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Vorrichtung zum Steuern des Ein- und Ausrückens einer elektromagnetisch
betätigten Fahrzeugkupplung Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Steuein
des Ein- und Ausrückens einer elektromagnetisch betätigten Fahrzeugkupplung in Abhängigkeit
von der Antriebsmaschinendrehzahl, bei der in Reihe mit der Zündspule und dem zugehörigen
Unterbrecher die Primärwicklung eines weiteren Transformators liegt, dessen Sekundärwicklung
unter Verwendung zweier Gleichrichter impulsweise einen batteriegespeisten Leistungstransistor
steuert, in dessen Kollektor-Arbeitskreis die Kupplungswicklung der Fahrzeugkupplung
einbezogen ist.
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Eine bekannte Vorrichtung dieser Art ist in der französischen Patentschrift
1270 688 beschrieben. Bei der bekannten Schaltung werden an der Sekundärseite
des weiteren Transformators zwei Halbwellen mit entgegengesetzter Polarität zur
Steuerung des Leistungstransistors abgenommen, so daß nicht nur das Öffnen des Unterbrechers,
sondern auch dessen Schließen einen Stromimpuls im Leistungstransistor auslöst.
Der Nachteil dieser Vorrichtung besteht darin, daß bei rascherem Lauf der Antriebsmaschine
der Leistungstransistor Stromimpulse in kürzeren zeitlichen Abständen an die Kupplungswicklung
abgibt, wobei jedoch die einzelnen Stromimpulse ebenfalls kürzer sind. Dies bedeutet,
daß bei steigender Drehzahl der Antriebsmaschine der Strom in der Kupplungswicklung
langsamer als erwünscht ansteigt. Insbesondere erreicht der Transistorstrom bei
höherenAntriebsmaschinendrehzahlen nur langsam seinen Maximalwert. Außerdem ist
der Strom niemals ein konstanter Gleichstrom, sondern wird in Abständen unterbrochen.
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Aus der französischen Patentschrift 1245 117 ist eine
weitere Vorrichtung zum Steuern einer elektromagnetisch betätigten Fahrzeugkupplung
bekannt, bei der jedoch der weitere Transformator mit dem Unterbrecherstromkreis
weder in Reihe noch dazu parallel geschaltet ist. Vielmehr ist bei der bekannten
Schaltung ein Widerstand mit dem Unterbrecher und der Zündspule in Reihe geschaltet,
der zwangläufig verhältnismäßig große Verluste bewirkt, da er mit Rücksicht auf
die Schwellenspannung für den parallelgeschalteten Vorstufentransistor nicht zu
klein gewählt werden darf. Die Anordnung ist weiterhin sehr temperaturempfindlich
und arbeitet mit geglätteter Gleichspannung, so daß die Kupplung von einem mehr
oder weniger großen Gleichstrom durchflossen wird. Eine derartige Betriebsweise
bringt erhebliche thermische Belastungen für die Transistoren mit sich.
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Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, die an sich mangelhafte
Regelfähigkeit bekannter Anordnungen zu vervollkommnen, wobei insbesondere der thermischen
Belastung der Transistoren Beachtung geschenkt wird.
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Sie ist dadurch gekennzeichnet, daß die Sekundärwicklung an einer
Reihenschaltung des einen Gleichrichters,-einesKondensators und des weiterenGleichrichters
derart liegt, daß sich lediglich bei jeder öffnung des Unterbrechers eine plötzliche
Aufladung des Kondensators und damit eine entsprechende Sperrungeines mit seiner
von Emitter und Basis gebildeten Steuerstrecke, an diesem Kondensator liegenden
Vorstufentransistor ergibt, wobei der Kondensator zwecks vom Unterbrecher unabhängiger
und bei niedriger und mittlerer Drehzahl völliger, bei höherer Drehzahl nur teilweiser
Entladung nach jedem Stromstoß der Sekundärwicklung über einen Regelwiderstand mit
entgegengesetzter Polung an die Batterie angeschlossen ist, und daß der Leistungstransistor
zwecks öffnens bei sperrendem Vorstufentransistor und umgekehrt bezüglich seiner
Basis an den Kollektor und den Begrenzungswiderstand des Vorstufentransistors sowie
bezüglich seines Emitters an den Verbindungspunkt zwischen dem weiteren Gleichrichter
und der Sekundärwicklung angeschlossen ist.
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Bei der erfindungsgemäßen Schaltung werden Stromimpulse konstant-er
Zeitdauer erzeugt, und zwar mit einer zeitlichen Folge, die der Antriebsmaschinendrehzahl
entspricht. Die therinischeBelastung der Transistoren ist denkbar gering, da sie
im Schalterbetrieb
arbeiten. Bei steigender Antriebsmaschinendrehzahl
folgen die Stromimpulse so rasch aufeinander, daß sich der Kondensator nicht mehr
voll entlädt, so daß in diesem Betriebszustand derLeistungstransistor,einen ununterbrochenen
Gleichstrom maximaler Stärke, durchläßt.
