DE10105630A1 - Rastierschalter - Google Patents

Abstract

Ein Rastierschalter zur Lagefixierung und Positionserfassung beweglicher Stellelemente, insbesondere von Schaltwellen und Schaltstangen mechanisch schaltbarer Kraftfahrzeuggetriebe, ist mit einem Gehäuse versehen, in dem ein mit einem außenliegenden Rastierelement und einem innenliegenden Stößel versehener und mit einer Rückstellfeder in Verbindung stehender Arretierungsbolzen in einem Stößelraum wälzgelagert axialbeweglich geführt ist, in dem ein durch den Stößel positionsabhängig betätigbarer elektrischer Schalter in einem Schalterraum angeordnet ist, und in dem der Schalterraum mittels einer Membran öldicht von dem Stößelraum getrennt ist. Der elektrische Schalter ist als separates Bauteil mit innerhalb eines geschlossenen Schaltergehäuses angeordneten elektromechanischen Schaltelementen ausgebildet und in einem den Schalterraum umschließenden Gehäuseoberteil befestigt.

Description

Die Erfindung betrifft einen Rastierschalter zur Lagefixierung und Positionserfassung beweglicher Stellelemente, insbesondere von Schaltwellen und Schaltstangen mechanisch schaltbarer Kraftfahrzeuggetriebe, mit einem Gehäuse, in dem ein mit einem außenliegenden Rastierelement und einem innenliegenden Stößel versehener und mit einer Rückstellfeder in Verbindung stehender Arretierungsbolzen in einem Stößelraum wälzgelagert axialbeweglich geführt ist, in dem ein durch den Stößel positionsabhängig betätigbarer elektrischer Schalter in einem Schalterraum angeordnet ist, und in dem der Schalterraum mittels einer Membran öldicht von dem Stößelraum getrennt ist.

Ein Rastierschalter umfasst jeweils eine Arretiervorrichtung und einen mit der Arretiervorrichtung in Wirkverbindung stehenden elektrischen Schalter. Durch die Arretiervorrichtung können beweglich gelagerte Bauteile, beispielsweise eine Schaltstange oder eine Schaltwelle eines mechanisch schaltbaren Kraftfahrzeuggetriebes, in einer oder mehreren definierten Positionen, die durch an den Bauteilen angeordnete Vertiefungen bestimmt sind, arretiert werden und damit gegen ein unbeabsichtigtes Verlassen der jeweiligen Position gesichert werden. Die Vertiefungen können als Ringnuten oder anders ausgestaltete Rastausnehmungen ausgebildet sein und sind zum Eingriff eines Rastierelementes der Arretiervorrichtung vorgesehen. Zur Verschiebung des Bauteils, d. h. zur Aufhebung der Lagefixierung, ist eine erhöhte Stellkraft erforderlich, die u. a. zu einer Axialverschiebung des Arretierungsbolzens und des Stößels führt. Durch das Zusammenwirken der Arretiervorrichtung mit dem elektrischen Schalter ist beim Einnehmen und/oder Verlassen der jeweiligen rastbaren Position eine elektrische Schaltung auslösbar, die zu Steuerungszwecken oder für einfache Schaltfunktionen nutzbar ist. Zum Beispiel ist in einem automatisierten Schaltgetriebe (ASG) zur Vermeidung von Fehlfunktionen die Ermittlung der jeweils momentanen Position der getriebeinternen Stellelemente zur Übertragung von Wähl- und Schaltvorgängen sinnvoll. In diesem Fall können Rastierschalter als Positionsgeber für das Einnehmen und/oder Verlassen der rastbaren Positionen der Stellelemente verwendet werden. Daneben ist auch eine Nutzung des Rastierschalters zur Auslösung einfacher elektrischer Schaltungen möglich, beispielsweise als Rückfahrlichtschalter, durch den bei eingelegtem Rückwärtsgang zugeordnete Rückfahrleuchten eingeschaltet werden.

