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Vorrichtung zum Verhüten des unzeitgemäßen Einschaltens von elektrischen
Andrehmotoren füi Brennkraftmaschinen Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung
zum Verhüten des unzeitgemäßen Einschaltens von elektrischen Andrehmotoren für Brennkraftmaschinen,
insbesondere auf Kraftfahrzeugen, mit einem durch den im Ansaugrohr der Brennkraftmaschine
zwischen der Drosselklappe und den Zylindern herrschenden Unterdruck gesteuerten
Schalter, der im Stromkreis der Einzugs- und der Haltewicklung eines Magnetschalters
für den Andrehmotor liegt.
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Die bekannten Vorrichtungen, die das unzeitgemäße Einschalten des
Andrehmotors durch den im Ansaugrohr der Maschine herrschenden Unterdruck oder den
von der Maschine erzeugten Schmieröldruck verhüten sollen, haben den Nachteil, daß
sie nicht bei allen vorkommenden Anlaßbedingungen und Anlaßverhältnissen befriedigend
arbeiten. So kommt es z. B. bei den nur durch den Unterdruck gesteuerten Schaltern
vor, daß sie den Andrehmotor abschalten, bevor die Brennkraftmaschine angesprungen
ist, oder mitunter das Einschalten des Andrehmotors zulassen, ehe die Maschine zum
Stillstand gekommen ist. Die Anwendung des Schmieröldrucks zum Steuern des Anlaßverhütungsschalters
genügt den zu stellenden Anforderungen schon deshalb nicht, weil die Höhe dieses
Drucks bei gleicher Drehzahl der Maschine in starkem Maß von der Temperatur des
Öls abhängig ist. Außerdem hat es sich gezeigt, daß der Öldruck nach dem Auslaufen
der Maschine oft nur langsam sinkt, insbesondere wenn das Öl kalt ist, so
daß ein Wiedereinschalten des Andrehmotors erst nach einiger Zeit möglich ist.
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Es sind temperaturgesteuerte Schalter bekannt, bei denen das Schaltglied
nach Erreichen einer bestimmten Temperatur ruckartig entgegen der Haltekraft eines
Magnets aus der einen in die andere Endstellung gerissen wird.
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Außerdem sind auch Schalteinrichtungen mit einem durch einen Thermostreifen
bzw. durch eine vom Druck beeinflußte Membran gesteuerten Schaltglied bekannt, bei
denen ein Magnet vorgesehen ist, dessen Zugkraft mit der das Schaltglied steuernden
Kraft beim Öffnen des Schalters verzögernd und beim Schließen beschleunigend wirkt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die erwähnten Nachteile
zu vermeiden und mit einfachen Mitteln den vom Unterdruck gesteuerten Schalter den
Unterdruckverhältnissen so anzupassen, daß er einerseits während des Andrehvorganges
nicht zu früh öffnet, andererseits während des Betriebs der Brennkraftmaschine,
wenn der Unterdruck gering ist, sich nicht wieder schließt. Dies wird erfindungsgemäß
dadurch erreicht, daß der vom Unterdruck gesteuerte Schalter einen Magnet aufweist,
dessen Zugkraft der vom Unterdruck ausgeübten Kraft entgegenwirkend das Öffnen des
Schalters verzögert.
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In der Zeichnung sind mehrere Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes
dargestellt. Es zeigt F i g.1 in schematischer Darstellung einen Schalter mit einem
durch Unterdruck sowie eine magnetische Kraft gesteuerten Schaltglied für einen
Andrehmotor, F i g. 2 eine weitere Ausbildung dieses Schalters, F i g. 3 einen Schnitt
nach der Linie III-111 der Fig.2, F i g. 4 einen nach demselben Prinzip aufgebauten
Schalter mit zwei Schaltstufen, F i g. 5 eine abgewandelte Ausführungsform des Schalters
nach F i g. 4, F i g. 6 einen mit der Unterdruckmembrandose einer Zündmomentverstellvorrichtung
zusammengebauten Schalter.
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Bei allen dargestellten Ausführungsbeispielen ist 10 ein elektrischer
Andrehmotor, 11 ein Magnetschalter, der den Andrehmotor an eine Stromquelle 12,
z. B. Batterie, anschalten kann und 13 ein zum Einschalten der Einzugs- und der
Haltewicklung des Magnetschalters dienender, willkürlich betätigbarer Schalter.
Zwischen diesem Schalter und-den Wicklungen des Magnetschalters liegt ein durch
den im Ansaugrohr der Brennkraftmaschine herrschenden Unterdruck gesteuertes Schaltorgan.
