EP4457933A1 - Schaltbedienelement, insbesondere für ein kraftfahrzeug, zur fehlersicheren detektion einer bedieneingabe durch einen benutzer - Google Patents

Schaltbedienelement, insbesondere für ein kraftfahrzeug, zur fehlersicheren detektion einer bedieneingabe durch einen benutzer

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Publication number
EP4457933A1
EP4457933A1 EP23727853.6A EP23727853A EP4457933A1 EP 4457933 A1 EP4457933 A1 EP 4457933A1 EP 23727853 A EP23727853 A EP 23727853A EP 4457933 A1 EP4457933 A1 EP 4457933A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
sensor
sensor electrode
user
control element
switching control
Prior art date
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Pending
Application number
EP23727853.6A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Achim Mink
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Marquardt GmbH
Original Assignee
Marquardt GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Marquardt GmbH filed Critical Marquardt GmbH
Publication of EP4457933A1 publication Critical patent/EP4457933A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/94—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the way in which the control signals are generated
    • H03K17/965—Switches controlled by moving an element forming part of the switch
    • H03K17/97—Switches controlled by moving an element forming part of the switch using a magnetic movable element
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/94—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the way in which the control signals are generated
    • H03K17/945—Proximity switches
    • H03K17/955—Proximity switches using a capacitive detector
    • H—ELECTRICITY
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    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/94—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the way in which the control signals are generated
    • H03K17/96—Touch switches
    • H03K17/962—Capacitive touch switches

Definitions

  • Switching control element in particular for a motor vehicle, for fail-safe detection of an operating input by a user
  • the invention relates to a switching control element, in particular for a motor vehicle, for the fail-safe detection of an operating input by a user.
  • a switching control element which can be used on the outside of a vehicle, ie the exterior and in particular for opening a vehicle door.
  • the problem here is that an operation by one user must be reliably recorded, while an operation by others Influences such as water or a jet of water may not be recognized as activity by a user.
  • the switching control element can only be actuated by pulling, but not by pushing. Actuation by a pressurized water jet is therefore excluded. However, this limits the ease of use.
  • DE 10 2019 005 714 A1 provides a switching control element which is based on detection by an oscillating circuit, with a special excitation frequency and resonance frequency being selected for the oscillating circuit.
  • a special excitation frequency and resonance frequency being selected for the oscillating circuit.
  • the invention is therefore based on the object of overcoming the aforementioned disadvantages and of providing a comparatively simple switching control element which reliably detects or detects an operating input by a user without being actuated by moisture or moisture.
  • a switching control element in particular for a motor vehicle, is proposed for detecting an operating input by a user.
  • the operating input is in particular applied to an actuation surface using a finger or a hand of the user Pressure understood.
  • the switching control element has an actuation surface that can be actuated by pressure, an inductive sensor and a capacitive sensor.
  • the actuation surface can in particular be integrated into a surface on the exterior of the vehicle, for example a door handle or a door.
  • the capacitive sensor has a sensor electrode and is designed to capacitively detect a touch of the sensor electrode by the user or an approach by the user to the sensor electrode. Touching the sensor electrode can also be understood as touching an area or surface adjacent to the sensor electrode or the actuation surface.
  • the inductive sensor is designed to inductively detect a movement of a metallic element.
  • the sensor electrode of the capacitive sensor is the metallic element of the inductive sensor and can be moved by pressure acting on the actuating surface, so that an operating input from the user is simultaneously capacitively detected by the user by means of the capacitive sensor and inductively detected by the movement by means of the inductive sensor can be detected or recognized.
  • both the capacitance and the inductance are changed during an operator input or the respective changes are recognized by the respective sensor, it is an operator input from a user and is recognized as such.
  • the capacitive sensor will not detect it, so that the switching control element is fail-safe.
  • the basic idea of the invention is to combine two sensors that work differently in order to identify the user's operating request in two ways and therefore independently of one another. That it is detected using the capacitive sensor is actually an operation request by a user and not a water jet or the like, can be achieved in particular by choosing the pressure that must act on the actuating surface in order to move the sensor electrode to be correspondingly high.
  • the sensor electrode is adjusted or pressurized from an inside or rear side in such a way that only a predetermined force or a predetermined pressure from an outside or visible side on the actuating surface causes the sensor electrode to move from a rest position and therefore leads to recognition of an operating input.
