Drehzahlabhängige Schaltersteuerungseinrichtung an Verbrennnngskraftmasch mit Batteriezündung Die vorlierende Erfindung bezieht, sieh auf eine drelizahla.bhängige Schaltersteuerungsein- riehtnng.
Zweek der Erfindung ist die Beschaffung von drehzahlabhängigen Sehaltersteuerungs- einriehtun gen, welche insbesondere in Verbin dung mit Fahrzeugmotoren von Nutzen sind, die Beschaffung von Einrichtungen der er wähnten Art, welche billig herzustellen und zuverlässig im Betrieb sind, die Beschaffung von solchen Einrichtungen, welche in ein- faeher Weise einstellbar sind, und die Be- sehaffung von Einrichtungen, die dazu die nen, die Wirkung des remanenten Magnetis mus in elektromagnetischen Kupplungen auf zuheben.
Die Erfindung bezieht sich auf eine dreh zahlabhängige Sehaltersteuerungseinrichtung, welche einen Gleichriehter, ein elektrisches Relais mit. einer Spule und mindestens ein Paar elektrischer Kontakte und einen Konden sator besitzt, der zu der genannten Relais spule parallel geschaltet ist, wobei der Gleich riehter und die Relaisspule über einen Unter brecher in Serie geschaltet sind und wobei die Relaiskontakte betätigt werden, sobald die Mo tordrehzahl einen vorgegebenen Wert über sehreitet.
In der beiliegenden Zeichnung sind bei- spielsweise einige Ausführungsformen des Er- findungsgegenstandes dargestellt. Fig.l zeigt ein Schema einer drehzahl abhängigen Schaltersteuerungseinrichtung in Verbindung mit dem Zündsystem eines Motor fahrzeuges.
Fig.2 zeigt eine graphische Darstellung der Spannung am Stromunterbrecher, als Funktion über der Zeit aufgetragen.
Fig.3 zeigt eine graphische Darstellung der Relaisspannung, als Funktion über der Motordrehzahl aufgetragen.
Fig. 4 zeigt ein Schema des Steuerstromes in Zusammenhang mit einer Motorfahrzeug kupp.lung und umfasst die Steuereinrichtung für ,die Aaslöschung des remanenten Magnetis mus in der Kupplung.
Die heute in Gebrauch stehenden drehzahl abhängigen Schalter werden gewöhnlich durch Zentrifugalrebg-ulatoren gesteuert. Solche Schal ter sind verhältnismässig kostspielig und las sen sich nicht passend einstellen.
Es lassen sich drehzahlabhängige Schalter steuerungseinrichtungen bauen, welche als Be- fehlsignale Impulse empfangen, die im Batte- riezündspstem einer Verbrennungskraftma- sehine erzeugt werden. Diese Steuerungen sind billig, zuverlässig und leicht einstellbar.
In Fig. 1 wird eine elektrische Kraftquelle wie eine Ladebatterie von der üblicherweise in Motorfahrzeugen verwendeten Art mit der Bezugsziffer 1 bezeichnet. Das eine Ende einer Primärwicklung 3 eines 1Iochspannungsinduk- tions-Transformators 5 wird durch einen Zündschalter 7 mit der Batterie 1 verbunden. Das andere Ende der Primärwicklung 3 ist mit einem Stromunterbrecher 9 eines gewöhn lichen Verteilers 11 verbunden. Ein Konden sator 13 von der üblicherweise in Verteilern verwendeten Art wird über den Unterbrecher 9 verbunden.
Der Serienstrom, welcher die Batterie 1, den Zündschalter 7, die Primär wicklung 3 und den Unterbrecher 9 umfasst, wird durch die ,dargestellten Erdungen ver vollständigt. Ein gebräuchlicher Zündwider- stand kann ebenfalls mit diesem Strom in Serie geschaltet werden, wenn dies erwünscht ist. Eine sekundäre Wicklung 15 des Trans formers 5 wird zwischen Erde lind einen zen tralen Anschluss 17 des Kopfes 19 des Ver teiler,. 11 geschaltet.
