DE2325789A1 - Elektromagnetische anzeigeeinrichtung fuer zustandsgroessen, insbesondere in einem kraftfahrzeug - Google Patents

Description

Patentanwälte
Dipl.-Ing* W.Beyer Dipl.-Wirtsch.-Ing. B.Jochem

Frankfurt am Main Staufenstrasse 36

Ford-Werke Aktiengesellschaft
5 Köln / Rhein
Ottoplatz 2

Elektromagnetische Anzeigeeinrichtung für Zustandsgrößen, insbesondere in einem' Kraftfahrzeug.

Die Erfindung betrifft eine elektromagnetische Anzeigeeinrichtung für Zustandsgrößen wie Öldruck, Öltemperatur od.dgl., insbesondere in einem Kraftfahrzeug, mit eine Anzahl die Ausrichtung eines oder mehrerer permanentmagnetischer Änzeigeglieder bestimmender Feldspulen, deren Erregungsströme wenigstens teilweise durch einen oder mehrere von den Zustandsgrößen beeinflußbare Meßwertgeber veränderbar sind.

Elektromagnetische Anzeigeeinrichtungen werden seit langem in Kraftfahrzeugen zur Anzeige von. Betriebszuständen der Brennkraftmaschine verwendet. Das Anzeigegerät einer derartigen Anzeigeeinrichtung weist eine Anzahl Feldwicklungen sowie eine oder mehrere Anzeigeglieder auf, die von dem durch die elektrischen Ströme in den Feldwicklungen erzeugten magnetischen Feld beeinflußbar sind. Das magnetische Anzeigegerät ist an

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eine elektrische Energiequelle wie eine Fahrzeugbatterie über den. Zündschalter angeschlossen. Meßwertgeber wie eine oder mehrere ohmsche Widerstände^ deren Größe sich in Abhängigkeit von der zu messenden Zustandsgröße ändert, sind an das Anzeigegerät- angeschlossen und steuern den Strom in den Feldwicklungen·

Ein gewöhnlicherweise verwendetes magnetisches Anzeigegerät ist mechanisch derart ausbalanciert, daß eine Abtrennung des Anzeigegerätes von der Stromquelle durch Öffnen des Zündschalters das Anzeigeglied bzw. die Anzeigeglieder nicht veranlaßt, in die Nullstellung ader die Stellung eines nur geringen Ausschlages zurückzukehren. Vielmehr behalten die Anzeigeglieder für eine beträchtliche Zeitspanne diejenige Stellung bei,, die sie unmittelbar vor Öffnen des Zündschalters eingenommen haben. Dies ist in vielen Any/endungsfallen solcher elektrischen Anzeigeeinrichtungen unerwünscht. Wenn beispielsweise ein magnetisches Anzeigegerät dazu verwendet wird, den Öldruck anzuzeigen, dann schaltet die Öffnung des Zündschalters nicht nur den Strom zum Anzeigegerät ab, sondern auch die Brennkraftmaschine selbst. Das Anzeigegerät sollte deshalb ein Abfallen des Öldruckes anzeigen, was jedoch in Abwesenheit von Mitteln zur Aufrechterhai tung der Anzeige bis zum endgültigen Abfallen des Öldrucks nicht geschieht.

Wo ein magnetisches Anzeigegerät verwendet wird, um die Temperatur der. Brennkraftmaschine in einem Kraftfahrzeug anzuzeigen, ist es erwünscht, daß das Anzeigeglied bei Öffnung des Zündschalters in eine Stellung zurückkehrt, die eine geringe Temperatur anzeigt« Auch ist es erwünscht, das Anzeigegerät dahin zu bringen, daß es seine Betriebsbereitschaft anzeigt, sowie der Zündschalter des Fahrzeugs am Anfang geschlossen wird.

