DE102018126023A1

DE102018126023A1 - Übertragungsvorrichtung, Lenksäulenanordnung, Fahrzeug und Verfahren zum Betrieb einer Übertragungsvorrichtung

Info

Publication number: DE102018126023A1
Application number: DE102018126023.7A
Authority: DE
Inventors: Walter Maier; Sergej Till
Original assignee: Valeo Schalter und Sensoren GmbH
Current assignee: Valeo Schalter und Sensoren GmbH
Priority date: 2018-10-19
Filing date: 2018-10-19
Publication date: 2020-04-23

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Übertragungsvorrichtung (10) zur berührungslosen Daten- und/oder Energieübertragung zwischen einem Lenkrad (1) und einem Lenksäulenmodul (2) in einem Fahrzeug, eine zugehörige Lenksäulenanordnung (100), ein Fahrzeug sowie ein Verfahren zum Betrieb einer solchen Übertragungsvorrichtung (10), wobei die Übertragungsvorrichtung (10) zur berührungslosen Daten- (I) und/oder Energieübertragung (P) mittels Laserlicht ausgebildet ist, wobei die Übertragungsvorrichtung (10) wenigstens eine Laser-Sendeeinrichtung (12A) zum Aussenden von Laserlicht sowie wenigstens eine Laser-Empfangseinrichtung (12B) zum Empfangen von Laserlicht aufweist, wobei eine der beiden Einrichtungen (12A, 12B) für eine fahrzeugaufbauseitige, feste Anordnung im Fahrzeug ausgebildet ist und die andere der beiden Einrichtungen (12A, 12B) zur Befestigung am Lenkrad (1) ausgebildet ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Übertragungsvorrichtung zur berührungslosen Daten- und/oder Energieübertragung zwischen einem Lenkrad und einem Lenksäulenmodul in einem Fahrzeug.
Die vorliegende Erfindung betrifft außerdem eine Lenksäulenanordnung für ein Fahrzeug, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, wobei die Lenksäulenanordnung eine Lenkwelle, ein drehfest mit der Lenkwelle verbundenes Lenkrad, ein Lenksäulenmodul sowie eine Übertragungsvorrichtung aufweist. Die Lenkwelle ist dabei dazu ausgebildet, drehbar um eine Drehachse in einem Fahrzeug befestigt zu werden. Das Lenksäulenmodul ist dazu ausgebildet, fest in einem Fahrzeug befestigt zu werden, und die Übertragungsvorrichtung ist zur berührungslosen Daten- und/oder Energieübertragung zwischen dem Lenkrad und dem Lenksäulenmodul ausgebildet.
Die vorliegende Erfindung betrifft des Weiteren ein Fahrzeug mit einer Lenksäulenanordnung sowie ein Verfahren zum Betrieb einer vorgenannten Übertragungsvorrichtung und/oder einer vorgenannten Lenksäulenanordnung und/oder eines vorgenannten Fahrzeugs.
Üblicherweise wird zur Daten- und/oder Energieübertragung zwischen einem Lenkrad und einem Lenksäulenmodul in einem Fahrzeug eine Wickelfeder (engl. „Clockspring“) eingesetzt, insbesondere zur Daten- und Energieübertragung zwischen im drehbeweglichen Lenkrad integrierten Komponenten, wie beispielsweise einem Airbag, Bedienelementen, oder einer Lenkradheizung, und zugehörigen, fest im Fahrzeug angeordnete Komponenten, wie beispielsweise einem zugehörigen Airbag-Steuergerät oder einem Lenksäulenmodul.
Eine gattungsgemäße Wickelfeder umfasst in der Regel einen Stator, einen Rotor und ein flexibles Flachbandkabel, das FFC (Flex Flat Cable). Der Rotor dreht sich mit dem Lenkrad mit, während der Stator eine definierte Position zur Lenksäule aufweist. Das FFC ist dabei mit einem Ende am Stator befestigt und mit dem anderem am Rotor und wird je nach Lenkradstellung auf dem Rotor der Wickelfeder ab- oder aufgerollt. Somit ist eine kontinuierliche Versorgung der Komponenten unabhängig von der Lenkradstellung, d.h. unabhängig vom Lenkraddrehwinkel, sichergestellt. Dabei wird das FFC mechanisch belastet. Um Verwicklungen des FFC zu vermeiden, ist bekannt, Stützbänder zur Stützung des FFC einzusetzen, was zu einer höheren Reibung beim ab- und aufrollen führen kann. Je nach Anzahl und gewünschter Funktionen (Lenkradheizung, Anzahl Lenkradschalter, usw.) bedarf es einer unterschiedlichen Anzahl und Dimension der Leitungen in dem FFC.
Darüber hinaus ist bekannt, beispielsweise aus der US 2002/0167399 A1 , Daten- und/oder Energie zwischen einem Lenkrad und einem Lenksäulenmodul in einem Fahrzeug berührungslos zu übertragen, insbesondere induktiv oder kapazitiv.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine alternative Übertragungsvorrichtung zur Daten- und/oder Energieübertragung zwischen einem Lenkrad und einem Lenksäulenmodul in einem Fahrzeug bereitzustellen, insbesondere eine verbesserte Übertragungsvorrichtung. Ferner ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein alternatives Lenksäulenmodul, insbesondere ein verbessertes Lenksäulenmodul, ein alternatives Fahrzeug, insbesondere ein verbessertes Fahrzeug, sowie ein alternatives Verfahren zum Betrieb einer Übertragungsvorrichtung bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Übertragungsvorrichtung, durch ein Lenksäulenmodul, durch ein Fahrzeug sowie durch ein Verfahren zum Betrieb einer solchen Übertragungsvorrichtung mit den Merkmalen gemäß den jeweiligen unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche, der Beschreibung und der Figuren und werden im Folgenden näher erläutert,
Eine erfindungsgemäße Übertragungsvorrichtung zur berührungslosen Daten- und/oder Energieübertragung zwischen einem Lenkrad und einem Lenksäulenmodul in einem Fahrzeug ist dadurch gekennzeichnet, dass sie zur berührungslosen Daten- und/oder Energieübertragung mittels Laserlicht ausgebildet ist, wobei die Übertragungsvorrichtung wenigstens eine Laser-Sendeeinrichtung zum Aussenden von Laserlicht sowie wenigstens eine Laser-Empfangseinrichtung zum Empfangen von Laserlicht aufweist. Dabei ist eine der beiden Einrichtungen, d.h. die Laser-Sendeeinrichtung oder die Laser-Empfangseinrichtung, für eine fahrzeugaufbauseitige, feste Anordnung im Fahrzeug ausgebildet und insbesondere an einer dem Lenkrad zugewandten Seite am Lenksäulenmodul anordbar, insbesondere befestigbar, und die andere der beiden Einrichtungen ist zur Befestigung am Lenkrad ausgebildet und insbesondere an einer dem Lenksäulenmodul zugewandten Seite des Lenkrads am Lenkrad befestigbar.
Vorzugsweise sind die Laser-Sendeeinrichtung und die Laser-Empfangseinrichtung jeweils insbesondere direkt, oder indirekt über ein weiteres Bauteil, zum Beispiel einen Träger, am Lenkrad bzw. am Fahrzeugaufbau und/oder am Lenksäulenmodul befestigbar.
In einer vorteilhaften Ausführung einer erfindungsgemäßen Übertragungsvorrichtung können Daten und/oder Energie dabei insbesondere mithilfe wenigstens eines Laserstrahls, insbesondere mithilfe wenigstens eines gebündelten und/oder fokussierten Laserstrahls oder mithilfe wenigstens eines Laserstrahlkegels zwischen einem Lenkrad und einem Lenksäulenmodul in einem Fahrzeug übertragen werden.
Als „Laserlicht“ wird dabei im Sinne der vorliegenden Erfindung mittels LASER (=Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation) erzeugtes Licht verstanden.
Unter einem „Lenksäulenmodul“ wird vorzugsweise eine insbesondere fest im Fahrzeug befestigbare Vorrichtung verstanden, mit der in einem funktionsgemäßen Verwendungszustand das Lenkrad zur Signalkommunikation verbunden ist und/oder über welche das Lenkrad mit elektrischer Energie versorgbar ist, wobei das Lenksäulenmodul insbesondere eine an einem oberen, dem Lenkrad zugewandten Ende einer Lenksäule befestigbare Baugruppe oder ein in diesem Bereich am Fahrzeugaufbau befestigbare Baugruppe mit vorzugsweise wenigstens einem Lenkstockhebel ist.
Eine erfindungsgemäße Übertragungsvorrichtung ermöglicht den Wegfall einer Wickelfeder. Durch die berührungslose Übertragung fallen viele der mit einer mechanischen Übertragung gekoppelten Nachteile weg.
Eine erfindungsgemäße Übertragungsvorrichtung unterliegt so gut wie keinem mechanischen Verschleiß. Dadurch kann eine besonders hohe Lebensdauer erreicht werden. Da in den meisten Fällen kein Übertragungskabel mehr zwischen Lenkrad und Lenksäulenmodul vorgesehen ist, kann es nicht mehr zu einem Ausfall infolge eines Kabelbruchs kommen.
Eine erfindungsgemäße Übertragungsvorrichtung erzeugt aufgrund der berührungslosen Übertragung in der Regel keine Schleifgeräusche sowie keine zusätzlichen Reibmomente. Dadurch kann in vielen Fällen ein verbessertes Lenkgefühl erreicht werden.
Durch die Übertragung mittels Laserlicht lässt sich eine im Hinblick auf eine elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) vorteilhafte, insbesondere nahezu störungsfreie, Übertragung erreichen, insbesondere im Vergleich zu einer induktiven Energieübertragung.
Mittels Laser lässt sich ferner eine sehr hohe Datenübertragungsrate erreichen von bis zu 224 Gigabit/s und insbesondere eine verbesserte Manipulationssicherheit, da der Strahlengang des Laserlichts nur sehr schwer manipulierbar ist, insbesondere durch eine entsprechende Kapselung von Sender und Empfänger in einem Gehäuse bzw. Abdeckung.
