DE19733609C2 - Elektrischer Schalter - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung geht von einem gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruches konzipierten elektrischen Schalter aus.

Derartige Schalter sind in elektrischen Stromkreisen angeordnet und u. a. dafür vorgesehen, um elektrische Einrichtungen ein- und auszuschalten.

In manchen Fällen ist es erforderlich, die Betätigung von solchen Schaltern aus Sicherheitsgründen bzw. zwecks Diebstahlschutz des die elektrische Einrichtung aufweisenden Aggregates zu unterbinden.

So ist es in Kraftfahrzeugen im Zusammenhang mit sogenannten in mehrere Schaltstellungen bringbaren Zündanlaß-Schaltern bekannt, eine Bewegung des Betätigungsorganes (Schlüssel) zu verhindern, wenn der Gangwahlhebel eines Automatikgetriebes sich nicht in der Parkposition befindet.

Bei der in dieser Hinsicht bekannten Problemlösung erfolgt eine rein mechanische Blockierung des dem Zündanlaßschalter zugehörigen Schaltgliedes, wobei die Blockieranordnung über einen sogenannten Bowdenzug betätigt wird.

Dies bedingt aber einen relativ großen Aufwand und zwar sowohl hinsichtlich der Montage, als auch hinsichtlich der Kosten.

Durch die DE 37 23 659 C1 ist eine Rasteinrichtung für elektrische Schalter mit einem in mehrere Schaltstellungen bringbaren Schaltglied bekanntgeworden, wobei allerdings keine Möglichkeit zur Blockierung des Rastelementes vorgesehen ist.

Außerdem ist durch die DE 36 43 473 A1 eine elektrische Schalteinrichtung mit zumindest zwei handbetätigten Schaltern offenbart, wobei die Schaltbewegung des einen Schalters in einer bestimmten Stellung des anderen Schalters durch ein mittels eines Elektromagneten betätigbares Sperrglied blockierbar ist.

Schließlich ist durch die DE 30 06 973 C2 eine Anordnung zur Ausführung einer steuerbaren linearen Bewegung unter Verwendung eines piezoelektrischen Wandlerelements bekanntgeworden. Der hierbei offenbarte Gegenstand steht jedoch in keinem Zusammenhang zu elektrischen Schaltern oder insbesondere Blockiereinrichtungen für solche.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen elektrischen Schalter der eingangs erwähnten Art solchermaßen weiterzubilden, daß eine Freigabe bzw. eine Verhinderung der Verstellung des Schaltgliedes desselben über eine nur einen relativ geringen Aufwand erfordernde, elektrisch anzusteuernde Blockieranordnung in einwandfreier Art und Weise gewährleistet ist.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil des Hauptanspruches angegebenen Merkmale gelöst.

Vorteilhaft bei einer derartigen Ausgestaltung eines elektrischen Schalters ist, daß die Blockierung in unmittelbarer Nähe des festzusetzenden Teils (Schaltglied) direkt vorgenommen wird, so daß keine mechanisch wirkende Verbindung zu einem entfernten Ort erforderlich ist, die sich negativ bzgl. möglicher Störungen des gesamten Funktionssystems bemerkbar machen könnte.

Weitere besonders günstige Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Gegenstandes sind in den Unteransprüchen angegeben und werden anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Dabei zeigen Fig. 1a bis 1c eine erste Ausführungsform der einem längsverstellbaren Schaltglied zugeordneten, einen piezoelektrischen Keramik-Aktor aufweisenden Blockieranordnung in drei Schnittdarstellungen gemäß den Linien A-A, B-B und C-C

Fig. 1d den hülsenförmig ausgeführten Keramik-Aktor nach den Fig. 1a bis 1c, allein in vergrößerter Darstellung

Fig. 2a bis 2c eine zweite Ausführungsform der einem längsverstellbaren Schaltglied zugeordneten, einen piezoelektrischen Keramik-Aktor aufweisenden Blockieranordnung in drei Schnittdarstellungen gemäß den Linien A-A, B-B und C-C

