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Die
Erfindung betrifft eine magnetische Schaltvorrichtung mit einer
ersten Schalteinrichtung, die mit einem beweglichen mit einer Kontaktbrücke verbundenen
Magneten versehen ist, und mit einer zweiten Schalteinrichtung,
die mit einem Magneten versehen ist, der mit einem beweglichen Schaltglied verbunden
ist. Die Erfindung betrifft auch eine magnetische Schaltvorrichtung
zum Herstellen einer elektrischen Verbindung zwischen einem ersten
beweglichen oder feststehenden Element und einem zweiten beweglichen
oder feststehenden Element, insbesondere einer Fahrzeugtür und einem
Fahrzeugrahmen.
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Insbesondere
im Fahrzeugbau ist es erforderlich, einen bestimmten Schaltzustand
zwischen dem Fahrzeug bzw. dem Fahrzeugrahmen und einem beweglichen
Teil des Fahrzeugs, wie z. B. einer Tür, einer Heckklappe, einem
Kofferraumdeckel oder einer Motorhaube, einzustellen. Dabei sollen
auch Schaltvorgänge
zuverlässig
durchgeführt
oder auch Zustandssignalanzeigen zuverlässig angezeigt werden. So soll
z. B. beim Öffnen
einer Tür,
einer Heckklappe oder eines Kofferraumdeckels eine Beleuchtung eingeschaltet
werden, die nach Schließen
der Tür,
der Heckklappe oder dem Kofferraumdeckel wieder zuverlässig erlischt.
Auf ähnliche
Weise soll auch ein Zustandssignal nach Art eines Sensors erzeugt werden,
der die Stellung des beweglichen Teiles zu dem Fahrzeug anzeigt,
wie z. B. die Anzeige einer offenstehenden Türe am Armaturenbrett des Fahrers.
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Die
bekannten elektrischen Schalt- und Zustandsanzeigevorrichtungen
bestehen häufig
aus einem Mikroschalter, der beim Öffnen und Schließen des
beweglichen Teils anspricht und gleichzeitig auch eine elektrische
Verbindung herstellt oder unterbricht. In einer Funktion als Zustandsanzeige
meldet die Vorrichtung z. B. eine offene Türe.
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Nachteilig
für eine
einwandfreie Funktion der bekannten Schaltvorrichtungen ist jedoch,
dass die beweglichen Teile zumeist elastisch über Dichtungen mit dem Fahrzeug
verbunden sind. Dies bedeutet, im Fahrzustand können Relativbewegungen zwischen dem
beweglichen Teil und dem Fahrzeug und auch Vibrationen entstehen.
Wenn diese Relativbewegungen oder Vibrationen sehr stark sind, kann
es passieren, dass die Schalt- oder Zustandsanzeigevorrichtung trotz
Schließstellung
anspricht und eine angebliche Zustandsänderung anzeigt, wie zum Beispiel mit
einem Flackern der Innenbeleuchtung oder der Anzeige einer angeblich
offenen Tür.
Diese Gefahr ist insbesondere bei Schiebetüren von Fahrzeugen gegeben,
bei denen zwei unterschiedliche Bewegungsabläufe auftreten, nämlich in
einem ersten Schritt ein Schiebevorgang und anschließend während die
Tür im
hinteren Bereich noch ausgeschwenkt ist, ein Einschwenkvorgang,
wobei beim letzten Einschwenkvorgang noch eine geringfügige Schiebebewegung
der Tür
in Fahrzeuglängsrichtung stattfindet.
Erst anschließend
soll dann die Schalteinrichtung ansprechen.
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Wenn
aufgrund von Vibrationen oder auch von Toleranzen im Fahrbetrieb
ein zu großes
Spiel innerhalb des Bereiches des letzten Schiebevorgangs, der einige
Millimeter betragen kann, auftritt, kann z. B. die Schaltvorrichtung
fälschlicherweise
ansprechen.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung
der eingangs erwähnten
Art zu schaffen, mit der von einem bestimmten Schaltzustand aus
ein zuverlässiger
Schaltvorgang ausgeführt
wird, wobei jedoch auch bei Auftreten von Vibrationen oder Relativbewegungen
zwischen einzelnen Elementen der gewünschte Schaltzustand, z. B.
eine elektrische Verbindung oder eine Anzeige, bestehen bleibt.
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Erfindungsgemäß wird diese
Aufgabe in einer ersten Realisierung durch die in Anspruch 1 genannten
Merkmale gelöst.
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Erfindungsgemäß wird die
Zuordnung der Schalteinrichtungsteile und deren Kontaktierung so gewählt, dass
sich unterschiedliche Ein- und Ausschaltpunkte derart ergeben, dass
nach Herstellen eines ersten magnetischen Schaltzustandes der zweite
Schaltzustand, z. B. ein Öffnen
bzw. voneinander Wegbewegen der Schalteinrichtungsteile, erst zu
einem späteren
Zeitpunkt eintritt bzw. dass die beiden Schalteinrichtungsteile
sich erst nach größeren Verschiebungen
wieder voneinander trennen. Es ergibt sich praktisch eine Art Hysterese
zwischen dem Einschaltpunkt und dem Ausschaltpunkt.
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Mit
anderen Worten: der erste Schaltzustand erfolgt durch eine entsprechende
Bewegung des beweglichen Schaltgliedes weitgehend exakt und definiert
in einer bestimmten Position, während
der zweite Schaltzustand sich erst nach einem wunschgemäß voreingestellten
Bewegungsspiel der beiden Schalteinrichtungen relativ zueinander
einstellt.