  • the sensor electrode is arranged and/or fastened to a carrier body, which provides the actuation surface in particular on a side facing away from the sensor electrode.
  • the carrier body can also be designed as a housing that partially or completely surrounds the sensor electrode.
  • the carrier body can also provide the actuation surface on which the user can act by applying pressure.
  • This actuation surface can be surface-integrated, i.e. integrated flush into a surrounding surface and, for example, covered by another layer.
  • the inductive sensor has an inductance, in particular a coil, for detecting the movement of the metallic element or the sensor electrode and the inductance is printed on a circuit board spaced from the metallic element or the sensor electrode.
  • the circuit board is stationary relative to the vehicle, so that the distance between the sensor electrode and the inductance can be reduced by applying appropriate pressure on the sensor electrode.
  • the switching control element can also have evaluation electronics, which is connected to the inductive sensor and the capacitive sensor to enable data exchange. The evaluation electronics are designed to generate a switching signal when an operating input by the user is recognized.
  • the evaluation electronics is designed to recognize the operating input by the user if the capacitive sensor capacitively detects a touch of the sensor electrode or an area adjacent to the sensor electrode by the user or an approach of the user to the sensor electrode and the inductive sensor simultaneously detects a movement detected inductively by the sensor electrode.
  • the inductive sensor and the capacitive sensor each preferably generate a signal, which they transmit to the evaluation electronics.
  • the sensor electrode is movably mounted, in particular along a movement axis, so that the sensor electrode is preferably movable away from the inductor and towards the inductor.
  • the movement of the sensor electrode is limited along the movement axis, for example by stops provided for this purpose, and the sensor electrode can be displaced along the movement axis in particular by 1 mm to 0.3 mm and further in particular by 0.1 mm to 0.01 mm.
  • the sensor electrode can be elastically deformable and a deformation of the sensor electrode can be detected by the inductive sensor as a movement. If the sensor electrode is pressurized, for example, it can be brought into a concave shape so that the sensor electrode approaches the inductance with a central section and a changing inductance can therefore be detected. As soon as the sensor electrode is no longer pressurized, the sensor electrode can open deform back into its original shape.
  • the senor electrode can be spring-returned by a spring. Additionally or alternatively, it can also be provided that the sensor electrode itself is designed to be resilient and resilient after deformation into an original shape.
  • the sensor electrode is not moved as a whole, but is merely deformed or deformed, it is sufficient that only a part or the central part of the sensor electrode moves by 1 mm to 0.3 mm and further in particular by 0.1 mm to 0 .01 mm shifts or approaches the inductance.
  • the capacitive sensor has an electrical resonant circuit, a signal generator for exciting the resonant circuit with an excitation frequency, a measuring unit for measuring a measured value of the resonant circuit at the excitation frequency, in particular the electrical voltage applied to the resonant circuit and/or the electrical voltage flowing in the resonant circuit Current, as well as a signal generator for generating a signal depending on a change in the measured value when the sensor electrode or the actuation surface is touched by the user or the user approaches the sensor electrode or the actuation surface.
  • the inductance or coil is part of this resonant circuit.
  • the excitation frequency is smaller than a resonance frequency of the resonant circuit, with the excitation frequency in a range of approximately 6% to 4% below the resonance frequency, particularly special at 5% below the resonance frequency.
  • the signal generator is designed to only generate the signal and therefore only recognize an operating input if a difference between the measured value at the excitation frequency and a base measured value for the uninfluenced resonant circuit at the excitation frequency exceeds a predetermined base threshold value.
  • a further aspect of the invention relates to a method for operating a switching control element according to the invention, wherein a switching signal is generated when a touch of the sensor electrode or an area adjacent thereto by the user or an approach of the user to the sensor electrode is capacitively detected and transmitted by the capacitive sensor
  • the inductive sensor simultaneously detects a movement of the sensor electrode inductively.
  • Fig. 1 shows a switching control element
  • the figure is a schematic example, showing a switching control element 1 according to the invention, which is characterized in that it has a capacitive sensor 4 and an inductive sensor 3, which have the sensor electrode 5 as a common component.
