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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Steuern der
Zustandsänderung
eines Stromkreises, mit welcher dieser von einem aktivierten Zustand
in einen inaktivierten Zustand bzw. umgekehrt gebracht werden kann.
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Diese
Vorrichtung findet insbesondere in der Automobilindustrie Anwendung,
ohne jedoch auf diese beschränkt
zu sein.
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Sie
kann insbesondere am Armaturenbrett eines Fahrzeugs verwendet werden,
um beispielsweise den Betrieb der Lichter, Rückspiegel, Scheibenwischer
bzw. des Radiogeräts
zu steuern.
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Eine
solche Vorrichtung enthält
ein manuelles Steuerglied, bei dessen Betätigung durch einen Benutzer
die vorgenannte Zustandsänderung
des Stromkreises hervorgerufen wird.
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Wichtig
ist, dass der Benutzer einen Tasteffekt wahrnimmt, beispielsweise
durch Überfahren
einer härteren
Stelle, wenn er auf dieses Steuerglied einwirkt, so dass er das
Gefühl
hat, dass der Vorgang wohl durchgeführt wurde. Dieser Effekt wird "Indexierung" der Stellung des
Steuerglieds genannt.
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Aus
dem Stand der Technik sind bereits Steuervorrichtungen bekannt,
wie etwa Schieber mit Federn ohne Indexierung, Mikrokontaktgeber
oder Schiebern mit einer Feder, deren Stellung an einer Rampe mit
Rasten indexiert wird.
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Bei
dieser Vorrichtung aus dem Stand der Technik werden durch die gegenseitige
Reibung der mechanischen Teile Störeffekte und deren vorzeitige Abnutzung
hervorgerufen.
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Aus
der
FR 2 652 444 und
der
FR 1 213 949 sind
auch elektrische Schaltervorrichtungen bekannt, die einerseits ein
Gehäuse
aufweisen, in welchem ein erster elektrischer Kontakt und ein erster
Magnet fest angeordnet sind, sowie andererseits einen beweglichen
Druckknopf, der einen zweiten elektrischen Kontakt und einen zweiten
Magnet trägt.
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Mit
einer auf den Druckknopf ausgeübten Betätigung kann
der bewegliche Magnet vom festen Magneten beabstandet werden und
gleichzeitig der bewegliche Kontakt dem festen Kontakt angenähert werden,
so dass ein Stromkreis geschlossen wird.
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Diese
Vorrichtungen haben jedoch einen aufwendigen Aufbau aufgrund der
großen
Anzahl von Teilen. Damit sind sie kostspielig in der Herstellung.
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Ferner
haben sie einen großen
axialen Platzbedarf, wie etwa die in der
FR-A-2 484 130 beschriebene Vorrichtung.
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Die
Erfindung zielt darauf ab, die vorgenannten Nachteile auszuräumen und
eine Steuervorrichtung mit einfachem Aufbau und mit insbesondere
in axialer Richtung geringem Platzbedarf bereitzustellen.
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Die
Erfindung zielt auch darauf ab, eine Steuervorrichtung bereitzustellen,
deren Mittel zum Indexieren der verschiedenen Betriebsstellungen praktisch
keinerlei Verschleiß unterliegen,
so dass sie ein über
die Zeit konstantes Tasteffektvermögen bewahrt.
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Dazu
betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Steuern der Zustandsänderung
eines Stromkreises.
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Erfindungsgemäß enthält diese
Vorrichtung ein Gehäuse,
ein bezüglich
des Gehäuses
verstellbares manuelles Steuerglied und zwei Elemente, von denen
das eine ortsfest und fest mit dem Gehäuse verbunden ist und das andere
beweglich und über das
Steuerglied verstellbar ist, wobei diese beiden Elemente ein Stromkreis
aus ferromagnetischem Material und ein Magnet sind, wobei die jeweils
einander gegenüberliegenden
und zum Zusammenwirken bestimmten Flächen des Stromkreises bzw.
des Magneten, "aktive
Flächen" genannt, elektrisch
leitend sind, wobei das manuelle Steuerglied zwischen einer Ausgangsstellung,
in welcher die beiden Elemente in magnetischem und elektrischem
Kontakt stehen, so dass der Stromkreis in einem aktivierten Zustand
ist, und einer Endstellung verstellbar ist, in welcher die beiden
Elemente voneinander beabstandet sind und nicht mehr in magnetischem
und elektrischem Kontakt stehen, so dass der Stromkreis in einem
nicht aktivierten Zustand ist.
