bevorzugt die Form ein Hohlzylinders auf, in dessen Hohlraum die jeweiligen Adern und Basis-Potentialleiter (10, 10') des Datenkabels (5) geführt sind. In dem Beispiel von Figur 3 wird der Hohlzylinder durch eine Mehrzahl von in der Axialrichtung (A) aufeinander steckbare und im Wesentlichen scheibenförmige Träger (27) gebildet. Diese Träger (27) bestehen, soweit sie einen Schleifring (21, 21', 21") oder einen Isolator-Ring (26) tragen, aus einem isolierenden Material. Sie sind zur Aufnahme und konzentrischen Führung eines jeweils am Außenumfang ansetzbaren Elements ausgebildet. In oder an einem Träger (27) kann ein elektrisches Anschlussmittel vorgesehen sein, durch das eine Datenader (6S - 9S, 6M - 9M) mit einem Schleifring (21, 21', 21") verbindbar ist. In der Querschnittdarstellung von Figur 3 sind alle elektrischen Anschlüsse für die Schleifringe (21, 21', 21") in derselben Radialebene gezeigt. Sie können alternativ in unterschiedlichen Radialebenen vorgesehen sein. Insbesondere kann zwischen benachbarten Datenadern oder zwischen benachbarten Datenader-Paaren bevorzugt ein Versatzwinkel vorgesehen sein. Dieser Versatzwinkel kann bspw. 60°, 90° oder 120° betragen.

[0037] Die elektrisch leitfähige Scheibe (30A) ist in Figur 1 gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsvariante einteilig und flach ausgebildet. Sie weist eine gleichmäßige Dicke und einen Außendurchmesser auf, der zumindest dem Außendurchmesser eines Schleifrings (21, 21') entspricht. Sie hat ferner einen Innendurchmesser, der deutlich geringer ist als der Innendurchmesser eines Schleifrings (21, 21') und der insbesondere etwa dem Außendurchmesser des Datenkabels (5) entspricht.

[0038] Eine alternative einteilige Ausführung einer elektrisch leitfähigen Scheibe ist bei Anordnung gemäß Figur 3 für die oberste Scheibe (30A) dargestellt. Diese einteilige Scheibe (30A) weist auf beiden Stirnseiten eine Formgebung auf, die mit den Formen der angrenzenden Träger (27) korrespondiert. Sie hat insbesondere auf beiden Seiten Konturen, die eine konzentrische Ausrichtung zu einem benachbarten Träger (27) ermöglichen.

[0039] Die einteilige Scheibe (30A) hat ferner einen ringförmigen verdicken Außenbereich, dessen Dicke bevorzugt mit der einheitlichen Dicke der anderen ringförmigen Elemente (Schleifringe, Isolator-Ringe, 21, 21', 21", 26) übereinstimmt, sowie einen dünneren scheibenförmigen Innenbereich, dessen Dicke bevorzugt der oben genannten Mindestdicke von 1mm entspricht.

[0040] Die anderen in Figur 3 gezeigten Scheiben (30B - 30F) weisen eine alternative zwei- bzw. dreiteilige Bauart auf. Diese mehrteilen Scheiben (30B - 30F) weisen einerseits einen Außenring auf, dessen Innendurchmesser dem Innendurchmesser eines Schleifrings (21, 21') entspricht. Der Außenring ist in dem gezeigten Beispiel aus zwei Ringlagen gebildet. Er kann alternativ nur eine oder mehr Lagen aufweisen. Die mehrteiligen Scheiben (30B - 30F) weisen ferner jeweils einen mit dem Außenring elektrisch leitend verbundenen scheibenförmigen Träger (17') auf, der aus einem elektrisch leitfähigen Material gebildet ist. Die Formgebung des elektrisch leitfähigen Trägers (17') kann im Wesentlichen der Formgebung der oben beschriebenen Träger (27) aus einem Isolatormaterial entsprechen. Allerdings weist der elektrisch leitfähige Träger (27') bevorzugt einen kleineren Innendurchmesser auf, der insbesondere deutlich geringer ist als der Innendurchmesser eines Schleifrings (21, 21, 21"). Dieser Innendurchmesser kann gemäß den obigen Ausführungen an den Durchmesser des Datenkabels (5) und/oder eines Datenader-Paares (6, 7, 8, 9) angepasst sein. Demgegenüber können die Innendurchmesser der Träger (27) aus dem isolierenden Material deutlich größer bemessen sein.

