DE193100C - - Google Patents

Description

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KAISERLICHES

PATENTAMT.

Wenn eine Emphasen - Wechselstrommaschine mit der Geschwindigkeit der Welle des Antriebsmotors oder einem konstanten Vielfachen der Umdrehungsgeschwindigkeit der Motorwelle angetrieben wird, so kann zwar vermittels einer die Winkelbeziehungen zwischen der Motorwelle, dem Rotor und Stator des Stromerzeugers ändernden geeigneten Vorrichtung der Bereich der wirksamen Funkenerzeugung erweitert werden, aber in einem solchen Falle muß die Funkenerzeugungsvorrichtung ebenfalls, und zwar in demselben Winkelverhältnis, verschoben werden, wodurch die Änderung der Funkenperioden sehr

^r5 kompliziert und schwierig gemacht wird. Es sind ferner auch Zündvorrichtungen bekannt geworden, bei denen eine Vorrichtung vorgesehen ist, durch welche der Zeitpunkt der Betätigung des Funkenzünders geändert werden

^:o kann und bei denen der Funkenzünder mit dem Stromerzeuger erst in dem Zeitpunkt verbunden wird, in dem kurz vor der Zündung selbst der Zündstromstoß erzeugt wird.

Den Gegenstand der vorliegenden Erfindung

'■5 bildet eine einfachere Methode und Vorrichtung zur Funkenerzeugung, wodurch der Zcitbcrcich zur Bildung des Zündfunkens bedeutend erweitert werden kann.

Λ on den bisher bekannt gewordenen, dem gleichen Zwecke dienenden Vorrichtungen unterscheidet sich die vorliegende Vorrichtung dadurch, daß die Einstellun
Zeitpunktes in einfachster Weise durch
'Tandschalter geregelt werden kann.
Die in den Zeichnungen veranschaulichte

ι .

des Zündungseinen Ausführungsform bestellt in an sich bökanii-*. \5-ter Weise aus einer von der Motarwelle;',,!:' unmittelbar angetriebenen AVechselstr.ijmma-ys"" schine, von welcher dem Funkenzünder eiiizein oder vereinigt zwei oder mehr 'Bn-: ihrer Phase voneinander verschiedene, Wechselströme zugeführt werden, deren Stromkreise mit dem Funkenzünder entweder einzeln oder vereinigt durch eine Schaltvorrichtung so verbunden werden können, daß der Strom oder die Ströme zu einem beabsichtigten Zeitpunkt, wenn ein Funken erzeugt werden soll, eine für diesen Zweck genügende Intensität besitzen.

Auf den Zeichnungen sind Zündeinrichtungen gezeigt, welche entweder nach dem sögenannten Unterbrechungssystem oder dem System des überspringenden Funkens arbeiten, und z\var ist

Fig. ι eine Seitenansicht eines Einzelzylindermotors mit Zündung nach dem Unterbrechungssystem teilweise im Schnitt,

Fig. 2 eine ähnliche Ansicht mit Zündung nach dem System des überspringenden Funkens.

Fig. 3 zeigt teilweise im Schnitt und teilweise im Aufriß eine Zweiphasenwechselstrommaschine.

Fig. 4 ist eine Vorderansicht des stationären Teiles dieser Maschine,

Fig. 5 eine ähnliche Ansicht des sich drehenden Teiles, "welcher im nachstehenden als Induktor bezeichnet ist.

Fig. 6 ist ein Umriß gewisser Teile der Maschine in Verbindung mit den schematischen Ansichten (Fisr. 11. i'-md 13).

m/ιί/ί

Fig'. 7 bis 9 sind Einzelheiten.
Fig. io ist ein Schnitt nach der Linie lo-io in Fig. 9.

ι ist der Motorzylinder und 2 das mit Lagern für die Motorwelle 3 versehene Kurbelgehäuse. Das Gehäuse 2 ist mit einer Nabe 4 versehen, in welcher der Ankerstern 5 einer Wechselstrommaschine bekannter Art fest oder drehbar gelagert ist. Mit dem Ankerstern 5 ist ein ringförmiger permanenter Magnet 6 starr verbunden, welcher aus einem spiralförmig aufgewickelten Stahlbande hergestellt sein kann.

Das Stahlband kann an zwei oder mehreren entgegengesetzten , in bestimmten Abständen voneinander gehaltenen Zonen in einen kräftigen magnetischen Stromkreis gebracht werden, welcher von den beiden Zonen und von jeder Seite des ringförmigen Magneten in sich selbst geschlossen ist. Auf diese Weise weiden in den Zonen zwei entgegengesetzte magnetische Pole erzeugt. An einer der Zonen ist vermittels der Bolzen 13 ein ringförmiges Segment 7 aus gehärtetem geschmiedeten Eisen befestigt, welches einen Polschuh bildet. An der anderen Zone ist in ähnlicher Weise ein ringförmiges Segment 8 befestigt, und die Zonenfläche, welche von diesem Segment bedeckt ' ist, ist gleich der Zonenfläche, welche von dem oberen Segment 7 bedeckt ist. An dem Segment 8 sitzen zwei Polschuhe 9 und 10, welche radial zum Mittelpunkt des Ankersternes 5 angeordnet sind, und der Winkel zwischen den beiden Seiten jedes dieser PoI-schuhe beträgt 32⁰. Das um die magnetischen Pole 7, 9 und 10 herum konzentrierte magnetische Feld schließt sich also von den Polen 9 und 10 nach Pol 7. Auf jeden der Polschuhe 9 und 10 sind zwei Spulen 11 und 12 aufgewu η den.

Das Schwungrad 14 (Fig. 3), welches auf der Motorwelle 3 sitzt, dient gleichzeitig als Induktor, und kann für diesen Zweck irgendeine Scheibe \^ron geeignetem Material benutzt werden. Der Induktor 14 ist so auf die Welle 3 aufgebracht, daß er bei der Drehung dicht an den genannten Polschuhen vorbeistreicht. Indem der Induktor in Drehung versetzt wird, wird er Änderungen in der Intensität der magnetischcn Strömung in den Kernen der Spulen 11 und 12 hervorrufen, wodurch in diesen Spulen aufeinanderfolgend Stromstöße, die eine Phasenverschiebung gegeneinander besitzen, entstehen.

In den Fig. 11, 12 und 13 sind die eintretenden Änderungen graphisch dargestellt. Die Kurve in Fig. τ τ zeigt in theoretischer Weise die verschiedenen Werte des in der Spule 11 erzeugten Stromes, wenn der Polschuh 15 sich über einen Winkel von 48⁰ bewegt. Die Kurve in Fig. 12 zeigt die-verschiedenen Werte des in der Spule 12 erzeugten Stromes, wenn der Polschuh 16 einen Winkelweg von 48⁰ zurücklegt, und die Kurve in Fig. 13 zeigt die gleichzeitige Änderung beider Stromstöße, wenn der Induktor 4 einen Winkelweg von 48⁰ zurücklegt oder einen Winkel beschreibt, welcher andcrthalbmal so groß ist wie der von den Kanten der Polschuhe 9, 10 gebildete Winkel.

Wie durch Versuche festgestellt, besitzt der von dem Punkt α der Kurve (Fig. 13) bis zum Punkt a' derselben Kurve in der Spule 11 erzeugte Strom eine genügende Intensität, um wirksame Funken zu erzeugen, wobei die Entfernung zwischen den genannten Punkten einen Winkel von etwa i6° einschließt, während in derselben Zeit der in der Spule 12 erzeugte Strom keine genügende Intensität für Funkenbildung besitzt. Wird je1zt der Induktor um einen Winkel von i6° gedreht, so wird der in der Spule 12 erzeugte Strom eine genügende Intensität für Funkenbildung besitzen, der in der Spule 11 erzeugte Strom dagegen nicht. Während der Drehung des Induktors um einen Winkel von 32⁰ erhalten also die in den Spulen 11 und 12 erzeugten Ströme nacheinander die erforderliche Intensität.

Wie aus Fig. 13 ersichtlich, schneiden sich die Kurven bei a', an welcher Stelle beide Ströme dieselbe Intensität besitzen. Vom Punkt σ bis zum Punkt b ist die Spule 11 allein in den den Funkenzünder einschließenden Stromkreis eingeschlossen. Vom Punkt b bis zum Punkt a' sind die Stromkreise der Spulen 11 und 12 parallel geschaltet und geben beide vereinigt ihre Energie an den Funkenzünder ab, so daß der eine Stromkreis nicht eher ausgeschaltet wird, als bis der andere eingeschaltet ist. Auf diese Weise erhält der Funkenzünder zu jedem der eingestellten Zündungsmomente einen genügend kräftigen Zündstrom. Dieser Zustand wird von Punkt b bis Punkt V aufrecht erhalten. Von b' bis hgibt die Spule 12 allein Strom ab. Nur an dem Punkt a' haben die Ströme eine gleiche j Intensität, aber die geringe Spannungsdiffej renz zwischen den Strömen, wenn sie parallel j geschaltet sind, reicht nicht aus, um die Abgäbe von Strom von dem einen Stromkreis an ! den anderen herbeizuführen, und zwar infolge der großen Reaktanz der Spulen Ii und 12. ^: Der effektive .Funkenweg von α nach b" entspricht einer Winkelverschicbung des Tn- ! duktors von 32⁰. Um jedoch einen größeren Funkenwtg" zu erhalten, kann der Winkel der '. Polschuhe 9 und 10 sowie die Länge der Polschuhe τ5 und 16 des Induktors entsprechend geändert werden. In der vorliegenden Ausführung ist der Winkel von 32⁰ genügend um eine Zündung des Explosionsgemisclir

des Motors bei verschiedenen Umlaufgeschwindigkeiten herbeizuführen.

In Fig. ι ist eine Ausführung der vorliegenden Erfindung mit dem sogenannten Unterbrechungssystem gezeigt. In der Zündkammer des Motors ist der isolierte Zündpfropfen

17 angeordnet, mit welchem der auf einer schwingenden Welle 19 sitzende Hebel 18 in Kontakt treten kann. Das Ende des Zündpfropfens 17 und das Kontaktende des Hebels

18 werden vorzugsweise aus gehärtetem Nickelstahl hergestellt. Der Hebel 18 wird durch eine Feder 28 in der in Fig. 1 gezeigten Stellung gehalten. Die Feder umgibt eine in Führungen 29 geführte hin und her gehende Stange 21, welche mit einem Bund 30 versehen ist, gegen den sich das eine Ende der Feder 28 stützt. In ihrer Achsenrichtung wird die Stange 21 nach Art ähnlicher bekannter Vorrichtungen durch einen bei 23 drehbaren Hebel 22 bewegt. Der Hebel 22 sitzt an einem Handhebel 24, welcher bei 25 an dem Gehäuse 2 drehbar angeordnet ist. Angenommen , der Motor ist eine Viertaktmaschine und die Nockenwelle 27 drehe sich mit der halben Geschwindigkeit der Kurbelwelle 3. Wenn die Welle 27 sich in der Pfeilrichtung dreht, so wird der mit einem Absatz 55 versehene Hebel 22 von dem Nocken 26 gehoben, wodurch die Stange 21 gegen die Wirkung der Feder 28 nach oben bewegt wird. An dem oberen Ende, der Stange sitzt ein Bund 31, welcher auf dem Ende 32 eines Hebels 33 aufruht, welch letzterer fest auf der schwingenden Welle 19 sitzt. An dem anderen Ende des Hebels 33 greift eine Feder 20 an, deren anderes Ende an einem bei 60 aufgezapften Arm 56 befestigt ist, dessen anderes Ende auf der Führung ..9 aufruht. Wenn also die Stange 21: gehoben wird, so wird infolge der eben beschriebenen Einrichtung der Hebel 33 durch die Feder 20 nach unten gezogen, wodurch die Welle 19 geschwungen und das Ende des auf « ' dieser Welle sitzenden Hebels 18 mit dem Zündpfropfen 17 in Berührung· gebracht wird.

'* Der Nocken 26 ist mit. einer Nase 57 versehen, so daß, wenn der Nocken sich unter dem Ende 55 des Hebels 22 vorbeidreht, die Stange 21 plötzlich nach unten fällt. Indem hierbei der Bund 31 gegen das Ende 32 des Hebels 33 auf-

' trifft, wird die Welle 19 in der anderen Richtung geschwungen und der Kontakt zwischen dem Hebel 18 und dem Pfropfen 17 plötzlich unterbrochen.

Wie aus Fig. 8 ersichtlich, ist an dem Handhebel 24 eine gebogene Feder 34 befestigt, welche an ihren inneren Enden zwei kleine Kontaktschuhe 35,36 trägt,, die bei der Be- - 12 \vegung des Hebels auf einem an dem Gehäuse '., 'Ό befestigten Sektor 37 gleiten. Letzterer ist is mit zwei Segmenten 38, 39 versehen, welche durch eine Isoliermasse 40 von dem Sektor isoliert sind. Die Segmente 38,39 können durch die Klemmen 41,42 mit dem einen Pol der Spulen 11 bzw. 12 elektrisch verbunden werden, deren andere Pole durch den isolierten Zündpfropfen 17 miteinander verbunden sind. Die Klemmen 41,42 sind durch einen nicht induzierenden Widerstand 43 miteinander verbunden, um die zwischen den Sektoren und den Kontaktschuhen 35, 36 entstehende Funkenbildung zu vermindern.

Bei der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform wird die Zeit der Funkenbildung in der Zündkammer des Motors durch die Stellung des Handhebels 24 bestimmt. Wird nämlich der Hebel nach links in der Figur bewegt, so wird dadurch der Schwingungsmittelpunkt des Hebels 22 ebenfalls nach links verlegt und der Funken wird infolgedessen in einem späteren Zeitpunkt erzeugt. AVird jedoch der Handhebel aus der in Fig. 1 gezeigten Stellung nach rechts in dieser Figur bewegt, so wird die Funkenbildung früher stattfinden. Indem der Hebel 24 nach rechts bewegt wird, ruhen beide Kontaktschuhe 35,36 auf dem Segment 39 auf, wodurch die Spule 12 geerdet wird, in welcher in diesem Zeitpunkt und während der ganzen Zeit, während welcher der Hebel 24 nach rechts bewegt wird, eine genügende Stromintensität vorhanden ist, um den zur Zündung· des Explosionsgemisches erforderlichen Funken zu erzeugen. Wird der Hebel 24 nach links bewegt, so wird in derselben Weise der Funken von dem Strom in der Spule 11 erzeugt.

Wenn der Hebel 24 sich in der Stellung befindet, in welcher die Spulen 11 und 12 durch Erdung ihrer Klemmen 41 und 42 parallel miteinander verbunden sind, so wird die Zündvorrichtung von beiden Spulen mit dem erforderlichen Strom versehen.

Indem der Induktor 4 sich mit der Geschwindigkeit der Motorwelle dreht oder eine Geschwindigkeit, welche ein Vielfaches davon bildet, so besteht ein konstantes Verhältnis zwischen der Periode des Kolbenhubes, während welcher die Funkenbildung" stattfinden muß, und zwar in einem bestimmten Zeitpunkt je nach der Kolbengeschwindigkeit und no der Periode der Stromerzeugung, während welcher ein ausreichender Strom zu allen Zeiten für die Funkenbildung erzeugt wird.

Wenn der Handhebel 24 direkt oder indirekt über den Sektor 37 hin bewegt wird, wird in der Zündkammer ein Funken zu verschiedenen Zeiten gebildet werden, doch wird jeder Zeit entweder von einer der beiden Spulen 9 oder 10 allein oder von beiden zusammen eine genügende Strommenge an den Funkenzünder abgegeben.

Der in Fig. 2 veranschaulichte Motor ist

Claims (2)

1. mit Zündung· nach dem System des überspring-enden Funkens ausgerüstet, und es sei angenommen, daß auch dieser Motor im Viertakt betrieben wird. Hierbei ist der in der Zündkammer angeordnete Zündpfropfen 44 nicht direkt, sondern durch Zwischenschaltung einer Induktionsspule mit den Polen ii, J2 verbunden. Auf dem Ende einer Welle 27 (Fig. 9 und 10) sitzt ein Arm 45, an welchem ein Hcbei 46 aufgezapft ist, welcher an seinem freien Ende eine Kontaktrolle 47 trägt. Von dem Hebel 46 springt nach hinten ein kurzes Stück 58 \^ror, welches mit einem an dem Arm 45 sitzenden Finger durch eine Feder 59 verbunden ist, durch welche die Kontaktrolle 47 gegen einen Ring 48 angedrückt wird. Der Ring 48 ist in einem kreisförmigen Gehäuse 50 befestigt, welches auf der Welle 27 schwingen kann. In dem aus Isolationsstoff bestehenden Ring 48 ist an einer geeigneten Stelle eine Kontaktplatte 49 angeordnet und der Ring' kann vermittels eines Handhebels 51 verstellt werden. Letzterer ist, wie aus Fig. 7 ersichtlich, ebenfalls mit einer gebogenen Feder 34 versehen, an welcher die Kontaktschuhe 35, 36 sitzen, die, wie bei der Ausführung nach Fig. ι und 8, über Segmente 38, 39 verschoben werden können.

   Durch Verstellung des Hebels 51 kann die Zeit der Funkenbildung geändert werden. Wird nämlich der Hebel 51 nach unten . in Fig. 2 bewegt, so wird der Ring 48 mit der Kontaktplatte 49 nach links bewegt, und angenommen, die Welle 27 wäre in der Pfeilrichtung (Fig. 9) gedreht, so wird die Rolle 47 mit der Kontaktplatte 49 zu einem späteren Zeitpunkt in Berührung treten als bei der Stellung des Hebels 51 in Fig. 2 und die Funkenbildung wird daher ebenfalls in einem späteren Zeitpunkt stattfinden. Wird der Hebel 5¹ dagegen aus seiner Stellung in Fig. 2 nach oben in dieser Figur bewegt, so wird die Funkenbildung früher stattfinden.

