-
Vorrichtung zum selbsttätigen Umschalten der Kraftfahrzeugscheinwerfer
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum selbsttätigen Umschalten der
Kraftfahrzeugscheinwerfer von Fernlicht auf Nahlicht mittels eines Relais, das von
einer lichtempfindlichen Zelle über einen Verstärker in Abhängigkeit von einer fremden
Strahlungsquelle geschaltet wird, und besteht darin, daß die lichtempfindliche Zelle
in einen Zweig einer den Verstärker enthaltenden Wheatstoneschen Brückenschaltung
gelegt ist, in deren symmetrischem Zweig ein regelbarer Ausgleichswiderstand liegt.
-
Die lichtempfindliche Zelle kann in bekannter Weise eine Zelle mit
lichtabhängigem Widerstand, z. B. eine Selenzelle, sein.
-
In einer Ausführungsform der Erfindung liegt im Anodenkreis des Verstärkers
ein von einer Sammlerbatterie gespeister Elektromagnet, der das bewegliche Kontaktstück
eines Umschalters steuert. In einer anderen Ausführungsform der Erfindung wirkt
der Verstärker zunächst auf ein Relais, welches wiederum das Umschaltrelais für
die Scheinwerfer beeinflußt. Der Anodenkreis des Verstärkers wird dabei von einem
spannungserhöhenden Transformator gespeist, dessen Primärspule von einem durch einen
Unterbrecher beliebiger bekannter Bauart unterbrochenen Gleichstrom durchflossen
ist. In einer dritten Ausführungsform der Erfindung trägt dieser Transformator zwei
Sekundärwicklungen, von denen die eine den Heizstrom für die Verstärkerröhren liefert.
-
Die Erfindung erstreckt sich auch auf die Ausbildung des Umschaltrelais
als Verzögerungsrelais, insbesondere auf die Ausbildung mit einer im magnetischen
Feld des mit Wechselstrom gespeisten Umschaltrelais angeordneten unrunden Ferrarisscheibe,
die ihrerseits den Stromkreis des Magneten schaltet. Eine auf dem Rand der Scheibe
laufende Rolle bewegt dabei eine den Stromkreis der Hauptscheinwerfer schließende
Zunge.
-
Auf der Zeichnung sind die einzelnen Ausführungsbeispiele der Erfindung
schematisch dargestellt.
-
Fig. i zeigt eine Ausführungsform, Fig. 2 ein Schema einer Abänderung
hiervon und Fig. 3 eine weitere Abänderung der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform;
Fig. q veranschaulicht eine Einzelheit.
-
In Fig. i ist ein optisches Sammelsystem i vor einer lichtempfindlichen
Zelle a, die in diesem Falle eine Zelle mit lichtabhängigem Widerstand ist, angeordnet.
Von den beiden Klemmen der Zelle 2 ist die eine an dem verschiebbaren
Kontaktglied
eines einstellbaren Widerstandes 3 und an dem Gitter einer Verstärkerröhre 4 angeschlossen.
Die andere Klemme liegt an dem positiven Pol der Anodenbatterie 5. Die Anode der
Verstärkerröhre .4 ist über die Wicklung eines Umschaltrelais 6 ebenfalls an dem
positiven Pol der Batterie angeschlossen. An der Verstärkerröhre liegt noch in Reihe
mit der Batterie 5 eine Batterie 7. Der Verbindungspunkt der beiden Batterien, der
zugleich einen Verzweigungspunkt der Wheatstoneschen Brücke bildet, ist an dem Schieber
eines zwischen den Polen der Heizbatterie g für den Faden der Lampe 4 liegenden
Abzweigwiderstandes 8 angeschlossen.
-
Der Elektromagnet des Umschaltrelais 6 wirkt auf einen Anker io ein,
der in der Regelstellung ein Kontaktstück i1 berührt und dadurch den Kreis des oder
der Hauptscheinwerfer 12 schließt. Wenn der Elektromagnet den Anker io angezogen
hat, schließt dieser über einen Kontakt 13 den Kreis eines blendungsfreien Scheinwerfers
14 (Nebenscheinwerfer) und gleichzeitig den Kreis einer Lichtquelle 15, die (sichtbare
oder unsichtbare) Strahlen aussendet, welche zur Erregung der lichtempfindlichen
Zeile einer entsprechenden Einrichtung auf einem entgegenkommenden Fahrzeug dienen.