Andere Anschlüsse 21 werden verbunden mit den Zündkerzen einer Verbrennungskraftmaschine, von denen eine in Fig.1 bei 23 dargestellt ist. Der Hoch- spannungs- oder Sektlndärst,rom umfasst die Sekundärwicklung 15, eine Verteilerbürste 25, Verteileranschlüsse 17 und 21, Zündkerzen 23 und die Erdung.
Der untere Anschluss der Wicklung 15 kann zusammen verlegt werden mit dem untern Anschluss der Primärwick lung 3, was eine mir Erdung analoge Alter native darstellt und als voll bekannt, nicht dar- gestellt ist. Die Bürste 25 wird beim einen Ende der Verteilerwelle 2 7 angebracht. Diese Welle trägt auch einen Nocken 29 zwecks in termittierendem Öffnen der Unterbrecherkon- takte 9.
Die Welle 27 wird durch die Brenn kraftmaschine angetrieben vermittels der Nok- kenwelle und eines Zahnrades 31.
Ein Serienstrom, welcher die Gleiehrich- tereinheit 33 und einen Kondensator 35 um fasst, wird über die Kontakte des Unterbre chers 9 verbunden. Die Spule A eines Relais 37 mit den Kontakten A-1 und r1-2 wird mit dem Kondensator 35 parallel ges ehaltet.
Die Betätigung geschieht folgendermassen: Durch Schliessen des Zündungsschalters 7 wird der Primärstromkreis des Transformators 5 geschlossen, und ein Gleichstrom wird die ZV icklung 3 und den Unterbrecher 9 durch fliessen. Beim Anlassen der Verbrennungs- kraftmaschine wird die Welle 27 in Drehung versetzt und bewirkt nun ein intermittierentles Öffnen und Schliessen des Unterbrechers 9 nach Massgabe der Bewegung des Nockens 29.
Dabei wird ein .Spannungssignal über die Kon takte des Unterbrechers 9 hervorgerufen, wie aus Fig. 2 hervorgeht. Dieses Spannungssignal, welches während des normalen Betriebes bei leerlaufendem Motor eine Amplitude in der Grössenordnung von 60 Volt aufweisen kann, besteht aus einer Folge von Reehteckimpulsen. Dieses Signal wird aufgeprägt über den Gleich- richter 33 und den R-C-Stromkreis,
welcher den Widerstand der Relaisspule t1 und die Impedanz des Kondensators 35 enthält. Dieses Signal ist von verhältnismässig konstanter Am plitude; seine Frequenz ist eine Funktion der Motordrehzahl. Bei anwachsender Motordreh zahl wächst :die über die Relaisspule A aufge prägte Spannung (dank der erhöhten Fre quenz des in den P-C-Stromkreis gegebenen Signals) mindestens annäherungsweise pro portional zur Motordrehzahl, wie in Fig. 3 ge zeigt wird.
Die Amplitude der Spannung an der Spule A wird durch mehrere Faktoren be stimmt, einschliesslich der Amplitude und der Frequenz des Signals, der Impedanz des Kon- densators 35 und des Widerstandes der Spule A. Die Kontakte f1-1 lind @l-2 des Relais 37 werden geschlossen, wenn die Spannungsam- plitude über die Spule y1 jene Spannung über schreitet, für die das Relais 37 eingestellt. ist.
Umgekehrt, wenn die Spannungsamplitude über die Spule A unter den Wert fällt, der notwendig ist, um die Kontakte .1-1 und A-2 in Betätigung zu halten, so werden diese abgeschaltet..
Das Relais 37 kann aus der bekannten Gruppe -der halbempfindlichen Relais aLi:sge- wäh lt werden. Es sollte eine. Spule mit ver hältnismässig hohem Widerstand aufweisen, so dass der Zündspulenstrom durch die Be lastung jener .Spule nicht nachteilig beein flusst wird.
Beispielsweise können folgende Zahlenwerte gewählt werden: Spulenwider= stand: 5000 biss 10000 S2 Kapazität. des Kon- densators 3 5 : 0,1 bis 1,0 Mierofarad. Der Gleiehriehter 33, welcher vorzugsweise als Diode auwgebildet ist, verhindert das Entladen des Kondensators 35 während der Zeit, in der die Unterbreeberkontakte 9 geschlossen sind.
Der ;sekundäre Stromkreis des Transfor- mers 5 arbeitet bei seiner gewöhnlichen Kapa zität, um dem Verteiler 11 gesteuerte Hoeh- spannungsstösse zwecks intermittierender Spei sung der entsprechenden Kerzen zu vermit teln.
Die auf die Motordrehzahl ansprechende Betätigung der Relaiskontakte kann also dazu benützt. werden, verschiedene Betätigungen in einem Motorfahrzeug in Abhängigkeit zur Mo tordrehzahl zu steuern.
In Fig. 4 wird eine Anwendungsform der Erfindung in bezug auf Kupplungen gezeigt. 39 bezeichnet eine Feldspule, vorzugsweise einer elekt.romagnet.isehen Kupplung mit selbstmodulierenden Charakteristiken, die ge eignet ist, den Schlupf beim Eingriff der Kupplung auf einem Minimum zu halten oder g-ar zu annullieren. Beispiele von Kupplungen dieser allgemeinen Art sind in den Patenten Nrn. 2519449, 2525571, 2543394 und 2580869 der Vereinigten Staaten von Amerika enthal ten.
Die Feldspule 39 der Kupplung ist mit der Batterie 1 über die Kontakte B-1 und B-2 eines Relais 41, einen Folgekontakt oder eine Modulationsstromsteuerung 43 vom Raupentyp, den Zündungsschalter 7 und die Erde verbunden. Die Stromsteuerung weist eine Reihe von Kontakten 42 auf, die unter sieh normalen Abstand haben und die nach einander durch die Bewegring einer Betäti- gungsvorrichtung 44 in Richtung auf die Kurzsehlusswiderst.andssegmente 40 geschlos sen werden können.
Die Betätigungsvorrich tung 44 ist wiederum mechanisch gekuppelt mit dem Gaspedal 46 des Motorfahrzeuges, so dass die Steuerung 43 in der angegebenen Richtung betätigt wird, wenn das (.xaspedal l=egen die Feder 48 gedrückt wird.
Die Betätigung der Kontakte B-1 und I3-2 wird gesteuert durch eine Spule B des Relais 41., welches mit der Batterie 1 durch einen Stromkreis verbunden ist, welcher den Zündungsschalter 7, die Umschaltvorrichtung 45, einen durch die Lage des Gaspedals ge steuerten Schalter 47 und die Erdleitung ent hält.
Die Umscha=ltvorrichtung 45 spricht an auf Anfang und Ende einer manuellen Einrück- bewegung eines gebräuchlichen Getriebeein- rückhebels eines Motorfahrzeuges. Der Schal ter 45 ist also normalerweise geschlossen, ans genommen während der Zeit vom Momente des Betätigungsbeginnes des Einrückhebels bis zum Loslassen.
Der Schalter 47 ist durch eine geeignete Betätigungsvorrichtung 44 mit dem Gaspedal 46 des Motorfahrzeuges so verbunden, dass die Schalterkontakte nur dann geschlossen wer den, wenn der Gashebel 46 aus der Leerlauf- stellrmg gedrückt wird. Ein U mlaufstromkreis, bestehend aus einem Widerstand R-1, einer mit dem Relais 37 verbundenen Relaishilfs- spule AA, Kontakten A-1 und dem Schalter 45 wird durch die Steuerung 43 angeordnet. Die Kontakte A--2 bilden einen Nebenschluss zum Schalter 47.
Ein Paar von Auslöschwider- ständen R-2 und R-3 wird mit den ent- gegengesetzten Enden der Kupplungsspule 39 verbunden. Diese beiden Widerstände R-2 und R-3 und Kontakte B-1 und B-2 bilden die Steuervorrichtung für die Auslöschung der Wirkung des remanenten Magnetismus in den Kupplungsgliedern, die mit der Erreger vorrichtung oder der Feldspule 39 verbunden sind.
Die drehzahlabhängige Schaltersteuerung der Fig. 4 soll -bei der Steuerung der Kupp lungsspule 39 mitwirken und ist ähnlich der in Fig. 1 dargestellten Steuerung bis auf den Umstand, dass sie die Hilfswicklung AA und einen einstellbaren Widerstand 49 einschliesst, der mit dein Gleichrichter 33 und der Relais spule A in Serie geschaltet ist.
Die in Fig. 4 dargestellte Einrichtung hat folgende Wirkungsweise: Bei geschlossenem Zündschalter 7 und geschlossenem Schalter 45 wird durch Niederdrücken des Gashebels der Schalter 47 und damit auch der Stromkreis öeschlossen, welcher die Relaisspule B von der Batterie 1 aus mit. Strom versorgt. Dadurch werden auch die Kontakte B-1, B-2 und der Stromkreis mit der Batterie 1, der Kupp- lungsspule 39 und dem Steuergerät. 43 ge schlossen.
Ein verstärktes Niederdrücken des Gashebels bewirkt eine '\#liderstandsver minde- rung im Steuergerät und damit eine Verstär kung des Stromes der Kupplungsspule 39, was zur Kupplung des Motors mit dem Getriebe führt. Bei automatisch geschaltetem Getriebe wird die Übersetzling nach Massgabe der Mo tordrehzahl automatisch verändert..
Bei Ge triebeschaltung von Hand wird die überset- zung von Hand: eingestellt und die Spule bei jeder Schalthebelbetätigung durch Öffnen des Schalters 45 ausser Strom gesetzt.
In jedem Fall werden aber immer dann, wenn die l1 o- tordrehzahl den vorausbestimmten zur Erre gung der Relaisspule 37 erforderlichen Wert überschreitet, die Kontakte A-1 und A--2 geschlossen. Die Kontakte A-2 vervollstän digen einen Haltestrom durch den Schalter 47, so Jass ein Freigeben des Gashebels bei Motor drehzahlen, die .den vorbestimmten Wert über schreiten, die Spule B nicht ausser Strom set zen wird (was andernfalls die Kupplungsspule 39 ausser Strom setzen würde).
Die Kontakte A-1 schliessen den Umleitungsstromkreis (ein schliesslich Widerstand R-1, Hilfswicklung AA und Schalter 45) über das Steuergerät 43, was bewirkt, dass die Freigabe des Gas hebels bei Motordrehzahlen oberhalb des vor- ausbestimmten Wertes den Strom durch die Spule 39 nicht unter einen Wert absinken las sen, der notwendig ist, um den passenden Kupplungsgrad aufrechtzuerhalten.
Ein Strom durch die Hilfswicklung < 1:1. vermindert das Differential des Relais 37. Unter Differential wird der Unterschied zwischen dem Potential am Relais 37 vor standen, welches erforderlich ist, um die Re laiskontakte bei wachsender Motordrehzahl zu betätigen und dem Potential, bei dem das Relais wieder ausser Betrieb gesetzt wird, bei Unterschreitung des vorbestimmten Wertes der Motordrehzahl.
Durch Erregung einer solchen in Serie geschalteten Hilfswicklung zwecks Erzeugung eines dem Feld der Spule _l entgegengesetzten Feldes werden die Kon takte A-1 und A-2 bei mindestens an nähernd demselben Spannungswert (über die Spule A) geöffnet, der anfänglich notwendig war, uni die Kontakte zu schliessen.
Es ist zu beachten, .dass bei vollständig niederge drücktem Gashebel (wobei der gesamte Wider stand des Steuergerätes 43 durch Neben Gschluss ausgeschaltet wird) kein Strom durch die Hilfswicklung A.1 fliessen wird. Dies ist unter gewissen Bedingungen wünschenswert. In jedem Fall ist die Differential -Wirkung der Hilfswicklung AA nur dann nützlich, wenn die Motordrehzahl unter ihren vorbe stimmten Wert gelangt.
Dies ist unwahrschein lich für den Fall, dass der Gashebel vollstän dig niedergedrückt isst. Die Hilfsspule steht nur dann unter Strom, solange die Kontakte A-1 und .1-2 geschlossen sind. Unter Ver wendung dieser Hilfswicklung können sehr billige Relais erhalten werden verglichen mit. jenen Relais, die im Hinblick auf ein geringes Differential entwickelt werden. Nach dem Abfallen der Motordrehzahl unter den vor ausbestimmten Wert werden die Kontakte A-1 und A-2 geöffnet.
Doch wird die Kupplungsspule 39 erregt bleiben, biss der Schalter 47 durch Niederdrücken des Gas pedals geöffnet wird oder bis der Schalter hebel 45 durch Beweglang des Schalterhebels geöffnet wird. Wenn einer dieser Schalter (bei Drehzahlen unterhalb des vorausbestimm ten Wertes) geöffnet. wird, so wird der Strom nach der Kupplung 39 durch Öffnen des Re lais 41. unterbrochen.
Der Widerstand 49 bewirkt. eine Zunahme oder Abnahme des Anspreelivermögens (ent sprechend dem Strom durch die Spule z1) des Relais 37, so dass der vorgegebene Wert. der 1@fotord.rehzalil, welcher das zur Betätigung der Kontakte A-1 und i.1-2 erforderliche Spannungsniveau erzeugt, passend variiert werden kann. Dieser einstellbare Widerstand kann am Motorfahrzeug so angebracht. wer den, dass er leicht. von Hand betätigt werden kann.
Ebenso kann die Grösse ,d-es Widerstan des 49 von der Stellung des Gashebels 46 ab hängig gemacht werden, indem der Arm des V\iderstandes 40 vermittels irgendeines Glie des mit dem Gashebel, wie in Fig. 4 darge stellt, verbunden wird.
Diese Anordnung ist besonders für Motorfahrzeuge mit autoinati- selier Getriebeschaltung in Abhängigkeit von der Motordrehzahl und der Gashebelstellung nützlich. Der Punkt, bei dem die Kontakte I1-1 und =I-2 betätigt. werden, ist dann eine Funktion sowohl der Motordrehzahl als auch der (;
ashebelstellung. In einem solchen Fall wird die Betätigung der Kontakte des Relais 37 mit fortschreitendem Gashebelaussehlag verzögert. Anderseits kann an Stelle einer Veränderlichkeit des Anspreehvermögens des Relais 37 vermittels des Widerstandes 49 (ent weder durch Betätigung von Hand oder in Verbindung mit der Gashebelstellung) der Betätignngspunkt dadurch verändert.
werden, (lass das Relais 37 mit Vielfaehspulen versehen wird, welche die Wirkung der Spulen .1. ver stärken oder absehwäclien sollen. Unter Ver- wenchng eines üblichen Sehaltersy stems kann da";
Aiispreelivermögeii des Relais 37 so ver ändert werden, dass die Kontakte .1-7 und in der einen Lage bei einem ersten vorgegebenen Wert. der llotordrehzah.l (bei einer eisten Kombination der Vielfaelispu- len) und in der andern Selialterlage bei einem zweiten vorgegebenen Wert der Motordrehzahl (bei einer zweiten Kombination der Vielfach- st)ulen) betätigt werden.
Um ein sehr rasches Auskuppeln und Aus löschen des remanenten Magnetismus zu er- möglielien, wird ein Steuergerät mit den Wi derständen R-2 und R-3 verwendet. Bei geöffneten Kontakten B-1 und B-2 wird ein umgekehrter Strom von der Batterie 1 über den Widerstand R-3, die Kupplungs spule 39 und den Widerstand R-2 erzeugt. Dieser Strom löscht. den in den Kupplungs- 0 <B>"</B> iedern zurückbleibenden Magnetismus aus.
Die Widerstände R-2 und R-3 sind ver- liältnismässig hoehohmig (verglichen mit dem Widerstand der Spule 39), so dass die von ihnen bei geschlossenen Kontakten B-1 und B-2 konsumierte Energie nur einige Pro- zeilte (z. B. 2-10%) der an die Spule 39 abgegebenen Energie beträgt.
Die Widerstände R-2 und, R-3 können weggelassen werden, wenn .die Wirkung der Remanenz in den Kupplungsgliedern ohne Be deutung ist oder wenn die Auskupplung auch ohne sie rasch erfolgt. Ein rasches Auskuppeln kann. auch dadurch bewirkt werden, dass ein Umkehrstrom durch die Spule 39 kurzzeitig nach dem öffnen der Kontakte B-1 und -\? zur Wirkung kommt.
Da von den erwähnten Konstruktionen verschiedene Varianten möglich sind, soll alles, was in der obigen Beschreibung enthalten und in den beiliegenden Zeichnungen dargestellt ist, im erklärenden und nicht im begrenzenden Sinne aufgefasst werden.