DE10105631A1 - 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. Die Membran ist als Schaltelement des elektrischen Schalters ausgebildet, und mittels der Membran sind mindestens zwei in dem Schalterraum angeordnete elektrische Kontakte positionsabhängig durch den Stößel verbindbar und trennbar.

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 Einnehen 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. Schließlich weist der Rastierschalter aufgrund einer axialen Wirkrichtung der Bauteile des elektrischen Schaltelementes und einer axialen Anordnung aussenliegender Anschlusskontakte eine große Bauhöhe auf, so dass der Rastierschalter für eine Verwendung unter beengten Platzverhältnissen nicht geeignet ist.

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.

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. Durch die rechtwinklige Ausrichtung der Kontaktanordnung und eine seitliche Anordnung einer zugeordneten Steckverbindung ergibt sich gegenüber dem zuvor beschriebenen Rastierschalter eine geringere Bauhöhe des elektrischen Schalters. Aufgrund der Verwendung eines relativ großen Zwischenelementes als Betätigungselement der elektrischen Kontakte weist der elektrische Schalter jedoch eine Bauhöhe auf, die u. U. eine Verwendung des Rastierschalters in bestimmten Anwendungsfällen ausschließt.

Es ergibt sich daher das Problem, den gattungsbildenden Rastierschalter im Hinblick auf eine weiter reduzierte Bauhöhe, insbesondere des elektrischen Schalters, weiterzubilden.

Das Problem wird erfindungsgemäß in Verbindung mit dem Oberbegriff des Anspruches 1 dadurch gelöst, dass die Membran als Schaltelement des elektrischen Schalters ausgebildet ist, und dass mittels der Membran mindestens zwei in dem Schalterraum angeordnete elektrische Kontakte positionsabhängig durch den Stößel verbindbar und trennbar sind.

Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Rastierschalters sind in den Ansprüchen 2 bis 22 angegeben.

Durch die Ausbildung der Membran als Schaltelement erfolgt die Verbindung und Trennung der elektrischen Kontakte des elektrischen Schalters unmittelbar durch die Membran, ohne dass deren Funktion als Dichtungselement zur öldichten Trennung des Schalterraumes von der Arretierungsvorrichtung dadurch eingeschränkt wäre. Aufgrund der Einsparung eines Zwischenelementes als Betätigungselement der elektrischen Kontakte ergibt sich eine weiter reduzierte Bauhöhe des elektrischen Schalters, so dass der erfindungsgemäße Rastierschalter besonders für eine Verwendung als Positionsgeber und Rückfahrlichtschalter an Kraftfahrzeuggetrieben geeignet ist, bei denen am Einbauort sehr beengte Platzverhältnisse herrschen oder wegen einer Geräuschkapselung mit einer Schicht aus lärmdämmendem Material stark hervorstehende Bauteile unerwünscht sind. Der elektrische Schalter des erfindungsgemäßen Rastierschalters kann prinzipiell sowohl als elektrischer Schließer als auch als elektrischer Öffner ausgebildet sein. Ohne Einschränkung des Schutzumgfangs wird jedoch im folgenden von einem elektrischen Schließer ausgegangen.

Zur Realisierung einer Schaltfunktion unmittelbar durch die Membran kann diese aus elektrisch leitfähigem Material bestehen, wobei die ständig mit der Membran in Kontakt stehenden Bauteile, wie z. B. der Stößel und das Gehäuse, zur Vermeidung von elektrischen Fehlfunktionen zumindest in einem Kontakt- und Lagerbereich mit der Membran ein elektrisch isolierendes Material aufweisen sollten. Zumeist ist die elektrisch isolierende Eigenschaft des Gehäuses und des Stößels durch die Verwendung von Kunststoffen für diese Bauteile ohnehin gegeben.