  • the switching control element 1 or its evaluation electronics 9 should only generate a signal or recognize and pass on the operating input if it is one of one
  • the pressure exerted by the user is applied to the actuating surface 2 by a finger 10 or by his hand 11.
  • the capacitive field in the area of the sensor electrode 5 is changed and the change is recognized by the capacitive sensor 4 or its sensor electronics 14 and transmitted to the evaluation electronics 9 in a corresponding signal.
  • the sensor electrode 5 does not have to be touched directly, since it is covered on a visible side by a carrier body 6, which provides the actuation surface 2 on the visible or outside side.
  • the carrier body 6 can cover the sensor electrode 5 only on the visible side or alternatively also on the back, i.e. towards the coil 7 explained later.
  • the capacity can also be changed by water or general moisture on the actuation surface 2, it should be confirmed or additionally recognized by a second factor and here specifically by the inductive sensor 3 that it is actually an operating input from a user.
  • the inductive sensor 3 has a coil 7 that is stationary relative to the vehicle as an inductance, which is printed on a circuit board or printed circuit board 8. If the distance between the coil 7 and the sensor electrode 5, which acts as a metallic element, is changed, the capacitance changes, which is registered by the capacitive sensor 3.
  • the sensor electrode 5 is designed in such a way and acted upon, for example, by a spring, not shown, that it resists a predetermined pressure acting on the actuating surface 2 and can be moved or deformed in the direction of the coil 7 from a predetermined pressure. Further If there is insufficient pressure on the actuating surface 2, it is returned to its starting position, for which a spring return (not shown) can be provided.
  • the sensor electrode 5 is displaced or deformed along the movement axis A in the direction of the coil 7, which is correspondingly recognized by the inductive sensor 3 or its sensor electronics 13.
  • the sensor electronics 13 of the inductive sensor 3 then transmits a corresponding signal to the evaluation electronics 9. If the evaluation electronics 9 has both a signal from the inductive sensor 3 and a signal from the capacitive sensor 4, it is actually or very likely an operating input of a user, so that the evaluation electronics 9 generates a switching signal and passes this on to a higher-level system or a connected unit.

Landscapes

  • Switches That Are Operated By Magnetic Or Electric Fields (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Schaltbedienelement (1), insbesondere für ein Kraftfahrzeug, zur fehlersicheren Detektion einer Bedieneingabe durch einen Benutzer, wobei das Schaltbedienelement (1) eine durch Druck betätigbare Betätigungsfläche (2), einen induktiven Sensor (3) und einen kapazitiven Sensor (4) aufweist, wobei der kapazitive Sensor (4) eine Sensorelektrode (5) aufweist und ausgebildet ist, eine Berührung der Sensorelektrode (5) durch den Benutzer oder eine Annäherung des Benutzers an die Sensorelektrode (5) kapazitiv zu erfassen, wobei der induktive Sensor (3) ausgebildet ist, eine Bewegung eines metallischen Elements induktiv zu erfassen, wobei die Sensorelektrode (5) des kapazitiven Sensors (4) das metallische Element des induktiven Sensors (3) ist und durch einen auf die Betätigungsfläche (2) wirkenden Druck bewegbar ist, sodass eine Bedieneingabe des Benutzers bei zugleich kapazitiver Erkennung des Benutzers und induktiver Erkennung der Bewegung detektierbar ist.

Description

Schaltbedienelement, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, zur fehlersicheren Detektion einer Bedieneingabe durch einen Benutzer
Beschreibung:
Die Erfindung betrifft ein Schaltbedienelement, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, zur fehlersicheren Detektion einer Bedieneingabe durch einen Benutzer.
Aus dem Stand der Technik ist eine Vielzahl von Schaltbedienelementen be- kannt, welche auch für Kraftfahrzeuge einsetzbar sind.
Beispielsweise ist aus dem Dokument WO 2018/164853 A1 ein Schaltbedienelement bekannt, welches an einer Außenseite eines Fahrzeugs, d.h. dem Exterieur und insbesondere zum Öffnen einer Fahrzeugtür verwendet werden kann. Dabei besteht das Problem, dass eine Betätigung durch einen Benutzer sicher erfasst werden muss, wobei eine Betätigung durch andere Einflüsse, wie beispielsweise Wasser oder auch einen Wasserstrahl nicht als Betätigung durch einen Benutzer erkannt werden dürfen.
