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WO2004091044A1 - Antenne mit einem ferritkern fur ein autotür-schliessystem - Google Patents

Antenne mit einem ferritkern fur ein autotür-schliessystem Download PDF

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Publication number
WO2004091044A1
WO2004091044A1 PCT/CH2004/000189 CH2004000189W WO2004091044A1 WO 2004091044 A1 WO2004091044 A1 WO 2004091044A1 CH 2004000189 W CH2004000189 W CH 2004000189W WO 2004091044 A1 WO2004091044 A1 WO 2004091044A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
frame
ferrite core
antenna
antenna according
named
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/CH2004/000189
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Elio Mariotto
Peter Kull
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Schaffner EMV AG
Original Assignee
Schaffner EMV AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Schaffner EMV AG filed Critical Schaffner EMV AG
Priority to EP04723950A priority Critical patent/EP1611639A1/de
Publication of WO2004091044A1 publication Critical patent/WO2004091044A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R25/00—Fittings or systems for preventing or indicating unauthorised use or theft of vehicles
    • B60R25/20—Means to switch the anti-theft system on or off
    • B60R25/24—Means to switch the anti-theft system on or off using electronic identifiers containing a code not memorised by the user
    • B60R25/245—Means to switch the anti-theft system on or off using electronic identifiers containing a code not memorised by the user where the antenna reception area plays a role
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/27—Adaptation for use in or on movable bodies
    • H01Q1/32—Adaptation for use in or on road or rail vehicles
    • H01Q1/3208—Adaptation for use in or on road or rail vehicles characterised by the application wherein the antenna is used
    • H01Q1/3233—Adaptation for use in or on road or rail vehicles characterised by the application wherein the antenna is used particular used as part of a sensor or in a security system, e.g. for automotive radar, navigation systems
    • H01Q1/3241—Adaptation for use in or on road or rail vehicles characterised by the application wherein the antenna is used particular used as part of a sensor or in a security system, e.g. for automotive radar, navigation systems particular used in keyless entry systems
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q7/00—Loop antennas with a substantially uniform current distribution around the loop and having a directional radiation pattern in a plane perpendicular to the plane of the loop
    • H01Q7/06—Loop antennas with a substantially uniform current distribution around the loop and having a directional radiation pattern in a plane perpendicular to the plane of the loop with core of ferromagnetic material
    • H01Q7/08—Ferrite rod or like elongated core

Definitions

  • the present invention relates to an antenna, in particular a mechanically reinforced antenna, for example an antenna, which can be used for a car door locking system.
  • a vehicle door locking system is unlocked by means of an electronic control circuit integrated in the vehicle door handle, that is, from a state that prevents opening of the door or flap to a state that enables opening of the door or flap.
  • a contactless portable data carrier for example in a chip card or in a key hanger
  • the data query is triggered by a mechanical switching element or by a proximity sensor, which triggers the forwarding of a data query to the external portable data carrier when a person approaches the handle.
  • the data carrier for example a transponder
  • the control circuit only releases the door when the identification is valid.
  • known electronic control circuits for vehicle door locking systems often comprise a transmitter or a transceiver with an antenna, which consists, for example, of an induction coil.
  • the induction coil generates an electromagnetic field that is received by the external data carrier.
  • the desired range is typically around one and a half meters.
  • an induction coil with a large inductance must be provided.
  • Such an inductance can only be achieved if the induction coil comprises a large ferrite core.
  • the induction coil must be installed outside the car body so that the electromagnetic field is not damped.
  • the optimal position for mounting the induction coil is inside the car door handle, very close to the data carrier of an approaching person and to the other electronic and mechanical parts of the car door locking system.
  • Another goal is to provide an antenna in which the ferrite core does not fall apart in the event of a break.
  • Another goal is to provide an antenna that can also be used for purposes other than car door locking systems.
  • an electronic circuit having a carrier (for example a printed circuit board or a housing) and an antenna with a ferrite core and a plurality of windings attached to the named carrier.
  • a carrier for example a printed circuit board or a housing
  • an antenna with a ferrite core and a plurality of windings attached to the named carrier.
  • a frame is provided around, the windings being wound around the named frame.
  • the antenna is attached to the carrier in such a way that the named ferrite core can move along its longitudinal axis.
  • an antenna having a ferrite core and a plurality of turns, a frame being provided around the said ferrite core, the named turns being wound around the named frame, and the frame being only two opposite long sides of the Ferrite core covers.
  • an antenna with a ferrite core and a plurality of turns, in which a metal frame is provided around the ferrite core, the turns being wound around the frame.
  • the frame can consist of sheet metal foils, for example.
  • the frame In the event of a break, the frame also prevents the ferrite from falling apart.
  • the ferrite parts remain gapless, so that an air gap and thus a decrease in the inductance is avoided.
  • air gaps that could still arise are bridged magnetically by the metal frame.
  • the frame can also reduce the electromagnetic radiation and sensitivity of the ferrite core.
  • Fig. 1 is a perspective view of a first embodiment of the antenna with a frame made of plastic and a carrier (in this case a plastic housing) which can be installed in a car door handle.
  • a carrier in this case a plastic housing
  • FIG. 2 shows a detail of one end of the antenna of FIG. 1.
  • FIG. 3 shows a detail of the other end of the antenna of FIG. 1.
  • Fig. 4 is a perspective view of a first embodiment of the antenna of Figure 1 with a frame made of plastic, without a carrier.
  • Fig. 7 shows a detail of the other end of the antenna of Figure 1, without a carrier.
  • Fig. 9 is a partial perspective view of the antenna of Figure 1 with a frame made of plastic, a carrier (in this case a plastic housing) and a circuit board.
