EP4740302A1 - Sensoreinrichtung und verfahren zur herstellung eines fahrzeugtürgriffs mit einer sensoreinrichtung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Sensoreinrichtung (1), beispielsweise für ein Kraftfahrzeug. Die Sensoreinrichtung umfasst eine Platine (2) mit einer Sensorelektrode (3), eine Abdeckplatte (4) mit einem Tastbereich (6) und gegebenenfalls einen Abstandshalter (5, 5'). Zwischen Sensorelektrode (3) und Abdeckplatte (4) wird ein Hohlraum (H) gebildet. Zur Bereitstellung der Funktionalität ist eine Steuer- und Auswerteeinrichtung (7) vorhanden. Die Abdeckplatte (4) ist mit der Steuer- und Auswerteeinrichtung (7) gekoppelt, mit der das elektrische Potentialniveau der Abdeckplatte (4) umschaltbar ist. Mit der vorgestellten Sensorelektrode kann eine Druckbetätigung erfasst werden, die ein Bediener (B) an dem Äußeren (A) vornimmt. Es ist ferner ein Verfahren zur Herstellung eines Fahrzeugtürgriffs vorgestellt.

Description

Sensoreinrichtung und Verfahren zur Herstellung eines

Fahrzeugtürgriffs mit einer Sensoreinrichtung

Die Erfindung betri f ft eine Sensoreinrichtung, die beispielsweise für Anwendungen in Kraftfahrzeugen verwendet werden kann . Insbesondere Anwendungen in Kraftfahrzeugtürgri f fen können vorgesehen sein . Die Erfindung betri f ft ferner ein Verfahren zur Herstellung eines Kraftfahrzeugtürgri f f mit einer Sensoreinrichtung .

Die Sensoreinrichtung, welche Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist , stellt ein kapazitives Erfassungssystem bereit . Kapazitive Erfassungssysteme zur Detektion von Annäherungen sind aus der Praxis bekannt .

Ein Messprinzip zur Erfassung einer Annäherung oder einer Betätigung eines Schalters basiert auf der Bestimmung einer Kapazität oder einer von der Kapazität abhängigen Größe oder von der Veränderung der Kapazität oder einer von der Kapazität abhängigen Größe .

Es existieren am Markt kommerziell verfügbare Sensoren, welche eine Sensorelektrode aufweisen, zu welcher beanstandet ein dünnes , elektrisch leitfähiges - insbesondere metallisches - Druckelement angeordnet ist , welches im Betrieb des Sensors auf Massepotenzial liegt . Auf derartige Sensoren wird in der Praxis beispielsweise unter dem Schlagwort „Metal over Capacitive" Bezug genommen . Ein Beispiel für einen solchen Sensor ist beispielsweise der AN1325 der Firma Microchip ( siehe beispielsweise den am Anmeldetag abgerufenen Link https : / /wwl . microchip . com/ downloads/ en/ Appnot es/ 01325A. pdf ) . In einem derartigen Sensor ist die Grundkonstellation, dass das Druckelement und die Sensorelektrode einen Kondensator bilden . Dieser Kondensator kann idealisiert als Plattenkondensator angesehen werden, weswegen sich seine Kapazität in der bekannten Weise genau oder näherungsweise reziprok zur Veränderung des Abstands zwischen der

Sensorelektrode und dem Druckelement verändert . Die Erfassung der Kapazität oder der Veränderung der Kapazität , gegebenenfalls indirekt über die Messung einer von der Kapazität abhängigen Größe , kann daher als Grundlage für die Erkennung eines Drückens des Druckelements dienen . Derartige Systeme werden nachfolgend als metallisch abgedeckte Drucksensoren bezeichnet .

Metallisch abgedeckte Drucksensoren weisen eine Viel zahl von Vorteilen auf . Beispielsweise sind sie leicht zu reinigen und daher gut geeignet für die Nutzung auch in anspruchsvollen Umgebungen, beispielsweise im medi zinischen Bereich, in der Lebensmitteltechnik, oder als Teil eines Kraftfahrzeugs mit teilweisem Kontakt zum Äußeren hin und daher Beaufschlagung mit Umwelteinflüssen wie beispielsweise Niederschlag . Aufgrund der metallischen Abdeckung wird zudem eine Verschmutzung mittels Staubs , Drecks oder eindringender Flüssigkeiten gut unterbunden oder zumindest im Ausmaß begrenzt . Das Vorhandensein einer metallischen Abdeckung bietet ferner gute Voraussetzungen dafür, um einen Sensor mit wertiger Anmutung bereitzustellen .

Ein weiterer Vorteil der metallisch abgedeckten Drucksensoren ergibt sich aus dem Umstand, dass aufgrund der empfindlichen Abhängigkeit der Kapazität von dem Abstand der metallischen Abdeckung von dem Sensor, nämlich mit dem Faktor 1 /d, insbesondere bei entsprechend dimensionierten geringen Abständen, Druckbetätigungen auch mit geringen Druckkräften und folglich geringen Auslenkungen der Abdeckplatte detektiert werden können . Gegenüber sensorisch ähnlich leistungs fähigen Systemen, beispielsweise Piezo-Sensoren oder induktiv arbeitenden Sensoren, hat ein metallisch abgedeckter Drucksensor basierend auf einer Kapazitätserfassung weiterhin den zusätzlichen Vorteil , dass die Umsetzung eine geringere Komplexität in der Bauteilbereitstellung erfordert , wodurch die Kosten vergleichsweise gering gehalten werden .