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Durch
diese Ausgestaltung ist es z. B. möglich, einen elektrischen Kontakt
oder einen Anzeigezustand bei Relativbewegungen oder Vibrationen zwischen
den Elementen, deren Zustand kontrolliert werden soll, wie z. B.
zwischen einer Türe
und einem Fahrzeugrahmen, länger
beizuhalten, so dass es nicht zu unbeabsichtigten Schaltzuständen kommt, wie
dies beim Stand der Technik der Fall ist.
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Die
Art der Kontaktierung ist dabei beliebig und richtet sich nach dem
jeweiligen Anwendungsfall. So kann z. B. der erste exakte Schaltzustand durch
ein Öffnen
von Kontakten aufgrund Entfernung der Kontaktbrücke, die die Kontaktverbindung
herstellt, von einem Kontaktglied und ein zweiter Schaltzustand,
in diesem Fall ein Schließen
der Kontakte, erst nach Überwindung
eines vorgegebenen Spiels erfolgen. Selbstverständlich ist hier auch die umgekehrte
Schaltung mit einem exakten Schließen der Kontakte und einem "verzögerten" Öffnen der Kontakte möglich.
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Zur
Spieleinstellung kann man erfindungsgemäß den Abstand des beweglichen
mit der Kontaktbrücke
verbundenen Magneten zu der Trennplatte einstellen. Dies kann z.
B. durch Verändern
der Lage des oder der Magnete zueinander und/oder der Lage der Trennplatte
erfolgen.
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Ein
weiterer Vorteil der Erfindung gegenüber dem Stand der Technik besteht
darin, dass man die magnetische Schaltvorrichtung mit den beiden Schalteinrichtungen
gemeinsam in einem Gehäuse anordnen
kann, aus dem dann lediglich das Schaltglied ragt.
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Durch
diese Ausgestaltung lässt
sich eine Vormontage für
die gesamte Schaltvorrichtung durchführen, wobei es abschließend lediglich
nur noch erforderlich ist, das Schaltglied einem dieses betätigenden
Mitnahmeglied zuzuordnen.
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Erfindungsgemäß kann das
Schaltglied z. B. als Schaltstößel ausgebildet
sein.
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Die
Form der Trennplatte aus ferromagnetischem bzw. magnetischem Material,
z. B. einer Weicheisenplatte, kann beliebig sein und richtet sich nach
dem jeweiligen Anwendungsschaltpunkt. Wesentlich ist lediglich,
dass sie kleiner ist als die einander zugekehrten Stirnflächen der
Magnete.
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Auf
diese Ausgestaltung und der Form der Trennplatte im Verhältnis zu
den Magneten basiert der Kern der Erfindung. Würde die Trennplatte gleich groß oder größer sein
als die einander zugekehrten Stirnflächen der Magnete, könnten die
Abstoßungskräfte aufgrund
der gleichen Polarität
nicht wirken. Hierzu muss die Trennplatte zumindest geringfügig kleiner
ausgebildet sein, damit die magnetischen Feldlinien entsprechend gegen
den jeweils anderen Magneten an der Trennplatte vorbei wirken können.
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Größe und Form
der Trennplatte richtet sich dabei nach dem jeweiligen Anwendungsfall.
So wird sich z. B. bei Magneten mit kreisförmigen Stirnflächen und
einer kreisförmigen
oder einer rechteckigen Trennplatte in mittiger Anordnung mit beidseitig gleich
großen
freien Kreissegmenten zum Durchtritt der magnetischen Feldlinien
eine symmetrische Abstoßung
ergeben. Bei einer unsymmetrischen Anordnung der Trennplatte gegenüber den
Stirnflächen können entsprechend
unsymmetrische Abstoßungskräfte, wie
z. B. auch Kippkräfte,
realisiert werden.
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Anstelle
einer geradlinigen Bewegung der Magnete zu- bzw. gegeneinander lassen sich auch andere
Bewegungsrichtungen der Magnete erreichen.
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Wenn
in einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen ist,
dass die erste Schalteinrichtung mit dem Magneten an einem Schwenkhebel angeordnet
ist, lassen sich entsprechend ein oder beide Magnete auf einer Kurven-
bzw. Kreisbahn gegeneinander verschwenken. In diesem Fall wird man die
Kontaktbrücke
an dem Schwenkhebel anordnen, wobei der Magnet, der an den Schwenkhebel
angeordnet ist, eine Kreisbahn beschreibt.
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Bei
einer Anordnung der erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung in einem
Fahrzeug wird man im Allgemeinen die beiden Schalteinrichtungen
in einem gemeinsamen Gehäuse
anbringen, das in einem feststehenden Fahrzeugteil, z. B. der Karosserie,
eingebaut ist, wobei ein Mitnahmeglied oder ein Betätigungsglied,
das in dem beweglichen Fahrzeugteil, z. B. einer Tür, angeordnet
ist, das bewegliche Schaltglied, z. B. einen Schaltstößel, entsprechend betätigt.
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In
einer weiteren erfindungsgemäßen Lösung werden
entsprechend Anspruch 15 anstelle der Verwendung von magnetischen
Abstoßungskräften magnetische
Anziehungskräfte
verwendet.
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Auch
bei dieser Ausgestaltung erfolgt der erste Schaltzustand an einem
relativ genau vorgegebenen Schaltpunkt, während der zweite Schaltzustand
mit einer Trennung der beiden sich anziehenden Magnete erst nach
einem vorgegebenen Spiel erfolgt.
