DE1430243C - Elektrische Steuervorrichtung fur den selbsttätigen Gangwechsel eines Wechsel getnebes oder das selbsttätige Ein und Ausrucken einer Kupplung von Fahrzeugen - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine elektrische Steuervor- Kondensator vorgesehen, der mittels eines rotierenrichtung für den selbsttätigen Gangwechsel eines den Umschalters an eine Batterie und an einen VerWechselgetriebes oder das selbsttätige Ein- und Aus- braucher angeschlossen wird. Dieser Kondensator rücken einer Kupplung von Fahrzeugen in Abhängig- hat jedoch lediglich die Aufgabe, einen zur Rotationskeit von zumindest der Drehzahl einer Welle und 5 geschwindigkeit der Welle des Umschalters proporeinem von dieser angetriebenen Wechselstrom- tionalen Strom zu liefern. Die Funktion der Steuerung erzeuger, dessen Steuerstromkreis in Reihe eine hängt allein von den Eigenschaften eines Relais ab. Zenerdiode und einen Gleichstromverstärker enthält, Ein durch eine Zenerdiode hervorgerufener Schwellwobei der Gleichstromverstärker auf den Zenerstrom werteffekt ist dieser Druckschrift nicht zu entnehmen, anspricht und das Schalten bzw. Kuppeln steuert. io Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Er-Eine derartige Steuervorrichtung ist Gegenstand findung ist der Kondensator mit dem Eingang des des älteren deutschen Patents 1160 312, wobei der Gleichstromverstärkers über einen den Steuerstrom Transistor des Gleichstromverstärkers zur Gleich- begrenzenden, nichtlinearen Widerstand verbunden, richtung verwendet wird. Eine Integration der sich dessen Wert mit steigendem Strom ansteigt. Hierbei der Gleichrichtung ergebenden Spannungsspitzen 15 durch werden vorteilhaft unnötige Überlastungen erfolgt durch einen im Kollektor-Emitter-Kreis dieses vermieden.

Transistors angeordneten Kondensator. Dieser vom Eine ergänzende Aufgabe ist die Anordnung von

Arbeitsstrom durchflossene Kondensator muß daher Mitteln auf der Eingangsseite des Verstärkers zum ziemlich groß bemessen werden. Diese Anordnung Vermeiden des Schaltpendelns.
ist an die Verwendung eines Transistorverstärkers ao Bei einer bevorzugten Ausbildung der erfindungsgebunden. Dabei wird der parallel zur Basis-Emitter- gemäßen Steuervorrichtung ist eine mit der Steue-Strecke liegende Basisableitwiderstand oberhalb des rungsbetätigung des Gleichstromverstärkers wirksam Schwellwerts von verhältnismäßig hohen Strom- werdende, den vollzogenen Gangwechsel stabilisiespitzen durchflossen, die den Emitter-Kollektor-Strom rende Vorrichtung vorgesehen, durch die für die schwächen und die Anordnung empfindlich auf die 35 Dauer der Steuerwirkung der Spännung des Wechsel-Eigenschaften des dem Verstärker nachgeschalteten Stromerzeugers ein auf einen bestimmten Wert einRelais machen. Der Steuerstrom für das Relais sollte gestellter Teil der Batteriespannung überlagert wird, sich aber im Interesse der Stabilität über dem Hierdurch wird auf einfache Weise ein stabiler Schwellwert rasch erhöhen, was durch den zum Spannungsbereich erzielt, in dem keine Umschaltung Schutz des Transistors vorgesehenen Basisableit- 30 stattfindet; d. h., das unerwünschte Schaltpendeln widerstand erschwert wird. . wird vermieden, ohne daß spannungsverzehrende

Wichtig ist bei solchen Vorrichtungen ferner das Widerstände verwendet werden müssen.
Vermeiden des Schaltpendelns. Hierzu ist nach dem Bei einer anderen Ausführungsform der erfindungsälteren Patent dem Emitter und dem Basisableit- gemäßen Steuervorrichtung wird ein Schaltpendeln widerstand ein weiterer Widerstand vorgeschaltet. 35 dadurch vermieden, daß eine mit der Steuerungs-Dies bedingt eine weitere Schwächung des Emitter- betätigung des Gleichstromverstärkers wirksam Kollektor-Stroms. Durch die übliche Bordnetzspan- werdende, den vollzogenen Gangwechsel stabilisienung einerseits, die günstigste, über 10 Volt liegende rende Vorrichtung vorgesehen ist, durch die für die Ansprechspannung der Zenerdioden andererseits, Dauer der Steuerwirkung ein im Steuerkreis des sind hierdurch praktisch sehr rasch Grenzen der 40 Wechselstromerzeugers liegender Widerstand überWirksamkeit gesetzt. brückt wird. Bei dieser Lösung wird die Spannung Aufgabe der Erfindung ist es, durch Trennung der des Wechselstromerzeugers ohne Verwendung einer integrierenden Elemente vom Verstärker den Über- zusätzlichen Gleichspannung erhöht, so daß sich eine lastungsschutz des Verstärkers zu erleichtern, die besonders einfache und doch sehr wirksame AnArbeitsbedingungen für die nachgeschalteten Um- 45 Ordnung ergibt.

schaltorgane zu verbessern und die Voraussetzungen Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nun

für die Ergänzung durch einfache und hochwirksame unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Mittel zum Vermeiden des Schaltpendelns zu schaf- Es zeigt

fen. Ferner wird Freiheit in der Wahl der Verstärker- F i g. 1 ein Schaltbild eines ersten Ausführungsbauart erstrebt. ■ 50 beispiels einer erfindungsgemäßen elektrischen

