DE19906035A1 - Verfahren zum Schalten von mehreren Stromkreisen eines Fahrzeuges und ein Schalter hierfür - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schalten von mehreren Stromkreisen, insbesondere Lichtstromkreisen, in einem Fahrzeug, wobei mehrere Positionen eines Betätigungselements binär codiert werden, die binäre Codierung einer Logik zugeführt wird und die Logik die Schaltung der Stromkreise steuert, sowie einen Schalter hierfür mit einem Betätigungselement und einer Schalteinrichtung zur Erreichung mehrerer Schaltzustände abhängig von der Position des Betätigungselements, wobei die Schalteinrichtung aus mehreren Schaltelementen mit jeweils zwei Schaltzuständen aufgebaut ist, so dass sich eine binäre Codierung der Schaltzustände aller Schaltelemente abhängig von der Stellung des Betätigungselements ergibt, um über eine Logik die Stromkreise zu schalten.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schalten von mehreren Stromkreisen eines Fahrzeuges und einen Schalter hierfür.

Derartige Schaltverfahren und die Schalter werden in der Fahrzeugtechnik zur Steuerung vielzähliger Stromkreise und deren zugehörige Verbraucher im Bord­ netz verwendet.

Bei herkömmlichen Schaltverfahren sind die Schaltkontakte eines Mehrpositi­ onsschalter direkt mit den zu schaltenden Stromkreisen elektrisch verbunden.

So werden die verschiedenen Beleuchtungszustände - Standlicht, Fahrlicht, Ne­ bellicht, Nebelschlusslicht und evtl. Fernlicht über einen einzigen Mehrfach­ schalter direkt geschalten.

Durch die teils leistungsstarken Verbraucher, beispielsweise das Fahrlicht be­ dingt, müssen die Schaltkontakte für das Schalten hoher Leistungen- bzw. hoher Ströme bei üblichem 12 Volt Bordnetz - ausgelegt sein, um einem funktionsstö­ renden Verschleiß entgegenzuwirken.

Derartige Schalter sind durch die nötige Verwendung von verschleißarmen Kon­ takten für das Schalten hoher Leistungen in der Herstellung aufwendig und teuer.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Schalten von mehreren Stromkreisen eines Fahrzeuges zu schaffen, das den Einsatz kostengünstiger und einfach herzustellender Schalter ermöglicht.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen der Ansprüche 1 und 5 gelöst.

Nach der Erfindung erfolgt die Steuerung der Stromkreise der Verbraucher nicht mehr direkt, sondern indirekt mittels einer binären Codierung der Positionen eines Betätigungselements mittels Schaltelementen, beispielsweise Mikroschal­ tern, die keine hohen Leistungen schalten müssen.

Die binäre Codierung ermöglicht die Verwendung von kostengünstigen Logik­ bausteinen wie Gatter- oder Prozessorlogik, die wiederum die Stromkreise über bekannte verlustarme kostengünstige elektrische Schalt- oder Steuerelemente (Thyristoren, Triacs, etc.) steuert.

Hierdurch wird der Einsatz kostengünstiger Schalter für geringe Leistungen er­ möglicht. Zudem kann durch die binäre Codierung auf einheitliche kostengünsti­ ge Massenbauteile für unterschiedlichste Anwendungen zurückgegriffen werden, da die speziellen Schaltfunktionen der Stromkreise erst durch die Logik bestimmt wird.

Eine derartige Logik kann beispielsweise aus einem evtl. programmierbaren Gatter (Logic Array) oder einer Prozessorlogik bestehen.

Diese Logikbausteine können zumindest im Herstellungsprozess leicht aus­ tauschbar an oder im Schalter untergebracht sein.

Es ist aber auch denkbar, die binäre Codierung eines Schalters bzw. der Position dessen Betätigungselements über ein Bussystem einer zentralen Logik (Bordrechner) zuzuführen, die zusätzlich für die Steuerung weiterer Bordfunk­ tionen zuständig sein kann.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Anzahl der Codie­ rungsmöglichkeiten größer als die Anzahl der Positionen des Betätigungsele­ ments bzw. der gewünschten Schaltzustände. Diese überzählige Anzahl der Co­ dierungsmöglichkeiten kann dann zur Überprüfung (Redundanz) der Positionen des Betätigungselements oder einer einzelnen bestimmten Schaltungsfunktion verwandt werden.

