DE10149343A1 - Schlüssellose Betätigungs- und/oder Schließeinrichtung für insbesondere Kraftfahrzeuge - Google Patents

Abstract

Gegenstand der Erfindung ist eine schlüssellose Betätigungs- und/oder Schließeinrichtung für insbesondere Kraftfahrzeuge, mit einem bedienerspezifischen Datenträger (1), welcher zur Ent-/Verriegelung bzw. zum Entsichern/Sichern zugehöriger Kraftfahrzeugtüren (7), Klappen etc. von einer kraftfahrzeugseitigen Steuereinheit (2) abgefragt wird, und mit wenigstens einem Sensor (3, 10), welcher die Datenabfrage zwischen dem Datenträger (1) und der Steuereinheit (2) initiiert. Erfindungsgemäß wird der betreffende Sensor (3, 10) in Abhängigkeit vom Fahrzeugzustand aktiviert bzw. deaktiviert.

Description

• Die Erfindung betrifft eine schlüssellose Betätigungs- und/oder Schließeinrichtung für insbesondere Kraftfahrzeuge, mit einem bedienerspezifischen Datenträger, welcher zur Ent-/Verriegelung bzw. zum Entsichern/Sichern zugehöriger Türen, Klappen etc. von einer kraftfahrzeugseitigen Steuereinheit abgefragt wird, und mit wenigstens einem Sensor, welcher die Datenabfrage zwischen dem Datenträger und der Steuereinheit initiiert.
• Bei dem Sensor handelt es sich zumeist um einen kapazitiven Sensor mit zwei Elektroden, welcher einer Handhabe einer Tür, Klappe etc. des Kraftfahrzeuges zugeordnet ist. Beim Stand der Technik ist mindestens eine Elektrode des kapazitiven Sensors in die Handhabe integriert, während eine zweite Elektrode im Bereich der Handhabe türseitig als Bestandteil der Türblechkonstruktion ausgebildet ist. Zwischen den beiden Elektroden baut sich ein elektrisches Feld auf, wobei die Kapazität zwischen den beiden Elektroden vom Dielektrikum einer in den Bereich des elektrischen Feldes gelangenden menschlichen Hand verändert und damit sensiert wird (vgl. DE 196 17 038 C2).
• Mit anderen Worten startet eine an den Sensor angenäherte Hand die Datenabfrage zwischen dem bedienerspezifischen Datenträger und der Steuereinheit. Im Zuge dieser Datenabfrage wird ein auf dem Datenträger abgelegter Identifizierungsschlüssel an die Steuereinheit übermittelt und hier auf Berechtigung hin überprüft.
• Ähnlich geht die DE 197 52 974 A1 vor, welche sich mit einer Türschloss-Steuervorrichtung für ein Fahrzeug beschäftigt. Diese verfügt über eine elektrisch mit einer Türschließ-Steuereinheit verbundene Kontaktelektrode zum Erfassen einer Betätigung des Türgriffs durch Kontakt durch einen Benutzer. Die Fernsteuereinheit weist eine Elektrode zum Herstellen einer Kapazitätskombination zwischen der Fernsteuereinheit und der Kontaktelektrode auf. Hierdurch hat man bereits versucht, die Menge an verbrauchter Elektrizität zu verringern.
• Dennoch kann der Stand der Technik nicht in allen Punkten überzeugen. So benötigen die zumeist kapazitiv ausgelegten Sensoren ständig einen Ruhestrom, damit Annäherungen des zutrittswilligen Bedieners oder Benutzers einwandfrei erkannt und ausgewertet werden. Der Stromverbrauch eines solchen kapazitiven Sensors kann bis nahezu an 1 A reichen, so dass Kraftfahrzeugbatterien mit Kapazitäten von typischerweise 60 bis 80 Ah bereits nach 3 bis 4 Tagen Standzeit ohne Nachladen leer sind. - Hier will die Erfindung insgesamt Abhilfe schaffen.