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Eine
sehr vorteilhafte konstruktive Ausgestaltung kann bei dieser Lösung darin
bestehen, dass eines der beiden Schalteinrichtungsteile mit einem beweglichen
Magnetschlitten versehen ist, der den wenigstens einen Magneten
oder das magnetische Kontaktteil aufweist.
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Dadurch,
dass eines der beiden Schalteinrichtungsteile mit einem beweglichen
Magnetschlitten zur Herstellung einer elektrischen Verbindung versehen
ist, ist es aufgrund der Beweglichkeit des Magnetschlittens möglich, den
elektrischen Kontakt bei Relativbewegungen oder Vibrationen zwischen den
beiden Elementen, zum Beispiel zwischen einer Tür und einem Fahrzeugrahmen,
wunschgemäß noch etwas
länger
zu halten, weil der Magnetschlitten im Fahrzeugrahmen innerhalb
seines Bewegungsspielraums dem sich entfernenden beweglichen Teil, zum
Beispiel der Fahrzeugtür,
entsprechend folgen kann, bevor der Kontakt unterbrochen wird.
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Selbstverständlich ist
jedoch auch die umgekehrte Anordnung der beiden Schalteinrichtungsteile möglich, d.
h. dass das Schalteinrichtungsteil mit dem Magnetschlitten in dem
beweglichen Teil, zum Beispiel der Türe, angeordnet ist.
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Damit
exakte und stets gleichbleibende Schaltpunkte gegeben sind, kann
vorgesehen sein, dass der Magnetschlitten im kontaktlosen Ruhezustand
an einem Rückhaltemagneten
oder einem magnetischen Rückhalteglied
anliegt.
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Eine
sehr vorteilhafte konstruktive Ausgestaltung kann darin bestehen,
dass das Schaltgehäuse
mit wenigstens einem Anschlag versehen ist, der eine Wegbegrenzung
für den
Magnetschlitten darstellt, wobei die Lage des Anschlags so gewählt ist, dass
eine Kontaktierung mit dem anderen Schalteinrichtungsteil nach einem
Abstand X, der einem Abstand zwischen dem beweglichen Magnetschlitten und
dem Rückhaltemagneten
oder magnetischen Rückhalteglied
entspricht, stattfindet, wobei nach dem Abstand X noch ein Abstand
Y zwischen dem Magnetschlitten und dem Anschlag vorhanden ist, innerhalb
dessen die Kontaktierung zwischen den beiden Schalteinrichtungsteilen
aufrecht erhalten bleibt.
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Bei
einer entsprechenden Ausgestaltung und Lage des Schalteinrichtungsteiles
mit dem Magnetschlitten im Inneren des Schaltgehäuses lässt sich als maximale Bewegungsmöglichkeit
für den Magnetschlitten
und damit für
einen Erhalt der Schaltverbindung der Abstand X und der Abstand
Y als Gesamtweg addieren.
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Zum
Toleranzausgleich und eventuell auch zur Anpassung an unterschiedliche
Fahrzeugtypen ist es von Vorteil, wenn die Abstände X und Y einstellbar sind.
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Für eine Einstellbarkeit
sind die verschiedensten konstruktiven Maßnahmen möglich, wie zum Beispiel für den Abstand
X unterschiedlich dicke Rückhaltemagnete
oder magnetische Rückhalteglieder
oder für
den Abstand Y eine Verstellbarkeit des wenigstens einen Anschlags.
In gleicher Weise kann auch die Wandstärke bzw. die Dicke des Magnetschlittens
in Bewegungsrichtung entsprechend verändert werden.
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Zur
Herstellung einer elektrischen Verbindung oder eines Schaltzustandssignals
zwischen den beiden Elementen kann vorgesehen sein, dass ein Schalteinrichtungsteil
wenigstens zwei auf Abstand voneinander angeordnete Kontaktelemente aufweist,
wobei das andere Schalteinrichtungsteil mit einer Kontaktbrücke versehen
ist, die bei einer Kontaktierung der beiden Schalteinrichtungsteile
die wenigstens zwei Kontaktelemente kurzschließt.
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Alternativ
dazu kann selbstverständlich
jedoch auch vorgesehen sein, dass ein Schalteinrichtungsteil wenigstens
zwei Kontaktelemente aufweist, die bei einer Kontaktierung mit dem
anderen Schalteinrichtungsteil wenigstens zwei Gegenkontaktelemente
kontaktieren.
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Nachfolgend
sind Ausführungsbeispiele
der Erfindung anhand der Zeichnung prinzipmäßig beschrieben.