  • Fig. 10 is a perspective view of the antenna of Figure 1 on a circuit board
  • FIG. 11 shows a detail of FIG. 10
  • Fig. 12 is a cross section of the antenna of Figure 1 in the frame and in the housing.
  • FIG. 13 shows a perspective illustration of a second exemplary embodiment of the antenna with a frame which consists of two sheet metal foils.
  • FIGS. 10 and 11 show a first embodiment of an antenna according to the invention, which is particularly suitable for a vehicle door locking system in a car door pull handle.
  • the control circuit 1 of the locking system can be seen in particular in FIGS. 10 and 11. It comprises a printed circuit board 2 on which all components of the control circuit 1 are mounted.
  • the circuit board 2 preferably has a thickness of 0.3 mm or less, preferably even 0.2 mm or less, and is therefore flexible and hardly susceptible to breakage. It is housed in a synthetic insulating housing 13 which longitudinally fills most of a cavity in a car door handle.
  • the control circuit comprises a touch sensor, not shown, which triggers a signal as soon as the user places a finger on the outer side of the handle.
  • a proximity sensor 5 triggers another signal when a hand or another grounded object approaches.
  • the data carrier preferably consists of a transponder (which can be integrated, for example, in a chip card or in a key holder) and is "awakened" by this data query. If the data query is addressed to him, he responds with a response which includes an identification of the data carrier or which is signed with such an identification. The response is received by the electronic locking system in the vehicle in order to trigger the unlocking of the car door locking system if it contains the expected identification or if it was signed with this expected identification.
  • the control circuit 1 comprises a contactless transmitter-receiver in order to exchange data with the external contactless data carrier.
  • the contactless transceiver comprises an antenna with an induction coil 3.
  • the induction coil consists, for example, of a winding of an electrically insulated wire 32 on a plate-shaped ferromagnetic ferrite core 31.
  • the length of the ferrite core 31 is greater than 40 mm. Its thickness is preferably less than 4 mm, so that assembly in a car door handle is possible.
  • the profile of the ferrite core 31 is X-shaped.
  • ferrite core is used in this description and in the claims as a general term for all soft-magnetic induction coil cores.
  • the induction coil 3 comprises a frame 30 around the ferrite core 31, the windings being wound around the frame. Since the winding is not made directly around the ferrite core 31, the mechanical stress on the ferrite core by the winding is also reduced and the insulation between the winding wire and the ferrite core is increased.
  • the frame consists of a single plastic part, which can be injection molded, for example, and which extends over the entire length of the small side of the ferrite core.
  • the inner width of the frame 30 corresponds to the width of the ferrite core with a small tolerance, so that no lateral play remains between the ferrite core 31 and the frame 30 and the ferrite core is thus precisely laterally positioned.
  • a plastic part can be manufactured much more precisely than the ferrite core, so that better position tolerances are achieved.
  • the plastic frame is preferably made from a single part, so that it is stable and that there are no play tolerances due to the connection between several parts.
  • the ferrite core 31 can preferably be displaced by at least one millimeter along its longitudinal axis. The play between the ferrite core and the housing also permits easier assembly of the ferrite core.
  • the antenna is preferably not cast in. This also reduces the forces caused by the potting compound. In addition, the stray capacities are reduced and stabilized by the air insulation (compared to a solution with polyamide molding or potting).
  • One end of the frame 30 is fixed by two posts 130 which engage in holes 300. As a result, it is positioned exactly in the housing 13 (FIGS. 1 to 3) and assembly is only possible in the correct direction. At the other end, the frame can move freely, which further reduces stresses due to bending and thermal expansion. The frame 30 is thus fastened in a clearly unmistakably defined mounting position in the housing.
  • the turns 32 are wrapped around the frame 30.
  • the winding wire ends 320 are hooked into grooves 301 of the frame 30 and fixed and positioned for further connection precisely and reproducibly, so that they can be soldered on automatically or soldered on with ultrasound.
  • the grooves 301 and a wire guide 302 define the winding direction, so that the wires cannot be fixed if the winding direction is incorrect.
  • the wires leave the plastic frame at the level of the circuit board so that they can be soldered or welded more easily.
  • the wire guide also allows the wire ends 320 to be guided precisely, so that the scattering factor of the antenna is reduced and stabilized. In addition, the risk of short circuits between the windings and the ferrite edges is eliminated.
  • the wire length can also vary with different ferrite large constant, which leads to a stable inductance value. In cold conditions, the wire stretch is reduced by the elasticity of the plastic frame 30.
  • Housing 13 has longitudinal walls 131 that laterally position the sides of frame 30 without holes, without restricting its longitudinal position.
  • the walls 131 also separate the antenna 3 from the proximity electrodes 5 (FIG. 11).
  • a transverse wall 132 also separates the antenna 3 from the connection space, so that the connection space can be sealed by means of potting, glue or overmoulding.
  • a V-groove 310 shown in FIG. 12 latches in the frame 30 on both longitudinal flanks of the ferrite core 31. After the winding, the ferrite core 31 and the frame 30 are thus connected to one another without play. A longitudinal movement is still possible without great forces by sliding. The frame and the V-groove also prevent the ferrite core from falling apart in the event of a break, so that a function with reduced properties is made possible.
  • the antenna 3 is mounted on a printed circuit board 2 in the housing 13, a distance between the housing 13 and the printed circuit board 2 being defined by the antenna, as can be seen in particular in FIG. 9.
  • the circuit board is positioned through the posts 130 of the housing 13 and secured by collars 3000 around the holes 300 through the frame 3.
