DE102016215183A1

DE102016215183A1 - Übertragungsvorrichtung zum galvanisch getrennten Übertragen eines Signals, Kraftfahrzeug und Übertragungsverfahren

Info

Publication number: DE102016215183A1
Application number: DE102016215183.5A
Authority: DE
Inventors: Stefan Ehrlich; Peter Gubesch; Andreas Egger
Original assignee: Continental Automotive GmbH
Current assignee: Continental Automotive Technologies GmbH
Priority date: 2016-08-16
Filing date: 2016-08-16
Publication date: 2018-02-22

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Übertragungsvorrichtung zum galvanisch getrennten Übertragen eines Signals von einer Basiseinheit (12) zu einem Funktionselement (13), das an der Basiseinheit (12) gelagert ist, wobei die Basiseinheit (12) eine Sendeeinrichtung (16) zum Erzeugen des Signals und das Funktionselement (13) eine Empfangseinrichtung (17) zum Wandeln des Signals in eine elektrische Spannung aufweist. Die Erfindung sieht vor, dass die Sendeeinrichtung (16) und die Empfangseinrichtung (17) jeweils zumindest ein magnetisches Haftelement (26, 27) aufweisen, wobei das zumindest eine magnetische Haftelement (26) der Sendeeinrichtung (12) einerseits und das zumindest eine magnetische Haftelement (27) der Empfangseinrichtung (17) andererseits dazu eingerichtet sind, sich gegenseitig mittels Magnetkraft (32) magnetisch anzuziehen, und hierdurch die Sendeeinrichtung (16) und die Empfangseinrichtung (17) in einer vorbestimmten Relativlage (23) magnetisch aneinander haften.

Description

Die Erfindung betrifft eine Übertragungsvorrichtung zum galvanisch getrennten Übertragen eines Signals. Das Signal wird von einer Basiseinheit zu einem Funktionselement übertragen, das an der Basiseinheit gelagert ist. Beispielsweise kann die Basiseinheit durch ein Fahrzeugdach gebildet sein, in welchem als Funktionselement ein Schiebedach gelagert ist. Mittels des übertragenen Signals kann eine elektrische Schaltung des Funktionselements betrieben werden (Energiesignal) und/oder eine Information mitgeteilt werden (Informationssignal). Zu der Erfindung gehören auch ein Kraftfahrzeug sowie ein Verfahren zum galvanisch getrennten Übertragen eines Signals von einer Basiseinheit zu einem Funktionselement.
Ein Problem, welches bei galvanisch getrennter Übertragung besteht, ist die Notwendigkeit einer genauen Justierung der beiden Seiten der Übertragung gegeneinander, um eine optimale Energieübertragung ohne unnötige Verluste oder gestörte Datenübertragung zu gewährleisten.
Eine Möglichkeit der gegenseitigen Justierung einer Sendeeinrichtung zum Aussenden oder Erzeugen eines Signals einerseits und einer Empfangseinrichtung zum Erzeugen einer elektrischen Spannung in Abhängigkeit von dem Signal andererseits besteht in einer mechanischen Fixierung, beispielsweise mittels Schienen. Grund für eine galvanisch getrennte Übertragung ist aber oftmals, dass eine solch mechanische oder galvanische Kontaktierung nicht möglich ist, wie beispielsweise bei einem Schiebedach, wo elektrische Kontakte aufgrund von zum Beispiel Feuchtigkeit nicht blank oder unisoliert freilegen dürfen. Entsprechend ist man auch daran interessiert, eine mechanische Justierung zu vermeiden, die zum Beispiel durch Feuchtigkeit korrodieren kann.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, zum galvanisch getrennten Übertragen eines Signals eine Übertragungsvorrichtung bereitzustellen, durch welche die Sendeeinrichtung des Signals an einer Basiseinheit einerseits und die Empfangseinrichtung an einem Funktionselement andererseits in Bezug auf ihre Relativlage justiert werden.
Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die abhängigen Patentansprüche, die folgende Beschreibung sowie die Figuren beschrieben.
Durch die Erfindung ist eine Übertragungsvorrichtung zum galvanisch getrennten Übertragen eines Signals von einer Basiseinheit zu einem Funktionselement gegeben. Das übertragene Signal kann zum Versorgen einer elektrischen Schaltung des Funktionselements (Energiesignal) und/oder zum Übertragen von Daten (Datensignal) vorgesehen sein, also zum Beispiel zum Übertragen eines digitalen Datenstroms. Das Signal kann elektrisch und/oder magnetisch und/oder elektromagnetisch und/oder optisch sein. Das Funktionselement ist hierbei an der Basiseinheit gelagert. Die Basiseinheit weist eine Sendeeinrichtung zum Erzeugen des Signals auf. Das Funktionselement umfasst entsprechend eine Empfangseinrichtung zum Erzeugen einer elektrischen Spannung in Abhängigkeit von dem Signal.
