Die
Erfindung betrifft ein elektrisches Bordnetz für ein Fahrzeug
nach dem Oberbegriff des Patenanspruchs 1.The
The invention relates to an electrical system for a vehicle
according to the preamble of claim 1.
Bekannte
elektrische Bordnetze für Fahrzeuge, insbesondere für
Fahrzeuge mit einer so genannten Stopp/Start-Funktion, bei der ein
Antriebsmotor bei stehendem Fahrzeug abgeschaltet und bei Betätigung
eines Fahrpedals wieder gestartet wird, um den Kraftstoffverbrauch
und Emissionen zu verringern, weisen einen elektrischen Startermotor
und einen Generator als Energiequelle sowie mindestens einen Energiespeicher
auf. Bedingt durch die CO2-Herausforderungen werden immer mehr Funktionen
im Fahrzeug elektrifiziert. Diese müssen dann in Abhängigkeit
von der Verfügbarkeit von elektrischer Energie sukzessive
zugeschaltet oder auch abgeschaltet werden. Weiterhin kann es bei
Fahrzeugen mit der Stopp/Start-Funktionalität erforderlich sein,
zwischen verschiedenen Energiespeichern umzuschalten, wobei verschiedene
Schaltzustände für den Entladefall bzw. Ladefall
eines Energiespeichers auftreten können. Aus dem Stand
der Technik ist es bekannt zum Schalten jeweils einzelne Schaltelemente,
die vorzugsweise als Hochstromrelais oder Hochstromhalbleiter ausgeführt
sind, zu verwenden. Dies ist sowohl im Hinblick auf die Komponentenkosten
wie auch im Hinblick auf die Ansteuerelektronik aufwendig und verbraucht
relativ viel Bauraum.Known
electric vehicle electrical systems for vehicles, in particular for
Vehicles with a so-called stop / start function, in which a
Drive motor switched off when the vehicle is stationary and when actuated
an accelerator pedal is restarted to reduce fuel consumption
and reduce emissions, have an electric starter motor
and a generator as an energy source and at least one energy storage
on. Due to the CO2 challenges are becoming more and more functions
electrified in the vehicle. These must then be dependent
from the availability of electrical energy successively
switched on or switched off. Furthermore, it can at
Vehicles with the stop / start functionality will be required
to switch between different energy stores, with different
Switching states for the discharge case or loading case
an energy storage can occur. From the state
The technology is known for switching each individual switching elements,
which are preferably designed as high-current relay or high-current semiconductor
are to use. This is both in terms of component cost
as well as consuming and consuming with regard to the control electronics
relatively much space.
In
der Patentschrift DE
199 22 330 C1 wird ein Schalter mit Antrieb für
Fahrzeuge, insbesondere ein Hochstromtrennschalter beschrieben,
der zwischen einer Batterie und einem Verbrauchernetz bei Kraftfahrzeugen
verwendet werden kann. Der beschriebene Hochstromtrennschalter umfasst
einen rohrförmigen Kontaktträger mit drei gegeneinander
isolierten Kontaktbereichen. Die Kontaktbereiche sind als Teilbereiche
der Rohrform ausgebildet und von einander durch eine geeignete Isolierschicht
getrennt. Ein erster Kontaktbereich ist zur Herstellung einer elektrischen
Verbindung mit einer externen Spannungsquelle mit einem von außen zugänglichen
Fremdstartstützpunkt verbunden, ein zweiter Kontaktbereich
bildet einen Anschlusspunkt aus, der fest mit der Batterie verbunden
ist, und ein dritter Kontaktbereich bildet einen Kontaktanschluss,
der mit den verschiedenen Leitungen verbunden ist, die zu Komponenten
des Bordnetzes führen. Das Schaltglied ist als verschiebbare
Hülse ausgeführt, welche in Abhängigkeit
von ihrer Schaltstellung die einzelnen Kontaktbereiche miteinander
verbindet bzw. trennt. In einer ersten Schaltstellung sind alle
Kontaktbereiche von einander elektrisch getrennt, in einer zweiten
Schaltstellung sind alle drei Kontaktbereiche elektrisch miteinander
verbunden und in einer dritten Schaltstellung ist der zweite Kontaktbereich
mit dem dritten Kontaktbereich elektrisch verbunden.In the patent DE 199 22 330 C1 a vehicle-powered switch, in particular a high-current circuit breaker, which can be used between a battery and a consumer network in motor vehicles, is described. The described high-current circuit breaker comprises a tubular contact carrier with three mutually insulated contact areas. The contact areas are formed as portions of the tube shape and separated from each other by a suitable insulating layer. A first contact area is connected to an externally accessible jump start point for electrical connection to an external power source, a second contact area forms a connection point fixedly connected to the battery, and a third contact area forms a contact terminal connected to the various lines is connected, leading to components of the electrical system. The switching element is designed as a displaceable sleeve which connects or disconnects the individual contact areas as a function of their switching position. In a first switching position, all contact regions are electrically isolated from each other, in a second switching position all three contact regions are electrically connected to one another and in a third switching position, the second contact region is electrically connected to the third contact region.
Aufgabe
der Erfindung ist es, ein elektrisches Bordnetz für ein
Fahrzeug anzugeben, dessen Komponenten in Abhängigkeit
von einem aktuellen Fahrzustand einfach und sicher miteinander verbunden
und/oder von einander getrennt werden können.task
The invention is an electrical system for a
Specify vehicle whose components depend on
simply and safely connected to each other by a current driving condition
and / or can be separated from each other.
Die
Erfindung löst diese Aufgabe durch Bereitstellung eines
elektrischen Bordnetzes für ein Fahrzeug mit den Merkmalen
des Patentanspruchs 1.The
The invention solves this problem by providing a
electrical wiring system for a vehicle with the features
of claim 1
Vorteilhafte
Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung sind
in den abhängigen Ansprüchen angegeben.advantageous
Embodiments and developments of the invention are
specified in the dependent claims.
Erfindungsgemäß umfasst
ein elektrisches Bordnetz einen Mehrfachschalter, der durch vorgegebene Schaltfunktionen
elektrische Verbindungen zwischen mindestens einem Energiespeicher
und/oder mindestens einem Verbraucher und/oder einem Generator herstellt
und/oder auftrennt und mindestens eine Schaltkulisse mit einer vorgegebenen
Anzahl von kreisförmig angeordneten Anschlusskontakten
und mindestens einer drehbeweglichen auf einem kreisförmigen
Träger angeordneten Kontaktfläche zur kodierten
Ausführung der Schaltfunktionen aufweist. Die Anschlusskontakte
sind elektrisch isoliert von einander an Positionen angeordnet,
die durch die Kodierung der Schaltfunktionen vorgegeben sind, wobei
eine vorgebbare Anzahl der Anschlusskontakte über die mindestens
eine Kontaktfläche in Abhängigkeit von deren Drehstellung
miteinander kontaktierbar ist. Die Anzahl der kontaktierten Anschlusskontakte
und die Drehstellung sind ebenfalls durch die Kodierung der Schaltfunktionen
vorgegeben. Zudem ermittelt eine Auswerte- und Steuereinheit einen
aktuellen Fahrzustand und steuert in Abhängigkeit vom aktuellen
Fahrzustand einen Antrieb des Mehrfachschalters an, um mindestens
eine der Schaltfunktionen auszuführen. Beim Schalten insbesondere
von Energiespeichern ist immer damit zu rechnen, dass im Einschaltmoment
oder Ausschaltmoment größere Ströme in
den angeschlossenen Lasten fließen können. Daher
weist die kreisförmige Anordnung der Anschlusskontakte
und die Drehbewegung zur Herstellung bzw. Trennung einer leitenden
elektrischen Verbindung, den Vorteil auf, dass zwischen den Kontaktflächen
keine Schädigungen durch Lichtbogeneffekte auftreten können,
so dass eine hohe Langlebigkeit des Mehrfachschalters erzielt werden
kann. Zudem ermöglicht dies auch einen Einsatz bei höheren
Spannungsniveaus, falls diese für Fahrzeugbordnetze eingeführt
werden. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die Schaltvorgänge
geräuscharm durchgeführt werden können,
da durch den Verzicht auf Schaltrelais das typische Relais-Klacken
entfällt. Zudem wird im erfindungsgemäßen
Bordnetz in vorteilhafter Weise nur für die eigentliche
Umschaltvorgänge Strom zur Ansteuerung benötigt,
d. h. es sind keine Halteströme zum Aufrechterhalten des
eingestellten Schaltzustandes erforderlich. Hierdurch kann der Mehrfachschalter auch
als Trenneinrichtung für Überseetransporte eingesetzt
werden.According to the invention, an electric vehicle electrical system comprises a multiple switch, which establishes and / or disconnects electrical connections between at least one energy store and / or at least one consumer and / or a generator by predetermined switching functions and at least one shift gate with a predetermined number of circularly arranged terminal contacts and at least one rotatable one Having arranged on a circular support contact surface for coded execution of the switching functions. The connection contacts are arranged in an electrically isolated manner from one another at positions which are predetermined by the coding of the switching functions, wherein a predeterminable number of the connection contacts can be contacted with one another via the at least one contact surface as a function of their rotational position. The number of contacts contacted and the rotational position are also specified by the coding of the switching functions. In addition, an evaluation and control unit determines a current driving state and, depending on the current driving state, actuates a drive of the multiple switch in order to carry out at least one of the switching functions. When switching in particular of energy storage is always to be expected that at power-up or switch-off, larger currents can flow in the connected loads. Therefore, the circular arrangement of the terminal contacts and the rotational movement for the production or separation of a conductive electrical connection, the advantage that no damage can occur between the contact surfaces by arc effects, so that a high durability of the multi-switch can be achieved. In addition, this also allows an on at higher voltage levels, if these are introduced for vehicle wiring systems. Another advantage is that the switching operations can be carried out quietly, since the absence of switching relay eliminates the typical relay clacking. In addition, in the vehicle electrical system according to the invention, current is required for driving only in an advantageous manner for the actual switching processes, ie, no holding currents are required to maintain the set switching state. As a result, the multiple switch can also be used as a separator for overseas transports.
