DE19822045A1 - Energieversorgungseinrichtung - Google Patents

Abstract

Eine Einrichtung zur Versorgung eines an einer Außenseite eines Fahrzeuges angeordneten elektrischen Verbrauchers mit elektrischer Energie, umfassend elektrische Übertragungsmittel, mit denen der elektrische Verbraucher an eine Energiequelle im Inneren eines Fahrzeuges anschließbar ist, soll dahingehend ausgestaltet werden, daß ihre Installation ohne bauliche Maßnahmen am Fahrzeug durchführbar ist. DOLLAR A Dieses Problem wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die elektrischen Übertragungsmittel ein im Fahrzeuginneren angeordnetes, an die Energiequelle des Fahrzeuges anschließbares Senderelement und ein auf der Fahrzeugaußenseite angeordnetes, an den elektrischen Verbraucher anschließbares Empfängerelement aufweisen, wobei das Senderelement und das Empfängerelement zur Energieübertragung einander gegenüberliegend beiderseits einer Wandung des Fahrzeuges angeordnet sind.

Description

Ein auf einem Fahrzeugdach angeordneter elektrischer Verbrau­ cher, wie z. B. Blaulicht, Taxi-Leuchte, Signalleuchten für Einsatzfahrzeuge von Polizei, Feuerwehr, Notarzt, Pannen­ dienst, muß mit elektrischer Energie versorgt werden, um bei­ spielsweise Leuchtmittel, einen Elektromotor für den Rotati­ onsantrieb eines Blaulichtes oder einen Lautsprecher des elektrischen Verbrauchers zu betreiben.

Ein solcher elektrischer Verbraucher kann zum einen stationär an der Fahrzeugaußenseite befestigt sein. Ebenso gibt es zum anderen elektrische Verbraucher, die lösbar an der Fahrzeug­ außenseite befestigbar sind. Außerdem kann es notwendig sein, den elektrischen Verbraucher besonders rasch, beispielsweise auf dem Dach des Fahrzeuges anzubringen und in Betrieb zu nehmen. Beispielsweise bei einem als Magnetfuß-Blaulicht aus­ gebildeten Verbraucher, der im Bedarfsfall auf dem Dach eines ansonsten getarnten Einsatzfahrzeuges der Polizei rasch ange­ bracht werden muß.

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Ver­ sorgung eines derartigen an einer Außenseite eines Fahrzeuges angeordneten elektrischen Verbrauchers mit elektrischer Ener­ gie gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Eine derartige Energieversorgungseinrichtung weist bei her­ kömmlichen, auf einem Fahrzeugdach angebrachten, elektrischen Verbrauchern üblicherweise ein Stromversorgungskabel auf, das beispielsweise durch einen Türspalt oder einen Fensterspalt in den Fahrzeuginnenraum eingeführt ist. Im Inneren des Fahr­ zeuges kann das Stromversorgungskabel dann an eine Energie­ quelle, beispielsweise das elektrische Bordnetz des Fahrzeu­ ges, z. B. über eine Anschlußbuchse eines Zigarettenanzünders, angeschlossen werden. Aufgrund einer derartigen Führung des Stromversorgungskabels wird insbesondere die Dichtfunktion der Türe bzw. des Fensters beeinträchtigt.

Bei verbesserten elektrischen Verbrauchern weist deren Ener­ gieversorgungseinrichtung verbraucherseitig wiederum ein Stromversorgungskabel auf, das mit einem Stecker versehen ist. Dieser Stecker korrespondiert mit einer am Fahrzeug be­ festigten, insbesondere im Türrahmenbereich angeordneten Buchse, die ihrerseits an die fahrzeugseitige Energiequelle im Inneren des Fahrzeuges angeschlossen ist. Eine derartige Energieversorgungseinrichtung mit Stecker und Buchse ist bei­ spielsweise aus der DE 43 28 169 C1 bekannt. Mit Hilfe dieser Maßnahme ist eine Energiezufuhr von der Energiequelle im Fahrzeuginneren zum Vebraucher möglich, ohne Schließ- oder Dichtungseigenschaften von Türe oder Fenster zu beeinträchti­ gen. Jedoch ist die Installierung der Energieversorgungsein­ richtung durch die fahrzeugseitige Montage der elektrischen Anschlußbuchse relativ aufwendig und somit kostenintensiv, dies gilt besonders dann, wenn ein Fahrzeug nachträglich mit einer derartigen Energieversorgungseinrichtung ausgestattet werden soll.

Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, eine Energieversorgungseinrichtung der eingangs genannten Art dahingehend auszugestalten, daß zu ihrer Installierung keine Veränderungen am Fahrzeug durchgeführt werden müssen.

Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch eine Energieversor­ gungseinrichtung mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.

Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, die Ener­ gieübertragung von einer Energiequelle im Inneren des Fahr­ zeuges zu dem Verbraucher auf der Außenseite des Fahrzeuges kabellos durch eine Wand des Fahrzeuges zu realisieren. Zu diesem Zweck wird ein mit der Energiequelle verbundenes Sen­ derelement und ein mit dem Verbraucher verbundenes Empfän­ gerelement vorgeschlagen, die vorzugsweise beiderseits der zu durchdringenden Wandung des Fahrzeuges angeordnet sind. Um den auf der Außenseite des Fahrzeuges angeordneten Verbrau­ cher mit elektrischer Energie versorgen zu können, müssen - außer der Anordnung des Senderelementes und des Empfängerele­ mentes - keinerlei bauliche Maßnahmen am Fahrzeug durchge­ führt werden. Ebenfalls werden keinerlei Funktionen des Fahr­ zeuges bzw. von Fahrzeugbauteilen, wie z. B. Tür- und Fenster­ dichtigkeit, durch die erfindungsgemäße Energieversorgungs­ einrichtung beeinträchtigt. Dabei können das Senderelement und das Empfängerelement selbsthaltend ausgebildet sein, bei­ spielsweise indem sie jeweils mit einem Saugfuß ausgestattet sind.

Um während einer Übertragung von elektrischer Energie vom Senderelement zum Empfängerelement nachteilige Wechselwirkun­ gen mit der Fahrzeugwandung, durch die diese Energieübertra­ gung stattfindet, zu vermeiden, kann diese Fahrzeugwandung bei einer bevorzugten Ausführungsform aus einem elektrisch nichtleitenden Werkstoff bestehen. Die genannte Fahrzeugwan­ dung kann dann beispielsweise aus einem Kunststoff oder Kunststoffverbundwerkstoff gebildet sein, der beispielsweise bei Leichtbaufahrzeugen Anwendung findet.

Vorzugsweise wird die vorgenannte, elektrisch nichtleitende Fahrzeugwandung jedoch von einer Fensterscheibe des Fahrzeu­ ges, wie z. B. eine Seitenscheibe, die Frontscheibe, die Heck­ scheibe oder das Dachfenster, gebildet.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Energieversorgungseinrichtung kann die Energieübertragung auf induktivem Weg erfolgen, wobei dann das Senderelement als Primärspule und das Empfängerelement als Sekundärspule ausge­ bildet ist bzw. eine solche enthält. Auf diese Weise kann ei­ ne besonders effiziente Energieübertragung realisiert werden.

Für die Übertragung größerer elektrischer Energien wird die induktiv arbeitende Energieversorgungseinrichtung nach der Erfindung mit einem Hochfrequenzgenerator ausgestattet, der entweder der Primär- oder Senderspule vorgeschaltet oder im Senderelement integriert ist. Eine besonders effektive Ener­ gieübertragung ergibt sich, wenn die induktive Energieüber­ tragung mit einer Wechselstromfrequenz von wenigstens 20 kHz arbeitet.

Bei einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der induktiv mit zwei Spulen arbeitenden erfindungsgemäßen Energieübertra­ gungseinrichtung kann eine der Spulen einen Ringmagneten auf­ weisen, der mit einem korrespondierenden Eisenring oder Ring­ magneten der anderen Spule zusammenwirkt, derart, daß sich das Empfängerelement und das Senderelement anziehen. Durch diese Maßnahme können sich das Empfängerelement und das Sen­ derelement gegenseitig gegen die dazwischenliegende Fahrzeug­ wandung vorspannen und mittelbar aneinander festhalten. Da­ durch kann eine besonders rasche Installation der Energie­ übertragungseinrichtung realisiert werden, da inbesondere für das Empfängerelement keine zusätzlichen Haltemittel erforder­ lich sind. Außerdem wird die Leistungsfähigkeit der Spulen hinsichtlich der Energieübertragung durch einen Ringmagneten oder durch einen Eisenring erheblich verbessert.

Entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform der erfin­ dungsgemäßen Energieversorgungseinrichtung kann das Empfän­ gerelement in den Verbraucher integriert sein, so daß keine separate Installation des Empfängerelementes bei der Anbrin­ gung des Verbrauchers erforderlich ist.