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Bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 1 hat das Schaltorgan ein
topfförmiges Gehäuse 14 aus Eisenblech,
das durch eine Membran 15
abgeschlossen ist, jedoch in seiner Wand Öffnungen hat, durch die sein Innenraum
mit der Außenluft verbunden ist. Der Rand der Membran ist zwischen dem Gehäuserand
16 und dem Rand eines Deckels 17 eingespannt. An dem Deckel ist ein Rohrstutzen
18 angebracht, der über eine Leitung an das nicht dargestellte Ansaugrohr der Brennkraftmaschine
zwischen der Drosselklappe und den Zylindern angeschlossen ist. Am Boden 19 des
Gehäuses ist in dessen Mitte ein ringförmiger Dauermagnet 20 befestigt, der in seiner
Achsrichtung magnetisiert ist. In den Magnetring ragt ein Weicheisenanker 21 hinein,
der ein Schaltglied 22 trägt, welches mit zwei Kontakten 23 und 24 zusammenwirkt,
die in der Gehäusewand isoliert eingelassen sind. Der Anker 21 ist durch einen Bolzen
25 fest mit der Membran 15 verbunden. Der eine Kontakt 23 ist mit dem Schalter 13,
der andere Kontakt 24 mit einem Anzapfpunkt 26 zwischen der Einzugswicklung 27 und
der Haltewicklung 29 des Magnetschalters verbunden. Die Einzugswicklung 27 des Magnetschalters
ist mit der batterieseitigen Klemme 28 des Andrehmotors, die Haltewicklung 29 des
Magnetschalters mit Masse verbunden. Ein Pol des Andrehmotors sowie der Batterie
12 sind ebenfalls an Masse angeschlossen.
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Bei stillstehender Brennkraftmaschine herrscht in ihrem Ansaugrohr
kein Unterdruck. Die Membran nimmt daher die in der F i g.1 dargestellte Lage ein,
bei der das Schaltglied 22 an den Kontakten 23 und 24 anliegt. Zum Einschalten des
Andrehmotors wird der Schalter 13 geschlossen. Es fließt dann über Kontakt 23, Schaltglied
22 und Kontakt 24 ein Strom zum Anzapfpunkt 26 der Magnetschalterwicklung. In diesem
teilt sich der Strom in einen Zweig, der durch die Einzugswicklung 27 und den Andrehmotor
fließt und einen Zweig, der über die Haltewicklung 29 zur Masse geht.
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Da die beiden Wicklungen vor dem Schließen des Magnetschalters parallel
geschaltet sind, wird ein kräftiges Feld erzeugt, das den Magnetschalter sofort
schließt, so daß der Andrehmotor unmittelbar an die Batterie 12 angeschlossen wird
und die Brennkraftmaschine anzudrehen vermag. Mit zunehmender Drehzahl der Maschine
wächst der Unterdruck im Ansaugrohr und übt auf die Membran 15 in Richtung des eingezeichneten
Pfeils eine Kraft aus. Diese Kraft wirkt die Haltekraft des Dauermagnets 20 entgegen
und bewirkt eine Verzögerung der Schaltbewegung des Schaltgliedes 22. Erst wenn
der Unterdruck mit zunehmender Drehzahl der Brennkraftmaschine enen bestimmten Wert
erreicht hat, vermag die Membran die Haltekraft des Dauermagnets zu überwinden und
das Schaltglied 22 von den Kontakten 23 und 24 abzuheben. Dabei wird der Anker
21 aus dem Dauermagnet herausgezogen, wodurch dessen Haltekraft vermindert
wird, weil der Luftpfad im magnetischen Kreis des Dauermagnets wesentlich vergrößert
wird. Die Membran vermag nunmehr auch bei niederen Unterdruckwerten das Schaltglied
22 in seiner abgehobenen Lage zu halten. Solange der Magnetschalter 11 geschlossen
ist und das Schaltglied 22 die Kontakte 23, 24 berührt, haben der Anzapfpunkt 26
und die Klemme 28 das gleiche Potential. In der Einzugswicklung 27 fließt daher
kein Strom, während die Haltewicklung 29 von Strom durchflossen ist. Wenn das Schaltglied
22 öffnet und die Kontakte 23 und 24 trennt, fließt zwar durch beide Wicklungen
27 und 29 des Magnetschalters kurzzeitig Strom, der den Magnetschalter jedoch nicht
mehr in seiner Schließstellung zu halten vermag, weil in den beiden Wicklungen kurzzeitig
entgegengesetzte Magnetflüsse erzeugt werden.
