DE202013104751U1

DE202013104751U1 - Näherungsschalteranordnung mit Masseschicht

Info

Publication number: DE202013104751U1
Application number: DE202013104751U
Authority: DE
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2012-10-31
Filing date: 2013-10-22
Publication date: 2013-11-05
Anticipated expiration: 2023-10-23
Also published as: CN203590194U; US20140116869A1; US8796575B2

Abstract

Näherungsschalteranordnung, die Folgendes umfasst: eine Masseschicht; einen ersten Näherungsschalter, der einen ersten Näherungssensor und eine erste dielektrische Schicht auf einer ersten Seite der Masseschicht umfasst, und einen zweiten Näherungsschalter, der einen zweiten Näherungssensor und eine zweite dielektrische Schicht auf einer zweiten Seite der Masseschicht umfasst.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Näherungsschalter und betrifft insbesondere eine Anordnung von Näherungsschaltern zum Steuern von Einrichtungen, wie zum Beispiel Fahrzeugfenstern.
Kraftfahrzeuge sind allgemein mit verschiedenen durch einen Benutzer betätigbaren Schaltern zum Betreiben von Einrichtungen, darunter elektrischen Fensterhebern, Sonnendächern oder Schiebedächern, Türverriegelungen und verschiedenen anderen Einrichtungen ausgerüstet. Allgemein werden diese Arten von Schaltern von einem Benutzer betätigt, um eine Einrichtung zu aktivieren oder zu deaktivieren oder eine Art von Steuerfunktion durchzuführen. Näherungsschalter, wie zum Beispiel kapazitive Schalter, verwenden einen oder mehrere Näherungssensoren zur Erzeugung eines Erfassungsaktivierungsfelds und erfassen Veränderungen im Aktivierungsfeld, die eine benutzerbetätigte Bedienung des Schalters anzeigen, die in der Regel durch einen Finger des Benutzers in naher Nähe des Sensors oder in Kontakt mit dem Sensor verursacht wird. Kapazitive Schalter sind allgemein dazu konfiguriert, eine Benutzerbetätigung des Schalters auf Basis eines Vergleichs des Erfassungsaktivierungsfelds mit einem Schwellenwert zu detektieren.
Es ist wünschenswert, eine Anordnung von Näherungsschaltern derart bereitzustellen, dass Störung von benachbarten Sensoren verhindert oder reduziert wird.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Näherungsschalteranordnung bereitgestellt. Die Näherungsschalteranordnung enthält eine Masseschicht, einen ersten Näherungsschalter und einen zweiten Näherungsschalter. Der erste Näherungsschalter enthält einen ersten Näherungssensor und eine erste dielektrische Schicht auf einer ersten Seite der Masseschicht. Der zweite Näherungsschalter enthält einen zweiten Näherungssensor und eine zweite dielektrische Schicht auf einer zweiten Seite der Masseschicht.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Fahrzeugnäherungsschalteranordnung bereitgestellt. Die Fahrzeugnäherungsschalteranordnung enthält eine Masseschicht. Die Schalteranordnung enthält auch einen ersten Näherungsschalter auf einer ersten Hauptseite der Masseschicht, der einen ersten Näherungssensor und eine erste dielektrische Schicht zum Steuern einer Bewegung einer Platte enthält. Die Fahrzeugnäherungsschalteranordnung enthält ferner einen zweiten Näherungsschalter auf einer gegenüberliegenden zweiten Hauptseite der Masseschicht, der einen zweiten Näherungssensor und eine zweite dielektrische Schicht zum Steuern einer Bewegung der Platte enthält.
Diese und andere Aspekte, Aufgaben und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden für den Fachmann nach der Lektüre der folgenden Beschreibung, Ansprüche und der beiliegenden Zeichnungen verständlich.