Fig. 2d den aus einem Stapel von plattenförmigen Keramikelementen bestehenden Keramik-Aktor nach den Fig. 2a bis 2c, allein in frontaler Ansicht

Fig. 3a bis 3c eine dritte Ausführungsform der einem längsverstellbarem Schaltglied zugeordneten, einen piezoelektrischen Keramik-Aktor aufweisenden Blockieranordnung in drei üblichen Ansichten, bei der der aus einem Stapel von plattenförmigen Keramikelementen bestehende Keramik-Aktor in seinem Kraftangriff gegenüber der Ausführungsform nach den Fig. 2a bis 2c unterschiedlich ist

Fig. 4 eine mit einem hülsenförmigen piezoelektrischen Keramik-Aktor versehene Blockieranordnung, die einem drehbar gehaltenen Schaltglied zugeordnet ist.

Wie aus den Fig. 1a bis 1c hervorgeht, ist ein von einem der Einfachheit halber nicht dargestellten Betätigungsorgan eines Schalters in Richtung des Doppelpfeils längsverstellbares, ebenfalls der Einfachheit halber nicht dargestellte Schaltkontaktmittel beeinflussendes Schaltglied 1 vorhanden, dem eine Blockieranordnung 2 zugeordnet ist.

Diese Blockieranordnung besteht aus einem einer das Schaltglied führend aufnehmenden Halterung 2a zugeordneten, mit einem piezoelektrischen Keramik-Aktor 2b kooperierenden Rastbolzen 2c. Dieser greift mit seinem einen abgerundeten Ende 2c' in jeweils eine von mehreren nebeneinander angeordneten und damit eine Rastkurve für mehrere Schaltstellungen des Schaltgliedes bildenden, keilförmigen Ausnehmung 1a des Schaltgliedes 1 ein, wobei die Ausnehmungen in einem parallel zur Verstellrichtung des Schaltgliedes verlaufenden Abschnitt desselben hintereinander vorhanden sind.

Zur Verstellung des Schaltgliedes in Längsrichtung kann das demselben zugeordnete Betätigungsorgan ebenfalls in gleiche Richtung oder aber bei Anwendung eines Umsetzungsgetriebes auch z. B. in Drehrichtung bewegt werden.

Das andere Ende 2c" des Rastbolzens 2c steht unter Federbelastung und zwar stützt sich dasselbe über eine Schraubendruckfeder 2d an einer dafür vorgesehenen Stelle der Halterung 2a ab.

Der in Fig. 1d vergrößert hervorgehobene, den Rastbolzen 2c umfassende piezoelektrische Keramik-Aktor 2b ist über elektrische Anschlußleitungen 2b*, 2b** an einer ebenfalls der Einfachheit halber nicht dargestellten Gleichspannungs-Versorgung angeschlossen und in einer Aufnahmekammer 2a" der Halterung 2a eingesetzt, die über ein Verschlußteil 2a" abdeckbar ist, welches mit der Halterung z. B. durch der Einfachheit halber nicht dargestellte Gewindeschrauben verbunden ist.

Der Keramik-Aktor vergrößert - wie in Fig. 1d gestrichelt angedeutet - beim Anlegen einer Gleichspannung sein Volumen, so daß der mit einem auf das dadurch erzielte - neben dem Expansionsvermögen sich ergebende - Kontraktionsvermögen abgestimmten geringen Spiel eingesetzte Rastbolzen kraftschlüssig gehalten wird. Somit ist eine Verstellung des Schaltgliedes in Längsrichtung unterbunden, denn der Rastbolzen kann aufgrund des Kraftschlusses nicht ausweichen. Im stromlosen Zustand kann dagegen der Rastbolzen sich gegen die Kraft der Schraubendruckfeder 2d verschieben, wobei das Kräfteverhältnis durch geeignete Wahl der Steigung der keilförmigen Ausnehmungen 1a und der entgegenwirkenden Schraubendruckfeder einstellbar ist.