  • the collars 3000 can have different shapes in order to prevent the circuit board 2 from being inserted on the wrong side.
  • the control circuit 1 mentioned is also mounted on the printed circuit board 2.
  • the protective frame 13 and the possibility of the ferrite core 3 moving longitudinally within the frame and the frame inside the housing has the advantage that breakage of the ferrite core is very unlikely, so that large, sudden deviations in the inductance of the antenna are prevented. It should also be noted that the ferrite core 31 can move longitudinally to the two carriers 13 and 2.
  • the antenna 3 is preferably first mounted and soldered on the printed circuit board 2 and then fastened in the housing.
  • this has the disadvantage that the connecting wires for connection to the printed circuit board are led out through slots and then have to be soldered.
  • the frame around the ferrite core 31 consists of two foils 30A and 30B (for example sheet metal foils which are glued, glued, welded, soldered, laminated, rolled, poured or evaporated onto the ferrite core).
  • the foils 30A, 30B are made of a material with good high-frequency properties and the highest possible strength and elasticity.
  • the thickness is approximately 0.025mm. Thicker foils give higher strengths, but lower spool qualities, while thinner foils give higher spool qualities and lower strength.
  • the foils consist of several laminated layers, for example each 0.025mm thick; this allows the strength to be increased without reducing the quality of the coil.
  • Suitable foils are, for example, a transformer plate of 0.05mm, a high-silicon special core sheet (NK Super HF-Core) and one or more Finemet (protected trademark) or amorphous core foils. In one embodiment, not shown, only one side of the ferrite core is covered with a film.
  • a different material is used for the foils 30A, 30B laminated onto the ferrite core, for example non-ferrous metal of approximately 0.05 mm thickness or a high-strength plastic material, for example glass-fiber reinforced epoxy, as is used for printed circuit boards.
  • the ferrite core framed in this way can be provided with surface insulation before winding. This can be done by painting, powder coating, dipping, wrapping with insulating foils, insulating tape, overmolding with hard plastic or soft plastic in the form of a bobbin.
  • U-profiles or frames can be used as winding wire protection and guidance.
  • the foils 30A, 30B mechanically reinforce the ferrite core 31 against breakage and, in the event of breakage, prevent an appreciable air gap from being created. If an air gap were nevertheless created, it would be bridged magnetically and the inductance would decrease only insignificantly. In addition, a possible point load is distributed, so that chipping or breaking out of corners is avoided.
  • the sheet metal foils 30A, 30B are preferably grounded with low resistance, so that the electromagnetic radiation and sensitivity are greatly reduced. Silvering the sheets could also further improve the shielding effect.
  • This second embodiment can be used for car door handles as well as for other antenna applications (including radio receivers, transmitters, direction finders, navigation devices, metal detectors, etc.).
  • the frame 30 preferably covers only two or at most four opposite sides of the ferrite core, so that only one, or two, dimensions of the ferrite core are enlarged by the frame.
  • only one of the critical small dimensions of the ferrite core that is to say only the height or only the thickness
  • the core 31 of the antenna 3 and thus the entire antenna 3 is flexible.
  • the flexible core 31 consists, for example, of several thin, flexible layers of a magnetic material which are held together with flexible fastening means.
  • the magnetic core is formed from an amorphous magnetic material (that is to say from a flexible casting compound into which small particles of a material with high permeability, such as ferrite particles, for example, are cast).
  • the magnetic core is in several parts. For example, it consists of several smaller parts made of a possibly hard magnetic material such as ferrite, which are preferably connected to a magnetic flexible material.

Landscapes

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Abstract

Elektronische Schaltung, enthaltend: einen Träger (2; 13), mindestens eine auf dem benannten Träger befestigte Antenne (3) mit einem Ferritkern (31) und einer Vielzahl von Windungen (32), einen Rahmen (30) um den benannten Ferritkern (31) herum, wobei die benannten Windungen um den benannten Rahmen gewickelt sind, wobei die benannte Antenne (3) derart auf dem benannten Träger (2; 13) befestigt ist, dass sich der Ferritkern entlang seiner longitudinalen Achse bewegen kann. In einer weiteren Ausführungsform wird ein anderes Material für die auf dem Ferritkern auflaminierten Folien 30A, 30B angewendet, zum Beispiel Nichteisenmetall von ca. 0.05mm Dicke oder ein hochfestes Kunststoffmaterial, zum Beispiel Glasfaserarmiertes Epoxi wie es für Leiterplatten angewendet wird.

Description

ANTENNE MIT EINEM FERRITKERN FÜR EIN AUTOTÜR-SCHLIESSYSTEM
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Antenne, insbesondere eine mechanisch verstärkte Antenne, zum Beispiel eine Antenne, die für ein Autotür-Schliesssystem verwendet werden kann.
Bei solchen Autotür-Schliesssystemen wird mittels einer im Fahrzeugtür-Handgriff integrierten elektronischen Steuerschaltung ein Fahr- zeugtür-Schliesssystem entsichert, das heisst von einem Zustand der eine Öffnung der Tür oder Klappe verhindert in einen Zustand der eine Öffnung der Tür oder Klappe ermöglicht überführt.
Bei Schliesssystemen der oben genannten Art ist schon bekannt, einer Person Zutritt zu einem Fahrzeug über eine Datenabfrage eines kontaktlosen tragbaren Datenträgers (zum Beispiel in einer Chipkarte oder in einem Schlüsselhänger) zu ermöglichen. Die Datenabfrage wird durch ein mechanisches Schaltelement ausgelöst, oder durch einen Annäherungs- sensor, der die Weiterleitung einer Datenabfrage an den externen tragbaren Datenträger auslöst, wenn sich eine Person dem Handgriff nähert. Der Datenträger (zum Beispiel ein Transponder) wird durch die empfangene Datenabfrage "geweckt" und beantwortet sie, indem er eine Identifizierungsmeldung an das Schliesssystem sendet. Erst im Falle einer gültigen Identifizierung löst die Steuerschaltung die Entsicherung der Tür aus.