Alternativ ist es jedoch auch möglich, dass die Membran aus elektrisch isolierendem Material besteht und schalterseitig im Bereich der elektrischen Kontakte und in einem Verbindungsbereich zwischen den Kontakten eine elektrisch leitfähige Schicht aufweist, wobei die elektrisch leitfähige Schicht als Folie ausgebildet und schalterseitig auf der Membran aufgeklebt sein kann, oder alternativ dazu schalterseitig auf die Membran aufgedampft sein kann.

Um einem verstärkten Verschleiß der elektrisch leitfähigen Schicht im Kontaktbereich mit den elektrischen Kontakten vorzubeugen, weist die elektrisch leitfähige Schicht im Bereich der elektrischen Kontakte vorteilhaft eine größere Schichtdicke auf als in dem Verbindungsbereich dazwischen.

In einer weiteren Gestaltungsvariante des elektrischen Schalters kann die Membran aus elektrisch isolierendem Material bestehen und schalterseitig mit einem elektrisch leitfähigen Schaltbauteil in Wirkverbindung stehen. In diesem Fall besteht zwar keine untrennbar feste Verbindung zwischen der Membran und dem Schaltbauteil. Die Wirkungsweise der Membran als Schaltelement bleibt aber in Verbindung mit dem zusätzlichen Schaltbauteil uneingeschränkt erhalten, ohne dass die Bauhöhe des elektrischen Schalters nennenswert vergrößert wäre.

Das Schaltbauteil kann als Folie oder als flexibles Blech ausgebildet sein, das zum permanenten Kontakt mit der Membran vorteilhaft durch eine Presslagerung, beispielsweise durch eine gemeinsame Einspannung in einer Gehäusenut, auf der Membran gehalten wird.

Alternativ hierzu kann das Schaltbauteil jedoch auch als weitgehend starres Blech ausgebildet sein, das zur Realisierung einer zuverlässigen Schaltfunktion durch ein Federelement auf der Membran gehalten und zur Vermeidung einer Verklemmung durch Führungselemente, beispielsweise Gehäusestege oder -wände, radial geführt sein sollte.

Um eine Überdehnung der Membran bei der Hubbewegung des Stößels und ein nachfolgendes Einreissen der Membran zu vermeiden, ist in dem Schaltergehäuse vorteilhaft ein Anschlag zur Hubbegrenzung der Membran vorgesehen. Hierdurch wird die Lebensdauer der Membran und infolgedessen des gesamten elektrischen Schalters erhöht, da sowohl eine mechanische Unterbrechung der Strombahn der Membran bzw. der elektrisch leitfähigen Schicht als auch Fehlfunktionen des Schalters aufgrund von eindringendem Öl weitgehend ausgeschlossen sind.

In dem Schalterraum ist vorteilhaft eine Rückstellfeder zur Unterstützung der Rückkehr der Membran in eine Ausgangsposition vorgesehen, die beispielsweise zwischen einem Boden des Gehäuseoberteils und der Membran angeordnet und platzsparend als Schraubenfeder oder als Tellefeder ausgebildet sein kann. Durch die Rückstellfeder wird sichergestellt, dass die Membran immer an dem Stößel anliegt und diesem bei der Rückkehr in die Ausgangsposition weitgehend verzögerungsfrei folgt, wodurch dann auch die Betätigung des elektrischen Schalters weitgehend verzögerungsfrei erfolgt. Bei der Verwendung eines weitgehend starren Blechs als Schaltbauteil dient die Rückstellfeder zusätzlich als Anpressfeder, d. h. sie sorgt auch für einen permanenten Kontakt des Schaltbauteils mit der Membran.

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

Damit die Bauhöhe des elektrischen Schalters bzw. des Rastierschalters nicht unnötig durch die Steckerbuchse vergrößert wird, ist die Steckerbuchse möglichst flach ausgebildet und vorteilhaft im wesentlichen rechtwinklig abgewinkelt zur Mittelachse des Rastierschalters ausgerichtet.

