DE102010037531B4 - Multifunctional switch for motor vehicles - Google Patents

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Abstract

Schalter für Kraftfahrzeuge zur Anordnung am einer Lenksäule abgewandten Ende eines Lenkstockschalters, aufweisend einen Unterbau (1), einen den Unterbau (1) zumindest teilweise umgebenden Oberbau (2) und mindestens drei voneinander unabhängige, jeweils ein Bedienelement (3) und ein Sensorelement (4) aufweisende Schalteinheiten (5), wobei: – sämtliche Bedienelemente (3) am Oberbau (2) angeordnet sind, – sämtliche Sensorelemente (4) am Unterbau (1) angeordnet sind, – die Schalteinheiten (5) jeweils mindestens zwei, durch Schaltsignale kodierte Schaltzustände ermöglichend sind, – die Bedienelemente (3) und die jeweils korrespondierenden Sensorelemente (4) gegenseitig berührungslos unmittelbar wechselwirkend sind, – sämtliche Sensorelemente (4) auf einem gemeinsamen Sensorelementträger (6) angeordnet sind, – der Sensorelementträger (6) starr am Unterbau (1) angeordnet ist, – der Unterbau (1) eine Rastnasen (11) aufweisende Trägereinheit (10) aufweist, – der Oberbau (2) einen aus einer Griffkappe (12) und einem Taster (13) bestehenden Bedienbereich, drei mit den jeweiligen Sensorelementen (4) korrespondierende Wirkbereiche (14, 15, 16) und eine zwischen den Rastnasen (11) und der Griffkappe (12) angeordnete Druckstück-Rastkulissen-Kombination (17) aufweist, – der Oberbau (2) relativ zum Unterbau (1) entlang einer durch den Lenkstockschalter definierten Achse (18) axial verschiebbar und um diese Achse (18) rotierbar ist und ...Switch for motor vehicles for the arrangement on a steering column facing away from the end of a steering column switch, comprising a substructure (1), a substructure (1) at least partially surrounding the superstructure (2) and at least three mutually independent, one operating element (3) and a sensor element (4 ) having switching elements (5), wherein: - all operating elements (3) are arranged on the superstructure (2), - all sensor elements (4) are arranged on the substructure (1), - the switching units (5) each encode at least two encoded by switching signals Switching states are possible, - the operating elements (3) and the corresponding sensor elements (4) are mutually interacting without contact, - all sensor elements (4) on a common sensor element carrier (6) are arranged, - the sensor element carrier (6) rigidly to the substructure ( 1) is arranged, - the substructure (1) has a latching lugs (11) having carrier unit (10), - the upper rbau (2) one of a handle cap (12) and a button (13) existing operating area, three with the respective sensor elements (4) corresponding effective areas (14, 15, 16) and between the locking lugs (11) and the handle cap (12 ) arranged pressure element detent gate combination (17), - the superstructure (2) relative to the substructure (1) along an axis defined by the steering column switch (18) axially displaceable and rotatable about this axis (18) and ...

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Schalter für Kraftfahrzeuge, zur Anordnung am einer Lenksäule abgewandten Ende eines Lenkstockschalters, aufweisend einen Unterbau, einen den Unterbau zumindest teilweise umgebenden Oberbau, der oftmals die einem Benutzer zugängliche Oberfläche bildet, und mindestens drei voneinander unabhängige, jeweils ein Bedienelement und ein Sensorelement aufweisende Schalteinheiten.The present invention relates to a switch for motor vehicles, for arranging on a steering column end facing away from a steering column switch, comprising a substructure, a substructure at least partially surrounding the superstructure, which often forms the user-accessible surface, and at least three independent, one operating element and a switching element having sensor element.

Multifunktionale Schalter zur Anordnung an einem Lenkstockschalter eines Kraftfahrzeuges sind für das benutzerfreundliche, weil leicht zugängliche Ein-, Aus- und Umschalten einer Vielzahl von Funktionen vorgesehen und allgemein bekannt. Solche Schalter weisen oftmals mehrere voneinander unabhängige Bedienfunktionen auf und werden beispielsweise zur Ansteuerung der verschiedenen Beleuchtungsfunktionen eines Kraftfahrzeuges eingesetzt.Multifunctional switches for mounting on a steering column switch of a motor vehicle are provided for the user-friendly, because easily accessible on, off and switching a variety of functions and well known. Such switches often have several independent operating functions and are used, for example, to control the various lighting functions of a motor vehicle.

