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Die Erfindung betrifft einen Kraftfahrzeugtürgriff mit einer Sendeeinrichtung und einer Sensoreinrichtung. Insbesondere betrifft die Erfindung einen Fahrzeugtürgriff mit einer kapazitiven Sensoranordnung zur Erfassung von Annäherungen an den Fahrzeugtürgriff. Die kapazitive Sensoranordnung ist in einem Griffgehäuse des Fahrzeugtürgriffs aufgenommen. Ebenso in dem Griffgehäuse aufgenommen ist eine Antennenspule mit wenigstens einer Spulenwicklung. Die Antennenspule kann insbesondere als Sendespule für niederfrequente Signale (beispielsweise im Bereich von 125 kHz) ausgebildet sein.
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In dem Griffgehäuse ist die Sensorelektrode beabstandet zu der Antennenspule aufgenommen, so dass sich die Sensorelektrode mit Ihrer längsten Erstreckung in Richtung der Wickelachse der Spulenwicklung erstreckt. Die Sensorelektrode und die Antennenspule sind entsprechend mit im Wesentlicher gleicher Orientierung entlang ihrer Längserstreckung in dem Griffgehäuse aufgenommen. Die Sensorelektrode und die Antennenspule sind außerdem so zueinander ausgerichtet, dass sie in Richtung ihrer längsten Erstreckung wenigstens teilweise überlappen, also innerhalb des Griffgehäuses zumindest abschnittsweise nebeneinander verlaufen.
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Sowohl die Sensorelektrode als auch die Antennenspule sind mit einer Steuer- und Auswerteschaltung gekoppelt.
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Fahrzeugtürgriffe der beschriebenen Art sind im Stand der Technik bekannt. Beispielsweise offenbart das Dokument
DE 10 2011 086 609 A1 einen entsprechenden Türgriff mit einer Antenneneinheit und einer Sensoreinrichtung.
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Während in herkömmlichen Türgriffen die Antennenspule und die Sensorelektrode in einem Griffgehäuse in ausreichendem Abstand zueinander angeordnet werden konnten, erfordern Reduzierungen des Bauraums bei aktuellen Türgriffen und besonders raumsparenden Anordnungen die Anordnungen der Antenne in großer Nähe zu der Sensorelektrode.
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Die ordnungsgemäße Funktion der Sensorelektrode kann in derart kompakten Bauformen beeinflusst werden, so dass die Sensorelektrode nicht ordnungsgemäß funktioniert.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine robuste und weniger anfällige Konstruktion eines Fahrzeugtürgriffes mit geringem Bauraum bereitzustellen.
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Diese Aufgabe wird durch einen Fahrzeugtürgriff mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.
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Gemäß der Erfindung wird zwischen der Sensorelektrode und der Antennenspule wenigstens eine elektrisch-leitfähige Abschirmung angeordnet, welche durch die Steuer- und Auswerteschaltung mit einem Abschirmpotenzial koppelbar ist.
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Bei Anordnung der Antennenspule und der Sensorelektrode in großer räumlicher Nähe, insbesondere eine Annäherung bis auf wenige Millimeter (jedenfalls weniger als 10 mm) oder einen Bruchteil von Millimetern, bildet sich eine kapazitive Kopplung zwischen Sensorelektrode und Antennenspule aus, welche eine ordnungsgemäße Funktion der Sensorelektrode beeinträchtigt. Die erfindungsgemäße Anordnung einer Abschirmung zwischen der Sensorelektrode und der Antennenspule bewirkt, dass einerseits eine kapazitive Kopplung zwischen der Antennenspule und der Abschirmung und andererseits zwischen der Abschirmung der Sensorelektrode etabliert wird. Die Kopplung der Abschirmung mit einem Abschirmpotenzial ermöglicht dabei eine weitgehende Aufhebung der negativen Beeinflussung der Funktion der Sensorelektrode. Insbesondere wird durch die Abschirmung eine resonante Verkopplung der Antennenspule und der Sensorelektrode unterdrückt. Zwar wird durch die Abschirmung auch die Sensitivität der Sensorelektrode beeinflusst, der positive Effekt durch die Unterdrückung der resonanten Verkopplung ist jedoch größer, so dass das System insgesamt effektiver arbeitet.
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Die Abschirmung ist geeignet, Ihre Wirkung unabhängig von dem Betriebszustand der Antennenspule zu entfalten. Die Sensorelektrode wird nämlich keineswegs nur bei Betrieb der Antennenspule gestört, stattdessen ist die Induktivität der Antennenspule kapazitiv an die Sensorelektrode gekoppelt und beeinflusst die Funktion der Sensorelektrode auch im Ruhezustand der Antennenspule.