In den Zeichnungen zeigen:
1 eine perspektivische Ansicht eines Fahrgastraums eines Kraftfahrzeugs mit einer Fahrzeugtür, die eine Näherungsschalteranordnung zum Steuern eines Fahrzeugfensters gemäß einer Ausführungsform verwendet;
2 eine vergrößerte Ansicht des Türgriffs, wobei die Näherungsschalteranordnung auf dem Türgriff gezeigt ist;
3 eine Querschnittsansicht der Näherungsschalteranordnung durch die Linie III-III von 2, wobei die Aktivierung des oberen Näherungsschalters durch einen Finger des Benutzers gezeigt wird;
4 eine Querschnittsansicht durch die Schalteranordnung, wobei die Aktivierung des unteren Näherungsschalters durch den Finger des Benutzers gezeigt wird;
5 eine perspektivische Draufsicht auf die Schalteranordnung, bei der die Abdeckung gestrichelt gezeigt ist;
6 eine perspektivische Unteransicht der Schalteranordnung, wobei die Abdeckung gestrichelt gezeigt ist;
7 eine Explosionsansicht der Näherungsschalteranordnung ohne die Abdeckung;
8 ein schematisches Diagramm eines jeweils bei dem oberen und unteren Näherungsschalter verwendeten kapazitiven Sensors;
9 ein Blockdiagramm, das die Näherungsschalteranordnung gemäß einer Ausführungsform veranschaulicht;
10 einen Graph, der das mit dem unteren Näherungsschalter assoziierte Sensorzählsignal während der Benutzeraktivierung veranschaulicht;
Wie erfordert werden hier ausführliche Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung offenbart; es versteht sich jedoch, dass die offenbarten Ausführungsformen lediglich beispielhaft für die Erfindung sind, die in verschiedenen und alternativen Formen ausgeführt werden kann. Die Figuren enthalten nicht unbedingt einen ausführlichen Aufbau; einige Schaltbilder können übertrieben oder minimiert vorliegen, um eine Funktionsübersicht zu zeigen. Daher sollten spezifische strukturelle und funktionale Einzelheiten, die hier offenbart werden, nicht als einschränkend verstanden werden, sondern lediglich als eine repräsentative Basis, um einem Fachmann zu lehren, die vorliegende Erfindung verschiedentlich zu verwenden.
Mit Bezug auf 1 ist allgemein ein Innenraum eines Kraftfahrzeugs mit einem Fahrgastraum und einer Fahrzeugtür 12 veranschaulicht, die als Fahrerseitentür neben dem Fahrersitz 18 gezeigt ist. Die Fahrzeugtür 12 hat ein bewegbares Fenster 14, auch als elektrischer Fensterheber bezeichnet, der eine Glasfensterplatte nach unten in eine erste Richtung einer offenen Position und nach oben in eine zweite Richtung in eine geschlossenen Fensterposition bewegt. Die Fensterplatte 14 wird allgemein durch einen Motor, wie zum Beispiel einen Elektromotor, betätigt, allgemein als Reaktion auf einen Benutzereingabeschalter. Obwohl das Fahrzeug 10 allgemein mit einer vorderen Fahrerseitentür 12 und einem bewegbaren Fenster 14 darin gezeigt wurde, versteht es sich, dass das Fahrzeug 10 mit mehreren Türen ausgerüstet sein kann, wobei jede ein bewegliches Fenster verwendet, und das Fahrzeug kann mit anderen bewegbaren Platten ausgerüstet sein, die so betätigbar sind, dass sie sich als Reaktion auf eine Aktivierung eines Benutzereingabeschalters bewegen.
Das Fahrzeug 10 ist ferner mit einer Näherungsschalteranordnung 20 zum Steuern der Betätigung der bewegbaren Fensterplatte 14 ausgerüstet. Die Näherungsschalteranordnung 20 befindet sich gemäß einer Ausführungsform in der Darstellung auf einer Armlehne 16 an der Innenverkleidung der Tür 12. Es versteht sich jedoch, dass sich die Näherungsschalteranordnung 20 an anderer Stelle im Fahrzeug 10 befinden kann. Die Näherungsschalteranordnung 20 enthält einen ersten Näherungsschalter mit einem ersten Näherungssensor zum Erfassen einer Benutzeraktivierung auf einer Oberfläche und einen zweiten Näherungsschalter mit einem zweiten Näherungssensor zum Erfassen einer Benutzeraktivierung auf einer gegenüberliegenden zweiten Oberfläche. Der erste Näherungsschalter erfasst eine Benutzeraktivierung zur Bewegung der Fensterplatte 14 in eine offene Position nach unten, und der zweite Näherungsschalter erfasst eine Aktivierung zur Bewegung der Fensterplatte 14 in eine geschlossene Position nach oben.
In der Veranschaulichung in 2 weist die Näherungsschalteranordnung 20 ein mit einem Finger betätigbares Schalterglied 50 auf, das in der Darstellung eine obere Seite 50A und eine untere Seite 50B aufweist, die als Benutzereingabe dient. Das mit einem Finger betätigbare Schalterglied 50 ist stationär und erstreckt sich in der Darstellung innerhalb einer Vertiefung oder eines Kanals 22, die bzw. der in der Fahrzeugarmlehne 16 bereitgestellt ist. Das Glied 50 weist eine obere Oberfläche 50A auf, die so positioniert ist, dass sie einen Finger eines Benutzers als Eingabe empfängt und von ihm kontaktiert wird, um eine Herabbewegung der Fensterplatte 14 zur Öffnung des Fensters zu betätigen. Die untere Oberfläche 50B ist zugänglich, so dass es einem Finger eines Benutzers möglich ist, sich um den schräg gestellten Körper des Glieds 50 und auf die untere Oberfläche 50B als Eingabe zu erstrecken, um die Fensterplatte 14 zur Schließung des Fensters nach oben zu betätigen. Der Kanal 22 bietet den Raum, dass sich der Finger des Benutzers um das Glied 50 herum erstrecken kann, um die untere Seite 50B zu erreichen und sie zu kontaktieren. In der Darstellung ist das Glied 50 schräg gestellt, es könnte jedoch auch anders orientiert sein, zum Beispiel horizontal.