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In den Zeichnungen ist ein in der nachfolgenden Beschreibung näher',erläutertes
Ausführungsbeispiel der Vorrichtung nach der Erfindung dargestellt, und zwar zeigt
F i g. 1 ein Gesamtschaltbild einer Vorrichtung gemäß a der Erfindung, F
i g. 2 bis 6 Arbeitsdiagrarnme, F i g. 7 eine schematische
Darstellung der Teile der Vorrichtung nach der Erfindung in einem Kraftfahrzeug.
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Die Vorrichtung nach der Erfindung wird nachfolgend in Verbindung
mit Fig. 1 beschrieben.
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Der positive Pol einer Gleichstromquelle 1, die im allgemeinen
die Fahrzeugbatterie ist, isi über einen Zündschalter 2 und eine Leistungsdiode
3 mit dem Emitter 4 eines pnp-Leistungstransistors 5 verbunden, dessen
Kollektor 6 mit dem negativen Pol der Gleichstromquelle über einen Schalter
54 und die Kupplungswicklung 7 der elektromagnetisch betätigten Kupplung
Verbindung hat, deren Kupplungsplatten 8
und 9 symbolisch dargestellt
sind, wobei die treibende Kupplungsplatte mit der Arbeitsmaschine verbunden ist,
während die getriebene Kupplungsplatte mit den Fahrzeugrädern -über ein Wechselgetriebe
verbunden ist. Ein Widerstand 55 und ein Kondensator 56, die beide
ziemlich niedrige Werte haben, befinden sich in Parallelschaltung zur Kupplungswicklung
7. Zwischen dem Kollektor 6 und dem negativen Pol der Gleichstromquelle
1 sind in Reihenschaltung eine Diode 10 und ein Widerstand
11 angeordnet, dessen Wert bei der Größenordnung des Widerstandes der Kupplungswicklung
7 liegt und beispielsweise doppelt so groß ist, wobei die Kathode der Diode
10 mit dem Kollektor 6 des Leistungstransistors 5 verbunden
ist. Die Basis 12 des Leistungstransistors 5 ist einerseits mit dem Kollektor
13 eines pnp-Vorstufentransistors 14 verbunden und andererseits mit dem negativen
Pol der Gleichstromquelle 1 über einen Begrenzungswiderstand 15 und
einen Schalter 16, der nur offen ist, wenn sich das Wechselgetriebe im Leerlauf
befindet, während der Emitter 17 des Vorstufentransistors 14 mit dem positiven
Pol der Gleichstromquelle über den Zündschalter 2 verbunden ist. In Parallelschaltung
zur Basis-Emitter-Strecke des Leistungstransistors 5 und zur Leistungsdiode
3 ist ein Ableitwiderstand 18 angeordnet.
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Ein Stabilisierungswiderstand 20 von sehr geringem Wert verbindet
die Basis 19 des Vorstufentransistors 14 mit der positiven Klemme eines Kondensators
21, dessen negative Klemme mit dem Emitter 17
verbunden ist und an dessen
Klemmen ein Ableitwiderstand 22 angeschlossen ist. Die positive Klemme des Kondensators
21 ist ferner mit der Kathode einer Diode 23 verbunden, deren Anode mit dem
Emitter 4 des Leistungstransistors 5 über eine feindrahtige Sekundärwicklung
24 eines Transformators 25 verbunden ist, deren dickdrahtige Primärwicklung
26 von dem Primärstrom der Zündspule 27 des Fahrzeuges durchflossen
wird, wobei ein mit der Kurbelwelle, der Antriebsmaschine verbundener Unterbreeher
28 und ein Schutzkondensator 29 vorgesehen sind. An die Klemmen der
feindrahtigen Sekundärwicklung 24 ist ein Kondensator 30 angeschlossen. Das
eine Ende der Primärwicklung 26 ist mit dem Zündschalter 2 verbunden, während
das eine Ende der Sekundärwicklung 24 mit dem Emitter 4 verbunden ist.