In
Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Bordnetzes
ist der kreisförmige Träger mit der mindestens einen
Kontaktfläche mit einer drehbar gelagerten Schaltwelle
gekoppelt, die vom Antrieb angetrieben wird. Zudem kann zwischen
dem Antrieb und der Schaltwelle ein Getriebe angeordnet werden.In
Design of the electrical system according to the invention
is the circular carrier with the at least one
Contact surface with a rotatably mounted switching shaft
coupled, which is driven by the drive. In addition, between
the drive and the shift shaft, a transmission can be arranged.
In
weiterer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Bordnetzes
ist die mindestens eine Kontaktfläche kreissegmentförmig
ausgeführt, wobei die Abmessungen von der Kodierung der
Schaltfunktionen abhängig sind. Die mindestens eine Kontaktfläche
kann beispielsweise so ausgeführt werden, dass sich eine
erste elektrische Verbindung, die durch eine erste Schaltfunktion
zwischen mindestens zwei Anschlusskontakten herstellbar ist, und
eine zweite elektrische Verbindung, die durch eine nachfolgende
Schaltfunktion zwischen mindestens zwei Anschlusskontakten herstellbar
ist, während des Schaltvorgangs zwischen den Schaltfunktionen überlappen.
Zudem können mindestens zwei Kontaktflächen über
eine Verbindungsfläche miteinander elektrisch verbunden
werden. Die mindestens eine Kontaktfläche kann beispielsweise
im Uhrzeigersinn und/oder im Gegenuhrzeigersinn drehbar ausgeführt
werden. Im einfachsten Ausführungsfall kann der Antrieb
die Kontaktflächen nur in eine Richtung drehen, um damit
sich immer wiederholende Schaltfunktionen bzw. Schaltvorgänge
auszuführen. Die Steuerung des Antriebs kann jedoch auch
so ausgelegt werden, dass der Antrieb die Kontaktfläche
im Uhrzeigersinn und im Gegenuhrzeigersinn drehen kann, um damit
Schaltzyklen bzw. Schaltzustände „vorwärts” und „rückwärts” abfahren
kann Die Anschlusskontakte und die Kontaktflächen können
dabei so ausgelegt werden, dass die verschiedenen Kontaktpaare vollständig
galvanisch voneinander getrennt sind. Eine besonders günstige
Lösung ergibt sich jedoch, wenn der Mehrfachschalter zur
Verteilung eines einzigen Potentials eingesetzt wird. In diesem
Fall könnte ein Anschlusskontakt, der mit dem Potential
verbunden ist, über die Schaltwelle und/oder eine weitere
Schaltkulisse mit der Verbindungsfläche elektrisch verbunden werden.
Dies wäre insbesondere bei einer gestapelten Anordnung
mehrerer Schaltkulissen von Vorteil.In
further embodiment of the electrical system according to the invention
the at least one contact surface is circular-segment-shaped
executed, the dimensions of the coding of the
Switching functions are dependent. The at least one contact surface
For example, it may be executed to have a
first electrical connection through a first switching function
between at least two terminal contacts can be produced, and
a second electrical connection through a subsequent
Switching function between at least two connection contacts produced
is, during the switching process overlap between the switching functions.
In addition, at least two contact surfaces over
a connection surface electrically connected to each other
become. The at least one contact surface can, for example
rotatable clockwise and / or counterclockwise
become. In the simplest embodiment, the drive
only rotate the contact surfaces in one direction to make it
repetitive switching functions or switching operations
perform. However, the control of the drive can also
be designed so that the drive is the contact surface
clockwise and counterclockwise to turn it around
Shut down switching cycles or switching states "forward" and "backward"
The connection contacts and the contact surfaces can be
be designed so that the different pairs of contacts completely
are galvanically separated from each other. A particularly cheap
Solution arises, however, when the multiple switch to
Distribution of a single potential is used. In this
Case could be a terminal contact, with the potential
is connected via the switching shaft and / or another
Schaltkulisse be electrically connected to the connection surface.
This would be especially in a stacked arrangement
several switching gates of advantage.
In
weiterer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Bordnetzes
weist der Mehrfachschalter eine Feder auf, gegen die der Antrieb
vorspannt, wobei die Schaltkulisse in die nächste Schaltposition
schnappt, wenn der Druckpunkt der Tellerfeder überwunden
ist. Diese Ausführungsform eignet sich insbesondere zum
Schalten von größeren Spannungen oder zum Schalten
unter Strombelastung, wenn beispielsweise mittels überdeckender
Kontaktflächen zwischen zwei Energiespeichern ohne Spannungsverlust
umgeschaltet wird. Durch die Feder, die beispielsweise als Tellerfeder
ausgeführt ist, können in vorteilhafter Weise
sehr schnelle Schaltvorgänge erzeugt werden. Diese kurzen
Schaltzeiten sorgen dafür, dass die Kontaktflächen
durch den Schaltvorgang nur gering belastet werden, und dass Ausgleichsströme
zwischen den Energiespeichern nur für eine sehr kurze Zeitspanne
fließen können.In
further embodiment of the electrical system according to the invention
the multiple switch has a spring against which the drive
biased, the shift gate in the next switching position
snaps when the pressure point of the diaphragm spring overcome
is. This embodiment is particularly suitable for
Switching from higher voltages or switching
under current load, if for example by means of overlapping
Contact surfaces between two energy stores without voltage loss
is switched. By the spring, for example, as a plate spring
is executed in an advantageous manner
very fast switching operations are generated. This short
Switching times ensure that the contact surfaces
are burdened only slightly by the switching process, and that equalizing currents
between the energy stores only for a very short period of time
can flow.
In
weiterer Ausgestaltung des erfindungsgemäße Bordnetzes
ist ein erster Anschlusskontakt mit einem Hauptenergiespeicher verbunden,
ein zweiter Anschlusskontakt ist mit einem Stützenergiespeicher
verbunden, ein dritter Anschlusskontakt ist mit einem Ruhestromverbraucher
verbunden, und ein vierter Anschlusskontakt ist als gemeinsame Verbindungsfläche
der mindestens einen Kontaktfläche ausgeführt
und über die Schaltwelle mit dem mindestens einem Verbraucher
verbunden. Hierbei ist die mindestens eine Kontaktfläche
so ausgeführt, dass eine erste Schaltfunktion beispielsweise
den zweiten Anschlusskontakt mit dem vierten Anschlusskontakt elektrisch
verbinden kann sowie den ersten Anschlusskontakt und den dritten
Anschlusskontakt vom vierten Anschlusskontakt trennen kann. Zudem
ist die mindestens eine Kontaktfläche so ausgeführt,
dass eine zweite und vierte Schaltfunktion beispielsweise den ersten
Anschlusskontakt und den dritten Anschlusskontakt mit dem vierten
Anschlusskontakt elektrisch verbinden können und den zweiten
Anschlusskontakt vom vierten Anschlusskontakt trennen können.
Weiter ist die mindestens eine Kontaktfläche so ausgeführt,
dass eine dritte Schaltfunktion beispielsweise den ersten Anschlusskontakt
und den zweiten Anschlusskontakt und den dritten Anschlusskontakt
mit dem vierten Anschlusskontakt elektrisch verbinden kann. Des
Weiteren ist die mindestens eine Kontaktfläche so ausgeführt,
dass eine fünfte Schaltfunktion beispielsweise den ersten
Anschlusskontakt mit dem vierten Anschlusskontakt elektrisch verbinden
kann sowie den zweiten Anschlusskontakt und den dritten Anschlusskontakt
vom vierten Anschlusskontakt trennen kann.In
further embodiment of the electrical system according to the invention
a first connection contact is connected to a main energy store,
a second connection contact is with a column energy storage
connected, a third terminal contact is connected to a quiescent current consumer
connected, and a fourth connection contact is as a common connection surface
the at least one contact surface executed
and via the switching shaft with the at least one consumer
connected. Here, the at least one contact surface
designed so that a first switching function, for example
the second terminal contact with the fourth terminal contact electrically
can connect as well as the first connection contact and the third
Disconnect terminal contact from the fourth connection contact. moreover
if the at least one contact surface is so designed
that a second and fourth switching function, for example, the first
Terminal contact and the third terminal contact with the fourth
Connecting contact can electrically and the second
Disconnect terminal contact from the fourth connection contact.