Rastierschalter sind in unterschiedlicher Form und Ausbildung bekannt. Beispielsweise ist in der WO 92/14079 ein Rastierschalter beschrieben, der insbesondere zur Arretierung von Schaltungselementen eines Getriebes vorgesehen ist. Der Rastierschalter besteht aus einem Gehäuse und einem darin begrenzt verschiebbar geführten Arretierungsbolzen, der über eine Druckfeder in einer ausgefahrenen Grundstellung gehalten wird und an einem nach außen weisenden Ende eine Rastkugel aufweist. Die Rastkugel ist zum Eingriff in eine Rastausnehmung einer Schaltstange vorgesehen. Im Falle einer Umschaltung (Wechsel der Schaltgasse oder Gangwechsel) wird die Rastkugel mit dem Arretierungsbolzen nach innen in den Rastierschalter gedrückt, wobei ein elektrisches Schaltelement betätigt wird, das innerhalb des Gehäuses angeordnet ist. Durch die Integration des elektrischen Schaltelementes in den Rastierschalter ist die Position des Arretierungsbolzens und der Rastkugel erfassbar, so dass eine Fehlstellung der zugeordneten Schaltstange detektierbar ist, wobei das elektrische Schaltelement als einfacher elektrischer Schalter oder als Näherungsschalter ausgebildet sein kann.

Nachteilig an diesem bekannten Rastierschalter ist eine Gleitlagerung des Arretierungsbolzens in dem Gehäuse, die mit relativ hoher Reibung und somit einem hysteresebehafteten Ansprechverhalten des Arretierungsbolzens und demzufolge zu einer verzögerten Betätigung des elektrischen Schaltelementes führt. Darüber hinaus steht der Schalterraum, in dem das elektrische Schaltelement angeordnet ist, weitgehend ungeschützt in Verbindung mit dem mechanischen Teil des Rastierschalters. Daher kann bei Verwendung in einem Kraftfahrzeuggetriebe elektrisch isolierend wirksames Öl in den Schalterraum eindringen und zu Fehlfunktionen des elektrischen Schaltelementes führen, zumal dessen Kontakte offenliegend in dem Schalterraum angeordnet sind.

Ein weiterer Rastierschalter ist aus der DE 196 54 004 A1 bekannt. Dieser gattungsbildende Rastierschalter umfasst eine Schaltarretierung zur Lagefixierung von beweglichen Stellelementen und einen elektrischen Schalter zur Auslösung einer Schalt- oder Steuerungsfunktion. Die Schaltarretierung und der elektrische Schalter sind in einem gemeinsamen Gehäuse und durch eine Membran staub- und flüssigkeitsdicht voneinander getrennt angeordnet. Die Schaltarretierung weist ein gegen eine Druckfeder längsverschiebbar geführtes Führungsteil auf, das endseitig mit einem mit dem zugeordneten Stellelement zusammenwirkenden Rastelement und gegenüberliegend mit einem mit dem Schalter zusammenwirkenden Stößel versehen ist. Das Führungsteil ist über eine Wälzlagerung reibungsarm verschiebbar in dem Gehäuse bzw. in einer in das Gehäuse eingesetzten Hülse gelagert. In dem Schalter ist ein Betätigungselement vorgesehen, das mit einer rechtwinklig zu einer Längsachse der Arretiereinrichtung angeordneten Kontaktanordnung in Verbindung steht. Das Betätigungselement kann mittelbar, z. B. über die Membran, oder unmittelbar mit dem Stößel der Schaltarretierung zusammenwirken.

Durch die rechtwinklige Ausrichtung der Kontaktanordnung und eine seitliche Anordnung einer zugeordneten Steckverbindung ergibt sich eine relativ geringe Bauhöhe des elektrischen Schalters. Aufgrund der Wälzlagerung des Führungsteils und der öldichten Trennung des elektrischen Schalters von der Schaltarretierung mittels der Membran ist im Vergleich zu dem zuvor beschriebenen Rastierschalter ein besseres Ansprechverhalten und eine höhere Funktionssicherheit des Schalters gegeben.

Bei beiden bekannten Rastierschaltern ist jedoch von Nachteil, dass der elektrische Schalter aufgrund jeweils offenliegender Kontakte eine zu geringe Schaltlebensdauer aufweist, um als Positionsgeber für automatisierte Schaltgetriebe (ASG) in Frage zu kommen. Während ein Rückfahrlichtschalter ca. fünfzigtausend Schaltungen störungsfrei verkraften sollte, liegt die Anforderung an einen Positionsgeber aufgrund der höheren Schalthäufigkeit von Vorwärtsgängen um den Faktor zwanzig höher, d. h. bei ca. 1 Million Schaltungen.

Es ergibt sich daher das Problem, den gattungsbildenden Rastierschalter im Hinblick auf eine höhere Schaltlebensdauer und eine höhere Funktionssicherheit weiterzubilden.

