DE4309049C2 - Optisches Schaltelement - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Schalteranordnung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Ein derartiger Schalter ist aus der DE 38 00 510 A1 bekannt.

Auf allen Gebieten der modernen Technik findet ein zunehmender Einsatz der Elektronik statt. Dies gilt insbesondere auch für die moderne Automobiltechnik mit einer stetigen Zunahme elektrischer Komponenten, Motoren und Aggregaten sowie elektronischer Systeme, die wenigstens teilweise durch Schalter und Bedienelemente betätigt werden müssen. Beispielsweise gilt dies für das Karosseriesystem mit Leuchten, Türsicherungen, Heizungs- und Klimaanlage, Gurt- und Sitzverstellung, usw . . Da die Schalter oder Bedienelemente im Bereich des Benutzers und damit in der Regel entfernt vom jeweiligen elektronischen System angeordnet werden müssen, ist eine umfangreiche Verdrahtung der jeweiligen Schalter und Bedienelemente erforderlich. Allein im Bereich des Armaturenbretts eines modernen Kraftfahrzeuges sind oft mehr als 100 Kabel und Steckverbindungen zum Anschluß derartiger Schalter und Bedienelemente unterzubringen. Hinzu kommt, daß moderne Fahrzeug-Sicherheitssysteme, wie z. B. Bremsüberwachung, Antiblockiersystem, Antriebsschlupfregelung, usw. sowie elektronische Motor- und Getriebesteuerung eine aufwendige Sensorik erfordern, die ebenfalls verdrahtet werden muß. Aufgrund dieser immer umfangreicher werdenden Verdrahtung nehmen die Probleme, die durch elektromagnetische Störabstrahlungen der konventionellen Verdrahtungsleitungen sowie umgekehrt durch Aufnahme von Störsignalen in den Verdrahtungsleitungen auftreten, immer mehr zu.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine Schalteranordnung anzugeben, die insbesondere für die Verwendung in einem Kraftfahrzeug geeignet ist, wobei ein Betrieb mit niedriger optischer Leistung unter weitgehender Störunanfälligkeit möglich sein soll.

Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Schalteranordnung durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Insbesondere lassen sich mit der erfindungsgemäßen Schalteranordnung beispielsweise Drehschalter oder Schlüsselschalter realisieren, die sich besonders vorteilhaft in Kraftfahrzeugen als Türschloßschalter, Zündschloßschalter, Armaturenbrettschalter, Mittelkonsolenschalter, usw. einsetzen lassen.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß durch die Verlagerung des Schaltvorgangs aus der Leiterplatteebene die Signalverarbeitung an geeignetem Ort stattfinden kann, so daß dieses an bedienungsgerechter Stelle plaziert werden kann. Es wird somit eine verbesserte, ergonomische Bedienbarkeit der Schaltelemente trotz vereinfachter Signalverarbeitung erreicht.

Obwohl der Schaltvorgang getrennt von der Leiterplatte stattfinden kann, ist durch die Erfindung dennoch ein stabiler Lichtleiterschalter gegeben. Dadurch sind keine aufwendigen weiteren Gehäuse notwendig. Vielmehr ist eine einfache Befestigung des Lichtleiterschalters selbst an zweckmäßiger Stelle möglich. Insbesondere in Kraftfahrzeugen kann so ein einfacher Einbau im Armaturenbrett, der Mittelkonsole, u. dgl. erfolgen.

Die Anordnung der Lichtquelle und des photoelektrischen Wandlers auf einer Leiterplatte an beliebigem Ort hat hohe technische Bedeutung hinsichtlich des Herstellverfahrens für derartige Platinen. So ist es möglich, diese gemeinsam mit den elektrischen und elektronischen Elementen bei der Fertigung zu bestücken, was separat zum Einbau des Lichtleiterschalters erfolgen kann. Man erreicht dadurch eine sehr einfache Montage des optischen Schaltelements.