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Ein Widerstand 31, der mit dem positiven Pol der Gleichstromquelle
1 über den Zündschalter 2 verbunden ist, speist den gemeinsamen Punkt von
zwei Hilfswicklungen 32 und 33, die hintereinander gleichsinnig gewickelt
sind. Das eine Ende der Hilfswicklung 32 ist mit dem negativen Pol der Gleichstromquelle
1 verbunden, während das eine Ende der Hilfswicklung 33 mit verschiedenen
Impedanzen durch einen Satz von Schaltarmen 34, 35, 36 und 37
verbunden
werden kann. Der Schaltarm 34, der mit dem Gaspedal 38 verbunden ist, liegt
bei freigegebenem Gaspedal auf einem festen Kontakt 39, während er bei einem
fühlbaren Eindrücken des Gaspedals auf einem Kontakt 40 liegt. Die Schaltarme
35 und 36 werden durch einen Fliehkraftregler 41 in Abhängigkeit von
der Fahrzeuggeschwindigkeit betätigt, wobei der Fliehkraftregler von der Abtriebswelle
des Wechselgetriebes angetrieben wird. Im Stillstand oder bei geringer Geschwindigkeit
bis etwa 15 km/h liegen die Schaltarrae 35 und 36 auf den festen
Kontakten 42 und 43, während sie bei einer höheren Geschwindigkeit auf den Kontakten
44 und 45 aufliegen. Der Schaltarm 37, der mechanisch durch Reibung oder
auch magnetisch in Abhängigkeit von dem relativen Drehsinn der Kupplungsplatten
8
und 9 betätigbar ist, verbindet, wenn die Drehzahl der getriebenen
Kupplungsplatte 9 höher ist als die Drehzahl der normalerweise treibenden
Kupplungsplatte 8, den negativen Pol der Gleichstromquelle 1
mit dem
Ende der Hilfswicklung 33 über einen Kondensator 46, zu dem ein Widerstand
47 parallel geschaltet ist.
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Von einem dem Schaltarm 37 und den parallelgeschalteten Kondensator
46 und Widerstand 47 Cremeinsamen Punkt gehen zwei Verbindungen aus, von denen die
eine unmittelbar zum Kontakt 40 führt, während die andere mit dem Kontakt 45 über
einen Widerstand 48 von mittlerem Wert verbunden ist. Der Kontakt 43, auf dem bei
niedriger Fahrzeug-Oreschwindigkeit der Schaltarin 36 aufliegt, ist einerseits
mit der positiven Klemme des Kondensators 21 über einen Reorelwiderstand 49 verbunden
und andererseits mit dem Emitter 17 über einen nicht polarisierten Kondensator
51 von hohem Wert in Reihenschaltung mit einem Begrenzungswiderstand
50 von sehr niedrigem Wert. Die Getriebeschalteinrichtung, die durch den
Schalthebel 57 dargestellt ist, wirkt gleichzeitig auf den mit der Kupplungswicklung
7 in Reihe geschalteten Schalter 54 und auf den Kontaktgeber 58, der
sich in Parallelschaltung zum Kontakt 43 befindet, der durch die Fahrzeuggeschwindigkeit
gesteuert wird. Während des Gangwechsels ist der Schalter 54 geöffnet und der Kontaktgeber
58 ge-
schlossen. Nach dem Gangwechsel ist der Schalter 54 geschlossen und
der Kontaktgeber 58 offen. '
Nachstehend wird die Wirkungsweise mit
Hilfe der Strom- und Spannungsoszillogramme beschrieben, die an verschiedenen Punkten
des in F i g. 1
gezeigten Schaltschemas abgenommen und in F i g. 2
durch die Kurven2a, 2b, 2c, 2d, 2e, 2f, 2g in Abhängigkeit
von der Zeit dargestellt sind.
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Wenn die Antriebsmaschine sich im Stillstand befindet, findet bei
geschlossenem Zündschalter 2,
geschlossenen Schaltern
16 und 54, sowie auf dem Kontakt 43 anfliegendem Schaltarm 36 und
bei in einer beliebigen Stellung befindlichem Unterbrecher 28 sowie Schaltannen
34 und 37 in der Primärwicklung 26 keine Stromveränderung statt und
wird in der Sekundärwicklung 24 keine Spannung induziert, so daß keine gleichgerichtete
Spannung am Kondensator 21 auftritt. Durch den Strom der im Regelwiderstand 49 und
im Stabilisi#erungswiderstand 20 fließt, wird der Vorstufentransistor 14 leitend.
Der Stabilisierungswiderstand 20 verhindert hochfrequente Schwingungen des Vorstufentransistors
14. Der Wert des Regelwiderstandes 49 ist so gewählt, daß ein starker Kollektorstrom
fließt und durch den Spannungsabfall im Begrenzungswiderstand 15 die Spannung
zwischen dem Kollektor 13 und dem Ernitter 17 auf einen sehr niedrigen
Wert mit einem großen Sicherheitsspielraum gebracht wird. Diese Spannung zwischen
dem Kollektor 13 und dem Emitter 17 liegt weit unter derjenigen, die
zur Polarisation der Strecke zwischen der Basis 12 und dem Emitter 4 des Leistungstransistors
5 und der Leistungsdiode 3, die in Reihe geschaltet sind, erforderlich
ist. Der Leistungstransistor 5 ist daher gesperrt, so daß kein Strom in der
Kupplungswicklung 7 fließt.