Der aus der DE 38 02 144 C1 bekannt gewordene elektrische Drehschalter weist ein die elektrischen Kontaktteile aufnehmendes Gehäuse auf, an welchem ein in mehrere Schaltzustände verbringbares Bedienelement gelagert ist. Das Bedienelement kann sowohl parallel zur Gehäuselängsachse durch Zug- beziehungsweise Schubbewegungen als auch durch Drehbewegungen um die Gehäuselängsachse in mehrere Schaltzustände gebracht werden. Dem Bedienelement sind mechanische Sensorelemente für die Erfassung der Zug-, Schub- beziehungsweise Drehbewegungen zugeordnet. Zur Realisierung der verschiedenen Schaltfunktionen sind die bewegbaren elektrischen Kontaktteile zwischen zwei Leiterplatinen angeordnet, welche die im Gehäuse starr angeordneten elektrischen Kontaktteile aufnehmen. Die Wirkverbindung zwischen den bewegbaren und den starr angeordneten elektrischen Kontaktteilen ist technisch über Schleifkontakte umgesetzt, die durch häufiges Wechseln des Schaltzustandes mechanische Abnutzung erfahren und somit die Lebensdauer des Schalters limitieren. Des Weiteren weist der innere Aufbau dieses Schalters zwei Leiterplatinen auf, was sich in erhöhten Herstellungskosten und gesteigertem Aufwand beim Zusammenbau manifestiert. Die durch die zwei Leiterplatinen bedingten zusätzlichen Kontaktstellen und die somit erforderlich gewordene Verkabelung machen den Schalter anfällig gegen Umwelteinflüsse, wie beispielsweise Feuchtigkeit, Staub oder Erschütterungen.The from the DE 38 02 144 C1 Known electrical rotary switch has a the electrical contact parts receiving housing, on which a switchable in several switching states control is mounted. The control element can be brought into multiple switching states both parallel to the longitudinal axis of the housing by pulling or pushing movements as well as by rotational movements about the housing longitudinal axis. The control element is associated with mechanical sensor elements for detecting the tensile, shear or rotational movements. To realize the various switching functions, the movable electrical contact parts are arranged between two printed circuit boards, which receive the rigidly arranged in the housing electrical contact parts. The operative connection between the movable and the rigidly arranged electrical contact parts is technically implemented via sliding contacts, which undergo mechanical wear by frequent changes of the switching state and thus limit the life of the switch. Furthermore, the internal structure of this switch on two printed circuit boards, which manifests itself in increased manufacturing costs and increased effort during assembly. The additional contact points caused by the two printed circuit boards and the wiring thus required make the switch vulnerable to environmental influences such as moisture, dust or shocks.

Aus der US 5 905 237 A ist eine spiralfeder gelagerte Kugel bekannt, die von der Spiralfeder gegen Klick-Vertiefungen gedrückt wird, um ein Drehen eines zylindrischen Schaltknopfes haptisch und akustisch zu signalisieren. Diese Schrift offenbart ebenfalls eine an einem Flanschbereich eines Gehäuses anliegende Rückstellfeder, die einen Taster nach einer erfolgten Betätigung in seine Ruhelage zurückstellt.From the US 5 905 237 A is a spiral spring mounted ball is known, which is pressed by the coil spring against click recesses to haptic and audible signaling a rotation of a cylindrical knob. This document also discloses a force applied to a flange portion of a housing return spring, which resets a button after a successful operation in its rest position.

Aus der DE 10 2005 051 023 A1 ist ein berührungslos wirkender Schalter bekannt.From the DE 10 2005 051 023 A1 is known a non-contact switch.

Aus der DE 103 18 358 A1 ist ein berührungslos wirkender Drehschalter bekannt, dessen Steuerelement an einer erfolgten Elongation mittels einer Schenkelfeder wieder in seine Ruhelage zurückgestellt wird. Hierzu drückt die Schenkelfeder unmittelbar gegen zwei als Endanschläge ausgebildete Gehäusefortsätze. Ein blattferderartiges Federelement zum Arretieren des Steuerelementes wechselwirkt unmittelbar mit einer Vertiefung des Steuerelementes.From the DE 103 18 358 A1 is known a non-contact rotary switch, the control is reset to a successful elongation by means of a leg spring back to its rest position. For this purpose, the leg spring presses directly against two trained as end stops housing extensions. A Blattferderartiges spring element for locking the control interacts directly with a recess of the control.

Schließlich sind aus der US 6 091 033 A eine spiralfeder gelagerte Kugel und ein spiralfedergelagerter Bolzen bekannt, die von den jeweiligen Spiralfedern gegen Klick-Vertiefungen gedrückt werden, um ein Drehen von zylindrischen Segmenten hatpisch und akustisch zu signalisieren.Finally, from the US Pat. No. 6,091,033 a spiral spring mounted ball and a spiral spring bearing bolt are known, which are pressed by the respective coil springs against click recesses topically and acoustically signaling a rotation of cylindrical segments.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen gattungsgemäßen Schalter anzugeben, der sich durch hohe Lebensdauer, große Widerstandsfähigkeit gegen Umwelteinflüsse und kostengünstige Herstellung auszeichnet.It is therefore an object of the invention to provide a generic switch, which is characterized by high durability, high resistance to environmental influences and cost-effective production.

Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung vor, dass sämtliche Bedienelemente am Oberbau angeordnet sind, sämtliche Sensorelemente am Unterbau angeordnet sind, die Schalteinheiten jeweils mindestens zwei, durch Schaltsignale kodierte Schaltzustände ermöglichend sind, die Bedienelemente und die jeweils korrespondierenden Sensorelemente gegenseitig berührungslos unmittelbar wechselwirkend sind und sämtliche Sensorelemente auf einem gemeinsamen Sensorelementträger angeordnet sind. Mit großem Vorteil ermöglicht die erfindungsgemäße Merkmalskombination eine physikalische Separation der mechanisch nur mäßig widerstandsfähigen Bedienelemente und Sensorelemente. Der Verschleiß der relativ zueinander bewegbaren Bedienelemente und Sensorelemente auf Grund von mechanischer Reibung ist vollständig unterdrückt, da keine direkten elektrischen Kontaktflächen existieren. Stattdessen wird die Reibung von indirekten mechanischen Gleitflächen in Form von Lagern gleichzeitig von den Bedienelementen und Sensorelementen wegverlagert und reduziert. Die speziell für die Minimierung von Reibungskräften konzipierten, widerstandsfähigen Lager verschleißen deutlich langsamer als die im Vergleich dazu mechanisch wenig widerstandsfähigen Bedienelemente und Sensorelemente, was in der Folge zu einer deutlich erhöhten Lebensdauer des Schalters führt. Des Weiteren erhöhen sowohl die berührungslose Bedienelement-Sensorelement-Technologie als auch die Anordnung sämtlicher Sensorelemente auf einem gemeinsamen Sensorelementträger die Widerstandskraft des Schalters gegen Umwelteinflüsse. Durch die berührungslose Technologie werden direkte elektrische Kontaktstellen nicht benötigt und durch die Konzentrierung sämtlicher Sensorelemente auf einer einzigen Leiterplatine fällt zusätzliche Verkabelung zur Verbindung zweier oder mehrerer Leiterplatinen weg. Im Gegensatz zu konventionellen Kontaktschaltern ist das Schaltsignal und somit die Funktionstüchtigkeit dieses Schalters selbst bei massiven Erschütterungen, grober Verschmutzung oder korrosionsbegünstigenden Bedingungen nicht gestört und folgerichtig ein kontinuierlicher Betrieb gesichert. Darüber hinaus führt die Anordnung sämtlicher Sensorelemente auf einer Leiterplatine bei der Herstellung des Schalters zu einer Reduzierung des Leiterplatinenbedarfs, einhergehend mit einer Reduzierung der Materialkosten und des Montageaufwandes.To solve this problem, the invention proposes that all controls are arranged on the superstructure, all sensor elements are arranged on the base, the switching units are each at least two encoded by switching signals switching states enabling, the controls and the corresponding sensor elements each other are interacting directly without contact and all sensor elements are arranged on a common sensor element carrier. With great advantage, the feature combination according to the invention enables a physical separation of the mechanically only moderately resistant controls and sensor elements. The wear of the relatively movable controls and sensor elements due to mechanical friction is completely suppressed because there are no direct electrical contact surfaces. Instead, the friction of indirect mechanical sliding surfaces in the form of bearings is simultaneously displaced away from the operating elements and sensor elements and reduced. Specifically designed to minimize frictional forces, these durable bearings wear much slower than the mechanically non-resilient controls and sensor elements, resulting in significantly longer switch life. Furthermore, both the non-contact control element sensor technology and the increase Arrangement of all sensor elements on a common sensor element carrier, the resistance of the switch against environmental influences. Non-contact technology eliminates the need for direct electrical contact and concentrating all of the sensor elements on a single circuit board eliminates the need for additional cabling to connect two or more circuit boards. In contrast to conventional contact switches, the switching signal and thus the functionality of this switch is not disturbed even with massive shocks, coarse dirt or corrosion-promoting conditions and consequently ensures continuous operation. In addition, the arrangement of all sensor elements on a printed circuit board in the manufacture of the switch leads to a reduction of the PCB requirements, along with a reduction in material costs and assembly costs.

Darüber hinaus ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Sensorelementträger starr am Unterbau angeordnet ist. Hierdurch ist die elektrische Anbindung des Sensorelementträgers an den Unterbau mittels einer standardmäßigen Steckverbindung realisierbar. Diese Steckverbindungen zeichnen sich durch zuverlässige Kontaktherstellung und -aufrechterhaltung, geringe Materialkosten und einfache Montage aus.In addition, the invention provides that the sensor element carrier is arranged rigidly on the substructure. As a result, the electrical connection of the sensor element carrier to the substructure by means of a standard connector can be realized. These connectors are characterized by reliable contact production and maintenance, low material costs and easy installation.

Des Weiteren erweist es sich als erfindungsgemäß sehr vorteilhaft, dass die Bedienelemente in den jeweiligen Sensorelementen diskrete Schaltsignale induzierend sind oder dass die Bedienelemente in den jeweiligen Sensorelementen kontinuierliche Schaltsignale induzierend sind oder dass die Bedienelemente in den jeweiligen Sensorelementen diskrete und kontinuierliche Schaltsignale induzierend sind. Somit lassen sich je nach Bedarf sowohl diskrete Schaltzustände, zum Beispiel für die Steuerung der Kraftfahrzeugbeleuchtung oder der Winkelgeschwindigkeit der Scheibenwischer, als auch kontinuierliche Schaltzustände, zum Beispiel für die Steuerung der Reisegeschwindigkeit des Tempomats oder der Lautstärke des Navigationssystems, ohne eine aufwändige und kostenintensive Steuerelektronik direkt durch Wahl einer geeigneten Schalteinheit implementieren.Furthermore, it proves to be very advantageous according to the invention that the operating elements in the respective sensor elements are inducing discrete switching signals or that the operating elements in the respective sensor elements induce continuous switching signals or that the operating elements in the respective sensor elements induce discrete and continuous switching signals. Thus, depending on requirements, both discrete switching states, for example for the control of the vehicle lighting or the angular velocity of the windshield wipers, as well as continuous switching states, for example, for controlling the cruising speed of cruise control or the volume of the navigation system, without a complex and costly control electronics directly by implementing a suitable switching unit.

