-
Stand der
Technik
-
Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur kontaktlosen Übertragung
von Energie und/oder Daten in einem Fahrzeug. Insbesondere betrifft
die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zur kontaktlosen Übertragung
zwischen einer karosserieseitigen Einrichtung und einer an der Karosserie
angeordneten Einrichtung im Fahrzeug, beispielsweise einem Fahrzeugsitz
oder am Lenkrad.
-
Die Übertragung
von Energie und Daten in einem Fahrzeug erfolgt heutzutage üblicherweise über elektrische
Leitungen sowie galvanische Kontakte, welche als Stecker ausgebildet
sind. Dies gilt in der Regel auch für die in einem Fahrzeug befindlichen
Fahrzeugsitze und die damit verbundenen Systeme, z.B. Rückhaltesysteme
in Form von Gurtstraffern, Sitzmatten für eine Kindersitzerkennung
und Airbags sowie für
elektrische Verstellsysteme eines Fahrzeugsitzes und Sitzheizungen.
-
Neuere
Fahrzeuge, insbesondere die sogenannten Vans, erlauben einem Fahrzeugnutzer
den Ein- und Ausbau von zusätzlichen
Sitzen bzw. eine Anordnung von Sitzen in unterschiedlichen Positionen
im Fahrzeug. Hierbei tritt bei der Verwendung von Steckkontakten
das Problem auf, dass die Lebensdauer der Steckkontakte auf ca.
100 Steckzyklen limitiert ist. Dadurch kann bei einem häufigen Positionswechsel
bzw. Ein-/Ausbau der Sitze eine Beschädigung des Steckkontaktes resultieren.
Weiterhin besteht die Gefahr, dass ein Nutzer die Steckkontakte
nach einem erfolgten Umbau der Sitze nicht verbindet, sodass die
im Sitz integrierten Systeme, insbesondere Rückhaltesysteme, in Falle eines
Unfalls nicht aktiviert werden können.
-
Um
die Bedienbarkeit beim Ein-/Ausbau von Fahrzeugsitzen zu verbessern,
wurde daher beispielsweise in der
DE 10149331 A1 oder der
DE 10164068 A1 vorgeschlagen,
eine Daten- und/oder Energieübertragung
zwischen der Fahrzeugkarosserie und einem Fahrzeugsitz mittels einer
induktiven Übertragung
zu ermöglichen.
-
Vorteile der
Erfindung
-
Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
zur kontaktlosen Übertragung
von Energie und/oder Daten in einem Fahrzeug gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs
1 weist demgegenüber
den Vorteil auf, dass eine kontaktlose Übertragung von Energie und/oder
Daten auf HF-Basis möglich
ist. Dabei liegt die Frequenz der Energie- und Datenübertragung
bei größer oder
gleich 100 KHz und besonders bevorzugt im MHz-Bereich. Durch die Übertragung
auf HF-Basis kann eine sichere und schnelle Übertragung gewährleistet
werden. Dadurch kann auf die notwendigen Steckkontakte verzichtet
werden und insbesondere bei Fahrzeugen mit variabel anordenbaren
Fahrzeugsitzen ein problemloser Ein- bzw. Ausbau realisiert werden.
Besonders bevorzugt liegt das für
die HF-Übertragung
verwendete ISM-Band bei ca. 13,56 MHz. Dadurch kann quasi eine stationäre Feldverteilung
(geometrische Abmessungen sind sehr viel kleiner als die Wellenlänge) erreicht
werden, welche zu nahezu konstanten Feldverhältnissen auf der gesamten Wellenleiterstrecke
führt.
Durch diese relativ niedrige HF-Frequenz resultieren weiterhin niedrige
Kosten, da eine kostengünstige
Elektronik einsetzbar ist. Bei Verwendung einer koaxial geschlitzten
Anordnung werden andere Funksysteme oder Personen nicht beeinflusst,
sodass eine exzellente elektromagnetische Verträglichkeit vorhanden ist. Darüber hinaus
treten keine Schwunderscheinungen, wie beispielsweise durch Mehrwegeausbreitung,
auf.
-
Die
Unteransprüche
haben bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung zum Gegenstand.
-
Vorzugsweise
erfolgt die kontaktlose Übertragung
auf HF-Basis mittels
kapazitiver Kopplung oder induktiver Kopplung oder einer Aperturkopplung
oder einer Kombination der drei Möglichkeiten. Bei einer induktiven
Ein-/Auskopplung werden die magnetischen Feldlinien abgegriffen,
während
bei einer kapazitiven Ein- bzw. Auskopplung die elektrischen Feldlinien
des elektromagnetischen Feldes abgegriffen werden. Bei der Aperturkopplung
werden geeignete Aperturen, z.B. Antennen, in der karosserieseitigen
Einrichtung sowie einem entsprechenden Gegenstück in der weiteren Einrichtung,
z.B. dem Fahrzeugsitz, vorgesehen. Wenn die Aperturen der karosserieseitigen
Einrichtung und der weiteren Einrichtung zueinander ausgerichtet
sind, kann die kontaktlose Übertragung
erfolgen.
