DE3636687C2 - Schaltervorrichtung für die Innenbeleuchtung von Kraftfahrzeugen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltervorrichtung mit einer beweglichen Handhabe, die in Abhängigkeit von ihrer Stellung das wahlweise Einschalten mehrerer Stromkreise gestattet, wobei die Handhabe mit einem Magnet verbunden ist, der an einer Mehrzahl von magnetisch beeinflußbaren Elementen be­ weglich geführt ist, derart, daß in Abhängigkeit von der Stellung des Magneten die Elemente wahlweise beeinflußbar sind.

Eine derartige Schaltervorrichtung ist beispielsweise durch die DE-OS 23 52 709 bekanntgeworden.

Bei der aus der DE-OS 23 52 709 bekannten Schaltervorrich­ tung werden Magnete bezüglich ortsfest angeordneten ringför­ migen Magnetkernen bewegt. Durch alle Magnetkerne hindurch ist eine gemeinsame Steuerleitung und durch jeden einzelnen Magnetkern eine unabhängige Leseleitung geführt. Durch den beweglichen Magneten kann der Magnetisierungsgrad eines Ma­ gnetkerns beeinflußt werden.

Bei dieser auf der Induktion eines Stroms beruhenden bekann­ ten Schaltervorrichtung handelt es sich um einen indirekten Effekt. Denn der Magnetisierungszustand des Magnetkerns be­ einflußt einen durch die Leseleitung geleiteten Strom nicht, läßt sich also nicht über die Leseleitung allein abfragen.

Vielmehr ist ein Strom (Primärstrom) in der Steuerleitung erforderlich, um über einen Induktionsstrom (Sekundärstrom) in der Leseleitung die Stellung des beweglichen Magneten nachweisen zu können. Damit überhaupt ein Induktionsstrom in der Leseleitung erzeugt wird, muß der durch die Steuerlei­ tung geleitete Primärstrom sich gemäß dem Induktionsgesetz zeitlich ändern, also einen Wechselstromanteil, beispiels­ weise in Form eines Wechselstroms oder von Stromimpulsen, aufweisen. Entsprechend dem sich zeitlich ändernden Primär­ strom ist auch der Sekundärstrom zeitlich veränderlich.

Aus der DE 32 20 914 C2 ist eine Schaltervorrichtung be­ kannt, bei der sich durch Drehen einer Schaltwelle eine Ab­ deckplatte zwischen gehäusefeste Permanentmagnete und gehäu­ sefeste Hallgeneratoren schiebt. Je nachdem, ob sich ge­ schlossene oder offene Ausschnitte der Abdeckplatte zwischen Permanentmagnet und Hallgenerator befinden, wird der Hallge­ nerator durch das Magnetfeld des Permanentmagneten geschal­ tet, oder aber das Magnetfeld wird abgeschirmt und der Hall­ generator nicht geschaltet. Der Schalteffekt beruht auf der mechanischen Unterbrechung und der Freigabe der Wirkungsli­ nie zwischen Magnet und Hallgenerator durch die Abdeckplat­ te. Die drehbare und von außen betätigbare Abdeckplatte in­ nerhalb des Schalters erlaubt eine integrierte Ausbildung dieser bekannten Schaltervorrichtung nicht.

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, eine Schaltervorrichtung der eingangs genannten Art derart wei­ terzubilden, daß der jeweilige Schalterzustand der Schalter­ vorrichtung direkt abgefragt werden kann.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der Magnet in vorbestimmtem Abstand vor Halleffektelementen geführt ist, daß eine in einem Gehäuse angeordnete inte­ grierte Schaltung zum wahlweisen Einschalten der verschiede­ nen Stromkreise vorgesehen ist und daß die Halleffektelemen­ te Teil der integrierten Schaltung sind.