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch Steuervorrichtung, die zur selbsttätigen Steuerung gelöst, daß der Stromkreis zumindest eine zur Zener- der Gangschaltung eines Fahrzeugwechselgetriebes diode in Reihe geschaltete, deren direktes Leiten in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit unterdrückende Diode enthält und daß zur Integra- und der Motorbelastung bestimmt ist, wobei die tion der von der Diodenanordnung durchgelassenen 55 Steuerorgane ein Relais und der Gleichstromverstär-Stromspitzen zwischen dieser und dem Eingang des ker einen pnp-Flächentransistor aufweisen,
Gleichstromverstärkers, parallel zu letzterem, ein F i g. 2 eine graphische Darstellung der Verände-

Kondensator angeschlossen ist. rung des mittleren Stroms am Eingang des Gleich-

Gegenüber der Anordnung des älteren Patents er- Stromverstärkers der Schaltanordnung nach Fig. I geben sich besondere Vorteile dadurch, daß die δο in Abhängigkeit von der Spitzenspannung des Gleichrichtung und Integration vor der Basis des Wechselstromerzeugers,

Transistors des Gleichstromverstärkers erfolgen. Der Fig. 3 eine graphische Darstellung der Verände-

im Basiskreis angeordnete Kondensator kann um rung des Stroms am Ausgang des Gleichstromver-Größeiiordnungen kleiner sein als ein im Kollektor- stärkers der Schaltanordnung nach F i g. I in AbEmitter-Kreis vorgesehener Kondensator. ^fi5 häufigkeit von der Drehzahl tier mit dem Wechsel-Gemäß der deutschen Patentschrift 1 003 603, die stromerzeuger verbundenen VVdIe, und /.war für zwei sich mit einer Einrichtung zur selbsttätigen Steuerung Wer:.; d·.·-. iielii.tiiiH^piiriinuiters :!■.:.; Motors,
von Ciu-.chwiiuligkeitswecliselyetricbi.-n hüfiißi. t,i ein Fl.;. - jmk- .^ι.Ι:ι>ν,ί!(!··π.· '-.uslTihCiiniisfonn iK:r

Schaltanordnung nach Fig. 1, bei welcher die Verstärkung des Steuerstroms durch zwei in Reihe geschaltete Transistoren geschieht,

F i g. 5 eine erfindungsgemäße Steuervorrichtung für das progressive Einrücken der elektrischen Kupplung und insbesondere der Anfahrkupplung des Fahrzeugs,

F i g. 6 und 7 graphische Darstellungen der Veränderung des Stroms in Abhängigkeit von der Drehzahl des Wechselstromerzeugers bei der Schaltan-Ordnung nach F i g. 4 für zwei verschiedene Werte von Hilfsparametern,

F i g. 8 ein Schaltbild der Steuerung der Veränderung des Kraftflusses durch das Fahrpedal,

Fig. 9. eine schematische Darstellung der Steuerung des Ankers des Wechselstromerzeugers durch eine Druckdose. -

F i g. 1 zeigt einen Wechselstromerzeuger 1 mit einem sich drehenden Anker 2, der mit der Abtriebswelle des Wechselgetriebes des Fahrzeuges verbunden ist und eine mit der Drehzahl dieser Welle zunehmende Spannung erzeugt. Der Anker 2 ist mit Bezug auf die Feldwicklung 3 verschiebbar, beispielsweise mit Hilfe einer mechanischen Steuerung 2 a, die mit einem Organ verbunden ist, das sich in Abhängigkeit von der Belastung des Motors verlagert, z. B. dem Fahrpedal, wie in F i g. 1 dargestellt, oder einer Druckdose Ib, die dem Druck in der Ansaugleitung des Motors ausgesetzt ist (F i g. 9).

Der Wechselstromerzeuger 1 speist, gegebenenfalls über einen einstellbaren Widerstand 4, die Klemmen 5 und 6 eines Potentiometers 7. Zwischen einem Gleitkontakt 8, dessen Verschiebebewegung durch zwei verstellbare Anschläge 29 und 30 begrenzt ist, und der Klemme 6 ist eine der Diagonalen einer Diodenbrücke 9 geschaltet. Die andere Diagonale dieser Diodenbrücke ist mit einem der Anschlüsse einer Zenerdiode 10 und mit dem Gleitkontakt 28 eines Potentiometers 11 verbunden. Die Enden des letzteren sind mit den Klemmen eines Spannungsstabilisators verbunden, der durch nichtlineare Widerstände gebildet wird. Diese können beispielsweise Selengleichrichterzellen 12 sein, welche in Reihe geschaltet sind und in Durchlaßrichtung über einen Widerstand 13 von der Fahrzeugbatterie 14 aus gespeist werden. Der andere Anschluß der Zenerdiode 10 ist einerseits mit einem Kondensator 15 von hoher Kapazität verbunden, dessen eine Belegung mit dem Gleitkontakt 28 des Potentiometers 11 und dessen andere Belegung mit der Basis 17 eines pnp-Flächentransistors 18 über einen nichtlinearen Widerstand 16 verbunden ist.

Die eigentlichen Steuerorgane umfassen ein elektromagnetisches Relais 21 und beispielsweise ein elektromagnetisch gesteuertes hydraulisches Ventil, von dem die Steuerwicklung 26 dargestellt ist. Die Wicklung 21 des Relais 22 kann von der Batterie 14 über den Emitter 19 und den Kollektor 22 des Transistors 18 gespeist werden. Der Anker 23 des Relais 22 ruht, wenn die Wicklung 21 stromlos ist, auf dem Ruhekontakt 25 auf, verbindet jedoch beim Anziehen des Relais 22 über den Arbeitskontakt 24 den Pluspol der Batterie 14 mit der Wicklung 26, welche die Gangschaltung steuert. An die Klemmen der Wicklung 22 kann gegebenenfalls ein Kondensator 27 angeschaltet werden.

