WO2003071067A1 - Elektronische steuerschaltung mit einem annäherungssensor und einem sender-empfänger für ein fahrzeugtür-schliesssystem - Google Patents

Elektronische steuerschaltung mit einem annäherungssensor und einem sender-empfänger für ein fahrzeugtür-schliesssystem Download PDF

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WO2003071067A1
WO2003071067A1 PCT/CH2003/000114 CH0300114W WO03071067A1 WO 2003071067 A1 WO2003071067 A1 WO 2003071067A1 CH 0300114 W CH0300114 W CH 0300114W WO 03071067 A1 WO03071067 A1 WO 03071067A1
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WO
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control circuit
circuit board
proximity sensor
induction coil
circuit according
Prior art date
Application number
PCT/CH2003/000114
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Inventor
Bernard Laurent
Benedikt Scheller
Peter Kull
Karl-Heinz Schneider
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Schaffner Emv Ag
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Publication date
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Priority to EP03701426A priority patent/EP1476621A1/de
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    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E05LOCKS; KEYS; WINDOW OR DOOR FITTINGS; SAFES
    • E05BLOCKS; ACCESSORIES THEREFOR; HANDCUFFS
    • E05B81/00Power-actuated vehicle locks
    • E05B81/54Electrical circuits
    • E05B81/64Monitoring or sensing, e.g. by using switches or sensors
    • E05B81/76Detection of handle operation; Detection of a user approaching a handle; Electrical switching actions performed by door handles
    • E05B81/78Detection of handle operation; Detection of a user approaching a handle; Electrical switching actions performed by door handles as part of a hands-free locking or unlocking operation
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E05LOCKS; KEYS; WINDOW OR DOOR FITTINGS; SAFES
    • E05BLOCKS; ACCESSORIES THEREFOR; HANDCUFFS
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    • E05B81/54Electrical circuits
    • E05B81/64Monitoring or sensing, e.g. by using switches or sensors
    • E05B81/76Detection of handle operation; Detection of a user approaching a handle; Electrical switching actions performed by door handles
    • E05B81/77Detection of handle operation; Detection of a user approaching a handle; Electrical switching actions performed by door handles comprising sensors detecting the presence of the hand of a user

Definitions

  • the present invention relates to an electronic control circuit for a car door locking system and a car door handle with such a system.
  • the present invention also relates to a car door handle with a cavity in which an electronic control circuit is housed.
  • a car door locking system is unlocked by means of an electronic control circuit integrated in the car door handle, that is, from a state that prevents opening of the door or flap to a state that enables opening of the door or flap.
  • a contactless portable data carrier for example in a chip card or in a key fob.
  • the data query is triggered by a mechanical switching element, or by a proximity sensor, which triggers the forwarding of a data query to the external portable data carrier when a person approaches the handle.
  • the data carrier for example a transponder
  • the control circuit only releases the door when the identification is valid.
  • Proximity sensors that use an infrared or ultrasound sensor system are known. They have the disadvantage of being very sensitive to dirt or external noise. Microswitches and pressure sensors have also been used, but they react late (when the user actually touches the handle). This delayed data query and the subsequent reaction time of the unlocking mechanism make such systems uncomfortable. In some cases, this means that the locking system at the first Actuation of the handle is not yet unlocked and the person requesting access has to touch the handle again to unlock the door.
  • WO9741322 describes a system in which at least one electrode is installed in the handles and a counter electrode is attached in the part of the door opposite the handle. An electrical field is built up between the two electrodes, which is used to determine the access request of a person reaching for a handle. As soon as a hand is between the handle and the opposite part of the door, a data query is sent to the external data carrier. To send the data request, an electromagnetic transmitter-receiver with an induction coil is used in this system. The proximity sensor electrodes are formed by the induction coil and / or by the chrome-plated cover of the handles.
  • this system has the disadvantage that it only reacts when a hand comes between the handle and the opposite part of the door, so only insignificantly before touching the handle.
  • An object of the present invention is to improve the reliability of such a system.
  • the reliability of the hand sensing depends on the condition of the proximity sensor electrodes. Dirt, water, snow, scratches or dents affect the capacity between the electrode in the handle and the electrode in the door. In some cases, this means that unwanted data queries are triggered or, conversely, that approaching hands are sensed too late, or under certain circumstances only after several attempts. It has also been found within the scope of the invention that the proximity sensor electrodes are disturbed by the induction coil and that disruptive charges arrive on these electrodes when a data query is sent, so that the capacitance between the proximity sensors and the earth is measured incorrectly.
  • Another object of the present invention is to solve these problems and to offer an electronic control circuit which is less sensitive to scratches, dirt, water and electrostatic disturbances, in particular disturbances from the induction coil.
  • an electronic control circuit for an auto door locking system which contains the following features: a control unit with at least one induction coil in order to forward a data query to an external contactless data carrier and to trigger the unlocking of the auto door locking system if a valid response is received from the named data carrier, a proximity sensor with at least one proximity sensor electrode to initiate the forwarding of said data query when a person approaches said proximity sensor electrode, said proximity sensor electrodes and said induction coil being housed in the exterior door handle of a car, an electrostatic shield between said proximity sensor electrode and said induction coil.
  • This also has the advantage that a very sensitive proximity sensor can be used which can sense a person requesting access very early on and whose electrodes can be covered by a housing and / or a sprayed material, which provides additional protection against scratches, Allows dirt, water, damage and dents.
  • Fig. 1 shows the handle of a pull handle and part of a vehicle door in cross section.
  • Fig. 2 shows the control circuit shown in perspective
  • Fig. 3 is a schematic of the electronic control circuit.
  • Fig. 4 is a perspective variant of the control circuit
  • FIG. 1 shows a vehicle door pull handle, which comprises an inner part 9 fastened to the vehicle door and a handle 7 designed as a bow handle.
