Titel : Schaltermodul

Besehreibung

Die Erfindung betrifft ein Schaltermodul, insbesondere ein Schaltermodul für einen Fahrzeugschalter. Schaltermodule für Fahrzeugschalter sind aus dem Stand der Technik in vielfältiger Art und Weise bekannt.

Mit der Erfindung soll ein Schaltermodul bereitgestellt werden, das in verschiedenartig ausgebildeten Schalteinheiten Verwendung finden kann. Es soll einem geringen Verschleiß unterliegen, eine einfache Mechanik aufweisen und dabei eine kostenoptimale Bauweise auf minimalem Bauraum ermöglichen. Die erforderliche Schaltkraft soll möglichst gering sein, wobei verschiedene Schaltstellungen eindeutig erkannt werden sollen. Die Erzeugung eines Schaltsignals soll dabei insbesondere berührungslos erfolgen.

Hierzu schlägt die Erfindung ein Schaltermodul mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vor. Das Schaltermodul umfasst einen an einer Leiterplatte anordenbaren Träger, mit einem sich am Träger abstützenden Federelement, und mit einem am Träger beweglich gelagerten, gegen das Federelement beaufschlagbaren und in wenigstens zwei Schaltstellungen bringbaren Stellteil,

wobei am Stellteil wenigstens ein Signalgeber vorgesehen ist, der bei an der Leiterplatte angeordnetem Träger mit wenigstens einem auf der Leiterplatte angeordneten Signalaufnehmer zusammenwirkt. Ein derartiges Schaltermodul, bestehend aus dem Träger, dem Federelement und dem Stellteil mit dem wenigstens einen Signalgeber, kann als Vormontageeinheit mit oder ohne Leiterplatte selbstständig gehandhabt werden. Insbesondere kann es als Serienbauteil in großen Stückzahlen gefertigt werden und später in einer Vielzahl von verschiedenartigen Schaltereinheiten verbaut werden.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Signalgeber als Dauermagnet und der Signalaufnehmer als Magnetfeldsensor ausgebildet. Hierdurch kann berührungslos ein Schaltsignal erzeugt werden. Aufgrund des berührungslosen Zusammenwirkens des Dauermagneten mit dem Magnetfeldsensor, der beispielsweise als Hall-Sensor ausgebildet sein kann, sind zur Signalerzeugung keine hohen Schaltkräfte erforderlich und ein Verschleiß zwischen den das Schaltsignal erzeugten Bauteilen tritt nicht auf.

Die Pole des Dauermagneten können dabei mit dem Magnetfeldsensor derart zusammenwirken, dass in der einen Schaltstellung der Magnetfeldsensor den einen Pol detektiert und in der anderen Schaltstellung der andere Pol vom Magnetfeldsensor detektiert wird. Hierdurch wird gewährleistet, dass in jeder der Schaltstellungen der Magnetfeldsensor aktiv beeinflusst wird. Dadurch ist die

Erzeugung eines Schaltsignals auch bei äußeren Störmagnetfeldern gewährleistet.

Vorteilhafterweise können mehr als zwei Schaltstellungen vorgesehen sein, wobei der Dauermagnet dann wenigstens zwei quer zur Bewegungsrichtung des Stellteils nebeneinander liegende, in Bewegungsrichtung des Stellteils verlaufende, jeweils aus einzelnen Nord- und/oder Südpolen gebildete Polspuren aufweist, wobei für jede Polspur auf der Leiterplatte ein eigener Magnetfeldsensor vorgesehen ist. Mit einer derartigen Ausführungsform können folglich mehrere, in Bewegungsrichtung des Stellteils hintereinander liegende Schaltstellungen eindeutig erkannt werden. über die binären Ausgangssignale der mehreren Magnetfeldsensoren lässt sich ein Code bestimmen, der eindeutig einer Schaltstellung zuordenbar ist. Beispielsweise können zwei nebeneinander liegende Polspuren Verwendung finden, wobei jede Polspur aus vier hintereinander liegenden Einzelpolen gebildet ist. Insgesamt lassen sich so aus den jeweils benachbarten Einzelpolen der beiden Polspuren über die Magnetfeldsensoren vier eindeutig bestimmbare Codeworte detektieren. Jedem Codewort ist dabei eine eindeutig erkennbare Schaltstellung zugeordnet. Entsprechend können drei nebeneinander verlaufende Polspuren Verwendung finden, wobei dann drei Magnetfeldsensoren zur Abtastung der jeweiligen Polspur auf der Leiterplatte angeordnet sind. Insgesamt lassen sich hierdurch acht Schaltstellungen eindeutig erkennen.

