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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Transpondereinheit, insbesondere einen Transponderschlüssel, für Kraftfahrzeuge.
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Moderne Kraftfahrzeugschlüssel haben im Allgemeinen einen Schlüsselkopf, der an seiner Oberfläche Platz bietet für diverse Tasten, und in dessen Innerem ein mit Hilfe der Tasten angesteuerter Transponder für die drahtlose Kommunikation mit einer Schließanlage und einer Zündung des Kraftfahrzeugs untergebracht ist. Durch Betätigung der Tasten ist die Schließanlage des Fahrzeugs drahtlos steuerbar, um Türen und/oder eine Kofferraumklappe des Fahrzeugs zu ver- und entriegeln. Auch die Zündung des Fahrzeugs kann durch drahtlose Kommunikation mit dem Transponder freigebbar sein.
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Ein Problem einer solchen Transpondereinheit ist, dass eine unbeabsichtigte Betätigung einer Taste, z. B. durch Druck, dem die Transpondereinheit in einer Tasche ausgesetzt ist, zu einer Betätigung der Schließanlage ohne Wissen und Wollen des Benutzers führen kann.
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Aus
DE 199 55 936 A1 ist ein Transponderschlüssel bekannt, bei dem ein Schlüsselbart zwischen einer am Schlüsselkopf versenkten Ruhestellung und einer vom Schlüsselkopf abstehenden Gebrauchsstellung schwenkbar ist. Der Betrieb des Transponders ist an die Stellung des Schlüsselbarts derart gekoppelt, dass ein Entriegelungsbefehl an die Schließanlage sowohl bei der Betätigung einer entsprechenden Taste am Schlüsselkopf als auch beim Schwenken des Schlüsselbarts in die Gebrauchsstellung gesendet wird. Wenn allerdings der Schlüsselbart beim Senden des Entriegelungsbefehls in der Ruhestellung ist, sendet der Transponder nach einer bestimmten Zeit automatisch einen Verriegelungsbefehl, um zu verhindern, dass das Fahrzeug unbemerkt in unverriegeltem Zustand zurückbleibt. Dies funktioniert natürlich nur, wenn der Schlüssel in der Zeitspanne zwischen den zwei Befehlen sich nicht soweit vom Fahrzeug entfernt, dass dieses den Verriegelungsbefehl nicht mehr empfängt.
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Während das Fahrzeug in Bewegung ist, sollten die Türen dauerhaft unverriegelt sein, und damit nicht automatisch der Verriegelungsbefehl gesendet wird, muss sich der Schlüsselbart in Gebrauchsstellung befinden. Dies ist zwangsläufig der Fall, wenn zum Fahren der Schlüssel in einem Zündschloss stecken muss. Bei vielen modernen Kraftfahrzeugen wird die Zündung jedoch bereits freigegeben, wenn ein Funkkontakt mit dem Transponder des Fahrzeugschlüssels besteht. Es ist daher nicht mehr nötig, den Schlüssel in ein Zündschloss zu stecken. Stattdessen kann ein Motorstart durch einfachen Tastendruck veranlasst werden, und der Schlüssel kann sowohl beim Anlassen des Motors als auch während der anschließenden Fahrt z. B. in einer Hosentasche des Benutzers bleiben. In einem solchen Fall ist es jedoch nicht praktikabel, den Schlüsselbart auszuklappen, um die Türen unverriegelt zu halten.
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Außerdem ist die in der zitierten
DE 199 55 936 A1 vorgeschlagene Kopplung der Schließanlage an die Stellung des Schlüsselbarts nicht anwendbar bei einer Transpondereinheit des beispielsweise aus
DE 10 2005 043 893 A1 bekannten Typs, die keinen Schlüsselbart aufweist.