Das Problem wird erfindungsgemäß in Verbindung mit dem Oberbegriff des Anspruches 1 dadurch gelöst, dass der elektrische Schalter als separates Bauteil mit innerhalb eines geschlossenen Schaltergehäuses angeordneten elektromechanischen Schaltelementen ausgebildet ist, und dass der Schalter in einem den Schalterraum umschließenden Gehäuseoberteil befestigt ist.

Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Rastierschalters sind in den Ansprüchen 2 bis 21 angegeben.

Durch die Ausbildung des elektrischen Schalters als separates Bauteil, d. h. als getrennte Schaltereinheit, die in dem den Schalterraum umschließenden Gehäuseoberteil angeordnet ist, ist eine Verwendung handelsüblicher Schalter, die bevorzugt Mikroschalter sind, möglich. Handelsübliche Schalter sind in unterschiedlicher Form, Größe und Schaltlebensdauer erhältlich und relativ preiswert. Somit ist eine Bestückung des jeweiligen Rastierschalters entsprechend der Anwendung möglich. Für einen Rastierschalter, der als Rückfahrlichtschalter verwendet werden soll und bei dessen Versagen kein wesentlicher Schaden entsteht, reicht eine Ausrüstung mit einem Schalter aus, der eine relativ geringe Schaltlebensdauer von ca. fünfzigtausend Schaltungen aufweist und entsprechend billig ist. Dagegen ist bei einer Verwendung von Rastierschaltern als Positionsgeber eines ASG, insbesondere an Stellelementen der Vorwärtsgänge, aufgrund der höheren Anforderungen an die Zuverlässigkeit eine Bestückung mit höherwertigeren Schaltern mit einer Schaltlebensdauer von ca. 1 Million Schaltungen erforderlich. Insbesondere Mikroschalter erfüllen die Anforderungen hinsichtlich der weitgehend verschleißarm verkraftbaren Schaltungen, der Schaltzuverlässigkeit, und der Baugröße in optimaler Weise, so dass deren Verwendung als Schalter in einem Rastierschalter ohne eine Vergrößerung des Bauvolumens des Schalterraums bzw. des Gehäuseoberteils möglich ist.

Zumeist wird der elektrische Schalter eine einfache Schaltfunktion haben, d. h. in einer Ausführung als elektrischer Schließer werden zwei in einer Ruheposition geöffnete Schaltkontakte abhängig von der Position des Stößels geschlossen und in einer Ausführung als elektrischer Schließer werden zwei in einer Ruheposition geschlossene Schaltkontakte geöffnet. Es ist jedoch auch möglich, dass der elektrische Schalter mehrere Schaltkontakte mit unterschiedlicher Schaltfunktion und/oder Schaltcharakteristik enthält. In diesem Fall sind praktisch mehrere elektrische Schalter, die unterschiedliche Schaltfunktionen, z. B. Schließer oder Öffner, und/oder unterschiedliche Schaltcharakteristiken, z. B. verschiedene Hubhöhen des Stößels zur Auslösung der jeweiligen Schaltung, aufweisen können.

Derselbe Zweck, d. h. mehrere unterschiedliche Schaltfunktionen und/oder Schaltcharakteristiken zu realisieren, kann auch dadurch erreicht werden, dass mehrere Einheiten des elektrischen Schalters mit unterschiedlicher Schaltfunktion und/oder Schaltcharakteristik parallel über die Membran durch den Stößel betätigbar in dem Schalterraum angeordnet sind. Unterschiedliche hubabhängige Schaltfunktionen sind hierbei sowohl durch die Verwendung entsprechend verschiedener elektrischer Schalter als auch durch eine in Hubrichtung gestaffelte Anordnung identischer Schalter erreichbar.

Um das Eindringen von Staub, Wasser, Öl und anderen schädlichen Stoffen in den elektrischen Schalter, der als Mikroschalter oder in anderer Form ausgebildet sein kann, zu vermeiden, ist der Schalter vorteilhaft gekapselt ausgeführt, d. h. das Schaltergehäuse bzw. ein aus dem Schaltergehäuse hinausragendes Betätigungselement, z. B. ein Betätigungsstift, ist gegenüber dem Schalterraum abgedichtet bzw. abgedichtet gelagert. Hierdurch wird eine weitere Erhöhung der Funktionssicherheit erzielt, die insbesondere bei einer Verwendung des Schalters als Positionsgeber eines ASG wichtig ist, da Fehlfunktionen eines oder mehrerer Positionsgeber zu Fehlschaltungen und somit zu einem schwerwiegenden Getriebeschaden führen kann.