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Wenn sich das Wechselgetriebe in der Leerlaufstellung befindet, hat
das öffnen des Schalters 16 das gleiche Ergebnis, unabhängig von dem Zustand
des Vorstufentransistors 14, da durch den Ableitwiderstand 18 gewährleistet
ist, daß die Basis 12 des Leistungstransistors 5 auf dem positiven Potential
der Gleichstromquelle 1 gehalten wird, das stärker positiv als der Emitter
4 ist.
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Wenn die Antriebsmaschine läuft, wird der Strom des Unterbrechers
28 periodisch unterbrochen. Der Strom, der durch die Primärwicklung
26 fließt und der auch durch die Primärwicklung der Zündspule 27
fließt,
läßt sich durch die Form der Kurve 2a der F i g. 2 darstellen. Beim Schließen
F des Unterbrechers 28 tritt der Strom progressiv auf, um beim Unterbrechen
R von Schwingungen begleitet zu verschwinden. In den Hilfswicklungen 32 und
33 werden beträchtliche Spannungen induziert, wenn das Ende der Hilfswicklung
33 nicht durch den Satz von Schaltannen 34, 35, 36 und 37 an
Dämpfungswiderstände angeschaltet ist. Dies ist im Augenblick des Anfahrens (eingerückter
Gang, gedrücktes Gaspedal) der Fall. Da die Geschwindigkeit gering ist, liegen die
Schaltarine 35 und 36 auf den Kontakten 42 und 43 auf, während der
Schaltarm 34 auf dem Kontakt 40 aufliegt und der Schaltarin 37 geöffnet ist,
so daß das Ende der Hilfswicklung 33 isoliert ist. Unter diesen Bedingungen
hat das Oszillogramm der Spannung an den Klemmen der Sekundärwicklung 24 die durch
die Kurve 2b dargestellte Form. Die Sekundärstromstöße, die allein von der
Diode 23 durchgelassen werden, laden den Kondensator 21 entsprechend der
Form der Kurve 2 c auf, wobei die der Unterbrechung im Primärkreis entsprechenden
Halbphasen einerseits durch die Wirkung des Kondensators 30 und andererseits
auf Grund des Lenzsehen Gesetzes durch die Wirkung des sich mit der Gleichstromquelle
und der vormagnetisierenden Hilfswicklung 32 in Reihenschaltung befindlichen
Widerstandes 31 verlängert werden. Der kontinuierliche Fluß durch diese Hilfswicklung
ermöglicht, da er dem Fluß der Primärwicklung 26 enigegengesetzt ist, daß
der magnetische Kreis in einen Zustand optimalen Wirkungsgrades für die übertragung
der Wechselstromkomponente auf die Ladespannung des Kondensators 21 gebracht werden
kann, und insbesondere die Herabsetzung des Einflusses der Veränderungen des Ohmschen
Widerstandes der Zündspule bei der Erwärmung der Antriebsmaschine auf ein Mindestmaß.
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Da der Schaltarm 36 infolge der geringen Fahrzeuggeschwindigkeit
auf dem Kontakt 43 liegt, wird durch den Regelwiderstand 49 der Kondensator 21 um
so rascher entladen, als zur Ladespannung des Kondensators 21 noch die Spannung
der Gleichstromquelle 1 hinzukommt.
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Wenn durch diese Entladung die Spannung des Kondensators 21 umgekehrt
wird, wird die Basis-Emitter-Strecke des Vorstufentransistors 14 leitend, so daß
keine weitere Entladung mehr stattfinden kann. Die Exponentialkurve der Entladung,
die auf diese Weise begrenzt ist, schließt sich durch einen Wendepunkt an den waagerechten
Teil der Kurve 2c durch das Inwirkungtreten der Basis-Emitter-Strecke an. Dieser
Wendepunkt ermöglicht, daß im Transistorverstärker besonders steile Anstiegsflanken
erzielt werden.
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Der Ableitwiderstand 22 entlädt den Kondensator 21 ebenfalls, spielt
jedoch, da er einen verhältnismäßig hohen Wert hat und nur der Spannung des Kondensators
21 ausgesetzt ist, nur eine sekundäre Rolle, was nachfolgend näher erläutert wird.
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Bei jeder Unterbrechung des Unterbrechers 28
wird die Basis-Emitter-Strecke
des pnp-Vorstufentransistors 14 durch den positiven Spannungsanstieg der in der
Kurve 2c sichtbar ist, nichtleitend gemacht, so daß kein Strom mehr im Kollektor
13
fließt. Bei geschlossenem Schalter 16 würde sich das Potential des
Kollektors 13 mit demjenigen der negativen Klemme der Gleichstromquelle
1 ohne das Vorhandensein der Basis-Emitter-Strecke des Leistungstransistors
5 und der Leistungsdiode, 3 vereinigen, die leitend gemacht worden
sind und die Veränderung des Potentials begrenzen. Die Kurve 2d
stellt das
Potential des Kollektors 13 mit Bezug auf den Emitter 17 dar, wobei
der Vorstufentransistor 14 in dem schraffierten Teil außerhalb der Stromanstiege
leitend ist.