Ferner ermöglicht eine erfindungsgemäße, berührungslose Daten- und/oder Energieübertragung mittels Laserlicht eine einfachere Standardisierung.
Ferner ermöglicht die erfindungsgemäße Übertragungsvorrichtung eine galvanische Entkopplung von Lenksäulenmodul und Lenkrad, wodurch die Qualität und die Sicherheit der Datenübertragung in einigen Fällen verbessert werden kann.
Eine Übertragungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung kann in einer Ausgestaltung auch eine oder mehrere kombinierte Laser-Sende- und/oder Empfangseinrichtung aufweisen, vorzugsweise zwei kombinierte Laser-Sende- und/oder Empfangseinrichtungen, wobei unter einer kombinierten Laser-Sende- und/oder Empfangseinrichtung hierin und im Sinne der vorliegenden Erfindung eine Einrichtung verstanden wird, welche sowohl senden als auch empfangen kann, insbesondere Laserlicht.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Übertragungsvorrichtung ist die Übertragungsvorrichtung wenigstens dazu ausgebildet, Energie mittels Laserlicht berührungslos zu übertragen, insbesondere wenigstens vom Lenksäulenmodul zum Lenkrad, vorzugsweise zur Energieversorgung wenigstens einer in das Lenkrad integrierten Komponente, wie beispielsweise eines Airbags, insbesondere dessen Auslöseeinrichtung, eines Bedienelementes, einer Beleuchtungsvorrichtung und/oder einer Lenkradheizung und/oder eines Aktuators, beispielsweise eines Aktuators eines Spurwechselwarnsystems zur Erzeugung von Lenkradvibrationen.
Mittels Laser lässt sich eine besonders hohe Energiedichte übertragen, insbesondere mit nur geringem Bauraumbedarf wie er in einer Lenksäulenanordnung zur Verfügung steht.
Alternativ kann die Übertragungsvorrichtung auch dazu ausgebildet sein, mittels Laserlicht nur Daten, oder Energie und Daten zu übertragen.
Ist eine Übertragungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung dazu ausgebildet, Energie berührungslos zu übertragen, kann die Energie vorzugsweise wenigstens von einem Lenksäulenmodul zu einem Lenkrad übertragen werden und insbesondere nur in diese Richtung.
Ist eine Übertragungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung dazu ausgebildet, Daten berührungslos zu übertragen, können die Daten bevorzugt sowohl von einem Lenksäulenmodul zu einem Lenkrad übertragen werden als auch umgekehrt von einem Lenkrad zu einem Lenksäulenmodul.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Übertragungsvorrichtung weist die Übertragungsvorrichtung zur berührungslosen Energieübertragung mittels Laser wenigstens eine Laser-Energieübertragungs-Sendeeinrichtung und eine Laser-Energieübertragungs-Empfangseinrichtung auf, wobei die Laser-Energieübertragungs-Sendeeinrichtung dazu ausgebildet ist, elektrische Energie mittels LASER (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation) in Lichtenergie umzuwandeln und als Laserlicht zu emittieren und an die Laser-Energieübertragungs-Empfangseinrichtung zu senden, und wobei die Energieübertragungs-Laser-Empfangseinrichtung, dazu ausgebildet ist, die mittels des von der Laser-Energieübertragungs-Sendeeinrichtung emittierten Laserlichts übertragene Energie zu empfangen, insbesondere optisch, und in elektrische Energie zu wandeln.
Die Laser-Energieübertragungs-Sendeeinrichtung und/oder die Laser-Energieübertragungs-Empfangseinrichtung können dabei von ihrem Funktionsprinzip her grundsätzlich auf übliche, aus dem Stand der Technik bekannte Art und Weise ausgebildet sein.
Vorzugsweise umfasst die Laser-Energieübertragungs-Empfangseinrichtung insbesondere wenigstens eine Photozelle zum Empfangen und zur Umwandlung der empfangenen Laserlichtenergie in elektrische Energie, insbesondere zur Umwandlung in elektrische Energie zur elektrischen Energieversorgung wenigstens einer in das Lenkrad integrierten Komponente, wie beispielsweise einem Airbag, insbesondere dessen Auslöseeinrichtung, einem Bedienelement, einer Beleuchtungsvorrichtung und/oder einer Lenkradheizung und/oder eines Aktuators, beispielsweise eines Aktuators eines Spurwechselwarnsystems zur Erzeugung von Lenkradvibrationen.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Übertragungsvorrichtung ist die Laser-Energieübertragungs-Sendeeinrichtung für eine fahrzeugaufbauseitige, feste Anordnung im Fahrzeug ausgebildet, und insbesondere an einer dem Lenkrad zugewandten Seite am Lenksäulenmodul anordbar, insbesondere befestigbar, insbesondere an einem Lenksäulenmodulgehäuse. Dies ermöglicht die Anordnung des eigentlichen Lasers fahrzeugaufbauseitig, d.h. fest im Fahrzeug, wodurch eine besonders einfache Versorgung des Lasers mit elektrischer Energie möglich ist.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Übertragungsvorrichtung ist die Laser-Energieübertragungs-Empfangseinrichtung zur Befestigung am Lenkrad ausgebildet, insbesondere an einer dem Lenksäulenmodul zugewandten Seite des Lenkrads.
Dies ermöglicht eine lenkradseitige Umwandlung von Laserlicht in elektrische Energie. Mithilfe dieser elektrischen Energie können in das Lenkrad integrierte, elektrische Komponenten wie beispielsweise eine Lenkradheizung, ein Aktuator eines Spurwechselwarnsystems zur Erzeugung von Lenkradvibrationen oder eine Auslöseeinrichtung eines Airbags versorgt werden.
In einer besonders vorteilhaften, insbesondere zusätzlichen, Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Übertragungsvorrichtung ist die Übertragungsvorrichtung dazu ausgebildet, Daten, insbesondere wenigstens ein Steuerungssignal, vom Lenksäulenmodul zum Lenkrad und/oder vom Lenkrad zum Lenksäulenmodul berührungslos zu übertragen, insbesondere optisch.
Ist eine erfindungsgemäße Übertragungsvorrichtung wenigstens dazu ausgebildet, Energie mittels Laserlicht berührungslos zu übertragen, kann die Übertragungsvorrichtung ferner dazu ausgebildet sein, Daten ebenfalls mittels Laserlicht zu übertragen oder aber auf anderem Wege als mittels Laserlicht, bevorzugt jedoch ebenfalls berührungslos, beispielsweise mittels eines von wenigstens einer anderen Lichtquelle erzeugten Lichts, insbesondere mittels eines von wenigstens einer LED erzeugten Lichts.
Entsprechend kann die Übertragungsvorrichtung, wenn die erfindungsgemäße Übertragungsvorrichtung wenigstens dazu ausgebildet ist, Daten mittels Laserlicht berührungslos zu übertragen, zusätzlich zur Energieübertragung mittels Laserlicht ausgebildet sein oder für eine andere Energieübertragung als mittels Laserlicht, wobei die Übertragungsvorrichtung insbesondere jedoch zur berührungslosen Energieübertragung ausgebildet ist.
Unter einem „Steuerungssignal“ wird hierin im Sinne der Erfindung vorzugsweise ein Signal verstanden, dass für eine elektronische Steuerung einer Komponente verwendet werden kann. Ein „Steuerungssignal“ im Sinne der vorliegenden Erfindung kann dabei beispielsweise ein Nutzsignal, ein Zustandssignal, ein Überwachungssignal (Qualifier) oder ein Prüfsignal sein, beispielsweise ein Auslösesignal zur Auslösung eines Airbags, das vom Lenksäulenmodul zu einem in das Lenkrad integrierten Airbag übertragen werden kann, oder ein Steuerungssignal zur Betätigung eines in das Lenkrad integrierten Aktuators eines Spurwechselwarnsystems zur Erzeugung von Lenkradvibrationen. Ein Steuersignal kann aber auch ein mittels eines in das Lenkrad integrierten Bedienelements infolge einer Bedieneingabe erzeugtes Signal sein, beispielsweise zur Änderung einer Radiolautstärke oder zur Anwahl eines anderen Radiosenders.
Durch eine optische Datenübertragung lässt sich eine hohe Manipulationssicherheit erreichen. Eine berührungslose Datenübertragung mittels Laserlichts ermöglicht besonders hohe Datenübertragungsraten, insbesondere von bis zu 224 Gigabit/s. Aber auch mit LEDs als Lichtquellen lassen sich hohe Datenübertragungsraten von wenigstens 10 Gigabyte/s erreichen, beispielsweise durch das sogenannte „Li-Fi-Verfahren“ („light fidelity“-Verfahren), worunter auch die sogenannte „Visible Light Communication“ fällt.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Übertragungsvorrichtung kann die Übertragungsvorrichtung zusätzlich zu einer berührungslosen Daten- und/oder Energieübertragung mittels Laserlicht ferner dazu ausgebildet sein, Daten optisch mittels Li-Fi („light fidelity“), insbesondere mittels laserbasiertem Li-Fi und/oder mittels LED-basiertem Li-Fi, zwischen Lenkrad und Lenksäulenmodul berührungslos zu übertragen.
In diesem Fall weist die Übertragungsvorrichtung für eine berührungslose Datenübertragung mittels laserbasiertem Li-Fi bevorzugt, insbesondere zusätzlich, eine entsprechend geeignete Laservorrichtung zur Erzeugung eines entsprechend geeigneten Laserstrahls auf und für eine berührungslose Datenübertragung mittels LED-basiertem Li-Fi bevorzugt entsprechend ein oder mehrere geeignete, spezielle LEDs zur Energiewandlung elektrischer Energie in Lichtenergie, sowie jeweils ein oder mehrere entsprechende Empfangseinrichtungen, insbesondere ein oder mehrere Fotodioden sowie eine entsprechend geeignete Steuerungseinrichtung.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Übertragungsvorrichtung weist die Übertragungsvorrichtung zur berührungslosen Datenübertragung zwischen Lenkrad und Lenksäulenmodul wenigstens eine Datenübertragungs-Sendeeinrichtung und eine Datenübertragungs-Empfangseinrichtung auf, wobei insbesondere eine von diesen beiden für eine fahrzeugaufbauseitige, feste Anordnung im Fahrzeug ausgebildet ist, und insbesondere an einer dem Lenkrad zugewandten Seite am Lenksäulenmodul anordbar, insbesondere befestigbar ist, und die andere der beiden zur Befestigung am Lenkrad ausgebildet ist, insbesondere an einer dem Lenksäulenmodul zugewandten Seite des Lenkrads.
