DE2146343A1 - Kombinierter Batterieauflader und automatischer Zündungsverstärker - Google Patents

Description

Dr. Ing. E. BERKENFELD · Dipl.-I ng. H. B ERKEN FELD, Patentanwälte, Köln

2H6343

Anlage Aktenzeichen

zur Eingabe vom 7. September 1971 VA// Named. Ann,. MAGNETIC HEAD CORPORATION

Kombinierter Batterieauflader und automatischer Zündungsverstärker

Die selbstanlaufende Brennkraftmaschine war von Anfang an beim Starten von einer getrennten Quelle elektrischen Potentials abhängig, wie zum Beispiel einer Batterie.

Im Falle von Kraftfahrzeugen aktiviert die übliche Gleichstrombatterie nicht nur den Anlassermotor, sondern soll auch dem Zündungsstromkreis Anzugskraft zuführen. Die durch den Anlassermotor bewirkte verhältnismäßig große Stromentnahme erzeugt einen verminderten Spannungsabfall parallel zu den Batterieklemmen, der die Größenordnung von einigen Volt haben kann, so daß weniger als die normale Kraft für den Zündungsstromkreis verfügbar ist. Das Problem kann selbstverständlich durch eine Vielzahl nachteiliger Anlaßbedingungen kompliziert werden, wie zum Beispiel eine schwache Batterieladung, einen falsch eingestellten Motor, fehlerhafte Verdrahtung und die häufigste Ursache der Batterieentleerung, das Starten bei kaltem Wetter. Alle vorstehend angegebenen Umstände, sowie der zunehmende Bedarf an zusätzlichen elektrischen Geräten, insbesondere Klimaanlagen, tragen zu einer verkürzten Lebensdauer der Batterie und zu der im wesentlichen von allen Kraftfahrern empfundenen sehr beträchtlichen Belästigung bei, nämlich dem Unvermögen, ein Fahrzeug bei kaltem Wetter zu starten.

Die nur wirtschaftlich versuchten Lösungen dieser Probleme haben zu der Entwicklung von Batterien mit längerer Lebens-

M 102/1

209847/0589

dauer geführt, sowie zum Wiederaufladen derselben oder zum Austausch in verschiedenen Abständen während der Betriebsdauer eines Fahrzeuges» Sofern das übliche wirtschaftliche Verfahren des Wiederaufladens einer Batterie deren Entfernung aus einem Fahrzeug notwendig macht, tauschen viele Kraftfahrer die Batterie einfach aus, statt sich der Unbequemlichkeit aufeinanderfolgender Batterieaufladungen zu unterziehen, welche mit zunehmendem Alter der Batterie mit zunehmender Häufigkeit erforderlich sind_e

In Erkenntnis des vorstehenden sind verschiedene Vorschläge gemacht worden, um die Batterie entleerung während des Startens zu verringern und dem Zündungsstromkreis die volle Kraft zuzuführen. Diese bekannten Vorschläge, wie zum Beispiel gemäß den amerikanischen Patentschriften 2.692.953, 2.883·560 und 3.340.402, sahen die Anordnung einer Hilfsbatterie vor und haben niemals wirtschaftliche Verwendung gefunden aus Gründen, welche sowohl die Kosten als auch den Raumbedarf zur Anbringung derselben betreffen,, In jedem Fall können solche Systeme bestenfalls nur eine Verminderung der Batterieentleerung und keine Wiederaufladung der Batterie bewirken.

Ebenso ist bereits vorgeschlagen worden, daß gleichgerichteter Wechselstrom zum Aufladen einer Batterie verwendet wird, ohne dieselbe aus dem Fahrzeug zu entfernen, wie zum Beispiel in den amerikanischen Patentschriften 3.174.048 und 3.270.267. Obwohl diese Vorschläge die Lebensdauer der Batterie etwas verlängern, indem sie die Art ihrer Wiederaufladung erleichtern, beseitigen sie nicht die Hauptursache einer übermäßigen Batterieentleerung während des Startens, welche einfach ausgedrückt in der Notwendigkeit besteht, daß die Batterie sowohl dem Anlassermotor als auch dem Zündungsstromkreis Strom zuführt.