Furthermore, the at least one contact surface is designed in such a way that
that a third switching function, for example, the first terminal contact
and the second terminal contact and the third terminal contact
can electrically connect to the fourth connection contact. Of
Furthermore, the at least one contact surface is designed in such a way that
that a fifth switching function, for example, the first
Electrically connect the connection contact with the fourth connection contact
can as well as the second connection contact and the third connection contact
can disconnect from the fourth connection contact.
Vorteilhafte
Ausführungsformen der Erfindung sind in den Zeichnungen
dargestellt und werden nachfolgend beschrieben.advantageous
Embodiments of the invention are in the drawings
and are described below.
Dabei
zeigen:there
demonstrate:
1 ein
schematisches Blockdiagramm eines Ausführungsbeispiels
eines erfindungsgemäßen Bordnetzes für
ein Fahrzeug, 1 a schematic block diagram of an embodiment of an electrical system according to the invention for a vehicle,
2 ein
schematisches Blockdiagramm eines Mehrfachschalters für
das erfindungsgemäße Bordnetz aus 1, 2 a schematic block diagram of a multiple switch for the electrical system according to the invention 1 .
3 eine
schematische Draufsicht auf ein erstes Ausführungsbeispiel
einer Schaltkulisse des Mehrfachschalters aus 1 in
einer ersten Stellung, 3 a schematic plan view of a first embodiment of a shift gate of the multiple switch 1 in a first position,
4 eine
schematische Draufsicht auf das erste Ausführungsbeispiel
der Schaltkulisse des Mehrfachschalters aus 1 in einer
zweiten Stellung, 4 a schematic plan view of the first embodiment of the shift gate of the multiple switch off 1 in a second position,
5 eine
schematische Draufsicht auf ein zweites Ausführungsbeispiel
einer Schaltkulisse des Mehrfachschalters aus 1 in
einer ersten Stellung, 5 a schematic plan view of a second embodiment of a shift gate of the multiple switch 1 in a first position,
6 eine
schematische Draufsicht auf das zweite Ausführungsbeispiel
der Schaltkulisse des Mehrfachschalters aus 1 in einer
zweiten Stellung, 6 a schematic plan view of the second embodiment of the shift gate of the multiple switch off 1 in a second position,
7 eine
schematische Draufsicht auf ein drittes Ausführungsbeispiel
einer Schaltkulisse des Mehrfachschalters aus 1 in
einer ersten Stellung, 7 a schematic plan view of a third embodiment of a shift gate of the multiple switch 1 in a first position,
8 eine
schematische Draufsicht auf das dritte Ausführungsbeispiel
der Schaltkulisse des Mehrfachschalters aus 1 in einer
zweiten Stellung, 8th a schematic plan view of the third embodiment of the shift gate of the multiple switch off 1 in a second position,
9 eine
schematische Draufsicht auf ein viertes Ausführungsbeispiel
einer Schaltkulisse des Mehrfachschalters aus 1 in
einer ersten Stellung, 9 a schematic plan view of a fourth embodiment of a shift gate of the multiple switch 1 in a first position,
10 eine
schematische Draufsicht auf das vierte Ausführungsbeispiel
der Schaltkulisse des Mehrfachschalters aus 1 in einer
zweiten Stellung, 10 a schematic plan view of the fourth embodiment of the shift gate of the multiple switch off 1 in a second position,
11 eine
schematische Draufsicht auf das vierte Ausführungsbeispiel
der Schaltkulisse des Mehrfachschalters aus 1 in einer
dritten Stellung, 11 a schematic plan view of the fourth embodiment of the shift gate of the multiple switch off 1 in a third position,
12 eine
schematische Draufsicht auf ein fünftes Ausführungsbeispiel
einer Schaltkulisse des Mehrfachschalters aus 1 in
einer ersten Stellung, 12 a schematic plan view of a fifth embodiment of a shift gate of the multiple switch 1 in a first position,
13 eine
schematische Draufsicht auf das fünfte Ausführungsbeispiel
der Schaltkulisse des Mehrfachschalters aus 1 in einer
zweiten Stellung, 13 a schematic plan view of the fifth embodiment of the shift gate of the multiple switch off 1 in a second position,
14 eine
schematische Draufsicht auf das fünfte Ausführungsbeispiel
der Schaltkulisse des Mehrfachschalters aus 1 in einer
dritten Stellung, und 14 a schematic plan view of the fifth embodiment of the shift gate of the multiple switch off 1 in a third position, and
15 eine
schematische Draufsicht auf das fünfte Ausführungsbeispiel
der Schaltkulisse des Mehrfachschalters aus 1 in einer
vierten Stellung. 15 a schematic plan view of the fifth embodiment of the shift gate of the multiple switch off 1 in a fourth position.
Wie
aus der 1 ersichtlich ist, umfasst ein
Ausführungsbeispiel eines elektrischen Fahrzeugbordnetzes 1 eine
als Startermotor ausgeführte elektrische Maschine 10 zum
Starten eines Verbrennungsmotors, einen als Akkumulator ausgeführten
Hauptenergiespeicher 20 und eine als Generator ausgeführte
Energiequelle 30, die Bewegungsenergie aus dem Verbrennungsmotor
und/oder einem Bremsvorgang in elektrische Energie umwandelt und
in das Fahrzeugbordnetz 1 einspeist. Weiter umfasst das
Fahrzeugbordnetz 1 einen elektrischen Verbraucher 60,
der beispielhaft für eine mögliche Vielzahl von
elektrischen Verbrauchern 60 steht, einen Ruhestromverbraucher 40,
der beispielhaft für eine Mehrzahl von Ruhestromverbrauchern 40 steht,
die in der Regel auch mit Energie versorgt werden, wenn das Fahrzeug
abgestellt ist, und einen Stützenergiespeicher 30,
der im dargestellten Ausführungsbeispiel als Akkumulator
ausgebildet ist, der eine geringere Nennkapazität als der
als Akkumulator ausgeführte Hauptenergiespeicher 20 aufweist.
Alternativ kann der Stützenergiespeicher 30 auch
als Kondensator, insbesondere als ein Doppelschichtkondensator ausgeführt
werden. Über einen Mehrfachschalter 70 können
durch vorgegebene Schaltfunktionen elektrische Verbindungen zwischen
dem Hauptenergiespeicher 20 und/oder dem Stützenergiespeicher 30 und/oder
dem Ruhestromverbraucher 40 und/oder dem Generator 50 und/oder
dem Verbraucher 60 hergestellt und/oder aufgetrennt werden.Like from the 1 can be seen, includes an embodiment of an electrical vehicle electrical system 1 a designed as a starter motor electric machine 10 for starting an internal combustion engine, a main energy storage device designed as an accumulator 20 and a power source configured as a generator 30 , which converts kinetic energy from the internal combustion engine and / or a braking process into electrical energy and into the vehicle electrical system 1 feeds. Next includes the vehicle electrical system 1 an electrical consumer 60 which exemplifies a possible variety of electrical loads 60 stands, a closed-circuit consumer 40 , which is exemplary for a plurality of closed circuit loads 40 which are usually also supplied with energy when the vehicle is parked, and a Stützenergiespeicher 30 , which is formed in the illustrated embodiment as an accumulator, which has a lower nominal capacity than the main energy storage designed as a rechargeable battery 20 having. Alternatively, the column energy storage 30 also be designed as a capacitor, in particular as a double-layer capacitor. Via a multiple switch 70 can by predetermined switching functions electrical connections between the main energy storage 20 and / or the column energy storage 30 and / or the Ru hestromverbraucher 40 and / or the generator 50 and / or the consumer 60 prepared and / or separated.
