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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Schaltervorrichtung,
insbesondere für
Kraftfahrzeuge, mit einem von einer Person zu betätigenden Betätigungselement,
mit einem vom Betätigungselement
geschalteten Schaltelement, mit durch die Schaltung des Schaltelements
geöffneten
oder geschlossenen Stromwegen und mit einer zwischen dem Schaltelement
und dem Betätigungselement vorhandenen
berührungslos
arbeitenden Einrichtung zur Erfassung einer Betätigung des Betätigungselements.
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Aus
der
US-PS 4,045,667 ist
eine gattungsgemäße Schaltervorrichtung
bekannt geworden. Die dort beschriebene Lenkstockschaltervorrichtung
umfasst im Wesentlichen vier Bauteile, nämlich den optischen Selektor,
den elektrooptischen Transceiver, eine Logik-Schaltung sowie das
eigentliche Schaltelement. Hierbei werden von dem elektrooptischen Transceiver
optische Signale durch einen optischen Leiter zu einem optischen
Selektor geführt,
welche dort mittels von dem Fahrzeugführer zu betätigenden Betätigungselements
so selektiert werden, dass der elektrooptische Transceiver entsprechende
Signale erhält.
Diese Signale werden über
die Logik-Schaltung dem eigentlichen Schaltelement zugeführt, das die
Schaltung vornimmt. Diese bekannte Schaltervorrichtung weist jedoch
den Nachteil auf, dass wenigstens die eingangs vier genannten separaten Bauteilgruppen
in dem Kraftfahrzeug an unterschiedlichen Orten angeordnet sind.
Eine solche separate Anordnung der Bauteile wird gemäß der Beschreibungseinleitung
gerade gewünscht,
um die Verwendung von elektrischen Leitern im Kraftfahrzeug zu vermeiden.
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Außerdem weisen
herkömmliche
Kraftfahrzeugschalter, bei denen eine Schaltung überwiegend durch mechanische
Kontaktteile, wie beispielsweise Kontaktbrücken oder Schleiffedern usw.
erreicht wird, den Nachteil auf, dass diese Bauteile für Kleinstströme, beispielsweise
kleiner 1 mA, nicht funktionssicher genug sind. In der Regel werden
in Verbindung mit der ansteigenden Elektronik im Kraftfahrzeug Schalter
erforderlich, welche eine sichere Schaltung auch von Kleinstströmen, beispielsweise
kleiner 1 mA, geeignet sind.
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Aus
der
DE 196 49 912
A1 sind Lenkstockschalter bekannt, die eine berührungslose
Erfassungseinrichtung für
die jeweilige Schaltstellung aufweisen. Diese Schalter benötigen jedoch
einen sehr großen
Bauraum. Schließlich
ist aus der
DE 196
27 767 A1 ein modularer Lenkstockschalter bekannt, bei dem
die Schaltstellung elektromagnetisch erfasst wird.
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Ausgehend
von der
US 4,045,667 liegt
der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Schaltervorrichtung,
insbesondere für
Kraftfahrzeuge, vorzuschlagen, bei welcher ein sicheres Schalten auch
von Kleinstströmen
gewährleistet
ist. Außerdem
soll sie so ausgebildet sein, dass eine einfache, schnelle und sichere
Montage und Demontage der Schaltervorrichtung im Kraftfahrzeug möglich ist
und kompakt baut.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch
gelöst,
dass die eingangs genannte Schaltervorrichtung als Modul ausgebildet
ist, dass die Schaltervorrichtung eine Grundplatte und die Grundplatte wenigstens
eine Aussparung aufweist, dass die Einrichtung zur Erfassung einer
Betätigung
des Betätigungselements
weitgehend auf der dem Betätigungselement
abgewandten Seite der Grundplatte angeordnet ist und dass die Erfassung
einer Betätigung
des Betätigungselements
durch die wenigstens eine Aussparungen erfolgt.
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Eine
solche modulare Schaltervorrichtung hat dabei den Vorteil, dass
sie elektrische und mechanische Gerätefunktionen umfasst und einfach
zu lösende
Schnittstellen zur restlichen Kraftfahrzeugelektrik hat. Insbesondere
durch den modularen Aufbau der Schaltervorrichtung ist diese leicht
durch Modultausch zu reparieren oder auf zusätzliche Anforderungen um- oder
nachzurüsten.
