DE4221625C1 - Electrical switch suitable for motor vehicle e.g. throttle flap or steering column - has Hall component and ferromagnetic shield assigned to housing base and cover - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung geht von einem gemäß dem vom Patent 41 26 345 umfaßten Oberbegriff des Hauptanspruches konzipierten elektrischen Schalter aus.

Derartige elektrische Schalter sind dafür vorgesehen, einen elektrischen Stromkreis mit möglichst geringer Schalthysterese genau ein- bzw. auszuschalten. Solche elektrische Schalter sind z. B. für die verschiedensten Funktionen in Kraftfahrzeugen vorgesehen und werden dabei z. B. als Drosselklappenschalter, Lenkstockschalter und Getriebeschalter mit nachgeschalteter Elektronik usw. eingesetzt.

Durch die DE 33 33 497 A1 ist ein dem Oberbegriff des Hauptanspruches entsprechender elektrischer Schalter bekanntgeworden. Die beiden Dauermagneten sind in einem mehrteiligen Gehäuse angeordnet und liegen sich mit den dieselbe Polarisierung aufweisenden Polen mit Abstand gegenüber. Zwischen diesen Polen der beiden Dauermagneten ist ein Hall-Schaltbaustein angeordnet. Der erste Dauermagnet ist am Betätigungsglied des Schalters befestigt und der zweite Dauermagnet ist justierbar am Gehäuse gehalten. Der Abstand zwischen dem zweiten Dauermagneten und dem Hall-Schaltbaustein wird bei diesem elektrischen Schalter über ein als Stellschraube ausgebildetes Stellmittel justiert, wobei der zweite Dauermagnet direkt an der Stellschraube festgelegt ist. Zur Ansteuerung des Hall-Schaltbausteines wird der erste Dauermagnet über das Betätigungsglied parallel zu der ihm zugeordneten Hauptfläche in den Meßbereich des Hall- Schaltbausteines hineinbewegt. Bei einem derartig ausgebildeten elektrischen Schalter wird der erste am Betätigungsglied befestigte Dauermagnet somit Stück für Stück in den als Erfassungskegel ausgebildeten Meßbereich des Hall- Schaltbausteines hineingeschoben. Da jedoch der Erfassungskegel von Hall-Schaltbausteinen in seiner Wirkausdehnung nicht unerheblichen Toleranzen unterliegt, kann es dazu kommen, daß die Schalthysteresen solcher elektrischer Schalter gleicher Produktion von Schalter zu Schalter relativ unterschiedlich ausfallen und daß auch die Schaltpunkte der einzelnen elektrischen Schalter dadurch nur recht aufwendig genau eingestellt werden können.

Dem Gegenstand nach dem Patent 41 28 345 liegt die Aufgabe zugrunde, einen eine kleine Schalthysterese aufweisenden elektrischen Schalter der eingangs erwähnten Art derart weiterzubilden, daß sich der Schaltpunkt der einzelnen elektrischen Schalter auf einfache Art und Weise genau einstellen läßt und elektrische Schalter gleicher Produktion von Schalter zu Schalter eine möglichst gleich geartete kleine Schalthysterese aufweisen. Zusätzlich zu dieser bereits durch die Merkmale des Patentes 41 26 345 bewältigten Aufgabe sollen durch ferromagnetisches Material bzw. durch magnetische Störgrößen von außen auf den Schalter und damit auf die Schalthysterese bzw. auf die Schaltpunkte einwirkende Einflüsse weitestgehend ausgeschaltet werden.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Hauptanspruches angegebenen Merkmale gelöst.

Ein solcher elektrischer Schalter ist gegenüber einem Schalter nach dem Patent 41 26 345 deshalb besonders vorteilhaft, weil ein voll abgeglichener elektrischer Schalter, ohne daß negative Auswirkungen eintreten, auch an Befestigungsstellen plaziert werden kann, die aus ferromagnetischem Material bestehen bzw. in dessen Nähe Bauteile aus ferromagnetischem Material angeordnet sind.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Gegenstandes sind in den Unteransprüchen angegeben und werden anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Dabei zeigen

Fig. 1 einen Vollschnitt durch einen elektrischen Schalter,

Fig. 2 einen Schnitt durch einen elektrischen Schalter gemäß der Linie A-A der Fig. 1.

