接近开关组件以及车辆接近开关组件的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种接近开关组件，包括：接地层；第一接近开关，位于所述接地层的第一侧上并包含第一接近传感器和第一介电层；以及第二接近开关，位于所述接地层的第二侧上并包含第二接近传感器和第二介电层。本实用新型还涉及车辆接近开关组件，包括：接地层；用于控制面板移动的第一接近开关，位于接地层的第一主侧上，并且包含第一接近传感器和第一介电层；用于控制面板移动的第二接近开关，位于接地层的相对的第二主侧上，并且包含第二接近传感器和第二介电层。本实用新型能防止或减少来自相邻传感器的干扰。
【专利说明】接近开关组件以及车辆接近开关组件
【技术领域】
[0001]本实用新型总的来说涉及一种接近开关，更具体地，涉及用于控制诸如车窗的设备的接近开关布置。
【背景技术】
[0002]机动车通常配备有各种用户可致动的开关，用于操作电动窗、天窗、门锁以及各种其它设备的设备。这类开关通常由用户致动，以激活或停用设备或执行某种控制功能。接近开关(例如，电容式开关)使用一个或多个接近传感器，以生成感应激活场并感应该激活场中通常由用户的手指紧挨着或接触该传感器所引起的变化，该变化表明用户对开关的致动。电容式开关通常被配置为:根据感应激活场与阈值的比较，检测用户对开关的致动。
[0003]需要提供一种接近开关布置，以防止或减少来自相邻传感器的干扰。
实用新型内容
[0004]本实用新型的目的在于，提供一种接近开关组件以及车辆接近开关组件以防止或减少来自相邻传感器的干扰。
[0005]根据本实用新型的一个方面，提供了一种接近开关组件。该接近开关组件包括:接地层、第一接近开关以及第二接近开关。第一接近开关包括位于接地层的第一侧上的第一接近传感器和第一介电层。第二接近开关包括位于接地层的第二侧上的第二接近传感器和第二介电层。
[0006]优选地，接地层包括具有第一主侧和相对的第二主侧的导电平板，其中所述第一介电层位于所述第一主侧上，而所述第二介电层位于所述第二主侧上。
[0007]优选地，接近开关组件还包括覆盖所述第一接近传感器和所述第二接近传感器的盖材料。
[0008]优选地，所述第一接近传感器和所述第二接近传感器印刷在所述盖材料的内表面上。
[0009]优选地，所述第一介电层和所述第二介电层提供了电路板衬底，其特征在于，所述第一接近传感器在所述第一介电层上形成，而所述第二接近传感器在所述第二介电层上形成。
[0010]优选地，所述接近开关组件设置在车辆中。
[0011]优选地，所述第一接近开关可致动以控制移动面板在第一方向上的操作，并且所述第二接近开关可致动以控制所述移动面板在第二方向上的移动。
[0012]优选地，所述移动面板包括车窗。
[0013]优选地，在顶面上致动所述第一开关以打开所述车窗，并且在底面上致动所述第二接近开关以关闭所述车窗。
[0014]优选地，所述第二接近传感器感应底面上的表示用户拉力的增加压力，并且当表明用户正在牵拉所述底面时关闭所述车窗。[0015]优选地，所述车窗根据所述第一接近传感器和所述第二接近传感器所感应到的信号，被致动朝向关闭位置。
[0016]优选地，所述第一接近传感器和所述第二接近传感器各自都包括电容式传感器。
[0017]根据本实用新型的另一方面，提供了一种车辆接近开关组件。该车辆接近开关组件包括接地层。该开关组件还包括用于控制面板移动的第一接近开关，第一接近开关位于接地层的第一主侧上并包括第一接近传感器和第一介电层。该车辆接近开关组件还包括用于控制面板移动的第二接近开关，第二接近开关位于接地层的相对的第二主侧上并包括第二接近传感器和第二介电层。
[0018]优选地，第一接近开关控制所述面板在第一方向上的移动，而所述第二接近开关控制所述面板在第二方向上的移动。
[0019]优选地，所述面板包括窗，其中，所述第一接近开关控制所述窗沿开窗方向移动，而所述第二接近开关控制所述窗沿关窗方向移动。
[0020]优选地，第一接近开关位于所述第二接近开关的上方。