Außerdem
wird eine besonders kompakte Bauweise der Schaltervorrichtung erreicht.
Die berührungslose
Erfassung durch die Aussparung kann hierbei insbesondere auf optoelektrischem
oder auf elektromagnetischem Wege erfolgen.
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Ein
weiterer Vorteil der Erfindung ist, dass durch die berührungslos
arbeitende Einrichtung zur Erfassung der Betätigung des Betätigungselements ein
sicheres und genaues Schalten auch von Kleinstströmen, die
beispielsweise kleiner als 1 mA sind, gewährleistet ist.
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Nach
einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist zur Erfassung
einer Betätigung
des Betätigungselements
wenigstens eine optoelektrische Einrichtung, insbesondere eine Lichtschrankeneinrichtung,
vorhanden. Eine solche Einrichtung weist den Vorteil auf, dass solche
optoelektrischen Bauteile eine genaue und sichere Erfassung der
Betätigung des
Betätigungselements
gewährleisten
und außerdem
kostengünstig
sind.
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Eine
weitere, alternative Ausgestaltung der Erfindung schlägt vor,
dass zur Erfassung einer Betätigung
des Betätigungselements
wenigstens eine elektromagnetische Einrichtung, insbesondere bestehend
aus Induktionsmessern bzw. Schutzrohrkontakten (Reedkontakte), vorhanden
ist. Eine solche Erfassung der Betätigung des Betätigungselements ist
ebenfalls sehr genau und sicher sowie kostengünstig zu realisieren, insbesondere
durch die Verwendung von bekannten und standardisierten Bauteilen.
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Eine
vorteilhafte Variante der Erfindung sieht vor, dass die Schaltervorrichtung
eine Logik-Schaltung aufweist und dass die Logik-Schaltung aufgrund den
entsprechenden Betätigungen
des Betätigungselements
entsprechende Stromwegverknüpfungen bewirkt.
Dadurch wird gewährleistet,
dass die Logik-Schaltung eine spezielle Erkennung der Betätigung des
Betätigungselements
mit einer entsprechenden Stromwegverknüpfung gewährleistet. Besonders vorteilhaft
ist hierbei, dass nicht nur ein-dimensionale, sondern auch zwei-
und drei-dimensionale Betätigungsvorgänge des
Betätigungselements erfasst
und entsprechende Stromwegverknüpfungen realisiert
werden können.
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Nach
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die
Schaltervorrichtung eine Grundplatte auf, wobei an der Grundplatte
das Schaltelement, die Einrichtung zur Erfassung einer Betätigung des
Betätigungselements
sowie ggf. die Logik-Schaltung angeordnet ist. Eine solche Anordnung weist
den Vorteil auf, dass insbesondere für eine modulare Bauweise der
Schaltervorrichtung die verschiedenen Bauteile räumlich nahe zueinander angeordnet
sind.
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Nach
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die
Stromwege, insbesondere mittels Stecker, lösbar an dem Modul angeordnet. Dadurch
wird eine einfache und schnelle Austauschbarkeit des Moduls erreicht
sowie ein einfaches und sicheres Anschließen der entsprechenden Stromwege
an das Modul ermöglicht.
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Eine
erfindungsgemäße Weiterbildung
sieht vor, dass die Schaltervorrichtung eine Lenkstockschaltervorrichtung
ist. Gerade eine Lenkstockschaltervorrichtung kennt viele Schalterfunktionen,
wie beispielsweise die Blinkerfunktionen rechts und links, Auf-
und Abblendfunktionen als auch Wischfunktionen für Front- und Heckscheibe. Diese
verschiedenen Schalterfunktionen können insbesondere mittels der
berührungslosen
Erfassung einer Betätigung
des Betätigungselements
sicher und genau erfasst werden. Auch der modulare Aufbau der Schaltervorrichtung
gewährleistet
eine einfache und schnelle Austauschbarkeit der Schaltervorrichtung
im Schadensfalle.