Bei der Ausführungsformen der Fig. 2a bis 2c kommen zu einem großen Teil die gleichen Bauelemente wie bei der vorerwähnten Ausführung zur Anwendung, so daß hierauf nicht näher eingegangen wird.

Bei dieser Ausführung ist lediglich der Rastbolzen 2c nicht direkt von einem hülsenförmig ausgeführten Keramik-Aktor umgriffen, sondern von einem schellenartigen Bauelement 2e, das den Rastbolzen umschlingt und mit seinen beiden etwa parallel ausgerichteten Enden 2e', 2e" auf einer Seite des Rastbolzens sich radial von demselben wegerstreckt. Die Enden befinden sich dabei in einem Fenster, des die Aufnahmekammer 2a" abdeckenden Verschlußteils 2a' und zwar stützt sich das eine Ende 2e' an einem (unteren) Fensterrand 2a* ab, während dem anderen in geringem Abstand dazu etwa parallel verlaufenden Ende 2e" ein piezoelektrischer Keramik-Aktor 2b' in Form eines Stapels von plattenförmigen Keramikelementen einerseits zugeordnet ist, der sich andererseits an einem dem einen Fensterrand 2a* gegenüberliegenden anderen (oberen) Fensterrand 2a** abstützt. Bei einer über die elektrischen Anschlußleitungen 2b*, 2b** erfolgenden Gleichspannungs-Versorgung, ergibt sich eine als Höhenveränderung sich darstellende Expansion des Stapels der plattenförmigen Keramikelemente, woraus eine Annäherung der beiden Enden des schellenartigen Bauelementes 2e und damit ein Kraftschluß zwischen demselben und dem Rastbolzen 2c resultiert.

In den Fig. 3a bis 3c ist der Einfachheit halber nur ein dem nicht dargestellten Rastbolzen oder einem zylindrischen Abschnitt eines drehbar gehaltenen Schaltgliedes zuzuordnendes, buchsenartiges Bauelement 4 und ein mit demselben kooperierender piezoelektrischer Keramik-Aktor 2b' in Form eines Stapels von plattenförmigen Keramikelementen dargestellt. Das buchsenförmige Bauelement ist dabei mit einer von seinem einen zu seinem anderen Ende verlaufenden, mehrfach in ihrem Verlauf abgewinkelten Schlitzung 4a und mit an seinen beiden Enden wechselseitig vorgenommenen, vom Schlitz ausgehenden Aussparungen 4b', 4b" versehen, so daß eine den beiden Enden des Stapel zugeordnete Kraftübertragungsvorrichtung 5 gegenläufig zwei gleich große Kraftkomponenten auf das buchsenförmige Bauelement ausübt.

Natürlich kann das buchsenartige Bauelement auch so ausgestaltet und derart dem piezoelektrischen Keramik-Aktor zugeordnet sein, daß das Bauelement im Ruhezustand einen Kraftschluß mit dem damit kooperierenden Teil bildet, der dann bei z. B. über den Gangwahlhebel eines Kraftfahrzeugs erfolgender elektrischer Verbindung des piezoelektrischen Keramik-Aktors mit der Gleichspannungs-Versorgung aufgehoben wird.

In Fig. 4 ist schließlich eine Blockieranordnung 2 für ein drehbar angeordnetes Schaltglied 1' dargestellt, welches an seinem Umfang mit mehreren Rastausnehmungen 1a' für einen damit kooperierenden Rastbolzen 2c versehen ist. Die u. a. dem Rastbolzen umfassende Blockieranordnung selbst entspricht wiederum der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform, so daß hierauf nicht näher eingegangen werden muß, sondern auf die dazu gemachten Ausführungen verwiesen wird.