Ein ähnlicher Vorschlag auf dem Gebiet von mit Kleinbatterien

M 102/1

209847/0 58 9

-3- 2U6343

betriebenen Geräten ist in den amerikanischen Patentschriften 3.089.071 und 3.316.417 enthalten, gemäß welchen die gleiche äußere Wechselstromquelle zum Wiederaufladen einer Batterie verwendet oder eine Spannungsquelle für einen Motor bilden kann, der gewöhnlich durch die Batterie angetrieben wird. Die Stromkreisanordnungen in diesen Patentschriften sind nicht nur übermäßig kompliziert, sondern enthalten auch keinen Verstärkerstromkreis, welcher im Falle eines Kraftfahrzeuges erfordert, daß die Batterie mit dem ZündungsStromkreis verbunden ist. Außerdem ist es wesentlich, daß die Wiederaufladungs- und Verstärkerstromkreise parallelgeschaltet sind und eine Einrichtung enthalten, welche auf das aufeinanderfolgende Anlassen des Motors anspricht, um den Wiederaufladungsstromkreis stromlos zu machen und den Verstärkerstromkreis zu erregen.

Die Erfindung ist ganz allgemein darauf gerichtet, daß eine einzige abschaltbare Wechselstromquelle zum Laden einer Kraftfahrzeugbatterie während eines längeren Zeitraumes verwendet und der ZündungsStromkreis während des Startens verstärkt wird. Die Vorteile sind offensichtlich. Die Batterie kann in gewünschten Abständen aus einer üblichen Haushaltssteckdose für Wechselstrom auf volle Spannung aufgeladen und der Zündungsstromkreis während des Startens automatisch verstärkt werden, was nicht nur unter fast allen Bedingungen ein rascheres Starten gewährleistet, sondern auch den gesamten Stromverbrauch der Batterie vermindert, um dadurch zu einer längeren Lebensdauer der Batterie beizutragen, unabhängig von der längeren Lebensdauer, die durch häufiges Wiederaufladeη bewirkt wird.

Die Einfachheit des Hilfsstromkreises und seine Anpassungsfähigkeit für den direkten Einbau in einen üblichen Zündungsstromkreis durch das einfache Hilfsmittel der Wiederverbindung eines Leiters und der Hinzufügung von drei weiteren Lei-

Ii 102/1

209847/0589

-4- 2U6343

tern sind bemerkenswerte Merkmale der Erfindung,

Der Hilfsstromkreis enthält einen rasch herausziehbaren Stekker, der leicht in irgendeine Haushaltssteckdose, wie zum Beispiel in einer Garage, eingesteckt werden kann, um die Batterie zu laden, solange der Zundungsschalter ausgeschaltet und der Hilfsstromkreis mit der Wechselstromsteckdose verbunden ist. Beim Starten wird der gleichgerichtete Strom vom Batterieladestromkreis automatisch zu einem parallelen Verstärker— Stromkreis in Nebenschluß gelegt.

Die Erfindung betrifft daher eine Hilfsstromkreisanordnung für eine Brennkraftmaschine, welche eine Gleichstrombatterie für die Anlasser- und Zündungsstromkreise verwendet, was die abwechselnde Benutzung der gleichen äußeren Wechselstromquelle als einen Batterieauflader und einen Zündungsverstärker ermöglicht.

Die Art und Weise, wie die oben erwähnten Vorteile erzielt werden, ergibt sich aus der nachstehenden genauen Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnung, welche den Hilfsbatterieladestromkreis und den Zündungsverstärkerstromkreis veranschaulicht, die mit dem üblichen Kraftfahrzeugzündungssystem verbunden sind.

In der Zeichnung ist schematisch ein Hilfsbatterielade- und Zündungsverstärkerstromkreis 110 in Kombination mit einem üblichen Anlasser- und ZundungsStromkreis 10 dargestellt. Die Verwendung von zwei Bezugziffern zur Bezeichnung der Bestandteile des üblichen Stromkreises wird die Unterscheidung hinsichtlich des Hilfsstromkreises erleichtern, der mit drei Bezugsziffern versehen ist.

