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Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf einen Schalter, insbesondere für die Erfassung der Stellung des Bremspedalhebels eines Fahrzeugs.
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Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung einen Schalter des Typs umfassend:
- ein Gehäuse,
- einen Schieber, der im Inneren des Gehäuses angeordnet und mit einem Durchgangsloch versehen ist, wobei der Schieber drehfest mit dem Gehäuse verbunden ist und sich axial in Bezug auf dieses bewegen kann,
- einen Stößel, der durch das Loch des Schiebers geht und auf einer seiner Außenflächen mit einer Vielzahl von Eingriffsausformungen versehen ist, die ein kammartiges Profil in der Axialrichtung definieren, wobei der Stößel um eine Längsachse in Bezug auf den Schieber zwischen einer Stellposition, in der der Stößel axial in Bezug auf den Schieber verschoben werden kann, und einer Sperrposition, in der die Eingriffsausformungen an einer Innenfläche des Schieberlochs anliegen und dabei die axiale Verschiebung des Stößels in Bezug auf den Schieber verhindern, drehbar ist,
- wobei in der Sperrposition der Stößel und der Schieber miteinander fest verbunden und zusammen axial beweglich sind für die Betätigung von Geberelementen des Schalters.
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Es sind Lösungen bekannt, bei denen die Verbindung zwischen Stößel und Schieber von auf der Außenfläche des Stößels und der Innenfläche des Schieberlochs angeordneten komplementären Verzahnungen sichergestellt wird. Dies kann einen Fehler in der Größenordnung einer halben Zahnteilung bei der Einstellung der axialen Position des Stößels in Bezug auf den Schieber verursachen.
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Um Positionierfehler auf ein Minimum zu reduzieren, ist dafür zu sorgen, dass während der Einstellung der axialen Position des Stößels der Schieber möglichst unbeweglich bleibt.
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine vereinfachte und leichter zu montierende Konfiguration für einen Schalter des oben aufgeführten Typs zu schaffen, mit der zumindest teilweise die obigen Einstellungsprobleme gelöst werden können.
Diese und andere Aufgaben werden gemäß der Erfindung mit einem Schalter des anfangs definierten Typs gelöst, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenfläche des Lochs aus einem Elastomerwerkstoff ist, mit dem die Eingriffsausformungen des Stößels eine Presspassung in der Sperrposition herstellen.
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Im Unterschied zu den bekannten Lösungen, bei denen die Verbindung zwischen Stößel und Schieber mittels eines Zahnpaares erfolgt, verbindet sich der Stößel mit dem Schieber stufenlos: Auf diese Weise ist der Schieber nicht anfällig für eventuelle Fehler, die durch die Zahnteilung des Schiebers bedingt sind.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist das Gehäuse mit Rückhaltemitteln versehen, gegen die der Schieber in der Stellposition von elastischen Mitteln, die den Schieber in axialer Richtung belasten, gehalten wird, wobei der Stößel mit ihm drehfest verbundene Freigabemittel aufweist, die die Rückhaltemittel aus der Bewegungsbahn des Schiebers bewegen, wenn der Stößel von der Stellposition in die Sperrposition gedreht wird.
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Mit anderen Worten wird der Schieber nur dann freigegeben, wenn die relative Drehung zwischen Stößel und Schieber einen vorab festgelegten Winkel (zum Beispiel von 90°) erreicht, der von der Winkelstellung der Freigabemittel bestimmt wird. Auf diese Weise wird der Schieber so lange in seiner Referenzstellung gehalten, bis der Schalter korrekt am Gegenstück anliegt.
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Gemäß einer spezifischen Ausführungsform umfassen die Rückhaltemittel eine elastische Rückhaltelasche, die sich, wenn der Stößel von der Stellposition in die Sperrposition gedreht wird, von der Längsachse des Stößels nach dem Eingriff mit den Freigabemitteln weg biegt.