[0021]优选地，车辆接近开关组件还包括覆盖所述第一接近开关和所述第二接近开关的盖材料，其中，所述第一接近传感器和所述第二接近传感器印刷在所述盖材料的内表面上。
[0022]优选地，所述面板包括车窗，其中，在顶面上致动所述第一接近开关以打开所述车窗，并且在底面上致动所述第二接近开关以关闭所述车窗，其中，所述第二接近传感器感应所述底面上来自用户拉力所增加的压力，并且当用户打算牵拉所述底面时关闭所述车窗。
[0023]优选地，所述第一接近传感器和所述第二接近传感器各自都包括电容式传感器。
[0024]本实用新型的有益效果在于，能防止或减少来自相邻传感器的干扰。
[0025]在研究下面的说明书、权利要求以及附图的基础上，本领域的技术人员将理解本实用新型的这些和其它的方面、目的以及特点。
【专利附图】
【附图说明】
[0026]在附图中:
[0027]图1是车门使用根据一个实施例的接近开关组件来控制车窗的机动车乘客车厢的立体图；
[0028]图2是示出了门把手上的接近开关组件的门把手的放大视图；
[0029]图3是沿图2中线II1-1II截取的示出了用户的手指激活顶部接近开关的接近开关组件的截面图；
[0030]图4是沿开关组件截取的示出了用户的手指激活底部接近开关的截面图；
[0031]图5是具有以虚线示出的盖的开关组件的俯视立体图；
[0032]图6是具有以虚线示出的盖的开关组件的仰视立体图；
[0033]图7是不含盖的接近开关组件的分解图；
[0034]图8是在每个顶部和底部接近开关中所使用的电容式传感器的示意图；
[0035]图9是示出了根据一个实施例的接近开关组件的方框图；
[0036]图10是示出了在用户激活过程中与底部接近开关相关的传感器计数信号的曲线图；
[0037]图11是示出了使用接近开关组件控制车窗面板的程序的流程图；[0038]图12是示出了图11所示的待释放状态的子程序的流程图；
[0039]图13是示出了图11所示的待拉状态的子程序的流程图。
【具体实施方式】
[0040]按照规定，本文公开了本实用新型的详细实施例。然而，应该理解，所公开的实施例仅仅是示例性的，本实用新型可以以各种替代形式实施。附图对详细设计来说不是必需的；一些示意图可能被扩大或缩小，以示出功能概述。因此，本文所公开的具体结构和功能细节不能被解释为限制，而是仅仅作为用于教导本领域的技术人员以各种形式使用本实用新型的代表性基础。
[0041]参见图1，机动车的内部一般示出具有乘客车厢和车门12，车门12示出为与驾驶座18相邻的驾驶员侧车门。车门12具可移动窗14，也被称为电动窗，其将玻璃窗面板沿第一方向向下移动至打开位置，并沿第二方向向上移动至关闭位置。窗面板14通常响应于用户输入开关由马达(例如电动马达)致动。虽然所示的车辆10—般具有前排驾驶员侧车门12和其中的可移动窗14，但应该理解，车辆10可以配备有多个门，每个都可使用可移动窗，并且车辆可以配备有能够响应于用户输入开关的激活而移动的其它可移动面板。
[0042]车辆10进一步配备有用于控制可移动窗面板14致动的接近开关组件20。根据一个实施例，接近开关组件20被示出位于车门12的内饰的扶手16上。然而，应该理解，接近开关组件20也可以位于车辆10上的其它位置。接近开关组件20包括:第一接近开关，其具有第一接近传感器，用于感应用户在一个表面上的激活；以及第二接近开关，其具有第二接近传感器，用于感应用户在相对的第二表面上的激活。第一接近开关感应用户激活以将窗面板14向下移动至打开位置；第二接近开关感应用户激活以将窗面板14向上移动至关闭位置。
[0043]图2进一步示出了接近开关组件20，其具有指控开关件50，指控开关件50被示出具有顶侧50A和底侧50B并作为用户输入。指控开关件50是固定的，并被示出在车座扶手16中设置的凹槽或通道22内延伸。指控开关件50具有顶面50A，顶面50A布置成被用户的手指接触并将此作为输入来接收以致动窗面板14向下移动，从而打开窗。底面50B可以允许用户的手指围绕件50的倾斜主体延伸至底面50B，将此作为输入以致动窗面板14向上移动，从而关闭窗。通道22留出了空间，使得用户的手指可以围绕件50延伸以到达并接触到底侧50B。件50被示出以某一角度倾斜，然而，其也可以另行取向为例如水平方向。