?">ii: Wirkungsweise der vorangehend beschriebenen Vii; ist foln-jiule:

Der Wechselstromerzeuger 1 liefert eine von der Geschwindigkeit des Fahrzeugs abhängige Spitzenspannung,, die wie folgt verändert werden kann:

a) durch mechanische Einwirkung auf den Kraftrluß (beispielsweise mit Hilfe des vorangehend beschriebenen Mechanismus 2 a) oder durch Einwirkung auf den einstellbaren Widerstand 4. Diese Einwirkungen erfolgen selbsttätig und sind dazu bestimmt, den Eigenparametern des Fahrzeugs, beispielsweise der Motorbelastung, Rechnung zu tragen. Die Einzelheiten des in F i g. 8 schematisch dargestellten Mechanismus, durch den der Widerstand 4 in Abhängigkeit von den erwähnten Parametern verändert wird, werden hier nicht näher beschrieben, da seine Gestaltung dem Fachmann geläufig ist;

b) durch Einwirkung auf das Potentiometer 7 mit Hilfe von nicht dargestellten, durch den Fahrer betätigten Steuerungen.

Wenn die Spitzenspannung zwischen den Punkten 6 und 7 den Schwellwert überschreitet, der durch die aus der Diodenbrücke 9 und der Zenerdiode 10 bestehenden Anordnung bestimmt wird, wird durch die durch diese Anordnung übertragenen Stromspitzen der Kondensator 15 aufgeladen. Dieser Kondensator dient als Integrations- oder Summierelement für diese Stromspitzen und entlädt sich unmittelbar in den Eingangskreis 17 des Transistors 18 über den nichtlinearen Widerstand 16. Der Transistor 18 verstärkt den seinem Eingang zugeführten Strom und überträgt ihn auf die Wicklung 21. Wenn der in dieser Wicklung fließende Strom einen ausreichenden Wert erreicht, wird der Anker 23 angezogen und der Kontakt 23, 25 unterbrochen. Dies bewirkt das Auftreten einer geregelten Spannung zwischen dem Gleitkontakt 28 und dem Pluspol der Batterie 14. Diese Spannung erhöht den Potentialunterschied zwischen der Basis und dem Emitter des Transistors 18. Der Anker 23 verbindet am Ende seines Hubes die Verbraucherwicklung 26 mit der Batterie 14. Der Kondensator 27 verhindert gegebenenfalls eine Schwingung des Relais 22 und schützt den Transistor 18 gegen unbeabsichtigte Stromunterbrechungen.

Wenn die Drehzahl des Wechselstromerzeugers 1 abnimmt, kommt der Zeitpunkt, in welchem die Spitzenspannung des Wechselstromerzeugers, zu der noch diejenige der vorerwähnten geregelten Spannung hinzukommt, nicht mehr ausreicht, das Anziehen des Relais 22 sicherzustellen. Der Anker 23 verläßt daher den Arbeitskontakt 24, so daß die Verbraucherspule 26 stromlos wird, und kehrt in seine Ruhestellung auf dem Kontakt 25 zurück.

Da der Steuerstrom /., (Fi g. 3) des Relais 22 höher ist als der Abfallstrom I₁, würde die Drehzahl V., des Wechselstromerzeugers, bei welcher das Anziehen geschieht (aufwärtsschalten), selbst beim Fehlen der erwähnten geregelten Spannung, höher als die Drehzahl V₁ sein, bei welcher das Abfallen erfolgt (zurückschalten). Jedoch ist die Differenz V.,- V₁ infolge des Umstandes erhöht, daß die Abfalldrehzahl durch die gemeinsame Wirkung der Spitzenspannuiig des Wechselstromerzeugers und der erwähnten geregelten Spannung bestimmt wird, während die Anzugdrehzahl praktisch allein durch die Spitzenspannung des WüL-hselstri)iiu.r7;:Ui:i.:rs bestimmt wird.

Hieraus eu'.ibt sich, d:il.i Mc \\:rstclluiii; des Gleit-

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kontaktes 28 die Einstellung des Bereichs zwischen zu Beginn des Hubes des Fahrpedals in Wirkung

der dem Anziehen entsprechenden Drehzahl V₂ und tritt, um ein unerwünschtes Zurückschalten zu ver-

der dem Abfallen des Relais entsprechenden Dreh- meiden. Dies kann beispielsweise dadurch erzielt

zahl V₁ ermöglicht. Dieser Bereich wird als »Stabili- werden, daß ein Anker verwendet wird, der kürzer

tätsbereich« bezeichnet und die entsprechende Span- 5 oder länger als der magnetische Kreis 3 ist.

nung als »Stabilitätsspannung«, da sie das uner- Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann mit einer

wünschte Schaltpendeln des Mechanismus vermeidet. Einrichtung versehen werden, welche es durch Be-

Es ergibt sich ferner, daß die Verstellung des tätigen des Fahrpedals über die Stellung für volle Schiebers 8 durch den Fahrer diesem ermöglicht, Öffnung hinaus ermöglicht, entweder die Gesamtheit nach Belieben beide Ubergangspunkte V₁ und V₂ io der Schaltpunkte auf die hohen Drehzahlen zu verzu den geringen Geschwindigkeiten oder zu den lagern, indem auf die Spannung des Wechselstromhöheren Geschwindigkeiten zu verlagern. erzeugers eingewirkt wird, oder das Intervall »Auf-