Der Einfluß von Störsignalen, die von der Schalteranordnung aufgenommen oder abgegeben werden können, ist beim erfindungsgemäßen Schaltelement eliminiert. Dadurch sind Fehlfunktionen ausgeschlossen, so daß sich derartige Schalter besonders vorteilhaft für sicherheitsrelevante Funktionen, wie das Antiblockiersystem, den Airbag, usw. in Kraftfahrzeugen, einsetzen lassen. Da keine elektrischen Störsignale erzeugt werden, eignet sich das erfindungsgemäße Schaltelement auch besonders gut zum Einsatz in explosionsgefährdeten Umgebungen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 eine Prinzipskizze für die Anordnung von mehreren Schaltern in einem Kraftfahrzeug,

Fig. 2 einen Schnitt durch ein optisches Schaltelement,

Fig. 3 einen Detailausschnitt eines optischen Schaltelements gemäß Fig. 2, wobei die Lichtquelle und der photoelektrische Wandler als SMD-Bauteile ausgebildet sind,

Fig. 4 einen Schnitt durch ein optisches Schaltelement in nochmals einer anderen Ausführungsform,

Fig. 5 einen Schnitt durch einen Drehschalter,

Fig. 6 einen Schnitt durch einen Schlüsselschalter und

Fig. 7 einen Schnitt durch einen Schlüsselschalter in einer weiteren Ausführungsform.

Das erfindungsgemäße optische Schaltelement kann in Schalteranordnungen für Steuergeräte in Kraftfahrzeugen eingesetzt werden, die mit einem Bus-System, beispielsweise dem bekannten CAN-Bus vernetzt sind. Zu derartigen Bus-Systemen wird auf die Literaturstelle Philips: CAN-Produkte für universelle Anwendungsfelder, Januar 1992 oder die Literaturstelle in der Zeitschrift: Elektronik 1992, Heft 22, "Offenes Buskonzept für Schalter, Sensoren, Aktoren" verwiesen.

Wie in Fig. 1 gezeigt ist, sind eine Schalteranordnung 1 am Armaturenbrett, beispielsweise zur Bedienung der Belüftung, eine als Lenkstockschalter ausgebildete Schalteranordnung 2, die zum Schalten der Blinker und der Wischanlage dient, eine als Zündschloßschalter ausgebildete Schalteranordnung 3, eine Schalteranordnung 4 am Armaturenbrett für die Beleuchtung sowie eine Schalteranordnung 5 in der Mittelkonsole, wobei die Schalteranordnung 5 für die Bedienung der elektrischen Fensterheber vorgesehen ist, mit den zugehörigen Steuergeräten 6, 7 und Anzeigeinstrumenten 8 über einen gemeinsamen Bus 9 miteinander vernetzt. Dazu ist bei den einzelnen Schalteranordnungen 1, 2, 3, 4, 5 jeweils ein Bus-IC 10 angeordnet, wie in Fig. 1 beispielhaft bei der Schalteranordnung 5 gezeichnet, das die Signale der jeweiligen Schalteranordnung 1, 2, 3, 4, 5 in ein busfähiges Signal umwandelt. Dieses busfähige Signal wird dann über den Bus 9 dem jeweiligen Steuergerät 6, 7 oder Anzeigeinstrument 8 zur weiteren Verarbeitung zugeleitet.

Wenigstens einzelne der Schaltelemente in den Schalteranordnungen 1, 2, 3, 4, 5 sind als optische Schaltelemente ausgebildet. Ein derartiges optisches Schaltelement ist in einer ersten Ausführungsform in Fig. 2 näher zu sehen. Auf einer Leiterplatte 11 sind die elektronischen Bauteile 12 zur Signalverarbeitung, unter anderem auch das Bus-IC 10, gemeinsam mit einer Lichtquelle 13 sowie einem photoelektrischen Wandlerelement 14 angeordnet. Als Lichtquelle 13 eignet sich beispielsweise eine herkömmliche Glühbirne, vorzugsweise wird jedoch eine Leuchtdiode verwendet. Bei dem photoelektrischen Wandlerelement 14 kann es sich um eine Photodiode oder einen Phototransistor handeln. Die vom optischen Schaltelement erzeugten optischen Signale werden mittels des photoelektrischen Wandlerelements 14 in ein elektrisches Signal umgewandelt, das vom Bus-IC 10 schließlich in ein Bus-Signal weiterverarbeitet und dann über den Bus 9 (siehe Fig. 1) weiter übertragen wird.