Claims (10)

1. Elektrischer Schalter - insbesondere für Kraftfahrzeuge - mit einem über ein manuell verstellbares Betätigungsorgan elektrische Schaltkontaktmittel beeinflussenden, in mehrere Schaltstellungen bringbaren Schaltglied, dessen Verstellung über eine Blockieranordnung in zumindest einer Schaltstellung blockierbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Blockieranordnung (2) aus einem an einer elektrischen Gleichspannungs-Versorgung angeschlossenen piezoelektrischen Keramik-Aktor (2b, 2b') besteht, der un-/mittelbar dem Schaltglied (1, 1') kraft- und/oder formschlüssig zugeordnet ist.

2. Elektrischer Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Keramik-Aktor (2b) hülsenförmig ausgebildet ist und einen in Verstellrichtung des Schaltgliedes (1, 1') bewegbaren Abschnitt desselben im stromlosen Zustand mit einem auf sein Kontraktionsvermögen abgestimmten geringen Spiel umgreift.

3. Elektrischer Schalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltglied (1') drehbeweglich gehalten ist und daß der hülsenförmige Keramik-Aktor (2b) einen um die Drehachse bewegbaren Abschnitt des drehbar gehaltenen Schaltgliedes umgreift.

4. Elektrischer Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Keramik-Aktor (2b') aus einem Stapel von plattenförmigen Keramikelementen gebildet ist, der einerseits sich an einer ortsfesten Stelle abstützt und andererseits einem Ende von einem einen zylindrischen Abschnitt des Schaltgliedes (1') im stromlosen Zustand des Keramik-Aktors mit geringem Spiel umschlingenden, mit seinen beiden etwa parallel zueinander verlaufenden Enden sich auf einer Seite des Abschnitts radial von demselben wegerstreckenden, schellenartigen Bauelement (2e) zugeordnet ist, dessen anderes Ende sich an einem ortsfesten Anschlag abstützt,

5. Elektrischer Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltglied (1, 1') mit zumindest einer in seiner parallel zur Verstellrichtung sich erstreckenden Oberfläche vorhandenen Ausnehmung (1a, 1a') versehen ist, mit der ein Ende (2c') eines Rastbolzens (2c) kooperiert, der dem Keramik-Aktor (2b, 2b') zugeordnet ist.

6. Elektrischer Schalter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmung (1a, 1a') keilförmig ausgeführt ist, in die der unter Federbelastung stehende Rastbolzen (2c) mit seinem einen abgerundeten Ende (2c') eingreift.

7. Elektrischer Schalter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß dem anderen Ende (2c") des Rastbolzens (2c) eine Schraubendruckfeder (2d) zugeordnet ist, die sich mit ihrem dem Rastbolzen (2c) entfernt liegenden Ende an einer ortsfesten Halterung (2a) abstützt.

8. Elektrischer Schalter nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der zylindrisch ausgebildete Rastbolzen (2c) von dem hülsenförmig ausgeführten Keramik-Aktor (2b) mit einem auf sein Kontraktionsvermögen abgestimmten geringen Spiel umfaßt ist.

9. Elektrischer Schalter nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der zylindrisch ausgeführte Rastbolzen (2c) von einem mit seinen beiden etwa parallel zueinander verlaufenden Enden (2e', 2e") sich auf einer Seite des Rastbolzens radial von demselben wegerstreckenden, schellenartigen Bauelement (2e) umfaßt ist, von dem das eine Ende (2e') sich an einem ortsfesten Anschlag (2a*) abstützt und dessen anderes Ende (2e") dem aus einem Stapel von plattenförmigen Keramikelementen bestehenden Keramik-Aktor (2b') einerseits zugeordnet ist, der andererseits sich an einer ortsfesten Stelle (2a**) abstützt.

10. Elektrischer Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Keramik-Aktor (2b') mittels einer präzise ausgeführten Halterung (2a) den das Schaltglied (1) umfassenden Bauelementen in äußerst exakter Weise zugeordnet ist.