Die Anschläge 29 und 30, für die bereits im Her- wärtsschalten — Abwärtsschalten« dadurch zu verstellerwerk eine Voreinstellung vorgenommen wird, ringern, daß unter den gleichen Bedingungen der dienen dazu, die Einstellmöglichkeiten durch den 15 Schieber 28 und der Pluspol der Batterie 14 kurz-Fahrer zu begrenzen, um den nominellen Toleranzen geschlossen wird, wodurch die Stabilitätsspannung hinsichtlich der Bezugsspannung der Zenerdiode 10 beseitigt wird, oder auch indem diese beiden Maß-Rechnung zu tragen. nahmen kombiniert werden.'

Die Art und Weise, in welcher die verschiedenen Hierbei ist zu erwähnen, daß der Wert der WiderEinstellungen der Schaltpunkte wirken, wird in Ver- 20 stände 4 und 7 verhältnismäßig gering sein soll. Diese bindung mit F i g. 3 besser verständlich, welche eine Widerstände, welche sich zum Innenwiderstand des graphische Darstellung des Stromes / gibt, der in der Wechselstromerzeugers und zu dem der Zenerdiode Wicklung 21 des Relais in Abhängigkeit von der addieren, verringern nämlich den Steuerstrom.
Drehzahl V des Wechselstromerzeugers fließt. Nachfolgend wird der Zweck des nichtlinearen

In der Praxis geschieht die Einstellung der Schalt- 25 Widerstandes 16 beschrieben.

punkte in Abhängigkeit von den folgenden Er- Wenn der Strom in der Wicklung 21 des Relais 22

wägungen: seinen Sättigungswert erreicht, in welchem Falle die

Wenn der Motor wenig belastet ist (Fahrpedal Drehzahl des Wechselstromerzeugers höher als die weitgehend entlastet), ist es wünschenswert, daß die Schaltdrehzahl ist, ist es unzweckmäßig, daß mit der Drehzahlen V_x und F₂, welche den Umschaltvorgang 30 Drehzahl der Strom in der Basiselektrode 17, in der bewirken, niedrig sind. Der Wechselstromerzeuger Zenerdiode 10 und in der Diodenbrücke 9 zunimmt, wird daher durch die Betätigung des Mechanismus Dies kann durch Verwendung des Widerstandes 16 2 α auf den maximalen Kraftfluß eingestellt — welche vermieden werden, dessen Wert mit dem durch ihn Stellung übrigens eine. Stellung mit mechanischer fließenden Strom zunimmt. Ein solcher Widerstand Rückführung ist —, so daß er die maximale Span- 35 kann beispielsweise ein in einem Vakuum oder in nung liefert. Die Veränderung des Stromes / ist bestimmten Gasen angeordneter Metallfaden sein,
dann diejenige, welche durch die Kurve C für die Fig. 2 ermöglicht das bessere Verständnis der zunehmenden Drehzahlen und für die Kurve D für Wirkung dieser Begrenzung des Steuerstroms durch die abnehmenden Drehzahlen dargestellt ist. Wie er- den Widerstand 16. Die Kurve A zeigt die Verändesichtlich, bestimmen diese Kurven die Umschaltdreh- 40 rangen des Stromes /, der in der Zenerdiode 10, in zahlen V₁ und V₂, welche einem niedrigen Drehzahl- der Diodenbrücke 9 und in der Basis 17 des Tranbereich entsprechen. sistors 18 in Abhängigkeit von der Spitzenspannung E

Wenn dagegen der Motor voll belastet ist (Fahr- des Wechselstromerzeugers 1 fließt, wenn der Einpedal voll niedergedrückt), ist es wünschenswert, in gangswiderstand des Gleichstromverstärkers mit einem hohen Drehzahlbereich das Wechselgetriebe 45 Null angenommen wird, der sich jedoch in Wirklichumzuschalten, um in diesem Zustand den höchsten keit aus dem Widerstand 16 und dem äquivalenten Wirkungsgrad zu erzielen. Der Mechanismus la Widerstand der Basis des Transistors 18 zusammenstellt dieses Ergebnis selbsttätig her, in dem er den setzt.

Anker 2 des Wechselstromerzeugers so verlagert, daß Die Kurve B zeigt den Verlauf der erwähnten Ver-

nunmehr ein Teil des Kraftflusses ausgenutzt wird, 5° änderungen unter den wirklichen Betriebsbedingun-

wodurch die vom Wechselstromerzeuger gelieferte gen an. Unterhalb des Wertes/₀, der das Anziehen

Spannung herabgesetzt wird. des Relais 22 bewirkt, wird, wie ersichtlich, die Stei-

Unter diesen Bedingungen ist bei zunehmenden gung der Kurve durch das Vorhandensein des nichtDrehzahlen die Veränderung von / diejenige, welche linearen Widerstandes 16 nur wenig verringert, wähdurch die Kurve E dargestellt ist, und für die ab- 55 rend über den Anziehpunkt hinaus der Strom in der nehmenden Drehzahlen die durch die Kurve F dar- Basis 17 wirksam beschränkt wird,
gestellte. Hinsichtlich des Temperaturausgleichs ist zu be-

Diese Kurven bestimmen die Umschaltdrehzahlen merken, daß dieser durch den Umstand erleichtert bei voller Motorbelastung V₃ und V_v welche einem wird, daß bestimmte Zenerdioden einen Temperaturerhöhten Drehzählbereich des Motors entsprechen. ^6o koeffizienten haben, dessen Vorzeichen demjenigen