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Wenn die Basis-Emitter-Strecke des Leistungstransistors leitend ist,
fließt im Kollektorkreis bei geschlossenem Schalter 54 Strom. Der Begrenzungswiderstand
15 ist so gewählt, daß unter diesen Bedin-Clungen die Spannung des Kollektors
6 auf das Sättigungspotential gebracht wird, was durch die schraffierte Zone
der Kurve 2 e angegeben ist, welche die Entwicklung des Potentials zwischen dem
Kollektor 6 und dem positiven Pol der Gleichstromquelle 1 darstellt.
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Bei jedem öffnen des Unterbrechers 28 nimmt der Strom des Kollektors
6, der durch die Kurve 2f darstellt ist, progressiv nach einem Gesetz zu,
das durch das Verhältnis LIR der Kupplungswicklung 7 bestimmt wird, und fällt
plötzlich ab, wenn der Kondensator 21 entladen wird. Da der Leistungstransistor
5 nicht mehr leitend ist, fließt der Strom in der Kupplungswicklung
7 jedoch wegen des Widerstandes 11 und der Diode 10, die nunmehr
im Leitungssinne beeinflußt wird, weiterhin in der gleichen Richtung, so daß die
Kupplungswicklung durch ihre Selbstinduktion als Generator wirkt. Da das Verhältnis
LIR durch das Wirksamwerden des Widerstandes
11 kleiner
ist als vorher, nimmt der Strom in der Kupplungswicklung rascher ab, als er während
der Leitungsperiode des Leistungstransistors 5 zuge-nommen hat. Die
Kurve2g stellt den Aufbau des Stromes in der Kupplungswicklung7 dar, während die
Spannungsspitzen zwischen dem Kollektor 6 und dem positiven Pol der Gleichstromquelle
1 bei der Unterbrechung des Stromes im Leistungstransistor 5
durch
die Kurve 2 e dargestellt sind.
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Da die Anstiege der positiven Ladespannung des Kondensators 21, welche
durch die Kurve 2c in F i g. 2 dargestellt und in F i g. 3 für von
I nach III zunehmende Antriebsraaschinendrehzahlen aufgetragen sind, von annähernd
konstanter Dauer und in ihrer Zahl proportional der Antriebsmaschinendrehzahl sind,
nimmt das Verhältnis der Leitungszeit des Leistungstransistors 5 zur Gesamtzeit
nüt der Antriebsmaschinendrehzahl zu. Der mittlere Strom in der Kupplungswicklung
7 ist wegen der Anordnung des Widerstandes 11 im Entladungskreis der
Kupplungswicklung während der Leitungsperioden des Leistungstransistors
5 nicht proportional der Antriebsmaschinendrehzahl. Da dieser Widerstand
die Zeitkonstante bei der Entladung herabgesetzt, hat der Strom in der Kupplungswicklung
in der Tat die Zeit, sich bei geringen Antriebsmas'chinendrehzahlen zwischen zwei
Leitungsperioden des Lcistungstransistors 5 im wesentlichen zu annullieren,
was eine Herabsetzung des mittleren Stroms ergibt. Die Verwendung einer niedrigeren
Zeitkonstante bei der Aufladung als bei der Entladung ist ein bekanntes Verfahren.
Wenn die Antriebsmaschinendrehzahl zunimmt, nähern sich die in F i g. 3 dargestellten
Stromanstiege einander an, so daß der Strom in der Kupplungswicklung nicht mehr
die Zeit hat, sich zwischen zwei Leitungsperioden des Leistungstransistors
5 zu annullieren, so daß der mittlere Strom rascher ansteigt als das Verhältnis
»Leitungszeit/Gesamtzeit«. Bei erhöhter Drehzahl der Antriebsmaschine sind die Entladungen
des Kondensators 21 beim Auftreten neuer Ladungen nicht beendet. Seine Spannung
nimmt die in F i g. 3 durch die Linie III dargestellte Kurve an, so daß der
Vorstufentransistor 14 ständig gesperrt ist, wodurch der Leistungstransistor
5 ständig leitend gemacht wird. Der Strom in der Kupplungswicklung
7 erreicht seinen Höchstwert, der durch den Ohmschen Spannungsabfall und
durch den Spannungsabfall im Leistungstransistor 5 und in der Diode
3 begrenzt wird. Der Strom in der Kupplungswicklung 7 hat in Abhängigkeit
von der Antriebsmaschinendrühzahl die Kurve Cl, die in F i g. 4 dargestellt
ist.