[0044]参见图3和图4，以虚线示出的用户的手指70在图3中接合件50的顶面50A，而在图4中接合其底面50B。当手指70接合件50的顶面50A时，手指70进入由顶部的第一接近开关所生成的激活场74，其被检测到并用于生成打开窗面板的输入。当用户的手指包围了件50以接触底面50B时，手指接合由底部第二接近开关所生成的激活场84，以启动使窗面板朝关闭位置移动的输入命令，同时，由于在该移动过程中手和手指70的旋转，用户的手指70和手的其它部分得以从顶部激活场74移开。
[0045]图3至图7所示的接近开关组件20具有第一接近传感器54和第二接近传感器64，用于分别生成激活场74和84。接近开关组件20包括由例如铜的导电材料制成的接地层58，该接地层如图所示设置于件50内的中央位置。接地层58可以包括导电材料平板，其有效地防止或减少电场穿透并电接地。因此，接地层58防止接近传感器对其它传感器的信号产生不利影响。接地层58具有以顶侧示出的第一主侧和以底侧示出的相对的第二主侧，并在边缘处具有相对薄的厚度。第一接近开关设置在接地层58的第一侧上并包括第一介电层56和第一接近传感器54。第一介电层56可以包括玻璃纤维或其它介电材料并设置在第一接近传感器54与接地层58之间，以在二者之间提供介电间距。接近开关组件20还包括设置在接地层的第二侧上的第二接近开关，其包括第二介电层60和第二接近传感器64。第二介电层60可以包括玻璃纤维并被安置在接地层58与第二接近传感器64之间，以在二者之间提供介电隔离。介电层56和60可以作为电路板的衬底。
[0046]盖材料52被示出在接近传感器54和64、介电层56和60以及接地层58的周围形成。根据一个实施例，盖材料52可以包括模制聚合物材料。根据其它的实施例，盖材料52可以包括适合于扶手的材料，例如乙烯树脂或皮革材料。根据一个实施例，第一和第二接近传感器54和64可以形成在盖材料52的内表面上。接近传感器54和64可以如油墨一样印刷在盖材料52的内表面上，或者另外地在其上形成，或者设置在介电层56或60与盖材料52之间。根据另一个实施例，接近传感器54和64可以分别在介电层56和60上形成。应该理解，可以使用诸如FR4硬印刷电路板或柔性电路的电路布置。
[0047]接近开关组件20进一步示出包括连接器66，其提供与第一和第二接近传感器54和64的电连接。连接器66可以包括电导体，其分别将第一和第二接近传感器54和64与电路板68连接，以施加信号来生成激活场和表明用户与激活场接触的输出。连接器66还提供了连接至导电接地层58的接地线，从而使层58电接地。根据一个实施例，连接器66可包括通向位于盖材料52内表面上的印刷电路的印刷电路或电线。根据另一个实施例，电路迹线(circuitry trace)可以连接至位于介电层56和60上的电路迹线。接地层58、介电层56和60以及第一和第二接近传感器54和64的最后所得到的封装可以形成被盖材料52所覆盖的印刷电路板。
[0048]在操作中，第一接近传感器54在件50的第一或顶面50A上和上方生成第一激活场74。由于导电接地层58，第一激活场74无法向下延伸至底部或第二表面。同样，底部或第二接近传感器64生成第二激活场84，第二激活场84在第二或底部表面50B上和下方延伸。由于导电接地层58，第二激活场84无法向上延伸至第一表面。
[0049]应该理解，导电接地层58的尺寸，例如长度和宽度，如图5至图7所示，大于第一和第二接近传感器54和64的长度和宽度。因此，接地层58延伸超过形成接近传感器的电路迹线，从而增强由接地层58所提供的信号的隔离以减少传感器信号的串扰或通信。根据一个实施例，接地层58可以延伸超过接近传感器54和64的外围尺寸至少一毫米。此外，介电层56和60提供足够的隔离距离，从而为接近传感器54和64提供良好的灵敏度。在一个实施例中，介电层56和60各自具有的厚度至少为一毫米，并且根据一个实例，其具有的厚度在一至两毫米的范围内。通过将接近传感器54和64与接地层58以最小距离分开，实现了接近开关良好的灵敏度。