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Gemäß einer spezifischen Ausführungsform umfassen die Freigabemittel eine rampenartige Fläche, die sich schräg in Bezug auf eine Umfangsrichtung um den Stößel herum erstreckt und geeignet ist, sich an die Rückhaltemittel anzulegen, wenn der Stößel von der Stellposition in die Sperrposition gedreht wird.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung hervor, die als nicht einschränkendes Beispiel unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erfolgt, von denen:
- 1 ein Teilschnitt eines erfindungsgemäßen Schalters in Stellposition ist;
- 2 eine perspektivische Ansicht des Schalters aus 1 ist;
- 3 und 4 eine Schnittansicht beziehungsweise eine vergrößerte Teilansicht des Schalters in Stellposition sind;
- 5 eine Explosionsansicht einiger Schalterkomponenten ist;
- 6 ein Teilschnitt des Schalters in Sperrposition ist;
- 7 eine perspektivische Ansicht des Schalters aus 6 ist; und
- 8 und 9 eine Schnittansicht beziehungsweise eine vergrößerte Teilansicht des Schalters in Stellposition sind.
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In den Figuren ist mit 1 insgesamt ein Schalter gemäß der vorliegenden Erfindung bezeichnet.
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In dem Beispiel handelt es sich um einen Schalter für die Erfassung einer Stellung des Bremspedalhebels eines Fahrzeugs. Die Erfindung kann jedoch auch in anderen Arten von mechanischen Betätigungen (zum Beispiel Kupplungspedal) Anwendung finden, für die ein Selbsteinstellungssystem gefordert ist.
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Der Schalter 1 umfasst ein Gehäuse 3, das in dem dargestellten Beispiel einen Sockelteil 4 und eine Kappe 5 umfasst, die auf an sich bekannte Weise zusammengebaut sind. In anderen Ausführungsformen könnte das Gehäuse aus einem einstückig hergestellten Element gebildet sein.
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Das Gehäuse 3 weist ein vorderes Ende 3a und ein hinteres Ende 3b auf. Für die vorliegende Beschreibung bezieht sich der Begriff „vorderes“ auf das Schalterende, aus dem ein Stößel des (nachfolgend beschriebenen) Schalters herausragt, während der Begriff „hinteres“ sich auf das entgegengesetzte Ende des Schalters bezieht, in der von der Längsachse des Stößels definierten Richtung.
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Am vorderen Ende 3a umfasst die Kappe 5 eine Auflagefläche 5a und einen kragenartigen Abschnitt 5b, der sich in Axialrichtung von der Auflagefläche 5a der Kappe 5 erstreckt. Dieser kragenartige Abschnitt 5b umfasst ferner einen Flanschabschnitt 5c, der sich radial nach außen von dem kragenartigen Abschnitt 5b erstreckt und axial von der Auflagefläche 5a der Kappe 5 beabstandet ist.
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Im Inneren des Gehäuses 3 ist der Schieber 6 angeordnet. Eine Außenfläche des Schiebers 6 erzeugt eine prismatische Verbindung mit einer Fläche eines Innenhohlraums des Sockelteils 4, wodurch der Schieber 6 drehfest mit dem Gehäuse 3 verbunden ist und sich in Bezug auf dieses entlang einer von der prismatischen Verbindung definierten Richtung verschieben kann.
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Die Außenfläche des Schiebers 6 weist einen Anschlagvorsprung 6a auf, der sich in radialer Richtung von dieser Außenfläche erstreckt. Zwischen einem hinteren Ende des Schiebers 6 und einer im Inneren des Sockelteils 4 beim hinteren Ende 3b des Gehäuses 3 ausgebildeten Bundfläche ist eine unter Druck wirkende Schraubenfeder 7 angeordnet.
