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Gebiet der
Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische/elektronische Schnittstelle
zwischen wenigstens einem Funktionsbauteil und einer einem Kraftfahrzeughauptkörper zugeordneten
Kraftfahrzeugelektrik/elektronik, wobei das Funktionsbauteil in
einer Kraftfahrzeugtür
angeordnet ist, die über
wenigstens ein Scharnier verschwenkbar an den Kraftfahrzeughauptkörper angebracht
ist, und die Kraftfahrzeugelektrik/elektronik wenigstens eine Steuereinrichtung und
eine Stromversorgungseinrichtung aufweist. Eine derartige elektrische/elektronische
Schnittstelle umfasst wenigstens eine Signalverbindung zwischen dem
Funktionsbauteil und der Steuerungseinrichtung zum Ansteuern des
Funktionsbauteils und eine Stromversorgungsverbindung zwischen dem
Funktionsbauteil und der Stromversorgungseinrichtung, um das Funktionsbauteil
mit Strom zu versorgen.
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Im
Stand der Technik ist derzeit bekannt, Funktionsbauteile, die in
einer Kraftfahrzeugtür
angeordnet sind, über herkömmliche
Leiterbahnen mit der Stromversorgungseinrichtung und der Steuerungseinrichtung
der Kraftfahrzeugelektrik/elektronik (im Folgenden wird stets der
Begriff Elektrik verwendet, wobei unter diesem Begriff im Folgenden
stets sowohl Elektrik als auch Elektronik zu verstehen ist) zu verbinden.
Unter herkömmlichen
Leitungen sind in diesem Zusammenhang Rundleiter bzw. Flachbandleitungen
zu verstehen. Die Schnittstelle zwischen der Kraftfahrzeugtür und dem
Kraftfahrzeughauptkörper
erfolgt im Stand der Technik derart, dass die mit den Funktionsbauteilen
verbundenen Verkabelungen durch eine Öffnung in der Kraftfahrzeugtür aus dieser
herausgeführt
werden und in eine entsprechende Öffnung in dem Kraftfahrzeughauptkörper in diesen
eingeführt
werden. Die Länge
dieser Kabelabschnitte zwischen Tür und Hauptkörper ist
derart bemessen, dass die Bewegung der Tür relativ zu dem Hauptkörper nicht
eingeschränkt
ist. In dem Zwischenteil zwischen der Kraftfahrzeugtür und dem Kraftfahrzeughauptkörper sind
diese Kabel im Stand der Technik meist durch eine Tülle geschützt.
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Mit
zunehmendem Fortschritt werden immer mehr Funktionsbauteile in den
Kraftfahrzeugtüren
integriert, die sowohl elektrisch angesteuert, als auch mit Strom
versorgt werden müssen.
Soll wie bisher im Stand der Technik bekannt jedes dieser Funktionsbauteile über herkömmliche
Leitungsbahnen mit der Steuerungseinrichtung und der Stromversorgungseinrichtung
verbunden werden, so nimmt die Kabelführung von der Kraftfahrzeugtür in den
Kraftfahrzeughauptkörper
mit Erhöhung
der Anzahl der Bauteile immer weiter zu.
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Darüber hinaus
handelt es sich bei der Schnittstelle zwischen Kraftfahrzeugtür und Kraftfahrzeughauptkörper um
eine Schnittstelle zwischen zwei beweglichen Elementen, die noch
dazu einer häufigen
Benutzung, d.h. Bewegung unterliegen. Dadurch werden die Verkabelungen
stets mitbewegt und es besteht die Gefahr von Beschädigungen
der Leiterbahnen und damit eine Funktionsbeeinträchtigung der Funktionsbauteile
in der Kraftfahrzeugtür über die
Zeit.
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Aus
der
DE 100 46 698
A1 ist bekannt die Signalverbindung drahtlos zu gestalten,
beispielsweise über
Infrarot. Aus der
DE
103 23 466 A1 ist ferner eine Bluetoothverbindung bekannt.