Vorteilhafterweise sind die einzelnen Codeworte dabei derart, dass sich zwischen zwei benachbarten Codeworten der binäre Code sich um lediglich ein Bit unterscheidet. Dadurch lässt sich eine Fehlerdiagnose realisieren; sollte beim Bewegen des Stellteils von einer Schaltstellung in eine benachbarte Schaltstellung sich das Codewort um mehr als ein Bit oder um kein Bit ändern, kann eine Fehlfunktion diagnostiziert werden.

Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Signalgeber als ein einen Lichtstrahl beeinflussendes Blendenelement und der Signalaufnehmer als Lichtsensor ausgebildet ist. Auch hierbei erfolgt eine berührungslose Signalerzeugung beim Bewegen des Stellteils relativ zum Signalaufnehmer.

Für den Fall, dass mehr als zwei Schaltstellungen vorgesehen sind, kann das Blendenelement wenigstens zwei quer zur Bewegungsrichtung des Stellteils nebeneinander liegende, in Bewegungsrichtung des Stellteils verlaufende, jeweils aus einzelnen öffnungen und/oder geschlossenen Abschnitten gebildete Blendspuren aufweisen, wobei für jede Blendspur auf der Leiterplatte ein eigener Lichtsensor vorgesehen ist. Auch hierdurch lassen sich je nach Schaltstellung des Stellteils unterschiedliche binäre Codewörter erzeugen. Aus den jeweiligen Codewörtern kann auf eine eindeutige Schaltstellung rückgeschlossen werden.

Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Signalgeber als elektrische Kontaktbrücke ausgebildet ist und dass der Signalaufnehmer als auf der Leiterplatte angeordnete Kontaktbahn ausgebildet ist. Je nach Schaltstellung des Schaltteils kontaktiert die Kontaktbrücke über zugehörige Schleifkontakte Kontaktabschnitte der Kontaktbahn. Hierdurch können Schaltstellungen eindeutig erkannt werden.

Dabei ist denkbar, dass mehr als zwei Schaltstellungen vorgesehen sind, wobei die Kontaktbahn wenigstens zwei quer zur Bewegungsrichtung des Stellteils nebeneinander liegende, in Bewegungsrichtung des Stellteils verlaufende, jeweils aus Kontaktabschnitten gebildete Kontaktspuren aufweist, wobei die Kontaktspuren je nach Schaltstellung von der Kontaktbrücke entsprechend kontaktiert werden. Auch hierdurch können, je nach Schaltstellung, verschiedene binäre Codeworte erzeugt werden, denen einzelne Schaltstellungen eindeutig zugeordnet werden können.

Das Stellteil kann erfindungsgemäß insbesondere über einen Führungsabschnitt mit einem Betätigungselement bewegungsgekoppelt sein. Dies hat den Vorteil, dass das Stellteil nicht direkt, sondern indirekt über das Betätigungselement von einer Schaltstellung in eine benachbarte Schaltstellung bewegt wird. Das Stellteil kann folglich unabhängig von einem späteren Einsatz des Schaltermoduls immer identisch ausgebildet sein. Je nach

späterem Einsatz des Schaltermoduls in einer Schaltereinheit können verschiedenartig ausgebildete Betätigungselemente Verwendung finden. Dadurch kann das erfindungsgemäße Schaltermodul vorteilhafterweise in einer großen Anzahl von verschiedenartig ausgebildeten Schaltereinheiten zum Einsatz kommen .