Wie aus der Zeichnung hervorgeht, weist ein solcher elektrischer Schalter ein aus einem Gehäusegrundkörper 1 und Gehäusedeckel 2 bestehendes, aus Kunststoff hergestelltes Gehäuse auf. Die Bodenwand 18 des Gehäusegrundkörpers 1 ist jedoch aus einem ferromagnetischen Material hergestellt. In dem Gehäuse ist zwischen einem ersten an einem Betätigungsglied 3 gehaltenen Dauermagneten 4 und einem zweiten als Abgleichmittel dienenden Dauermagneten 5 ein analoge oder digitale Signale abgebender Hall-Schaltbaustein 6 angeordnet.

Das aus Kunststoff hergestellte Betätigungsglied 3 des elektrischen Schalters ist im wesentlichen stößelartig ausgebildet. Seitlich weist dieses Betätigungsglied 3 einen nasenförmigen Ansatz 3a auf, in dem eine erste für den ersten Dauermagneten 4 vorgesehene Aufnahmekammer 7 eingeformt ist. Der erste Dauermagnet 4 ist als runder Stabmagnet ausgebildet und mit seiner Mittelachse auf das Zentrum der zugewandten Hauptfläche des Hall-Schaltbausteines 6 ausgerichtet. Damit liegt die Stirnfläche des ersten Dauermagneten 4 dem als Erfassungskegel ausgebildeten Meßbereich des Hall- Schaltbausteines 6 direkt gegenüber. Der erste Dauermagnet 4 befindet sich somit permanent im Meßbereich des Hall- Schaltbausteines 6, so daß sich Toleranzen der Wirkausdehung nicht auf die Schalthysterese bzw. den Schaltpunkt auswirken. Gegen die Federkraft einer Schraubendruckfeder 8 ist das Betätigungsglied 3 auf übliche Art und Weise längsverschiebbar im Gehäuse gehalten.

Der Hall-Schaltbaustein 6 ist als sogenanntes Hall-IC ausgebildet und in einer zweiten in den Gehäusegrundkörper 1 eingeformten Aufnahmekammer 9 ortsfest gehalten. Die als Anschlußbeinchen ausgeführten Anschlußkontakte 10 des Hall- Schaltbausteines 6 sind an ihren freien Enden elektrisch leitend mit den Leiterbahnen einer ortsfest im Gehäusegrundkörper 1 gehaltenen Leiterplatte 11 verbunden. Außerdem sind mehrere aus dem Gehäuse nach außen geführte Anschlußstifte 12 elektrisch leitend an die Leiterbahnen der Leiterplatte 11 angeschlossen. Damit über die Anschlußstifte 12 keine Kräfte auf die Anschlußstellen der Leiterplatte 11 übertragen werden, sind in die Anschlußstifte 12 Fanglöcher 13 eingebracht, in die an den Gehäusedeckel 2 angeformte Dome 14 eingreifen. Die freien Enden der Dome 14 greifen zur positionsgenauen Befestigung der Anschlußstifte 12 am Gehäuse darüberhinaus in entsprechende Ausnehmungen 15 des Gehäusegrundkörpers 1 ein.

