CN100381790C - 用于光电地检测开关装置的开关位置的设备 - Google Patents

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Abstract

一种用于光电检测机械操纵的、强制驱动的开关装置的设备，该开关装置具有一嵌入一定位凸轮(2)中的开关推杆(3)，该设备包括至少一个光接收器(5)、至少一个设置用于对至少一个接收器(5)进行照射的光发射器(S1-S4)和一个遮光板(9)，其中遮光板(9)和包括至少一个发射器(S1-S4)和至少一个接收器(5)的装置可以相互相对移动并且可移动的元件，即遮光板或所述装置，耦连于开关装置的运动；其特征在于，开关位置检测装置的一部分，即至少一个发射器或至少一个接收器，从开关位置检测装置的各互补的部分即接收器或发射器的方向看设置在作为构成定位凸轮的元件的部分的一个部分的后面并且在构成定位凸轮的元件的该部分中向开关位置检测装置的其他部分即接收器或发射器(S1-S4)的方向在确定定位凸轮(2)的各个开关点的位置处制出开通的光束开口(L1-L4)。

Description

用于光电地检测开关装置的开关位置的设备
技术领域
本发明涉及一种用于光电检测可机械操纵的、强制驱动的开关装置的开关位置的设备，该开关装置具有一嵌入一定位凸轮中的推杆，该设备包括至少一个光接收器、至少一个设置用于对至少一个接收器进行照射的光发射器和一遮光板，其中遮光板和包括至少一个发射器和至少一个接收器的装置可以相互相对移动并且可移动的元件，即遮光板或所述装置，耦连于开关装置的运动。
背景技术
用于检测开关位置的装置例如应用于开关中，借其可切换多个功能并且其中在一机械的按钮与一开关位置的电检测之间设有一中断。这样的开关例如作为照明开关或转向开关用于汽车中。为了可以彼此独立地和相互同时地实施多个功能，这样的开关构成可沿多个方向移动。其中开关位置检测的目的是，将有关的开关位置直接作为连接的仪器之用或同样用作为一数据处理装置的数据输入，例如汽车中的机载计算机，以便能达到监测和控制目的。
此外，为了显示有关的开关位置，为开关配置跟踪发光的标记，其中根据有关的开关位置一个标记或多个标记跟踪发光，其说明实际接通的功能。
这样的开关传统上设计成接触开关，从而当通过开关元件构成相应的电连接时就达到一开关位置。同样当利用一个这样的多功能开关可切换多个不同的功能时，如果必须按上述方式检测各有关的开关位置，则过分地提高复杂的开关结构的费用。此外，为了机械接触而设置的各元件经受磨损和老化现象。
如由DE 43 32 748 A1已知的，多功能开关可以构成为非接触的光电操作的开关。在该文件中描述的开关的特征在于，为了检测一开关位置不必导致电连接，而是当开关装置处于一规定的开关位置时将光输入作为接收器的光敏元件。这样的光开关除光敏元件外还包括一光源，其例如可以设置在与光敏元件的同一薄板上。借助于光导体，其光输出侧的表面指向光电元件的光敏表面设置，将需要的光传给光敏元件。在光导体的输出面与光敏元件之间设有一移动间隙，一耦连于开关装置的运动的遮光板可在该间隙内移动。遮光板在预定的位置具有一裂口，以使开关装置移到一规定的开关位置以后该裂口与光导体的输出侧的表面和光电元件的光敏表面对准，从而可向后者输入光。如果开关装置从该位置再向外移动，则光电元件被遮蔽并且离开开关位置。因此在该文件的目标中每一开关位置由一自身的光电开关实现。通过多个这样的光开关的相应设置也可以检测复杂的开关运动。但在受限制的安装空间的情况下有时不可能按所述方式和方法实现复杂的开关运动。
在该已知的装置的方案中不可避免的是，必须使发射器和接收器相互很精确地对准，特别是即使小的开关步距按规定也必须彼此不同。由于在光栅和遮光板的元件的制造和设置时产生的公差链，其可能发生，在各元件例如装入一转向开关的壳体内以后，为了检测其开关位置有时一接收器在一规定的开关位置不能由一光发射器足够地照射，从而在某些情况下不能得到用于检测该开关位置的足够的照射强度。
发明内容
因此从该讨论的现有技术出发，本发明的目的在于，进一步构成开头所述的同一种设备，用于光电检测一机械操纵的开关装置的开关位置，特别使其即使不能完全避免上述现有技术中发生的公差缺点也可大大使之减少。