Um beengten Platzverhältnissen Rechnung zu tragen und eine optimale Ausrichtung entsprechend der Einbaulage zu gewährleisten, können die elektrischen Kontakte und die Steckerbuchse fest mit dem Gehäuseoberteil verbunden sein, wobei das Gehäuseoberteil zur azimutalen 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 der darin befindlichen elektrischen Kontakte 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 5 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 5 um die Mittelachse 10 des Rastierschalters 1 drehbar ist. Der elektrische Schalter 3 umfasst zwei in dem Gehäuseoberteil 31 befestigte elektrische Kontakte 34 und die Membran 5, die schalterseitig eine elektrisch leitfähige Schicht 35 aufweist. Die Membran 5 ist im vorliegenden Fall als Kreisscheibe ausgebildet und in einer inneren Ringnut 36 des Gehäuses 4 gelagert. Mit durchgezogenen Linien ist die Membran 5 in einer Ausgangsposition dargestellt, in der die Kontakte 34 nicht mit der elektrisch leitfähigen Schicht 35 in Kontakt stehen und somit nicht verbunden sind. Mit gestrichelten Linien ist die Membran 5 in einer Schaltposition dargestellt, in der die Kontakte 34 über die elektrisch leitfähige Schicht 35 miteinander verbunden sind. Zwischen einem Boden 37 des Gehäuseoberteils 31 und der Membran 5 ist eine Rückstellfeder 38 angeordnet. Die elektrischen Kontakte 34 sind über Anschlussleitungen 39 mit Steckkontakten 40 einer aussenliegenden Steckerbuchse 41 verbunden, die rechtwinklig zur Mittelachse 13 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 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 41 ohne eine Beeinträchtigung der Schalterfunktion um die Mittelachse 10 in eine optimale Lage gedreht werden. Um nach erfolgter azimutaler Ausrichtung der Steckerbuchse 41 bzw. des Gehäuseoberteils 31 eine weitere ungewollte Verdrehung zu vermeiden, können das Gehäuse 4 und das Gehäuseoberteil 31 in ihrem Überdeckungsbereich mit korrespondierenden Rastierelementen versehen sein. 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 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 42 aufweist, wird zunächst der Arretierungsbolzen 12 entgegen der Rückstellkraft der Feder in Richtung der Membran 5 und damit der Stößel 19 gegen die Membran 5 gedrückt, wodurch sich diese in Richtung der elektrischen Kontakte 34 verwölbt. Aufgrund der elektrisch leitfähigen Schicht 35 werden die elektrischen Kontakte 34 bei der Berührung durch die Membran 5 bzw. durch die elektrisch leitfähige Schicht 35 zur Auslösung einer Schalt- oder Steuerungsfunktion miteinander verbunden. Durch die reibungsarme Ausbildung der Arretiervorrichtung 2 ergibt sich ein verzögerungsfreies Ansprechverhalten des Schalters 3, das durch die Anordnung der Rückstellfeder 38 auch bei einer nachfolgenden Rückkehr der Rastiervorrichtung 2 in die Ruheposition gegeben ist. Durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Membran 5 als Schaltungselement des elektrischen Schalters 3 ergibt sich gegenüber einer herkömmlichen Schalteranordnung durch die Einsparung eines Zwischenelementes zur Betätigung der elektrischen Kontakte 34 eine extrem platzsparende flache Bauweise des elektrischen Schalters 3, ohne dass damit eine Beeinträchtigung der Funktionssicherheit oder der Schaltlebensdauer verbunden ist. Der erfindungsgemäße Rastierschalter 1 ist daher besonders für Anwendungen mit beengten Platzverhältnissen geeignet, z. B. bei Getrieben, deren Einbau in enge Getriebetunnel vorgesehen ist, oder bei denen wegen einer Geräuschkapselung mit einer Schicht aus lärmdämmendem Material stark hervorstehende Bauteile unerwünscht sind.