Zur Speisung der Scheinwerfer 12 und 14 und der Lampe 15 dient ein und dieselbe
Batterie 16.
-
In der Schaltung ist noch ein zweipoliger Umschalter 17 vorgesehen,
mit dem man von Hand den Stromkreis des Hauptscheinwerfers schließen kann (punktierte
Stellung), um z. B. einem entgegenkommenden Fahrzeug ein Signal geben zu können.
-
Ferner ist noch der übliche Umschalter 18 vorhanden, der so ausgebildet
ist, daß dauernd mit den Blendscheinwerfern gefahren werden kann.
-
Die Vorrichtung arbeitet folgendermaßen: Bei unbeleuchtetem Zustand
der Zelle mit lichtabhängigem Widerstand wird der Widerstand 3 so eingestellt, daß
der in der Wheatstoneschen Brücke, deren Zweige von den Batterien 5 und 7, dem Regelwiderstand
3 und dem Widerstand der unbelichteten Zelle 2 gebildet werden, liegende Verstärker
im Gleichgewicht ist und daß im Anodenkreis kein oder nur ein sehr geringer Strom
bleibt. Hierbei ist das im Anodenkreis der Röhre 4 liegende Relais 6, io nicht erregt,
da der Stromkreis der Lichtstromquelle 16 über den (oder die) Hauptscheinwerfer
12 geschlossen ist.
-
Sobald Licht durch die Linse i auf die lichtempfindliche Zelle 2 fällt,
wird durch deren Widerstandsänderung das Brückengleichgewicht gestört, weil die
Zelle einen Zweig der Brücke bildet. Das Gitter der Röhre 4 wird (gegenüber dem
Faden) positiv, und der Anodenstrom wird so stark, daß der Elektromagnet 6 den Anker
io anzieht, so daß dieser den Lichtstromkreis des Hauptscheinwerfers unterbricht
und den Lichtstromkreis des Blendscheinwerfers 14 und der Lampe 15 schließt.
-
Wenn der Umschalter 17 in der voll ausgezogenen Stellung steht, wird
der Nebenscheinwerfer 14 selbsttätig eingeschaltet. Steht jedoch der Umschalter
17 in der punktiert dargestellten Lage, kann der Fahrer mit dem Hauptscheinwerfer
Signale geben, z. B. einem entgegenkommenden Fahrzeug.
-
Wird der Umschalter 18 um go° gegen seine gezeichnete Stellung gedreht,
wird dadurch der blendungsfreie Scheinwerfer 14 dauernd unabhängig von der selbsttätigen
Schalteinrichtung eingeschaltet.
-
In der Ausführungsform der Erfindung nach Fig.2 liegt ein optisches
Sammelsystem 21 vor der Zelle 22, die ebenfalls eine Zelle mit lichtabhängigem Widerstand
ist. Natürlich kann auch eine Photozelle anderer Art oder eine Zelle mit lichtabhängiger
elektromotorischer Kraft benutzt werden. Auch die anderen Elemente der Schaltung
können durch gleichwirkende Elemente beliebiger anderer Art ersetzt werden. Von
den beiden Klemmen der Zelle 22 ist die eine an dem verschiebbaren Kontaktgliede
eines einstellbaren Widerstandes 23 und an dem Gitter einer Verstärkerröhre 24 angeschlossen,
während die andere Klemme mit der Klemme 25 der Sekundärwicklung 26 eines spannungserhöhenden
Transformators in leitender Verbindung steht, dessen Primärwicklung 27 in dem Kreis
einer Gleichstromquelle 28 eingeschaltet ist. Die Anode der Röhre 24 ist über die
Wicklung eines Relais 29 an der Klemme 25 angeschlossen. Die Klemme 3o der Sekundärwicklung
26 ist mit dem einstellbaren Widerstand 23 verbunden. Die Wicklung a6 ist durch
eine Ableitung 3= über einen Abzweigwiderstand 32 an die Klemmen 33 und 34 des Heizkreises
des Fadens des Verstärkers 24 angeschlossen. Der Heizstrom dieser Lampe wird von
einer an die Klemme 35 und 36 angeschlossenen Stromquelle geliefert, die aus einigen
Elementen der Batterien 28 bestehen kann. In dem Heizstromkreis ist noch ein Widerstand
37 als Regler eingeschaltet. Statt mit unmittelbarer Heizung kann die Röhre auch
mit mittelbarer Gleichstromheizung ausgerüstet sein.