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Nach
einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Betätigungselement
horizontal als auch vertikal betätigbar,
und die Grundplatte weist zwei Aussparungen auf, wobei über die
eine Aussparung weitgehend die vertikale Betätigung und über die andere Aussparung weitgehend
die horizontale Betätigung
des Betätigungselements
erfasst wird. Eine solche Anordnung weist insbesondere den Vorteil
auf, dass für
jede Betätigungsmöglichkeit
des Betätigungselements
eine getrennte Erfassung über zwei
getrennte Aussparungen erfolgt.
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Eine
Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Betätigungselement
ein Führungsteil
aufweist, welches mit einem damit korrespondierenden Gegenstück eine
definierte Betätigungsrichtung
und Betätigungsstellung
des Betätigungselements
gewährleistet.
Dadurch wird erreicht, dass nur vorgegebene und vordefinierte Betätigungsstellungen
und Betätigungsrichtungen
des Betätigungselements möglich sind.
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Eine
weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass
das Führungsteil
innerhalb des Moduls angeordnet ist. Dadurch wird eine kompakte
Bauweise der Schaltervorrichtung möglich.
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Bei
einer anderen Ausführungsform
der Erfindung ist die Lagerung des Betätigungselements innerhalb des
Moduls angeordnet. Auch hierdurch wird eine sehr kompakte und einfach
auszutauschende Schaltervorrichtung bereitgestellt.
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Nach
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das
Betätigungselement
mehrteilig ausgebildet, und zwar so, dass der der Person zugewandte
Teil des Bestätigungselements
mittels eines lösbaren
Verbindungselements, insbesondere einer Rastverbindung, mit dem
der Person abgewandten Teil des Betätigungselements verbunden ist.
Eine solche Vorrichtung weist den Vorteil auf, dass bei Austausch
des Moduls nicht das gesamte Betätigungselement
mit ausgetauscht werden muss, sondern jeweils nur der unmittelbar
an dem Modul angeordneten Teil des Betätigungselements. Der der Person
zugewandte Teil des Betätigungselements kann
erfindungsgemäß vorteilhafterweise
wiederverwendet werden.
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Weitere
vorteilhafte Ausgestaltungen und Einzelheiten der Erfindung sind
der folgenden Beschreibung zu entnehmen, in der die Erfindung anhand
des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher beschrieben
und erläutert
ist.
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Es
zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Schaltervorrichtung;
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2 eine
erfindungsgemäße Schaltervorrichtung
in perspektivischer Darstellung;
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3 einen
Ausschnitt der Schaltervorrichtung nach 2 mit einem
Lagerbock eines Betätigungselements
und mit zwei Schwenkelementen in Draufsicht; und
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4 zwei
Schwenkelemente in Seitenansicht.
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Die 1 zeigt
eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen modularen
Schaltervorrichtung 1 mit einem Betätigungselement 2,
welches grundsätzlich
in beliebige Richtungen schaltbar ist, so beispielsweise vertikal,
horizontal und drehbar. Das Betätigungselement 2 weist
hierbei zwei Teilabschnitte auf, nämlich der der schaltenden Person
zugewandte Teil mit dem Schalthebel 3 sowie der der modularen
Schaltervorrichtung 1 zugewandte Teil mit einem Lagerungsabschnitt 4 des
Betätigungselements 2.
Die beiden Teile 3 und 4 sind hierbei über ein
Verbindungselement 5 miteinander verbunden, was beispielsweise
eine Rastverbindung sein kann. Der innerhalb des Moduls 1 liegende
Lagerungsabschnitt 4 des Betätigungselements 2 ist
mittels einer Lagerung 6 derart gelagert, dass eine entsprechende freie
Betätigung
des Betätigungselements 2 ermöglicht wird.
Das freie, innerhalb der modularen Schaltvorrichtung 1,
liegende Ende des Betätigungselements 2,
korrespondiert hierbei mit einer berührungslos arbeitenden Einrichtung 7 zur
Erfassung der Betätigung
des Betätigungselements 2.
Diese Einrichtung 7 kann beispielsweise elektromagnetisch,
insbesondere unter Verwendung von Induktionsmessern bzw. Schutzrohrkontakten
(Reedkontakte), oder optoelektrisch, insbesondere mittels einer
Lichtschranke, arbeiten.