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

(elektrischer) Kontakt

35

(elektrisch leitfähige) Schicht

36

(innere) Ringnut

37

Boden

38

Rückstellfeder

39

Anschlussleitung

40

Steckkontakt

41

Steckerbuchse

42

Axialkomponente

Claims (22)

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 die Membran (5) als Schaltelement des elektrischen Schalters (3) ausgebildet ist, und dass mittels der Membran (5) mindestens zwei in dem Schalterraum (32) angeordnete elektrische Kontakte (34) positionsabhängig durch den Stößel (19) verbindbar und trennbar sind.

2. Rastierschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (5) aus elektrisch leitfähigem Material besteht, und dass der Stößel (19) und das Gehäuse (4) zumindest in einem Kontakt- und Lagerbereich ein elektrisch isolierendes Material aufweisen.

3. Rastierschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (5) aus elektrisch isolierendem Material besteht und schalterseitig im Bereich der elektrischen Kontakte (34) und in einem Verbindungsbereich zwischen den Kontakten (34) eine elektrisch leitfähige Schicht (35) aufweist.

4. Rastierschalter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch leitfähige Schicht (35) als Folie ausgebildet ist und schalterseitig auf der Membran (5) aufgeklebt ist.

5. Rastierschalter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch leitfähige Schicht (35) schalterseitig auf die Membran (5) aufgedampft ist.

6. Rastierschalter nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch leitfähige Schicht (35) im Bereich der elektrischen Kontakte (34) eine größere Schichtdicke aufweist als in dem Verbindungsbereich.

7. Rastierschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (5) aus elektrisch isolierendem Material besteht und schalterseitig mit einem elektrisch leitfähigen Schaltbauteil in Wirkverbindung steht.

8. Rastierschalter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltbauteil als Folie oder als flexibles Blech ausgebildet ist und durch eine Presslagerung auf der Membran (5) gehalten wird.

9. Rastierschalter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltbauteil als weitgehend starres Blech ausgebildet ist, durch eine Anpressfeder auf der Membran (5) gehalten wird, und durch Führungselemente radial geführt ist.

10. Rastierschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Schalterraum (32) ein Anschlag zur Hubbegrenzung der Membran (5) vorgesehen ist.

11. Rastierschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Schalterraum (32) eine Rückstellfeder (37) zur Unterstützung der Rückkehr der Membran (5) in eine Ausgangsposition angeordnet ist.

12. Rastierschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrischen Kontakte (34) über Anschlussleitungen (39) mit Steckkontakten (40) in Verbindung stehen, die in einer aussenliegenden Steckerbuchse (41) angeordnet sind.

13. Rastierschalter nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Steckerbuchse (41) im wesentlichen rechtwinklig abgewinkelt zur Mittelachse (10) des Rastierschalters (1) ausgerichtet ist.

14. Rastierschalter nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrischen Kontakte (34) und die Steckerbuchse (41) fest mit einem Gehäuseoberteil (31) verbunden sind, und dass das Gehäuseoberteil (31) zur azimutalen Ausrichtung der Steckerbuchse (41) um die Mittelachse (10) drehbar indem Gehäuse (4) gelagert ist.

15. Rastierschalter nach Anspruch 14, 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.

16. Rastierschalter nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (4) und das Gehäuseoberteil (31) in dem Überdeckungsbereich Rastelemente zur Arretierung der azimutalen Ausrichtung der Steckerbuchse (41) vorgesehen sind.

17. Rastierschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (5) zur Abdichtung des Stößelraums (11) in dem Gehäuse (4) angeordnet und in einer inneren Ringnut (36) des Gehäuses (4) gelagert ist.

18. Rastierschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 16, 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.

19. Rastierschalter nach Anspruch 17 oder 18, 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.

20. Rastierschalter nach Anspruch 19, 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.

21. Rastierschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 16, 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.

22. Rastierschalter nach einem der Ansprüche 17 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Dichtelement zur gas- und/oder flüssigkeitsdichten Lagerung der Membran (5) in der Ringnut (36) bzw. dem Ringspalt angeordnet ist.