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Bei dem beschriebenen Schaltorgan wird zur Steuerung des Schaltgliedes
der Unterdruck der Brennkraftmaschine und die Haltekraft des Dauermagnets angewendet.
Durch passende Bemessung und Ausbildung des Magnets und seines Ankers kann einerseits
ein vorzeitiges Abschalten des Andrehmotors vermieden und andererseits verhindert
werden, daß der Andrehmotor eingeschaltet werden kann, solange die Maschine läuft.
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An Stelle eines Dauermagnets kann auch ein beispielsweise von der
Batterie gespeister Elektromagnet verwendet werden.
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Das Ausführungsbeispiel nach F i g. 2 unterscheidet sich von demjenigen
nach F i g.1 nur dadurch, daß in der Verbindungsleitung vom Ansaugrohr der Maschine
zu der Membrandose des Schaltorgans ein Drosselventil 30 angeordnet ist, das bei
einem plötzlichen und kurzzeitigen Nachlassen oder Ausbleiben des Unterdrucks im
Ansaugrohr den Druckausgleich in der Membrandose verzögert. Dadurch wird vermieden,
daß das Schaltglied 22 in einem solchen Fall seinen Stromkreis vorübergehend schließen
kann. Das Drosselventil besteht aus einer gelochten Scheibe 31, die durch eine schwache
Feder 32 gegen einen in der Leitung vorgesehenen Sitz 33 gedrückt wird.
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Die bis jetzt beschriebenen Vorrichtungen, die sich durch große Einfachheit
auszeichnen, erfüllen die an sie gestellten Anforderungen bei den meisten praktisch
vorkommenden Andrehbedingungen für Brennkraftmaschinen vollkommen. Bei besonders
ungünstigen Andrehverhältnissen, die bei großen, stark abgekühlten Brennkraftmaschinen,
insbesondere bei Dieselmaschinen, meist vorliegen, weil in diesen Fällen oft eine
hohe Anlaufdrehzahl der Maschine beim Andrehen erforderlich ist, können mit Vorrichtungen
nach' den F i g. 1 und 2 Schwierigkeiten auftreten, weil diese Vorrichtungen dem
Unterschied der Unterdruckwerte, die bei kalter und warmer Maschine beim Andrehen
auftreten, nicht in ausreichendem Maß angepaßt werden können. Denn wenn die Vorrichtung
z. B. auf einen Unterdruckwert eingestellt wird, der bei der erforderlichen Anlaufdrehzahl
einer warmen Maschine maximal auftreten kann, so kann es vorkommen, daß sie beim
Andrehen einer sehr kalten Maschine schon anspricht, ehe die erforderliche Anlaufdrehzahl
für diese Maschine erreicht ist. Und umgekehrt, wenn die Vorrichtung auf einen Unterdruckwert
eingestellt ist, der bei der erforderlichen Anlaufdrehzahl einer sehr kalten Maschine
auftritt, so ist die Folge, daß diese Vorrichtung beim Andrehen einer warmen Maschine
nicht anspricht und daher keinen Schutz gegen das unzeitgemäße Einschalten des Andrehmotors
bietet.
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In F i g. 4 ist eine Ausführungsform des Erfindungsgedankens dargestellt,
die eine günstigere Anpassung an verschiedene Andrehverhältnisse gestatten. Das
Gehäuse 14 trägt in seinem Boden wie bei dem Beispiel nach F i g.1 den Dauermagnet
20 und ist durch die Membran 15 abgedeckt. In dem Gehäuse sind zwei zueinander parallel
geschaltete Schaltglieder 40 und 41 angeordnet, von denen das eine, 40, mit der
Membran 15 durch einen Bolzen 42 fest verbunden ist und mit Kontakten 43 und 44
zusammenarbeitet.
Das Schaltglied 40 trägt einen Weicheisenring 45. Das andere Schaltglied
41 arbeitet mit Kontakten 46 und 47 zusammen und sitzt auf dem in den Dauermagnetring
20 eintauchenden Weicheisenanker 48. Das freie Ende des Ankers 48 steht über
die dem Magnet abgekehrte Seite des Schaltgliedes 41 vor und ragt bei der
Ruhelage der Membran und des mit dieser verbundenen Schaltgliedes 40 in den
Weicheisenring 45 hinein. Der Anker 48 hat eine Längsbohrung 49, durch die ein Fortsatz
50 des Bolzens 42 hindurchtritt. Der Fortsatz hat an seinem freien, über den Anker
bei der Ruhelage der Membran vorstehenden Ende einen Bund 51, der nach einem bestimmten
Hubweg der Membran auf den Anker 48 auftrifft.