Der übliche Stromkreis 10 funktioniert in der üblichen Weise, um Anlaßstrom von der Batterie 12 dem Anlassermotor 14 über

M 102/1

209847/0589

-5- 2U6343

den gewöhnlich offenen Schalter 16 zuzuführen, welcher durch die Erregung des Anlassersolenoids 18 geschlossen wird, wenn dasselbe durch den unteren Schalter des mechanisch gekuppelten Zündungsschalterpaares 20 bei der Bewegung in die Anlaßstellung erregt wird. Gleichzeitig wird Strom von der Batterie 12 der Primärwicklung der Zündspule 22 durch den oberen Schalter des Zündungsschalterpaares 20 über den Leiter 24 und die positive Klemme 26 der Zündspule 22 zugeführt. Selbst wenn die Batterie 12 vollständig aufgeladen ist, vermindert die durch den Anlassermotor bewirkte Stromentnahme den Strom, welcher dem Zündungsstromkreis zugeführt werden kann.

Die Batterie kann jedoch vollständig aufgeladen gehalten und der Zündungsstromkreis durch eine übliche Stromquelle 112 von 120 Volt verstärkt werden, wenn der Hilfsstromkreis 110 über einen Abwärtstransformator T1 und einen rasch herausziehbaren Stecker 114 dazwischengeschaltet wird. Der Hilfsstromkreis umfaßt parallele Lade- und Verstärkerstromkreise 116 und 118, deren abwechselnde Erregung durch einen relaisbetätigten zweipoligen Umschalter 120 geregelt wird, dessen Wicklung 122 zum Anlass*ersolenoid 18 parallelgeschaltet ist.

Eine Diode D1 im Relaisschalter 120 bewirkt die Gleichrichtung des Wechselstroms in Gleichstrom, um die Batterie 12 über die mit vollen Linien dargestellte Verbindung aufzuladen. Wenn der Zündungsschalter in die Anlaßstellung bewegt wird, wird das Anlassersolenoid aktiviert, und gleichzeitig wird die Wicklung 122 des Relais 120 erregt, um die Klemmen 126, 128 im Verstärkerstromkreis zu überbrücken und den Ladestromkreis zu öffnen, wie durch die mit unterbrochenen Linien dargestellte Verbindung angegeben ist. Der gleichgerichtete Wechselstrom geht nunmehr durch eine Diode D2 hindurch, um der Zündspule 22 Strom über den Leiter 130 und die Klemme 26 zuzuführen. Die Diode D2 bildet einen elektrischen Block zwischen dem Hilfsstromkreis und dem ZündungsStromkreis in dem

M 102/1

209847/0589

-6- 2U6343

Maße, daß der übliche Zündungsstromkreis durch den verhältnismäßig großen Kondensator C1 unbeeinflußt bleibt, der in den Leiter 134 zwischen der Klemme 128 und Erde eingeschaltet ist. Der Kondensator C1 hat die Aufgabe, die gleichgerichtete HaIbwellenspannung zu verstärken« Eine Diode D3 gewährleistet, · daß der Verstärkerstrom längs des Leiters 130 fließt und daß der Strom während des Anlassens des Motors gehindert wird, über den Leiter 132 und den Schalter 20 in die Batterie 12 zu fließen.

Die Relaiswicklung 122 ist mit Erde über einen abschaltbaren Ansatz 136 verbunden, der an der Schalttafelklemme Nr. 4 befestigt ist. Jede der Schalttafelklemmen Nr. 1, Nr. 2, Nr. 3, Nr. 4 und Nr. 5 bildet einen Teil einer modular en Packung, welche am Kraftfahrzeug befestigt wird, wodurch die übrigen Stromkreisverbindungen mit dem üblichen Zündungsstromkreis hergestellt werden.

