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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Übertragen
von Signalen und/oder von elektrischer Energie zu oder von einer elektrischen
und/oder elektronischen Einheit in und/oder an einer Kopfstütze eines
Fahrzeugsitzes, mit einer Verbindungseinrichtung, über die
die Kopfstütze
mechanisch mit dem Fahrzeugsitz verbindbar oder verbunden ist.
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Kopfstützen in
Kraftfahrzeugen werden zunehmend als Träger für elektronische Module genutzt,
beispielsweise Lautsprecher, Bildschirme, Rundfunkgeräte und/oder
Teile von den zuvor genannten Modulen (etwa Bedieneinheiten). Insbesondere
ist es bei einem in Fahrtrichtung nach hinten weisenden Bildschirm
auf diese Weise möglich,
dass eine hinter dem Fahrzeugsitz befindliche Person auf dem Bildschirm
dargestellte Bildinformationen betrachten kann.
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Aus
der
GB 2 102 656 A ist
eine Kopfstützen-Lautsprecheranordnung
bekannt, in der sich obere Enden von Rohren, die die Kopfstütze tragen, jeweils
an Lautsprechergehäusen öffnen, die
an den Seiten der Kopfstütze
angeordnet sind. Innerhalb der Rohre werden Lautsprecherkabel geführt. Nachteilig an
dieser Anordnung ist ein erhöhter
Aufwand bei der Montage der Kopfstütze und Lautsprecher. Die Kabel und
ihre Anschlüsse
sind schwer zugänglich.
Außerdem
muss bei höhenverstellbaren
Kopfstützen
darauf geachtet werden, dass die Kabel eine ausreichende Länge aufweisen,
um eine Zugbelastung der Kabel auszuschließen.
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Werden
die Kabel, die für
die Signalübertragung
in die Kopfstütze
und/oder für
die Stromversorgung der in der Kopfstütze angeordneten elektronischen
Einheit verwendet werden, außerhalb
der die Kopfstütze
tragenden Rohre oder Stangen geführt, wird
das Erscheinungsbild häufig
als störend
empfunden. Auch ist es in diesen Fällen leichter möglich, dass
die Kabel äußeren mechanischen
Belastungen ausgesetzt sind.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Übertragen
von Signalen und/oder von elektrischer Energie zu einer elektrischen
und/oder elektronischen Einheit in und/oder an einer Kopfstütze eines
Fahrzeugsitzes anzugeben, bei denen die zuvor genannten Nachteile
vermieden werden.
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Die
Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs
1 und durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs
9 gelöst.
Weiterbildungen sind Gegenstand der jeweils abhängigen Ansprüche.
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Es
wird vorgeschlagen, eine Verbindungseinrichtung, die der mechanischen
(insbesondere tragenden) Verbindung der Kopfstütze mit dem Fahrzeugsitz dient,
für die Übertragung
der Signale und/oder der elektrischen Energie zu verwenden. Die Verbindungseinrichtung
ist elektrisch leitend ausgeführt.
An oder in dem Fahrzeugsitz ist eine Kontakteinrichtung vorgesehen,
wobei in einem montierten Zustand der Kopfstütze die Kontakteinrichtung
und die Verbindungseinrichtung eine elektrische Verbindung zwischen
dem Fahrzeugsitz und der Kopfstütze bilden.
Beispielsweise ist die Verbindungseinrichtung ein Rohr oder eine
Stange aus einem elektrisch leitenden Material.
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Somit
können
die Signale und/oder die elektrische Energie ohne Kabel zwischen
der Kopfstütze und
dem Fahrzeugsitz übertragen
werden.
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Die
Kontakteinrichtung ist bei einer bevorzugten Ausgestaltung eine
Halteeinrichtung des Fahrzeugsitzes, die dem Halten der Verbindungseinrichtung
an dem Fahrzeugsitz dient. Die Halteeinrichtung kann eine Klammer
oder Klemme aus elektrisch leitendem Material aufweisen, die z.
B. innerhalb der Rückenlehne
des Fahrzeugsitzes angeordnet ist. Die Halteeinrichtung und die
Verbindungseinrichtung bilden somit in einem montierten Zustand
der Kopfstütze
die elektrische Verbindung zwischen dem Fahrzeugsitz und der Kopfstütze.
