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Die Erfindung bezieht sich auf eine Schalteinrichtung für elektrische
Andrehmotoren von Brennkraftmaschinen, mit einem den Andrehvorgang einleitenden,
willkürlich betätigbaren Zündanlaßschalter, der mit dem Andrehmotor über ein elektromagnetisches
Schließerrelais verbunden ist, das über den Anlaßschalter einschaltbar und mit einem
von der Brennkraftmaschine angetriebenen Generator sowie einem vom Öldruck der Brennkraftmaschine
gesteuerten Schalter verbunden ist, wobei ein Ansprechen des Relais nur möglich
ist, wenn mindestens der Öldruckschalter in Schließstellung steht, während die Haltewirkung
des Relais bei geschlossenem Anlaßschalter bis zum Erreichen eines vorgegebenen
Spannungsschwellwertes des Generators aufrechterhalten wird, wobei der auf Druckänderung
ansprechende Schalter in einem Stromkreis angeordnet ist, welcher zu dem Stromkreis
der Andrehvorrichtung, der nach Erregung des Generators die Gegenspannung führt,
parallel geschaltet ist und wie dieser über die Erregerwicklung des Schließerrelais
führt, nach Patentanmeldung P 12 88 362.4-32 (deutsche Auslegeschrift 1288 362).
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Schalteinrichtungen dieser Art haben den Zweck, den Andrehmotor ein-
und auszuschalten und außerdem vor unzulässig hohen Beanspruchungen zu schützen.
Diese Beanspruchungen treten auf, wenn der Andrehmotor nach dem Anspringen der Brennkraftmaschine
zu spät abgeschaltet oder bei laufender Brennkraftmaschine unbeabsichtigt eingeschaltet
wird. Bei zu spätem Abschalten wird der Andrehmotor von der Brennkraftmaschine mit
hoher Drehzahl angetrieben, so daß einzelne Teile einem starken Verschleiß unterliegen.
Im anderen Fall können Teile des Andrehmotors und der Zahnkranz der Brennkraftmaschine
beschädigt oder sogar zerstört werden.
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Es sind Schalteinrichtungen für Andrehmotoren bekannt, bei denen zwei
den Arbeitszustand der Brennkraftmaschine kennzeichnende Größen zur Steuerung herangezogen
werden. Die eine Größe, nämlich der im Saugrohr der Brennkraftmaschine herrschende
Druck oder der Öldruck der Brennkraftmaschine, ist derart gewählt, daß sie im Bereich
niedriger Drehzahlen eine starke Wertänderung erfährt. Der Einfluß dieser Größe
bewirkt, daß der Andrehmotor nur beim Stillstand der Brennkraftmaschine eingeschaltet
werden kann. Die andere Größe, nämlich die vom Generator erzeugte elektrische Spannung,
ist so gewählt, daß sie im Bereich der Leerlaufdrehzahlen der Brennkraftmaschine
oder oberhalb dieser Drehzahlen eine starke Wertänderung erfährt. Der Einfluß dieser
Größe bewirkt, daß der Andrehmotor zwangläufig ausgeschaltet und seine Antriebsverbindung
mit dem Zahnkranz der Brennkraftmaschine gelöst wird, wenn die Brennkraftmaschine
angesprungen ist und die Leerlaufdrehzahl erreicht bzw. überschritten hat.
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Diese bekannten Schalteinrichtungen haben einen vom Druck im Saugrohr
bzw. vom Öldruck beaufschlagten Schalter, der in Reihe mit der Erregerwicklung eines
zweistufigen Schließerrelais und dem Generator der Brennkraftmaschine liegt. Diese
Anordnung hat den Nachteil, daß parallel zu dem vom Druck beaufschlagten Schalter
ein zusätzlicher Schaltkontakt des Schließerrelais liegen muß, weil sonst der Druckschalter
bei seinem Ansprechen den Erregerstromkreis des Schließerrelais und damit den Andrehvorgang
vorzeitig unterbrechen würde. Im übrigen stellt der Druckschalter einen Teil einer
Vorrichtung dar, die zum Einschalten des Andrehmotors und zur Bedienung anderer
Organe des Fahrzeugs mittels ein und desselben Steuerglieds bestimmt ist. Dem Druckschalter
fällt im Rahmen dieser Vorrichtung die Aufgabe zu, die Antriebsverbindung des Steuerglieds
mit den Schaltorganen des Andrehmotors zu unterbrechen, wenn nach einer anfänglichen
Schaltbewegung des Steuerglieds der Andrehvorgang eingeleitet ist und sich die übrigen
Phasen dieses Vorgangs dann ohne weitere Beeinflussung durch das Steuerglied selbständig
abspielen.
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Bei den Schalteinrichtungen nach der Hauptpatentanmeldung ist der
auf Druckänderung ansprechende Schalter in einem Stromkreis angeordnet, welcher
zu dem Stromkreis der Andrehvorrichtung, der nach Erregung des Generators die Gegenspannung
führt, parallel geschaltet ist und wie dieser über die Erregerwicklung des Schließerrelais
führt.
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Dadurch ist erreicht, daß ein zusätzlicher Schaltkontakt des Schließerrelais
entfallen kann, weil beim Andrehvorgang auch nach dem Öffnen des Druckschalters
der Strom in dem die Gegenspannung des Generators führenden Stromkreis durch die
Erregerwicklung des Schließerrelais fließt und dessen Anker in der Einzugsstellung
hält, bis die Brennkraftmaschine angesprungen ist und ihre Leerlaufdrehzahl erreicht
bzw. überschritten hat.
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Die Schalteinrichtungen nach der Hauptpatentanmeldung bieten bereits
eine sehr weitgehende Sicherheit gegen überlastung bzw. Zerstörung des Andrehmotors.
Wenn jedoch bei stehender Brennkraftmaschine der Anlaßschalter nur kurz betätigt
wird, kann es vorkommen, daß das Ritzel zwar einspurt und den Zahnkranz der Maschine
dreht, die Maschine aber nicht anspringt und sich wegen der Kürze der Zeit noch
kein die Sperrung bewirkender Öldruck aufbaut. Wenn dann beim nächsten Andrehversuch
das Ritzel erneut gegen den Zahnkranz ge-. schoben wird, kann es sein, daß sich
der Zahnkranz vom vorhergehenden Versuch noch bewegt, z. B. auspendelt, und daß
hierbei die Teile beschädigt werden.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Schalteinrichtungen nach
der Hauptpatentanmeldung so weiterzubilden, daß der Andrehmotor auch bei geschlossenem
Öldruckschalter nicht eingeschaltet werden kann, wenn und solange sich der Zahnkranz
der Brennkraftmaschine nach einem vorhergehenden vergeblichen Andrehversuch noch
bewegt.
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Zur Lösung dieser Aufgabe sind erfindungsgemäß in die Verbindungsleitung
der Wicklung des Relais zum Öldruckschalter die Ruhekontakte eines zweiten Relais
geschaltet, das nur beim Einschalten des Andrehmotors durch das erste Relais anspricht,
während es frühestens erst beim Öffnen des Zündanlaßschalters abfällt.
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Dadurch ist erreicht, daß das Schaltglied des Zündanlaßschalters erst
in seine Ausgangsstellung bewegt werden muß, bevor der Andrehmotor erneut eingeschaltet
werden kann. Die hierfür benötigte Zeit reicht aus, um den Zahnkranz der Brennkraftmaschine
zum Stillstand kommen zu lassen.
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Es ist zwar bereits bekannt, die Einschaltsperre für den Andrehmotor
um ein bestimmtes Zeitintervall über das Auslaufen der Brennkraftmaschine hinaus
zu verlängern. Das wird durch die Anwendung eines Kondensators erreicht, der sich
bei Absinken der Generatorspannung unter einen bestimmten Wert
über
eine zusätzliche Wicklung des Schließerrelais entlädt. Diese Einrichtungen sind
jedoch verhältnismäßig aufwendig, zumal sie neben dem platzbeanspruchenden Kondensator
und der zusätzlichen Wicklung für das Schließerrelais noch ein weiteres Relais mit
ebenfalls zwei Wicklungen benötigen.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn nach einem weiteren Vorschlag der
Erfindung das zweite Relais zwei Wicklungen aufweist, von denen eine als Arbeitswicklung
und die andere als Haltewicklung ausgebildet ist, und daß die Arbeitswicklung mit
dem Kontakt des Relais bzw. der Schaltleitung des Anlassers verbunden ist, während
die Haltewicklung mit dem Zündschalter verbunden ist.
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Relais mit einer gesonderten Arbeits- und Haltewicklung sind an sich
bekannt. Auch sind Relais mit zwei Wicklungen bekannt, die so ausgelegt sind, daß
der Anker des Relais nur bei gleichzeitiger Erregung beider Wicklungen in die Arbeitslage
gezogen wird.
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In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung an Hand
von Schaltbildern dargestellt. Es zeigt F i g. 1 das erste Ausführungsbeispiel,
dessen Schließerrelais eine Arbeits- und eine Haltewicklung hat, und F i g. 2 das
zweite Ausführungsbeispiel, dessen Schließerrelais nur eine Wicklung hat.
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Die Einrichtung nach F i g. 1 ist mit einem Zündanlaßschalter 1 versehen,
dessen bewegliches Schaltglied 1' mit drei festen Gegenkontakten
1", 2 und 3
zusammenarbeitet. Der Gegenkontakt 1" ist mit dem spannungsführenden
Pol der Batterie 4 des Kraftfahrzeugs verbunden, deren anderer Pol an Masse liegt.
Vom Gegenkontakt 2 führt eine Leitung über eine Kontrollampe 5 zu dem einen Anschluß
eines vom Öldruck der Brennkraftmaschine beaufschlagten Schalters 6, dessen anderer
Anschluß mit Masse verbunden ist.
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Vom Gegenkontakt 3 führt eine Leitung zu einem Relais 7, das eine
Arbeitswicklung 8, eine Haltewicklung 9 und eine mit dem Anker verbundene Kontaktbrücke
10 hat, die in der Einzugstellung des Ankers zwei feste Gegenkontakte 11
und 11' verbindet. Bei stromlosem Relais nimmt die Kontaktbrücke 10 die dargestellte
Lage ein. Der Gegenkontakt 11 ist mit dem spannungsführenden Pol der Batterie 4
verbunden; vom Gegenkontakt 11' führt eine Leitung zu einer Andrehvorrichtung 12.
Diese ist in bekannter Weise mit einem Magnetschalter 13 versehen, der bei
seiner Erregung zunächst das Andrehritzel in den Zahnkranz der Brennkraftmaschine
einspurt und dann den Andrehmotor unmittelbar mit der Batterie 4 verbindet.
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Das eine Ende der Arbeitswicklung 9 ist mit dem Gegenkontakt 3 des
Zündanlaßschalters 1 verbunden, während das andere Ende an den spannungsführenden
Pol eines Generators 14 angeschlossen ist. Anker und Erregerwicklung 15 des Generators
14 sind parallel zueinander geschaltet und einerseits mit dem spannungsführenden
Pol, andererseits mit Masse verbunden. Die Haltewicklung 9 ist so ausgelegt, daß
ihr Magnetfeld den angezogenen Anker so lange in der Einzugsstellung hält, bis der
Generator 14 eine der Leerlaufdrehzahl der Brennkraftmaschine entsprechende
Gegenspannung erzeugt.
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Das eine Ende der Haltewicklung 8 ist einerseits ebenfalls mit dem
Gegenkontakt 3 des Zündanlaßschalters 1 und andererseits mit einem feststehenden
Gegenkontakt 18 eines zweiten Relais 24 verbunden. Dieses weist eine bewegliche
Schaltbrücke 19, einen Anker 20, eine Arbeitswicklung 21 und eine
Haltewicklung 22 auf. Bei stromlosem Relais nimmt die Schaltbrücke 19 die in der
Zeichnung dargestellte Lage ein, in der sie am Gegenkontakt 18 aufliegt.
In der Einzugsstellung hebt der Anker 20 die Schaltbrücke 19 vom Gegenkontakt 18
ab.
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Die Schaltbrücke 19 ist an die von der Kontrolllampe 5 zum Öldruckschalter
6 führende Leitung angeschlossen. Das eine Ende der Arbeitswicklung 21 ist mit dem
Gegenkontakt 11' des Relais 7 verbunden, während das andere Ende an Masse liegt.
Die Haltewicklung 22 ist einerseits über einen Schalter 23 mit dem
Gegenkontakt 2 des Zündanlaßschalters 1 verbunden und andererseits an Masse angeschlossen.
Die Haltewicklung 22 ist so ausgelegt, daß sie den Anker 20 zwar nicht
einzuziehen, den eingezogenen Anker aber in der Einzugsstellung festzuhalten vermag.
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Die Einrichtung arbeitet in folgender Weise: Bei stillstehender Brennkraftmaschine
ist der Druckschalter 6 geschlossen, weil im Ölkreislauf der Maschine noch kein
Druck vorhanden ist. Wird nun das bewegliche Schaltglied 1' um einen Schaltschritt
gedreht, so verbindet es die festen Gegenkontakte 1" und 2 und schließt dadurch
den Stromkreis der Kontrollampe 5, die aufleuchtet und das Fehlen des Öldrucks anzeigt.
Gleichzeitig wird auch die Haltewicklung 22 des Relais 24 unter Strom gesetzt,
was jedoch ohne Einfluß auf den Schaltzustand des Relais bleibt.
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Zur Einleitung des Andrehvorgangs ist das Schaltglied 1' um einen
Schaltschritt weiterzudrehen, so daß es die Batterie 4 mit den festen Gegenkontakten
2 und 3 verbindet. Der Strom fließt jetzt auch über die Arbeitswicklung 8 und die
Haltewicklung 9, weil der Druckschalter 6 und die Kontakte 18,19 des Relais 24 noch
geschlossen sind und der Generator 14 noch keine Gegenspannung erzeugt. Das Relais
7 zieht an, worauf die Kontaktbrücke 10 die Gegenkontakte 11 und 11' verbindet und
der Strom zum Magnetschalter 13 fließt. Dieser schiebt das Ritzel gegen den Zahnkranz
der Brennkraftmaschine vor und schaltet nach dessen Einspuren den Andrehmotor ein.
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Beim Schließen des Arbeitskontakts des Relais 7 wird auch die Arbeitswicklung
21 des Relais 24 unter Strom gesetzt, die den Anker 20 einzieht und dabei
lie Leitungsverbindung der Arbeitswicklung 8 über ,len Öldruckschalter 6 zur Masse
unterbricht. Das bleibt jedoch ohne Einfluß auf den Schaltzustand des iZelais 7,
weil der Generator 14 zunächst noch keine oder keine nennenswerte Gegenspannung
abgibt und daher die Haltewicklung 9 den Anker in der Einzugsstellung zu halten
vermag.
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Der Andrehmotor 12 dreht jetzt den Zahnkranz der Maschine durch, so
daß die Ölpumpe zu fördern beginnt und einen Öldruck aufbaut, der die Kontakte des
Druckschalters 6 voneinander trennt. Die Kontrollampe 5 erlischt; der Andrehmotor
bleibt dagegen weiter eingeschaltet, weil die Haltewicklung 9 das Relais 7 nach
wie vor in der Einzugsstellung hält.
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Mit zunehmender Drehzahl der Brennkraftmaschine steigt auch die im
Generator 14 induzierte Spannung an. Diese Spannung wirkt der Spannung der Batterie
4 entgegen und vermindert die Erregung der Haltewicklung 9. Wenn die Maschine angesprungen
ist und ihre Leerlaufdrehzahl erreicht hat, ist die
induzierte Spannung
so groß, daß die Erregung der Haltewicklung 9 nicht mehr ausreicht, um den Anker
in der Einzugsstellung zu halten. Das Relais 7 und der Magnetschalter 13 fallen
ab, worauf der Andrehmotor zwangläufig ausgeschaltet und das Ritzel aus dem Zahnkranz
ausgerückt wird. Durch diese Zwangläufigkeit wird vermieden, daß die Andrehvorrichtung
zu lange eingeschaltet bleibt und dabei unzulässig stark verschleißt.
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Der Andrehvorgang kann natürlich auch vorzeitig dadurch beendet werden,
daß der Zündanlaßschalter 1 in seine Ausgangsstellung oder in die mittlere Stellung
zurückgeführt wird, in der das Schaltglied 1' nur die Gegenkontakte 1" und 2 berührt.
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Mit der Wicklung des Magnetschalters 13 wird auch die Arbeitswicklung
21 stromlos. Die Schaltbrücke 19 bleibt aber trotzdem vom Gegenkontakt
18 abgehoben, weil die Haltewicklung 22 über den Zündanlaßschalter
1 und den Schalter 23 erregt ist und den Anker 20 in der Einzugsstellung festhält.
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Solange die Maschine läuft, kann der Andrehmotor nicht mehr eingeschaltet
werden. Wenn das Relais 7 erst einmal abgefallen ist, kann es nur dann wieder in
die Einzugsstellung gebracht werden, wenn auch die Arbeitswicklung 8 erregt wird.
Das ist jedoch nur möglich, wenn der Druckschalter 6 und die Schaltkontakte des
Relais 24 geschlossen sind. Der Druckschalter 6 schließt aber erst, wenn die Drehzahl
der Maschine praktisch auf den Wert 0 abgesunken ist.
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Die Kontakte 18,19 des Relais 24 schließen erst, wenn die Haltewicklung
22 stromlos ist, d. h., wenn das bewegliche Schaltglied 1' seine dargestellte Ausschaltstellung
einnimmt. Dadurch ist erreicht, daß der Andrehmotor nach einem vorausgegangenen
Fehlstart erst wieder betätigt werden kann, wenn das Schaltglied 1' in die Ausschaltstellung
und dann über zwei Schaltstufen hinweg in die Einschaltstellung bewegt worden ist,
in der es die Gegenkontakte 1", 2 und 3 miteinander verbindet.
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Soll der Zündanlaßschalter 1 nicht in die Ausschaltstellung zurückgeführt
werden, z. B. um das Abschalten der Beleuchtung zu vermeiden, so kann die Erregung
der Haltewicklung 22 durch Öffnen des Schalters 23 unterbrochen werden.
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Das Relais 24 kann auch verzögernd abfallend ausgebildet sein. Die
Verzögerung kann mit an sich bekannten Mitteln, wie z. B. dünnen Klebblechen, Kurzschlußwicklungen
oder mit auf einem Messing- bzw. Kupferrohr als Spulenträger aufgebauten Wicklungen,
erreicht werden. Es ist aber auch möglich, die gewünschte Verzögerung pneumatisch
oder hydraulisch dadurch zu erwirken, daß der Anker 20 in einer Kammer geführt wird
und innerhalb derselben pneumatisch bzw. hydraulisch verzögert wird.
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Die Wicklungen 8 und 9 des Relais 7 sind so ausgelegt, daß sie nur
bei gleichzeitiger Erregung das Relais zum Ansprechen bringen. Die Anordnung könnte
jedoch auch so getroffen sein, daß die Kraftwirkung der erregten Wicklung 8 schon
für sich allein zum Einziehen des Ankers ausreicht und die Wicklung 9 nur als reine
Haltewicklung ausgeführt ist.
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Das Ausführungsbeispiel nach F i g. 2 unterscheidet sich von dem vorstehend
beschriebenen nur dadurch, daß das Relais 7 nur eine einzige Wicklung 16 hat und
im Stromkreis des Generators 14 ein Widerstand 17 liegt. Die Wicklung 16 ist einerseits
mit dem Gegenkontakt 3 und andererseits mit dem festen Gegenkontakt 18 des
Relais 24 verbunden, an den auch das vom Generator 14 abgekehrte Ende des
Widerstands 17 angeschlossen ist.
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Die Wicklung 16 und der Widerstand 17 sind so bemessen, daß das Relais
beim Einschalten des Zündanlaßschalters nur anspricht, wenn die Kontakte 18, 19
des Relais 24 und jene des Druckschalters 6 geschlossen sind. Nach dem Öffnen der
Kontakte 18, 19 und/oder des Druckschalters 6 wird der die Wicklung
16 durchfließende Strom durch den Widerstand 17 so stark begrenzt, daß selbst
bei niederen Drehzahlen, bei denen der Generator 14 noch keine nennenswerte Gegenspannung
liefert, die Erregung der Wicklung 16 nur zum Halten des eingezogenen Ankers, nicht
aber zum Einziehen des Ankers ausreicht. Durch diese Bemessung ergibt sich eine
Arbeitsweise, die jener des Relais nach F i g.1 entspricht.
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Auch das Relais 24 könnte mit nur einer einzigen Wicklung ausgeführt
sein. In diesem Fall würde die Haltewicklung 22 entfallen, und das obere Ende der
Wicklung 21 wäre über einen Widerstand mit dem Gegenkontakt 2 des Zündanlaßschalters
1 zu verbinden. Die Wicklung 21 würde dann, durch die Schaltkontakte des Relais
7 gesteuert, als Arbeitswicklung wirksam werden, während sie, über die Klemme 2
und den einzuschaltenden Widerstand mit vermindertem Strom gespeist, als Haltewicklung
diente.
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Vorteilhaft wirkt sich bei beiden Ausführungsbeispielen aus, daß der
Stromkreis der Wicklung 9 bzw. 16 über den Generator 14 geführt ist. Es ergibt sich
hierbei, daß auch die Erregerwicklung 15 des Generators 14 von einem Teilstrom durchflossen
wird, noch bevor der Generator anläuft. Durch diese Fremderregung induzieren auch
Generatoren, die ohne diese Fremderregung infolge Verschmutzung oder Korrosion des
Kollektors erst spät oder in einzelnen Fällen gar nicht erregen würden, schon bei
verhältnismäßig niedrigen Drehzahlen eine Spannung.
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Bei den angeführten Ausführungsbeispielen sind als den Arbeitszustand
der Maschine kennzeichnende Größen der Öldruck und die Spannung der Lichtmaschine
eingeführt worden. Es ist aber auch möglich, als Maß für den Betrag der Spannung
der Lichtmaschine den Schaltzustand eines mit dem Rückstromschalter des Reglers
der Lichtmaschine betätigten Kontakts vorzusehen. Auch die Charakteristik des Zündstroms,
der zunächst hoch ist und mit dem Ansteigen der Drehzahl absinkt, kann zur Kennzeichnung
des Betriebszustandes der Maschine herangezogen werden, wie auch ein Drehzahlmesser
oder ein auf den Unterdruck des Vergasers ansprechender Geber das Abhängigkeitsverhältnis
von den Arbeitszustand der Maschine kennzeichnenden Größen herstellen kann.