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Aufgabe der Erfindung ist es, eine elektromagnetische Anzeigeeinrichtung der eingangs genannten Art dahingehend auszubilden, daß sie den vorstehend aufgeführten Anforderungen genügt,- Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß wenigstens einem Teil der Feldspulen eine Schalteinrichtung zugeordnet ist,, die bei der -Ein- und Ausschaltung eines Hauptschalters den Erregungsstrom dieser Wicklungen mit zeitlicher Verzögerung ein- bzw. ausschaltet.

Weitere Merkmale und Vorteile der erfindungsgemäßen elektromagnetischen Anzeigeeinrichtung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines in der Zeichnung dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiels einer zwei Anzeigegeräte umfassenden Anzeigeeinrichtung, von denen die eine der Anzeige des Öldrucks und die andere der 'Anzeige der Temperatur der Brennkraftmaschine in einem Kraftfahrzeug dienen. Es zeigen:

Pig. I einen Längsschnitt durch ein magnetisches Anzeigegerät zur Verwendung bei einer Anzeigeeinrichtung gemäß der Erfindung in vergrößerter Darstellung,

Fig. 2 einen Querschnitt durch das Gerät nach Fig.I längs der dortigen Schnittlinie 2-2 und

Fig. 3 die elektrische Schaltung der Anzeigeeinrichtung des Ausführungsbeispiels.

Das in seiner Gesamtheit mit 10 bezeichnete Anzeigegerät an sich bekannter Konstruktion kann zur Anzeige verschiedener physikalischer Zustandsgrößen in einem Kraftfahrzeug wie des Flüssigkeitsstandes im Kraftstofftank, des .Öldrucks oder der Temperatur der Brennkraftmaschine

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verwendet werden. Das Anzeigegerät 10 hat ein Kunststoffgehäuse 12 mit vier Befestigungsbolzen 14, IG, 18 und 20, Die Befestigungsbolzen bestehen vorzugsweise aus unmagnetischem Material, so daß sie den Betrieb des magnetischen Anzeigegerätes nicht zu stören vermögen. Innerhalb einer Kammer 22 im Gehäuse 12 befindet sich ein scheibenförj-nigcr Permanentmagnet 24 mit einem Mordpol N und einem Südpol S, Der Permanentmagnet 24 v/ird von einer Welle 26 getragen, die in Lagern 28 und 30 drehbar gelagert ist. Ein Zeiger ist an einer verjüngten Verlängerung 34 der Welle 26 befestigt. Der Permanentmagnet 24 und der an der Welle befestigte Zeiger bilden zusammen das Anzeigeglied des magnetischen Anzeigegeräts 10-,

Das magnetische Anzeigegerät 10 besitzt ferner drei elektrische Feldwicklungen 36, 38 und 40. Die Feldwicklungen 36 und 38 sind in dem Gehäuse körperlich übereinander angeordnet, elektrisch jedoch so gewickelt, daß die von ihnen, erzeugten magnetischen Felder gegeneineindor wirken. Die Feldwicklung 40 ist mit ihrer Achse im rechten Winkel mit bezug auf·die gemeinsame Achse der Feldwicklungen 36 und 38 angeordnet, und ihr magnetisches Feld ist demzufolge ebenfalls im rechten, Winkel zu den von den Feldwicklungen 36 und 38 erzeugten magnetischen Feldern orientiert.

Der Zeiger 32 ist in den Fig. 1 und 2 in einer Stellung gezeigt, die er einnimmt, wenn nur wenig oder garkein Strom durch die Feldwicklungen 38 und 40 fließt, jedoch Stromfluß in der Feldwicklung 36 vorhanden ist. Unter verschiedenen Größenverhältnissen der Erregungsströme in den Feldwicklungen 36, 38 und 40 drehen sich der Permanentmagnet 24 und der Zeiger 32 mit der Welle 26 jeweils in eine Stellung, die von der Vektorresultierenden des von den Feldwicklungen erzeugten magnetischen

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Feldes bestimmt ist. Auf diese Weise spricht die magnetische Anzeigeeinrichtung also auf die Stromgrößen in einer Anzahl seiner Feldspulen an.

