WO2003071068A1 - Induktionsspule, insbesondere für ein fahrzeugtür-schliesssystem - Google Patents

Induktionsspule, insbesondere für ein fahrzeugtür-schliesssystem Download PDF

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WO2003071068A1
WO2003071068A1 PCT/CH2003/000115 CH0300115W WO03071068A1 WO 2003071068 A1 WO2003071068 A1 WO 2003071068A1 CH 0300115 W CH0300115 W CH 0300115W WO 03071068 A1 WO03071068 A1 WO 03071068A1
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WO
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control circuit
electronic control
ferrite core
circuit according
induction coil
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Application number
PCT/CH2003/000115
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English (en)
French (fr)
Inventor
Peter Kull
Fabian Beck
Original Assignee
Schaffner Emv Ag
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E05—LOCKS; KEYS; WINDOW OR DOOR FITTINGS; SAFES
    • E05B—LOCKS; ACCESSORIES THEREFOR; HANDCUFFS
    • E05B81/00—Power-actuated vehicle locks
    • E05B81/54—Electrical circuits
    • E05B81/64—Monitoring or sensing, e.g. by using switches or sensors
    • E05B81/76—Detection of handle operation; Detection of a user approaching a handle; Electrical switching actions performed by door handles
    • E05B81/78—Detection 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
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
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    • E05B81/64—Monitoring or sensing, e.g. by using switches or sensors
    • E05B81/76—Detection of handle operation; Detection of a user approaching a handle; Electrical switching actions performed by door handles
    • E05B81/77—Detection 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

  • Induction coil in particular for a vehicle door locking system
  • the present invention relates to an electronic control circuit for a car door locking system and a car door pull handle with such a system.
  • the present invention also relates to a car door pull handle which is provided 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 pull 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 hanger
  • 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 using 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 request 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, ie only insignificantly before touching the handle.
  • known electronic control circuits for car door locking systems often comprise a transceiver with a resonance circuit, which consists, for example, of an induction coil of a capacitance.
  • the induction coil generates an electromagnetic field that is received by the external data carrier.
  • the desired range is typically around one and a half meters.
  • an inductance of approximately 110 ⁇ H is used.
  • a large coil The thickness available in the handle is very small; a relatively long induction coil can be attached.
  • the resonance frequency of the resonance circuit is stable and well defined.
  • induction coils with precisely defined inductance values are also required.
  • the first and last turns of the antenna wire in the vicinity of the two ends of the ferrite core have a significant influence on the inductance value of the induction coil. It is important that these turns run parallel to the edge of the ferrite core and that there is no unreproducible air gap between the wire and the ferrite core.
  • the turns of the antenna wire often slide over the smooth ferrite core.
  • Another disadvantage is that assembly is made more difficult because the position of the two free ends of the antenna wire is unknown.
  • the diameter of the wire should be less than 0.3 mm, which limits the maximum wire tension to approximately 100 N. This tension is insufficient to ensure a reproducible and stable position of the windings on a very long ferrite core with a rectangular or square cut.
  • an electronic control circuit for a car 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 car door locking system, if the named A valid response is received on a data carrier, said inductor comprising a ferrite core and a wire wound around the ferrite core, said inductor in a cavity in one
  • Handle of the named Autotur locking system is housed, and wherein at least a portion of the turns of said wire is mechanically connected to the surface of said ferrite core.
  • At least one end of the ferrite core is metallized and the end of the named wire is soldered, welded or glued to this metallized end.
  • 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 shows the induction coil shown in perspective.
  • 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 projects into the interior 90 of the vehicle door with the end facing away from the handle 7 and is connected to the car door locking system, which is not shown for reasons of clarity.
  • the car 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 control circuit 1 is connected to the car 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 comprises a touch sensor 22 which triggers a signal as soon as the user places a finger (in particular a thumb) on the outer side of the handle.
  • a proximity sensor 5 triggers another signal when a hand or another grounded object approaches, particularly in the case of a hand approaching the space between the handle 7 and the inner part of the handle 9.
  • these signals are emitted by one Control unit 20 interpreted with a microcontroller and at least one induction coil 3 in order to forward a data query to an external contactless data carrier, not shown.