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Es
zeigt:
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1 eine
Seitenansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung
in einem geschlossenen Schaltungszustand;
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2 die
Schaltvorrichtung nach der 1 im offenen
Schaltungszustand;
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3 eine
vergrößerte Darstellung
in einem Schnitt nach der Linie III-III der 1;
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4 und
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5 das
Ausführungsbeispiel
nach den 1 und 2 mit umgekehrten
Schaltungszuständen;
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6 ein
weiteres Ausführungsbeispiel
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
in Seitenansicht mit einem Schwenkhebel bei geöffnetem Schließkontakt;
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7 das
Ausführungsbeispiel
nach der 6 mit geschlossenem Schließkontakt;
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8 eine
Prinzipdarstellung verschiedener Auslösebewegungen;
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9 ein
Hysterese-Diagramm;
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10 eine
Seitenansicht einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung, wobei
ein bewegliches Element einem feststehenden Element angenähert wird;
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11 die
elektrische Verbindungsvorrichtung nach der 10 mit
den beiden Schalteinrichtungsteilen in geschlossenem Zustand;
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12 die
elektrische Verbindungsvorrichtung nach den 10 und 11 in
dem Zustand, in welchem sich das bewegliche Element wieder von dem
feststehenden Element entfernt; und
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13 eine
Ansicht eines Schalteinrichtungsteils mit einem Magnetschlitten
aus Pfeilrichtung A in der 10.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
ist anhand eines Beispiels für
ein Fahrzeug beschrieben, wobei als feststehendes Element ein Teil
des Fahrzeugs bzw. des Fahrzeugrahmens 1 und ein bewegliches
Element eine Tür,
zum Beispiel eine Schiebetür 2,
des Fahrzeugs darstellen soll. Selbstverständlich ist die erfindungsgemäße Vorrichtung
jedoch auch für
andere Elemente geeignet, bei denen Relativbewegungen oder Vibrationen
zwischen einem ersten Element und einem zweiten Element auftreten oder
große
Toleranzen vorhanden sein können. Ebenso
können
gegebenenfalls auch beide Elemente beweglich zueinander sein.
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Weitere
Anwendungsgebiete sind zum Beispiel Maschinen, Apparate und Geräte, die
starken Vibrationen unterworfen sind oder die ebenfalls in fahrbaren
Anlagen, Maschinen und dergleichen angeordnet sind. Anstelle der
Herstellung einer elektrischen Verbindung oder eines bestimmten
Schaltzustandes kann die erfindungsgemäße Vorrichtung bei Bedarf auch
für mechanische
Schaltun gen verwendet werden. So können auf diese Weise unter
anderem mechanische Verriegelungen, z. B. von Türen oder Kofferschlösser, vorgenommen
werden.
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Die
erfindungsgemäße magnetische
Schaltvorrichtung zum Herstellen eines elektrischen Zustandes oder
Ansteuerung einer Anzeige weist eine erste Schalteinrichtung 3 auf,
die eine Kontaktbrücke 4 und
einen verschiebbaren Magneten 5 aufweist. Die Kontaktbrücke 4 ist
an einer Einfassung, die nicht magnetisch und nicht elektrisch leitend
ist, auf der von einer zweiten Schalteinrichtung 6 abgewandten Seite
des Magneten 5 angeordnet. Die zweite Schalteinrichtung 6 ist
ebenfalls mit einem Magneten 7 versehen. Der Magnet 7 mit
seiner ebenfalls nicht magnetischen Einfassung ist mit einem beweglichen Schaltglied
in Form eines Schaltstößels 8 versehen. Zwischen
den beiden Magneten 5 und 7, deren Polarität so angeordnet
ist, dass auf den einander zugekehrten Stirnflächen 5a und 7a die
gleiche Polarität, im
vorliegenden Fall jeweils ein Südpol,
vorgesehen ist, ist eine Trennplatte 9 aus ferromagnetischem
Material positioniert.
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Die
beiden Magnete 5 und 7 besitzen kreisförmige Stirnflächen 5a und 7a.
Die Trennplatte 9 ist als Rechteck ausgebildet, wobei die
kürzere
Seite schmäler
ist als jeweils der Durchmesser der Stirnflächen 5a und 7a der
Magnete 5 und 7. Aus der 3 ist ersichtlich,
dass auf diese Weise zwei symmetrische Kreisflächenabschnitte der Stirnflächen 5a und 7a jeweils
nicht abgedeckt sind.
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Die
beiden Schalteinrichtungen 3 und 6 und die Trennplatte 9 sind
gemeinsam in einem Gehäuse 10 angeordnet.
Der Schaltstößel 8 ragt
mit seinem freien Ende aus einer stirnseitigen Öffnung des Gehäuses 10 heraus.
Auf der gegenüberliegenden
Seite des Gehäuses 10 ist
ein Kontaktglied 11 angeordnet, das mit Anschlusskontakten 12 und 13 und
einem dazwischen liegenden Isolierungsteil 14, z. B. aus
Kunststoff, versehen ist. Von den Anschlusskontakten 12 und 13 zweigen
in nicht näher
dargestellter Weise Kontaktleitungen 15 und 16 ab.
Die Kontaktbrücke 4 ist
auf der von der Stirnfläche 5a abgewandten
Seite angeordnet. Befindet sich der linear bewegbare Magnet 5 in
seiner von dem anderen Magneten 7 abgewandten zurückgeschobenen
Position, so liegt gemäß 1 die
Kontaktbrücke 4 an
dem Kontaktglied 11 an, wobei das Isolierungsteil 14 überbrückt und
auf diese Weise ein elektrischer Kontakt zu den Anschlusskontakten 12 und 13 hergestellt wird.
Dies bedeutet, in diesem als ersten Schaltungszustand bezeichneten
Zustand ist eine elektrische Verbindung zwischen den Leitungen 15 und 16 gegeben.
Auf diese Weise wird eine elektrische Verbindung zu einem Verbraucher,
z. B. einer Beleuchtungseinrichtung, oder ein elektrischer Steuerimpuls erzeugt.
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Die
Anlage der Kontaktbrücke 4 an
dem Kontaktglied 11 wurde aufgrund der Positionierung des Magneten 7 mit
einer direkten Anlage an der Trennplatte 9 aufgrund der
magnetischen Abstoßungskräfte erreicht.
