WO2008095320A1 - Magnetschalter - Google Patents

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WO2008095320A1
WO2008095320A1 PCT/CH2008/000008 CH2008000008W WO2008095320A1 WO 2008095320 A1 WO2008095320 A1 WO 2008095320A1 CH 2008000008 W CH2008000008 W CH 2008000008W WO 2008095320 A1 WO2008095320 A1 WO 2008095320A1
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magnetic
magnetic switch
permanent
contact
switch according
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PCT/CH2008/000008
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English (en)
French (fr)
Inventor
Joshua Lanter
Original Assignee
Polycontact Ag
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H36/00—Switches actuated by change of magnetic field or of electric field, e.g. by change of relative position of magnet and switch, by shielding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R22/00—Safety belts or body harnesses in vehicles
    • B60R22/48—Control systems, alarms, or interlock systems, for the correct application of the belt or harness
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R22/00—Safety belts or body harnesses in vehicles
    • B60R22/48—Control systems, alarms, or interlock systems, for the correct application of the belt or harness
    • B60R2022/4808—Sensing means arrangements therefor
    • B60R2022/4816—Sensing means arrangements therefor for sensing locking of buckle
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T24/00—Buckles, buttons, clasps, etc.
    • Y10T24/45—Separable-fastener or required component thereof [e.g., projection and cavity to complete interlock]
    • Y10T24/45225—Separable-fastener or required component thereof [e.g., projection and cavity to complete interlock] including member having distinct formations and mating member selectively interlocking therewith
    • Y10T24/45241—Slot and tab or tongue

Definitions

  • the invention relates to a magnetic switch for interrupting and / or closing an electrical circuit according to the preamble of claim 1.
  • the invention also relates to the use of such a magnetic switch as a condition sensor, in particular for use in a buckle of a seat belt device.
  • Switches are devices for breaking and / or closing electrical circuits. They consist of the contacts suitable for the respective electrical load due to current or voltage and an actuating device for bridging the contacts. In most cases, the actuating device is mechanical or electromechanical in nature. Typical representatives of such switches are, for example, rotary, tilt, step or key switch, but also relays. In the course of miniaturization, semiconductor switches and mechanical microswitches have also been developed. Semiconductor switches usually require source, drain and gate connections and are usually only suitable for switching smaller currents. Microswitches are relatively expensive in construction and require contact springs and the like to realize the two switching states “on” and “off”. Contact springs are wear parts that can fatigue and even fail when the switch is used intensively.
  • a magnetic switch which is used as a monitoring switch in doors or windows.
  • the magnetic switch has two current contacts, an electrically conductive permanent magnetic actuator and a ferromagnetic attractor component, which are arranged in a housing which is fastened, for example, to a door or window frame.
  • a second ferromagnetic attractor component is mounted on the door or sash.
  • the actuating device is moved from a first disfigurement in which, for example, the circuit is closed, to a second end position in which the circuit is interrupted.
  • This proposed arrangement still has a relatively large amount of space, which when used as a monitoring switch for doors or window is of minor importance. For installations in confined spaces, this arrangement is less suitable.
  • Hall sensors are used, for example, as non-contact sensor sensors for the condition of seat belt buckles of safety belt devices.
  • the knowledge of the state of the buckle is required to make the occupants aware by a signal to put on and close the seat belts. Since the introduction of safety airbags, the information about the closing condition of the seat belts is also important for controlling the activation or deactivation of mechanisms for inflating driver and passenger airbags or side airbags.
  • a buckle with an integrated preloaded Hall sensor which erriosst the state of a locking body or a Auswerf ers for a inserted into the buckle latch without contact.
  • a Hall sensor is arranged with a Hall field in the immediate vicinity of a permanent magnet.
  • the Hall sensor with a Hall field without a permanent magnet and to form the locking body or the ejector as a permanent magnet. Also in this arrangement, the change in position of the locking body or the ejector should be detectable by a change in the Hall voltage.
  • a disadvantage of the buckle according to EP-AO 861 763 is that the Hall sensor must be very carefully positioned with respect to the locking element or the ejector. Subsequent installation of the Hall sensor is therefore relatively complex and expensive.
  • the Hall sensor is also relatively sensitive to external stray fields, which can already be caused for example by a magnetic key fob. If necessary, even an additional shield must be attached, which further complicates the construction or installation.
  • the susceptibility compared to external stray fields is also increased by the fact that the signal changes because of the relatively short distances that are covered when closing or opening the seat belt locking of the locking body and the ejector, are relatively small.
  • the buckle variant without biased Hall sensor in which either the locking body or the ejector he designed as a permanent magnet, proves to be less practicable.
  • the achievable signal changes are also relatively small here. Due to the vibrations of the locking body and the ejector when closing and opening the seat belt, there may be a demagnetization over time. This ultimately leads to the Hall sensor is ineffective, and the state changes of the buckle can no longer be detected.
  • the object of the present invention is to reduce or avoid these disadvantages of the prior art. It should be created a magnetic switch, which has a simple and space-saving design and is inexpensive to produce. Of the
  • Magnetic switch should be used as a replacement for conventional mechanical switches, microswitch, reed switch or Hall switch. He should also be used in tight spaces. Finally, the magnetic switch should also be suitable for installation in belt buckle systems of known safety belt systems.
  • the invention proposes a magnetic switch which has at least two electrical contacts and an at least partially electrically conductive permanent-magnetic clamping device which are arranged in a common housing.
  • the magnetic actuator bridges in a first end position, the two contacts electrically conductive and is movable in the presence of a magnetically interacting with her attractor component in a second end position in which the electrical connection between the two contacts is interrupted.
  • At least one of the electrical contacts is made of a ferromagnetic material or is provided with a f coated with magnetic material.
  • the magnetic force of attraction between the ferromagnetic contact and the magnetic actuator is less than the magnetic force of attraction between the magnetic actuator and the magnetically interacting attractor component.
  • the magnetic switch only consists of two electrical contacts and the permanent magnetic actuator which electrically connects the two electrical contacts in one end position.
  • the only moving part is the permanent magnetic actuator, which is movable in the presence of the magnetically interacting with the attractor component in the second end position.
  • the electrical connection between the two electrical contacts is interrupted.
  • biasing elements such as contact springs or the like, can be omitted.
  • the attractor component can be or include a component made of a ferromagnetic material or even a magnet.
  • the magnet switch does not require a separate second attractor component in order to assume the first switching position, since at least one of the electrical contacts is ferromagnetic.
  • the design of the magnetic switch can be further reduced compared to the switches known from the prior art.
  • the magnetic switch is also very suitable for use in confined spaces. All components of the magnetic switch are housed in a common housing, which is very easy to seal and isolate; thereby a variety of tightness and insulation requirements for such switches, such. IP67, IP68, IP69, can be met very easily.
  • the contact zone is bridged by magnetic force. As a result, the contact region can also be linear.
  • the only prerequisite is that the contacts are elastic, which is generally very easy to implement.
  • the costs for the component are low.
  • the cost of mounting the in the simplest embodiment only three components comprehensive magnetic switch in the housing is also small. As a result, the magnetic switch according to the invention can be produced very economically and inexpensively.
  • the permanent magnetic actuator may consist of a total of an electrically conductive material. Preferably, however, it is especially coated on its contact surface with contact material. This also allows relatively strong magnets of SmCo, NdFeB, ceramic materials, hard ferrite and the like.
  • the contact material is chosen for reasons of particularly good conductivity from the group consisting of silver, gold, other electrically conductive precious metals, nickel, iron and a combination of these materials.
  • the ferromagnetic electrical contact is made from one of the known contact materials and consists in particular of a material from the group consisting of iron, nickel, silver, gold, further electrically conductive noble metals or a combination of these materials.
  • the ferromagnetic contact is in a further variant of the invention with a contact material, preferably with a material from the group comprising nickel, silver, gold, further electrically conductive noble metals or a combination thereof Coated materials.
  • the permanent magnetic actuator Upon actuation of the magnetic switch, the permanent magnetic actuator can be moved completely away from the two electrical ones.
  • a variant of the invention provides that the second electrical contact is permanently connected to the permanent magnetic actuator.