  • the control unit 20 preferably determines these small changes in capacitance using a charge transfer measuring system, ie by switching the unknown capacitance with a larger reference capacitance via switches.
  • the data carrier preferably consists of a transponder (which can be integrated, for example, into a chip card or into a key holder) and is "awakened" 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 auto 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 FIG. 2. 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 on the right side thereof by the so-called auto-splice method.
  • 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 shown in FIG. 3 with an induction coil 3 and a capacitance 4, which are mounted directly on the printed circuit board 2. It is used to match the impedance of the transceiver to the driver stage of the microcontroller.
  • the induction coil 3 consists of a winding of an electrically insulated wire 33 on a plate-shaped ferromagnetic ferrite core 35.
  • the length of the ferrite core is preferably greater than 40 mm, for example 64 mm, while its thickness is less than 4 mm, for example 2 mm.
  • the two end parts 31 of the wound wire 33 are mechanically connected to the surface of the ferrite core 35, that is to say fastened, for example by connecting means such as adhesive or an adhesive tape between the wire 33 and the ferrite core 35, or by the surface of the Wire 33 is solidarized directly with the surface of the ferrite core 35, for example by soldering.
  • the end portions 31 of the wound wire 33 are either glued directly to the ferrite core 35 or by one double-sided adhesive tape mechanically connected to the surface of the ferrite core 35.
  • adhesive tape has the disadvantage that the thickness of the coil is increased by the tape, which can prove to be a disadvantage for the integration of the coil into a thin handle.
  • This mechanical connection enables the distance between adjacent turns, between each turn and the ferrite core and the angle between each turn and the edge of the ferrite core to be kept stable and reproducible. It would also be possible, instead of only the first and last, to mechanically connect all the turns to the surface of the ferrite core, for example using self-adhesive wire.
  • the two ends 32 of the ferrite core are also metallized.
  • the metallization is carried out, for example, by immersion in a tin or conductive lacquer casting bath. It would also be possible to metallize the ends of the ferrite core by means of a galvanic process.
  • the two free ends of the wire are soldered to the named metallized ends. This also enables the angle and the position of the last turns to be checked. In addition, it enables simplified manipulation of the induction coil, which, like a conventional SMD component, can be soldered directly onto the printed circuit board 2, regardless of the position of the wire. The coil can thus be processed as an SMD component.
  • soldering the wire instead of soldering the wire to the ends of the ferrite core, it is also possible within the scope of the invention to weld it or to glue it with a conductive adhesive.
  • soldering or soldering must therefore also include welding or gluing with an electrically conductive adhesive.
  • the capacitance 4 is preferably a ceramic or polypropylene capacitance with a capacitance of approximately 3.3nF to 18nF, but preferably of approximately 15 to 18nF. It is preferably soldered directly onto a metallized end 32 of the ferrite core 35. To increase the overall thickness of the To avoid induction coil, a foot 40 of the capacitance 4 is soldered to the narrow lateral side of the ferrite core.
  • the ferrite core is preferably made of Ni-Zn. In one variant, it consists of Mn-Zn and is covered with an insulating layer. This layer can, for example, be a lacquer layer or consist of adhesive tape.
  • the control circuit 1 also comprises a proximity sensor with, in this preferred example, two proximity sensor electrodes 5, 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 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 preferably provided between the proximity sensor electrodes 5 and the induction coil 3. This shielding prevents, inter alia, that the determination of the capacitance between the proximity sensor electrodes and the ground is disturbed by the induction coil 3.
  • a touch sensor 22 is mounted on the left side of the printed circuit board 2 in such a way that contacts between the hand, in particular the thumb, the user requesting access in the vehicle and the outside of the handle can be determined.
  • the touch sensor contains a capacitance, with an electrode on the lower side of the printed circuit board 2 and another electrode on the upper side of the printed circuit board, which can consist, for example, of the basic interconnects on the upper side of the printed circuit board.
  • the capacitance of the touch sensor is preferably less than 5pF.
  • the touch sensor also contains a capacitance measuring system in order to determine the changes in capacitance or charge caused by the user finger and to direct it 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 tracks 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 because 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. 2.
  • 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.
  • 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 "hot melt” material can be used which is sprayed at a temperature of approximately 215 ° degrees and low pressure.