[0041] Gemäß einer bevorzugten Ausbildung weist der Hochfrequenz-Schleifringübertrager (1) genau einen Bürstenträger (2) auf, in dem alle Schleifausleger (20, 20', 20") in Richtung der Drehachse (A) nebeneinander angeordnet sind. Es hat sich gezeigt, dass eine radiale Verteilung der Schleifausleger oder eine redundante Doppel-Anordnung der Schleifausleger (20, 20', 20") zu beiden Seiten des Schleifringträgers (3) die Übertragungsgüte deutlich verschlechtern.

[0042] Wie aus Figur 3 hervorgeht, weist der Schleifringträger (3) bevorzugt eine modulare Bauweise auf. Er ist insbesondere bevorzugt als ein Stecksystem ausgebildet, bei dem in der Axialrichtung (A) mehrere Träger (27, 27') nebeneinander anordenbar sind, wobei jeder dieser Träger (27, 27') einen Zentrierbund zur Führung an dem jeweils nächsten benachbarten Träger (27, 27') oder an einer einteiligen elektrisch leitfähigen Scheibe (30A) aufweist.

[0043] Abwandlungen der offenbarten Erfindung sind in verschiedener Weise möglich. Insbesondere können alle zu den jeweiligen Ausführungsbeispielen gezeigten, beschriebenen oder beanspruchten Merkmale in beliebiger Weise miteinander kombiniert, gegeneinander ersetzt, ergänzt oder weggelassen werden.

[0044] Die elektrisch leitfähigen Scheiben (30A - 30B) bestehen bevorzugt aus einem Metall mit guter elektrischer Leitfähigkeit. Also besonders günstig hat sich eine Stahl-Legierung erwiesen. Je nach Einsatzweck können alternativ eine Kupfer-Legierung oder eine AluminiumLegierung verwendet werden, wobei für Frequenzen über 100 MHz etwaig eine Schichtdicke von mehr als 1 mm zu empfehlen ist.

BEZUGSZEICHENLISTE

[0045] 

1

Schleifringübertrager

2

Bürstenträger

3

Schleifringträger

4

Datenkabel

5

Datenkabel

6

Datenader-Paar

6M

Masse-Ader

6S

Signal-Ader

7

Datenader-Paar

7M

Masse-Ader

7S

Signal-Ader

8

Datenader-Paar

8M

Masse-Ader

8S

Signal-Ader

9

Datenader-Paar

9M

Masse-Ader

9S

Signal-Ader

10

(äußerer) Basis-Potentialleiter / Sammel-Basis-Potentialleiter

10'

(innerer) Basis-Potentialleiter / Einzel-Basis-Potenzialleiter

11

Kabelmantel

19

Übertragungsglied

19'

Übertragungsglied

20

Schleifausleger

20'

Schleifausleger

20"

Schleifausleger

21

Schleifring

21'

Schleifring

21",

Schleifring

22

Schleifausleger-Paar

22'

Schleifring-Paar

23

Schleifausleger-Paar

23'

Schleifring-Paar

24

Schleifausleger-Paar

24'

Schleifring-Paar

25

Schleifausleger-Paar

25'

Schleifring-Paar

26

Isolator-Ring

27

Träger (Isolator)

27'

Träger (Leiter)

30A

elektrisch leitfähige Scheibe

30B

elektrisch leitfähige Scheibe

30C

elektrisch leitfähige Scheibe

30D

elektrisch leitfähige Scheibe

30E

elektrisch leitfähige Scheibe

31

Öffnung / Durchgang

A

Achse / Drehachse

Ansprüche

1. Rotatorischer Hochfrequenz-Schleifringübertrager mit Axialanordnung der Übertragungsglieder (19, 19') zur Übertragung von Datensignalen,

- wobei der Schleifringübertrager (1) einen Bürstenträger (2) und einen Schleifringträger (3) umfasst, die relativ zueinander gemäß einer Achse (A) drehbar gelagert sind, und

- wobei je ein Schleifausleger (20, 20') am Bürstenträger (2) zur Bildung eines Übertragungsglieds (19, 19') mit einem korrespondieren Schleifring (21, 21') am Schleifringträger (21) in Kontakt steht, und

- wobei die Schleifausleger (21, 21') jeweils mit Leitungen eines ersten Datenkabels (4) verbunden sind, und die Schleifringe (20, 20') mit Leitungen eines zweiten Datenkabels (5) verbunden sind, und