Oftmals ist jedoch eine Schalteinheit mit einer gesteigerten Anzahl an diskreten Schaltzuständen, wie beispielsweise für die Steuerung der Kraftfahrzeugbeleuchtung, wünschenswert. Zu diesem Zweck ist es erfindungsgemäß ein System vorgesehen, aufweisend einen Schalter und eine Verarbeitungseinheit, wobei der Schalter kontinuierliche Schaltsignale an die Verarbeitungseinheit sendend ist, die diese Signale in mindestens zwei, insbesondere vier bis sechs, diskrete Schaltsignale segmentierend ist. Auf diese Weise entfällt eine ansonsten notwendige Verkettung von mehreren binären diskreten Schalteinheiten, was sich in einer reduzierten Anzahl an Schalteinheiten und einem deutlich vereinfachten Schaltschema niederschlägt, da pro gewünschter Schalterfunktion nur eine Schalteinheit benötigt wird.Often, however, a switching unit having an increased number of discrete switching states, such as for controlling automotive lighting, is desirable. For this purpose, according to the invention, a system is provided, comprising a switch and a processing unit, wherein the switch is transmitting continuous switching signals to the processing unit, which segments these signals into at least two, in particular four to six, discrete switching signals. In this way, eliminates an otherwise necessary concatenation of multiple binary discrete switching units, which is reflected in a reduced number of switching units and a much simplified circuit diagram, since only one switching unit is required per desired switch function.

In einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung ist angedacht, dass die Schalteinheiten Reed-Schalter sind oder dass die Schalteinheiten Hall-Schalter sind oder dass die Schalteinheiten Reed- und Hall-Schalter sind, insbesondere dass die Schalteinheiten zwei Reed-Schalter und ein Hall-Schalter sind. Reed-Schalter eignen sich hervorragend für diskrete Schaltzustände einnehmende Taster, Hall-Schalter für kontinuierliche Schaltzustände einnehmende Drehschalter. Durch Einsatz dieser auch in anderen Gebieten der Elektronik gängigen Schalteinheiten bedarf es keiner kastenintensiven Spezialkonstruktionen. Stattdessen sind diese Schalteinheiten problemlos über externe Zulieferer beziehbar und somit von der Herstellung des eigentlichen Schalters komplett unabhängig.In a particular embodiment of the invention, it is envisaged that the switching units are reed switches or that the switching units are Hall switches or that the switching units are reed and Hall switches, in particular that the switching units are two reed switches and a Hall switch , Reed switches are ideal for discrete switching states engaging buttons, Hall switch for rotary switch engaging continuous switching states. The use of these switch units, which are also common in other fields of electronics, requires no box-intensive special designs. Instead, these switching units are easily obtainable via external suppliers and thus completely independent of the production of the actual switch.

Erfindungsgemäß ist zwingend vorgesehen, dass der Unterbau starr am Lenkstockschalter angeordnet ist und eine Rastnasen aufweisende Trägereinheit aufweist. Die starre Verbindung zwischen der Trägereinheit und dem Lenkstockschalter erlaubt die Verwendung des Lenkstockschalters als punctum fixum für den Schalter, welcher seinerseits das punctum mobile verkörpert. Somit ist der Schalter einseitig betätigbar, ohne dass ein zusätzliches mechanisches Widerlager geschaffen werden muss. Des Weiteren ist die Schaltsignalstrecke der verschiedenen Schalteinheiten zwischen Sensorelement, Sensorelementträger, Trägereinheit, Lenkstockschalter bis zur Steuereinheit des Kraftfahrzeuges mit großem Vorteil ausschließlich mittels Steckverbindungen mit den zuvor genannten Vorteilen überbrückbar. Die Rastnasen bilden ein mechanisches Widerlager, bevorzugt für eine Rastkulisse.According to the invention, it is imperatively provided that the substructure is arranged rigidly on the steering column switch and has a carrier unit having latching lugs. The rigid connection between the carrier unit and the steering column switch allows the use of the steering column switch as a punctum fixum for the switch, which in turn embodies the punctum mobile. Thus, the switch can be actuated on one side, without an additional mechanical abutment must be created. Furthermore, the switching signal path of the various switching units between sensor element, sensor element carrier, carrier unit, steering column switch to the control unit of the motor vehicle with great advantage exclusively by means of connectors with the aforementioned advantages can be bridged. The locking lugs form a mechanical abutment, preferably for a detent backdrop.

