DE19829730A1 - Einrichtung zum elektrischen Anschluß von Elementen am Lenkrad eines Kraftfahrzeuges - Google Patents

Abstract

Bei einer Einrichtung zum elektrischen Anschluß von Elementen, welche am drehenden Teil der Lenkeinrichtung eines Kraftfahrzeuges angebracht sind, an das Leitungsnetz des Kraftfahrzeuges durch eine Übertragungsstrecke zwischen einem ersten Teil, welcher mit dem drehenden Teil der Lenkeinrichtung verbunden ist, und einem feststehenden zweiten Teil, wobei der erste Teil elektrisch an die Elemente und der zweite Teil elektrisch an das Leitungsnetz anschließbar ist, weist der erste Teil eine Anschlußeinrichtung mit einer geeigneten Ein- und Ausgabeeinheit auf, an welche wenigstens zwei der Elemente gemeinsam anschließbar sind. Der zweite Teil weist mindestens eine Schnittstelle zum Anschluß an das Leitungsnetz des Kraftfahrzeuges auf. Die Anschlußeinrichtung und die Schnittstelle sind über die Übertragungsstrecke zur multiplexen Übertragung von Signalen verbindbar.

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum elektrischen Anschluß von Elementen, welche am drehenden Teil der Lenkeinrichtung eines Kraftfahrzeuges angebracht sind, an das Leitungsnetz des Kraftfahrzeuges durch eine Übertragungsstrecke zwischen einem ersten Teil, welcher mit dem drehenden Teil der Lenkeinrichtung verbunden ist, und einem feststehenden zweiten Teil, wobei der erste Teil elektrisch an die Elemente und der zweite Teil elektrisch an das Leitungsnetz anschließbar ist. Die anzuschließenden Elemente umfassen beispielsweise den Airbag, einen Lenkmomentsensor oder Bedienelemente für die Hupe, ein Radio oder andere mit dem Leitungsnetz verbundene Geräte.

Eine derartige Einrichtung ist beispielsweise aus DE 44 40 889 bekannt. Dort werden einige wenige am Lenkrad angebaute Elemente jeweils mittels elektrischer Leitungen, welche spiralig um die Lenksäule gewickelt sind, mit dem Bordnetz des Kraftfahrzeuges verbunden. Bei Bewegungen des Lenkrades innerhalb bestimmter Grenzen folgen die Kabel der Drehbewegung nach, ohne daß sie beschädigt werden.

Mit der zunehmenden Anzahl von Bedienelementen und Geräten, die in und auf dem Lenkrad eines modernen Kraftfahrzeuges montiert werden sollen, steigen jedoch die Kosten und das Bauvolumen einer derartig aufgebauten Einrichtung erheblich an. Die Verbindung von drehbarem und festem Teil erfordert je angeschlossenem Element mindestens ein bis zwei Leitungen. Ferner ist die Montage eines mit einer derartigen Einrichtung versehenen Lenkrades sehr aufwendig, da alle Leitungen an das Bordnetz des Kraftfahrzeuges angeschlossen werden müssen. Es ist weiter kaum möglich, Erweiterungen der angeschlossenen Elemente ohne große Umbauten vorzunehmen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Einrichtung zum elektrischen Anschluß von Elementen am Lenkrad eines Kraftfahrzeuges anzugeben, welche ein geringes Bauvolumen aufweist, preiswert herstellbar, einfach montierbar und leicht erweiterbar ist.

Diese Aufgabe wird mit der erfindungsgemäßen Einrichtung dadurch gelöst, daß der erste Teil eine Anschlußeinrichtung mit einer geeigneten Ein- und Ausgabeeinheit aufweist, an welche wenigstens zwei der Elemente gemeinsam anschließbar sind, daß der zweite Teil mindestens eine Schnittstelle zum Anschluß an das Leitungsnetz des Kraftfahrzeuges aufweist und daß die Anschlußeinrichtung und die Schnittstelle über die Übertragungsstrecke zur multiplexen Übertragung von Signalen verbindbar sind. Durch die Übertragung von Signalen der angeschlossenen Elemente über nur eine einzige Übertragungseinrichtung läßt sich das Bauvolumen für die Übertragungseinrichtung erheblich reduzieren.

Zur vollständigen mechanischen Entkoppelung der beiden Teile der Übertragungseinrichtung, ist bei einer ersten Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, daß die Übertragungsstrecke durch mindestens einen Satz von magnetisch miteinander gekoppelten, elektrischen Spulen gebildet wird, von dem jeweils wenigstens eine erste Spule an die Anschlußeinrichtung des drehbaren Teils und jeweils wenigstens eine zweite Spule an die Schnittstelle des festen Teils anschließbar ist. Mit Hilfe der Spulen werden elektrische Signale mittels elektrischer Felder, die sich zwischen den Spulen aufbauen, übertragen.