Hierfür sind im Stand der Technik verschiedene Lösungen vorgesehen, welche jedoch nachteilhaft sind oder zu unerwünschten Einschränkungen führen.
Beispielsweise ist teils vorgesehen, dass das Schaltbedienelement nur durch Zug, nicht aber durch Druck betätigbar ist. Die Betätigung durch einen Druck beaufschlagenden Wasserstrahl ist somit ausgeschlossen. Allerdings wird dadurch der Bedienkomfort eingeschränkt.
Zur Unterscheidung zwischen einem Bediener und einer nicht gewünschten Betätigung durch Feuchtigkeit sieht die DE 10 2019 005 714 A1 ein Schaltbedienelement vor, welches auf einer Erfassung durch einen Schwingkreis basiert, wobei eine spezielle Anregungsfrequenz und Resonanzfrequenz für den Schwingkreis gewählt wird. Dabei sind jedoch die Auswertung und mithin die Unterscheidung zwischen Bediener und unbeabsichtigter Betätigung vergleichsweise komplex und somit aufwändig.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, die vorgenannten Nachteile zu überwinden und ein vergleichsweise einfaches Schaltbedienelement bereitzustellen, welches fehlersicher eine Bedieneingabe durch einen Benutzer detektiert bzw. erfasst, ohne von Feuchtigkeit oder Nässe betätigt zu werden.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmalskombination gemäß Patentanspruch 1 gelöst.
Erfindungsgemäß wird daher ein Schaltbedienelement, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, zur Detektion einer Bedieneingabe durch einen Benutzer vorgeschlagen. Als Bedieneingabe wird insbesondere ein mittels eines Fingers oder einer Hand des Benutzers auf eine Betätigungsfläche aufgebrachter Druck verstanden. Das Schaltbedienelement weist eine durch Druck betätigbare Betätigungsfläche, einen induktiven Sensor und einen kapazitiven Sensor auf. Die Betätigungsfläche kann insbesondere in eine Oberfläche am Exterieur des Fahrzeugs, beispielsweise einem Türgriff oder einer Tür, flächenintegriert sein. Der kapazitive Sensor weist eine Sensorelektrode auf und ist ausgebildet, eine Berührung der Sensorelektrode durch den Benutzer oder eine Annäherung des Benutzers an die Sensorelektrode kapazitiv zu erfassen. Dabei kann als Berührung der Sensorelektrode auch die Berührung eines an die Sensorelektrode angrenzenden Bereichs oder Oberfläche bzw. der Betätigungsfläche verstanden werden. Ferner ist der induktive Sensor ausgebildet, eine Bewegung eines metallischen Elements induktiv zu erfassen. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Sensorelektrode des kapazitiven Sensors das metallische Element des induktiven Sensors ist und durch einen auf die Betätigungsfläche wirkenden Druck bewegbar ist, sodass eine Bedieneingabe des Benutzers bei zugleich kapazitiver Erkennung des Benutzers mittels des kapazitiven Sensors und induktiver Erkennung der Bewegung mittels des induktiven Sensors detektierbar ist bzw. erkannt wird.
Wird also bei einer Bedieneingabe sowohl die Kapazität als auch die Induktivität geändert bzw. die jeweiligen Änderungen durch den jeweiligen Sensor erkannt, handelt es sich um eine Bedieneingabe eines Benutzers und wird als solche erkannt.
Bei entsprechender Feuchtigkeit bzw. Nässe kommt es beispielsweise nicht zu einer Erkennung durch den kapazitiven Sensor, sodass das Schaltbedienelement fehlersicher ist.
Zusammenfassend ist also die Grundidee der Erfindung zwei unterschiedlich arbeitende Sensoren zu kombinieren, um dadurch den Bedienwunsch durch einen Benutzer auf zwei Wegen und mithin unabhängig voneinander zu identifizieren. Dass es sich bei der Erkennung mittels des kapazitiven Sensors tatsächlich um einen Bedienwunsch durch einen Benutzer und nicht etwa um einen Wasserstrahl oder dergleichen handelt, kann insbesondere dadurch erreicht werden, dass der Druck, welcher auf die Betätigungsfläche wirken muss, um die Sensorelektrode zu bewegen, entsprechend hoch gewählt wird.