Dabei ist die Datenübertragungs-Sendeeinrichtung insbesondere dazu ausgebildet, ein elektrisches Signal, insbesondere einen elektrischen Signalimpuls, in Lichtenergie umzuwandeln und als Licht zu emittieren und an die Datenübertragungs-Empfangseinrichtung zu senden.
Die Datenübertragungs-Sendeeinrichtung ist dabei insbesondere dazu ausgebildet, ein elektrisches Signal, insbesondere einen elektrischen Signalimpuls, mittels LASER (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation) und/oder mittels einer oder mehrerer LEDs in Lichtenergie umzuwandeln und als Licht zu emittieren und an die Datenübertragungs-Empfangseinrichtung zu senden.
Die Datenübertragungs-Empfangseinrichtung ist insbesondere dazu ausgebildet, die mittels des von der Datenübertragungs-Sendeeinrichtung emittierten Lichts übertragene Energie zu empfangen, insbesondere optisch, und in ein elektrisches Signal, insbesondere in einen elektrischen Signalimpuls, zu wandeln, wobei die Datenübertragungs-Empfangseinrichtung insbesondere wenigstens eine Fotodiode und/oder wenigstens eine Photozelle zum Empfangen und zur Umwandlung der empfangenen Lichtenergie ein elektrisches Signal, insbesondere einen elektrischen Signalimpuls, umfasst.
In einer Weiterbildung einer erfindungsgemäßen Übertragungsvorrichtung weist die Übertragungsvorrichtung zur berührungslosen Datenübertragung zwischen Lenkrad und Lenksäulenmodul, insbesondere zur berührungslosen Datenübertragung vom Lenksäulenmodul zum Lenkrad und/oder vom Lenkrad zum Lenksäulenmodul, zwei kombinierte Datenübertragungs-Sende-und Empfangseinrichtungen auf, wobei eine erste Datenübertragungs-Sende-und Empfangseinrichtung zur Befestigung am Lenkrad ausgebildet ist, und insbesondere am Lenkrad befestigbar ist, insbesondere an einer dem Lenksäulenmodul zugewandten Seite des Lenkrads, und eine zweite Datenübertragungs-Sende-und Empfangseinrichtung für eine fahrzeugaufbauseitige, feste Anordnung im Fahrzeug ausgebildet ist, und insbesondere an einer dem Lenkrad zugewandten Seite am Lenksäulenmodul anordbar ist, insbesondere befestigbar ist.
Damit ist eine berührungslose Datenübertragung sowohl vom Lenksäulenmodul zum Lenkrad als auch vom Lenkrad zum Lenksäulenmodul möglich.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Übertragungsvorrichtung weist die Übertragungsvorrichtung ferner wenigstens einen ersten Träger auf, der zur Aufnahme und/oder Befestigung wenigstens einer Sende- und/oder Empfangseinrichtung ausgebildet ist, die zur berührungslosen Daten- und/oder Energieübertragung eingerichtet ist, wobei insbesondere wenigstens eine der Sende- und/oder Empfangseinrichtungen der Übertragungsvorrichtung von dem wenigstens einen Träger aufgenommen oder an diesem befestigt ist. Hierdurch lässt sich eine besonders einfache Anordnung und Befestigung der Sende- und/oder Empfangseinrichtungen erreichen.
In einer Weiterbildung einer erfindungsgemäßen Übertragungsvorrichtung weist die Übertragungsvorrichtung insbesondere einen lenksäulenmodulseitigen Träger und wenigstens einen lenkradseitigen Träger auf, wobei die Laser-Energieübertragungs-Sendeeinrichtung insbesondere vom lenksäulenmodulseitigen Träger aufgenommen ist und/oder an diesem befestigt ist und die Laser-Energieübertragungs-Empfangseinrichtung insbesondere vom lenkradseitigen Träger aufgenommen und/oder an diesem befestigt ist.
Dabei ist der lenksäulenmodulseitige Träger insbesondere auf einer dem Lenkrad zugewandten Seite vom Lenksäulenmodul angeordnet und insbesondere am Lenksäulenmodul befestigt, insbesondere an einem Lenksäulenmodulgehäuse, und der lenkradseitige Träger ist insbesondere auf einer vom Lenkradkranz abgewandten Seite vom Lenkrad angeordnet, insbesondere am Lenkrad befestigt. Hierdurch lässt sich eine besonders einfache Anordnung und Befestigung der Sende- und/oder Empfangseinrichtungen zur Energieübertragung sowohl lenkradseitig als auch fahrzeugaufbauseitig, insbesondere lenksäulenmodulseitig, erreichen.
Vorzugsweise ist zusätzlich wenigstens eine Sende- und/oder Empfangseinrichtung der Übertragungsvorrichtung, die zur berührungslosen Datenübertragung zwischen Lenkrad und Lenksäulenmodul vorgesehen ist, ebenfalls vom lenksäulenmodulseitigen Träger oder vom lenkradseitigen Träger aufgenommen oder an diesem befestigt ist. Hierdurch lässt sich eine kompakte Ausgestaltung der Übertragungsvorrichtung realisieren. Ferner ermöglicht eine derartige Anordnung eine einfache Versorgung der gemeinsam mit der Laser-Energieübertragungs-Empfangseinrichtung auf einem gemeinsamen Träger angeordneten Sende- und/oder Empfangseinrichtung zur Datenübertragung mit elektrischer Energie.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Übertragungsvorrichtung ist die erste Datenübertragungs-Sende-und Empfangseinrichtung ebenfalls vom lenkradseitigen Träger aufgenommen und/oder an diesem befestigt, und die zweite Datenübertragungs-Sende-und Empfangseinrichtung ist insbesondere vom lenksäulenmodulseitigen Träger aufgenommen und/oder an diesem befestigt. Hierdurch lässt sich eine kompakte Ausgestaltung der Übertragungsvorrichtung realisieren.
Vorzugsweise umfasst wenigstens ein Träger eine Leiterplatte oder ein Stanzgitter oder ist als Leiterplatte oder Stanzgitter ausgebildet. Dies ermöglicht besonders einfach eine elektrische Verbindung der einzelnen, an oder auf dem Träger angeordneten und/oder befestigten Sende- und/oder Empfangseinrichtungen, mit einer oder mehreren elektrischen Energiequellen, untereinander und/oder mit einer oder mehreren Steuerungseinrichtungen sowie entsprechenden Komponenten, beispielsweise einer Lenkradheizung.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Übertragungsvorrichtung ist die erste, lenkradseitig angeordnete Datenübertragungs-Sende- und Empfangseinrichtung über die Energieübertragungs-Laser-Empfangseinrichtung mit elektrischer Energie versorgbar, insbesondere über einen gemeinsamen lenkradseitigen Träger.
Vorzugsweise können ein oder mehrere Komponenten eines Lenkrads insbesondere ebenfalls über den lenkradseitigen Träger mit elektrischer Energie versorgt werden und/oder angesteuert werden, insbesondere elektronisch.
Bevorzugt ist die Laser-Energieübertragungs-Sendeeinrichtung und/oder die zweite, lenksäulenmodulseitige Datenübertragungs-Sende- und Empfangseinrichtung dabei jeweils über den lenkmodulsäulenseitigen Träger mit elektrischer Energie versorgbar, wobei der lenksäulenmodulseitige Träger dazu insbesondere mit der elektrischen Energieversorgung eines Fahrzeugs verbindbar ist.
Vorzugsweise ist wenigstens ein Träger, vorzugsweise wenigstens der lenkradseitige Träger, insbesondere der lenkradseitige Träger und der lenksäulenmodulseitige Träger, platten- oder scheibenförmig ausgebildet, insbesondere mit einer Aussparung, insbesondere einem Loch, im Zentrum für eine konzentrische Anordnung um eine Lenkwelle bzw. Lenksäule herum.
Bevorzugt sind die beiden Träger parallel zueinander angeordnet mit einem definierten Abstand dazwischen, wobei eine erfindungsgemäße Übertragungsvorrichtung in einer bevorzugten Ausgestaltung insbesondere derart ausgebildet ist, dass die beiden Träger in einem funktionsgemäßen Verwendungszustand einer erfindungsgemäßen Übertragungsvorrichtung sich jeweils in einer sich senkrecht zur Drehachse einer Lenkwelle erstreckenden Ebene erstrecken und insbesondere konzentrisch zur Lenkwelle angeordnet sind.
Aus Bauraumgründen ist wenigstens ein Träger vorzugsweise kreisrund ausgebildet, insbesondere eine Ringscheibe, wobei besonders bevorzugt sowohl der lenkradseitige Träger als auch der lenksäulenmodulseitige Träger jeweils als Ringscheibe ausgebildet sind und insbesondere konzentrisch zueinander angeordnet sind.
Einer oder beide Träger können aber auch eckig, beispielsweise quadratisch, rechteckig, sechseckig oder dergleichen ausgebildet sein.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Übertragungsvorrichtung weist die Laser-Energieübertragungs-Empfangseinrichtung einen in Umfangsrichtung geschlossenen, insbesondere einstückig ausgebildeten Detektionsbereich auf, insbesondere eine in Umfangsrichtung geschlossen ausgebildete Photozelle, insbesondere eine Photozelle mit einem ringscheibenförmigen, in Umfangsrichtung geschlossen ausgebildeten Detektionsbereich, wobei die Laser-Energieübertragungs-Sendeeinrichtung dabei vorzugsweise wenigstens eine Laserstrahlquelle aufweist. Durch den in Umfangsrichtung geschlossenen Detektionsbereich kann sichergestellt werden, dass von der Laserstrahlquelle ausgesendetes Laserlicht für jeden Drehwinkel eines Lenkrads auf den Detektionsbereich treffen kann und somit für jeden Lenkradwinkel eine Energieübertragung sichergestellt werden kann.