-
Vorzugsweise
ist die Einrichtung, zu welcher Energie und/oder Daten kontaktlos übertragen
werden, ein Fahrzeugsitz und die karosserieseitige Einrichtung eine
an der Karosserie befestigte Sitzschiene. Dabei fungiert die Sitzschiene
als Wellenleiter, sodass die karosserieseitige Übertragungseinheit in die Sitzschiene integriert
ist. Die Sitzschiene ist zumindest teilweise als Koaxialelement
oder als Zweidrahtleitung oder als planare Struktur oder als Hohlleitung
ausgebildet. Besonders bevorzugt wird hierbei eine koaxiale Struktur
verwendet. Weiterhin verhindert die Verwendung einer Sitzschiene
eine unerwünschte
Abstrahlung in den Fahrzeuginnenraum. Dies gewährleistet eine hohe elektromagnetische
Verträglichkeit.
Die sitzseitige Übertragungseinrichtung
ist dabei in die Sitzschiene eingekoppelt. Zur Übertragung wird der existierende
Verschiebungsstrom als wesentliches Merkmal hochfrequenter elektromagnetischer
Felder ausgenutzt. Der Verschiebungsstrom ermöglicht es, Energie und Daten
ohne galvanischen Kontakt zu übertragen,
wobei bei geeigneter Auslegung der Geometrie eine (unerwünschte)
Abstrahlung in den Fahrzeuginnenraum vermieden werden kann. Der
im Schienensystem erzeugte HF-Strom wird durch die in das Schienensystem
eingekoppelte sitzseitige Übertragungseinrichtung
abgegriffen, wodurch die kontaktlose Übertragung von Daten und/oder
Energie realisiert ist. Somit sind in der Sitzschiene nur geringe
Modifikationen notwendig.
-
Besonders
bevorzugt basiert die kontaktlose Übertragung von Energie und/oder
Daten auf einer kapazitiven Kopplung. Die kapazitive Ein-/Auskopplung
von Energie und/oder Daten erfolgt dabei beispielsweise mittels
eines Stempels. Der Stempel ist dabei in die Sitzschiene eingeführt und
greift den HF-Strom ab. Vorzugsweise ist bei der kapazitiven Kopplung
nach der kontaktlosen Übertragung
eine resonante Struktur, z.B. ein Schwingkreis, insbesondere ein
Parallelschwingkreis, angeordnet. Dadurch kann ein besonders hoher
Wirkungsgrad bei der Übertragung
realisiert werden. Es sei angemerkt, dass die resonante Struktur
auch ein Serienschwingkreis sein kann.
-
Weiter
bevorzugt erfolgt eine Ein-/Auskopplung von Energie und/oder Daten
einstufig über
den Stempel. Dadurch kann ein sehr kompakter Aufbau erhalten werden.
Gemäß einer
anderen bevorzugten Ausgestaltung erfolgt eine zweistufige Ein-/Auskopplung von
Energie und Daten über
ein Zwischenelement und den Stempel. Vorzugsweise ist das Zwischenelement
dabei an einem Schlitten eines Fahrzeugsitzes angeordnet, wobei
der Schlitten in einer an der Fahrzeugkarosserie integrierten Sitzschiene
bewegbar ist. Dabei ist das Zwischenelement vorzugsweise als isolierte
Kondensatorplatten am Schlitten ausgebildet.
-
Um
bei Verwendung der Sitzschiene eine besonders kompakte Struktur
bereitzustellen, ist vorzugsweise ein Innenleiter in der Sitzschiene
am Boden oder in einer Seitenwand der Sitzschiene angeordnet. Gemäß einer
anderen bevorzugten Ausgestaltung ist ein Innenleiter an einer an
der Sitzschiene parallel zur Sitzschiene verlaufenden, kanalförmigen Kammer
angeordnet.
-
Vorzugsweise
sind mehrere Fahrzeugsitze in einer gemeinsamen Sitzschiene angeordnet
und eine zusätzliche
Einrichtung zur Erfassung der Position der jeweiligen Fahrzeugsitze,
welche auch Einzelsitze sein können,
ist vorgesehen. Diese zusätzliche
Einrichtung ist vorzugsweise ein Impulsreflektometer oder eine Funkvorrichtung
oder eine potentiometerbasierte Einrichtung oder eine Ultraschalleinrichtung.