Um mit dem externen kontaktlosen Datenträger zu kommunizieren, umfassen bekannte elektronische Steuerschaltungen für Fahrzeug- tür-Schliesssysteme oft einen Sender oder einen Sender-Empfänger mit einer Antenne, die beispielsweise aus einer Induktionsspule besteht. Die Induktionsspule erzeugt ein elektromagnetisches Feld, das vom externen Datenträger empfangen wird. Die gewünschte Reichweite beträgt typischerweise etwa anderthalb Meter. Um diese Reichweite bei der gewünschten Frequenz zu erreichen, muss eine Induktionsspule mit einer grossen Induktivität vorgesehen werden. Eine solche Induktivität kann nur erreicht werden, wenn die Induktionsspule einen grossen Ferritkern umfasst. Damit diese Reichweite erreicht werden kann, muss die Induktionsspule ausserhalb der Autokarosserie montiert werden, damit das elektromagnetische Feld nicht gedämpft wird. Die optimale Position für die Montage der Induktionsspule befindet sich innerhalb des Autotürhand- griffs, sehr nah vom Datenträger einer sich nähernden Person und von den übrigen elektronischen und mechanischen Teilen des Autotürschliess- systems.
Aus aerodynamischen- und Designgründen werden aber viele Autotürhandgriffe sehr dünn ausgestaltet, so dass die verfügbare Dicke für die Induktionsspule begrenzt ist. Der Ferritkern muss in diesem Fall sehr dünn und lang sein. Dünne Ferritkerne können aber zerbrechen, wenn der Autotürhandgriff unsanft behandelt wird und wenn das Gehäuse um die Steuerschaltung deformiert wird. Dieses Risiko muss unbedingt reduziert werden, weil der Autofahrer sonst nicht mehr in sein Auto gelangen könnte.
Es ist daher ein Ziel der Erfindung, eine Antenne vorzusehen, in welcher das Risiko, dass der Ferritkern zerbricht, erheblich reduziert werden kann.
Ein anderes Ziel ist es, eine Antenne vorzusehen, in welcher der Ferritkern im Falle eines Bruchs nicht auseinander fällt.
Ein anderes Ziel ist es, eine Antenne vorzusehen, die auch für andere Zwecke als Autotür-Schliesssysteme verwendet werden kann.
Erfindungsgemäss werden diese Ziele durch eine elektronische Steuerschaltung gemäss Anspruch 1 erzielt, wobei in den abhängigen Ansprüchen bevorzugte Ausführungsbeispiele angegeben sind.
Insbesondere werden diese Ziele durch eine elektronische Schaltung erreicht, mit einem Träger (zum Beispiel eine Leiterplatte oder ein Gehäuse) und einer auf dem benannten Träger befestigten Antenne mit einem Ferritkern und einer Vielzahl von Windungen. Um den Ferritkern herum wird ein Rahmen vorgesehen, wobei die Windungen um den benannten Rahmen gewickelt sind. Erfindungsgemäss wird die Antenne derart auf dem Träger befestigt, dass sich der benannte Ferritkern entlang seinen longitudinalen Achse bewegen kann.
Diese Ziele werden auch durch eine Antenne mit einem Ferritkern und einer Vielzahl von Windungen erreicht, wobei um den benannten Ferritkern herum ein Rahmen vorgesehen ist, wobei die benannten Windungen um den benannten Rahmen gewickelt sind, und wobei der Rahmen nur zwei sich gegenüberliegende lange Seiten des Ferritkernes abdeckt.
Dies hat den Vorteil, dass der Ferritkern durch den Rahmen verstärkt wird, ohne dass dabei gleichzeitig die Dicke und die Höhe des Ferritkernes erhöht werden. Diese beiden kleinen Dimensionen des Ferritkernes sind für viele Anwendungen, insbesondere in Autotürhandgriffen, wesentlich kritischer als die Länge.
Diese Ziele werden noch durch eine Antenne mit einem Ferritkern und einer Vielzahl von Windungen erreicht, bei welcher ein Metallrahmen um den Ferritkern vorgesehen ist, wobei die Windungen um den Rahmen gewickelt sind. Der Rahmen kann beispielsweise aus Metallblech- folien bestehen.
Dies hat den Vorteil, dass der Ferritkern durch den Rahmen vor
Stössen geschützt wird. Zudem wird eine eventuelle punktuelle Belastung durch den Rahmen verteilt, so dass ein Absplittern oder Ausbrechen von Ecken vermieden wird.
Im Fall eines Bruchs, verhindert der Rahmen auch ein Ausein- anderfallen des Ferrits. Die Ferritteile bleiben lückenlos, so dass ein Luftspalt und damit ein Absinken der Induktivität vermieden wird.
In einer Variante werden Luftspalte, die dennoch entstehen könnten, magnetisch durch den Metallrahmen überbrückt. Der Rahmen kann ausserdem die elektromagnetische Abstrah- lung und Empfindlichkeit des Ferritkernes reduzieren.
Im Folgenden werden anhand der beigefügten Zeichnungen bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels der Antenne mit einem Rahmen aus Kunststoff und einem Träger (in diesem Fall ein Kunststoffgehäuse) die in einen Autotürhandgriff eingebaut werden kann.
Fig. 2 ein Detail des einen Endes der Antenne der Figur 1.