Wie
aus 1 bis 15 ersichtlich ist, umfasst
der Mehrfachschalter 70 zur Umsetzung der Schaltfunktionen
mindestens eine Schaltkulisse mit einer vorgegebenen Anzahl von
kreisförmig angeordneten Anschlusskontakten K1, K2, K3,
K4 und mit mindestens einer drehbeweglichen auf einem kreisförmigen
Träger angeordneten Kontaktfläche 76, 76.1, 76.2, 76.3, 76.4 zur
kodierten Ausführung der Schaltfunktionen. Die Anschlusskontakte
K1, K2, K3, K4 sind elektrisch isoliert voneinander an Positionen
angeordnet, die durch die Kodierung der ausführbaren Schaltfunktionen
vorgegeben sind, wobei eine vorgebbare Anzahl der Anschlusskontakte
K1, K2, K3, K4 über die mindestens eine Kontaktfläche 76, 76.1, 76.2, 76.3, 76.4 in
Abhängigkeit von deren Drehstellung miteinander kontaktierbar
ist. Die Anzahl der kontaktierten Anschlusskontakte K1, K2, K3, K4
und die Drehstellung sind ebenfalls durch die Kodierung der Schaltfunktionen
vorgegeben. Wie aus 1 weiter ersichtlich ist, können
im dargestellten Ausführungsbeispiel durch die Schaltfunktionen
drei elektrische Verbindungen hergestellt oder aufgetrennt werden,
die in 1 durch Schaltelemente S1, S2 und S3 repräsentiert
werden. Wie aus 2 weiter ersichtlich ist, steuert
eine Auswerte- und Steuereinheit 90, die einen aktuellen
Fahrzustand ermittelt, in Abhängigkeit vom aktuellen Fahrzustand
einen Antrieb 80 des Mehrfachschalters 70 an,
um mindestens eine der Schaltfunktionen auszuführen. Im
dargestellten Ausführungsbeispiel treibt der Antrieb 80,
der vorzugsweise als Elektromotor ausgeführt ist, eine
drehbar gelagerte Schaltwelle 72, die mit dem kreisförmigen
Träger der mindestens einen Kontaktfläche 76, 76.1, 76.2, 76.3, 76.4 gekoppelt
ist, über ein Getriebe 82 an. Die Auswerte- und
Steuereinheit 90 kann Teil eines im Kraftfahrzeug vorhandenen Steuergerätes,
beispielsweise eines Bordnetzsteuergerätes sein.How out 1 to 15 can be seen, includes the multiple switch 70 to implement the switching functions at least one switching gate with a predetermined number of circularly arranged connection contacts K1, K2, K3, K4 and at least one rotatable arranged on a circular support contact surface 76 . 76.1 . 76.2 . 76.3 . 76.4 for coded execution of the switching functions. The connection contacts K1, K2, K3, K4 are electrically isolated from one another at positions which are predetermined by the coding of the executable switching functions, wherein a predeterminable number of the connection contacts K1, K2, K3, K4 via the at least one contact surface 76 . 76.1 . 76.2 . 76.3 . 76.4 depending on their rotational position is contactable with each other. The number of contacted terminal contacts K1, K2, K3, K4 and the rotational position are also predetermined by the coding of the switching functions. How out 1 can be seen, three electrical connections can be made or separated in the illustrated embodiment by the switching functions, the in 1 represented by switching elements S1, S2 and S3. How out 2 can be further seen controls an evaluation and control unit 90 , which determines a current driving condition, depending on the current driving condition a drive 80 of the multiple switch 70 to perform at least one of the switching functions. In the illustrated embodiment drives the drive 80 , which is preferably designed as an electric motor, a rotatably mounted switching shaft 72 connected to the circular support of the at least one contact surface 76 . 76.1 . 76.2 . 76.3 . 76.4 is coupled via a transmission 82 at. The evaluation and control unit 90 may be part of a present in the motor vehicle control unit, such as a vehicle electrical system control unit.
3 und 4 zeigen
jeweils ein Ausführungsbeispiel einer Schaltkulisse eines
ersten Mehrfachschalters 70.1, wobei 3 eine
erste Schaltstellung und 4 eine zweite Schaltstellung
zeigt. Wie aus 3 und 4 ersichtlich
ist, sind vier Anschlusskontakte K1, K2, K3, K4 voneinander elektrisch
isoliert gleichmäßig verteilt kreisförmig
angeordnet, und vier kreissegmentförmig ausgeführte
Kontaktflächen 76.1, 76.2, 76.3, 76.4 sind über
eine Verbindungsfläche 74 miteinander elektrisch
verbunden, wobei die Abmessungen und Anordnung der Kontaktflächen 76.1, 76.2, 76.3, 76.4 sowie
die Anordnung der Anschlusskontakte K1, K2, K3, K4 von der Kodierung
der auszuführenden Schaltfunktionen abhängig sind.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel können die
Kontaktflächen 76.1, 76.2, 76.3, 76.4 über
die Schaltwelle 72 im Uhrzeigersinn und/oder im Gegenuhrzeigersinn
gedreht werden. Bei dem in 3 dargestellten
Schaltzustand sind die vier Anschlusskontakte K1, K2, K3, K4 voneinander
elektrisch getrennt. Bei dem in 4 dargestellten
Schaltzustand sind die vier Anschlusskontakte K1, K2, K3, K4 über
die vier Kontaktflächen 76.1, 76.2, 76.3, 76.4 und die
Verbindungsfläche 74 miteinander elektrisch verbunden.
Der Übergang vom ersten Schaltzustand in den zweiten Schaltzustand
und vom zweiten Schaltzustand in den ersten Schaltzustand kann durch
eine Drehbewegung sowohl im Uhrzeigersinn als auch im Gegenuhrzeigersinn
ausgeführt werden, wobei im dargestellten Ausführungsbeispiel
der Übergang vom ersten Schaltzustand in den zweiten Schaltzustand
durch eine Drehung der Schaltwelle 72 im Uhrzeigersinn
eingestellt wird, da eine erste Kontaktfläche 76.1 mit
einem ersten Anschlusskontakt K1 verbunden ist, eine zweite Kontaktfläche 76.2 mit
einem zweiten Anschlusskontakt K2 verbunden ist usw. 3 and 4 each show an embodiment of a shift gate of a first multiple switch 70.1 , in which 3 a first switching position and 4 shows a second switching position. How out 3 and 4 can be seen, four connection contacts K1, K2, K3, K4 are electrically isolated evenly distributed circularly arranged, and four circular segments running contact surfaces 76.1 . 76.2 . 76.3 . 76.4 are over a connection area 74 electrically connected to each other, the dimensions and arrangement of the contact surfaces 76.1 . 76.2 . 76.3 . 76.4 as well as the arrangement of the connection contacts K1, K2, K3, K4 are dependent on the coding of the switching functions to be executed. In the illustrated embodiment, the contact surfaces 76.1 . 76.2 . 76.3 . 76.4 over the selector shaft 72 Turn clockwise and / or counterclockwise. At the in 3 shown switching state, the four connection contacts K1, K2, K3, K4 are electrically isolated from each other. At the in 4 shown switching state, the four connection contacts K1, K2, K3, K4 over the four contact surfaces 76.1 . 76.2 . 76.3 . 76.4 and the interface 74 electrically connected to each other. The transition from the first switching state to the second switching state and the second switching state to the first switching state can be performed by a rotational movement in both clockwise and counterclockwise direction, wherein in the illustrated embodiment, the transition from the first switching state to the second switching state by rotation of the switching shaft 72 is set in a clockwise direction, since a first contact surface 76.1 is connected to a first terminal contact K1, a second contact surface 76.2 connected to a second terminal contact K2, etc.
5 und 6 zeigen
jeweils ein Ausführungsbeispiel einer Schaltkulisse eines
zweiten Mehrfachschalters 70.2, wobei 5 eine
erste Schaltstellung und 6 eine zweite Schaltstellung
zeigt. Wie aus 5 und 6 ersichtlich
ist, sind analog zum ersten Mehrfachschalter 70.1 vier
Anschlusskontakte K1, K2, K3, K4 voneinander elektrisch isoliert
gleichmäßig verteilt kreisförmig angeordnet,
wobei im Unterschied zum ersten Mehrfachschalter 70.1 nur
jeweils zwei kreissegmentförmig ausgeführte Kontaktflächen 76.1, 76.2, 76.3, 76.4 über
eine Verbindungsfläche 74.1, 74.2 miteinander
elektrisch verbunden sind, wobei die Abmessungen und Anordnung der
Kontaktflächen 76.1, 76.2, 76.3, 76.4 sowie
die Anordnung der Anschlusskontakte K1, K2, K3, K4 von der Kodierung
der auszuführenden Schaltfunktionen abhängig sind.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind eine erste Kontaktfläche 76.1 und
eine vierte Kontaktfläche 76.4 über eine
erste Verbindungsfläche 74.1 sowie eine zweite
Kontaktfläche 76.2 und eine dritte Kontaktfläche 76.3 über
eine zweite Verbindungsfläche 74.2 miteinander
elektrisch verbunden. Auch hier können die Kontaktflächen 76.1, 76.2, 76.3, 76.4 über
die Schaltwelle 72 im Uhrzeigersinn und/oder im Gegenuhrzeigersinn
gedreht werden. Bei dem in 5 dargestellten
Schaltzustand sind die vier Anschlusskontakte K1, K2, K3, K4 voneinander
elektrisch getrennt. Bei dem in 6 dargestellten
Schaltzustand ist der erste Anschlusskontakt K1 über die
erste Kontaktfläche 76.1, die erste Verbindungsfläche 74.1 und
die vierte Kontaktfläche 76.4 mit dem vierten
Anschlusskontakt K4 elektrisch verbunden, und der zweite Anschlusskontakt
K2 ist über die zweite Kontaktfläche 76.2,
die zweite Verbindungsfläche 74.2 und die dritte
Kontaktfläche 76.3 mit dem dritten Anschlusskontakt
K3 elektrisch verbunden. Die beiden Verbindungsflächen 74.1, 74.2 sind
durch einen Isolationsbereich 71 elektrisch voneinander
getrennt. Der Übergang vom ersten Schaltzustand in den
zweiten Schaltzustand erfolgt durch eine Drehbewegung im Uhrzeigersinn
und ein Übergang vom zweiten Schaltzustand in den ersten
Schaltzustand erfolgt durch eine Drehbewegung im Gegenuhrzeigersinn.