Somit kann die Position von zwei oder mehreren Sitzen in einer Sitzschiene
erfasst werden. Dadurch kann auch die Position des Sitzes relativ
zur Fahrzeugkarosserie sicher bestimmt werden, sodass beispielsweise
die Sitzposition im Fahrzeug für
ein Auslöseverhalten
eines Airbags (z.B. gestufte Auslösung abhängig von der Sitzposition)
berücksichtigt
werden kann.
-
Wenn
die zusätzliche
Einrichtung ein Impulsreflektometer ist, wird vorzugsweise ein am
Sitz angeordneter Stempel für
die kapazitive Übertragung
als Reflektionselement verwendet.
-
Wenn
die zusätzliche
Einrichtung eine Funkvorrichtung ist, ist in jedem Sitz ein Sender
angeordnet und mindestens zwei Empfänger sind an der Karosserie
angeordnet, und die Sitze können
zeitversetzt ein Funksignal senden. Dadurch können die Signale einzelner
Sitze unterschieden werden.
-
Wenn
die zusätzliche
Einrichtung eine potentiometerbasierte Einrichtung ist, wird vorzugsweise
am Innenleiter der Sitzschiene ein Spannungsabfall von der Quelle
bis zum Ende der Sitzschiene erzeugt und dadurch ist die Spannung über die
kapazitive Kopplung messbar, sodass die Position des Sitzes innerhalb
der Sitzschiene bestimmt werden kann. Dies hat den Vorteil, dass
weniger zusätzliche
Einrichtungen zur Bestimmung der Position der Sitze in der Sitzschiene
notwendig sind.
-
Wenn
die zusätzliche
Einrichtung eine Ultraschalleinrichtung ist, umfasst die Ultraschalleinrichtung vorzugsweise
Sensoren, welche an der Fahrzeugkarosserie angeordnet sind und die
Position der Sitze mittels Ultraschall bestimmt werden kann. Die
Sensoren sind vorzugsweise in der Sitzschiene angeordnet.
-
Um
eine Verletzung von Insassen durch zu stark ausgelöste Rückhaltesysteme
zu verhindern, werden die Daten über
die Position der Fahrzeugsitze vorzugsweise in einem Airbag- Steuergerät verarbeitet.
Dadurch kann sichergestellt werden, dass beispielsweise bei einem
Unfall eine Auslösung
des Airbags in geringerem Umfang erfolgt, wenn die Sitzposition
nahe dem Airbag ist.
-
Zeichnung
Nachfolgend werden unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung
Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung im Detail beschrieben. In der Zeichnung
ist:
-
1 eine
schematische Darstellung der kontaktlosen Energie- und/oder Datenübertragung
zwischen einer karossieseitigen und einer sitzseitigen Einrichtung,
-
2 eine
perspektivische Ansicht einer Sitzschiene, welche als Koaxialleiter
für die
erfindungsgemäße kontaktlose Übertragungsvorrichtung
verwendet wird,
-
3 ein
Ersatzschaltbild einer kapazitiven Ein-/Auskopplung gemäß einem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung,
-
4 eine
perspektivische Schnittansicht einer Ausführungsform mit kapazitiver
Ein-/Auskopplung gemäß der vorliegenden
Erfindung,
-
5 ein
Ersatzschaltbild einer kapazitiven Ein-/Auskopplung mit einem Anpassnetzwerk
und einer Gleichrichterschaltung,
-
6a und 6b Schnittansichten
einer Vorrichtung zur kontaktlosen Übertragung gemäß einem zweiten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung,
-
7a und 7b Schnittansichten
einer Vorrichtung zur kontaktlosen Übertragung gemäß einem dritten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung,
-
8a, 8b und 8c schematische
Ansichten einer Vorrichtung zur kontaktlosen Übertragung gemäß einem
vierten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung,
-
9 eine
schematische Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß einem
fünften Ausführungsbeispiel
der Erfindung, und
-
10 eine
schematische Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß einem
sechsten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung.
-
Beschreibung
der Ausführungsbeispiele
-
Nachfolgend
wird unter Bezugnahme auf die 1 bis 5 die
schematische Funktionsweise einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur kontaktlosen Übertragung
von Energie und/oder Daten sowie ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung beschrieben.