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Gerade bei Transpondereinheiten ohne Schlüsselbart, die zum Fahren nicht in ein Zündschloss gesteckt werden müssen, besteht die Gefahr einer ungewollten Betätigung, wenn der Schlüssel während der Fahrt in der Hosentasche bleibt und dort Druck ausgesetzt ist. Da derartige Schlüssel auch während der Fahrt komfortabel in der Tasche zu tragen sein sollten und deswegen möglichst klein sein sollten, die Tasten aber nicht beliebig verkleinert werden können, ohne ihre Betätigung schwierig und unsicher zu machen, ist bei derartigen Schlüsseln das Verhältnis von Tastenoberfläche zu sonstiger Oberfläche des Schlüssels besonders groß und dementsprechend auch die Gefahr einer versehentlichen Betätigung hoch.
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Es besteht daher Bedarf nach einer Transpondereinheit, bei der sicher vermieden werden kann, dass eine versehentliche Betätigung zur Aussendung eines Steuerbefehls führt.
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Die Aufgabe wird gelöst, indem bei einer Transpondereinheit mit wenigstens einer ersten Taste, einer Steuereinheit die eingerichtet ist, eine Betätigung der ersten Taste zu erfassen, und einer Funkschnittstelle die Steuereinheit mit wenigstens einem Umgebungssensor verbunden ist, um von diesem ein Umgebungssignal zu empfangen und bei Betätigung der ersten Taste nur dann einen Steuerbefehl über die Funkschnittstelle zu senden, wenn das Umgebungssignal eine Bedingung erfüllt.
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Wenn der wenigstens eine Umgebungssensor ein Lichtsensor ist, kann die Bedingung zweckmäßigerweise die Überschreitung eines Mindesthelligkeitswertes sein. So ist die Aussendung des Steuerbefehls ausgeschlossen, wenn sich die Transpondereinheit im Dunkeln, wie etwa in einer Hosentasche, befindet.
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Einer zweiten Ausgestaltung zufolge, kann als Umgebungssensor wenigstens ein Näherungsschalter oder eine Anordnung von Näherungsschaltern vorgesehen sein.
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Wenn ein von einem ersten Näherungsschalter überwachter Raumbereich außerhalb eines Gehäuses an die Oberfläche des ersten Schalters angrenzt, sollte zweckmäßigerweise die Anwesenheit eines Körpers in dem ersten Raumbereich Bedingung für das Senden des Steuerbefehls sein.
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Vorzugsweise ist der Näherungsschalter oder die Anordnung von Näherungsschaltern eingerichtet, zwischen Nichtkontakt, flächigem Kontakt und punktuellem Kontakt mit einem menschlichen Körperteil zu unterscheiden, wobei die dann für das Senden des Steuerbefehls zu erfüllende Bedingung punktueller Kontakt ist. So ist eine Unterscheidung zwischen einer Betätigung der ersten Taste durch Drücken mit dem Finger und einer Betätigung derselben Taste durch Andrücken der Transpondereinheit z. B. gegen den Oberschenkel des Benutzers in einer Hosentasche, möglich.
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Ein zweiter Näherungsschalter kann vorgesehen sein, um einen zweiten Raumbereich außerhalb eines Gehäuses des Transponders zu überwachen, der an eine Oberfläche des Gehäuses angrenzt, die nicht Teil des Schalters ist. In diesem Falle sollte die Bedingung zweckmäßigerweise die Abwesenheit eines Körpers im überwachten Raumbereich sein.
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Wenn die Transpondereinheit sowohl den ersten als auch den zweiten Näherungsschalter aufweist, kann der zweite Raumbereich außerhalb des Gehäuses des Transponders an die Oberfläche eines zweiten Schalters angrenzen. So können mit Hilfe des ersten und zweiten Näherungsschalters beide Tasten gegen unbeabsichtigte Betätigung abgesichert werden.