   Die einen Pole der Spulen 11,1:2 stehen ebenfalls mit den Klemmen 41,42 der Segmente 38,39 in Verbindung, während die anderen Spulen hier nicht direkt, sondern durch die Induktionsspule 52, deren Primärsowohl a is auch Sekundärwicklung bei 61 .geerdet sind, mit dem Zündpfropfen 44 in Verbindung stehen. Der eine Pol der Sekundärwicklung ist mit dem Zündpfropfen 44 und der eine Pol der Primärwicklung ist mit dem einen Pol der Spulen 11,12 verbunden. Da die Primär- und (he Sekundärwicklung der Induktionsspule miteinander verbunden sind, so sind also die einen Pole der Spulen 11, 12 durch die Induktionsspule mit dem Zündpfropfen verbunden. Die in den Spulen 11, 12 erzeugten Ströme werden durch den Schalthebel 51 mit der Induktionsspule 52 verbunden und wird demzufolge bei einem Strom- I schluß durch die Kontaktvorrichtung 47,49 selbstverständlich an den Zündpfropfen 44 ein überspringender Funke erzeugt werden. Der Kondensator 53 hat den Zweck, die Selbstinduktion der Primärwicklung der Induktionsspule zu vermindern und die an den Stromunterbrecher 47 entstehende Funkenbildung in ihrer Heftigkeit zu mildern. Der Stromverlauf würde hierbei in der gleichen Weise stattfinden, wie bei dem durch Fig. 1 veranschaulichten Ausführungsbeispiel.

   In dem Zeitpunkte, während dessen die ;' Zündung stattfindet, wird der Stromkreis der Spule 11 oder 12 oder beider kurzgeschlossen, und zwar durch den Stromunterbrecher 47. ^:; Die Selbstinduktion dieses Stromkreises ist so ■·· auf ein Minimum gebracht und der Strom ist beinahe in Phase mit seiner E. M. K. Wenn der Stromunterbrecher 47 den Stromkreis öffnet, so wird die während dieses Kurzschlusses aufgespeicherte Energie in die Primärwicklung der Induktionsspule 52 gesendet, und der dadurch in der Sekundärwicklung erzeugte Strom erreicht einen hohen Wert. I

   Nach stattgehabter. Zündung wird der Stromkreis der Spule 11 oder 12 oder beider ' mit der Primärwicklung wieder in Reihe geschaltet, bis die Drehung des Induktors wieder in einen der beiden Stromkreise oder in beiden Ströme erzeugt.

   Soll die Einrichtung bei einem mehrzylindrigen Motor z. B. bei einem Vierzylinder- , motor angewandt werden, so wird noch ein Verteiler für hochgespannten Strom benutzt.

   Bei den gezeigten Ausführungsformen ist der Stator in fester Stellung gezeigt, doch kann selbstverständlich auch der Stator verstellbar auf der Motorwelle angeordnet werden, so daß die Zeit der Funkenbildung auch unabhängig λόπ der beschriebenen Vorrichtung geändert werden kann. In diesem Falle wird die Unterbrechungsvorrichtung starr mit dem Stator verbunden. χ

   Pat ε ν τ-An Sprüche:

   i. Elektrische Zündvorrichtung für Explosionskraftmaschinen, bei welcher der Strom von einer Wechselstrommaschine ur erzeugt wird, deren Rotor mit einer der , Umdrehungszahl der Motorwelle propor- i tionalen Geschwindigkeit angetrieben wird, f gekennzeichnet durch eine Kontaktvorrichtung, welche mit dem Funkenzünder zuerst denjenigen der Yieiphasenstromkreisc verbindet, dessen Strom durch die Periode

   seiner

   "'roßten Intensität geht, darauf ■

   beide Stromkreise, während welcher ihre Intensität dieselbe oder nahezu dieselbe ist, verbindet ■ und den erstgenannten Stromkreis ausschaltet, wenn dessen Strom

   Λ -'·■

   IfI

   S —

   die Periode seiner niedrigsten Intensität erreicht, während der zweite Stromkreis mit dem Funkenzünder verbunden bleibt, während sein Strom die Periode seiner höchsten Intensität erreicht.

   Ausführungsform der Schaltvorrich-Anspruch i, gekennzeichnet durch einen an dem Handhebel (24) des
2. 2.
   tung nach

   Umschalters angelenkten Arm (22) zum Bewegen der Abreißzündvorrichtung, welcher mit der Änderung der Stellung des Umschalthebels (24) den Zeitpunkt der Abreißfunkenbildung in an sich bekannter Weise zu ändern gestattet, so daß dieselbe stets bei der größten Intensität der Ströme stattfindet.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.