Moderne Fahrzeuge und deren Bediensysteme erfordern immer komplexere und auch flexiblere Möglichkeiten in der Anpassung .

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde , eine verbesserte Sensoreinrichtung bereitzustellen, deren Funktionalität auf der Erfassung von Kapazitäten oder Veränderung von Kapazitäten oder von dieser abhängigen Größe basiert .

Die Aufgabe wird gelöst mit einer Sensoreinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 . Die Aufgabe wird weiterhin gelöst mit einem Verfahren zur Herstellung eines Fahrzeugtürgri f fs mit den Merkmalen des Anspruchs 14 .

Es wird eine Sensoreinrichtung vorgeschlagen . Die Sensoreinrichtung kann beispielsweise für die Verwendung in einem Kraftfahrzeug vorgesehen sein .

Die Sensoreinrichtung weist auf :

- eine Platine mit einer Sensorelektrode , sowie

- eine Abdeckplatte , die sowohl mechanisch flexibel als auch elektrisch leitfähig ist .

Die Abdeckplatte dient dazu, die Platine gegenüber einem Äußeren der Sensoreinrichtung, also zu einer der Sensorelektrode abgewandten Seite , hin abzudecken . Die Abdeckplatte kann beispielsweise eine dünne metallische Platte , beispielsweise in der Stärke zwischen 0 , 05 mm und 1 mm, sein, sodass durch Kombination aus Material , also beispielsweise metallischem Material wie beispielsweise Edelstahl , und Bereitstellung als dünner Platte , die gewünschte Kombination aus mechanischer Flexibilität und elektrischer Leitfähigkeit bereitgestellt wird . Die mechanische Flexibilität bewirkt , dass die Abdeckplatte mittels Drückens mit einem Finger eines Bedieners ihren

Abstand gegenüber der Sensorelektrode verringert , und bei Entfernen des Fingers die Rückstellung in die ursprüngliche Position erfolgt . Die genaue Dimensionierung des Zusammenspiels aus Material , Dicke der Abdeckplatte und Abstand der Abdeckplatte von der Sensorelektrode ist in Abhängigkeit von dem konkreten Einsatz zweck und den gewünschten Eigenschaften, beispielsweise mit Hinblick auf die Empfindlichkeit der Sensoreinrichtung, von der umsetzenden Fachperson zu wählen, was allerdings unproblematisch möglich ist , da die Grundparameter hierfür unmittelbar einsichtig sind; das Material muss bei typischen Bediens zenarien ausreichend auslenken, ohne aber die Sensorelektrode zu berühren, und nach dem Ende des Tastens in die Ausgangslage zurückstellen .

Die Abdeckplatte stellt einen Tastbereich für eine Druckbetätigungserfassung bereit . Das bedeutet , dass die Abdeckplatte einen Bereich aufweist , an dem in der oben beschriebenen Weise das Drücken erfolgen kann und hierdurch der Abstand gegenüber der Sensorelektrode verringert wird . Durch diese Funktionalität wird das Grundprinzip des metallisch abgedeckten Drucksensors bereitgestellt : Das Drücken in dem Tastbereich bewirkt durch die herbeigeführte Verringerung des Abstands der Abdeckplatte zu dem Drucksensor eine Erhöhung der Kapazität des Kondensators aus Sensorelektrode und Abdeckplatte , sodass die Ermittlung einer von der Kapazität abhängigen Größe im druckbetätigten Zustand gegenüber der Ermittlung einer von der Kapazität abhängigen Größe im nicht druckbetätigten Zustand einen veränderten Wert ausgibt , aus dem auf die Druckbetätigung geschlossen werden kann .

Als Dielektrikum zwischen Sensorelektrode und Abdeckplatte dient bevorzugt Luft .

Um den Tastbereich im nicht gedrückten Zustand in einem definierten Abstand von der Sensorelektrode zu halten, ist er bevorzugt mit einem Abstandshalter oder mehreren Abstandshaltern in definiertem Abstand von der Platine festgelegt . Die Abstandshalter sind also zwischen der Platine und der Abdeckplatte angeordnet derart , dass der Abstand zwischen Platine und Abdeckplatte einer Höhenerstreckung des Abstandshalters bzw . der Abstandshalter entspricht . Der Abstandshalter lässt dabei einen freien Hohlraum zwischen Abdeckplatte und Sensorelektrode im Bereich des Tastbereichs , sodass mittels einer Druckbetätigung des Tastbereichs der Abstand zwischen der Abdeckplatte und der Platine verringert werden kann .

Erfindungsgemäß ist die Sensorelektrode mit einer Steuer- und Auswerteeinrichtung gekoppelt , um eine von der Kapazität der Sensorelektrode gegenüber der Abdeckplatte abhängige Größe zu ermitteln, um aus der ermittelten Größe heraus eine Druckbetätigung in dem Tastbereich zu detektieren .

