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Die
Erfindung betrifft ein System zur Erzeugung und Übertragung von Signalen nach
dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Derartige
Systeme werden in Kraftfahrzeugen für die Steuerung bewegbarer
Teile eingesetzt. Insbesondere kann es sich um ein System für die Steuerung
der Bewegung eines Verdecks des Kraftfahrzeugs o. dgl. handeln.
Am Verdeck sind elektrische Schaltelemente als Endschalter o. dgl.
angebracht, die über
flexible Leitungen mit Energie zu deren bestimmungsgemäßen Betrieb
versorgbar sind. Über
Leitungen werden auch die von den Schaltelementen bei der Bewegung
des Verdecks erzeugten Signale zu einem stationären Steuergerät übertragen.
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Aus
der
DE 195 32 043
A1 ist weiter ein an einem Lenkrad des Kraftfahrzeugs angeordnetes System
zur Erzeugung und Übertragung
von Signalen bekannt. Dieses System besteht aus einem stationär an der
Lenksäule
angeordneten Steuergerät
in der Form eines Moduls und einem Schaltmodul. Das Schaltmodul
befindet sich am Lenkrad, also an dem relativ zum Steuergerät bewegbaren
Teil und enthält die
dem Lenkrad zugeordneten Teile. Das Steuergerät und das Schaltmodul besitzen
induktiv arbeitende Mittel zur kontaktlosen Übertragung von Energie vom Steuergerät auf das
Schaltmodul für
dessen bestimmungsgemäßen Betrieb.
Diese induktiv arbeitenden Mittel dienen weiter zur Übertragung
von Signalen zwischen dem Schaltmodul und dem Steuergerät.
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Das
bekannte System umfaßt
weiter einen optoelektrischen Winkelgeber, der Signale entsprechend
der Stellung des bewegbaren Lenkrades erzeugt, die zur Rücksetzung
des Blinkerschalters dienen. Der die Signale erzeugende Teil des
Lenkwinkelgebers befindet sich jedoch an der stationären Lenkradsäule, so
daß diese
Signale wiederum über elektrische
Leitungen zum Steuergerät
weitergeleitet werden können
und demzufolge eine kontaktlose Übertragung
für diese
Signale nicht vorgesehen ist. Im übrigen sind das Steuergerät und das
Schaltmodul nahe beieinander am Lenkrad und der Lenkradsäule angeordnet,
womit die vom Steuergerät
zu übertragende
Energie und die zwischen dem Steuergerät und dem Schaltmodul ausgetauschten
Signale lediglich für
den unmittelbaren Nahbereich geeignet sind. Anregungen für eine kontaktlose,
induktive Energie- und Signalübertragung
außerhalb
des unmittelbaren Nahbereichs sind aus dieser Offenlegungsschrift
jedenfalls nicht zu entnehmen.
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Aus
der
GB 2 098 431 A ist
ein System zur kontaktlosen Übertragung
eines Meßwertes
von einem beweglichen Gegenstand auf einen relativ hierzu feststehenden
Gegenstand bekannt. Beispielsweise kann es sich um die Übertragung
eines Druckwertes vom Fahrzeugrad auf eine Einrichtung im Kraftfahrzeug
handeln. Desweiteren ist das System auch für die Anwendung als elektronischer
Schlüssel geeignet.
Das System besteht aus einer Steuergerät und einem Schaltmodul, wobei
Energie vom Steuergerät
auf das Schaltmodul für
dessen bestimmungsgemäßen Betrieb
induktiv übertragen
wird. Das Schaltmodul kann Schaltelemente aufweisen, deren Schaltsignale
vom Schaltmodul induktiv auf das Steuergerät übertragen werden. Zur induktiven Übertragung
befindet sich im Schaltmodul ein Transponder.