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Bevorzugtermaßen ist
die Verbindungseinrichtung gegenüber
der Halteeinrichtung verschiebbar ausgestaltet, sodass eine Position
der Kopfstütze relativ
zu dem Fahrzeugsitz veränderbar
ist, wobei die elektrische und eine gleichzeitig mechanische feste
Verbindung über
die Halteeinrichtung zu der Verbindungseinrichtung in einer Mehrzahl
der (Höhen-)
Positionen herstellbar ist. Die Positionierung kann z. B. gerastert
sein oder kontinuierlich verstellbar sein.
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Wird
als Halteeinrichtung eine federnde Klammer oder Klemme aus elektrisch
leitendem Material verwendet und besteht zumindest ein Teil der Oberfläche der
Verbindungseinrichtung (z. B. eine Metallstange oder ein Metallrohr)
ebenfalls aus elektrisch leitendem Material, ist auf Grund der Anpresskraft
der Klammer oder Klemme ein elektrischer Kontakt zwischen der Halteeinrichtung
und der Verbindungseinrichtung zuverlässig gewährleistet. Auch können bekannte
Konstruktionen mit Metallklammern und Metallrohren oder -stangen
in einfacher Weise genutzt werden, um die Erfindung auszuführen.
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Beispielsweise
können
zwei separate Verbindungseinrichtungen jeweils mit einer Halteeinrichtung
kombiniert werden, sodass über
die eine Kombination eine elektrische Verbindung auf einem ersten elektrischen
Potenzial und über
die andere Kombination eine elektrische Verbindung auf einem zweiten elektrischen
Potenzial hergestellt ist oder wird.
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Auf
Seite des Fahrzeugsitzes kann bei einer besonders bevorzugten Ausgestaltung
eine Modulierungseinrichtung mit der elektrischen Verbindung verbunden
sein, die ausgestaltet ist, durch Modulation Signale für die elektrische
und/oder elektronische Einheit zu erzeugen, wobei die Signale über die
elektrische Verbindung übertragbar
sind. In der Kopfstütze
kann ein (z. B. separater) Demodulator zur Demodulation der Signale
vorgesehen sein.
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Alternativ
oder zusätzlich
können
Signale jedoch auch auf andere Weise zwischen dem Fahrzeugsitz und
der Kopfstütze übertragen
werden. Auch können
die Signale unterschiedlichen Funktionen dienen, beispielsweise
ein impulsartiges elektrisches Signal zum Ein- oder Ausschalten
der Einheit in der Kopfstütze
und/oder komplexe Signale, mit denen Bildinformationen übertragen
werden.
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In
besonders vorteilhafter Weise kann die elektrische Verbindung gleichzeitig
zur Versorgung zumindest eines elektrischen Verbrauchers in der Kopfstütze mit
elektrischer Energie und zur Signalübertragung zwischen dem Fahrzeugsitz
und der Kopfstütze
genutzt werden.
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Zum
Beispiel kann für
die kombinierte Übertragung
der elektrischen Energie und der aufmodulierten Signale eine Technologie
eingesetzt werden, wie sie bereits für die kombinierte Übertragung
von elektrischer Energie und von Rundfunksignalen über eine
Antennenleitung zwischen einem Antennenverstärker und einem Autoradio eingesetzt
wird. Im Fall des Antennenverstärkers
wird die elektrische Energie zur Versorgung des Antennenverstärkers in
einer ersten Richtung über
die Antennenleitung übertragen (sogenannte
Phantomspeisung) und werden die von dem Antennenverstärker verstärkten Rundfunksignale
in der Gegenrichtung über
die Antennenleitung übertragen.
Im Hauptanwendungsgebiet dieser Ausgestaltung werden die zu übertragenden
Signale und die elektrische Energie in derselben Richtung über die
Verbindungseinrichtung übertragen,
nämlich
vom Fahrzeugsitz zu der Kopfstütze.
Die Erfindung umfasst jedoch alternativ oder zusätzlich auch den Fall der Übertragung
von Signalen von der Kopfstütze über die
Verbindungseinrichtung und die elektrische Verbindung zu dem Fahrzeugsitz.
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Gemäß einer
Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung werden Signale für die elektrische und/oder
elektronische Einheit und/oder von der Einheit zwischen dem Fahrzeugsitz
und der Kopfstütze optisch übertragen.
Es wird vorgeschlagen, die Vorrichtung so auszugestalten, dass die
Signale ganz oder teilweise mittels einer optischen Übertragungseinrichtung
von dem Fahrzeugsitz zu der Einheit und/oder von der Einheit zu
dem Fahrzeugsitz übertragbar
sind.