In Fig. 3 ist das elektrische Schaltbild einer elektromagnetischen Anzeigeeinrichtung gemäß der Erfindung in einem Kraftfahrzeug dargestellt. Die in ihrer Gesamtheit mit 42 bezeichnete Schaltung umfaßt eine elektrische Energiequelle 44 wie die Fahrzeugbatterie, deren eine Klemme 26 an Masse liegt und deren andere Quelle 48 mit" der Eingangsklemme 50 eines Zündschalters 52 verbunden ist. Der Zündschalter 52 kann ein gewöhnlicher Zündschalter, wie er in Kraftfahrzeugen verwendet wird, sein und befindet sich in Schließstellung, wenn die Maschine des Fahrzeugs läuft oder deren Hilfseinrichtungen betriebsbereit sind.

An die Eingangsklemme 50 des Zündschalters 52 ist über eine Leitung 54 der erste Kontakt 56 eines Thermorelais angeschlossen. Der andere Kontakt 60 des Thermorelais ist mit einem Verzweigungspunkt 52 zu zwei Gerätekreisen verbunden, die in Fig. 3 von den gestrichelten Linien 64 bzw. 66 umschlossen sind. Der von der gestrichenen Liniß 64 umschlossene Kreis dient der Anzeige des Öldrucks. Der von der gestrichelten Linie 66 umschlossene Kreis dient der Anzeige der Temperatur der Brennkraftmaschine.

Es ist zu erkennen, daß die elektrischen Kontakte 56 und 60 des Thermorelais 58 in Reihe zwischen der elektrischen Energiequelle 44 und den Gerätekreisen geschaltet sind. Das Thermorelais 58 arbeitet als Zeitverzögerungsrelais zur Verzögerung des Schließens der Kontakte 56 und 60 nach Erregung seines Steuerteils und zur Verzögerung des Öffnens der Kontakte 56 und 60 nach Abschaltung der Erregung seines Steuerteils. Als Steuer-

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teil hat das Thermorelais 58 einen Bimetallstreifen 68, um den eine Wicklung 70 aus Widerstandsdrahb gewunden ist, Die Wicklung 70 ist mit einem Ende über eine Leitung 72 an die Ausgangsklemme 74 des Zündschalters 52 angeschlossen. Das andere Ende 76 der Wicklung 70 ist an Masse gelegt. Wenn der Zündschalter 52 geschlossen wird, fließt Strom durch die vom Widerstandsdraht gebildete Wicklung-70. Dies führt zur Erzeugung von Wärme, die auf den Bimetallstreifen 60 übertragen wird und diesen nach zeitlicher Verzögerung dazu veranlaßt, sich zu biegen und die Schaltkontakte 56 und 60 zu schließen. Wenn die Widerstandswicklung 70 durch Öffnen des Zündschalters aufhört Strom zu führen, beginnt sich der Bimetallstreifen 68 abzukühlen und öffnet nach einer zeitlichen Verzögerung die Relaiskontakte 56 und 60.

In Fig. 3 ist der elektrische Kreis des Anzeigegerätes für den Öldruck mit 10' bezeichnet und weist drei Feldwicklungen 36', 38' und 40' auf. Die neben den Feldwicklungen eingezeichneten Pfeile veranschaulichen die Richtungen der von diesen Feldwicklungen beim Durchfluß von Strom erzeugten magnetischen Felder. Das von der Feldwicklung 38^f erzeugte magnetische Feld wirkt somit dem von der Feldwicklung 36· erzeugten magnetischen Feld entgegen, und das von der Feldwicklung 40' erzeugte magnetische Feld ist im rechten Winkel zu den von den Feldwicklungen 36' und 38' erzeugten magnetischen Feldern gerichtet. Ein ohmscher Widerstand 28 ist parallel zu der Feldwicklung 36' geschaltet und bestimmt die Größe des Stromflusses durch diese Wicklung· Der ohmsche Widerstand 38 ist für die Betriebsfähigkeit des Anzeigegerätes für den Öldruck nicht wesentlich, jedoch deshalb erwünscht, weil er zur Grundeinstellung des Anzeigegerätes verwendet werden kann und den Stromfluß durch die Feldwicklung 36' begrenzt, während er gleichzeitig den

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Spannungsäbfall an dieser Feldwicklung vermindert. Ein typischer Wert für den ohraschen Widerstand 78 ist 90 Ohm.