Mit Bezug auf 3 und 4 ist ein Finger 70 eines Benutzers in Phantomstrichen gezeigt und tritt in 3 mit der oberen Oberfläche 50A des Glieds 50 in Interaktion und tritt in 4 mit der unteren Oberfläche 50B in Interaktion. Wenn der Finger 70 mit der oberen Oberfläche 50A des Glieds 50 in Interaktion tritt, dringt der Finger 70 in ein Aktivierungsfeld 74, das durch den oberen ersten Näherungsschalter erzeugt wird, ein, was detektiert wird und zur Erzeugung einer Eingabe zur Öffnung der Fensterplatte verwendet wird. Wenn sich der Finger des Benutzers um das Glied 50 herumwickelt, um die untere Oberfläche 50B zu kontaktieren, tritt der Finger mit einem Aktivierungsfeld 84 in Interaktion, das von dem unteren zweiten Näherungsschalter erzeugt wird, um einen Eingabebefehl, die Fensterplatte in Richtung der geschlossenen Position zu bewegen, zu initiieren, und gleichzeitig wird es dem Finger 70 des Benutzers und anderen Teilen der Hand gestattet, sich während einer solchen Bewegung von dem oberen Aktivierungsfeld 74 aufgrund der Drehung der Hand und des Fingers 70 weg zu bewegen.
Die Näherungsschalteranordnung 20 ist in 3–7 mit einem ersten und zweiten Näherungssensor 54 und 64 zur Erzeugung von Aktivierungsfeldern 74 bzw. 84 gezeigt. Die Näherungsschalteranordnung 20 enthält eine Masseschicht 58, die aus einem leitfähigen Material, wie zum Beispiel Kupfer, besteht, und in der Darstellung mittig innerhalb des Glieds 50 bereitgestellt wird. Die Masseschicht 58 kann eine planare Lage aus leitfähigem Material enthalten, das effektiv eine Penetration des elektrischen Felds verhindert oder reduziert und elektrisch mit Masse verbunden ist. Somit verhindert die Masseschicht 58 die Näherungssensoren daran, das Signal des anderen Sensors zu beeinträchtigen. Die Masseschicht 58 hat eine erste Hauptseite, die als eine obere Seite gezeigt ist, und eine gegenüberliegenden zweite Hauptseite, die als die untere Seite gezeigt ist, und weist an den Kanten eine relativ dünne Dicke auf. Ein erster Näherungsschalter ist auf der ersten Seite der Masseschicht 58 vorgesehen und enthält eine erste dielektrische Schicht 56 und einen ersten Näherungssensor 54. Die erste dielektrische Schicht 56 kann Glasfaser oder ein anderes dielektrisches Material enthalten und liegt zwischen dem ersten Näherungssensor 54 und der Masseschicht 58, um dazwischen einen dielektrischen Abstand bereitzustellen. Die Näherungsschalteranordnung 20 enthält auch einen zweiten Näherungsschalter, der auf der zweiten Seite der Masseschicht bereitgestellt ist und eine zweite dielektrische Schicht 60 und einen zweiten Näherungssensor 64 enthält. Die zweite dielektrische Schicht 60 kann Glasfaser enthalten und liegt zwischen der Masseschicht 58 und dem zweiten Näherungssensor 64, um dazwischen dielektrische Isolierung bereitzustellen. Die dielektrischen Schichten 56 und 60 können als Platinensubstrate dienen.
In der Darstellung ist ein Abdeckmaterial 52 ausgebildet, das die Näherungssensoren 54 und 64, die dielektrischen Schichten 56 und 60 und die Masseschicht 58 umgibt. Das Abdeckmaterial 52 kann gemäß einer Ausführungsform ein geformtes polymeres Material enthalten. Gemäß anderen Ausführungsformen kann das Abdeckmaterial 52 ein Material enthalten, das sich für die Armlehne eignet, wie zum Beispiel ein Vinyl oder Ledermaterial. Der erste und zweite Näherungssensor 54 und 64 können gemäß einer Ausführungsform an einer Innenoberfläche des Abdeckmaterials 52 ausgebildet sein. Die Näherungssensoren 54 und 64 können als Druckfarbe auf die Innenoberfläche des Abdeckmaterials 52 gedruckt sein oder anders darauf ausgebildet sein oder zwischen der dielektrischen Schicht 56 oder 60 und dem Abdeckmaterial 52 angeordnet sein. Gemäß einer weiteren Ausführungsform können die Näherungssensoren 54 und 64 auf den jeweiligen dielektrischen Schichten 56 und 60 ausgebildet sein. Es versteht sich, dass Schaltungsanordnungen wie zum Beispiel eine FR4-Hartplatine oder flexible Platine verwendet werden können.
In der Darstellung enthält die Näherungsschalteranordnung 20 ferner einen Verbinder 66, der elektrische Verbindungen mit dem ersten und zweiten Näherungssensor 54 und 64 bereitstellt. Der Verbinder 66 kann elektrische Leiter enthalten, die die Platine 68 mit jeweils dem ersten und zweiten Näherungssensor 54 und 64 verbinden, um ein Signal anzulegen, um ein Aktivierungsfeld und eine Ausgabe, die eine Benutzerschnittstelle mit dem Aktivierungsfeld angibt, zu erzeugen. Der Verbinder 66 stellt auch eine Masseleitungsverbindung mit der leitfähigen Masseschicht 58 bereit, so dass die Schicht 58 elektrisch mit Masse verbunden ist. Der Verbinder 66 kann gemäß einer Ausführungsform gedruckte Schaltungen oder Drähte enthalten, die zu gedruckten Schaltungen auf der Innenoberfläche des Abdeckmaterials 52 führen. Gemäß einer weiteren Ausführungsform können die Schaltungsbahnen mit Schaltungsbahnen auf den dielektrischen Schichten 56 und 60 verbunden sein. Das resultierende Paket aus Masseschicht 58, dielektrischen Schichten 56 und 60 und dem ersten und zweiten Näherungssensor 54 und 64 kann eine Leiterplatte bilden, die durch das Abdeckmaterial 52 abgedeckt ist.
Im Betrieb erzeugt der erste Näherungssensor 54 auf und über der ersten oder oberen Oberfläche 50A des Glieds 50 ein erstes Aktivierungsfeld 74. Das erste Aktivierungsfeld 74 wird aufgrund der leitfähigen Masseschicht 58 daran gehindert, sich nach unten und auf die untere oder zweite Oberfläche zu erstrecken. Ähnlich erzeugt der untere oder zweite Näherungssensor 64 ein zweites Aktivierungsfeld 84, das sich auf und unter der zweiten oder unteren Oberfläche 50B erstreckt. Das zweite Aktivierungsfeld 84 wird aufgrund der leitfähigen Masseschicht 58 daran gehindert, sich nach oben und auf die erste Oberfläche zu erstrecken.
Es versteht sich, dass die leitfähige Masseschicht 58 Abmessungen wie Länge und Breite aufweist, die größer als die Länge und Breite des ersten und zweiten Näherungssensors 54 und 64 sind, wie in 5–7 gezeigt ist. Als solches erstreckt sich die Masseschicht 58 über die Schaltungsbahnen, die die Näherungssensoren bilden, hinaus, um so die Signalisolierung, die von der Masseschicht 58 bereitgestellt wird, zu verbessern, um Übersprechen oder Kommunikation der Sensorsignale zu reduzieren. Die Masseschicht 58 kann sich gemäß einer Ausführungsform mindestens einen Millimeter über die Peripherieabmessungen der Näherungssensoren 54 und 64 hinaus erstrecken. Zusätzlich stellen die dielektrischen Schichten 56 und 60 einen ausreichenden Isolierungsabstand bereit, um für die Näherungssensoren 54 und 64 eine gute Empfindlichkeit bereitzustellen. Bei einer Ausführungsform haben die dielektrischen Schichten 56 und 60 jeweils eine Dicke von mindestens einem Millimeter und können gemäß einem Beispiel eine Dicke im Bereich von einem bis zwei Millimetern aufweisen. Durch Beabstanden der Näherungssensoren 54 und 64 von der Masseschicht 58 um einen Mindestabstand wird eine gute Empfindlichkeit für die Näherungsschalter erreicht.
Die Näherungssensoren 54 und 64 sind hier gemäß einer Ausführungsform als kapazitive Sensoren gezeigt und beschrieben. Jeder Näherungssensor 54 und 64 enthält mindestens einen Näherungssensor, der ein Erfassungsaktivierungsfeld bereitstellt, um einen Kontakt mit oder eine nahe Nähe (zum Beispiel innerhalb eines Millimeters) zu einem Objekt, wie zum Beispiel der Finger oder ein anderer Teil der Hand einer Bedienperson in Bezug auf den einen oder die mehreren Näherungssensoren, zu erfassen. Die Näherungssensoren 54 und 64 können auch eine Streifbewegung mit der Hand der Bedienperson detektieren, zum Beispiel ein Überstreifen mit einem Finger des Benutzers. Somit ist das Erfassungsaktivierungsfeld jedes Näherungssensors 54 und 64 in dem Ausführungsbeispiel ein kapazitives Feld und die Hand des Benutzers einschließlich der Finger weist eine elektrische Leitfähigkeit und dielektrische Eigenschaften auf, die eine Änderung oder Störung des Erfassungsaktivierungsfelds verursachen, wie dem Fachmann deutlich sein sollte. Es ist dem Fachmann jedoch ebenso verständlich, dass zusätzliche oder alternative Arten von Näherungssensoren verwendet werden können, zum Beispiel unter anderem induktive Sensoren, optische Sensoren, Temperatursensoren, Widerstandssensoren, dergleichen oder eine Kombination daraus. Beispielhafte Näherungssensoren sind in dem ATMEL® Touch Sensors Design Guide, 10620 D-AT42-04/09 vom 9. April 2009 beschrieben, deren gesamter Bezug hiermit durch Verweis aufgenommen wird.