Die Anlage des Magneten 7 an der Trennplatte 9 wird
durch ein Betätigungsglied,
das den Schaltstößel 8 entsprechend
linear in Pfeilrichtung A verschiebt, erreicht. Das Betätigungsglied
kann ein einfaches Mitnahmeglied in Form eines Schaltstiftes 17 (gestrichelte
Darstellung in 1) sein, der bei dem Ausführungsbeispiel
in der Tür 2 angeordnet
ist. Der Schaltstift 17 betätigt durch seine lineare Bewegung
den Schaltstößel 8.
Bei einer Bewegung in Pfeilrichtung (bei dem Ausführungsbeispiel
nach links) kommt der Magnet 7 an der Trennplatte 9 zur Anlage,
wobei bei dessen Annäherung
gleichzeitig der Magnet 5 aufgrund der gleichen Polarität an den einander
zugekehrten Stirnflächen
entsprechend durch die Magnetkraft abgestoßen wird und damit mit seiner
Kontaktbrücke 4 an
dem Kontaktglied 11 zur Anlage kommt. Dieser Schaltzustand
wird sehr definiert und exakt bei Betätigung des Schaltstiftes 17 erreicht.
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Der
in der 1 dargestellte Schaltzustand soll sicher beibehalten
werden, auch wenn es aufgrund von Toleranzen, Vibrationen oder anderer
Bewegungen zu Verschiebungen in oder an dem Fahrzeug oder in oder
an der Türe 2 kommt.
Wenn sich aufgrund dieser Bewegungen auch Verschiebungen oder kurzzeitige
Lösungen
des Magnetens 7 von der Trennplatte 9 ergeben,
verbleibt der Magnet 5 trotzdem noch auf Anlage mit seiner
Kontaktbrücke 4 an dem
Kontaktglied 11.
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Erst
wenn der Magnet 7 gezielt wieder in der Zeichnung nach
rechts bewegt wird, was durch eine nicht dargestellte Feder oder
auch durch das Betätigungsglied 17 (gestrichelte
Darstellung) oder ein anderes Rückstellglied
erfolgen kann, und die magnetischen Abstoßungskräfte schwächer werden als die Haltekräfte des
Magneten 5 an dem Kontaktglied 11, wird der Magnet 5 wieder
von der ferromagnetischen Trennplatte 9 angezogen, womit
die Kontaktverbindung zwischen den Leitungen 15 und 16 unterbrochen
wird. Auf diese Weise wird als zweiter Schaltzustand eine Offenstellung
der Kontaktverbindung erreicht.
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Dieser
zweite Schaltzustand wird jedoch nicht sofort nach Ablösen des
Magneten 7 von der Trennplatte 9 erreicht, sondern
erst nach einem Bewegungsspiel, das im Zusammenwirken zwischen der
Lage der ferromagnetischen Trennplatte 9, des Kontaktgliedes 11,
den beiden Magneten 5 und 7 und dessen Magnetkräfte so gewählt ist,
dass sichergestellt ist, dass keine unbeabsichtigten Schaltzustände, z.
B. bei auftretenden Vibrationen, entstehen.
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Anstelle
eines Schaltstiftes 17 kann als Betätigungsglied auch eine Schaltgabel 18 vorgesehen sein,
die in einer Umfangsaussparung 19 des Schaltstößels 8 geführt ist
und auf diese Weise als Mitnahmeglied wirkt. Wird die Schaltgabel 18,
die ebenfalls in dem Teil 2, das eine Tür, eine Heckklappe oder ein ähnliches
bewegliches Teil sein kann, angeordnet oder damit verbunden ist
(gestrichelt dargestellt), in Pfeilrichtung A verschoben, so wird
der Schaltstößel 8 ebenfalls
bewegt.
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Dabei
kann vorgesehen sein, dass die Breite der Schaltgabel 18 kleiner
ist als die Aussparung 19 in Längsrichtung bzw. in Bewegungsrichtung.
Auf diese Weise verbleibt ein Spiel a (siehe 1). Durch
das Spiel a lässt
sich ein Umkehrspiel einstellen zwischen den beiden gegeneinander
gerichteten linearen Bewegungen des Schaltstößels 8.
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Die
Anordnung der gesamten Schaltvorrichtung in einem gemeinsamen Gehäuse 10 bringt
neben einer vereinfachten Montage auch den weiteren Vorteil, dass
die Teile der Schaltvorrichtung vor Umwelteinflüssen weitgehendst geschützt sind,
da sie sich im Inneren eines Gehäuses
befinden. Lediglich das Schaltglied, z. B. in Form eines Schaltstößels, ragt
aus dem Gehäuse 10 heraus.
Bei einer Ausbildung des Schaltstößels 8 mit kreisförmigem Querschnitt
lässt sich
hier eine sehr einfache Abdichtung erreichen.
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In
den 4 und 5 ist grundsätzlich die gleiche Ausbildung
einer Schaltvorrichtung wie in den 1 bis 3 dargestellt.
Unterschiedlich sind lediglich die Schaltzustände. Aus diesem Grund sind für die gleichen
Teile auch die gleichen Bezugszeichen beibehalten worden. Konstruktiv
besteht der einzige Unterschied darin, dass anstelle einer Anordnung
der Kontaktbrücke 4 an
der Einfassung 21 direkt hinter dem Magneten 5 eine
Kontaktbrücke 4' durch ein Verlängerungsglied 20 an
der Einfassung 21 auf Abstand zu der Rückseite des Magneten 5 angeordnet
ist. Die Anschlusskontakte 12 und 13 des Kontaktglieds 11 sind
dabei auf der von dem Magneten 5 abgewandten Seite angeordnet,
während
sie bei dem Ausführungsbeispiel
nach den 1 und 2 auf der
dem Magneten 5 zugewandten Seite angebracht sind.