  • the switching movement of the permanent-magnetic actuating device in the presence of a magnetically interacting attractor component from its first end position into the second end position can take place in different ways.
  • the actuating device is displaceable in parallel. The parallel displacement within the housing is controlled guided. For guiding serve the walls of the housing.
  • the permanent magnetic actuator in the presence of a magnetically interacting with her attractor component is pivotable so that the electrical contact to the erratic is interrupted.
  • the second electrical contact may be formed as a pivot axis for the permanent magnetic actuator.
  • the embodiment with pivoting actuator allows very small travel. Typically, the travel ranges in the displacement of the actuator from the first to the second end position about 0.2 mm to about 2 mm.
  • the inventive magnetic switch may be formed in a further embodiment, as a multiple switch or as a changeover switch.
  • at least one further electrical contact is provided in the housing.
  • the permanent-magnetic actuating device In the presence of a magnetically interacting tractor component, the permanent-magnetic actuating device is movable into the second end position in which it then comes into abutment with the at least one further electrical contact and closes an electrical circuit.
  • both electrical contacts which are electrically connected in the first end position of the permanent-magnetic actuating device, are manufactured from or coated with a ferromagnetic material.
  • the magnetic switch according to the invention is particularly suitable for use as a sensor for the closing state of a belt buckle of a seat belt device.
  • the magnetic switch constitutes a state sensor which monitors a component changing position upon operation of the locking mechanism.
  • the monitored component with advantage in the lock insertable and lockable tongue of the seat belt device. In this way, not any secondary component is monitored, which is movable in the lock, but the monitoring is performed directly on the safety-related component.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of a first embodiment of a magnetic switch according to the invention.
  • FIG. 2 shows a second embodiment of the magnetic switch.
  • FIG. 4 shows a variant of the magnetic switch from FIG. 3;
  • FIG. 5 is a schematic diagram of a multiple switch designed as a magnetic switch
  • FIG. 6 shows a magnetic switch designed as a changeover switch
  • FIG. 7 is a schematic representation of the closure of a seat belt device.
  • Fig. 8 is a sectional view of a buckle of the seat belt device according to FIG. 7 with a magnetic switch according to the invention.
  • the magnetically illustrated magnet switch is provided with the reference numeral 1. It comprises at least two electrical
  • the two electrical contacts 2, 3 and the permanent magnetic actuator 4 are arranged in a housing not shown in Fig. 1.
  • the permanent-magnetic actuating device 4 is arranged so that it can be moved from a first end position, in which it is in contact with the two electrical contacts 2, 3 and closes a circuit, into a second end position, in which the electrical Circuit is interrupted.
  • the permanent magnetic actuator 4 is in the initial state im- mer in the first end position in which it closes the electrical circuit via the two electrical contacts 2, 3. This is achieved in that at least one of the electrical contacts 2, 3 consists of a ferromagnetic material or is coated with such. Due to the magnetic attraction between the permanent magnetic actuator 4 and the at least one electrical
  • both electrical contacts are made of a ferromagnetic material or are coated with such a gene.
  • the permanent magnet actuation device 4 is displaced within the housing into the second distortion, in which the electrical circuit between the two electrical contacts 2, 3 is interrupted.
  • the attractor component may be or include a ferromagnetic component or a magnet. If the magnetically interacting attractor component 9 is again moved away from the magnetic switch 1, the permanent-magnetic actuating device 4 returns to the first end position and closes the circuit between the two electrical contacts 2, 3.
  • the second end position of the permanent-magnetic actuator 4 and the associated position of the attractor component 9 are indicated by dashed lines in Fig. 1.
  • the two double arrows M and A indicate the changes in position of the attractor component 9 or the permanent-magnetic actuator 4.
  • the permanent magnetic actuator 4 may consist of a total of an electrically conductive material. Preferably, however, it is especially coated on its contact surface with contact material. As a result, it is also possible to use relatively strong magnets made of SmCo, NdFeB, ceramic materials, hard ferrite and the like. The greater the magnetic field generated by the permanent-magnetic actuating device 4, the greater the distance in which the aeromagnetic attractor component 9 is guided to the magnetic switch 1. As contact materials, for example, silver, gold, other electrically conductive precious metals, Nickel, iron and combinations of these materials in question. Conveniently, the ferromagnetic electrical contacts 2, 3 also consist of such highly conductive materials or are coated with such materials.
  • Fig. 2 shows schematically a variant of a designated by the reference numeral 11 magnetic switch, in which the electrical contacts 12, 13 are formed as contact zones. At the permanent magnetic actuators 14 analog contact zones 15, 16 are formed.
  • the embodiment of the magnetic switch shown in Fig. 3 is generally provided with the reference numeral 21. It in turn has two electrical contacts 22, 23 and a permanent magnetic actuator 24, which are arranged in a common housing, not shown. In the illustrated embodiment, only the larger drawn electrical contact 22 from a f erromagnetic material or is it coated with such. It is understood that the electrical contacts 22, 23 are shown only to explain the different training in different sizes. In reality, the electrical contacts usually have the same size.
  • the magnetically interacting attractor component in turn bears the reference numeral 9. When this 9 is brought in proximity to the magnetic switch 21, the permanent magnetic actuator 24 is moved by the prevailing between her and the attractor component 9 magnetic attraction in its second end position.
  • the magnetic switch 21 only the contact with the ferromagnetic electrical contact 22 is interrupted by pivoting the permanent-magnetic actuating device 24.
  • the second electrical contact 23 can form the pivot axis for the actuator 24.
  • the movements of the permanent magnetic actuator 24 and the attractor component 9 are again indicated by double arrows M and A.
  • the second end position of the permanent magnet actuating device 24 and the associated position of the attractor component 9 are indicated by dashed lines.
  • the electrical contacts 22, 23 do not necessarily have to be located on the same side of the beta. be arranged cleaning device 24.
  • the not f erromagnetically formed electrical contact 23 may also be connected to a broad side of the actuator 24.
  • the movements of the permanent magnetic actuator 24 and the magnetically interacting with her attractor component 9 are in turn indicated by double arrows M and A.
  • the second end position of the permanent magnetic actuator 24 and the associated position of the attractor component 9 are indicated by dashed lines.
  • Fig.5 shows a.
  • a magnetic switch according to the invention PHg which is provided overall with the reference numeral 31.
  • the magnetic switch 31 is designed as a multiple switch.
  • a permanent magnetic actuator 34 and two pairs of electrical contacts 32, 33 and 37, 38 are arranged within a common housing, not shown.
  • the pairs of electrical contacts 32, 33 and 37, 38 are disposed on the opposite longitudinal sides of the actuator 34 and belong to two different circuits.
  • the first end position of the permanent magnetic actuator 34 is ensured by a f erromagnetic training of the two electrical contacts 32, 33 of the first electrical circuit.
  • the second contact pair 37, 38 is not formed f erromagnetisch, which is indicated in Fig.
  • the permanent-magnetic actuating device 34 When the attractor component 9 is moved away again, the permanent-magnetic actuating device 34 is attracted again by the ferromagnetic contacts 32, 33, and moves back to the first end position, in which the first circuit is closed.
  • the movements of the permanent magnetic actuator 34 and the attractor component 9 are again by double arrows M. and A indicated.
  • the second end position of the permanent non-magnetic actuator 34 and the associated position of the attractor component 9 are indicated by dashed lines.
  • Fig. 6 shows schematically a trained as a changeover switch magnetic switch, which is provided with the reference numeral 41 as a whole.
  • a permanent magnetic actuator 44 is arranged, which is fixedly connected to an electrical contact 42.
  • two further electrical contacts 43 and 47 are arranged.
  • a first of these electrical contacts 43 is ferromagnetic.
  • the other second electrical contact 47 as well as the electrical contact connected to the actuating device 44 may likewise be ferromagnetic or non-ferromagnetic.
  • the decisive factor is that the magnetic attraction between the first f romagnetic electrical contact 43 and the permanent magnet actuator 44 is greater than that to the second electrical contact 47 on the opposite longitudinal side of the actuator 44.
  • the contacts 42, 43 are electrically connected.
