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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Anlasserschutzgerät zum Schutz
eines Anlassers.
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Ein
derartiges Anlasserschutzgerät
ist beispielsweise beschrieben in
DE 40 31 275 A1 . Das Anlasserschutzgerät weist
ein elektronisches Startsperr-Relais für eine Kraftfahrzeug-Brennkraftmaschine
auf, wobei eine Steuerschaltung lediglich unterhalb eines vorbestimmten
Beschleunigungs- oder Schwingungspegels eine Aktivierung eines Anlassers
zulässt.
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In
DE 37 37 430 C2 ist
zudem ein Starter der Bauart mit Einspurregelung beschrieben, bei
dem ein promptes Einrücken
eines Ritzels in ein Ringzahnrad durch Abschwächen der Schubkraft des Ritzels
auf das Ringzahnrad gewährleistet
ist.
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In
DE 39 22 492 A1 ist
eine Starterschutzschaltung beschrieben, bei der dem Starter ein
Thermoschalter zugeordnet ist, der bei Ansprechen ein den Starterbetrieb
unterbrechendes Relais betätigt. Nach
Wiederaufnahme des Kalt-Schaltzustands des Thermoschalters kann
ein erneuter Startbetrieb mittels eines Relaisbetätigungstasters
erfolgen.
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In
DE 37 03 430 C2 ist
eine Anlasswiederholsperre für
Verbrennungsmotoren mit einem elektrischen Anlassermotor beschrieben,
die zwangsweise verhindert, dass der Motor nach einem vorhergehenden
Startversuch erneut gestartet werden kann, bevor er nach dem vorhergehenden
Startversuch vollständig
zum Stillstand gekommen ist. Darüber
hinaus ist auch ein Schutz des Anlassmotors, des Zahnkranzes und
des Ritzels gegen Beschädigung
gewährleistet,
wenn der Zündschlüssel nach
einem erfolgreichen Anlassversuch hängen bleibt.
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In
DE 43 38 638 A1 ist
ein Steuerkreis für
einen Kraftfahrzeug-Anlasser beschrieben, mit einem Verzögerungsmittel
zum Unterbinden einer neuerlichen Aktivierung des Anlassers während eines
festgelegten Zeitraums nach einer ersten Aktivierung.
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In
DE 20 60 524 A ist
eine Schaltungsanordnung beschrieben zum langsamen Aufladen und
zum schnellen Entladen eines Kondensators, insbesondere als Verzögerungsschaltung
für den
Datenaustausch zwischen Einheiten einer Datenverarbeitungsanlage.
Hierfür
ist ein Taktgeber vorgesehen, der Steuerimpulse an ein Schaltelement
abgibt, das eine Konstantstromquelle mit einer Kondensatorbelegung
verbindet und stufenweise im zeitlichen Mittel eine lineare Aufladung
bis zum Erreichen eines Bezugspotentials bewirkt. Weitere Elemente
sind ein gesteuerter Thyristor, der Zündimpulse empfängt, die in
Abhängigkeit
von einer Impulsfolgefrequenz und der Impulslänge der Steuerimpulse den Schaltzeitpunkt
eines mit der zweiten Kondensatorbelegung verbundenen Komparators
steuert.
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Im
allgemeinen wird ein Anlasser zum Anlassen einer Brennkraftmaschine
dadurch in Gang gesetzt, dass ein Schlüsselschalter in eine Anlasserposition
gedreht wird, wodurch die Brennkraftmaschine gezündet und angelassen wird. Nach
dem Zünden und
Anlassen der Brennkraftmaschine wird der Anlasser selbst dadurch
angehalten, dass der Schlüsselschalter
aus der Anlasserposition wegbewegt wird.
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Wenn
aus irgendeinem Grund der Schlüsselschalter
nicht aus der Anlasserposition wegbewegt werden kann, und der Anlasser
weiter in Betrieb ist, selbst nachdem die Brennkraftmaschine angelassen wurde,
wird der Anlasser durch Überhitzung
beschädigt.
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Wenn
die Brennkraftmaschine nicht sofort zündet, wenn der Schlüsselschalter
in die Anlasserposition gedreht wurde, und der Schlüsselschalter dann
ausgeschaltet und sofort wieder in die Anlasserposition eingeschaltet
wird, dann wird der Anlasser in Gang gesetzt, wenn sich die Brennkraftmaschine
oder der Anlasser immer noch dreht, wodurch das Hohlrad der Brennkraftmaschine
oder der Anlasser beschädigt
wird.
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Daher
wurde ein Anlasserschutzgerät
eingesetzt, welches den Anlasser dadurch schützt, dass der Anlasszustand
der Brennkraftmaschine über
die Brennkraftmaschinendrehzahl aus der von einem Generator erzeugten
Spannung oder dergleichen erfasst wird.
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6 zeigt eine Ausbildung
eines derartigen herkömmlichen
Anlasserschutzgeräts
für ein
Kraftfahrzeug.
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In
der Figur ist ein Anlasser 2 über eine Fahrzeugbatterie 1 geschaltet,
und weist im wesentlichen einen Hauptschalter 3 und einen
Motor 4 auf. Der Hauptschalter 3 weist Wicklungen 3a, 3b und
einen Kontakt 3c auf. Ein Ende des Kontakts 3c ist
an eine positive Klemme der Batterie 1 angeschlossen, wogegen
das andere Ende an eine negative Klemme der Batterie 1 über den
Motor 4 angeschlossen ist. Wicklungen 3a und 3b sind
in Reihe geschaltet, und sind parallel zum Motor 4 geschaltet.
Ein gemeinsamer Verbindungspunkt der Wicklungen 3a und 3b ist an
die positive Batterie 1 und eine bewegliche Klemme eines
Schlüsselschalters 6 über einen
Kontakt 5b eines Anlasserhilfsschalters 5 angeschlossen.
Der Schlüsselschalter 6 weist
folgende feste Klemmen auf, nämlich
eine AUS-Klemme, eine IG-Klemme (EIN-Klemme), und eine ST-Klemme,
und darüber
hinaus eine bewegliche Klemme. Die bewegliche Klemme ist an die
positive Klemme der Batterie 1 angeschlossen.