Zudem können noch weitere nicht dargestellte Schaltzustände
durch entsprechende Drehbewegungen eingestellt werden. So kann beispielsweise
ausgehend von dem in 6 dargestellten zweiten Schaltzustand
durch eine Drehbewegung im Uhrzeigersinn ein dritter Schaltzustand
eingestellt werden, der in der erzielten elektrischen Auswirkung
dem ersten in 5 dargestellten Schaltzustand
entspricht, da alle Anschlusskontakte K1, K2, K3, K4 von einander
elektrisch getrennt sind. Ausgehend von diesem dritten Schaltzustand
kann durch eine Drehbewegung im Uhrzeigersinn ein vierter Schaltzustand
eingestellt werden, bei dem der erste Anschlusskontakt K1 über
die vierte Kontaktfläche 76.4, die erste Verbindungsfläche 74.1 und
die erste Kontaktfläche 76.1 mit dem zweiten Anschlusskontakt
K2 elektrisch verbunden ist, und der dritte Anschlusskontakt K3
ist über die zweite Kontaktfläche 76.2,
die zweite Verbindungsfläche 74.2 und die dritte
Kontaktfläche 76.3 mit dem vierten Anschlusskontakt
K4 elektrisch verbunden. Ausgehend vom vierten Schaltzustand kann
durch eine Drehbewegung im Uhrzeigersinn ein fünfter Schaltzustand
eingestellt werden, der in der erzielten elektrischen Auswirkung
dem ersten in 5 dargestellten Schaltzustand
entspricht, da alle Anschlusskontakte K1, K2, K3, K4 von einander
elektrisch getrennt sind. Ausgehend von diesem fünften Schaltzustand
kann durch eine Drehbewegung im Uhrzeigersinn ein sechster Schaltzustand
eingestellt werden, der in der erzielten elektrischen Auswirkung
dem zweiten in 6 dargestellten Schaltzustand
entspricht, da der erste Anschlusskontakt K1 mit dem vierten Anschlusskontakt
K4 und der zweite Anschlusskontakt K2 mit dem dritten Anschlusskontakt
K4 elektrisch verbunden ist. Allerdings sind die beiden Verbindungsflächen
im Vergleich zu dem in 6 dargestellten Schaltzustand
miteinander vertauscht. Ausgehend vom sechsten Schaltzustand kann
durch eine Drehbewegung im Uhrzeigersinn ein siebter Schaltzustand
eingestellt werden, der in der erzielten elektrischen Auswirkung
dem ersten in 5 dargestellten Schaltzustand
entspricht, da alle Anschlusskontakte K1, K2, K3, K4 von einander
elektrisch getrennt sind. Ausgehend von diesem siebten Schaltzustand
kann durch eine Drehbewegung im Uhrzeigersinn ein achter Schaltzustand
eingestellt werden, der in der erzielten elektrischen Auswirkung
dem vierten Schaltzustand entspricht, da der erste Anschlusskontakt
K1 mit dem zweiten Anschlusskontakt K2 und der dritte Anschlusskontakt
K3 mit dem vierten Anschlusskontakt K4 elektrisch verbunden ist.
Allerdings sind die beiden Verbindungsflächen im Vergleich
zum vierten Schaltzustand miteinander vertauscht. Ausgehend von
diesem achten Schaltzustand kann durch eine Drehbewegung im Uhrzeigersinn
wieder der in 5 dargestellte erste Schaltzustand
eingestellt werden. 5 and 6 each show an embodiment of a shift gate of a second multiple switch 70.2 , in which 5 a first switching position and 6 shows a second switching position. How out 5 and 6 is apparent, are analogous to the first multiple switch 70.1 four connection contacts K1, K2, K3, K4 electrically isolated evenly distributed circularly arranged, in contrast to the first multiple switch 70.1 only two circular segments running contact surfaces 76.1 . 76.2 . 76.3 . 76.4 over a connection area 74.1 . 74.2 are electrically connected to each other, wherein the dimensions and arrangement of the contact surfaces 76.1 . 76.2 . 76.3 . 76.4 as well as the arrangement of the connection contacts K1, K2, K3, K4 are dependent on the coding of the switching functions to be executed. In the illustrated embodiment, a first contact surface 76.1 and a fourth contact surface 76.4 over a first connection surface 74.1 and a second contact surface 76.2 and a third contact area 76.3 over a second interface 74.2 electrically connected to each other. Again, the contact surfaces 76.1 . 76.2 . 76.3 . 76.4 over the selector shaft 72 Turn clockwise and / or counterclockwise. At the in 5 shown switching state, the four connection contacts K1, K2, K3, K4 are electrically isolated from each other. At the in 6 shown switching state is the first terminal contact K1 on the first contact surface 76.1 , the first interface 74.1 and the fourth contact surface 76.4 electrically connected to the fourth terminal contact K4, and the second terminal contact K2 is via the second contact surface 76.2 , the second interface 74.2 and the third contact area 76.3 electrically connected to the third terminal contact K3. The two connecting surfaces 74.1 . 74.2 are through an isolation area 71 electrically isolated from each other. The transition from the first switching state to the second switching state is carried out by a clockwise rotation and a transition from the second switching state to the first switching state by a rotational movement in the counterclockwise direction. In addition, other switching states, not shown, can be adjusted by appropriate rotational movements. Thus, for example, starting from the in 6 shown second switching state by a rotary movement in a clockwise direction, a third switching state can be set, which in the electrical effect achieved the first in 5 shown switching state corresponds, since all connection contacts K1, K2, K3, K4 are electrically isolated from each other. Starting from this third switching state, a fourth switching state can be set by a clockwise rotary movement, in which case the first connection contact K1 is across the fourth contact surface 76.4 , the first interface 74.1 and the first contact surface 76.1 is electrically connected to the second terminal contact K2, and the third terminal contact K3 is via the second contact surface 76.2 , the second interface 74.2 and the third contact area 76.3 electrically connected to the fourth terminal contact K4. Starting from the fourth switching state, a fifth switching state can be set by a rotary movement in the clockwise direction, the first in the achieved electrical effect in 5 shown switching state corresponds, since all connection contacts K1, K2, K3, K4 are electrically isolated from each other. Starting from this fifth switching state, a sixth switching state can be adjusted by a rotary movement in the clockwise direction, the second in the achieved electrical effect in 6 illustrated switching state, since the first terminal contact K1 with the fourth terminal contact K4 and the second terminal contact K2 with the third terminal contact K4 is electrically connected. However, the two connection surfaces compared to the in 6 shown switching state interchanged. Starting from the sixth switching state, a seventh switching state can be set by a rotary movement in the clockwise direction, which in the electrical effect achieved the first in 5 shown switching state corresponds, since all connection contacts K1, K2, K3, K4 are electrically isolated from each other. Starting from this seventh switching state, an eighth switching state can be set by a clockwise rotational movement, which corresponds to the fourth switching state in the electrical effect achieved, since the first connection contact K1 is electrically connected to the second connection contact K2 and the third connection contact K3 is electrically connected to the fourth connection contact K4 is. However, the two connection surfaces are interchanged with each other compared to the fourth switching state. Starting from this eighth switching state, the rotational movement in clockwise direction returns to the in 5 shown first switching state can be set.
7 und 8 zeigen
jeweils ein Ausführungsbeispiel einer Schaltkulisse eines
dritten Mehrfachschalters 70.3, wobei 7 eine
erste Schaltstellung und 8 eine zweite Schaltstellung
zeigt. Wie aus 7 und 8 ersichtlich
ist, sind drei Anschlusskontakte K1, K2, K3 voneinander elektrisch
isoliert kreisförmig verteilt angeordnet, und zwei kreissegmentförmig
ausgeführte Kontaktflächen 76.1, 76.2 sind über
eine Verbindungsfläche 74 miteinander elektrisch
verbunden, wobei die Abmessungen und Anordnung der Kontaktflächen 76.1, 76.2 sowie
die Anordnung der Anschlusskontakte K1, K2, K3 von der Kodierung
der auszuführenden Schaltfunktionen abhängig sind.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel können die
Kontaktflächen 76.1, 76.2 über
die Schaltwelle 72 im Uhrzeigersinn und/oder im Gegenuhrzeigersinn
gedreht werden. Bei dem in 7 dargestellten
Schaltzustand ist ein erster Anschlusskontakt K1 über die
zweite Kontaktfläche 76.2, die Verbindungsfläche 74 und
die erste Kontaktfläche 76.1 mit einem dritten
Anschlusskontakt K3 elektrisch verbunden, während ein zweiter
Anschlusskontakt K2 elektrisch vom ersten und dritten Anschlusskontakt
K1, K3 elektrisch getrennt ist. Bei dem in 8 dargestellten
Schaltzustand ist der dritte Anschlusskontakt K3 über die
zweite Kontaktfläche 76.2, die Verbindungsfläche 74 und
die erste Kontaktfläche 76.1 mit dem zweiten Anschlusskontakt
K2 elektrisch verbunden, während der erste Anschlusskontakt
K1 elektrisch vom zweiten und dritten Anschlusskontakt K2, K3 elektrisch
getrennt ist. Der Übergang vom ersten Schaltzustand in
den zweiten Schaltzustand erfolgt durch eine Drehbewegung im Gegenuhrzeigersinn,
und der Übergang zwischen vom zweiten Schaltzustand in
den ersten Schaltzustand erfolgt durch eine Drehbewegung im Uhrzeigersinn.