Dabei bildet der Detektionsbereich der Laser-Energieübertragungs-Empfangseinrichtung vorzugsweise einen Teil einer Oberfläche des zugehörigen Trägers, insbesondere einen Teil einer dem Lenkrad zugewandten Oberfläche des lenksäulenmodulseitigen Trägers. Hierdurch kann eine in axialer Richtung, bezogen auf eine Lenkwelle, besonders kompakte Übertragungsvorrichtung bereitgestellt werden.
Die Laser-Energieübertragungs-Sendeeinrichtung ist bevorzugt insbesondere dazu ausgebildet, einen gebündelten oder fokussierten Laserstrahl auszusenden, der insbesondere vom Detektionsbereich der Laser-Energieübertragungs-Empfangseinrichtung empfangen werden kann, insbesondere bei jedem Lenkraddrehwinkel. Dadurch kann eine effiziente Energieübertragung erreicht werden, da Streuverluste reduziert oder vermieden werden können.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Übertragungsvorrichtung weist die Laser-Energieübertragungs-Empfangseinrichtung einen im Wesentlichen in Umfangsrichtung aus mehreren einzelnen Detektionsbereichssegmenten zusammengesetzten Detektionsbereich auf, der insbesondere aus mehreren einzelnen Photozellen zusammengesetzt ist, die insbesondere ringförmig und vorzugsweise in Umfangsrichtung aneinander angrenzend angeordnet sind, so dass sich ein in Umfangsrichtung im Wesentlichen geschlossener Ring aus Detektionsbereichssegmenten ergibt mit einem im Wesentlichen ringscheibenförmigen Detektionsbereich, wobei die Laser-Energieübertragungs-Sendeeinrichtung dabei vorzugsweise wenigstens zwei Laserstrahlquellen aufweist. Dies ermöglicht die Verwendung von Standard-Detektionsbereichssegmenten für verschieden große Detektionsbereiche. So müssen nicht für Detektionsbereiche unterschiedlicher Größe beispielsweise unterschiedlich große Photozellen-Ringscheiben bereitgehalten werden.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Übertragungsvorrichtung weist die Laser-Energieübertragungs-Empfangseinrichtung einen im Wesentlichen in Umfangsrichtung aus mehreren einzelnen Detektionsbereichssegmenten zusammengesetzten Detektionsbereich auf, der insbesondere aus mehreren einzelnen Photozellen zusammengesetzt ist, die vorzugsweise ringförmig und insbesondere in Umfangsrichtung beabstandet zueinander und insbesondere gleichmäßig verteilt angeordnet sind, insbesondere jeweils mit einem definierten Abstand dazwischen, wobei die Laser-Energieübertragungs-Sendeeinrichtung dabei vorzugsweise wenigstens drei, insbesondere wenigstens vier Laserstrahlquellen aufweist. Hierdurch kann die Anzahl der erforderlichen Detektionsbereichssegmente reduziert werden, was in einigen Fällen kostengünstiger sein kann als weniger Laserstrahlquellen.
Damit lässt sich zwar kein in Umfangsrichtung geschlossener Detektionsbereich erreichen. Sind jedoch ausreichend Lichtquellen vorhanden, so dass für jeden Lenkraddrehwinkel sichergestellt ist, dass wenigstens ein Detektionsbereichssegment ausreichend an- oder ausgeleuchtet wird, kann trotzdem für jeden Lenkraddrehwinkel eine Energieübertragung sichergestellt werden.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Übertragungsvorrichtung weist wenigstens eine Datenübertragungs-Sendeeinrichtung, insbesondere die erste Datenübertragungs-Sende- und Empfangseinrichtung und die zweite Datenübertragungs-Sende- und Empfangseinrichtung, wenigstens eine Lichtquelle auf, vorzugsweise wenigstens eine Laserlichtquelle und/oder wenigstens eine LED-Lichtquelle, insbesondere mehrere Lichtquellen, mittels der Licht zur Datenübertragung an eine zugehörige Datenübertragungs-Empfangseinrichtung aussendbar ist, wobei die wenigstens eine Lichtquelle oder die mehreren Lichtquellen derart ausgebildet und derart angeordnet sind, insbesondere relativ zueinander, dass für jeden Drehwinkel vom Lenkrad immer mindestens ein Detektionsbereich einer zugehörigen Datenübertragungs-Empfangseinrichtung ausreichend an- oder ausleuchtbar ist, wobei wenigstens eine Datenübertragungs-Empfangseinrichtung, insbesondere jeweils die erste Datenübertragungs-Sende- und Empfangseinrichtung und die zweite Datenübertragungs-Sende- und Empfangseinrichtung, vorzugsweise wenigstens drei Detektionsbereiche oder -elemente, insbesondere jeweils wenigstens drei Fotodioden, aufweist.
Bevorzugt sind die Detektionsbereiche dabei in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilt angeordnet und vorzugsweise ist wenigstens eine Lichtquelle dazu ausgebildet, zur berührungslosen Datenübertragung einen Lichtkegel auszusenden, insbesondere statt eines fokussierten oder gebündelten Lichtstrahls, um die Anzahl der erforderlichen Detektionsbereiche oder Detektionsbereichssegmente zu reduzieren.
Besonders bevorzugt sind die einzelnen Detektionsbereiche oder Detektionselemente der Datenübertragungs-Empfangseinrichtung dabei nicht innerhalb des Detektionsbereichs einer mit auf einem gemeinsamen Träger angeordneten Laser-Energieübertragungs-Empfangseinrichtung angeordnet, sondern in einem anderen Oberflächenbereich des zugehörigen Trägers.
In einer möglichen Ausgestaltung kann die Datenübertragung auch mittels der Laser-Energieübertragungs-Sendeeinrichtung und der Laser-Energieübertragungs-Empfangseinrichtung erfolgen, insbesondere vom Lenksäulenmodul zum Lenkrad, wobei in diesem Fall bevorzugt Lichtenergie zur Übertragung von Energie und Lichtenergie zur Datenübertragung gepulst und sequentiell nacheinander emittiert werden. Dies erfordert jedoch einen gewissen, insbesondere höheren, Steuerungsaufwand und für eine Übertragung von Daten vom Lenkrad zum Lenksäulenmodul zusätzlich einen lenkradseitigen Laser, d.h. insbesondere sowohl lenkradseitig als auch lenksäulenmodulseitig jeweils eine kombinierte Laser-Energie- und Datenübertragungs-Sende- und Empfangseinrichtung. Ferner kann die für die Datenübertragung benötigte Zeit zu Lasten der Energieübertragung gehen.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Übertragungsvorrichtung weist die Übertragungsvorrichtung wenigstens eine Komponente zur definierten, optischen Beeinflussung eines von der Laser-Energieübertragungs-Sendeeinrichtung ausgesendeten Laserstrahls und/oder eines von der Datenübertragungs-Sendeeinrichtung ausgesendeten Lichts auf, insbesondere wenigstens einen Spiegel und/oder wenigstens eine Linse und/oder wenigstens ein Gitter und/oder eine optische Einrichtung mittels der eine optische Beeinflussung des ausgesendeten Lichts durch das „Digital Light Processing“ (DLP)-Verfahren möglich ist, bei dem ausgesendetes Licht mittels matrixförmig angeordneter Mikrospiegelaktoren dynamisch moduliert wird.
Eine erfindungsgemäße Lenksäulenanordnung für ein Fahrzeug, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, weist eine Lenkwelle, ein drehfest mit der Lenkwelle verbundenes Lenkrad und ein Lenksäulenmodul auf. Dabei ist die Lenkwelle dazu ausgebildet, drehbar um eine Drehachse in einem Fahrzeug befestigt zu werden und das Lenksäulenmodul ist dazu ausgebildet, fest in einem Fahrzeug befestigt zu werden.
Erfindungsgemäß ist ferner eine erfindungsgemäße Übertragungsvorrichtung vorgesehen, die zur berührungslosen Daten- und/oder Energieübertragung zwischen dem Lenkrad und dem Lenksäulenmodul mittels Laserlicht ausgebildet ist.
Vorzugsweise ist das dabei Lenkrad insbesondere am oberen, einem Fahrer zugewandten Ende mit der Lenkwelle verbunden, wobei das Lenkrad Insbesondere einen Lenkradkranz mit einem Greifbereich und eine vom Lenkradkranz abgewandte, in einem funktionsgemäßen Verwendungszustand dem Lenksäulenmodul zugewandte Seite aufweist.
Das Lenkrad kann ein oder mehrere Komponenten aufweisen, z.B. einen Airbag mit einer Auslösevorrichtung, eine Lenkradheizung, einen Aktuator, beispielsweise eines Aktuators eines Spurwechselwarnsystems zur Erzeugung von Lenkradvibrationen, und/oder ein oder mehrere Bedienelemente und/oder Beleuchtungsvorrichtungen.
Die Lenkwelle ist insbesondere Teil einer Lenksäule, wobei die Lenksäule insbesondere ein Mantelrohr umfasst und die Lenkwelle zumindest teilweise innerhalb eines fest, d.h. insbesondere nicht drehbar, im Fahrzeug befestigbaren Mantelrohrs verläuft und anordbar ist, wobei das Lenksäulenmodul insbesondere auf einer vom Fahrer abgewandten Seite des Lenkrads angeordnet ist, insbesondere um die Lenkwelle herum, und vorzugsweise am Mantelrohr der Lenksäule befestigt sein kann.
Eine erfindungsgemäße Lenksäulenanordnung kann in einer Ausführung derart ausgebildet sein, dass das Lenksäulenmodul bei demontiertem Lenkrad vom lenkradseitigen Ende auf die Lenksäule aufgesteckt werden kann.
Ein erfindungsgemäßes Fahrzeug weist ein erfindungsgemäßes Lenksäulenmodul auf.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Betrieb einer erfindungsgemäßen Übertragungsvorrichtung und/oder einer erfindungsgemäßen Lenksäulenanordnung und/oder eines erfindungsgemäßen Fahrzeugs ist dadurch gekennzeichnet, dass Daten und/oder Energie mittels Laser zwischen Lenkrad und Lenksäulenmodul berührungslos übertragen werden.