• Der Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, eine gattungsgemäße schlüssellose Betätigungs- und/oder Schließeinrichtung für insbesondere Kraftfahrzeuge so weiter zu bilden, dass der Stromverbrauch signifikant verringert ist.
• Zur Lösung dieser technischen Problemstellung schlägt die Erfindung bei einer schlüssellosen Betätigungs- und/oder Schließeinrichtung der eingangs beschriebenen Gestaltung vor, dass der Sensor in Abhängigkeit vom Fahrzeugzustand aktiviert bzw. deaktiviert wird. Handelt es sich beispielsweise um einen Entriegelungssensor, so wird dieser Entriegelungssensor nur dann aktiviert, wenn sich das Fahrzeug im verriegelten Zustand befindet, das heißt wenn überhaupt eine Entriegelung über den Sensor in Frage kommt. Ist der Sensor dagegen als Verriegelungssensor ausgeführt, so wird er nur aktiviert, wenn sich das Fahrzeug bzw. die betreffenden Fahrzeugtüren, Klappen etc. im entriegelten Zustand befinden. Andernfalls ist es natürlich nicht erforderlich, den Verriegelungssensor mit Strom zu beaufschlagen, weil dieser dann zwar ansprechen würde, jedoch keine Änderung des Fahrzeugzustandes im Sinne von "Entriegeln/Verriegeln" bewirken könnte.
• Besonders vorteilhaft stellt sich die beschriebene Vorgehensweise dann dar, wenn zwei (oder mehr) Sensoren realisiert sind, beispielsweise ein Verriegelungssensor und ein Entriegelungssensor. Denn nun werden diese beiden Sensoren lediglich abwechselnd geschaltet, wobei der Verriegelungssensor nur bei entriegeltem Kraftfahrzeug und der Entriegelungssensor nur bei verriegeltem Kraftfahrzeug aktiviert sind. Das bewirkt eine enorme Energieeinsparung, die bisher vom Stand der Technik nicht für möglich gehalten worden ist.
• In die gleiche Richtung zielen Maßnahmen, die Sensoren mit einem lediglich getakteten (Gleich-)Strom zu beaufschlagen. Dabei muss die Taktrate so gewählt werden, dass zumindest ein Stromimpuls während eines üblichen Ent-/Verriegelungszyklus angesiedelt ist. Geht man hier von einer Dauer von ca. 150 msek für einen Zyklus aus, so sollte der Abstand der einzelnen Stromimpulse deutlich unterhalb dieses Wertes liegen, beispielsweise 100 msek betragen. Die Dauer eines solchen Stromimpulses könnte auf ca. 20 bis 50 msek begrenzt sein. Dadurch lässt sich eine nochmals außerordentliche Energieeinsparung erreichen.
• Zur Aktivierung des oder der Sensoren ist in der Regel eine Logiksteuereinheit vorgesehen, wobei die Sensoren über Ausgänge eines Logikgatters mittels der für ihren Betrieb erforderlichen Betriebsspannung versorgt werden. Bei dem Logikgatter handelt es sich größtenteils um eine Inverteranordnung, das heißt ein Gatter aus einem oder mehreren Invertern, die jeweils ein logisches Eingangssignal in das Gegenteil umwandeln, z. B. "Logisch 0" in "Logisch 1" und umgekehrt.