Abstract

Elektronische Steuerschaltung für ein Autotür-Schliesssystem, enthaltend: eine Steuereinheit (20) mit einer Induktionsspule (3), um eine Datenabfrage an einen externen kontaktlosen Datenträger weiterzuleiten und um die Entsicherung des Autotür-Schliesssystems auszulösen, wenn eine gültige Antwort vom Datenträger empfangen wird, ein Annäherungssensor mit mindestens einer Annäherungselektrode (5), um die Weiterleitung der Datenabfrage auszulösen, wenn sich eine Person der Annäherungselektrode nähert. Die Induktionsspule (3) umfasst einen Ferritkern (35) und einen um den Ferritkern gewickelten Draht (33) und ist in einem Hohlraum (72) in einem Handgriff (7) des Autotür-Schliesssystems untergebracht. Mindestens ein Teil (31) der Windungen des Drahtes ist mit der Oberfläche des Ferritkerns mechanisch verbunden, so dass die Spule als SMD-Bauteil weiterverarbeitet werden kann.

Description

Induktionsspule, insbesondere für ein Fahrzeugtür-Schliesssystem
Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektronische Steuerschaltung für ein Autotür-Schliesssystem und einen Autotür-Ziehhandgriff mit einem solchen System. Die vorliegende Erfindung betrifft auch einen Autotür-Ziehhandgriff, der mit einem Hohlraum versehen ist, in welchem eine elektronische Steuerschaltung untergebracht ist.
Bei solchen Autotür-Schliesssystemen wird mittels einer im Autotür-Ziehhandgriff 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 kontaktlosen 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 Tür 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 Tür kommt, also nur unwesentlich vor dem Berühren des Handgriffs.
Es sind auch schon Systeme bekannt, in denen kapazitiv wirkende Annäherungssensoren 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, der viele Streufelder erzeugt, wird sie von den Ladungsänderungen im Sender-Empfänger gestört, so dass falsche Annäherungsversuche ermittelt werden und unerwünschte stromver- brauchende Datenabfragen ausgelöst werden. Um mit dem externen kontaktlosen Datenträger zu kommunizieren, umfassen bekannte elektronische Steuerschaltungen für Autotür- Schliesssysteme oft einen Sender-Empfänger mit einer Resonanzschaltung, die beispielsweise aus einer Induktionsspule einer Kapazität besteht. Die Induktionsspule erzeugt ein elektromagnetisches Feld, das vom externen Datenträger empfangen wird. Die gewünschte Reichweite beträgt typischerweise etwa anderthalb Meter.
Herkömmliche Induktionsspulen erzeugen jedoch ein parasitisches Streufeld, das die Annäherungssensoren beinträchtigen und gegebenenfalls unerwünschte stromverbrauchende Datenabfragen auslösen kann. Ausserdem reduzieren diese Streufelder die Nutzleistung, die für die Datenübertragung mit den externen Datenträgern zur Verfügung steht.
Um die gewünschte Übertragungsfrequenz von beispielsweise 129 kHz mit einer herkömmlichen Kapazität von etwa 15nF zu erreichen, wird eine Induktivität von etwa 110 μH verwendet. Ein solcher Wert benötigt jedoch eine grosse Spule. Die zur Verfügung stehende Dicke in der Handhabe ist sehr klein; dafür kann eine relativ lange Induktionsspule angebracht werden.
Um eine stabile Datenübertragung mit dem externen Datenträger zu ermöglichen, ist es wesentlich, dass die Resonanzfrequenz der Resonanzschaltung stabil und gut definiert ist. Um dieses Ziel zu erreichen werden auch Induktionsspulen mit genau definierten Induktivitätswerten benötigt. Es ist aber schwierig, lange flache Induktionsspulen mit genau vordefinierten Induktivitätswerten herzustellen. Insbesondere wurde im Rahmen der Erfindung festgestellt, dass die ersten und letzten Windungen des Antennendrahtes in der Nähe der beiden Enden des Ferritkernes einen wesentlichen Einfluss auf den Induktivitätswert der Induktionsspule haben. Es ist nämlich wichtig, dass diese Windungen parallel zum Rand des Ferritkerns laufen und dass kein unreproduzierbarer Luftspalt zwischen dem Draht und dem Ferritkern besteht. Insbesondere während der Montage der Induktionsspule (aber auch später infolge von Vibrationen und Stössen) gleiten die Windungen des Antennendrahtes oft über den glatten Ferritkern. Ein weiterer Nachteil ist ausserdem, dass die Montage erschwert wird, weil die Position der beiden freien Enden des Antennendrahtes unbekannt sind.