In einer vorteilhaften Ausführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens wird dabei elektrische Energie wenigstens mittels LASER in Lichtenergie umgewandelt und in Form von Laserlicht berührungslos übertragen, vorzugsweise mittels eines Laserstrahls, insbesondere vom Lenksäulenmodul zum Lenkrad, wobei der Laserstrahl insbesondere empfangen wird und in elektrische Energie zurück gewandelt wird, insbesondere mittels einer oder mehrere Photozellen.
In einer vorteilhaften Ausführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens wird, insbesondere zusätzlich zu einer berührungslosen Energieübertragung mittels Laserlicht, zur berührungslosen Datenübertragung wenigstens ein elektrisches Signal in Licht umgewandelt und in Form von Licht berührungslos übertragen, vorzugsweise mittels Li-Fi, insbesondere mittels LED-basiertem Li-Fi oder mittels laserbasiertem Li-Fi, insbesondere vom Lenksäulenmodul zum Lenkrad und/oder vom Lenkrad zum Lenksäulenmodul. Das ausgesendete übertragene Licht wird insbesondere ebenfalls empfangen und in elektrische Energie zurück gewandelt, insbesondere mittels einer oder mehrere Fotodioden.
In einer vorteilhaften Ausführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens, wobei die Übertragungsvorrichtung wenigstens zwei Laserstrahlquellen zur Energie- und oder Datenübertragung und/oder wenigstens zwei Lichtquellen zur Datenübertragung aufweist, emittieren von den wenigstens zwei Quellen jeweils immer nur diejenigen Quellen Lichtenergie, deren ausgesendetes Licht einen Detektionsbereich einer zugehörigen Empfangseinrichtung ausleuchtet, insbesondere ausreichend ausleuchtet für eine Energie- und/oder Signalumwandlung. Dadurch kann die Effizienz der Übertragungsvorrichtung verbessert werden. Das Aussenden von Lichtenergie von Quellen, deren Licht „ins Leere“ leuchtet, kann reduziert oder sogar ganz vermieden werden.
In einer vorteilhaften Ausführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens, wobei die Übertragungsvorrichtung eine optische Vorrichtung aufweist, mittels der eine optische Beeinflussung des ausgesendeten Lichts durch das „Digital Light Processing“ (DLP)-Verfahren möglich ist, wird zur Daten- und/oder Energieübertragung ausgesendetes Licht mittels „Digital Light Processing“ in seiner Richtung umgelenkt, vorzugsweise lenkraddrehwinkelabhängig, insbesondere jeweils auf einen Detektionsbereich einer zugehörigen Empfangseinrichtung der Übertragungsvorrichtung hin.
Dazu weist die Übertragungsvorrichtung, vorzugsweise die optische Beeinflussungs-Vorrichtung insbesondere matrixförmig angeordnete Mikrospiegelaktoren auf, die einzeln verkippbar sind und von einer Quelle ausgesendetes Laserlicht optisch beeinflussen können, insbesondere umlenken können, insbesondere pixelweise bzw. bildpunktweise.
Mithilfe der digitalen Mikrospiegel-Einheiten kann das ausgesendete Licht bevorzugt jeweils derart beeinflusst werden, insbesondere lenkraddrehwinkelabhängig, dass es jeweils einen definierten Detektionsbereich, insbesondere ein definiertes Detektionsbereichssegment ausleuchtet. Dies ermöglicht eine Reduzierung der Anzahl von Detektionsbereichssegmenten sowie von Laserstrahlquellen, ohne dass eine Energieübertragung durch eine Änderung eines Lenkraddrehwinkels infolge einer Lenkbewegung unterbrochen wird.
Die mit Bezug auf die Übertragungsvorrichtung beschriebenen, insbesondere bevorzugten, Ausführungsformen und deren Vorteile gelten entsprechend auch für eine erfindungsgemäße Lenksäulenanordnung, ein erfindungsgemäßes Fahrzeug sowie ein erfindungsgemäßes Verfahren.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. Alle vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder aber in Alleinstellung verwendbar, sofern sie technisch ausführbar und insbesondere technisch vorteilhaft sind.
Die Erfindung wird nun anhand mehrerer bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert, wobei die in den folgenden Figuren gezeigten Zeichnungen die Ausführungsbeispiele nur schematisch zeigen, teilweise auch nicht maßstabsgerecht sowie nicht mit korrekten Proportionen.
Es zeigen schematisch:

1 in ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Lenksäulenanordnung mit einem ersten Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Übertragungsvorrichtung in einem funktionsgemäßen Einbauzustand in einem Fahrzeug in Seitenansicht,
2 die lenkradseitige Trägerscheibe der Übertragungsvorrichtung aus 1 mit den zugehörigen, auf der Trägerscheibe angeordneten Detektionsbereichen bzw. -elementen der auf der Trägerscheibe angeordneten Empfangseinrichtungen sowie kenntlich gemachten Ausleuchtungsbereichen gegenüberliegender Sendeeinrichtungen,
3 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Trägerscheibe für eine erfindungsgemäße Übertragungsvorrichtung mit einem alternativen Ausführungsbeispiel eines Detektionsbereichs einer Laser-Energieübertragungs-Empfangseinrichtung sowie kenntlich gemachten Ausleuchtungsbereichen einer der Trägerscheibe gegenüberliegenden Laser-Energieübertragungs-Sendeeinrichtung,
4a bis 4c ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Trägerscheibe für eine erfindungsgemäße Übertragungsvorrichtung mit einem alternativen Ausführungsbeispiel eines Detektionsbereichs einer Laser-Energieübertragungs-Empfangseinrichtung sowie kenntlich gemachten Ausleuchtungsbereichen einer der Trägerscheibe gegenüberliegenden Laser-Energieübertragungs-Sendeeinrichtung bei verschiedenen Lenkraddrehwinkeln, und
5 ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Lenksäulenanordnung mit einem ersten Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Übertragungsvorrichtung in einem funktionsgemäßen Einbauzustand in einem Fahrzeug in Seitenansicht.

1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Lenksäulenanordnung 100 mit einem ersten Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Übertragungsvorrichtung 10 in einem funktionsgemäßen Einbauzustand in einem erfindungsgemäßen, hier nicht weiter dargestellten Fahrzeug in Seitenansicht, wobei dieses Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Lenksäulenanordnung 100 eine um eine Drehachse A drehbar im Fahrzeug gelagerte Lenkwelle 8, ein drehfest mit der Lenkwelle 8 verbundenes Lenkrad 8 mit einem Airbag 3 mit einer zugehörigen, hier nicht näher bezeichneten Auslösevorrichtung sowie ein fest am Fahrzeugaufbau 11 befestigtes Lenksäulenmodul 2 aufweist.
Erfindungsgemäß weist die Lenksäulenanordnung 100 ferner eine erfindungsgemäße Übertragungsvorrichtung 10 zur berührungslosen Übertragen von Energie P und Daten I zwischen dem Lenksäulenmodul 2 und dem Lenkrad 1 auf, wobei bei diesem Ausführungsbeispiel die Energie P mittels Laserlicht durch die sogenannte „Power Beam-Technologie“ berührungslos übertragbar ist und die Daten I optisch mittels von entsprechenden, speziellen LEDs emittierten Lichts nach dem sogenannten „Li-Fi“-Verfahren („light fidelity“-Verfahren).
Das Lenkrad 1 weist dabei einen nicht eigens bezeichneten Lenkradkranz mit einem Greifbereich und einer hier nicht erkennbar dargestellten, in den Greifbereich integrierten Lenkradheizung auf, sowie einen Lenkradteller 9, an welchem auf einer dem Lenksäulenmodul 2 zugwandten Seite 4 ein lenkradseitiger Träger 7 in Form einer Ringscheibe mit einem Loch im Zentrum konzentrisch zur Lenkwelle 8 befestigt ist.
Die Trägerscheibe 7 erstreckt sich dabei in einer Ebene, die senkrecht auf der Drehachse A der Lenkwelle 8 steht, und ist parallel und beabstandet zu einem lenksäulenmodulseitigen, ebenfalls als Ringscheibe 6 ausgebildeten Träger 6 angeordnet, welcher bei dieser Lenksäulenanordnung 100 an einer dem Lenkrad 1 zugewandten Seite 5 des Lenksäulenmoduls 2 am Lenksäulenmodul 2 befestigt ist und damit fest im Fahrzeug. Die lenksäulenmodulseitige Trägerscheibe 6 weist ebenfalls ein Loch im Zentrum auf und ist ebenfalls konzentrisch zur Lenkwelle 8 angeordnet und damit auch konzentrisch zur lenkradseitigen Trägerscheibe 7.
Zur berührungslosen Energieübertragung vom Lenksäulenmodul 2, welches an das elektrische Energiebordnetz des Fahrzeugs angeschlossen ist, zum Lenkrad 1 zur Versorgung des Airbags 3, insbesondere dessen Auslöseeinrichtung, sowie der Lenkradheizung mit elektrischer Energie ist auf der lenksäulenmodulseitigen Trägerscheibe 6 auf der dem Lenkrad 1 zugewandten Seite 5 eine Laser-Energieübertragungs-Sendeeinrichtung 12A angeordnet, mittels der elektrische Energie mittels LASER (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation) in Lichtenergie umgewandelt und als Laserlicht P emittiert und an eine Laser-Energieübertragungs-Empfangseinrichtung 12B, die auf der lenkradseitigen Trägerscheibe 7 auf einer der Laser-Energieübertragungs-Sendeeinrichtung 12A zugewandten Seite 4 angeordnet ist, gesendet werden kann.
Die Laser-Energieübertragungs-Empfangseinrichtung 12B ist dazu ausgebildet, die mittels des von der Laser-Energieübertragungs-Sendeeinrichtung 12A emittierten Laserlichts P übertragene Energie zu empfangen und wieder in elektrische Energie zu wandeln.