Parallel zu den in Reihe geschalteten Feldwicklungen 38' und 40' liegt ein veränderlicher Widerstand 80. Dieser Widerstand 80 ist in seiner Größe charakteristischerweine von 0 bis 90° in Abhängigkeit von der Größe des Öldruckes veränderbar. Ein niedriger oder garkein Öldruck führt somit zu einer Größe von 0 Ohm für den Widerstand 80, und bei hohem Öldruck hat der Widerstand 80 die Größe von 90 Ohm. Eine Leitung 82 verbindet den veränderlichen Widerstand 80 und die Feldwicklung 40' mit Masse.

Der Schaltkreis des Anzeigegeräts für die Messung der Temperatur der Brennkraftmaschine ist in seiner Gesamtheit mit 10" bezeichnet und- weist Feldspulen 36", 38" und 40" auf. Mit den Feldwicklungen 36" und 40" liegt ein ohmscher Widerstand 84 in Reihe an Masse 86. Der ohmsche Widerstand 84 bestimmt die Grundeinstellung des Anzeigegeräts und begrenzt den Strom durch die Feldwicklung 36" und 40". Die Feldwicklung 36" ist über eine Leitung 88 mit dem Kontakt 60 des Thermorelais 58 verbunden. Auf diese Weise sind die Relaiskontakte 56 und ■ 60 zwischen der elektrischen Energiequelle 44 und den Feldwicklungen 36" und 40" angeordnet. Weiterhin ist ein veränderlicher Widerstand 90 mit seinem einen Ende an die Feldwicklung 38" und mit seinem anderen Ende an Masse gelegt. Der veränderliche Widerstand 90 ist vorzugsweise ein Thermistor mit negativem Temperaturkoeffizient und verändert seinen Widerstand in Abhängigkeit von der Temperatur der Brennkraftmaschine. Der Thermistor kann.beispielsweise einen ohmschen Widerstand von 23 Ohm bei niedriger oder Umgebungstemperatur und einen Widerstand 10 Ohm besitzen, wenn sich die Brennkraftmaschine auf unerwünscht hoher Betriebstemperatur

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befindet. Auf diese Weise steuert der veränderliche Widerstand 90 den Stromfluß durch die Feldwicklung 38"«, Die Feldwicklung 38" ist hierzu über eine Leitung 92* mit der Ausgangskiamme 74 des Zündschalters 52 verbunden»

Nachstehend wird die Wirkungsweise der mit ihrer Schaltung in Figα 3 dargestellten elektromagnetischen Anzeigeeinrichtung beschrieben» In Verbindung mit dieser Beschreibung sei angenommen, daß der Zündschalter 52 zu einem Zeltpunkt geschlossen worden ist, in welchem das Kraftfahrzeug₉ In dem die Anzeigeeinrichtung eingebaut ist, einige Zelt stillgestanden hat_s so daß der Öldruck Mull Ist oder einen sehr niedrigen Wert hat und die Temperatur der Brennkraftmaschine gleich der Umgebungstemperatur Ist« In diesem Zeitpunkt sind die Relaiskontakte 56 und 60 des Thermorelais 58'geöffnet, und es fließt kein Strom zum Verzweigungspunkt 62» Das .Schließen des Zündschalters 52 bewirkt jedoch einen Stromfluß durch die Widerstandswicklung 70 des Thermorelais zur Masse« Dieser Stromfluß erzeugt Wärme, die auf den Bimetallstreifen 68 übertragen wird und diesen veranlaßt sich zu biegen und die Kontakte 56 und 60 zu schließen, natürlich vergeht nach Erregung der Widerstandswicklung 70 durch Schließen des Zündschalters eine bestimmte Zeit,, bevor die Relaiskontakte 56 und schließen* Das Schließen dieser Kontakte bewirkt einen Stromfluß durch den Schaltkreis 10' des Anzeigegeräts für den Öldruck. Dieser Strom fließt von der Verzweigungsstelle 62 durch die Feldwicklung 36' und den damit parallelgeschalteten ohmschen Widerstand 78_a Wenn der Öldruck in der Brennkraftmaschine des Fahrzeugs gering ist, fließt der Hauptteil dieses Stromes weiter durch den veränderlichen Widerstand 80, während mit sunehmen-■dem Aufbau des Öldrucks mehr und mehr Strom durch die Feldwicklungen 38' und 40""' fließt» Dadurch dreht sich das Anzeigeglied des Anzeigegeräts für den Öldruck und