In Betätigungsrichtung des Betätigungsgliedes 3 hinter der zweiten Aufnahmekammer 9 für den Hall-Schaltbaustein 6 ist eine dritte Aufnahmekammer 16 in den Gehäusegrundkörper 1 eingeformt. In dieser dritten Aufnahmekammer 16 ist der zweite, als Abgleichmittel dienende Dauermagnet 5 einstellbar gehalten. Auch der zweite Dauermagnet 5 ist durch die Anordnung in seiner Aufnahmekammer 16 mit seiner Mittelachse auf das Zentrum der zugewandten Hauptfläche des Hall-Schaltbausteines 6 ausgerichtet. Damit liegt die Stirnfläche des zweiten Dauermagneten 5 dem Meßbereich des Hall-Schaltbausteines 6 direkt gegenüber, so daß die beiden Dauermagneten 4, 5 achsausgerichtet im Gehäuse des elektrischen Schalters angeordnet sind. Der zweite Dauermagnet 5 ist mit einer als Stellschraube ausgebildeten, das Stellmittel 17 bildenden Kunststoffmasse umspritzt. In der dritten Aufnahmekammer 16 ist ein entsprechendes Gewinde eingeformt, so daß der Abstand zwischen dem zweiten Dauermagenten 5 und dem Hall- Schaltbaustein 6 über eine einfache Drehbewegung genau eingestellt werden kann. Durch die Einstellung des Abstandes zwischen dem zweiten Dauermagneten 5 und dem Hall- Schaltbaustein 6 ergibt sich gleichzeitig der genaue Schaltpunkt des elektrischen Schalters, d. h. ein Schalten des Hall-Schaltbausteines 6 erfolgt immer dann, wenn das Betätigungsglied 3 mit dem ersten Dauermagneten 4 um einen bestimmten genau definierten Betrag in Richtung auf den Hall- Schaltbaustein 6 verschoben worden ist. Eine Rückführung des Betätigungsgliedes 3 in seine Ausgangslage erfolgt dann, wenn die Betätigungskraft vom Betätigungsglied 3 genommen wird und sich die zugeordnete Schraubendruckfeder 8 entspannt. Bei der Rückführung des Betätigungsgliedes 3 erfolgt ein erneutes Schalten des Hall-Schaltbausteines 6, und zwar immer dann, wenn das Betätigungsglied 3 die beim Niederdrücken des Betätigungsgliedes 3 zum Schalten des Hall-Schaltbausteines 6 führende Position um einen sehr kleinen Betrag (Schalthysterese) überschritten hat.

Der Gehäusegrundkörper 1 besteht - wie bereits beschrieben - im wesentlichen aus einem magnetisch unwirksamen Kunststoff, wobei die Bodenwand 18 jedoch aus einem ferromagnetischen Material besteht. Die Bodenwand 18 dient somit gleichzeitig als Abschirmmittel. Die Bodenwand 18 kann dabei z. B. als ein mit zumindest in Teilbereichen mit dem Kunststoffmaterial des Gehäusegrundkörpers 1 umspritztes Blechteil ausgebildet sein. Es besteht aber z. B. auch die Möglichkeit, den Gehäusegrundkörper 1 durch ein Mehrmaterial-Spritzverfahren herzustellen, wobei nur das Kunststoffmaterial der Bodenwand 18 mit ferromagnetischen Teilchen durchsetzt ist. Von außen auf den elektrischen Schalter einwirkende Einflüsse durch in der Nähe des elektrischen Schalters befindliches ferromagnetisches Material bzw. von außen einwirkende magnetische Störgrößen werden somit wirkungsvoll abgeschirmt.

Der elektrische Schalter ist an seinen Einbauort so zu befestigen, daß dem ferromagnetischen Material bzw. den magnetischen Störgrößen der Gehäusegrundkörper 1 mit seinem Bodenteil 18 zugewandt ist.

Selbstverständlich kann als Abschirmmittel aber auch ein aus einem ferromagnetischen Material bestehendes Blech in den Gehäusegrundkörper 1 eingelegt sein. An den Stellen, wo elektrisch leitende Bauteile, wie z. B. Anschlußstife 12 zur Anlage an das Abschirmmittel kommen, sind entsprechende Isolierschichten aufgebracht, so daß es nicht zu Fehlfunktionen des elektrischen Schalters kommen kann. Weil die Einstellung der Schalthysterese bzw. der Schaltpunkte bei vollständig montiertem elektrischen Schalter durch ein Verdrehen des Stellmittels 17 erfolgt, werden auch alle durch das ferromagnetische Abschirmmittel (Bodenwand 18 des Gehäusegrundkörpers 1) auftretenden Einflüsse mit abgeglichen, so daß die einmal eingestellte Schalthysterese bzw. die einmal eingestellten Schaltpunkte relativ unverändert bestehen bleiben.

Es ist somit ein elektrischer Schalter entstanden, der sich aus besonders wenigen, kostengünstig herzustellenden Bauteilen zusammensetzt. Durch die geringe Anzahl von beweglichen Bauteilen ist darüberhinaus ein elektrischer Schalter entstanden, der über hohe Stellungswechselzahlen zuverlässig die einmal eingestellte Schalthysterese bzw. die einmal eingestellten Schaltpunkte genau einhält. Durch das ferromagnetische Abschirmmittel (Bodenteil 18 des Gehäusegrundkörpers 1) ist der elektrische Schalter zusätzlich gegenüber von außen auf die Schalthysterese bzw. Schaltpunkte einwirkenden Einflüsse von ferromagnetischen Bauteilen bzw. gegen von außen einwirkende magnetische Störgrößen wirkungsvoll abgeschirmt.

