Beschreibung:

Die Erfindung betrifft ein Schaltbedienelement, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, zur fehlersicheren Detektion einer Bedieneingabe durch einen Benutzer.

Aus dem Stand der Technik ist eine Vielzahl von Schaltbedienelementen be- kannt, welche auch für Kraftfahrzeuge einsetzbar sind.

Beispielsweise ist aus dem Dokument WO 2018/164853 A1 ein Schaltbedienelement bekannt, welches an einer Außenseite eines Fahrzeugs, d.h. dem Exterieur und insbesondere zum Öffnen einer Fahrzeugtür verwendet werden kann. Dabei besteht das Problem, dass eine Betätigung durch einen Benutzer sicher erfasst werden muss, wobei eine Betätigung durch andere Einflüsse, wie beispielsweise Wasser oder auch einen Wasserstrahl nicht als Betätigung durch einen Benutzer erkannt werden dürfen.

Hierfür sind im Stand der Technik verschiedene Lösungen vorgesehen, welche jedoch nachteilhaft sind oder zu unerwünschten Einschränkungen führen.

Beispielsweise ist teils vorgesehen, dass das Schaltbedienelement nur durch Zug, nicht aber durch Druck betätigbar ist. Die Betätigung durch einen Druck beaufschlagenden Wasserstrahl ist somit ausgeschlossen. Allerdings wird dadurch der Bedienkomfort eingeschränkt.

Zur Unterscheidung zwischen einem Bediener und einer nicht gewünschten Betätigung durch Feuchtigkeit sieht die DE 10 2019 005 714 A1 ein Schaltbedienelement vor, welches auf einer Erfassung durch einen Schwingkreis basiert, wobei eine spezielle Anregungsfrequenz und Resonanzfrequenz für den Schwingkreis gewählt wird. Dabei sind jedoch die Auswertung und mithin die Unterscheidung zwischen Bediener und unbeabsichtigter Betätigung vergleichsweise komplex und somit aufwändig.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, die vorgenannten Nachteile zu überwinden und ein vergleichsweise einfaches Schaltbedienelement bereitzustellen, welches fehlersicher eine Bedieneingabe durch einen Benutzer detektiert bzw. erfasst, ohne von Feuchtigkeit oder Nässe betätigt zu werden.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmalskombination gemäß Patentanspruch 1 gelöst.

Erfindungsgemäß wird daher ein Schaltbedienelement, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, zur Detektion einer Bedieneingabe durch einen Benutzer vorgeschlagen. Als Bedieneingabe wird insbesondere ein mittels eines Fingers oder einer Hand des Benutzers auf eine Betätigungsfläche aufgebrachter Druck verstanden. Das Schaltbedienelement weist eine durch Druck betätigbare Betätigungsfläche, einen induktiven Sensor und einen kapazitiven Sensor auf. Die Betätigungsfläche kann insbesondere in eine Oberfläche am Exterieur des Fahrzeugs, beispielsweise einem Türgriff oder einer Tür, flächenintegriert sein. Der kapazitive Sensor weist eine Sensorelektrode auf und ist ausgebildet, eine Berührung der Sensorelektrode durch den Benutzer oder eine Annäherung des Benutzers an die Sensorelektrode kapazitiv zu erfassen. Dabei kann als Berührung der Sensorelektrode auch die Berührung eines an die Sensorelektrode angrenzenden Bereichs oder Oberfläche bzw. der Betätigungsfläche verstanden werden. Ferner ist der induktive Sensor ausgebildet, eine Bewegung eines metallischen Elements induktiv zu erfassen. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Sensorelektrode des kapazitiven Sensors das metallische Element des induktiven Sensors ist und durch einen auf die Betätigungsfläche wirkenden Druck bewegbar ist, sodass eine Bedieneingabe des Benutzers bei zugleich kapazitiver Erkennung des Benutzers mittels des kapazitiven Sensors und induktiver Erkennung der Bewegung mittels des induktiven Sensors detektierbar ist bzw. erkannt wird.