Bei kürzeren, dickeren Induktionspulen wird dieses Problem meistens gelöst, indem der Draht stark auf den Ferritkern angespannt ist. Bei einer langen rechteckigen Induktionsspule würde aber die benötigte Spannung einen Draht mit einem grossen Diameter erfordern, damit der Draht nicht zerreisst. Ein grosser Drahtdiameter würde aber die Gesamtdicke der Induktionsspule erhöhen, was die Integration in einen flachen Autotür-Ziehhandgriff verunmöglicht. Erfindungsgemäss solle der Diameter des Drahtes kleiner als 0,3 mm sein, was die maximale Drahtspannung auf ca. 100 N begrenzt. Diese Spannung ist ungenügend, um eine reproduzierbare und stabile Position der Windungen auf einem sehr langen Ferritkern mit rechteckigem oder quadratischem Schnitt zu gewährleisten.
Es wurde auch versucht, die gewickelte Induktionsspule in ein polymerisches Material einzugiessen, welches die Windungen festhält. Diese Lösung hat ebenfalls den Nachteil, dass die Dicke der Induktionsspule erhöht wird. Ausserdem entstehen durch das Eingiessen zusätzliche Kosten.
Es ist somit ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Induktionsspule herzustellen die flach genug ist, um in einem Hohlraum in einem Fahrzeug-Handgriff untergebracht werden zu können und die einen möglichst genau vordefinierten und möglichst stabilen Induktivitätswert aufweist.
Ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine Induktionsspule herzustellen, die in einem Hohlraum in einem Fahrzeug-Handgriff untergebracht werden kann, und die möglichst wenig parasitische elektromagnetische Streufelder erzeugt. Ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine Induktionsspule herzustellen, deren Kosten gering gehalten werden können und die mit einem möglichst kleinen Aufwand manipuliert und auf einer Leiterplatte montiert werden kann.
Diese Ziele und andere vorteilhafte Eigenschaften ergeben sich aus einer elektronischen Steuerschaltung gemäss den Ansprüchen. Insbesondere werden die Probleme durch eine elektronische Steuerschaltung für ein Autotür-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 Autotur-Schliesssystems auszulösen, wenn vom benannten Datenträger eine gültige Antwort empfangen wird, wobei die benannte Induktionsspule einen Ferritkern und einen um den Ferritkern gewickelten Draht umfasst, wobei die benannte Induktionsspule in einem Hohlraum in einem
Handgriff des benannten Autotur-Schliesssystems untergebracht ist, und wobei mindestens ein Teil der Windungen des benannten Drahtes mit der Oberfläche des benannten Ferritkerns mechanisch verbunden ist.
Durch die genaue mechanische Verbindung - das heisst durch die genaue Befestigung des Drahtes mit der Oberfläche des Ferritkerns kann man den Abstand zwischen benachbarten Windungen, den Abstand zwischen jeder Windung und dem Ferritkern und die Richtung der Windungen wesentlich besser kontrollieren und gewährleisten.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird mindestens ein Ende des Ferritkerns metallisiert und das Ende des benannten Drahtes wird auf diesem metallisierten Ende angelötet, geschweisst oder geklebt. Dies ermöglicht eine einfache Manipulation der Induktionsspule, die wie ein Bauteil auf einer Leiterplatte montiert werden kann. 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 die perspektivisch dargestellte Induktionsspule.
In der Figur 1 ist mit 7 ein Fahrzeugtür-Ziehhandgriff dargestellt, welcher einen an der Fahrzeugtür befestigten Innenteil 9 und eine als Bügelgriff ausgebildete 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 Autotür-Schliesssystem verbunden ist. Das Autotür-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 Autotur-Schliesssystems ermöglichen soll. Die Steuerschaltung 1 wird durch Verbindungskabel 12 mit dem Autotür-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 eine anderes ge- erdetes 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. 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.
Der Datenträger besteht vorzugsweise aus einem Transponder (der beispielsweise in eine Chipkarte oder in einen Schlüsselhänger integriert 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 Autotur-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 der Figur 2 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 Hohlraums72 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 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. Der kontaktlose Sender-Empfänger umfasst eine auf der Figur 3 dargestellte Resonanzschaltung mit einer Induktionsspule 3 und einer Kapazität 4, die direkt auf die Leiterplatte 2 montiert sind. Sie dient der Impedanzanpassung des Sender-Empfängers an die Treiberstufe des Mikrokontrollers.
Die Induktionsspule 3 besteht aus einer Wicklung eines elektrisch isolierten Drahtes 33 auf einem plattenförmigen ferromagnetischen Ferritkern 35. Die Länge des Ferritkernes ist vorzugsweise grösser als 40 mm, beispielsweise 64 mm, während dessen Dicke kleiner als 4 mm, beispielsweise 2 mm, ist.
Im dargestellten Beispiel sind die beiden Endteile 31 des gewickelten Drahtes 33 mit der Oberfläche des Ferritkerns 35 mechanisch verbunden, das heisst befestigt, indem zum Beispiel Verbindungsmittel wie Klebstoff oder einen Klebeband zwischen dem Draht 33 und den Ferritkern 35 gebracht wird, oder indem die Oberfläche des Drahtes 33 direkt mit der Oberfläche des Ferritkerns 35 zum Beispiel durch löten solidarisiert ist.
Vorzugsweise sind die Endteile 31 des gewickelten Drahtes 33 entweder direkt auf dem Ferritkern 35 geklebt oder durch einen doppelseitigen Klebeband mit der Oberfläche des Ferritkerns 35 mechanisch verbunden. Klebeband hat aber den Nachteil, dass die Dicke der Spule durch das Band erhöht wird, was sich für die Integration der Spule in einen dünnen Handgriff als Nachteil erweisen kann. Diese mechanische Verbindung ermöglicht, den Abstand zwischen benachbarten Windungen, zwischen jeder Windung und dem Ferritkern und den Winkel zwischen jeder Windung und dem Rand des Ferritkerns stabil und reproduzierbar zu halten. Es wäre auch möglich, statt nur der ersten und letzten, alle Windungen mit der Oberfläche des Ferritkerns mechanisch zu verbinden, zum Beispiel mittels selbstverklebendem Draht.
Im dargestellten Beispiel sind ausserdem die beiden Enden 32 des Ferritkerns metallisiert. Die Metallisierung erfolgt beispielsweise durch eintauchen in ein Zinn- oder Leitlack-Giessbad. Es wäre auch möglich, die Enden des Ferritkerns durch ein galvanisches Verfahren zu metallisieren.
Die beiden freien Enden des Drahtes sind auf den benannten metallisierten Enden angelötet. Dies ermöglicht auch eine Kontrolle des Winkels und der Position der letzen Windungen. Ausserdem ermöglicht es eine vereinfachte Manipulation der Induktionsspule, die wie ein herkömmliches SMD-Bauteil direkt auf der Leiterplatte 2 angelötet werden kann, unabhängig von der Position des Drahtes. Die Spule kann somit als SMD-Bauteil weiterverarbeitet werden.
Statt den Draht auf den Enden des Ferritkernes anzulöten, ist es im Rahmen der Erfindung auch möglich ihn zu schweissen oder mit einem leitenden Kleber zu kleben. In dieser Beschreibung und in den Ansprüchen muss deshalb der Begriff löten oder anlöten auch schweissen oder kleben mit einem elektrisch leitenden Klebemittel umfassen.
Die Kapazität 4 ist vorzugsweise eine Keramik oder Polypro- pylene Kapazität mit einer Kapazität ca. 3.3nF bis 18nf, vorzugsweise aber von ca. 15 bis 18nF. Sie wird vorzugsweise direkt auf ein metallisiertes Ende 32 des Ferritkerns 35 gelötet. Um eine Erhöhung der Gesamtdicke der Induktionsspule zu vermeiden, wird ein Fuss 40 der Kapazität 4 auf die schmale lateralen Seite des Ferritkernes angelötet.
