JP4834062B2 - 冗長スイッチ - Google Patents

Description

本発明は、特に、車両における電気パーキングブレーキを作動させるための冗長スイッチに関する。

車両における安全関連のスイッチング機能は、冗長性を必要とする。冗長性は同一のスイッチング機能について、同時に作動される少なくとも２つのスイッチングユニットが並列に存在することで実現される。電子制御回路がスイッチング信号を監視する。冗長スイッチング信号が所定の期間、例えば３０ミリ秒内に検出されない場合はエラーが表示される。

実際には、冗長スイッチの実現は機械的精度に高い要求を置いている。冗長スイッチユニットの非常に短い期間内の作動を保証するためには、アクチュエータとスイッチユニットは互いに非常に精密に位置合わせされなければならない。にもかかわらず、例えば、アクチュエータがその作動ストローク中にブロックされると、複数のスイッチユニットではなく、そのうちの１つしか作動されない可能性がある。

本発明は、機械的精度に高い要求を置かず、にもかかわらず冗長スイッチユニットの非常に短い期間内の安全な作動を保証する冗長スイッチによって、この問題を解決する。
本発明の冗長スイッチは、筐体、および２つの相反する方向に筐体中で並進移動するように配置されたアクチュエータを有する。アクチュエータは、直接手動で作動させるためのハンドル、ボタンなどを含むことができる。スイッチはスライドをさらに有し、スライドは、アクチュエータと同一の２つの相反する並進方向に筐体中で移動可能であり、移動方向のいずれにも間隙を有して２つの拮抗するばねによりアクチュエータに連結される。こうしてスライドは、アクチュエータと接触して直接的に、または２つの拮抗するばねのうちの１つの動作により間接的にアクチュエータによって移動される。筐体上には、移動方向に沿って互いに離間した少なくとも２つのラッチングノッチを有するラッチングトラックが形成される。少なくとも２つのスイッチユニットが、スライドによる同時作動のために筐体中に並んで配置される。また、ラッチングカムは、スライドに対して配設され、スライドの移動方向に垂直に移動可能に案内され、圧縮ばねによりラッチングカーブの方向に付勢される。ラッチングカムと協働してラッチングトラックのラッチングノッチのうちの１つが、スライドがスイッチユニットを作動させないスライドの着座位置を画定する。ラッチングカムと協働して別のラッチングノッチが、スライドがスイッチユニットを作動させているスライドの作動位置を画定する。スライドが作動すると、アクチュエータがスライドを直接付勢するまで、２つの拮抗するばねのうちの一方に張力が加えられるのに対し、他方が緩められる。アクチュエータがさらに移動した結果、次にスライドは、その着座位置から作動位置の方向に移動され、ここでは、ラッチングカムが、そのばね負荷に対してラッチングノッチの傾斜に沿って上方に移動することにより後退する。隣接するラッチングノッチ間の頂点にラッチングカムが到達するとすぐに、張力が加えられたばねは、動作を開始し、隣接するラッチングノッチの底部の所定の位置にラッチングカムが嵌まるスライドの作動位置まで強制移動によりスライドを移動させる。このとき、この強制移動の途中で冗長スイッチユニットの作動が行われる。一方では、強制移動は、張力が加えられたばねのみによって開始されるため、非常に素早く行うことができる。他方では、強制的に作動させるスライドの移動は、アクチュエータとスライドが互いに直接連結されていないため、ブロックまたは係止されたアクチュエータにより妨げられることはない。

好ましい実施形態では、ラッチングトラックの２つの隣接するラッチングノッチ間の頂点が平坦化されている。したがって、スライドのラッチングカムは、張力が加えられたばねの影響を受けてラッチングノッチ間の平坦な表面領域上を摺動する。このとき、スライドおよびスイッチユニットは、ラッチングノッチ間の平坦化されたまたは平坦な表面上をラッチングカムが摺動する途中で、スライドによるスイッチユニットの作動が行われるように相対的に配置されている。スライドのこの摺動が妨げられずに素早く行われるため、構造許容誤差または取付許容誤差が、スイッチユニットが非常に短い期間内に作動されることを妨げることはない。

２つのスイッチング機能が必要とされる場合、スイッチは、スライドの着座位置を通って延びる中央の平面に対して鏡面対称に構築される。したがって、ラッチングトラックは、着座位置用のラッチングノッチを有し、着座位置用のラッチングノッチの両側には、スライドの作動位置用のラッチングノッチを１つずつ有する。

本発明のさらなる特徴および利点は、添付図面を参照して、好ましい実施形態の以下の説明から得ることができる。

着座位置における本発明の一実施形態による冗長スイッチの概略的な側断面図である。 スイッチの作動途中における本発明の一実施形態によるスイッチの操作状態を示す図である。 スイッチの作動途中における本発明の一実施形態によるスイッチの操作状態を示す図である。 スイッチの作動途中における本発明の一実施形態によるスイッチの操作状態を示す図である。 スイッチの作動途中における本発明の一実施形態によるスイッチの操作状態を示す図である。 スイッチの作動途中における本発明の一実施形態によるスイッチの操作状態を示す図である。 スイッチの作動途中における本発明の一実施形態によるスイッチの操作状態を示す図である。 スイッチの作動途中における本発明の一実施形態によるスイッチの操作状態を示す図である。

スイッチは筐体を有し、筐体の底部１０のみが図に概略的に示される。筐体中には、アクチュエータ１２が直線的な並進移動のために案内される。アクチュエータ１２は矩形の窓状凹部１４を有する。この凹部１４中には、スライド１６が、すべての側に遊びを有して収容されており、スライド１６は、アクチュエータ１２と同一の並進移動方向に直線的に移動可能である。底部１０の内側には、スライド１６に対向してラッチングトラック１８が形成されている。ラッチングトラック１８は３つのラッチングノッチを有し、ラッチングノッチはスライド１６の移動方向に互いに離間されている。スライド１６の移動方向に垂直な穴の中には、ばねの負荷がかかったピストン２０が移動可能に案内され、ピストン２０は、ラッチングトラック１８に面する外側端部にラッチングカム２２を有する。スライド１６は、ラッチングトラック１８とは反対の側に２つの作動傾斜部１６ａ、１６ｂを有し、この側は、スイッチユニット２６ａおよび２６ｂの２つのグループが取り付けられる回路基板２４に面する。スイッチユニット２６ａ、２６ｂは、作動タペットを含む共通のマイクロスイッチである。スイッチユニット２６ａ、２６ｂの各グループは、並列に並んで配置された少なくとも２つのマイクロスイッチを備え、マイクロスイッチはそれらの作動タペットを介してそれぞれ作動傾斜部１６ａおよび１６ｂによって並列に作動される。マイクロスイッチを回路基板２４上に並列に配置したため、図面のうち側面図は、スイッチの各グループの１つのスイッチユニットのみを示す。

図１は、非作動状態における冗長スイッチを示す。スライドは、２つの拮抗する予め張力が加えられた圧縮ばね２８ａ、２８ｂにより、アクチュエータ１２上に支持される。ラッチングカム２２は、ラッチングトラック１８の中央のラッチングノッチの底部の所定の位置に嵌まり、スライド１６の両側にアクチュエータ１２に対して等しい遊びを有してアクチュエータ１２に対して中心位置にスライド１６を保持する。この非作動位置では、作動傾斜部１６ａ、１６ｂは、関連するスイッチユニット２６ａ、２６ｂの作動タペットから離間されており、スイッチユニットは作動されない。

このとき、図２に示されるように矢印Ｆの方向にアクチュエータ１２に力が加えられる場合、アクチュエータ１２がスライド１６に当接するまで、最初に圧縮ばね２８ｂが圧縮されるのに対し、圧縮ばね２８ａが緩められる。図３に示されるように、増加する力Ｆによってアクチュエータ１２は、スライド１６を直接付勢し、スライド１６を力Ｆの方向に移動させ、ここでは、ラッチングカムが、持ち上げられ、中央のラッチングノッチの傾斜に沿って上昇する。２つの隣接するラッチングノッチ間の頂点にラッチングカム２２が到達するとすぐに、ラッチングカム２２は、張力が加えられた圧縮ばね２８ｂの影響を受けて、また力Ｆのさらなる働きにかかわらず、自由に、妨げられることなく平坦な頂点表面上を摺動する。スライド１６のこの強制移動の間、作動傾斜部１６ａは、スイッチユニット２６ａの作動タペット上に移動し、作動タペットを作動させる。ラッチングノッチ間の平坦化された頂点領域全体が作動経路として利用可能であるため、スイッチユニットを作動させるためのスライド１６の移動経路は重要ではない。このとき、アクチュエータ１２は、筐体上の固定された停止箇所に当接し、その結果、隣接するラッチングノッチの方向へのスライド１６のさらなる移動が、張力が加えられた圧縮ばね２８ｂのみの影響を受けて行われる。

図４に示されるように、次にラッチングカム２２は、隣接するラッチングノッチに嵌まり、ここでは、スライド１６が、依然として筐体の停止箇所にあるアクチュエータ１２から離れている。図５に示されるように、ラッチングカム２２がラッチングノッチに十分に嵌まるとすぐに、スライド１６は、スライドの２つの作動位置のうちの１つにある。

図６に示されるように、スライド１６をその着座位置に戻すために、相反する力Ｆ_Ｒがアクチュエータ１２に加えられ、ここでは、アクチュエータ１２がスライド１６に当接するまで、まず第１に圧縮ばね２８ａに張力が加えられ、圧縮ばね２８ｂが緩められる。図７に示されるように、アクチュエータ１２は、力Ｆ_Ｒの永続する影響を受けてスライド１６をその着座位置の方向に直接付勢し、ここでは、ラッチングカム２２が、隣接するラッチングノッチ間の平坦な頂点表面に到達するまでラッチングノッチの傾斜に沿って上昇する。このとき、スライド１６のさらなる摺動が、ばね２８ａの力によって、また力Ｆ_Ｒにかかわらず行われる。図８に示されるように、スライド１６のこの強制移動の間、かつ隣接するラッチングノッチ間の平面の平坦化された頂点表面上をラッチングカム２２が摺動する途中で、スライド１６の作動傾斜部１６ａはスイッチユニット２６ａの作動タペットから離れ、このときもはや、スイッチユニット２６ａは作動されていない。このとき、ラッチングカム２２は、中央のラッチングノッチ中のラッチング位置に再び到達しており、スライド１６は再び着座位置にある。

図１に示されるように、着座位置から続いてスイッチユニット２６ｂを作動させるために、アクチュエータ１２に、上述した工程とは反対の方向に作動力が加えられる。さらなる操作は、上述したものと完全に対称であり、したがって別個に記載される必要はない。

１０ 底部
１２ アクチュエータ
１４ 凹部
１６ スライド
１６ａ、１６ｂ 作動傾斜部
１８ ラッチングトラック
２０ ピストン
２２ ラッチングカム
２４ 回路基板
２６ａ、２６ｂ スイッチユニット
２８ａ、２８ｂ 圧縮ばね

Claims (5)

1. 筐体（１０）と、
   ２つの相反する並進方向に前記筐体中で移動可能なアクチュエータ（１２）と、
   前記２つの相反する並進方向に前記筐体中で移動可能であり、移動方向のいずれにも間隙を有して２つの拮抗するばね（２８ａ，２８ｂ）により前記アクチュエータに連結されたスライド（１６）と、
   前記筐体に固定され、前記移動方向に沿って互いに離間した少なくとも２つのラッチングノッチを有するラッチングトラック（１８）と、
   前記筐体に固定され、前記スライド（１６）による同時作動のために並んで配置された少なくとも２つのスイッチユニットであって、各スイッチユニットが作動タペットを有し、前記スライド（１６）が、前記スイッチユニットの作動タペットを係止させる作動傾斜部（１６ａ，１６ｂ）を有する、前記スイッチユニットと、
   前記移動方向に垂直な移動のために前記スライド（１６）に対して案内され、圧縮ばねにより前記ラッチングトラック（１８）の方に付勢されるラッチングカム（２２）と
   を備え、
   ａ）前記ラッチングカム（２２）と協働して前記ラッチングノッチのうちの１つが、前記スライド（１６）が前記スイッチユニットを作動させない前記スライド（１６）の着座位置を画定し、
   ｂ）前記ラッチングカム（２２）と協働して別のラッチングノッチが、前記スライド（１６）が前記スイッチユニットを作動させている前記スライドの作動位置を画定し、
   ｃ）前記ラッチングカム（２２）が前記ラッチングノッチ間の頂点上を摺動すると、前記拮抗するばね（２８ａ，２８ｂ）が前記スライド（１６）をそれぞれの他の位置に強制的に移動させる、冗長スイッチ。
2. 前記ラッチングトラック（１８）の前記ラッチングノッチ間の前記頂点が平坦化されており、前記スイッチユニットの前記位置が、前記ラッチングノッチ間の前記頂点に対して決定され、その結果、前記ラッチングカム（２２）が前記ラッチングノッチ間の前記頂点上を摺動すると前記スイッチユニットが作動される、請求項１に記載のスイッチ。
3. スイッチユニットの２つのグループを備え、各グループにおける前記ユニットが前記スライド（１６）によって同時に作動され、前記スライドが、前記着座位置のいずれかの側の前記ラッチングトラック（１８）のラッチングノッチによって画定される作動位置を有する、請求項１または２に記載のスイッチ。
4. 前記拮抗するばね（２８ａ，２８ｂ）が、予め張力が加えられた状態に取り付けられた圧縮ばねである、請求項１に記載のスイッチ。
5. 前記アクチュエータ（１２）が、２つの停止箇所間で移動可能であり、前記着座位置に配設された前記スライド（１６）に対して移動すると、最初に前記圧縮ばね（２８ａ，２８ｂ）の一方を圧縮させ他方を緩め、次に前記スライドに当接し、前記スライドを前記停止箇所の一方に到達するまで強制的に移動させ、したがって前記ラッチングカム（２２）が、隣接するラッチングノッチ間の前記頂点に到達している、請求項４に記載のスイッチ。

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