DE102013015214B4

DE102013015214B4 - Elektrischer Stufenschalter

Info

Publication number: DE102013015214B4
Application number: DE102013015214.3A
Authority: DE
Inventors: Martin Dunsch
Original assignee: Leopold Kostal GmbH and Co KG
Current assignee: Kostal Automobil Elektrik GmbH and Co KG
Priority date: 2013-09-13
Filing date: 2013-09-13
Publication date: 2019-10-17
Anticipated expiration: 2033-09-14
Also published as: DE102013015214A1

Abstract

Elektrischer Stufenschalter mit einer spannungscodierten Schaltstellungserfassung, umfassend eine Reihenschaltung mehrerer Widerstände (R1, R2, R3, R4, R5), die einerseits mit einer Versorgungsspannung (+) und andererseits mit Masse (-) verbunden ist, ein Schaltmittel zum elektrischen Kontaktieren von zwischen jeweils zwei Widerständen (R1, R2, R3, R4, R5) gelegenen Schaltknotenpunkten (1, 2, 3, 4) mit einem gemeinsamen Abgriff (5), welcher mit einem andererseits mit Masse (-) verbundenen Pull-Down-Widerstand (R6) sowie mit einer Signalleitung (6) verbunden ist, welche Signalleitung (6) andererseits mit einem zur Auswertung der Signalspannung vorgesehenen Eingang (7) einer Auswerteeinheit (9) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltmittel auf einem Schaltungsträger angeordnete Leiterbahnflächen (1', 2', 3', 4', 5') als feste Schaltkontakte, sowie einen Schleifer (8) als beweglichen Schaltkontakt aufweist, der in Abhängigkeit seiner jeweiligen Schaltstellung jeweils eine, mit einem der zwischen jeweils zwei Widerständen (R1, R2, R3, R4, R5) gelegenen Schaltknotenpunkten (1, 2, 3, 4) verbundene Leiterbahnfläche (1', 2', 3', 4') mit einer mit dem gemeinsamen Abgriff (5) verbundenen Leiterbahnfläche (5') elektrisch kontaktiert, wobei zumindest einer der Schaltknotenpunkte (1, 2, 3, 4) mit der ihm zugeordneten Leiterbahnfläche (1', 2', 3', 4') über eine Diode (D2, D3, D4) verbunden ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Stufenschalter mit einer spannungscodierten Schaltstellungserfassung, umfassend eine Reihenschaltung mehrerer Widerstände, die einerseits mit einer Versorgungsspannung und andererseits mit Masse verbunden ist, ein Schaltmittel zum elektrischen Kontaktieren von zwischen jeweils zwei Widerständen gelegenen Schaltknotenpunkten mit einem gemeinsamen Abgriff, welcher mit einem andererseits mit Masse verbundenen Pull-Down-Widerstand sowie mit einer Signalleitung verbunden ist, welche Signalleitung andererseits mit einem zur Auswertung der Signalspannung vorgesehenen Eingang einer Auswerteeinheit verbunden ist.
Es sind elektrische Stufenschalter bekannt, die in unterschiedliche Schaltstellungen gebracht werden können. Im Automotive-Bereich können derartige Schalter beispielsweise einem Gangwahlhebel, einer Fensterhebeeinrichtung oder auch einem Schiebe-Hebedach zugeordnet sein. Zur Unterscheidung der verschiedenen Schaltstellungen ist dabei eine Abgriffleitung mit einer Auswerteinheit verbunden, die für das Auslesen und Auswerten der Schalterkontakte in Abhängigkeit der Schaltstellungen zuständig ist. In Abhängigkeit von der erkannten Schalterstellung wird dann von der Prozessoreinheit beispielsweise ein entsprechendes Signal zum Ansteuern eines oder mehrerer Aktoren generiert.
So zeigt etwa die DE 10 2009 038 567 A1 einen elektrischen Stufenschalter mit Kontaktflächen als festen Schaltkontakten, wobei zwischen jeweils zwei Widerständen gelegene Schaltknotenpunkte mit jeweils einer Kontaktfläche verbunden sind.
Auch die DE 10 2009 056 283 A1 und die DE 10 2010 048 750 A1 zeigen Schaltungsanordnungen zur Auswertung von Schaltzuständen eines Stufenschalters unter Verwendung von Spannungsteilern mit zwischen jeweils zwei Widerständen gelegenen Schaltknotenpunkte, die mit jeweils einer Kontaktfläche verbunden sind.
Die DE 197 56 041 B4 zeigt einen Stufenschalter gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Bei diesem Schalter ist eine Reihenschaltung mehrerer Widerstände einerseits mit einer Versorgungsspannung und andererseits mit Masse verbunden, so dass durch diese ein Spannungsteiler gebildet ist. Jedem der zwischen jeweils zwei Widerständen gelegenen Schaltknotenpunkte ist eine Schalterstellung zugeordnet, die durch die an diesem Schaltknotenpunkt abfallende Spannung gekennzeichnet ist. Durch ein Schaltmittel wird entsprechend der Schalterstellung jeweils einer der Schaltknotenpunkte mit einem gemeinsamen Abgriff elektrisch kontaktiert. Der gemeinsame Abgriff selbst ist mit einem andererseits mit Masse verbundenen Pull-Down-Widerstand sowie mit einer Signalleitung verbunden, über die die anliegende Signalspannung einem zu ihrer Auswertung vorgesehenen Eingang einer Auswerteeinheit zugeführt wird.
