DE19922500A1 - Modulare Schaltervorrichtung, insbesondere für Kraftahrzeuge - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schaltervorrichtung, insbesondere für Kraftfahrzeuge, bei der eine Betätigung des Betätigungselements berührungslos erfasst wird und die als Modul ausgebildet ist.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Schaltervorrichtung, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einem von einer Person zu betätigenden Betätigungselement, mit einem vom Betätigungselement geschalteten Schaltelement, mit durch die Schaltung des Schaltelements geöffneten oder geschlossenen Stromwegen und mit einer zwischen dem Schaltelement und dem Betätigungselement vorhandenen berührungslos arbeitenden Einrichtung zur Erfassung einer Betätigung des Betätigungselements.

Aus der US-PS 4,045,667 ist eine gattungsgemäße Schaltervorrichtung bekannt geworden. Die dort beschriebene Lenkstockschaltervorrichtung umfasst im Wesentlichen vier Bauteile, nämlich den optischen Selektor, den elektrooptischen Transceiver, eine Logik-Schaltung sowie das eigentliche Schaltelement. Hierbei werden von dem elektrooptischen Transceiver optische Signale durch einen optischen Leiter zu einem optischen Selektor geführt, welche dort mittels von dem Fahrzeugführer zu betätigenden Betätigungselements so selektiert werden, dass der elektrooptische Transceiver entsprechende Signale erhält. Diese Signale werden über die Logik-Schaltung dem eigentlichen Schaltelement zugeführt, das die Schaltung vornimmt. Diese bekannte Schaltervorrichtung weist jedoch den Nachteil auf, dass wenigstens die eingangs vier genannten separaten Bauteilgruppen in dem Kraftfahrzeug an unterschiedlichen Orten angeordnet sind. Eine solche separate Anordnung der Bauteile wird gemäß der Beschreibungseinleitung gerade gewünscht, um die Verwendung von elektrischen Leitern im Kraftfahrzeug zu vermeiden.

Außerdem weisen herkömmliche Kraftfahrzeugschalter, bei denen eine Schaltung überwiegend durch mechanische Kontaktteile, wie beispielsweise Kontaktbrücken oder Schleiffedern usw. erreicht wird, den Nachteil auf, dass diese Bauteile für Kleinstströme, beispielsweise kleiner 1 mA, nicht funktionssicher genug sind. In der Regel werden in Verbindung mit der ansteigenden Elektronik im Kraftfahrzeug Schalter erforderlich, welche eine sichere Schaltung auch von Kleinstströmen, beispielsweise kleiner 1 mA, geeignet sind.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, eine Schaltervorrichtung, insbesondere für Kraftfahrzeuge, vorzuschlagen, bei welcher ein sicheres Schalten auch von Kleinstströmen gewährleistet ist und/oder die derart ausgebildet ist, dass eine einfache, schnelle und sichere Montage und Demontage der Schaltervorrichtung im Kraftfahrzeug möglich ist.

Zur Lösung der Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass die eingangs genannte Schaltervorrichtung als Modul ausgebildet ist.

Eine solche modulare Schaltervorrichtung hat dabei den Vorteil, dass sie elektrische und mechanische Gerätefunktionen umfasst und einfach zu lösende Schnittstellen zur restlichen Kraftfahrzeugelektrik hat. Insbesondere durch den modularen Aufbau der Schaltervorrichtung ist diese leicht durch Modultausch zu reparieren oder auf zusätzliche Anforderungen um- oder nachzurüsten.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist, dass durch die berührungslos arbeitende Einrichtung zur Erfassung der Betätigung des Betätigungselements ein sicheres und genaues Schalten auch von Kleinstströmen, die beispielsweise kleiner als 1 mA sind, gewährleistet ist.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist zur Erfassung einer Betätigung des Betätigungselements wenigstens eine optoelektrische Einrichtung, insbesondere eine Lichtschrankeneinrichtung, vorhanden. Eine solche Einrichtung weist den Vorteil auf, dass solche optoelektrischen Bauteile eine genaue und sichere Erfassung der Betätigung des Betätigungselements gewährleisten und außerdem kostengünstig sind.

Eine weitere, alternative Ausgestaltung der Erfindung schlägt vor, dass zur Erfassung einer Betätigung des Betätigungs­ elements wenigstens eine elektromagnetische Einrichtung, insbesondere bestehend aus Induktionsmessern bzw. Schutzrohr­ kontakten (Reedkontakte), vorhanden ist. Eine solche Erfassung der Betätigung des Betätigungselements ist ebenfalls sehr genau und sicher sowie kostengünstig zu realisieren, insbesondere durch die Verwendung von bekannten und standardisierten Bauteilen.