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Ein
Anlasserschutzgerät 7 schützt den
Anlasser 2 durch Steuern des Anlasserhilfsschalters 5, und
weist einen Frequenz-Spannungswandler (nachstehend als "F-V-Wandler" bezeichnet) 701 auf,
der dazu dient, die Frequenz der Wechselspannung umzuwandeln, die
von einem Generator 8 in Reaktion auf die sich drehende
Brennkraftmaschine erzeugt wird, und zwar in eine Gleichspannung,
sowie einen Komparator 702, welchem die Ausgangsspannung des F-V-Wandlers 701 an
seiner invertierenden Eingangsklemme zugeführt wird, und der diese Spannung
mit einem vorbestimmten Wert vergleicht, der vorher an seine nicht-invertierende
Eingangsklemme angelegt wird. Der vorbestimmte Wert für den Komparator 702 wird
durch Spannungsteilerwiderstände 703 und 704 eingestellt.
Die Ausgangsklemme des Komparators 702 ist mit der Basis
eines Ausgangstransistors 705 verbunden.
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Das
Anlasserschutzgerät 7 weist
weiterhin eine Stromversorgungsschaltung 706 auf, die an
die IG-Klemme des Schlüsselschalters 6 angeschlossen ist,
sowie eine Zeitgeberschaltung 710, die mit Strom von der
Stromversorgungsschaltung 706 versorgt wird. Die Stromversorgungsschaltung 706 ist
so ausgelegt, dass sie auch dem F-V-Wandler 701 und den Komparator 702 Strom
zuführt.
Ein Glättungskondensator 707 ist
an die Ausgangsseite der Stromversorgungsschaltung 706 angeschlossen.
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Die
Eingangsseite der Zeitgeberschaltung 710 ist mit dem gemeinsamen
Verbindungspunkt des Hauptschalters 3 und des Hilfsschalters 5 über einen Invertierer 708 verbunden.
Der gemeinsame Verbindungspunkt ist über einen Widerstand 709 an
Masse gelegt. Die Ausgangsseite der Zeitgeberschaltung 710 ist
mit der Basis des Ausgangstransistors 705 über einen
Invertierer 711 verbunden, und mit der IG-Klemme des Schlüsselschalters 6 über einen
Widerstand 712. Der Kollektor des Ausgangstransistors 705 ist
mit der ST-Klemme des Schlüsselschalters 6 über eine
Wicklung 5a des Hilfsschalters 5 verbunden, sowie über eine
Diode 713, welche parallel geschaltet sind, und sein Emitter
liegt an Masse. Die Diode 713 ist eine sogenannte Freilaufdiode,
die zum Kontrollieren von Spannungsspitzen dient, die in der Wicklung 5a des
Hilfsschalters 5 hervorgerufen werden, wenn der Ausgangstransistor 705 ausgeschaltet wird.
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Als
nächstes
wird der Betriebsablauf geschildert.
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Wenn
der Schlüsselschalter 6 über die IG-Klemme
geschlossen wird, wird die Spannung der Batterie 1 an die
Stromversorgungsschaltung 706 des Anlasserschutzgerätes 7 angelegt,
und an die Basis des Ausgangstransistors 705, wodurch der Ausgangstransistor 705 leitend
wird (durchschaltet).
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Wenn
dann der Schlüsselschalter 6 über die ST-Klemmenposition
geschlossen wird, fließt
Strom von der Batterie 1 über die Wicklung 5a des
Anlasserhilfsschalters 5 und den Ausgangstransistor 705, wodurch
die Wicklung 5a des Hilfsschalters 5 mit Strom
versorgt wird, so dass dessen Kontakt 5b geschlossen wird.
Das Schließen
des Kontakts 5b führt dazu,
dass elektrischer Strom an die Wicklung 3a des Hauptschalters 3 des
Anlassers 2 geliefert wird, und schließt dessen Kontakt 3c.
Dann wird die Spannung der Batterie 1 an den Motor 4 des
Anlassers 2 angelegt, und der Motor 4 beginnt
sich zu drehen, um die Brennkraftmaschine (nicht gezeigt) anzulassen.
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Wenn
die Drehzahl der Brennkraftmaschine zunimmt, beginnt der Generator 8 mit
der Stromerzeugung. Die Frequenz der Wechselspannung des Generators 8,
welche dem F-V-Wandler 701 zugeführt wird, nimmt dann mit wachsender
Brennkraftmaschinendrehzahl zu, und das Ausgangssignal des F-V-Wandlers 701 erhöht sich
proportional zum Eingangsignal.
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Wenn
die Motordrehzahl eine Anlasserausrückdrehzahl erreicht, überschreitet
das Ausgangssignal des F-V-Wandlers 701 einen vorbestimmten Wert,
wodurch der Komparator 702 leitend wird, und sein Ausgangspegel ändert sich
auf den niedrigen Pegel "L".
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Dies
schaltet den Ausgangstransistor 705 aus. Die Wicklung 5a des
Hilfsschalters 5 wird abgeschaltet, so dass dessen Kontakt 5b geöffnet wird. Die
Stromversorgung zum Hauptschalter 3 des Anlassers 2 wird
unterbrochen, um den Motor 4 des Anlassers 2 anzuhalten,
und der Anlasser 2 wird außer Eingriff von der Brennkraftmaschine
gebracht, um eine ständige
Stromzufuhr zu verhindern.
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Andererseits
wird in einer Reihe von Operationen zum Einschalten des Ausgangstransistors 705 dieser
durch Ändern
der Stellung des Schlüsselschalters 6 betätigt. Insbesondere wird
der Schlüsselschalter
von der AUS-Klemme auf die IG-Klemme und
dann auf die ST-Klemme betätigt,
damit sich der Motor 4 des Anlassers 2 dreht und
hierdurch die Brennkraftmaschine angelassen wird. Wird der Schlüsselschalter 6 von
der ST-Klemme getrennt, bevor der Ausgangstransistor 705 ausgeschaltet wird,
so kehrt der Schlüsselschalter 6 auf
die IG-Klemme zurück,
um die Wicklung 5a des Anlasserhilfsschalters 5 abzuschalten
und dessen Kontakt 5b zu öffnen. Daher wird der Strom
daran gehindert, durch die Wicklungen 3a und 3b des
Hauptschalters 3 des Anlassers 2 zu fließen, so
dass das Potential des gemeinsamen Verbindungspunktes des Anlasserhilfsschalters 5 und
des Hauptschalters 3, oder das Potential am Eingang des
Invertierers 708 im wesentlichen den niedrigen Pegel "L" annimmt, und der Eingangsseite der
Zeitgeberschaltung 710 ein Eingangssignal "H" auf hohem Pegel zugeführt wird,
das durch den Invertierer 708 invertiert wird.