Wird also bei einer Bedieneingabe sowohl die Kapazität als auch die Induktivität geändert bzw. die jeweiligen Änderungen durch den jeweiligen Sensor erkannt, handelt es sich um eine Bedieneingabe eines Benutzers und wird als solche erkannt.

Bei entsprechender Feuchtigkeit bzw. Nässe kommt es beispielsweise nicht zu einer Erkennung durch den kapazitiven Sensor, sodass das Schaltbedienelement fehlersicher ist.

Zusammenfassend ist also die Grundidee der Erfindung zwei unterschiedlich arbeitende Sensoren zu kombinieren, um dadurch den Bedienwunsch durch einen Benutzer auf zwei Wegen und mithin unabhängig voneinander zu identifizieren. Dass es sich bei der Erkennung mittels des kapazitiven Sensors tatsächlich um einen Bedienwunsch durch einen Benutzer und nicht etwa um einen Wasserstrahl oder dergleichen handelt, kann insbesondere dadurch erreicht werden, dass der Druck, welcher auf die Betätigungsfläche wirken muss, um die Sensorelektrode zu bewegen, entsprechend hoch gewählt wird.

Vorzugsweise ist die Sensorelektrode derart eingestellt bzw. von einer Innen- bzw. Rückseite her mit Druck beaufschlagt, dass nur eine vorbestimmte Kraft bzw. ein vorbestimmter Druck von einer Außen- bzw. Sichtseite her auf die Betätigungsfläche zu einer Bewegung der Sensorelektrode aus einer Ruhelage und mithin zu einer Erkennung einer Bedieneingabe führt.

Eine vorteilhafte Variante sieht vor, dass die Sensorelektrode an einem Trägerkörper angeordnet und/oder befestigt ist, welcher insbesondere an einer von der Sensorelektrode abgewandten Seite die Betätigungsfläche bereitstellt. Der Trägerkörper kann zudem als ein die Sensorelektrode teilweise cider vollständig umgebendes Gehäuse ausgebildet sein. Zu einer von der Sensorelektrode abgewandten Außenseite kann der Trägerkörper zudem die Betätigungsfläche bereitstellen, auf welche der Benutzer durch Druck einwirken kann. Diese Betätigungsfläche kann flächenintegriert d.h. bündig in eine umgebende Fläche integriert und beispielsweise durch eine weitere Schicht abgedeckt sein.

Ferner kann von Vorteil vorgesehen sein, dass der induktive Sensor eine Induktivität, insbesondere eine Spule, zur Erfassung der Bewegung des metallischen Elements bzw. der Sensorelektrode aufweist und die Induktivität auf einer von dem metallischen Element bzw. der Sensorelektrode beabstande- ten Leiterplatte aufgedruckt ist. Die Leiterplatte ist relativ zu dem Fahrzeug ortsfest, sodass sich durch einen entsprechenden Druck auf die Sensorelektrode der Abstand zwischen Sensorelektrode und Induktivität reduzieren lässt. Zudem kann das Schaltbedienelement ferner eine Auswerteelektronik aufweisen, welche einen Datenaustausch ermöglichend mit dem induktiven Sensor und dem kapazitiven Sensor verbunden ist. Die Auswerteelektronik ist ausgebildet, ein Schaltsignal zu erzeugen, wenn eine Bedieneingabe durch den Benutzer erkannt wird. Ferner ist die Auswerteelektronik ausgebildet, die Bedieneingabe durch den Benutzer zu erkennen, wenn der kapazitive Sensor eine Berührung der Sensorelektrode bzw. eines an die Sensorelektrode angrenzenden Bereichs durch den Benutzer oder eine Annäherung des Benutzers an die Sensorelektrode kapazitiv erfasst und der induktive Sensor zugleich eine Bewegung der Sensorelektrode induktiv erfasst.

Vorzugsweise erzeugen der induktive Sensor und der kapazitive Sensor in diesem Fall jeweils ein Signal, welches sie an die Auswerteelektronik übermitteln.