Vorzugsweise ist die Sensorelektrode derart eingestellt bzw. von einer Innen- bzw. Rückseite her mit Druck beaufschlagt, dass nur eine vorbestimmte Kraft bzw. ein vorbestimmter Druck von einer Außen- bzw. Sichtseite her auf die Betätigungsfläche zu einer Bewegung der Sensorelektrode aus einer Ruhelage und mithin zu einer Erkennung einer Bedieneingabe führt.
Eine vorteilhafte Variante sieht vor, dass die Sensorelektrode an einem Trägerkörper angeordnet und/oder befestigt ist, welcher insbesondere an einer von der Sensorelektrode abgewandten Seite die Betätigungsfläche bereitstellt. Der Trägerkörper kann zudem als ein die Sensorelektrode teilweise cider vollständig umgebendes Gehäuse ausgebildet sein. Zu einer von der Sensorelektrode abgewandten Außenseite kann der Trägerkörper zudem die Betätigungsfläche bereitstellen, auf welche der Benutzer durch Druck einwirken kann. Diese Betätigungsfläche kann flächenintegriert d.h. bündig in eine umgebende Fläche integriert und beispielsweise durch eine weitere Schicht abgedeckt sein.
Ferner kann von Vorteil vorgesehen sein, dass der induktive Sensor eine Induktivität, insbesondere eine Spule, zur Erfassung der Bewegung des metallischen Elements bzw. der Sensorelektrode aufweist und die Induktivität auf einer von dem metallischen Element bzw. der Sensorelektrode beabstande- ten Leiterplatte aufgedruckt ist. Die Leiterplatte ist relativ zu dem Fahrzeug ortsfest, sodass sich durch einen entsprechenden Druck auf die Sensorelektrode der Abstand zwischen Sensorelektrode und Induktivität reduzieren lässt. Zudem kann das Schaltbedienelement ferner eine Auswerteelektronik aufweisen, welche einen Datenaustausch ermöglichend mit dem induktiven Sensor und dem kapazitiven Sensor verbunden ist. Die Auswerteelektronik ist ausgebildet, ein Schaltsignal zu erzeugen, wenn eine Bedieneingabe durch den Benutzer erkannt wird. Ferner ist die Auswerteelektronik ausgebildet, die Bedieneingabe durch den Benutzer zu erkennen, wenn der kapazitive Sensor eine Berührung der Sensorelektrode bzw. eines an die Sensorelektrode angrenzenden Bereichs durch den Benutzer oder eine Annäherung des Benutzers an die Sensorelektrode kapazitiv erfasst und der induktive Sensor zugleich eine Bewegung der Sensorelektrode induktiv erfasst.
Vorzugsweise erzeugen der induktive Sensor und der kapazitive Sensor in diesem Fall jeweils ein Signal, welches sie an die Auswerteelektronik übermitteln.
Die Sensorelektrode ist gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung insbesondere entlang einer Bewegungsachse beweglich gelagert, sodass die Sensorelektrode vorzugsweise von der Induktivität weg und auf die Induktivität zu beweglich ist. Die Bewegung der Sensorelektrode ist entlang der Bewegungsachse beispielsweise durch dafür vorgesehene Anschläge begrenzt und die Sensorelektrode entlang der Bewegungsachse insbesondere um 1 mm bis 0,3 mm und weiter insbesondere um 0,1 mm bis 0,01 mm verschiebbar.
Weiter kann die Sensorelektrode elastisch deformierbar sein und eine Deformation der Sensorelektrode von dem induktiven Sensor als eine Bewegung erfasst werden. Wird die Sensorelektrode beispielsweise mit Druck beaufschlagt, kann diese in eine konkave Form gebracht werden, sodass sich die Sensorelektrode mit einem zentralen Abschnitt der Induktivität annähert und mithin eine sich ändernde Induktivität erfassbar ist. Sobald die Sensorelektrode nicht mehr mit Druck beaufschlagt wird, kann sich die Sensorelektrode zurück in ihre ursprüngliche Form verformen.