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Als Näherungsschalter kommt insbesondere ein kapazitiver Sensor in Betracht. Ein solcher Sensor weist eine hohe Empfindlichkeit gegenüber flüssigem Wasser in seiner Umgebung auf. Wasser bildet das den größten Teil des menschlichen Körpergewebes.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren. Aus dieser Beschreibung und den Figuren gehen auch Merkmale der Ausführungsbeispiele hervor, die nicht in den Ansprüchen erwähnt sind. Solche Merkmale können auch in anderen als den hier spezifisch offenbarten Kombinationen auftreten. Die Tatsache, dass mehrere solche Merkmale in einem gleichen Satz oder in einer anderen Art von Textzusammenhang miteinander erwähnt sind, rechtfertigt daher nicht den Schluss, dass sie nur in der spezifisch offenbarten Kombination auftreten können; stattdessen ist grundsätzlich davon auszugehen, dass von mehreren solchen Merkmalen auch einzelne weggelassen oder abgewandelt werden können, sofern dies die Funktionsfähigkeit der Erfindung nicht in Frage stellt. Es zeigen:
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1 eine perspektivische Ansicht einer Transpondereinheit gemäß einer ersten Ausgestaltung der Erfindung;
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2 ein Schaltungsdiagramm der Transpondereinheit aus 1;
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3 einen schematischen Schnitt durch einen kapazitiven Näherungsschalter; und
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4 einen schematischen Querschnitt durch die Transpondereinheit der 1.
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1 zeigt als ein erstes Beispiel einer erfindungsgemäßen Transpondereinheit einen Kraftfahrzeugschlüssel mit einem Schlüsselkopf 1 und einem an dem Schlüsselkopf 1 schwenkbar montierten Schlüsselbart 2. Der Schlüsselbart 2 ist aus der in der Figur gezeigten, von dem Schlüsselkopf 1 abstehenden Gebrauchsstellung um eine Achse 3 in eine Ruhestellung schwenkbar, in der er in einem Schlitz 4 an einer Längsseite des Schlüsselkopfs 1 aufgenommen ist.
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Der Schlüsselkopf 1 ist zusammengefügt aus zwei Gehäuseteilen 5, 6, die im Folgenden entsprechend der Perspektive der 1 als oberes bzw. unteres Gehäuseteil bezeichnet werden. Die Gehäuseteile 5, 6 umfassen jeweils eine Grundplatte 7, die eine obere bzw. untere Hauptoberfläche des allgemein prismatischen, hier flach quaderförmigen Schlüsselkopfs 1 bildet, sowie eine Seitenwand 8, die sich, abgesehen vom Schlitz 4 und von einer Aussparung 9, in der ein Fußstück des Schlüsselbarts 2 schwenkbar aufgenommen ist, entlang des Randes der Grundplatte 7 erstreckt. Indem sich die Seitenwände 8 der Gehäuseteile 5, 6 gegenseitig berühren, begrenzen sie einen inneren Hohlraum des Schlüsselkopfs 1, in dem diverse Schalter und elektronische Komponenten untergebracht sind, wie anhand von 2 genauer erläutert wird.
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An der Grundplatte 7 des oberen Gehäuseteils 5 sind mehrere Tasten, hier vier Stück, gebildet. Die Tasten können getrennt vom Gehäuseteil 5 gefertigt und in Fenster von dessen Grundplatte 7 eingefügt sein. Im hier dargestellten Fall sind die Tasten 10a–10d mit der Seitenwand 8 des Gehäuseteils 5 materialschlüssig verbunden, und eine Fuge 12, die jede Taste 10a–10d von der umgebenden Grundplatte 7 trennt, ermöglicht ein Eindrücken der Tasten 10a–10d aufgrund der Elastizität des Materials, aus dem sie geformt sind.
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Um die Beweglichkeit der Tasten 10a–10d zu verbessern, kann zwischen jeder von ihnen und der Seitenwand 8 jeweils ein Folienscharnier 11 gebildet sein, dessen Verlauf durch eine punktierte Linie in 1 angegeben ist.
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Eins der Gehäuseteile, hier das oberer Gehäuseteil 5, weist ferner ein lichtdurchlässiges Fenster 13 auf. Das Fenster 13 kann wie gezeigt mit einem transparenten Körper, hier einer Sammellinse 14, ausgefüllt sein, um Umgebungslicht auf einen darunter im Hohlraum des Schlüsselkopfs 1 angeordneten Umgebungslichtsensor zu bündeln.