Der dargestellte dritte Mehrfachschalter 70.3 kann beispielsweise
als Batterieumschalter verwendet werden, d. h. am ersten Anschlusskontakt
K1 ist eine erste Batterie angeschlossen, am zweiten Anschlusskontakt
K2 ist eine zweite Batterie angeschlossen und am dritten Anschlusskontakt
K3 ist mindestens ein Verbraucher angeschlossen. Je nach Breite
der Kontaktflächen 76.1, 76.2 kann eine
unterbrechungslose Umschaltung zwischen den beiden Batterien umgesetzt
werden, d. h. der mindestens eine Verbraucher ist immer mit mindestens
einer der Batterien verbunden. 7 and 8th each show an embodiment of a shift gate of a third multiple switch 70.3 , in which 7 a first switching position and 8th shows a second switching position. How out 7 and 8th it can be seen, three connection contacts K1, K2, K3 are arranged distributed electrically isolated from each other circularly, and two circular segments running contact surfaces 76.1 . 76.2 are over a connection area 74 electrically connected to each other, the dimensions and arrangement of the contact surfaces 76.1 . 76.2 as well as the arrangement of the connection contacts K1, K2, K3 are dependent on the coding of the switching functions to be executed. In the illustrated embodiment, the contact surfaces 76.1 . 76.2 over the selector shaft 72 Turn clockwise and / or counterclockwise. At the in 7 shown switching state is a first terminal contact K1 via the second contact surface 76.2 , the connection area 74 and the first contact surface 76.1 electrically connected to a third terminal contact K3, while a second terminal contact K2 is electrically isolated from the first and third terminal contacts K1, K3. At the in 8th shown switching state is the third terminal contact K3 via the second contact surface 76.2 , the connection area 74 and the first contact surface 76.1 electrically connected to the second terminal contact K2, while the first terminal contact K1 is electrically isolated from the second and third terminal contact K2, K3. The transition from the first switching state to the second switching state is effected by a rotational movement in the counterclockwise direction, and the transition between the second switching state in the first switching state is effected by a rotary movement in the clockwise direction. The illustrated third multiple switch 70.3 For example, it can be used as a battery changeover switch, ie a first battery is connected to the first connection contact K1, a second battery is connected to the second connection contact K2, and at least one consumer is connected to the third connection contact K3. Depending on the width of the contact surfaces 76.1 . 76.2 an uninterrupted switching between the two batteries can be implemented, ie the at least one consumer is always connected to at least one of the batteries.
9 bis 11 zeigen
jeweils ein Ausführungsbeispiel einer Schaltkulisse eines
vierten Mehrfachschalters 70.4, wobei 9 eine
erste Schaltstellung, 10 eine zweite Schaltstellung
und 11 eine dritte Schaltstellung zeigt. Wie aus 9 bis 11 ersichtlich
ist, sind drei Anschlusskontakte K1, K2, K3 voneinander elektrisch
isoliert kreisförmig verteilt angeordnet, und drei kreissegmentförmig
ausgeführte Kontaktflächen 76.1, 76.2, 76.3 sind über
eine Verbindungsfläche 74 miteinander elektrisch
verbunden, wobei die Abmessungen und Anordnung der Kontaktflächen 76.1, 76.2, 76.3 sowie
die Anordnung der Anschlusskontakte K1, K2, K3 von der Kodierung
der auszuführenden Schaltfunktionen abhängig sind.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel können die
Kontaktflächen 76.1, 76.2, 76.3 über
die Schaltwelle 72 im Uhrzeigersinn und/oder im Gegenuhrzeigersinn
gedreht werden. Bei dem in 9 dargestellten
ersten Schaltzustand sind die drei Anschlusskontakte K1, K2, K3 über
die drei Kontaktflächen 76.1, 76.2, 76.3 und
die Verbindungsfläche 74 elektrisch miteinander
verbunden. Bei dem in 10 dargestellten zweiten Schaltzustand
ist ein erster Anschlusskontakt K1 über die zweite Kontaktfläche 76.2,
die Verbindungsfläche 74 und die dritte Kontaktfläche 76.3 mit einem
zweiten Anschlusskontakt K2 elektrisch verbunden, während
ein dritter Anschlusskontakt K3 elektrisch vom ersten und zweiten
Anschlusskontakt K1, K2 getrennt ist. Bei dem in 11 dargestellten
dritten Schaltzustand ist der erste Anschlusskontakt K1 über
die dritte Kontaktfläche 76.3 mit der Verbindungsfläche 74 elektrisch
verbunden, während der zweite Anschlusskontakt K2 und der
dritte Anschlusskontakt K3 elektrisch von der Verbindungsfläche 74 getrennt
sind. Der Übergang vom ersten Schaltzustand in den zweiten
Schaltzustand erfolgt durch eine Drehbewegung im Gegenuhrzeigersinn,
und der Übergang vom zweiten Schaltzustand zurück
in den ersten Schaltzustand erfolgt durch eine Drehbewegung im Uhrzeigersinn. 9 to 11 each show an embodiment of a shift gate of a fourth multiple switch 70.4 , in which 9 a first switching position, 10 a second switching position and 11 a third switching position shows. How out 9 to 11 it can be seen, three terminal contacts K1, K2, K3 are arranged distributed electrically isolated from each other in a circle, and three circular segments running contact surfaces 76.1 . 76.2 . 76.3 are over a connection area 74 electrically connected to each other, the dimensions and arrangement of the contact surfaces 76.1 . 76.2 . 76.3 as well as the arrangement of the connection contacts K1, K2, K3 are dependent on the coding of the switching functions to be executed. In the illustrated embodiment, the contact surfaces 76.1 . 76.2 . 76.3 over the selector shaft 72 Turn clockwise and / or counterclockwise. At the in 9 shown first switching state, the three terminal contacts K1, K2, K3 on the three contact surfaces 76.1 . 76.2 . 76.3 and the interface 74 electrically connected to each other. At the in 10 shown second switching state is a first terminal contact K1 via the second contact surface 76.2 , the connection area 74 and the third contact area 76.3 electrically connected to a second terminal contact K2, while a third terminal contact K3 is electrically isolated from the first and second terminal contacts K1, K2. At the in 11 shown third switching state is the first terminal contact K1 via the third contact surface 76.3 with the connection surface 74 electrically connected, while the second terminal contact K2 and the third terminal contact K3 electrically from the connection surface 74 are separated. The transition from the first switching state to the second switching state is carried out by a rotational movement in the counterclockwise direction, and the transition from the second switching state back to the first switching state is effected by a rotary movement in the clockwise direction.
Der Übergang
vom zweiten Schaltzustand in den dritten Schaltzustand erfolgt durch
eine Drehbewegung im Gegenuhrzeigersinn und der Übergang
vom dritten Schaltzustand zurück in den zweiten Schaltzustand
erfolgt durch eine Drehbewegung im Uhrzeigersinn.The transition
from the second switching state in the third switching state is done by
a counterclockwise rotation and the transition
from the third switching state back to the second switching state
done by a clockwise rotation.
Der
dargestellte vierte Mehrfachschalter 70.3 kann beispielsweise
als Klemme-15-Schalter und Ruhestromumschalter verwendet werden,
d. h. am ersten Anschlusskontakt K1 ist eine Batterie angeschlossen,
am zweiten Anschlusskontakt K2 ist mindestens ein Ruhestromverbraucher
angeschlossen und am dritten Anschlusskontakt K3 ist eine Klemme 15 angeschlossen.