Eine vorteilhafte Variante der Erfindung sieht vor, dass die Schaltervorrichtung eine Logik-Schaltung aufweist und dass die Logik-Schaltung aufgrund den entsprechenden Betätigungen des Betätigungselements entsprechende Stromwegverknüpfungen bewirkt. Dadurch wird gewährleistet, dass die Logik-Schaltung eine spezielle Erkennung der Betätigung des Betätigungs­ elements mit einer entsprechenden Stromwegverknüpfung gewährleistet. Besonders vorteilhaft ist hierbei, dass nicht nur eindimensionale, sondern auch zwei- und dreidimensionale Betätigungsvorgänge des Betätigungselements erfasst und entsprechende Stromwegverknüpfungen realisiert werden können.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Schaltervorrichtung eine Grundplatte auf, wobei an der Grundplatte das Schaltelement, die Einrichtung zur Erfassung einer Betätigung des Betätigungselements sowie ggf. die Logik-Schaltung angeordnet ist. Eine solche Anordnung weist den Vorteil auf, dass insbesondere für eine modulare Bauweise der Schaltervorrichtung die verschiedenen Bauteile räumlich nahe zueinander angeordnet sind.

Bei einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Grundplatte wenigstens eine Aussparung aufweist, dass die Einrichtung zur Erfassung einer Betätigung des Betätigungselements weitgehend auf der dem Betätigungselement abgewandten Seite der Grundplatte angeordnet ist und dass die Erfassung einer Betätigung des Betätigungselements durch die, wenigstens eine, Aussparung erfolgt. Dadurch wird eine besonders kompakte Bauweise der Schaltervorrichtung erreicht. Die berührungslose Erfassung durch die Aussparung kann hierbei insbesonders auf optoelektrischem oder auf elektromagnetischem Wege erfolgen.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die Stromwege, insbesondere mittels Stecker, lösbar an dem Modul angeordnet. Dadurch wird eine einfache und schnelle Austauschbarkeit des Moduls erreicht sowie ein einfaches und sicheres Anschließen der entsprechenden Stromwege an das Modul ermöglicht.

Eine erfindungsgemäße Weiterbildung sieht vor, dass die Schaltervorrichtung eine Lenkstockschaltervorrichtung ist. Gerade eine Lenkstockschaltervorrichtung kennt viele Schalterfunktionen, wie beispielsweise die Blinkerfunktionen rechts und links, Auf- und Abblendfunktionen als auch Wischfunktionen für Front- und Heckscheibe. Diese verschiedenen Schalterfunktionen können insbesondere mittels der berührungslosen Erfassung einer Betätigung des Betätigungselements sicher und genau erfasst werden. Auch der modulare Aufbau der Schaltervorrichtung gewährleistet eine einfache und schnelle Austauschbarkeit der Schaltervorrichtung im Schadensfalle.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Betätigungselement horizontal als auch vertikal betätigbar, und die Grundplatte weist zwei Aussparungen auf, wobei über die eine Aussparung weitgehend die vertikale Betätigung und über die andere Aussparung weitgehend die horizontale Betätigung des Betätigungselements erfasst wird. Eine solche Anordnung weist insbesondere den Vorteil auf, dass für jede Betätigungsmöglichkeit des Betätigungselements eine getrennte Erfassung über zwei getrennte Aussparungen erfolgt.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Betätigungselement ein Führungsteil aufweist, welches mit einem damit korrespondierenden Gegenstück eine definierte Betätigungsrichtung und Betätigungsstellung des Betätigungselements gewährleistet. Dadurch wird erreicht, dass nur vorgegebene und vordefinierte Betätigungsstellungen und Betätigungsrichtungen des Betätigungselements möglich sind.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das Führungsteil innerhalb des Moduls angeordnet ist. Dadurch wird eine kompakte Bauweise der Schaltervorrichtung möglich.

Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist die Lagerung des Betätigungselements innerhalb des Moduls angeordnet. Auch hierdurch wird eine sehr kompakte und einfach auszutauschende Schaltervorrichtung bereitgestellt.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Betätigungselement mehrteilig ausgebildet, und zwar so, dass der der Person zugewandte Teil des Bestätigungselements mittels eines lösbaren Verbindungselements, insbesondere einer Rastverbindung, mit dem der Person abgewandten Teil des Betätigungselements verbunden ist. Eine solche Vorrichtung weist den Vorteil auf, dass bei Austausch des Moduls nicht das gesamte Betätigungselement mit ausgetauscht werden muss, sondern jeweils nur der unmittelbar an dem Modul angeordneten Teil des Betätigungselements. Der der Person zugewandte Teil des Betätigungselements kann erfindungsgemäß vorteilhafterweise wiederverwendet werden.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Einzelheiten der Erfindung sind der folgenden Beschreibung zu entnehmen, in der die Erfindung anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher beschrieben und erläutert ist.

Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Schaltervorrichtung;

Fig. 2 eine erfindungsgemäße Schaltervorrichtung in perspektivischer Darstellung;

Fig. 3 einen Ausschnitt der Schaltervorrichtung nach Fig. 2 mit einem Lagerbock eines Betätigungselements und mit zwei Schwenkelementen in Draufsicht und

Fig. 4 zwei Schwenkelemente in Seitenansicht.

Die Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen modularen Schaltervorrichtung 1 mit einem Betätigungselement 2, welches grundsätzlich in beliebige Richtungen schaltbar ist, so beispielsweise vertikal, horizontal und drehbar. Das Betätigungselement 2 weist hierbei zwei Teilabschnitte auf, nämlich der der schaltenden Person zugewandte Teil mit dem Schalthebel 3 sowie der der modularen Schaltervorrichtung 1 zugewandte Teil mit einem Lagerungsabschnitt 4 des Betätigungselements 2. Die beiden Teile 3 und 4 sind hierbei über ein Verbindungselement 5 miteinander verbunden, was beispielsweise eine Rastverbindung sein kann. Der innerhalb des Moduls 1 liegende Lagerungsabschnitt 4 des Betätigungselements 2 ist mittels einer Lagerung 6 derart gelagert, dass eine entsprechende freie Betätigung des Betätigungselements 2 ermöglicht wird. Das freie, innerhalb der modularen Schaltvorrichtung 1, liegende Ende des Betätigungselements 2, korrespondiert hierbei mit einer berührungslos arbeitenden Einrichtung 7 zur Erfassung der Betätigung des Betätigungselements 2. Diese Einrichtung 7 kann beispielsweise elektromagnetisch, insbesondere unter Verwendung von Induktionsmessern bzw. Schutzrohrkontakten (Reedkontakte), oder optoelektrisch, insbesondere mittels einer Lichtschranke, arbeiten.

Wie aus Fig. 1 deutlich ersichtlich ist, ist der Erfasseinrichtung 7 eine Logik-Schaltung 8 nachgeschaltet. Aufgrund der Informationen einer Betätigung des Betätigungselements 2 über die Erfasseinrichtung 7 bewirkt die Logik-Schaltung 8 eine entsprechende Verknüpfung von an der Schaltvorrichtung 1 anliegenden Stromwegen 10. Die Stromwegverknüpfungen werden mittels zwei dargestellten Schaltelementen 9 realisiert. Die Verbindung der Stromwege 10 mit der modularen Schaltvorrichtung 1 erfolgt über Steckerkontakte 11. Die Schaltelemente 9 und die Stromwege 10 können dabei derart ausgebildet sein, dass sie insbesondere für Kleinstströme, beispielsweise kleiner 1 mA, geeignet sind.

In Fig. 2 ist die modulare Schaltvorrichtung 1 in perspektivischer Darstellung gezeigt. Das Betätigungselement 2 ist dabei derart dargestellt, dass lediglich der Lagerungsabschnitt 4 des Betätigungselements 2 gezeigt ist. Dieser Lagerungsabschnitt 4 weist das Verbindungselement 5 auf, welches durch Aufrasten eines nicht dargestellten Schalthebels den Schalthebel mit dem Lagerungsabschnitt 4 verbindet. Der Lagerungsabschnitt 4 des Betätigungselements 2 ist dabei mittels der Lagerung 6 innerhalb der modularen Schaltvorrichtung 1 auf einer Grundplatte 12 derart gelagert, dass eine vertikale als auch eine horizontale Schwenkbewegung des Betätigungselements 2 um die Lagerachsen der Lagerung 6 ermöglicht wird. Dazu sieht die Lagerung 6 einen auf der Grundplatte 12 senkrecht stehenden, nach oben geöffneten, Lagerbock 13 vor, der um seine auf der Grundplatte 12 senkrecht stehende Längsachse drehbar gelagert ist. Der nach oben geöffnete Lagerbock 13 nimmt dabei das Betätigungselement 2 auf, wobei es mittels eines Lagerstifts 14 um dessen Achse drehbar in dem Lagerbock 13 gelagert ist.