Der elektrische Schalter kann mittels einer Schraubverbindung, einer Verrastung, einer Vergussmasse und/oder in anderer Weise in dem Gehäuseoberteil befestigt sein. Während eine Schraubverbindung zumeist eine begrenzte Ausrichtung und Justierung des Schalters ermöglicht, weist eine Verrastung, die z. B. aus mehreren keilförmig ausgebildeten und jeweils in einer Vertiefung verrastenden Haltenasen bestehen kann, den Vorteil einer einfachen und schnellen Montage auf. Durch die Verwendung einer Vergussmasse kann ein nichtgekapselter Schalter zusätzlich gegen das Eindringen von Öl, Wasser, Schmutz, und anderen schädlichen Stoffen geschützt werden.

Um eine Überdehnung der Membran bei der Hubbewegung des Stößels und ein nachfolgendes Einreißen der Membran zu vermeiden, ist an dem Gehäuseoberteil und/ oder dem Schaltergehäuse vorteilhaft ein Anschlag zur Hubbegrenzung der Membran vorgesehen. Hierdurch wird die Lebensdauer der Membran und infolgedessen auch des elektrischen Schalters erhöht, da eine mechanische Beschädigung des Schalters durch Membranteile und Fehlfunktionen des Schalters aufgrund von eindringendem Öl vermieden werden.

Zur Unterstützung der Rückkehr der Membran in eine Ausgangsposition kann zwischen dem Gehäuseoberteil und/oder dem Schaltergehäuse und der Membran eine Rückstellfeder angeordnet sein. Hierdurch ist sichergestellt, dass die Membran immer an dem Stößel anliegt und diesem bei der Rückkehr in die Ausgangsposition weitgehend verzögerungsfrei folgt, wodurch dann auch der elektrische Schalter weitgehend verzögerungsfrei betätigt wird.

Um eine funktionssichere und einfach montierbare elektrische Verbindung zu einem Steuergerät oder einem elektrischen Verbraucher, z. B. einem Rückfahrscheinwerfer, herstellen zu können, steht der elektrische Schalter zweckmäßig über Anschlussleitungen mit Steckkontakten in Verbindung, die vorteilhaft in einer außenliegenden Steckerbuchse angeordnet sind.

Um beengten Platzverhältnissen, beispielsweise zwischen einem Getriebegehäuse und einem Getriebetunnel einer Karosserie, Rechnung zu tragen und eine optimale Gehäuseoberteil verbunden sein, wobei das Gehäuseoberteil zur Ausrichtung der Steckerbuchse vorteilhaft um die Mittelachse drehbar in dem Gehäuse gelagert ist. Durch eine derartige Ausbildung des Rastierschalters wird eine mechanische Beschädigung des Gehäuseoberteils und des darin befindlichen elektrischen Schalters sowie der Steckverbindung bei der Montage und im Betrieb vermieden, was die Ausfallrate reduziert und die Funktionssicherheit erhöht.

Die Drehbarkeit des Gehäuseoberteils gegenüber dem Gehäuse kann in einfacher Weise dadurch erreicht werden, dass beide Bauteile zumindest in einem Überdeckungsbereich zylindrisch ausgebildet sind und zur axialen Fixierung in dem Überdeckungsbereich mindestens eine Ringnut und einen korrespondierenden Ringsteg aufweisen.

Da nach einer erfolgten azimutalen Ausrichtung des Gehäuseoberteils bzw. der Steckerbuchse eine weitere Verdrehung u. U. von Nachteil ist, können das Gehäuse und das Gehäuseoberteil in dem Überdeckungsbereich Rastelemente, z. B. radiale Rastnasen und korrespondierende Rastmulden, zur Arretierung der azimutalen Ausrichtung der Steckerbuchse aufweisen.