Der Vorteil der Erfindung liegt darin, daß die Schaltervor­ richtung auch für eine direkte Abfrage mittels Gleichströmen geeignet ist. Die Schaltervorrichtung ist insbesondere dort von Vorteil, wo es überhaupt keine Wechselströme gibt, bei­ spielsweise im elektrischen Netz eines Autos. Außerdem tre­ ten aufgrund des Abstands des Magneten von den Elementen keine Abnutzungs- oder Verschleißerscheinungen auf. Die Schaltervorrichtung kommt ohne mechanische Unterbrechungen aus und ermöglicht die Integration eines mit Halleffektele­ menten arbeitenden Schalters.

Der Magnet kann bei Ausführungsformen der Erfindung linear verschiebbar geführt sein, wie dies bei den Ausführungsbei­ spielen bevorzugt ist, weil sich diese Möglichkeit besonders einfach verwirklichen läßt, oder aber es ist der Magnet auf einem Kreisbogen verschiebbar geführt, und der Schalter kann daher zweckmäßigerweise eine drehbar geführte Handhabe auf­ weisen und stellt sich dem Benützer als Drehschalter dar.

Vorzugsweise sind dabei die Halleffektelemente parallel zu einer ebenen Außenfläche des Gehäuses angeordnet und insbe­ sondere in gleichmäßigem Abstand von dieser Außenfläche in Längsrichtung des Gehäuses, so daß ein an der Längsrichtung des Gehäuses an der genannten Außenfläche entlanggleitender Magnet jeweils wahlweise genau eines der Halleffektelemente, oder bei Bedarf auch jeweils mehrere der Halleffektelemente (wenn der Magnet entsprechend stark ausgebildet ist und/oder der Abstand und die Größe der Halleffektelemente geeignet gewählt sind) beeinflußt.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist der Magnet ela­ stisch in Richtung auf die Elemente vorgespannt. Der Vorteil liegt darin, daß Fertigungstoleranzen keinen Einfluß auf den Abstand des Magneten von den Elementen haben, wenn sich der Magnet unabhängig von Fertigungstoleranzen stets an einer mit den Elementen fest verbundenen Fläche abstützt. Eine derartige Fläche kann reibungsmindernd ausgebildet sein, insbesondere mit einer reibungsmindernden Schicht, beispiels­ weise aus Polytetrafluorethylen, versehen sein.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist in der Handhabe ein Leuchtelement, insbesondere eine Leuchtdiode, angeord­ net, deren Anschlüsse mit beweglichen Schleifkontakten in Verbindung sind, die bei der Bewegung der Handhabe auf zuge­ ordneten ortsfesten Kontaktbahnen gleiten. Diese Ausfüh­ rungsform ermöglicht es, die Handhabe, die als Schiebeknopf ausgebildet sein kann, zu beleuchten, so daß der Benutzer die Stellung der Handhabe und somit des Schalters stets leicht erkennen kann.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung sind die Schleifkon­ takte an Kontaktteilen vorgesehen, die einerseits mit der Handhabe unmittelbar oder mittelbar mechanisch verbunden sind, und deren anderes Ende jeweils abgebogen ist, derart, daß das abgebogene Ende der Kontaktteile ein Abheben der Handhabe weg von den Elementen verhindert. Diese Ausfüh­ rungsform gestattet es insbesondere, die oben erwähnte ela­ stische Vorspannung des Magneten in Richtung auf die Elemen­ te mechanisch besonders einfach zu verwirklichen. Die Vor­ richtung, die die elastische Vorspannung bewirkt, beispiels­ weise eine Feder, sorgt dabei gleichzeitig dafür, daß die abgebogenen Enden der Kontaktteile ausreichend fest an den Kontaktbahnen anliegen, so daß ein zum Betrieb des Leucht­ elements ausreichend guter Kontakt stets gewährleistet wird. Da dieses Leuchtelement nur eine vergleichsweise sehr kleine Leistung aufnimmt, spielen Schwankungen in den Kontaktwider­ ständen keine allzu große Rolle.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung weisen die Kontakt­ teile Rastelement auf, die mit zugeordneten Rastelementen an der Leiterplatte zusammenwirken. Diese miteinander zusammen­ wirkenden Rastelemente können insbesondere eine von dem Kon­ taktteil vorspringende Nase einerseits und eine in der Lei­ terplatte vorhandene Vertiefung andererseits sein, in die die Nase einfällt, wobei Nase und/oder Vertiefung so geformt sind, daß ein Weiterschieben des Schalters mittels der Hand­ habe nicht verhindert wird.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung sind die Halleffekt­ elemente an der Leiterplatte angeordnet. Dadurch ergibt sich ein besonders einfacher Aufbau mit relativ wenigen Einzel­ teilen.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist die integrierte Schaltung mit den Halleffektelementen an einer Leiterplatte befestigt, die auch die Kontaktbahnen aufweist. Hierdurch ergibt sich ein mechanisch besonders einfacher und sicherer Aufbau.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Zeichnung, die erfindungswesentli­ che Einzelheiten zeigt, und aus den Ansprüchen. Die einzel­ nen Merkmale können je für sich oder zu mehreren in beliebi­ ger Kombination bei einer Ausführungsform der Erfindung ver­ wirklicht sein. Es zeigen:

Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel einer Schaltervorrichtung in teilweise zerlegtem Zustand unter Verwendung von Halleffektelementen; und

Fig. 2 ein Blockschaltbild der Vorrichtung nach Fig. 1.

In Fig. 1 weist die Vorrichtung 1 eine im wesentlichen rechteckige Leiterplatte 3 auf, die in kleinem Abstand von ihren zwei Längsseiten gerade Leiterbahnen, die als Kontakt­ bahnen 5 dienen, aufweist. Die Leiterplatte 3 weist ein parallel zu den Längsseiten 6 verlaufendes Langloch 7 auf, in das der eine Pol (im Beispiel der Nordpol) eines stabför­ migen Magneten 10) hineinragt. Das in Fig. 1 untere Ende 12 des Magnets 10 trägt einen Betätigungsknopf 14, der aus durchsichtigem oder durchscheinenden Material hergestellt ist und in dein eine Leuchtdiode angeordnet ist, deren elek­ trische Anschlußleitungen 16 mit als Kontaktfedern ausgebil­ deten Kontaktelementen 18 verbunden sind, deren in Fig. untere Enden in einer Platte 20 aus nichtleitendem Material befestigt sind. Der Querschnitt des Magneten 10 ist größer als der Querschnitt des Betätigungsknopfes 14, so daß sich bei zusammengebauter Vorrichtung die in Fig. 1 nach unten weisende Fläche des Magneten 10 stets an der in Fig. 1 nach oben weisenden Fläche der Platte 20 abstützt.

Die Kontaktteile 18 sind an ihrem oberen Ende U-förmig umgebogen, wobei die Biegungen aufeinander zu verlaufen. Die freien Enden 22 der umgebogenen Abschnitte bilden Kontakt­ schleifer, die auf den Kontaktbahnen 5 aufsitzen.

Bei betriebsbereiter Vorrichtung ist eine integrierte Schal­ tung 30, die sich in einem herkömmlichen DIL-Gehäuse 34 von langgestreckter rechteckiger Gestalt befindet, und von der nicht alle Anschlußstifte 32 gezeigt sind, in entsprechende Anschlußlöcher 35, mit denen nicht sichtbare Leiterbahnen verbunden sind, eingesetzt und in einer vorbestimmten Rela­ tion zu der in Fig. 1 nach oben weisenden Fläche der Lei­ terplatte 3 befestigt, insbesondere wird bevorzugt, daß die Unterseite des Gehäuses 34 auf der Oberseite der Leiterplat­ te 3 im gesamten Randbereich des Langlochs 7 aufsitzt. Falls zweckmäßig, können auf der Leiterplatte Rastvorrichtungen vorgesehen sein, die die integrierte Schaltung 30 fest an ihrem Platz halten, auch ohne daß die Anschlußstifte 32 mit dem Leiterbahnen der integrierten Schaltung 3 durch Löten fest verbunden sind.