Das innerhalb der modularen Schaltvorrichtung 1 angeordnete freie Ende des Betätigungselements 2 weist ein Führungsteil 15 auf, welches mit einem nicht dargestellten korrespondierenden Gegenstück eine definierte Betätigungsrichtung und Betätigungsstellung des Betätigungselements 2 ermöglicht.

Wie in Fig. 2 deutlich zu erkennen ist, sind an der Lagerung 6 zwei Schwenkelemente 16 und 17 derart angeordnet, dass das Schwenkelement 16 bei einer vertikalen Bewegung des Betätigungselements 2 verschwenkt und dass das Schwenkelement 17 bei einer horizontalen Bewegung des Betätigungselements um die jeweilige Lagerachse der Lagerung 6 verschwenkt wird. Das Schwenkelement 16 ist dabei an dem Lagerstift 14 drehfest angebracht. Das Schwenkelement 17 hingegen ist mittels eines weiteren Stiftes an dem Lagerbock 13 um dessen Längsachse drehfest angeordnet. Außerdem sind an der der Grundplatte 12 zugewandten Stirnflächen der Schwenkelemente 16 und 17 Reflektorelemente 18 angeordnet. Die Grundplatte 12 weist im Bereich der ihr zugewandten, die Reflektoren 18 aufweisenden, Stirnflächen der Schwenkelemente 16 und 17 zwei Aussparungen 19 auf.

Auf der der Lagerung 6 abgewandten Seite der Grundplatte 12 ist eine Leiterplatte 20 angeordnet, auf welcher nicht dargestellte optoelektrische Bauteile vorhanden sind. Diese optoelektrischen Bauteile wirken durch die Aussparungen 19 mit den Reflektorelementen 18 derart zusammen, dass sie ein Schwenken der Schwenkelemente 17 bei einer Betätigung des Betätigungselements 2 erfassen. Aufgrund eines Verschwenkens der Schwenkelemente 16 oder 17 kann mittels der in Fig. 2 nicht dargestellten, auf der Leiterplatte 20 angeordneten Logik-Schaltung sowie zugehörigen, ebenfalls nicht dargestellten Schaltelementen eine entsprechende Schaltung vorgenommen werden. Ein auf die Leiterplatte 20 aufsteckbarer Stecker 21 verbindet hierbei mittels der modularen Schaltvorrichtung 1 in Kontakt zu bringende Stromwege 10 mit dem aufgrund der Schaltung zu aktivierenden oder zu deaktivierenden elektrisch oder elektronischen Bauteilen, wie beispielsweise Blinker oder Wischanlagen oder deren Steuerungen.

Die in Fig. 2 dargestellte modulare Schaltvorrichtung 1 eignet sich insbesondere als Lenkstockschaltervorrichtung in einem Kraftfahrzeug. Eine derartige Schaltervorrichtung ist einfach und schnell zu montieren und zu demontieren. Sie stellt eine optimale Verbindung von einer mechanischen Betätigung eines Schalters und einer optoelektronischen Erfassung der Schalterbetätigung dar, wobei eine sichere Schaltung auch von Kleinstströmen kleiner 1 mA gewährleistet wird. Außerdem arbeitet die erfindungsgemäße Schaltervorrichtung nahezu verschleißfrei.

In Fig. 3 sind der in Fig. 2 dargestellte Lagerbock 13 zur Aufnahme des hier nicht dargestellten Betätigungselements 2 sowie die zwei Schwenkelemente 16 und 17 in Draufsicht dargestellt. Wie deutlich in dieser Ansicht zu erkennen ist, sind die beiden Schwenkelemente 16 und 17 um die auf der Grundplatte 12 senkrecht stehenden Längsachse des Lagerbocks 13 ringsegmentförmig gebogen. Dadurch wird gewährleistet, dass die Schwenkelemente 16 und 17 bei einem horizontalen Betätigen des Betätigungselements 2 stets von der Erfasseinrichtung 7 durch die, in dieser Figur nicht dargestellten, Aussparungen 19 erfasst werden und nicht durch Drehung des Lagerbocks 13 von der Aussparung 19, und damit aus dem Erfassbereich der Erfasseinrichtung 7, weggedreht werden.

In Fig. 4 sind die beiden möglichen Ausführungsformen der Schwenkelemente 16 und 17 in Seitenansicht dargestellt. Die Stirnfläche des um die auf der Grundplatte 12 senkrecht stehenden Drehachse der Lagerung 6 schwenkbaren Schwenkelements 17 ist dabei parallel zu der Grundplatte 12 ausgebildet. Dagegen ist die der Grundplatte 12 zugewandte Stirnfläche des um den Lagerstift 14 schwenkbaren Schwenkelements 16 um die Längsachse des Lagerstifts 14 gekrümmt. Durch eine solche Geometrie der beiden Schwenkelemente 16 und 17 wird gewährleistet, dass der Abstand der Reflektorelemente 18 zu den in der Grundplatte 12 angeordneten Aussparungen 19 auch beim Betätigen des Betätigungselements 2 in vertikaler Ebene weitgehend konstant bleibt.