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Die
Zeitgeberschaltung 710 beginnt ihren Betrieb synchron mit
dem Anlegen eines Eingangssignals, und erzeugt ein Ausgangssignal "H" auf hohem Pegel an ihrer Ausgangsseite über einen
vorbestimmten Zeitraum. Das Signal "H" auf
hohem Pegel wird durch den Invertierer 711 in ein Signal "L" auf niedrigem Pegel invertiert, und
der Basis des Ausgangstransistors 705 zugeführt. Selbst
wenn dann der Schlüsselschalter 6 erneut
in die ST-Klemmenposition gedreht wird, behält der Ausgangstransistor 705 seinen
Zustand AUS während
des vorbestimmten Zeitraums bei, in welchem die Zeitgeberschaltung 710 arbeitet.
Selbst wenn der Schlüsselschalter 6 daher
in die ST-Klemmenposition während
des vorbestimmten Zeitraums geschaltet wird, in welchem die Zeitgeberschaltung 710 weiter
arbeitet, nachdem die Stromversorgung des Anlassers unterbrochen wurde,
fließt daher
kein Strom durch die Wicklungen 3a und 3b des
Hauptschalters 3, und bleibt der Kontakt 3c geöffnet, so
dass der Anlasser 2 nicht in Gang gesetzt werden kann.
Ein zufälliges
Ingangsetzen wird daher während
der Trägheitsdrehung
der Brennkraftmaschine oder des Motors 4 des Anlassers 2 verhindert.
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Das
herkömmliche
Anlasserschutzgerät
zur Feststellung des Anlasserzustands der Brennkraftmaschine durch
die Spannung, die von dem Generator erzeugt wird, hat jedoch das
Problem, dass es nicht bei einer Brennkraftmaschine ohne einen Generator
(Wechselstrom- oder Drehstromlichtmaschine) angebracht werden kann.
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Darüber hinaus
tritt bei dem herkömmlichen Anlasserschutzgerät die Schwierigkeit
auf, dass eine Verdrahtung von dem Generator und der IG-Klemme des
Schlüsselschalters
und zum Anlasserschutzgerät
erforderlich ist.
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Das
technische Problem der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung
eines Anlasserschutzgeräts,
bei dem sich das Fließen
des Kriechstroms von der Batterie zum Anlasserschutzgerät verhindern
lässt.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird dieses technische Problem durch ein Anlasserschutzgerät mit den
Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
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Gemäß der Erfindung
ist es dann, wenn eine Brennkraftmaschine mit einem Generator versehen ist,
nicht erforderlich, eine Verdrahtung vorzusehen, die den Generator
und das Anlasserschutzgerät
verbindet, oder eine Verdrahtung von einer IG-Klemme des Schlüsselschalters
zum Anlasserschutzgerät. Daher
lässt sich
das Gerät
einfach anbringen, ist sein Betrieb erleichtert, und kann es standardisiert
werden, da es nicht mit anderen Geräten verträglich sein muss. Darüber hinaus
lassen sich seine Abmessungen verringern, und seine Kosten senken.
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Zusätzlich ist
die vorliegende Erfindung in der Hinsicht vorteilhaft, dass sie
auch bei einer Brennkraftmaschine eingesetzt werden kann, die nicht
mit einem Generator versehen ist, und dass sie sich in weiten Bereichen
einsetzen lässt,
und zusätzlich
in Bezug auf den Installationsraum vorteilhaft ist.
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Zudem
verhindert die vorliegende Erfindung eine ständige Stromversorgung, so dass
der Anlasser gegen thermische Beschädigungen geschützt werden
kann. Zusätzlich
ist die vorliegende Erfindung in der Hinsicht vorteilhaft, dass
ein zufälliges
In Gangsetzen des Anlassers während
der Trägheitsdrehung
einer Brennkraftmaschine oder des Anlassers verhindert wird, so
dass das Hohlrad und der Anlasser gegen Schockbeanspruchungen infolge
eines derartigen zufälligen
in Gangsetzens geschützt werden
können.
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Da
gemäß der vorliegenden
Erfindung das Fließen
eines Kriechstroms von der Batterie zum Anlasserschutzgerät verhindert
werden kann, lässt
sich der Anlasserhilfsschalter verlässlich steuern.
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Weiterhin
ist gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
die erste Zeitgeberschaltung bzw. die zweite Zeitgeberschaltung
in einer Schaltung für
intermittierendes Laden/Entladen vorgesehen. Dies ist vorteilhaft
in der Hinsicht, dass ein Kondensator mit geringer Kapazität eingesetzt
werden kann, so dass die Abmessungen des Gerätes verkleinert werden können.
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Bei
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung weist das Anlasserschutzgerät darüber hinaus eine Stromversorgungsschaltung
auf, die an die Schaltvorrichtung angeschlossen ist, die dann in
Betrieb gesetzt wird, wenn der Schlüsselschalter eingeschaltet
wird, um die erste und zweite Zeitgeberschaltung mit Energie zu
versorgen. Dies ist in der Hinsicht vorteilhaft, dass die erste
und die zweite Zeitgeberschaltung verlässlich betrieben werden können.
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Bei
einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung weist das Anlasserschutzgerät weiterhin eine CPU zur Überprüfung des
Betriebs des Schlüsselschalters
auf, wobei die erste und zweite Zeitgeberschaltung mit der Schaltvorrichtung
auf der Grundlage eines Steuersignals von der CPU gesteuert werden.
Dies ist in der Hinsicht vorteilhaft, dass ein Anlasser noch exakter
geschützt
werden kann, und dass der Schaltungsaufbau vereinfacht werden kann.
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Die
Erfindung wird nachstehend anhand zeichnerisch dargestellter Ausführungsbeispiele
näher erläutert, aus
welchen weitere Vorteile und Merkmale hervorgehen. Es zeigt:
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1 ein
Blockschaltbild einer Ausführungsform
1 der vorliegenden Erfindung;
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2 ein
Signalformdiagramm zur Erläuterung
des Betriebs der Ausführungsform
1 der vorliegenden Erfindung;
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3 eine
Perspektivansicht einer integrierten Anordnung der Ausführungsform
1 der vorliegenden Erfindung;
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4 ein
Blockschaltbild einer Ausführungsform
2 der vorliegenden Erfindung;
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5 ein
Flussdiagramm zur Erläuterung
einer Ausführungsform
3 der vorliegenden Erfindung; und
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6 ein
Blockschaltbild eines herkömmlichen
Anlasserschutzgeräts
für ein
Kraftfahrzeug.
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Anlasserschutzgeräte gemäß Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung werden nachstehend unter Bezugnahme auf
die Zeichnungen beispielhaft beschrieben.
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AUSFÜHRUNGSFORM 1
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1 ist
ein Blockschaltbild der Ausführungsform
1 der vorliegenden Erfindung.
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In
der Figur bezeichnen gleiche Bezugszeichen entsprechende Bauteile
wie in 6, und erfolgt nachstehend nicht erneut eine eingehende
Beschreibung.
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In
der Figur sind ein Anlasser 2, ein Anlasserhilfsschalter 5,
ein Schlüsselschalter 6 und
ein Generator 8 mit einer Batterie 1 verbunden,
auf ähnliche
Weise wie in 6.
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Ein
Anlasserschutzgerät 7A dieser
Ausführungsform
weist eine Stromversorgungsschaltung 706 auf, sowie eine Zeitgeberschaltung 710,
um ein zufälliges
Ingangsetzen während
einer Trägheitsdrehung
einer Brennkraftmaschine oder Anlassers zu verhindern, und es weist
weiterhin einen Zeitgeber 715 zum Verhindern einer ständigen Stromversorgung
auf, eine Schalterschaltung 716, die durch Ausgangssignale
der Zeitgeberschaltungen 710 und 715 gesteuert
wird, sowie eine Kriechstromverhinderungsschaltung 721.
Hierbei bildet die Schalterschaltung 716 zusammen mit der
Kriechstromverhinderungsschaltung 721 eine Schaltvorrichtung.
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Zusätzlich ist
bei dieser Ausführungsform der
Anlasserhilfsschalter 5 in dem Anlasserschutzgerät 7A enthalten
und im wesentlichen mit diesem vereinigt.
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Die
Schalterschaltung 716 des Anlasserschutzgeräts 7A weist
einen Ausgangstransistor 705 auf, sowie mehrere Dioden 717-720,
die eine Brückenschaltung 726 bilden.
Ein gemeinsamer Verbindungspunkt der Anoden der Dioden 717 und 719 ist an
die Basis des Ausgangstransistors 705 angeschlossen, sowie
an die Eingangsseite der Stromversorgungsschaltung 706 über einen
Widerstand 712.
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Zusätzlich ist
ein gemeinsamer Verbindungspunkt der Anoden der Dioden 718 und 720 an
die Eingangsseite der Zeitgeberschaltung 715 als erster Zeitgeberschaltung über einen
Widerstand 714 angeschlossen, und an die Eingangsseite
der Zeitgeberschaltung 710 als zweiter Zeitgeberschaltung über einen
Invertierer 708. Ein gemeinsamer Verbindungspunkt P1 des
Widerstands 714 und der Zeitgeberschaltung 715 ist über einen
Widerstand 709 an Masse gelegt, und an eine ST-Klemme des
Schlüsselschalters 6 angeschlossen.
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Die
Kriechstromverhinderungsschaltung 721 verhindert, dass
ein Kriechstrom (Dunkelstrom) von der Batterie 1 zur Stromversorgungsschaltung 706 fließt, und
sie weist auf: einen Invertierer 722, der an die Ausgangsseite
des Invertierers 711 angeschlossen ist; eine NOR-Schaltung 723,
bei welcher eine ihrer Eingangsklemmen an die Ausgangsseite des
Invertierers 722 angeschlossen ist, und die andere Eingangsklemme
mit dem gemeinsamen Verbindungspunkt P1 des Widerstands 714 und
der Zeitgeberschaltung 715 verbunden ist; und einen Transistor 725,
dessen Basis an die Ausgangsseite der NOR-Schaltung 723 über einen
Widerstand 724 angeschlossen ist, dessen Emitter mit dem
positiven Pol der Batterie 1 verbunden ist, und dessen
Kollektor an die Eingangsseite der Stromversorgungsschaltung 706 angeschlossen
ist.
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Ein
Kondensator 707, der an die Ausgangsseite der Stromversorgungsschaltung 706 angeschlossen
ist, dient im wesentlichen als Notfallstromversorgung.
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Weiterhin
ist der Kollektor des Ausgangstransistors 705 an die ST-Klemme
des Schlüsselschalters 6 über die
Diode 713 angeschlossen, und ist sein Emitter an Masse
gelegt. Darüber
hinaus ist die IG-Klemme des Schlüsselschalters 6 nicht
mit dem dort vorgesehenen Anlasserschutzgerät 7A verbunden, sondern
an Zusatzgeräte
angeschlossen, beispielsweise einen herkömmlichen Computer zur Durchführung einer
Brennkraftmaschinenregelung, oder an Audiogeräte und dergleichen.
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Unter
Bezugnahme auf die in 2 dargestellten Signalformen
wird nachstehend der Betriebsablauf erläutert.
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Wenn
der Schlüsselschalter 6 eingeschaltet wird,
von der AUS-Klemme über
eine IG-Klemme (Zündschalter
EIN) (2A) hinaus bis zur ST-Klemme
(Anlasserschalter AN) (2B), gelangt
das Potential des gemeinsamen Verbindungspunktes P1 auf den hohen
Pegel "H", und nimmt der Ausgang
der NOR-Schaltung 723 in der Kriechstromverhinderungsschaltung 721 den
niedrigen Pegel "L" an, und wird hierdurch
der Transistor 725 eingeschaltet. Die Spannung der Batterie
wird daher an die Stromversorgungsschaltung 706 und an
die Basis des Ausgangstransistors 705 über den Widerstand 712 angelegt,
wodurch der Ausgangstransistor 705 eingeschaltet wird.
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Daher
fließt
Strom von der Batterie über
den Ausgangstransistor 705 und eine Wicklung 5a des Anlasserhilfsschalters 5,
so dass die Wicklung 5a des Anlasserhilfsschalters 5 mit
Strom versorgt wird, und der Kontakt 5b geschlossen wird.
Das Schließen
des Kontakts 5b (2C) führt dazu,
dass den Wicklungen 3a und 3b des Hauptschalters 3 in
dem Anlasser 2 Strom zugeführt wird, so dass dessen Kontakt 3c geschlossen
wird. Dann wird die Spannung der Batterie 1 an den Motor 4 des
Anlassers 2 angelegt, so dass der Motor 4 sich
zu drehen beginnt, um die Brennkraftmaschine (nicht gezeigt) anzulassen.
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Wenn
das Potential des gemeinsamen Verbindungspunktes P1 den hohen Pegel "H" annimmt, wird darüber hinaus ein Signal der Zeitgeberschaltung 715 zugeführt, welche
ihren Betrieb synchron zum Anlegen dieses Eingangssignals beginnt (2D). Ein Ausgangssignal auf dem hohen
Pegel "H" wird an der Ausgangsseite
der Zeitgeberschaltung über
eine vorbestimmte Zeitdauer erzeugt, beispielsweise einige zehn
Sekunden (die Dauer der kontinuierlichen Versorgung in 2D), und wird der Brückenschaltung 726 der
Schalterschaltung 716 zugeführt.
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Andererseits
geht das Signal auf hohem Pegel "H" von dem gemeinsamen
Verbindungspunkt P1 durch den Widerstand 714 hindurch,
wird durch den Invertierer 708 invertiert, und dann der
Zeitgeberschaltung 710 zugeführt. Das Ausgangssignal der Zeitgeberschaltung 710 liegt
daher auf dem niedrigen Pegel "L". Dieses Signal wird
durch den Invertierer 711 in ein Signal auf hohen Pegel "H" geändert, und
wird entsprechend der Brückenschaltung 726 der
Schalterschaltung 716 zugeführt. In diesem Zustand ist
jede der Dioden 717 bis 720, welche die Brückenschaltung 726 der
Schalterschaltung 716 bilden, nichtleitend, und befindet
sich der Ausgangstransistor 705 in dem Zustand EIN.
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Dann
hört die
Zeitgeberschaltung 715 nach Ablauf eines vorbestimmten
Zeitraums mit ihrem Betrieb auf, und gibt ein Ausgangssignal auf
niedrigem Pegel "L" aus. Daher werden
die Dioden 717 und 718 der Schalterschaltung 716 leitend,
nimmt das Basispotential des Ausgangstransistors 705 den
niedrigen Pegel "L" an, und wird der
Ausgangstransistor 705 ausgeschaltet. Daher wird der Strom
abgeschaltet, der durch die Wicklung 5a des Anlasserhilfsschalters 5 floss,
so dass die Stromversorgung der Wicklung 5a aufhört, und
der Kontakt 5b geöffnet
wird. Die Stromversorgung für
den Hauptschalter 3 des Anlassers 2 wird unterbrochen,
so dass der Motor 4 des Anlassers 2 angehalten
wird. Dann wird der Anlasser 2 außer Eingriff von der Brennkraftmaschine
gebracht, und es wird eine ständige
Stromversorgung verhindert (zum Zeitpunkt t5 und danach in 2). Daher
ist es möglich,
automatisch den Anlasser 2 anzuhalten, der so gegen thermische
Beschädigungen geschützt wird.
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Auf
diese Weise kehrt, obwohl der Anlasser 2 arbeitet, der
Schlüsselschalter 6 zur
IG-Klemme zurück
(zwischen den Zeitpunkten t2 und t3 in 2B), während die
Zeitgeberschaltung 715 das Ausgangssignal mit hohem Pegel "H" über
einen vorbestimmten Zeitraum erzeugt, wenn der Schlüsselschalter 6 gegenüber der
ST-Klemme freigegeben wird, bevor der vorbestimmte Zeitraum abgelaufen
ist. Das Potential des gemeinsamen Verbindungspunktes P1 wird im
wesentlichen gleich dem niedrigen Pegel "L". Das
Eingangssignal der Zeitgeberschaltung 715 nimmt den niedrigen
Pegel "L" an. Daher wird das Ausgangssignal
der Zeitgeberschaltung 715 dazu gezwungen, den niedrigen
Pegel "L" anzunehmen. Die
Dioden 717 und 718 der Schalterschaltung 716 sind
daher leitend, und ändern
das Basispotential des Ausgangstransistors 715 auf den
niedrigen Pegel "L", wodurch der Ausgangstransistor 705 abgeschaltet
wird.
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Zu
diesem Zeitpunkt beginnt, da die Eingangsseite des Invertierers 708 ebenfalls
den niedrigen Pegel "L" annimmt, über die
Diode 718, die Zeitgeberschaltung 710 ihren Betrieb
synchron mit dem gegenüber
diesem Signal invertierten Signal, nämlich mit dem hohen Pegel "H" (2E).
Ein Ausgangssignal auf hohem Pegel "H" wird
an der Ausgangsseite des Invertierers 708 über einen
vorbestimmten Zeitraum erzeugt, beispielsweise einige Sekunden (zwischen
den Zeitpunkten t2 und t4 in 2E).
Dieses Signal wird durch den Invertierer 711 in ein Signal
auf niedrigem Pegel "L" geändert. Daher
werden die Dioden 719 und 720 leitend, so dass
sie das Basispotential des Ausgangstransistors 705 auf
den niedrigen Pegel "L" umschalten, und
den Ausgangstransistor 705 ausschalten. Dieser Zustand dauert
für einen
vorbestimmten Zeitraum an, wenn die Zeitgeberschaltung 710 das
Signal auf hohem Pegel "H" erzeugt.
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Selbst
wenn daher der Schlüsselschalter 6 erneut
in die Stellung der ST-Klemme gedreht wird, wird der Eingang des
Invertierers 708 auf dem Zustand mit niedrigem Pegel "L" gehalten, über die Diode 720,
da der Ausgang des Invertierers 711 auf dem niedrigen Pegel "L" liegt, während des vorbestimmten Zeitraums,
wenn die Zeitgeberschaltung 710 arbeitet. Selbst wenn der
Schlüsselschalter 6 daher
in die Position der ST-Klemme während
des vorbestimmten Zeitraums gedreht wird, wenn die Zeitgeberschaltung 710 arbeitet,
nachdem die Stromzufuhr des Anlassers unterbrochen wurde, fließt durch
die Wicklungen 3a und 3b des Hauptschalters 3 kein Strom,
und bleibt der Kontakt 3c geöffnet, so dass der Anlasser 2 nicht
arbeitet. Eine zufällige
Ingangsetzung wird daher während
der Trägheitsdrehung der
Brennkraftmaschine oder des Motors 4 des Anlassers 2 verhindert
(zwischen den Zeiten t2 und t4 in 2). Daher
können
das Hohlrad (nicht gezeigt) und der Anlasser 2 gegen Schockbeanspruchungen infolge
eines zufälligen
Ingangsetzens während
der Trägheitsdrehung
der Brennkraftmaschine oder des Anlassers geschützt werden.
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Dann
wird, da der Ausgang des Invertierers 711 den hohen Pegel "H" annimmt, nachdem der vorbestimmte Betriebszeitraum
der Zeitgeberschaltung 710 abgelaufen ist, der Ausgangstransistor 705 eingeschaltet,
so dass der Anlasser 2 arbeiten kann. Obwohl der Transistor 725 der
Kriechstromverhinderungsschaltung eingeschaltet ist, wenn am gemeinsamen
Verbindungspunkt P1 der hohe Pegel "H" anliegt,
und Strom von der Batterie 1 an die Stromversorgungsschaltung 706 geliefert
werden kann, nimmt wie voranstehend erwähnt das Potential des gemeinsamen
Verbindungspunktes P1 den niedrigen Pegel "L" an,
wenn die Zeitgeberschaltung 710 in Betrieb ist. Daher wird
der Ausgangstransistor 705 ausgeschaltet, und kann die
Stromversorgung von der Batterie 1 zur Stromversorgungsschaltung 706 nicht während des
vorbestimmten Zeitraums aufrechterhalten werden, in welchem das
Zeitgebersignal im wesentlichen ein Ausgangssignal auf dem hohen
Pegel "H" abgibt.
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Wenn
sich das Potential des gemeinsamen Verbindungspunktes P1 von dem
hohen Pegel "H" auf den niedrigen
Pegel "L" ändert, invertiert der Invertierer 722 ein
sich ergebendes Niedrigpegelausgangssignal "L" des
Invertierers 711, der an der Ausgangsseite der Zeitgeberschaltung 710 angeordnet ist,
und liefert es an die NOR-Schaltung 723. Ein Signal auf
niedrigem Pegel "L" wird an der Ausgangsseite
der NOR-Schaltung 723 abgenommen, wodurch der Transistor 725 eingeschaltet
wird, um die Stromversorgung von der Batterie 1 an die
Stromversorgungsschaltung 706 sicherzustellen, bis der
vorbestimmte Betriebszeitraum der Zeitgeberschaltung 710 abgelaufen
ist.
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Der
Betrieb, bis die Stromversorgung für die Stromversorgungsschaltung 706 sichergestellt
ist, wird im wesentlichen durch die Spannung durchgeführt, mit
welcher der Kondensator 707 aufgeladen ist, der an der
Ausgangsseite der Stromversorgungsschaltung 706 angeordnet
ist.
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3 ist
eine Perspektivansicht, in welcher schematisch das äußere Erscheinungsbild
des Anlasserschutzgeräts
für ein
Kraftfahrzeug gemäß Ausführungsform
1 der vorliegenden Erfindung dargestellt ist.
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In
der Figur verlaufen Kabel 10 und 11 von dem Körper der
Anlasserschutzvorrichtung 7A aus. Das Kabel 10 verbindet
den Transistor 725 der Kriechstromverhinderungsschaltung 721 in
dem Anlasserschutzgerät 7A mit
dem positiven Pol der Batterie 1, während das Kabel 11 ein
Ende der Wicklung 5a des Hilfsschalters 5 mit
dem gemeinsamen Verbindungspunkt des Kollektors des Ausgangstransistors 705 der
Schalterschaltung 716 und der Freilaufdiode 713 verbindet.
Das Kabel 12 verbindet das andere Ende der Wicklung 5a des
Hilfsschalters 5 mit dem gemeinsamen Verbindungspunkt P1.
Die festen Klemmen 13 und 14 des Kontakts 5b des
Anlasserhilfsschalters 5 sind so angeordnet, dass sie in
elektrischer Verbindung mit den Verbindungen der Wicklungen 3a und 3b des
Hauptschalters 3 stehen, bzw. mit den Verbindungen des
Schlüsselschalters 6 und der
Batterie 1.
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Das
Kabel 15, das an die Wicklung 5a des Anlasserhilfsschalters 5 angeschlossen
ist, ist mit der ST-Klemme des Schlüsselschalters 6 verbunden. Der
Anlasserhilfsschalter 5 des Anlasserschutzgeräts 7A ist
daher baulich mit anderen Schaltungsbauteilen vereinigt, und ist
am Anlasserkörper
mit einer Flanschschraube 16 befestigt.
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Da
es bei dieser Ausführungsform
nicht erforderlich ist, den Anlasszustand der Brennkraftmaschine
auf der Grundlage der Brennkraftmaschinendrehzahl unter Nutzung
einer Spannung festzustellen, die von einem Generator oder dergleichen
erzeugt wird, ist es, wie beschrieben, nicht erforderlich, ein Kabel
(einen Kabelbaum) vorzusehen, um den Generator und das Anlasserschutzgerät zu verbinden.
Weiterhin ist das Anlasserschutzgerät so ausgebildet, dass es im
wesentlichen nur durch das Signal von der ST-Klemme des Schlüsselschalters
in Gang gesetzt wird, so dass kein Kabel (Kabelleitung) von der
IG-Klemme des Schlüsselschalters
zum Anlasserschutzgerät
zur Verfügung
gestellt werden muss. Daher lässt
sich das Gerät
einfach installieren, und leicht handhaben. Weiterhin lässt sich
eine Standardisierung erreichen, da keine Kompatibilität zu anderen
Geräten
erforderlich ist, und es ist möglich,
die Abmessungen zu verringern, wobei auch die Kosten verringert
werden.
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Zusätzlich kann
die vorliegende Erfindung bei einer Brennkraftmaschine ohne einen
Generator verwendet werden, beispielsweise bei einem Notstromaggregat,
was den Einsatzbereich vergrößert, und
auch unter räumlichen
Gesichtspunkten vorteilhaft ist.
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Darüber hinaus
kann das Anlasserschutzgerät
auf dem Körper
des Anlassers dadurch angebracht werden, dass im wesentlichen der
Anlasserhauptschalter mit anderen Schaltungsbauteilen vereinigt
wird. Dennoch kann ein herkömmlicher
Anlasserhilfsschalter verwendet werden, so dass das Erzeugnis kompatibel
ist.
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AUSFÜHRUNGSFORM 2
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Wenn
ein relativ langer Zeitraum für
den Betrieb der Zeitgeberschaltung in dem Anlasserschutzgerät 7A erforderlich
ist, so kann, damit die Zeitgeberschaltung 715 eine ständige Stromzufuhr
verhindert, die Kapazität
des Kondensators dadurch verringert werden, dass eine intermittierend
arbeitende Ladungs-/Entladungsschaltung vorgesehen wird, die einen
Transistor aufweist, der in Reaktion auf ein Signal von einer Oszillatorschaltung
ein- und ausgeschaltet wird, sowie einen Widerstand und einen Kondensator,
die intermittierend durch das Einschalten und Ausschalten des Transistors
gesteuert werden.
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4 ist
ein Blockschaltbild mit einer Darstellung eines Beispiels für diese
Ausführungsform.
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In 4 weist
eine Zeitgeberschaltung eine Bezugsspannungsschaltung 20 auf,
einen Transistor 21, der zwischen einer Ausgangsklemme
der Bezugsspannungsschaltung 20 und Masse vorgesehen ist,
und eine intermittierend arbeitende Ladungs-/Entladungsschaltung 24,
die zwischen einer Ausgangsklemme der Bezugsspannungsschaltung 20 und
einer Oszillatorschaltung 22 vorgesehen ist, welche über eine
Diode 23 ein Impulssignal erzeugt. Der Kollektor des Transistors 21 ist
an die Ausgangsklemme der Bezugsspannungsschaltung 20 angeschlossen, sein
Emitter liegt an Masse, und seine Basis ist an eine Eingangsklemme
T1 der Zeitgeberschaltung angeschlossen.
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Die
Ladungs-/Entladungsschaltung 24 weist einen Kondensator 24a auf,
der eine vorbestimmte Zeitkonstante vorgibt, einen Widerstand 24b und
einen Transistor 24c. Ein Ende des Kondensators 24a und
ein Ende des Widerstands 24b sind miteinander verbunden,
und an die Kathode der Diode 23 angeschlossen, sowie an
eine Ausgangsklemme T2 der Zeitgeberschaltung.
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Weiterhin
ist das andere Ende des Kondensators 24a an Masse gelegt,
und ist das andere Ende des Widerstands 24b an den Kollektor
des Transistors 24c angeschlossen. Weiterhin ist die Basis
des Transistors 24c mit der Ausgangsklemme der Oszillatorschaltung 22 verbunden,
und liegt sein Emitter an Masse.
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Wenn
diese Zeitgeberschaltung als der Zeitgeber 715 von 1 verwendet
wird, ist die Eingangsklemme T1 an den gemeinsamen Verbindungspunkt
P1 angeschlossen, und ist die Ausgangsklemme T2 mit den Kathoden
der Dioden 717 und 718 der Schalterschaltung 716 verbunden.
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Als
nächstes
wird der Betriebsablauf erläutert.
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Da
der Transistor 21 ausgeschaltet wird, wenn das Potential
der Eingangsklemme T1 des Transistors 21 auf dem niedrigen
Pegel "L" liegt, wird Spannung
an den Kondensator 24a von der Bezugsspannungsschaltung 20 über die
Diode 23 angelegt, wodurch der Kondensator 24 in
der Ladungs-/Entladungsschaltung 24 mit Strom von der Bezugsspannungsschaltung 20 aufgeladen
wird. Das Potential an der Ausgangsklemme T2 steigt auf ein vorbestimmtes
Potential an, während
der Kondensator 24a geladen wird.
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Wenn
andererseits das Potential der Eingangsklemme T1 den hohen Pegel "H" annimmt, wird der Transistor 21 eingeschaltet,
wodurch Strom, der von der Bezugsspannungsschaltung 20 ausgeht, durch
den Kondensator 21 kurzgeschlossen wird, so dass Ladungen,
die sich in dem Kondensator 24a befinden, über den
Widerstand 24b und dem Transistor 24c entladen
werden. In diesem Fall wird, da der Transistor 24c durch
das Impulssignal von der Oszillatorschaltung 22 getrieben
wird, der Kondensator 24a intermittierend entladen (vgl. 2F).
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Verglichen
mit einer herkömmlichen
Ladungs-/Entladungsschaltung, die aus dem Kondensator 24a und
Widerstand 24b besteht, jedoch nicht die Oszillatorschaltung 22 und
den Transistor 24c aufweist (nicht dargestellt; obwohl
die Zeitkonstanten unterschiedlich sind, ist die Schaltungsausbildung der
Zeitgeberschaltungen 715 und 710 von 1 im wesentlichen
ebenso wie eine derartige Ausbildung), hat die intermittierend arbeitenden
Ladungs-/Entladungsschaltung 24 von 4 eine längere Entladungszeit,
die sie intermittierend eine Entladung durchführt, und kann als Zeitgeberschaltung
für einen
verlängerten
Zeitraum verwendet werden.
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Darüber hinaus
kann die Entladungszeit dadurch noch weiter verlängert werden, dass der Transistor 24c mit
verringertem Tastverhältnis
des Impulssignals von der Oszillatorschaltung 22 getrieben wird.
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Verglichen
mit einem Fall, in welchem ein Kondensator einer herkömmlichen
Ladungs-/Entladungsschaltung verwendet wird, kann wie voranstehend
geschildert die vorliegende Ausführungsform die
Kapazität
des Kondensators verringern, der in der Zeitgeberschaltung verwendet
wird, wenn eine solche Konstruktion vorgesehen wird, dass der Kondensator
intermittierend entladen wird, so dass sich die Schaltungsabmessungen
verringern lassen.
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Während die
voranstehende Anordnung ein Beispiel dafür ist, dass die Zeitgeberschaltung
bei der Zeitgeberschaltung 715 eingesetzt wird, die in 1 eine
ständige
Stromversorgung verhindert, lässt
sich entsprechend auch bei der Zeitgeberschaltung 710 einsetzen,
die ein zufälliges
Ingangsetzen während des
Trägheitsbetriebs
der Brennkraftmaschine oder des Anlassers verhindert. Weiterhin
kann eine solche Konstruktion gewählt werden, dass der Kondensator intermittierend
aufgeladen wird.
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AUSFÜHRUNGSFORM 3
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Die
voranstehende Ausführungsform
kann so ausgebildet sein, dass eine CPU (nicht gezeigt) vorgesehen
ist, welchen den Betrieb des Schlüsselschalters 6 überprüft, und
die Zeitgeber 710 und 715 sowie die Schalterschaltung 716 in
dem Anlasserschutzgerät 7A auf
der Grundlage eines Steuersignals der CPU steuern.
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5 zeigt
ein Beispiel für
ein Flussdiagramm, welches die Steuervorgänge der CPU bei einer derartigen
Anordnung betrifft.
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Als
nächstes
werden die Steuervorgänge
bei der CPU beschrieben.
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Zuerst
wird im Schritt S1 festgestellt, ob der Schlüsselschalter 6 auf
die ST-Klemme eingestellt ist oder nicht. Ist dies nicht der Fall,
so befindet sich der Vorgang im Bereitschaftszustand, bis ein Einschalten erfolgt.
Ist er entsprechend eingeschaltet, so geht der Vorgang mit dem Schritt
S2 weiter, in welchem der Betrieb der Zeitgeberschaltung 715 zum
Verhindern einer ständigen
Stromversorgung in Gang gesetzt wird. Im Schritt S3 wird die Schalterschaltung 716 leitend
gemacht, um den Anlasser 2 in Gang zu setzen.
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Dann
wird im Schritt S4 festgestellt, ob der Schlüsselschalter 6 aus
der Stellung der ST-Klemme freigegeben und in die Position der IG-Klemme
zurückgekehrt
ist. Ist dies nicht der Fall, oder wenn der Schlüsselschalter 6 in
die Position der ST-Klemme geschaltet bleibt, geht der Vorgang zum
Schritt S5 über.
Im Schritt S5 wird festgestellt, ob der vorbestimmte Zeitraum für die Zeitgeberschaltung 715 abgelaufen
ist oder nicht. Ist er nicht abgelaufen, kehrt der Vorgang zum Schritt
S3 zurück,
und wiederholt sich. Ist der Zeitraum abgelaufen, so geht der Vorgang
zum Schritt S6 über,
in welchem die Schalterschaltung 716 nicht-leitend gemacht
wird, und ist der Vorgang beendet, während der Anlasser 2 im nicht-leitenden
Zustand gehalten wird, wodurch der Anlasser 2 außer Eingriff
von der Brennkraftmaschine gebracht wird, und eine ständige Stromzufuhr
verhindert wird.
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Wenn
im Schritt S4 der Schlüsselschalter 6 gegenüber der
Position der ST-Klemme freigegeben und in die Position der IG-Klemme
zurückgekehrt
ist, so geht der Vorgang zum Schritt S7 über, in welchem die Zeitgeberschaltung 710 ihren
Betrieb beginnt, die dazu dient, ein zufälliges Ingangsetzen während der Trägheitsdrehung
der Brennkraftmaschine oder des Anlassers zu verhindern. Dann wird
im Schritt S8 festgestellt, ob der vorbestimmte Zeitraum für die Zeitgeberschaltung 710 abgelaufen
ist oder nicht. Ist er nicht abgelaufen, wird die Schalterschaltung 716 im
Schritt S9 nicht-leitend ausgebildet, kehrt der Vorgang zum Schritt
S8 zurück,
und wird wiederholt. Selbst wenn der Schlüsselschalter 6 in
die Stellung der ST-Klemme gedreht wird, kann daher der Anlasser 2 während des
vorbestimmten Zeitraums, in welchem die Zeitgeberschaltung 710 arbeitet,
nach Unterbrechung der Stromversorgung für den Anlasser nicht arbeiten,
wodurch ein zufälliges
Ingangsetzen während
der Trägheitsdrehung
der Brennkraftmaschine oder des Motors des Anlassers 2 verhindert werden
kann.
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Wenn
andererseits im Schritt S8 der vorbestimmte Zeitraum der Zeitgeberschaltung 710,
um ein zufälliges
Ingangsetzen während
der Trägheitsdrehung
des Anlassers zu verhindern, abgelaufen ist, kehrt der Vorgang zum
Schritt S1 zurück,
und wird wiederholt.
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Wie
voranstehend geschildert, kann durch Steuern der Zeitgeberschaltung
zum Verhindern einer ständigen
Stromversorgung, oder des Zeitgebers oder der Schalterschaltung
zum Verhindern einer zufälligen
Ingangsetzung während
der Trägheitsdrehung
durch einen Mikrocomputer, ein Anlasser mit höherer Schutzgenauigkeit und
vereinfachter Schaltungsausbildung durch die Ausbildung der vorliegenden
Ausführungsform
erhalten werden.
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AUSFÜHRUNGSFORM 4
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Zwar
wurden die voranstehenden Ausführungsformen
im Zusammenhang mit einem Kraftfahrzeug beschrieben, jedoch sind
sie auf einen derartigen Einsatz nicht beschränkt, sondern lassen sich bei
jeder Einrichtung einsetzen, die mit einer Brennkraftmaschine versehen
ist, die von einem Anlasser in Gang gesetzt wird, beispielsweise
bei einem Notstromaggregat, und zwar mit denselben Vorteilen.