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Weiter
zeigt die
DE 689 20
038 T2 ein Fernsteuergerät, bei dem Daten und Energie
induktiv in der Art eines Transponders übertragen werden. Schließlich ist
in der
DE 40 40 460
C1 eine Steuerschaltung für einen elektrischen Antrieb
eines Kraftfahrzeug-Schiebedaches beschrieben, wobei die Steuerschaltung
einen in herkömmlicher
Art angeordneten elektrischen Endschalter aufweist.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein System der genannten Art
derart auszugestalten, daß Schaltsignale
in Abhängigkeit
von der Position des bewegbaren Teiles erzeugbar und kontaktlos
zu einem stationär
angeordneten Steuergerät übertragbar
sind. Insbesondere soll ein für
die Anordnung am bewegbaren Teil geeigneter elektrischer Schalter
angegeben werden, der ohne Leitungen zum stationären Steuergerät bestimmungsgemäß betreibbar
ist.
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Diese
Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen System durch die kennzeichnenden
Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
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Das
Schaltmodul des erfindungsgemäßen Systems
ist mit einem in einem Gehäuse
angeordneten Schaltelement zur Erzeugung von Schaltsignalen ausgestattet.
Im Schaltmodul befindet sich ein Transponder, mit dem das Schaltelement
direkt verbunden ist. Transponder sind zur berührungslosen Identifikation
von Objekten an sich bekannt und arbeiten mittels elektromagnetischer
Induktion zur Übertragung von
Daten, wobei die Frequenz der elektromagnetischen Wellen beispielsweise
im Bereich von etwa 100 kHz liegen kann. Weiter ist der Transponder
am oder im Gehäuse
des Schalters angeordnet. Man erhält so ein kompaktes System,
das sich auf einfache und platzsparende Weise am bewegbaren Teil
anordnen läßt. Weitere
Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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In
weiterer Ausgestaltung besitzt der Transponder eine Spule zur Aufnahme
der Energie sowie zur Übertragung
der Signale. Das Steuergerät
weist als induktiv arbeitendes Mittel eine Antenne auf. Weiter ist
im Transponder eine Steuerschaltung für den Betrieb des Transponders
und gegebenenfalls des Schaltelements angeordnet. Zweckmäßigerweise
ist die Steuerschaltung als integrierte Schaltung in der Art eines
Chips ausgestaltet. Zusätzlich
kann es sich anbieten, im Transponder ein Speichermittel zur Speicherung
von Energie vorzusehen, wobei das Speichermittel mittels der vom
Steuergerät übertragenen
Energie nachladbar ist. Das Speichermittel kann aus einem Kondensator,
aus einem Langzeitspeicher-Kondensator, wie einem Goldcap, aus einem
Akku o. dgl. bestehen.
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Bei
dem Schaltelement, das mit dem Transponder in Verbindung steht,
kann es sich um einen elektrischen, optischen o. dgl. Schalter zur
Erzeugung eines binären
Schaltsignals handeln. Bevorzugterweise wird bei einer Anwendung
im Kraftfahrzeug ein Schnapp- oder Mikroschalter als elektrischer
Schalter eingesetzt. Das Steuergerät kann als Busknoten ausgebildet
sein, das an ein Bussystem angeschlossen ist. Für den Einsatz im Kraftfahrzeug bietet
sich hierfür
ein CAN-Bus an.
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Das
vom Schaltelement erzeugte Schaltsignal wird mittels des Transponders
auf das Steuergerät übertragen.
Hierzu bietet es sich an, daß die
Steuerschaltung aus dem Schaltsignal des Schaltelements ein Datum
generiert und dieses Datum dann im übertragenen Signal enthalten
ist. Insbesondere wenn mehrere Schaltelemente am bewegbaren Teil angeordnet
sind, die beispielsweise Schaltsignale in unterschiedlichen Positionen
des bewegbaren Teils erzeugen, ist jedem Schaltelement eine individuelle Adresse
zugeordnet, wobei das mittels des Signals übertragene Datum die Adresse
des jeweiligen Schaltelements enthält. Dadurch wird dem Steuergerät eine Zuordnung
der Schaltsignale zum jeweiligen Schaltelement ermöglicht.
Selbstverständlich
können auch
mehrere unterschiedliche Adressen besitzende Schaltelemente mit
einem einzigen Transponder verbunden sein.
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Für Anwendungen
des Systems im Kraftfahrzeug ist besonders bevorzugt, einen elektrischen Schalter
mit einem Transponder zu versehen. Hierfür steht der Transponder direkt
mit dem Kontaktsystem des Schalters in Verbindung.
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Die
mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin,
daß keine
Leitungen zu dem am bewegbaren Teil befindlichen Schaltelement notwendig
sind. Eine Behinderung der Bewegung des bewegbaren Teils ist ausgeschlossen
und auf die bisher übliche
aufwendige und komplizierte Führung der
Leitungen kann verzichtet werden. Außerdem ist das System verschleißsicher
und fehlerunanfällig,
da die bisher häufigen
Ausfälle
an den beweglichen Leitungen vermieden sind.
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Weiter
ist vorteilhaft, daß das
Steuergerät
an beliebiger, zweckmäßiger Stelle
im Kraftfahrzeug angeordnet sein kann. Eine sichere Energie- und
Signalübertragung
ist jedenfalls im gesamten Kraftfahrzeug, auch außerhalb
des Nahbereichs, gewährleistet.
Es handelt sich bei dem erfindungsgemäßen System um eine äußert flexible
Anordnung, wobei noch eine nachträgliche Anbringung von weiteren
Schaltelementen im System möglich
ist. Insgesamt wird somit auch der Aufwand für das System verringert. Zudem
ist das erfindungsgemäße System
in einfacher Weise im Kraftfahrzeug zu montieren und auch sehr kostengünstig gegenüber der
bisher üblichen
Anordnung der Schaltelemente.
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Ein
Ausführungsbeispiel
der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.
Es zeigen
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1 schematisch
ein Kraftfahrzeug mit einem bewegbaren Verdeck und
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2 die
Ausgestaltung eines Schaltmoduls aus 1.
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In 1 ist
ein Kraftfahrzeug 1 schematisch angedeutet, das ein bewegbares
Teil besitzt. Vorliegend handelt es sich bei diesem Teil um ein
mittels eines motorischen Antriebs in Richtung des Pfeiles 12 bewegbares
Verdeck 2, das beispielsweise zum Öffnen des Dachs des Kraftfahrzeugs 1 im
Kofferraum 13 versenkbar ist. Zur Ansteuerung des Antriebs
für das
Verdeck 2 befindet sich im Kraftfahrzeug 1 ein von
der Kraftfahrzeugbatterie versorgtes Steuergerät 4, das über ein
Bussystem 9 mit weiteren, nicht näher gezeigten Steuergeräten vernetzt
sein kann. Bei dem Bussystem 9 kann es sich beispielsweise
um den bekannten CAN-Bus handeln. Es bietet sich dann an, das Steuergerät 4 als
einen an das Bussystem 9 angeschlossenenen Busknoten auszubilden.
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Um
eine korrekte Ansteuerung des Antriebs für das Verdeck 2 zu
gewährleisten,
ist der Bewegungsablauf des Verdecks 2 zu überwachen,
wozu ein im Kraftfahrzeug 1 befindliches System 3 dient. Das
System 3 umfaßt
das stationär
im Kraftfahrzeug 1 angeordnete Steuergerät 4 und
wenigstens ein an einem relativ zum Steuergerät 4 bewegbaren Teil, nämlich am
Verdeck 2, befindliches Schaltmodul 14. Mit Hilfe
des Systems 3 ist die Erzeugung und Übertragung von Signalen, die
Informationen zum Bewegungsablauf des Verdecks 2 enthalten,
zwischen dem Steuergerät 4 und
dem Schaltmodul 14 ermöglicht.
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Das
Schaltmodul 14 enthält
wenigstens ein Schaltelement 5, bei dem es sich um einen
elektrischen, optischen oder nach einem sonstigen Wirkprinzip arbeitenden
Schalter handelt. Das Schaltelement 5 erzeugt beim bestimmungsgemäßen Betrieb in
wenigstens einer Position des Verdecks 2 ein Schaltsignal.
Selbstverständlich
kann auch das ansonsten vom Schaltelement 5 abgegebene
Schaltsignal in der besagten Position verändert werden. Bevorzugterweise
wird ein binäres
Schaltsignal erzeugt, nämlich
das Schaltsignal ”ein” oder ”aus”. Beispielsweise
kann ein Schaltelement 5 als sogenannter Endschalter zur
Feststellung der Endposition des Verdecks 2 dienen. Wird
das Verdeck 2 in den Kofferraum 13 eingefahren,
so wird das Schaltelement 5 bei Erreichen der Endposition
eingeschaltet und gibt dann das Schaltsignal ”ein” ab. In den anderen Positionen
des Verdecks 2 bleibt das Schaltelement 5 ausgeschaltet,
womit das Schaltelement 5 das Schaltsignal ”aus” abgibt.
Weitere Schaltelemente 5', 5'' können zur Feststellung weiterer
Positionen des Verdecks 2, wie der Anfangsposition bei
verschlossenem Verdeck 2 oder von beliebigen Zwischenpositionen,
dienen.
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Die
für den
bestimmungsgemäßen Betrieb des
Schaltmoduls 14 benötigte
Energie wird vom Steuergerät 4 leitungsfrei
auf das Schaltmodul 14 übertragen.
Hierzu besitzt das System 3 induktiv arbeitende Mittel.
Bei diesen Mitteln handelt es sich zum einen um einen im Schaltmodul 14 befindlichen Transponder 6,
der direkt mit dem Schaltelement 5 verbunden ist. Der Transponder 6 besitzt
eine Spule 15 sowie eine Steuerschaltung 7, die
als integrierte Schaltung in der Art eines Chips ausgebildet sein kann,
für den
Betrieb des Transponders 6. Die Steuerschaltung 7 kann
gegebenenfalls auch gleichzeitig zum Betrieb für das Schaltelement 5 dienen.
Zum anderen weist das Steuergerät 4 eine
Antenne 8 als induktiv arbeitendes Mittel auf. Über die
Antenne 8 und die Spule 15 im Transponder 6 wird
somit die elektrische Energie zum Betrieb des Schaltelements 5 sowie
der Steuerschaltung 7 vom Steuergerät 4 auf den Transponder 6 induktiv übertragen,
wie mit dem Pfeil 10 beim Schaltelement 5 angedeutet
ist.
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Diese
induktiv arbeitenden Mittel, nämlich der
Transponder 6 und die Antenne 8, dienen gleichzeitig
zur Übertragung
von Signalen zwischen dem Schaltmodul 14 und dem Steuergerät 4.
Wie bereits erwähnt,
erzeugt das Schaltelement 5 ein Schaltsignal bzw. verändert sein Schaltsignal
beim bestimmungsgemäßen Betrieb
des Schaltmoduls 14 in wenigstens einer Position des bewegbaren
Verdecks 2, beispielsweise wenn das Verdeck 2 die
Endposition erreicht hat. Auf entsprechenden Befehl durch das Steuergerät 4 erzeugt
die Steuerschaltung 7 aus dem Schaltsignal des Schaltelements 5 ein
Datum, das den aktuellen Schaltzustand des Schaltelements 5 und
gegebenenfalls noch weitere Informationen enthält. Ein dieses Datum enthaltendes
Signal wird dann zwischen dem Transponder 6 und dem Steuergerät 4 ebenfalls
induktiv übertragen,
was mit dem weiteren Pfeil 11 schematisch dargestellt ist.
Handelt es sich beispielsweise bei dem vom Schaltelement 5 erzeugten
Schaltsignal um die Endposition des Verdecks 2, so erzeugt
das Steuergerät 4 daraufhin
einen Befehl zum Abschalten des Antriebs für das Verdeck 2. Selbstverständlich kann
die Signalübertragung
auch unabhängig
von einem Befehl des Steuergeräts 4 automatisch,
beispielsweise bei einer Veränderung
des Schaltsignals, in periodischen Zeitabständen o. dgl., erfolgen.
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Wie
aus 1 zu entnehmen ist, können mehrere Schaltelemente 5, 5' an dem das
bewegbare Teil darstellenden Verdeck 2 angeordnet sein. Selbstverständlich können auch
mehrere Schaltelemente 5', 5'' mit einem einzigen Transponder 6 verbunden
sein. Diese Schaltelemente 5, 5', 5'' erzeugen
Schaltsignale in unterschiedlichen Positionen des bewegbaren Teils.