Zwischen diesen Endpunkten »Fahrpedal weit- der Transistoren und der gewöhnlichen durch Halbgehend belastet« und »Fahrpedal voll niedergedrückt« leiter gebildeten Dioden entgegengesetzt ist.
ermöglichen die Anordnungen der Polschuhe des In bestimmten Fällen ist es erwünscht, die Dioden-Wechselstromerzeugers, ihre jeweilige Länge, die brücke 9 im Gehäuse des Wechselstromerzeugers 1 Hebelarme und die jeweils im Gestänge la in Wir- ⁶5 anzuordnen, um einen Ausgleich des Ternperaturkung tretende Elastizität das Erzielen praktisch aller koeffizienten des Ankers 2 zu erzielen. Die Abfall-Wirkungsformen des Belastungsfaktors. Es ist vor spannung, die beim Gleichrichten in der Diodenallem wünschenswert, daß der Belastungsfaktor nicht brücke verlorengeht, nimmt mit der Temperatur ab,

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so daß sie völlig oder teilweise den Magnetisierungs- höhung der inneren Leitfähigkeit der Halbleiter bei

verlust des Ankers 2 ausgleichen kann, wenn die zunehmender Temperatur ergeben.

Temperatur zunimmt oder sich dem Curiepunkt an- In F i g. 4 bezeichnen gleiche Bezugsziffern die-

nähert, wenn die Dioden oder der Anker die gleiche jenigen Schaltelemente, die auch bei der Schaltan-

Temperatur haben. Die Veränderung des Wider- 5 Ordnung nach F i g. 1 vorgesehen sind. Wie ersicht-

standes der Feldwicklung 3 kann gleichzeitig korn- lieh, ist der Gleitkontakt 8 mit dem Kondensator 15

pensiert werden. über zwei parallelgeschaltete Stromkreise verbunden,

In Abänderung der Schaltanordnung nach Fig. 1 von denen der erste durch eine normale, in Durchkann der Transistor durch andere Festkörper-Ver- laßrichtung zur Zenerdiode geschaltete Diode 9 und Stärkerorgane, beispielsweise durch einen magne- io durch die Zenerdiode 10 gebildet wird, während der tischen Verstärker u. dgl. ersetzt werden. zweite aus einer entgegengesetzt zur Diode 9 geschal-

Ubrigens kann die in Verbindung mit F i g. 1 be- tete Diode 31 und einem Widerstand 32 besteht. Die

schriebene Schaltung dadurch vereinfacht werden, Reihenschaltung 31, 32 hat eine sehr viel höhere

daß die Diodenbrücke 9 durch eine einzige Diode Impedanz als die Reihenschaltung 9, 10, bezogen auf

ersetzt wird, welche zwischen dem Gleitkontakt 8 15 den Schwellwert. Der Endpunkt dieser beiden Strom-

und der Zenerdiode 10 geschaltet ist, in welchem kreise ist über den nichtlinearen Widerstand 16 mit

Falle die Klemme 6 des Potentiometers 7 nicht mehr der, Basis 34 des npn-Transistors 33 verbunden, des-

mit der Diodenbrücke verbunden ist, sondern un- sen Emitter 36 mit dem Minuspol der Batterie 14

mittelbar mit dem Gleitkontakt 28 des Potentiometers verbunden ist und dessen Kollektor 35 über einen

11. Bei einer solchen Abänderung ist die Verände- so .Begrenzungswiderstand 37 mit der Basis 17 des pnp-

rung des Stromes im Relais 22 in Abhängigkeit von Transistors 18 verbunden ist.

der Drehzahl des Wechselstromerzeugers offensteht- An den Pluspol der Batterie 14 sind angeschaltet:

lieh weniger rasch, da die Arbeitszeit der Steuer- ein Siebkettenkondensator 39 zum Kollektor 35, ein

schaltung durch 2 geteilt ist. Es kann auch ein Spannungsstabilisierungswiderstand 38 zur Basis 17,

Wechselstromerzeuger 1 verwendet werden, der eine 25 ein nichtlineares, mit der Spannung abnehmendes

Feldwicklung 3 mit Mittelanzapfung aufweist, und Widerstandselement 40 zum Emitter 19, das beispiels-

eine Doppelweg-Gleichrichterschaltung mit zwei weise eine Halbleiterdiode aus Siliciumcarbid u. dgl.

Dioden, wobei die gleiche Wirkung wie mit der sein kann, und schließlich eine direkte Verbindung

Brückenschaltung 9 aus vier Dioden und einer Wick- zum Anker 33- des Relais 22, durch dessen Wicklung

lung ohne Mittelanzapfung erzielt wird. 30 21 der Strom des Kollektors 20 des Transistors 18

Das Schaltpendeln kann auch dadurch vermieden fließt. 1
werden, daß der Widerstand 4 mit einem durch das Der Anker 23, der im Ruhezustand auf dem Ruhein der Arbeitsstellung befindliche Relais 22 betätigten kontakt 25 aufliegt, berührt den Arbeitskontakt 24, Kontakt kurzgeschlossen wird. Diese Lösung erhöht wenn das Relais 22 erregt wird, wodurch die Verdie verfügbare.Spannung des Wechselstromerzeugers 35 braucherspule 26 unter Spannung gesetzt wird,
und vermeidet daher die Verwendung, wie im Falle Das Relais 22 weist einen zweiten Anker 44 auf, der Fig. 1, einer Hitfsgleichspannung, die geregelt der in der Arbeitsstellung den Widerstand 4 über den werden muß, um ihre Wirkung zu derjenigen der festen Kontakt 41 kurzschließt.
Spannung des Wechselstromerzeugers zu addieren. Nachfolgend wird die Arbeitsweise der Vorrich-