[0050]根据一个实施例，本文中所示出的接近传感器54和64是电容式传感器。每个接近传感器54和64都包含至少一个提供感应激活场以感应物体的接触或接近(例如，在一毫米内)的接近传感器，该物体可以是例如与一个或多个接近传感器有关的操作者的手指(指头)或手的其它部分。接近传感器54和64也可以检测到操作者的手的滑动动作，例如用户的手指的一扫。因此，在示例性的实施例中，每个接近传感器54和64的感应激活场是电容场，并且用户的手(包括手指)具有引起感应激活场中的变化或扰动的导电性和介电性能，这对于本领域的技术人员来说应该是显而易见的。然而，本领域的技术人员也应该理解，也可以使用额外的或其它类型的接近传感器，例如但不限于，电感式传感器、光学传感器、温度传感器、电阻传感器等或它们的组合。示例性的接近传感器在2009年4月9日的10620D-AT42-04/09的《ATMEt/触摸式传感器设计指南》中进行了描述，整个参考文献并入本文以供参考。
[0051]图8示出了印刷油墨接近传感器54和64的一个实例，其具有驱动电极26和接收电极28，这两电极每个具有用于生成电容场的交叉指状物。应该理解，接近传感器54和64每个都可以以其它方式形成，例如，根据其它的实施例，通过将预先形成的导电电路迹线组装到衬底上形成。驱动电极26接收以电压V1施加的方波驱动脉冲。接收电极28具有输出，用于生成输出电压\。虽然本文描述了双线电容式传感器，但应该理解，也可以使用单线电容式传感器。还应该理解，电极26和28可以以各种其它的配置进行布置，用于生成电容场作为激活场。
[0052]在本文所示和描述的实施例中，每个接近传感器54和64的驱动电极26被施加以输入电压为V1的方波脉冲，其充电脉冲周期足够使接收电极28充电至所需的电压。因此接收电极28被用作测量电极。当用户或操作者(例如，用户的手指)进入激活场时，接近开关组件20检测到手指对激活场所造成的扰动，并判定位于激活场74或84中的扰动是否足以激活车门窗命令。通过处理与相应的信号通道关联的充电脉冲信号，可以检测到每个激活场的扰动。当用户的手指进入由第一和第二传感器54或64所生成的激活场74或84时，接近开关组件20通过独立的信号通道检测每个接触的激活场的扰动。每个接近传感器54或64可以具有其自己的生成充电脉冲计数的专用信号通道，充电脉冲计数可被处理并与阈值比较以做出输出决定。
[0053]参见图9，示出了根据一个实施例的用于控制车窗的接近开关组件20。所示的第一和第二接近传感器54和64为控制器40 (例如，微控制器)提供输入。控制器40可以包括控制电路，例如，微处理器42和存储器48。该控制电路可以包括处理与每个接近传感器54和64关联的激活场信号的感应控制电路，以通过将激活场信号与根据一个或多个控制程序的一个或多个阈值进行比较来感应用户对每个传感器的激活。应该理解，也可以使用其它模拟和/或数字控制电路来处理每个激活场信号，确定用户激活，并开始动作。根据一个实施例，控制器40可以使用由ΑΤΜΕ1)?可得到的QMatrix采集方法。该ATMEL采集方法
使用WINDOWS?主机c/c++编译器和调试器WinAVR，以简化实用鹰眼的开发和测试，该实用鹰眼允许实时监测软件中关键变量的内部状态，以及收集数据的日志用于后期处理。
[0054]控制器40为一个或多个设备提供输出信号，该一个或多个设备被配置为响应于所检测到的门把手上的接近传感器的激活而执行专门动作。上述的一个或多个设备可以包括电动窗14。电动窗14可以包括传统的电动窗,其具有马达,马达被电致动以使窗面板在打开和关闭位置之间移动。窗14可以包括安装在车门中的上下移动的电动门窗。根据其它的实施例，移动面板可以包括天窗或后窗面板。应该理解，也可以响应用户激活接近开关组件20来控制其它设备。