Der Führungsabschnitt des Stellteils kann dabei als schräg zur Bewegungsrichtung des Stellteils verlaufende Führungsschräge ausgebildet sein. Beim Betätigen eines gegen die Führungsschräge bewegten Betätigungselements wird aufgrund der Führungsschräge eine Bewegung des Stellteils in die vorgesehene Bewegungsrichtung erreicht. Das Stellteil wird folglich von einer Schaltstellung in eine benachbarte Schaltstellung sicher überführt.

Dabei ist vorteilhafterweise die Führungsschräge auf der dem Federelement abgewandten Seite des Stellteils angeordnet. Aufgrund dieser Funktionstrennung ergibt sich ein sicheres Bewegen des Stellteils entgegen der von dem Federelement aufgebrachten Federkraft.

Insbesondere kann vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass das Betätigungselement am Träger bewegbar gelagert angeordnet ist. Der Träger sieht hierzu Lagerabschnitte für das Betätigungselement vor. Dies hat den Vorteil, dass zwischen der Bewegungsfreiheit des Betätigungselements und der Bewegungsfreiheit des Stellelements sehr kleine Toleranzen

eingehalten werden können. Dadurch können die Bewegungswege des Stellteils exakt vorgegeben werden, wodurch schon bei sehr kleinen Bewegungen des Stellteils unterschiedliche Schaltstellungen erkannt werden können.

Vorteilhafterweise weist der Träger eine Rastverbindung zur Anordnung an der Leiterplatte auf. über eine derartige Rastverbindung kann der Träger auf einfache Art und Weise positionsgenau an der Leiterplatte angeordnet werden.

Das Federelement kann erfindungsgemäß als Schraubenfeder, Tellerfeder, Spiralfeder oder dergleichen ausgebildet sein. Insbesondere kann es als Federzunge ausgebildet sein, die an den Träger und/oder an das Stellteil angeformt ist.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung bewegt sich das Stellteil entlang einer geraden Linie. Ein derartiges Stellteil ist dann als Schiebeteil ausgebildet. Andererseits ist denkbar, dass das Stellteil als um eine Achse drehbares Drehteil ausgebildet ist. Hierdurch können um eine Drehachse liegende Schaltstellungen sicher erkannt werden.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung zu entnehmen, anhand derer verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung näher beschrieben und erläutert sind.

Es zeigen:

Figur 1 und Figur 2 eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schaltermoduls in verschiedenen Schaltstellungen;

Figur 3 eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schaltermoduls ;

Figur 4 und Figur 5 eine dritte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schaltermoduls ;

Figur 6 eine vierte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schaltermoduls ;

Figur 7 eine fünfte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schaltermoduls; und

Figur 8 eine Draufsicht auf einen Schnitt durch eine sechste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schaltermoduls .

Das in den Figuren 1 und 2 dargestellte Schaltermodul 10 umfasst einen Träger 12, ein an dem Träger 12 sich abstützendes Federelement 14 in Form einer Schraubenfeder sowie ein am Träger 12 beweglich, gegen das Federelement 14 beaufschlagbar gelagertes und in zwei Schaltstellungen

bringbares Stellteil 16. Zur beweglichen Lagerung des Stellteils 16 kann dieses beispielsweise über eine in Bewegungsrichtung 18 des Stellteils gerichtete Nutenführung 20 am Träger 12 angeordnet sein. Der Träger 12 sieht ferner eine Rastaufnahme 22 vor, in die eine Leiterplatte 24 eingerastet ist.