Eine konkrete Ausgestaltung eines zur Umsetzung des beschriebenen Schaltungskonzepts geeigneten Schaltmittels ist in dieser Veröffentlichung nicht angegeben. Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine robuste und kostengünstige Realisierung eines solchen elektrischen Schalters bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Schaltmittel auf einem Schaltungsträger angeordnete Leiterbahnflächen als feste Schaltkontakte, sowie einen Schleifer als beweglichen Schaltkontakt aufweist, der in Abhängigkeit seiner jeweiligen Schaltstellung jeweils eine, mit einem der zwischen jeweils zwei Widerständen gelegenen Schaltknotenpunkten verbundene Leiterbahnfläche mit einer mit dem gemeinsamen Abgriff verbundenen Leiterbahnfläche elektrisch kontaktiert, wobei zumindest einer der Schaltknotenpunkte mit der ihm zugeordneten Leiterbahnfläche über eine Diode verbunden ist.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen elektrischen Schalters ist vorgesehen, dass die mit den Schaltknotenpunkten verbundenen Leiterbahnflächen in der Verschieberichtung des Schleifers hintereinander angeordnete, kleinere Flächen, die vorzugsweise voneinander jeweils durch einen schräg zur Verschieberichtung des Schleifers verlaufenden, isolierenden Spalt getrennt sind, und die mit dem gemeinsamen Abgriff verbundene Leiterbahnfläche eine parallel dazu angeordnete, größere, langgestreckte Fläche auf dem Schaltungsträger ausbilden.
Nachfolgend ist die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben. Dabei zeigt die einzige Figur ein Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen elektrischen Schalters.
Wie aus der Zeichnung hervorgeht, umfasst der erfindungsgemäße elektrische Stufenschalter zur Realisierung einer spannungscodierten Schaltstellungserfassung mehrere Widerstände R1, R2, R3, R4, und R5. Diese Widerstände sind in einer Reihenschaltung angeordnet, die einerseits mit dem positiven Pol einer Versorgungsspannung (+) und andererseits mit dem auch als Masse (-) bezeichneten negativen Pol dieser Versorgungsspannung verbunden ist. Durch die Widerstände R1, R2, R3, R4, und R5 ist somit ein Spannungsteiler gebildet, wobei jedem der zwischen jeweils zwei Widerständen gelegenen Schaltknotenpunkte 1, 2, 3, 4 eine Schalterstellung zugeordnet ist, die durch die an diesem Schaltkontenpunkt abfallende Spannung feststellbar ist.
Als Schaltmittel ist bei dem erfindungsgemäßen Stufenschalter ein Schleiferschalter eingesetzt, der auf einem Schaltungsträger angeordnete Leiterbahnflächen 1', 2', 3', 4', 5' als feste Schaltkontakte, sowie einen mittels einer Schalthandhabe verschiebbaren Schleifer 8 als beweglichen Schaltkontakt aufweist. Dabei sind in der hier dargestellten Ausführung vier nebeneinander angeordnete kleinere Leiterbahnflächen 1', 2', 3', 4' elektrisch mit jeweils einem zwischen jeweils zwei der Widerstände R1, R2, R3, R4, und R5 gelegenen Schaltknotenpunkt 1, 2, 3, 4 verbunden. Der dem positiven Pol der Versorgungsspannung (+) am nächsten liegende Schaltknotenpunkt 1 ist mit der ihm zugeordneten Leiterbahnfläche 1' unmittelbar durch eine Leitung verbunden, während die anderen Schaltknotenpunkte 2, 3, 4 mit den ihnen jeweils zugeordneten Leiterbahnflächen 2', 3', 4' mittelbar unter Zwischenschaltung jeweils einer Diode D2, D3 und D4 verbunden sind. Die Dioden liegen dabei mit ihren Kathoden jeweils an den Leiterbahnflächen 2', 3', 4'.
Parallel zu der Anordnung dieser vier kleineren Leiterbahnflächen 1', 2', 3', 4' ist eine größere, langgestreckte Leiterbahnfläche 5' angeordnet, die elektrisch mit einem gemeinsamen Abgriff (5) verbunden ist, welcher selbst wiederum mit einem andererseits mit Masse (-) verbundenen Pull-Down-Widerstand R6 sowie mit einer Signalleitung 6 verbunden ist.
Durch den verschiebbaren Schleifer 8 wird je nach Stellung der diesen beeinflussenden Schalthandhabe jeweils eine der vier kleineren Leiterbahnflächen 1', 2', 3', 4' mit der einen größeren, langgestreckten Leiterbahnfläche 5' elektrisch kontaktiert und somit jeweils einer der zwischen jeweils zwei Widerständen gelegenen Schaltknotenpunkte 1, 2, 3, 4 mit dem gemeinsamen Abgriff 5 elektrisch verbunden. Die vier kleineren Leiterbahnflächen 1', 2', 3', 4' sind voneinander jeweils durch einen schräg zur Verschieberichtung des Schleifers 8 verlaufenden Spalt getrennt. Dadurch ist sichergestellt, dass in jeder Stellung des Schleifers 8 jeweils zumindest eine dieser Leiterbahnflächen 1', 2', 3', 4' mit der langgestreckten Leiterbahnfläche 5' elektrisch kontaktiert ist und es somit keine Kontaktunterbrechung gibt. Beim Übergang von einer Schaltstellung zu einer benachbarten sind jeweils zwei der vier kleineren Leiterbahnflächen 1', 2', 3', 4' gleichzeitig durch den Schleifer 8 kontaktiert und somit kurzgeschlossen. Durch die Dioden D2, D3, D4 wird jeweils verhindert, dass dadurch auch die beiden diesen Leiterbahnflächen jeweils zugeordneten Schaltknotenpunkte 1, 2, 3, 4 kurzgeschlossen werden.
Die Signalleitung 6 ist weiterhin über einen Serienwiderstand R7 mit einem zur Auswertung der Signalspannung vorgesehenen Eingang 7 einer Auswerteeinheit 9 verbunden. Bei der Auswerteeinheit 9 handelt es sich beispielsweise um einen Mikrocontroller dessen Eingang 7 einen Analog-Digital-Wandler aufweist, durch den die dort anliegende Signalspannung in einen numerischen Wert umgewandelt wird.