-
Der Transformator 38 soll aus der in Kraftfahrzeugen im allgemeinen
zur Verfügung stehenden niedrigen Spannung eine Hochspannung erzeugen, die als Anodenspannung
für die Röhre 24 benutzt werden kann. Die Primärwicklung 27 des Transformators ist
an die beiden Klemmen der Akkumulatorenbatterie 28 (oder der sonst auf dem Fahrzeug
zur Verfügung stehenden Stromquelle) angeschlossen.
Die zur Erzeugung
eines Induktionsstromes in der Sekundärwicklung 26 nötigen Flußänderungen werden
durch periodische Unterbrechung des Primärkreises des Transformators mit einem im
Primärkreis liegenden Hammerunterbrecher 39 oder sonstigen Unterbrecher hervorgerufen.
Der Unterbrecher 39 kann mechanisch oder elektrisch gesteuert werden.
-
Ein mechanischer Unterbrecher kann auch wie ein Zündunterbrecher ausgebildet
und vom Motor angetrieben werden.
-
Parallel zum Kontakt des Unterbrechers 39 liegt der Funkenlöschkondensator
40.
-
Eine einfachere Lösung besteht darin, daß nur ein Zündunterbrecher
benutzt wird.
-
Zu diesem Zweck kann die Primärwicklung 27 parallel oder in Reihe
mit der Zündspule an die Klemmen der Stromquelle 28 gelegt sein.
-
Wird eine Parallelschaltung gewählt, ist die Ausgangsklemme der Primärwicklung
27 mit dem Unterbrecher 39 mit dem Anschlußpunkt der entsprechenden Klemme der Primärwicklung
der Zündspule verbunden. Auf diese Weise gelangt der Strom auf zwei verschiedenen
Wegen zum Unterbrecher.
-
Die Zündspule kann auch so eingerichtet sein, daß sie gleichzeitig
die Verstärkerröhre 24 mit versorgt.
-
Es kann ferner eine kleine vom Fahrzeugmotor angetriebene Wechselstrommaschine
benutzt werden.
-
Der Elektromagnet 29 wirkt auf eine Zunge 41 ein, die in der angezogenen
Stellung ein Kontaktstück 42 berührt und dadurch den Erregungskreis eines zweiten
Elektromagneten 43 schließt, der seinen Strom von der zu diesem Zweck durch eine
Zweigleitung an die Klemmen 44 und 45 angeschlossenen Stromquelle 28 erhält.
In dem Kreis des Elektromagneten 43 ist ein Regelwiderstand 46 eingeschaltet. Wenn
der Elektromagnet 29 die Zunge 41 anzieht, schließt sie mit dem Kontakt 42 den Erregungskreis
des Elektromagneten 43, welcher den Anker 47 von einem Kontaktstück 48 abzieht und
dadurch den Kreis des Hauptscheinwerfers 49 unterbricht und durch Berührung mit
dem Kontakt 5o die Stromkreise für die Stadtlichter 51 sowie eine Lampe 52 schließt,
die sichtbare oder unsichtbare, 'farbige, blendungsfreie Strahlen aussendet. Das
Licht dieser Lichtquelle 52 summiert sich zu dem der Stadtlichter und kann auf größere
Entfernung als dieses allein eine entsprechende Umschalteinrichtung auf einem entgegenkommenden
Fahrzeug beeinflussen. Die Klemmen 53 und 54 der Hauptscheinwerfer sowie der Stadtlichter
51 und der blendungsfreien Zusatzlampe 52 sind an die Stromquelle 28 angeschlossen.
Es kann auch ein doppelpoliger Umschalter 55 in die Schaltung gelegt werden, um
mit der Hand die Hauptscheinwerfer 49 einzuschalten (punktierte Stellung des Umschalters),
um so einem entgegenkommenden Fahrzeug Signale geben zu können.
-
Der Umschalter 56, der aus dem auf jedem Fahrzeug ohnehin vorhandenen
Umschalter bestehen kann, kann in der schon früher beschriebenen Weise geschaltet
werden, damit dauernd mit Stadtlicht gefahren werden kann.
-
Mit dem Schalter 57 kann die Vorrichtung im ganzen eingeschaltet werden.