该目的按照本发明这样来达到，即将开关位置检测装置的一部分，即至少一个发射器或至少一个接收器，从开关位置检测装置的各互补的部分即接收器或发射器的方向看设置在作为构成定位凸轮的不透光的元件的部分之一部分的后面，并且在构成定位凸轮的不透光的元件的该部分中向开关位置检测装置的其他的元件即接收器或发射器的方向在确定定位凸轮的各个开关点的位置处制出开通的或足够透明的各个光束开口。
该至少一个光束开口作为构成定位凸轮的元件的部分例如在注塑成型方法的工艺中与定位凸轮有利地制成尽可能一件的。至少一个光束开口制在相应于机械开关点的位置，例如制在一由实际上的定位凸轮伸出的凸缘中。从接收器或光发射器的方向看在通常的多个光束开口的后面设有各个光源，例如灯或光接收器。各光束开口关于其净宽度的尺寸确定成使其易于补偿由位于光束开口的后面的元件即接收器或发射器的安装设置引起的误差。在光发射器在光束开口的后面的设置中例如设定，通过光束开口提供的遮光板开口设计成小于这样的光发射器的投射到接收器平面上的光发射的面积。借此确保，即使在光发射器在某一公差范围内设置在光束开口的后面的情况下也总仍能使光接收器按规定被照射。通过各光束开口或定位凸轮件的构成光束开口的各区域减小附加的散射。
光开关装置的各元件合乎目的地设置在一共同的柔性的印刷电路板上，为了构成符合要求的光开关装置该印刷电路板在发射器或接收器所在的各部分中彼此相向设置并且分别固定在一相应的支座上。
在一特别有利的构造中设定，为了构成光束装置或设置只一个接收器和多个光发射器或设置只一个发射器和多个光接收器。在这种情况下至少两个接收器或两个发射器沿开关装置的开关方向分别按照至少一个开关步距彼此间隔开设置。遮光板具有一遮蔽区域，借其在向开关装置的一邻接的开关位置的一次开关位置变换时每次只改变一单个的接收器的状态或只一单个的光源改变其关于其照射的接收器的状态。在一这样的构造中，例如装置包括一发射器和两个接收器，原则上可以检测四个开关步距，因为即使在两接收器被遮蔽的状态下，也可定义为开关位置。由于这个原因遮光板具有一遮蔽区域，借其在必要时可以同时遮蔽两个接收器。因此在这样的构造中，如果不设置各个接收器的部分遮蔽，则只需要两个接收器，从而使用的接收器的数目与已知的现有技术中需要的接收器数相比减少50％。
在部分遮蔽的设置中需要的接收器数目与已知的现有技术中的相比还可进一步减少。为了避免误差解读，在要求保护的开关位置检测装置的目标中还设定，在向开关装置的一邻接开关位置的一次开关位置交换时每次只有一个单个的接收器改变其状态。这样的状态变化可以通过以前未照射的接收器的照射引起或反之，或也可以通过照射强度，例如通过一接收器由遮光板的部分遮蔽引起。
无疑这样的开关位置检测装置适用于实施在开关装置可沿两个或多个方向移动时的开关位置检测。在开关装置的每一运动方向设计一包括至少两个接收器的接收器装置和具有遮蔽区域的遮光板，如以上所述的两个。与已知的现有技术相比较少的硬件附件可以利用这样的开关位置检测装置来光电检测即使复杂的开关运动，而不必要为此的较大的安装空间。
为了评价这样的开关位置检测装置，原则上不必要使用微处理机。评价可以经由一数字电路实现，输出信号借其直接输给一进一步处理开关位置检测装置的输出信号的装置。例如这样的数字电路可以是二进制译码器。
要求保护的装置的这样的构造表明，即使多个不同的开关位置利用比已知现有技术较少的硬件附件也是可能的。
附图说明
以下借助于一个实施例参照附图描述本发明。其中：
图1一转向开关的壳体的示意三维视图，其包括一在定位凸轮中驱动的开关推杆和一用于光电地检测开关位置的设备；
图2图1的壳体的纵剖面图；以及
图3图1的壳体的水平剖面图。
具体实施方式
一未另外更详细示出的汽车的转向开关强制引导地支承于壳体1中，该壳体是一转向轴护管模件的一部分。壳体1中设有一定位凸轮(Rastkurve)2，其中弹簧加载地嵌入一开关推杆3并在定位凸轮中导向。定位凸轮2与嵌入其中的开关推杆3一起用于引起符合要求的按钮。各个开关位置按钮式可感觉到地设计于定位凸轮2中。