Das Befestigen der integrierten Schaltung 30 an der Leiter­ platte 3 geschieht im Ausführungsbeispiel entgegen dem Anschein, den die Fig. 1 erwecken könnte, bevor die oberen umgebogenen Enden der Kontaktelemente 18 mit der Oberseite der Leiterplatte 3 in Eingriff sind. Erst nachdem die inte­ grierte Schaltung 30 mit der Leiterplatte 3 fest verbunden ist, wird die Leiterplatte 3 in Richtung auf die Kontakt­ elemente 18 und das obere Ende des Magneten 10 zu bewegt, so daß dieses in das Langloch 7 eintritt. Es muß dann noch, beispielsweise durch Zusammendrücken der in Fig. 1 oberen Endabschnitte der Kontaktelemente 18 von Hand, dafür gesorgt werden, daß die Kontaktflächen 22 mit den Kontaktbahnen 5 in Eingriff kommen. Dieser Vorgang kann durch Schrägflächen an den seitlichen Rändern 6 der Leiterplatte 3 erleichtert werden. Die Länge der Kontaktelemente 18 und deren oberen, U-förmig zurückgebogener Schenkel und die Länge des Magneten 10 sind so bemessen, daß bei fertig montierter Vorrichtung die in Fig. 1 nach oben weisende Fläche des Magneten 10 an der Unterseite des Gehäuses 34 der integrierten Schaltung anliegt, wobei die federnden Eigenschaften der Kontaktele­ mente 18 und auch der Leiterplatte 3 sowie die Länge der einzelnen Teile so bemessen ist, daß die Anpreßkraft des Magneten 10 an der Unterseite des Gehäuses 34 einerseits ausreicht, um sicherzustellen, daß sich auch beim Verschie­ ben oder bei Erschütterungen des Fahrzeugs die nach oben weisende Fläche des Magneten 10 nicht von dem Gehäuse 34 abhebt, und daß andererseits die Anpreßkraft zwischen den soeben genannten Teilen nicht so groß ist, daß hierdurch unerwünscht große Reibungskräfte auftreten. Beim Verschieben des Betätigungsknopfes 14 von Hand, beispielsweise mit dem Finger, kann der Benutzer den Magneten 10 in wahlweise Wirkverbindung mit einem von mehreren Halleffektelementen innerhalb des Gehäuses 34 bringen.

Das gezeigte Ausführungsbeispiel kann modifiziert werden, wobei die jeweiligen Wirkungen dem Fachmann ohne weiteres ersichtlich sind. So kann der Magnet 10, statt mit dem Betätigungsknopf 14 im Betrieb praktisch unbeweglich verbun­ den sein, was sogar durch eine Verbindung mit der Platte 20 bewirkt sein kann, so abgewandelt werden, daß der Magnet 10 sich im Inneren einer mit dem Betätigungsknopf 14 verbunde­ nen Schiebeführung befindet, die eine Schiebebewegung recht­ winklig zur Ebene der Unterseite des Gehäuses 34 ermöglicht, und daß in dieser Schiebeführung eine elastische Einrich­ tung, beispielsweise eine Schraubenfeder, angeordnet ist, die bestrebt ist, den Magneten 10 in Fig. 1 nach oben von dem Betätigungsknopf 14 weg zu bewegen. Bei Bedarf kann dabei eine Bewegungsbegrenzung des Magneten vorgesehen sein. Diese Ausführungsform ermöglicht es, die Anpreßkraft, mit der der Magnet an dem Gehäuse 34 anliegt und mit der die Kontaktflächen 22 an den Kontaktschienen 5 anliegen, im wesentlichen durch eine von den Kontaktelementen 18 unabhän­ gige Einrichtung, nämlich die genannte Schraubenfeder, zu verwirklichen. Dies kann in Einzelfällen zweckmäßig sein. Insbesondere kann es diese Ausführungsform ermöglichen, die Leiterplatte 3 mit montierter integrierter Schaltung 30 durch einen einfachen Aufschiebevorgang auf die Kontaktele­ mente 18 (wobei geeignete Schrägflächen an der Leiterplatte 3 vorgesehen sein können), zu montieren, weil die genannte Feder es ermöglicht, daß beim Montieren sich die Kontaktflä­ chen 22 in einem Abstand von den Kontaktschienen 5 befin­ den.