  • the handle 7 comprises a handle dome 70 which, with the end facing away from the handle 7, projects into the interior 90 of the vehicle door and is connected to the automatic door locking system, which is not shown for reasons of clarity.
  • the auto door locking system is unlocked via the vehicle central locking system in order to free the handle dome 70 and thus the handle 7.
  • the handle 7 can be pulled outwards to open the vehicle door.
  • the handle 7 can be rotated about the joint 71 shown.
  • the door could open automatically after recognition of a valid identification of the person requesting access.
  • the electronic control circuit 1 is accommodated in the handle 7 in the handle 7 , which is intended to enable the authorized user to trigger the unlocking of the car door locking system in the most convenient way possible.
  • the control circuit 1 is connected to the auto door locking system inside the vehicle by connecting cables 12. It is preferably powered by these connecting cables from the car battery. In the event of a power failure, the door can preferably be opened by means of a locking cylinder (not shown) with a key provided for such cases.
  • the control circuit includes a touch sensor 22 which is a
  • Signal triggers as soon as the user places a finger (especially a thumb) on the outer side of the handle.
  • a proximity sensor 5 triggers another signal when a hand or another earthed object approaches, in particular in the case of a hand approaching the space between the handle 7 and the inner part of the handle 9.
  • these signals are transmitted by a control unit 20 with a microcontroller and at least one induction coil 3 interpreted to forward a data query to an external contactless data carrier, not shown.
  • the data carrier preferably consists of a transponder (which can be integrated, for example, in a chip card or in a key holder) and is "woken up" by this data query. If the data query is addressed to him, he responds with a response that includes an identification of the data carrier or that is signed with such an identification. The response is received by the electronic control unit 20 in the handle 7 in order to trigger the unlocking of the car door locking system if it contains the expected identification or if it was signed with this expected identification. In a further embodiment, the control unit 20 is only partially embedded in the handle 7.
  • the control circuit 1 is described in more detail in connection with FIGS. 2 and 3. It comprises a printed circuit board 2 on which all components 20, 21, 22, 3,4,5, 120 are mounted.
  • the circuit board 2 preferably has a thickness of 0.3 mm or less, but preferably of 0.2 mm or less, and is therefore flexible and less prone to breakage. It is housed in a synthetic insulating housing 13, which longitudinally fills most of the cavity 72 in the handle 7.
  • the control unit 20 is mounted on the left-hand side of the printed circuit board 2, which comprises a plurality of electronic SMD components, including a microcontroller, mounted by a so-called reflow process.
  • the connecting cables 12 are mounted parallel to the printed circuit board 2 on the right side thereof by the so-called auto-splice method.
  • the main advantage of the Autosplice process compared to other soldering or fastening processes is that it is much less sensitive to shocks, vibrations and changes in temperature.
  • a synthetic seal 121 (made of Santoprene or other elastomer, for example) holds the cables 120 in place and prevents moisture infiltration into the housing.
  • the control circuit 1 also includes a contactless transmitter-receiver in order to exchange data with the external contactless data carrier.
  • the contactless transceiver comprises a resonance circuit with an induction coil 3 and a capacitor 4, which are mounted directly on the printed circuit board 2, as shown schematically in FIG.
  • the induction coil consists of a winding of an electrically insulated wire on a plate-shaped ferromagnetic ferrite core.
  • the capacitance is preferably a ceramic or polypropylene capacitor with a value of approximately 3.3nF to 18nf, but preferably approximately 15 to 18nF. It is used to match the impedance of the transceiver to the driver stage of the microcontroller.
  • the control circuit 1 also includes a proximity sensor with two proximity sensor electrodes 5 in this preferred example in order to sense people who are approaching the handle.
  • the proximity sensor electrodes 5 are electrically connected to the control unit 20 such that the changes in capacitance between the proximity sensor electrodes 5 and the earth caused by the user body are sensed. When a (grounded) person approaches the proximity sensor electrodes 5, the capacitance between these electrodes and the earth is impaired.
  • the control unit 20 preferably determines these small changes in capacity using a charge transfer measurement system, i.e. by switching the unknown capacity with a larger reference capacity via switches.
  • the electrodes 5 each consist of a long, flat, electrically conductive plate on the upper side of the printed circuit board 2 or preferably along this printed circuit board. In this way, the movement of a hand between the bow-shaped outer part 7 of the handle and the vehicle door can be determined quickly and reliably.
  • an electrostatic shield 21 is provided between the proximity sensor electrodes 5 and the induction coil 3. This shielding prevents, among other things, that the Measurement of the capacitance between the proximity sensor electrodes and the earth is disturbed by the induction coil 3 and that parasitic charges reach the sensitive proximity sensor electrodes 5. Since this interference factor is eliminated or at least significantly suppressed by the invention, the sensitivity of the proximity sensor can be increased without increasing the risk of incorrect proximity determinations.
  • the shield consists of two electrically conductive metal plates 21 which separate the induction coil 3 from the two lateral proximity electrodes 5.
  • the plates 21 are mounted perpendicular to and directly on the printed circuit board 2. They are preferably electrically connected to the ground of the circuit 1. If the available space, in particular the permitted height, allows it, the shielding could be made even more efficient; in particular, the circuit board could also be used as a shield.
  • FIG. 2 shows a touch sensor 22 which is mounted on the printed circuit board 2 in such a way that contacts between the hand, in particular the thumb, the user seeking access to the vehicle and the outside of the handle can be determined (on this figure on the left side of the printed circuit board 2).
  • the touch sensor contains a capacitance with an electrode on the outward-facing side of the printed circuit board 2 and another electrode on the inner side of the printed circuit board, which can consist, for example, of the basic interconnects on the assembled side of the printed circuit board.
  • the capacitance of the touch sensor is preferably less than 5pF.
  • the touch sensor also contains a capacitance measurement system to determine the capacitance changes caused by the user finger and to direct them to the named microcontroller.