Die Reflektoren 18 bestehen dabei aus verschiedenen Reflektorzonen, die durch eine entsprechende Strichelung in den Fig. 2 und 4 angedeutet sind. Wird der Reflektor 18 verschwenkt, so hat dies eine relative Verschiebung der Reflektorzonen bezüglich des Erfassbereichs der Erfasseinrichtung 7 zur Folge. Dadurch wird eine genaue und sichere Erfassung der Stellung der Schwenkelemente 16 und 17 und deren Reflektoren 18 durch die Aussparungen 19 mittels der Erfasseinrichtung 7 möglich.

Alle in der Beschreibung, den nachfolgenden Ansprüchen und der Zeichnung dargestellten Merkmale können, sowohl einzeln, als auch in beliebiger Kombination, miteinander erfindungswesentlich sein.

Claims (13)

1. Schaltervorrichtung, insbesondere für Kraftfahrzeuge mit einem von einer Person zu betätigenden Betätigungselement (2), mit einem vom Betätigungselement (2) geschalteten Schaltelement (9), mit durch die Schaltung des Schaltelements (9) geöffneten oder geschlossenen Stromwegen (10) und mit einer zwischen dem Schaltelement (1) und dem Betätigungselement (2) vorhandenen berührungslos arbeitenden Einrichtung (7) zur Erfassung einer Betätigung des Betätigungselements (2), dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltervorrichtung (1) als Modul ausgebildet ist.

2. Schaltervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erfassung einer Betätigung des Betätigungselements wenigstens eine optoelektrische Einrichtung, insbesondere eine Lichtschrankeneinrichtung, vorhanden ist.

3. Schaltervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erfassung einer Betätigung des Betätigungselements wenigstens eine elektromagnetische Einrichtung, insbesondere Induktionsmesser bzw. Schutzrohrkontakte (Reedkontakte), vorhanden ist.

4. Schaltervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltervorrichtung (1) eine Logik-Schaltung (8) aufweist und dass die Logik-Schaltung (8) aufgrund der entsprechenden Betätigung des Betätigungselements (2) entsprechende Stromwegverknüpfungen bewirkt.

5. Schaltervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltervorrichtung (1) eine Grundplatte (12) aufweist und dass an der Grundplatte (12) das Schaltelement (9), die Einrichtung (7) zur Erfassung einer Betätigung des Betätigungselements (2) und gegebenenfalls die Logik- Schaltung (8) angeordnet ist.

6. Schaltervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundplatte (12) wenigstens eine Aussparung (19) aufweist, dass die Einrichtung (7) zur Erfassung einer Betätigung des Betätigungselements (2) weitgehend auf der dem Betätigungselement (2) abgewandten Seite der Grundplatte (12) angeordnet ist und dass die Erfassung einer Betätigung des Betätigungselements (2) durch die wenigstens eine Aussparungen (19) erfolgt.

7. Schaltervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromwege (10), insbesondere mittels Stecker (21), lösbar an der Schaltervorrichtung (1) angeordnet sind.

8. Schaltervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltervorrichtung (1) eine Lenkstockschaltervorrichtung ist.

9. Schaltervorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Betätigungselement (2) horizontal als auch vertikal betätigbar ist, dass die Grundplatte (12) zwei Aussparungen (19) aufweist und dass über die eine Aussparung (19) im wesentlichen die vertikale Betätigung und über die andere Aussparung im wesentlichen die horizontale Betätigung des Betätigungselements erfasst wird.

10. Schaltervorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Betätigungselement (2) ein Führungsteil (15) aufweist, welches mit einem damit korrespondierenden Gegenstück eine definierte Betätigungsrichtung und Betätigungsstellung des Betätigungselements (2) bewirkt.

11. Schaltervorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Führungsteil (15) innerhalb der Schaltervorrichtung (1) angeordnet ist.

12. Schaltervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Betätigungselement (2) mittels einer Lagerung (6) auf einer Grundplatte (12) angeordnet ist.

13. Schaltervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Betätigungselement (2) mehrteilig ausgebildet ist und dass der der Person zugewandte Teil (3) des Betätigungselements (2) mittels eines Verbindungselements (5), inbesondere einer Rastverbindung, mit dem der Person abgewandten Teil (4) des Betätigungselements verbunden ist.