Es besteht im allgemeinen keine Störung durch 4° tung nach F i g. 4 unter kurzer Bezugnahme auf ent-

den Reststrom des Transistors (d. h. durch den durch sprechende Teile der Schaltanordnung nach F i g. 1

den Transistor beim Fehlen von Steuerstromspitzen beschrieben.

gelieferten Strom), selbst wenn sich die Temperatur Die Spitzenspannung des Wechselstromerzeugers,

erhöht, da das Relais 22 so bemessen werden kann, die, wie bereits erwähnt, durch die Wirkung des

daß seine Abfallstromstärke höher ist als der Höchst- 45 Belastungsfaktors, des Widerstandes 4 und des Poten-

wert des erwähnten Reststromes. tiometers 7 korrigiert wird, hat, wenn sie höher ist

Nichtsdestoweniger kann, falls dies erforderlich als die Schwellwertspannung der aus der Diode 9

ist, eine Vorrichtung mit Gegendioden oder mit und der Zenerdiode 10 gebildeten Anordnung, das

einem Stabilisierungswiderstand von der in F i g. 4 Auftreten von Stromspitzen zur Folge, die durch den

gezeigten Art in die Schaltung nach Fig. 1 einge- 50 Kondensator 15 integriert und dem Stromkreis der

fügt werden. Basis 34 des Transistors 33 zugeführt werden. Der

Ferner ist zu erwähnen, daß, wenn die mecha- Emitter-Kollektor-Strom des Transistors 33 tritt fast

nische Steuerung des Wechselstromerzeugers durch vollständig durch die Grenzfläche 17-19 des Tran-

das Fahrpedal nicht möglich ist, ein Wechselstrom- sistors 18 hindurch, so daß der Kollektor 20 seiner-

erzeuger mit einem nicht verschiebbaren Anker ver- 55 seits Strom liefert. Dies hat das - Auftreten eines

wendet werden kann und die Parameter Belastung Stromes in der Wicklung 21 des Relais 22 zur Folge,

usw. allein auf den Widerstand 4 einwirken. Wenn die Spitzenspannung des Wechselstrom-

Die in Fig. 4 gezeigte und gegenüber der Schalt- erzeugers den Schwellwert der Zenerdiode 10 ausanordnung nach Fig. 1 abgeänderte Schaltanord- reichend überschreitet, kann der in der Wicklung21 nung weist einen Verstärker aus zwei Transistoren ^6o fließende Strom ausreichen, um einerseits den Anker 33 und 18, von denen der eine (33) ein npn- und 44 in seine Arbeitsstellung zu bringen, der über den der andere (18) ein pnp-Transistor ist, und eine ein- Kontakt 41 den Widerstand 4 kurzschließt und auf zige Diode 9 in Reihenschaltung mit der Zenerdiode diese Weise die zwischen dem Gleitkontakt 8 und der 10 auf. Ferner umfaßt die Anordnung nach F i g. 4 Klemme 6 des Potentiometers verfügbare Wechseleine Vorrichtung zur Vermeidung des Schaltpendelns ⁶5 Stromerzeugerspannung erhöht, und andererseits den sowie weitere Teile, welche ihre einwandfreie Anker 23 in die Arbeitsstellung zu bringen, in der Arbeitsweise bei erhöhter Temperatur trotz der die Verbraucherspule 26 gespeist wird.
Nachteile sicherstellen, welche sich durch die Er- Wenn die durch den Wechselstrom erzeugte Span-

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nung nicht ausreicht, den Durchgang eines Stromes Der Transistor 47 ist daher als Stromverstärker

durch die Zenerdiode 10 zu ermöglichen, bewirkt die geschaltet. Zwischen der Basis 17 und dem Pluspol Diode 31 über die Widerstände 32 und 16 eine Sperr- der Batterie ist ein Siebkondensator 41 geschaltet, ladung im Basisstromkreis des Transistors 33, wo- Der Emitter 19 des Transistors 18 ist über einen

durch der Reststrom, der bei erhöhten Tempera- 5 Widerstand 45 mit dem Pluspol der Batterie verturen auftreten könnte, verringert wird. Wenn der bunden, während der Kollektor 20 an den Minuspol Strom durch die Zenerdiode 10 hindurchzutreten über die Verbraucherspule 26 angeschlossen ist. An beginnt, ist der Innenwiderstand der Diodenanord- die Klemmen der letzteren ist ein Siebkondensator nung 9, 10 so gering, daß der Fluß über die Diode 31 50 angeschaltet, der auch zum Schutz gegen die Ab- und den Widerstand 32 vernachlässigt werden kann. io schaltüberströme dient. Eine Diode 31, welche um-Die Schaltpunkte werden daher durch das Vor- gekehrt zur Diode 9 geschaltet ist, verbindet den handensein des Hilfsstromkreises 31, 32 kaum ver- Gleitkontakt 8 mit der Basis 17 und mit dem Konändert, densator 41 über den hohen Widerstand 32.