8 zeigt ein Beispiel des Näherungssensors 54 und 64 in gedruckter Druckfarbe mit einer Ansteuerungselektrode 26 und einer Empfangselektrode 28, die jeweils ineinandergreifende Finger aufweisen, zum Erzeugen eines kapazitiven Felds. Es versteht sich, dass gemäß anderen Ausführungsformen jeder der Näherungssensoren 54 und 64 anders ausgebildet sein kann, zum Beispiel durch Vorsehung einer vorgeformten leitfähigen Schaltkreisbahn auf einem Substrat. Die Ansteuerungselektrode 26 empfängt Rechteckschwingungsansteuerungsimpulse, die mit Spannung V_I geliefert werden. Die Empfangselektrode 28 weist einen Ausgang zur Erzeugung einer Ausgangsspannung V_O auf. Während hier ein kapazitiver Doppeldrahtsensor gezeigt und bechrieben ist, versteht es sich, dass auch ein kapazitiver Eindrahtsensor verwendet werden kann. Es versteht sich auch, dass die Elektroden 26 und 28 in verschiedenen anderen Konfigurationen zur Erzeugung des kapazitiven Felds als das Aktivierungsfeld angeordnet sein können.
In der hier gezeigten und beschriebenen Ausführungsform wird die Ansteuerungselektrode 26 jedes Näherungssensors 54 und 64 mit einem Spannungseingang V_I als Rechteckschwingungsimpulse beaufschlagt, die einen Ladeimpulszyklus aufweisen, der dazu ausreicht, die Empfangselektrode 28 auf eine gewünschte Spannung aufzuladen. Die Empfangselektrode 28 dient somit als Messelektrode. Wenn ein Benutzer oder ein Bedienelement, wie der Finger des Benutzers, in ein Aktivierungsfeld eindringt, detektiert die Näherungsschalteranordnung 20 die mit dem Finger im Aktivierungsfeld verursachte Störung und bestimmt, ob die Störung in den Aktivierungsfeldern 74 oder 84 ausreicht, um einen Türfensterbefehl zu aktivieren. Die Störung jedes Aktivierungsfelds wird durch Verarbeitung des Ladeimpulssignals, das mit dem entsprechenden Signalkanal assoziiert ist, detektiert. Wenn der Finger des Benutzers in die Aktivierungsfelder 74 oder 84, die durch den ersten und zweiten Sensor 54 oder 64 erzeugt werden, eindringt, detektiert die Näherungsschalteranordnung 20 die Störung jedes Aktivierungsfelds, mit dem in Kontakt getreten wurde, über verschiedene Signalkanäle. Jeder Näherungssensor 54 oder 64 kann seinen eigenen dedizierten Signalkanal aufweisen, der Ladeimpulszählungen erzeugt, die verarbeitet und mit einem oder mehreren Schwellenwerten verglichen werden können, um Ausgabeentscheidungen zu machen.
Mit Bezug auf 9 ist gemäß einer Ausführungsform die Näherungsschalteranordnung 20 zur Steuerung eines Fahrzeugfensters veranschaulicht. Der erste und zweite Näherungssensor 54 und 64 stellen in der Darstellung Eingänge an einem Steuergerät 40, wie zum Beispiel einen Microcontroller, bereit. Das Steuergerät 40 kann Steuerschaltkreise, wie zum Beispiel einen Mikroprozessor 42 und einen Speicher enthalten. Die Steuerschaltungen können Erfassungssteuerschaltungen enthalten, die das mit jedem Näherungssensor 54 und 64 assoziierte Aktivierungsfeldsignal verarbeiten, um die Benutzeraktivierung jedes Sensors zu erfassen, indem das Aktivierungsfeldsignal mit einem oder mehreren Schwellenwerten gemäß einer oder mehrerer Steuerroutinen verglichen wird. Es versteht sich, dass andere analoge und/oder digitale Steuerschaltkreise verwendet werden können, um jedes Aktivierungsfeldsignal zu verarbeiten, eine Benutzeraktivierung zu bestimmen und eine Handlung auszulösen. Das Steuergerät 40 kann gemäß einer Ausführungsform ein QMatrix-Erfassungsverfahren, erhältlich durch ATMEL^®, verwenden. Das ATMEL-Erfassungsverfahren nutzt einen WINDOWS^®-Host-C/C++-Compiler und -Debugger WinAVR, um die Entwicklung zu vereinfachen, und zum Testen das Hilfsmittel Hawkeye, das die Überwachung des internen Zustands kritischer Variablen in der Software sowie das Erheben von Protokollen von Daten für die Nachverarbeitung in Echtzeit zulässt.