An den Kontaktelementen 18 ist jeweils ein vorspringendes Rastelement 45 vorgesehen, das mit Vertiefungen in der Seitenfläche 6 der Leiterplatte 3, die Rastelemente 46 bilden, zusammenwirkt, so daß hierdurch Raststellungen für den Magneten 10 vorgegeben werden.

Fig. 2 zeigt ein Blockschaltbild, in dem die integrierte Schaltung, die sowohl einen Logikteil als auch integrierte Halleffektelemente 40 aufweist, innerhalb des Gehäuses 34 angeordnet sind. Die Unterseite des Gehäuses 34 ist hier mit dem Bezugszeichen 42 versehen, und der Magnet 10 kann in Richtung des Pfeils 44 oder, wenn er seine in Fig. 2 linke Endstellung verlassen hat, in umgekehrter Richtung verscho­ ben werden. Zur besseren Darstellung ist im Beispiel zwi­ schen dem Magneten 10 und der Fläche 42 ein Abstand gelas­ sen. Die die Halleffektelemente 40 beeinflussenden magneti­ schen Feldlinien des Magneten 10 sind bei 39 angedeutet. Die integrierte Schaltung 30 weist Ausgänge 50 bis 52 auf, die mit Schalttransistoren 53 verbunden sind, die einen Last­ strom durch Lampen 54 bis 56 schalten. Der Laststrom fließt nicht über die integrierte Schaltung. Die integrierte Schal­ tung 30 ist außerdem mit Anschlußleitungen 60 und 62 verbun­ den, durch die Steuerspannungen, die von der Stellung eines Türkontakts 63 bzw. eines Zündungsschalters 64 abhängen, zuführbar sind. Über eine weitere Leitung wird die gegenüber Masse positive Betriebsspannung von 12 Volt zugeführt.

Die einzelnen Halleffektelemente 40 sind mit einem inte­ grierten Verstärker verbunden, dessen Ausgang mit internen Steuereingängen des Logikteils der integrierten Schaltung 30 verbunden ist.

Für die Art der Funktion, die in der integrierten Schaltung in Abhängigkeit von der Stellung des Magneten 10 und der jeweiligen Schaltstellung der Kontakte 63 und 64 ausübt, sind zahlreiche Möglichkeiten denkbar. Im Beispiel wird davon ausgegangen, daß es sich bei der Lampe 54 um eine Lampe der Innenleuchte handelt, die üblicherweise bei geöff­ neter Tür leuchten soll. Die Lampe 55 ist eine Leselampe, die vorzugsweise mit der Innenleuchte baulich vereinigt ist. Die Lampe 56 kann eine weitere Lampe zur Beleuchtung anderer Teile des Fahrzeugs sein, oder aber es ist die Lampe 55 die linke Leseleuchte und die Lampe 56 die rechte Leseleuchte der beiden Vordersitze eines Fahrzeugs. Die Lampe 56 oder eine weitere, nicht gezeigte Lampe kann statt dessen auch dafür vorgesehen sein, an das Anlegen eines Sicherheitsgurts zu erinnern oder zu blinken, wenn bei ausgeschalteter Zün­ dung und eingeschaltetem Fahrlicht oder Standlicht der Außenbeleuchtung des Fahrzeugs eine Tür geöffnet ist.