Fig. 3 ein Detail des anderen Endes der Antenne der Figur 1.
Fig. 4 eine perspektivische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels der Antenne der Figur 1 mit einem Rahmen aus Kunststoff, ohne Träger.
Fig. 5, Fig. 6 und Fig. 8 ein Detail des ersten Endes der An- tenne der Figur 1, ohne Träger.
Fig. 7 ein Detail des anderen Endes der Antenne der Figur 1, ohne Träger.
Fig. 9 eine perspektivische Teildarstellung der Antenne der Figur 1 mit einem Rahmen aus Kunststoff, einem Träger (in diesem Fall ein Kunststoffgehäuse) und einer Leiterplatte.
Fig. 10 eine perspektivische Darstellung der Antenne der Figur 1 auf einer Leiterplatte
Fig. 11 ein Detail der Fig. 10 Fig. 12 ein Querschnitt der Antenne der Figur 1 im Rahmen und im Gehäuse.
Fig. 13 eine perspektivische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels der Antenne mit einem Rahmen, der aus zwei Metallblech- folien besteht.
Die Figuren 1 bis 12 zeigen eine erste Ausführungsform einer Antenne gemäss der Erfindung, die insbesondere für ein Fahrzeugtür-Schliess- system in einem Autotür-Ziehhandgriff geeignet ist. Die Steuerschaltung 1 des Schliesssystems ist insbesondere auf den Figuren 10 und 11 ersichtlich. Sie umfasst eine Leiterplatte 2, auf welcher alle Bauteile der Steuerschaltung 1 montiert sind. Die Leiterplatte 2 hat vorzugsweise eine Dicke von 0.3mm oder weniger, vorzugsweise sogar von 0.2mm oder weniger, und ist somit flexibel und kaum bruchanfällig. Sie wird in einem synthetischen isolierenden Gehäuse 13 untergebracht, welches longitudinal den grössten Teil eines Hohlraums in einem Autotür-Handgriff ausfüllt.
Die Steuerschaltung umfasst einen nicht dargestellten Berührungssensor, der ein Signal auslöst, sobald der Benutzer einen Finger auf die äussere Seite der Handhabe legt. Ein Annäherungssensor 5 löst ein anderes Signal aus, wenn sich eine Hand oder ein anderes geerdetes Objekt nähert. Diese Signale werden von der Steuerschaltung interpretiert, um eine Datenabfrage an einen nicht dargestellten externen kontaktlosen Datenträger weiterzuleiten.
Der Datenträger besteht vorzugsweise aus einem Transponder (der beispielsweise in eine Chipkarte oder in einen Schlüsselhänger inte- griert werden kann) und wird durch diese Datenabfrage "geweckt" . Wenn die Datenabfrage an ihn gerichtet ist, reagiert er mit einer Antwort, die eine Identifizierung des Datenträgers beinhaltet oder die mit einer solchen Identifizierung signiert wird. Die Antwort wird vom elektronischen Schliesssystem im Fahrzeug empfangen, um die Entsicherung des Autotür-Schliess- Systems auszulösen, wenn sie die erwartete Identifizierung enthält bzw. wenn sie mit dieser erwarteten Identifizierung signiert wurde. Die Steuerschaltung 1 umfasst einen kontaktlosen Sender-Empfänger, um Daten mit dem externen kontaktlosen Datenträger auszutauschen. In der dargestellten Variante umfasst der kontaktlose Sender- Empfänger eine Antenne mit einer Induktionsspule 3.
Die Induktionsspule besteht beispielsweise aus einer Wicklung eines elektrisch isolierten Drahtes 32 auf einem plattenförmigen ferro- magnetischen Ferritkern 31. Damit die benötigte Induktivität erreicht wird, ist die Länge des Ferritkernes 31 grösser als 40 mm. Seine Dicke ist vorzugsweise kleiner als 4 mm, damit eine Montage in einem Autotürhandgriff möglich ist. In einer bevorzugten Variante ist das Profil des Ferritkernes 31 x-förmig. Der Fachmann wird verstehen, dass anstatt eines Ferritkerns auch ein anderer weich-magnetischer Kern (zum Beispiel aus einem amorphen Material oder ein laminierter Kern) verwendet werden könnte. Demzufolge wird "Ferritkern" in dieser Beschreibung und in den Ansprüchen als allge- meiner Begriff für alle weich-magnetischen Induktionsspulenkerne verwendet.
Erfindungsgemäss umfasst die Induktionsspule 3 einen Rahmen 30 um den Ferritkern 31 herum, wobei die Windungen um den Rahmen gewickelt sind. Da die Wicklung nicht direkt um den Ferritkern 31 gemacht wird, wird auch die mechanische Beanspruchung des Ferritkerns durch die Wicklung reduziert und die Isolation zwischen Wicklungsdraht und Ferritkern wird erhöht. In diesem dargestellten ersten Beispiel besteht der Rahmen aus einem einzigen Kunststoffteil, das sich beispielsweise spritzen lässt, und das sich über die gesamte Länge der kleinen Seite des Ferritkerns erstreckt. Die innere Breite des Rahmens 30 entspricht die Breite des Ferritkerns mit einer kleinen Toleranz, so dass kein laterales Spiel zwischen Ferritkern 31 und Rahmen 30 übrig bleibt und damit der Ferritkern lateral genau positioniert wird. Ein Kunststoff teil kann wesentlich genauer gefertigt werden als der Ferritkern, so dass bessere Positionstoleranzen erreicht werden. Der Kunststoffrahmen wird vorzugsweise aus einem einzigen Teil hergestellt, so dass er stabil ist und dass keine Spieltoleranzen durch die Verbindung zwischen mehreren Teilen bestehen. In Richtung der Höhe und der Länge des Ferritkerns besteht ein kleines Spiel 303 (Fig. 6 und 8), so dass sich der Ferritkern 31 bei Biegebeanspruchungen und/oder Wärmeausdehnungen innerhalb des Rahmens 30 longitudinal leicht bewegen kann. Vorzugsweise kann der Ferritkern 31 entlang seiner longitudinalen Achse um mindestens einen Millimeter verschoben werden. Das Spiel zwischen Ferritkern und Gehäuse erlaubt ausser- dem eine einfachere Montage des Ferritkernes.