Am Stellteil 16 ist auf der der Leiterplatte 24 zugewandten Seite ein Dauermagnet 26 angeordnet, der einen Nordpol N und einen Südpol S umfasst. Auf der Leiterplatte 24 ist dem Dauermagneten 26 gegenüberliegend ein Magnetfeldsensor 28, beispielsweise in Form eines Hall-Sensors, vorgesehen. Bei der in der Figur 1 dargestellten Schaltstellung des Stellteils 16 befindet sich der Südpol S im Detektionsbereich des Magnetfeldsensors 28.

In der in der Figur 2 dargestellten zweiten Schaltstellung des Schaltermoduls 10 gemäß Figur 1 befindet sich der Nordpol N im Detektionsbereich des Magnetfeldsensors 28. Dadurch, dass in jeder der beiden Schaltstellungen des Stellteils 16 ein Magnetpol sich im Detektionsbereich des Magnetfeldsensors 28 befindet, wird in beiden Schaltstellungen ein eindeutiges Magnetfeld detektiert; hierdurch kann eine Störung der Signalauswertung durch äußere Störmagnetfelder weitestgehend unterbunden werden.

Wie aus den Figuren 1 und 2 deutlich wird, umfasst das Schaltermodul 10 ein Betätigungselement 30, das entlang des

Pfeils 32 betätigbar ist. Das Betätigungselement 30 wirkt dabei über eine stellteilseitige, schräg zur Bewegungsrichtung 18 des Stellteils verlaufende Führungsschräge 34 mit dem Stellteil 16 zusammen. Die Führungsschräge 34 kann dabei insbesondere einen Winkel zwischen 30° und 90° und insbesondere einen Winkel im Bereich von 45° bezüglich der Bewegungsrichtung 18 einnehmen. Bei der in den Figuren 1 und 2 gezeigten Ausführungsform sieht auch das Betätigungselement 30 eine Führungsschräge 36 vor, die mit der stellteilseitigen Führungsschräge 34 zusammenwirkt. Beim Betätigen des Betätigungselements 30 in die nach unten gewandte Richtung des Pfeils 32 wird aufgrund der miteinander zusammenwirkenden Führungsschrägen 36, 34 das Stellteil 16 gegen das Federelement 14 beaufschlagt. Dabei gelangt der Nordpol N in den Detektionsbereich des Magnetfeldsensors 28, wie in Figur 2 dargestellt.

In der Figur 3 ist ein zweites erfindungsgemäßes Schaltermodul 40 dargestellt, dessen Aufbau weitestgehend dem Schaltermodul 10 gemäß Figuren 1 und 2 entspricht. Entsprechende Bauteile sind mit entsprechenden Bezugszahlen versehen. Das Betätigungselement 30 gemäß Figur 3 ist dabei über eine Führung 42 in seiner Bewegungsrichtung 32 am Träger 12 gelagert. Ferner sieht das Betätigungselement 30 eine Schulter 44 vor, die mit einem trägerseitigen Anschlag 45 zur Bewegungsbegrenzung des Betätigungselements 30 dient. Das Betätigungselement 30 selbst wird dabei über einen

Nockenschieber 46, der in die Bewegungsrichtung 48 bewegbar ist, angesteuert.

Das in den Figuren 4 und 5 dargestellte Schaltermodul 50 unterscheidet sich von den Schaltermodulen 10 und 40 dadurch, dass das Betätigungselement 30 am Träger 12 schwenkbar gelagert ist. Dazu sieht der Träger 12 einen Lagerzapfen 52 vor, der in eine betätigungselementseitige Lageraussparung 54 eingreift. Auf der der stellteilseitigen Führungsschräge 34 zugewandten Seite sieht das Betätigungselement 30 eine gerundete Oberfläche 56 vor. Diese Oberfläche 56 wirkt beim Betätigen des Betätigungselements 30 mit der Führungsschräge 34 zusammen. Das Betätigungselement 30 selbst kann beispielsweise über einen in die Richtung 58 betätigbaren Führungsstift 60 betätigt werden. Je nach Anordnung des Führungsstifts 60 bezüglich des Lagerzapfens 52 können Betätigungshebel, und damit Betätigungskräfte und Betätigungswege, vorgegeben werden. Ein günstiges Verhältnis kann sich beispielsweise dann ergeben, wenn der Abstand a des Führungsstifts 60 zur Achse des Lagerzapfens 52 ungefähr die Hälfte beträgt wie der Abstand b der Führungsschräge 34 kontaktierenden Oberfläche 56 zur Achse des Lagerzapfens 52.