  • the control unit 20 and the touch sensor 22 are connected to the transmitter-receiver circuit and to the connecting cables 12 via conductor tracks on the printed circuit board 2. These paths run under the induction coil 3, possibly also on the other side of the circuit board and / or through inner layers.
  • the circuit board 2 is accommodated in a synthetic housing 13 which extends substantially through the entire length of the cavity 72 in the handle part 7.
  • the housing 13 and the proximity electrodes 5 are preferably slightly curved in order to adapt to the bowed shape of the handle part 7. Since curved ferrite cores are expensive and since problems with wire winding on a bow-shaped core can arise, only the two ends of the housing 13 are preferably curved, as can be seen in FIG.
  • the core of the coil and thus the entire coil 3 is flexible. Since the circuit board is preferably so thin that it also has a certain flexibility, the adaptation of the control circuit to the bowed shape of the handle part 7 is considerably simplified. In addition, a flexible magnetic core is less breakable than a ferrite core. The reliability of the control circuit is thus significantly increased by reducing its sensitivity to the bumps that are unavoidable in a car door.
  • the flexible core consists of several thin, flexible layers of magnetic material that are held together with flexible fasteners.
  • the magnetic core is formed from an amorphous magnetic material, that is to say from a flexible casting compound in which small particles of a material with high permeability, such as ferrite particles, are cast.
  • the magnetic core is in several parts. For example, it consists of several smaller parts made of a possibly hard magnetic material such as ferrite, which are connected together with a preferably magnetic flexible material.
  • the circuit board 2 with all components is encapsulated in a thermoplastic insulating material which is injected into the cavity and which protects the components from moisture and dirt.
  • a thermoplastic insulating material for example Macromelt
  • a "hot melt” material for example Macromelt
  • the thickness of the sprayed material along the longitudinal axis is therefore greater than at the two longitudinal edges in order to reinforce the structure where there is more space in the handle. It is also possible to reduce the thickness of the spray material above the electrodes 22 and 5 in order not to reduce their sensitivity.
  • FIG. 4 shows a variant of the control circuit in which the proximity electrodes 5 are designed as part of the printed circuit board 2.
  • a longitudinal cut is cut on both sides of the circuit board 2 not far from the two edges.
  • the two separate lateral strips on the edge of the circuit board rise above the level of the circuit board.
  • a longitudinal electrically conductive path is provided on each strip separated in this way, which is connected to the control unit 20 and acts as a proximity sensor electrode.
  • the electrostatic shielding between the proximity electrodes on the two strips and the induction coil 3 is carried out by two electrically conductive metal plates 21 which are mounted perpendicular to the printed circuit board 2.
  • this shielding by means of an interconnect electrically connected to the earth on the inside of each lateral strip of the printed circuit board 2.
  • the outer interconnect acts as a proximity sensor
  • the inner interconnect which is connected to the ground, serves as an electrostatic shield between this sensor and the induction coil.
  • the distance between everyone Proximity sensor electrode and the corresponding shielding interconnect is considerably smaller than the distance between the electrodes and the ferrite core, so that the capacitive influence of the ferrite core on the proximity electrode only plays a minor role.

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  • Lock And Its Accessories (AREA)
  • Switches That Are Operated By Magnetic Or Electric Fields (AREA)

Abstract

Elektronische Steuerschaltung für ein Autotür-Schliesssystem, enthaltend: eine Steuereinheit mit einer Induktionsspule, um eine Datenabfrage an einen externen kontaktlosen Datenträger weiterzuleiten und um die Entsicherung des Autotür-Schliesssystems auszulösen, wenn vom benannten Datenträger eine gültige Antwort empfangen wird, ein Annäherungssensor mit mindestens einer Annäherungselektrode, um die Weiterleitung der Datenabfrage auszulösen, wenn sich eine Person der Annäherungselektrode nähert, wobei die benannten Annäherungssensorelektroden und die benannte Induktionsspule im Aussentür-Handgriff eines Autos untergebracht, eine elektrostatische Abschirmung zwischen der Annäherungselektrode und der Induktionsspule.

Description

Elektronische Steuerschaltung mit einem Annäherungssensor und einem Sender-Empfänger für ein Fahrzeugtür-Schliesssystem
Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektronische Steuerschaltung für ein Autotur-Schliesssystem und einen Autotür-Handgriff mit einem solchen System. Die vorliegende Erfindung betrifft auch einen Autotür-Handgriff, mit einem Hohlraum, in welchem eine elektronische Steuerschaltung untergebracht ist.
Bei solchen Autotür-Schliesssystemen wird mittels einer im Autotür-Handgriff integrierten elektronischen Steuerschaltung ein Autotür- Schliesssystem entsichert, das heisst von einem Zustand der eine Öffnung der Tür oder Klappe verhindert in einen Zustand der eine Öffnung der Tür oder Klappe ermöglicht überführt.
Bei Schliesssystemen der oben genannten Art ist schon bekannt, einer Person Zutritt zu einem Auto über eine Datenabfrage eines kontakt- losen tragbaren Datenträgers (zum Beispiel in einer Chipkarte oder in ' einem Schlüsselhänger) zu ermöglichen. Die Datenabfrage wird durch ein mechanisches Schaltelement ausgelöst, oder durch einen Annäherungssensor, der die Weiterleitung einer Datenabfrage an den externen tragbaren Datenträger auslöst, wenn sich eine Person dem Handgriff nähert. Der Datenträger (zum Beispiel ein Transponder) wird durch die empfangene Datenabfrage "geweckt" und beantwortet sie, indem er eine Identifizierungsmeldung an die Steuerschaltung sendet. Erst im Falle einer gültigen Identifizierung löst die Steuerschaltung die Entsicherung der Tür aus.