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Dabei
verläuft
eine Signalübertragungsstrecke
zur Übertragung
der optischen Signale bei einer besonderen Ausgestaltungsvariante
zumindest teilweise innerhalb der Verbindungseinrichtung. Bevorzugtermaßen weist
die Verbindungseinrichtung ein Rohr auf, in dem zumindest ein Teil
der Signalübertragungsstrecke
in Längsrichtung
des Rohres verläuft.
Allgemeiner formuliert wird bevorzugt, dass die optische Signalübertragung
zumindest entlang einem Teil ihrer Übertragungsstrecke innerhalb
der Verbindungseinrichtung stattfindet. Beispielsweise kann die
optische Signalübertragung,
wie noch näher erläutert wird,
unter Verwendung zumindest eines Licht emittierenden steuerbaren
Halbleiterelements (z. B. Leuchtdiode) erfolgen.
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Die
optische Übertragung
mit den in dieser Beschreibung offenbarten Merkmalen kann auch vorgesehen
sein bzw. durchgeführt
werden, wenn keine durch die Kontakteinrichtung und die Verbindungseinrichtung
bewirkte elektrische Verbindung vorhanden ist. Optional kann jedoch
eine andere elektrische Verbindung vorgesehen sein, über die
z. B. zumindest ein elektrischer Verbraucher in oder an der Kopfstütze mit
elektrischer Energie versorgt wird. Bei einer Ausführungsform
mit der optischen Übertragung ist
in oder an der Kopfstütze
ein Energiespeicher (z. B. eine konventionelle Batterie und/oder
ein Akkumulator) vorgesehen, der zumindest einen Teil der in oder
an der Kopfstütze
benötigten
elektrischen Energie bereitstellt. In diesem Fall kann auf eine
elektrische Verbindung ganz verzichtet werden.
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Unabhängig davon,
ob die elektrische Verbindung vorhanden ist oder nicht, kann die
optische Übertragung
auch nicht oder nicht ausschließlich
der Signalübertragung
dienen, sondern kann der Übertragung
von elektrischer Energie zwischen der Kopfstütze und dem Fahrzeugsitz dienen.
Beispielsweise wird hierzu auf einer Seite einer optischen Übertragungsstrecke
eine elektromagnetische Strahlung emittierende Emittiereinrichtung
vorgesehen (z. B. an oder in der Rückenlehne des Fahrzeugsitzes)
und wird auf der anderen Seite der optischen Übertragungsstrecke eine Empfangseinrichtung
vorgesehen (z. B. eine Fotodiode an oder in der Kopfstütze). In diesem
Fall wird bevorzugt, dass die Emittiereinrichtung mit Mitteln zur
Konzentration der emittierten Strahlung in Richtung des Raumwinkels
der Empfangseinrichtung kombiniert ist. Hierdurch werden Verluste
bei der Energieübertragung
minimiert. Zur Konzentration und/oder Reflektion kann in vorteilhafter
Weise auch die Verbindungseinrichtung dienen, insbesondere wenn
diese ein Rohr aufweist, durch dessen Innenraum eine optische Übertragung
stattfindet und dessen innere Wandoberfläche für die elektromagnetische Strahlung
reflektierend ausgestaltet ist.
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Unter
Bezugnahme auf die beigefügte
Zeichnung wird die Erfindung nun beispielhaft näher erläutert. Die einzelnen Figuren
der Zeichnung zeigen:
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1 eine
besonders bevorzugte Ausführungsform
der Erfindung in einer schematischen Schnittdarstellung,
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2 eine
schematische Schnittdarstellung, die eine Ausführungsform mit optische Signalübertragung
darstellt, und
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3 eine
schematische Darstellung einer Anordnung zur Versorgung eines in
einer Kopfstütze angeordneten
Verbrauchers mit elektrischer Energie.
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1 zeigt
den oberen Teil eines Fahrzeugsitzes mit einer Rückenlehne 3 und mit
einer in der Rückenlehne 3 gehalterten
Kopfstütze 1,
deren linke Seite jeweils gepolstert ist und der Aufnahme von Druckkräften dient,
die von einer auf dem Fahrzeugsitz sitzenden Person ausgeübt werden
können.
Um Details der Rückenlehne 3 besser
darstellen zu können,
ist diese übertrieben
breit dargestellt. In Wirklichkeit verlaufen die linken Oberflächen der
Rückenlehne 3 und
der Kopfstütze 1 etwa
entlang einer geraden Linie.