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Gemäß 4 liegt
der Magnet 7 an der Trennplatte 9 an, weshalb
sich der Magnet 5 im zurückgeschobenen Zustand befindet,
womit im ersten Schaltzustand keine elektrische Verbindung zwischen
den Leitungen 15 und 16 vorhanden ist. Dieser Zustand
wird sehr exakt erreicht. Der zweite Schaltzustand, wie er in der 5 dargestellt
ist, wird jedoch nicht bereits aufgrund von Vibrationen oder ähnlichen
geringfügigen
Verschiebungen erreicht, sondern erst nach einem vorgewählten Spiel
mit einer entsprechenden Bewegung des Schaltstößels 8 weg von der
Trennplatte 9. Diese Bewegungsrichtung, die durch die Verschiebung
des Schaltstößels 8 (in
der Zeichnung nach rechts) erreicht wird, kann z. B. durch eine
Stößelbewegung
beim Öffnen
der Türe 2 oder
einer Heckklappe erfolgen. Durch den dabei erreichten Stromfluss
zwischen den Leitungen 15 und 16 kann dann z.
B. eine Beleuchtung aktiviert werden.
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In
den 6 und 7 ist eine Ausführungsform
dargestellt, wobei die Schalteinrichtung 3 mit dem Magneten 5 an
einem Schwenkhebel 22 angeordnet sind. Der Schwenkhebel 22 besitzt
eine Lagerachse 23, um die er schwenkbar ist, wobei bei
einer Verschwenkung die Schalteinrichtung 3 mit dem Magneten 5 ebenfalls
eine Schwenkbewegung durchführt.
Der Schwenkradius ist dabei abhängig vom
Abstand der Schalteinrichtung 3 von der Schwenkachse 23.
Auch bei diesem Ausführungsbeispiel
kann die gesamte Schaltvorrichtung in einem gemeinsamen Gehäuse 10 angeordnet
sein. Bei der Darstellung in der 6 ist keine
Verbindung zu den Leitungen 15 und 16 vorhanden,
denn der Magnet 5 liegt an der Trennplatte 9 an.
Wie ersichtlich, ist der Schaltstößel 8, an dessen vorderem
Ende die Schalteinrichtung 6 mit dem Magneten 7 angeordnet
ist, durch einen Schaltstift 24 in Pfeilrichtung A bewegbar,
der in einer Aussparung 25 des Schaltstößels 8 aufgenommen
und geführt
ist.
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Die 7 zeigt
die Positionen der Schalteinrichtungen 3 und 6,
in der ein Stromfluss durch die Leitungen 15 und 16 gegeben
ist. Wie ersichtlich, befindet sich dabei der Schaltstößel 8 in
seiner vorderen Position auf Anlage an der Trennplatte 9.
Durch die magneti schen Abstoßungskräfte wird
deshalb der Magnet 5 der Schalteinrichtung 3 bei
der Annäherung des
Magneten 7 an die Trennplatte 9 auf einer Kreisbogenbahn
B von der Trennplatte 9 weg gedrückt, womit die auf der von
der Schalteinrichtung 6 abgewandten Seite des Schwenkhebels 22 angeordnete Kontaktbrücke 11 eine
elektrische Verbindung zwischen den Leitungen 15 und 16 herstellt.
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Je
nach gewünschten
Schaltzuständen
kann die Kontaktbrücke 11 jedoch
auch an der Seite des Schwenkhebels 22 angeordnet sein,
die der Schalteinrichtung 6 zugewandt ist.
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Die
Ausgestaltung mit dem Schwenkhebel 22 hat den Vorteil,
dass aufgrund des Abstandes der Kontaktbrücke 11 von der Schwenkachse 23 durch die
Hebelkraft des Schwenkhebels 22 ein sehr guter Kontaktschluss
der Kontaktbrücke 11 mit
den Leitungen 15 und 16 erzeugt wird.
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Bei
dem Ausführungsbeispiel
nach den 6 und 7 ist der
Schließkontakt über die
Kontaktbrücke 11 nur
symbolisch dargestellt, selbstverständlich sind hier auch noch
andere Ausführungsvarianten
möglich,
wie z. B. Verdrehungen um 90°,
eine Bewegung einer Fahne durch Nocken und dergleichen.
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Wie
aus den 6 und 7 ersichtlich
ist, ist hier ebenfalls ein Umkehrspiel a vorhanden.
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Wesentlich
ist lediglich, dass durch die erfindungsgemäße Verwendung von magnetischen
Abstoßungskräften in
Verbindung mit den Schalteinrichtungen 3 und 6 Schaltzustände beliebiger
Art hergestellt werden können,
die je nach Positionierung der Magnete 5 und 7 eine
exakte Schaltstellung für
einen Schaltzustand und für
eine Umkehrstellung für
einen anderen Schaltzustand dieser erst nach einem vorgewählten Spiel
erreicht wird.
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Die 8 zeigt
in einer grundsätzlichen
Darstellung, dass die verschiedensten Auslösebewegungen des als Schaltmagnet
wirkenden Magneten 5 der ersten Schalteinrichtung 3 durch
verschiedene Ansteuerungsrichtungen des als Betätigungsmagnet wirkenden Magneten 7 der
zweiten Schalteinrichtung 6 möglich sind.