Hierfür kann die Sensorelektrode durch eine Feder federrückgestellt sein. Zusätzlich oder alternativ dazu kann auch vorgesehen sein, dass die Sensorelektrode selbst federelastisch und nach einer Deformation in eine Ursprungsform rückfedernd ausgebildet ist.
Wird die Sensorelektrode nicht als Ganzes Verschoben, sondern lediglich verformt bzw. deformiert, ist es entsprechend ausreichend, dass sich nur ein Teil bzw. der zentrale Teil der Sensorelektrode um 1 mm bis 0,3 mm und weiter insbesondere um 0,1 mm bis 0,01 mm verschiebt bzw. sich der Induktivität annähert.
Neben der sicheren Erkennung durch die Kombination des kapazitiven Sensors und des induktiven Sensors kann diese ferner mit der Lehre der DE 10 2019 005 714 A1 kombiniert werden, deren Offenbarung in die vorliegende Anmeldung aufgenommen wird.
Entsprechend kann vorgesehen sein, dass der kapazitive Sensor einen elektrischen Schwingkreis, einen Signalgenerator zur Anregung des Schwingkreises mit einer Anregungsfrequenz, eine Messeinheit zur Messung eines Messwertes des Schwingkreises bei der Anregungsfrequenz, insbesondere der am Schwingkreis anliegenden elektrischen Spannung und/oder des im Schwingkreis fließenden elektrischen Stroms, sowie einen Signalerzeuger zur Erzeugung eines Signals in Abhängigkeit einer Änderung des Messwertes bei Berührung der Sensorelektrode bzw. der Betätigungsfläche durch den Benutzer oder Annäherung des Benutzers an die Sensorelektrode bzw. die Betätigungsfläche umfasst. Die Induktivität bzw. die Spule ist Teil dieses Schwingkreises. Die Anregungsfrequenz ist kleiner als eine Resonanzfrequenz des Schwingkreises, wobei die Anregungsfrequenz in einem Bereich von ca. 6 % bis 4 % unterhalb der Resonanzfrequenz, weiter insbe- sondere bei 5 % unterhalb der Resonanzfrequenz, gewählt ist. Der Signalerzeuger ist ausgebildet, das Signal lediglich dann zu erzeugen und mithin eine Bedieneingabe nur dann zu erkennen, wenn eine Differenz zwischen dem Messwert bei der Anregungsfrequenz und einem Basis-Messwert für den unbeeinflussten Schwingkreis bei der Anregungsfrequenz einen vorgegebenen Basis-Schwellwert übersteigt.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines erfindungsgemäßen Schaltbedienelements, wobei ein Schaltsignal erzeugt wird, wenn durch den kapazitiven Sensor eine Berührung der Sensorelektrode bzw. eines daran angrenzenden Bereichs durch den Benutzer oder eine Annäherung des Benutzers an die Sensorelektrode kapazitiv erfasst und durch den induktiven Sensor zugleich eine Bewegung der Sensorelektrode induktiv erfasst wird.
Die vorstehend offenbarten Merkmale sind beliebig kombinierbar, soweit dies technisch möglich ist und diese nicht im Widerspruch zueinander stehen.
Andere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet bzw. werden nachstehend zusammen mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführung der Erfindung anhand der Figur näher dargestellt. Es zeigt:
Fig. 1 ein Schaltbedienelement.
Die Figur ist beispielhaft schematisch, wobei ein erfindungsgemäßes Schaltbedienelement 1 dargestellt ist, welches sich dadurch auszeichnet, dass dieses einen kapazitiven Sensor 4 und einen induktiven Sensor 3 aufweist, welche die Sensorelektrode 5 als gemeinsame Komponente aufweisen.
Wirkt ein Druck auf die Betätigungsfläche 2 soll das Schaltbedienelement 1 bzw. dessen Auswerteelektronik 9 nur dann ein Signal erzeugen bzw. die Bedieneingabe erkennen und weitergeben, wenn es sich um einen von einem Benutzer ausgeübten Druck handelt, welcher diesen durch einen Finger 10 bzw. durch dessen Hand 11 auf die Betätigungsfläche 2 aufbringt.