Die Steuer- und Auswerteeinrichtung kann beispielsweise eine Anordnung von miteinander gekoppelter Steuereinheit und Auswerteeinheit sein; sie kann j edoch auch als integrierte Schaltung ausgebildet sein . Insbesondere kann die Steuer- und Auswerteeinheit als mit der Sensorelektrode gekoppelter Mikrocontroller ausgeführt sein . Als eine mögliche Variante kann vorgesehen sein, dass die Steuer- und Auswerteeinrichtung auf der Platine der Sensoreinrichtung angeordnet ist .

Das Ermitteln der von der Kapazität der Sensorelektrode gegenüber der Abdeckplatte abhängigen Größe kann auf eine der üblichen, der Fachperson bekannten, Vorgehensweisen erfolgen . Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass als von der Kapazität der Sensorelektrode gegenüber der Abdeckplatte abhängigen Größe eine Anzahl von getakteten Entladevorgängen oder eine Entladezeitdauer erfasst wird, wie es beispielsweise aus der DE 196 17 038 Al bekannt ist . Eine weitere mögliche

Vorgehensweise zur Auswertung mittels Ermittlung einer von der Kapazität der Elektrode gegenüber der Abdeckplatte abhängigen Größe kann beispielsweise vorsehen, dass eine Sample/Hold- Kapazität eines ADC-Eingangs eines Mikrocontrollers , der mit der Sensorelektrode gekoppelt ist , auf eine bekannte Spannung geladen wird, hiernach die unbekannte Kapazität des Sensors auf 0 V entladen wird, und sodann die Sample/Hold-Kapazität und die Sensorelektrode verbunden werden . Die resultierende Spannung über der Gesamtkapazität aus Sensorelektrode und Sample/Hold-Kapazität wird sodann gemessen und vom ADC in einen digitalen Wert umgewandelt ; seine Größe ist sodann ein unmittelbares Maß für die Kapazität der Sensorelektrode , und in Abhängigkeit dieser Größe kann darauf geschlossen werden, ob eine Druckbetätigung des Tastbereichs stattfindet oder nicht stattfindet .

Erfindungsgemäß ist bei der vorliegend vorgestellten Sensoreinrichtung vorgesehen, dass die Abdeckplatte mit der Steuer- und Auswerteeinrichtung gekoppelt ist , mit welcher auch die Sensorelektrode gekoppelt ist , wobei erfindungsgemäß die Steuer- und Auswerteeinrichtung eingerichtet ist , das elektrische Potenzialniveau der Abdeckplatte umzuschalten . Im Gegensatz zu den oben erwähnten, bekannten Drucksensoren, bei denen eine metallische Abdeckplatte auf einem festen Potenzial , insbesondere auf Massepotenzial , liegt , ist bei der hier vorgestellten Entwicklung die Neuerung vorgesehen, dass die Abdeckplatte auf ein gezielt veränderliches elektrisches Potenzial gelegt werden kann . So kann durch gezieltes Schalten durch die Steuer- und Auswerteeinrichtung das elektrische Potential der Abdeckplatte eingestellt werden, und dadurch können die Eigenschaften der Sensoreinrichtung gezielt eingestellt werden . Durch diese , bislang nicht bekannte , Vorgehensweise , kann erreicht werden, dass ohne aufwändige bauliche Veränderungen die ohnehin vorhandenen Bestandteile der Sensoreinrichtung j e nach Ansteuerung durch die Steuer- und Auswerteeinrichtung unterschiedliche Funktionalitäten einnehmen können . Die Frage , welche Funktonalität zu welchem Zeitpunkt eingenommen wird, kann über entsprechende Programmierung der Steuer- und Auswerteeinrichtung gezielt beeinflusst werden und ist dadurch ohne größeren Aufwand und kostenef fi zient umsetzbar .

Gemäß einer vorteilhaften Aus führungs form der Sensoreinrichtung kann beispielsweise vorgesehen sein, dass die Steuer- und Auswerteeinrichtung in einem Druckbetätigungserfassungsmodus eingerichtet ist , das elektrische Potentialniveau der Abdeckplatte auf Massepotential oder auf vorgegebenes Referenzpotential zu schalten, und bei dem auf Massepotential oder vorgegebenem Referenzpotential geschalteten Potentialniveau der Abdeckplatte die Druckbetätigung in dem Tastbereich mittels Ermittlung der von der Kapazität der Sensorelektrode gegenüber der Abdeckplatte abhängigen Größe zu detektieren . Es ist demnach zumindest ein Modus der Steuer- und Auswerteeinrichtung vorgesehen, in welchem durch Ableiten der auf der Abdeckplatte vorhandenen Ladungsträger oder auf Einstellen auf ein vorgegebenes Potenzialniveaus die oben beschriebene Funktionalität herbeigeführt wird, gemäß welcher die Steuer- und Auswerteeinrichtung eine Kapazität der Sensorelektrode gegenüber der Abdeckplatte oder eine von der Kapazität der Sensorelektrode gegenüber der Abdeckplatte abhängige Größe auswerten kann, um mittels Ermittlung der Kapazität beziehungsweise der von der Kapazität der Sensorelektrode gegenüber der Abdeckplatte abhängigen Größe zu detektieren, ob eine Druckbetätigung in dem Tastbereich vorliegt oder nicht .