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Die Drehzahl N2 der Antriebsmaschine, bei welcher bei a. das
Strommaximum. 2 erreicht wird, läßt sich leicht mit Hilfe des Regelwiderstandes
49 einstellen, während die Konkavität der Kurve unabhän-gig von der vorangehenden
Einstellung dadurch dosiert werden kann, daß der Widerstand 11 verändert
wird. Im Falle einer Anfahrkupplung nimmt bei einem Versuch bei angezogener Bremse
und voll eingedrücktem Gashebel die Antriebsmaschine eine Drehzahl N, an,
die einem Strom I, entspricht und bei der sich das Antriebsmaschinendrehmoment und
das Widerstandsmoment der Kupplung am Punkt a. ausgleichen.
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In der Praxis findet, da der Widerstand 11 auf einen Wert festgelegt
ist, der zwischen dem Eineinhalbfachen und Zweifachen des Wertes des Widerstandes
der Kupplungswicklung 7 liegt, die Einstellung des Widerstandes 49 auf den
Punkt al statt, um Streuungen zu vermeiden.
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Um das Kriechen des Fahrzeuges im Stillstand (freigegebenes Gaspedal,
Antriebsmaschine im Leerlauf oder beim Anlassen, ein Gang eingerückt) zu vermeiden,
stellt der Schaltarm 34, der mit dem Gaspedal 38 verbunden ist, eine, direkte
Verbindung zwischen dem Ende der Hilfswicklung 33 am Anfang der Hilfswicklung
32 über den Kontakt 39, den Schaltarm 35 und den Kontakt 42
her, die bei geringer Geschwindigkeit des Fahrzeuges geschlossen sind. Ein großer
Teil der vom Transformator 25 abgegebenen Wechselstromleistung wird daher
durch die Hiltswicklungen 32 und 33 in Kurzschluß aufgenommen, wodurch
die Amplitude der Ladestromspitzen des Kondensators 21 und das Verhältnis »Leitungszeit/Gesamtz-eit«
für den Leistungstransistor5 stark verringert werden. Die Kurve C 4 der Stromstärke
in der Kupplung, welche in Abhängigkeit von der Antriebsmaschinr,ndrehzahl unter
diesen Bedingungen erhalten wird, ist in F i g. 4 dargestellt.
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Sobald das Fahrzeug nach dem Anfahren eine Geschwindigkeit von etwa
15 km/h (die etwas niedriger als der niedrigste übersetzungsgang zu wählen
ist) erreicht, werden durch den Fliehkraffregler 41 die Schaltarme 35 und
36 auf die Kontakte, 44 und 45 bewegt, was die folgenden Veränderungen zur
Folge hat: Die Unterbrechung der Verbindung des Kontaktes 42 mit dem Schaltarm
35 verhindert das K-urzschließen der Hilfswicklungen 32 und
33, selbst bei freigegebenem Gaspedal, so daß die Kurve C4 nicht mehr erhalten
wird.
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Durch die Unterbrechung des Kontaktes 43 mit dem Schaltann
36 wird die Rückführung zum negativen Pol des Regelwiderstandes 49 aufgehoben
und damit die Entladung des Kondensators 21 verringert, die nunmehr allein über
den Widerstand 22 erfolgt, dessen Einfluß gegenüber dem Regelwiderstand 49 gering
ist. Der Kondensator 51 verlängert zeitlich die Wirkung der Verbindung des
Kontaktes 43 mit dem Schaltarm. 36, indem er sich allmählich entlädt und
sich dann im umgekehrten Sinn unter der Wirkung der Aufladungen des Kondensators
21 auflädt. Sobald die Basis 19 des Vorstufentransistors 14 aufhört, ausreichend
polarisiert zu sein, nimmt der Strom im Kollektor 13 ab, während die
Spannung »Kollektor 13-Emitter ]L7« zunimmt. Da die Basis-Emitter-Strecke des Leistungstransistors
5 ausreichend polarisiert ist, nimmt der Strom im Kollektor 6 progressiv
zu. Wenn der Kondensator 51 entladen ist, hat der in der Kupplungswicklung
7 fließende Strom unabhän-gig von der Drehzahl der Antriebsmaschine
seinen Höchstwert erreicht.
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Während der übergangsperiode, welche auf das öffnen der Verbindung
des Kontaktes 43 mit dem Schaltarm 36 folgt, ist der Strom in der Kupplungswicklung
gleichzeitig eine Funktion der Zeit und der Antriebsmaschinendrehzahl, da jeder
Ladeanstieg des Kondensators 21 zur Entladung des Kondensators 51 beiträgt.