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Wie
aus 1 deutlich ersichtlich ist, ist der Erfasseinrichtung 7 eine
Logik-Schaltung 8 nachgeschaltet. Aufgrund der Informationen
einer Betätigung
des Betätigungselements 2 über die
Erfasseinrichtung 7 bewirkt die Logik-Schaltung 8 eine
entsprechende Verknüpfung
von an der Schaltvorrichtung 1 anliegenden Stromwegen 10.
Die Stromwegverknüpfungen
werden mittels zwei dargestellten Schaltelementen 9 realisiert.
Die Verbindung der Stromwege 10 mit der modularen Schaltvorrichtung 1 erfolgt über Steckerkontakte 11.
Die Schaltelemente 9 und die Stromwege 10 können dabei
derart ausgebildet sein, dass sie insbesondere für Kleinstströme, beispielsweise
kleiner 1 mA, geeignet sind.
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In 2 ist
die modulare Schaltvorrichtung 1 in perspektivischer Darstellung
gezeigt. Das Betätigungselement 2 ist
dabei derart dargestellt, dass lediglich der Lagerungsabschnitt 4 des
Betätigungselements 2 gezeigt
ist. Dieser Lagerungsabschnitt 4 weist das Verbindungselement 5 auf,
welches durch Auf rasten eines nicht dargestellten Schalthebels
den Schalthebel mit dem Lagerungsabschnitt 4 verbindet. Der
Lagerungsabschnitt 4 des Betätigungselements 2 ist
dabei mittels der Lagerung 6 innerhalb der modularen Schaltvorrichtung 1 auf
einer Grundplatte 12 derart gelagert, dass eine vertikale
als auch eine horizontale Schwenkbewegung des Betätigungselements 2 um
die Lagerachsen der Lagerung 6 ermöglicht wird. Dazu sieht die
Lagerung 6 einen auf der Grundplatte 12 senkrecht
stehenden, nach oben geöffneten,
Lagerbock 13 vor, der um seine auf der Grundplatte 12 senkrecht
stehenden Längsachse drehbar
gelagert ist. Der nach oben geöffnete
Lagerbock 13 nimmt dabei das Betätigungselement 2 auf, wobei
es mittels eines Lagerstifts 14 um dessen Achse drehbar
in dem Lagerbock 13 gelagert ist.
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Das
innerhalb der modularen Schaltvorrichtung 1 angeordnete
freie Ende des Betätigungselements 2 weist
ein Führungsteil 15 auf,
welches mit einem nicht dargestellten korrespondierenden Gegenstück eine
definierte Betätigungsrichtung
und Betätigungsstellung
des Betätigungselements 2 ermöglicht.
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Wie
in 2 deutlich zu erkennen ist, sind an der Lagerung 6 zwei
Schwenkelemente 16 und 17 derart angeordnet, dass
das Schwenkelement 16 bei einer vertikalen Bewegung des
Betätigungselements 2 verschwenkt
und dass das Schwenkelement 17 bei einer horizontalen Bewegung
des Betätigungselements
um die jeweilige Lagerachse der Lagerung 6 verschwenkt
wird. Das Schwenkelement 16 ist dabei an dem Lagerstift 14 drehfest
angebracht. Das Schwenkelement 17 hingegen ist mittels
eines weiteren Stiftes an dem Lagerbock 13 um dessen Längsachse
drehfest angeordnet. Außerdem
sind an der der Grundplatte 12 zugewandten Stirnflächen der Schwenkelemente 16 und 17 Reflektorelemente 18 angeordnet.
Die Grundplatte 12 weist im Bereich der ihr zugewandten,
die Reflektoren 18 aufweisenden, Stirnflächen der
Schwenkelemente 16 und 17 zwei Aussparungen 19 auf.