Die Sensorelektrode ist gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung insbesondere entlang einer Bewegungsachse beweglich gelagert, sodass die Sensorelektrode vorzugsweise von der Induktivität weg und auf die Induktivität zu beweglich ist. Die Bewegung der Sensorelektrode ist entlang der Bewegungsachse beispielsweise durch dafür vorgesehene Anschläge begrenzt und die Sensorelektrode entlang der Bewegungsachse insbesondere um 1 mm bis 0,3 mm und weiter insbesondere um 0,1 mm bis 0,01 mm verschiebbar.

Weiter kann die Sensorelektrode elastisch deformierbar sein und eine Deformation der Sensorelektrode von dem induktiven Sensor als eine Bewegung erfasst werden. Wird die Sensorelektrode beispielsweise mit Druck beaufschlagt, kann diese in eine konkave Form gebracht werden, sodass sich die Sensorelektrode mit einem zentralen Abschnitt der Induktivität annähert und mithin eine sich ändernde Induktivität erfassbar ist. Sobald die Sensorelektrode nicht mehr mit Druck beaufschlagt wird, kann sich die Sensorelektrode zurück in ihre ursprüngliche Form verformen.

Hierfür kann die Sensorelektrode durch eine Feder federrückgestellt sein. Zusätzlich oder alternativ dazu kann auch vorgesehen sein, dass die Sensorelektrode selbst federelastisch und nach einer Deformation in eine Ursprungsform rückfedernd ausgebildet ist.

Wird die Sensorelektrode nicht als Ganzes Verschoben, sondern lediglich verformt bzw. deformiert, ist es entsprechend ausreichend, dass sich nur ein Teil bzw. der zentrale Teil der Sensorelektrode um 1 mm bis 0,3 mm und weiter insbesondere um 0,1 mm bis 0,01 mm verschiebt bzw. sich der Induktivität annähert.

Neben der sicheren Erkennung durch die Kombination des kapazitiven Sensors und des induktiven Sensors kann diese ferner mit der Lehre der DE 10 2019 005 714 A1 kombiniert werden, deren Offenbarung in die vorliegende Anmeldung aufgenommen wird.

Entsprechend kann vorgesehen sein, dass der kapazitive Sensor einen elektrischen Schwingkreis, einen Signalgenerator zur Anregung des Schwingkreises mit einer Anregungsfrequenz, eine Messeinheit zur Messung eines Messwertes des Schwingkreises bei der Anregungsfrequenz, insbesondere der am Schwingkreis anliegenden elektrischen Spannung und/oder des im Schwingkreis fließenden elektrischen Stroms, sowie einen Signalerzeuger zur Erzeugung eines Signals in Abhängigkeit einer Änderung des Messwertes bei Berührung der Sensorelektrode bzw. der Betätigungsfläche durch den Benutzer oder Annäherung des Benutzers an die Sensorelektrode bzw. die Betätigungsfläche umfasst. Die Induktivität bzw. die Spule ist Teil dieses Schwingkreises. Die Anregungsfrequenz ist kleiner als eine Resonanzfrequenz des Schwingkreises, wobei die Anregungsfrequenz in einem Bereich von ca. 6 % bis 4 % unterhalb der Resonanzfrequenz, weiter insbe- sondere bei 5 % unterhalb der Resonanzfrequenz, gewählt ist. Der Signalerzeuger ist ausgebildet, das Signal lediglich dann zu erzeugen und mithin eine Bedieneingabe nur dann zu erkennen, wenn eine Differenz zwischen dem Messwert bei der Anregungsfrequenz und einem Basis-Messwert für den unbeeinflussten Schwingkreis bei der Anregungsfrequenz einen vorgegebenen Basis-Schwellwert übersteigt.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines erfindungsgemäßen Schaltbedienelements, wobei ein Schaltsignal erzeugt wird, wenn durch den kapazitiven Sensor eine Berührung der Sensorelektrode bzw. eines daran angrenzenden Bereichs durch den Benutzer oder eine Annäherung des Benutzers an die Sensorelektrode kapazitiv erfasst und durch den induktiven Sensor zugleich eine Bewegung der Sensorelektrode induktiv erfasst wird.

Die vorstehend offenbarten Merkmale sind beliebig kombinierbar, soweit dies technisch möglich ist und diese nicht im Widerspruch zueinander stehen.