Das Steuergerät 40 liefert ein Ausgangssignal an eine oder mehrere Einrichtungen, die dazu konfiguriert sind, als Reaktion auf eine detektierte Aktivierung der Näherungssensoren an dem Türgriff dedizierte Handlungen durchzuführen. Die eine oder mehreren Einrichtungen können einen elektrischen Fensterheber 14 enthalten. Der elektrische Fensterheber 14 kann einen herkömmlichen elektrischen Fensterheber mit einem Motor enthalten, der elektrisch betätigt wird, um eine Fensterplatte zwischen einer offenen und geschlossenen Position anzusteuern. Das Fenster 14 kann einen elektrischen Türfensterheber enthalten, der in der Tür eines Fahrzeugs eingebaut ist, um es nach oben und unten zu bewegen. Gemäß anderer Ausführungsformen kann eine bewegbare Platte ein Schiebedach oder ein Sonnendach oder eine Heckfensterplatte enthalten. Es versteht sich, dass andere Einrichtungen als Reaktion auf die Benutzeraktivierung der Näherungsschalteranordnung 20 gesteuert werden können.
Ferner ist das Steuergerät 40 mit einem mit dem Mikroprozessor 42 gekoppelten Analog/Digital-Komparator (A/D-Komparator) 44 gezeigt. Der A/D-Komparator 44 empfängt die Spannungsausgabe V_O von jedem der Näherungsschalter 54 und 64, setzt das analoge Signal in ein digitales Signal um und führt dem Mikroprozessor 42 das digitale Signal zu. Außerdem enthält das Steuergerät 40 einen Impulszähler 46, der mit dem Mikroprozessor 42 gekoppelt ist. Der Impulszähler 46 zählt die Ladesignalimpulse, die an jede Ansteuerungselektrode jedes Näherungssensors angelegt werden, führt eine Zählung der Impulse aus, die notwendig sind, um den Kondensator zu laden, bis die Spannungsausgabe V_O eine vorgegebene Spannung erreicht, und führt dem Mikroprozessor 42 den Zählwert zu. Der Impulszählwert gibt die Kapazitätsänderung des entsprechenden kapazitiven Sensors an. Ferner ist das Steuergerät 40 in Kommunikation mit einem impulsbreitenmodulierten (pulse width modulated) Ansteuerungspuffer 15 gezeigt. Das Steuergerät 40 führt dem impulsbreitenmodulierten Ansteuerungspuffer 15 ein impulsbreitenmoduliertes Signal zu, um einen Rechteckschwingungsimpulszug V_I zu erzeugen, der an jede Ansteuerungselektrode jedes Näherungssensors 54 und 64 angelegt wird. Das Steuergerät 40 verarbeitet eine oder mehrere Steuerroutinen, um die Benutzeraktivierung der Schalteranordnung zu überwachen und eine Bewegung des Fahrzeugfensters zu steuern.
Betrieb der Näherungsschalteranordnung kann enthalten, dass ein Benutzer einen Finger auf die obere Oberfläche oder in naher Nähe zur oberen Oberfläche des Eingangsglieds 50 positioniert, um eine ausreichende Störung im ersten Aktivierungsfeld 74 zu verursachen, dass eine Benutzereingabe zum Schließen der Fahrzeugfensterplatte detektiert wird. Die Empfindlichkeit kann eingestellt werden, so dass es nötig wird, dass der Benutzer den Finger auf die obere Oberfläche 50A des Glieds 50 drückt, um ein ausreichendes Amplitudensignal zu erzeugen, das von dem Aktivierungsfeld 74 erfasst wird. Wenn ein Benutzer die Fensterplatte heben möchte, bewegt der Benutzer den Finger nach vorne um das Eingangsglied 50 herum und in Kontakt mit der unteren Oberfläche 50B, um so mit dem zweiten Aktivierungsfeld 84 ausreichend in Interaktion zu treten, um ein Signal mit ausreichender Stärke zu erzeugen, das eine Benutzereingabe zum Schließen des Fensters angibt. Wenn dies geschieht, dreht sich die Hand des Benutzers nach vorne und bewegt sich von dem oberen Aktivierungsfeld 74 weg. Eine Signalantwort auf den Schließbetrieb ist in 10 durch die Linie 90A gezeigt, bei der der Finger des Benutzers, der mit der unteren Oberfläche 50B in Kontakt steht, auf ein erstes Niveau steigt und dann durch den weiteren Anstieg auf die Spitzenamplitude zusätzlicher Druck, der durch Ziehen nach oben auf die untere Oberfläche 50B drückt, angegeben ist. Gleichzeitig zeigt die untere Kurve 90B das Signalverhalten in dem oberen Aktivierungsfeld 74, wo ein Finger des Benutzers eine gewisse Interaktion mit dem Aktivierungsfeld 74 aufweisen kann, welche abfällt, wenn der Benutzer den Finger gänzlich nach vorne streckt und die untere Oberfläche 50B innerhalb des Aktivierungsfelds 84 herabdrückt.