Das mit der Spannung abnehmende Widerstands- Die Wirkungsweise der in Fig. 5 gezeigten Schaltelement 40, das beispielsweise eine in Durchlaßrich- 15 anordnung wird auf Grund der Analogien dieser tung geschaltete Diode von einem geringen Tempe- Schaltanordnung mit den vorangehend beschriebenen raturkoeffizienten sein kann, ermöglicht eine Herab- kurz erläutert.

setzung des Reststromes des Transistors 18, da das Da die Spitzenspannung des Wechselstrom-

Potential der Basis 17 durch den Widerstand 38 fest- erzeugers 1 höher ist als der Schwellwert, der sich gelegt ist. Wenn der Wert dieses Widerstandes richtig ao aus der Zenerspannung und der Abfallspannung der gewählt ist, hat das Auftreten eines Stromes im verschiedenen in Reihe geschalteten Elektroden erEmitter 19 zur Wirkung, daß ein Spannungsabfall gibt, tritt im Transistor 47 ein Basisstrom auf und an den Klemmen des Elementes 40 auftritt, wodurch damit ein verstärkter Emitterstrom, der seinerseits die Grenzfläche 17, 19 sperrt. in der Grenzfläche 17-19 fließt. Dieser letztere Strom

Diese Anordnung ist derjenigen überlegen, bei 35 bewirkt in der Verbraucherspule 26 das Auftreten welcher der Emitter 19 durch einen zwischen dem eines mit der Drehzahl des Wechselstromerzeugers Pluspol und dem Minuspol der Batterie 14 geschal- zwischen zwei Grenzen progressiv zunehmenden teten Spannungsteiler gespeist wird, der dann ein Stromes, wobei die untere Grenze für das Auftreten großer Stromverbraucher ist oder eine Gegenkopp- des Stromes in der Spule 26 durch das Niveau der lung hervorruft. 30 Schwelle bestimmt wird, während die obere Grenze

Wenn das Relais 22 ein großer Stromverbraucher durch den Wert der Widerstände des Steuerstromist, ist die Schaltanordnung nach F i g. 4 wegen der kreises bestimmt wird, von denen der eine, nämlich zweistufigen Verstärkung vorteilhaft. Außerdem sind, der Widerstand 16 a, einstellbar ist, während ein wenn bei Temperaturen höher als 60° C mit Halb- anderer durch den Gegenkopplungswiderstand 45 geleitern gearbeitet werden muß, die bei dieser Schalt- 35 bildet wird.

anordnung eingebauten Ausgleichsvorrichtungen sehr Das Stellglied des Widerstandes 16 ist beispielswirksam, weise mit dem Fahrpedal des Fahrzeugs oder mit

F i g. 5 zeigt eine weitere Anwendungsform der einer Unterdruckanzapfung oder mit irgendeiner anerfindungsgemäßen Vorrichtung. Die Schaltanord- deren Steuerung der gleichen Art verbunden. Der nung nach F i g. 5 ist dazu bestimmt, mit einem 4° Widerstand 45 wirkt gleichzeitig auf den Stromändezwischen zwei Grenzen mit der Drehzahl des Wechsel- rungsverlauf in der Verbraucherspule in Abhängigstromerzeugers progressiv zunehmenden Strom einen keit von der Drehzahl des Wechselstromerzeugers Leistungsverbraucher zu speisen, der beispielsweise und auf den Stromhöchstwert. Es ist möglich, auf eine elektrische Anfahrkupplung des Fahrzeugs sein diese Weise eine Kupplung zu erzielen, bei der die kann. · 45 Eingriffsgeschwindigkeiten und die Weichheit von

Bei einer solchen Vorrichtung ist der Wechsel- der Motorbelastung abhängen, wie sie sich beispielsstromerzeuger mit dem Motor im allgemeinen so weise durch die Stellung der Drosselklappe ausdrückt, verbunden, daß eine Wirkungsweise erzielt wird, die Es ist jedoch zweckmäßiger, auf den Widerstand 16 einige Ähnlichkeit mit derjenigen von Fliehkraft- als auf den Widerstand 45 einzuwirken, so daß der anfahrkupplungen hat. Die elektrische Vorrichtung 5° letztere in den meisten Fällen weggelassen wird. Ein hat jedoch gegenüber diesen den Vorteil, daß sie größerer Widerstand 16 verlagert nämlich die Höchstdurch eine einfache elektrische Steuerung entkuppelt Stromspitze zu den höheren Drehzahlen, ohne jedoch werden kann. die Stärke dieses Höchststroms zu verändern,' wäh-

In F i g. 5 bezeichnen gleiche Bezugsziffern Organe, rend der Widerstand 45 nicht in so günstiger Weise welche den in F i g. 1 und 4 dargestellten ähnlich 55 wirkt,
sind. Der Widerstand 42 dient zur Begrenzung der Ab-

Die aus der normalen Diode 9 und der Zenerdiode leitung des Kollektors des Transistors 47. Das öffnen 10 bestehende Anordnung speist oberhalb des des Schalters 43 bewirkt die Stromabschaltung in der Schwellwertes den Basisstromkreis 46 des pnp-Tran- Verbraucherspule 26, so daß sogar bei erhöhter sistors47 über den Widerstand 16 a nach Integration 60 Geschwindigkeit ausgekuppelt werden kann,
der Stromspitzen im Kondensator 15. Der Kondensator 41 bringt eine Zeitkonstante mit

Der Emitter 48 des Transistors 47 ist mit der Basis sich, welche das erneute Einrücken weicher macht. des Transistors 18 verbunden, während sein KoI- Eine progressive Wirkung beim erneuten Gasgeben

lektor 49 mit dem Minuspol der Batterie 14 über wird mit Hilfe des Widerstandes 45 erzielt, der, wenn einen Widerstand 42 und einen Schalter 43 verbunden 65 die Drosselklappe geschlossen ist, einen verhältnisist. Letzterer dient dazu, den Strom in der Ver- mäßig hohen Wert besitzt.

braucherspule 26 nach Belieben an- und abschalten Die Vorrichtung, welche die Diode 31 und den

zu können. Widerstand 32 umfaßt und nachstehend als Gegen-

diode bezeichnet wird, ermöglicht die Herabsetzung des Reststromes des Transistors 18. Es wird in Erinnerung gebracht, daß es bei einer Schaltung dieser Art wegen des remanenten Magnetismus der Verbraucherspule notwendig ist, einen sehr geringen Reststrom zu haben.