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2 zeigt schematisch den Schaltungsaufbau der im Schlüsselkopf 1 untergebrachten Komponenten. Jeder der Tasten 10a–10d ist ein durch Drücken der betreffenden Taste betätigbarer Schalter 15a–15d im Innern des Schlüsselkopfs 1 zugeordnet. Im in 2 gezeigten unbetätigten Zustand sind sämtliche Schalter 15a–15d offen. Wenn eine der Tasten 10a–10d gedrückt wird, verbindet der zugeordnete Schalter 15a, 15b, 15c oder 15d eine erste Klemme einer Batterie 16 zum einen mit einem ersten Versorgungsanschluss 17 einer elektronischen Steuereinheit 18 und zum anderen mit einem der betreffenden Taste 10a–10d zugeordneten Steuersignaleingang 19a–19d. Ein Masseanschluss der Steuereinheit 18 ist mit der zweiten Klemme der Batterie 16 verbunden.
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Jeder Steuersignaleingang 19a–19d der Steuereinheit 18 ist mit einem anderen Schalter 15a–15d verbunden. Weitere Eingänge der Steuereinheit 18 sind verbunden mit dem bereits erwähnten Umgebungslichtsensor 20 sowie mit jeweils einem von mehreren kapazitiven Näherungsschaltern 21a–21d. Des Weiteren ist die Steuereinheit 18 verbunden mit einer Funkschnittstelle 22, z. B. in Form einer entlang der Seitenwand 8 verlaufenden Spule.
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Kapazitive Näherungsschalter sind in diversen Bauformen bekannt. Eine typische, im Rahmen der vorliegenden Erfindung nutzbare Bauform umfasst einen Kondensator, der in 3 in einem schematischen Schnitt gezeigt ist. Eine erste Platte 23 des Kondensators ist flach Becherförmig, und die zweite Platte 24 füllt bis auf einen umgebenden Luftspalt 25 die Öffnung des Bechers aus. Ein elektrisches Feld zwischen den Platten 23, 24 streut ins Freie jenseits der Platte 24, wie in 3 durch Feldlinien 26 angedeutet, so dass die Kapazität des Kondensators durch Stoffe, die sich im Bereich des Streufeldes befinden, beeinflusst wird. Einen besonders starken Einfluss auf die Kapazität des Kondensators hat flüssiges Wasser, wie es im menschlichen Körpergewebe reichlich vorhanden ist, so dass ein solcher Näherungsschalter gut geeignet ist, als Näherungsschalter 21a, b, c oder d die Anwesenheit eines eine der Tasten 10a–10d betätigenden Fingers zu erfassen, aber auch ansprechen würde, wenn der Schlüsselkopf 1 in der Hosentasche eines Benutzers am Oberschenkel anliegt.
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4 zeigt den inneren Aufbau des Schlüsselkopfes 1 anhand eines Querschnitts. Gestrichelte Umrisse veranschaulichen die Stellung der Tasten 10a, 10b beim Formen des Gehäuseteils 5; nach dem Formen werden sie, wie durch strichpunktierte Pfeile veranschaulicht, einwärts geklappt, um unter einem Steg 27 der Grundplatte 7 zu verrasten.
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Eine elastische Membran 28 aus Gummi ist zwischen den Seitenwänden 8 der Gehäuseteile 5, 6 durch Einklemmen fixiert und liegt an den Innenseiten der Tasten 10a, 10b und des Stegs 27 an. Eine Platine 29 teilt den Innenraum in ein die Batterie 16 aufnehmendes Fach 30 und ein Fach 31, in dem die Schalter 15a, 15b, die Steuereinheit 18 und die Sensoren 20, 21a–21d untergebracht sind. Die Schalter 15a, 15b stützen die Tasten 10a, 10b jeweils an einem dem Steg 27 benachbarten Rand, d. h. dort wo der Hub der Tasten 10 bei Betätigung am größten ist.