Das der Erfindung zugrundeliegende Problem wird auch durch einen elektrischen Verbraucher zum Anordnen an einer Außen­ seite eines Fahrzeuges gelöst, der mit einer erfindungsgemäß ausgebildeten Energieversorgungseinrichtung ausgestattet ist.

Weitere wichtige Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen an­ hand der Zeichnungen. Es zeigen, jeweils schematisch,

Fig. 1 eine Seitenansicht auf einen Dachbereich eines Fahr­ zeuges, in dem ein mit der erfindungsgemäßen Ener­ gieübertragungseinrichtung ausgestatteter elektri­ scher Verbraucher angeordnet ist,

Fig. 2 eine Draufsicht auf die Anordnung aus Fig. 1,

Fig. 3 eine Seitenansicht wie in Fig. 1, jedoch einer ande­ ren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Energie­ übertragungseinrichtung, und

Fig. 4 eine Draufsicht auf die Anordnung aus Fig. 3.

Entsprechend den Fig. 1 und 2 ist ein als Magnetfußblaulicht ausgebildeter elektrischer Verbraucher 1 auf einem Dach 2 ei­ nes im übrigen nicht dargestellten Kraftfahrzeuges ange­ bracht. Der beispielhaft als Magnetfußblauleuchte ausgebilde­ te Verbraucher 1 weist einen Fuß 3 auf, in dem ein Magnet enthalten ist, der mit dem in der Regel aus Blech bestehenden Fahrzeugdach 2 unter Ausbildung einer ausreichenden Halte­ kraft für den Verbraucher 1 zusammenwirkt.

Zur Sicherung des Verbrauchers 1 gegen ein ungewolltes Ent­ fernen vom Fahrzeugdach 2 ist eine Fangleine 4 vorgesehen, die beispielsweise am Fuß 3 des Verbrauchers 1 befestigt ist. Am vom Verbraucher 1 abgewandten Ende der Fangleine 4 ist ein Halteelement 5 befestigt, mit dem der Verbraucher 1 bei­ spielsweise zwischen einem Türrahmen und einer geschlossenen Türe am Fahrzeug verankert werden kann. Mit diesen aus Fangleine 4 und Halteelement 5 gebildeten Sicherungsmitteln ist der Verbraucher 1 beispielsweise gegen ein Herunter­ schleudern vom Fahrzeug während eines Unfalles gesichert. Au­ ßerdem erschweren die Sicherungsmittel 4, 5 den Diebstahl des Verbrauchers 1.

Der Verbraucher 1 ist mit Hilfe einer erfindungsgemäßen Ener­ gieversorgungseinrichtung 6 an eine nicht dargestellte Ener­ giequelle in einem Inneren 7 des Fahrzeuges angeschlossen. Die Energieversorgungseinrichtung 6 weist dabei ein Sender­ element 8 auf, das eine Primärspule 9 enthält und über elek­ trische Anschlußleitungen 10 an die Energiequelle im Inneren 7 des Fahrzeuges angeschlossen werden kann. Das Senderelement 8 ist auf einer Innenseite 11 einer Fensterscheibe 12 im Dach 2 des Fahrzeuges angeordnet und insbesondere durch Verkleben daran befestigt.

Dem Senderelement 8 gegenüberliegend ist auf einer Außenseite 13 der Dachfensterscheibe 12 ein Empfängerelement 14 angeord­ net, das eine Sekundärspule 15 enthält und über elektrische Verbindungsleitungen 16 an den Verbraucher 1 angeschlossen ist. Das Empfängerelement 14 ist bei der Ausführungsform ent­ sprechend Fig. 1 und 2 über ein Tragteil 17 an dem Verbrau­ cher 1 befestigt. Dabei weist das Tragteil 17 eine den Fuß 3 des Verbrauchers 1 aufnehmende Einfassung 18 auf. Durch die Halterung des Verbrauchers 1, beispielsweise aufgrund des im Fuß 3 angeordneten Magneten, ist somit auch das Empfängerele­ ment 14 auf der Außenseite (Dach 2) des Fahrzeuges gehaltert und gegebenenfalls durch die Sicherungsmittel (Fangleine 4 und Halteelement 5) gesichert.

