DE10012438A1 - Schlüsselanordnung und Kommunikationsanordnung zur Funk-Fernsteuerung einer Fahrzeugfunktion - Google Patents

Abstract

Für die Funkfernsteuerung wenigstens einer Fahrzeugfunktion mittels einer eine Antennenanordnung enthaltenden Schlüsselanordnung wird eine vorteilhafte Antennenanordnung mit einer Rahmenantenne und wenigstens einem weiteren Antennenelement mit von der Rahmenantenne verschiedenem Polarisationsverhalten sowie eine Kommunikationsanordnung mit einer derartigen Schlüsselanordnung und einer fahrzeugseitigen Antennenanordnung angegeben.

Description

Die Erfindung betrifft eine Schlüsselanordnung und eine Kommunikationsanordnung zur Funk-Fernsteuerung wenigstens einer Fahrzeugfunktion.

Für Fahrzeuge sind Kommunikationsanordnungen mit einer Funkverbindung zwischen einer fahrzeugseitigen ersten Antennenanordnung und einem sogenannten Funkschlüssel mit einer zweiten Antennenanordnung gebräuchlich. Durch Bedienelemente am Schlüsselkörper wird eine im Schlüssel eingekapselte integrierte Schaltung mit elektrischer Leistung aus einer gleichfalls im Schlüssel integrierten Batterie versorgt und gibt über eine Rahmenantenne ein elektromagnetisches Sendesignal ab. Ein solches Sendesignal kann beispielsweise die Verriegelung oder Entriegelung der Türen eines Fahrzeugs, die Aktivierung oder Deaktivierung einer fahrzeugseitigen Alarmanlage u. ä. auslösen.

Es zeigt sich, daß derartige Anordnungen in der Praxis insbesondere dahingehend nicht zufriedenstellend arbeiten, daß zumindest nach subjektivem Empfinden der Benutzer die Bedienentfernung vom Fahrzeug schwankt und ungenügend ist.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diesen Nachteil bekannter Anordnungen zu vermeiden.

Erfindungsgemäße Lösungen sind in den unabhängigen Ansprüchen beschrieben. Die Unteransprüche enthalten vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung.

Die Erfindung macht sich die Erkenntnis zunutze, daß abgesehen von einer Reichweitenbegrenzung durch die beschränkte Sendeleistung des Batteriebetriebs und neben einer im Azimut um das Fahrzeug aufbaubedingten Variation der Reichweite der Anschein einer geringen Reichweite dadurch entstehen kann, daß die Polarisationen von fahrzeugseitiger erster Antennenanordnung und schlüsselseitiger zweiter Antennenanordnung eine ungünstige relative Lage einnehmen, insbesondere senkrecht aufeinander stehen können. Der Funkschlüssel hat typischerweise eine Form mit einem von einem breiteren Griffteil abstehenden schmäleren Schlüsselschaft. Erfahrungsgemäß wird der Schlüssel von einem vom Fahrzeug beabstandeten Benutzer bei der Bedienung mit dem Schaft auf das Fahrzeug zeigend ausgerichtet. Während eine solche Ausrichtung mit guter Wiederholgenauigkeit erfolgt, wird der Lage des Schlüssel bezüglich seiner Drehposition um die Schaftlängsachse wenig oder keine Beachtung geschenkt. Diese Drehposition bestimmt aber die Lage der Polarisationsrichtung des von der Schlüsselanordnung abgestrahlten elektromagnetischen Feldes und damit auch die von der Fahrzeugantennenanordnung mit feststehender Polarisationsrichtung aufgenommenen Feldleistung. Die Bedienreichweite kann hierdurch mit der Lage des Funkschlüssels stark variieren.

Durch eine erfindungsgemäße Kommunikationsanordnung kann diese Abhängigkeit der Bedienreichweite von der Position des Schlüssels beseitigt oder zumindest stark verringert werden, indem eine der beiden Antennenanordnungen ein elliptisches oder ein zeitveränderliches Polarisationsverhalten aufweist. Bei einem Sendesignal in der bevorzugten elliptischen Polarisation, bei welcher die linearen Feldkomponenten in zwei senkrechten Polarisationsrichtungen vorteilhafterweise um maximal 60 dB, vorzugsweise um maximal 30 dB variieren, liegen Feldkomponenten in zwei senkrecht aufeinander stehenden Polarisationen mit einer gegenseitigen Phasenverschiebung gleichzeitig vor, so daß eine linear polarisierte Empfangsantenne unabhängig von der relativen Ausrichtung der beiden Antennenanordnungen immer ein ausreichendes Empfangssignal aufnehmen kann, dessen maximale Schwankung von der Elliptizität der Polarisation des Sendesignals abhängt. Entsprechendes gilt für eine elliptische polarisierte Empfangsantenne und eine linear polarisierte Sendeantenne.