[0055]所示的控制器40进一步具有连接至微处理器42的模数(A/D)比较器44。A/D比较器44从每个接近传感器24接收输出电压V。，将模拟信号转换为数字信号，并将该数字信号提供至微处理器42。此外，控制器40包括连接至微处理器42的脉冲计数器46。脉冲计数器46对施加于每个接近传感器的每个驱动电极的充电信号脉冲进行计数，对将电容器充电直至输出电压\达到预定电压所需的脉冲进行计数，并将该计数提供至微处理器42。脉冲计数表明相应的电容式传感器的电容变化。所示的控制器40进一步与脉冲宽度调制驱动缓冲器15进行通信。控制器40将脉冲宽度调制信号提供至脉冲宽度调制驱动缓冲器15，以生成方波脉冲序列V1,方波脉冲序列V1被施加于每个接近传感器24的每个驱动电极。控制器40处理一个或多个控制程序，在一个实施例中，该一个或多个控制程序包括存储在存储器中的窗控制程序100，以监测开关组件的用户激活并控制车窗的移动。
[0056]接近开关组件的操作可以包括:用户将手指放置在输入件50的顶面上或接近输入件50的顶面，以引起对第一激活场74足够的扰动，以检测用户输入来关闭车窗面板。可以调整灵敏度，以要求用户将手指按在件50的顶面50A上，以产生可以被激活场74感应到的足够大振幅的信号。当用户需要提升窗面板时，用户将手指向前伸，围绕输入件50至与底面50B接触，从而充分地接合第二激活场84，以生成表明用户输入的强度足以关闭窗的信号。当这种情况发生时，用户的手向前旋转，并离开顶部激活场74。在图10中通过线90A示出了响应于该关闭操作的信号，其中，用户的手指接触底面50B被示出上升至第一高度，随后由向上拉动所引起的进一步作用在底面50B上的额外压力被示出为进一步上升至峰值幅度。同时，下方的曲线90B示出了顶部激活场74中的信号响应，其中用户的手指与激活场74可能会有一些交互，而当用户向前完全延伸手指并按压激活场84内的底面50B时，该信号响应下降。
[0057]第一接近开关可以被配置为:只要基于第一阈值检测到用户的手指在第一接近传感器上，则第一接近开关立即将窗移向打开位置，并且通过检测第一接近传感器相对于较高第二阈值的输出，第一接近开关在施加于顶面的力增大时可以进一步启动命令以完全打开窗。同样地，只要第二接近传感器根据第一阈值检测到用户的手指，则第二接近开关便可以使窗立即移向关闭位置，并且根据第二接近传感器基于与第二较高阈值的比较而检测到的施加于底面的力增大，第二接近开关可以进一步使窗移动至完全关闭的位置。此外，车辆可根据所感测到的来自第一和第二接近传感器的信号被致动至关闭位置。在这样做时，接近开关组件会检测底部第二接近传感器的激活超过阈值，并且顶部第一接近传感器所检测到的信号低于阈值。
[0058]图11所示的窗控制程序100开始于步骤102，处于监测状态。在判定步骤104，程序100判定窗打开信号是否大于窗关闭信号。打开信号是由第一接近传感器所感应到的信号，用于检测窗打开的激活输入命令，而关闭信号是由第二接近传感器所生成的信号，用于感应窗关闭的激活输入命令。如果打开信号大于关闭信号，程序100前进至判定步骤106，以判定该打开信号是否大于打开阈值，如果判定结果为“是”，则在步骤108判定关闭信号与打开信号的比率是否小于打开比率。如果判定结果为“否”，程序100结束于步骤122。如果关闭与打开信号的比率小于打开比率，则程序100前进至步骤110，以判定打开和关闭信号是否已持续稳定了最小时间周期，例如100毫秒，而如果判定结果为“是”，则在步骤112激活打开并进入待释放状态程序。否则，程序100结束于步骤122。