Ferner offenbart die
DE
602 00 068 T2 eine Kabelführung durch das Türscharnier.
Schließlich
nennt die
DE 101 23
802 A1 die Verwendung von Bus-Systemen in Steuerungssystemen
für Kfz-Komponenten.
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Problematisch
bleibt jedoch auch in Hinblick auf die Durchführung von Signalleitung und/oder Stromversorgungsleitung
durch das Türscharnier, dass
die Leitungen einer erhöhten
Torsionsbeanspruchung ausgesetzt werden. Dadurch können die Leitungen
beschädigt
und damit die Funktionsfähigkeit
eingeschränkt
werden.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Angesichts
dessen besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine
elektrische/elektronische Schnittstelle zwischen wenigstens einem, vorzugsweise
mehreren Funktionsbauteilen in einer Kraftfahrzeugtür und einer
dem Kraftfahrzeughauptkörper
zugeordneten Kraftfahrzeugelektrik zu schaffen, die trotz erhöhter Zunahme
von Funktionsbauteilen mit wenig Verkabelungen auskommt und andererseits
die Gefahr der Beschädigungen
durch Bewegung der Kraftfahrzeugtür relativ zu dem Kraftfahrzeughauptkörper vermindert.
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Diese
Aufgabe wird durch eine elektrische/elektronische Schnittstelle
mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, 3 oder 4 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen
der vorliegenden Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen genannt.
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Gemäß einem
ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine elektrische/elektronische Schnittstelle
der eingangs erwähnten
Art vorgeschlagen, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die Signalverbindung
eine drahtlose Verbindung ist und die Stromversorgungsverbindung über das
Scharnier erfolgt, mittels dem die Kraftfahrzeugtür an dem
Kraftfahrzeughauptkörper
angelenkt ist. Unter einer "Stromversorgungsverbindung über das
Scharnier" ist zu
verstehen, dass anstatt der Kabelverbindung zwischen der Kraftfahrzeugtür und dem
Kraftfahrzeughauptkörper,
wie sie aus dem Stand der Technik bekannt ist, keine zusätzliche Öffnung und
kein freiliegendes langes Kabel vorkommt, sondern das Kabel, d.h.
die Stromversorgungsverbindung über
das Scharnier erfolgt. Mit anderen Worten, ist das Scharnier stromführend.
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Gemäß einer
beispielhaften Ausführungsform
handelt es sich bei der drahtlosen Signalverbindung um eine Bluetooth-
oder eine Infrarotverbindung. Es ist jedoch jegliche drahtlose bzw.
kabellose Verbindung denkbar, mittels derer Signale zur Ansteuerung
von Funktionsbauteilen übertragen
werden können.
Entsprechend werden wenigstens ein Empfänger in der Tür und wenigstens
ein Sender in dem Hauptkörper
vorgesehen sein.
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Gemäß einem
zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung kennzeichnet sich die
eingangs beschriebene elektrische/elektronische Schnittstelle dadurch,
dass die Signalverbindung einen Bus aufweist und ebenso wie die
Stromversorgungsverbindung über
das Scharnier erfolgt. Wie bereits in Bezug auf den ersten Aspekt
der vorliegenden Erfindung erwähnt,
ist unter der Terminologie, dass die Verbindung über das Scharnier erfolgt,
zu verstehen, dass im Gegensatz zum Stand der Technik keine freiliegenden
Kabelverbindungen zwischen Kraftfahrzeugtür und Kraftfahrzeughauptkörper auftreten,
sondern diese über
die bereits bestehende Verbindung zwischen diesen beiden Elementen,
nämlich
dem Scharnier, erfolgt. Der Begriff Bus der vorliegenden Erfindung
umfasst sowohl herkömmliche
Busse (z.B. CAN- oder LIN-Busse) als auch, wie es bevorzugt ist, ein
MOST-System. Alternativ ist es auch denkbar, als Bus eine sogenannte "Powerline Communication"-Verbindung zu verwenden,
bei der über
Versorgungsleitungen (+ und –)
auch die Businformationen auf moduliert werden. Mit anderen Worten
bezeichnet der Begriff "Bus" im Sinne der vorliegenden
Erfindung die Datenübertragung
auf einer oder mehreren Busleitungen an sich.
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Gemäß einer
ersten bevorzugten Ausführungsform
dieses zweiten Aspekts handelt es sich bei dem Bus zur Signalverbindung,
wie bereits erwähnt, um
ein MOST-(Media Oriented System Transfer)-System.
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Bei
dieser vorteilhaften Ausführungsform
besteht der MOST aus einem ersten Abschnitt, der mit wenigsten dem
Funktionsbauteil in Verbindung steht und einem zweiten Abschnitt,
der mit der Steuerungseinrichtung in Verbindung steht. Bei dem MOST handelt
es sich um ein Glasfasersystem, wobei jeder Abschnitt, d.h. der
erste und zweite Abschnitt jeweils aus einer Glasfaser besteht.
Diese beiden Glasfasern, d.h. der erste und der zweite Abschnitt,
sind zur Signalübertragung
innerhalb des Scharniers über
einen Spalt gekoppelt. Diese Ausführungsform bietet den Vorteil,
dass trotz der Relativbewegung zwischen der Kraftfahrzeugtür und dem
Kraftfahrzeughauptkörper
die Glasfaser nicht oder nur geringfügig auf Torsion beansprucht
wird, weil die Koppelung über
einen Luftspalt erfolgt und keine direkte physikalische Verbindung
zwischen dem ersten und zweiten Abschnitt besteht.
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Vorteilhafterweise
weist das Scharnier, mittels dem die Kraftfahrzeugtür an dem
Kraftfahrzeughauptkörper
angelenkt ist, einen ersten Scharnierteil und einen zweiten Scharnierteil
auf, die auf einem hohlen Scharnierzapfen sitzen, durch den zumindest die
Stromversorgungsverbindung läuft.
Durch die Ausgestaltung des Scharnierzapfens als hohlzylindrisches
Element kann die Stromversorgungsverbindung über das Scharnier laufen.
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Um
das Innere des stromführenden
Scharniers gegenüber
Feuchtigkeit abzudichten, ist zwischen den beiden Scharnierteilen
ein Dichtelement, z.B. ein Simmerring oder ein O-Ring vorgesehen
und wenigstens eine, vorzugsweise jedoch beide, Endflächen der
Scharnierteile weisen eine abdichtende Kappe auf.
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Vorteilhafterweise
läuft zur
Stromversorgungsverbindung ein Kontaktstift durch den hohlen Scharnierzapfen.
In diesem Zusammenhang steht eine mit wenigstens den Funktionsbauteilen
in elektrischer Verbindung stehende Stromleitung über einen
Schleifkontakt in elektrischer Verbindung mit einem Ende des Kontaktstiftes
und eine mit der Stromversorgungseinrichtung in elektrischer Verbindung stehende
weitere Stromleitung steht mit dem anderen Ende des Kontaktstiftes
in elektrischer Verbindung. Die Verbindung mit dem Funktionsbauteil und/oder
der Stromversorgungseinrichtung kann sowohl direkt als auch indirekt
erfolgen. Unter einem Schleifkontakt im Sinne der vorliegenden Erfindung ist
ein Kontakt zu verstehen, der auf dem Kontaktstift verdreht werden
kann, ohne dass der elektrische Kontakt zwischen dem Kontaktstift
und der Stromleitung unterbrochen wird. Im Rahmen der vorliegenden
Erfindung hat es sich als besonders vorteilhaft herausgestellt,
einen zu diesem Zweck an sich nicht vorgesehenen Radsok
®-Kontakt,
wie er beispielsweise von der Firma Amphenol hergestellt wird, zu
verwenden. Ein derartiger Kontakt ist beispielsweise in der
US 6,482,049 B1 beschrieben,
auf deren Inhalt der Leser bezüglich
weiterer Informationen dieser Art von Kontakten verwiesen wird.
Die Verbindung zwischen dem anderen Ende des Kontaktstiftes mit
der weiteren Stromleitung kann sowohl über einen Schleifkontakt als
auch einen Kabelschuh erfolgen.
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Gemäß einer
vorteilhaften Weiterbildung in Bezug auf den zweiten Aspekt der
vorliegenden Erfindung ist der Kontaktstift ebenfalls hohl ausgestaltet und
der Bus, vorzugsweise der MOST, der Signalverbindung läuft durch
den Kontaktstift. In Bezug auf die Verwendung eines MOST als Bus
ist es in diesem Fall bevorzugt, dass die Koppelung der zwei Abschnitte über den
Luftspalt in dem hohlen Kontaktstift erfolgt.
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Schließlich schlägt die vorliegende
Erfindung ein Kraftfahrzeug mit einer oben beschriebenen elektrischen/elektronischen
Schnittstelle vor.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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Im
Folgenden wird die vorliegende Erfindung anhand beispielhafter Ausführungsformen
unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, in
denen:
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1 eine
perspektivische Ansicht einer Stromversorgungsverbindung einer Schnittstelle
gemäß einer
ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung darstellt, die über das Scharnier zwischen einer
Kraftfahrzeugtür
und einem Kraftfahrzeughauptkörper
erfolgt;
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2 eine
schematische Ansicht des in 1 dargestellten
Scharniers zeigt, wobei der obere Scharnierteil entfernt ist;
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3 das
Scharnier aus 1 schematisch darstellt, wobei
der obere und untere Scharnierteil entfernt sind;
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4 das
Scharnier aus 3 zeigt, wobei zusätzlich der
Scharnierzapfen entfernt ist;
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5 das
Scharnier aus 4 schematisch darstellt, wobei
zusätzlich
eine in 4 dargestellte isolierende Hülse entfernt
ist; und
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6 einen
Querschnitt einer Schnittstelle gemäß einer zweiten beispielhaften
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt, wobei sowohl die Signalverbindung
als auch die Stromversorgungsverbindung über das Scharnier erfolgen.
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Beschreibung
beispielhafter Ausführungsformen
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Aus
der folgenden Beschreibung werden weitere Vorteile, Merkmale und
Eigenschaften der vorliegenden Erfindung ersichtlich. In den verschiedenartigen
Ansichten kennzeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder entsprechende
Elemente.
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Unter
Bezugnahme auf die 1 bis 5 wird eine
erste Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung beschrieben, bei der die Signalverbindung eine
drahtlose Verbindung, wie beispielsweise eine Bluetooth- oder Infrarotverbindung
ist und die Stromversorgungsverbindung über das Scharnier erfolgt. In
der folgenden Beschreibung wird maßgeblich die Stromversorgungsverbindung über das
Scharnier beschrieben. Die drahtlose Signalverbindung zwischen einem
oder mehreren Funktionsbauteilen in der Kraftfahrzeugtür und der
Steuerungseinrichtung der Kraftfahrzeugelektrik erfolgt über Mittel,
die dem Fachmann bekannt sind und daher keiner näheren Beschreibung bedürfen.
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Bezüglich der
Stromversorgungsverbindung über
das Scharnier ist in 1 schematisch ein Kraftfahrzeugtürscharnier
dargestellt. Das Scharnier besteht aus einem ersten Scharnierteil 10,
das mit der Kraftfahrzeugtür 1 fest
verbunden ist. Beispielsweise kann der Scharnierteil 10 über Befestigungsmittel 11 mit
der Kraftfahrzeugtür 1 verbunden
sein. Alternativ ist es jedoch auch denkbar, den Scharnierteil 10 mit
der Kraftfahrzeugtür 1 zu
verschweißen. Ebenfalls
sind andere gängige
Befestigungsarten denkbar. Das Scharnier, das allgemein mit 3 bezeichnet
ist, weist ferner einen zweiten Scharnierteil 20 auf, der über die
gleichen oder ähnliche
Befestigungsmittel 11 mit dem Kraftfahrzeughauptkörper 2 verbunden
ist. Die Kraftfahrzeugtür 1 und
der Kraftfahrzeughauptkörper 2 sind
in der in 1 dargestellten Ausführungsform
beispielhaft durch Aluminiumprofile angedeutet.
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Ferner
ist in 1 die mit dem/den Funktionsbauteil/en in Verbindung
stehende Stromversorgungsleitung 12 dargestellt. Die Stromversorgungsleitung 12 kann
direkt oder indirekt über
z.B. Steuergeräte
mit dem/den Funktionsbauteil/en verbunden sein.
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Darüber hinaus
ist ferner auch die mit der nicht dargestellten Stromversorgungseinrichtung
des Kraftfahrzeughauptkörpers 2 verbundene
Leitung 21 aus 1 ersichtlich.
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Bei
der beispielhaften Ausführungsform
sind sowohl die Endfläche
des ersten Scharnierteils 10 als auch die Endfläche des
zweiten Scharnierteils 20 mit einer wasserabdichtenden
Schutzkappe 13 versehen. In 2 ist der
erste Scharnierteil 10 entfernt. Dadurch wird sichtbar,
dass das Ende der mit dem Funktionsbauteil verbundenen Stromversorgungsleitung 12 mit
einem Schleifkontakt 14 versehen ist. Bei der dargestellten
Ausführungsform
handelt es sich bei dem Schleifkontakt um einen sogenannten Radsok®-Kontakt,
bei dem es sich marktüblich
um einen Steckkontakt handelt. Informationen bezüglich dieser Kontaktart sind
beispielsweise über
das US-Patent 6,482,049 B1 zu erhalten. Ein Anbieter derartiger Kontakte
ist die Firma Amphenol, Heilbronn, Deutschland. Ferner ist aus 2 ersichtlich,
dass zwischen dem ersten Scharnierteil 10 und dem zweiten
Scharnierteil 20 ein Simmerring 15 angeordnet ist,
um das Eindringen von Wasser zwischen den relativ zueinander beweglichen
Scharnierteilen 10 und 20 zu verhindern. Beide
Scharnierteile 10 und 20 sitzen auf einem Scharnierzapfen 16,
dessen oberer Teil in 2 sichtbar ist.
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Aus 3 wird
ersichtlich, dass der Scharnierzapfen 16 vorzugsweise als
Hohlzylinder ausgebildet ist und die Stromversorgungsverbindung
durch diesen hohlen Scharnierzapfen 16 läuft. Ferner
ist aus 3 ersichtlich, dass die mit
der Stromversorgungseinrichtung des Kraftfahrzeughauptkörpers 2 verbundene
Stromleitung 21 an dessen Ende beispielsweise mit einem
Kabelschuh 22 versehen sein kann. Durch den hohlen Scharnierzapfen 16 tritt
ein Kontaktstift 18 (siehe 5), der
von einer isolierenden Hülse 19 umgeben
ist (siehe 4).
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Der
mit dem Ende der Stromleitung 12 verbundene Schleifkontakt 14 sitzt
mit seinem Innendurchmesser auf dem Kontaktstift 18 und
ist auf diesem Kontaktstift 18 verdrehbar, ohne dass der
Kontakt zwischen dem Kontaktstift und dem Schleifkontakt 14 beim
Verdrehen unterbrochen wird. An dem entgegengesetzten Ende des Kontaktstiftes 18 ist
die Stromleitung 21 mittels des Kabelschuhs 22 verschraubt.
Diesem Zweck dient eine Mutter 23. Die Verbindung der Stromleitung 21 mit
dem Kontaktstift 18 ist im Gegensatz zu der Verbindung
der Stromleitung 12 mit dem Kontaktstift 18 fest.
Alternativ ist es jedoch denkbar, auch die Verbindung der Stromleitung 21 über einen
Schleifkontakt 14 drehbar zu gestalten.
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6 ist
eine Querschnittsansicht einer elektrischen/elektronischen Schnittstelle
gemäß dem zweiten
Aspekt bzw. der zweiten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung, bei der sowohl die Signalverbindung als
auch die Stromversorgungsverbindung über das Scharnier erfolgt.
Die Stromversorgungsverbindung über
das Scharnier erfolgt bei der in 6 dargestellten
Ausführungsform ähnlich der in
den 1 bis 5 dargestellten Ausführungsform.
Der einzige wesentliche Unterschied besteht jedoch darin, dass auch
das Ende der Stromleitung 21, die mit der Stromversorgungseinrichtung
des Kraftfahrzeughauptkörpers
verbunden ist, über
einen Schleifkontakt 14 mit dem Kontaktstift 18 drehbar
in Verbindung steht. Bei dem Schleifkontakt 14 handelt es
sich auch in diesem Fall vorzugsweise um einen Radsok®-Kontakt.
Ein weiterer Unterschied der in 6 dargestellten
Ausführungsform besteht
darin, dass die Ausgestaltung der abdichtenden Kappen 13 anders
ist und die Abdichtung hauptsächlich
durch einen O-Ring 34 erfolgt.
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Darüber hinaus
ist bei der dargestellten Ausführungsform
der Kontaktstift 18 mit einer Mittelbohrung bzw. hohl ausgestaltet.
Durch diese Bohrung läuft
die Busverbindung, d.h. die Signalverbindung, die das Funktionsbauteil
bzw. die Funktionsbauteile in der Kraftfahrzeugtür (in 6 nicht
dargestellt) mit der Steuerungseinrichtung (nicht dargestellt) der Kraftfahrzeugelektrik
im Kraftfahrzeughauptkörper verbindet.
Bei der in 6 dargestellten Ausführungsform
handelt es sich bei dem Bus um ein sogenanntes MOST-(Media Oriented
System Transfer)-System. Dieses System setzt sich beispielsweise aus
einem ersten Abschnitt 31 und einem zweiten Abschnitt 32 zusammen.
Sowohl der erste Abschnitt 31 als auch der zweite Abschnitt 32 ist
aus einer Glasfaser gebildet. Der erste Abschnitt 31 und
der zweite Abschnitt 32 sind über einen Luftspalt 33 miteinander
gekoppelt um die Signalübertragung
zu ermöglichen.
Der Luftspalt 33 zwischen den Abschnitten 31 und 32 stellt
sicher, dass sich die optischen Endflächen der Glasfasern nicht berühren. Durch eine
Berührung
könnte
es zu einem Verkratzen der Endflächen
kommen, was einen negativen Einfluss auf die Informationsübertragung
hätte.
Bei dem MOST-System
weisen die beiden optischen Endflächen typischerweise einen Abstand
von 0,02 bis 0,2 mm auf. Dies wird durch die Verwendung von sog.
Inserts bewerkstelligt, die auf den Faserenden angebracht werden.
Die jeweilige Glasfaser weist dabei einen sogenannten Aderrückstand
im Insert auf.
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Durch
diese Ausgestaltung wird trotz einer möglichen Verdrehung der Scharnierteile 10 und 20 relativ
zueinander die Torsionsbelastung der Glasfaser 31 begrenzt
und somit Beschädigungen
vermieden.
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Die
verbleibenden Elemente der zweiten beispielhaften Ausführungsform
entsprechen im Wesentlichen den Elementen der ersten Ausführungsform
und auf eine erneute Beschreibung wird verzichtet, um Wiederholungen
zu vermeiden.
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Obwohl
die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf die zwei beispielhaften
Ausführungsformen
genauer beschrieben wurde, versteht sich, dass verschiedenartige
Modifikationen und Änderungen
durchgeführt
werden können,
ohne den Grundgedanken der vorliegenden Erfindung zu verlassen, wie
er in den begleitenden Schutzansprüchen definiert ist.