Bei einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Einrichtung ist vorgesehen, daß neben Signalen auch Betriebsenergie über die Übertragungsstrecke zwischen dem drehbaren und dem festen Teil übertragbar ist, daß die Schnittstelle Anschlußmöglichkeiten an das Versorgungsnetz des Kraftfahrzeuges aufweist und daß die Anschlußeinrichtung des drehbaren Teils Mittel zur Bereitstellung der Betriebsenergie an angeschlossene Elemente aufweist. Damit können auch Elemente mittels der Einrichtung angeschlossen werden, welche Energie verbrauchen.

Sind dabei hohe Energieströme notwendig oder sollen besonders schwache Signale übertragen werden, ist es vorteilhaft, wenn die Übertragungsstrecke Leitungen aufweist, deren jeweils erstes Ende mit der Anschlußeinrichtung des drehbaren Teils und deren jeweils zweites Ende mit der Schnittstelle des festen Teils derart verbindbar ist, daß die Leitungen der Drehbewegung der Lenkeinrichtung folgen, beispielsweise indem sie spiralig um die Lenksäule gewickelt sind.

Bei einer nächsten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß Signale und Betriebsenergie über denselben Spulensatz übertragbar sind. Damit läßt sich das Bauvolumen ebenfalls reduzieren, da die übrigen Spulensätze entfallen.

Zur weiteren Reduzierung des Bauvolumens ist bei einer weiteren Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, daß das Gehäuse des am Lenkrad des Kraftfahrzeuges eingebauten Airbags, der Träger für einen Lenkmomentsensor und die Anschlußeinrichtung eine Baueinheit bilden.

Da ein Airbag des Kraftfahrzeuges eine hohe Zündleistung benötigt, die Verbindung der beiden Teile der Übertragungseinrichtung in manchen Fällen aber nur geringe Leistung übertragen kann, ist bei einer anderen Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, daß der Airbag über einen Energiespeicher verfügt, welcher mittels übertragener Betriebsenergie aufladbar ist und welcher zur Zündung des Airbags notwendige Energie faßt.

Zur Anpassung an moderne Bussysteme ist weiterhin vorgesehen, daß die Schnittstelle zur Übertragung digitaler Signale ausgebildet ist und/oder daß die Schnittstelle an das Bus-System des Kraftfahrzeuges anschließbar ist.

Die Erfindung läßt zahlreiche Ausführungsformen zu. Eine davon ist schematisch in der Zeichnung anhand mehrerer Figuren dargestellt und nachfolgend beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Einrichtung und

Fig. 2 die erfindungsgemäße Einrichtung im eingebauten Zustand.

Gleiche Teile sind in den Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen.

In Fig. 1 ist eine erfindungsgemäße Einrichtung als Blockschaltbild dargestellt. Eine Anschlußeinrichtung empfängt von den angeschlossenen Elementen Signale und leitet Signale an diese weiter. Eine Übertragungsstrecke 2 überträgt Signale und Betriebsenergie zwischen einer Schnittstelle 3 und der Anschlußeinrichtung 1 in beiden Richtungen.

Die von den über Leitungen 4a angeschlossenen Elementen übertragenen Signale werden von einer Ein- und -Aus­ gabeeinheit 4 an eine von einem Taktgeber 5 getaktete Steuereinheit 6 weitergereicht, welche die Signale mit Hilfe eines Modulators/Demodulators 7 in ein serielles Signal umwandelt, das die Informationen der Signale enthält. In umgekehrter Richtung werden Signale, welche für angeschlossene Elemente bestimmt sind, demoduliert und mittels der Ein- und Ausgabeeinheit 4 weitergeleitet.

Die seriellen Signale werden bidirektional mit Hilfe zweier elektrischer Spulen 2a' und 2a'' übertragen. Ein weiterer Modulator/Demodulator 9 empfängt bzw. sendet die seriellen Signale auf der Seite der Schnittstelle 3. Ein von einem zweiten Taktgeber 5' getaktetes Verteilermodul 6' verteilt die demodulierten Signale über Wandlermodule 10 auf Leitungen 11 des fahrzeugeigenen Bussystems oder sammelt Signale, die zu angeschlossenen Elementen gesendet werden sollen, und führt sie dem Modulator/Demodulator 9 zu.

Um die angeschlossenen Elemente mit Betriebsenergie versorgen zu können, ist in dem Beispiel nach Fig. 1 ein weiteres Spulenpaar 2b' und 2b'' vorgesehen, mit dessen Hilfe elektrische Energie übertragen wird.

Versorgungsspannung U wird über Anschlußkontakte 12 der Schnittstelle 3 zugeführt und gelangt über einen Verpolungsschutz 12a und einen Pufferkondensator 12b zu einem Wechselrichter 12c. Die Ausgangsspannung des Wechselrichters wird über das Spulenpaar 2b', 2b'' übertragen und nach Gleichrichtung bei 13a und Spannungsstabilisierung bei 13b den angeschlossenen Elementen an einem Anschlußkontakt 13 zur Verfügung gestellt. Durch geeignete Modulation könnte die Betriebsenergie auch zusätzlich zu den Nutzsignalen mit einem gemeinsamen Spulenpaar übertragen werden.