-
1 zeigt
in schematischer Weise die prinzipielle Funktionsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung
zur kontaktlosen Übertragung
von Energie und/oder Daten in einem Fahrzeug. Bei einer karosserieseitigen
Einrichtung 1 ist eine Quelle/Senke von Energie und/oder
Daten und eine weitere Einrichtung 5, z.B. eine Einrichtung
in einem Fahrzeugsitz 6, vorgesehen, um zwischen den Einrichtungen 1 und
5 eine kontaktlose Übertragung
von Energie und/oder Daten zu ermöglichen. Die kontaktlose Übertragung
basiert dabei auf einer HF-Übertragung
bei vorzugsweise 13,56 MHz. Mit 2 ist eine karosserieseitige Übertragungseinrichtung
bezeichnet und mit 4 eine sitzseitige Übertragungseinrichtung. Das
Bezugszeichen 3 kennzeichnet die kontaktlose Übertragungsstrecke
zwischen der Karosserie und dem Fahrzeugsitz.
-
Im
ersten Ausführungsbeispiel
ist die karosserieseitige Übertragungseinrichtung 2 eine
Sitzschiene, welche an der Fahrzeugkarosserie befestigt ist und
die sitzseitige Übertragungseinrichtung 4 ist
ein Stempel 11. 2 zeigt eine prinzipielle Darstellung
der Sitzschiene und 4 eine Detaildarstellung einer
kontaktlosen Übertragungsstrecke
zwischen der Sitzschiene und dem Fahrzeugsitz. Die karosserieseitige
Einrichtung 1 ist beispielsweise eine Steuereinrichtung
und die weitere Einrichtung 5 ist beispielsweise eine Sitzheizung oder
ein Antrieb für
einen Gurtstraffer oder eine Sitzmatte für Kindersitz-/Personenerkennung
oder eine Auslösevorrichtung
für einen
Airbag.
-
Gemäß dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel
ist die karosserieseitige Übertragungseinrichtung 2 in die
Sitzschiene integriert. Wie im Prinzip in 2 gezeigt,
weist die Sitzschiene einen Innenleiter 7, welcher in einem
Dielektrikum 9 eingebettet ist, und einen Außenleiter 8 auf.
Der Außenleiter 8 ist
geschlitzt ausgebildet. Somit wird eine koaxiale Struktur der Sitzschiene
erhalten. Als Außenleiter 8 kann
das Hohlprofil der eigentlichen Führungsschiene der Sitzschiene
verwendet werden. Obwohl der Außenleiter 8 nicht
vollständig
geschlossen ist, wird keine Energie (im Sinne einer Antenne) in
den Innenraum des Fahrzeugs abgestrahlt. Dadurch sind Störungen im
Sinne von EMV und EMVU stark eingeschränkt. Es sei angemerkt, dass
auch andere Leitungstypen, wie z.B. Zweidrahtleitungen, planare
Strukturen, Hohlleitungen usw. prinzipiell denkbar sind und anstatt
der koaxialen Struktur verwendet werden können. Die koaxiale Wellenleiterstruktur
weist jedoch einige Vorteile auf, nämlich eine sehr geringe Übertragungsdämpfung,
keine Abstrahlung (Wellenablösung) der
partiell offenen Leitung (es ist lediglich ein geringes Streufeld
vorhanden), geringe Empfindlichkeit gegenüber Störfeldern von außen, keine
Schwunderscheinungen (z.B. durch Mehrwegeausbreitung) und nahezu keine
Beeinflussung anderer Funksysteme oder Personen durch Eigenabstrahlung.
-
Hinsichtlich
der Auswahl der Arbeitsfrequenz für die kontaktlose HF-Übertragung
sei angemerkt, dass insbesondere eine Verwendung der Frequenz von
ca. 13,56 MHz im ISM-Band vorteilhaft ist. Bei dieser Betriebsfrequenz
liegt quasi eine stationäre
Feldverteilung vor (d.h. die geometrischen Abmessungen sind sehr viel
kleiner als die Wellenlänge),
was nahezu zu konstanten Feldverhältnissen auf der gesamten Wellenleiterstrecke
führt.
Weiterhin handelt es sich um eine zulassungsfreie ISM-Frequenz,
wobei insgesamt die Frequenz noch relativ niedrig ist, sodass daraus
niedrige Kosten aufgrund kostengünstiger
Elektronik gewährleistet
sind.
-
Eine
Einkopplung von Energie und/oder Daten in die Sitzschiene kann beispielsweise über eine SMA-Buchse
erfolgen.