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Gemäß weiteren
vorteilhaften und nicht einschränkenden
Merkmalen der Erfindung einzeln oder zusammengenommen ist vorgesehen,
dass:
- – die
aktive Fläche
des Magneten und/oder die aktive Fläche des Stromkreises zumindest
teilweise mit einer elektrisch leitenden Beschichtung überzogen
sind,
- – die
elektrisch leitende Beschichtung eine leitfähige Tinte ist, die durch Siebdruck
oder Stempeldruck aufgetragen wird,
- – die
elektrisch leitende Beschichtung der aktiven Fläche des Stromkreises durch
ein galvanisches Bad aufgetragen wird,
- – der
Magnet das bewegliche Element bildet, das über das manuelle Steuerglied
verstellbar ist,
- – dann,
wenn das manuelle Steuerglied sich in der Endstellung befindet,
der Abstand zwischen Stromkreis und Magnet derart ist, dass der
Stromkreis sich immer noch im von dem Magnet ausgeübten Magnetfeld befindet, so dass diese Endstellung
instabil ist,
- – das
manuelle Steuerglied ein Druckknopf ist, der in Richtung des Gehäuses entlang
der Längsachse
desselben verschiebbar ist, wobei das Gehäuse mit Führungsmitteln für die Verschiebung
des Druckknopfs versehen ist,
- – das
Gehäuse
zwei Wände,
eine innere und eine äußere, enthält, die
koaxial zur Längsachse
des Gehäuses
verlaufen und Führungsmittel
für die Verschiebung
des beweglichen Elements und des Druckknopfs entlang dieser Längsachse
bilden,
- – die
beiden Wände,
die innere und die äußere, zylindrisch
sind und das bewegliche Element ringförmig ist und zwischen diesen
beiden Wänden geführt wird.
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Weitere
Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nun folgenden
Beschreibung anhand der beigefügten
Zeichnungen, die beispielhaft, jedoch nicht einschränkend, eine
mögliche
Ausführungsform
darstellen.
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In
den Zeichnungen zeigt:
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1 und 2 axiale
Längsschnittansichten
der erfindungsgemäßen Steuervorrichtung,
in denen das manuelle Steuerglied in seiner Ausgangsstellung bzw.
in seiner Endstellung dargestellt ist, und
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3 eine
Vorderansicht des Stromkreises, der über die erfindungsgemäße Steuervorrichtung aktiviert
werden soll.
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In
der nachfolgenden Beschreibung verstehen sich die Ausdrücke "untere", "obere", "oben", "unten" in Bezug auf die
Stellung, welche die Steuervorrichtung in 1 und 2 einnimmt.
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Anhand
von 1 und 2 ist ersichtlich, dass die
Steuervorrichtung ein Gehäuse 1 enthält, in welchem
ein manuelles Steuerglied 2, ein Stromkreis 3 und
ein Dauermagnet 4 aufgenommen sind.
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Das
Gehäuse 1 und
das Steuerglied 2 sind aus nichtmagnetischem und elektrisch
isolierendem Material, vorzugsweise aus Kunststoff, hergestellt.
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Das
Gehäuse 1 weist
insgesamt die Form eines Zylinders mit geringer Höhe und mit
der Längsachse
X-X' auf.
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Insbesondere
enthält
das Gehäuse 1 eine zylindrische
Außenwand 11,
eine zylindrische Innenwand 12, die beide koaxial zur Achse
X-X' verlaufen.
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Das
Gehäuse 1 ist
ferner an seinem einen Ende mit einem kreisrunden Boden 13 verschlossen.
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Die
zylindrische Außenwand 11 weist
zwei Teile auf, nämlich
ein dickeres unteres Teil 111, das benachbart zum Boden 13 liegt,
und ein weniger dickes oberes Teil 113. Mit anderen Worten
ist der Innendurchmesser des zylindrischen Oberteils 113 größer als
der Innendurchmesser des Unterteils 111.