Fig. 2 zeigt schematisch die Einrichtung im eingebauten Zustand. Ein Lenkmomentsensor 21, der auf einem tordierbaren Tragerteil 22 in der Lenkwelle 23 befestigt ist, liefert Meßsignale an die Anschlußeinrichtung 1, welche sich ebenfalls auf dem Trägerteil befindet. Das Trägerteil 22 ist mit dem Gehäuse 24 für einen im Lenkrad 25 eines Kraftfahrzeuges eingebauten Airbag verbunden und bildet mit diesem eine Baueinheit, welche als ganzes in die Lenkwelle 23 einsetzbar ist. Sämtliche am Lenkrad 25 angebauten Bedienelemente 27 sind über Leitungen 28, 4a, 13 an die Anschlußeinrichtung 1 angeschlossen. Signale und Betriebsenergie werden mittels zweier Spulenpaare 2a', 2a'' und 2b', 2b'' zwischen einer Schnittstelle 3 und der Anschlußeinrichtung 1 übertragen. Die Schnittstelle 3 ist an das Bussystem des Kraftfahrzeuges anschließbar. Die jeweils äußeren Spulen 2a'' und 2b'' sind an der Lenksäule 30 befestigt.

Im Beispiel dient das Spulenpaar 2a' und 2a'' der Übertragung von Signalen mittels hochfrequenter Felder. Das Spulenpaar 2b' und 2b'' dient zur Übertragung der Betriebsenergie mittels niederfrequenter Felder. Das Frequenzverhältnis ist von der Ordnung 100, so daß sich die Spulenpaare 2a', 2a'' und 2b', 2b'' nicht gegenseitig beeinflussen.

Claims (9)

1. Einrichtung zum elektrischen Anschluß von Elementen, welche am drehenden Teil der Lenkeinrichtung eines Kraftfahrzeuges angebracht sind, an das Leitungsnetz des Kraftfahrzeuges durch eine Übertragungsstrecke zwischen einem ersten Teil, welcher mit dem drehenden Teil der Lenkeinrichtung verbunden ist, und einem feststehenden zweiten Teil, wobei der erste Teil elektrisch an die Elemente und der zweite Teil elektrisch an das Leitungsnetz anschließbar ist, dadurch gekennzeichnet,
daß der erste Teil eine Anschlußeinrichtung (1) mit einer geeigneten Ein- und Ausgabeeinheit (4) aufweist, an welche wenigstens zwei der Elemente (27) gemeinsam anschließbar sind,
daß der zweite Teil mindestens eine Schnittstelle (3) zum Anschluß an das Leitungsnetz (11) des Kraftfahrzeuges aufweist und
daß die Anschlußeinrichtung (1) und die Schnittstelle (3) über die Übertragungsstrecke (2) zur multiplexen Übertragung von Signalen verbindbar sind.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragungsstrecke (2) durch mindestens einen Satz von magnetisch miteinander gekoppelten, elektrischen Spulen (2a', 2a'', 2b', 2b'') gebildet wird, von dem jeweils wenigstens eine erste Spule (2a', 2b') an die Anschlußeinrichtung (1) des drehbaren Teils und jeweils wenigstens eine zweite Spule (2a'', 2b'') an die Schnittstelle (3) des festen Teils anschließbar ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragungsstrecke Leitungen aufweist, deren jeweils erstes Ende mit der Anschlußeinrichtung des drehbaren Teils und deren jeweils zweites Ende mit der Schnittstelle des festen Teils derart verbindbar ist, daß die Leitungen der Drehbewegung der Lenkeinrichtung folgen, beispielsweise indem sie spiralig um die Lenksäule gewickelt sind.

4. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß neben Signalen auch Betriebsenergie über die Übertragungsstrecke (2) zwischen dem drehbaren und dem festen Teil übertragbar ist, daß die Schnittstelle (3) Anschlußmöglichkeiten (12) an das Versorgungsnetz des Kraftfahrzeuges aufweist und daß die Anschlußeinrichtung (1) des drehbaren Teils Mittel (13) zur Bereitstellung der Betriebsenergie an angeschlossene Elemente (27) aufweist.

5. Einrichtung nach den Ansprüchen 2 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß Signale und Betriebsenergie über denselben Spulensatz übertragbar sind.

6. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (24) des am Lenkrad (25) des Kraftfahrzeuges eingebauten Airbags (26), der Trager (22) für einen Lenkmomentsensor (21) und die Anschlußeinrichtung (1) eine Baueinheit bilden.

7. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Airbag (26) über einen Energiespeicher verfügt, welcher mittels übertragener Betriebsenergie aufladbar ist und welcher zur Zündung des Airbags notwendige Energie faßt.

8. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schnittstelle (3) zur Übertragung digitaler Signale ausgebildet ist.

9. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schnittstelle (3) an das Bus-System (11) des Kraftfahrzeuges anschließbar ist.