-
Bei
der kontaktlosen Übertragung
von Daten und/oder Energie auf HF-Basis wird die Existenz des Verschiebungsstroms
als wesentliches Merkmal hochfrequenter elektromagnetischer Felder
ausgenutzt. In diesem Ausführungsbeispiel
ist eine kapazitive Übertragung
verwirklicht. Wenn ein Fahrzeugsitz an einer entsprechenden Sitzposition
in eine nicht dargestellte Raste in der Sitzschiene einrastet, kann
mittels eines mit dem Fahrzeugsitz verbundenen Stempels
11 die
kontaktlose Übertragung
erfolgen. In
3 ist das Ersatzschaltbild der
in
4 gezeigten Sitzschiene mit kapazitiver Kopplung
auf HF-Basis und dem Anschluss an eine Signalquelle mit einem Innenwiderstand
Ri dargestellt. Eine Leerlaufkapazität C
L entsteht
durch Transformation des Leerlaufs zur Quelle hin und hat einen
umso größeren Wert,
je weiter die Auskopplung vom Ende der Schiene entfernt stattfindet.
Die bestimmende Größe einer
resultierenden Koppelkapazität
C
K ist die Stempelkapazität C
S bzw. eine Plattenkapazität C
P eine Fläche
des mit dem elektrischen Feld des Innenleiters
7 in Berührung kommenden
Stempels
11. Die Koppelkapazität C
K wird
durch eine Reihenschaltung der Stempelkapazität C
S und
der Plattenkapazität
C
P gebildet. Hierbei gilt:
-
Wenn
die Plattenkapazität
CP sehr viel größer als die Stempelkapazität CS ist, gilt in Näherung, dass die Koppelkapazität CK ungefähr
gleich der Stempelkapazität
CS ist (CK ≈ CS). Durch geeignete Wahl der geometrischen
Parameter sowie der Materialien (z.B. durch eine dielektrische Beschichtung)
kann die Stempelkapazität
CS und damit die Koppelkapazität CK eingestellt werden.
-
Weiterhin
kann ein Anpassungsnetzwerk nach der Koppelkapazität vorgesehen
werden, dessen Ziel und Aufgabe es ist, eine möglichst hohe Leistung an eine
Last einer weiteren Einrichtung im Fahrzeugsitz zu übertragen,
wobei ein möglichst
hoher Wirkungsgrad vorhanden sein sollte. D.h., eine Differenz zwischen
der abgegebenen Wirkleistung an den Klemmen der Signalquelle 1 und
der Leitung am Lastwiderstand ist klein zu halten. Für diesen
Zweck eignet sich eine resonante Struktur, welche vorzugsweise in
Form eines Parallelschwingkreises ausgebildet ist. Dies ist in 5 dargestellt.
Für elektronische
Schaltungen mit Logikbausteinen ist es dabei notwendig, die übertragene
Wechselspannung gleichzurichten. Dies kann mittels einer Einweggleichrichterschaltung
und den Anschluss an den Parallelresonanzkreis realisiert werden.
Durch die Gleichrichtung, die den Schwingkreis nur während einer
Halbperiode belastet und Energie entnimmt, ändert sich die Gesamtimpedanz
der Schaltung bei gleichen Lastwiderständen, was zu einer Verschiebung
der Leistungskurve über
der Frequenz führt.
Zusätzlich
nimmt die Leistung durch Verluste an der Diode D geringfügig ab.
-
4 zeigt
im Detail eine Ausführungsform
einer kapazitiven Ein-/Auskopplung von Energie und/oder Daten gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel.
Hierbei ist ein Stempel 11 an einer mit dem Fahrzeugsitz
verbundenen Platte 10 angeordnet. Der Stempel 11 weist
eine im Wesentlichen bogenförmige
Ausnehmung auf, welche zumindest teilweise den Innenleiter 7 der
koaxialen Struktur umgreift. Somit kann erfindungsgemäß auf HF-Basis
mittels einer kapazitiven Übertragung
von Energie und/oder Daten eine kontaktlose Übertragung von einer Fahrzeugkarosserie
auf einen Fahrzeugsitz realisiert werden. Somit kann auf das aus
dem Stand der Technik verwendeten Kabel verzichtet werden und eine
benutzerunabhängige
Sicherheit im Zusammenhang mit in den Sitzen integrierten Rückhaltesystemen
erhöht
werden. Weiterhin können
dadurch beliebige Konfigurationen einer Positionierung von Fahrzeugsitzen
relativ zu einer Fahrzeugkarosserie realisiert werden. Besonders
kostengünstig
wirkt sich hierbei die Verwendung der Sitzschienen für die Fahrzeugsitze
als eine Übertragungseinrichtung
der Vorrichtung zum kontaktlosen Übertragen aus. Es sei weiterhin
angemerkt, dass üblicherweise
für jeden
Sitz zwei Sitzschienen vorgesehen werden, sodass für jeden
Sitz auch ein redundantes Übertragungssystem
sichergestellt werden kann. Durch die Verwendung der HF-Technik
zur kontaktlosen Übertragung
können
hohe Wirkungsgrade von deutlich über
70 % für
die Energieübertragung
erzielt werden. Weiterhin sind nur geringe Modifikationen an den
bereits im Einsatz befindlichen Sitzschienen erforderlich. Durch
einen modularen Aufbau können
weiterhin kontaktlose Übertragungsvorrichtungen
auch für
unterschiedlichste Fahrzeughersteller mit verschiedensten Konfigurationen
bereitgestellt werden. Weiterhin ist die erfindungsgemäße kontaktlose Übertragung
auf HF-Basis auch unempfindlich gegenüber starken Verunreinigungen,
wie sie im Fußbereich
von Fahrzeugen häufiger
auftreten können.