• Schließlich hat sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn die Sensoren über eine gemeinsame Ausgangsleitung zur Verarbeitung ihrer Signale an die Steuereinheit angeschlossen sind. Dadurch wird der Verkabelungsaufwand gering gehalten. Das erreicht die Erfindung dadurch, dass die Ausgänge der jeweiligen Sensoren als "Open-Collector-Ausgänge" geschaltet sind. Bei solchen offenen Kollektor-Ausgängen verfügt die jeweilige Ausgangsstufe zumeist über einen npn-Transistor, dessen Emitter an Masse liegt. Folgerichtig lassen sich die betreffenden Ausgänge ohne weiteres parallel schalten und beispielsweise mit einem gemeinsamen Kollektorwiderstand versehen. Das Ausgangspotential nimmt dabei den Zustand "Logisch 1" an, sobald einer der beiden Sensoren ein betreffendes Signal aussendet.
• Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert; es zeigen:
• Fig. 1 eine schlüssellose Betätigungs- und/oder Schließeinrichtung mit ihren wesentlichen Bestandteilen,
• Fig. 2 die zugehörige Sensorelektronik,
• Fig. 3 einen Türgriff in Seitenansicht und
• Fig. 4 die logische Verschaltung der dem Türgriff zugeordneter Sensoren.
• In der Fig. 1 ist eine schlüssellose Betätigungs- und/oder Schließeinrichtung in ihrem grundsätzlichen Aufbau dargestellt. Man erkennt einen zutrittswilligen Bediener, welcher beispielsweise in einer Tasche einen bedienerspezifischen Datenträger 1 trägt. Dieser bedienerspezifische Datenträger 1 wird von einer kraftfahrzeugseitigen Steuereinheit 2 auf die Zutrittsberechtigung der betreffenden Person hin abgefragt. Zu diesem Zweck läuft zumeist ein bidirektionaler Datenaustausch auf elektromagnetischem Weg (d. h. drahtlos) zwischen bedienerspezifischem Datenträger 1 und kraftfahrzeugseitiger Steuereinheit 2 ab, wie dies allgemein bekannt ist und nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung.
• Um den vorerwähnten Datenaustausch zu initiieren, ist ein kapazitiver Sensor 3 vorgesehen, welcher bei Annäherung des Bedieners die Datenabfrage startet. Dieser kapazitive Sensor 3 verfügt über zwei Elektroden, nämlich eine Sensorelektrode bzw. Leitfähigkeitselektrode 3a einerseits und eine Hand oder ein anderes sich der Leitfähigkeitselektrode 3a näherndes Teil 3b des menschlichen Körpers andererseits. Bei diesem Teil 3b handelt es sich im Rahmen des Ausführungsbeispiels um die ausgestreckte Hand 3b des betreffenden Bedieners.
• Das Annähern der Hand 3b und damit der zugehörigen Elektrode 3b in Richtung auf die Leitfähigkeitselektrode 3a wird mit Hilfe einer Sensorelektronik 4 ausgewertet, die im Detail in Fig. 2 dargestellt und mit der Steuereinheit 2 verbunden ist. Diese Sensorelektronik 4 steht über eine Zuleitung 5 mit der Leitfähigkeitselektrode 3a in Verbindung, die ihrerseits in einen Handgriff bzw. eine Handhabe 6 eingebettet ist. Mit Hilfe dieses Handgriffes bzw. der Handhabe 6 lässt sich eine zugehörige Kraftfahrzeugtür 7 öffnen, von welcher nur ein Teil dargestellt ist (vgl. Fig. 1 und 3). Zuvor muss jedoch ein die Kraftfahrzeugtür 7 verriegelndes Schloss entriegelt werden, was im Anschluss an die positive Datenabfrage zwischen bedienerspezifischem Datenträger 1 und kraftfahrzeugseitiger Steuereinheit 2 erfolgt.
• Im Detail genügt bekanntlich die Kapazität C des Kondensators 3a, 3b der Beziehung:
  