一总体用标记4表示的开关位置检测装置用于电检测开关推杆在定位凸轮2内的各个开关位置。开关定位检测装置4设计成光电操作的并且包括一光接收器5和多个光发射器S1-S4，其中在图1中只可看到发射器S1和S2。光发射器S1-S4涉及LED，它们分别依次发射光束。构成为光电二极管的光电接收器5和光发射器S1-S4共同设置在一柔性的印刷电路板6上。为了在光发射器S1-S4与光接收器5之间构成符合要求的光栅装置，在壳体1上成形出支座7、8，印制导线部分固定在该两支座上，光接收器5或光发射器S1-S4设置在这些印制导线部分上。
开关推杆3的一元件是遮光板9，其随开关推杆3在定位凸轮2中的运动一起运动。遮光板9在所示实施例中包括两个遮光板开口10、11。按照开关推杆3的并从而遮光板9的位置遮蔽全部的或同样个别的发射器S1-S4，同时其余的发射器S1-S4的光可以通过遮光板开口10、11或还经过遮光板9的边缘到达接收器5。在开关位置改变时可以或打开从一发射器S1-S4向接收器5的光路或遮蔽已打开的光路。在图1所示的开关位置中光接收器5由光发射器S3照射，因为遮光板9的遮光板开口10不妨碍与此有关的光路。相反，光接收器5通过遮光板9被遮蔽由光发射器S1、S2和S4的照射。
构成为塑料注塑件的定位凸轮2的一部分是凸缘12，其中制出四个光束开口L1-L4。光束开口L1-L4构成为锥形的，其向远离光接收器5的方向逐渐缩小。直接在凸缘12的后面设有支座7和在支座7上固定的柔性印刷电路板6的一部分，在该部分上设置光发射器S1-S4。因此从光接收器S的方向看光发射器S1-S4直接在光束开口L1-L4的后面。为每一发射器S1-S4配置一本身的光束开口L1-L4。在每一光束开口L1-L4的缩小部分内的净宽度小于有关的灯投射到光接收器平面上的LED的面积。因此光束开口L1-L4差不多起遮光板的作用，借此首先防止散射并且特别在当各个光发射器S1-S4以确定的公差设置在光束开口L1-L4的后面时，每一光发射器S1-S4的按规定的光束定向也可以对准光接收器5。因此发射的光束的按规定的设置取决于光束开口L1-L2的设置的公差。但这是可忽略的，因为光束开口L1-L4或具有光束开口L1-L4的凸缘12是定位凸轮2的一部分。
图2示出转向开关的壳体1的纵剖面图。由该配置变得明显的是，各光发射器也可以相对于接收器5设置在不同的高度上。
图3示出发射器S1-S4的设置，它们贴紧成弧形构成的支座。此外变得明显的是，定位凸轮2的凸缘12具有各个凹槽用以分别容纳一光发射器S1-S4，从而每一光发射器S1-S4差不多成盒式设置并且光发射只能通过光束开口L1-L4。这特别用于避免散射。
以下借助于一实施例描述不同的开关位置的检测，在该实施例中设有一个发射器和多个接收器。各接收器从接收器方向看设置在作为定位凸轮的一部分的各光束开口的后面。
开关位置检测装置的开关装置绕两个转轴可转动地支承。一遮光板连接于开关装置的运动，在所述实施例中该遮光板由一支架构成，后者具有一水平的和一垂直的遮蔽带条。每一遮蔽区域用于各一个接收器装置的开关位置检测。一由接收器E1和E2构成的接收器装置与从发射器的位置看位于其前面的水平遮蔽带条用于开关装置沿Y向的运动的开关位置检测。由接收器E3-E5构成的另一接收器装置与从发射器的位置看位于其前面的垂直遮蔽带条用于开关装置沿X向的开关位置的检测。接收器E1、E2或E3-E5分别按照一个开关步距彼此间隔开。水平的遮蔽带条的高度相应于两垂直的开关步距。垂直的遮蔽带条的宽度相应于三个水平的开关步距。沿Y向使用两个接收器E1-E2可检测四个开关位置。沿X向使用三个接收器E3-E5在该实施例中可检测六个开关位置。各个接收器E1-E5在开关位置检测装置的不同开关位置中的状态示于下表中：
Figure C0380320600111
Figure C0380320600112
附图标记清单
1        壳体
2        定位凸轮
3        开关推杆
4        开关位置检测装置
5        光接收器
6        柔性的印刷电路板
7        支座
8        支座
9        遮光板