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An zentraler Stelle unterhalb der Tasten 10a, 10b sind die Näherungsschalter 21a, 21b angeordnet, um jeweils einen Raumbereich 32a, 32b zu überwachen, der außerhalb des Schlüsselkopfs 1 vor den Tasten 10a, 10b liegt.
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Um eine hohe Empfindlichkeit gegen Berührung der Tasten 10a, 10b zu erreichen, sollten die Näherungsschalter 21a, 21b möglichst dicht darunter angeordnet sein; in der Darstellung der 4 sind sie durch elastische Elemente 33, z. B. Federn oder Schaumstoffkörper, gegen die Membran 28 gedrückt. Denkbar wäre auch eine Platzierung der Näherungsschalter 21a, 21b in unmittelbarem Kontakt mit den von ihnen überwachten Tasten 10a, 10b, insbesondere zwischen den Tasten 10a, 10b und der Membran 28.
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Wenn eine der Tasten 10a–10d eingedrückt wird, führt dies zum Schließen des zugeordneten Schalters 15a, 15b, 15c oder 15d und zum Anliegen von Versorgungsspannung am Versorgungsanschluss 17 der Steuereinheit 18. Die Steuereinheit 18 wird dadurch aktiviert und registriert das Anliegen des vom betätigten Schalter, z. B. 15a, herrührenden Signals am entsprechenden Steuersignaleingang 19a. Die Steuereinheit 18 überprüft, ob das vom Umgebungslichtsensor 20 gelieferte Signal auf eine helle oder dunkle Umgebung des Schlüsselkopfs 1 hinweist. Wenn die Lichtintensität am Lichtsensor 20 einen Grenzwert unterschreitet, dann deutet dieses daraufhin, dass der Schlüssel sich in einer Tasche befindet und nicht vom Benutzer bewusst betätigt wird. In diesem Fall sendet die Steuereinheit 18 keinen Steuerbefehl über die Funkschnittstelle 22. Ist die Umgebung hingegen hell, wird ein der betätigten Taste 10a zugeordneter Steuerbefehl, beispielsweise zum Ver- oder Entriegeln eines Kraftfahrzeug-Türschlosses, über die Funkschnittstelle 22 ausgesandt. Der Steuerbefehl umfasst einen für das Kraftfahrzeug spezifischen Code, der die Transpondereinheit als legitimiert ausweist, die Betätigung des Türschlosses zu verlangen.
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Wenn die Entscheidung, ob der Steuerbefehl ausgesandt oder nicht ausgesandt wird, allein von der Umgebungshelligkeit abhängt, können die Näherungsschalter 21a–21d entfallen. Einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung zufolge dienen auch diese zur Überprüfung, ob die Betätigung einer Taste bewusst erfolgt. So kann z. B. im hier betrachteten Fall, dass eine zum Senden des Steuerbefehls ausreichende Umgebungshelligkeit erfasst wird, zusätzlich eine Prüfung erfolgen, ob der an der betätigten Taste 10a angeordnet Näherungsschalter 21a wasserhaltiges Material, d. h. insbesondere einen Finger des Benutzers, in dem von ihm überwachten Raumbereich 32a erfasst. Ist dies nicht der Fall, so kann auch in diesem Fall ein Senden des Steuersignals unterdrückt werden, um eine versehentliche Betätigung der Türverriegelung auszuschließen.
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Einer Variante zufolge kann überprüft werden, ob wasserhaltiges Material in der Nähe einer anderen Taste 10b, 10c oder 10d vorhanden ist. Ist dies der Fall, dann spricht dies dafür, dass der Schlüssel den Körper des Benutzers großflächig berührt und die Betätigung des Schalters 15a nicht auf ein Antippen der zugehörigen Taste 10a, sondern auf einen zufälligen äußeren Druck auf den Schlüssel zurückzuführen ist. Auch in einem solchen Fall wird das Senden des Steuerbefehls unterdrückt.