Annäherungssensoren, die ein infrarotes- oder Ultraschall-Sensor- system verwenden, sind bekannt. Sie haben den Nachteil, sehr empfindlich auf Verschmutzungen oder externe Störgeräusche zu reagieren. Es wurden auch schon Mikroschalter und Drucksensoren verwendet, die jedoch erst spät (wenn der Benutzer den Handgriff tatsächlich berührt) reagieren. Diese verzögerte Datenabfrage sowie die anschliessende Reaktionszeit des Entsicherungsmechanismus machen solche Systeme unkomfortabel. In manchen Fällen hat dies zur Folge, dass das Schliesssystem bei der ersten Betätigung des Handgriffs noch nicht entsichert ist und die den Zutritt begehrende Person den Handgriff erneut berühren muss, um die Tür zu entsichern.
WO9741322 beschreibt ein System, in welchem in den Hand- griffen mindestens eine Elektrode installiert ist und in dem dem Handgriff gegenüberliegenden Teil der Tür eine Gegenelektrode angebracht ist. Zwischen beiden Elektroden wird ein elektrisches Feld aufgebaut, das dazu benutzt wird, bereits den Zutrittswunsch einer nach einem Handgriff greifenden Person zu ermitteln. Sobald sich eine Hand zwischen dem Handgriff und dem gegenüberliegenden Teil der Türe befindet, wird die Sendung einer Datenabfrage an den externen Datenträger ausgelöst. Um die Datenabfrage zu senden, wird in diesem System ein elektromagnetischer Sender- Empfänger mit einer Induktionsspule verwendet. Die Annäherungssensorelektroden werden durch die Induktionsspule und/oder durch die chrom- plattierte Abdeckung der Handgriffe gebildet.
Dieses System hat jedoch den Nachteil, dass es erst reagiert, wenn eine Hand zwischen den Handgriff und den gegenüberliegenden Teil der Türe kommt, also nur unwesentlich vor dem Berühren des Handgriffs.
Es sind auch Systeme bekannt, in denen kapazitiv wirkende An- näherungssensoren verwendet werden, um den Zutrittswunsch einer nach einem Handgriff greifenden Person schon vor dem Kontakt zwischen der Hand und dem Handgriff zu sensieren. Solche Systeme messen die Kapazität zwischen einer Elektrode im Handgriff und der Erde. Nähert sich eine Person der Elektrode, wird diese Kapazität geändert, was ein Signal auslösen kann, um eine Datenabfrage zu senden. Wird eine solche Elektrode in der unmittelbaren Nähe des elektromagnetischen Sender- Empfängers montiert, wird sie von den Spannungs- und/oder Ladungsänderungen im Sender-Empfänger gestört, so dass falsche Annäherungsversuche ermittelt werden und unerwünschte stromverbrauchende Datenabfragen ausgelöst werden. Dieses Problem wird meistens gelöst, indem die Empfindlichkeit dieser Systeme klein gehalten wird, was den Nachteil hat, dass sie nur kurz vor dem Berühren des Handgriffes reagieren, oder indem die Annäherungssensoren möglichst weit vom Sender-Empfänger montiert werden, was in einem kleinen Handgriff (beispielsweise in einem Ziehhandgriff) nicht möglich ist.
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, die Zuverlässigkeit eines solchen Systems zu verbessern.
Es wurde nämlich festgestellt, dass sich solche Schliesssysteme als ungenügend robust erweisen. Insbesondere die Zuverlässigkeit der Hand- sensierung ist vom Zustand der Näherungssensorelektroden abhängig. Schmutz, Wasser, Schnee, Kratzer oder Beulen beeinträchtigen die Kapazität zwischen der Elektrode im Handgriff und der Elektrode in der Tür. In manchen Fällen hat dies zur Folge, dass ungewünschte Datenabfragen ausgelöst werden oder umgekehrt dass sich annähernden Hände erst zu spät, oder unter Umständen erst nach mehreren Versuchen sensiert werden. Im Rahmen der Erfindung wurde auch festgestellt, dass die Näherungssensorelektroden durch die Induktionsspule gestört werden und dass störende Ladungen auf diesen Elektroden ankommen, wenn eine Datenabfrage gesendet wird, so dass die Kapazität zwischen den Annäherungssensoren und der Erde falsch gemessen wird.
Ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, diese Prob- lerne zu lösen und eine elektronische Steuerschaltung anzubieten, die weniger auf Kratzer, Schmutz, Wasser und elektrostatische Störungen, insbesondere Störungen von der Induktionsspule, empfindlich ist.
Diese Ziele und andere vorteilhafte Eigenschaften, ergeben sich aus einer elektronischen Steuerschaltung gemäss den Ansprüchen. Insbe- sondere werden diese Probleme durch eine elektronische Steuerschaltung für ein Autotur-Schliesssystem gelöst, die folgende Merkmale enthält: eine Steuereinheit mit mindestens einer Induktionsspule, um eine Datenabfrage an einen externen kontaktlosen Datenträger weiterzuleiten, und um die Entsicherung des Autotür-Schliesssystems auszulösen, wenn vom benannten Datenträger eine gültige Antwort empfangen wird, einen Annäherungssensor mit mindestens einer Annäherungssensor- elektrode, um die Weiterleitung der benannten Datenabfrage auszulösen, wenn sich eine Person der benannten Annäherungssensorelektrode nähert, wobei die benannten Annäherungssensorelektroden und die benannte Induktionsspule im Aussentür-Handgriff eines Autos untergebracht sind, eine elektrostatische Abschirmung zwischen der benannten Annäherungssensorelektrode und der benannten Induktionsspule.
Dies hat den Vorteil, dass elektrostatische Ladungen und/oder elektrische Spannungen auf der Induktionsspule die Annäherungssensor- elektrode nicht oder zumindest wesentlich weniger beeinträchtigen, so dass die Kapazität zwischen den Annährungssensoren und der Erde richtig ermittelt wird. Dank dieser elektrostatischen Abschirmung kann somit eine sich nähernde Person zuverlässig und wenn nötig auch unmittelbar nach der Sendung einer Datenabfrage durch die Induktionsspule, sensiert werden.