Der erste Näherungsschalter kann dazu konfiguriert sein, das Fenster zeitweise in Richtung der offenen Position zu bewegen, solange auf Basis eines ersten Schwellenwerts der Finger des Benutzers auf dem ersten Näherungssensor detektiert wird, und kann ferner die Anforderung zur gänzlichen Öffnung des Fensters initiieren, wenn eine erhöhte Kraft auf die obere Oberfläche ausgeübt wird, indem der Ausgang des ersten Näherungssensors relativ zu einem höheren zweiten Schwellenwert detektiert wird. Ähnlich kann der zweite Näherungsschalter das Fenster zeitweise dazu veranlassen, sich in Richtung der geschlossenen Position zu bewegen, solange auf Basis eines ersten Schwellenwerts der Finger des Benutzers durch den zweiten Näherungssensor detektiert wird, und kann das Fenster auf Basis einer auf die untere Oberfläche ausgeübten erhöhten Kraft, die auf Basis eines Vergleichs mit einem zweiten höheren Schwellenwert von dem zweiten Näherungssensor detektiert wird, weiter in die gänzlich geschlossene Position aktivieren. Ferner kann das Fahrzeug auf Basis eines erfassten Signals von sowohl dem ersten als auch zweiten Näherungssensor in die geschlossene Position betätigt werden. Dabei kann die Näherungsschalteranordnung erfassen, dass die Aktivierung des unteren zweiten Näherungssensors einen Schwellenwert übersteigt, in Kombination damit, dass das Signal, das von dem ersten Näherungssensor detektiert wird, unter einem Schwellenwert liegt.
Dementsprechend gestattet die Näherungsschalteranordnung 20 vorteilhaft die Aktivierung des Fensters auf Basis eines Objektes, das mit dem ersten und zweiten Näherungssensor an der ersten und zweiten Seite erfasst wird und durch eine Masseschicht isoliert ist. Das System gestattet es einem Benutzer vorteilhaft, das Fahrzeugfenster effektiv zu steuern, ohne dass ein mechanischer Eingabehebel betätigt werden muss und mit reduzierter Signalstörung, wodurch eine robuste Schalteranordnung mit weniger beweglichen Teilen bereitgestellt wird, die kostengünstig und leicht zu betreiben ist.
Es versteht sich, dass Variationen und Modifizierungen an der oben erwähnten Struktur vorgenommen werden können, ohne von den Konzepten der vorliegenden Erfindung abzuweichen, und es versteht sich weiter, dass solche Konzepte von den folgenden Ansprüchen gedeckt sein sollen, solange diese Ansprüche in ihrer Sprache nicht ausdrücklich etwas anderes aussagen.
Bezugszeichenliste
Fig. 9

15: PWM-ANSTEUERUNGSPUFFER
50: FENSTERSCHALTER
54: ERSTER NÄHERUNGSSENSOR
64: ZWEITER NÄHERUNGSSENSOR
40: FENSTERSTEUERGERÄT
44: A/D-KOMPARATOR
46: IMPULSZÄHLER
48: SPEICHER
100: FENSTERSTEUERROUTINE
14: FENSTER

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur

ATMEL® Touch Sensors Design Guide, 10620 D-AT42-04/09 vom 9. April 2009 [0028]

Claims

Näherungsschalteranordnung, die Folgendes umfasst: eine Masseschicht; einen ersten Näherungsschalter, der einen ersten Näherungssensor und eine erste dielektrische Schicht auf einer ersten Seite der Masseschicht umfasst, und einen zweiten Näherungsschalter, der einen zweiten Näherungssensor und eine zweite dielektrische Schicht auf einer zweiten Seite der Masseschicht umfasst.
Näherungsschalteranordnung nach Anspruch 1, wobei die Masseschicht eine leitfähige planare Lage mit einer ersten Hauptseite und einer gegenüberliegenden zweiten Hauptseite umfasst, wobei sich das erste Dielektrikum auf der ersten Hauptseite und sich die zweite dielektrische Schicht auf der zweiten Hauptseite befindet.