Beispielsweise wird ein bestimmter Zustand ("0" oder "I"-Stellung) eines Schaltelements (Redundanzschalter) von dem Betätigungselement über die Pro­ filscheibe zusätzlich in der Stellung aktiviert, in der über die anderen Schaltee­ lemente ein bestimmter Zustand (codiert), wie "Fahrlicht an", bereits eingestellt ist. Diese doppelte Aktivierung einer bestimmten Schaltfunktion ist miteinander ODER-verknüpft, so dass bereits eine Aktivierung, also über den Redundanz­ schalter oder die anderen Schalter, zum Einschalten des bestimmten Zustandes, wie z. B. "Fahrlicht an" ausreicht.

Hierdurch kann vermieden werden, dass eine sicherheitsrelevante Funktion, wie beispielsweise "Fahrlicht an", trotz Fehlfunktion wegen dieser Redundanz wei­ terhin ordnungsgemäß ausgeführt wird. Es können aber auch statt eines derarti­ gen Redundanzschalters andere redundante Prinzipien angewendet werden. Bei­ spielsweise können über die Profilscheibe die Schaltelemente bzw. Mikroschalter oder -taster derart betätigt werden, dass jede Codierungskombination sich von einer benachbarten (beispielsweise 0000, 00II, 0I0I, I000, usw.) oder gar einer beliebigen anderen in mindestens zwei Bit unterscheidet (beispielsweise 0000, I00I, III0, 0III, usw). Die jeweilige erlaubte Kombination oder Änderung kann dann von einer Logik überprüft werden und bei Fehlfunktion - im Falle einer Zweifachredundanz - korrigierend eingreifen und/oder einen Alarm auslösen.

Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand einer in der Zeichnung dargestellten bevorzugten Ausführungsform erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Drehlicht­ schalters für ein Fahrzeug;

Fig. 2 eine vergrößerte Ansicht des unteren Abschnitts eines Drehlichtschal­ ters nach Fig. 1;

Fig. 3 eine Draufsicht auf eine Platine eines Drehlichtschalters;

Fig. 4 eine perspektivische Ansicht nach Fig. 3 und

Fig. 5 eine schematische Darstellung der Schaltpositionen eines Drehlicht­ schalters.

Der in Fig. 1 dargestellte Drehlichtschalter 1 weist an seiner Oberseite einen durch eine Bedienperson betätigbaren Knopf 3 auf, der auf einem aus einem Gehäuse 2 herausragenden Ende einer Achse 5 abnehmbar starr befestigt ist.

Die Achse 5 ist in der Ober- und Unterseite des Gehäuses 2 drehbar und längs­ verschiebbar gelagert. Im Inneren des Gehäuses 2 ist im mittleren Bereich eine Platine 9 ortsfest im Gehäuse angeordnet, wobei sich die Achse 5 senkrecht durch eine zentrale Ausnehmung in der Platine 9 erstreckt. Selbstverständlich ist diese zentrale Ausnehmung in ihren Innenabmessungen gegenüber den Außen­ abmessungen des den sie durchdringenden Achsenabschnitts größer ausgebildet. Unterhalb der Platine 9 ist auf der Achse 5 eine Profilscheibe 7 drehfest und längsverschiebbar angeordnet. Hierzu weist die Profilscheibe 7 eine zentrale Ausnehmung in Form eines Innensechskant auf, der dem Außensechskantbereich dieses Abschnitts der Achse 5 in seinen Abmessungen entspricht bzw. geringfü­ gig größer ausgebildet ist.

Unterhalb der Profilscheibe 7 ist die Achse 5 in einem mit dem Gehäuse 1 bzw. dessen Unterseite ortsfest angeordneten hohlzylindrischer Körper in Form einer Lagerhülse 8 drehbar und längsverschiebbar gelagert. Die Oberseite (Stirnseite) dieser Hülse 8 dient als unterer ortsfester Begrenzungsanschlag für die Unterseite der Profilscheibe 7, deren Oberseite mit den Kontakten der Mikroschalter 11 bis 14 in Berührung kommt bzw. von diesen mit einer Federkraft beaufschlagt wird. Hierdurch ist die Profilscheibe 7 trotz Längsverschiebbarkeit der Achse 5 im Gehäuse in Längsrichtung ortsfest gelagert. Um diese definierte Lage exakt zu halten, ist es auch denkbar, die Profilscheibe 7 beispielsweise mittels eines Bajo­ nettverschlusses an der Hülse 8 drehbar und in Längsrichtung der Achse 5 orts­ fest anzuordnen.