-
Nachfolgend
wird unter Bezugnahme auf die 6a und 6b eine
Vorrichtung zur kontaktlosen Übertragung
von Energie und/oder Daten gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung beschrieben. Dabei sind gleiche bzw.
funktional gleiche Teile mit den gleichen Bezugszeichen wie im ersten
Ausführungsbeispiel
bezeichnet. 6a ist eine Schnittansicht durch
die Sitzschiene 2 und 6b ist
eine Schnittansicht entlang der Linie VI-VI von 6a.
Die Sitzschiene 2 weist einen im Wesentlichen U-förmigen Außenleiter 8 und
einen flachen Innenleiter 7 auf. Somit ist die Sitzschiene 2 wieder
als Koaxialleitung ausgebildet. Eine kapazitive Auskopplung aus
der Sitzschiene 2 erfolgt mittels eines Stempels 11,
welcher einen Basisteil 11a und einen Verbindungsteil 11b aufweist,
welcher mit einer elektrischen Einrichtung im Fahrzeugsitz verbunden
ist. Der Basisteil 11a ist dabei als im Wesentlichen rechteckige
Platte ausgebildet und wird in einem geringen Abstand über dem
Innenleiter 7 geführt.
Zusätzlich
ist in der Sitzschiene 2 noch ein Schlitten 12 angeordnet,
an welchem der Fahrzeugsitz befestigt ist. Hierbei ist der Stempel 11 nicht
mit dem Schlitten 12 fest verbunden, sondern direkt mit
dem Fahrzeugsitz. Der Schlitten 12 kann beispielsweise über Rastverbindungen mit
der Sitzschiene verbunden sein. Dadurch kann das zweite Ausführungsbeispiel
auf einfache Weise für
unterschiedliche Sitzschienen mit gegebenenfalls unterschiedlichen
Befestigungsmöglichkeiten
für die
Sitze, z.B. mittels Schlitten oder Abstützungen am Fahrzeugsitz, welche
direkt in der Schiene 2 geführt sind, ausgelegt werden.
Dadurch kann die Variantenanzahl reduziert werden.
-
Somit
ermöglicht
die Vorrichtung zur kontaktlosen Übertragung gemäß dem zweiten
Ausführungsbeispiel
eine direkte Auskopplung von Energie und/oder Daten über den
Stempel 11 zur elektrischen Einrichtung im Fahrzeugsitz.
-
Nachfolgend
wird unter Bezugnahme auf die 7a und 7b eine
Vorrichtung zur kontaktlosen Übertragung
gemäß einem
dritten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung beschrieben. Gleiche bzw. funktional
gleiche Teile sind dabei mit den gleichen Bezugszeichen wie im ersten
Ausführungsbeispiel
bezeichnet. Das dritte Ausführungsbeispiel
entspricht im Wesentlichen dem zweiten Ausführungsbeispiel, wobei im Unterschied
zum zweiten Ausführungsbeispiel
beim dritten Ausführungsbeispiel
eine zweistufige Übertragungsstruktur
zur Auskopplung von Energie und/oder Daten vorgesehen ist. Hierzu
ist ein zweites Auskopplungselement 13 vorgesehen, welches,
wie in 7a gezeigt, von der Seitenansicht
im Wesentlichen U-förmig ausgebildet
ist und zwei parallel zueinander angeordnete Wandflächen aufweist.
Zwischen diesen beiden Wandflächen
ist ein Stempel 11 angeordnet. Das zweite Auskopplungselement 13 ist
dabei mit einem Schlitten 12 fest verbunden und wird entsprechend
einer Verstellung des Fahrzeugsitzes gemeinsam mit dem Schlitten 12 verfahren.