-
Wenn der Schalter 57 in der in Fig. 2 punktiert gezeichneten Weise
steht, ist die ganze Anordnung ausgeschaltet, da der Kreis der Primärwicklung 27,
der Heizkreis und der Kreis der Photozelle 22 unterbrochen ist.
-
'Es kann auch der Elektromagnet 29 so eingerichtet sein, daß
er unmittelbar die Tätigkeit des Elektromagneten 43 ausübt; da aber die Stärke des
Beleuchtungsstromes beträchtlich ist, würde dadurch die ' Empfindlichkeit des Elektromagneten
29 für den schwachen Anodenstrom der Röhre 24 merklich vermindert werden.
-
In der -Ausführungsform nach Fig. 3 übernimmt der Transformator die
gesamte Speisung der Verstärkerröhre.
-
Bei dieser Ausführungsform trägt der Transformator eine Primärwicklung
27 und zwei Sekundärwicklungen 26 und 58. Die Sekundärwicklung 26 endet an den Klemmen
25 und 30 und dient als Anodenstromquelle für die Röhre 24. Die zweite Sekundärwicklung
58 liefert Heizstrom über einen Heizregler 37. Parallel zum Faden liegt ein Abzweigwiderstand
32, dessen Schieber mit dem Zwischenkontakt 31 der Sekundärwicklung 26 des Transformators
verbunden ist.
-
Mit dem Unterbrecher 57 kann der Primärstromkreis 27 des Transformators
und der Kreis der Photozelle unterbrochen werden.
-
In den beiden zuletzt dargestellten Ausführungsformen kann der Ausschalter
57 mit dem Umschalter 56 derart verbunden werden, daß die Vorrichtung jedesmal eingeschaltet
wird, wenn die Hauptscheinwerfer gebraucht werden sollen (senkrechte Stellung des
Umschalters 56): Bei der Ausführungsform nach Fig.2 ist eine Zusatzlampe 52 benutzt
worden, deren nichtblendende Strahlen (z. B. orangerot) sich zu dem Licht der Blendscheinwerfer
summieren, so daß die Einrichtung, wenn sie auf Blendlicht geschaltet ist, doch
über eine ausreichende Entfernung auf eine entsprechende Einrichtung eines entgegenkommenden
Fahrzeuges einwirken kann.
-
Die Unfähigkeit des Stadtlichtes, auf ebenso weite Entfernung hin
wie die Hauptscheinwerfer die entsprechende Einrichtung eines entgegenkommenden
Fahrzeuges (bis zur Anzugstromstärke) zu erregen, kann auch dadurch beseitigt werden,
daß die Hauptscheinwerfer und das Stadtlicht während eines Zeitraumes
gleichzeitig
brennen. Das Zusammenbrennen, das nur kurz ist, reicht aus, um die Zelle 22 des
anderen Fahrzeuges durch den Scheinwerferstrahl zu erregen, so daß sie dann nach
Erlöschen der Hauptscheinwerfer unter dem Einfluß des Stadtlichtes erregt bleibt.
-
Zu diesem Zweck kann die in Fig. 4. dargestellte Schaltung benutzt
werden. Bei dieser Schaltung wird ein eigenartiger Umschalter benutzt, der bei der
Umschaltung von Hauptlicht auf Stadtlicht beide Kreise gleichzeitig schließt und
dann den Kreis des Hauptlichtes öffnet. Dieser Umschalter besteht aus einer quer
zum Kraftlinienverlauf eines Magnetfeldes z. B. zwischen den Polen des Wechselstrommagneten
43 angeordneten Metallscheibe 59, die, wenn der Anker 41 und der Kontakt 42 beim
Ansprechen des Elektromagneten 29 den Erregerkreis schließen, von den Kraftlinien
des Wechselfeldes durchsetzt wird (Ferrarisscheibe).
-
Der Erregerstrom verläuft von der Achse 61 der Scheibe quer durch
diese über' eine den Rand der Scheibe berührende Rolle 6o. Der einfacheren Darstellung
wegen ist die Scheibe 59 in Ansicht und getrennt von dem Elektromagneten 43 dargestellt.
