VERFAHREN ZUM SCHALTEN VON MEHREREN STROMKREISEN EINES FAHRZEUGES UND EIN SCHALTER HIERFÜR

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schalten von mehreren Stromkreisen eines Fahrzeuges und einen Schalter hierfür.

[0002] Derartige Schaltverfahren und die Schalter werden in der Fahrzeugtechnik zur Steuerung vielzähliger Stromkreise und deren zugehörige Verbraucher im Bordnetz verwendet.

[0003] Bei herkömmlichen Schaltverfahren sind die Schaltkontakte eines Mehrpositionsschalter direkt mit den zu schaltenden Stromkreisen elektrisch verbunden.

[0004] So werden die verschieden Beleuchtungszustände - Standlicht, Fahrlicht, Nebellicht, Nebelschlusslicht und evtl. Fernlicht über einen einzigen Mehrfachschalter direkt geschalten.

[0005] Durch die teils leistungsstarken Verbraucher, beispielsweise das Fahrlicht, bedingt, müssen die Schaltkontakte fiir das Schalten hoher Leistungen - bzw. hoher Ströme bei üblichem 12 Volt Bordnetz - ausgelegt sein, um einem funktionsstörendem Verschleiß entgegenzuwirken.

[0006] Derartige Schalter sind durch die nötige Verwendung von verschleißarmen Kontakten für das Schalten hoher Leistungen in der Herstellung aufwendig und teuer.

[0007] Aus der US 4 055 772 ist ein digital codiertes Stromversorgungssystem bekannt, bei dem eine Starkstromversorgung mittels Starkstromschalter in Abhängigkeit von der Schaltstellung der Schwachstromschalter schaltbar ist.

[0008] Der vorliegenden Erfindung liegt ausgehend von diesem Stand der Technik die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Schalten von mehreren Stromkreisen eines Fahrzeuges zu schaffen, das den Einsatz kostengünstiger und einfach herzustellender Schalter ermöglicht und gleichzeitig eine sichere Funktion gewährleistet.

[0009] Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen der Ansprüche 1 und 4 gelöst.

[0010] Nach der Erfindung erfolgt die Steuerung der Stromkreise der Verbraucher indirekt mittels einer binären Codierung der Positionen eines Betätigungselements mittels Schaltelemente, beispielsweise Mikroschalter, die keine hohen Leistungen schalten müssen.

[0011] Die binäre Codierung ermöglicht die Verwendung von kostengünstigen Logikbausteinen wie Gatter- oder Prozessorlogik, die wiederum die Stromkreise über bekannte verlustarme kostengünstige elektrische Schalt- oder Steuerelemente (Thyristoren, Triacs, etc.) steuert.

[0012] Hierdurch wird der Einsatz kostengünstiger Schalter für geringe Leistungen ermöglicht. Zudem kann durch die binäre Codierung auf einheitliche kostengünstige Massenbauteile für unterschiedlichste Anwendungen zurückgegriffen werden, da die speziiellen Schaltfunktionen der Stromkreise erst durch die Logik bestimmt wird.

[0013] Eine derartige Logik kann beispielsweise aus einem evtl. programmierbaren Gatter (Logic Array) oder einer Prozessorlogik bestehen.

[0014] Diese Logikbausteine können zumindest im Herstellungsprozeß leicht austauschbar an oder im Schalter untergebracht sein.

[0015] 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 Bordfunktionen zuständig sein kann.

[0016] Nach der Erfindung ist die Anzahl der Codierungsmöglichkeiten größer ist als die Anzahl der Positionen des Betätigungselements bzw. der gewünschten Schaltzustände. Diese überzählige Anzahl der Codierungsmöglichkeiten wird zur Überprüfung (Redundanz) der Positionen des Betätigungselements oder einer einzelnen bestimmten Schaltungsfunktion verwandt.