  
  mit ε der Dielektrizitätskonstante, F der Fläche einer Platte des Kondensators und a dem Abstand der Platten. Bei der vorliegenden Erfindung wird der Abstand a zwischen den beiden Elektroden 3a, 3b und/oder deren Fläche F variiert, so dass sich die Kapazität des Kondensators 3a, 3b entsprechend der angegebenen Vorschrift ändert, und zwar zumeist im pF-Bereich. Dabei hat sich ein Ansprechabstand von ca. 30 mm zwischen Leitfähigkeitselektrode 3a und Hand 3b (oder einem anderen angenäherten Körperteil des Bedieners bzw. der Bedienperson) als vorteilhaft erwiesen.
• Die vorerwähnten Kapazitäten im pF-Bereich werden von der Sensorelektronik 4 gemessen, die als elektronischer Schaltkreis ausgeführt ist und im Rahmen des Ausführungsbeispiels kapazitiv an das Massepotential bzw. Erdpotential 8 gekoppelt ist. Hierzu dient eine Verbindungsleitung 9. Auch die Bedienperson ist mit dem Masse- bzw. Erdpotential 8 kapazitiv gekoppelt, was durch jeweils angedeutete Kondensatoren C₂, C₃ im Vergleich zum Kondensator C₁, gebildet durch die Elektroden 3a, 3b, dargestellt ist.
• Auf diese Weise entsteht ein geschlossener elektrischer Stromkreis, so dass Kapazitätsänderungen des Kondensators C₁ problemlos mit Hilfe der Sensorelektronik 4 ausgewertet werden können. Hierzu dienen periodische Lade-/Entladevorgänge des Kondensators 3a, 3b bzw. der Leitfähigkeitselektrode 3a, die die Sensorelektronik 4 überwacht, auslöst und auswertet. Ein Kondensator C₄ sorgt schließlich für eine Glättung des eingangsseitigen Signals der Leitfähigkeitselektrode 3a. Die Leitfähigkeitselektrode 3a bzw. der kapazitive Sensor 3 arbeitet im Rahmen des Ausführungsbeispiels als Entriegelungssensor.
• Daneben ist noch ein Verriegelungssensor 10 realisiert, welcher ebenfalls als kapazitiver Sensor ausgeführt ist und im Frontbereich der Handhabe bzw. des Handgriffs 6 angeordnet ist (vgl. Fig. 1 und 3). Auf diese Weise können die jeweiligen Wirkungsbereiche von einerseits dem Entriegelungssensor 3 und andererseits dem Verriegelungssensor 10 von einem Bediener problemlos unterschieden werden.
• Man erkennt in der Fig. 3, dass sich die Handhabe 6 aus einer Deckelschale 11 und einer Grundschale 12 zusammensetzt, die zwischen sich eine Trennfläche T einschließen. Das ist jedoch nicht zwingend. Entscheidend ist, dass die beiden Sensoren 3, 10 mit unterschiedlichen Wirkungsbereichen ausgerüstet sind und wechselnde Zustände der Kraftfahrzeugtür 7 (entriegelt/verriegelt) hervorrufen.
• Zu diesem Zweck wird der jeweilige Sensor 3, 10 in Abhängigkeit vom Fahrzeugzustand aktiviert bzw. deaktiviert. Der Verriegelungssensor 10 wird im Einzelnen nur bei entriegeltem Kraftfahrzeug und der Entriegelungssensor 3 nur bei verriegeltem Kraftfahrzeug aktiviert. - Bei beiden Sensoren 3, 10 handelt es sich - wie gesagt - um kapazitive Näherungssensoren, die zudem aus Gründen der Stromersparnis mit einem getakteten (Gleich-)Strom beaufschlagt werden.
• Um nun die beschriebene Aktivierung in Abhängigkeit vom Fahrzeugzustand erreichen zu können, werden die beiden Sensoren 3, 10 mittels einer Logiksteuereinheit 13 aktiviert/deaktiviert (vgl. Fig. 4).
• Diese Logiksteuereinheit 13 beinhaltet ein Logikgatter 14', 14", welches im Kern aus zwei Invertern 14', 14" besteht. Eine Eingangssteuerlogikschaltung 15 wertet nun den jeweiligen Fahrzeugzustand aus. Befindet sich das Kraftfahrzeug bzw. die zugehörige Kraftfahrzeugtür 7 in verriegeltem Zustand, so wird lediglich der Entriegelungssensor 3 mit Betriebsspannung U versorgt. Die Eingangslogiksteuerschaltung 15 mag zu diesem Zweck das Signal "Logisch 1" ausgeben, welches in den beiden hintereinander geschalteten Invertern 14', 14" zweimal invertiert wird und demzufolge als "Logisch 1" am Ausgang des zweiten Inverters 14" zur Verfügung steht und den Entriegelungssensor 3 mit der Betriebsspannung U versorgt. Dagegen erhält der Verriegelungssensor 10 keine elektrische Energie, weil am Ausgang des ersten Inverters 14' "Logisch 0" ansteht und damit keine Versorgung mit der Betriebsspannung U erfolgt.
• Wenn jedoch die Kraftfahrzeugtür 7 bereits entriegelt ist, sendet die Logiksteuereingangsschaltung 15 das Signal "Logisch 0". Dieses Signal "Logisch 0" wird im ersten Inverter 14' in "Logisch 1" umgewandelt, so dass der hieran angeschlossene Verriegelungssensor 10 nunmehr mit der Versorgungsspannung U beaufschlagt wird. Der Entriegelungssensor 3 erhält wegen "Logisch 0" am Ausgang des zweiten Inverters 14' keine Betriebsspannung U.
• Demzufolge werden die Sensoren 3, 10 gleichsam wechselweise mit der Betriebsspannung U beaufschlagt, und zwar je nachdem wie sich der Fahrzeugzustand darstellt, bzw. welches Eingangssignal die Logiksteuereingangsschaltung 15 liefert.
• Dadurch lässt sich der Energieverbrauch der gesamten Anordnung enorm verringern.
• Beide Sensoren 3, 10 sind über einen offenen Kollektor-Ausgang auf eine gemeinsame Ausgangsleitung 16 geschaltet, welche die jeweiligen Sensorsignale an die Steuereinheit 2 übergibt.