-
Wenn in der Wicklung des Magneten 29 kein Strom fließt, bleibt die
Scheibe in der Stellung nach Fig. 4; wenn aber Strom fließt, .schließt der Anker
4T mit dem Kontakt 42 den Erregerkreis des Elektromagneten 43, und dessen Feld dreht
die unrunde Ferrarisscheibe 59 um ihre Achse 61. Die dauernd am Rand der Scheibe
anliegende Rolle 6o sitzt an einem isolierten Hebel, der in eine leitende Zunge
62 ausläuft, welche mit einem Kontakt 63 den Kreis der Hauptscheinwerfer über die
Umgehungsleitung 64 schließt. Haupt- und Stadtlicht brennen also, bis die Rolle
6o in einen der Einschnitte der Scheibe 59 einfällt. In diesem Augenblick verläßt
die Zunge 62 den Kontakt 63 und unterbricht den Stromkreis der Hauptscheinwerfer,
so daß das Stadtlicht allein weiterbrennt. Wenn der Anker 41 die Erregung des Elektromagneten
43 unterbricht, verschwindet dessen elektromagnetisches Feld, und die Scheibe 59
kehrt unter dem Einfluß der nicht gezeichneten Rückstellfeder in ihre Anfangslage
zurück.
-
Die beschriebene Anordnung ist also eine Art Wheatstonesche Brücke,
deren Zweige von dem Widerstand 23 und der Zelle 22 gebildet werden und bei der
die Klemme 31 den einen Verzweigungspunkt darstellt, während der andere von dem
Anschlußpunkt des Gitters ohne den Zellenstromkreis -gebildet -wird.
-
Die Vorrichtung arbeitet folgendermaßen: Bei unerregtem Zustand der
lichtelektrischen Zelle 22 wird der Widerstand 23 und der Verzweigungswiderstand
so geregelt, daß das Gitter der Röhre 24 negativ gegen den Faden wird und kein oder
doch nur ein sehr schwacher Anodenstrom fließt, so daß das im Anodenkreis der Röhre
24 liegende Relais 29, 41 in Ruhe bleibt und der Erregerkreis des Elektromagneten
43 offen ist. In diesem Zustand hält der Anker 47 mit dem Kontakt 48 den Kreis der
Hauptscheinwerfer geschlossen. Wenn durch das optische System Strahlen auf die Zelle
2a fallen, wird deren Widerstand kleiner, und das Gitter der Verstärkerröhre 24
ladet sich während der Halbwelle, in der der Strom von der Klemme 30 zur
Klemme 25 läuft, positiv, wobei die Anode gleichzeitig positiv ist. Während der
Stromstöße, in denen der Strom von der Klemme 25 zur Klemme 3o läuft, wobei der
Widerstand 23 unverändert bleibt, ladet sich das Gitter nicht, und der Anodenstrom
ist Null. Die Röhre 24 dient also gleichzeitig als Verstärkerröhre und als Gleichrichter.
Die Einrichtung arbeitet daher mit wechselndem Anodenpotential. Bei einem mit unterbrochenem
Gleichstrom gespeisten Transformator sind die Halbwellen ungleich, nämlich die positiven
wesentlich stärker als, die negativen.
-
Aus den positiven Halbwellen wird ein pulsierender Anodenstrom erzeugt,
der das Relais 29, 41 durchfließt, wenn die Zelle 22 von einer Lichtquelle
erregt wird. Der Anker 41 schließt den Kreis des Elektromagneten 43. Der vom Elektromagnefen
43 gesteuerte Anker 47 unterbricht dann durch Abheben vom Kontakt 48 den Kreis der
Hauptscheinwerfer und schließt mit dem Kontakt 5o den Kreis der blendungsfreien
Scheinwerfer so lange, wie die Lichterregung durch ein entgegenkommendes Fahrzeug
anhält.
-
Wenn der Umschalter 55 in der ausgezogen gezeichneten Stellung steht,
erfolgt die Umschaltung auf Stadtlicht selbsttätig. Wird jedoch der Umschalter in
die punktierte Stellung gelegt, kann der Fahrer mit dem Hauptscheinwerfer Signale
geben.
-
Die Beispiele sollen die Erfindung nur erläutern, aber nicht begrenzen.
Die beschriebenen Anordnungen lassen sich vielmehr in ihren Einzelheiten mannigfach
abwandeln. Es können z. B. statt einer lichtelektrischen Zelle zwei oder mehrere
in Parallel- oder Reihenschaltung angewendet werden.
-
Auch kann der Verstärker eine beliebige Anzahl Röhren beliebiger passender
Art enthalten.