Die Energieübertragung erfolgt auf induktivem Weg. Wenn die Primär- oder Sendespule 9 von einem Wechselstrom durchflossen wird, erzeugt sie ein sich periodisch änderndes elektromagne­ tisches Feld, das in der Sekundär- oder Empfangsspule 15 eine elektrische Spannung induziert, die einen Stromfluß ermög­ licht. Das elektromagnetische Feld kann dabei ohne weiteres das Dachfenster 12 durchdringen, wobei es aufgrund des elek­ trisch nicht leitenden Werkstoffes des Dachfensters 12 weder zu nennenswerten Verlusten, noch zu unerwünschten Nebenwir­ kungen kommt. Unerwünschte Nebenwirkungen können beispiels­ weise dann auftreten, wenn das elektromagnetische Feld eine elektrisch leitende Wandung, z. B. das Blechdach 2, durchdrin­ gen soll, da dann in dieser Wandung 2 elektrische Wirbelströ­ me erzeugt werden, die eine erhebliche Aufwärmung der Wandung 2 bewirken und erhebliche Energieübertragungsverluste zur Folge haben können. Außerdem kann dadurch ein elektrisches Bordnetz oder ein elektronisches System des Fahrzeuges beein­ trächtigt werden.

Das Dachfenster 12 kann als stationäres Dachfenster ausgebil­ det sein, ebenso ist eine Anwendung der erfindungsgemäße Energieversorgungseinrichtung 6 bei einem beweglichen, insbe­ sondere bei einem Schiebe- und Hebe-Dachfenster verwendbar. Dabei ist das Dachfenster 12 während des Betriebes des Ver­ brauchers 1 vorzugsweise geschlossen, um die Vorteile der er­ findungsgemäßen Energieversorgungseinrichtung 6 auch bei Schlechtwetter, wie z. B. Regenwetter, ausnutzen zu können. Zwischen Dach 2 und Dachfenster 12 ist ein Dichtungsprofil 19 angeordnet, das eine wirksame Abdichtung des Fahrzeuginneren 7 gegenüber der Umwelt gewährleistet.

Entsprechend den Fig. 3 und 4 ist bei einer bevorzugten Aus­ führungsform der erfindungsgemäßen Energieversorgungseinrich­ tung 6 das Empfängerelement 14 in den Verbraucher 1 inte­ griert. Im gezeigten Beispiel enthält dabei der Fuß 3 des wiederum beispielhaft als Magnetfußblaulicht ausgebildeten Verbrauchers 1 das Empfängerelement 14; bzw. das Empfänger­ element 14 ist als Fuß 3 des Verbrauchers 1 ausgebildet.

Die Sekundärspule 15 des Empfängerelementes 14 ist dabei von einem Ringmagneten 20 umgeben. In entsprechender Weise ent­ hält auch das Senderelement 8 einen Ringmagneten 21, der die Primärspule 9 umschließt. Einer der beiden Ringmagnete 20 oder 21 kann auch durch einen entsprechend ausgebildeten Ei­ senring ersetzt werden. Mit Hilfe eines derartigen Ringmagne­ ten 20, 21 bzw. eines Eisenringes wird zum einen die Lei­ stungsfähigkeit der Spulen 9 und 15 hinsichtlich der Übertra­ gung elektrischer Energie erheblich verbessert. Zum anderen wird bei entsprechender Abstimmung der Polung der Ringmagnete 21 und 22 eine gegenseitige Anziehung der Ringmagnete 20 und 21 und somit des Senderelementes 8 und des Empfängerelementes 14 bewirkt. Durch diese magnetische Anziehungskraft kann in besonders einfacher Weise der Verbraucher 1 auf dem Dachfen­ ster 12 gehalten werden. Der Verbraucher 1 kann mit Hilfe dieser Maßnahmen besonders kompakt ausgebildet werden.

Zur Sicherung des Verbrauchers 1 gegen unbeabsichtigtes Ent­ fernen von der Fahrzeugaußenseite (Dach 2 bzw. Dachfenster 12) ist der Verbraucher 1 bzw. dessen Fuß 3 entsprechend den Fig. 3 und 4 mit einem Haken 22 ausgestattet, der einen Rand 23 des Dachfensters 12 umgreift. Zur effektiven Sicherung des Verbrauchers 1 auf dem Dachfenster 12 wird das Dachfenster 12 geschlossen, so daß der Haken 22 zwischen dem Rand 23 des Dachfensters 12 und der Dichtung 19 des Daches 1 eingeklemmt und somit sicher verankert wird. Das Dichtungsprofil 19 ist dabei mit einer geeigneten Elastizität ausgestattet, so daß dessen Dichtungswirkung nicht oder nur unwesentlich beein­ trächtigt wird.