So kann beispielsweise neben dem Schaltelement 5 für die Endposition
das weitere Schaltelement 5' ein
Schaltsignal in der Ausgangsposition des Verdecks 2 und
das Schaltelement 5'' ein Schaltsignal
in einer teilweisen eingefahrenen Position des Verdecks 2 erzeugen.
Bevorzugterweise wird dann jedem Schaltelement 5, 5, 5'' zur Unterscheidung eine individuelle,
unterschiedliche Adresse zugeordnet. Das im übertragenen Signal enthaltene
Datum weist in diesem Fall auch die Adresse des jeweiligen Schaltelements 5, 5, 5' auf.
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Um
einen unterbrechungsfreien Betrieb des Systems 3 zu erzielen,
kann es angebracht sein, im Transponder 6 ein Speichermittel 16 zur
Speicherung von Energie vorzusehen, wie in 2 näher gezeigt ist.
Bei einem derartigen Speichermittel 16 kann es sich um
einen Kondensator handeln. Besonders bevorzugt ist hierfür ein Langzeitspeicher-Kondensator, wie
ein Goldcap. Selbstverständlich
kann das Speichermittel auch aus einem Akku o. dgl. bestehen. Das
Speichermittel 16 ist mittels der vom Steuergerät 4 übertragenen
Energie 10 nachladbar.
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Wie
bereits erwähnt,
kann das Schaltelement 5 aus einem elektrischen Schalter
bestehen. Insbesondere für
die beschriebene Anwendung im Kraftfahrzeug bietet es sich an, hierfür einen Schnapp-
oder Mikroschalter 17 zu verwenden, was in 2 näher gezeigt
ist.
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Der
eigentliche Schalter 17 ist in einem Gehäuse 18 angeordnet,
das lediglich schematisch mit gestrichelter Umrandung angedeutet
ist. Der Schalter 17 besitzt ein Kontaktsystem 19,
auf das ein in das Gehäuse 18 reichendes,
nur schematisch angedeutetes, mechanisches Übertragungsmittel 20 in wenigstens
einer Position des Verdecks 2 schaltend einwirkt. Zweckmäßigerweise
befindet sich der Transponder 6 am oder im Gehäuse 18 für den Schalter 17.
Der Transponder 6 steht über Leitungen 21 direkt
mit dem Kontaktsystem 19 des Schalters 17 in Verbindung,
indem die Leitungen 21 die Steuerschaltung 7 kontaktieren.
Weiter ist die Spule 15 mit der Steuerschaltung 7 verbunden.
Die induktive Energieübertragung 10 sowie
die Signalübertragung 11 mittels
der Spule 15 sind mit elektromagnetischen Wellen symbolisiert.
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Die
Erfindung ist nicht auf das beschriebene und dargestellte Ausführungsbeispiel
beschränkt. Sie
umfaßt
vielmehr auch alle fachmännischen
Weiterbildungen im Rahmen des Erfindungsgedankens. So kann das System
nicht nur zur Verdecksteuerung sondern auch für ein Schiebedach sowie zur
Steuerung von Komfortfunktionen im Kraftfahrzeug, beispielsweise
der Sitzsteuerung o. dgl., Verwendung finden. Selbstverständlich ist
auch eine Anwendung des erfindungsgemäßen Systems außerhalb
des Kraftfahrzeug-Bereichs, beispielsweise im Maschinenbau, möglich.
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- 1
- Kraftfahrzeug
- 2
- Verdeck/bewegbares
Teil
- 3
- System
(für die
Steuerung des Verdecks)
- 4
- Steuergerät
- 5,
5', 5''
- Schaltelement
- 6
- Transponder
- 7
- Steuerschaltung
- 8
- Antenne
- 9
- Bussystem
- 10
- Pfeil
(induktive Energieübertragung)
- 11
- Pfeil
(induktive Signalübertragung)
- 12
- Pfeil
(Bewegungsrichtung für
Verdeck)
- 13
- Kofferraum
(von Kraftfahrzeug)
- 14
- Schaltmodul
- 15
- Spule
(im Transponder)
- 16
- Speichermittel
- 17
- Schnapp-/Mikroschalter
- 18
- Gehäuse (von
Schalter)
- 19
- Kontaktsystem
(von Schalter)
- 20
- Übertragungsmittel
- 21
- Leitung