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Es kann im Rahmen der Erfindung vorgesehen sein, dass die Antennenspule zeitversetzt zu der Sensorelektrode angesteuert wird, wesentlich ist jedoch, dass die Abschirmung wenigstens derart mit zeitlicher Überlappung zusammen mit der Sensorelektrode derart angesteuert wird, dass die Abschirmung wenigstens zeitweise mit dem Abschirmpotenzial gekoppelt ist, wenn die Sensorelektrode angesteuert wird. Als Abschirmpotenzial kann insbesondere die Griffmasse oder Fahrzeugmasse dienen.
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Zu den Betriebszeiten der Sensorelektrode wirkt die zwischen Antennenspule und Sensorelektrode angeordnete und mit dem Abschirmpotenzial gekoppelte elektrisch-leitfähige Abschirmung als Entkopplungselement, welches die unmittelbare kapazitive Kopplung zwischen Sensorelektrode und Antennenspule aufhebt. Auch wenn die Sensorelektrode kapazitiv mit der Abschirmung gekoppelt ist, ist die diesbezügliche Auswirkung auf die Sensorelektrode, insbesondere aufgrund der Kopplung der Abschirmung mit dem Abschirmpotenzial, wesentlich geringer als die ungeschirmte Kopplung mit der Induktivität der Antennenspule.
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Die Abschirmung kann als Metallfolie, Metallblech sowie auch als komplexere Leiterstruktur ausgebildet sein. Ebenso kann die Sensorelektrode als einzelne Leiterfläche oder geteilte Leiterfläche sowie auch ebenfalls als komplexe Leiterstruktur gebildet sein.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Sensorelektrode und die Abschirmung auf einer gemeinsamen Leiterplatte aufgebracht, jedoch auf unterschiedlichen Ebenen dieser Leiterplatte. Insbesondere kann vorgesehen sein, die Abschirmung und die Sensorelektrode auf voneinander abgewandten Seiten einer einzigen Leiterplatte anzuordnen, es können jedoch auch mehrschichtige Leiterplatten zum Einsatz kommen.
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Die Sensorelektrode und/oder die Abschirmung können auf dieser Leiterplatte als oberflächenmontierte Bauelemente aufgebracht sein.
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Es ist jedoch besonders bevorzugt, die Sensorelektrode und die Abschirmung jeweils als Leiterbahn unmittelbar auf der Leiterplatte auszubilden.
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Eine derartige Ausbildung der Sensorelektrode und der Abschirmung ist einfach zu fertigen und bereits bei der Leiterplattenherstellung vorzusehen. Außerdem können auf diese Weise auch komplexere Leitergeometrien sowohl für die Sensorelektrode als auch für die Abschirmung vorgesehen werden. Schließlich wird auch die Ausrichtung der Sensorelektrode zu der Abschirmung präzise fixiert.
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In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist die Sensorelektrode verzweigte Leitstrukturen auf, die sich auf wenigstens einer Ebene der Leiterplatte erstrecken.
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Die Nutzung verzweigter Leiterstrukturen sorgt einerseits dafür, dass ein größerer Flächenbereich von der Sensorelektrode umspannt oder umgriffen werden kann, der aufgrund der nicht vollständigen Ausfüllung dieses Bereiches mit Leitmaterial der Sensorelektrode gleichzeitig für weitere Bauelemente oder zum Beispiel Durchbrüche in der Leiterplatte zur Verfügung steht. Auf diese Weise wird eine kompakte Bauweise weiter begünstigt sowie materialoptimiert eine möglichst große Sensitivität der Sensorelektrode erreicht.
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In einer Weiterbildung der Erfindung, weist die Abschirmung verzweigte Leiterstrukturen auf, die sich auf wenigstens einer Ebene der Leiterplatte erstrecken. Auch für die Abschirmung gilt im Wesentlichen dasselbe wie vorstehend für die Sensorelektrode gesagt. Durch die Verzweigung einer Leitstruktur wird erreicht, dass ein möglichst großer Bereich vom elektromagnetischen Einfluss der Abschirmung erfasst wird, während gleichzeitig der Belegungsbereich durch die Leiterstruktur der Abschirmung reduziert wird.
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Es ist besonders bevorzugt, die vorstehend erörterten verzweigten Leiterstrukturen in einer gabelförmigen Anordnung auszubilden, wobei von einer gemeinsamen Leiterbasis eine Mehrzahl von parallelen Leiterbahnen ausgeht. Eine solche gabelförmige Ausbildung ermöglicht es, die Leiterbasis, also die Gabelbasis, in einer einfachen Weise zu kontaktieren, wobei sich die verzweigten Leiterstrukturen als Gabelzinken von der Leiterbasis erstrecken und einen Bereich der Leiterplatte beabstandet durchgreifen.