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Auf
der der Lagerung 6 abgewandten Seite der Grundplatte 12 ist
eine Leiterplatte 20 angeordnet, auf welcher nicht dargestellte
optoelektrische Bauteile vorhanden sind. Diese optoelektrischen Bauteile
wirken durch die Aussparungen 19 mit den Reflektorelementen 18 derart
zusammen, dass sie ein Schwenken der Schwenkelemente 17 bei
einer Betätigung
des Betätigungselements 2 erfassen. Aufgrund
eines Verschwenkens der Schwenkelemente 16 oder 17 kann
mittels der in 2 nicht dargestellten, auf der
Leiterplatte 20 angeordneten, Logik-Schaltung sowie zugehörigen, ebenfalls
nicht dargestellten, Schaltelementen eine entsprechende Schaltung
vorgenommen werden. Ein auf die Leiterplatte 20 aufsteckbarer
Stecker 21 verbindet hierbei mittels der modularen Schaltvorrichtung 1 in
Kontakt zu bringende Stromwege 10 mit dem aufgrund der Schaltung
zu aktivierenden oder zu deaktivierenden elektrisch oder elektronischen
Bauteilen, wie beispielsweise Blinker oder Wischanlagen oder deren Steuerungen.
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Die
in 2 dargestellte modulare Schaltvorrichtung 1 eignet
sich insbesondere als Lenkstockschaltervorrichtung in einem Kraftfahrzeug. Eine
derartige Schaltervorrichtung ist einfach und schnell zu montieren
und zu demontieren. Sie stellt eine optimale Verbindung von einer
mechanischen Betätigung
eines Schalters und einer optoelektronischen Erfassung der Schalterbetätigung dar,
wobei eine sichere Schaltung auch von Kleinstströmen kleiner 1 mA gewährleistet
wird. Außerdem
arbeitet die erfindungsgemäße Schaltervorrichtung
nahezu verschleißfrei.
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In 3 sind
der in 2 dargestellte Lagerbock 13 zur Aufnahme
des hier nicht dargestellten Betätigungselements 2 sowie
die zwei Schwenkelemente 16 und 17 in Draufsicht
dargestellt. Wie deutlich in dieser Ansicht zu erkennen ist, sind
die beiden Schwenkelemente 16 und 17 um die auf
der Grundplatte 12 senkrecht stehenden Längsachse
des Lagerbocks 13 ringsegmentförmig gebogen. Dadurch wird
gewährleistet,
dass die Schwenkelemente 16 und 17 bei einem horizontalen
Betätigen
des Betätigungselements 2 stets
von der Erfasseinrichtung 7 durch die, in dieser Figur
nicht dargestellten, Aussparungen 19 erfasst werden und
nicht durch Drehung des Lagerbocks 13 von der Aussparung 19,
und damit aus dem Erfassbereich der Erfasseinrichtung 7, weggedreht
werden.
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In 4 sind
die beiden möglichen
Ausführungsformen
der Schwenkelemente 16 und 17 in Seitenansicht
dargestellt. Die Stirnfläche
des um die auf der Grundplatte 12 senkrecht stehenden Drehachse der
Lagerung 6 schwenkbaren Schwenkelements 17 ist
dabei parallel zu der Grundplatte 12 ausgebildet. Dagegen
ist die der Grundplatte 12 zugewandte Stirnfläche des
um den Lagerstift 14 schwenkbaren Schwenkelements 16 um
die Längsachse
des Lagerstifts 14 gekrümmt.
Durch eine solche Geometrie der beiden Schwenkelemente 16 und 17 wird
gewährleistet,
dass der Abstand der Reflektorelemente 18 zu den in der
Grundplatte 12 angeordneten Aussparungen 19 auch
beim Betätigen
des Betätigungselements 2 in
vertikaler Ebene weitgehend konstant bleibt.
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Die
Reflektoren 18 bestehen dabei aus verschiedenen Reflektorzonen,
die durch eine entsprechende Strichelung in den 2 und 4 angedeutet
sind. Wird der Reflektor 18 veschwenkt, so hat dies eine
relative Verschiebung der Reflektorzonen bezüglich des Erfassbereichs der
Erfasseinrichtung 7 zur Folge. Dadurch wird eine genaue
und sichere Erfassung der Stellung der Schwenkelemente 16 und 17 und
deren Reflektoren 18 durch die Aussparungen 19 mittels
der Erfasseinrichtung 7 möglich.
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Alle
in der Beschreibung, den nachfolgenden Ansprüchen und der Zeichnung dargestellten
Merkmale können,
sowohl einzeln, als auch in beliebiger Kombination, miteinander
erfindungswesentlich sein.