Es ist möglich, ein Relais oder eine »Transistorwaage« entweder an die Klemmen des Verbrauchers 26 anzuschalten oder an Stelle des Widerstandes 42 zu verwenden, um die Wirkungsweise bei zunehmen- ίο der Drehzahl von der Wirkungsweise bei abnehmender Drehzahl durch das Einbringen einer Hilfsspannung zu unterscheiden, wie bei der Stabilitätsvorrichtung der Schaltanordnung nach Fig. 1, oder durch die Modifikation derjenigen Spannung, welche durch den Wechselstromerzeuger erzeugt wird, wie im Falle der F i g. 4. Diese Anordnung kann zur Verbesserung der Motorbremse angezeigt sein.

In Abänderung der Schaltanordnung nach F i g. 5 können die Basis 17 und der Kondensator 41 mit dem Kollektor 49 verbunden werden, und es kann der Emitter 48 unmittelbar mit dem Pluspol der Batterie 14 verbunden werden.

Auf diese Weise erhält man im Verbraucher einen abnehmenden Strom. In diesem Falle ist es, was in bestimmten Anwendungsgebieten interessant sein kann, angezeigt, den Widerstand 32 nicht mehr mit der Basis 17 des Transistors 18 zu verbinden, sondern, wie im Falle der Schaltanordnung nach F i g. 5, mit der Basis 46 des Transistors 47.

F i g. 6 zeigt die Änderung des Stroms in der Verbraucherspule 26 in Abhängigkeit von der Drehzahl des Wechselstromerzeugers bei einer bestimmten Einstellung des Gleitkontakts des Potentiometers 7 und des veränderlichen Widerstandes 16, welche Einstellung eine rasche Veränderung und einen niedrigen Schwellwert ergibt. Beispielsweise entspricht diese Einstellung bei einer Anfahrkupplung einem Anfahren mit wenig Gas.

Fig.7 entspricht einer anderen Einstellung, welche eine langsame Veränderung und einen höheren Schwellwert ergibt, der beispielsweise einem Anfahren mit niedergedrücktem Fahrpedal entspricht.

Durch die Verwendung von nichtlinearen Widerständen, insbesondere für die Widerstände 16 a, 42 und 45, ist es möglich, Stromveränderungsformen zu erzielen, die sich soweit als möglich den in jedem besonderen Fall gewünschten annähern."

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Elektrische Steuervorrichtung für den selbsttätigen Gangwechsel eines W^echselgetriebes oder das selbsttätige Ein- und Ausrücken einer Kupplung von Fahrzeugen in Abhängigkeit von zumindest der Drehzahl einer Welle und einem von dieser angetriebenen Wechselstromerzeuger, dessen Steuerstromkreis in Reihe eine Zenerdiode und einen Gleichstromverstärker enthält, wobei der Gleichstromverstärker auf den Zenerstrom anspricht und das Schalten bzw. Kuppeln steuert, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromkreis zumindest eine zur Zenerdiode (10) in Reihe geschaltete, deren direktes Leiten unterdrückende Diode (9) enthält, und daß zur Integration der von der Diodenanordnung (10, 9) durchgelassenen Stromspitzen zwischen dieser und dem Eingang des Gleichstromverstärkers (18), parallel zu letzterem, ein Kondensator (15) angeschlossen ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensator (15) mit dem Eingang des Gleichstromverstärkers (18) über einen den Steuerstrom begrenzenden, nichtlinearen Widerstand (16), dessen Wert mit steigendem Strom ansteigt, verbunden ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine mit der Steuerungsbetätigung des Gleichstromverstärkers (18) wirksam werdende, den vollzogenen Gangwechsel stabilisierende Vorrichtung (23, 24, 28) vorgesehen ist, durch die für die Dauer der Steuerwirkung der Spannung des Wechselstromerzeugers (1) ein auf einen bestimmten Wert eingestellter Teil der Batteriespannung überlagert wird.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine mit der Steuerungsbetätigung des Gleichstromverstärkers (18) wirksam werdende, den vollzogenen Gangwechsel stabilisierende Vorrichtung (41, 44) vorgesehen ist, durch die für die Dauer der Steuerwirkung ein im Steuerstromkreis des Wechselstromerzeugers (1) liegender Widerstand (4) überbrückt wird.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine mechanische Einrichtung (2 a) vorgesehen ist, durch die der Rotor (2) relativ zum Stator (3) des Wechselstromerzeugers (1) verschiebbar ist

6. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise im Steuerstromkreis des Wechselstromerzeugers (1) Verstellwiderstände (4, 7) vorgesehen sind, die von Hand oder abhängig von anderen Betriebswerten des Fahrzeuges, wie etwa der Motorbelastung, einstellbar sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zu der die Zenerdiode enthaltenden Diodenanordnung (10, 9) ein Widerstand (32) und eine weitere, der Zenerdiode (10) entgegengesetzt geschaltete Diode (31) vorgesehen sind, die den Ruhestrom des Gleichstromverstärkers auf einen Wert unterhalb des Ansprechwertes der Zenerdiode (10) begrenzen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen