DE69220189T2

DE69220189T2 - Zündungssystem für verbrennungbetriebenes Werkzeug

Info

Publication number: DE69220189T2
Application number: DE69220189T
Authority: DE
Inventors: William G Rodseth; Ernest Wendling
Original assignee: Illinois Tool Works Inc
Current assignee: Illinois Tool Works Inc
Priority date: 1991-11-25
Filing date: 1992-11-20
Publication date: 1997-09-18
Anticipated expiration: 2012-11-21
Also published as: CA2082181A1; EP0544471A3; AU653076B2; NZ245223A; AU2817692A; DE69220189D1; EP0544471B1; US5133329A; EP0544471A2; CA2082181C; KR960004215B1

Description

Die Erfindung betrifft ein Zündungssystem für ein verbrennungsbetriebenes Werkzeug, wie zum Beispiel ein verbrennungsbetriebenes Werkzeug zum Eintreiben von Haltern (Befestigungsmitteln), wobei das System einen Kopfschalter und einen Auslöseschalter aufweist. Das Zündungssystem ist so geschaltet, daß die Zündung freigegeben wird, wenn der Auslöseschalter geschlossen wird, während der Kopfschalter geschlossen ist, wobei jedoch die Zündung nicht freigegeben wird, wenn der Auslöseschalter geschlossen wird, während der Kopfschalter offen ist.
Verbrennungsbetriebene Werkzeuge zum Eintreiben von Haltern, wie zum Beispiel solche zum Eintreiben von Nägeln und Krampen, werden beispielhaft in der US-Re. 32.452, der US-PS 4.522.162 und der US-PS 4.483.474, jeweils von Nikolich, der US-PS 4.483.473 von Wagdy und der US-PS 4.403.722 von Nikolich beschrieben.
Im allgemeinen umfaßt ein solches Werkzeug mehrere normalerweise geöffnete Schalter, die mit einer Batterie verbunden sind, nämlich einen Ein-Aus-Schalter, einen Kopfschalter und einen Auslöseschalter, die alle geschlossen sein müssen, um eine Zündung eines brennbaren Kraftstoffs in einer Verbrennungskammer des Werkzeugs freizugeben. Der Ein-Aus-Schalter wird durch den Benutzer durch Drücken eines Hebels geschlossen, der mit der Handfläche einer Hand betätigbar an einem Griff des Werkzeugs befestigt ist und zur Steuerung eines Ventilators verwendet wird. Der Kopfschalter wird durch festes Drücken eines ein Werkstück berührenden Elementes gegen ein Werkstück geschlossen, wobei das Element betätigbar an einem Nasenabschnitt des Werkzeugs befestigt ist. Der Auslöseschalter wird durch Ziehen eines Auslösers mit dem Zeigefinder der gleichen Hand geschlossen, der betätigbar an dem Handgriff befestigt ist. Im allgemeinen sind bei einem solchem Werkzeug der Kopfschalter und der Auslöseschalter mechanisch in der Weise miteinander verriegelt, daß der Auslöseschalter nicht geschlossen werden kann, solange der Kopfschalter nicht geschlossen ist.
Bisher ist es bekannt geworden, bei einem Zündungssystem für ein solches Werkzeug eine Batterie zur Leistungsversorgung des Zündungssystems, sowie einen Ladungspumpen-Oszillator zum Aufladen eines Kondensators während eines Zeittaktintervalls zu verwenden und ein plötzliches Entladen des Kondensators über eine Primärwicklung eines Transformators zu bewirken, wenn das Zeittaktintervall abgelaufen ist, so daß ein Funken an einer Funkenstrecke einer Zündkerze erzeugt wird, die mit der Sekundärwicklung des Transformators verbunden ist. Auch wenn ein solches System relativ zufriedenstellend arbeitet, können zwischen verschiedenen Anwendungen des Werkzeugs gewisse Veränderungen auftreten, insbesondere wenn die Batteriespannung unter eine für eine sichere Zündung erforderliche minimale Spannung abfällt, wenn der Ventilator freigegeben wird, oder wenn der Kondensator während des Zeittaktintervalls nicht auf eine für eine sichere Zündung erforderliche, minimale Spannung aufgeladen wird. Auch wenn das Werkzeug zufriedenstellend weiterarbeitet, kann ein Benutzer solche Schwankungen erkennen, die sich unmittelbar in der Wirksamkeit der Verbrennung wiederspiegeln und indirekt aufgrund des Rückstoßes des Werkzeugs wahrnehmbar sind. Jede erkennbare Schwankung des wahrgenommenen Rückstoßes des Werkzeugs kann einen Benutzer stören.
Vor kurzem sind in der EP-A-0.519.239 (Stand der Technik gemäß Artikel 54(3) EPÜ) mit dem Titel "Fotoelektrischer Schalter, der gegen ein Eindringen von Verschmutzungen abgedichtet ist", fotoelektrische Schalter beschrieben worden, die vorteilhaft als Kopfschalter eines solchen Werkzeugs verwendet werden können. Demzufolge ist ein Bedarf für ein Zündungssystem für ein verbrennungsbetriebenes Werkzeug, wie zum Beispiel ein verbrennungsbetriebenes Werkzeug zum Eintreiben von Nägeln oder Krampen, entstanden, das einen wirksamen Einsatz solcher fotoelektrischer Schalter als Kopf- und Auslöseschalter ermöglicht. Die Erfindung ist auf diesen neu entstandenen Bedarf ausgerichtet.
Mit der Erfindung wird ein Zündungssystem geschaffen, das wesentliche Verbesserungen für ein verbrennungsbetriebenes Werkzeug, wie zum Beispiel ein solches zum Eintreiben von Nägel oder Krampen beinhaltet. Das Zündungssystem ermöglicht einen wirksamen Einsatz von fotoelektrischen Schaltern, wie zum Beispiel solchen, die in der oben genannten parallelen Patentanmeldung beschrieben werden, als Kopf- und Auslöseschalter des Werkzeugs.
Erfindungsgemäß umfaßt ein Zündungssystem eine Batterie, zwei normalerweise geöffnete, mit der Batterie verbundene Schalter, nämlich einen Kopfschalter und einen Auslöseschalter, eine durch die Batterie mit Leistung versorgte Schaltung zum Erzeugen der Zündung, sowie eine den Schalter überwachende Schaltung zum Überwachen der Kopf- und Auslöseschalter, um die die Zündung erzeugende Schaltung freizugeben, wenn der Auslöseschalter geschlossen wird, während der Kopfschalter geschlossen ist, sowie zum Sperren der die Zündung erzeugenden Schaltung, wenn der Auslöseschalter geschlossen wird, während der Kopfschalter geöffnet ist, oder wenn beide Schalter geöffnet sind. Es bietet sich an, die Batterie, den Kopfschalter und die Auslöseschalter als Komponenten des Zündungssystems anzusehen.
Die die Zündung erzeugende Schaltung umfaßt vorzugsweise eine Zündkerze mit einer Funkenstrecke, Einrichtungen mit einem Kondensator zur Erzeugung eines Funkens entlang der Funkenstrecke bei einem plötzlichen Entladen des Kondensators, eine durch die Batterie mit Leistung versorgte Schaltung zum Aufladen des Kondensators, sowie eine Schaltung zum Erzeugen einer plötzlichen Entladung des Kondensators. Die Schaltung umfaßt ferner vorzugsweise auch eine Batterie- Überwachungsschaltung zum Überwachen der Batteriespannung und zum Vergleichen der Batteriespannung mit einer Bezugsspannung für die Batterie, zum Freigeben der den Kondensator aufladenden Schaltung, wenn die dadurch überwachte Batteriespannung nicht kleiner ist, als die Bezugsspannung für die Batterie, sowie zum Sperren der den Kondensator aufladenden Schaltung, wenn die dadurch überwachte Batteriespannung kleiner als die Bezugsspannung für die Batterie ist.
Das Zündungssystem umfaßt vorzugsweise einen durch die Batterie mit Leistung versorgten Ventilator sowie eine Schaltung zum Freigeben des Ventilators wenn der Kopfschalter geschlossen ist, wobei die Batterie-Überwachungsschaltung so geschaltet ist, daß sie die Batteriespannung überwacht, wenn der Ventilator freigegeben wird. Die gleiche Schaltung ist vorzugsweise darüberhinaus so geschaltet, daß sie den Ventilator nach einer zeitlichen Verzögerung (von z.B. 10 Sekunden) nach Öffnen des Kopfschalters sperrt. Auf diese Weise bleibt der Ventilator in Betrieb, um nach jeder Anwendung Verbrennungsprodukte aus dem Werkzeug zu entfernen, auch wenn zwischen einer solchen Anwendung und der nächsten Anwendung nur kurze Zeit liegt.
Die die Zündung erzeugende Schaltung umfaßt vorzugsweise auch eine Kondensator-Überwachungsschaltung, die zum Überwachen des Kondensators verwendet wird, der zum Erzeugen eines Funkens bei seiner plötzlichen Entladung vorgesehen ist. Die Kondensator-Überwachungsschaltung dient zum Überwachen der Kondensatorspannung, zum Vergleichen der Kondensatorspannung mit einer Bezugsspannung für den Kondensator, zum Freigeben der Schaltung zur Herbeiführung einer plötzlichen Entladung des Kondensators, wenn die Kondensatorspannung nicht kleiner als die Bezugsspannung für den Kondensator ist, sowie zum Sperren der den Kondensator aufladenden Schaltung, wenn die dadurch überwachte Kondensatorspannung kleiner ist, als die Bezugsspannung für den Kondensator.