Der Ferritkern besteht vorzugsweise aus Ni-Zn. In einer Variante besteht er aus Mn-Zn und wird mit einer isolierenden Schicht bedeckt. Diese Schicht kann beispielsweise eine Lackschicht sein oder aus Klebeband bestehen.
Die Steuerschaltung 1 umfasst ausserdem einen Annäherungssensor mit in diesem bevorzugten Beispiel zwei Annäherungssensorelektroden 5, um Personen, die sich dem Handgriff nähern, zu sensieren. Die Annäherungssensorelektroden 5 sind elektrisch derart mit der Steuereinheit 20 verbunden, dass das Bewegen einer Hand zwischen dem bügeiförmigen Aussenteil 7 des Handgriffs und der Fahrzeugtür schnell und zuverlässig ermittelt werden.
Eine elektrostatische Abschirmung 21 ist vorzugsweise zwischen den Annäherungssensorelektroden 5 und der Induktionsspule 3 vorgesehen. Durch diese Abschirmung wird unter anderem verhindert, dass die Ermittlung der Kapazität zwischen den Annäherungssensorelektroden und der Masse durch die Induktionsspule 3 gestört wird.
Ein Berührungssensor 22 ist auf der linken Seite der Leiterplatte 2 so montiert, dass Kontakte zwischen der Hand, insbesondere des Daumens, des im Fahrzeug Zutritt begehrenden Benutzers und der Aussenseite der Handhabe ermittelt werden können. Im dargestellten bevorzugten Beispiel enthält der Berührungssensor eine Kapazität, mit einer Elektrode auf der unteren Seite der Leiterplatte 2 und eine andere Elektrode auf der oberen Seite der Leiterplatte, die beispielsweise aus den Grundleitbahnen auf der oberen Seite der Leiterplatte bestehen kann. Die Kapazität des Berührungssensors ist vorzugsweise kleiner als 5pF. Der Berührungssensor enthält ausserdem ein Kapazitätsmesssystem, um die durch den Benutzerfinger verursachten Kapazitäts- oder Ladungsänderungen 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 inneren 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 gekrümmt, 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 verwendet werden, das mit einer Temperatur von ca. 215° Grad und 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. Es ist somit auch möglich, die Dicke des Spritzmaterials über den Elektroden 22 und 5 zu reduzieren, um deren Empfindlichkeit nicht zu vermindern.
Obwohl sich die ganze Beschreibung auf einen Fahrzeug-Zieh- handgriff 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 Autotür-Schliesssystem, enthaltend: eine Steuereinheit (20) mit mindestens einer Induktionsspule (3), um eine Datenabfrage an einen externen kontaktlosen Datenträger weiterzuleiten, und um die Entsicherung des Autotur-Schliesssystems auszulösen, wenn eine gültige Antwort vom benannten Datenträger empfangen wird, wobei die benannte Induktionsspule (3) einen Ferritkern (35) und einen um den Ferritkern gewickelten Draht (33) umfasst, wobei die benannte Induktionsspule (3) in einem Hohlraum (72) in einem Handgriff (7) des benannten Autotur-Schliesssystems untergebracht ist, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Teil (31) der Windungen des benannten Drahtes mit mindestens einem Teil der Oberfläche des benannten Ferritkern mechanisch verbunden ist.
2. Elektronische Steuerschaltung gemäss dem Anspruch 1, in welcher mindestens ein Ende des benannten Drahtes auf den benannten Ferritkern geklebt ist.
3. Elektronische Steuerschaltung gemäss einem der Ansprüche 1 oder 2, in welcher mindestens ein Ende (32) des benannten Ferritkerns metallisiert ist und in welcher die Enden des benannten Drahtes auf dem benannten metallisierten Ende angelötet sind.
4. Elektronische Steuerschaltung gemäss einem der Ansprüche 1 bis 3, in welcher die benannte Steuereinheit (20) mindestens eine mit der benannten Induktionsspule (3) in Serie geschaltete Kapazität (4) umfasst und in welcher ein Fuss (40) der benannten Kapazität (4) auf dem benannten metallisierten Ende (32) des benannten Ferritkerns (35) angelötet ist.