Die Begrenzung bei einem Herausziehen der Achse 5 über den Knopf 3 durch eine Bedienperson wird in nicht näher dargestellter Weise durch Ausnehmungen und Vorsprünge auf der Achse 5 und hiermit zusammenwirkenden ortsfest am Gehäuse angeordneten Elementen realisiert.

Umgekehrt kann die Achse 5 nur soweit hineingeschoben werden, bis die Unter­ seite des Knopfes 3 an der Außenseite der Oberseite des Gehäuses 5 aufliegt.

Auf diese Weise wird ein Herausziehen und Hineinschieben der Achse 5 um einen definierten Betrag gewährleistet, ohne dass hierdurch die Lage der Profil­ scheibe 7, in Längsrichtung gesehen, verändert wird.

Wie in Fig. 2 ersichtlich, weist die Profilscheibe 7 an ihrer Oberseite in Richtung der Platine 9 ein aus Vorsprüngen und Ausnehmungen bestehendes Profil auf, das der Betätigung der Mikroschalter 11 bis 14 dient.

Hierzu können die Mikroschalter 11 bis 13 tangential wie in Fig. 1 und Fig. 2 oder in radialer Richtung wie in Fig. 3 und Fig. 4 angeordnet sein. Die Anord­ nung der Schalter 11 bis 14 entspricht hierbei dem Profil der Profilscheibe 7 und der gewünschten Schaltcharakteristik der Schalter 11 bis 14.

Durch ein entsprechendes Zusammenwirken des oberseitigen Profils der Profil­ scheibe 7 mit den gefederten Kontakten der Mikroschalter 11 bis 14 kann bei­ spielsweise eine Schaltcharakteristik wie in nachfolgender Tabelle erreicht wer­ den.

Hierbei entspricht eine aus Fig. 5 ablesbaren schematisch dargestellte Position I bis VI des Drehknopfs 3 einer definierten Stellung bzw. Kombination der Schal­ ter 11 bis 14. Bei der dargestellten Art der binären Codierung einer Schaltstel­ lung fungiert Schalter 14 als Redundanzschalter, der zur Gewährleistung einer besonders wichtigen Funktion - wie beispielsweise hier dem Fahr- bzw. Ab­ blendlicht - trotz Funktionsstörung beiträgt.

Die Funktion "Fahrlicht" wird zusätzlich zu der Codierung über Schalter 11 bis 13 durch eine "0"-Stellung (d. h. Fahrlicht aktiv) des Schalters 14 abgesichert. Die "0"-Stellung (Fahrlicht aktiv) entspricht hier dem Verhalten "Schalter nicht betä­ tigt" bzw. "kein Strom" bzw. "Leitung auf Masse", so dass über eine Logik­ schaltung das Fahrlicht durch eine ODER-Verknüpfung mit dem 3-Bit Code für Fahrlicht (im Beispiel 011) eingeschaltet bleibt. Eine potentielle Fehlfunktion wird hierdurch als solche erkannt und kann sogar als Alarm "Fehlfunktion" aus­ gegeben werden.

Dies hat den Vorteil, dass eine Fehlfunktion, wie Masseschluß einzelner oder aller Schalter 11 bis 13, beispielsweise bei einem Ein- oder Ausschalten des zu­ sätzlichen Nebellichts nicht zu einem ungewollten und gefährlichen Abschalten des Fahrlichts führen kann.

Es ist aber auch denkbar, den Redundanzschalter statt in "0"-Stellung in "I"- Stellung zu realisieren. Hierdurch kann die Fehlfunktion "Stromschluss" statt "Masseschluss" erkannt werden, da bei einem Stromschluss die entsprechende Leitung auf "I"-Potential gezogen wird.

Derartige Redundanzschalter können aber auch in Kombination miteinander verwendet werden, so dass beide Fehlfunktionen detektiert und/oder fehlertole­ rant geschaltet werden können.