Damit sich der Ferritkern 31 innerhalb des Rahmens 30 longitudinal bewegen kann, ist die Antenne vorzugsweise nicht eingegossen. Dadurch werden auch die Kräfte reduziert, die durch die Vergussmasse verursacht werden. Ausserdem werden die Streukapazitäten durch die Luftisolation reduziert und stabilisiert (im Vergleich zu einer Lösung mit Polyamidevermoulding oder Verguss).
Ein Ende des Rahmens 30 wird durch zwei Pfosten 130 fixiert, die in Löcher 300 eingreifen. Dadurch wird er genau im Gehäuse 13 (Fig. 1 bis 3) positioniert und die Montage ist nur in der richtigen Richtung möglich. Am anderen Ende ist der Rahmen frei beweglich, was Spannungen bei Biege und Wärmeausdehnungen weiter vermindert. Der Rahmen 30 wird somit in einer eindeutigen unverwechselbar definierten Montageposition im Gehäuse befestigt.
Die Windungen 32 werden um den Rahmen 30 gewickelt. Die Wickeldrahtenden 320 werden dabei in Nuten 301 des Rahmens 30 eingehängt und fixiert und zum weiteren Anschluss genau und reproduzierbar positioniert, so dass sie automatisch angelötet oder mit Ultraschall ange- lötet werden können. Die Nuten 301 und eine Drahtführung 302 definieren den Wickelsinn , so dass die Drähte bei falschem Wickelsinn nicht fixiert werden können. Die Drähte verlassen den Kunststoffrahmen auf Leiterplattenhöhe, um leichter angelötet oder geschweisst werden zu können. Die Drahtführung erlaubt auch eine präzise Führung der Drahtenden 320, so dass der Streufaktor der Antenne reduziert und stabilisiert wird. Ausserdem wird die Gefahr von Kurzschlüssen zwischen den Wicklungen und den Ferritkanten beseitigt. Auch die Drahtlänge kann bei abweichenden Ferrit- grossen konstant gehalten werden, was zu einem stabilen Induktivitätswert führt. Bei Kältebeanspruchung wird die Drahtdehnung durch die Elastizität des Kunststoffrahmens 30 vermindert.
Das Gehäuse 13 weist longitudinale Wände 131 auf, die die Seiten des Rahmens 30 ohne Löcher seitlich positioniert sind, ohne dessen longitudinale Position einzuschränken. Die Wände 131 trennen ausserdem die Antenne 3 von Annäherungselektroden 5 (Fig. 11). Eine Querwand 132 trennt ausserdem die Antenne 3 vom Anschlussraum, so dass der Anschlussraum mittels Verguss, Leim oder Overmoulding abgedichtet werden kann.
Eine auf der Figur 12 dargestellte V-Nut 310 auf beiden Längsflanken des Ferritkernes 31 klinken im Rahmen 30 ein. Nach der Bewicklung sind der Ferritkern 31 und der Rahmen 30 somit spielfrei miteinander verbunden. Eine Längsbewegung ist aber noch ohne grosse Kräfte durch Gleiten möglich. Der Rahmen und die V-Nut verhindern ausserdem ein Auseinanderfallen des Ferritkernes im Falle eines Bruchs, so dass eine Funktion mit reduzierten Eigenschaften ermöglicht wird.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel wird die Antenne 3 auf einer Leiterplatte 2 im Gehäuse 13 montiert, wobei ein Abstand zwischen dem Gehäuse 13 und der Leiterplatte 2 durch die Antenne definiert ist, wie man es insbesondere auf der Figur 9 sehen kann. Die Leiterplatte wird durch die Pfosten 130 des Gehäuses 13 positioniert und durch Kragen 3000 um die Löcher 300 durch den Rahmen 3 befestigt. Die Kragen 3000 können unterschiedliche Formen haben, um ein Einsetzen der Leiterplatte 2 auf der falschen Seite zu verhindern. Die erwähnte Steuerschaltung 1 wird auch auf der Leiterplatte 2 montiert.
Der schützende Rahmen 13 und die Möglichkeit, dass sich der Ferritkern 3 innerhalb des Rahmens und der Rahmen innerhalb des Gehäuses longitudinal bewegen hat den Vorteil, dass ein Bruch des Ferritkerns sehr unwahrscheinlich ist, so dass grosse, plötzliche Abweichungen der Induktivität der Antenne verhindert werden. Anzumerken ist auch, dass sich der Ferritkern 31 longitudinal zu den beiden Trägern 13 und 2 bewegen kann.
Bei der Montage wird vorzugsweise zuerst die Antenne 3 auf der Leiterplatte 2 montiert und verlötet und dann im Gehäuse befestigt. Es ist aber auch möglich, zuerst die Antenne 3 ins Gehäuse 13 zu montieren und anschliessend die Leiterplatte 2 darauf anzubringen. Dies hat aber den Nachteil, dass die Anschlussdrähte zum Anschliessen an die Leiterplatte durch Schlitze nach aussen geführt werden und dann verlötet werden müssen.