Um einen möglichst hohen Schutz gegen von außen einwirkende elektromagnetische Störgrößen (EMV) zu erreichen, können dem Gehäuse des elektrischen Schalters selbstverständlich mehrere aus ferromagnetischem Material bestehende Abschirmmittel der unterschiedlichsten Ausbildungen zugeordnet sein. So können, um einen Rundumschutz zu gewährleisten, z. B. der Gehäusegrundkörper 1 und der Gehäusedeckel 2 aus ferromagnetischem Material bestehen. Selbstverständlich können mehrere, als Einzelteile angebrachte Abschirmmittel zur Erhöhung der Abschirmung miteinander leitend verbunden und an ein Potential, z. B. Masse, angeschlossen sein. Zur Unterdrückung spezieller Störgrößen können selbstverständlich für das Abschirmmittel, die dazu dem Fachmann bekannten, besonders geeigneten Materialien eingesetzt werden. Dabei kann das Abschirmmittel auch aus mehreren Schichten unterschiedlicher Materialien aufgebaut sein.

Claims (7)

1. Elektrischer Schalter mit einem mehrteiligen Gehäuse und mit einem darin angeordneten, über ein verstellbares Betätigungsglied beeinflußbaren Hall-Schaltbaustein, dem zwei beiderseits desselben angeordnete, mit ihren die gleiche Polarität aufweisenden Polen sich gegenüberstehende Dauermagnete zugeordnet sind, wobei der erste Dauermagnet mit dem verstellbaren Betätigungsglied in Verbindung steht und wobei der zweite, als Abgleichmittel dienende Dauermagnet im Gehäuse gehalten und über ein Stellmittel in seinem Abstand zum Hall-Schaltbaustein einstellbar ist, daß seitlich am Betätigungsglied ein Ansatz mit einer ersten Aufnahmekammer für den ersten Dauermagneten vorhanden ist, daß im Gehäusegrundkörper in Bewegungsrichtung des Betätigungsgliedes hintereinander angeordnet eine zweite Aufnahmekammer für den Hall-Schaltbaustein und eine dritte Aufnahmekammer für den als Abgleichmittel dienenden zweiten Dauermagneten vorhanden ist und daß die beiden Dauermagneten und der Hall-Schaltbaustein derart in den Aufnahmekammern gehalten sind, daß das Hall- Schaltelement mit seinen beiden Hauptflächen zwischen den Stirnflächen der beiden achsausgerichteten Dauermagneten angeordnet ist, nach Patent 41 26 345, dadurch gekennzeichnet, daß dem aus einem Gehäusegrundkörper (1) und einem Gehäusedeckel (2) bestehenden Gehäuse zumindest ein aus ferromagnetischem Material bestehendes Abschirmmittel zugeordnet ist.

2. Elektrischer Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Gehäusegrundkörper (1) ein sich innenseitig an seine Deckwand anlegendes, aus einem ferromagnetischen Blechteil entsprechend geformtes Abschirmmittel zugeordnet ist.

3. Elektrischer Schalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem Gehäusedeckel (2) ein sich innenseitig an seine Deckwand anlegendes, aus einem ferromagnetischen Blechteil entsprechend geformtes Abschirmmittel zugeordnet ist.

4. Elektrischer Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bodenwand (18) des Gehäusegrundkörpers (1) als Abschirmmittel aus ferromagnetischem Material besteht.

5. Elektrischer Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckwand des Gehäusedeckels (2) als Abschirmmittel aus ferromagnetischem Material besteht.

6. Elektrischer Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehäusegrundkörper (1) zumindest im wesentlichen aus einem ferromagnetischen Material hergestellt ist und somit gleichzeitig das Abschirmmittel darstellt.

7. Elektrischer Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehäusedeckel (2) zumindest im wesentlichen aus einem ferromagnetischen Material hergestellt ist und somit gleichzeitig das Abschirmmittel darstellt.