Ein als Lichtleiterschalter bezeichnetes Schaltelement 15 ist getrennt von der Leiterplatte 11 angeordnet und zwar derart, daß er außerhalb der Ebene der Leiterplatte 11 verläuft. In vorliegendem Fall steht der Lichtleiterschalter 15 ungefähr senkrecht zur Ebene der Leiterplatte 11. Dieser Lichtleiterschalter 15 besteht aus einer Lichtleiteranordnung 16 und einem Kopplungselement 17, wobei das Kopplungselement 17 und wenigstens ein Teilbereich 18 der Lichtleiteranordnung 16 in den Lichtleiterschalter 15 als gemeinsames Bauteil integriert sind. Mittels weiterer optischer Verbindungselemente 19 ist der Lichtleiterschalter 15 mit der Leiterplatte 11 derart verbunden, daß eine durch den Lichtleiterschalter 15 beeinflußbare optische Kopplungsverbindung zwischen der auf der Leiterplatte 11 angeordneten Lichtquelle 13 und dem photoelektrischen Wandlerelement 14 gebildet wird.

Der Teilbereich 18 der Lichtleiteranordnung 16 ist vorzugsweise als ein massives Element ausgebildet. Dazu besteht in vorliegendem Ausführungsbeispiel die Lichtleiteranordnung 16 aus vier starren und massiven, in der Art einer U-Brücke miteinander verbundenen Schenkeln 23, 24, 25, 26. Die Schenkel 23, 26 verlaufen ungefähr in vertikaler Richtung und die Schenkel 24, 25 in horizontaler Richtung. Zwischen den beiden Schenkeln 24, 25 befindet sich eine Trennstelle 27, in die das Kopplungselement 17, das vorliegend aus einer in vertikaler Richtung 20 verschiebbaren Blende mit einer Öffnung 21 besteht, eingreift. Der Teilbereich 18 wird folglich durch die Schenkel 24, 25 gebildet, während die optischen Verbindungselemente 19 durch den Teil der Schenkel 23, 26 dargestellt sind, der der Leiterplatte 11 zugewandt ist. Das Kopplungselement 17 wird, wie nicht näher dargestellt ist, durch ein damit in Wirkverbindung stehendes Betätigungsorgan, beispielsweise eine Drucktaste, bewegt.

Die Lichtleiteranordnung 16 besteht, wie an sich bekannt, aus einem Kernbereich und einem umgebenden Mantel, der einen vom Kernbereich unterschiedlichen Brechungsindex besitzt, derart daß das eingestrahlte Licht durch Totalreflexion innerhalb des Kernbereichs geführt wird. Als Material für die Lichtleiteranordnung 16 kann Glas oder auch ein optisch transparenter Kunststoff mit dem entsprechenden Brechungsindex gewählt werden. Grundsätzlich ist es auch möglich, den Lichtleiterschalter 15 als ein auf einem Substrat integriertes optisches Bauteil auszubilden. Man wird dann das Kopplungselement 17 bevorzugterweise ebenfalls in das Substrat integrieren, beispielsweise in Form einer bewegbaren Membran.

Die Funktionsweise des optischen Schaltelements soll nun im folgenden näher erläutert werden.

Das von der auf der Leiterplatte 11 befindlichen Lichtquelle 13 abgestrahlte Licht wird in den als optisches Verbindungselement 19 dienenden Teil des Schenkels 23 der Lichtleiteranordnung 16 eingespeist. Von dort wird das Licht bis in den Schenkel 24 und damit in den Teilbereich 18 geführt, wo es durch das Kopplungselement 17 schaltbar beeinflußt werden kann. Ist das Kopplungselement 17 in einer ersten, in Fig. 2 sichtbaren Stellung, so befindet sich die Öffnung 21 außerhalb der Trennstelle 27 und das Licht wird vom Kopplungselement 17 absorbiert. Dadurch wird vom photoelektrischen Wandler 14 kein elektrisches Signal erzeugt, so daß sich der Lichtleiterschalter 15 in "Aus"-Stellung befindet. In einer zweiten, beispielhaft in Fig. 3 gezeigten Stellung, befindet sich die Öffnung 21 innerhalb der Trennstelle 27, so daß das Licht vom Kopplungselement 17 hindurchgelassen wird und über den Schenkel 25 sowie den als optischen Verbindungselement 19 dienenden Teil des Schenkels 26 dem photoelektrischen Wandler 14 zugeführt wird. Dadurch erzeugt der photoelektrische Wandler 14 ein entsprechendes elektrisches Signal, womit sich der Lichtleiterschalter 15 in "Ein"-Stellung befindet. Wie man also sieht, ist die Lichtquelle 13 mit dem photoelektrischen Wandler 14 über die Lichtleiteranordnung 16 optisch verbindbar, wobei mittels des Kopplungselements 17 das übertragene Licht schaltbar beeinflußt werden kann.