Darüber hinaus ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Oberbau einen aus einer Griffkappe und einem Taster bestehenden Bedienbereich, drei mit den jeweiligen Sensorelementen korrespondierende Wirkbereiche und eine zwischen den Rastnasen und der Griffkappe angeordnete Druckstück-Rastkulissen-Kombination aufweist. Über den so gestalteten Aufbau des Oberbaus ist eine Schalteinheit, insbesondere ein Reed-Schalter, durch den Taster und zwei Schalteinheiten, insbesondere ein weiterer Reed- und ein Hall-Schalter, durch die Griffkappe betätigbar. Die Druckstück-Rastkulissen-Kombination dient als komplementäres Bauteil zu den Rastnasen und legt durch das Gleiten der Rastnasen entlang der Rastkulisse primär die einnehmbaren Schaltzustände für den Hall-Schalter fest.In addition, the invention provides that the superstructure has an operating area consisting of a handle cap and a button, three effective areas corresponding to the respective sensor elements, and a pressure piece detent gate combination arranged between the detents and the handle cap. About the thus designed structure of the superstructure is a switching unit, in particular a reed switch, by the button and two switching units, in particular a further reed and a Hall switch, actuated by the handle cap. The pressure piece detent gate combination serves as a complementary component to the locking lugs and defines by the sliding of the detents along the detent gate primarily the actionable switching states for the Hall switch.

Erfindungsgemäß ist weiter vorgesehen, dass der Oberbau relativ zum Unterbau entlang einer durch den Lenkstockschalter definierten Achse axial verschiebbar und um diese Achse rotierbar ist. Hierdurch ermöglicht die Betätigung der Griffkappe die Bedienung zweier voneinander unabhängigen Schalteinheiten. Die Drehung der Griffkappe korrespondiert mit der Bedienung des Hall-Schalters, die axiale Verschiebung mit der Bedienung des zweiten Reed-Schalters. Für jeden beliebigen Schaltzustand des Hall-Schalters sind alle möglichen Schaltzustände des zweiten Reed-Schalters einnehmbar, und umgekehrt.According to the invention it is further provided that the superstructure along the base along an axis defined by the steering column switch is axially displaceable and rotatable about this axis. As a result, the operation of the handle cap allows the operation of two independent switching units. The rotation of the handle cap corresponds to the operation of the Hall switch, the axial displacement with the operation of the second reed switch. For any switching state of the Hall switch all possible switching states of the second reed switch are ingestible, and vice versa.

Erfindungsgemäß ist weiter vorgesehen, dass die Druckstück-Rastkulissen-Kombination spiralfedersepariert ist und hierdurch gleichzeitig den Schaltzustand und den Schaltwiderstand für die Rotation des Oberbaus definierend ist, die Rückstellung der Griffkappe in eine Ruhelage nach einer entlang der Achse ausgeführten axialen Elongation bewirkend ist und das Bedienelement eines Reed-Schalters, nämlich des zweiten Reed-Schalters, tragend ist. Die Druckstück-Rastkulissen-Kombination erfüllt gleichzeitig drei Funktionen und reduziert somit die Anzahl der notwendigen Bauteile, die Komplexität des Schalters, sowie die Herstellungs- und Montagekosten.According to the invention it is further provided that the pressure piece-detent gate combination is spiral spring separated and thereby simultaneously defining the switching state and the switching resistance for the rotation of the superstructure, the provision of the handle cap is effected in a rest position after an axial elongation carried out along the axis and the operating element a reed switch, namely the second reed switch, is supporting. The pressure piece detent gate combination simultaneously fulfills three functions and thus reduces the number of components required, the complexity of the switch, as well as the manufacturing and assembly costs.

Zusätzlich ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Sensorelementträger mit einem Elektronik-Vergussmaterial vergossen ist. Durch den Verguss der Platine erhöht sich deren Lebensdauer und Beständigkeit gegen Umwelteinflüsse und in der Folge die Lebensdauer des Schalters. Hierzu besonders geeignet ist eine auf Polyurethan basierende Vergussmasse.In addition, the invention provides that the sensor element carrier is encapsulated with an electronic potting material. The encapsulation of the board increases its service life and resistance to environmental influences and, as a result, the life of the switch. Particularly suitable for this purpose is a polyurethane-based potting compound.

Um das Einsatzgebiet des erfindungsgemäßen Schalters zu erweitern, schlägt die Erfindung vor, dass die Elektronik und die Mechanik des Schalters gemäß DIN EN 60529 IP67-geschützt ist. Dieser vollständige Schutz gegen Berührung und gegen Eindringen von Schmutz und Staub in Kombination mit einem Schutz gegen Wassereindringung bei zeitweisem Eintauchen macht den Schalter nahezu vollständig resistent gegen Umwelteinflüsse und somit universell einsetzbar, auch unter widrigen Bedingungen, wie beispielsweise in Kraftfahrzeugen für die Landwirtschaft, den Tiefbau oder den Bergbau.To expand the field of application of the switch according to the invention, the invention proposes that the electronics and the mechanics of the switch according to DIN EN 60529 IP67-protected. This complete protection against contact and penetration of dirt and dust in combination with protection against water penetration during temporary immersion makes the switch almost completely resistant to environmental influences and thus universally applicable, even under adverse conditions, such as in motor vehicles for agriculture, civil engineering or mining.

Die Erfindung wird in einer bevorzugten Ausführungsform unter Bezugnahme auf eine Zeichnung beispielhaft beschrieben, wobei weitere vorteilhafte Einzelheiten der Figur der Zeichnung zu entnehmen sind.The invention will be described by way of example in a preferred embodiment with reference to a drawing, wherein further advantageous details of the figure of the drawing can be seen.