Eine weitere Verbesserung der Bedienreichweite kann durch ein ausgeprägtes Richtdiagramm wenigstens einer der beiden Antennenanordnungen erreicht werden, wobei vorteilhafterweise die fahrzeugseitige Antennenanordnung ein zumindest annähernd kreissymmetrisches Antennen-Diagramm nach Art eines Dipols aufweist und die schlüsselseitige Antennenanordnung vorzugsweise ein Richtdiagramm mit einem Maximum auf der Schlüsselschaft-Längsachse in Bedienrichtung besitzt, dessen Antennengewinn deutlich höher, insbesondere um wenigstens 3 dB, vorzugsweise wenigstens 6 dB höher ist als der eines Dipol- Richtdiagramms. Dies nutzt die bereits beschriebene Beobachtung aus, daß die Längsausrichtung des Schlüssels auf das Fahrzeug durch die Benutzer mit guter Genauigkeit erfolgt.

Anstelle der elliptischen Polarisation einer Antenne kann auch eine Umschaltung einer Antennenanordnung zwischen wenigstens zwei Zuständen mit unterschiedlichen, insbesondere zumindest annähernd senkrecht aufeinander stehenden Polarisationsrichtungen vorgesehen sein. Die verschiedenen Zustände können insbesondere durch mehrere Antennenelemente und/oder Kombinationen von Antennenelementen gegeben sein.

Eine Erhöhung der Bedienreichweite kann ferner durch eine verbesserte Feldkopplung der schlüsselseitigen Antennenanordnung mit daraus resultierender höherer Leistung des abgestrahlten Feldes erfolgen, wofür insbesondere Impedanzeinstellungen und Formgebungen der Antennenanordnung herangezogen werden können.

Eine erfindungsgemäße Schlüsselanordnung zur Funkfernsteuerung wenigstens einer Fahrzeugfunktion enthält in einem Schlüsselkörper als eine Antennenanordnung eine an sich gebräuchliche flache Rahmenantenne und wenigstens ein weiteres Antennenelement mit einem vom Polarisationsverhalten der Rahmenantenne verschiedenen Polarisationsverhalten.

Die Rahmenantenne, welche beispielsweise als Leiterbahn auf einem isolierenden Substrat ausgeführt sein kann, ist in an sich bekannter Weise mit einer elektronischen Schaltung im Schlüsselkörper verbunden, welche über Drucktaster oder dergleichen mit elektrischer Leistung aus einer Batterie oder einem Akkumulator versorgt wird. Bei Betätigung des Drucktasters wird die elektronische Schaltung zur Abstrahlung eines ggf. modulierten Hochfrequenzsignals aktiviert. Es können mehrere Drucktaster zur Abstrahlung unterschiedlicher HF- Signale für verschiedene Fahrzeugfunktionen, beispielsweise ein erster Schalter zur Verriegelung und ein Schalter zur Entriegelung der Fahrzeugtüren vorgesehen sein.

Das weitere Antennenelement kann galvanisch mit der elektronischen Schaltung und/oder mit der Rahmenantenne verbunden sein. Wobei gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform das weitere Antennenelement in einem von der Rahmenantenne getrennt gefertigten Teil des Schlüsselkörpers realisiert und erst beim Zusammenfügen mit dem die Rahmenantenne enthaltenden Teil des Schlüssels über einen Federkontakt mit einer Leiterfläche kontaktiert wurden. Gemäß einer anderen Ausführungsform kann das weitere Antennenelement durch Ankopplung an das Feld der Rahmenantenne ohne galvanische Verbindung mit Rahmenantenne und/oder elektronischer Schaltung angeregt sein.