Besonders vorteilhaft ist es, die als Lichtquelle 13 dienende Leuchtdiode sowie das photoelektrische Wandlerelement 14 als SMD-Bauteile (surface mounted device) auszubilden. Wie näher in Fig. 3 zu sehen ist, sind die Lichtquelle 13 sowie das photoelektrische Wandlerelement 14 in einem Sockel 28 integriert, der auf der Oberfläche der Leiterplatte 11 befestigt ist und die elektrischen Kontakte zu den Leiterbahnen auf der Leiterplatte 11 herstellt.

Gleichzeitig dient der Sockel 28 als Träger für das Leuchtdiodenelement 29 bzw. das photoelektrische Wandlerelement 30. Die Schenkel 23, 26 der Lichtleiteranordnung 16 besitzen nun an ihrer Unterseite einen Ausschnitt 31, der querschnittlich dem Leuchtdiodenelement 29 bzw. dem photoelektrischen Wandlerelement 30 angepaßt ist. Dadurch lassen sich die beiden Schenkel 23, 26 zentriert auf die Sockel 28 aufsetzen, so daß der Lichtleiterschalter 15 auf der Leiterplatte 11 befestigt ist. Die Halterung des Lichtleiterschalters 15 erfolgt dabei derart, daß er außerhalb der Ebene der Leiterplatte 11 verläuft. Vorteilhafterweise erübrigt sich dadurch eine zusätzliche Befestigung des Lichtleiterschalters 15 an einem Gehäuse o. dgl.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel für ein optisches Schaltelement ist in Fig. 4 dargestellt. Der dort gezeigte Lichtleiterschalter 32 besteht aus den vertikalen Schenkeln 33, 34 und einem diese in der Art einer U-Brücke verbindenden horizontalen Schenkel 35. Der horizontale Schenkel 35 ist als auftrennbares Glied mit einer Trennstelle 36 ausgebildet. Dieser Schenkel 35 wird durch den Schaltnocken 37 eines Schiebeelements 38 bzw. eines nicht dargestellten Druckelements betätigt, so daß der Schenkel 35 als Kopplungselement zur schaltbaren Beeinflussung des über den Lichtleiterschalter 32 übertragenen Lichtes dient.

Selbstverständlich ist es auch möglich, mehrere derartige Lichtleiterschalter 15, 32 zu einer Mehrfach-Schalteranordnung anzuordnen, die mit einer einzigen Leiterplatte 11 in optischer Verbindung stehen. So ist in Fig. 1 eine Schalteranordnung 5 für eine Mittelkonsole in einem Kraftfahrzeug gezeigt, die mit mehreren hintereinander angeordneten Bedienschaltern 39 für die elektrischen Fensterheber sowie mit weiteren nebeneinander angeordneten Bedienschaltern 40 für die elektrische Einstellung der Außenspiegel versehen ist. Diese Bedienschalter 39, 40 sind wiederum als optische Schaltelemente gemäß den beschriebenen Ausführungsformen ausgestaltet. Lediglich eine einzige Leiterplatte 11 ist in der Mittelkonsole angeordnet, die die Lichtquellen 13 und photoelektrischen Wandlerelemente 14 für die Lichtleiterschalter 15, 32 aufweist.

In Weiterbildung der Erfindung kann es sogar genügen, nur eine einzige Lichtquelle 13 auf der Leiterplatte 11 anzuordnen, von der das Licht in die einzelnen Lichtleiterschalter 15, 32 eingespeist wird. Dazu kann ein optisches Verbindungselement 19, das die Lichtleiterschalter 15, 32 mit der Leiterplatte 11 verbindet, beispielsweise als Faserbündel von Lichtleitern ausgebildet sein. Das gesamte Faserbündel steht in optischem Kontakt mit der Lichtquelle 13. Zwischen der Leiterplatte 11 und den Lichtleiterschaltern 15, 32 wird das Faserbündel aufgetrennt und wenigstens je eine Lichtleitfaser zum jeweiligen Lichtleiterschalter 15, 32 geführt.