  • an attractor component 9 is brought into proximity to the second electrical contact 47, the magnetic attraction force to the permanent magnet actuator 44 is greater than that between the actuator 44 and the ferromagnetic first electrical contact 43.
  • the actuator 44 is moved to its second end position, for example, moved in parallel.
  • the electrical conductor 42 firmly connected to the actuating device 44 is moved and electrically connected to the second electrical contact 47, while the electrical connection to the first electrical contact 43 is disconnected.
  • the magnetic-magnetic actuator When the attractor component 9 is moved away again, the magnetic-magnetic actuator returns to its first end position by the magnetic attraction force to the first electrical contact 43 and forms an electrical connection between the contacts 42 and 43.
  • the movements of the permanent-magnetic actuator 44 and the attractor component 9 are again indicated by double arrows M and A.
  • the second end position of the permanent magnetic beta t Trents Rhein 44 and the associated location of the attractor component 9 are indicated by dashed lines.
  • the magnetic switch it is possible to dispense with biasing elements, such as contact springs or the like.
  • the magnetic switch does not require a separate ferromagnetic attractor component in order to assume the first switching position in the first stable end position of the permanent-magnetic actuating device, since at least one of the electrical contacts f is embodied as an annular element.
  • the design of the magnetic switch over the switches known from the prior can be further reduced and the magnetic switch is also very suitable for use in confined spaces. All components of the magnetic switch are housed in a common housing, which is very easy to seal and isolate. As a result, the most diverse tightness and insulation requirements for such switches, such as. IP67, IP68, IP69, can be met very easily.
  • the contact zone is bridged by magnetic force.
  • the contact region can also be linear.
  • the only prerequisite is that the contacts are elastic, which is generally very easy to implement.
  • the costs for the component are low.
  • the effort for mounting the magnetic switch in the housing, which comprises only three components in the simplest embodiment, is also small.
  • the inventive magnetic switch is very economical and inexpensive to produce.
  • a very advantageous application of the magnetic switch is its use as a sensor for the closing state of a buckle of a seat belt device, which is shown schematically in Fig. 7.
  • the buckle shown is provided overall with the reference numeral 101 and has a per se known external structure.
  • the buckle 101 is disposed at the end of a belt anchor 103 and serves to receive and releasably lock a lock tongue 105 which is connected to a seat belt 106.
  • the buckle 101 has a housing 102 which is open on its side remote from the belt anchor 103 side.
  • An unlocking button 112 for a locking mechanism disposed within the housing 2 extends over most of the open housing area and leaves an insertion slot 111 for the latching tongue 105 free.
  • the locking mechanism locks during insertion the lock tongue 105 through the insertion slot 111 in a tongue recess 115.
  • the release of the lock tongue 105 by the operation of the release button 112th
  • FIG. 8 shows an exemplary construction of a buckle 101, which is equipped with a novel magnetic switch 1, which serves as a sensor for the closed state of the buckle 101.
  • FIG. 8 shows the locking mechanism disposed within the housing 102 for the latching tongue 105 inserted through the insertion slot 111.
  • the latching mechanism is of conventional construction. It comprises a frame 104 with a guided ejector 107, which is biased by a compression spring 108 in the direction of the insertion slot 111. At its end face facing the insertion slot 111, the ejector 107 has a tongue receptacle 109. The tongue 105 is inserted against the spring force of the compression spring 108 in the housing 102.
  • a arranged on a rocker 117 locking body 116 moves through the tongue recess 115 in the direction of the recess 110 and sets the lock tongue 105.
  • the release of the lock tongue 105 is effected by actuation of the release button 112 against the spring force of a biasing spring 118.
  • the locking body 116 is retracted from the tongue recess 115, and the spring-loaded ejector 107 pushes the lock tongue 105 in the direction of the insertion slot 111. At the same time hinders the
  • a magnetic switch 1 which for example has the construction of the embodiment explained with reference to FIG. 1, is arranged below the frame 104, for example in the region of the recess 110 for the locking body 116.
  • the magnetic switch 1 has the function of a sensor for the closing state of the buckle 101.
  • the position of the belt tongue 105 or Locking body 116 are monitored. For example, if the belt tongue 105 is formed ferromagnetically or even a magnet, it exerts on the approach to the magnetic switch 1, the function of the attractor component, which is responsible for changing the switching state of the magnetic switch 1.
  • the position of the permanent magnet actuator is changed and takes the second final state in which it interrupts the circuit, for example.
  • the warning light for putting on the seat belt for example, extinguishes on the dashboard.
  • the magnetic switch as a multiple switch, for example, a circuit can be closed, which signals the airbag device that a passenger is belted, etc.
  • the belt tongue 105 and the locking body 116 may be ferromagnetic or be or have a magnet, and for the monitoring of the closed state of the buckle 101 can be used. It is also possible for both components 105, 116 to be ferromagnetic or magnets.
  • the buckle of the ejector he is provided with a magnet whose displacement causes the switching of the magnetic switch during insertion of the lock tongue.
  • the magnetic switch according to the invention has a very simple design, is insensitive to vibrations and very low in wear.

Abstract

Es ist ein Magnetschalter vorgeschlagen, der wenigstens zwei elektrische Kontakte (2, 3) und eine wenigstens bereichsweise elektrisch leitfähige permanentmagnetische Betätigungseinrichtung (4) aufweist, die in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind. Die magnetische Betätigungseinrichtung (4) überbrückt in einer ersten Endstellung die beiden Kontakte (2, 3) elektrisch leitend und ist bei Anwesenheit einer mit ihr magnetisch wechselwirkenden Attraktorkomponente (9) in eine zweite Endstellung bewegbar, in der die elektrische Verbindung zwischen den beiden Kontakten (2, 3) unterbrochen ist. Wenigstens einer der elektrischen Kontakte (2) besteht aus einem ferromagnetischem Material bzw. ist mit einem ferromagnetischen Material beschichtet. Die magnetische Anziehungskraft zwischen dem ferromagnetischen Kontakt (2) und der magnetischen Betätigungseinrichtung (4) ist kleiner als die magnetische Anziehungskraft zwischen der magnetischen Betätigungseinrichtung (4) und der Attraktorkomponente (9).

Description

Magnetschalter
Die Erfindung betrifft einen Magnetschalter zum Unterbrechen und/ oder Schliessen eines elektrischen Stromkreises gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Die Erfindung betrifft auch die Verwendung eines derartigen Magnetschalters als Zustandssensor, insbesondere zur Verwendung in einem Gurtschloss einer Sicherheitsgurteinrichtung.
Schalter sind Vorrichtungen zum Unterbrechen und/ oder Schliessen von elektrischen Schaltkreisen. Sie bestehen aus den für die jeweilige elektrische Belastung durch Strom oder Spannung geeigneten Kontakten und einer Betätigungseinrichtung zur Überbrük- kung der Kontakte. Meist ist die Betätigungseinrichtung mechanischer oder elektrome- chanischer Natur. Typische Vertreter derartiger Schalter sind beispielsweise Dreh-, Kipp-, Stufen- oder Tastenschalter, aber auch Relais. Im Zuge der Miniaturisierung sind auch Halbleiterschalter und mechanische Mikroschalter entwickelt worden. Halbleiterschalter erfordern üblicherweise Source-, Drain- und Gateanschlüsse und sind in der Regel nur für die Schaltung kleinerer Ströme geeignet. Mikroschalter sind relativ aufwendig in der Konstruktion und erfordern Kontaktfedern und dergleichen, um die beiden Schaltzustände „An" und „Aus" zu realisieren. Kontaktfedern sind Ver schleissteile, die bei intensivem Gebrauch des Schalters ermüden und sogar versagen können.