Dies hat auch den Vorteil, dass ein sehr empfindlicher Annäherungssensor verwendet werden kann, der eine den Zutritt begehrende Person sehr früh sensieren kann und dessen Elektroden durch ein Gehäuse und/oder ein gespritztes Material abgedeckt werden kann, was einen zu- sätzlichen Schutz vor Kratzern, Schmutz, Wasser, Beschädigungen und Beulen ermöglicht.
Im folgenden werden anhand der beigefügten Zeichnungen bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 die Handhabe eines Ziehhandgriffs und einen Teil einer Fahrzeugtür im Querschnitt.
Fig. 2 die perspektivisch dargestellte Steuerschaltung
Fig. 3 ein Schema der elektronischen Steuerschaltung. Fig. 4 eine perspektivisch dargestellte Variante der Steuerschaltung
In der Figur 1 ist mit 7 ein Fahrzeugtür-Ziehhandgriff dargestellt, welcher einen an der Fahrzeugtür befestigten Innenteil 9 und eine als Bügelgriff ausgestaltete Handhabe 7 umfasst. Die Handhabe 7 umfasst einen Griffdom 70, der mit dem der Handhabe 7 abgewandten Ende in den Innenraum 90 der Fahrzeugtür ragt und mit dem aus Übersichtlichkeitsgründen nicht dargestellten Autotur-Schliesssystem verbunden ist. Das Autotur-Schliesssystem wird über das Fahrzeug-Zentralverriegelungssystem entsichert, um den Griffdom 70 und somit die Handhabe 7 zu befreien. Im befreiten Zustand kann die Handhabe 7 nach aussen gezogen werden um die Fahrzeugtür zu öffnen. Zu diesem Zweck kann die Handhabe 7 um das dargestellte Gelenk 71 gedreht werden. Als Variante könnte die Tür nach der Erkennung einer gültigen Identifizierung der den Zutritt begehrenden Person automatisch aufspringen.
In der Handhabe 7 befindet sich ein Hohlraum 72, in welchem die elektronische Steuerschaltung 1 untergebracht ist, die dem berechtigten Benutzer auf möglichst komfortable Weise die Auslösung der Entsicherung des Autotür-Schliesssystems ermöglichen soll. Die Steuerschaltung 1 wird durch Verbindungskabel 12 mit dem Autotur-Schliesssystem im Innern des Fahrzeugs verbunden. Sie wird vorzugsweise über diese Verbindungskabel von der Autobatterie mit Strom versorgt. Im Falle eines Stromausfalls kann die Tür vorzugsweise mittels eines nicht dargestellten Schliesszylinders mit einem für solche Fälle vorgesehenen Schlüssel geöffnet werden.
Die Steuerschaltung umfasst einen Berührungssensor 22, der ein
Signal auslöst sobald der Benutzer einen Finger (insbesondere einen Daumen) auf die äussere Seite der Handhabe legt. Ein Annäherungssensor 5 löst ein anderes Signal aus wenn sich eine Hand oder ein anderes geerdetes Objekt nähert, insbesondere im Falle der Annäherung einer Hand an den Zwischenraum zwischen Handhabe 7 und dem Innenteil des Handgriffs 9. Wie später erläutert, werden diese Signale von einer Steuereinheit 20 mit einem Mikrokontroller und mindestens einer Induktionsspule 3 interpretiert, um eine Datenabfrage an einen nicht dargestellten externen kontaktlosen Datenträger weiterzuleiten.
Der Datenträger besteht vorzugsweise aus einem Transponder (der beispielsweise in eine Chipkarte oder in einen Schlüsselhänger inte- griert werden kann) und wird durch diese Datenabfrage "geweckt". Wenn die Datenabfrage an ihn gerichtet ist, reagiert er mit einer Antwort, die eine Identifizierung des Datenträgers beinhaltet oder die mit einer solchen Identifizierung signiert wird. Die Antwort wird von der elektronischen Steuereinheit 20 in der Handhabe 7 empfangen, um die Entsicherung des Autotür-Schliesssystems auszulösen wenn sie die erwartete Identifizierung enthält bzw. wenn sie mit dieser erwarteten Identifizierung signiert wurde. In einer weiteren Ausführungsform ist die Steuereinheit 20 nur teilweise in der Handhabe 7 eingebettet.
Die Steuerschaltung 1 wird in Zusammenhang mit den Figuren 2 und 3 näher beschrieben. Sie umfasst eine Leiterplatte 2, auf welcher alle Bauteile 20, 21, 22, 3,4,5, 120 montiert sind. Die Leiterplatte 2 hat vorzugsweise eine Dicke von 0.3mm oder weniger, vorzugsweise aber von 0.2mm oder weniger, und ist somit flexibel und weniger bruchanfällig. Sie wird in einem synthetischen isolierenden Gehäuse 13 untergebracht, welches longitudinal den grössten Teil des Hohlraums 72 in der Handhabe 7 ausfüllt.
