CN103748788B - 具有整合的传感器电极的车门模块 - Google Patents

Abstract

说明了一种用于机动车的车门（1）的车门模块（30）。车门模块（30）包括容纳车窗升降机驱动器（6）的支架（31）以及固定点（32），该车门模块（30）能够在这些固定点上被固定在所属车门（1）上。根据本发明，在支架（31）上安装用于无接触地对机动车中的执行器（6、23）进行操作的电容和/或电感控制装置（10、17‑19、21）的至少一个传感器电极（11、12、25）。

Description

具有整合的传感器电极的车门模块

技术领域

本发明涉及一种机动车的（侧）车门的车门模块，该车门模块具有容纳车窗升降机驱动器的支架并且具有固定点，车门模块能够在这些固定点上被固定在所属车门上。这种车门模块例如由EP1212206B1已知。

背景技术

在现代机动车中，车门模块通常装在由板材制成的车门体和车门内饰之间。往往是大面积塑料件的这种车门模块的支架除了拥有车窗升降机驱动器之外往往还具有其他功能组件，尤其是操控车窗升降机的电子控制单元。此外，这种车门模块往往具有用于车内扬声器的安装孔，并且用于引入铺设在车门内的供电线和信号线的缆线。

使用车门模块的优点尤其在于，即，例如可以由机动车供应商预装以及可选地也可以敷设电缆和检测具有保持在其上的所有功能组件的车门模块。预装车门模块按照典型方式在机动车最终装配时作为整体被固定在车门体上，这显著简化和加速了机动车的最终装配。

然而，可借助这种车门模块获得的预制程度往往受车门的结构性条件限制。因此用于操作车窗升降机、调节后视镜等通常设在车门上的操作按键例如往往可能在装入车门内饰后才被装配并且与车门模块上的配属的功能组件电接触，这尤其是考虑到总是狭小的空间比例可能带来值得重视的成本。

发明内容

本发明任务在于更加有效地设计机动车车门的制造方式。

根据本发明该任务通过说明具有权利要求1特征的车门模块来解决。据此，所述车门模块包括支架，其至少设置用于容纳车窗驱动器或者在其上已经容纳了这种车窗升降机驱动器。此外，车门模块还包括固定点，车门模块在这些固定点上可固定或已经固定在机动车的所属（侧）车门上。根据本发明现在在支架上安装或引入用于无接触地对机动车中的执行器进行操作的控制装置的至少一个传感器电极。

通常用“执行器”描述一种构件，即，将输入端参数转化为其他形式的输出端参数，以产生期望的效果。在此，输入端参数尤其是电子控制信号。输出端参数可以是机械运动。在这种情况下，执行器例如由电动机构成或包括至少一个电动机。这种执行器的典型示例是保持在支架上的车窗升降机驱动器。然而输出端参数也可以是其他物理参数，例如压力、温度、液体流量、声音或光线。

控制装置优选被设计成电容式接近传感器，其通过物体与由传感器电极生成的电场的相互作用探测物体（尤其是车辆使用者的身体部分）的接近。原则上在本发明范围内也可以在车门模块框架内设有控制装置，该控制装置基于电感（磁性）或电磁探测原理。

在此，本发明基于这样的考虑，即，有利的是，通常在车辆（侧）车门框架内作为车窗玻璃、后视镜调节等的操作件而设的电机开关通过电容和/或电感接近传感器来代替。这些接近传感器的优点在于，这些接近传感器无接触进行探测，即，当身体部分与接近传感器（更准确地说是其传感器电极）还有间距（不为零）时，就已经探测到车辆使用者的发送指令的该身体部分。

该特性可以实现按已知的那样，将设为操作件的传感器电极“隐藏”在车门内饰下方，即，布置在车门内部空间装饰的远离车辆内部空间的背面。这又可以实现按已知的那样，在装配车门模块之前已经将传感器电极安装在其上，由此在装配车门时进一步提高效率。

为了避免传感器电极在装配车门模块之前或在装配车门模块期间被损坏或滑脱的风险，传感器电极优选与支架一体式连接。在此，“一体式”意味着，传感器电极材料锁合地与支架相连并且尤其是不能与支架无破坏性地分离的。

在此特别地，传感器电极在本发明适当设计方案中通过由导电材料尤其是金属（例如铜）制成的薄膜或板材构成，其中，该薄膜例如通过焊接、压印或粘合被平坦地施加到支架上。

备选于此，在本发明范围内，传感器电极也可以由施加到支架上的导电覆层构成。在此，这样的层被描述为“覆层”，即，其（与薄膜不同）不是以固态，而是以原始的液态或气态被施加到支架表面上并且被固化在那里。在此，在适当的方法变形方案中，该覆层例如可以通过等离子覆层、气相喷镀或溅射或火焰喷涂来制造。

又备选于此地，在本发明范围内，传感器电极也可以由支架的导电塑料区域（也就是说支架的导电的部分体积）构成。为了制造导电性，支架的塑料材料可以局部地混合导电粒料，尤其是金属粉末（例如铜粉）或碳粉。

在第一实施方式中，要由控制装置操作的执行器是地图袋照明装置，即，一个或多个照亮放入车门内饰的地图袋的内部空间的装置（尤其呈发光二极管形式）。在此，配属的传感器电极尤其以如下方式安装在车门模块上，即，其在已装配状态下密封地紧邻地图袋的内壁。当车辆使用者的手部插入地图袋时，通过这样布置的传感器电极探测到使用者的手部。在此，包括传感器电极的控制装置优选被设计成电容式接近传感器，其测量在传感器电极和接地之间构成的、由手部接近带来的电容变化，当测得的电容与预定阈值存在合理偏差时，则以确定时间间隔接通地图袋照明装置。

在本发明另一实施方式中，要由控制装置操作的执行器是用于调节内后视镜和外后视镜的伺服马达。属于所述控制装置的传感器电极优选如此布置在车门模块上，即，传感器电极至少大约与在车门内饰前侧或内侧标记的操作面对齐。在此，将车门内饰的如下的侧面被描述为前侧或内侧，即，该侧面在已安装状态下（当车门已关闭时）面对车辆内部空间。在此，在具有皮革或织物正面的车门内饰中可以将操作面绣上。另外也可以通过不同的颜色或不同的材料印上操作面，，或以不同于周边环境的其他方式在视觉上突出显示。

如此标记的操作面与隐藏在其后布置的传感器电极组合模拟一种开关，然而所述开关不同于传统的机电开关也可以不使用可移动部件，因而是较少磨损的。

传感器电极探测车辆使用者手指的接近，其中，控制装置为此又优选利用电容探测原理。用于调节内后视镜或外后视镜的控制装置优选包括多个传感器电极，其中每个传感器电极配属于后视镜的多个调节方向中的一个。控制装置可选地可以包括其他传感器电极，通过它们可以在不同的要调节的外后视镜（例如左外后视镜、右外后视镜和反光镜）之间进行选择。

在另一实施方式中，要由控制装置操作的执行器是车窗升降机驱动器。在此，尤其是这样的车窗升降机驱动器，即，其与传感器电极相同地整合于同一车门模块内。然而附加或备选地也可以通过控制装置操控另一车门模块的以及相应另一车辆车门的车窗升降机驱动器。

用于操控车窗升降机驱动器而设的控制装置优选包括用于每个要操控的车窗升降机驱动器的两个传感器电极，其中的每个分配给其他调节方向（“抬升”、“下降”）的其中一个。优选至少在分配给机动车驾驶员侧车门的车门模块中设有八个传感器电极，它们实现沿相应两个调节方向操控机动车的所有四个车窗升降机。在此，控制装置的该控制电极或各个控制电极又优选如此安装在车门模块上，即，其与车门内饰前侧上的相应标记操作面对齐。控制装置的该变形方案优选按照电容式接近传感器方式构造。

为了改进探测精度，传感器电极可以可选地由至少一个屏蔽电极形成侧部。在此，屏蔽电极可以关于其平面延伸与传感器电极平行地布置，其中，传感器电极与屏蔽电极优选通过电绝缘漆层而电流隔断。屏蔽电极在该实施方式中优选布置在车门模块和传感器电极之间。备选于此，屏蔽电极也可以布置在车门模块的、在装配状态下远离内部空间的背侧上，从而车门模块在传感器电极和屏蔽电极之间被夹层式地包围。附加地或备选地，也可以设有沿侧向布置在传感器电极旁边的屏蔽电极。在此，屏蔽电极尤其是如此构成，即，其环形地或至少从三个侧面包围传感器电极。

该屏蔽电极或每个屏蔽电极都通过控制装置优选或者保持在地电位或者保持在与传感器电极的电位相同的电位上。

在适当实施方式中，控制装置除了至少一个传感器电极之外还包括与该传感器电极或每个传感器电极相连的控制单元，该控制单元设置用于依赖于传感器电极的传感器信号操控执行器。控制单元优选包括根据软件技术施加的执行控制程序的微操纵器，其用于分析传感器信号以及根据分析结果操控执行器。

控制单元按照适当方式安装在相同车门模块上，其上也装有该配属的传感器电极或每个配属的传感器电极。这尤其可以实现控制装置（其包括该传感器电极或每个传感器电极和控制单元）已经连同车门模块的预制批量生产（尤其是布线和检测）。

在不仅可简单制造而且也耐磨的变型实施方式中，传感器电极与所属控制单元优选通过整合于支架中的印制导线“布线”（即，导电连接）。为了制造印制导线可以考虑结合传感器电极的前述各个方法。尤其是印制导线优选与配属的传感器电极制成为一体式的。

在优选实施方式中，在车门模块上布置有用于操控多个执行器的、带有相应配属的传感器电极的多个控制设备。这样在车门模块的支架上尤其设有：

-用于无接触对机动车中的第一执行器进行操作的第一电容或电感控制装置第一传感器电极，以及

-用于无接触对机动车中的第二执行器进行操作的第二电容或电感控制装置的至少一个第二传感器电极。

为了协同利用现有硬件资源并由此减轻重量和降低能量消耗以及制造成本，在适当实施方式中，给多个所述控制装置分配共同的控制单元。尤其设定，例如一部分可以用于操作车窗升降机驱动器而另外部分可以用于控制地图袋照明装置的、安装在支架上的所有传感器元件与车窗升降机控制器相连作为共同的控制单元。

附图说明

如下结合附图进一步说明本发明实施例。在附图中：

图1以平面图示出取下车门内饰时机动车的（侧）车门的内侧（即，在车门关闭时面对车辆内部空间的一侧），该车门具有车门体和固定在其上的车门模块；

图2以示意性方块图示出五个整合于根据图1的车门模块内的控制装置，其用于无接触操作机动车的四个车窗升降机和无接触操作地图袋照明装置，其中，这五个控制装置分享共同的控制单元；

图3以立体图示出根据图1的车门模块的支架；

图4以示意性横截面图粗略简化示出根据图1的车门，其具有固定在车门体上的车门模块以及在车辆内侧掩蔽车门模块的车门内饰，地图袋成形在该车门内饰上；

图5以放大根据图4的部分V示出车门模块的支架，该车门模块具有用于操作地图袋照明装置的控制装置的、整合于其中的传感器电极；以及

图6以根据图5的视图示出具有备选构造的传感器电极的支架。具体实施方式

彼此对应的部件和参数在所有附图中始终设有相同附图标记。

图1示出机动车的（侧）车门1，其中，该车门1例如是机动车的驾驶员侧车门。车门1包括（也被称为车门主体的）车门体2，其由彼此焊接的型板材组成，型板材也构成车门1的外壳。在车门体2的窗框3中装有（窗）玻璃4，其通常可在竖直方向上可逆地在抬升的关闭位置和下降的打开位置之间移动。

为了在打开位置和关闭位置之间自动调节玻璃4，车门1设有电动的车窗升降机5。车窗升降机5包括（车窗升降机）驱动器6，其就自身而言由具有前置的减速传动机构8的电动机7构成。车窗升降机5是本身常见的拉索式车窗升降机，其中，驱动器6通过拉索机构作用于玻璃4。（图1不可见的）拉索机构在此通过卷筒与减速传动机构8的输出侧相联接，并通过随动件与玻璃4联接。

为了操控车窗升降机驱动器6，将控制装置10整合于车门1内。

控制装置10被设计成用于无接触地操作车窗升降机驱动器6电容式接近传感器。该控制装置10包括两个由各一个传感器电极11和12构成的指令发送器以及控制单元13，其用于检测由传感器电极11和12生成的操作信号并且相应控制车窗升降机驱动器6。在此，这两个传感器电极11和12生成沿不同调节方向（“上升”和“下降”）调节玻璃4的操作信号。具体而言可以由车辆使用者通过传感器电极11生成“上升信号”，基于此“上升信号”，控制单元13促使驱动器6抬升玻璃4。同样可以通过传感器电极12发送“下降信号”，基于此“下降信号”，控制单元13操控驱动器6降下玻璃4。

控制单元13主要由微操纵器构成，其功能在软件技术方面以控制程序14形式完成。如图1所示，控制单元13插装在驱动器6的传动机构壳体上。

在控制装置10工作时，由根据图2的控制单元13通过前置驱动电路15将交变电压U施加到传感器电极11和12上，在该交变电压作用下，在位于传感器电极11和12前的空间中形成电场。在一方面每个传感器电极11或12和另一方面接地线之间在此相应构成电容器，其电容通过驱动电路15确定。在此，驱动电路15将与所测电容成比例的（电容）测量信号C输送至控制单元13。

在此，这两个传感器电极11和12优选以时分多路复用运行方式（即，时间交替）运行，从而在各个时间点仅或者出现从传感器电极11出发的电场或从传感器电极12出发的电场，由此可以彼此去耦地测量传感器电极11和12（相对于接地线）的电容。

控制单元10的功能基于这样的物理效应，即，当人体组织进入电场时明显影响相应传感器电极11或12和接地线之间构成的电容。尤其是车辆用户的手指接近相应传感器电极11或12造成相应传感器电极11或12上可测量的电容值显著升高，并且造成由驱动电路15发出的测量信号C发生相应变化。通过控制单元13中执行的控制程序14将测量信号C与存储的阈值相比较。在此，当超过相应阈值时，控制单元13通过把调整信号S1发送至前置于电动机7的电动机驱动器16（并相应地运行电动机7），来抬升或降下玻璃4。

除了控制装置10之外，在车门1内还整合有另外的控制装置17、18和19。这些另外的控制装置17至19用于操控相应另一车窗升降机，其属于机动车的相应另一车门。各个另外的控制装置17至19以与控制装置10相同的方式包括各一个生成上升信号的传感器电极11和生成下降信号的传感器电极12。此外，各个控制装置17至19同样以与控制装置10相同的方式包括与配属的传感器电极11和12相连（verschaltet）的驱动电路15。在此，控制装置17至19的驱动电路15与控制单元13相连并且把相应电容测量信号C发送至控制单元13，其中，控制单元13结合电容测量信号C以与控制装置10情况相同的方式决定抬升或降下相应所属的玻璃。控制单元13通过总线20（例如所谓的CAN总线）将相应的调整信号S2至S4发送给各个有关的其他车窗升降机的电动机驱动器。

如图2所示，另一控制装置21也被整合于车门1内，其用于操控地图袋照明装置22。地图袋照明装置22由一组发光二极管23（其中，在图2中基于简化原因仅示出发光二极管23）以及由前置于发光二极管23的二极管驱动器24构成。

用于操控地图袋照明装置22而设的控制装置21同样被设计成电容式接近传感器。控制装置21相应包括具有前置的驱动电路26的传感器电极25，该驱动电路26的结构和功能在此基本与驱动电路15相同。驱动电路26也与驱动电路15一样为了输送（电容）测量值C与控制单元13相连。因而控制装置10、17至19和21分享整个控制单元13。

在控制装置21范围内，控制单元13还对由驱动电路26输送的电容测量值C与存储的阈值进行比较，并且当超过阈值时（通过把相应调整信号S5以预设时间间隔发送给二极管驱动器24）接通地图袋照明装置22。

除了前述控制装置10、17至19和21之外，在车门1中还设有另外的控制装置，尤其是用于自动调节机动车内和/或外后视镜的控制装置。这些在必要时存在的另外的控制装置优选共用车窗升降机5的控制单元13作为整个控制单元。

为了实现简化车门1的装配，车门1的至少大多数功能组件、也就是说尤其是控制装置10、17至19和21连同共同的控制单元13、车窗升降机5和地图袋照明装置22整合于车门模块30内，车门模块30作为整体远离机动车被预先装配并且仅在机动车最终装配过程中与车门体2通过卡接、焊接或其他方式连接。

车门模块30的中央组成部分是平坦的、造型的支架31，其优选通过由塑料制成的大面积注塑成型件构成。在图3中再次分开示出的支架31在其周边具有一定数量的固定点32，可利用这些固定点32把支架31固定在车门体2上。

在支架31上还设有固定元件（尤其是衬套和螺丝基座），在装配状态下，车窗升降机驱动器6和传感器电极11、12和25被固定在这些固定元件上。除了这些功能组件之外，在支架31上尤其还固定了车内扬声器33以及车门内把手34。车门内把手34备选地也可以固定在车门内饰上。

固定在支架31上的功能组件优选在预装配时就已经与供电线和信号线35电接触。在根据图1至图5的实施例中，这些供电线和信号线35通过传统的、由支架31引出的（电线）导体构成。为了可以实现规定方式的缆线引入，在此，在支架31上成型有呈钩子和/或孔眼形式的缆线引入元件36。

图4以示意性简化的局剖视图示出车门1。从此视图尤其可以看到，在车门体2和固定在其上的车门模块30在内侧用车门内饰37进行预掩蔽[M1]（vorblenden）。如图4进一步示出，车门内饰37在（基于视图技术原因）过大示出的地图袋38的下方区域中成形。在此，发光二极管23如此安装在车门模块30的支架31上，即，它们在开口或窗口区域内布置在车门内饰37的构成地图袋38内壁的区域中并且在已接通状态下通过该开口或该窗口照亮地图袋的内部空间39。控制装置21的配属的传感器电极25如此安装在支架31上，即，传感器电极25位于地图袋38的内部空间39侧面，并且当车辆使用者的手部40伸入内部空间39时，传感器电极25探测到该手部40。因而当车辆使用者将手部40伸入地图袋38时，就接通了地图袋照明装置22。备选地，也可以把发光二极管23固定在内饰上。

控制装置10和17至19的传感器电极11和12布置在操作块41的顶侧上，该操作块41从支架31的内表面向内（即，在已装配状态下朝向车辆内部空间的方向）突出。在此，操作块41可以可选地与支架31构成为一体式的或（如图4所示）制成为独立的构件，该构件与支架31例如通过旋紧而连接。

如图4可以看到，操作块41凸入车门内饰37的相应的隆起42，从而，传感器电极11和12分别密封地位于隆起42的顶侧43下方。在此，在带有各个传感器电极11和12的盖部中分别通过对比色彩和/或通过印上的操作图标（例如箭头）将标记的操作面（以下：操作区44）施加到隆起42的顶侧43上。此处，各个操作区44提示车辆使用者相应所属传感器电极11或12的位置。操作区44和所属传感器电极11和12在此如此关于位置和大小彼此协调一致，即，车辆使用者通过手指靠近相应操作区44可以激活相应所属的传感器电极11或12来生成调整指令。

图1至图5所示的实施例中，控制装置21的传感器电极25由金属薄膜构成，其平坦地粘贴在支架31的内侧上。由图2和图5可以看出，在传感器电极25侧设有屏蔽电极47，其从三个侧面以很小的间距包围传感器电极25。在此，屏蔽电极47由控制单元13设定至地电位或者与传感器电极25电位不同的其他电位，以便屏蔽对传感器电极25的干扰影响。

还以与传感器电极25（可选地包含或不含配属的屏蔽电极）相同的方式构造控制装置10和17至19的传感器电极11和12。

在车门模块30的图6所示的备选实施方式中，传感器电极25由有导电能力的塑料区域48构成，其嵌入支架31。该塑料区域48尤其由金属粉末与支架31的塑料材料局部混合构成。

此外，根据图6的实施例与前述实施例的区别在于，供电线和信号线35不是由电线导体（缆线）而是通过由导电的、嵌入支架31材料的塑料制成的印制导线49构成。在此，供电线和信号线35也与支架31一体式地构造。然而代替有导电能力的塑料，印制导线49也可以由粘接或以其他方式与支架31相连的金属薄膜带或者由支架表面局部涂覆有导电能力的材料构成。

本发明不局限于前述实施例。相反，本领域技术人员可以从前述说明推导出本发明的其他实施例。在本发明范围内两个前述实施例的单独特征尤其可以其他方式彼此组合。

附图标记列表

1 （侧）车门

2 车门体

3 窗框

4 （车窗）玻璃

5 车窗升降机

6 （车窗升降机）驱动器

7 电动机

8 减速传动机构

10 控制装置

11 传感器电极

12 传感器电极

13 控制单元

14 控制程序

15 驱动电路

16 电动机驱动器

17 控制装置

18 控制装置

19 控制装置

20 总线

21 控制装置

22 地图袋照明装置

23 发光二极管

24 二极管驱动器

25 传感器电极

26 驱动电路

30 车门模块

31 支架

32 固定点

33 车内扬声器

34 车门内把手

35 （供电和信号）线

36 缆线引入元件

37 车门内饰

38 地图袋

39 内部空间

40 手部

41 操作块

42 隆起

43 顶侧

44 操作区

46 金属薄膜

47 屏蔽电极

48 （有导电能力的）塑料区域

49 印制导线

C （电容）测量信号

F （电）场

S1..S5 调整信号

U 交变电压

Claims (12)

1.一种用于机动车的车门的车门模块，所述车门模块具有：

支架，所述支架用于容纳车窗升降机驱动器；

固定点，所述车门模块能在这些固定点上被固定在所属车门上；以及

在所述支架上安置或引入用于无接触地对所述机动车中的执行器进行操作的电容控制装置或电感控制装置的至少一个传感器电极，

其中，所述车门模块设置在所述车门的车门体和车门内饰之间，

其中，所述电容控制装置或电感控制装置的至少一个传感器电极能够相对于所述车门内饰以无接触方式操作，并且

其中，经由在所述机动车内的车辆使用者的手部的无接触探测而激活所述电容控制装置或电感控制装置的至少一个传感器电极。

2.根据权利要求1所述的车门模块(30)，

其特征在于，所述至少一个传感器电极通过由导电的材料制成的薄膜构成，所述薄膜被平坦地施加到所述支架(31)上。

3.根据权利要求1所述的车门模块(30)，

其特征在于，所述至少一个传感器电极由施加到所述支架(31)上的、有导电能力的覆层构成。

4.根据权利要求1所述的车门模块(30)，

其特征在于，所述至少一个传感器电极由所述支架(31)的导电的塑料区域(47)构成。

5.根据权利要求1至4之一所述的车门模块(30)，

其特征在于，所述执行器是地图袋照明装置(22)。

6.根据权利要求1至4之一所述的车门模块(30)，

其特征在于，所述执行器是用于调节内后视镜或外后视镜的调节马达。

7.根据权利要求1至4之一所述的车门模块(30)，

其特征在于，所述执行器是车窗升降机驱动器(6)。

8.根据权利要求1至4之一所述的车门模块(30)，

其特征在于，所述至少一个传感器电极至少区段式由安置到所述支架(31)上的屏蔽电极(46)形成侧部。

9.根据权利要求1至4之一所述的车门模块(30)，

其特征在于，所述电容控制装置或电感控制装置包括与所述至少一个传感器电极相连并安装在所述支架(31)上的控制单元(13)，所述控制单元(13)用于依赖于所述至少一个传感器电极的传感器信号操控所述执行器。

10.根据权利要求9所述的车门模块(30)，

其特征在于，所述至少一个传感器电极与所述控制单元(13)通过整合于所述支架(31)内的印制导线(49)相连。

11.根据权利要求9所述的车门模块(30)，

其特征在于，所述电容控制装置或电感控制装置的至少一个传感器电极包括用于无接触地对所述机动车中的第一执行器进行操作的第一电容控制装置或电感控制装置的第一传感器电极(11、12)以及用于无接触地对所述机动车中的第二执行器进行操作的第二电容控制装置或电感控制装置的第二传感器电极(25)，所述第一传感器电极和所述第二传感器电极安装在所述支架(31)上，其中，所述第一电容控制装置或电感控制装置和所述第二电容控制装置或电感控制装置分享共同的控制单元(13)。

12.根据权利要求1至4之一所述的车门模块(30)，

其特征在于，经由所述车辆使用者的手指的无接触探测而激活所述至少一个传感器电极。