Das weitere Antennenelement kann wie die Rahmenantenne als magnetische Antenne aber mit anderer Ausrichtung und damit anderem Polarisationsverhalten ausgeführt sein. Bei Ausbildung des weiteren Antennenelements als elektrische Antenne kann diese insbesondere als elektrische Dipol- oder vorzugsweise als elektrische Monopol-Antenne ausgeführt sein.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Abbildungen noch eingehend veranschaulicht. Dabei zeigt

Fig. 1 eine Ansicht eines gebräuchlichen Funkschlüssels

Fig. 2 eine erste bevorzugte Antennenanordnung mit einem galvanisch kontaktierten weiteren Antennenelement

Fig. 3 einen Querschnitt durch die Anordnung nach Fig. 2

Fig. 4 eine weitere erfindungsgemäße Schlüssel- Antennenanordnung

Fig. 5 einen Querschnitt durch die Anordnung nach Fig. 4

Fig. 6 einen Querschnitt durch eine Variante zu Fig. 5

Fig. 7 eine weiter erfindungsgemäße Schlüssel- Antennenanordnung

Fig. 8 einen Querschnitt durch die Anordnung nach Fig. 7

Die Fig. 1 zeigt eine Schlüsselanordnung eines sogenannten Funkschlüssels, bei welchem in einem Schlüsselkörper SK aus isolierendem Material, insbesondere Kunststoff, eine Schaltungsplatine PL mit einem integrierten Schaltkreis IC und einer mit diesem verbundenen Rahmenantenne AS, insbesondere in Form einer Leiterbahnschleife auf der Platine PL integriert sind. Der integrierte Schaltkreis ist aus einer Spannungsquelle BA, insbesondere einer Batterie oder einem Akkumulator, mit elektrischer Leistung versorgbar, indem über Drucktastenfelder T1, T2 im Schlüsselkörper ein elektrischer Kontakt geschlossen wird. Der elektronische Schaltkreis beaufschlagt die Rahmenantenne bei Betätigung eines der Drucktaster T1, T2 mit einem hochfrequenten Wechselstrom, typischerweise zwischen 50 MHz und 5 GHz, wodurch ein elektromagnetisches Signal abgestrahlt wird, welches für die beiden Drucktaster unterschiedliche Frequenzen und/oder Modulationen aufweisen kann. Ein Anzeigeelement, beispielsweise eine Leuchtdiode LED kann zur Anzeige einer wirksamen Betätigung der Taster T1 bzw. T2 vorgesehen sein. Die Rahmenantenne AS ist in einem den Schlüsselkörper von den Bedienelementen T1, T2 in eine Bedienrichtung BD verlängernden Schlüsselkraft SS angeordnet. Der Schlüssel hat eine längliche Form mit zur Bedienrichtung BD paralleler Längsachse, was die unwillkürlich richtige Ausrichtung des Schlüssels durch den Benutzer mit zum Fahrzeug weisender Längsachse begünstigt. In Fig. 1 ist der Schlüsselschaft teilweise aufgeschnitten mit freiliegender Leiterbahn der Rahmenantenne AS gezeichnet. Der Schlüssel ist vorzugsweise in flacher Bauweise ausgeführt. Die Fig. 1 ist dann eine Draufsicht mit Blickrichtung senkrecht zur Schlüsselfläche.

Die flache Rahmenantenne der Schlüsselanordnung nach Fig. 1 weist zumindest annähernd ein Antennendiagramm eines magnetischen Dipols auf, welches bei horizontaler Ausrichtung der Schlüsselfläche in Bedienrichtung ein elektromagnetisches Feld mit horizontaler elektrischer und vertikaler magnetischer Komponente erzeugt. Bei Verdrehung des Schlüssels um die Längsachse drehen sich die Feldvektoren entsprechend mit, wodurch bei linear polarisierter Empfangsantenne im Fahrzeug eine starke Abhängigkeit der aufgenommenen Feldstärke von der Kippstellung des Schlüssels um die typischerweise horizontal ausgerichtete Längsachse LA auftritt, was vom Benutzer als unzureichende Bedienreichweite empfunden werden kann.

Bei der in Fig. 2 skizzierten bevorzugten Ausführungsform sowie den weiteren Ausführungsformen der Erfindung sei bei den Richtungsangaben von einer horizontal ausgerichteten Schlüsselfläche ausgegangen.