Eine zweite Ausführungsform einer Antenne gemäss der
Erfindung ist auf der Figur 13 dargestellt. In dieser Variante besteht der Rahmen um den Ferritkern 31 aus zwei Folien 30A und 30B (zum Beispiel Metallblechfolien, die auf dem Ferritkern geklebt, geleimt, geschweisst, gelötet, laminiert, aufgewalzt, aufgegossen oder aufgedampft sind). Die Folien 30A, 30B sind aus einem Material mit guten hochfrequenten Eigenschaften sowie möglichst hoher Festigkeit und Elastizität gefertigt. Die Dicke beträgt beispielsweise ca. 0.025mm. Dickere Folien geben höhere Festigkeiten, aber niedrigere Spulengüten, während dünnere Folien höhere Spulengüten und niedrigere Festigkeit ergeben. Als Variante bestehen die Folien aus mehreren laminierten Schichten von beispielsweise je 0.025mm Dicke; damit kann die Festigkeit gesteigert werden, ohne die Spulengüte zu reduzieren. Es eignen sich als Folien beispielsweise ein Trafoblech von 0.05mm, ein hoch siliziumhaltiges Spezialkernblech (NK Super HF-Core) und eine oder mehrere Finemet (geschützte Marke) oder amorphe Kernfolien. In einer nicht dargestellten Ausführungsform wird nur eine Seite des Ferritkernes mit einer Folie bedeckt.
In einer weiteren Ausführungsform wird ein anderes Material für die auf dem Ferritkern auflaminierten Folien 30A, 30B angewendet, zum Beispiel Nichteisenmetall von ca. 0.05mm Dicke oder ein hochfestes Kunststoffmaterial, zum Beispiel Glasfaserarmiertes Epoxi wie es für Leiterplatten angewendet wird. Der so gerahmte Ferritkern kann vor dem Bewickeln mit einer Oberflächenisolation versehen werden. Dies kann durch Lackieren, Pulverbeschichten, Tauchen, umwickeln mit Isolierfolien, Isolierband, umspritzen mit Hartkunststoff oder Weichkunststoff in Spulenkörperform geschehen. Im weiteren können auch U-Profile oder Rahmen als Wickeldraht-Schutz und Führung verwendet werden.
Die Folien 30A, 30B verstärken den Ferritkern 31 mechanisch gegen Bruch und verhindern im Falle eines Bruches, dass ein nennenswerter Luftspalt entsteht. Würde ein Luftspalt dennoch entstehen, wird er mag- netisch überbrückt und die Induktivität sinkt nur unwesentlich ab. Zudem wird eine eventuelle punktuelle Belastung verteilt, so dass ein Absplittern oder Ausbrechen von Ecken vermieden wird.
Die Blechfolien 30A, 30B werden vorzugsweise niederohmig an Erde gelegt, so dass die elektromagnetische Abstrahlung und Ernpfindlich- keit stark reduziert werden. Eine Versilberung der Bleche könnte ausserdem die Schirmwirkung noch weiter verbessern.
Diese zweite Ausführungsform kann sowohl für Autotürhandgriffe, als auch für andere Antennenanwendungen, (einschliesslich Funkempfänger, Sender, Peiler, Navigationsgeräte, Metallsuchgeräte, usw.) verwendet werden.
In beiden Ausführungsformen bedeckt der Rahmen 30 vorzugsweise nur zwei oder maximal vier gegenüberliegende Seiten des Ferritkernes, so dass nur eine, beziehungsweise zwei, Dimensionen des Ferritkernes durch die Umrahmung ve rg rosse rt wird. Insbesondere wird in beiden Varianten nur eine der kritischen kleinen Dimensionen des Ferritkernes (das heisst nur die Höhe oder nur die Dicke) geändert.
In einer weiteren Ausführungsform ist der Kern 31 der Antenne 3 und somit die ganze Antenne 3 flexibel. Der flexible Kern 31 besteht zum Beispiel aus mehreren dünnen flexiblen Schichten eines magnetischen Ma- terials, die mit flexiblen Befestigungsmitteln zusammengehalten werden. In einer weiteren Ausführungsform wird der magnetische Kern aus einem amorphen magnetischen Material gebildet (das heisst aus einer flexiblen Gussmasse, in welche kleine Partikel eines Materials mit hoher Permeabilität wie zum Beispiel Ferritpartikel eingegossen sind). In einer noch weiteren Ausführungsform ist der magnetische Kern mehrteilig. Er besteht zum Beispiel aus mehreren kleineren Teilen aus einer möglicherweise harten magnetischen Materie wie zum Beispiel aus Ferrit, die vorzugsweise mit einer magnetischen flexiblen Materie verbunden werden.

Claims

Ansprüche
1. Elektronische Schaltung, enthaltend: einen Träger (2; 13), mindestens eine auf dem benannten Träger befestigte Antenne (3) mit einem Ferritkern (31) und einer Vielzahl von Windungen (32), ein Rahmen (30) um den benannten Ferritkern (31) herum, wobei die benannten Windungen um den benannten Rahmen (30) gewickelt sind, dadurch gekennzeichnet, dass die benannte Antenne (3) derart auf dem benannten Träger (2; 13) befestigt ist, dass sich der benannte Ferritkern entlang seiner longitudinalen Achse relativ zum benannten Träger (13) bewegen kann.
2. Elektronische Schaltung gemäss Anspruch 1, in welchem sich der benannte Ferritkern (31) innerhalb des benannten Rahmens (30) longitudinal bewegen kann, und in welchem sich der benannte Rahmen (30) longitudinal relativ zum benannten Träger (2, 13) bewegen kann.