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Auf
der in der Darstellung rechts liegenden Rückseite der Kopfstütze 1 ist
eine elektronische Einheit 11 angeordnet, beispielsweise
ein Bildschirm. Die Kopfstütze 1 wird
von einer langgestreckten Verbindungseinrichtung 5 (insbesondere
ein Metallrohr, alternativ: eine Metallstange im wesentlichen ohne Hohlräume) getragen,
wobei die Verbindungseinrichtung 5 an der Kopfstütze 1 vorzugsweise
dauerhaft befestigt ist. Dagegen kann die relative Position der Verbindungseinrichtung 5 und
der Rückenlehne 3 in vertikaler
Richtung verändert
werden, indem die Verbindungseinrichtung 5 in einen in
der Rückenlehne 3 ausgebildeten
Aufnahmeraum 9 hineingeschoben oder aus diesem herausgezogen
wird. Innerhalb des Aufnahmeraumes 9 wird die Verbindungseinrichtung 5 von
zumindest einer Halteeinrichtung 7 festgehalten. Bei der
Halteeinrichtung 7 handelt es sich z. B. um eine Metallfeder,
die die Verbindungseinrichtung 5 in der Art einer Klammer
umfasst und dadurch eine Haltekraft ausübt. Alternativ oder zusätzlich können andere
Elemente und/oder Einrichtungen zum Halten und/oder Führen der
Verbindungseinrichtung 5 in dem Aufnahmeraum 9 vorgesehenen
sein.
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Die
Halteeinrichtung 7 ist aus elektrisch leitendem Material
hergestellt und wirkt derart mit der Verbindungseinrichtung 5 zusammen,
dass ein elektrischer Kontakt zwischen ihnen gebildet ist. Die Haltekraft
erzeugt dabei die für
eine zuverlässige
elektrische Verbindung erforderliche Anpresskraft. Insbesondere
wegen den in einem Kraftfahrzeug zu erwartenden Erschütterungen
ist eine solch hohe Anpresskraft von Vorteil. In dem hier dargestellten
Ausführungsbeispiel übernimmt
also die Halteeinrichtung 7 die Funktion der Kontakteinrichtung
gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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Eine
Modulationseinheit 13 ist über eine elektrische Leitung 14 mit
der Halteeinrichtung 7 verbunden. Über eine weitere elektrische
Leitung 15 ist die Verbindungseinrichtung 5 mit
einer Demodulationseinheit 16 verbunden, welche wiederum
mit der elektronischen Einheit 11 der Kopfstütze 1 verbunden
ist.
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Auf
diese Weise ist eine Signalübertragung von
der Modulationseinheit 13 zu der elektronischen Einheit 11 möglich. Während des
Betriebes empfängt die
Modulationseinheit 13 über
nicht näher
dargestellte Einrichtungen und/oder Mittel Signale, die zu der elektronischen
Einheit 11 zu übertragen
sind. Sie moduliert, beispielsweise durch Frequenzmodulation und/oder
Amplitudenmodulation (es sind auch digitale Modulationsverfahren
möglich),
eine elektrische Größe, die über die
elektrische Leitung 14, die Halteeinrichtung 7,
die Verbindungseinrichtung 5 und die elektrische Leitung 15 zu
der Demodulationseinheit 16 übertragen wird oder dort gleichfalls
zur Verfügung
steht. Bei der elektrischen Größe handelt
sich beispielsweise um ein elektrisches Potenzial oder eine elektrische
Spannung. Wie noch näher
anhand von 3 erläutert wird, kann dabei eine
weitere parallele elektrische Verbindung von der Rückenlehne 3 zu
der Kopfstütze 1 verwendet
werden.
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Bei
einer Ausgestaltungsvariante ist alternativ oder zusätzlich eine
Signalübertragung
in umgekehrter Richtung, von der Kopfstütze 1 zu der Rückenlehne 3 möglich. Dementsprechend
bezeichnen das Bezugszeichen 16 eine Einheit, die in der
Lage ist Signale aufzumodulieren, das Bezugszeichen 13 eine
Einheit, die in der Lage ist, Signale zu demodulieren. Ansonsten
erfolgt die Signalübertragung über dieselbe
Verbindung wie zuvor beschrieben. Weiterhin kann die Einheit 16 zusätzlich zu
Ihrer Modulationsfunktion und/oder Demodulationsfunktion ausgestaltet
sein, einen Betrieb der elektronischen Einheit 11 zu steuern.