Das öffnen der Verbindung des Kontaktes 43 mit dem Schaltarm 36 hat im allgemeinen
zusätzlich zur Wirkung, daß der Schaltarin 36
auf dem Kontakt45 aufliegt,
so daß die Hilfswicklungen 32 und 33 bei gedrücktem Gaspedal mit dem
dämpfend wirkenden Widerstand 48 in Verbindung stehen, so daß eine Kurve
C2 für das Verhältnis
»Antri-ebsmaschinendrehzahl/Stromstärke
' in der Kupplung« erzielt werden kann, welche in F i g. 4 zwischen
Ci und C4 liegt.
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Unter der Wirkung des Parameters »Zeit«, durch den der Strom progressiv
verstärkt wird, bis er den Höchstwert erreicht, wird diese Kurve wieder aufgerichtet,
wobei sie die Form der Kurve C2' (F i g. 4) annimmt, die an der Kurve
C, in einer Höhe ansetzt, welche von der Antriebsmaschinendrehzahl abhängt.
Die Kurve CJ ist sozusagen gegenüber der Kurve C,
gedämpft.
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Die Arbeitsweise der Verzögerungs- und Dämpfungsvorrichtung (unter
der Wirkung eines Kontaktes, der auf die Fahrzeuggeschwindigkeit bei einer Geschwindigkeit,
die niedriger ist als die Geschwindigkeit im ersten Gang, anspricht) ermöglicht
einerseits das Erzielen aller übersetzungsverhältnisse mit einer gedämpften Charakteristik
einschließlich der Rückführung zum am stärksten ins Langsame übersetzten übersetzungsverhältnis
und andererseits das Andrehen der Antriebsmaschine durch das schiebende Fahrzeug
beim Versagen des Anlassers oder bei einem unbeabsichtigten Abwürgen. In der Tat
reicht beim Fehlen von Aufladungen des Kondensators 21 nach dem öffnen der Verbindung
des Kontaktes 43 mit dem Schaltarm 36 der Widerstand 22 aus, um das Potential
der Basis 19 auf einen solchen Wert festzulegen, daß der Vorstufentransistor
14 nach der Entladung des Kondensators 51 in den Begrenzungswiderstand
50, den Regelwiderstand 49, den Ableitwiderstand 22 und die Emitter-Basis-Strecke
des Vorstufentransistors nichtleitend wird. Der Strom in der Kupplungswicklung nimmt
unter diesen Bedingungen progressiv auf seinen Höchstwert nach einer Verzögerung
zu, die von dem Sicherheitsspielraum abhängt, mit welchem der Regelwiderstand 49
den Vorstufentransistor 14 während der Leitungsperiode zur Sättigung treibt. F i
g. 5
zeigt, wie sich in Abhängigkeit von der Zeit der Strom in der
Kupplungswicklung nach dem öffnen der Verbindung des Kontaktes 43 mit dem Schaltarm
36 bei Antriebsmaschinendrehzahlen verändern würde, die von der Kurve H,
zur Kurve H, zunehmen, wobei die Kurve H, einer Antriebsmaschinendrehzahl
Null entspricht. Für den dämpfend wirkenden Widerstand 48 ist ein höherer Wert angenommen.
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Beim Gangwechsel muß die Kupplungswicklung 7
sehr rasch abgeschaltet
und die Verzögerungsvorrichtung durch erneute Aufladung des Kondensators
51 von neuem arbeitsfähig gemacht werden. Für die.-sen Zweck ist der Getriebeschalthebel
57 einerseits mit dem Schalter 54 gekuppelt, der'den Stromkreis der Kupplungswicklung
7 während des Gangwechsels unterbricht, und andererseits mit dem Kontaktgeber
58, durch den der Kondensator 51 über den Begrenzungswiderstand
50 neu aufgeladen wird. Nach dem Gangwechsel hat das öffnen des Kontaktgebers
58
und das Schließen des Schalters 54 zur Folge, daß in der Kupplungswicklung
ein Strom fließt, der von der Antriebsmasdhinendrehzahl und von der Zeit abhängt,
wobei (wie beim öffnen der Verbindung des Kontaktes 43 mit dem Schaltarin
36) das erneute Einrücken der Kupplungsplatten 8 und 9 sehr
progressiv vor sich geht. Die Weichheit des Wiedereinrückens ist durch den dämpfend
wirkenden Widerstand 48 einstellbar, der für jeden Getriebegang in einer Weise verschieden
gewählt werden kann, die in F i g. 1 der übersichtlicheren Darstellung halber
nicht gezeigt ist. Wenn die Antriebsmaschine beim Gangwechsel in unbeabsichtigter
Weise abgewürgt wird, wird die. Antriebsmaschine nach Abschluß des Schaltvorganges
durch die Verzögerungsvorrichtung wieder angedreht.