Aus dem Stand der Technik sind daher auch Schaltvorrichtungen bekannt, die auf magnetischem Prinzip beruhen. In der US-6,803,845 ist beispielsweise ein Magnetschalter beschrieben, der als Überwachungsschalter bei Türen oder Fenstern eingesetzt wird. Der Magnetschalter weist zwei Stromkontakte, eine elektrisch leitfähige permanentmagnetische Betätigungseinrichtung und eine ferromagnetische Attraktorkomponente auf, die in einem Gehäuse angeordnet sind, das beispielsweise an einem Tür- oder Fensterrahmen befestigt wird. Eine zweite ferromagnetische Attraktorkomponente ist an der Tür oder am Fensterflügel montiert. Bei einer Relativbewegung der ersten und der zweiten Attraktor- komponenten wird die Betätigungseinrichtung aus einer ersten Entstellung, in der beispielsweise der Stromkreis geschlossen ist, in eine zweite Endstellung bewegt, in der der Stromkreis unterbrochen ist. Diese vorgeschlagene Anordnung weist immer noch einen relativ grossen Platzbedarf auf, was bei dem Einsatz als Überwachungsschalter für Türen oder Fenster von untergeordneter Bedeutung ist. Für Einbauten in beengte Platzverhältnisse ist diese Anordnung weniger gut geeignet.
In der Automobilindustrie werden Hallsensoren beispielsweise als berührungslose Zu- Standssensoren für den Zustand von Gurtschlössern von Sicherheitsgurteinrichtungen eingesetzt. Die Kenntnis des Zustands des Gurtschlosses ist erf orderlich, um die Insassen durch ein Signal auf das Anlegen und Schliessen der Sicherheitsgurte aufmerksam zu machen. Seit der Einführung von Sicherheits-Airbags ist die Information über den Schliesszustand der Sicherheitsgurte auch für die Regelung der Aktivierung oder Deakti- vierung von Mechanismen zum Aufblasen von Fahrer- und Beifahrer- Airbags bzw. von Seiten- Airbags von Bedeutung.
Aus der EP-A-O 861 763 ist ein Gurtschloss mit einem integrierten vorgespannten Hallsensor bekannt, welches den Zustand eines Verriegelungskörpers bzw. eines Auswerf ers für eine in das Gurtschloss eingeführte Schlosszunge berührungslos erf asst. Dabei ist ein Hallsensor mit einem Hallfeld in unmittelbarer Nachbarschaft zu einem Permanentmagneten angeordnet. Durch eine Lageveränderung des Verriegelungskörpers bzw. des Auswerf ers, die dazu aus einem ferromagnetischen Material bestehen, wird das Magnetfeld des Permanentmagneten verändert. Dadurch verändert sich das Signal des Hallsen- sors und am Ausgang des Hallsensors kann die Zustandsänderung als Spannungsänderung abgegriffen werden. In einer alternativen Ausführungsvariante ist vorgeschlagen, den Hallsensor mit einem Hallfeld ohne einen Permanentmagneten zu installieren und dafür den Verriegelungskörper oder den Auswerfer als Permanentmagneten auszubilden. Auch bei dieser Anordnung soll die Lageänderung des Verriegelungskörpers oder des Auswerfers durch eine Änderung der Hallspannung erfassbar sein.
Nachteilig an dem Gurtschloss gemäss der EP-A-O 861 763 ist, dass der Hallsensor sehr sorgfältig in Bezug auf das Verriegelungselement bzw. den Auswerfer positioniert werden muss. Ein nachträglicher Einbau des Hallsensors ist daher relativ aufwändig und teu- er. Der Hallsensor ist ausserdem relativ empfindlich gegenüber äusseren Streufeldern, die beispielsweise bereits durch einen magnetischen Schlüsselanhänger hervorgerufen werden können. Gegebenenfalls muss sogar eine zusätzliche Abschirmung angebracht werden, was den Aufbau bzw. den Einbau noch weiter verkompliziert. Die Anfälligkeit ge- genüber äusseren Streufeldern wird auch noch dadurch vergrössert, dass die Signaländerungen wegen der verhältnismässig geringen Wegstrecken, die beim Schliessen bzw. Öffnen der Sicherheitsgurtverriegelung von dem Verriegelungskörper bzw. dem Auswerfer zurückgelegt werden, relativ klein sind. Auch die Gurtschlossvariante ohne vorgespann- ten Hallsensor, bei der entweder der Verriegelungskörper oder der Auswerf er als Permanentmagnet ausgebildet sind, erweist sich als wenig praktikabel. Die erzielbaren Signaländerungen sind auch hier relativ klein. Durch die Erschütterungen des Verriegelungskörpers und des Auswerf ers beim Schliessen und Öffnen des Sicherheitsgurtes kann es mit der Zeit zu einer Entmagnetisierung kommen. Dies führt schliesslich dazu, dass der Hallsensor wirkungslos wird, und die Zustandsänderungen des Gurtschlosses nicht mehr detektiert werden können.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, diese Nachteile des Stands der Technik zu verringern oder zu vermeiden. Es soll ein Magnetschalter geschaffen werden, der einen einfachen und platzsparenden Aufbau aufweist und kostengünstig herstellbar ist. Der
Magnetschalter soll als Ersatz für konventionelle mechanische Schalter, für Mikroschalter, Reedschalter oder Hallschalter verwendbar sein. Er soll auch bei beengten Platzverhältnissen einsetzbar sein. Schliesslich soll der Magnetschalter auch für einen Einbau in Gurtschlosssysteme bekannter Sicherheitsgurtsysteme geeignet sein.
Die Lösung dieser Aufgaben besteht in einem Magnetschalter, der die im kennzeichnenden Abschnitt des Patentanspruchs 1 angeführten Merkmale aufweist. Weiterbildungen und/ oder vorteilhafte Ausführungsvarianten der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die Erfindung schlägt einen Magnetschalter vor, der wenigstens zwei elektrische Kontakte und eine wenigstens bereichsweise elektrisch leitfähige permanentmagnetische Be- tängungseinrichtung aufweist die in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind. Die magnetische Betätigungseinrichtung überbrückt in einer ersten Endstellung die beiden Kontakte elektrisch leitend und ist bei Anwesenheit einer mit ihr magnetisch wechselwirkenden Attraktorkomponente in eine zweite Endstellung bewegbar, in der die elektrische Verbindung zwischen den beiden Kontakten unterbrochen ist. Wenigstens einer der elektrischen Kontakte besteht aus einem ferromagnetischem Material bzw. ist mit einem f er- romagnetischen Material beschichtet. Die magnetische Anziehungskraft zwischen dem f erromagnetischen Kontakt und der magnetischen Betätigungseinrichtung ist kleiner als die magnetische Anziehungskraft zwischen der magnetischen Betätigungseinrichtung und der magnetisch wechselwirkenden Attraktorkomponente.
In seiner einfachsten Ausführungsvariante besteht der Magnetschalter nur aus zwei elektrischen Kontakten und der permanentmagnetischen Betätigungseinrichtung, die in der einen Endstellung die beiden elektrischen Kontakte elektrisch verbindet. Der einzige bewegliche Teil ist die permanentmagnetische Betätigungseinrichtung, die bei Vorliegen der mit ihr magnetisch wechselwirkenden Attraktorkomponente in die zweite Endstellung bewegbar ist. Dadurch wird die elektrische Verbindung zwischen den beiden elektrischen Kontakten unterbrochen. Auf Vorspannelemente, wie beispielsweise Kontaktfedern oder dergleichen, kann verzichtet werden. Die Attraktorkomponente kann ein Bauteil aus einem ferromagnetischen Material oder selbst ein Magnet sein bzw. einen solchen beinhal- ten. Der Magnetschalter benötigt keine separate zweite Attraktorkomponente, um die erste Schaltstellung einzunehmen, da wenigstens einer der elektrischen Kontakte f erro- magnetisch ausgebildet ist. Dadurch kann die Bauweise des Magnetschalters gegenüber den aus dem Stand bekannten Schaltern noch weiter verkleinert werden. Dadurch eignet sich der Magnetschalter auch für den Einsatz bei beengten Platzverhältnissen sehr gut. Alle Komponenten des Magnetschalters sind in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht, das sehr einfach abdichtbar und isolierbar ist; dadurch können unterschiedlichste Dichtigkeits- und Isolationsanforderungen an derartige Schalter, wie z.B. IP67, IP68, IP69, sehr einfach erfüllt werden. Die Kontaktzone wird mit magnetischer Kraft überbrückt. Dadurch kann der Kontaktbereich auch linienförmig ausgebildet sein. Voraussetzung dafür ist nur, dass die Kontakte elastisch ausgebildet sind, was im allgemeinen sehr einfach zu realisieren ist. Die Kosten für die Bauteils sind gering. Der Aufwand für die Montage des in der einfachsten Ausführungsvariante nur drei Komponenten umfassenden Magnetschalters im Gehäuse ist ebenfalls klein. Dadurch ist der erfrndungsgemässe Magnetschalter sehr wirtschaftlich und kostengünstig herstellbar.