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Eine derartige gegabelte Struktur stellt hinsichtlich der einfachen Kontaktierbarkeit und Raumwirkung der Elektrodenstruktur eine effektive Anordnung dar.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die größte Ausdehnung der Sensorelektrode so gewählt, dass sie zwischen 80 % und 120 % der größten Ausdehnung der Abschirmung beträgt. Besonders effektiv ist die abschirmende Wirkung der Abschirmung auf die Sensorelektrode dann, wenn die Längenerstreckung etwa gleich gewählt wird, insbesondere wenn die Sensorelektrode in den Randbereichen nicht erheblich über die Abschirmung hinausragt. Gleichwohl hat sich gezeigt, dass erforderlichenfalls eine Abweichung in der Längenausdehnung im beschriebenen Maß die Abschirmwirkung dennoch ausreichen lässt.
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Gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugtürgriffes ist vorgesehen, die Sensorelektrode und die Abschirmung in Richtung parallel zu der Leiterplattenebene mit deckungsgleicher Geometrie auszubilden.
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In dieser Gestaltung wird die Sensorelektrode mit deckungsgleicher Geometrie zu der Abschirmung, jedoch auf unterschiedlichen Flächen oder Ebenen der Leiterplatte ausgebildet. Diese Gestaltung ist hinsichtlich ihrer Fertigung besonders einfach. Es ist sogar möglich, ggf. die Funktionen der Sensorelektrode und der Abschirmung, je nach Anordnung der Leiterplatte zu vertauschen, da dieselbe Geometrie vorhanden ist.
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In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung des Fahrzeugtürgriffes sind die Sensorelektrode und die Abschirmung in Richtung parallel zu der Leiterplattenebene und mit unterschiedlichen Geometrien ausgebildet, und zwar so, dass in einer Projektion senkrecht zu der Leiterplattenebene von der Sensorelektrode belegte Sensorelektrodenbereiche mit von der Abschirmung freien Bereichen überlappen.
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Es hat sich gezeigt, dass die Abschirmungswirkung auf die Sensorelektrode optimiert werden kann, indem die Leiterstrukturen der Sensorelektrode einerseits und der Abschirmelektrode andererseits auf dem Leiterplattenebenen derart versetzt und mit unterschiedlicher Geometrie angeordnet werden, dass keine Deckungsgleichheit in einer Richtung senkrecht zu der Leiterplattenebene besteht. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass die Sensorelektrode, eine, zwei oder mehrere Leiterstrukturen mit paralleler Erstreckung auf einer Sensorebene aufweist, während die Abschirmung die Leiterstrukturen derart ausrichtet, dass die leitenden Bereiche in den Zwischenräumen der Leiterstrukturen der Sensorelektrode liegen, wobei durchaus Überlappungen zwischen den Leiterstrukturen möglich sind. Wenn hier von Überlappungen die Rede ist, ist teilweise Deckungsgleichheit in einer Projektion senkrecht zu der Leiterplattenebene gemeint. Eine Kontaktherstellung zwischen den Leitern erfolgt nicht, da die Leiterstrukturen auf unterschiedlichen Ebenen der Leiterplatte angeordnet sind.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung, ist der kleinste Abstand zwischen Abschirmung und Antennenspule zu weniger als 8 mm gewählt, vorzugsweise weniger als 4 mm.
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Bei einer derart kompakten Anordnung zwischen Abschirmung und Antennenspule ist die Verringerung der Baugröße der Fahrzeugtürgriffe möglich, wobei damit eine Gewichtreduzierung, Verbesserung der Aerodynamik und Erweiterung der Designmöglichkeiten mit sich bringt. Eine derart geringe Ausdehnung ist nur möglich, in dem die erfindungsgemäße Abschirmung und Kopplung mit einem Abschirmpotenzial realisiert wird.
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Die Erfindung wird nun anhand der beiliegenden Zeichnungen erläutert.
- 1 zeigt schematisch einen erfindungsgemäßen Fahrzeugtürgriff gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
- 2 zeigt schematisch die Ober- und Unterseite einer Leiterplatte der ersten Ausführungsform mit Sensorelektrode und Abschirmung sowie gekoppelter Steuer- und Auswerteeinrichtung;
- 3 zeigt schematisch einen Schnitt durch eine Leiterplatte mit Sensorelektrode und Abschirmung gemäß der ersten Ausführungsform.