Das bedeutet, dass im ersten Schaltzustand die Batterie sowohl mit
dem mindestens einen Ruhestromverbraucher als auch mit der mit der
Klemme 15 elektrisch verbunden ist. Im zweiten Schaltzustand
ist die Batterie nur mit dem mindestens einen Ruhestromverbraucher elektrisch
verbunden, und im dritten Schaltzustand ist die Batterie nur mit
der Verbindungsfläche 74 elektrisch verbunden.The illustrated fourth multiple switch 70.3 For example, it can be used as a terminal 15 switch and quiescent current switch, ie a battery is connected to the first connection contact K1, at least one quiescent current consumer is connected to the second connection contact K2 and a terminal is present at the third connection contact K3 15 connected. This means that in the first switching state, the battery with both the at least one quiescent current consumer and with the terminal 15 electrically connected. In the second switching state, the battery is electrically connected only to the at least one quiescent current consumer, and in the third switching state, the battery is only with the connecting surface 74 electrically connected.
12 bis 15 zeigen
jeweils ein Ausführungsbeispiel einer Schaltkulisse des
in 1 und 2 dargestellten Mehrfachschalters 70,
wobei 12 eine erste Schaltstellung
zeigt, 13 zeigt eine zweite Schaltstellung
bzw. eine vierte Schaltstellung, 14 zeigt
eine dritte Schaltstellung, und 15 zeigt
eine fünfte Schaltstellung. Die vom jeweiligen Fahrzustand
abhängigen fünf Schaltzustände und der
Zustand der Schaltelemente S1, S2, S3 aus 1 sind in
der nachfolgenden Tabelle 1 angegeben. Tabelle 1 Nr. Fahrzeugzustand S1 S2 S3
1 Start Offen Geschlossen Geschlossen
2 Fahrbetrieb
1 Geschlossen Offen Geschlossen
3 Fahrbetrieb
2 Geschlossen Geschlossen Geschlossen
4 Fahrzeug
abgestellt 1 Geschlossen Offen Geschlossen
5 Fahrzeug
abgestellt 2 Geschlossen Offen Offen
12 to 15 each show an embodiment of a shift gate of the in 1 and 2 illustrated multiple switch 70 , in which 12 a first switching position shows 13 shows a second switching position or a fourth switching position, 14 shows a third switching position, and 15 shows a fifth shift position. The depending on the respective driving state five switching states and the state of the switching elements S1, S2, S3 off 1 are given in Table 1 below. Table 1 No. vehicle condition S1 S2 S3
1 begin Open Closed Closed
2 Driving 1 Closed Open Closed
3 Driving 2 Closed Closed Closed
4 Vehicle parked 1 Closed Open Closed
5 Vehicle parked 2 Closed Open Open
Wie
aus 12 bis 15 ersichtlich
ist, sind drei Anschlusskontakte K1, K2, K3 voneinander elektrisch
isoliert kreisförmig verteilt angeordnet und ein vierter
Anschlusskontakt K4 ist über die Schaltwelle 72 mit einer
Verbindungsfläche 74 elektrisch verbunden. Zudem
ist eine kreissegmentförmig ausgeführte Kontaktfläche 76 mit
der Verbindungsfläche 74 elektrisch verbunden.
Die Abmessungen und Anordnung der Kontaktfläche 76 sowie
die Anordnung der Anschlusskontakte K1, K2, K3 sind von der Kodierung
der auszuführenden Schaltfunktionen abhängig.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel kann die Kontaktfläche 76 über
die Schaltwelle 72 im Uhrzeigersinn und/oder im Gegenuhrzeigersinn
gedreht werden. Wie aus 1 ersichtlich ist, ist am ersten
Anschlusskontakt K1 der Hauptenergiespeicher 20 angeschlossen,
am zweiten Anschlusskontakt K2 ist der Stützenergiespeicher 30 angeschlossen,
am dritten Anschlusskontakt K3 ist der Ruhestromverbraucher 40 angeschlossen,
und am vierten Anschlusskontakt K4 sind der Generator 50 und
der Verbraucher 60 angeschlossen.How out 12 to 15 it can be seen, three terminal contacts K1, K2, K3 are arranged distributed electrically isolated from each other circular and a fourth terminal contact K4 is via the switching shaft 72 with a connection surface 74 electrically connected. In addition, a circular segment running contact surface 76 with the connection surface 74 electrically connected. The dimensions and arrangement of the contact surface 76 as well as the arrangement of the connection contacts K1, K2, K3 are dependent on the coding of the switching functions to be performed. In the illustrated embodiment, the contact surface 76 over the selector shaft 72 Turn clockwise and / or counterclockwise. How out 1 It can be seen that the main energy store is at the first connection contact K1 20 connected to the second terminal contact K2 is the column energy storage 30 connected, at the third terminal contact K3 is the quiescent current consumer 40 connected, and at the fourth terminal contact K4 are the generator 50 and the consumer 60 connected.
Bei
dem in 12 dargestellten ersten Schaltzustand
sind ein zweiter Anschlusskontakt K2 und ein dritter Anschlusskontakt
K3 über die Kontaktfläche 76 mit der
Verbindungsfläche 74 und dem vierten Anschlusskontakt
K4 elektrisch verbunden, während ein erster Anschlusskontakt
K1 elektrisch von der Kontaktfläche 76 und der
Verbindungsfläche 74 getrennt ist. Dieser erste
Schaltzustand wird bei einem ersten Fahrzustand verwendet, der einen
Fahrzeugstart repräsentiert. Während des ersten
Fahrzustands ist der Hauptenergiespeicher 20 durch die
fehlende elektrische Verbindung zwischen dem ersten Anschlusskontakt
K1 und dem vierten Anschlusskontakt K4, was das geöffnete
erste Schaltelement S1 repräsentiert, vom restlichen Bordnetz
getrennt. Bei diesem ersten Schaltzustand versorgt der Hauptenergiespeicher 20 nur
den Startermotor 10 mit Energie, um den Verbrennungsmotor
zu starten. Gleichzeitig wird der Stützenergiespeicher 30 durch die
elektrische Verbindung zwischen dem zweiten Anschlusskontakt K2
und dem vierten Anschlusskontakt K4, was das geschlossene zweite
Schaltelement S2 repräsentiert, mit dem Verbraucher 60 und über
die elektrische Verbindung zwischen dem dritten Anschlusskontakt
K3 und dem vierten Anschlusskontakt K4, was das geschlossene dritte
Schaltelement S3 repräsentiert, mit dem Ruhestromverbraucher 40 verbunden,
um diese während des Startvorgangs mit Energie zu versorgen.At the in 12 shown first switching state are a second terminal contact K2 and a third terminal contact K3 on the contact surface 76 with the connection surface 74 and the fourth terminal contact K4 electrically connected while a first terminal contact K1 electrically from the contact surface 76 and the interface 74 is disconnected. This first switching state is at a first driving state that represents a vehicle start. During the first driving state, the main energy store is 20 by the lack of electrical connection between the first terminal contact K1 and the fourth terminal contact K4, which represents the opened first switching element S1, separated from the rest of the electrical system. In this first switching state of the main energy storage supplies 20 only the starter motor 10 with energy to start the combustion engine. At the same time the column energy storage 30 by the electrical connection between the second terminal contact K2 and the fourth terminal contact K4, which represents the closed second switching element S2, with the consumer 60 and via the electrical connection between the third terminal contact K3 and the fourth terminal contact K4, which represents the closed third switching element S3, with the quiescent current consumer 40 connected to power them during startup.
Bei
dem in 13 dargestellten zweiten und
vierten Schaltzustand sind der erste Anschlusskontakt K1 und der
dritte Anschlusskontakt über die Kontaktfläche 76 mit
der Verbindungsfläche 74 und dem vierten Anschlusskontakt
K4 verbunden, was durch das geschlossene erste und dritte Schaltelement
S1, S3 repräsentiert wird, während der zweite
Anschlusskontakt K2 elektrisch von der Kontaktfläche 76 und
der Verbindungsfläche 74 getrennt ist, was durch
das geöffnete dritte Schaltelement repräsentiert
wird. Der zweite Schaltzustand wird während eines zweiten
Fahrzustands verwendet, der einen ersten Fahrbetrieb repräsentiert.
Während des zweiten Fahrzeugzustands unterstützt
der Hauptenergiespeicher 20 den Generator 50 bei der
Energieversorgung des Verbrauchers 60 und des Ruhestromverbrauchers 40 bzw.
der Hauptenergiespeicher 20 wird durch den Generator 50 geladen,
während der Stützenergiespeicher 30 vom
restlichen Bordnetz getrennt ist. Der dem zweiten Schaltzustand
entsprechende vierte Schaltzustand wird während eines vierten Fahrzustands
verwendet, der einen ersten Zustand eines abgestellten Fahrzeugs
repräsentiert. Während des vierten Fahrzustands
versorgt der Hauptenergiespeicher 20 den Verbrauchers 60 und
den Ruhestromverbrauchers 40 mit Energie, da der Generator
nicht betrieben wird. Der Stützenergiespeicher 30 ist
während des vierten Fahrzustands vom restlichen Bordnetz
getrennt. Der Übergang vom ersten Schaltzustand in den
zweiten Schaltzustand erfolgt durch eine Drehbewegung im Uhrzeigersinn.At the in 13 shown second and fourth switching state, the first terminal contact K1 and the third terminal contact over the contact surface 76 with the connection surface 74 and the fourth terminal contact K4, which is represented by the closed first and third switching elements S1, S3, while the second terminal contact K2 is electrically from the contact area 76 and the interface 74 is disconnected, which is represented by the opened third switching element. The second switching state is used during a second driving state representing a first driving operation. During the second vehicle state, the main energy storage supports 20 the generator 50 in the energy supply of the consumer 60 and the quiescent current consumer 40 or the main energy storage 20 is through the generator 50 charged while the regenerative energy storage 30 is separated from the rest of the electrical system. The fourth switching state corresponding to the second switching state is used during a fourth driving state representing a first state of a parked vehicle. During the fourth driving state, the main energy store supplies 20 the consumer 60 and the quiescent current consumer 40 with energy, because the generator is not operated. The support energy storage 30 is disconnected from the rest of the vehicle electrical system during the fourth driving state. The transition from the first switching state to the second switching state is effected by a rotary movement in the clockwise direction.