Die Laser-Energieübertragungs-Sendeeinrichtung 12A und die Laser-Energieübertragungs-Empfangseinrichtung 12B sind dabei von ihrem Funktionsprinzip her grundsätzlich auf übliche, aus dem Stand der Technik bekannte Art und Weise ausgebildet.
Zusätzlich zur berührungslosen Energieübertragung können mit der Übertragungsvorrichtung 10 ferner Daten I berührungslos zwischen Lenkrad 1 und Lenksäulenmodul 2 übertragen werden, wobei diese Übertragungsvorrichtung 10 eine berührungslose Datenübertragung in beide Richtungen ermöglicht, d.h. sowohl vom Lenksäulenmodul 2 zum Lenkrad 1 als auch umgekehrt, was durch den Doppelpfeil symbolisiert ist.
Eine berührungslose Energieübertragung, insbesondere mittels Laserlicht, ist bei diesem Ausführungsbeispiel hingegen nur zum Lenkrad 1 hin möglich, wodurch im Lenkrad keine Laser-Energieübertragungs-Sendeeinrichtung mit einer Laservorrichtung erforderlich ist.
Um die berührungslose Datenübertragung in beide Richtungen zu ermöglichen, weist die Übertragungsvorrichtung 10 jeweils zwei kombinierte Datenübertragungs-Sende- und Empfangseinrichtungen 13A und 13B auf, welche jeweils zum Senden und Empfangen von Daten mittels Licht ausgebildet sind, wobei eine erste Datenübertragungs-Sende- und Empfangseinrichtungen 13A zusammen mit der Laser-Energieübertragungs-Empfangseinrichtung 12B auf der lenkradseitigen Trägerscheibe 7 angeordnet ist und über die Trägerscheibe 7, welche vorzugsweise als Leiterplatte ausgebildet ist, von der Laser-Energieübertragungs-Empfangseinrichtung 12B mit elektrischer Energie versorgt werden kann zum Aussenden von Daten I enthaltenden Lichts.
Die zweite, kombinierte Datenübertragungs-Sende- und Empfangseinrichtung 13B ist der ersten Datenübertragungs-Sende- und Empfangseinrichtung 13A gegenüberliegend angeordnet, und zwar zusammen mit der Laser-Energieübertragungs-Sendeeinrichtung 12A auf der lenksäulenmodulseitigen Trägerscheibe 6 und an das fahrzeugseitige Energiebordnetz angeschlossen.
Durch die Übertragungsvorrichtung 10 ist zur Daten- und Energieübertragung in der Lenksäulenanordnung 100 keine Wickelfeder mehr erforderlich. Damit können viele mit der Wickelfeder verbundenen Probleme, insbesondere die aus der mechanischen Verbindung resultierenden Probleme wie mechanische Belastung der Wickelfeder, insbesondere des FFCs, erhöhte Reibung sowie eine zur Optimierung der Materialkosten (Kupferleitungen in den FFCs) erforderliche Variantenvielfalt reduziert oder sogar ganz eliminiert werden.
2 zeigt die lenkradseitige Trägerscheibe 7 der Übertragungsvorrichtung aus 1 mit einem zugehörigen, auf der Trägerscheibe 7 angeordneten Detektionsbereich 17 der Laser-Energieübertragungs-Empfangseinrichtung 12B sowie drei Detektionselementen 16 der ebenfalls auf der Trägerscheibe 7 angeordneten, lenkradseitigen, ersten Datenübertragungs-Sende- und Empfangseinrichtung 13A. Des Weiteren sind in 2 die Ausleuchtungsbereiche 14 der Laserlichtquellen der gegenüberliegenden Laser-Energieübertragungs-Sendeeinrichtung 12A kenntlich gemacht sowie die Ausleuchtungsbereiche 15 (durch die großen Kreise symbolisiert) der Lichtquellen der gegenüberliegenden zweiten Datenübertragungs-Sende- und Empfangseinrichtung 13B.
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Detektionsbereich 17 der Laser-Energieübertragungs-Empfangseinrichtung 12B durch eine Photozellen-Ringscheibe 17 gebildet, welche in Umfangsrichtung geschlossen ausgebildet ist und in einem radial äußeren Bereich auf der lenkradseitigen Trägerscheibe 7 auf der dem Lenksäulenmodul 2 zugewandten Seite 4 angeordnet ist.
Innerhalb der Photozellen-Ringscheibe 17 sind drei Fotodioden 16 als Detektionselemente 16 der lenkradseitigen, ersten Datenübertragungs-Sende- und Empfangseinrichtung 13A angeordnet, welche insbesondere in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilt angeordnet sind.
Anhand der kenntlich gemachten Ausleuchtungsbereiche 14 der Laserlichtquellen der gegenüberliegenden Laser-Energieübertragungs-Sendeeinrichtung 12A, welche auf der Photozellen-Ringscheibe 17 liegen, ist vorstellbar, auch wenn die Ausleuchtungsbereiche 14 jeweils nur einen kleinen Bereich 14 ausleuchten, da das Laserlicht als ein fokussierter, gebündelter Laserstrahl übertragen wird, dass bei einer Drehung des Lenkrads 1 um die Drehachse A der Lenkwelle und einer infolgedessen bewirkten Drehung der am Lenkrad 1 befestigten Trägerscheibe 7, aufgrund der Ausgestaltung der Photozelle 17 als Ringscheibe, bei jedem Lenkraddrehwinkel stets ein Laserlichtstrahl 14 von der Photozellen-Ringscheibe 17 empfangen werden kann und somit stets und unabhängig vom Lenkraddrehwinkel eine Energieübertragung zum Lenkrad 1 sichergestellt ist.
Um ebenfalls stets und unabhängig vom Lenkraddrehwinkel eine Datenübertragung zum Lenkrad 1 zu gewährleisten sind bei diesem Ausführungsbeispiel wenigstens drei Detektionselemente 16 in Form von Fotodioden 16 vorgesehen, welche in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilt angeordnet sind. Um deren kleinen Empfangs- bzw. Detektionsbereich, insbesondere Detektionsradius, auszugleichen, weist die gegenüberliegende zweite Datenübertragungs-Sende- und Empfangseinrichtung 13B drei LEDs als Lichtquellen auf, welche einen Lichtkegel zur Datenübertragung aussenden können, um entsprechend große Bereiche 15 auszuleuchten, wobei sich die Ausleuchtungsbereiche 15 insbesondere derart überschneiden, dass stets und unabhängig vom Lenkraddrehwinkel eine Datenübertragung zum Lenkrad 1 gewährleistet ist. Die LEDs sind dabei insbesondere dazu ausgebildet und können entsprechend angesteuert werden, Licht nach dem sogenannten „Li-Fi“-Verfahren („light fidelity“-Verfahren) zu emittieren. Reflexionen umgebender Oberflächen können zur Unterstützung der Ausleuchtung genutzt werden.
Bei einem erfindungsgemäßen Betrieb des Fahrzeugs, der Lenksäulenanordnung 100 sowie der Übertragungsvorrichtung 10 werden Daten und/oder Energie mittels Laser zwischen Lenkrad 1 und Lenksäulenmodul 2 berührungslos übertragen, wobei bei der in 1 abgebildeten Vorrichtung dabei elektrische Energie mittels LASER in Lichtenergie umgewandelt wird und in Form von Laserlicht P berührungslos übertragen wird, vorzugsweise mittels eines Laserstrahls, insbesondere vom Lenksäulenmodul 2 zum Lenkrad 1. Ferner wird zur berührungslosen Datenübertragung wenigstens ein elektrisches Signal in Licht umgewandelt und in Form von Licht I berührungslos übertragen, vorzugsweise mittels Li-Fi, insbesondere vom Lenksäulenmodul 2 zum Lenkrad 1, beispielweise zur Ansteuerung des Airbags 3, und/oder vom Lenkrad 1 zum Lenksäulenmodul 2, beispielsweise zur Steuerung des Radios infolge einer am Lenkrad 1 getätigten Bedieneingabe mittels eines am bzw. im Lenkrad 1 angeordneten Bedienelementes, wobei verschiedenste Datensignale berührungslos übertragen werden können, z.B. Nutzsignale, Zustandssignale, Überwachungssignale (Qualifier) oder dergleichen.
3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer lenkradseitigen Trägerscheibe 7' für eine erfindungsgemäße Übertragungsvorrichtung mit einem alternativen Ausführungsbeispiel eines Detektionsbereichs einer Laser-Energieübertragungs-Empfangseinrichtung sowie kenntlich gemachten Ausleuchtungsbereichen 14 einer der Trägerscheibe 7' gegenüberliegenden Laser-Energieübertragungs-Sendeeinrichtung.
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Detektionsbereich der Laser-Energieübertragungs-Empfangseinrichtung nicht durch eine in Umfangsrichtung geschlossen ausgebildete Photozellen-Ringscheibe 17, wie bei dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel ausgebildet, sondern aus mehreren einzelnen, direkt aneinander angrenzenden Detektionsbereichssegmenten 17' zusammengesetzt, und zwar derart, dass sich ein in Umfangsrichtung im Wesentlichen geschlossener Ring aus Detektionsbereichssegmenten 17' ergibt mit einem im Wesentlichen ringscheibenförmigen Detektionsbereich.
4a bis 4c zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Trägerscheibe 7" für eine erfindungsgemäße Übertragungsvorrichtung mit einem alternativen Ausführungsbeispiel eines Detektionsbereichs einer Laser-Energieübertragungs-Empfangseinrichtung sowie kenntlich gemachten Ausleuchtungsbereichen 14 einer der Trägerscheibe 7" gegenüberliegende Laser-Energieübertragungs-Sendeeinrichtung bei verschiedenen Lenkraddrehwinkeln δ, wobei 4a die Trägerscheibe 7" bei einem Lenkraddrehwinkel von δ =0° zeigt, 4b bei δ =30° und 4c bei δ =75°.
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Detektionsbereich der Laser-Energieübertragungs-Empfangseinrichtung wie bei dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel aus mehreren einzelnen Detektionsbereichssegmenten 17" zusammengesetzt, welche mit gleichem Radius jedoch in Umfangsrichtung zueinander beabstandet angeordnet sind, und zwar derart, dass sich kein geschlossener Ring ergibt.