Claims

Elektrischer Stufenschalter mit einer spannungscodierten Schaltstellungserfassung, umfassend eine Reihenschaltung mehrerer Widerstände (R1, R2, R3, R4, R5), die einerseits mit einer Versorgungsspannung (+) und andererseits mit Masse (-) verbunden ist, ein Schaltmittel zum elektrischen Kontaktieren von zwischen jeweils zwei Widerständen (R1, R2, R3, R4, R5) gelegenen Schaltknotenpunkten (1, 2, 3, 4) mit einem gemeinsamen Abgriff (5), welcher mit einem andererseits mit Masse (-) verbundenen Pull-Down-Widerstand (R6) sowie mit einer Signalleitung (6) verbunden ist, welche Signalleitung (6) andererseits mit einem zur Auswertung der Signalspannung vorgesehenen Eingang (7) einer Auswerteeinheit (9) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltmittel auf einem Schaltungsträger angeordnete Leiterbahnflächen (1', 2', 3', 4', 5') als feste Schaltkontakte, sowie einen Schleifer (8) als beweglichen Schaltkontakt aufweist, der in Abhängigkeit seiner jeweiligen Schaltstellung jeweils eine, mit einem der zwischen jeweils zwei Widerständen (R1, R2, R3, R4, R5) gelegenen Schaltknotenpunkten (1, 2, 3, 4) verbundene Leiterbahnfläche (1', 2', 3', 4') mit einer mit dem gemeinsamen Abgriff (5) verbundenen Leiterbahnfläche (5') elektrisch kontaktiert, wobei zumindest einer der Schaltknotenpunkte (1, 2, 3, 4) mit der ihm zugeordneten Leiterbahnfläche (1', 2', 3', 4') über eine Diode (D2, D3, D4) verbunden ist.
Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mit den Schaltknotenpunkten (1, 2, 3, 4) verbundenen Leiterbahnflächen (1', 2', 3', 4') in der Verschieberichtung des Schleifers (8) hintereinander angeordnete kleinere Flächen und die mit dem gemeinsamen Abgriff (5) verbundenen Leiterbahnfläche (5') eine parallel dazu angeordnete größere, langgestreckte Fläche auf dem Schaltungsträger ausbilden.
Schalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die mit den Schaltknotenpunkten (1, 2, 3, 4) verbundenen Leiterbahnflächen (1', 2', 3', 4') voneinander jeweils durch einen schräg zur Verschieberichtung des Schleifers (8) verlaufenden, isolierenden Spalt getrennt sind.