Die in Fig. 2 in Draufsicht auf die Fläche der Schaltungsplatine PL mit der Leiterbahn der Rahmenantenne AS und in Fig. 3 in einer Seitenansicht skizzierte bevorzugte Antennenanordnung eines Funkschlüssels enthält neben der Rahmenantenne ein weiteres Antennenelement E1 in Form eines Leiterstreifens, welcher einseitig mit einem Fußpunkt mit der Leiterbahn der Rahmenantenne AS galvanisch verbunden ist und von der Ebene der Rahmenantenne senkrecht zu dieser beabstandet ist. Das dem Fußpunkt des Leiterstreifens abgewandte Ende des sich im wesentlichen parallel zur Längsachse LA erstreckenden Leiterstreifens des Antennenelements E1 ist nicht galvanisch kontaktiert, sondern nach Art eines elektrischen Monopols offen. Die Längserstreckung des Elements E1 parallel zur Längsachse LA ist wesentlich größer als sein Abstand von der Ebene der Rahmenantenne AS. Der Fußpunkt des Antennenelements E1 liegt vorzugsweise zumindest annähernd an einer bezüglich der Speiseanschlüsse der Rahmenantenne mittigen Position. Das Antennenelement E1 verläuft vorzugsweise in einer zur Fläche der Rahmenantenne senkrechten Mittelebene der Rahmenantenne.

Für die galvanische Kontaktierung des Fußpunkts des Antennenelements E1 mit der Rahmenantenne kann vorteilhafterweise auf oder bei der Leiterbahn der Rahmenantenne ein Kontaktelement, beispielsweise ein Kontaktbolzen BO vorgesehen sein, mit welchem seinerseits der Fußpunkt des Antennenelements galvanisch kontaktiert wird. Der letztgenannte Kontakt kann vorteilhafterweise ein Federkontakt sein, wodurch günstigerweise das Antennenelement E1 in dem Schlüsselkörper, welcher eine flache Aussparung zum Einschieben der Platine PL aufweist, eingegossen sein kann, und erst beim Einschieben der Platine mit dem Bolzen in Kontakt tritt.

Günstigerweise können über die Position des Fußpunktkontakts und/oder den Verlauf der Leiterbahn der Rahmenantenne und/oder den Verlauf des weiteren Antennenelements die Impedanzverhältnisse der Antennenanordnung beeinflußt werden, so daß insbesondere die örtliche Impedanz der Rahmenantenne eine maximale Leistungsübertragung in das Antennenelement E1 ermöglicht. Die Rahmenantenne AS kann dabei als Impedanztransformator eingesetzt sein. Für die bevorzugte Anordnung nach Fig. 2 und Fig. 3 kann vorteilhafterweise auch eine Erhöhung der Leistung des abgestrahlten elektromagnetischen Feld und damit eine Vergrößerung der Bedienreichweite beobachtet werden.

Die Fig. 4 zeigt in Draufsicht auf die Fläche der Rahmenantenne AS eine Antennenanordnung mit einem weiteren Antennenelement E2 zur Erzeugung einer Feldkomponente des abgestrahlten elektromagnetischen Feld in einer zum durch die Rahmenantenne AS erzeugten Feld senkrechten Ausrichtung, d. h. mit vertikalem elektrischem und horizontalem magnetischen Feldvektor bei horizontaler Fläche der Rahmenantenne. Zur Erzeugung der weiteren Feldkomponente ist ein elektrischer Leiter als weiteres Antennenelement senkrecht zur Fläche der Rahmenantenne ausgerichtet und galvanisch mit der Leiterbahn der Rahmenantenne verbunden. Die Erstreckung des weiteren Antennenelements senkrecht zur Fläche der Rahmenantenne ist primär durch die Bauhöhe des flachen Schlüssels begrenzt. Das weitere Antennenelement E2 kann beispielsweise die Form eines kurzen Drahtstücks, eines Stifts, eines Bolzens oder dergleichen aufweisen und insbesondere auch als SMD-Bauelement ausgeführt sein.