zeigt ein Anwachsen des Öldruckes an.

Nachstehend wird der Schaltkreis 10" des Anzeigegeräts für die Temperatur der Brennkraftmaschine in Betracht gezogen. Wenn der Zündschalter 52 anfänglich geschlossen ■wird, sind die Relaiskontakte 56 und 60 offen, und es kann kein Strom durch die Feldwicklungen 36" und 40" fließen. Es fließt jedoch sofort über den Zündschalter 52, die Leitung 92 und die Feldwicklung 38, die in Reihe mit. dem veränderlichen Widerstand 90 geschaltet ist, Strom. Dies veranlaßt den Zeiger des Temperaturanzeigegerätes, voll auszuschlagen. Nach einer vorbestimmten Zeitver-. zögerung schließen die Relaiskontakte 56 und 60 gemäß obiger Beschreibung. Mit dem Schließen dieser Kontakte fließt Strom von der Verzweigungsstelle 62 durch die Leitung 88, die Feldwicklungen 36" und 40" und durch den Widerstand 84 zur Masse. Dies hat zur Folge,- daß das Temperaturanzeigegerät eine niedrige Maschinentemperatur anzeigt, wobei vorausgesetzt ist, daß die Brennkraftmaschine am Anfang kalt ist und somit -der veränderliche Widerstand 90 einen hohen Wert hat. Wenn die Maschinentemperatur ansteigt, nimmt die Größe des veränderlichen Widerstandes 90 ab und läßt mehr Strom durch die Feldwicklung 38" fließen, die ein Feld zunehmender Intensität erzeugt, das dem von der Feldwicklung 36" erzeugten magnetischen Feld entgegengerichtet ist. Das Temperaturanzeigegerät geht somit sofort nach Schließen des Zündschalters 52 auf Vollausschlag, der die Betriebsbereitschaft des Anzeigegeräts anzeigt, und bewegt sich anschließend beim Schließen der Relaiskontakte 56 und 60 auf der Anzeigeskala zurück.

Es sei nun angenommen, daß.die Brennkraftmaschine für eine gewisse Zeit in Betrieb gewesen ist, so daß ihr Öldruck hoch ist und sich ihre Temperatur im normalen

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Betriebsbereich befindet. Wenn nun der Zündochalter 52 geöffnet ist und dadurch die Brennkraftmaschine abgestellt wird, sinkt der Öldruck, und dieses Absinken v/ird von dem veränderlichen Widerstand 80 festgestellt- Das Öldruckanzeigegerät fährt fort, diesen Abfall im Öldruck für eine vorbestimmte Zeit anzuzeigen, weil die Relaiskontakte 56 und 60 nicht eher öffnen, als die vorbestimmte Zeit abgelaufen ist. Diese Zeitverzögerung ist eine Folge der Entregung des Widerstandsdrahtes 70 mit dem Öffnen des Zündschalters 52. Während der Verzögerungszeit kühlt sich der Bimetallstreifen 38 ab und öffnet gegebenenfalls danach die Relaiskontakte. Auf diese -Weise kehrt das Anzeigeglied des Öldruckanzeigegeräts auf Null oder Anzeige eines geringen Druckes zurück. Wenn das öffnen der Relaiskontak.te 56 und 60 nicht mit Verzögerung gegenüber dem Öffnen des Zündschalters 52 erfolgen würde, würde das Anzeigeglied des Öldruckanzeigegeräts weiterhin den Öldruck anzeigen, der im Augenblick der Öffnung des Zündschalters herrscht. Dies würde offensichtlich eine Fehlanzeige des Öldruckes bedeuten, wenn die Brennkraftmaschine des Fahrzeugs nicht mehr läuft.

In bezug auf die Anzeige der Temperatur der Brennkraftmaschine mit dem Schaltkreis 10" hat das Öffnen des Zündschalters 52 eine unmittelbare Unterbrechung des Stromflusses durch die Feldspule 38" zur Folge. Der Stromfluß durch die Feldspulen 36" und 40" bleibt jedoch über eine vorbestimmte Verzögerungszeit aufgrund der Verzögerung in der Öffnung der Relaiskontakte 56 und 60 erhalten. Die Unterbrechung des Stromflusses durch die Feldwicklung 38" hat somit zur Folge, daß die Temperaturanzeige auf einen niedrigen Wert absinkt, und zwar einen Wert, der aufrechterhalten wird, wenn die Relaiskontakte 56 und 60 öffnen·

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Patentansprüche /

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Claims (5)

1. Patentansorüche

   Elektromagnetische Anzeigeeinrichtung für Zustandsgrößen wie Öldruck, Öltemperatur od.dgl., insbesondere in einem Kraftfahrzeug, mit eine Anzahl·die Ausrichtung eines oder mehrerer permanentmagnetischer Anzeigeglieder bestimmender Feldspulen, deren Erregungsströme wenigstens teilweise durch einen oder mehrere von den Zustandsgrößen beeinflußbare Meßwertgeber veränderbar sind, dadurch gekennzeichnet , daß wenigstens einem Teil der Feldspulen (36', 38', 40',36",38",40") eine'Schalteinrichtung (58) zugeordnet ist, die bei der Ein- und Ausschaltung eines Hauptschalters (52) den Erregungsstrom dieser Wicklungen mit zeitlicher Verzögerung ein- bzw. ausschaltet.
2. 2. Anzeigeeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Hauptschalter (52) der Zündschalter eines Kraftfahrzeuges ist.
3. 3. Anzeigeeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteinrichtung (58) ein Bimetall-Relais ist, dessen Heizwicklung (70) durch den Zündschalter (52) ein und ausschaltbar ist.
4. 4. Anzeigeeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jedes" Anzeigeglied (24, 32) von drei Feldspulen (36', 38«, 40' bzw. 36", 38", 40") ausrichtbar ist, von denen zwei (36', 38' bzw. 36", 38") gleichachsig entgegengerichtet sind, während die Achse der dritten Feld- ■ spule d0' bzw. 40") in der Drehebene des Anzeigegliedes (24, 32) um 90 versetzt zu den übrigen Feldspulen angeordnet ist.

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5. 5. "Anseigeeinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , άειΒ der Meßwertgeber ein parallel zu zwei mit ihren Achsen senkrecht aufeinander

   ^c I

   stehenden Feldwicklungen (38', 40') geschalteter, in Abhängigkeit von der Änderung einer Zustandsgröße veränderbarer ohmscher Widerstand (80) ist und alle drei Feldspulen (36', 38', 40'> in Reihe zu der Schalteinrichtung -(58) geschaltet sind.

   6". Anzeigeeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßwertgeber ein in Reihe mit dem Kauptschalter (52) und einer der gleichachsigen Feldspulen (38") geschalteter Thermistor (90) ist und die anderen beiden Feldspulen (36", 40") in Reihe mit der Schalteinrichtung (58) unter Umgehung des Hauptschalters (52) geschaltet sind.

   Fo .848:3^1. 5. 1973 309849/0 9.56