Ein wichtiger Vorteil der in den Fig. 3 und 4 dargestellten Ausführungsform des elektrischen Verbrauchers 1 ist darin zu sehen, daß dieser sehr schnell auf dem Fahrzeugdach bzw. auf dem Dachfenster 12 montierbar ist, da er lediglich fluchtend auf dem Senderelement 8 positioniert werden muß. Gegebenen­ falls erfolgt das Einhaken des Hakens 22 am Rand 23 der Dach­ fensterscheibe 12, wodurch aber gleichzeitig das Auffinden der richtigen Positionierung bezüglich des Senderelementes 8 vereinfacht wird.

Claims (13)

1. Energieversorgungseinrichtung zur Versorgung eines an ei­ ner Außenseite eines Fahrzeuges angeordneten elektrischen Verbrauchers mit elektrischer Energie, umfassend elektrische Übertragungsmittel, mit denen der elektrische Verbraucher an eine Energiequelle im Inneren eines Fahrzeuges anschließbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrischen Übertragungsmittel ein im Fahrzeuginne­ ren (7) angeordnetes, an die Energiequelle des Fahrzeuges an­ schließbares Senderelement (8) und ein auf der Fahrzeugaußen­ seite (2; 12) angeordnetes, an den elektrischen Verbraucher (1) anschließbares Empfängerelement (14) aufweisen, wobei das Senderelement (8) und das Empfängerelement (14) zur Energie­ übertragung einander gegenüberliegend beiderseits einer Wan­ dung (12) des Fahrzeuges angeordnet sind.

2. Energieversorgungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fahrzeugwandung (12), an der Senderelement (8) und Empfängerelement (14) einander gegenüberliegen, aus einem elektrisch nichtleitenden Werkstoff besteht.

3. Energieversorgungseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch nicht leitende Wandung eine Fensterscheibe (12) des Fahrzeuges ist.

4. Energieversorgungseinrichtung nach einem der vorhergehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Senderelement (8) eine Primärspule (9) und das Em­ pfängerelement (14) eine Sekundärspule (15) aufweist, wobei die Energieübertragung induktiv erfolgt.

5. Energieversorgungseinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Hochfrequenzgenerator vorgesehen ist, welcher der Primärspule (9) vorgeschaltet oder im Senderelement (8) inte­ griert ist.

6. Energieversorgungseinrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die induktive Energieübertragung mit einer Wechselstrom­ frequenz von wenigstens 20 kHz arbeitet.

7. Energieversorgungseinrichtung nach einem der vorhergehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Senderelement (8) an der Fahrzeugwandung (12), insbe­ sondere durch Verkleben, befestigt ist.

8. Energieversorgungseinrichtung nach einem der vorhergehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Empfängerelement (14) in den Verbraucher (1) inte­ griert ist.

9. Energieversorgungseinrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Spulen (9, 15) einen Ringmagneten (20, 21) auf­ weist, der mit einem korrespondierenden Eisenring oder Ring­ magneten (20, 21) der anderen Spule (9, 15) zusammenwirkt, der­ art, daß sich das Empfängerelement (14) und das Senderelement (8) anziehen.

10. Energieversorgungseinrichtung nach einem der vorhergehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbraucher (1) auf einem Dach (2) des Fahrzeuges an­ geordnet ist, wobei die Fahrzeugwandung (12), an der Sender­ element (8) und Empfängerelement (14) einander gegenüberlie­ gend angeordnet sind, eine Dachfensterscheibe (12) des Fahr­ zeuges ist.

11. Energieversorgungseinrichtung nach einem der vorhergehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbraucher (1) auf der Fahrzeugaußenseite (2; 12) lösbar angebracht ist, wobei Sicherungsmittel (4, 5; 22) vorge­ sehen sind, die den Verbraucher (1) gegen eine ungewollte Entfernung vom Fahrzeug sichern.

12. Energieversorgungseinrichtung nach den Ansprüchen 3 und 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Sicherungsmittel einen Haken (22) aufweisen, der am Verbraucher befestigt ist, der einen Rand (23) der Fenster­ scheibe (12) umgreift und der bei geschlossener Fensterschei­ be (12) zwischen Fensterscheibe (12) und deren fahrzeugseiti­ gen Einfassung (2) formschlüssig gehaltert ist.

13. Elektrischer Verbraucher (1) zum Anordnen an einer Außen­ seite (2; 12) eines Fahrzeuges mit einer Energieversorgungs­ einrichtung (6) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.