Auf der linken Seite der Leiterplatte 2 ist die Steuereinheit 20 montiert, welche mehrere durch einen sogenannten Reflow Prozess montierte elektronische SMD-Bauteile, einschliesslich einen Mikrokontroller, umfasst. Die Verbindungskabel 12 werden durch das sogenannte Auto- splice Verfahren parallel zur Leiterplatte 2 auf der rechten Seite derselben montiert. Das Autosplice Verfahren hat im Vergleich zu anderen Löt- oder Befestigungsverfahren vor allem den Vorteil, dass es wesentlich weniger empfindlich auf Stösse, Vibrationen und Temperaturänderungen reagiert. Eine synthetische Dichtung 121 (zum Beispiel aus Santoprene oder aus einem anderen Elastomer) hält die Kabel 120 an ihrem Platz fest und verhindert Feuchtigkeitsinfiltrationen in das Gehäuse. Die Steuerschaltung 1 umfasst ausserdem einen kontaktlosen Sender-Empfänger, um Daten mit dem externen kontaktlosen Datenträger auszutauschen. In der bevorzugten dargestellten Variante umfasst der kontaktlose Sender-Empfänger eine Resonanzschaltung mit einer Induk- tionsspule 3 und eine Kapazität 4, die direkt auf der Leiterplatte 2 montiert sind, wie auf der Figur 3 schematisch dargestellt. Die Induktionsspule besteht aus einer Wicklung eines elektrisch isolierten Drahtes auf einem plattenförmigen ferromagnetischen Ferritkern. Die Kapazität ist vorzugsweise ein Keramik- oder Polypropylene-Kondensator mit einem Wert von ca. 3.3nF bis 18nf, vorzugsweise aber von ca. 15 bis 18nF. Sie dient der Impedanzanpassung des Sender-Empfängers an die Treiberstufe des Mikrokontrollers.
Die Steuerschaltung 1 umfasst ausserdem einen Annäherungssensor mit in diesem bevorzugten Beispiel zwei Annäherungssensor- elektroden 5, um Personen, die sich dem Handgriff nähern, zu sensieren. Die Annäherungssensorelektroden 5 sind elektrisch derart mit der Steuereinheit 20 verbunden, dass die vom Benutzerkörper verursachten Kapazitätsänderungen zwischen den Annäherungssensorelektroden 5 und der Erde sensiert werden. Nähert sich eine (geerdete) Person den Annäherungssensorelektroden 5, wird die Kapazität zwischen diesen Elektroden und der Erde beeinträchtigt. Die Steuereinheit 20 ermittelt diese kleinen Kapazitätsänderungen vorzugsweise anhand eines Ladungsübertragungsmesssystems, d.h. indem die unbekannte Kapazität mit einer grösseren Referenzkapazität über Schalter geschaltet wird.
Die Elektroden 5 bestehen je aus einer möglichst langen, flachen elektrisch leitenden Platte auf der oberen Seite der Leiterplatte 2 oder vorzugsweise entlang dieser Leiterplatte. Auf diese Weise kann das Bewegen einer Hand zwischen dem bügeiförmigen Aussenteil 7 des Handgriffs und der Fahrzeugtür schnell und zuverlässig ermittelt werden.
Erfindungsgemäss ist zwischen den Annäherungssensorelektroden 5 und der Induktionsspule 3 eine elektrostatische Abschirmung 21 vorgesehen. Durch diese Abschirmung wird unter anderem verhindert, dass die Messung der Kapazität zwischen den Annäherungssensorelektroden und der Erde durch die Induktionsspule 3 gestört wird und dass parasitische Ladungen auf die empfindlichen Annäherungssensorelektroden 5 gelangen. Da dieser Störungsfaktor durch die Erfindung beseitigt oder zumin- dest erheblich unterdrückt wird, kann man die Empfindlichkeit des Annäherungssensors erhöhen, ohne dass sich dabei das Risiko von falschen Annäherungsermittlungen erhöht.
Im dargestellten bevorzugten Beispiel besteht die Abschirmung aus zwei elektrisch leitenden Metallplatten 21, die die Induktionsspule 3 von den beiden lateralen Annäherungselektroden 5 trennen. Die Platten 21 werden senkrecht zur und direkt auf der Leiterplatte 2 montiert. Vorzugsweise werden sie mit der Erde der Schaltung 1 elektrisch verbunden. Falls es der zur Verfügung stehende Platz, insbesondere die erlaubte Höhe, ermöglicht, könnte die Abschirmung noch effizienter gestaltet werden; insbe- sondere könnte die Leiterplatte auch als Abschirmung verwendet werden.
Figur 2 zeigt einen Berührungssensor 22, der auf der Leiterplatte 2 so montiert ist, dass Kontakte zwischen der Hand, insbesondere des Daumens, des im Fahrzeug Zutritt begehrenden Benutzers und der Aussenseite der Handhabe ermittelt werden können (auf dieser Figur auf der linken Seite der Leiterplatte 2). Im dargestellten bevorzugten Beispiel enthält der Berührungssensor eine Kapazität mit einer Elektrode auf der nach aussen gewandten Seite der Leiterplatte 2 und eine andere Elektrode auf der inneren Seite der Leiterplatte, die beispielsweise aus den Grundleitbahnen auf der bestückten Seite der Leiterplatte bestehen kann. Die Kapazität des Berührungssensors ist vorzugsweise kleiner als 5pF. Der Berührungssensor enthält ausserdem ein Kapazitätsmessungssystem, um die durch den Benutzerfinger verursachten Kapazitätsänderungen zu ermitteln und an den benannten Mikrokontroller zu leiten.
Die Steuereinheit 20 und der Berührungssensor 22 sind mit der Sender-Empfängerschaltung und mit den Verbindungskabeln 12 über Leiterbahnen auf der Leiterplatte 2 verbunden. Diese Bahnen verlaufen unter der Induktionsspule 3, möglicherweise auch auf der anderen Seite der Leiterplatte und/oder durch innere Schichten.
Die Leiterplatte 2 wird in einem synthetischen Gehäuse 13 untergebracht, das sich substantiell durch die ganze Länge des Hohlraums 72 im Griffteil 7 erstreckt. Das Gehäuse 13 und die Annäherungselektroden 5 sind vorzugsweise leicht gekrümmt, um sich an die bügelige Form des Handgriffteils 7 anzupassen. Da gekrümmte Ferritkerne teuer sind und da Probleme bei der Drahtwicklung auf einem bügeiförmigen Kern entstehen können, sind vorzugsweise nur die beiden Enden des Gehäuses 13 ge- krümmt, wie auf der Figur 2 ersichtlich.