Auch können
die Einheit 16 und die elektronische Einheit 11 zum
gemeinsamen Einbau in die Kopfstütze 1 in
ein gemeinsames Gehäuse
integriert sein und/oder aneinander befestigt sein.
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Durch
ein Pluszeichen in der Modulationseinheit 13 ist angedeutet,
dass die elektrische Verbindung von 1 auf Pluspotenzial
liegt. Beispielsweise durch die zusätzliche elektrische Verbindung
gemäß 3 kann über die
in 1 gezeigte elektrische Verbindung eine Versorgung
von zumindest einem Verbraucher in oder an der Kopfstütze 1 mit elektrischer
Energie erfolgen.
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Die
in 2 dargestellte Anordnung unterscheidet sich hinsichtlich
der zusätzlichen
oder alternativen Möglichkeit
einer optischen Signalübertragung
zwischen der Rückenlehne 3 und
der Kopfstütze 1 von
der in 1 dargestellten Anordnung. Hierzu weist der Aufnahmeraum 9 an
seinem Boden bzw. geschlossenen Ende eine erste Diode 19 auf.
Weiterhin ist an dem oberen Ende (geschlossenen Ende) der Verbindungseinrichtung 5 eine
zweite Diode 21 angeordnet. Die Verbindungseinrichtung 5 ist
als Hohlrohr mit offenem (unterem) Ende ausgebildet. Die erste Diode 19 und
die zweite Diode 21 sind so positioniert und ausgerichtet,
dass von einer der Dioden emittierte elektromagnetische Strahlung
von der anderen Diode empfangen werden kann. Beispielsweise ist
die erste Diode 19 als Leuchtdiode ausgestaltet und die
zweite Diode 21 als Fotodiode, die für elektromagnetische Strahlung
der ersten Diode 19 empfindlich ist. Die erste Diode 19 ist
mit einer Signalsteuerung 23 verbunden, die den Betrieb
der ersten Diode 19 derart steuert, dass durch die emittierte elektromagnetische
Strahlung optische Signale an die zweite Diode 21 ausgesendet
werden. Die zweite Diode 21 ist über eine Leitung 25 mit
einer Steuereinrichtung 6 verbunden. Während des Betriebes der elektronischen
Einheit 11 empfängt
die zweite Diode 21 die von der ersten Diode 19 ausgesendete
elektromagnetische Strahlung, überträgt entsprechende elektrische
Signale über
die Leitung 25 zu der Steuereinrichtung 6, woraufhin
diese die entsprechenden von der Signalsteuerung 23 erzeugten
oder empfangenen Signale identifiziert.
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Die
elektrische Energieversorgung und/oder eine zusätzliche elektrische Signalübertragung
kann wie anhand von 1 erläutert vorgesehenen sein.
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3 zeigt
schematisch eine Schnittdarstellung durch die Rückenlehne 3 und die
Kopfstütze 1 gemäß 1 oder 2,
wobei die Bildebene quer zur Sitzrichtung (d. h. die Richtung, in
die eine auf dem Sitz sitzenden Person blickt) verläuft. Die
zur Übertragung
elektrischer Energie von der Rückenlehne 3 auf
die Kopfstütze 1 erforderlichen
elektrischen Leitungs- und Kontaktelemente sind zweifach vorgesehen.
Dabei entsprechen die Ziffern der Bezugszeichen 5a, 7a, 9a, 14a, 15a den
bereits anhand von 1 und 2 erläuterten
Merkmalen. Die Bezugszeichen 5b, 7b, 9b, 14b, 15b bezeichnen
eine weitere, in gleicher Weise hergestellte Kombination von Merkmalen,
sodass eine weitere elektrische Leitungsverbindung von der Rückenlehne 3 zu
der Kopfstütze 1 gebildet
ist. Wie durch die Pluszeichen und die Minuszeichen angedeutet ist,
kann ein elektrischer Verbraucher in oder an der Kopfstütze 1,
z. B. die elektronische Einheit 11 und/oder ein dieser
Einheit 11 zugeordnetes Steuergerät (z. B. die Demodulationseinheit 16 und/oder
die Steuereinrichtung 6) auf diese Weise mit elektrischer
Energie versorgt werden. Auch eine Wechselspannungsversorgung ist über die
beiden Leitungskombinationen "a" und "b" möglich.
Dabei kann die Wechselspannung mit Ihrer Grundfrequenz als Basisfrequenz
für eine
Aufmodulation von Signalen entsprechend wie anhand von 1 erläutert dienen.