Soll vorwiegend der Stößelraum abgedichtet werden, z. B. um den Austritt von Getriebeöl in die Umwelt und in den elektrischen Schalter oder das Eindringen von Wasser und anderen Stoffen in das betreffende Getriebe zu vermeiden, so ist die Membran vorteilhaft in dem Gehäuse angeordnet und in einer inneren Ringnut des Gehäuses gelagert. In diesem Fall stellt das Gehäuse zusammen mit der mechanischen Arretiervorrichtung und der Membran eine vormontierbare Einheit dar, die bedarfsweise auch mit einem elektrischen Schalter anderer Bauart oder, wenn keine elektrische Funktion erforderlich ist, mit einer Verschlusskappe kombiniert werden kann.

Zur bevorzugten Abdichtung des Schalterraums ist die Membran am wirkungsvollsten in dem Gehäuseoberteil angeordnet und in einer inneren Ringnut des Gehäuseoberteils gelagert. Hierdurch ist der elektrische Schalter sowohl gegen das Eindringen von Getriebeöl, das über die mechanische Arretiervorrichtung eindringen könnte, als auch gegen das Eindringen von Wasser und Schmutz von außen geschützt, das z. B. beim Tiefwaten eines Geländewagens von außen an das Gehäuseoberteil gelangen kann. In diesem Fall stellt das Gehäuseoberteil zusammen mit dem elektrischen Schalter und der Membran eine vormontierbare Einheit dar, die bedarfsweise auch mit anderen Betätigungselementen kombinierbar ist.

Zur äußeren Abdichtung, d. h. einem Schutz des elektrischen Schalters vor eindringendem Wasser und Schmutz bei einer Anordnung der Membran in dem Gehäuse oder einer Vermeidung von austretendem Öl bei einer Anordnung der Membran in dem Gehäuseoberteil, kann mindestens ein zusätzliches Dichtelement vorgesehen sein, das zur gas- und/oder flüssigkeitsdichten Verbindung zwischen dem Gehäuseoberteil und dem Gehäuse angeordnet ist.

Das Dichtelement kann als O-Ring ausgebildet und in dem Überdeckungsbereich in einer Ringnut des Gehäuseoberteils oder des Gehäuses angeordnet sein, was eine einfache und preisgünstig herstellbare Abdichtung ergibt.

Alternativ kann die Membran jedoch auch in einem Ringspalt zwischen dem Gehäuse und dem Gehäuseoberteil gelagert sein. Hierdurch sind der Stößelraum und der Schalterraum sowohl gegeneinander als auch gegenüber der Umgebung abgedichtet. Eine zusätzliche Vorkehrung zur äußeren Abdichtung ist in diesem Fall nicht mehr erforderlich.

Falls eine einfache Presslagerung der Membran in der Ringnut bzw. dem Ringspalt materialbedingt oder aufgrund besonderer Einsatzbedingungen zur Abdichtung nicht ausreicht, wird vorteilhaft mindestens ein Dichtelement, das z. B. als O-Ring, als Flachdichtring, oder als ein die Membran umgreifender U-Ring ausgebildet sein kann, zur gas- und/oder flüssigkeitsdichten Lagerung der Membran in der Ringnut bzw. dem Ringspalt angeordnet.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung und der beigefügten Zeichnung, die beispielhaft zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Rastierschalters dient.

Hierzu zeigt:

Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Rastierschalter in einer teilweise geschnittenen Seitenansicht.