Bei
dem in 14 dargestellten dritten Schaltzustand
sind der erste bis dritte Anschlusskontakte K1, K2, K3 über
die Kontaktfläche 76 mit der Verbindungsfläche 74 und
dem vierten Anschlusskontakt K4 verbunden, was durch das geschlossene
erste, zweite und dritte Schaltelement S1, S2, S3 repräsentiert
wird. Dieser dritte Schaltzustand wird während eines dritten
Fahrzustands verwendet, der einen zweiten Fahrbetrieb repräsentiert.
Während des dritten Fahrzustands lädt der Generator 50 den
Hauptenergiespeicher 20 sowie den Stützenergiespeicher 30 und
versorgt den Verbraucher 60 sowie den Ruhestromverbraucher 40 mit
Energie. Der Übergang vom zweiten Schaltzustand in den
dritten Schaltzustand erfolgt durch eine Drehbewegung im Uhrzeigersinn.
Der Übergang vom dritten Schaltzustand in den bereits beschriebenen
vierten Schaltzustand erfolgt durch eine Drehbewegung im Gegenuhrzeigersinn.At the in 14 shown third switching state are the first to third terminal contacts K1, K2, K3 over the contact surface 76 with the connection surface 74 and the fourth terminal contact K4, which is represented by the closed first, second and third switching elements S1, S2, S3. This third switching state is used during a third driving state representing a second driving operation. During the third driving state, the generator charges 50 the main energy store 20 as well as the column energy storage 30 and supplies the consumer 60 and the quiescent current consumer 40 with energy. The transition from the second switching state to the third switching state takes place by means of a rotary movement in the clockwise direction. The transition from the third switching state to the fourth switching state already described is effected by a rotational movement in the counterclockwise direction.
Bei
dem in 15 dargestellten fünften
Schaltzustand ist der erste Anschlusskontakt K1 über die
Kontaktfläche 76 mit der Verbindungsfläche 74 und
dem vierten Anschlusskontakt K4 verbunden, was durch das geschlossene
erste Schaltelement S1 repräsentiert wird, während
der zweite Anschlusskontakt K2 und der dritte Anschlusskontakt K3
elektrisch von der Kontaktfläche 76 und der Verbindungsfläche 74 getrennt
sind, was durch das geöffnete zweite und dritte Schaltelement
S2, S3 repräsentiert wird. Dieser fünfte Schaltzustand wird
während eines fünften Fahrzustands verwendet,
der einen zweiten Zustand eines abgestellten Fahrzeugs repräsentiert.
Während des fünften Fahrzustands versorgt der
Hauptenergiespeicher 20 bei Bedarf den Verbraucher 60 mit
Energie, da der Generator nicht betrieben wird. Der Stützenergiespeicher 30 und
der Ruhestromverbraucher 40 sind während des fünften
Fahrzustands vom restlichen Bordnetz getrennt. Der Übergang vom
vierten Schaltzustand in den fünften Schaltzustand erfolgt
durch eine Drehbewegung im Gegenuhrzeigersinn, und der Übergang
vom fünften Schaltzustand in den ersten Schaltzustand erfolgt
ebenfalls durch eine Drehbewegung im Gegenuhrzeigersinn.At the in 15 shown fifth switching state is the first terminal contact K1 on the contact surface 76 with the connection surface 74 and the fourth terminal contact K4, which is represented by the closed first switching element S1, while the second terminal contact K2 and the third terminal contact K3 are electrically from the contact area 76 and the interface 74 are separated, which is represented by the opened second and third switching element S2, S3. This fifth switching state is used during a fifth driving state representing a second state of a parked vehicle. During the fifth driving state, the main energy storage supplies 20 if necessary, the consumer 60 with energy, because the generator is not operated. The support energy storage 30 and the quiescent current consumer 40 are separated from the rest of the electrical system during the fifth driving state. The transition from the fourth switching state to the fifth switching state takes place by a rotational movement in the counterclockwise direction, and the transition from the fifth switching state to the first switching state also takes place by a rotational movement in the counterclockwise direction.
Beim
Schalten des Hauptenergiespeichers 20 und des Stützenergiespeichers 30 ist
immer damit zu rechnen, dass im Ein- oder Ausschaltmoment größere
Ströme in die angeschlossenen Verbraucher 40, 60 fließen
können. Hierbei hat die kreisförmige Anordnung
mit den korrespondierenden Drehbewegungen den Vorteil, dass am Kontaktpunkt,
an dem der erste Kontakt bzw. der letzte Kontakt zwischen den Oberflächen
stattfindet, keine Schädigungen durch Lichtbogeneffekte
auftreten können, da im Gegensatz zu heutigen Relais kein
solcher Kontaktpunkt sondern Kontaktflächen für
die Stromleitung im Dauerbetrieb eingesetzt werden. Zur Beschleunigung
der Schaltvorgänge kann beispielsweise eine nicht dargestellte
Tellerfeder in den Mehrfachschalter 70 integriert werden.
Hierdurch kann der Antrieb 80 gegen die Feder vorspannen.
Wird der Druckpunkt der Feder überwunden, so schnappt die
Schaltkulisse in die nächste Schaltposition. Hierdurch
können sehr schnelle Schaltvorgänge erzeugt werden.
Die kurzen Schaltzeiten sorgen dafür, dass die Kontakte
durch den Schaltvorgang nur gering belastet werden und dass beispielsweise
Ausgleichsströme zwischen den Energiespeichern 30 nur
für sehr kurze Zeitspannen fließen können.
Falls keine Feder eingesetzt wird, können die Schaltvorgänge
geräuscharm durchgeführt werden. Ein weiterer
Vorteil von Ausführungsformen der Erfindung besteht darin,
dass nur für die Umschaltvorgänge ein Ansteuerstrom
erforderlich ist.When switching the main energy storage 20 and the propulsive energy storage 30 is always to be expected that at startup or shutdown torque larger currents in the connected loads 40 . 60 can flow. Here, the circular arrangement with the corresponding rotational movements has the advantage that at the contact point at which the first contact or the last contact between the surfaces takes place, no damage can occur due to arc effects, as in contrast to today's relay no such contact point but contact surfaces for the power line can be used in continuous operation. To accelerate the switching operations, for example, a diaphragm spring, not shown, in the multiple switch 70 to get integrated. This allows the drive 80 pretension against the spring. If the pressure point of the spring overcome, the shift gate snaps into the next switching position. As a result, very fast switching operations can be generated. The short switching times ensure that the contacts through the Switching be charged only slightly and that, for example, equalizing currents between the energy storage 30 only for very short periods of time. If no spring is used, the switching operations can be performed quietly. Another advantage of embodiments of the invention is that a drive current is required only for the switching operations.
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11
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FahrzeugbordnetzVehicle electrical system
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1010
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Startermotorstarter motor
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2020
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HauptenergiespeicherMain energy store
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3030
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StützenergiespeicherSupporting energy storage
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4040
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RuhestromverbraucherQuiescent current loads
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5050
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Generatorgenerator
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6060
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Verbraucherconsumer
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7070
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Mehrfachschalter
(Schaltkulisse)Multiple switch
(Shift gate)
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7171
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IsolationsbereichQuarantine
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7272
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Schaltwelleshift shaft
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74,
74.1, 74.274
74.1, 74.2
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Verbindungsflächeinterface
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76,
76.1, 76.2, 76.3, 76.476
76.1, 76.2, 76.3, 76.4
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Kontaktflächecontact area
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8080
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Antriebdrive
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8282
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Getriebetransmission
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9090
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Auswerte-
und Steuereinheitevaluation
and control unit
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S1S1
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erstes
Schaltelementfirst
switching element
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S2S2
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zweites
Schaltelementsecond
switching element
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S3S3
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drittes
Schaltelementthird
switching element
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K1K1
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Anschlusskontaktconnection contact
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K2K2
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Anschlusskontaktconnection contact
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K3K3
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Anschlusskontaktconnection contact
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K4K4
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Anschlusskontaktconnection contact
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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- DE 19922330
C1 [0003] - DE 19922330 C1 [0003]