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Das Zurückgehen auf einen niedrigeren Gang, das bei geschlossenem
Kontakt 37 erfolgt (da die angetriebene Kupplungsplatte 9 sich schneller
dreht als die normalerweise treibende Kupplungsplatte 8),
kann auf zweierlei
Weise geschehen, je nachdem das Gaspedal freigegeben oder gedrückt ist.
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Im ersteren Falle handelt es sich darum, ein gleichzeitig rasches
und weiches Einkuppeln zu erzielen, da das durch die Kupplung zu übertragende Drehmoment
auf einen Bruchteil seines Höchstwertes begrenzt ist. Da durch das Schließen des
Kontaktes 37
an die Klemmen der Hilfswicklungen 32 und 33 der
Kondensator 46 angeschaltet worden ist, zu dem der Widerstand 47 parallel geschaltet
ist, erhält dieKennlinie Stromstärke/Antriebsmaschinendrehzahl den durch die Kurve
C" dargestellten Verlauf, wobei der Ansatzpunkt für die Stromstärke am Beginn der
Verzögerung liegt. Die Kurve C, zeigt ihren Höchstwert in der Nähe der Leerlaufdrehzahl
der Antriebsmaschine, oder, besser noch, bei geringfügig höheren Drehzahlen, während
die Kurve bei höheren Drehzahlen abfällt, wobei die durch den Kondensator entnommene
Energie mit der Frequenz zunimmt. Bei niedrigen Drehzahlen ermöglichen eine Resonanzwirkung
und die Verlängerung der Aufladezeit des Kondensators das Erzielen einer höheren
Stromstärke als bei der Anfahrkurve Ci. Im abfallenden Teil der Kurve tritt ein
Gleichgewicht zwischen der Fahrzeuggeschwindigkeit und der Antriebsmaschinendrehzahl
ein, was ein vorübergehendes Verweilen in der Kurve Stromstärke/Zeit, die bei
G in F i g. 6 dargestellt ist, ergibt. Nach Ablauf der Verzögerungszeit
nimmt der Strom seinen Höchstwert an.
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Im zweiten Fall, in welchem das Gaspedal nach dem Schalten des niedrigeren
Ganges gedrückt wird, ist es unerläßlich, daß die Antriebsmaschine in ihrer Drehzahl
frei beschleunigt werden kann, bis sie die Fahrzeuggeschwindigkeit einholt. Um dieses
Ergebnis zu erzielen, schließt der Schaltarm 34, welcher bei gedrücktem Gaspedal
auf dem Kontakt 40 aufliegt, den durch den Widerstand 47 parallelgeschalteten Kondensator
46 kurz. Die Hilfswicklungen 32 und 33
sind daher über den Kontakt
37 kurzgeschlossen, so daß die Kurve C4 für das Verhältnis Stromstärke/ Antriebsmaschinendrehzahl
in F i g. 4 gilt. Die Antriebsmaschine, die durch die Kupplung wenig gebremst
wird, erfährt einen raschen Anstieg seiner Drehzahl. Wenn die Drehzahl der normalerweise
treibenden Kupplungsplatte 8 höher wird als diejenige der getriebenen Kupplungsplatte
9, öffnet sich der Kontakt 37, wodurch wieder die Kurve
C, der F i g. 4 erhalten wird, da der Schaltarm 36 auf dem
Kontakt 45 liegt. Unter der doppelten Wirkung der Antriebsmaschinendrehzahl und
der Verzögerung erhält die Entwicklung des Stromes in Abhängigkeit von der Zeit
den Verlauf der Kurve K (F i g. 6) während des Schließens des Kontaktes
37 und dann nach dem öffnen den durch die Kurve J (F i g. 5)
gezeigten Verlauf.
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Die vorangehend in Verbindung mit pnp-Transistoren beschriebene Vorrichtung
ist auch mit npn-Transistoren verwendbar, wenn die Polaritäten der
Stromquelle
und eine entsprechende Schaltung der Dioden und des Transformators vorgesehen werden.
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Fig.7 zeigt in schematischer Weise die Anordnung der Hauptelemente
bei einem Fahrzeug mit im Heck angeordneter Antriebsmaschine. Die Kupplung, deren
Kupplungswicklung 7 und deren Kupplungsplatten mit 8 und
9 bezeichnet sind, wird von der Gleichstromqueffel über den Leistungstransistor5
gespeist, welcher durch die von der Primärwicklung 26 in Reihenschaltung
mit der Zündspule27 und dem Unterbrecher28 aufgenommenen Impulse gesteuert wird.
Das Gaspedal 38 betätigt den Schaltarm34, der bei freigegebenem Gaspedal
auf dem Kontakt39 liegt und bei gedrücktem Gaspedal auf dem Kontakt 40. Die Bewegungsabnahme
für die auf die Fahrzeuggeschwindigkeit ansprechende Vorrichtung (Fliehkraftregler
41) geschieht an einer mit den Fahrzeugrädern.verbundenen Welle.