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Die beiden Kontakte 43 und 46 sind mit dem Druckknopfschalter 13 verbunden.
Der Magnetschalter 11 ist hier mit einer Einzugswicklung 52 und einer Haltewicklung
53 versehen. Die Einzugswicklung liegt zwischen dem Kontakt 44 und der Anschlußklemme
28 des Andrehmotors, während die Haltewicklung 53 am Kontakt 47 angeschlossen ist.
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Bei Stillstand der Brennkraftmaschine befindt sich die Schaltvorrichtung
in der gezeichneten Stellung. Beim Schließen des Schalters 13 fließt ein Zweigstrom
über das Schaltglied 40, die Einzugswicklung 52 und den noch stillstehenden
Andrehmotor 10 zur Masse sowie ein zweiter Zweigstrom über das Schaltglied
41 und die Haltewicklung 53. Durch das Feld der Einzugswicklung wird der
Magnetschalter geschlossen und der Andrehmotor an die Batterie angeschaltet. Durch
den beim Anlauf der Brennkraftmaschine entstehenden und entsprechend der Drehzahl
wachsenden Unterdruck hebt die Membran 15 schon beim Erreichen einer noch unterhalb
der Leerlaufdrehzahl der Maschine liegenden Drehzahl zuerst das im Stromkreis der
Einzugswicklung 52 des Magnetschalters liegende Schaltglied 40 entgegen der Wirkung
des Dauermagnets ab. Das Magnetfeld verläuft über den Anker 48, den Luftspalt zwischen
dem Anker und dem Weicheisenring 45, den Ring selbst und den Luftzwischenraum zwischen
dem Ring und dem Dauermagnet. Durch das Abheben des Schaltgliedes 40 aus
seiner Einschaltstellung wird einerseits der übertrittsquerschnitt zwischen dem
Anker und dem Ring 45 verkleinert, andererseits der Abstand zwischen dem Ring 45
und dem Dauermagnet vergrößert, wodurch die von dem Magnet auf das Schaltglied
40 ausgeübte Anzugskraft wesentlich vermindert wird, so daß die Membran das
Schaltglied in abgehobener Stellung schon bei einem Unterdruck zu halten vermag,
der wesentlich kleiner ist als der zum Abheben des Schaltgliedes erforderliche.
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Bei weiterhin steigendem Unterdruck infolge Zunahme der Drehzahl der
Maschine wird die Membran so weit bewegt, daß der Bund 51 des Bolzenfortsatzes
50 auf den Anker 48 auftrifft und diesen entgegen der Haltekraft des
Magnets mit sich führt, wodurch auch das Schaltglied 41 abgehoben wird und
den Stromkreis der Haltewicklung 53 unterbricht, so daß der Magnetschalter
11 abschaltet. Da bei dieser Vorrichtung und Schaltung der Magnetschalterwicklung
die Einzugswicklung des Magnetschalters schon bei geringem Unterdruck abgeschaltet
wird, besteht ein wirksamer Schutz gegen das unzeitgemäße Einschalten des Andrehmotors
auch dann, wenn die Vorrichtung für das Andrehen einer sehr kalten Maschine mit
hoher Anlaufdrehzahl eingestellt ist. Die in F i g. 5 dargestellte Ausführungsform
unterscheidet sich von derjenigen nach F i g. 4 nur dadurch, daß die beiden Kontakte
44 und 47 an einem Anzapfpunkt der Magnetschalterwicklungen wie bei F i g.1 angeschlossen
sind und zwischen dem Kontakt 46 und dem Schalter 13 noch ein Widerstand 54 angeordnet
ist. Die Wirkungsweise ist im wesentlichen die gleiche.
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F i g. 6 zeigt ein Gerät entsprechend der F i g. 1, das mit einer
Vorrichtung zum Verstellen des Zündzeitpunktes durch den im Ansaugrohr der Maschine
herrschenden Unterdruck zusammengebaut ist. Das Gehäuse 14 samt der Membran 15 ist
an der einen Seite eines ringförmigen Flanschstückes 55 befestigt, in dessen Seitenwand
eine vom Ansaugrohr der Brennkraftmaschine ausgehende Rohrleitung 56 mündet. Auf
der anderen Seite des Flanschstückes ist ein Deckel 57 angeflanscht. Zwischen diesem
Deckel und dem Flanschstück ist eine zweite Membran 58 eingespannt, die durch ein
Gestänge 59 mit der nicht dargestellten Vorrichtung zur Zündzeitpunktverstellung
verbunden ist. In manchen Fällen wird es möglich sein, an Stelle der beiden Membranen
15 und 58 nur eine einzige Membran zu verwenden.