Der Stempel 11 ist im Fahrzeugsitz selbst integriert und
wird mit diesem verfahren, sodass sich die Relativposition zwischen
dem Stempel 11 und dem zweiten Auskopplungselement 13 nicht ändert. Durch eine
Ausbildung gemäß dem dritten
Ausführungsbeispiel
kann ein modularer Aufbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung für unterschiedliche
Schlitten zur Verwendung in Sitzschienen von Fahrzeugen realisiert
werden. Hierdurch ergibt sich ein einfaches Eintauchen des Stempels
in die Sitzschiene, da die Basisplatte fehlt.
-
Bezugnehmend
auf die 8a bis 8c wird
nachfolgend ein viertes Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung beschrieben, wobei wiederum gleiche bzw.
funktional gleiche Teile mit den gleichen Bezugszeichen wie in den
ersten Ausführungsbeispielen
bezeichnet sind.
-
Wie
in den 8a bis 8c gezeigt,
ist im Unterschied zu den vorhergehenden Ausführungsbeispielen beim vierten
Ausführungsbeispiel
der Innenleiter 7 in einer senkrecht angeordneten Seitenwand
der Sitzschiene 2 angeordnet. Der Außenleiter 8 ist ansonsten
wie in den vorhergehenden Ausführungsbeispielen ausgebildet.
Am Schlitten 12 sind zusätzlich zwei isolierte Kondensatorplatten 14, 15 angeordnet,
sodass ebenfalls eine zweistufige Auskopplung bei der kontaktlosen Übertragung
von Energie und/oder Daten möglich ist.
Die Auskopplung in den Fahrzeugsitz selbst erfolgt dabei wieder über den
Stempel 11, wobei die beiden Kondensatorplatten 14, 15 am
Schlitten 12 angeordnet sind. Der Stempel 11 weist
einen einfachen, plattenförmigen
Aufbau auf, sodass eine mechanisch einfache Auskopplung möglich ist.
-
Der
Schlitten 12 ist in 8c nochmals
im Detail dargestellt, wobei die Kondensatorplatte 15 an
einer Seitenwand des Schlittens 12 befestigt ist. Der Schlitten 12 kann
mittels Rastelementen mit der Sitzschiene verbunden werden. Wie
in 8c gezeigt, verlaufen die Kondensatorplatten 14, 15 nicht über die
gesamte Länge
des Schlittens. Weiterhin ergibt sich ein einfaches Eintauchen des
Stempels in die Sitzschiene und eine geringe Schmutzproblematik,
da keine Schmutzpartikel am Schienenboden die Übertragung verhindern bzw. stören. Durch
den Schlitten 12 kann weiter eine stabile Führung der
Kopplung erreicht werden.
-
9 zeigt
eine Vorrichtung zur kontaktlosen Übertragung von Energie und
Daten gemäß einem
fünften
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung. Im Unterschied zu den vorhergehenden
Ausführungsbeispielen
ist beim fünften
Ausführungsbeispiel
die Vorrichtung zur kontaktlosen Übertragung nicht mehr in der Sitzschiene
integriert, sondern in einem länglichen
Kanal 16, welcher parallel zur Sitzschiene 8 verläuft und
an dem der Innenleiter 7 angeordnet ist. Mit 17 sind
Befestigungselemente bezeichnet, mit welchen die Sitzschiene 2 in
einer Fahrzeugkarosserie befestigt sind. Wie in 9 gezeigt,
ist der Innenleiter 7 an der Basis des Kanals 16 angeordnet.
Der Stempel 11 ist dabei wie im zweiten Ausführungsbeispiel
ausgebildet. Die Ein-/Auskopplung erfolgt bei diesem Ausführungsbeispiel
einstufig direkt über
den Stempel zur elektrischen Einrichtung im Fahrzeugsitz. Durch
diese Ausbildung, unmittelbar benachbart zur Sitzschiene, kann das
Profil der eigentlichen Sitzschiene unabhängig von der kontaktlosen Übertragungsvorrichtung
gewählt
werden.
-
10 zeigt
eine Vorrichtung zur kontaktlosen Übertragung gemäß einem
sechsten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung. Das sechste Ausführungsbeispiel entspricht im
Wesentlichen dem fünften Ausführungsbeispiel,
wobei, wie in 10 gezeigt, ein Innenleiter 7 an
einer Seitenwand des Kanals 16 angeordnet ist. In diesem
Ausführungsbeispiel
ist der Innenleiter 7 an der von der Sitzschiene weg gerichteten äußeren Seitenwand
des Kanals 16 vorgesehen. Der Innenleiter 7 kann
auch an der inneren Seitenwand angeordnet sein.