- wobei jedes der Datenkabel (4, 5) zwei oder mehr Datenader-Paare (6, 7, 8, 9) mit je einer Masse-Ader (6M, 7M, 8M, 9M) und einer Signal-Ader (6S, 7S, 8S, 9S) und mindestens einen Basis-Potentialleiter (10) umfasst,

dadurch gekennzeichnet, dass

- je erste und zweite Schleifringe (20, 20') sowie die korrespondierenden Schleifausleger (21, 21') zur Bildung von Paaren (21, 22, 23, 24, 22', 23', 24', 25') in Axialrichtung nebeneinander angeordnet und mit einer Masse-Ader (6P) sowie einer Signal-Ader (6S) aus einem zusammengehörigen Datenader-Paar (6) verbunden sind;

- in Axialrichtung zu beiden Seiten jedes Schleifring-Paares (21, 22, 23, 24) eine elektrisch leitfähige Scheibe (30A, 30B, 30C, 30D, 30E) angeordnet ist, und

- ein dritter Schleifring (21") in Axialrichtung neben der Gesamtheit der Schleifring-Paare (21, 22, 23, 24) angeordnet ist und mit einem dritten Schleifausleger (20") in Kontakt steht, und

- der dritte Schleifausleger (20") mit dem Basis-Potentialleiter (10) des ersten Datenkabels (4) verbunden ist, und

- der dritte Schleifring (21") sowie alle elektrisch leitfähigen Scheiben (30A, 30B, 30C, 30D, 30E) mit dem Basis-Potentialleiter (10) des zweiten Datenkabels (5) verbunden sind.

2. Hochfrequenz-Schleifringübertrager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten und zweiten Schleifausleger (20, 20') und ersten und zweiten Schleifringe (21, 21') in benachbarten Paaren (22, 23, 24, 25, 22', 23', 24', 25') jeweils derart angeschlossen sind, dass zu beiden Seiten einer elektrisch leitfähigen Scheibe (30B, 30C, 30D) jeweils ausschließlich Verbindungen zu einer Masse-Ader (6M, 7M, 8M, 9M) oder jeweils ausschließlich Verbindungen zu einer Signal-Ader (6S, 7S, 8S, 9S) vorliegen.

3. Hochfrequenz-Schleifringübertrager nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, in Axialrichtung neben jedem Schleifring (21, 21', 21") ein Isolator-Ring (26) angeordnet ist.

4. Hochfrequenz-Schleifringübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schleifringe (21, 21', 22') und die elektrisch leitfähigen Scheiben (30A - 30E) und etwaig die Isolator-Ringe (26) mit einem einheitlichen axialen Teilungsabstand zueinander angeordnet sind.

5. Hochfrequenz-Schleifringübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schleifringe (21, 21', 22') und die Isolator-Ringe (26) sowie etwaig die elektrisch leitfähigen Scheiben (30A - 30E) eine einheitliche axiale Dicke aufweisen.

6. Hochfrequenz-Schleifringübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch leitfähigen Scheiben (30A - 30E) eine axiale Dicke von mindestens 1 Millimeter aufweisen.

7. Hochfrequenz-Schleifringübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere in Axialrichtung aufeinander steckbare und im wesentlichen scheibenringförmige Träger (27) aus einem isolierenden Material zur Aufnahme und konzentrischen Führung der Schleifringe (12, 21', 21") und etwaig der Isolator-Scheiben (26) auf der Achse (A) vorgesehen sind.

8. Hochfrequenz-Schleifringübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch leitfähigen Scheiben (30A - 30E) einen Außendurchmesser aufweisen, der zumindest dem Außendurchmesser eines Schleifrings (21, 21', 21") entspricht, und einen Innendurchmesser, der deutlich geringer ist als der Innendurchmesser eines Schleifrings (21, 21', 21") und der insbesondere etwa dem Außendurchmesser des Datenkabels (5) entspricht.

9. Hochfrequenz-Schleifringübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine elektrisch leitfähige Scheibe (30A - 30E) mehrteilig ausgebildet ist und insbesondere einen Außenring aufweist, dessen Innendurchmesser dem Innendurchmesser eines Schleifrings (21, 21', 21") entspricht, sowie einen mit dem Außenring elektrisch leitend verbundenen scheibenförmigen oder scheibenringförmigen Träger (17') aus einem elektrisch leitfähigen Material, wobei der Innendurchmesser eines scheibenringförmigen Trägers (17') deutlich geringer ist als der Innendurchmesser eines Schleifrings (21, 21', 21").

10. Hochfrequenz-Schleifringübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass alle Schleifausleger (20, 20', 20") in der Axialrichtung nebeneinander angeordnet sind.

11. Hochfrequenz-Schleifringübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schleifringträger (3) die Grundform eines Hohlzylinders aufweist, wobei die Adern des Datenkabels (5) in dessen Hohlraum geführt sind.

Zeichnung