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An einer dem Schieber 6 zugewandten Wand des Sockelteils 4 ist eine elastische Rückhaltelasche 4a ausgebildet, in der eine Aussparung 4b ausgebildet ist, die sich in axialer Richtung erstreckt und in die der Anschlagvorsprung 6a eindringt. Wenn die Rückhaltelasche 4a in unverformtem Zustand ist, wird der Anschlagvorsprung 6a durch die von der Feder 7 erzeugte elastische Kraft gegen eine am vorderen Ende der Aussparung 4b ausgebildeten Anschlagfläche 4c in Anlage gebracht.
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In dem dargestellten Beispiel ist im Inneren des Gehäuses 3 ferner ein Sitz ausgebildet, in dem eine Schaltungsplatine 8 angeordnet ist, die eine Umformvorrichtung 8a eines an sich bekannten Typs, zum Beispiel einen Hall-Effekt-Sensor, trägt. Dementsprechend ist am Rand des Schiebers 6 ein Positionierelement 8b, zum Beispiel ein Dauermagnet, angebracht, das dazu bestimmt ist, von der Umformvorrichtung 8a erfasst zu werden, um ein elektrisches Signal für die Angabe der vom Schieber 6 eingenommenen Axialstellung zu liefern. Dieses Signal kann an ein elektronisches Steuergerät des Fahrzeugs geleitet werden, zum Beispiel um das Einschalten eines Bremslichts des Fahrzeugs zu steuern. Alternativ kann die Umformvorrichtung ein anderer Typ eines kontaktlosen Sensors sein, oder ein Typ sein, der das Öffnen/Schließen eines elektrischen Kontakts vorsieht.
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Der Schieber 6 weist einen durch ihn durchgehenden Sitz auf, in dessen Innerem eine Buchse 6b aus Elastomerwerkstoff angebracht ist. Eine radial innen liegende Fläche der Buchse 6b begrenzt somit ein Durchgangsloch 6c des Schiebers 6. Dieses Durchgangsloch weist einen nicht kreisförmigen, zum Beispiel etwa elliptischen Querschnitt auf.
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Der Schalter 1 umfasst ferner einen Stößel 11, der teilweise aus dem Gehäuse 3 des Schalters durch dessen vorderes Ende 3a herausragt.
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Der Stößel 11 erstreckt sich dergestalt im Inneren des Gehäuses 3, dass er durch das Loch 6c des Schiebers 6 dringt. Zwischen einem Boden des Sockelteils 4 und einem im Inneren des Stößels 11 ausgebildeten Sitz ist eine unter Druck wirkende Schraubenfeder 13 angeordnet. Die Schraubenfeder 13 des Stößels 11 wird von einem auf dem Boden des Sockelteils 4 ausgebildeten Stift geführt und ist koaxial mit der Schraubenfeder 7 des Schiebers 6. Das vordere Ende des Stößels 11 ist geeignet, um mit einem beweglichen Element, dessen Bewegung mit dem Schalter 1 zu ermitteln ist, in Kontakt gebracht zu werden.
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Der Stößel 11 umfasst mindestens einen Längsabschnitt, dessen Außenfläche einen nicht kreisförmigen, zum Beispiel etwa elliptischen Querschnitt aufweist.
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Auf dieser Außenfläche ist eine Vielzahl von Eingriffsausformungen 11a angeordnet, die ein kammartiges Profil in der Axialrichtung (sichtbar insbesondere in 8) definieren. Diese Eingriffsausformungen 11a können zum Beispiel Zähne sein, die sich entlang von Umfangsbögen um den Stößel 11 herum erstrecken, oder Zähne, die sich entlang von Spiralbögen um den Stößel 11 herum erstrecken, oder Elemente einer Rändelung und so weiter. Es ist wesentlich, dass die Eingriffsausformungen 11a mindestens auf den radial weiter außen liegenden Bereichen der nicht kreisförmigen Außenfläche des Stößels 11 ausgebildet sind, zum Beispiel, im Fall eines elliptischen Profils, an den Endflächen des größten Durchmessers der Ellipse.