In einer weiteren Ausführungsform ist der Kern der Spule und somit die ganze Spule 3 flexibel. Da die Leiterplatte vorzugsweise so dünn ist, dass sie auch eine gewisse Flexibilität aufweist, wird die Anpassung der Steuerschaltung an die bügelige Form des Handgriffteils 7 wesentlich vereinfacht. Ausserdem ist ein flexibler magnetischen Kern weniger brechbar als ein Ferritkern. Die Zuverlässigkeit der Steuerschaltung wird also damit wesentlich erhöht, indem ihre Empfindlichkeit an den in einer Autotür unvermeidbaren Stössen vermindert wird. Der flexible Kern besteht zum Beispiel aus mehreren dünnen flexiblen Schichten eines magnetischen Materials, die mit flexiblen Befestigungsmitteln zusammen gehalten werden. In einer weiteren Ausführungsform wird der magnetischen Kern aus einem amorphen magnetischen Material gebildet, dass heisst aus einer flexiblen Gussmasse, in der kleine Partikel eines Materials mit hoher Permeabilität wie zum Beispiel Ferritpartikel eingegossen sind. In einer noch weiteren Ausführungsform ist der magnetische Kern mehrteilig. Er besteht zum Beispiel aus mehreren kleineren Teilen aus einer möglicherweise harten magnetischen Materie wie zum Beispiel aus Ferrit, die zusammen mit einer vorzugsweise magnetischen flexiblen Materie verbunden werden.
Die Leiterplatte 2 mit allen Bauteilen wird in einem thermoplastischen isolierenden Material eingekapselt, das in den benannten Hohlraum gespritzt wird und das die Bauteile vor Feuchtigkeit und Schmutz schützt. Es kann beispielsweise ein " Hot Melt" Material (zum Beispiel Macromelt) verwendet werden, das bei einer Temperatur von ca. 215° Grad und mit niedrigem Druck gespritzt wird.
Da das Material gespritzt und nicht einfach umgegossen wird, kann man die Dicke des Materials genau kontrollieren und von der grösseren Dicke der Handhabe7 in der Mitte profitieren. Die Dicke des gespritzten Materials entlang der Längsachse ist somit höher als an den beiden longitudinalen Rändern, um die Struktur dort zu verstärken, wo in der Handhabe mehr Platz vorhanden ist. Es ist auch möglich, die Dicke des Spritzmaterials über den Elektroden 22 und 5 zu reduzieren, um deren Empfindlichkeit nicht zu vermindern.
Die Figur 4 zeigt eine Variante der Steuerschaltung, in welcher die Annäherungselektroden 5 als Teil der Leiterplatte 2 ausgestaltet sind. Im dargestellten Beispiel wird auf beiden Seiten der Leiterplatte 2 unweit von den beiden Rändern ein longitudinaler Schnitt geschnitten. Wenn die flexible Leiterplatte gebogen wird um in das Gehäuse 13 montiert zu werden erheben sich die beiden getrennten lateralen Streifen am Rand der Leiterplatte über die Ebene der Leiterplatte. Auf jedem derart getrennten Streifen ist eine longitudinale elektrischleitende Bahn vorgesehen, die mit der Steuereinheit 20 verbunden ist und als Annäherungssensorelektrode wirkt.
In diesem Beispiel erfolgt die elektrostatische Abschirmung zwischen den Annäherungselektroden auf den beiden Streifen und der Induktionsspule 3 durch zwei elektrisch leitende Metallplatten 21, die senkrecht zur Leiterplatte 2 montiert sind. Es wäre aber auch möglich, diese Abschirmung durch eine mit der Erde elektrisch verbundene Leitbahn auf der Innenseite jedes lateralen Streifens der Leiterplatte 2 herzustellen. In dieser nicht dargestellten Variante befinden sich mindestens zwei Leitbahnen auf jedem angeschnittenen Rand der Leiterplatte: die äussere Leitbahn wirkt als Annäherungssensor während die innere Leitbahn, die mit der Masse verbunden ist, als elektrostatische Abschirmung zwischen diesem Sensor und der Induktionsspule dient. Die Distanz zwischen jeder Annäherungssensorelektrode und der entsprechenden abschirmenden Leitbahn ist wesentlich kleiner als die Distanz zwischen den Elektroden und dem Ferritkern, so dass der kapazitive Einfluss des Ferritkerns auf der Annäherungselektrode nur eine untergeordnete Rolle spielt.
Es wäre auch möglich, die mit der Masse verbundenen abschirmenden Leitbahnen auf der anderen Seite der Leiterplatte 2 vorzusehen.
Obwohl sich die ganze Beschreibung auf einen Fahrzeug-Ziehhandgriff bezieht, wird man verstehen, dass sich diese Erfindung auch für andere Typen von Fahrzeug-Türaussengriffen eignet, insbesondere für Griffklappen.

Claims

Ansprüche
1. Elektronische Steuerschaltung für ein Autotur-Schliesssystem, enthaltend: eine Steuereinheit (20) mit mindestens einer Induktionsspule (3), um eine Datenabfrage an einen externen kontaktlosen Datenträger weiterzuleiten und um die Entsicherung des Autotür-Schliesssystems auszulösen, wenn vom benannten Datenträger eine gültige Antwort empfangen wird, ein Annäherungssensor mit mindestens einer Annäherungs- sensorelektrode (5), um die Weiterleitung der benannten Datenabfrage auszulösen, wenn sich eine Person der benannten Annäherungssensorelektrode nähert, wobei die benannte Annäherungssensorelektrode (5) und die benannte Induktionsspule (3) so gestaltet sind, dass sie im Aussen- tür-Handgriff eines Autos (7) untergebracht werden können, gekennzeichnet durch eine elektrostatische Abschirmung (21) zwischen der benannten Annäherungssensorelektrode (5) und der benannten Induktionsspule (3).