[0017] Beispielsweise wird ein Schaltelement (Redundanzschalter) von dem Betätigungselement über die Profilscheibe zusätzlich in der Stellung ein bestimmter Zustand aktiviert ("O" oder "I" - Stellung), in der über die anderen Schalteelemente dieser bestimmte 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 Redundanzschalter oder die anderen Schalter, zum Einschalten des bestimmten Zustandes, wie z.B. "Fahrlicht an" ausreicht.

[0018] Hierdurch kann vermieden werden, dass eine sicherheitsrelevante Funktion -wie beispielsweise "Fahrlicht an" trotz Fehlfunktion wegen dieser Redundanz weiterhin ordnungsgemäß ausgeführt wird. Es können aber auch statt eines derartigen Redundanzschalters andere redundante Prinzipien angewendet werden. Beispielsweise 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.

[0019] Weiter vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

[0020] Die Erfindung wird im folgenden anhand einer in der Zeichnung dargestellten bevorzugten Ausführungsform erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1

eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgcmäßen Drehlichtschalters für ein Fahrzeug;

Fig. 2

eine vergrößerte Ansicht des unteren Abschnitts eines Drehlichtschalters 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 Drehlichtschalters.

[0021] 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.

[0022] Die Achse 5 ist in der Ober- und Unterseite des Gehäuses 2 drehbar und längsverschicbbar 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 zentralc Ausnehmung in der Platine 9 erstreckt. Selbstverständlich ist diese zentrale Ausnehmung in ihren Innenabmessungen gegenüber den Außenabmessungen des den durch 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. geringfügig größer ausgebildet ist.

[0023] 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 Bajonettverschlusses an der Hülse 8 drehbar und in Längsrichtung der Achse 5 ortsfest anzuordnen.

[0024] 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.

[0025] Umgekehrt kann die Achse 5 nur soweit hineingeschoben werden. bis die Unterseite des Knopfes 3 an der Außenseite der Oberseite des Gehäuses 5 aufliegt.

[0026] Auf diese Weise wird ein Herauziehen und Hineinschieben der Achse 5 um einen definierten Betrag gewährleistet, ohne dass hierdurch die Lage der Profilscheibe 7, in Längsrichtung gesehen, verändert wird.

[0027] 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.

[0028] 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 Anordnung der Schalter 11 bis 14 entspricht hierbei dem Profil der Profilscheibe 7 und der gewünschten Schaltcharakteristik der Schalter 11 bis 14.

[0029] Durch ein entsprechendes Zusammenwirken des oberseitigen Profils der Profilscheibe 7 und den gefederten Kontakten der Mikroschalter 11 bis 14 kann beispielsweise eine Schaltcharakteristik wie in nachfolgender Tabelle erreicht werden.

Stellung des Drehknopfs	Funktion	Schalter 11	Schalter 12	Schalter 13	Schalter 14
I	Parklicht links	1	0	1	1
II	Parklicht rechts	1	1	0	1
III	automatisches Fahrlicht	1	0	0	1
IV	AUS	0	0	0	1
V	Standlicht	0	1	0	1
VI	Fahrlicht	0	1	1	0
automat. Fahrlicht: Fahrlicht, das in Abhängigkeit der detektierten Umgebungshelligkeit gesteuert wird

[0030] Hierbei entspricht eine aus Fig. 5 ablesbaren schematisch dargestellte Position I bis VI des Drehknopfs 3 einer definierte Stellung bzw. Kombination der Schalter 11 bis 14. Bei der dargestellte Art der binären Codierung einer Schaltstellung fungiert Schalter 14 als Redundanzschalter, der zur Gewährleistung einer besonders wichtigen Funktion - wie beispielsweise hier das Fahr- bzw. Abblendlicht - trotz Funktionsstörung beiträgt.

[0031] Die Funktion "Fahrlicht" wird zusätzlich zu der Codierung über Schalter 11 bis 13 zusätzlich durch eine "0"-Stellung (d.h. Fahrlicht aktiv) des Schalters 14 abgesichert. Die "0"-Stellung (Fahrlicht aktiv) entspricht hier dem Verhalten "Schalter nicht betätigt" bzw. "kein Strom" bzw. Leitung auf Masse", so dass über eine Logikschaltung das Fahrlicht durch eine ODER-Verknüpfung mit dem 3-Bit Code für Fahrlicht (im Beispiel 011) eingeschalten bleibt. Eine potentielle Fehlfunktion wird hierdurch als solche crkannt und kann sogar als Alarm "Fehlfunktion" ausgegeben werden.