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In 1 ist ein Fahrzeugtürgriff mit einem Gehäuse 1 gezeigt. In dem Gehäuse 1 ist eine Antennenspule 2 mit einer Spulenwicklung gezeigt, die um einen Ferritkern gewunden ist. Eine Leiterplatte 3 ist benachbart zu der Antennenspule 2 angeordnet. Der Abstand der Antennenspule 2 von der Leiterplatte 3 beträgt in diesem Ausführungsbeispiel weniger als 10 mm. Auf einer der Antennenspule 2 zugewandten Seite der Leiterplatte 3 ist eine Abschirmung 4 als Leiterbahn auf der Leiterplatte 3 angeordnet. Die Leiterplatte 3 ist in diesem Ausführungsbeispiel 1 mm dick ausgeführt. Auf einer der Antennenspule 2 abgewandten Seite der Leiterplatte 3 ist eine Sensorelektrode 5 als Leiterstruktur auf der Leiterplatte 3 angeordnet. Mit einer Steuer- und Auswerteeinrichtung 6 sind sowohl die Antennenspule 2 als auch die Abschirmung 4 und die Sensorelektrode 5 gekoppelt. Über die Steuer- und Auswerteeinrichtung 6 kann die Antennenspule 2 zum Aussenden von niederfrequenten Signalen im Bereich von 125 kHz angesteuert werden. Die Abschirmung 4 kann über die Steuer- und Auswerteeinrichtung 6 mit einem konstanten Abschirmpotenzial gekoppelt werden, während die Sensorelektrode 5 als kapazitiver Sensor betrieben wird.
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Die Ansteuerung einer Sensorelektrode als kapazitivem Sensor ist im Stand der Technik ausführlich beschrieben. Insbesondere erfolgt eine unter Steuerung der Steuer- und Auswerteeinrichtung eine mehrfache Umladung der Sensorelektrode, um die Kapazität der Sensorelektrode zu erfassen, welche durch eine Annäherung eines Gegenstandes, beispielsweise der Hand eines Benutzers beeinflusst wird.
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2 zeigt schematisch die voneinander abgewandten Seiten der Leiterplatte 3, die zur Übersichtlichkeit in dieser Darstellung auseinandergeklappt dargestellt ist. Die in 2 oben dargestellte obere Deckfläche der Leiterplatte 3 zeigt eine gabelartige Leiterstruktur welche die Abschirmung 4 bildet. Die in 2 unten dargestellte untere Deckfläche der Leiterplatte 3 zeigt eine Gabelstruktur mit zwei Zinken, welche die Sensorelektrode 5 bildet. Es ist zu beachten, dass in 2 die Leiterplatte 2 durch zwei getrennte Elemente dargestellt wird, in der Realität jedoch eine einzige Leiterplatte bildet. Die Steuer- und Auswerteeinrichtung ist in dieser Darstellung sowohl mit der Abschirmung 4 als auch der Sensorelektrode 5 gekoppelt. Die gebrochenen Linien in 2 zeigen einen Bereich, durch den in 3 schematisch ein Schnitt gelegt wurde. Die Leiterplatte ist in ihren Abmessungen auf den Bauraum des Türgriffs 1 angepasst. Die Abmasse der Leiterplatte 3 betragen in diesem Ausführungsbeispiel etwa 80 mm x 13 mmm x 1 mm.
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In 3 ist die Leiterplatte 3 dargestellt, auf deren Unterseite die Leiterbahnen der Sensorelektrode 5 gezeigt sind. Auf der abgewandten Seite der Leiterplatte ist die Abschirmung 4 erkennbar. Die Abschirmung 4 ist, wie in 3 ersichtlich, zwischen der Sensorelektrode 5 und der Antennenspule 2 angeordnet. Außerdem ist erkennbar, dass die Abschirmung 4 und die Sensorelektrode 5 in der Leiterplattenebene der Leiterplatte 3 nicht deckungsgleich angeordnet sind. Vielmehr fassen die verzweigen Leiter der Abschirmung 4 die Leiter der Sensorelektrode 5 gleichsam ein, indem sie Bereiche seitlich von der Sensorelektrode 5 überdecken und einen Mittelbereich weitgehend freilassen, in welchem sich die Projektion der Sensorelektrode 5 befindet. Es hat sich gezeigt, dass eine solche Anordnung eine optimierte Abschirmung der Sensorelektrode 5 gegenüber der Antennenspule 2 bietet.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102011086609 A1 [0004]
- DE 102005035935 A1 [0005]