Andere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet bzw. werden nachstehend zusammen mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführung der Erfindung anhand der Figur näher dargestellt. Es zeigt:

Fig. 1 ein Schaltbedienelement.

Die Figur ist beispielhaft schematisch, wobei ein erfindungsgemäßes Schaltbedienelement 1 dargestellt ist, welches sich dadurch auszeichnet, dass dieses einen kapazitiven Sensor 4 und einen induktiven Sensor 3 aufweist, welche die Sensorelektrode 5 als gemeinsame Komponente aufweisen.

Wirkt ein Druck auf die Betätigungsfläche 2 soll das Schaltbedienelement 1 bzw. dessen Auswerteelektronik 9 nur dann ein Signal erzeugen bzw. die Bedieneingabe erkennen und weitergeben, wenn es sich um einen von einem Benutzer ausgeübten Druck handelt, welcher diesen durch einen Finger 10 bzw. durch dessen Hand 11 auf die Betätigungsfläche 2 aufbringt.

Durch die Berührung bzw. den Druck auf die Betätigungsfläche 2 wird das kapazitive Feld im Bereich der Sensorelektrode 5 verändert und die Änderung durch den kapazitiven Sensor 4 bzw. dessen Sensorelektronik 14 erkannt und an ein entsprechendes Signal an die Auswerteelektronik 9 übermittelt. Hierzu muss nicht unmittelbar die Sensorelektrode 5 berührt werden, da diese zu einer Sichtseite hin von einem Trägerkörper 6 abgedeckt ist, welcher die Betätigungsfläche 2 zu der Sicht- bzw. Außenseite hin bereitstellt. Der Trägerkörper 6 kann die Sensorelektrode 5 nur zu der Sichtseite oder alternativ auch zu der Rückseite d.h. zu der später erläuterten Spule 7 hin überdecken.

Da die Kapazität auch durch Wasser oder allgemein Feuchtigkeit auf der Betätigungsfläche 2 verändert werden kann, soll durch einen zweiten Faktor und hier konkret durch den induktiven Sensor 3 bestätigt bzw. zusätzlich erkannt werden, dass es sich tatsächlich um eine Bedieneingabe eines Benutzers handelt.

Hierzu weißt der induktive Sensor 3 eine relativ zu dem Fahrzeug ortsfeste Spule 7 als Induktivität auf, welche auf eine Platine bzw. Leiterplatte 8 aufgedruckt ist. Wird der Abstand zwischen der Spule 7 und der als metallisches Element fungierenden Sensorelektrode 5 verändert, ändert sich die Kapazität, was durch den kapazitiven Sensors 3 registriert wird.

Die Sensorelektrode 5 ist derart ausgebildet und beispielsweise durch eine nicht dargestellte Feder beaufschlagt, dass sie einem vorbestimmten auf die Betätigungsfläche 2 wirkenden Druck widersteht und ab einem vorbestimmten Druck in Richtung der Spule 7 bewegbar oder deformierbar ist. Ferner wird sie bei mangelndem Druck auf die Betätigungsfläche 2 in ihre Ausgangsposition rückgestellt, wofür eine nicht dargestellte Federrückstellung vorgesehen sein kann.

Wird also die Betätigungsfläche 2 von dem Benutzer mit zumindest dem vor- bestimmten Druck beaufschlagt, wird die Sensorelektrode 5 entlang der Bewegungsachse A in Richtung der Spule 7 verschoben oder verformt, was entsprechend durch den induktiven Sensor 3 bzw. dessen Sensorelektronik 13 erkannt wird. Die Sensorelektronik 13 des induktiven Sensors 3 übermittelt dann ein entsprechendes Signal an die Auswerteelektronik 9. Liegt der Auswerteelektronik 9 sowohl ein Signal des induktiven Sensors 3 als auch ein Signal des kapazitiven Sensors 4 vor, handelt es sich tatsächlich bzw. mit hoher Wahrscheinlichkeit um eine Bedieneingabe eines Benutzers, sodass die Auswerteelektronik 9 ein Schaltsignal erzeugt und dieses an ein übergeordnetes System oder eine verbundene Einheit weitergibt.

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