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Wie
durch die Pfeile dargestellt, sind z. B. in jeder Achse radiale
und transversale Bewegungsrichtungen möglich. Das Grundprinzip ist
stets das gleiche. Durch Annäherung
des Magneten 7 an die Trennplatte 9 – gleich
aus welcher Richtung – wird der
Magnet 5 durch die magnetischen Abstoßungskräfte von der Trennplatte 9 weg
bewegt, wobei ebenfalls je nach Lagerungsart des Magneten 5 mit dem
Schaltstößel 8 die
verschiedensten Bewegungsrichtungen möglich sind.
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Die 9 zeigt
ein Hysterese-Diagramm bezüglich
der unterschiedlichen Ein- und Ausschaltpunkte der erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung. Auf
der Abszisse des Diagramms sind die Wege der Schalteinrichtungen 3 und 6 als
Einheiten angegeben, wie z. B. mm-Weg. Auf der Ordinate ist der Schaltzustand
dargestellt.
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Als
Beispiel ist der Weg des Magneten 7 der Schalteinrichtung 6,
beginnend von Punkt 31 über Punkt 27 bis
zum Schaltpunkt 28 dargestellt. Wie ersichtlich, wird erst
nach einer bestimmten, vorher festgelegten bzw. eingestellten Weglänge ab Punkt 27 die
Schaltung durch eine Abstoßung
des Magneten 5 von der Trennplatte 9 aus eingeleitet.
Der Zustellweg des Magneten 7 zur Trennplatte 9 ist
in dem Diagramm mit "26" zwischen den Punkten 31 und 27 bezeichnet.
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Ein "Rückweg", der mit dem Bezugszeichen "29" zwischen dem Schaltpunkt 28 und
dem Schaltpunkt 30 liegt, ist der Weg, in welchem trotz
Bewegung des Magneten 7, z. B. aufgrund von Vibrationen,
keine Schaltung erzeugt wird. Erst an dem Schaltpunkt 30 erfolgt
eine Schaltung, welche im vorliegenden Fall eine Ausschaltung darstellt.
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Selbstverständlich sind
jedoch auch umgekehrte Schaltpunkte möglich, wobei auf dem Weg von
Punkt 31 über
Punkt 27 zu dem Schaltpunkt 28 eine Ausschaltung
und anschließend
am Schaltpunkt 30 eine Einschaltung oder Aktivierung der
Schaltvorrichtung erfolgt.
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Bei
dem Ausführungsbeispiel
nach den 10 bis 13 sind
in Form einer kinematischen Umkehrung magnetische Anziehungskräfte für die gewünschten
unterschiedlich ablaufenden Schaltungszustände dargestellt.
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Gemäß 10 ist
in der Tür 2 ein
erstes Schalteinrichtungsteil 33 angeordnet, das zusammen mit
einem zweiten Schalteinrichtungsteil 34 eine Schalteinrichtung 35 darstellt,
durch die eine elektrische Verbindung zwischen dem Fahrzeugrahmen 1 und
der Tür 2 herstellbar
ist oder bei der durch die Verbindung der elektrischen Leitungen
ein Öffnungszustand
oder ein bestimmter Schaltungszustand angezeigt bzw. überwacht
wird.
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Das
Schalteinrichtungsteil 33 weist ein oder mehrere Magnete 36 auf,
die in einem Kunststoffgehäuse 37 angeordnet
sind. An dem Kunststoffgehäuse 37 sind
ein oder mehrere Kontaktelemente 38 angeordnet, die mit
elektrischen Zuleitungen 39 und 40 verbunden sind.
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Das
Schalteinrichtungsteil 34 besitzt ebenfalls ein oder mehrere
Magnete 41, die ebenfalls in einem Kunststoffgehäuse 42 angeordnet
sind. Im Unterschied zu dem in dem Kunststoffgehäuse 37 angeordneten
Magneten 36 des Schalteinrichtungsteils 33 bilden
das Kunststoff gehäuse 42 und
die Magnete 41, die gegenpolig zu den Magneten 36 ausgebildet sind,
einen sogenannten Magnetschlitten 43. Der Magnetschlitten 43 ist
in axialer Richtung bzw. in Richtung auf das sich nähernde bewegliche
Element 2, nämlich
die Tür,
verschieblich in einem nicht magnetischen Schaltgehäuse 44 angeordnet.
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Auf
der von der Tür 2 abgewandten
Seite befindet sich in dem Schaltgehäuse als magnetisches Rückhalteglied
eine Weicheisenplatte 45. Auf der der Tür 2 zugewandten Seite
ist das Schaltgehäuse 44 mit
ein oder mehreren Anschlägen 46 versehen,
an der ein an dem Magnetschlitten 43 angeordnetes Anschlagglied 47 bei
voll ausgefahrenem Magnetschlitten 43 zur Anlage kommt
(siehe 12). Das Anschlagglied 47 kann
zum Beispiel eine über
den Umfang des Magnetschlittens 43 vorstehende Platte sein,
die an der Rückseite
des Magnetschlittens 43 angeordnet ist oder ein Teil der
Rückseite
des Magnetschlittens 43 mit entsprechend vorspringenden Teilen
bildet.
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Der
oder die Anschläge 46 an
dem Schaltgehäuse 44 können zum
Beispiel ein oder mehrere nach innen gezogene Rücksprünge, Nocken oder Leisten sein,
an denen das Anschlagglied 47 zur Anlage kommt.
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Der
Magnetschlitten 43 ist mit ein oder mehreren Kontaktbrücken 48 versehen,
die bei einer Kontaktierung der beiden Schalteinrichtungsteile 33 und 34 für einen geschalteten
Zustand eine Kurzschlussverbindung zwischen den beiden Verbindungsleitungen 39 und 40 über die
Kontaktelemente 38 herstellt.