Claims (7)

1. Schlüssellose Betätigungs- und/oder Schließeinrichtung für insbesondere Kraftfahrzeuge, mit einem bedienerspezifischen Datenträger (1), welcher zur Ent-/Verriegelung bzw. zum Entsichern/Sichern zugehöriger Kraftfahrzeugtüren (7), Klappen etc. von einer kraftfahrzeugseitigen Steuereinheit (2) abgefragt wird, und mit
wenigstens einem Sensor (3, 10), welcher die Datenabfrage zwischen dem Datenträger (1) und der Steuereinheit (2) initiiert,
dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (3, 10) in Abhängigkeit vom Fahrzeugzustand aktiviert bzw. deaktiviert wird.

2. Betätigungs- und/oder Schließeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Sensor (3, 10) um einen kapazitiven Näherungssensor (3, 10) handelt.

3. Betätigungs- und/oder Schließeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (3, 10) mit einem getakteten (Gleich-) Strom beaufschlagt wird.

4. Betätigungs- und/oder Schließeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwei oder mehr Sensoren (3, 10) realisiert sind, beispielsweise ein Verriegelungssensor (10) und ein Entriegelungssensor (3), wobei der Verriegelungssensor (10) nur bei entriegeltem Kraftfahrzeug und der Entriegelungssensor (3) nur bei verriegeltem Kraftfahrzeug aktiviert ist.

5. Betätigungs- und/oder Schließeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoren (3, 10) mittels einer Logiksteuereinheit (13) aktiviert/deaktiviert werden.

6. Betätigungs- und/oder Schließeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoren (3, 10) über Ausgänge eines Logikgatters (14', 14"), z. B. Inverteranordnung (14', 14"), mit Betriebsspannung (U) versorgt werden.

7. Betätigungs- und/oder Schließeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoren (3, 10) eine gemeinsame Ausgangsleitung (16) zur Verarbeitung ihrer Signale in der angeschlossenen Steuereinheit (2) aufweisen.