3. Antenne (3) mit einem Ferritkern (31) und einer Vielzahl von Windungen (32), wobei ein Rahmen (30) um den benannten Ferritkern (31) vorgesehen ist, wobei die benannten Windungen um den benannten Rahmen gewickelt sind, dadurch gekennzeichnet, dass der benannte Rahmen (30) nur zwei gegenüberliegende Längsseiten des Ferritkernes deckt.
4. Antenne gemäss einem der Ansprüche 1 bis 3, bei welcher nur eine der kleinen Dimensionen des Ferritkernes (31) durch den benannten
Rahmen (30) geändert wird.
5. Antenne gemäss einem der Ansprüche 1 bis 4, bei welcher der benannte Rahmen (30) ein Kunststoffrahmen ist.
6. Antenne gemäss Anspruch 5, bei welcher der benannte Kunststoffrahmen Drahtführungen (301) und/oder Befestigungshaken (302) für den Windungsdraht umfasst.
7. Antenne gemäss Anspruch 6, bei welcher die benannten Drahtführungen (301) und/oder Befestigungshaken (302) derart gestaltet sind, dass ein falscher Wicklungssinn nicht möglich ist.
8. Antenne gemäss einem der Ansprüche 1 bis 7, bei welcher ein einziges longitudinales Ende des benannten Rahmens Befestigungsmittel (300) zur Befestigung auf einem Träger (3, 13) aufweist.
9. Antenne gemäss Anspruch 8, bei welcher die benannten Befestigungsmittel Befestigungslöcher (300) für Pfosten (130) sind.
10. Antenne gemäss einer der Ansprüche 3 bis 9, bei welcher sich der benannte Ferritkern (31) innerhalb des benannten Rahmens (30) longitudinal bewegen kann.
11. Antenne gemäss einem der Ansprüche 1 bis 10, bei welcher die beiden Wicklungsdrahtenden (320) den benannten Rahmen (30) auf durch den benannten Rahmen genau definierten Positionen verlassen.
12. Antenne gemäss einer der Ansprüche 1 bis 11, wobei der benannte Ferritkern (31) eine Nut aufweist, die im benannten Rahmen (30) einklinkt.
13. Antenne gemäss Anspruch 12, bei welcher der benannte Ferritkern (31) relativ zu benannten Rahmen (30) gleiten kann.
14. Antenne gemäss einem der Ansprüche 1 bis 3, bei welchem der benannte Rahmen aus Metallblechfolien (30A, 30B) besteht.
15. Antenne gemäss Anspruch 14, bei welcher die Metallblechfolien auf den Breitseiten des benannten Ferritkernes (31) befestigt sind.
16. Antenne gemäss einem der Ansprüche 14 bis 15, bei welcher mehrere Blechfolien auf jeder Seite des benannten Ferritkerns (31) befestigt sind.
17. Antenne gemäss einem der Ansprüche 1 bis 16, bei welcher eine Oberflächenisolation zwischen dem benannten Rahmen (30A, 30B) und den benannten Windungen (32) vorgesehen ist.
18. Antenne gemäss Anspruch 16, bei welcher die benannte Oberflächenisolation durch Lackierung, Pulverbeschichten, Tauchen, Umwickeln mit Isolierfolien und/oder Umspritzen mit Kunststoff erreicht wird.
19. Antenne gemäss einem der Ansprüche 14 bis 18, bei welcher die benannten Metallblechfolien (30A, 30B) auf den benannten Ferritkern (31) geklebt, geleimt, geschweisst, gelötet, laminiert, aufgewalzt, aufgegossen oder aufgedampft sind.
20. Antenne gemäss einem der Ansprüche 14 bis 19, bei welcher die benannten Metallblechfolien (30A, 30B) aus einem Material bestehen, das eine magnetische Überbrückung von Luftspalten, die bei Bruch entstehen können, ermöglicht.
21. Antenne gemäss einem der Ansprüche 14 bis 20, bei welcher die benannten Metallblechfolien (30A, 30B) an Erde gelegt sind.
22. Antenne gemäss Anspruch 21, bei welcher die benannten
Metallblechfolien (30A, 30B) versilbert sind.
23. Antenne gemäss einem der Ansprüche 14 bis 22, bei welcher die Dicke der benannten Metallblechfolien (30A, 30B) 0.025mm beträgt.
24. Antenne gemäss einem der Ansprüche 3 bis 23, mit einem Träger (2; 13) auf welchem die benannte Antenne (3) derart befestigt ist, dass sich der benannte Ferritkern (31) entlang seiner longitudinalen Achse bewegen kann.
25. Steuerschaltung für ein Autotür-Schliesssystem mit einer Antenne gemäss einer der Ansprüche 1 bis 14.
26. Steuerschaltung gemäss Anspruch 24, bei welcher der benannte Rahmen (30) auf einer Leiterplatte (2) montiert ist.
27. Steuerschaltung gemäss Anspruch 25, die in einem Gehäuse
(13) montiert ist.
28. Steuerschaltung gemäss Anspruch 26, die derart im Gehäuse
(13) montiert ist, dass sich der benannte Ferritkern (31) longitudinal bewegen kann.
29. Steuerschaltung gemäss einem der Ansprüche 26 bis 27, bei welcher die benannte Antenne (3) die Leiterplatte (2) vom benannten Gehäuse (13) trennt.
30. Steuerschaltung gemäss einem der Ansprüche 26 bis 27, bei welcher das benannte Gehäuse (13) Querwände (132) zur Trennung der benannten Antenne von einem mit einer Vergussmasse gefüllten Raum aufweist.
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