DE19953539A1 - Elektronischer Mikroschalter - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft die Realisierung des "elektronischen Mikroschalters", dessen Grundfunktion kompatibel zu den mechanischen Mikroschaltern ist und eine anwendungstechnisch identische Betätigung und Einbaumöglichkeit ermöglicht. Damit wird eine vollständige Austauschbarkeit von mechanischen zu elektronischen Mikroschaltern oder umgekehrt erreicht. Die Lösung des elektronischen Sensors im kompatiblen Mikroschaltergehäuse ist auf vielfältige Weise möglich. Es sind alle elektronischen Sensoren einsetzbar, wie z. B. der Halleffekt, die Photosensortechnik, kapazitiver Sensor, induktiver Näherungsschalter usw., falls vom Einbauraum her geeignet. Auf den beiligenden Figuren 1 und 2 sind die Lösungen unter Verwendung des Halleffekts und der optischen Erkennung dargestellt. Der elektronische Mikroschalter wird dabei in der gleichen Weise betätigt, wie ein mechanischer Schalter. In Fig. 1 ist der Differenzhallsensor mit Permanentmagnet dargestellt, dessen Schaltfunktion durch die Betätigung des Stößels mit dem Metallelement ausgeführt wird und sobald das obere Hallelement erreicht wird, bewirkt die magnetische Ablenkung den Schaltpunkt und der Differenzhall erzeugt ein Ausgangssignal. DOLLAR A Bei der optischen Methode, in Fig. 2 dargestellt, wird der Stößel wie beim mechanischen Mikroschalter betätigt und der Schaltzustand wird erreicht, sobald das Photosperrelement den Lichtdurchgang unterbricht oder zuläßt. Das Photosperrelement wird mit einer präzisen Schlitztechnik realisiert, ...

Description

Die Anwendung von elektronischen Sensoren ist bei immer häufiger auftretenden Anwendungsproblemen sinnvoll, weil mechanische Sensoren nicht die hohe Funktionssicherheit über eine hohe Lebensdauer gewährleisten. Dadurch ergeben sich steigende Anwendungsmöglichkeiten, wo der elektronische Sensor den Vorzug aufgrund von Qualitätsanforderungen erhält.

Die Aufgabenstellung betrifft die Realisierung eines elektronischen Sensors, der als Standardbauteil einsetzbar ist und wobei die Realisierungsart anwendungsbezogen unterschiedlich ist, je nach Umgebungsanforderungen, z. B. berührungslos, mit Stößelbetätigung oder auch als 2-Draht Lösung, um die Anzahl der Leitungen im Pkw zu reduzieren zu reduzieren.

Die Anwendung des Standardhallsensors erfordert im Einbaubereich spezielle Maßnahmen, die kostenintensiv sind oder es wird ein aufwendiger Sensor realisiert, der funktionssicher untergebracht wird. Die Probleme beginnen bei der leichten Beeinflußbarkeit durch magnetischer Ursachen, Temperaturproblemen bis hin zu Verschmutzungen, die ebenfalls zu Funktionsstörungen führen. Die bisherigen Lösungen sind bekannt aus den Anmeldungen, wie z. B. DE 29 31 412 C2 oder DE 40 38 820 A1, wo die oben genannten Probleme teilweise oder gänzlich vorhanden sind. Um die genannten Probleme zu lösen, wurde ein Bauteil von der Baugröße her festgelegt, was die Kompatibilität zu bestehenden mechanischen Schaltern am Markt gewährleistet. Es sind drei Lösungsausführungen an den Fig. 1, 2 und 3 dargestellt.

Fig. 1 ist die Realisierung des elektronischen Sensors mit Stößelbetätigung dargestellt. Hier ist das schwerwiegende Problem der Verschmutzung vollständig gelöst, weil kein metallischer Abrieb oder sonst den Sensor beeinflussende Partikel an die Sensorfläche gelangen können. Der Vorteil der sicheren Funktion und der hohen Lebensdauer wird somit erreicht. Die Funktion ist durch den in einem definierten Winkel gelagerten Differentialhallsensors 2 inklusive des Dauermagnets 1 in Bezug zum Stößel, der einen magnetisch leitendes Element 6 aufweist und beim Betätigen des Stößels durch die Beeinflussung des Differentialhalls ein elektrisches Signal verursacht.

Fig. 2 zeigt die Realisierung des elektronischen Sensors mit der Lösung einer optischen Signalgabe. Die Funktion wird durch die Verwendung einer Lichtschranke erreicht, die mittels des Stößels unterbrochen und freigegeben wird. Daraus ergibt sich die Signalfunktion, die ebenfalls eine hohe Funktionssicherheit gewährleistet. Durch diese Lösung wird die völlige Unempfindlichkeit gegen Verschmutzung erreicht. Der zweite sehr bedeutende Aspekt dieser Lösung ist die absolute Unempfindlichkeit gegen stark magnetische Einflüsse, wo beim Hallsensor natürlich Probleme zu erwarten sind, bzw. aufwendige Schutzmaßnahmen beim Einbauen erforderlich sind.

Mit der Fig. 3 ist ein berührungsloser Sensor auf Basis des Halleffekts, in der Ausführung als Differentialhall dargestellt. Gegenüber bisherigen Lösungen, wie z. B. DE 40 38 820 A1, ist der Differentialhallsensor 7 in einem definierten Winkel zum Annäherungselement 14 gelagert, womit gewährleistet ist, daß ein Hallelement vom Differentialhall stärker durch eine magnetische Ablenkung beeinflußt als das weiter entferntere Hallelement. Die Annäherung kann aus fünf Richtungen, von denen drei in Fig. 3 dargestellt sind, erfolgen. Bei der Annäherung ist gewährleistet, daß im relevanten Schaltbereich der Sensor einen sicheren Schaltzustand aufweist.

Claims (4)

1. Elektronische Mikroschalter für standardisierte Anwendungen im Automobil- und industriellen Bereichen, die jeweils mit einer elektronischen Sensorik versehen, mit einem Schutzgehäuse umgeben sind, auf mechanischer oder berührungsloser Betätigung einen Signalvorgang ausführen und einer definierten Anordnung der Sensoren erfordern, um einen universelles Sensor zu realisieren, dadurch gekennzeichnet, daß die Positionierung der Differentialsensoren in einem definierten Winkel und Position zum Betätigungselement angeordnet sind.

2. Elektronischer Mikroschalter nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoren in Schutzgehäusen, bestehend aus Deckel 5, Dichtung 4 und Gehäuse 9 untergebracht sind.

3. Elektronischer Mikroschalter nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoren als Differentialhallsensor 7 oder als Lichtschranke 11, 13 in einem Gehäuse mit einem externen Betätiger ausgeführt sind.

4. Elektronischer Mikroschalter nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigung des berührungslosen Differentialhalls 7 aus folgenden fünf Richtungen betätigt werden kann, von a nach b, b nach a, c nach d, d nach c und in Richtung e.