Die 1 der Zeichnung zeigt einen schematischen Querschnitt des erfindungsgemäßen Schalters entlang seiner Längsachse.The 1 The drawing shows a schematic cross section of the switch according to the invention along its longitudinal axis.

In 1 ist der erfindungsgemäße Schalter für Kraftfahrzeuge, bevorzugt zur Anordnung am einer Lenksäule abgewandten Ende eines Lenkstockschalters, dargestellt. Er weist einen am Lenkstockschalter befestigten Unterbau 1, einen den Unterbau 1 teilweise umgebenden Oberbau 2 und drei voneinander unabhängige, jeweils ein Bedienelement 3 und ein Sensorelement 4 aufweisende Schalteinheiten 5 auf, wobei sämtliche Bedienelemente 3 am Oberbau 2 angeordnet sind, sämtliche Sensorelemente 4 am Unterbau 1 angeordnet sind, die Schalteinheiten 5 jeweils mindestens zwei, durch Schaltsignale kodierte Schaltzustände ermöglichend sind, die Bedienelemente 3 und die jeweils korrespondierenden Sensorelemente 4 gegenseitig berührungslos unmittelbar wechselwirkend sind und sämtliche Sensorelemente 4 auf einem gemeinsamen Sensorelementträger 6 angeordnet sind. Durch die Anordnung sämtlicher Sensorelemente 4 auf einem einzigen Sensorelementträger 6, nämlich einer Platine, wird mit großem Vorteil die Anzahl der benötigten Bauteile reduziert und die andernfalls notwendige Verkabelung zwischen diesen Bauteilen vermieden. Dies führt schlussendlich zu einer erhöhten Widerstandskraft gegen Umwelteinflüsse bei kostengünstiger Herstellung und einfacher Montage. Der Sensorelementträger 6 ist starr am Unterbau 1 angeordnet, was ebenfalls der Lebensdauer des Schalters zuträglich ist. Die Bedienelemente 3 sind in den jeweiligen Sensorelementen 4 diskrete und kontinuierliche Schaltsignale induzierend, wobei der Schalter die kontinuierlichen Schaltsignale an eine Verarbeitungseinheit sendend ist, die diese Signale in mindestens zwei, insbesondere vier bis sechs, diskrete Schaltsignale segmentierend ist, beispielsweise für die Ansteuerung der Beleuchtungseinrichtung des Kraftfahrzeuges. In der in 1 gezeigten Ausführungsform sind die Schalteinheiten 5 zwei Reed-Schalter 7, 8 und ein Hall-Schalter 9, wobei die Reed-Schalter 7, 8 diskrete Schaltsignale sind und der Hall-Schalter 9 zunächst ein kontinuierliches Schaltsignal abgebend ist.In 1 is the switch according to the invention for motor vehicles, preferably for arrangement on a steering column facing away from the end of a steering column switch, shown. He has a base attached to the steering column switch substructure 1 , one the substructure 1 partially surrounding superstructure 2 and three independent, one control each 3 and a sensor element 4 having switching units 5 on, with all controls 3 on the superstructure 2 are arranged, all sensor elements 4 at the substructure 1 are arranged, the switching units 5 in each case at least two switching states coded by switching signals are possible, the operating elements 3 and the respective corresponding sensor elements 4 are interacting with each other without contact and all sensor elements 4 on a common sensor element carrier 6 are arranged. By the arrangement of all sensor elements 4 on a single sensor element carrier 6 , namely a board, is greatly reduced the number of components required and avoided the otherwise necessary wiring between these components. This ultimately leads to an increased resistance to environmental influences with cost-effective production and easy installation. The sensor element carrier 6 is rigid on the substructure 1 arranged, which is also beneficial to the life of the switch. The controls 3 are in the respective sensor elements 4 inducing discrete and continuous switching signals, the switch sending the continuous switching signals to a processing unit which segments these signals into at least two, in particular four to six, discrete switching signals, for example for the control of the illumination device of the motor vehicle. In the in 1 embodiment shown are the switching units 5 two reed switches 7 . 8th and a hall switch 9 , where the reed switch 7 . 8th discrete switching signals are and the Hall switch 9 initially a continuous switching signal is dispensing.