Näherungsschalteranordnungen nach Anspruch 2, die ferner ein Abdeckmaterial umfasst, das den ersten und zweiten Näherungssensor abdeckt.
Näherungsschalteranordnung nach Anspruch 3, wobei der erste und zweite Näherungssensor auf einer Innenoberfläche des Abdeckmaterials gedruckt sind.
Näherungsschalteranordnung nach Anspruch 2, wobei die erste dielektrische Schicht und die zweite dielektrische Schicht Platinensubstrate bereitstellen, wobei der erste Näherungssensor auf der ersten dielektrischen Schicht ausgebildet ist und der zweite Näherungssensor auf der zweiten dielektrischen Schicht ausgebildet ist.
Näherungsschalteranordnung nach Anspruch 1, wobei die Anordnung in einem Fahrzeug bereitgestellt ist.
Näherungsschalteranordnung nach Anspruch 1, wobei der erste Näherungsschalter zur Steuerung des Betriebs einer sich bewegenden Platte in eine erste Richtung betätigbar ist und der zweite Näherungsschalter zur Steuerung einer Bewegung der Platte in eine zweite Richtung betätigbar ist.
Näherungsschalteranordnung nach Anspruch 7, wobei die Platte ein Fahrzeugfenster umfasst.
Näherungsschalteranordnung nach Anspruch 8, wobei der erste Schalter auf einer oberen Oberfläche betätigt wird, um das Fahrzeugfenster zu öffnen, und der zweite Näherungsschalter auf einer unteren Oberfläche aktiviert wird, um das Fahrzeugfenster zu schließen.
Näherungsschalteranordnung nach Anspruch 9, wobei der zweite Näherungssensor einen erhöhten Druck auf der unteren Oberfläche erfasst, der eine Ziehkraft von einem Benutzer angibt, und das Fahrzeugfenster schließt, wenn angegeben wird, dass ein Benutzer an der unteren Oberfläche zieht.
Näherungsschalteranordnung nach Anspruch 9, wobei auf Basis von erfassten Signalen von sowohl dem ersten als auch dem zweiten Näherungssensor das Fahrzeugfenster in Richtung einer geschlossenen Position betätigt wird.
Näherungsschalteranordnung nach Anspruch 1, wobei der erste und zweite Näherungssensor jeweils einen kapazitiven Sensor umfasst.
Fahrzeugnäherungsschalteranordnung, die Folgendes umfasst: eine Masseschicht; einen ersten Näherungsschalter auf einer ersten Hauptseite der Masseschicht, der einen ersten Näherungssensor und eine erste dielektrische Schicht zum Steuern der Bewegung einer Platte umfasst; und einen zweiten Näherungsschalter auf einer gegenüberliegenden zweiten Hauptseite der Masseschicht, der einen zweiten Näherungssensor und eine zweite dielektrische Schicht zum Steuern der Bewegung der Platte umfasst.
Fahrzeugnäherungsschalteranordnung nach Anspruch 13, wobei der erste Näherungsschalter die Bewegung der Platte in eine erste Richtung steuert und der zweite Näherungsschalter die Bewegung der Platte in eine zweite Richtung steuert.
Fahrzeugnäherungsschalteranordnung nach Anspruch 14, wobei die Platte ein Fenster umfasst, wobei der erste Näherungsschalter die Bewegung des Fensters in eine Fensteröffnungsrichtung steuert und der zweite Näherungsschalter die Bewegung des Fensters in einer Fensterschließrichtung steuert.
Fahrzeugnäherungsschalteranordnung nach Anspruch 13, wobei sich der erste Näherungsschalter über dem zweiten Näherungsschalter befindet.
Fahrzeugnäherungsschalteranordnung nach Anspruch 13, die ferner ein Abdeckmaterial umfasst, das den ersten und zweiten Näherungsschalter abdeckt, wobei der erste und zweite Näherungssensor auf einer Innenoberfläche des Abdeckmaterials gedruckt sind.
Fahrzeugnäherungsschalteranordnung nach Anspruch 13, wobei die Platte ein Fahrzeugfenster umfasst, und wobei der erste Näherungsschalter auf einer oberen Oberfläche zur Öffnung des Fahrzeugfensters betätigt wird und der zweite Näherungsschalter auf der unteren Oberfläche zur Schließung des Fahrzeugfensters betätigt wird, wobei der zweite Näherungssensor einen erhöhten Druck auf der unteren Oberfläche einer Ziehkraft von einem Benutzer erfasst und das Fahrzeugfenster schließt, wenn angegeben wird, dass ein Benutzer an der unteren Oberfläche zieht.
Fahrzeugnäherungsschalteranordnung nach Anspruch 13, wobei der erste und zweite Näherungssensor jeweils einen kapazitiven Sensor umfasst.