Selbstverständlich ist die binäre Codierung von Schaltstellungen eines Mehrfach­ schalters nicht auf eine 3-Bit Codierung mit zusätzlichem Redundanzschalter beschränkt, sondern je nach benötigter Schaltstellungsanzahl als Mehrbit- Codierung mit einem oder sogar mehreren Redundanzschaltern (z. B. für mehrere sicherheitsrelevante Schaltfunktionen) ausführbar.

Durch das erfindungsgemäße Schaltverfahren wird eine kostengünstige einfache Bauweise eines derartigen Schalters mit binärer Codierung mittels Mikroschalter für schwache Leistungen und eventuelle Redundanz ermöglicht. Statt der im Beispiel dargestellten Redundanzart kann die Redundanz auch durch spezielle Codierungsstufen - z. B. Änderung von mindestens zwei Zuständen pro Stufe - oder Redundanzbits für Quersummen usw. realisiert werden.

Die Steuerung der Stromkreise erfolgt dann über eine Steuerungselektronik mit Logikeinheit und Schalteinheit, die teilweise oder insgesamt im oder am Schalter untergebracht sein können. Vorteilhafterweise kann diese Steuerungselektronik als Teil einer zentralen Steuerung - wie beispielsweise einen Bordrechner - aus­ gebildet sein.

Zusätzlich zu den Mikroschaltern 11 bis 14 befinden sich, wie aus Fig. 3 und Fig. 4 ersichtlich, auf der Platine 9 weitere Mikroschalter 15 und 16. Diese Mi­ kroschalter sind statt wie die zur Profilscheibe gerichteten Schalter 11 bis 14 radial nach innen zur Achse 5 gerichtet.

Sie können hierdurch durch entsprechende Ausnehmungen und Vorsprünge an der Oberfläche der Achse 5 in diesem Bereich betätigt werden. Dies kann bei­ spielsweise durch eine Drehung oder durch ein Längsverschieben der Achse 5 erfolgen. Im dargestellten Ausführungsbeispiel dienen diese Schalter 15 und 16 dem Detektieren eines zweistufigen Herausziehens bzw. Hineinschiebens der Achse 5 und entsprechenden Schaltfunktionen wie Nebellicht und/oder Nebel­ schlusslicht.

Um ein bedienerfreundliches Schalten des Schalters zu gewährleisten, sind in dem Schalter 1 in nicht näher dargestellter Weise Rastkurven oder -elemente angeordnet, die die in üblicher Weise einrastende Stellung in Dreh- und Längs­ richtung gewährleisten.

Claims (9)

1. Verfahren zum Schalten von mehreren Stromkreisen, insbesondere Licht­ stromkreise, in einem Fahrzeug, wobei mehrere Positionen eines Betäti­ gungselements binär codiert werden, die binäre Codierung einer Logik zu­ geführt wird und die Logik die Schaltung der Stromkreise steuert.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Codierung von der Logik über ein Bussystem ausgelesen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Logik als zentrale Logik zur Steuerung weiterer elektrischer Funktionen und der jeweiligen Stromkreise ausgebildet ist.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, dass die Anzahl der Codierungsmöglichkeiten größer ist als die Anzahl der Positionen des Betätigungselements und die überzählige Anzahl der Codierungsmöglichkeiten zur Überprüfung der Positionen des Betäti­ gungselements verwandt werden.

5. Schalter zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einem Betätigungselement und einer Schalteinrichtung zur Erreichung mehrerer Schaltzustände abhängig von der Position des Betäti­ gungselements, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalteinrichtung aus mehreren Schaltelementen mit jeweils zwei Schaltzuständen aufgebaut ist, so dass sich eine binäre Codierung der Schaltzustände aller Schaltelemente abhängig von der Stellung des Betäti­ gungselements ergibt, um über eine Logik die Stromkreise zu schalten.

6. Schalter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Kombinationen der Schaltzustände der Schaltelemente größer ist als die Anzahl der Positionen des Betätigungselements.

7. Schalter nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalt­ elemente als Niederleistung schaltende Mikroschalter ausgebildet sind.

8. Schalter nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Betätigungselement als Drehknopf ausgebildet ist, der über eine Achse mit einer Profilscheibe zur Betätigung der Schaltelemente verbunden ist.

9. Schalter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Profilscheibe auf der Achse drehfest und längsverschiebbar gelagert ist, so dass der Drehknopf mit seiner Drehachse zur Betätigung weiterer Schaltelemente herauszieh- und hineinschiebbar ist.