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Durch die oben beschriebene Anordnung ist der Stößel 11 um seine eigene Längsachse x in Bezug auf den Schieber 6 und das Gehäuse 3 drehbar, zwischen einer Stellposition, in der der Stößel 11 axial in Bezug auf den Schieber 6 verschoben werden kann, und einer Sperrposition, in der die Eingriffsausformungen 11a die elastomere Innenfläche des Lochs 6c des Schiebers 7 belegen, dabei eine Presspassung herstellen und somit die axiale Verschiebung des Stößels 11 in Bezug auf den Schieber 6 verhindern. In dieser Sperrposition sind der Stößel 11 und der Schieber 6 miteinander fest verbunden und zusammen axial beweglich in Bezug auf das Gehäuse 3 für die Betätigung der Umformvorrichtung 8a des Schalters.
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Für die vorliegende Beschreibung gilt, dass die Drehbewegungen um die Längsachse x des Stößels relative Bewegungen sind, weshalb eine Drehung des Stößels bei stehendem Schieber und Gehäuse genauso von der vorliegenden Beschreibungen berücksichtigt ist wie eine Drehung des Schiebers und des Gehäuses bei stehendem Stößel.
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Der Schalter 1 umfasst ferner einen Stützring 13, der im Inneren des Gehäuses 3 untergebracht und um den Stößel 11 herum angeordnet ist. Der Stützring 13 weist ein Durchgangsloch 13a mit einem nicht elliptischen Querschnitt auf und ist ausgebildet, um somit eine prismatische Verbindung mit dem Teil mit nicht kreisförmigem Querschnitt des Stößels 11 herzustellen. Der Stützring 13 weist ein Paar axialer Vorsprünge 13b auf, die in entsprechenden, auf der Auflagefläche 5a des Gehäuses 3 ausgebildeten Durchgangsrillen 5d eingefügt sind, von denen sich ein jeder entlang eines begrenzten Umfangsbogens, zum Beispiel gleich einem Viertelumfang, erstreckt. Über die axialen Vorsprünge 13b ist der Stützring 13 axial an die Auflagefläche 5a des Gehäuses 3 gebunden, zum Beispiel mittels einrastender Verbindungszähne, die an den freien Enden der Vorsprünge 13b ausgebildet sind.
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Durch die oben beschriebene Anordnung ist der Stützring 13 drehfest mit dem Stößel 11 verbunden, aber der Stößel 11 kann sich axial in Bezug auf diesen bewegen.
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Auf dem Stützring 13 ist ferner eine rampenartige Fläche 13c ausgebildet, die sich schräg in Bezug auf eine Umfangsrichtung um den Stößel 11 herum erstreckt, die geeignet ist, die Rückhaltelasche 4a des Gehäuses 3 zu belasten, wenn der Stößel 11 und der Ring 13 von der Stellposition in die Sperrposition gedreht werden, und somit durch Verkeilung die Biegung nach außen der Rückhaltelasche 4a einzuleiten und dabei die Anschlagfläche 4c aus der Bewegungsbahn des Schiebers 6, oder insbesondere des Anschlagvorsprungs 6a, zu bewegen.
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Der oben beschriebene Schalter 1 kann über eine Montageöffnung A auf dem Träger S angebracht werden, der einen Querschnitt hat, der mit einem Querschnitt des Flanschabschnittes 5c des Gehäuses 3 zusammenpasst. Der Träger S ist in der Nähe des beweglichen Organs M, zum Beispiel des Bremshebels, dessen Bewegung mit dem Schalter 1 zu ermitteln ist, angeordnet. Insbesondere ist die Montageöffnung A gegenüber dem beweglichen Organ in einem Abstand angebracht, der kleiner ist als die maximale Erstreckung des Stößels 11 außerhalb des Gehäuses 3.