[0032] Dies hat den Vorteil, dass eine Fehlfunktion, wie Masseschluß einzelner oder aller Schalter 11 bis 13, beispielsweise bei einem Ein- oder Ausschalten des zusätzlichen Nebellichts nicht zu einem ungewollten und gefährlichen Abschalten des Fahrlichts führen kann.

[0033] 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.

[0034] Derartige Redundanzschalter können aber auch in Kombination miteinander verwendet werden, so dass beide Fehlfunktion detektiert und/oder fehlertolerant geschalten werden können.

[0035] Selbstverständlich ist die binäre Codierung von Schaltstellungen eines Mehrfachschalters 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.

[0036] Durch das erfindungsgemäße Schaltverfahren wird eine kostengünstige einfache Bauweise eines derartigen Schalters mit binärer Codierung mittels Mikroschalter für schwache Leistungen und eventueller Redundanz ermöglicht. Statt der im Beispiel dargestellten Redundanzart kann die Redundanz auch durch spezielle Codierungsstufen -z.B. Änderung von mindestens zwei Zuständen pro Stufeoder Redundanzbits für Quersummen usw. realisiert werden.

[0037] 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 ein Bordrechner - ausgebildet sein.

[0038] 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 Mikroschalter sind statt wie die zur Profilscheibe gerichteten Schalter 11 bis 14 in radial nach innen zur Achse 5 gerichtet.

[0039] Sie können hierdurch durch entsprechende Ausnehmungen und Vorsprünge an der Oberfläche der Achse 5 in diesem Bereich betätigt werden. Dies kann beispielsweise 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 Nebelschlußlicht.

[0040] Um ein bedienerfreundliches Schalten des Schalters zu gewährleisten sind in dem Schalter 1 in nicht näher dargestellter Weise Rastkurven oder -elemente angeordnet die in üblicher Weise einrastende Stellung in Dreh- und Längsrichtung gewährleisten.

Ansprüche

1. Verfahren zum Schalten von mehreren Stromkreisen in einem Fahrzeug, insbesondere Lichtstromkreise, wobei mehrere Positionen eines Betätigungselements (3) binär codiert werden, die binäre Codierung einer Logik zugeführt wird und die Logik die Schaltung der Stromkreise steuert,
dadurch gekennzeichnet,
dass mindestens eine Position des Betätigungselements (3) redundant abgesichert und dadurch eine Fehlfunktion erkannt wird.

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. Schalter für ein Fahrzeug, insbesondere Lichtschalter, zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einem Betätigungselement (3) und einer Schalteinrichtung zur Erreichung mehrerer Schaltzustände abhängig von der Position des Betätigungselements (3),
dadurch gekennzeichnet,
dass die Schalteinrichtung aus mehreren Schaltelementen mit jeweils zwei Schaltzuständen aufgebaut ist, so dass sich eine binäre Codierung der Schaltzustände aller Schaltelemente (11-13) abhängig von der Stellung des Betätigungselements (3) ergibt, um über eine Logik die Stromkreise zu schalten und die Schalteinrichtung für mindestens eine Position des Betätigungselements (3) wenigstens ein weiteres Schaltelement (14) aufweist, um diese mindestens eine Position unabhängig von den Schaltzuständen der übrigen Schaltelemente (11-13) redundant abzusichern.

5. Schalter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltelemente als Niederleistung schaltende Mikroschalter (11-14) ausgebildet sind.

6. Schalter nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Betätigungselement als Drehknopf (3) ausgebildet ist, der über eine Achse (5) mit einer Profilscheibe (7) zur Betätigung der Schaltelemente (11-14) verbunden ist.