Eine Variante hierzu sieht wie in Fig. 6 in Seitenansicht skizziert vor, als weiteres Antennenelement mit senkrecht zur Fläche der Rahmenantenne gerichtetem Verlauf einen durch die Schaltungsplatine auf die der Leiterbahn der Rahmenantenne abgewandte Seite hindurch ragenden elektrischen Leiter, insbesondere in Form eines bedrahteten Bauelements, welches mit seinem Anschlußdraht mit der Leiterbahn kontaktiert ist, einzusetzen, welcher hinsichtlich der Feldeigenschaften im wesentlichen dasselbe Verhalten zeigt wie das Antennenelement E2 nach Fig. 5. Vorteilhaft an der Ausführung nach Fig. 6 ist, daß die Erstreckung des Antennenelements um die Dicke der Schaltungsplatine länger ausfallen kann. Auch bei den Anordnung nach Fig. 4 bis Fig. 6 gilt, daß durch die Position der Kontaktierung des weiteren Antennenelements E2 bzw. E3 mit der Leiterbahn deren ortsabhängige Impedanz ausgenutzt werden kann, um die abgestrahlte Feldleistung zu maximieren.

Eine weitere Möglichkeit, eine von der Rahmenantenne verschiedene Feldkomponente zu erzeugen, sieht nach Fig. 7 und Fig. 8 die Anordnung eines sich senkrecht zur Fläche der Rahmenantenne erstreckenden Leiters innerhalb der Rahmenfläche als weiteres Antennenelement E4 vor, welches in diesem Fall nicht galvanisch mit der Leiterbahn verbunden ist und allein durch das Feld der Rahmenantenne angeregt ist. Die Feldkopplung und die abgestrahlte Leistung können über die Position des Antennenelements E4 innerhalb der Rahmenfläche der Rahmenantenne AS beeinflußt werden. Die Ausführungsformen für das Antennenelement E4 können denen der Antennenelemente E 2 bzw. E3 gleichen.

Die vorstehend und in den Ansprüchen angegebenen sowie die den Abbildungen entnehmbaren Merkmale sind sowohl einzeln als auch in verschiedener Kombination realisierbar. Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern im Rahmen fachmännischen Könnens in mancherlei Weise abwandelbar.

Claims (14)

1. Schlüsselanordnung zur Funkfernsteuerung wenigstens einer Fahrzeugfunktion mit einem Schlüsselkörper, welcher eine Rahmenantenne und eine mit dieser verbundene elektronische Schaltung enthält, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Schlüsselkörper wenigstens ein weiteres Antennenelement enthalten und mit der Rahmenantenne und/oder der elektronischen Schaltung gekoppelt ist, welches ein von der Rahmenantenne unterschiedliches Polarisationsverhalten aufweist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das weitere Antennenelement als elektrischer Dipol oder Monopol ausgebildet ist.

3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das weitere Antennenelement als magnetische Antenne ausgebildet ist.

4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die aus Rahmenantenne und weiterem Antennenelement zusammengesetzte Antennenanordnung ein elliptisches Polarisationsverhalten aufweist.

5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die aus Rahmenantenne und weiterem Antennenelement zusammengesetzte Antennenanordnung zwischen wenigstens zwei Zuständen mit unterschiedlichem Polarisationsverhalten umschaltbar ist.

6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das weitere Antennenelement galvanisch mit der Rahmenantenne oder der elektronischen Schaltung gekoppelt ist.

7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die galvanische Kopplung über einen Federkontakt erfolgt.

8. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das weitere Antennenelement durch Kopplung an das Feld der Rahmenantenne anregbar ist.

9. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das weitere Antennenelement sich überwiegend parallel zur Ebene der Rahmenantenne von dieser beabstandet erstreckt.

10. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß sich das Antennenelement im wesentlichen senkrecht zur Spulenfläche erstreckt.

11. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß sich das weitere Antennenelement auf demselben Schaltungsträger wie die Rahmenantenne befindet.

12. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das weitere Antennenelement in einem Teil des Schlüsselkörpers ausgebildet ist.

13. Kommunikationsanordnung zur Funk-Fernsteuerung wenigstens einer Fahrzeugfunktion eines mit einer ersten Antennenanordnung ausgestatteten Fahrzeugs mittels einer von diesem beabstandeten, mit einer zweiten Antennenanordnung ausgestatteten Schlüsselanordnung, wobei wenigstens einer der beiden Antennenanordnung ein elliptisches Polarisationsverhalten und/oder ein zeitveränderliches Polarisationsverhalten aufweist.

14. Anordnung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlüsselanordnung eine bevorzugte Bedienausrichtung besitzt und die zweite Antennenanordnung ein Antennen- Richtdiagramm mit einem Maximum in Bedienausrichtung aufweist.