Als weiteres Ausführungsbeispiel ist in Fig. 5 ein Drehschalter 41 gezeigt, der beispielsweise in einem Kraftfahrzeug als Armaturenbrettschalter für die Beleuchtung einsetzbar ist. Dieser Drehschalter 41 besitzt ein Gehäuse 42, das an einer Seite durch eine Leiterplatte 11 zur Aufnahme von elektronischen Bauteilen 12 und einem Bus-IC 10 abgeschlossen ist. Auf der Leiterplatte 11 befindet sich weiter eine Lichtquelle 13 und ein photoelektrischer Wandler 14. In optischer Verbindung mit der Lichtquelle 13 und dem photoelektrischen Wandler 14 steht ein Lichtleiterschalter 15, der gemäß der Fig. 2 aus einer U-brückenförmigen Lichtleiteranordnung 16 mit einer Trennstelle 27 besteht.

Am Gehäuse 42 ist ein Drehknopf 43 gelagert, an dem sich eine ins Innere des Gehäuses 42 reichende Welle 44 befindet. An der Welle 44 ist eine Scheibe 45 mit einer Öffnung 46 befestigt. Die Scheibe 45 reicht in die Trennstelle 27 hinein, so daß bei entsprechender Drehung des Drehknopfes 43 die Öffnung 46 in der Trennstelle 27 befindlich ist.

Die jeweiligen Raststellungen des Drehknopfes 43 werden durch eine an der Scheibe 45 angeordnete Rasteinrichtung 47 in Zusammenwirkung mit dem Gehäuse 42 festgelegt. Dazu befindet sich in der Rasteinrichtung 47 eine Kugel 48, die mittels einer Feder 49 mit einer gegen das Gehäuse 42 wirkenden Kraftkomponente beaufschlagt ist. Die Kugel 48 rastet in entsprechende, am Gehäuse 42 befindliche Vertiefungen 50 bei der jeweiligen Drehstellung ein.

Entsprechend der Anzahl der Raststellungen sind Lichtleiterschalter 15, von denen in Fig. 5 nur ein Lichtleiterschalter 15 dargestellt ist, derart im Gehäuse 42 mit jeweils einer Lichtquelle 13 und einem photoelektrischen Wandler 14 auf der Leiterplatte 11 angeordnet, daß bei jeder Raststellung die Öffnung 46 sich in der Trennstelle 27 des jeweiligen Lichtleitschalters 15 befindet und in diesem Lichtleitschalter 15 ein optisches Signal übertragen wird. Dieses optische Signal wird im entsprechenden photoelektrischen Wandler 14 in ein elektrisches Signal für die jeweilige Drehstellung des Drehschalters 41 und dann im Bus-IC 10 in ein dazu korrespondierendes Bus-Signal umgewandelt. Das Bus-Signal wird über den an der der Außenseite des Gehäuses 42 zugeordneten Seite der Leiterplatte 11 befindlichen Bus-Stecker 51, der gleichzeitig auch die Anschlüsse für die Spannungsversorgung des Drehschalters 41 beinhaltet, auf den Bus 9 (siehe Fig. 1) weitergeführt.

Mittels einer weiteren Lichtquelle 52 und einem Lichtleiter 53, der eine optische Verbindung zur Drehachse 44 herstellt, die ebenfalls aus einem optisch transparenten Material bestehen kann, kann der Drehknopf 43 beleuchtet werden. Falls es sich um einen Drehschalter für die Kraftfahrzeug-Beleuchtung handelt, kann dadurch eine Funktionsanzeige, beispielsweise eingeschaltetes Standlicht, gekennzeichnet werden. Weiter kann an der Außenseite des Gehäuses 42 ein Symbol für die Funktion des Drehschalters 41 angeordnet sein, das über eine weitere auf der Leiterplatte 11 befindliche Lichtquelle 54 sowie einen Lichtleiter 55 ebenfalls beleuchtbar sein kann.

In Fig. 6 ist als nochmals weiteres Ausführungsbeispiel ein Schlüsselschalter 56 gezeigt, der beispielsweise als Türschloßschalter in einem Kraftfahrzeug verwendbar ist. Dieser Schlüsselschalter 56 besitzt ein Gehäuse 57, in dessen Innerem eine Leiterplatte 11 angeordnet ist. Ein mit der Leiterplatte 11 in Verbindung stehender Bus-Stecker 61 befindet sich an der Unterseite des Gehäuses 57 und dient gleichzeitig der Spannungsversorgung für den Schlüsselschalter 56. Auf der Leiterplatte 11 befindet sich eine Lichtquelle 68, die über die Lichtleiterschalter 70a, 70b, 70c mit den photoelektrischen Wandlern 69a, 69b, 69c in optischer Verbindung steht. Die Lichtleiterschalter 70a, 70b, 70c sind vergleichbar zum Lichtleiterschalter 15 gemäß Fig. 2 aufgebaut, wobei die Schenkel 23, 26 (man vergleiche dazu Fig. 2) der einzelnen Lichtleiterschalter 70a, 70b, 70c allerdings unterschiedlich lang sind, so daß die Trennstellen 27 in vertikaler Richtung übereinander angeordnet sind.