Der Unterbau 1 des in 1 dargestellten Schalters ist starr am Lenkstockschalter angeordnet und weist eine zwei Rastnasen 11 aufweisende Trägereinheit 10 und den Sensorelementträger 6 auf. Die Trägereinheit 10 besteht vorzugsweise aus glasfaser- und glaskugelverstärktem Polyamid. Anstatt der angespritzten Rastnasen 11 sind erfindungsgemäß auch durch stählerne Zylinderstifte gebildete, eingepresste Rastnasen 11 denkbar, die einen geringeren Haft- und Gleitreibungskoeffizienten und eine deutlich erhöhte Lebensdauer gegenüber den aus Polyamid bestehenden Rastnasen 11 aufweisen. Der Oberbau 2 weist einen aus einer Griffkappe 12 und einem Taster 13 bestehenden Bedienbereich, drei mit den jeweiligen Sensorelementen 4 korrespondierende Wirkbereiche 14, 15, 16 und eine zwischen den Rastnasen 11 und der Griffkappe 12 angeordnete Druckstück-Rastkulissen-Kombination 17 auf. Die Griffkappe 12 besteht bevorzugt aus Polyamid, die Druckstück-Rastkulissen-Kombination 17 aus Polyoxymethylen, kurz Polyacetal. Des Weiteren ist der Oberbau 2 relativ zum Unterbau 1 entlang einer durch den Lenkstockschalter definierten Achse 18 axial verschiebbar und um diese Achse 18 rotierbar. Diese zwei Freiheitsgrade des Oberbaus 2 ermöglichen zwei der drei Schaltfunktionen des Schalters. Die Druckstück-Rastkulissen-Kombination 17 ist durch eine Spiralfeder separiert. Diese mittels Federkraft vorgespannte Anordnung erfüllt drei Funktionen gleichzeitig. Erstens wird die Rastkulisse permanent gegen die Rastnasen 11 gedrückt, wobei die Rastkulisse in Kombination mit den Rastnasen 11 mechanisch den Schaltzustand und den Schaltwiderstand für die Rotation der Griffkappe 12 vorgibt. Zweitens bewirkt die Spiralfeder die Rückstellung der Griffkappe 12 in die Ruhelage nach einer entlang der Achse 18 ausgeführten axialen Auslenkung. Drittens fungiert das Druckstück als Träger für die zum Reed-Schalter 8 zugehörigen Magnete. Zur Schutz der Elektronik und der Mechanik des Schalters ist der Sensorelementträger 6 mit einem Elektronik-Vergussmaterial vergossen und der gesamte Schalter gemäß DIN EN 60529 IP67-gedichtet. Als Dichtungen kommen jeweils ein O-Ring zwischen der Griffkappe 12 und dem Taster 13, zwischen der Griffkappe 12 und der Trägereinheit 10, beziehungsweise zwischen der Trägereinheit 10 und dem Lenkstockschalter und ein gummierter Abstreifring zwischen der Griffkappe 12 und der Trägereinheit 10 zum Einsatz.The substructure 1 of in 1 shown switch is rigidly arranged on the steering column switch and has a two locking lugs 11 having carrier unit 10 and the sensor element carrier 6 on. The carrier unit 10 is preferably made of glass fiber and glass ball reinforced polyamide. Instead of the molded locking lugs 11 are inventively formed by steel cylinder pins, pressed locking lugs 11 conceivable, the lower coefficient of adhesion and sliding friction and a significantly increased life compared to the existing polyamide locking lugs 11 exhibit. The superstructure 2 has one from a handle cap 12 and a button 13 existing operating area, three with the respective sensor elements 4 corresponding effective ranges 14 . 15 . 16 and one between the locking lugs 11 and the grip cap 12 arranged pressure piece detent gate combination 17 on. The grip cap 12 is preferably made of polyamide, the pressure piece detent gate combination 17 made of polyoxymethylene, polyacetal for short. Furthermore, the superstructure 2 relative to the substructure 1 along an axis defined by the steering column switch 18 axially displaceable and about this axis 18 rotatable. These two degrees of freedom of the superstructure 2 allow two of the three switching functions of the switch. The pressure piece detent gate combination 17 is separated by a coil spring. This spring biased arrangement performs three functions simultaneously. First, the detent gate is permanently against the locking lugs 11 pressed, the detent gate in combination with the locking lugs 11 mechanically the switching state and the switching resistance for the rotation of the handle cap 12 pretends. Second, the coil spring causes the return of the handle cap 12 in the rest position after one along the axis 18 executed axial deflection. Third, the pad acts as a carrier for the reed switch 8th associated magnets. To protect the electronics and the mechanics of the switch is the sensor element carrier 6 encapsulated with an electronic potting material and the entire switch IP67-sealed in accordance with DIN EN 60529. The seals are each an O-ring between the handle cap 12 and the button 13 , between the handle cap 12 and the carrier unit 10 , or between the carrier unit 10 and the steering column switch and a rubberized scraper ring between the handle cap 12 and the carrier unit 10 for use.

Claims (6)