Die permanentmagnetische Betätigungseinrichtung kann gesamthaft aus einem elektrisch leitfähigen Material bestehen. Vorzugsweise ist sie jedoch insbesondere an ihrer Kontaktoberfläche mit Kontaktmaterial beschichtet. Dadurch können auch relativ starke Magnete aus SmCo, NdFeB, keramischen Materialien, Hartferrit und dergleichen eingesetzt werden.
Das Kontaktmaterial ist aus Gründen der besonders guten Leitfähigkeit aus der Gruppe bestehend aus Silber, Gold, weiteren elektrisch leitfähigen Edelmetallen, Nickel, Eisen und einer Kombination dieser Materialien gewählt.
In einer Variante der Erfindung ist der f erromagnetische elektrische Kontakt aus einem der bekannten Kontaktmaterialien gefertigt und besteht insbesondere aus einem Material aus der Gruppe bestehend Eisen, Nickel, Silber, Gold, weiteren elektrisch leitfähigen Edelmetallen oder einer Kombination dieser Materialien.
Um auch hinsichtlich der Materialien für die elektrischen Kontakte grossere Flexibilität zu erhalten ist der f erromagnetische Kontakt in eine weiteren Variante der Erfindung mit einem Kontaktmaterial, vorzugsweise mit einem Material aus der Gruppe bestehend Nikkei, Silber, Gold, weiteren elektrisch leitfähigen Edelmetallen oder einer Kombination dieser Materialien beschichtet.
Bei der Betätigung des Magnetschalters kann die permanentmagnetische Betätigungsein- richtung vollständig von den beiden elektrischen wegbewegt werden. Eine Variante der Erfindung sieht vor, dass der zweite elektrische Kontakt permanent mit der permanentmagnetischen Betätigungseinrichtung verbunden ist.
Die Schaltbewegung der permanentmagnetischen Betätigungseinrichtung bei Anwesen- heit einer mit ihr magnetisch wechselwirkenden Attraktorkomponente aus ihrer ersten Endstellung in die zweite Endstellung kann auf unterschiedliche Weise erfolgen. In einer Variante des Magnetschalters ist die Betätigungseinrichtung dabei parallel verschiebbar. Die Parallelverschiebung innerhalb des Gehäuses erfolgt kontrolliert geführt. Zur Führung dienen dabei die Wandungen des Gehäuses.
hi einer alternativen Variante des Magnetschalters ist die permanentmagnetische Betätigungseinrichtung bei Anwesenheit einer mit ihr magnetisch wechselwirkenden Attraktorkomponente derart verschwenkbar ist, dass der elektrische Kontakt zu dem f erroma- gnetischen Kontakt unterbrochen wird. Dabei kann beispielsweise der zweite elektrische Kontakt als Schwenkachse für die permanentmagnetische Betätigungseinrichtung ausgebildet sein. Gerade die Ausführungsvariante mit verschwenkbarer Betätigungseinrichtung erlaubt sehr kleine Stellwege. Üblicherweise betragen die Stellwege bei der Ver- Schiebung der Betätigungseinrichtung aus der ersten in die zweite Endstellung etwa 0,2 mm bis etwa 2 mm.
Der erfindungsgemässe Magnetschalter kann in einer weitere Ausführungsvariante auch als Mehrfachschalter oder als Wechselschalter ausgebildet sein. Dazu ist im Gehäuse we- nigstens ein weiterer elektrischer Kontakt vorgesehen. Die permanentmagnetische Betätigungseinrichtung ist bei Anwesenheit einer mit ihr magnetisch wechselwirkenden At- traktorkomponente in die zweite Endstellung bewegbar, in der sie dann in Anlage zu dem wenigstens einen weiteren elektrischen Kontakt kommt und einen elektrischen Stromkreis schliesst.
Um die Ausgangsendstellung des Magnetschalters noch besser definieren zu können, sind in einer weiteren Ausführungsvariante der Erfindung beide elektrischen Kontakte, die in der ersten Endstellung der permanentmagnetischen Betätigungseinrichtung elektrisch verbunden sind, aus einem f erromagnetischen Material gefertigt bzw. mit einem solchen beschichtet.
Wegen seines einfachen Aufbaus und seiner geringen Grosse eignet sich der erfindungsgemässe Magnetschalter insbesondere für die Verwendung als Sensor für den Schliesszu- stand eines Gurtschlosses einer Sicherheitsgurteinrichtung.
In einem mit einem erfindungsgemässen Magnetschalter ausgestatteten Gurtschloss für eine Sicherheitsgurteinrichtung eines Automobils oder dergleichen mit einem Verriegelungsmechanismus bildet der Magnetschalter einen Zustandssensor, der ein bei der Betätigung des Verriegelungsmechanismus seine Lage veränderndes Bauteil überwacht. Dabei ist das überwachte Bauteil mit Vorteil die in das Schloss einführbare und verriegelbare Schlosszunge der Sicherheitsgurteinrichtung. Auf diese Weise wird nicht irgendein Sekundärbauteil überwacht, das bei der Verriegelung bewegbar ist, sondern die Überwachung wird unmittelbar an dem sicherheitsrelevanten Bauteil durchgeführt. Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen eines Magnetschalters. Es zeigen in schematischer Darstellung:
Fig. 1 eine Prinzipdarstellung eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemä- ssen Magnetschalters;
Fig. 2 eine zweite Ausführungsvariante des Magnetschalters;
Fig.3 ein drittes Ausführungsbeispiel des Magnetschalters;
Fig. 4 eine Variante des Magnetschalters aus Fig. 3;
Fig.5 eine Prinzipdarstellung eines als Mehrfachschalter ausgebildeten Magnetschalters;
Fig. 6 einen als Wechselschalter ausgebildeten Magnetschalter;
Fig. 7 eine Prinzipdarstellung des Verschlusses einer Sicherheitsgurteinrichtung; und
Fig. 8 eine Schnittdarstellung eines Gurtschlosses der Sicherheitsgurteinrichtung gemäss Fig. 7 mit einem erfindungsgemässen Magnetschalter.
In der Prinzipdarstellung der Fig. 1 ist der schematisch dargestellte Magnetschalter ge- samthaft mit dem Bezugszeichen 1 versehen. Es umfasst wenigstens zwei elektrische
Kontakte 2, 3 und eine wenigstens bereichsweise elektrisch leitfähige, permanentmagnetische Betätigungseinrichtung 4. Die zwei elektrischen Kontakte 2, 3 und die permanentmagnetische Betätigungseinrichtung 4 sind in einem in Fig. 1 nicht näher dargestellten Gehäuse angeordnet. Dabei ist die permanentmagnetische Betätigungseinrichtung 4 der- art beweglich angeordnet, dass sie aus einer ersten Endstellung, in der sie sich in Anlage zu den beiden elektrischen Kontakten 2, 3 befindet und einen Stromkreis schliesst, in eine zweite Endstellung bewegbar ist, in der der elektrische Stromkreis unterbrochen ist. Die permanentmagnetische Betätigungseinrichtung 4 befindet sich im Ausgangszustand im- mer in der ersten Endstellung, in der sie den elektrischen Stromkreis über die beiden elektrischen Kontakte 2, 3 schliesst. Dies wird dadurch erreicht, dass wenigstens einer der elektrischen Kontakte 2, 3 aus einem ferromagnetischen Material besteht bzw. mit einem solchen beschichtet ist. Durch die magnetische Anziehungskraft zwischen der perma- nentmagnetischen Betätigungseinrichtung 4 und dem wenigstens einen elektrischen
Kontakt wird die permanentmagnetische Betätigungseinrichtung 4 in ihrer stabilen ersten Endstellung gehalten. Im in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel bestehen beide elektrischen Kontakte aus einem ferromagnetischen Material bzw. sind mit einem derarti- gen beschichtet.