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Durch die oben beschriebene Anordnung ist vor dem Einbau des Schalters auf dem Träger S der Stößel 11 axial frei beweglich; der Schieber 6 (mit seinem Einsatz 6b aus Elastomerwerkstoff) bleibt in einer Referenzposition von der Feder 7 gegen die Anschlagfläche 4c des Gehäuses 3 gedrückt (in den 1-4 dargestellte Stellposition). Beim Einführen des Schalters in die Öffnung A von der in Bezug auf das bewegliche Organ gegenüberliegenden Seite wird der Stößel 11 in Folge des Kontakts mit dem beweglichen Organ M im Inneren des Schalters 1 zurückversetzt bis die Auflagefläche 5a des Gehäuses gegen den Träger S in Anlage geht und es kommt somit zu einer Selbsteinstellung des Stößels in Bezug auf den Schieber in Referenzposition.
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Es wird angemerkt, dass die Montageöffnung A dergestalt geformt ist, dass eine prismatische Verbindung mit den axialen Vorsprüngen 13b, die über die Auflagefläche 5a des Gehäuses 3 hinausragen, hergestellt wird. Wird sodann das Gehäuse 3 in Bezug auf den feststehenden Träger S oder der Träger S in Bezug auf das Gehäuse 3 gedreht, erreicht man einerseits, dass der Schalter 1 am Träger S axial verankert ist, und andererseits, dass sich der Stützring 13 in Bezug auf das Gehäuse 3 dreht.
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Durch die Wirkung der Drehung des Stützrings 13 um einen vorab festgelegten Winkel, zum Beispiel 90°, dreht der Stößel 11 um seine Längsachse x und leitet dabei eine Presspassung zwischen den auf zwei Sektoren seiner Außenoberfläche angebrachten Zähnen 11 und dem Einsatz 6b aus Elastomerwerkstoff des Schiebers 6 ein.
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Gleichzeitig hebt die rampenartige Fläche 13c des Stützrings 13 die Rückhaltelasche 4a, auf der die Anschlagfläche 4c angebracht ist, an, gibt den Schieber 6 frei und ermöglicht diesem die lineare Bewegung in axialer Richtung (in den 6-9 dargestellte Sperrposition).
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Ab diesem Zeitpunkt und solange der Stützring 13 in der Sperrposition verbleibt, sind der Stößel 11 und der Schieber 6 aneinander gebunden und bewegen sich wie ein einziger Körper.
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Natürlich können die Ausführungsformen und die Ausführungsdetails unbeschadet des Prinzips der Erfindung gegenüber den Beschreibungen und Darstellungen, die rein beispielhaft und nicht einschränkend erfolgt sind, weitgehend verändert werden, ohne dass der durch die beigefügten Ansprüche definierte Schutzumfang der Erfindung verlassen wird.
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Schalter, umfassend ein Gehäuse (3); einen Schieber (6), der im Inneren des Gehäuses (3) angeordnet und mit einem Durchgangsloch (6c) versehen ist, wobei der Schieber drehfest mit dem Gehäuse (3) verbunden ist und sich axial in Bezug auf dieses bewegen kann; einen Stößel (11), der durch das Loch (6c) des Schiebers (6) geht und auf einer seiner Außenflächen mit einer Vielzahl von Eingriffsausformungen (11a) versehen ist, die ein kammartiges Profil in der Axialrichtung definieren, wobei der Stößel (11) um eine Längsachse (x) in Bezug auf den Schieber (6) zwischen einer Stellposition, in der der Stößel (11) axial in Bezug auf den Schieber (6) verschoben werden kann, und einer Sperrposition, in der die Eingriffsausformungen (11a) an einer Innenfläche des Lochs (6c) des Schiebers (6) anliegen und dabei die axiale Verschiebung des Stößels (11) in Bezug auf den Schieber (6) verhindern, drehbar ist. Die Innenfläche des Lochs (6c) ist aus Elastomerwerkstoff, mit dem die Eingriffsausformungen (11a) des Stößels (11) eine Presspassung in der Sperrposition herstellen.