5. Elektronische Steuerschaltung gemäss dem Anspruch 3, in welcher der benannte Ferritkern plattenförmig ist und in welcher der benannte Fuss (40) der benannten Kapazität (4) auf der schmalen Seite des benannten Ferritkernes angelötet ist.
6. Elektronische Steuerschaltung gemäss einem der Ansprüche 1 bis 5, in welcher die benannte Steuereinheit (20) auf einer Leiterplatte (2) montiert ist und in welcher die benannte Induktionsspule (3) als SMD- Komponente auf der benannten Leiterplatte (2) montiert ist.
7. Elektronische Steuerschaltung gemäss einem der Ansprüche 1 bis 6, in welcher die Länge des benannten Ferritkernes (35) grösser als 40 mm und die Dicke des benannten Ferritkernes kleiner als 4 mm ist.
8. Elektronische Steuerschaltung gemäss einem der Ansprüche 1 bis 6, in welcher der benannte Ferritkern aus Ni-Zn besteht.
9. Elektronische Steuerschaltung gemäss einem der Ansprüche 1 bis 6, in welcher der benannte Ferritkern aus Mn-Zn besteht und in welcher mindestens die benannten metallisierten Enden (32) mit einer zum Ferrit isolierenden Schicht bedeckt sind.
10. Elektronische Steuerschaltung gemäss Anspruch 9, in welcher die benannte isolierende Schicht eine Lackschicht ist.
11. Elektronische Steuerschaltung gemäss dem Anspruch 9, in welcher die benannte isolierende Schicht aus einem isolierenden Klebeband besteht.
12. Elektronische Steuerschaltung gemäss einem der Ansprüche 1 bis 11, mit einen 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) so gestaltet sind, dass sie im Aussentür-Handgriff eines Autos (7) untergebracht werden kann.
13. Elektronische Steuerschaltung gemäss dem Anspruch 12, gekennzeichnet durch eine elektrostatische Abschirmung (21) zwischen der benannten Annäherungssensorelektrode (5) und der benannten Induktionsspule (3).
14. Elektronische Steuerschaltung gemäss dem Anspruch 1, in welcher die benannte Annäherungssensorelektrode (5) durch isolierendes Material abgedeckt ist.
15. Elektronische Steuerschaltung gemäss einem der Ansprüche
13 bis 14, in welcher der benannte Annäherungssensor zwei benannte longitudinale Annäherungselektroden (5) auf jeder Seite des benannten Ferritkerns enthält, wobei die benannte elektrostatische Abschirmung zwei Metallplatten (21) enthält, welche den benannten Kern von den benannten zwei Annäherungselektroden (5) trennen.
16. Elektronische 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.
17. Elektronische 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.
18. Elektronische Steuerschaltung gemäss dem Anspruch 7, in welcher die benannte Leiterplatte (2) flexibel ist.
19. Elektronische Steuerschaltung gemäss einem der Ansprüche 1 bis 18, die ausserdem einen Berührungssensor (22) enthält, um den Kontakt zwischen der Hand des Benutzers und dem benannten Autotür-Handgriff (7) zu ermitteln.
20. Elektronische Steuerschaltung gemäss dem Anspruch 12, 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.
21. Elektronische Steuerschaltung gemäss einem der Ansprüche 1 bis 20, in welcher der benannte Ferritkern gebogen ist, um sich der
Handhabe anzupassen.
22. Autotür-Ziehhandgriff 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 elektronische Steuerschaltung (20) gemäss einem der Ansprüche 1 bis 21 in einem Hohlraum (72) innerhalb des benannten Gehäuses.
23. Verfahren, um eine Induktionsspule (3) in einer elektronischen Steuerschaltung für ein Autotür-Schliesssystem herzustellen, mit folgenden Schritten::
Metallisierung der Enden (32) des benannten Ferritkerns, Wicklung eines Drahtes (33) um einen plattenförmigen
Ferritkern (35) mit einer Länge grösser als 40mm,
Löten der Enden des benannten Drahtes auf die benannten metallisierten Enden.
24. Verfahren gemäss Anspruch 23, in welchem mindestens ein Teil des benannten Drahtes mit der Oberfläche des benannten Ferritkerns mechanisch verbunden ist.
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