Bei dem in der Figur 6 dargestellten Schaltmodul 70 ragt die Führungsschräge 24 über die Außenkontur des Trägers 12 hinaus. Die zugängliche Führungsschräge 24, beziehungsweise ein sich an die Führungsschräge 24 anschließender Führungsabschnitt 72, kann folglich mit einem außerhalb des Trägers 12 vorgesehenen

Betätigungselement 30, das senkrecht oder parallel zur Bewegungsrichtung 18 betätigbar ist, zusammenwirken.

Das in der Figur 7 gezeigte Schaltermodul 80 zeichnet sich dadurch aus, dass das Betätigungselement 30 auf der der Führungsschräge 34 abgewandten Seite am Träger 12 um die Achse 82 schwenkbar gelagert angeordnet ist. Hierdurch kann eine in Bewegungsrichtung 18 des Stellteils kompakt bauende Ausführungsform erreicht werden. Zum Betätigen des Betätigungselements 30 ist bei der Ausführungsform gemäß Figur 7 ebenfalls ein Führungsstift 60 vorgesehen. Je nach Lage des Führungsstifts 60 bezüglich der Schwenkachse 82 können entsprechende Hebeverhältnisse erzeugt werden.

Figur 8 zeigt einen Schnitt durch die Ebene, in der der Dauermagnet 26 angeordnet ist. Der Dauermagnet 26 weist dabei auf der der Leiterplatte 24 zugewandten Seite zwei quer zur Bewegungsrichtung des Stellteils nebeneinander liegende, in Bewegungsrichtung des Stellteils verlaufende Polspuren 86 und 88 auf. Die Polspuren 86 und 88 bestehen dabei aus einzelnen Nord- und Südpolen. Jede der Polspuren wird von je einem Magnetfeldsensor 28 detektiert. Aus den beiden Ausgangssignalen der Magnetfeldsensoren 28 ergibt sich hierdurch ein zweiteiliges binäres Codewort. Die Reihenfolge der Codewörter kann beispielsweise derart sein, dass sich das Codewort vom jeweils benachbarten Codewort um nur einen Wert unterscheidet. Eine denkbare Reihenfolge ist beispielsweise: NN, NS, SS, SN. Jedem dieser Codeworte kann eine

Schaltstellung zugeordnet werden. Insgesamt weist ein derartiges Schaltermodul vier eindeutig erkennbare Schaltstellungen auf. Entsprechend können auf der Leiterplatte 24 drei Magnetfeldsensoren vorgesehen sein, die drei nebeneinander liegende Codespuren detektieren. Hierbei können dann maximal acht Schaltstellungen eindeutig detektiert werden.

Bei anderen, nicht dargestellten Ausführungsformen der Erfindung können anstelle von einem Dauermagneten Blendenelemente vorgesehen sein, die beispielsweise in eine Gabellichtschranke eingreifen. Die Blendenelemente sehen dabei öffnungen und geschlossene Abschnitte vor, mit welchen an wenigstens einem Signalaufnehmer ein binäres Codewort erzeugbar ist. Aufgrund einer eindeutigen Zuordnung der Codeworte zu Schaltstellungen können auch hier entsprechende Vorteile erzielt werden.

Entsprechend können Kontaktfelder mit zugehörigen Schaltbrücken Verwendung finden.