Um ebenfalls stets und unabhängig vom Lenkraddrehwinkel eine Energieübertragung zum Lenkrad 1 zu gewährleisten sind bei diesem Ausführungsbeispiel bei der gegenüberliegenden, nicht dargestellten Laser-Energieübertragungs-Sendeeinrichtung wenigstens vier Laserstrahlquellen vorgesehen, was durch deren Ausleuchtungsbereiche 14 symbolisiert ist.
Die Anordnung und Ausgestaltung der Detektionsbereichssegmente 17" und der Laserstrahlquellen ist dabei derart aufeinander abgestimmt, dass immer wenigstens ein Detektionsbereichssegment 17" für eine Energiewandlung ausreichend an- oder ausgeleuchtet wird.
In 4a bei δ =0° Lenkraddrehwinkel leuchten alle Laserstrahlquellen bis auf die dem eingekreisten Ausleuchtungsbereich 14 bezogen auf die Darstellung oben links jeweils ein Detektionsbereichssegment 17" ausreichend aus.
In 4b bei δ =30° Lenkraddrehwinkel trifft das auf die dem rechten, nicht eingekreisten Ausleuchtungsbereich 14 zugeordnete Laserstrahlquelle zu, während insbesondere mit der dem unteren, eingekreisten Ausleuchtungsbereich 14 zugeordneten Laserstrahlquelle das zugehörige Detektionselement 17" ausreichend ausgeleuchtet wird.
Entsprechendes gilt für 4c.
Um eine besonders hohe Energieeffizienz zu erreichen und damit einen möglichst hohen Wirkungsgrad bei der Energieübertragung ist von den vier Laserstrahlquellen vorzugsweise jeweils immer nur diejenige Laserstrahlquelle aktiv geschaltet und emittiert Laserlicht zur Energieübertragung, deren ausgesendetes Licht einen Detektionsbereich einer zugehörigen Empfangseinrichtung ausleuchtet, insbesondere ausreichend ausleuchtet für eine Energie- und/oder Signalumwandlung. Das wären in den 4b und 4c beispielsweise jeweils die den eingekreisten Ausleuchtungsbereichen zugeordneten Laserstrahlquellen.
Auch wenn dies nur am Beispiel der berührungslosen Energieübertragung beschrieben worden ist, ist ein solcher Betrieb einer erfindungsgemäßen Übertragungsvorrichtung nicht auf die berührungslose Energieübertragung beschränkt, sondern kann selbstverständlich auch bei einer berührungslosen Datenübertragung eingesetzt werden.
5 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Lenksäulenanordnung 200 mit einem zweiten Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Übertragungsvorrichtung 20 in einem funktionsgemäßen Einbauzustand in einem Fahrzeug in Seitenansicht.
Bei dieser Übertragungsvorrichtung weist die lenksäulenmodulseitig angeordnete Laser-Energieübertragungs-Sendeeinrichtung 12A eine optische Vorrichtung 18 auf, mittels der eine optische Beeinflussung eines ausgesendeten Laserstrahls 14 durch das „Digital Light Processing“ (DLP)-Verfahren möglich ist.
Die Beeinflussungs-Vorrichtung 18 weist dazu mehrere digitale Mikrospiegel-Einheiten auf, insbesondere für jede Laserstrahlquelle eine, wobei jeder der digitalen Mikrospiegel-Einheiten matrixförmig angeordnete Mikrospiegelaktoren aufweist, die einzeln verkippbar sind, auf von der Laserstrahlquelle ausgesendetes Laserlicht optisch zu beeinflussen, insbesondere umzulenken, insbesondere pixelweise bzw. bildpunktweise.
Mithilfe der digitalen Mikrospiegel-Einheiten können die Laserstrahlen jeweils derart beeinflusst werden, insbesondere lenkraddrehwinkelabhängig, dass sie jeweils einen definierten Detektionsbereich, insbesondere ein definiertes Detektionsbereichssegment ausleuchten. Dies ermöglicht eine Reduzierung der Anzahl von Detektionsbereichssegmenten sowie von Laserstrahlquellen, ohne dass eine Energieübertragung durch eine Änderung eines Lenkraddrehwinkels infolge einer Lenkbewegung unterbrochen wird.
Selbstverständlich ist eine Vielzahl von Abwandlungen, insbesondere konstruktiver Art, möglich, ohne den Schutzbereich der Patentansprüche zu verlassen.
Bezugszeichenliste

10, 20: erfindungsgemäße Übertragungsvorrichtung
100, 200: erfindungsgemäße Lenksäulenanordnung
1: Lenkradkranz
2: Lenksäulenmodul (Top Column Modul, TCM)
3: Airbag
4: dem Lenksäulenmodul zugewandte Seite des Lenkrads
5: dem Lenkrad zugewandte Seite des Lenksäulenmoduls
6: lenksäulenmodulseitige Trägerscheibe
7, 7', 7": lenkradseitige Trägerscheibe
8: Lenkwelle
9: Lenkradteller
11: Fahrzeugaufbau
12A, 12A': Laser-Energieübertragungs-Sendeeinrichtung
12B: Laser-Energieübertragungs-Empfangseinrichtung
13A: erste kombinierte Datenübertragungs-Sende- und Empfangseinrichtung
13B: zweite kombinierte Datenübertragungs-Sende- und Empfangseinrichtung
14: von einer Laserstrahlquelle ausgeleuchteter Bereich / Laserstrahlquelle
15: von einer Lichtkegelquelle ausgeleuchteter Bereich / Lichtkegelquelle
16: Fotodiode / Detektionselement
17: ringscheibenförmige Photozelle / Detektionsbereich
17', 17": Detektionsbereichssegment
18: „Digital Light Processing“-Vorrichtung
A: Drehachse der Lenkwelle
I: Daten
P: Energie
δ: Lenkraddrehwinkel

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 2002/0167399 A1 [0006]

Claims

Übertragungsvorrichtung (10, 20) zur berührungslosen Daten- und/oder Energieübertragung zwischen einem Lenkrad (1) und einem Lenksäulenmodul (2) in einem Fahrzeug, dadurch gekennzeichnet, dass die Übertragungsvorrichtung (10, 20) zur berührungslosen Daten- (I) und/oder Energieübertragung (P) mittels Laserlicht ausgebildet ist, wobei die Übertragungsvorrichtung (10, 20) wenigstens eine Laser-Sendeeinrichtung (12A, 13A) zum Aussenden von Laserlicht (14) sowie wenigstens eine Laser-Empfangseinrichtung (12B, 13B) zum Empfangen von Laserlicht (14) aufweist, wobei eine der beiden Einrichtungen (12A, 13A, 12B, 13B) für eine fahrzeugaufbauseitige, feste Anordnung im Fahrzeug ausgebildet ist und die andere der beiden Einrichtungen (12A, 13A, 12B, 13B) zur Befestigung am Lenkrad (1) ausgebildet ist.
Übertragungsvorrichtung (10, 20) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Übertragungsvorrichtung (10, 20) zur berührungslosen Energieübertragung (P) mittels Laser wenigstens eine Laser-Energieübertragungs-Sendeeinrichtung (12A) und eine Laser-Energieübertragungs-Empfangseinrichtung (12B) aufweist, wobei die Laser-Energieübertragungs-Sendeeinrichtung (12A) dazu ausgebildet ist, elektrische Energie mittels LASER in Lichtenergie umzuwandeln und als Laserlicht (14) zu emittieren und an die Laser-Energieübertragungs-Empfangseinrichtung (12B) zu senden, und wobei die Laser-Energieübertragungs-Empfangseinrichtung (12B) dazu ausgebildet ist, die mittels des von der Laser-Energieübertragungs-Sendeeinrichtung (12A) emittierten Laserlichts (14) übertragene Energie (P) zu empfangen und in elektrische Energie zu wandeln.
Übertragungsvorrichtung (10, 20) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Laser-Energieübertragungs-Sendeeinrichtung (12A) für eine fahrzeugaufbauseitige, feste Anordnung im Fahrzeug ausgebildet ist, und insbesondere an einer dem Lenkrad (5) zugewandten Seite am Lenksäulenmodul (2) anordbar ist, insbesondere befestigbar ist, insbesondere an einem Lenksäulenmodulgehäuse.
Übertragungsvorrichtung (10, 20) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Laser-Energieübertragungs-Empfangseinrichtung (12B) zur Befestigung am Lenkrad (1) ausgebildet ist, insbesondere an einer dem Lenksäulenmodul (2) zugewandten Seite (4) des Lenkrads (1).
Übertragungsvorrichtung (10, 20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Übertragungsvorrichtung (10, 20) dazu ausgebildet ist, Daten (I) vom Lenksäulenmodul (2) zum Lenkrad (1) und/oder vom Lenkrad (1) zum Lenksäulenmodul (2) berührungslos zu übertragen, vorzugsweise mittels Laserlicht und/oder mittels eines von wenigstens einer anderen Lichtquelle (15) erzeugten Lichts.
Übertragungsvorrichtung (10, 20) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Übertragungsvorrichtung (10, 20) dazu ausgebildet ist, Daten (I) optisch mittels Li-Fi („light fidelity“), insbesondere mittels laserbasiertem Li-Fi und/oder mittels LED-basiertem Li-Fi, zwischen Lenkrad (1) und Lenksäulenmodul (2) berührungslos zu übertragen.
Übertragungsvorrichtung (10, 20) nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Übertragungsvorrichtung (10, 20) zur berührungslosen Datenübertragung (I) zwischen Lenkrad (1) und Lenksäulenmodul (2) wenigstens eine Datenübertragungs-Sendeeinrichtung (13A, 13B) und eine Datenübertragungs-Empfangseinrichtung (13A, 13B) aufweist, wobei insbesondere eine von diesen beiden (13A, 13B) für eine fahrzeugaufbauseitige, feste Anordnung im Fahrzeug ausgebildet ist, und insbesondere an einer dem Lenkrad (1) zugewandten Seite (5) am Lenksäulenmodul (2) anordbar ist, insbesondere befestigbar ist, und die andere der beiden (13A, 13B) zur Befestigung am Lenkrad (1) ausgebildet ist, insbesondere an einer dem Lenksäulenmodul (2) zugewandten Seite (4) des Lenkrads (1).