Besonders bevorzugt ist die Steuer- und Auswerteeinrichtung alternativ oder zusätzlich dazu eingerichtet , in einem

Annäherungserfassungsmodus die Abdeckplatte als Annäherungserfassungselektrode zu schalten . Das bedeutet , dass die mit der Abdeckplatte gekoppelte Steuer- und Auswerteeinrichtung die Kapazität der Abdeckplatte gegenüber der Umgebung ermittelt . Diese Ermittlung der Kapazität der Abdeckplatte gegenüber der Umgebung erfolgt dabei insbesondere im nicht betätigten Modus des Tastbereichs , sodass eine Veränderung der Kapazität der Abdeckplatte gegenüber der Umgebung auf eine Veränderung der Umgebung schließen lässt , beispielsweise auf eine Annäherung einer Hand eines bedienen aus . Die Abdeckplatte wird also temporär wie eine dem Fachmann bekannte Annäherungserfassungselektrode genutzt und für die Detektion von Annäherungen ausgewertet , gegenüber den bekannten Annäherungserfassungselektrode lediglich mit dem Unterschied, dass die Annäherungserfassungselektrode außerhalb des Annäherungserfassungsmodus , wie oben beschrieben, auf Massepotenzial oder auf ein vorgegebenes Referenzpotenzial geschaltet werden kann, und sie dadurch ihre Funktionalität als Annäherungserfassungselektrode temporär verliert und sie stattdessen als Bereitstellung für einen Tastbereich bei einer Druckbetätigungserfassung genutzt wird .

Die Auswertung der Kapazität oder einer von der Kapazität der als Annäherungserfassungselektrode geschalteten Abdeckplatte kann auf beliebige dem Fachmann bekannte Weise erfolgen, beispielsweise über die Ermittlung von Ladezyklen mit bekannten Ladungsmengen oder über die Ermittlung von Entladezylklen hin zu Entladekapazitäten bekannter Größe oder mittels Ermittlung von Entladezeiträumen .

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung kann vorgesehen sein, dass die Steuer- und Auswerteeinrichtung eingerichtet ist , in einem Annäherungserfassungsmodus die auf der Platine angeordnete Sensorelektrode potential frei , das heißt : floating, zu schalten, um die Annäherungserfassung durch die

Abdeckplatte zu begünstigen Gemäß einer vorteilhaften Weiterentwicklung kann ferner vorgesehen sein, dass auf der Platine eine zweite Sensorelektrode angeordnet ist . Die zweite Sensorelektrode ist bevorzugt weiter von der Abdeckplatte beabstandet ist als die erste Sensorelektrode . Beispielsweise kann die erste Sensorelektrode auf einer ersten Oberfläche der Platine angeordnet sein, welche der Abdeckplatte zugewandt ist , und die zweite Sensorelektrode auf einer zweiten Oberfläche der Platine angeordnet sein, welche der Abdeckplatte abgewandt ist . Dadurch wird eine mehrlagige Platine bereitgestellt , welche verschiedene Sensoren aufweist , die, j e nach Beschaltung, unterschiedliche Funktionalitäten bereitstellen können . Bevorzugt ist auch die zweite Sensorelektrode mit der Steuer- und Auswerteeinrichtung gekoppelt .

Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass die mit der zweiten Sensorelektrode gekoppelte Steuer- und Auswerteeinrichtung eingerichtet ist , in einem Annäherungserfassungsmodus die zweite Sensorelektrode auf ein Massepotential zu schalten . In einem solchen Fall , in welchem die zweite Sensorelektrode auf ein Massepotenzial geschaltet ist und die erste Sensorelektrode Potenzial f rei gelegt ist , d . h . : floating, kann mit der im Annäherungserfassungsmodus geschalteten Abdeckplatte ein nach oben, also in den von der Abdeckplatte wegweisenden Raum, orientierter Erfassungsbereich der Annäherungselektrode besonders wirksam realisiert werden .

Die Steuer- und Auswerteeinrichtung ist besonders bevorzugt eingerichtet , die Beschaltung der Sensorelektrode und der Abdeckplatte zwischen einem Druckbetätigungserfassungsmodus und einem Annäherungserfassungsmodus im zeitlichen Multiplexbetrieb zu alternieren .

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Steuer- und Auswerteeinrichtung eingerichtet ist , in einem regulären Betrieb die Abdeckplatte in dem Annäherungserfassungsmodus zu betreiben, wobei weiterhin vorgesehen ist , dass die Zuschaltung eines Druckbetätigungsmodus erfolgt , nachdem die als Annäherungselektrode geschaltete Abdeckplatte eine Annäherung erfasst hat . In diesem Fall kann also ganz gezielt der Betrieb des Druckbetätigungsmodus davon abhängig gemacht werden, dass aufgrund der erfassten Annäherung die Wahrscheinlichkeit hoch ist , dass ein Bediener sich der Sensoreinrichtung genähert hat , und zwar mit dem Ziel der Druckbetätigung der Sensoreinrichtung . Diese Vorgehensweise hat den Vorteil , dass während der längsten Zeit lediglich der Betrieb des Annäherungserfassungsmodus , nicht aber des Druckbetätigungsmodus , erfolgt , sodass ein reduzierter Energiebedarf erreicht werden kann . Dabei kann beispielsweise vorgesehen sein, dass eine Auswertung der Annäherungselektrode lediglich mit vergleichsweise geringer Frequenz erfolgt , beispielsweise in der Größenordnung von 0 , 01-5 Hz , was sich in vielen Bediens zenarien als praktikable Häufigkeit erwiesen hat .