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Es können auch beide Überprüfungen miteinander kombiniert werden, dahingehend, dass ein Steuerbefehl nur dann ausgesandt wird, wenn der Näherungsschalter 21a der eingedrückten Taste 10a die Anwesenheit von Körpermaterial erkennt, die Näherungsschalter 21b, c und/oder d benachbarter Tasten 10b, 10c, 10d jedoch nicht.
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Die auf diese Weise erreichbare Sicherheit gegen unbeabsichtigte Betätigung erlaubt es, einer weiteren Abwandlung der Erfindung zufolge den Umgebungslichtsensor 20 entfallen zu lassen.
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Wenn der Umgebungslichtsensor 20 vorhanden ist, kann es unter Umständen auch nötig oder wünschenswert sein, den Schlüssel im Dunkeln zu betätigen, z. B. wenn ein Benutzer eine Taste des Schlüssels drückt, ohne diesen aus der Hosentasche herauszunehmen, oder weil er nachts und in Abwesenheit jeglicher Straßenbeleuchtung das Fahrzeug auf- oder zusperren will. Dem kann Rechnung getragen werden, indem im Normalfall eine ausreichende Umgebungshelligkeit als hinreichende Bedingung angesehen wird, um das Senden des Steuerbefehls durch die Funkschnittstelle 22 freizugeben, und bei unzureichender Umgebungshelligkeit die Näherungsschalter 21a–21d angesprochen und ausgewertet werden. D. h. nur im Dunkeln wird überprüft, ob wasserhaltiges Material sich in der Nähe der betätigten Taste 10a und/oder nicht in der Nähe der nicht betätigten Tasten 10b–10d befindet. So kann der mit der Auswertung von Signalen der Näherungsschalter 21a–21d verbundene Zeit- und Energieaufwand in den meisten Fällen eingespart werden, was eine schnelle Reaktion der Türverriegelung auf eine Tastenbetätigung am Schlüssel sowie eine lange Lebensdauer der Batterie 16 ermöglicht.
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Andere über die Tasten 10a–10d der Transpondereinheit steuerbare Aktionen können z. B. das Ver- und Entriegeln oder das Öffnen und Schließen einer Kofferraumklappe, das Ein- und Ausschalten einer Beleuchtung der Fahrgastzelle, die Abfrage des Verriegelungszustands der Türen des Fahrzeugs etc. umfassen. Die Zündung des Fahrzeugs wird vorzugsweise nicht über eine Taste der Transpondereinheit gesteuert, sondern über einen Schalter am Armaturenbrett des Fahrzeugs, der eine fahrzeugseitige Funkschnittstelle veranlasst, den für das Kraftfahrzeug spezifischen Code von der Transpondereinheit anzufordern, so dass die Betätigung des Schalters nur dann das Starten der Zündung bewirkt, wenn die Transpondereinheit auf die Anforderung den passenden Code zurückliefert.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Schlüsselkopf
- 2
- Schlüsselbart
- 3
- Achse
- 4
- Schlitz
- 5
- Gehäuseteil
- 6
- Gehäuseteil
- 7
- Grundplatte
- 8
- Seitenwand
- 9
- Aussparung
- 10
- Tasten
- 11
- Folienscharnier
- 12
- Fuge
- 13
- Fenster
- 14
- Sammellinse
- 15
- Schalter
- 16
- Batterie
- 17
- Versorgungsanschluss
- 18
- Steuereinheit
- 19
- Steuersignaleingang
- 20
- Umgebungslichtsensor
- 21
- Näherungsschalter
- 22
- Funkschnittstelle
- 23
- Platte
- 24
- Platte
- 25
- Luftspalt
- 26
- Feldlinien
- 27
- Steg
- 28
- Membran
- 29
- Platine
- 30
- Fach
- 31
- Fach
- 32
- Raumbereich
- 33
- elastisches Element
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 19955936 A1 [0004, 0006]
- DE 102005043893 A1 [0006]