Entlang den Trennstellen 27 der Lichtleiterschalter 70a, 70b, 70c ist eine in vertikaler Richtung verlaufende Aufnahme 62 angeordnet, die Lichtdurchtrittsöffnungen 71 im Bereich der Trennstellen 27 besitzt. Durch lineares Einbringen eines schlüsselartigen Schiebers 58 in diese Aufnahme 62 durch die Schloßöffnung 59 des Gehäuses 57, wobei der schlüsselartige Schieber 58 zu den Trennstellen 27 korrespondierende Kodierungslöcher 60, die entsprechend der Kodierung geöffnet oder verschlossen sind, aufweist, werden von den photoelektrischen Wandlern 69a, 69b, 69c bestimmte elektrische Signale erzeugt. Die elektrischen Signale werden dann von einer auf der Leiterplatte 11 angeordneten, in Fig. 7 nicht dargestellten Auswerteelektronik daraufhin überprüft, ob der schlüsselartige Schieber 58 die richtige Kodierung aufweist und nur in diesem Fall die entsprechenden Steuerfunktionen über den Bus-Stecker 61 ausgelöst.

Der schlüsselartige Schieber 58 kann gleichzeitig noch als Schlüsselbart ausgebildet sein, der mechanisch in die Aufnahme 62 eingreift, die mit einer Welle 63 für eine Drehscheibe 64 verbunden ist, so daß bei übereinsprechender mechanischer Kodierung des Schlüsselbarts mit der Aufnahme 62 die Welle 63 durch den schlüsselartigen Schieber 58 gedreht werden kann. Die Drehscheibe 64 reicht mit Öffnungen 65 in die Trennstelle 27 weiterer mit ihrer Größe und Anordnung darauf abgestimmter Lichtleiterschalter 72a, 72b, 72c hinein. Diese Lichtleiterschalter 72a, 72b, 72c bewirken eine mittels den Öffnungen 65 schaltbare optische Verbindung zwischen einer Lichtquelle 66 und jeweils einem den Lichtleiterschaltern 72a, 72b, 72c zugehörigen photoelektrischen Wandler 67a, 67b, 67c. Sowohl die Lichtquelle 66 als auch die photoelektrischen Wandler 67a, 67b, 67c befinden sich wiederum auf der Leiterplatte 11. Durch Drehung des schlüsselartigen Schiebers 58 wird die Drehscheibe 64 gedreht, so daß in der jeweiligen Drehstellung von den zugehörigen photoelektrischen Wandlern 67a, 67b, 67c elektrische Signale erzeugt werden, die zu der Drehstellung korrespondieren. Diese elektrischen Signale werden mittels der Auswerteelektronik auf der Leiterplatte 11 weiterverarbeitet und dienen beispielsweise zur Ansteuerung einer Türzentralverriegelung an einem Kraftfahrzeug.

Vorteilhafterweise besitzt der Schlüsselschalter 56 zum einen eine Kodierung über die Kodierungslöcher 60, die mittels optischer Schaltelemente ausgewertet wird und zum anderen eine mechanische Kodierung in der Aufnahme 62. Nur wenn beide Kodierungen in Ordnung sind, werden von den weiteren Lichtleiterschaltern 72a, 72b, 72c zur Auslösung bestimmter Funktionen dienende Signale entsprechend der Drehstellung des schlüsselartigen Schiebers 58 erzeugt. Durch die erläuterten Maßnahmen wird ein verbesserter Diebstahlschutz erzielt.