Schalter für Kraftfahrzeuge zur Anordnung am einer Lenksäule abgewandten Ende eines Lenkstockschalters, aufweisend einen Unterbau (1), einen den Unterbau (1) zumindest teilweise umgebenden Oberbau (2) und mindestens drei voneinander unabhängige, jeweils ein Bedienelement (3) und ein Sensorelement (4) aufweisende Schalteinheiten (5), wobei: – sämtliche Bedienelemente (3) am Oberbau (2) angeordnet sind, – sämtliche Sensorelemente (4) am Unterbau (1) angeordnet sind, – die Schalteinheiten (5) jeweils mindestens zwei, durch Schaltsignale kodierte Schaltzustände ermöglichend sind, – die Bedienelemente (3) und die jeweils korrespondierenden Sensorelemente (4) gegenseitig berührungslos unmittelbar wechselwirkend sind, – sämtliche Sensorelemente (4) auf einem gemeinsamen Sensorelementträger (6) angeordnet sind, – der Sensorelementträger (6) starr am Unterbau (1) angeordnet ist, – der Unterbau (1) eine Rastnasen (11) aufweisende Trägereinheit (10) aufweist, – der Oberbau (2) einen aus einer Griffkappe (12) und einem Taster (13) bestehenden Bedienbereich, drei mit den jeweiligen Sensorelementen (4) korrespondierende Wirkbereiche (14, 15, 16) und eine zwischen den Rastnasen (11) und der Griffkappe (12) angeordnete Druckstück-Rastkulissen-Kombination (17) aufweist, – der Oberbau (2) relativ zum Unterbau (1) entlang einer durch den Lenkstockschalter definierten Achse (18) axial verschiebbar und um diese Achse (18) rotierbar ist und – die Druckstück-Rastkulissen-Kombination (17) spiralfedersepariert ist und hierdurch gleichzeitig den Schaltzustand und den Schaltwiderstand für die Rotation des Oberbaus (2) definierend ist, die Rückstellung der Griffkappe (12) in eine Ruhelage nach einer entlang der Achse (18) ausgeführten axialen Elongation bewirkend ist und das Bedienelement (3) eines Reed-Schalters (8) tragend ist.Switch for motor vehicles for the arrangement on a steering column facing away from the end of a steering column switch, comprising a substructure ( 1 ), the substructure ( 1 ) at least partially surrounding superstructure ( 2 ) and at least three mutually independent, one operating element each ( 3 ) and a sensor element ( 4 ) having switching units ( 5 ), where: - all controls ( 3 ) on the superstructure ( 2 ), - all sensor elements ( 4 ) on the substructure ( 1 ), - the switching units ( 5 ) at least two, coded by switching signals switching states are possible, - the operating elements ( 3 ) and the respective corresponding sensor elements ( 4 ) are interacting with each other directly in a non-contact manner, - all sensor elements ( 4 ) on a common sensor element carrier ( 6 ), - the sensor element carrier ( 6 ) rigidly on the substructure ( 1 ), - the substructure ( 1 ) a latching noses ( 11 ) having carrier unit ( 10 ), - the superstructure ( 2 ) one from a handle cap ( 12 ) and a button ( 13 ) existing operating area, three with the respective sensor elements ( 4 ) corresponding effective ranges ( 14 . 15 . 16 ) and one between the locking lugs ( 11 ) and the handle cap ( 12 ) arranged pressure piece detent gate combination ( 17 ), - the superstructure ( 2 ) relative to the substructure ( 1 ) along an axis defined by the steering column switch ( 18 ) axially displaceable and about this axis ( 18 ) is rotatable and - the pressure piece detent gate combination ( 17 ) is spiral spring separated and thereby simultaneously the switching state and the switching resistance for the rotation of the superstructure ( 2 ), the provision of the handle cap ( 12 ) in a rest position after one along the axis ( 18 ) executed axial elongation is effective and the operating element ( 3 ) of a reed switch ( 8th ) is pregnant. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bedienelemente (3) in den jeweiligen Sensorelementen (4) diskrete Schaltsignale induzierend sind oder dass die Bedienelemente (3) in den jeweiligen Sensorelementen (4) kontinuierliche Schaltsignale induzierend sind oder dass die Bedienelemente (3) in den jeweiligen Sensorelementen (4) diskrete und kontinuierliche Schaltsignale induzierend sind.Switch according to claim 1, characterized in that the operating elements ( 3 ) in the respective sensor elements ( 4 ) discrete switching signals are inducing or that the operating elements ( 3 ) in the respective sensor elements ( 4 ) continuous switching signals are inducing or that the operating elements ( 3 ) in the respective sensor elements ( 4 ) induce discrete and continuous switching signals. Schalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalteinheiten (5) Reed-Schalter sind oder dass die Schalteinheiten (5) Hall-Schalter sind oder dass die Schalteinheiten (5) Reed- und Hall-Schalter sind, insbesondere dass die Schalteinheiten (5) zwei Reed-Schalter (7, 8) und ein Hall-Schalter (9) sind.Switch according to claim 1 or 2, characterized in that the switching units ( 5 ) Are reed switches or that the switching units ( 5 ) Are Hall switches or that the switching units ( 5 ) Reed and Hall switches are, in particular that the switching units ( 5 ) two reed switches ( 7 . 8th ) and a Hall switch ( 9 ) are. Schalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensorelementträger (6) mit einem Elektronik-Vergussmaterial vergossen ist.Switch according to one of the preceding claims, characterized in that the sensor element carrier ( 6 ) is encapsulated with an electronic potting material. Schalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektronik und die Mechanik des Schalters mittels Dichtungen gemäß DIN EN 60529 IP67-geschützt ist.Switch according to one of the preceding claims, characterized in that the electronics and the mechanics of the switch by means of seals according to DIN EN 60529 IP67-protected. System, aufweisend einen Schalter und eine Verarbeitungseinheit, dadurch gekennzeichnet, dass der Schalter nach Anspruch 1 ausgebildet ist und kontinuierliche Schaltsignale an die Verarbeitungseinheit sendend ist, die diese Signale in mindestens zwei, insbesondere vier bis sechs, diskrete Schaltsignale segmentierend ist.A system comprising a switch and a processing unit, characterized in that the switch is configured according to claim 1 and continuous switching signals is sending to the processing unit, which is segmentierend these signals into at least two, in particular four to six, discrete switching signals.
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