Übertragungsvorrichtung (10, 20) nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Übertragungsvorrichtung (10, 20) zur berührungslosen Datenübertragung (I) zwischen Lenkrad (1) und Lenksäulenmodul (2), insbesondere zur berührungslosen Datenübertragung (I) vom Lenksäulenmodul (2) zum Lenkrad (1) und/oder vom Lenkrad (1) zum Lenksäulenmodul (2), zwei kombinierte Datenübertragungs-Sende-und Empfangseinrichtungen (13A, 13B) aufweist, wobei eine erste Datenübertragungs-Sende-und Empfangseinrichtung (13A) zur Befestigung am Lenkrad (1) ausgebildet ist, und insbesondere am Lenkrad (1) befestigbar ist, insbesondere an einer dem Lenksäulenmodul (2) zugewandten Seite (4) des Lenkrads, und eine zweite Datenübertragungs-Sende-und Empfangseinrichtung (13B) für eine fahrzeugaufbauseitige, feste Anordnung im Fahrzeug ausgebildet ist, und insbesondere an einer dem Lenkrad (1) zugewandten Seite (5) am Lenksäulenmodul (2) anordbar ist, insbesondere befestigbar ist,
Übertragungsvorrichtung (10, 20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Übertragungsvorrichtung (10, 20) einen lenksäulenmodulseitigen Träger (6) und wenigstens einen lenkradseitigen Träger (7, 7', 7") aufweist, wobei die Laser-Energieübertragungs-Sendeeinrichtung (12A) insbesondere vom lenksäulenmodulseitigen Träger (6) aufgenommen ist und/oder an diesem befestigt ist und die Laser-Energieübertragungs-Empfangseinrichtung (12B) insbesondere vom lenkradseitigen Träger (7, 7', 7") aufgenommen und/oder an diesem befestigt ist.
Übertragungsvorrichtung (10, 20) nach Anspruch 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Datenübertragungs-Sende- und/oder Empfangseinrichtung (13A), insbesondere die erste Datenübertragungs-Sende-und Empfangseinrichtung (13A), ebenfalls vom lenkradseitigen Träger (7, 7', 7") aufgenommen und/oder an diesem befestigt ist und die zweite Datenübertragungs-Sende-und Empfangseinrichtung (13B) insbesondere vom lenksäulenmodulseitigen Träger (6) aufgenommen ist und/oder an diesem befestigt ist.
Übertragungsvorrichtung (10, 20) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Datenübertragungs-Sende- und/oder Empfangseinrichtung (13A) über die Energieübertragungs-Laser-Empfangseinrichtung (12B) mit elektrischer Energie versorgbar ist, vorzugsweise eine lenkradseitig angeordnete Datenübertragungs-Sende- und/oder Empfangseinrichtung (13A), insbesondere die erste Datenübertragungs-Sende- und Empfangseinrichtung (13A), insbesondere über einen gemeinsamen lenkradseitigen Träger (7, 7', 7").
Übertragungsvorrichtung (10, 20) nach einem der Ansprüche 3 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Laser-Energieübertragungs-Empfangseinrichtung (12B) einen in Umfangsrichtung geschlossenen, insbesondere einstückig ausgebildeten Detektionsbereich (17) aufweist, vorzugsweise eine in Umfangsrichtung geschlossen ausgebildete Photozelle (17), insbesondere eine Photozelle mit einem ringscheibenförmigen, in Umfangsrichtung geschlossen ausgebildeten Detektionsbereich (17).
Übertragungsvorrichtung (10,20) nach einem der Ansprüche 3 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Laser-Energieübertragungs-Empfangseinrichtung (12B) einen im Wesentlichen in Umfangsrichtung aus mehreren einzelnen Detektionsbereichssegmenten (17') zusammengesetzten Detektionsbereich aufweist, der insbesondere aus mehreren einzelnen Photozellen (17') zusammengesetzt ist, die insbesondere ringförmig und vorzugsweise in Umfangsrichtung aneinander angrenzend angeordnet sind, so dass sich ein in Umfangsrichtung im Wesentlichen geschlossener Ring aus Detektionsbereichssegmenten (17') ergibt mit einem im Wesentlichen ringscheibenförmigen Detektionsbereich.
Übertragungsvorrichtung (10, 20) nach einem der Ansprüche 3 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Laser-Energieübertragungs-Empfangseinrichtung (12B) einen im Wesentlichen in Umfangsrichtung aus mehreren einzelnen Detektionsbereichssegmenten (17") zusammengesetzten Detektionsbereich aufweist, der insbesondere aus mehreren einzelnen Photozellen (17") zusammengesetzt ist, die vorzugsweise ringförmig und insbesondere in Umfangsrichtung beabstandet zueinander und insbesondere gleichmäßig verteilt angeordnet sind, insbesondere jeweils mit einem definierten Abstand dazwischen.
Übertragungsvorrichtung (10, 20) nach einem der Ansprüche 8 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Datenübertragungs-Sendeeinrichtung (13A, 13B), insbesondere die erste Datenübertragungs-Sende- und Empfangseinrichtung (13A) und/oder die zweite Datenübertragungs-Sende- und Empfangseinrichtung (13B), wenigstens eine Lichtquelle (15) aufweist, insbesondere mehrere Lichtquellen (15), mittels der Licht zur Datenübertragung (I) an eine zugehörige Datenübertragungs-Empfangseinrichtung (13B, 13A) aussendbar ist, wobei die wenigstens eine Lichtquelle (15) oder die mehreren Lichtquellen (15) derart ausgebildet und derart angeordnet sind, insbesondere relativ zueinander, dass für jeden Drehwinkel (δ) vom Lenkrad immer mindestens ein Detektionsbereich (16, 17) oder Detektionsbereichssegment (17', 17") einer zugehörigen Datenübertragungs-Empfangseinrichtung (13A, 13B) ausreichend ausleuchtbar ist.
Übertragungsvorrichtung (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Übertragungsvorrichtung (20) wenigstens eine Komponente (18) zur definierten, optischen Beeinflussung eines von der Laser-Energieübertragungs-Sendeeinrichtung ausgesendeten Laserstrahls und/oder eines von der Datenübertragungs-Sendeeinrichtung ausgesendeten Lichts aufweist, insbesondere wenigstens einen Spiegel und/oder wenigstens eine Linse und/oder wenigstens ein Gitter und/oder eine optische Vorrichtung (18), mittels der eine optische Beeinflussung des ausgesendeten Lichts durch das „Digital Light Processing“ (DLP)-Verfahren möglich ist.
Lenksäulenanordnung (100, 200) für ein Fahrzeug, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, wobei die Lenksäulenanordnung (100, 200) - eine Lenkwelle (8), - ein drehfest mit der Lenkwelle (8) verbundenes Lenkrad (1), - ein Lenksäulenmodul (2) sowie - eine Übertragungsvorrichtung (10, 20) aufweist, wobei die Lenkwelle (8) dazu ausgebildet ist, drehbar um eine Drehachse (A) in einem Fahrzeug befestigt zu werden, wobei das Lenksäulenmodul (2) dazu ausgebildet ist, fest in einem Fahrzeug befestigt zu werden, und wobei die Übertragungsvorrichtung (10, 20) zur berührungslosen Daten- (I) und/oder Energieübertragung (P) zwischen dem Lenkrad (1) und dem Lenksäulenmodul (2) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Übertragungsvorrichtung (10, 20) nach einem der Ansprüche 1 bis 16 ausgebildet ist.
Fahrzeug mit einer Lenksäulenanordnung (100, 200), dadurch gekennzeichnet, dass die Lenksäulenanordnung (100, 200) nach Anspruch 17 ausgebildet ist.
Verfahren zum Betrieb einer nach einem der Ansprüche 1 bis 16 ausgebildeten Übertragungsvorrichtung (10, 20) und/oder einer Lenksäulenanordnung (100, 200) nach Anspruch 17 und/oder eines Fahrzeugs nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass Daten (I) und/oder Energie (P) mittels Laser zwischen Lenkrad (1) und Lenksäulenmodul (2) berührungslos übertragen werden.
Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass elektrische Energie wenigstens mittels LASER in Lichtenergie umgewandelt wird und in Form von Laserlicht (14) berührungslos übertragen wird, vorzugsweise mittels eines Laserstrahls, insbesondere vom Lenksäulenmodul (2) zum Lenkrad (1).
Verfahren nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, dass zur berührungslosen Datenübertragung (I) wenigstens ein elektrisches Signal in Licht umgewandelt und in Form von Licht (I) berührungslos übertragen wird, vorzugsweise mittels Li-Fi, insbesondere vom Lenksäulenmodul (2) zum Lenkrad (1) und/oder vom Lenkrad (1) zum Lenksäulenmodul (2).
Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 21, wobei die Übertragungsvorrichtung (10, 20) nach einem der Ansprüche 1 bis 16 ausgebildet ist und wenigstens zwei Lichtquellen zur Energie- und/oder Datenübertragung aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass von den wenigstens zwei Quellen jeweils immer nur diejenigen Quellen Lichtenergie emittieren, deren ausgesendetes Licht einen Detektionsbereich einer zugehörigen Empfangseinrichtung ausleuchtet, insbesondere ausreichend ausleuchtet für eine Energie- und/oder Signalumwandlung.
Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 22, wobei die Übertragungsvorrichtung (20) eine optische Vorrichtung (18) aufweist, mittels der eine optische Beeinflussung ausgesendeten Lichts (14, 15) durch das „Digital Light Processing“ (DLP)-Verfahren möglich ist, dadurch gekennzeichnet, dass zur Daten- (I) und/oder Energieübertragung (P) ausgesendetes Licht (14, 15) mittels „Digital Light Processing“ in seiner Richtung umgelenkt wird, vorzugsweise lenkraddrehwinkelabhängig, insbesondere jeweils auf einen Detektionsbereich (17, 17', 17") einer zugehörigen Empfangseinrichtung (12B; 13A, 13B) der Übertragungsvorrichtung (20) hin.