2. Steuerschaltung gemäss dem Anspruch 1, in welcher die benannte Annäherungssensorelektrode (5) durch isolierendes Material abgedeckt ist.
3. Steuerschaltung gemäss einem der Ansprüche 1 bis 2, in welcher der benannte Annäherungssensor kapazitiv wirkt, um Kapazitätsänderungen auf der oder den benannten Annäherungssensorelektroden (5) zu sensieren.
4. Steuerschaltung gemäss einem der Ansprüche 1 bis 3, in welcher die benannte Induktionsspule (3) in Serie mit einer Kapazität (4) zur Impendanzanpassung verbunden ist.
5. Steuerschaltung gemäss einem der Ansprüche 1 bis 4, in welcher die benannte Induktionsspule (3) einen longitudinalen Ferritkern enthält, wobei der benannte Annäherungssensor zwei benannte longitudinale Annäherungselektroden (5) auf jeder Seite des benannten Ferritkerns umfasst, wobei die benannte elektrostatische Abschirmung zwei Metallplatten (21) enthält, welche den benannten Kern von den benannten zwei Annäherungselektroden (5) trennen.
6. Steuerschaltung gemäss einem der Ansprüche 1 bis 5, in welcher die benannten Schaltungen, die benannten Annäherungselektroden (5) und die benannte Induktionsspule alle auf der gleichen Leiterplatte (2) angebracht sind.
7. Steuerschaltung gemäss dem Anspruch 6, in welcher die benannte Steuereinheit (20), die benannten Annäherungssensorelektroden (5) und die benannte Induktionsspule (3) alle auf der Innenseite der benannten Leiterplatte (2) angebracht werden.
8. Steuerschaltung gemäss dem Anspruch 7, in welcher die be- nannte Leiterplatte (2) flexibel ist.
9. Steuerschaltung gemäss einem der Ansprüche 6 bis 8, in welcher die benannte Abschirmung (21) auf der benannten Leiterplatte (2) angebracht wird.
10. Steuerschaltung gemäss dem Anspruch 7, in welcher die benannte Abschirmung (21) als Teil der benannten Leiterplatte (2) ausgestaltet ist.
1 1. Steuerschaltung gemäss einem der Ansprüche 6 bis 10, in welcher die benannte Annäherungssensorelektrode (5) als angeschnittener Streifen in der benannten Leiterplatte ausgestaltet ist.
12. Steuerschaltung gemäss einem der Ansprüche 6 bis 1 1 , in welcher die benannte Leiterplatte (2) in thermoplastisches Material eingekapselt ist.
13. Steuerschaltung gemäss dem Anspruch 12, die in einem Gehäuse angebracht ist und in welcher sich die benannte Leiterplatte (2) über die ganze Länge des Gehäuses (13) erstreckt.
14. Steuerschaltung gemäss einem der Ansprüche 1 bis 13, die ausserdem einen Berührungssensor (22) enthält, um den Kontakt zwischen der Hand des Benutzers und dem benannten Autotür-Handgriff zu ermitteln.
15. Steuerschaltung gemäss dem Anspruch 14, in welcher der benannte Berührungssensor zwei einander gegenüberliegende, auf jeder Seite der benannten Leiterplatte (2) angebrachte, kapazitive Elektroden (22) umfasst, so dass der auf der Aussenseite des benannten Gehäuses (13) ruhende Daumen einer Person sensiert wird.
16. Steuerschaltung gemäss einem der Ansprüche 1 bis 15, wobei die benannte Steuereinheit (20) einen Mikrokontroller enthält, welcher ermöglicht, Kapazitätsänderungen auf den benannten Annäherungselektroden (5) zu ermitteln.
17. Steuerschaltung gemäss einem der Ansprüche 12 bis 16, in welcher das benannte Gehäuse (13) gebogen ist und in welchem die benannten Annäherungselektroden (5) gebogen sind, um sich der Hand des Benutzers anzupassen.
18. Autotür-Handgriff enthaltend: ein longitudinales Gehäuse (13) dessen schmales Ende beweglich an der Aussenseite der Karosserie eines Fahrzeugs angebracht werden kann, eine Vielzahl von elektrischen Kabeln (12) die aus dem benannten schmalen Ende des Gehäuses austreten, eine Steuerschaltung (20) gemäss einem der Ansprüche 1 bis 15 in einem Hohlraum (72) innerhalb des benannten Gehäuses.
19. Autotür-Handgriff gemäss dem Anspruch 18, der ausserdem einen Berührungssensor (22) enthält, der sich nahe beim anderen schmalen Ende des benannten Gehäuses (13) befindet, um den Kontakt zwischen der Hand einer Person und dem benannten Autotür-Handgriff zu sensieren.
20. Autotür-Handgriff gemäss dem Anspruch 18, in welchem die benannten Kabel (12) auf der benannten Leiterplatte (2) durch Autosplice befestigt werden.
21. Autotür-Handgriff gemäss dem Anspruch 20, in welchem die benannten Kabel (12) parallel zur benannten Leiterplatte (2) durch Autosplice befestigt werden und eine Dichtung (121) auf der Seite des ersten schmalen Endes durchqueren, so dass sie fest am Platz gehalten und Feuchtigkeitsinfiltrationen in das benannte Gehäuse (13) verhindert werden können.
22. Autotür-Handgriff gemäss einem der Ansprüche 18 bis 21, in welchem eine elektronische Schaltung (20) auf der vom benannten schmalen Ende entfernten Seite der benannten Leiterplatte (2) angebracht wird, wobei eine Induktionsspule (3) auf der benannten Leiterplatte (2) zwischen der benannten elektronischen Schaltung (20) und dem benannten schmalen Ende angebracht wird, wobei die benannte elektronische Schal- tung mit den benannten Kabeln (12) mittels Bahnen auf der benannten Leiterplatte (2), unter der benannten Induktionsspule (3) verlaufend, elektrisch verbunden ist.
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