Durch die Berührung bzw. den Druck auf die Betätigungsfläche 2 wird das kapazitive Feld im Bereich der Sensorelektrode 5 verändert und die Änderung durch den kapazitiven Sensor 4 bzw. dessen Sensorelektronik 14 erkannt und an ein entsprechendes Signal an die Auswerteelektronik 9 übermittelt. Hierzu muss nicht unmittelbar die Sensorelektrode 5 berührt werden, da diese zu einer Sichtseite hin von einem Trägerkörper 6 abgedeckt ist, welcher die Betätigungsfläche 2 zu der Sicht- bzw. Außenseite hin bereitstellt. Der Trägerkörper 6 kann die Sensorelektrode 5 nur zu der Sichtseite oder alternativ auch zu der Rückseite d.h. zu der später erläuterten Spule 7 hin überdecken.
Da die Kapazität auch durch Wasser oder allgemein Feuchtigkeit auf der Betätigungsfläche 2 verändert werden kann, soll durch einen zweiten Faktor und hier konkret durch den induktiven Sensor 3 bestätigt bzw. zusätzlich erkannt werden, dass es sich tatsächlich um eine Bedieneingabe eines Benutzers handelt.
Hierzu weißt der induktive Sensor 3 eine relativ zu dem Fahrzeug ortsfeste Spule 7 als Induktivität auf, welche auf eine Platine bzw. Leiterplatte 8 aufgedruckt ist. Wird der Abstand zwischen der Spule 7 und der als metallisches Element fungierenden Sensorelektrode 5 verändert, ändert sich die Kapazität, was durch den kapazitiven Sensors 3 registriert wird.
Die Sensorelektrode 5 ist derart ausgebildet und beispielsweise durch eine nicht dargestellte Feder beaufschlagt, dass sie einem vorbestimmten auf die Betätigungsfläche 2 wirkenden Druck widersteht und ab einem vorbestimmten Druck in Richtung der Spule 7 bewegbar oder deformierbar ist. Ferner wird sie bei mangelndem Druck auf die Betätigungsfläche 2 in ihre Ausgangsposition rückgestellt, wofür eine nicht dargestellte Federrückstellung vorgesehen sein kann.
Wird also die Betätigungsfläche 2 von dem Benutzer mit zumindest dem vor- bestimmten Druck beaufschlagt, wird die Sensorelektrode 5 entlang der Bewegungsachse A in Richtung der Spule 7 verschoben oder verformt, was entsprechend durch den induktiven Sensor 3 bzw. dessen Sensorelektronik 13 erkannt wird. Die Sensorelektronik 13 des induktiven Sensors 3 übermittelt dann ein entsprechendes Signal an die Auswerteelektronik 9. Liegt der Auswerteelektronik 9 sowohl ein Signal des induktiven Sensors 3 als auch ein Signal des kapazitiven Sensors 4 vor, handelt es sich tatsächlich bzw. mit hoher Wahrscheinlichkeit um eine Bedieneingabe eines Benutzers, sodass die Auswerteelektronik 9 ein Schaltsignal erzeugt und dieses an ein übergeordnetes System oder eine verbundene Einheit weitergibt.
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Claims

Patentansprüche Schaltbedienelement (1 ), insbesondere für ein Kraftfahrzeug, zur fehlersicheren Detektion einer Bedieneingabe durch einen Benutzer, wobei das Schaltbedienelement (1) eine durch Druck betätigbare Betätigungsfläche (2), einen induktiven Sensor (3) und einen kapazitiven Sensor (4) aufweist, wobei der kapazitive Sensor (4) eine Sensorelektrode (5) aufweist und ausgebildet ist, eine Berührung der Sensorelektrode (5) durch den Benutzer oder eine Annäherung des Benutzers an die Sensorelektrode (5) kapazitiv zu erfassen, wobei der induktive Sensor (3) ausgebildet ist, eine Bewegung eines metallischen Elements induktiv zu erfassen, wobei die Sensorelektrode (5) des kapazitiven Sensors (4) das metallische Element des induktiven Sensors (3) ist und durch einen auf die Betätigungsfläche (2) wirkenden Druck bewegbar ist, sodass eine Bedieneingabe des Benutzers bei zugleich kapazitiver Erkennung des Benutzers und induktiver Erkennung der Bewegung detektierbar ist. Schaltbedienelement nach Anspruch 1 , wobei die Sensorelektrode (5) an einem Trägerkörper (6) angeordnet und/oder befestigt ist, welcher insbesondere an einer von der Sensorelektrode abgewandten Seite die Betätigungsfläche
(2) bereitstellt. Schaltbedienelement nach Anspruch 1 oder 2, wobei der induktive Sensor
(3) eine Induktivität (7), insbesondere eine Spule (7), zur Erfassung der Bewegung der Sensorelektrode (5) aufweist und wobei die Induktivität (7) auf einer von der Sensorelektrode (5) beabstandeten Leiterplatte (8) aufgedruckt ist.
4. Schaltbedienelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner aufweisend eine Auswerteelektronik (9), welche einen Datenaustausch ermöglichend mit dem induktiven Sensor (3) und dem kapazitiven Sensor (4) verbunden ist, wobei die Auswerteelektronik (9) ausgebildet ist, ein Schaltsignal zu erzeugen, wenn eine Bedieneingabe durch den Benutzer erkannt wird, und ausgebildet ist, die Bedieneingabe durch den Benutzer zu erkennen, wenn der kapazitive Sensor (4) eine Berührung der Sensorelektrode (5) durch den Benutzer oder eine Annäherung des Benutzers an die Sensorelektrode (5) kapazitiv erfasst und der induktive Sensor (3) zugleich eine Bewegung der Sensorelektrode (5) induktiv erfasst.
5. Schaltbedienelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Sensorelektrode (5) insbesondere entlang einer Bewegungsachse (A) beweglich gelagert ist, wobei die Bewegung der Sensorelektrode (5) entlang der Bewegungsachse (A) begrenzt ist und die Sensorelektrode (5) entlang der Bewegungsachse (A) insbesondere um 1 mm bis 0,3 mm und weiter insbesondere um 0,1 mm bis 0,01 mm verschiebbar ist.
6. Schaltbedienelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Sensorelektrode (5) elastisch deformierbar ist und eine Deformation der Sensorelektrode (5) von dem induktiven Sensor (3) als eine Bewegung erfassbar ist.
7. Schaltbedienelement nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Sensorelektrode (5) durch eine Feder federrückgestellt ist und/oder selbst nach einer Deformation in eine Ursprungsform rückfedernd ausgebildet ist. Schaltbedienelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der kapazitive Sensor (4) einen elektrischen Schwingkreis, einen Signalgenerator zur Anregung des Schwingkreises mit einer Anregungsfrequenz, eine Messeinheit zur Messung eines Messwertes des Schwingkreises bei der Anregungsfrequenz, insbesondere der am Schwingkreis anliegenden elektrischen Spannung und/oder des im Schwingkreis fließenden elektrischen Stroms, sowie einen Signalerzeuger zur Erzeugung eines Signals in Abhängigkeit einer Änderung des Messwertes bei Berührung der Sensorelektrode durch den Benutzer oder Annäherung des Benutzers an die Sensorelektrode umfasst, wobei die Anregungsfrequenz kleiner als eine Resonanzfrequenz des Schwingkreises, wobei die Anregungsfrequenz in einem Bereich von ca. 6 % bis 4 % unterhalb der Resonanzfrequenz, weiter insbesondere bei 5 % unterhalb der Resonanzfrequenz, gewählt ist, und wobei der Signalerzeuger ausgebildet ist, das Signal lediglich dann zu erzeugen, wenn eine Differenz zwischen dem Messwert bei der Anregungsfrequenz und einem Basis-Messwert für den unbeeinflussten Schwingkreis bei der Anregungsfrequenz einen vorgegebenen Basis-Schwellwert übersteigt. Verfahren zum Betrieb eines Schaltbedienelements (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Schaltsignal erzeugt wird, wenn durch den kapazitiven Sensor (3) eine Berührung der Sensorelektrode (5) durch den Benutzer oder eine Annäherung des Benutzers an die Sensorelektrode (5) kapazitiv erfasst und durch den induktiven Sensor (4) zugleich eine Bewegung der Sensorelektrode (5) induktiv erfasst wird.
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EP23727853.6A 2022-05-20 2023-05-17 Schaltbedienelement, insbesondere für ein kraftfahrzeug, zur fehlersicheren detektion einer bedieneingabe durch einen benutzer Pending EP4457933A1 (de)

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