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Diese
beiden Teile 111 und 113 grenzen zwischen sich
eine ringförmige
Schulter 112 ein, die sich in einer Ebene parallel zu der
des Bodens 13 erstreckt.
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Die
beiden Wände 11 und 12 und
der Boden 13 definieren innerhalb des Gehäuses 1 eine
insgesamt ringförmige
Kammer 14.
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In
Anbetracht der Differenz bezüglich
der Dicke der verschiedenen Teile der Außenwand 11 unterteilt
sich die Kammer 14 in zwei Teile, nämlich in eine untere Ringkammer 142 und
in eine obere Ringkammer 141.
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Vorteilhaft
hat bei der in den Figuren dargestellten Ausführungsform das manuelle Steuerglied 2 die
Form eines Druckknopfs, der axial entlang der Achse X-X' gleitbeweglich ist.
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Der
Druckknopf 2 enthält
einen Kopf 21 in Form einer Scheibe mit geringer Dicke,
die von einem Führungszylinder 22 mit
senkrecht zur Scheibenebene verlaufender Achse fortgesetzt wird.
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Der
Außendurchmesser
des Kopfs 21 entspricht dem Innendurchmesser des Oberteils 113 der zylindrischen
Wand 11, während
der Innendurchmesser des Führungszylinders 22 dem
Außendurchmesser
der Innenwand 12 des Gehäuses 1 mit geringem Spiel
entspricht. Dadurch ist die Verschiebung des Druckknopfs 2 um
den Zylinder 12 herum entlang der Achse X-X' möglich.
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Die
beiden Endstellungen, die von dem Druckknopf 2 eingenommen
werden können,
sind in 1 bzw. 2 dargestellt.
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Der
Magnet 4 hat eine Ringform mit geringer Dicke. Er ist innerhalb
der Kammer 142 aufgenommen und dessen Abmessungen sind
so abgestimmt, dass er innerhalb derselben axial entlang der Achse X-X' gleitbeweglich ist.
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Der
Magnet 4 weist eine ebene Oberseite 41 und eine
entgegengesetzte Unterseite 42 auf, die auch eben ist und
dem Boden 13 gegenüberliegt.
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Der
Magnet 4 kann aus an sich leitfähigem metallischen Werkstoff
hergestellt sein, beispielsweise aus Ferrit.
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Vorzugsweise
ist der Magnet 4 jedoch aus Plastoferrit hergestellt, um
in die gewünschte
Form gegossen werden zu können.
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In
diesem Fall ist seine Oberseite 41, "Aktivfläche" genannt, da dem Stromkreis 3 gegenüberliegend,
zumindest teilweise mit einer elektrisch leitfähigen Beschichtung, beispielsweise
mit leitfähiger
Tinte, überzogen
und kann beispielsweise durch Siebdruck oder Stempeldruck darauf
aufgetragen werden.
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Gemäß einer
weiteren Möglichkeit
kann das Plastoferrit Füllstoffe
enthalten, mit denen dieses für die
angestrebte Anwendung ausreichend elektrisch leitfähig gemacht
wird.
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Ein
Ausführungsbeispiel
des Stromkreises 3 ist in 3 dargestellt.
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Dieser
Stromkreis 3 enthält
zwei Ringhälften 30, 30', die sich jeweils
in eine Anschlussfahne 31 bzw. 31' fortsetzen, an die ein elektrisch
leitfähiger Draht 32 bzw. 32' angeschweißt ist.
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Die
Oberseiten und Unterseiten der beiden Ringhälften 30, 30' tragen die
Bezugszeichen 33 bzw. 33' und 34 bzw. 34'.
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Der
Stromkreis 3 ist aus ferromagnetischem Material hergestellt,
d. h. er kann von einem Magneten angezogen werden.
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Vorteilhaft
kann der Stromkreis 3 aus einem an sich elektrisch leitfähigen Material
hergestellt sein.
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Ist
dies nicht der Fall, werden die sogenannten "aktiven" Unterseiten 34, 34', die dem Magneten 4 gegenüberliegen,
insgesamt oder zumindest teilweise mit einer elektrisch leitfähigen Beschichtung überzogen,
so dass die Stromleitfähigkeit
bis zu den beiden Drähten 32, 32' gewährleistet
ist.
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Diese
elektrisch leitfähige
Beschichtung kann eine leitfähige
Tinte sein, die beispielsweise durch Siebdruck oder Stempeldruck
aufgetragen wird.