Wird eine Attraktorkomponente 9 in Nachbarschaft zu dem Magnetschalter 1 angeordnet, die auf die permanentmagnetische Betätigungseinrichtung 4 eine grossere magnetische Anziehungskraft ausübt als die elektrischen Kontakte, wird die permanentmagnetische Betätigungseinrichtung 4 innerhalb des Gehäuses in die zweite Entstellung verschoben, in der der elektrische Stromkreis zwischen den beiden elektrischen Kontakten 2, 3 unterbrochen ist. Die Attraktorkomponente kann ein ferromagnetisches Bauteil oder ein Magnet sein bzw. einen solchen beinhalten. Wird die magnetisch wechselwirkende Attraktorkomponente 9 wieder vom Magnetschalter 1 weg bewegt, kehrt die permanentmagnetische Betätigungseinrichtung 4 wieder in die erste Endstellung zurück und schliesst den Stromkreis zwischen den beiden elektrischen Kontakten 2, 3. Die zweite Endstellung der permanentmagnetischen Betätigungseinrichtung 4 und die zugehörige Lage der Attraktorkomponente 9 sind in Fig. 1 strichliert angedeutet. Die beiden Doppelpfeile M und A deuten die Lageveränderungen der Attraktorkomponente 9 bzw. der permanentmagnetischen Betätigungseinrichtung 4 an.
Die permanentmagnetische Betätigungseinrichtung 4 kann gesamthaft aus einem elektrisch leitfähigen Material bestehen. Vorzugsweise ist sie jedoch insbesondere an ihrer Kontaktoberfläche mit Kontaktmaterial beschichtet. Dadurch können auch relativ starke Magnete aus SmCo, NdFeB, keramischen Materialien, Hartferrit und dergleichen einge- setzt werden. Je grösser das von der permanentmagnetischen Betätigungseinrichtung 4 erzeugte Magnetfeld ist, desto grösser kann der Abstand sein, in dem die f erromagneti- sche Attraktorkomponente 9 an den Magnetschalter 1 heran geführt wird. Als Kontaktmaterialien kommen beispielsweise Silber, Gold, weitere elektrisch leitfähige Edelmetalle, Nickel, Eisen und Kombinationen dieser Materialien in Frage. Zweckmässigerweise bestehen auch die f erromagnetischen elektrische Kontakte 2, 3 aus derartigen sehr gut leitfähigen Materialien oder sind sie mit derartigen Materialien beschichtet.
Fig. 2 zeigt schematisch eine Variante eines mit dem Bezugszeichen 11 bezeichneten Magnetschalters, bei dem die elektrischen Kontakte 12, 13 als Kontaktzonen ausgebildet sind. An der permanentmagnetischen Betätigungseinrichtungen 14 sind analoge Kontaktzonen 15, 16 ausgebildet.
Das in Fig. 3 dargestellte Ausführungsbeispiel des Magnetschalters ist gesamthaft mit dem Bezugszeichen 21 versehen. Es weist wiederum zwei elektrische Kontakte 22, 23 und eine permanentmagnetische Betätigungseinrichtung 24 auf, die in einem nicht näher dargestellten gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind. Im dargestellten Ausführungsbeispiel besteht nur der grösser gezeichnete elektrischen Kontakt 22 aus einem f erromagnetischen Material bzw. ist er mit einem solchen beschichtet. Es versteht sich, dass die elektrischen Kontakte 22, 23 nur zur Erläuterung der unterschiedlichen Ausbildung in verschiedenen Grossen dargestellt sind. In Wirklichkeit weisen die elektrischen Kontakte üblicherweise die gleiche Grosse auf. Die magnetisch wechselwirkende Attraktorkomponente trägt wiederum das Bezugszeichen 9. Wird diese 9 in Nachbarschaft zum Magnetschalter 21 ge- bracht, wird die permanentmagnetische Betätigungseinrichtung 24 durch die zwischen ihr und der Attraktorkomponente 9 herrschende magnetische Anziehungskraft in ihre zweite Endstellung bewegt. Gemäss dem dargestellten Ausführungsbeispiel des Magnetschalters 21 wird dabei durch Verschwenken der permanentmagnetischen Betätigungseinrichtung 24 nur der Kontakt zum ferromagnetischen elektrischen Kontakt 22 unterbro- chen. Der zweiter elektrische Kontakt 23 kann dabei die Schwenkachse für die Betätigungseinrichtung 24 bilden. Die Bewegungen der permanentmagnetischen Betätigungseinrichtung 24 und der Attraktorkomponente 9 sind wiederum durch Doppelpfeile M und A angedeutet. Die zweite Endstellung der permantenmagnetischen Betätigungseinrichtung 24 und die zugehörige Lage der Attraktorkomponente 9 sind strichliert ange- deutet.
Wie aus der in Fig. 4 angedeuteten Variante des Magnetschalter 21 nach Fig. 3 ersichtlich ist, müssen die elektrischen Kontakte 22, 23 nicht unbedingt auf der selben Seite der Beta- tigungseinrichtung 24 angeordnet sein. Der nicht f erromagnetisch ausgebildete elektrische Kontakt 23 kann auch mit einer Breitseite der Betätigungseinrichtung 24 verbunden sein. Die Bewegungen der permanentmagnetischen Betätigungseinrichtung 24 und der mit ihr magnetisch wechselwirkenden Attraktorkomponente 9 sind wiederum durch Doppelpfeile M und A angedeutet. Die zweite Endstellung der permantenmagnetischen Betätigungseinrichtung 24 und die zugehörige Lage der Attraktorkomponente 9 sind strichliert angedeutet.
Fig.5 zeigt ein. weiteres Ausführungsbeispiel eines Magnetschalters gemäss der Erfin- düng, der gesamthaft mit den Bezugszeichen 31 versehen ist. Insbesondere ist der Magnetschalter 31 als Mehrfachschalter ausgebildet. Dazu sind innerhalb eines nicht näher dargestellten gemeinsamen Gehäuses eine permanentmagnetische Betätigungseinrichtung 34 und zwei Paare von elektrischen Kontakten 32, 33 und 37, 38 angeordnet. Die Paare von elektrischen Kontakten 32, 33 und 37, 38 sind an den einander gegenüberlie- genden Längsseiten der Betätigungseinrichtung 34 angeordnet und gehören zu zwei unterschiedlichen Stromkreisen. Die erste Endstellung der permanentmagnetischen Betätigungseinrichtung 34 wird durch eine f erromagnetische Ausbildung der beiden elektrischen Kontakte 32, 33 des ersten elektrischen Stromkreises sichergestellt. Das zweite Kontaktpaar 37, 38 ist nicht f erromagnetisch ausgebildet, was in Fig. 5 wiederum durch die kleinere Grosse der elektrischen Kontakte 37, 38 angedeutet ist. Damit die permanentmagnetische Betätigungseinrichtung 34 in die zweite Entstellung bewegt wird, muss eine mit ihr magnetisch wechselwirkende Attraktorkomponente 9 in Nachbarschaft zu den nicht-f erromagnetischen elektrischen Kontakten 37, 38 gebracht werden. Weil die magnetische Anziehungskraft zwischen der Attraktorkomponente 9 und der permanent- magnetischen Betätigungseinrichtung 34 grösser ist als die magnetische Anziehungskraft zu den ferromagnetischen Kontakten 32, 33 wird die Betätigungseinrichtung 34 verschoben. Dabei wird der elektrische Kontakt zu den beiden ferromagnetischen Kontakten 32, 33 unterbrochen, während die beiden anderen elektrischen Kontakte 37, 38 leitend verbunden werden. Wird die Attraktorkomponente 9 wieder wegbewegt, wird die perma- nentmagnetische Betätigungseinrichtung 34 wieder von den ferromagnetischen Kontakten 32, 33 angezogen, und sie bewegt sich wieder in die erste Endstellung, in der der erste Stromkreis geschlossen wird. Die Bewegungen der permanentmagnetischen Betätigungseinrichtung 34 und der Attraktorkomponente 9 sind wiederum durch Doppelpfeile M und A angedeutet. Die zweite Endstellung der permanterunagnetischen Betätigungseinrichtung 34 und die zugehörige Lage der Attraktorkomponente 9 sind strichliert angedeutet.
Fig. 6 zeigt schematisch einen als Wechselschalter ausgebildeten Magnetschalter, der gesamthaft mit dem Bezugszeichen 41 versehen ist. Innerhalb eines gemeinsamen Gehäuses, das wiederum nicht näher dargestellt ist, ist eine permanentmagnetische Betätigungseinrichtung 44 angeordnet, die fest mit einem elektrischen Kontakt 42 verbunden ist. An den einander gegenüberliegenden Längsseiten der permanentmagnetischen Betätigungsein- richtung 44 sind zwei weitere elektrische Kontakte 43 bzw. 47 angeordnet. Zur Festlegung der ersten Endstellung der permanentmagnetischen Betätigungseinrichtung 44 ist ein erster dieser elektrischen Kontakte 43 ferromagnetisch ausgebildet. Der andere zweite elektrische Kontakt 47 sowie der mit der Betätigungseinrichtung 44 verbundene elektrische Kontakt können ebenfalls ferromagnetisch oder auch nicht-f erromagnetisch ausgebildet sein. Entscheidend ist, dass die magnetische Anziehungskraft zwischen dem ersten f er- romagnetischen elektrischen Kontakt 43 und der permanentmagnetischen Betätigungseinrichtung 44 grösser ist, als diejenige zu dem zweiten elektrischen Kontakt 47 auf der gegenüberliegenden Längsseite der Betätigungseinrichtung 44. Dadurch sind in der ersten Endstellung der Betätigungseinrichtung 44 die Kontakte 42, 43 elektrisch verbunden. Zum Umschalten wird eine Attraktorkomponente 9 in Nachbarschaft zu dem zweiten elektrischen Kontakt 47 gebracht, deren magnetische Anziehungskraft zur permanentmagnetischen Betätigungseinrichtung 44 grösser ist als diejenige zwischen der Betätigungseinrichtung 44 und dem ferromagnetischen ersten elektrischen Kontakt 43. Dadurch wird die Betätigungseinrichtung 44 in ihre zweite Endstellung bewegt, beispielsweise parallel ver- schoben. Dabei wird der mit der Betätigungseinrichtung 44 fest verbundene elektrische Leiter 42 mitbewegt und mit dem zweiten elektrischen Kontakt 47 elektrisch verbunden, währen die elektrische Verbindung zum ersten elektrischen Kontakt 43 getrennt wird. Wird die Attraktorkomponente 9 wieder wegbewegt, kehrt die permanentmagnetische Betätigungseinrichtung durch die magnetische Anziehungskraft zum ersten elektrischen Kontakt 43 wieder in ihre erste Endstellung zurück und bildet eine elektrische Verbindung zwischen den Kontakten 42 und 43. Die Bewegungen der permanentmagnetischen Betätigungseinrichtung 44 und der Attraktorkomponente 9 sind wiederum durch Doppelpfeile M und A angedeutet. Die zweite Endstellung der permantenmagnetischen Beta- tigungseinrichtung 44 und die zugehörige Lage der Attraktorkomponente 9 sind strichliert angedeutet.
Bei den dargestellten- Ausführungs Varianten des Magnetschalters kann auf Vorspannele- mente, wie beispielsweise Kontaktfedern oder dergleichen, verzichtet werden. Der Magnetschalter benötigt keine separate ferromagnetische Attraktorkomponente, um in der ersten stabilen Endstellung der permanentmagnetischen Betätigungseinrichtung die erste Schaltstellung einzunehmen, da wenigstens einer der elektrischen Kontakte f erromagne- tisch ausgebildet ist. Dadurch kann die Bauweise des Magnetschalters gegenüber den aus dem Stand bekannten Schaltern noch weiter verkleinert werden und eignet sich der Magnetschalter auch für den Einsatz bei beengten Platzverhältnissen sehr gut. Alle Komponenten des Magnetschalters sind in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht, das sehr einfach abdichtbar und isolierbar ist. Dadurch können unterschiedlichste Dichtigkeitsund Isolationsanforderungen an derartige Schalter, wie z.B. IP67, IP68, IP69, sehr einfach erfüllt werden. Die Kontaktzone wird mit magnetischer Kraft überbrückt. Dadurch kann der Kontaktbereich auch linienförmig ausgebildet sein. Voraussetzung dafür ist nur, dass die Kontakte elastisch ausgebildet sind, was im allgemeinen sehr einfach zu realisieren ist. Die Kosten für die Bauteils sind gering. Der Aufwand für die Montage des in der einfachsten Ausführungsvariante nur drei Komponenten umfassenden Magnetschalters im Ge- häuse ist ebenfalls klein. Dadurch ist der erfindungsgemässe Magnetschalter sehr wirtschaftlich und kostengünstig herstellbar.
Eine sehr vorteilhafte Anwendung des Magnetschalters besteht in dessen Verwendung als Sensor für den Schliesszustand eines Gurtschlosses einer Sicherheitsgurteinrichtung, die in Fig. 7 schematisch dargestellt ist. Das dargestellte Gurtschloss ist gesamthaft mit dem Bezugszeichen 101 versehen und weist einen an sich bekannten äusseren Aufbau auf. Das Gurtschloss 101 ist am Ende einer Gurtverankerung 103 angeordnet und dient zur Aufnahme und lösbaren Verriegelung einer Schlosszunge 105, die mit einem Sicherheitsgurt 106 verbunden ist. Das Gurtschloss 101 besitzt ein Gehäuse 102, das an seiner von der Gurtverankerung 103 abgewandten Seite offen ausgebildet. Eine Entriegelungstaste 112 für einen innerhalb des Gehäuses 2 angeordneten Verriegelungsmechanismus erstreckt sich über den Grossteil des offenen Gehäusebereichs und lässt einen Einführschlitz 111 für die Schlosszunge 105 frei. Der Verriegelungsmechanismus verrastet beim Einführen der Schlosszunge 105 durch den Einführschlitz 111 in einer Zungenausnehmung 115. Die Freigabe der Schlosszunge 105 erfolgt durch die Betätigung der Entriegelungstaste 112.
Die schematische Schnittdarstellung der Fig.8 zeigt einen beispielsweisen Aufbau eines Gurtschlosses 101, das mit einem erfindungsgemässen Magnetschalter 1 ausgestattet ist, der als Sensor für den Schliesszustand des Gurtschlosses 101 dient. Insbesondere zeigt die Fig. 8 den innerhalb des Gehäuses 102 angeordneten Verriegelungsmechanismus für die durch den Einführschlitz 111 eingeführte Schlosszunge 105. Der Verriegelungsmechnis- mus ist konventionell aufgebaut. Er umfasst einen Rahmen 104 mit einem geführten Auswerfer 107, der von einer Druckfeder 108 in Richtung des Einführschlitzes 111 vorgespannt ist. An seiner dem Einführschlitz 111 zugewandten Stirnseite weist der Auswerfer 107 eine Zungenaufnahme 109 auf. Die Schlosszunge 105 wird gegen die Federkraft der Druckfeder 108 in das Gehäuse 102 eingeführt. Sobald sie soweit eingeführt ist, dass die Zungenausnehmung 115 mit einer Aussparung 110 im Rahmen 104 fluchtet, bewegt sich ein an einer Wippe 117 angeordneter Verriegelungskörper 116 durch die Zungenausnehmung 115 in Richtung der Aussparung 110 und legt dabei die Schlosszunge 105 fest. Die Freigabe der Schlosszunge 105 erfolgt durch Betätigung der Entriegelungstaste 112 gegen die Federkraft einer Vorspannfeder 118. Dabei wird der Verriegelungskörper 116 aus der Zungenausnehmung 115 zurückgezogen, und der federbelastete Auswerf er 107 schiebt die Schlosszunge 105 in Richtung des Einführschlitzes 111. Gleichzeitig behindert der
Auswerfer 107 eine Bewegung des Verriegelungskörpers 116 in Richtung der Aussparung 110 im Rahmen 104.
Ein Magnetschalter 1, der beispielsweise die Bauweise des anhand von Fig. 1 erläuterten Ausführungsbeispiels aufweist, ist unterhalb des Rahmens 104, beispielsweise im Bereich der Aussparung 110 für den Verrriegelungskörper 116 angeordnet. Der Magnetschalter 1 hat die Funktion eines Sensors für den Schliesszustand des Gurtschlosses 101. Je nachdem, ob die Gurtzunge 105 oder der Verriegelungskörper 116 ferromagnetisch, oder als Magnet ausgebildet sind oder einen Magneten beinhalten, kann mit dem Magnetschalter 1 die Lage der Gurtzunge 105 oder des Verriegelungskörpers 116 überwacht werden. Ist beispielsweise die Gurtzunge 105 ferromagnetisch ausgebildet oder selbst ein Magnet, übt sie bei der Annäherung an den Magnetschalter 1 die Funktion der Attraktorkomponente aus, die für Änderung des Schaltzustands des Magnetschalters 1 verantwortlich ist. Nur wenn die Gurtzunge 105 vollständig durch den Einführschlitz 111 eingeführt und vom Verriegelungskörper 116 in Position gehalten wird, wird die Lage der permanentmagnetischen Betätigungseinrichtung verändert und nimmt diese den zweiten Endzustand ein, in dem sie beispielsweise den Stromkreis unterbricht. Dadurch erlischt am Armaturenbrett beispielsweise das Warnlicht für das Anlegen des Sicherheitsgurtes. Bei einer Ausbildung des Magnetschalters als Mehrfachschalter kann zusätzlich beispielsweise ein Stromkreis geschlossen werden, der der Airbageinrichtung signalisiert dass ein Passagier angegurtet ist usw. Anstelle der Gurtzunge 105 kann auch der Verriegelungskörper 116 ferromagne- tisch ausgebildet oder ein Magnet sein oder einen solchen aufweisen, und für die Über- wachung des Schliesszustandes des Gurtschlosses 101 herangezogen werden. Es können auch beide Bauteile 105, 116 ferromagnetisch ausgebildet oder Magnete sein. In einer weiteren Ausführungsvariante des Gurtschlosses ist der Auswerf er mit einem Magneten versehen, dessen Verschiebung beim Einführen der Schlosszunge die Umschaltung des Magnetschalters bewirkt.
Der erfindungsgemässe Magnetschalter ist sehr einfach aufgebaut, ist erschütterungsunempfindlich und sehr verschleissarm.

Claims

Patentansprüche
1. Magnetschalter mit wenigstens zwei elektrischen Kontakten (2, 3; 12, 13; 22, 23; 32, 33; 42, 43) und einer wenigstens bereichsweise elektrisch leitfähigen permanentmagnetischen Betätigungseinrichtung (4; 14; 24; 34; 44), die in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind, wobei die magnetische Betätigungseinrichtung (4; 14; 24; 34; 44) in einer ersten Endstellung die beiden Kontakte (2, 3; 12, 13; 22, 23; 32, 33; 42, 43) elektrisch leitend überbrückt und bei Anwesenheit einer Attraktorkom- ponente (9), die mit ihr magnetisch wechselwirkt, in eine zweite Endstellung bewegbar ist, in der die elektrische Verbindung zwischen den beiden Kontakten (2, 3; 12, 13; 22, 23; 32, 33; 42, 43) unterbrochen ist, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einer der elektrischen Kontakte (2; 12; 22; 32; 43) aus einem f erromagneti- schem Material besteht bzw. mit einem f erromagnetischen Material beschichtet ist und die magnetische Anziehungskraft zwischen dem f erromagnetischen Kontakt
(2; 12; 22; 32; 43) und der magnetischen Betätigungseinrichtung (4; 14; 24; 34; 44) kleiner ist als die magnetische Anziehungskraft zwischen der magnetischen Betätigungseinrichtung (4; 14; 24; 34; 44) und der Attraktorkomponente (9).
2. Magnetschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die permanentmagnetische Betätigungseinrichtung (4; 14; 24; 34; 44) an ihrer Kontaktoberfläche mit Kontaktmaterial beschichtet ist.
3. Magnetschalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktmate- rial aus der Gruppe bestehend aus Silber, Gold, weiteren elektrisch leitfähigen
Edelmetallen, Nickel, Eisen und einer Kombination dieser Materialien gewählt ist.
4. Magnetschalter nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der ferromagnetische elektrische Kontakt (2; 12; 22; 32; 43) aus ei- nem Material aus der Gruppe bestehend Eisen, Nickel, Silber, Gold, elektrisch leitfähigen Edelmetallen oder einer Kombination dieser Materialien besteht.
5. Magnetschalter nach einem der Ansprüche 1 - 3., dadurch gekennzeichnet dass der f erromagnetische elektrische Kontakt (2; 12; 22; 32; 43) mit einem Material aus der Gruppe bestehend Nickel, Silber, Gold, elektrisch leitfähigen Edelmetallen oder einer Kombination dieser Materialien beschichtet ist.
6. Magnetschalter nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die permanentmagnetische Betätigungseinrichtung (24; 44) permanent mit dem zweiten elektrischen Kontakt (23; 42) verbunden ist.
7. Magnetschalter nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die permanentmagnetische Betätigungseinrichtung (4; 14; 34; 44) bei Anwesenheit einer magnetisch mit ihr wechselwirkenden Attraktorkomponente (9) aus ihrer ersten Endstellung in die zweite Endstellung parallel verschiebbar ist.
8. Magnetschalter nach einem der Ansprüche 1 - 7, dadurch gekennzeichnet, dass die permanentmagnetische Betätigungseinrichtung (24) bei Anwesenheit einer magnetisch mit ihr wechselwirkenden Attraktorkomponente (9) derart verschwenkbar ist, dass der elektrische Kontakt zu dem ferromagnetischen Kontakt (22) unterbrochen wird.
9. Magnetschalter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite elektrische Kontakt (23) als Schwenkachse für die permanentmagnetische Betätigungseinrichtung (24) ausgebildet ist.
10. Magnetschalter nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der bei Anwesenheit einer mit ihr magnetisch wechselwirkenden Attraktorkomponente (9) von der permanentmagnetischen Betätigungseinrichtung (4; 14; 24; 34; 44) zurückgelegte Stellweg 0,2 mm bis 2 mm beträgt.
11. Magnetschalter nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die permanentmagnetische Betätigungseinrichtung (34; 44) bei Anwesenheit einer mit ihr magnetisch wechselwirkenden Attraktorkomponente (9) in die zweite Endstellung bewegbar ist, in der sie in Anlage zu wenigstens einem weiteren elektrischen Kontakt (37, 38; 47) kommt und einen elektrischen Stromkreis schliesst.
12. Magnetschalter nach einem der vorangehenden Ansprüche, dass beide elektrischen Kontakte (2, 3; 12, 13; 32, 33), die in der ersten Endstellung der permanent- magnetischen Betätigungseinrichtung (4; 14; 34) elektrisch verbunden sind, aus einem ferromagnetischen Material bestehen bzw. mit einem solchen beschichtet sind.
13. Verwendung eines Magnetschalters gemäss einem der vorangehenden Ansprüche als Sensor für den Schliesszustand eines Gurtschlosses (101) einer Sicherheitsgur- teinrichtung.
14. Gurtschloss für eine Sicherheitsgurteinrichtung eines Automobils oder dergleichen mit einem Verriegelungsmechanismus und einem Zustandssensor, der ein bei der Betätigung des Verriegelungsmechanismus seine Lage veränderndes Bauteil (105;
116) überwacht, dadurch gekennzeichnet, dass der Zustandssensor von einem Magnetschalter (1) gemäss einem der Ansprüche 1 - 11 gebildet ist.
15. Gurtschloss für eine Sicherheitsgurteinrichtung nach Anspruch 14, dadurch ge- kennzeichnet, dass das überwachte Bauteil die in das Schloss (101) einführbare und verriegelbare Schlosszunge (105) der Sicherheitsgurteinrichtung ist.
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