Der erfindungsgemäße Rastierschalter 1 ist weitgehend rotationssymmetrisch aufgebaut und besteht im wesentlichen aus zwei Baugruppen, einer Arretiervorrichtung 2 und einem elektrischen Schalter 3, die in einem gemeinsamen Gehäuse 4 angeordnet und mittels einer Membran 5 öldicht voneinander getrennt sind. Das Gehäuse 4 ist auf der Innenseite 6 mit einem zylindrischen Lagerstück 7 und in etwa mittig mit einem Befestigungsflansch 8 versehen, der zusammen mit einer Schraubbohrung 9 in Fig. 1 um neunzig Grad um die Mittelachse 10 des Rastierschalters 1 gedreht dargestellt ist. Innerhalb des Lagerstücks 7 ist in einem Stößelraum 11 ein im wesentlichen zylindrisch geformter Arretierungsbolzen 12 angeordnet, der mittels eines Kugellagers 13 in Richtung der Mittelachse 10 des Rastierschalters 1 axialbeweglich gelagert ist, wobei die Axialbewegung 14 des Arretierungsbolzens 12 einerseits durch einen Anschlagbund 15 des Arretierungsbolzens 12 und andererseits durch einen Sicherungsring 16 begrenzt ist. Innerhalb des Stößelraums 11 sind in kombinierten Axialbohrungen 17, 18 des Arretierungsbolzens 12 geführt ein Stößel 19 und eine als Schraubenfeder ausgebildete Rückstellfeder 20 koaxial bezüglich der Mittelachse 10 angeordnet. An seinem äußeren Ende 21 weist der Arretierungsbolzen 12 ein als Kugel ausgebildetes und mittels mehrerer Wälzkörper 22 drehbar in einer Kalotte 23 gelagertes Rastierelement 24 auf. Die Bauteile der Arretiervorrichtung 2 sind in einer topfförmig ausgebildeten Hülse 25 montiert, die an ihrem Boden 26 eine Öffnung 27 zum Durchlass und zur Führung des Stößels 19 aufweist. Auf der Außenseite 28 ist das Gehäuse 4 mit einem zylindrischen Lagerbund 29 versehen, der eine äußere Ringnut 30 aufweist. Über dem Lagerbund 29 befindet sich ein Gehäuseoberteil 31, das einen Schalterraum 32 umschließt und mit einem inneren Ringsteg 33 in die Ringnut 30 des Lagerbundes 29 eingreift, wodurch das Gehäuseoberteil 31 gegenüber dem Gehäuse 4 um die Mittelachse 10 des Rastierschalters 1 drehbar ist. In dem Schalterraum 32 ist der als separates Bauteil ausgebildete und mit einem geschlossenen Schaltergehäuse 34 versehene elektrische Schalter 3 über Rastnasen 35 und zugeordnete Vertiefungen 36 in dem Gehäuseoberteil 31 befestigt und derart angeordnet, dass ein Betätigungsstift 37 des Schalters 3 über die Membran 5 mit dem Stößel 19 in Verbindung steht. Die Membran 5 ist im vorliegenden Fall als Kreisscheibe ausgebildet und in einer inneren Ringnut 38 des Gehäuses 4 gelagert. Zwischen dem Schaltergehäuse 34 und der Membran 5 ist eine Rückstellfeder 39 angeordnet. Anschlusskontakte 40 des Schalters 3 sind über Anschlussleitungen 41 mit Steckkontakten 42 einer außenliegenden Steckerbuchse 43 verbunden, die rechtwinklig zur Mittelachse 10 des Rastierschalters 1 angeordnet und Bestandteil des Gehäuseoberteils 31 ist.