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Diese
elektrisch leitfähige
Beschichtung kann auch durch ein galvanisches Bad auf Band, durch
Vorversilberung oder Vorverzinnung aufgetragen werden.
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Die
beiden Kreisteile 3 sind vorteilhaft umgossen, um deren
Geometrie zu bewahren.
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Der
Innendurchmesser einer jeden Ringhälfte 30, 30' entspricht
im wesentlichen dem Außendurchmesser
des Führungszylinders 22,
so dass der Kreis 3 innerhalb der Kammer 141 des
Gehäuses 1 angeordnet
sein kann, so dass er an seinem Umfang auf der ringförmigen Schulter 112 aufliegt
und den Zylinder 22 umgibt.
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Die
Anschlussfahnen 31, 31' stehen aus dem Gehäuse 1 vor.
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In
der in 1 dargestellten Ausgangsruhestellung liegt der
Magnet 4 aufgrund der magnetischen Anziehung an den Stromkreis 3 aus
ferromagnetischem Material an.
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Die
elektrisch leitfähige
Fläche 41 des
Magneten 4 gewährleistet
den elektrischen Kontakt zwischen den beiden leitfähigen Flächen 34 bzw. 34' der beiden
Ringhälften 30 bzw. 30' und gestattet
das Schließen
des Stromkreises 3.
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In
dieser Stellung ist der Magnet 4 mit einem geringen Spiel
j vom Boden 13 des Gehäuses 1 beabstandet.
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Wenn
ein Benutzer einen Druck auf den Kopf 21 des Druckknopfs 2 ausübt (wie
mit Pfeil F in 2 dargestellt ist), verschiebt
der Führungszylinder 22 den
Magneten 4, bis die Unterseite 42 desselben mit dem
Boden 13 des Gehäuses 1 in
Kontakt gelangt.
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Da
der Stromkreis 3 fest ist, gelangt der Magnet 4 auf
einen Abstand c von diesem Stromkreis 3, der dem Spiel
j entspricht.
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Der
magnetische und der elektrische Kontakt zwischen Magnet 4 und
Stromkreis 3 werden sodann unterbrochen. Der Stromkreis 3 wird
geöffnet
und geht von einem aktivierten Zustand in einen inaktivierten Zustand über.
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Der
Benutzer verspürt
einen gewissen Widerstand, solange der Magnet 4 und der
Stromkreis 3 in Kontakt sind. Sobald sich diese voneinander
abheben, verspürt
der Benutzer ein Vorschnellen des Druckknopfs 2 bzw. einen "Sog" und hat tastend
den Eindruck, dass er einen härteren
Punkt überfährt.
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Dann
spürt der
Benutzer, dass der Magnet 4 an den Boden 13 anschlägt.
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Vorteilhaft
ist in der in 2 dargestellten Endstellung
der Abstand c zwischen Stromkreis 3 und Magnet 4 derart,
dass der Stromkreis 3 immer noch im Magnetfeld liegt, das
von dem Magneten 4 ausgeübt wird.
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Die
Endstellung ist somit instabil und sobald der von dem Benutzer auf
den Druckknopf 2 ausgeübte
Druck nachlässt,
gelangt der Magnet 4 wieder an den Stromkreis 3 in
Anlage. Durch Verlagerung des Magnets 4 wird der Druckknopf 2 in
seine Ausgangsstellung zurückgeführt, die
in 1 dargestellt ist.
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Bei
einer in den Figuren nicht dargestellten Ausführungsvariante kann dann, wenn
der Abstand c größer ist,
der bewegliche Magnet 4 über jegliches geeignete Mittel
in seine Ausgangsstellung zurückgestellt
werden, wie etwa über
eine Mikrofeder.
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Ebenso
könnte
nach einer weiteren nicht dargestellten Ausführungsvariante der Magnet 4 fest und
der Stromkreis 3 beweglich sein.
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Schließlich sei
angemerkt, dass die Innenwand 12 und die Außenwand 11 des
Gehäuses 1 eine
andere Form als die zylindrische aufweisen können, wobei die jeweiligen
Formen von Stromkreis 3 und Magnet 4 dann entsprechend
aufeinander abgestimmt werden.