10       遮光板开口
11       遮光板开口
12       凸缘
L1-L4    光束开口
S1-S4    发射器

Claims (17)

1.一种用于光电地检测机械操纵的、强制引导的开关装置的开关位置的设备，该开关装置具有一嵌入一定位凸轮(2)中的开关推杆(3)，该设备包括至少一个光接收器(5)、至少一个设置用于对所述至少一个接收器(5)进行照射的光发射器(S1-S4)和一遮光板(9)，其中，遮光板(9)和包括所述至少一个发射器(S1-S4)和所述至少一个接收器(5)的装置可以相互相对移动，并且可移动的元件，即遮光板(9)或所述装置，耦连于开关装置(3)的运动，其特征在于，开关位置检测装置的一部分，即所述至少一个发射器或至少一个接收器，从开关位置检测装置的各互补的部分即接收器或发射器的方向看，设置在作为构成定位凸轮的元件的部分的一个部分的后面，并且在构成定位凸轮的元件的该部分中向开关位置检测装置的其他部分即接收器或发射器(S1-S4)的方向在确定定位凸轮(2)的各个开关点的位置处制出开通的光束开口(L1-L4)。
2.按照权利要求1所述的设备，其特征在于，设有一个光电接收器(5)和多个设定用于对接收器(5)进行照射的光发射器(S1-S4)，其中从接收器(5)的方向看，在光束开口(L1-L4)的后面分别设置一发射器。
3.按照权利要求2所述的设备，其特征在于，通过各光束开口(L1-L4)提供的遮光板开口小于在一光束开口后面设置的光发射器(S1-S4)的投射到接收器(5)平面上的光发射的面积。
4.按照权利要求2或3所述的设备，其特征在于，接收器(5)和光发射器(S1-S4)设置在一共同的柔性的印刷电路板(6)上。
5.按照权利要求1所述的设备，其特征在于，设有多个光接收器和一个设置用于对接收器进行照射的光发射器，其中从发射器方向看，在各光束开口的后面分别设置一接收器。
6.按照权利要求5所述的设备，其特征在于，通过各光束开口提供的遮光板开口在其大小方面与在光束开口的后面设置的接收器的投射到发射器平面上的面积相对应。
7.按照权利要求5或6所述的设备，其特征在于，光发射器和接收器设置在一共同的柔性的印刷电路板上。
8.按照权利要求1或6所述的设备，其特征在于，光束开口(L1-L4)制在一在定位凸轮(2)上成形的凸缘(12)中。
9.按照权利要求8所述的设备，其特征在于，带有光束开口(L1-L4)的定位凸轮(2)为一塑料注塑件。
10.按照权利要求1所述的设备，其特征在于，该设备装入汽车的一转向开关的壳体中。
11.按照权利要求2所述的设备，其特征在于，至少两个光发射器(S1-S4)沿开关装置(3)的开关方向分别按照至少一个开关步距彼此间隔开设置，并且其中遮光板(9)具有一遮蔽区域，借其在向开关装置的一邻接的开关位置的一次开关位置变换时，每次只有一单独的发射器(S1-S4)改变其关于接收器(5)照射的状态。
12.按照权利要求5所述的设备，其特征在于，至少两个接收器沿开关装置的开关方向分别按照至少一个开关步距彼此间隔开设置，并且遮光板具有一遮蔽区域，借其在向开关装置的一邻接的开关位置的一次开关位置变换时，每次只改变一单独的接收器的状态。
13.按照权利要求1所述的设备，其特征在于，开关装置可沿两个或多个方向移动并且在这些方向分别具有一设置用于检测开关位置的接收器装置或发射器装置，并且相应地设计遮光板的遮蔽区域。
14.按照权利要求1所述的设备，其特征在于，开关装置绕一个或多个轴可转动地支承，发射器或接收器位于转轴的交点的区域内，并且遮光板具有一至少在遮蔽区域内的弧形表面，其曲率中心位于转轴的交点上。
15.按照权利要求1所述的设备，其特征在于，采用红外光发射的光源作为发射器，并且所述接收器是红外线敏感的并包括一个透过红外光的过滤器。
16.按照权利要求1所述的设备，其特征在于，为每一个接收器装置配置一个二进制译码电路，以便直接产生一数字输出信号。
17.按照权利要求1所述的设备，其特征在于，作为接收器采用一由多个单个光电接收器构成的传感器阵列。
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