Mit dem zylindrischen Lagerstück 7 kann der Rastierschalter 1 in eine Gehäusebohrung eines Getriebes eingesetzt und über die Schraubbohrungen 9 des Befestigungsflansches 8 mittels Schrauben befestigt werden. Alternativ ist es jedoch auch möglich, den Rastierschalter 1 im Bereich des Lagerstückes 7 mit einem Übermaßdurchmesser zu versehen und in eine Bohrung des Getriebes einzupressen oder mit einem Außengewinde zu versehen und in eine Gewindebohrung des Getriebes einzuschrauben. Aufgrund seiner drehbaren Lagerung in dem Gehäuse 4 kann das Gehäuseoberteil 31 je nach der sich ergebenden Einbaulage des Rastierschalters 1 zusammen mit der Steckerbuchse 43 ohne eine Beeinträchtigung der Schalterfunktion um die Mittelachse 10 in eine optimale Lage gedreht werden. Die Arretiervorrichtung 2 bildet eine vormontierbare und durch die Hülse 25 zusammengehaltene Einheit, die durch ein Einpressen in das zylindrische Lagerstück 7 des Gehäuses 4 montierbar ist. Durch die Wälzlagerung des Arretierungsbolzens 12 in der Hülse 25 und des kugelförmigen Rastierelementes 24 in der Kalotte 23 des Arretierungsbolzens 12 ergibt sich eine reibungsarme Betätigung der Arretiervorrichtung 2. Da sich die Rückstellfeder 20 an dem Boden 26 der Hülse 25 abstützt, befindet sich der Arretierungsbolzen 12 ohne die Einwirkung äußerer Kräfte in einer äußeren Ruheposition, die als Ausgangsposition in Fig. 1 abgebildet ist. Bei einer Beaufschlagung des Rastierelementes 24 mit einer äußeren Kraft, die eine in das Innere der Arretiervorrichtung 2 gerichtete Axialkomponente 44 aufweist, wird zunächst der Arretierungsbolzen 12 entgegen der Rückstellkraft der Rückstellfeder 20 in Richtung der Membran 5 und damit der Stößel 19 gegen die Membran 5 gedrückt, wodurch sich diese in Richtung des Schalterraumes 32 und des elektrischen Schalters 3 verwölbt. Hierdurch wird der mit der Membran 5 in Kontakt stehende Betätigungsstift 37 des elektrischen Schalters 3 in das Innere des Schaltergehäuses 34 gedrückt, wodurch dort befindliche elektromechanische Schaltungselemente zur Auslösung einer Schalt- oder Steuerungsfunktion betätigt werden, d. h. je nach Ausbildung des Schalters 3 elektrische Kontakte verbunden oder getrennt werden. Durch die reibungsarme Ausbildung der Arretiervorrichtung 2 ergibt sich ein verzögerungsfreies Ansprechverhalten des Schalters 3, das durch die Anordnung der Rückstellfeder 39 auch bei einer nachfolgenden Rückkehr der Rastiervorrichtung 2 in die Ausgangsposition gegeben ist. Durch die erfindungsgemäße Verwendung eines als separates Bauteil ausgebildeten Schalters 3, der z. B. ein handelsüblicher Mikroschalter sein kann, ergibt sich gegenüber einer Schalteranordnung mit offenliegenden Kontakten eine deutlich höhere Funktionssicherheit und die Möglichkeit, einen hinsichtlich der Arretiervorrichtung 2 und des Gehäuses 4 identischen Rastierschalter 1 entsprechend den Anforderungen der jeweiligen Anwendung mit unterschiedlichen Schaltern 3 zu bestücken. Während für eine Verwendung als Rückfahrlichtschalter ein einfacher und preiswerter Schalter 3 mit einer Schaltlebensdauer von ca. fünfzigtausend Schaltungen ausreicht, ist für eine Verwendung als Positionsgeber in einem automatisierten Schaltgetriebe (ASG) ein höherwertigerer Schalter 3 mit einer Schaltlebensdauer von ca. einer Million Schaltungen erforderlich. Insbesondere Mikroschalter erfüllen die Anforderungen hinsichtlich der weitgehend verschleißarm verkraftbaren Schaltungen, der Schaltzuverlässigkeit, und der Baugröße in optimaler Weise, so dass deren Verwendung als Schalter 3 in einem Rastierschalter 1 ohne eine Vergrößerung des Bauvolumens des Schalterraums 32 bzw. des Gehäuseoberteils 31 möglich ist.

BEZUGSZEICHENLISTE

1

Rastierschalter

2

Arretiervorrichtung

3

(elektrischer) Schalter

4

Gehäuse

5

Membran

6

Innenseite

7

(zylindrisches) Lagerstück

8

Befestigungsflansch

9

Schraubbohrung

10

Mittelachse

11

Stößelraum

12

Arretierungsbolzen

13

Kugellager

14

Axialbewegung

15

Anschlagbund

16

Sicherungsring

17

Axialbohrung

18

Axialbohrung

19

Stößel

20

Rückstellfeder

21

äußeres Ende

22

Wälzkörper

23

Kalotte

24

Rastierelement

25

Hülse

26

Boden

27

Öffnung

28

Außenseite

29

Lagerbund

30

(äußere) Ringnut

31

Gehäuseoberteil

32

Schalterraum

33

(innerer) Ringsteg

34

Schaltergehäuse

35

Rastnase

36

Vertiefung

37

Betätigungsstift

38

(innere) Ringnut

39

Rückstellfeder

40

Anschlusskontakt

41

Anschlussleitung

42

Steckkontakt

43

Steckerbuchse

44

Axialkomponente

Claims (21)

1. Rastierschalter zur Lagefixierung und Positionserfassung beweglicher Stellelemente, insbesondere von Schaltwellen und Schaltstangen mechanisch schaltbarer Kraftfahrzeuggetriebe, mit einem Gehäuse (4), in dem ein mit einem außenliegenden Rastierelement (24) und einem innenliegenden Stößel (19) versehener und mit einer Rückstellfeder (20) in Verbindung stehender Arretierungsbolzen (12) in einem Stößelraum (11) wälzgelagert axialbeweglich geführt ist, in dem ein durch den Stößel (19) positionsabhängig betätigbarer elektrischer Schalter (3) in einem Schalterraum (32) angeordnet ist, und in dem der Schalterraum (32) mittels einer Membran (5) öldicht von dem Stößelraum (11) getrennt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Schalter (3) als separates Bauteil mit innerhalb eines geschlossenen Schaltergehäuses (34) angeordneten elektromechanischen Schaltelementen ausgebildet ist, und dass der Schalter (3) in einem den Schalterraum (32) umschließenden Gehäuseoberteil (31) befestigt ist.

2. Rastierschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Schalter (3) mehrere Schaltkontakte mit unterschiedlicher Schaltfunktion und/ oder Schaltcharakteristik enthält.

3. Rastierschalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Einheiten des elektrischen Schalters (3) mit unterschiedlicher Schaltfunktion und/oder Schaltcharakteristik in dem Schalterraum (32) angeordnet sind.

4. Rastierschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Mikroschalter mit hoher Schaltlebensdauer als elektrischer Schalter (3) Verwendung findet.

5. Rastierschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Schalter (3) gekapselt ausgeführt ist.

6. Rastierschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Schalter (3) mittels einer Schraubverbindung in dem Gehäuseoberteil (31) befestigt ist.

7. Rastierschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Schalter (3) mittels einer Verrastung in dem Gehäuseoberteil (31) befestigt ist.

8. Rastierschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Schalter (3) mittels einer Vergussmasse in dem Gehäuseoberteil (31) befestigt ist.

9. Rastierschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Gehäuseoberteil (31) und/oder dem Schaltergehäuse (34) ein Anschlag zur Hubbegrenzung der Membran (5) vorgesehen ist.

10. Rastierschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Gehäuseoberteil (31) und/oder dem Schaltergehäuse (34) und der Membran (5) eine Rückstellfeder (39) zur Unterstützung der Rückkehr der Membran (5) in eine Ausgangsposition angeordnet ist.

11. Rastierschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Schalter (3) über Anschlussleitungen (41) mit Steckkontakten (42) in Verbindung steht, die in einer außenliegenden Steckerbuchse (43) angeordnet sind.

12. Rastierschalter nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Steckerbuchse (43) abgewinkelt zu einer Mittelachse (10) des Rastierschalters (1) ausgerichtet ist.

13. Rastierschalter nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Steckerbuchse (43) fest mit dem Gehäuseoberteil (31) verbunden ist, und dass das Gehäuseoberteil (31) zur azimutalen Ausrichtung der Steckerbuchse (43) um die Mittelachse (10) drehbar in dem Gehäuse (4) gelagert ist.

14. Rastierschalter nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (4) und das Gehäuseoberteil (31) zur Realisierung der Drehbarkeit in einem Überdeckungsbereich zylindrisch ausgebildet sind und zur axialen Fixierung in dem Überdeckungsbereich mindestens eine Ringnut (30) und einen korrespondierenden Ringsteg (33) aufweisen.

15. Rastierschalter nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (4) und das Gehäuseoberteil (31) in dem Überdeckungsbereich Rastelemente zur Arretierung der azimutalen Ausrichtung der Steckerbuchse (43) vorgesehen sind.

16. Rastierschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (5) zur Abdichtung des Stößelraums (11) in dem Gehäuse (4) angeordnet und in einer inneren Ringnut (38) des Gehäuses (4) gelagert ist.

17. Rastierschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (5) zur Abdichtung des Schalterraums (32) in dem Gehäuseoberteil (31) angeordnet und in einer inneren Ringnut des Gehäuseoberteils (31) gelagert ist.

18. Rastierschalter nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass zur äußeren Abdichtung mindestens ein Dichtelement zur gas- und/oder flüssigkeitsdichten Verbindung zwischen dem Gehäuseoberteil (31) und dem Gehäuse (4) angeordnet ist.

19. Rastierschalter nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement als O-Ring ausgebildet und in dem Überdeckungsbereich in einer Ringnut des Gehäuseoberteiles (31) oder des Gehäuses (4) angeordnet ist.

20. Rastierschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (5) zur Abdichtung des Stößelraums (11) und des Schalterraums (32) in einem Ringspalt zwischen dem Gehäuse (4) und dem Gehäuseoberteil (31) gelagert ist.

21. Rastierschalter nach einem der Ansprüche 16 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Dichtelement zur gas- und/oder flüssigkeitsdichten Lagerung der Membran (5) in der Ringnut (38) bzw. dem Ringspalt angeordnet ist.