Ein wichtiges Merkmal der Erfindung besteht darin, daß nur eine einzige Unterbrechung des ursprünglichen ZündungsStromkreises erforderlich ist, um den Hilfsstromkreis einzubauen. Die einzige erforderliche Veränderung des ursprünglichen Stromkreises besteht daher darin, die Verbindung des Leiters 24 mit der Klemme 26 der Zündspule 22 zu unterbrechen und denselben mit der Schalttafelklemme Nr. 3 wieder zu verbinden. Diese Verbindung mit dem Hilfsstromkreis wird durch den Leiter 132 hergestellt. Die Klemme 26 der Zündspule wird mit der Schalttafelklemme Nr. 5 durch einen getrennten Leiter verbunden.

Unter der Annahme, daß eine entsprechende Steckdose und ein Abwärtstransformator angrenzend an einen gewünschten Parkplatz, zum Beispiel in einer Garage, angeordnet sind, wird das Kraftfahrzeug geparkt und der Stecker in die Steckdose eingesteckt. Dadurch wird die mit vollen Linien angegebene

M 102/1

209847/058 9

-7- 2H63A3

Verbindung hergestellt und gleichgerichteter Strom wird der Batterie zugeführt, um dieselbe aufzuladen. Sobald der Zündungsschalter in die Anlaßstellung bewegt wird, wie mit unterbrochenen Linien angegeben ist, wird das Relais 120 über den Leiter 124 erregt, um den Ladestromkreis zu unterbrechen und den VerstärkerStromkreis zu erregen, wie durch die mit unterbrochenen Linien angedeutete Stellung des Relais 120 angegeben ist.

Patentansprüche

M 102/1

209847/0580

Claims (5)

Dr. Ing. E. BERKENPELD · Dipl.-I ng. H. B ERKENFELD, Patentanwälte, Köln Anlage Aktenzeichen zur Eingabe vom 7. September 1971 vA/1'Name d. Anm. MAGNETIC HEAD CORPORATION PATENTANSPRÜCHE

1. ) Eine Batterie und ein Anlassermotor in Kombination mit

aß- und Zündungsstromkreisen, gekennzeichnet durch einen Stromkreis zur wahlweisen" Zuführung von gleichgerichtetem Wechselstrom zu der Batterie' und zum Zündungsstromkreis, wobei der Stromkreis einen Stecker zur Verbindung mit einer äußeren Wechselstromquelle enthält.

2. Kombination nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromkreis parallele Zweigstromkreise zur Verbindung des Steckers mit der Batterie bzw. mit dem Zündungsstromkreis enthält.

3. Kombination nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch einen Relaisschalter zur Regelung der wahlweisen Zuführung von gleichgerichtetem Wechselstrom zu der Batterie und zum Zündungsstromkreis,

4. Kombination nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromkreis des Anlassermotors einen gewöhnlich offenen solenoidbetätigten Schalter enthält, daß der Zündungsstromkreis einen manuell betätigten Zündungsschalter enthält zur wahlweisen Zuführung von Batteriestrom zum ZündungsStromkreis und zur Wicklung des solenoidbetätigten Schalters, sowie daß der Stromkreis einen dritten Zweigstromkreis enthält, um den Relaisschalter gleichzeitig mit der Erregung der Wicklung des solenoidbetätigten Schalters zu erregen.

M 102/1

209847/0589

_₉_ 2U6343

5. Hilfsstromkreisanordnung für die wahlweise Zuführung von gleichgerichtetem Wechselstrom zu einer Batterie und einem Zündungsstromkreis, gekennzeichnet durch eine Vielzahl von Verbinderklemmen, die mit einer Batterie, mit einem Zündungsstromkreis und mit Erde verbunden werden können, durch einen Stecker, der in die Steckdose einer Wechselstromquelle eingesteckt werden kann, durch parallele Zweigstromkreise, welche den Stecker mit mindestens zwei Klemmen verbinden, durch einen Schalter, der die parallelen Zweigstromkreise herstellt und unterbricht, durch eine im Stromkreis mindestens einer der Klemmen liegende Einrichtung zur Betätigung des Schalters und durch eine mit deen Zweigstromkreisen verbundene Einrichtung, welche den gleichgerichteten Wechselstrom mindestens zwei Klemmen zuführt, um denselben wahlweise einer Batterie und einem Zündungsstromkreis zuzuführen.

M 102/1

209847/0589

AO.

Leerseite