-
Bei
diesem Ausführungsbeispiel
ist ebenfalls eine einstufige Auskopplung realisiert. Es sei angemerkt, dass
die in den 9 und 10 gezeigten
Ausführungsbeispiele
auch durch eine zweistufige Ein-/Auskopplung realisiert werden können.
-
Hinsichtlich
der oben beschriebenen Ausführungsbeispiele
sei angemerkt, dass die Datenübertragung bidirektional
möglich
ist.
-
Wenn
zwei oder mehrere Sitze in einem gemeinsamen Sitzschienensystem
angeordnet sind, kann die vorliegende Erfindung auch verwendet werden.
Hierbei ist vorzugsweise ein Positionsbestimmungssystem zur Bestimmung
der einzelnen Positionen der Sitze vorgesehen. Dadurch ist eine
Erkennung der Sitze möglich. Als
Positionserkennungssystem eignet sich beispielsweise das Time-Domain-Reflectometer-Prinzip
(TDR) (Impulsreflektometer). Das Impulsreflektometer arbeitet wie
ein leitungsgebundenes Pulsradar, mit welchem eine Entfernung von
Reflexionsstellen gemessen werden kann. Über einen Pulsgenerator wird
eine Gleichspannung mit sehr steiler Flanke eingeschaltet oder alternativ
wird eine hochfrequente Trägerfrequenz
geschaltet. An allen Reflexionsstellen im Messobjekt wird ein Teil
des Pulses reflektiert und läuft
zurück
zum Sender. Über
die Laufzeit des Pulses kann die Entfernung der Reflektionsstelle
bestimmt werden. Damit zwei benachbarte Ziele getrennt erkannt werden
können,
muss der Puls kurz genug sein. Hierbei ergibt sich beispielsweise
eine notwendige Bandbreite von B = 300 MHz. Da jeder Sitz in der
Schiene eine Reflektionsstelle darstellt, kann über dieses Verfahren die Sitzposition
sicher bestimmt werden. Die Messung kann dabei auch unmittelbar
in der Sitzschiene erfolgen.
-
Ein
anderes Verfahren zur Bestimmung einer Position von mehreren Sitzen
in einem gemeinsamen Sitzschienensystem kann mittels des Potentiometerprinzips
erreicht werden. Ähnlich
wie bei einem Potentiometer, bei dem über einen Widerstandsschleifer
ein Spannungsabfall über
die zurückgelegte
Weglänge
gemessen werden kann, kann der Innenleiter einen Spannungsabfall
von der Quelle bis zum Ende der Sitzschiene erzeugen. Die über die
kapazitive Kopplung gemessene Spannung am Sitz stellt somit ein
Maß für die Entfernung
zur Quelle dar. Diese Entfernungsinformation im Sitz kann nun an
das Steuergerät übertragen
werden.
-
Ein
weiteres Verfahren zur Positionsbestimmung von mehreren Sitzen in
einer gemeinsamen Sitzschiene ist die Funkortung. Durch im Fahrzeuginnenraum
verteilte Empfangsantennen, vorzugsweise zwei oder drei, kann die
Position der einzelnen Sitze bei zwei Empfangsantennen mittels einer
zweidimensionalen Ortung realisiert werden. Hierzu müssen die
Sitze zeitversetzt nach einer Aufforderung durch ein Steuergerät ein Funksignal
aussenden. Anhand der Laufzeit- und
Leistungsunterschiede kann die Position des Fahrzeugsitzes vom Steuergerät bestimmt
werden. Über
den Funkkanal kann hierbei ebenfalls die Datenkommunikation stattfinden.
-
Ein
weiteres Verfahren zur Positionsbestimmung kann auch mittels Ultraschall
verwirklicht werden, wobei beispielsweise die aus dem Automobilbereich
bekannten Ultraschall-Parksensoren verwendet werden können.
-
Es
sei angemerkt, dass die Signale zur Positionsermittlung von Fahrzeugsitzen,
welche in einer gemeinsamen Sitzschiene angeordnet sind, entweder
in einem externen Steuergerät
oder aber direkt in einem Airbag-Steuergerät bzw. einem Steuergerät für Rückhaltesysteme
erfasst und verarbeitet werden können.
Ein in dem Steuergerät
verwendeter Auslösealgorithmus
zur Ansteuerung beispielsweise von Rückhaltemitteln kann dann die
Sitzpositionen der verschiedenen Sitze auswerten und diese dann
bei einer Ansteuerung der Rückhaltemittel
verwenden. Hierbei sei weiterhin angemerkt, dass derartige Sitzpositionsbestimmungseinrichtungen
selbstverständlich
auch bei einzelnen Fahrzeugsitzen verwendet werden können, welche
jeweils in einer separaten Sitzschiene angeordnet sind.