[0059]返回到判定步骤104，如果打开信号不大于关闭信号，程序100前进至判定步骤114以判定该关闭信号是否大于关闭阈值。而如果判定结果为“否”，则程序结束于步骤122。如果关闭信号大于关闭阈值，程序100前进至判定步骤116以判定打开信号与关闭信号的比率是否小于关闭比率，而如果判定结果为“否”，则程序结束于步骤122。如果打开与关闭信号的比率小于关闭比率，程序100前进至步骤118以判定打开和关闭信号是否稳定了预定的时间周期(例如，40毫秒)，而如果判定结果为“是”，前进至步骤120以将“开始打开”设置为等于“打开”并将“开始比率”设置为等于“打开与关闭的比”，并且进入“待拉”状态。否则，程序100结束于步骤122。
[0060]参见图12，所示的“待释放”状态子程序200开始于步骤202，并前进至判定步骤204以判定打开和关闭信号是否小于释放阈值，而如果判定结果为“否”，程序结束于步骤206。如果打开和关闭信号小于释放阈值，子程序200前进至步骤208以进入“监测”状态，即返回到步骤102。
[0061]参见图13，所示的“待拉”状态子程序210开始于步骤212。在步骤214开始，程序210将比率设置为等于打开信号除以关闭信号。接着，在判定步骤216，程序210判定打开信号是否大于“开始打开”值与参数KD的乘积，以及所述比率是否小于开始比率(ratiostart)与系数KR的乘积，其中KD大于一而KR介于零与一之间。如果判定步骤216的条件得到满足，程序210前进至步骤220以激活打开窗并进入“待释放”状态。否则，程序210结束于步骤218。
[0062]因此，根据第一和第二接近传感器所感应到的物体，接近开关组件20有利地允许激活窗，上述的第一和第二接近传感器位于第一和第二侧上并被接地层隔离。有利地，该系统和方法允许用户有效地控制车窗，而无需致动机械输入杆并能减少信号干扰，从而提供了一种加强的开关组件，其具有较少的移动部件并且成本效益高且易于操作。
[0063]应该理解，在不背离本实用新型的构思的前提下，上述结构可以作出各种变化和修改，而进一步应该理解的是，这种构思旨在被权利要求所涵盖，除非这些权利要求在语言上另有明确的声明。
【权利要求】
1.一种接近开关组件，其特征在于，包括: 接地层； 第一接近开关，位于所述接地层的第一侧上并包含第一接近传感器和第一介电层；以及 第二接近开关，位于所述接地层的第二侧上并包含第二接近传感器和第二介电层。
2.根据权利要求1所述的接近开关组件，其特征在于，所述接地层包括具有第一主侧和相对的第二主侧的导电平板，其中所述第一介电层位于所述第一主侧上，而所述第二介电层位于所述第二主侧上。
3.根据权利要求2所述的接近开关组件，其特征在于，还包括覆盖所述第一接近传感器和所述第二接近传感器的盖材料。
4.根据权利要求3所述的接近开关组件，其特征在于，所述第一接近传感器和所述第二接近传感器印刷在所述盖材料的内表面上。
5.根据权利要求2所述的接近开关组件，其特征在于，所述第一介电层和所述第二介电层提供了电路板衬底，其中，所述第一接近传感器在所述第一介电层上形成，而所述第二接近传感器在所述第二介电层上形成。
6.根据权利要求1所述的接近开关组件，其特征在于，所述接近开关组件设置在车辆中。
7.根据权利要求1所述的接近开关组件，其特征在于，所述第一接近开关可致动以控制移动面板在第一方向上的操作，并且所述第二接近开关可致动以控制所述移动面板在第二方向上的移动。
8.根据权利要求7所述的接近开关组件，其特征在于，所述移动面板包括车窗。
9.根据权利要求1所述的接近开关组件，其特征在于，所述第一接近传感器和所述第二接近传感器均包括电容式传感器。
10.一种车辆接近开关组件，其特征在于，包括: 接地层； 用于控制面板移动的第一接近开关，位于所述接地层的第一主侧上，并且包含第一接近传感器和第一介电层； 用于控制所述面板移动的第二接近开关，位于所述接地层的相对的第二主侧上，并且包含第二接近传感器和第二介电层。
【文档编号】H03K17/945GK203590194SQ201320675256
【公开日】2014年5月7日 申请日期:2013年10月29日 优先权日:2012年10月31日
【发明者】斯图尔特·C·萨尔特, 李时泳, 彼得罗·布托洛, 科尔内尔·刘易斯·加德纳 申请人:福特环球技术公司