Eine weitere Ausführungsform für einen Schlüsselschalter 73, der als Zündschloßschalter in Kraftfahrzeugen verwendbar ist, ist in Fig. 7 zu sehen. Dieser besitzt zwei Gruppen 75, 76 von Lichtleiterschaltern, die in einem Gehäuse 74 angeordnet sind. Auf einer im Gehäuse 74 befindlichen Leiterplatte 11 sind die zugehörigen Lichtquellen 77, 78 und die photoelektrischen Wandler 79, 80 angebracht. In die Trennstelle 27 reichen wiederum Öffnungen 83, 84 auf jeweils einer Drehscheibe 81, 82 für jede Gruppe 75, 76 von Lichtleiterschaltern hinein. Die beiden Drehscheiben 81, 82 sind an einer Welle 85 angeordnet, an der sich eine mit dem Gehäuse 74 zusammenwirkende Rasteinrichtung 86 befindet. Die Rasteinrichtung 86 ist im wesentlichen vergleichbar zu derjenigen in der Fig. 5 ausgebildet.

In eine Aufnahme 87 der Welle 85 greift ein Schlüssel 88 ein, dessen Schlüsselbart wiederum mit einer mechanischen Kodierung versehen ist. Mit Hilfe des Schlüssels 88 ist die Welle 85 in die einzelnen Raststellungen drehbar. In diesen Raststellungen werden, entsprechend der Funktionsweise der Lichtleiterschalter 72a, 72b, 72c in Fig. 6, von den Gruppen 70, 71 von Lichtleiterschaltern zu der Drehstellung der Drehscheiben 81, 82 korrespondierende Signale erzeugt, die über den am Gehäuse 74 befindlichen Bus-Stecker 89 zu den zugehörigen Steuergeräten übertragen werden und dort zur Auslösung bestimmter Funktionen dienen. Handelt es sich um einen Zündschloßschalter, so kann eine derartige Funktion die Betätigung des Anlassers sein.

Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen und dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt. Sie umfaßt vielmehr auch alle fachmännischen Weiterbildungen im Rahmen des Erfindungsgedankens. So kann das erfindungsgemäße optische Schaltelement nicht nur in Kraftfahrzeugen eingesetzt werden, sondern auch an Werkzeugmaschinen, elektrischen Gebäudeinstallationseinrichtungen, Geräten der Unterhaltungselektronik, Haushaltsgeräten, usw. Verwendung finden. Von Vorteil ist dabei, wenn die Schaltelemente mit einem Bus-System zur Übermittlung der Signale in Verbindung stehen. Selbstverständlich lassen sich die optischen Schaltelemente jedoch auch als Ersatz für herkömmliche elektrische Schalter ohne Anschluß an ein Bus-System benutzen.

Claims (26)

1. Schalteranordnung mit wenigstens einem optischen Schaltelement für ein Steuergerät bestehend aus einer Lichtquelle (13) sowie einem photoelektrischen Wandlerelement (14), einer Lichtleiteranordnung (16), über die die Lichtquelle (13) mit dem photoelektrischen Wandlerelement (14) optisch verbindbar ist, und einer an der Lichtleiteranordnung (16) befindlichen Schaltbrücke (17) wobei die Schaltbrücke (17) und ein Teilbereich (18) der Lichtleiteranordnung (16) in einem Lichtleiterschalter (15, 32) als gemeinsames Bauteil integriert sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltelement (13, 14, 15, 32) direkt über die Lichtquelle (13) und das photoelektrische Wandlerelement (14) auf einer Leiterplatte (11) angeordnet ist, wobei die Lichtleiteranordnung (16) ohne optische Verbindungselemente unmittelbar der Lichtquelle (13) und dem Wandlerelement (14) zugeordnet ist.

2. Schalteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltelement (15, 32) senkrecht stehend zur Ebene der Leiterplatte (11) angeordnet ist.

3. Schalteranordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtleiteranordnung Teilbereich (16), als massives Element ausgebildet ist.

4. Schalteranordnung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtleiteranordnung (16) des Lichtleiterschalters (15, 32) aus einem Kernbereich und einem diesen umgebenden Mantel besteht.

5. Schalteranordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtleiteranordnung (16) im Lichtleiterschalter (15, 32) aus Glas besteht.

6. Schalteranordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtleiteranordnung (16) im Lichtleiterschalter (15, 32) aus optisch transparentem Kunststoff besteht.

7. Schalteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltelement (15, 32) als ein auf einem Substrat integriertes optisches Bauteil ausgebildet ist.

8. Schalteranordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltbrücke (17) als bewegbare Membran in das Substrat integriert ist.

9. Schalteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterplatte (11) aus 2 Teilen besteht.

10. Schalteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle (13) aus einer Leuchtdiode besteht.

11. Schalteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der photoelektrische Wandler (14) aus einer Photodiode oder einem Phototransistor besteht.

12. Schalteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle (13) und der photoelektrische Wandler (14) als SMD-Bauteile ausgebildet sind.

13. Schalteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle (13) und der photoelektrische Wandler (14) als Halterung für das Schaltelement (15, 32) ausgebildet sind.

14. Schalteranordnung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle (13) und der photoelektrische Wandler (14) einen auf der Leiterplatte (11) befestigten Sockel (28) besitzen und an der Unterseite der Lichtleiteranordnung (16) Ausschnitte (31) angeordnet sind, die querschnittlich dem Sockel angepaßt sind.

15. Schalteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtleiteranordnung (16) aus zwei in vertikaler Richtung verlaufenden Schenkeln (23, 26) und zwei in horizontaler Richtung verlaufenden Schenkeln (24, 25) besteht, die U-brückenförmig miteinander verbunden sind, wobei sich zwischen den beiden horizontalen Schenkeln (24, 25) eine Trennstelle (27) befindet, in die die Schaltbrücke (17) eingreift.

16. Schalteranordnung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltbrücke (17) aus einer in vertikaler Richtung verschiebbaren Blende mit einer Öffnung (21) besteht.

17. Schalteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtleiteranordnung (16) aus zwei in vertikaler Richtung verlaufenden Schenkeln (33, 34) und einem als Schaltbrücke wirkenden, in horizontaler Richtung verlaufenden Schenkel (35) besteht, die U-brückenförmig miteinander verbunden sind, wobei der horizontale Schenkel (35) als auftrennbares Glied mit einer Trennstelle (36) ausgebildet ist.

18. Schalteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Schaltelemente (15, 32) mit derselben Leiterplatte (11) in optischer Verbindung stehen.

19. Schalteranordnung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß eine Lichtquelle (13) auf der Leiterplatte (11) für mehrere mit ihr in optischer Verbindung stehende Schaltelemente (15, 32) angeordnet ist.

20. Schalteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß ein Bus-IC (10) auf der Leiterplatte (11) angeordnet ist, der die vom Schaltelement (15, 32) erzeugten Signale in Bus-Signale weiterverarbeitet.

21. Schalteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß diese als Drehschalter ausgebildet ist, wobei ein Drehknopf (43) an einem Gehäuse (42) gelagert ist, und wobei sich am Drehknopf (43) eine ins Innere des Gehäuses (42) reichende Welle (44) befindet, und daß die Schaltbrücke aus einer Scheibe (45) mit einer Öffnung (46) besteht, die an der Welle (44) befestigt ist.

22. Schalteranordnung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß an der Scheibe (45) eine mit dem Gehäuse (42) zusammenwirkende Rasteinrichtung (47) angeordnet ist.

23. Schalteranordnung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß Schaltelemente (15) entsprechend der Anzahl der Raststellungen derart im Gehäuse (42) angeordnet sind, daß sich die Öffnung (46) an der Scheibe (45) bei jeder Raststellung in der Trennstelle (27) des zugeordneten Schaltelementes (15) befindet.

24. Schalteranordnung nach einem der Ansprüche 21 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterplatte (11) einem Gehäuseabschluß bildet.

25. Schalteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die als Schlüsselschalter (56, 73) ausgebildet ist, wobei an einer ins Innere eines Gehäuses (57, 74) reichenden Welle (63, 85) wenigstens eine Drehscheibe (64, 81, 82) mit wenigstens einer Öffnung (65, 83, 84) angeordnet ist, und wobei die Öffnung (65, 83, 84) der Drehscheibe (64, 81, 82) durch Drehung der Welle (63, 85) in die Trennstelle (27) des Schaltelementes (72a, 72b, 72c, 75, 76) bringbar ist, und daß in der Welle (63, 85) eine Aufnahme (62, 87) für einen von der Außenseite des Gehäuses (57, 74) einschiebbaren Schlüssel (58, 88) angeordnet ist.

26. Schalteranordnung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß im Gehäuse (57) weitere Schaltelemente (70a, 70b, 70c) derart angeordnet sind, daß deren Trennstellen (27) in vertikaler Richtung übereinanderliegen und der Schlüssel als linear in das Gehäuse (57) einbringbare Schaltbrücke (58) ausgebildet ist, wobei an der Schaltbrücke (58) zu den Trennstellen (27) korrespondierende Kodierungslöcher (60) angebracht sind.