Um die Sendeeinrichtung und die Empfangseinrichtung gegeneinander zu justieren, weisen die Sendeeinrichtung und die Empfangseinrichtung jeweils zumindest ein magnetisches Haftelement auf. Das zumindest eine magnetische Haftelement der Sendeeinrichtung einerseits und das zumindest eine magnetische Haftelement der Empfangseinrichtung andererseits sind dazu eingerichtet, sich gegenseitig mittels Magnetkraft magnetisch anzuziehen. Beispielsweise kann auf Seiten der Sendeeinrichtung oder der Empfangseinrichtung als Haftelement ein Permanentmagnet vorgesehen sein, während auf der Gegenseite, also der Empfangseinrichtung bzw. der Sendeeinrichtung, ein weichmagnetisches Element (weichmagnetisch im Sinne einer Koerzitivfeldstärke kleiner als 1000 Ampere pro Meter) vorgesehen sein kann. Durch die gegenseitige magnetische Anziehung haften die Sendeeinrichtung und die Empfangseinrichtung in einer vorbestimmten Relativlage magnetisch aneinander. Die Relativlage ergibt sich durch die relative Position der magnetischen Haftelemente zueinander.
Durch die Erfindung ergibt sich der Vorteil, dass kein mechanisches Führungselement, wie zum Beispiel eine Schiene, nötig ist, um die Relativlage der Sendeeinrichtung bezüglich der Empfangseinrichtung sicherzustellen. Somit kann zum Beispiel auch auf einer ebenen oder glatten Oberfläche, die keine örtliche Referenz, wie zum Beispiel eine Nut oder Nocke aufweist, dennoch eine Relativlage der Sendeeinrichtung bezüglich der Empfangseinrichtung durch die relative Ausrichtung der magnetischen Haftelemente eingestellt werden.
Durch die Erfindung sind auch optionale Weiterbildungen bereitgestellt, die zusätzliche Vorteile ergeben.
Eine Weiterbildung betrifft eine Ausführungsform, bei welcher das Funktionselement bezüglich der Basiseinheit beweglich gelagert ist, wie dies zum Beispiel bei dem eingangs beschriebenen Schiebedach in Bezug auf das Fahrzeugdach der Fall ist. Bei einer relativen Bewegung des Funktionselements bezüglich der Basiseinheit sind die Sendeeinrichtung und die Empfangseinrichtung entlang einer vorbestimmten Bewegungsbahn relativ zueinander entlang geführt. Mit anderen Worten bleibt die Sendeeinrichtung an der Basiseinheit befestigt, während die Empfangseinrichtung mit dem Funktionselement bewegt wird, sodass sich eine Relativbewegung zwischen Empfangseinrichtung und Sendeeinrichtung ergibt. Diese relative Bewegung resultiert in einer Bewegungsbahn der Sendeeinrichtung und der Empfangseinrichtung relativ zueinander, wobei die Form oder der Verlauf der Bewegungsbahn durch eine Form des zumindest einen magnetischen Haftelements der Sendeeinrichtung und/oder der Empfangseinrichtung vorgegeben ist. Beispielsweise kann eines der Haftelemente als eine Schiene oder ein Stab aus einem weichmagnetischen Material ausgestaltet sein, entlang welchem ein zweites magnetisches Haftelement, z.B. ein Permanentmagnet, entlang geleitet wird, ohne hierbei quer zur Längserstreckung des Stabs abzuweichen, da es durch die Magnetkraft an der Schiene gehalten wird. Insgesamt ergibt sich somit für jede Stellung des Funktionselements bezüglich der Basiseinrichtung eine jeweilige durch die Magnetkraft vorgegebene Relativlage von Sendeeinrichtung und Empfangseinrichtung. Ein Abweichen von der vorgebebenen Relativlage wird durch die Magnetkraft verhindert, welche die Sendeeinrichtung und die Empfangseinrichtung wieder in die jeweils vorbestimmte Relativlage zurückzieht.
Die beschriebene Relativbewegung zwischen Funktionselement und Basiseinheit kann zum Beispiel eine translatorische Bewegung sein. Es kann aber auch vorgesehen sein, dass die Relativbewegung eine Kippbewegung des Funktionselements bezüglich der Basiseinheit umfasst, also eine Drehbewegung des Funktionselements um eine Drehachse. Die Sendeeinrichtung ist in diesem Fall bevorzugt an einem Schwenkelement, zum Beispiel einem Schwenkarm, drehbar um eine Schwenkachse gelagert. Somit kann die Sendeeinrichtung der Kippbewegung des Funktionselements folgen. Durch die Magnetkraft bleibt hierbei die Sendeeinrichtung an der Empfangseinrichtung des Funktionselements haften.
Falls sich dennoch die Sendeeinrichtung von dem Funktionselement löst, weil zum Beispiel durch eine Vibration in einem Kraftfahrzeug die beschriebene Magnetkraft überwunden wird, so ist es von besonderem Vorteil, falls in zumindest einer Stellung des Funktionselements bezüglich der Basiseinheit die Sendeeinrichtung und die Empfangseinrichtung eine für diese Stellung vorgesehene Relativlage auch unabhängig von der Magnetkraft aufweisen. Mit anderen Worten kann das Funktionselement aufgrund seiner beweglichen Lagerung bezüglich der Basiseinheit bewegt werden und erreicht hierdurch zumindest eine Stellung, in welcher die Sendeeinrichtung aufgrund der geometrischen Ausgestaltung der Übertragungsvorrichtung in der vorgesehenen Relativlage zur Empfangseinrichtung angeordnet ist. Hier greift dann wieder die Magnetkraft und die Sendeeinrichtung haftet dann wieder an der Empfangseinrichtung. Falls sich die Sendeeinrichtung von der Empfangseinrichtung ablöst, kann also durch Bewegen des Funktionselements die Sendeeinrichtung entlang der Bewegungsbahn bewegt werden und das zumindest eine Haftelement sorgt dann in zumindest einer vorbestimmten Stellung dafür, dass sich wieder die magnetische Haftung zwischen Sendeeinrichtung und Empfangseinrichtung ergibt. So kann nach einem Ablösen der Sendeeinrichtung von der Empfangseinrichtung die Sendeeinrichtung also wieder „gesammelt“ werden, also die magnetische Haftung wieder hergestellt werden.
Wie bereits ausgeführt, kann als magnetisches Haftelement ein Permanentmagnet vorgesehen sein, der mit einem weiteren Permanent-Magneten und/oder einem weichmagnetischen Element wechselwirken kann. Zumindest eines der magnetischen Haftelemente kann auch als Elektromagnet ausgestaltet sein.
In diesem Zusammenhang ergibt sich eine vorteilhafte Weiterbildung, falls eine Umschalteinrichtung vorgesehen ist, die dazu eingerichtet ist, den Elektromagneten zwischen zumindest zwei unterschiedlichen Betriebsmodi umzuschalten, wobei ein von dem Elektromagneten im Betrieb erzeugtes Magnetfeld in Bezug auf eine räumliche Ausrichtung in den zumindest zwei Betriebsmodi verschieden ist. Mit den zwei Betriebsmodi ist also nicht gemeint, dass der Elektromagnet an- und ausgeschaltet wird, sondern im eingeschalteten Zustand zwei unterschiedliche Magnetfelder erzeugt, die eine unterschiedliche räumliche Ausrichtung aufweisen. Durch Wechseln zwischen den Betriebsmodi wird eine Relativlage der Sendeeinrichtung und der Empfangseinrichtung geändert. Somit lässt sich mittels des Elektromagneten die Sendeeinrichtung bezüglich der Empfangseinrichtung also zum Beispiel seitlich bewegen, indem zwischen den Betriebsmodi umgeschaltet wird.
Es kann auch vorgesehen sein, dass eine Steuerschaltung den zumindest einen Elektromagneten abschaltet, während das Funktionselement bezüglich der Basiseinheit bewegt wird, so dass die Sendeeinrichtung und die Empfangseinrichtung voneinander beabstandet sind, also sich nicht berühren, und den zumindest einen Elektromagneten danach wieder einschaltet, so dass die Sendeeinrichtung die vorbestimmte Relativlage bezüglich der Empfangseinrichtung einnimmt. Somit ist während der Bewegung Reibung vermieden. Die Steuerschaltung kann mittels eines Mikrocontrollers realisiert sein.
Da die Sendeeinrichtung und Empfangseinrichtung lediglich magnetisch aneinanderhaften müssen, sieht eine vorteilhafte Ausgestaltung vor, dass eine Oberfläche der Empfangseinrichtung und eine daran anliegende Berührfläche der Sendeeinrichtung eben ausgestaltet sind. Mit anderen Worten berühren sich die Sendeeinrichtung und die Empfangseinrichtung an einer glatten und/oder geschlossenen Oberfläche. Es gibt also keine erhabene oder vertiefte Struktur, wie zum Beispiel Nocken oder Schienen oder Nuten. Dies ermöglicht eine aufwandsarme Reinigung der Oberfläche der Empfangseinrichtung und der Berührfläche der Sendeeinrichtung.
Durch die Erfindung ist bevorzugt eine Übertragungsvorrichtung zum induktiven Übertragen eines Energiesignals von der Basiseinheit zu dem Funktionselement gegeben. Die übertragene Energie des Energiesignals kann zum Versorgen oder Betreiben einer elektrischen Schaltung des Funktionselements vorgesehen sein. Die Basiseinheit weist eine Sendeeinrichtung mit zumindest einer elektrischen Sendespule zum Erzeugen eines magnetischen Wechselfeldes auf. Der zumindest einen Sendespule kann eine Schalteinrichtung vorgeschaltet sein, die durch verändern einer Stromstärke in der zumindest einen Sendespule das magnetische Wechselfeld erzeugen kann. Das Funktionselement weist entsprechend eine Empfangseinrichtung mit zumindest einer Empfangsspule zum Wandeln des magnetischen Wechselfeldes in die elektrische Spannung auf. Der zumindest einen Empfangsspule kann ein Gleichrichter nachgeschaltet sein, welcher die in der zumindest einen Empfangsspule entstehende oder erzeugte elektrische Wechselspannung zum Beispiel eine Gleichspannung umwandelt. Die magnetische Anziehung, d.h. die Magnetkraft, durch welche die Sendeeinrichtung und Empfangseinrichtung aneinanderhaften, ist dabei insbesondere durch ein magnetisches Gleichfeld erzeugt, das sich also von dem Wechselfeld, mittels welchem die Energie übertragen wird, unterscheidet.
Wie bereits ausgeführt, kann das Funktionselement eine elektrische Komponente aufweisen. Als jeweilige elektrische Komponente ist bevorzugt zumindest eine Leuchte und/oder zumindest ein Sensor und/oder eine Smart-Glass-Einrichtung mit spannungsabhängiger Transparenz vorgesehen. Jede der genannten Komponenten ist bevorzugt dazu eingerichtet, mit der elektrischen Spannung aus der Empfangseinrichtung betrieben zu werden. Beispielsweise kann also jede elektrische Komponente mit der zumindest einen Empfangsspule der Empfangseinrichtung elektrisch gekoppelt sein, zum Beispiel über den beschriebenen Gleichrichter.
Eine besonders bevorzugte Ausführungsform sieht vor, dass das Funktionselement eine Fensterscheibe oder ein Schiebedach ist und entsprechend die Basiseinheit eine Fassung für das Funktionselement, also z.B. ein Schiebedach oder eine Fahrzeugtür.
Durch Bereitstellen der erfindungsgemäßen Übertragungsvorrichtung in einem Kraftfahrzeug ergibt sich das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug, welches zumindest eine Übertragungsvorrichtung gemäß der Erfindung aufweist.
Schließlich gehört zu der Erfindung auch ein Verfahren zum galvanisch getrennten Übertragung eines Signals von einer Basiseinheit zu einem Funktionselement. Die Signalübertragung kann zum Betrieb einer elektrischen Komponente und/oder zur Übertragung von Daten vorgesehen sein. Das Funktionselement ist an der Basiseinheit gelagert, wobei eine Sendeeinrichtung der Basiseinheit das Signal erzeugt und eine Empfangseinrichtung des Funktionselements eine elektrische Spannung in Abhängigkeit von dem Signal erzeugt. Die Sendeeinrichtung und die Empfangseinrichtung weisen jeweils zumindest ein magnetisches Haftelement auf, mit denen sie sich jeweils gegenseitig mittels Magnetkraft magnetisch anziehen und hierdurch in einer vorbestimmten Relativlage magnetisch aneinanderhaften.
Bei relativer Beweglichkeit des Funktionselements bezüglich der Basiseinheit ergibt sich hierbei für jede Stellung des Funktionselements bezüglich der Basiseinheit eine jeweilige Relativlage. Mit anderen Worten können auch die Sendeeinrichtung und die Empfangseinrichtung bei dieser Ausführungsform sich relativ zueinander bewegen oder aneinander entlang gleiten.
Zu der Erfindung gehören auch Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens, welche Merkmale aufweisen, wie sie bereits im Zusammenhang mit den Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Übertragungsvorrichtung beschrieben sind. Aus diesem Grunde sind die entsprechenden Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens hier nicht noch einmal beschrieben.
Im Folgenden ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Hierzu zeigt:
1 eine schematische Darstellung eines Teils einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs;
2 bis 4 jeweils eine schematische Darstellung einer Basiseinheit und eines Funktionselements in unterschiedlichen relativen Stellungen zueinander;
5 eine schematische Darstellung des Funktionselements von 2 und einer daran haftenden Sendeeinrichtung der Basiseinheit von 2; und
6 eine schematische Darstellung einer Empfangseinrichtung des Funktionselements und der Sendeeinrichtung der Basiseinheit aus drei unterschiedlichen Blickrichtungen.
Bei dem im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispiel handelt es sich um eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung. Bei dem Ausführungsbeispiel stellen die beschriebenen Komponenten der Ausführungsform jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden und damit auch einzeln oder in einer anderen als der gezeigten Kombination als Bestandteil der Erfindung anzusehen sind. Des Weiteren ist die beschriebene Ausführungsform auch durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale der Erfindung ergänzbar.
In den Figuren sind funktionsgleiche Elemente jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.
1 zeigt von einem Kraftfahrzeug 10 beispielhaft ein Fahrzeugdach 11, in welchem eine Fassung 12 für ein Funktionselement 13 des Kraftfahrzeugs 10 angeordnet sein kann. Das Funktionselement 13 kann zum Beispiel ein Schiebedach des Kraftfahrzeugs 10 sein. Die Fassung 12 repräsentiert eine Basiseinheit 12, an welcher das Funktionselement 13 beweglich gelagert ist. Durch Pfeile ist in 1 veranschaulicht, dass das Funktionselement 13 eine translatorische Bewegung 14 und/oder eine Kippbewegung 15 bezüglich der Basiseinheit 12 durchführen kann. 1 zeigt eine Stellung S0 des Funktionselements 13 bezüglich der Basiseinheit 12, z.B. eine Geschlossenstellung des Schiebedachs.
Von der Basiseinheit 12 kann ein Signal an das Funktionselement 13 übertragen werden. Hierzu weist die Basiseinheit 12 eine Sendeeinrichtung 16 und das Funktionselement 13 eine Empfangseinrichtung 17 auf. Die Empfangseinrichtung 17 kann fest an dem Funktionselement 13 angeordnet sein. Aufgrund der unterschiedlichen, von der Stellung S0 verschiedenen Stellungen, die das Funktionselement 13 bei der translatorische Bewegung 14 und/oder der Kippbewegung 15 bezüglich der Basiseinheit 12 einnehmen kann, müssen entsprechend auch die Sendeeinrichtung 16 und die Empfangseinrichtung 17 beweglich zueinander gelagert sein und hierbei für jede Stellung des Funktionselements 13 sicherstellen, dass die Übertragung des Signals möglich ist. Hierbei ist zusätzlich vorgesehen, dass die Sendeeinrichtung 16 und die Empfangseinrichtung 17 die Übertragung bei galvanischer Trennung durchführen.
Damit die Sendeeinrichtung 16 einer Kippbewegung 15 der Empfangseinrichtung 17 folgen kann, kann die Sendeeinrichtung 16 für eine Schwenkbewegung 18 an einem Schwenkelement 19 gelagert sein, bei dem es sich zum Beispiel um einen Schwenkarm handeln kann, über welchen die Sendeeinrichtung 16 drehbar an einem Grundelement 20 der Basiseinheit 12 angeordnet oder angelegt sein kann. Das Grundelement 20 kann z.B. eine Platte oder ein Gestell sein. Das Schwenkelement 19 kann mittels eines ersten Scharniers 21 an der Sendeeinrichtung und mittels eines zweiten Scharniers 22 an dem Grundelement 20 angeordnet sein. Das Schwenkelement 19 kann zum Beispiel als eine Stange oder ein Stab ausgestaltet sein. Die Scharniere 21, 22 können z.B. ausschließlich um eine einzige Schwenkachse schwenkbar ausgestaltet sein. Hierdurch ergibt sich in Richtung eines Verlaufs der jeweiligen Schwenkachse eine Stabilisierung oder Fixierung der Sendeeinrichtung 16 bezüglich des Grundelements 20.
2, 3 und 4 veranschaulichen beispielhaft weitere, unterschiedliche Stellungen S1, S2, S3 die von dem Funktionselement 13 bezüglich der Basiseinheit 12 aufgrund der translatorische Bewegung 14 und/oder der Kippbewegung 15 eingenommen werden können. Für jede Stellung S1, S2, S3 weist die Sendeeinrichtung 16 eine vorbestimmte relative Lage 23 bezüglich der Empfangseinrichtung 17 auf. Die Bewegung des Funktionselements 13 kann z.B. auf der Grundlage eines Elektromotors in an sich bekannter Weise bewirkt werden.
Um die relative Lage 23 in jeder Stellung S0–S3 sicherzustellen, ist an der Sendeeinrichtung 16 und der Empfangseinrichtung 17 insgesamt eine Justiereinrichtung oder Führungseinrichtung bereitgestellt, die im Zusammenhang mit 5 genauer beschrieben ist.
5 veranschaulicht das Funktionselement 13 aus einer Perspektive, die in 1 durch einen Richtungspfeil V veranschaulicht ist. 5 zeigt Führungsschienen 25, durch welche das Funktionselement 13 bei der translatorischen Bewegung 14 mechanisch geführt sein kann.
Die Übertragung zwischen Sendeeinrichtung 16 und Empfangseinrichtung 17 erfordert zusätzlich eine Justierung oder Positionierung oder Einstellung der relativen Lage 23 der Sendeeinrichtung 16 bezüglich der Empfangseinrichtung 17. Hierzu sind in der Sendeeinrichtung 16 einerseits und der Empfangseinrichtung 17 andererseits jeweils magnetische Haftelemente 26, 27 bereitgestellt. Beispielsweise kann die Sendeeinrichtung 16 als eines oder mehrere Haftelemente 26 jeweils einen Permanentmagneten und/oder einen Elektromagneten aufweisen. Die Empfangseinrichtung 17 kann als magnetisches Haftelement 27 zum Beispiel einen Permanentmagneten und/oder einen Elektromagneten und/oder ein weichmagnetisches Bauteil aufweisen. In 5 ist veranschaulicht, wie durch eine Form 28 des Haftelements 27 der Empfangseinrichtung 17 bei der relativen Bewegung der Sendeeinrichtung 16 bezüglich der Empfangseinrichtung 17 die Sendeeinrichtung 16 entlang einer Bewegungsbahn 29 geführt ist, da die Haftelemente 26 entlang des Haftelements 27 geleiten und durch Magnetkraft an diesem gehalten werden.
5 veranschaulicht des Weiteren eine Möglichkeit der Übertragung des Signals durch induktive Kopplung zwischen Sendeeinrichtung 16 und Empfangseinrichtung 17. Die Sendeeinrichtung 16 kann hierzu eine Sendespule 30 aufweisen, bei der sich zum Beispiel um eine Flachspule handeln kann, die zum Beispiel durch eine Leiterbahn einer Schaltungsplatine oder Leiterplatte gebildet sein kann.
6 veranschaulicht noch einmal genauer die Haftelemente 26, 27 und die induktive Übertragung.
In 6 unten ist die Perspektive gemäß dem Richtungspfeil V dargestellt, darüber eine dazu um 90 Grad gekippte Anzeige und daneben eine Darstellung um 90 Grad zur Seite gedreht.
Die Sendespule 30 kann ein magnetisches Wechselfeld erzeugen, das auf der Grundlage eines Stroms entstehen kann, der mittels einer (nicht dargestellten) Steuerschaltung der Sendeeinrichtung 16 erzeugt oder geschaltet werden kann.
Die Empfangseinrichtung 17 kann eine oder mehrere Empfangsspulen 31 aufweisen, in welchen das magnetische Wechselfeld die elektrische Spannung induzieren kann, die für einen Betrieb einer elektrischen Komponente (nicht dargestellt) des Funktionselements 13 genutzt werden kann. Die zwischen den magnetischen Haftelementen 26 einerseits und dem magnetischen Haftelement 27 andererseits wirkende Magnetkraft 32 kann bewirken, dass die Sendeeinrichtung 16 an der Empfangseinrichtung 17 magnetisch haftet. Dies ist selbst dann möglich, wenn eine Oberfläche 33 der Empfangseinrichtung 17 und eine daran an liegende Berührfläche 34 der Sendeeinrichtung 16 eben oder glatt ausgestaltet sind, d.h. keine mechanische Halterung, zum Beispiel ein Formschluss oder eine Schiene, die Sendeeinrichtung 16 an der Empfangseinrichtung 17 hält. Beispielsweise kann die Oberfläche 33 aus Kunststoff oder Glas gefertigt sein. Die Berührfläche 34 kann zum Beispiel einen Filz und/oder Fasern und/oder einen Kunststoff aufweisen.
Anstelle der gezeigten Übertragung mittels Sendespulen 30 und Empfangsspulen 31 kann auch zum Beispiel eine optische Übertragung oder eine kapazitive Übertragung vorgesehen sein. Die Wandlung des Signals in eine elektrische Spannung kann z.B. mittels eines Photosensors (optisches Signal) oder eines Kondensators (kapazitive Kopplung) erfolgen.
Durch die magnetische Anhaftung der Sendeeinrichtung 16 und der Empfangseinrichtung 17 aneinander ist es dabei stets möglich, die translatorische Bewegung 14 und/oder die Kippbewegung 15 der jeweiligen Gegenseite entlang eines definierten Weges oder einer definierten Bewegungsbahn 29 auszuführen, ohne dass sich die Sendeeinrichtung 16 von der Empfangseinrichtung 17 abgelöst. Die hierzu verwendeten magnetischen Haftelemente 26, 27 können Permanentmagnete oder auch Elektromagnete umfassen. Vorteil dieses Aufbaus ist, dass die Oberflächen 33 und 34 der Sendeeinrichtung 16 bzw. der Empfangseinrichtung 17 glatt und ohne störende Schienen ausgeführt werden können. Des Weiteren ist eine einfachere Demontage oder Reinigung möglich, da die Verbindung durch Abziehen der Sendeeinrichtung 16 von der Empfangseinrichtung 17 einfach gelöst und wieder hergestellt werden kann. Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass eine Stellung des Funktionselements 13 bezüglich der Basiseinheit 12 derart ausgestaltet sein kann, dass die Magnetkraft 32 eine abgefallene oder abgelöste Sendeeinrichtung 16 auch ohne ein Zutun einer Person wieder an die Empfangseinrichtung 17 angezogen oder angehaftet wird. Dies kann beispielsweise die in 1 veranschaulichte Stellung S0 sein.
Durch einen Elektromagneten als Haftelement 26 und/oder Haftelement 27 ist es auch möglich, die Verbindung dynamisch zu trennen und/oder wiederherzustellen, um zum Beispiel die bewegliche Gegenseite (Sendeeinrichtung 16 oder Empfangseinrichtung 17) einfacher oder reibungsfrei zu bewegen. Darüber hinaus kann ein Elektromagnet auch seitlich bewegt werden, um eine optimale Überdeckung mit der Gegenseite (Sendeeinrichtung oder Empfangseinrichtung) gewährleisten und/oder Fertigungstoleranzen der Sendeeinrichtung und/oder der Empfangseinrichtung ausgleichen zu können.
Insgesamt zeigt das Beispiel, wie durch die Erfindung eine Übertragungsvorrichtung zum automatischen Einrichten eines Abstandes und einer Zentrierung galvanisch getrennter fixer oder beweglicher Übertragungseinheiten (Sende- und Empfangseinrichtung) bereitgestellt werden kann.
Bezugszeichenliste

10: Kraftfahrzeug
11: Fahrzeugdach
12: Basiseinheit
13: Funktionselement
14: Bewegung
15: Kippbewegung
16: Sendeeinrichtung
17: Empfangseinrichtung
18: Schwenkbewegung
19: Schwenkelement
20: Grundelement
21: Scharnier
22: Scharnier
23: Lage
25: Führungsschienen
26: Haftelemente
27: Haftelement
28: Form
29: Bewegungsbahn
30: Sendespule
31: Empfangsspulen
32: Magnetkraft
33: Oberfläche
34: Berührfläche
S0: Stellung
S1: Stellung
S2: Stellung
S3: Stellung

Claims

Übertragungsvorrichtung zum galvanisch getrennten Übertragen eines Signals von einer Basiseinheit (12) zu einem Funktionselement (13), das an der Basiseinheit (12) gelagert ist, wobei die Basiseinheit (12) eine Sendeeinrichtung (16) zum Erzeugen des Signals und das Funktionselement (13) eine Empfangseinrichtung (17) zum Erzeugen einer elektrischen Spannung in Abhängigkeit von dem Signal aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Sendeeinrichtung (16) und die Empfangseinrichtung (17) jeweils zumindest ein magnetisches Haftelement (26, 27) aufweisen, wobei das zumindest eine magnetische Haftelement (26) der Sendeeinrichtung (12) einerseits und das zumindest eine magnetische Haftelement (27) der Empfangseinrichtung (17) andererseits dazu eingerichtet sind, sich gegenseitig mittels Magnetkraft (32) magnetisch anzuziehen, und hierdurch die Sendeeinrichtung (16) und die Empfangseinrichtung (17) in einer vorbestimmten Relativlage (23) magnetisch aneinander haften.
Übertragungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Funktionselement (13) bezüglich der Basiseinheit (12) beweglich gelagert ist und bei einer relativen Bewegung (14, 15) des Funktionselements (13) bezüglich der Basiseinheit (12) die Sendeeinrichtung (16) und die Empfangseinrichtung (17) entlang einer vorbestimmten Bewegungsbahn (29) relativ zueinander entlang geführt sind, die durch eine Form (28) des zumindest einen magnetischen Haftelements (27) der Sendeeinrichtung (16) und/oder der Empfangseinrichtung (17) vorgegeben ist.
Übertragungsvorrichtung nach Anspruch 2, wobei die relative Bewegung (14, 15) eine Kippbewegung (15) umfasst und die Sendeeinrichtung (16) an einem Schwenkelement (19) um eine Schwenkachse drehbar gelagert ist.
Übertragungsvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, wobei in zumindest einer Stellung (S0) des Funktionselements (13) entlang der Bewegungsbahn (29) die Sendeeinrichtung (16) und die Empfangseinrichtung (17) eine für diese Stellung (S0) vorgesehene Relativlage (23) unabhängig von der Magnetkraft (32) aufweisen.
Übertragungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zumindest eines der magnetischen Haftelemente (26, 27) als ein Elektromagnet ausgestaltet ist und eine Umschalteinrichtung dazu eingerichtet ist, den Elektromagneten zwischen zumindest zwei unterschiedlichen Betriebsmodi umzuschalten, wobei ein von dem Elektromagneten im Betrieb erzeugtes Magnetfeld in Bezug auf eine räumliche Ausrichtung in den zumindest zwei Betriebsmodi verschieden ist, so dass die Relativlage der Sendeeinrichtung (16) und der Empfangseinrichtung (17) sich mit dem Betriebsmodus ändert.
Übertragungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zumindest eines der magnetischen Haftelemente (26, 27) als ein Elektromagnet ausgestaltet ist und eine Steuerschaltung dazu eingerichtet ist, den zumindest einen Elektromagneten abgeschaltet zu halten, während das Funktionselement (13) bezüglich der Basiseinheit (12) bewegt wird, und den zumindest einen Elektromagneten danach wieder einzuschalten, so dass die Sendeeinrichtung (16) die vorbestimmte Relativlage (23) bezüglich der Empfangseinrichtung (17) einnimmt.
Übertragungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Oberfläche (33) der Empfangseinrichtung (17) und eine daran anliegende Berührfläche (34) der Sendeeinrichtung (16) eben ausgestaltet sind.
Übertragungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Funktionselement (13) als jeweilige elektrische Komponente zumindest eine Leuchte und/oder zumindest einen Sensor und/oder eine Smart-Glass-Einrichtung mit spannungsabhängiger Transparenz aufweist und jede elektrische Komponente dazu eingerichtet ist, mit der elektrischen Spannung aus der Empfangseinrichtung (17) betrieben zu werden.
Übertragungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Funktionselement (13) eine Fensterscheibe oder ein Schiebedach ist und die Basiseinheit (12) eine Fassung für das Funktionselement (13).
Übertragungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Sendeeinrichtung (16) mit zumindest einer elektrischen Sendespule (30) zum Erzeugen eines magnetischen Wechselfeldes als Signal und das Funktionselement (13) eine Empfangseinrichtung (17) mit zumindest einer Empfangsspule (31) zum Wandeln des magnetischen Wechselfeldes in die elektrische Spannung aufweist.
Kraftfahrzeug (10) mit zumindest einer Übertragungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Verfahren zum galvanisch getrennten Übertragen eines Signals von einer Basiseinheit (12) zu einem Funktionselement (13), das an der Basiseinheit (12) gelagert ist, wobei eine Sendeeinrichtung (16) der Basiseinheit (12) das Signal erzeugt und eine Empfangseinrichtung (17) des Funktionselements (13) in Abhängigkeit von dem Signal eine elektrische Spannung erzeugt, dadurch gekennzeichnet, dass die Sendeeinrichtung (16) und die Empfangseinrichtung (17) jeweils zumindest ein magnetisches Haftelement (26, 27) aufweisen und sich mittels ihres jeweiligen zumindest einen magnetischen Haftelements (26, 27) gegenseitig mittels Magnetkraft (32) magnetisch anziehen und hierdurch in einer vorbestimmten Relativlage (23) magnetisch aneinander haften.