In der in Fig. 2 am weitesten nach links geschobenen Stel­ lung des Magneten 10 soll der Logikteil der integrierten Schaltung 30 ausgeschaltet sein, so daß keine der Lampen 54 bis 56 leuchtet.

In der ausgehend von der in Fig. 2 gezeigten Stellung ersten nach rechts verschobenen Stellung des Magneten wird die Innenbeleuchtung (Lampe 54) aktiviert. In der nächsten Stellung wird die Innenbeleuchtung nach dem Schließen einer Tür verzögert ausgeschaltet. In der vierten Stellung wird die Leselampe eingeschaltet, und in der fünften Stellung wird die Leselampe (bzw. beide Leselampen) und die Innenbe­ leuchtung eingeschaltet. Wie erwähnt, sind auch andere Kombinationen möglich, und insbesondere ist es auch möglich, die Anzahl der Halleffektelemente und der Schiebestellungen des Magneten 10 zu verändern. Auch ist es möglich, die Rastvorrichtungen in den Längsseiten 6 der Leiterplatte 3 so anzuordnen, daß der Magnet 10 auch Mittelstellungen zwischen zwei benachbarten Halleffektelementen in einem verrasteten Zustand einzunehmen in der Lage ist, wobei dann der Magnet und/oder die Empfindlichkeit der Halleffektelemente bzw. die Ansprechschwelle der mit diesen verbundenen Verstärker so gewählt ist, daß in einem derartigen Fall beide dem Magneten benachbarte Halleffektelemente ein ausreichend starkes Ausgangssignal liefern.

Claims (10)

1. Schaltervorrichtung (1) mit einer beweglichen Handhabe (14), die in Abhängigkeit von ihrer Stellung das wahl­ weise Einschalten mehrerer Stromkreise gestattet, wobei die Handhabe (14) mit einem Magnet (10) verbunden ist, der an einer Mehrzahl von magnetisch beeinflußbaren Ele­ menten (40; 80) beweglich geführt ist, derart, daß in Abhängigkeit von der Stellung des Magnets die Elemente wahlweise beeinflußbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnet (10) in vorbestimmtem Abstand vor Hallef­ fektelementen (40) geführt ist, daß eine in einem Gehäu­ se (34) angeordnete integrierte Schaltung (30) zum wahl­ weisen Einschalten der verschiedenen Stromkreise vorge­ sehen ist und daß die Halleffektelemente (40) Teil der integrierten Schaltung (30) sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnet (10) linear beweglich geführt ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnet (10) auf einem Kreisbogen beweglich geführt ist.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß der Magnet (10) elastisch in Richtung auf die Halleffektelemente (40) vorgespannt ist.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß in der Handhabe (14) ein Leuchtelement, insbesondere eine Leuchtdiode, angeordnet ist, deren Anschlüsse mit beweglichen Schleifkontakten (22) in Verbindung sind, die bei der Bewegung der Hand­ habe (14) auf zugeordneten ortsfesten Kontaktbahnen (5) gleiten.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schleifkontakte (22) an Kontaktteilen (18) vorgese­ hen sind, die einerseits mit der Handhabe (14) unmittel­ bar oder mittelbar mechanisch verbunden sind, und deren anderes Ende jeweils abgebogen ist, derart, daß das ab­ gebogene Ende der Kontaktteile (18) ein Abheben der Handhabe (14) weg von den Halleffektelementen (40) ver­ hindert.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktteile (18) elastisch verformbar ausgebildet sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeich­ net, daß die Kontaktteile (18) Rastelemente (45) aufwei­ sen, die mit zugeordneten Rastelementen (46) an der Lei­ terplatte (3) zusammenwirken.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Halleffektelemente (40) an einer Leiterplatte (3) angeordnet sind.

10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die integrierte Schaltung (30) mit den Halleffektelementen (40) an einer Leiterplatte (3) befestigt ist, die auch die Kontaktbahnen (5) auf­ weist.