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Selbstverständlich ist
eine Kontaktbrücke 48 zur
Herstellung einer elektrischen Verbindung nicht unbedingt erforderlich.
Für eine
Strom- oder Signalverbindung zwischen dem Fahrzeugrahmen 1 und der
Tür 2 können auch
entsprechende Gegenkontakte zu den in den Kontaktteilen 38 endenden
Verbindungsleitungen 39 und 40 vorgesehen werden, über die
dann eine Weiterleitung über
elektrische Verbindungsleitungen 39', 40' in den Fahrzeugrahmen bzw. umgekehrt
erfolgen kann (siehe gestrichelte Darstellung in 13).
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Aus
den 11 und 12 ist
ersichtlich, wie die elektrische Schaltverbindung funktioniert,
insbesondere auf welche Weise unterschiedliche Ein- und Ausschaltpositionen
erreicht werden.
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Sobald
sich durch ein Schließen
der Tür 2 das
erste Schalteinrichtungsteil 33 dem zweiten Schalteinrichtungsteil 34 annähert und
die Anziehungskraft der Magnete 36 und 41 wirkt,
löst sich
der Magnetschlitten 43 von der Weicheisenplatte 45,
und das Kontaktteil mit den Kontakten 38 kontaktiert die Kontaktbrücke 48.
Selbstverständlich
müssen
die Magnetkräfte
so gewählt
werden, dass die magnetische Anziehungskraft zwischen den Magneten 36 und 41 größer ist
als die magnetische Rückhaltekraft durch
die Weicheisenplatte 45.
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Wie
aus der 11 ersichtlich ist, findet ein elektrischer
Kontakt zwischen dem Kontaktteil 38 und der Kontaktbrücke 48 nach
einem Abstand bzw. Weg X statt, der einem Abstand zwischen dem beweglichen
Magnetschlitten 43 und der Weicheisenplatte 45 als
Rückhalteglied
entspricht. Gleichzeitig ist jedoch noch ein Weg bzw. Abstand y
zwischen dem Anschlagglied 47 und dem Anschlag 46 vorhanden.
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Erst
wenn der Abstand Y zu Null wird und die Tür 2 weiter geöffnet wird,
wird der Magnetschlitten 43 durch das Anschlagglied 47 an
dem Anschlag 46 zurückgehalten
und kann damit dem Schalteinrichtungsteil 33 nicht mehr
folgen, welches ja an der sich öffnenden
Tür 2 angeordnet
ist (siehe 12). Dies bedeutet, es kommt
bei einer tatsächlichen Öffnung der
Türe 2 zu
einer Trennung der elektrischen Verbindung.
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Da
jedoch gemäß 11 die
elektrische Verbindung nach dem Weg X aufgetreten ist und die elektrische
Verbindung auch im Bewegungsbereich des Magnetschlittens 43 innerhalb
des Abstands Y bestehen bleibt, bedeutet dies, dass Relativbewegungen
zwischen dem Fahrzeugrahmen 1 und der Tür 2 in dieser Größenordnung
auftreten können. Diese
Relativbewegungen sind deshalb vorhanden, weil sich zwischen der
Tür 2 und
dem Fahr zeugrahmen 1 eine oder mehrere elastische Dichtungen 39 (siehe 11)
befinden. Da sich jedoch der Magnetschlitten 43 auch noch
zurückbewegen
kann, wobei der Abstand X verringert wird, wenn sich die Tür 2 dem
Fahrzeugrahmen 1 noch näher
annähert,
verbleibt auch in diesem Fall eine elektrische Verbindung, denn
die magnetische Anziehungskräfte
der Magnete 36 und 41 sind größer als die magnetische Anziehungskraft
zur Weicheisenplatte 45. Voraussetzung hierfür ist lediglich,
dass die Lage des Schalteinrichtungsteils 33 mit dem Kontaktteil 38 so
gewählt
ist, dass ein Abstand zu dem vorderen Ende des Schaltgehäuses 44 verbleibt,
der somit maximal dem Abstand X entsprechen sollte.
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Auf
diese Weise können
Relativbewegungen in einer gesamten Größenordnung X + Y zwischen dem
Fahrzeugrahmen 1 und der Tür 2 auftreten, bevor
es zu einer Unterbrechung der elektrischen Verbindung kommt.
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Der
Weg X kann durch unterschiedliche Dicken von Weicheisenplatten 45,
die entsprechend bei Bedarf ausgewechselt werden, geändert werden.
In der 12 ist dies gestrichelt dargestellt.
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Gleiches
gilt für
den Weg Y, der ebenfalls durch eine Verstellung oder durch unterschiedliche Dicken
des Anschlages 46 (gestrichelt dargestellt) oder auch durch
unterschiedliche Positionierungen des Anschlagteiles 47 verändert werden
kann, wie dies in der 10 angedeutet ist.
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Magnetische Schaltvorrichtung
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Eine
magnetische Schaltvorrichtung ist mit einer ersten Schalteinrichtung,
die mit einem beweglichen mit einer Kontaktbrücke verbundenen Magneten versehen,
und mit einer zweiten Schalteinrichtung, die mit einem Magneten
versehen ist, der mit einem beweglichen Schaltglied verbunden ist,
versehen. Die Magnete weisen auf den einander zugekehrten Stirnflächen die
gleiche Polarität
auf. Zwischen den Magneten ist eine Trennplatte aus ferromagnetischem
Material positioniert, die kleiner ist als die einander zugekehrten
Stirnflächen
der Magnete.