7. Schalter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Profilscheibe auf der Achse drehfest und längsverschiebbar gelagert ist, so dass der Drehknopf (3) mit seiner Drehachse zur Betätigung weiterer Schaltelemente (15, 16) herauszieh - und hineinschiebbar ist.

Claims

1. Method for switching a plurality of circuits in a vehicle, in particular lighting circuits, a plurality of positions of an activation element (3) being binary-coded, the binary coding being fed to a logic device and the logic device controlling the switching of the circuits, characterized in that at least one position of the activation element (3) is redundantly protected and as a result a malfunction is detected.

2. Method according to Claim 1, characterized in that the coding is read out from the logic device via a bus system.

3. Method according to Claim 1 or 2, characterized in that the logic device is embodied as a central logic device for controlling further electrical functions and their respective circuits.

4. Switch for a vehicle, in particular a light switch, for carrying out the method according to one of the preceding claims, having an activation element (3) and a switching device for bringing about a plurality of switched states as a function of the position of the activation element (3), characterized in that the switching device is constructed from a plurality of switching elements with two switched states each so that a binary coding of the switched states of all the switching elements (11-13) results as a function of the position of the activation element (3) in order to switch the circuits by means of a logic device, and the switching device has at least one further switching element (14) for at least one position of the activation element (3) in order to protect this at least one position independently of the switched states of the other switching elements (11-13).

5. Switch according to Claim 4, characterized in that the switching elements are embodied as microswitches (11-14) which switch with low power.

6. Switch according to Claim 4 or 5, characterized in that the activation element is embodied as a rotary knob (3) which is connected via an axle (5) to a profiled disk (7) for activating the switching element (11-14).

7. Switch according to Claim 6, characterized in that the profiled disk is mounted on the axle so as to be fixed in terms of rotation and capable of displacement in the longitudinal direction so that the rotary knob (3) can be pulled out and pushed in with its axis of rotation in order to activate further switching elements (15,16).

Revendications

1. Procédé pour commuter plusieurs circuits dans un véhicule, en particulier des circuits d'éclairage, plusieurs positions d'un élément d'actionnement (3) étant codés de façon binaire, le codage binaire étant amené à une logique et la logique commandant la commutation des circuits,
caractérisé
en ce qu'au moins une position de l'élément d'actionnement (3) est protégée de façon redondante et une fonction défectueuse est ainsi détectée.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le codage est lu par la logique via un système de bus.

3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la logique est conçue comme une logique centrale pour la commande d'autres fonctions électriques et des circuits respectifs.

4. Commutateur pour un véhicule, en particulier commutateur d'éclairage, pour l'application du procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, avec un élément d'actionnement (3) et un dispositif de commutation pour obtenir plusieurs états de commutation en fonction de la position de l'élément d'actionnement (3),
caractérisé
en ce que le dispositif de commutation est conçu à partir de plusieurs éléments de commutation comportant chacun deux états de commutation, de sorte qu'on obtient un codage binaire des états de commutation de tous les éléments de commutation (11-13) en fonction de la position de l'élément d'actionnement (3), pour commuter les circuits par l'intermédiaire d'une logique, et le dispositif de commutation présente au moins un autre élément de commutation (14) pour au moins une position de l'élément d'actionnement (3), afin de protéger de façon redondante cette au moins une position indépendamment des états de commutation des autres éléments de commutation (11-13).

5. Commutateur selon la revendication 4, caractérisé en ce que les éléments de commutation sont conçus comme des micro-rupteurs (11-14)commutant de la basse puissance.

6. Commutateur selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que l'élément d'actionnement est conçu comme un bouton tournant (3), qui est relié par un axe (5) à un disque profilé (7) pour l'actionnement des éléments de commutation (11-14).

7. Commutateur selon la revendication 6, caractérisé en ce que le disque profilé est logé sur l'axe de manière résistante à la torsion et coulissante dans le sens longitudinal, de sorte que le bouton tournant (3) peut être rentré en poussant et sorti en tirant avec son axe de rotation pour l'actionnement d'autres éléments de commutation (15, 16).

Zeichnung