In einer alternativen weitergebildeten Aus führungs form kann vorgesehen sein, dass die Steuer- und Auswerteeinrichtung eingerichtet ist , in einem regulären Betrieb die Abdeckplatte in dem Annäherungserfassungsmodus zu betreiben, wobei die Zuschaltung des Druckbetätigungsmodus mit einer ersten Häufigkeit pro Zeiteinheit erfolgt . In dieser alternativen Umsetzung ist weiterhin vorgesehen, dass dann, wenn die als Annäherungselektrode geschaltete Abdeckplatte eine Annäherung erfasst hat , die Zuschaltung des Druckbetätigungsmodus in einer zweiten Häufigkeit pro Zeiteinheit herbeigeführt wird, wobei die zweite Häufigkeit pro Zeiteinheit größer ist als die erste Häufigkeit pro Zeiteinheit . Im Unterschied zu der ersten Umsetzung ist in dem regulären Betrieb der

Druckbetätigungsmodus nicht vollständig stillgelegt , sondern er ist lediglich mit geringerer Auswertungshäufigkeit betrieben .

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Aus führungs form der Sensoreinrichtung kann beispielsweise vorgesehen sein, dass die Steuer- und Auswerteeinrichtung eingerichtet ist , eine detektierte Druckbetätigung nur unter der Voraussetzung als plausibilisiert detektierte Druckbetätigung festzulegen, dass innerhalb eines festgelegten Maximal zeitraums vor der detektierten Druckbetätigung wenigstens eine Annäherungserfassung, bevorzugt eine auf der Steuer- und Auswerteeinrichtung hinterlegten Minimal zahl von Annäherungserfassungen, festgestellt wurde . Das bedeutet , dass eine Druckbetätigung nur dann eine Auslösung einer Funktion, beispielsweise an einem Fahrzeug, an welchem die Sensoreinrichtung angeordnet ist , zur Folge hat , wenn neben der erkannten Druckbetätigung eine weitere Bedingung erfüllt ist , nämlich die Bedingung, dass in einem festgelegten Maximal zeitraum vor der Druckbetätigung die Annäherungserfassung erfolgt ist . Das Erkennen einer Druckbetätigung und davon abhängig das Auslösen einer Funktion setzt dadurch zwingend voraus , dass in zwei unterschiedlichen Erfassungsmodi , und dadurch mit der Sensorelektrode und der Abdeckplatte mit zwei unterschiedlichen Sensoren, eine Kapazitätsänderung erkannt worden ist , welche insgesamt sowohl auf eine Annäherung als auch auf eine Druckbetätigung schließen lassen . Insgesamt findet dadurch eine Plausibilisierung der erkannten Druckbetätigung statt , sodass beispielsweise durch Anomalien herbeigeführte Druckbetätigungen ausgeschlossen werden können . Weiterhin kann beispielsweise eine ohne Annäherung erfolgte Druckbetätigung, beispielsweise durch Hagelschlag oder im Regenfall , zuverlässig von einer intendierten Druckbetätigung unterschieden werden, da nur zweitere eine vorherige Annäherung mittels der im Annäherungserfassungsmodus geschalteten Abdeckplatte aufweist . Die Realisierung kann beispielsweise erfolgen, indem mit einer erkannten Annäherung ein Zeitmesser der Steuer- und Auswerteeinrichtung gestartet wird, der bis zu dem Ende des Maximal zeitraums oder zumindest bis zu dem Ende des Maximal zeitraums läuft, und die Steuer- und Auswerteeinrichtung eine mit der Sensorelektrode erfasste Druckbetätigung nur dann als plausible Druckbetätigung akzeptiert , wenn diese Druckbetätigung vor Ende des Maximal zeitraums stattgefunden hat . Ferner kann die Steuer- und Auswerteeinrichtung beispielsweise eingerichtet sein, eine Ausgabe eines Freigabesignals , das beispielsweise von einer zentralen Steuereinheit eines Fahrzeugs als Auslöser einer Funktionalität genutzt werden kann, zu veranlassen, sobald eine Druckbetätigung als plausible Druckbetätigung erkannt worden ist , und eine Druckbetätigung als nicht plausibel und folgenlos zu verwerfen, wenn sie mit Ende des Maximal zeitraums nicht als plausible Druckbetätigung bestätigt werden konnte .

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Aus führungs form der Sensoreinrichtung ist vorgesehen, dass der Abstandshalter eine inkompressible Folie , beispielsweise aus Polyester, oder ein PCB ist . Das Akronym PCB bezeichnet eine Leiterplatte , die als Träger für elektronische Bauteile vorgesehen ist , und die beispielsweise als Dünnstleiterplatte , als Glas faserplatte , aus Teflon, aus Aluminiumoxid oder allgemein aus einer Keramik bestehen kann . Auch als Polyesterf olie ausgebildete Leiterpatten können vorgesehen sein . Die Dicke der inkompressiblen Folie oder des PCB beträgt bevorzugt weniger als 2 mm, besonders bevorzugt weniger als 1 mm .

Ein weiterer Gedanke der Erfindung betri f ft ein Verfahren zur Herstellung eines Fahrzeugtürgri f fs mit einer Sensoreinrichtung . Ein derartiges Verfahren weist insbesondere die nachfolgend genannten Schritte auf :

- Eine Sensoreinrichtung der eingangs genannten Art oder eine ihrer Weiterbildungen wird in einem Hohlraum des Fahrzeugtürgri f fs positioniert . Die Sensoreinrichtung wird derart innerhalb des Hohlraums positioniert , dass die Abdeckplatte zu einer Innenwandung des Hohlraums weisend gerichtet wird, deren korrespondierender Außenbereich ein äußerer Tastendruckbereich des Fahrzeug Türgri f f ist . Dabei bleibt j edoch ein Zwischenraum zwischen der Abdeckplatte und dem Hohlraum bestehen, was den Vorteil hat, dass die Positionierung der Sensoreinrichtung innerhalb des Hohlraums ohne enge Fertigungstoleranzen durchgeführt werden kann, sodass eine kostengünstige Herstellung gefördert wird . Die Sensoreinrichtung wird an dieser Stelle fixiert , beispielsweise mithil fe eines entsprechenden Stecksystems oder mittels Klebens oder mittels Vergießens mit einer Vergussmasse , bevorzugt einer aushärtenden Vergussmasse , und beispielsweise aus einem Kunststof f .

- Anschließend erfolgt ein Verfüllen eines verbliebenen Zwischenraums , der zwischen der Abdeckplatte und der Innenwandung noch vorliegt , und zwar mit einem aushärtenden, elektrisch nichtleitenden Vergussmaterial hoher mechanischer Härte . Als Vergussmaterial kommt beispielsweise ein Materialin Frage , welches eine ausreichend hohe mechanische Härte aufweist , um ein Drücken in dem Tastbereich aufgrund des nicht nachgebenden ausgehärteten Vergussmaterials über das Vergussmaterial hin auf den Tastbereich auf der Abdeckplatte der Sensoreinrichtung zu übertragen . Als geeignetes Vergussmaterial kann beispielsweise ein Epoxidharz verwendet werden .

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile des Gegenstands der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Zusammenhang mit den Zeichnungen, in denen beispielhaft Aus führungs formen der Erfindung dargestellt sind .

Es versteht sich, dass die vorstehend wie auch die nachfolgend erläuterten Merkmale nicht nur in der j eweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombination miteinander oder in Alleinstellung verwendbar sind .

Es zeigen :

Fig . 1 : ein Aus führungsbeispiel einer Sensoreinrichtung;

Fig . 2 : ein weiteres Aus führungsbeispiel einer Sensor einrichtung;

Fig . 3 : eine Darstellung eines Fahrzeugtürgri f fs zur Erläuterung eines Verfahrens zur Herstellung des Fahrzeugtürgri f fs .

Fig . 1 ist eine Sensoreinrichtung 1 zu entnehmen . Diese kann beispielsweise zur Erfassung von Annäherungen sowie zur Erfassung von Druckbetätigung in automobilen Anwendungs feldern dienen .

Die Sensoreinrichtung 1 weist eine Platine 2 auf , die an einer ihrer Oberflächen eine metallische Sensorelektrode 3 aufweist . Die metallische Sensorelektrode 3 kann eine leitfähige Platte sein, sie kann aber auch als auf der Platine auf gedruckter Leiter ausgeführt sein . Die Sensorelektrode 3 ist mit einer Steuer- und Auswerteeinrichtung 7 gekoppelt , die beispielsweise als Mikrocontroller ausgeführt sein kann .

In einem definierten Abstand von der Sensorelektrode 3 ist eine sowohl mechanisch flexible als auch elektrisch leitfähige Abdeckplatte 4 angeordnet . Die Abdeckplatte 4 dient zur Abdeckung der Platine 2 inklusive der auf der Platine angeordneten Sensorelektrode gegenüber einem Äußeren A der Sensoreinrichtung 1 hin . Die Abdeckplatte 4 dient weiterhin dazu, einen Tastbereich 6 bereitzustellen, der von einem Bediener B für eine Druckbetätigungserfassung genutzt werden kann . Die Abdeckplatte 4 und der Tastbereich 6 sind mit Abstandshaltern 5 , 5 ' in definiertem Abstand von der Platine 2 festgelegt . Der Abstandshalter 5 , 5 ' ist beispielsweise eine inkompressible Folie oder ein PCB ist , bevorzugt mit einer Dicke von weniger als 2 mm, besonders bevorzugt mit einer Dicke von weniger als 1 mm .

Dabei ist ein Hohlraum H zwischen dem Tastbereich 6 der Abdeckplatte 4 und der Sensorelektrode 3 freigehalten, wodurch während einer Druckbetätigung des Tastbereichs 6 der Abstand zwischen der Abdeckplatte 4 und der Platine 2 verringert wird . Die dadurch herbeigeführte Veränderung der Kapazität des Gebildes aus Sensorelektrode 3 und Abdeckplatte 4 wird von der Steuer- und Auswerteeinheit 7 erfasst und zur Erkennung einer Druckbetätigung genutzt . Dies erfolgt in einem Modus , in dem die Abdeckplatte auf festgelegtem Potential , bevorzugt Massepotenzial , liegt . Die Abdeckplatte 4 ist wie auch die Sensorelektrode 2 mit der Steuer- und Auswerteeinheit 7 gekoppelt , und das Potenzial der Abdeckplatte 4 kann mittels der Steuer- und Auswerteeinheit 7 umgeschaltet werden .

Dadurch, dass das Potenzial der Abdeckplatte veränderlich ist , ist die Sensoreinrichtung 7 sowohl als Annäherungssensor als auch als Druckbetätigungssensor betreibbar .

Die Sensoreinrichtung, die in der Fig . 2 dargestellt ist , unterscheidet sich von der in Fig . 1 dargestellten Aus führungs form dahingehend, dass auf der von der Abdeckplatte 4 abweisenden Oberfläche der Platine 2 eine zweite Sensorelektrode angeordnet ist , die ebenfalls mit der Steuer- und Auswerteeinrichtung 7 gekoppelt ist . Es liegt also eine Mehrlagenplatine vor, die unterschiedlich beschaltbare , beispielsweise im Multiplexbetrieb beschaltbare , Sensorelektroden aufweist .

Fig . 3 ist eine Darstellung eines Fahrzeugtürgri f fs 9 zu entnehmen, anhand welcher sich ein Verfahren zur Herstellung des Fahrzeugtürgri f fs nachvoll ziehen lässt, welcher eine Sensoreinrichtung 1 aufweist, wie sie beispielsweise in Fig. 1 oder in Fig. 2 abgebildet ist. Um einen derartigen Fahrzeugtürgriff 9 herstellen zu können, kann beispielsweise eine Verfahrensweise vorgenommen werden, die mit der Bereitstellung eines Fahrzeugtürgriffkörpers 9' beginnt. Der Fahrzeugtürgriffkörper 9' weist einen Hohlraum 10 auf. In den Hohlraum 10 hinein wird eine Sensoreinrichtung 1 positioniert. Die Positionierung der Sensoreinrichtung 1 innerhalb des Hohlraums 10 erfolgt in einer solchen Weise, dass die Abdeckplatte 4 zu einer mit einem äußeren Tastdruckbereich 11 des Fahrzeugtürgriffs korrespondierenden Innenwandung 11' gerichtet ist. An der Stelle, des Fahrzeugtürgriffs 9, an dem das Betätigen mittels Tastdrucks erfolgt, also dem Tastdruckbereich 11, liegt der Bereich der Wandung vor, dessen Innenseite, also Innenwandung 11' dann frontal zu der Abdeckplatte 4 orientiert ist sowie die Abdeckplatte 4 frontal zu der Innenwandung 11' orientiert ist. Innerhalb des Fahrzeugtürgriffs 9 wird die Sensoreinrichtung 1 an der beschriebenen Position fixiert, beispielsweise mittels Klebens oder Einrastens in entsprechend vorgesehene Rastklemmen. Um die Weitergabe einer im Tastdruckbereich 11 erfolgten Druckbetätigung hin zu der Abdeckplatte zu ermöglichen, ist noch die Bereitstellung einer mechanisch ausreichend steifen mechanischen Kopplung zwischen Innenwandung 11' und Abdeckplatte 4 erforderlich. Um diese zu erhalten, wird der verbliebene Zwischenraum zwischen der Abdeckplatte 4 und der Innenwandung 11' mit einem aushärtenden, elektrisch nichtleitenden Vergussmaterial 12 hoher mechanischer Härte vergossen, beispielsweise mit einem Epoxidharz.

Claims

Patentansprüche

1. Sensoreinrichtung (1) , bevorzugt für ein Kraftfahrzeug, aufweisend eine Platine (2) mit einer Sensorelektrode (3) , eine sowohl mechanisch flexible als auch elektrisch leitfähige Abdeckplatte (4) , zur Abdeckung der Platine (2) gegenüber einem Äußeren der Sensoreinrichtung (1) hin, wobei die Abdeckplatte (4) einen Tastbereich (6) für eine Druckbetätigungserfassung bereitstellt, wobei der Tastbereich bei einer Druckbetätigung des Tastbereichs (6) den Abstand zwischen der Abdeckplatte (4) und der Platine (2) verringernd ausgebildet ist, wobei die Sensorelektrode (3) mit einer Steuer- und Auswerteeinrichtung (7) gekoppelt ist zur Ermittlung einer von der Kapazität der Sensorelektrode (3) gegenüber der Abdeckplatte (4) abhängigen Größe, wobei die Abdeckplatte (4) mit der Steuer- und Auswerteeinrichtung (7) gekoppelt ist, und die Steuer- und Auswerteeinrichtung (7) eingerichtet ist, das elektrische Potentialniveau der Abdeckplatte (4) umzuschalten.

2. Sensoreinrichtung (1) nach Anspruch 1, wobei der Tastbereich (6) mit einem Abstandshalter (5, 5') oder mehreren Abstandshaltern (5, 5') derart in definiertem Abstand von der Platine (2) festgelegt ist, dass bei einer Druckbetätigung des Tastbereichs (6) der Abstand zwischen der Abdeckplatte (4) und der Platine (2) verringert wird.

3. Sensoreinrichtung (1) nach Anspruch 1 oder nach Anspruch 2, wobei die Steuer- und Auswerteeinrichtung (7) in einem Druckbetätigungserfassungsmodus eingerichtet ist, das elektrische Potentialniveau der Abdeckplatte (4) auf Massepotential oder vorgegebenes Referenzpotential zu schalten, und bei dem auf Massepotential oder vorgegebenem Referenzpotential geschalteten Potentialniveau der Abdeckplatte (4) die Druckbetätigung in dem Tastbereich (6) mittels Ermittlung der von der Kapazität der Sensorelektrode

(3) gegenüber der Abdeckplatte (4) abhängigen Größe zu detektieren .

4. Sensoreinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Steuer- und Auswerteeinrichtung (7) eingerichtet ist, in einem Annäherungserfassungsmodus die Abdeckplatte (4) als kapazitive Annäherungserfassungselektrode zu schalten.

5. Sensoreinrichtung (1) nach Anspruch 4, wobei die Steuer- und Auswerteeinrichtung (7) eingerichtet ist, in einem Annäherungserfassungsmodus die auf der Platine (2) angeordnete Sensorelektrode (3) potentialfrei, das heißt: „floating", zu schalten .

6. Sensoreinrichtung (1) nach Anspruch 4, wobei die Steuer- und Auswerteeinrichtung (7) eingerichtet ist, in einem Annäherungserfassungsmodus die auf der Platine (2) angeordnete Sensorelektrode (3) auf ein Massepotential zu schalten.

7. Sensoreinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei auf der Platine (2) eine zweite Sensorelektrode (8) angeordnet ist.

8. Sensoreinrichtung (1) nach Anspruch 7, wobei die zweite Sensorelektrode (8) weiter von der Abdeckplatte (4) beabstandet ist als die erste Sensorelektrode (3) .

9. Sensoreinrichtung (1) nach Anspruch 7 oder nach Anspruch

8, wobei die Steuer- und Auswerteeinrichtung (7) eingerichtet ist, in einem Annäherungserfassungsmodus die zweite

Sensorelektrode (8) auf ein Massepotential zu schalten

10. Sensoreinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 4 bis 9, wobei die Steuer- und Auswerteeinrichtung (7) eingerichtet ist, die Beschaltung der Sensorelektrode und der Abdeckplatte (4) zwischen einem Druckbetätigungserfassungsmodus und einem

Annäherungserfassungsmodus im zeitlichen Multiplexbetrieb zu alternieren .

11. Sensoreinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 4 bis

10, wobei die Steuer- und Auswerteeinrichtung (7) eingerichtet ist, in einem regulären Betrieb die Abdeckplatte (4) in dem Annäherungserfassungsmodus zu betreiben, und die Zuschaltung des Druckbetätigungsmodus herbeizuführen, nachdem die als Annäherungselektrode geschaltete Abdeckplatte (4) eine Annäherung erfasst hat, oder die Steuer- und Auswerteeinrichtung (7) eingerichtet ist, in einem regulären Betrieb die Abdeckplatte (4) in dem Annäherungserfassungsmodus bei Zuschaltung des Druckbetätigungsmodus in einer ersten Häufigkeit pro Zeiteinheit, und die Zuschaltung des Druckbetätigungsmodus in einer zweiten Häufigkeit pro Zeiteinheit herbeizuführen, nachdem die als Annäherungselektrode geschaltete Abdeckplatte (4) eine Annäherung erfasst hat, wobei die zweite Häufigkeit pro Zeiteinheit größer ist als die erste Häufigkeit pro Zeiteinheit .

12. Sensoreinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 4 bis

11, wobei die Steuer- und Auswerteeinrichtung (7) eingerichtet ist, eine detektierte Druckbetätigung nur unter der Voraussetzung als plausibilisiert detektierte Druckbetätigung festzulegen, dass innerhalb eines festgelegten Maximalzeitraums vor der detektierten Druckbetätigung wenigstens eine Annäherungserfassung, bevorzugt eine auf der Steuer- und Auswerteeinrichtung (7) hinterlegten Minimalzahl von Annäherungserfassungen, festgestellt wurde, und anderenfalls die detektierte Druckbetätigung als nicht plausibilisiert detektierte Druckbetätigung verworfen wird.

13. Sensoreinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Abstandshalter (5, 5') eine inkompressible Folie oder ein PCB ist, bevorzugt mit einer Dicke von weniger als 2 mm, besonders bevorzugt mit einer Dicke von weniger als 1 mm.

14. Verfahren zur Herstellung eines Fahrzeugtürgriffs (9) mit einer Sensoreinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend die Schritte:

- Bereitstellen eines Fahrzeugtürgriffkörpers (9') mit einem Hohlraum (10) ;

- Positionieren der Sensoreinrichtung (1) in dem Hohlraum

(10) des Fahrzeugtürgriffkörpers mit Ausrichtung der Abdeckplatte (4) zu einer mit einem äußeren Tastdruckbereich

(11) des Fahrzeugtürgriffs korrespondierenden Innenwandung (11') und hiernach Fixieren der Sensoreinrichtung (1) ;

- Verfüllen eines verbliebenen Zwischenraums zwischen der Abdeckplatte (4) und der Innenwandung (11') mit einem aushärtenden, elektrisch nichtleitenden Vergussmaterial (12) hoher mechanischer Härte.

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Vergussmaterial (12) ein Epoxidharz ist