Die Schalter-Überwachungsschaltung umfaßt vorzugsweise auch eine Schaltung zum intermittierenden Überwachen des Kopfschalters, um festzustellen, ob der Kopfschalter geschlossen ist, sowie eine Schaltung zum intermittierenden Überwachen des Auslöseschalters, um festzustellen, ob der Auslöseschalter geschlossen ist. Auf diese Weise kann Batterieleistung eingespart werden.
Die oben erläuterten Schaltungen zum Überwachen des Schalters, der Batterie und des Kondensators können bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Zündungssystems vorteilhaft kombiniert werden, um nicht nur eine wirksame Verwendung der fotoelektrischen Schalter als Kopf- und Auslöseschalter zu ermöglichen, sondern auch die oben erläuterten, störenden Schwankungen zu minimieren.
Eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Zündungssystems soll nun mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben werden. Es zeigt:
Figuren 1A und 1B entsprechende Hälften eines Schaltplans des Zündungssystems.
Wie schematisch angedeutet ist, bildet ein verbessertes, vorherrschend aus Halbleitern aufgebautes Zündungssystem 10 für ein verbrennungsbetriebes Werkzeug, wie zum Beispiel ein solches zum Eintreiben von Nägeln oder Krampen, eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung. Das Zündungssystem 10 umfaßt eine Batterie 12, einen normalerweise geöffneten fotoelektrischen Kopfschalter 14, einen normalerweise geöffneten fotoelektrischen Auslöseschalter 16, eine durch die Batterie 12 versorgte Schaltung 18 zum Erzeugen der Zündung, sowie eine Schalter-Überwachungsschaltung 20. Die Schalter-Überwachungsschaltung 20 dient zum Überwachen des Kopfschalters 14 und des Auslöseschalters 16. Die Schalter-Überwachungsschaltung 20 wird auch zum Freigeben der die Zündung erzeugenden Schaltung 18 verwendet, wenn der Auslöseschalter 16 geschlossen wird, während der Kopfschalter 14 geschlossen ist, sowie zum Sperren der die Zündung erzeugenden Schaltung 18, wenn der Auslöseschalter 16 geschlossen wird, während der Kopfschalter 14 geöffnet ist, oder wenn sowohl der Kopfschalter 14, als auch der Auslöseschalter 16 offen sind. Es bietet sich an, die Batterie 12, den Kopfschalter 14 und den Auslöseschalter 16 als Komponenten des Zündungssystems 10 zu betrachten.
Die Batterie 12 ist eine wiederaufladbare Batterie mit einer Reihe von Nickel- Cadmiumzellen mit einer Nennspannung von 6,25 Volt und einem Nennstrom von 1,5 Amperestunden. Der Kopfschalter 14 umfaßt eine lichtaussendende Diode 14a, einen lichtempfangenden Transistor 14b, sowie einen Verschluß 14c und gilt als geöffnet, wenn der lichtempfangende Transistor 14b nichtleitend ist. Er gilt als geschlossen, wenn der lichtempfangende Transistor 14b leitend ist. Der Auslöseschalter 16 umfaßt eine lichtaussendende Diode 16a, einen lichtempfangenden Transistor 16b, sowie einen Verschluß 16c und wird als geöffnet angesehen, wenn der lichtempfangende Transistor 16b nichtleitend ist und als geschlossen, wenn der lichtempfangende Transistor 16b leitend ist. Jeder dieser Schalter 14, 16 ist im wesentlichen ähnlich den fotoelektrischen Schaltern, die in der oben genannten parallelen Anmeldung beschrieben werden.
Der Kopfschalter 14 wird durch festes Drücken eines ein Werkstück berührenden Elementes, das betätigbar an einem Nasenabschnitt des Werkzeugs befestigt ist, gegen ein Werkstück geschlossen. Der Auslöseschalter 16 wird durch Ziehen eines Auslösers geschlossen, der mit dem Zeigefinger der gleichen Hand betätigbar an dem Handgriff montiert ist. Das das Werkstück berührende Element, der Nasenabschnitt, sowie der Handgriff sind nicht dargestellt.
Wenn jeder dieser Schalter 14, 16 geschlossen ist, wird der Verschluß des Schalters von einer normalen Position, in der der Verschluß verhindert, daß das Licht der zugehörigen lichtaussendenden Diode den entsprechenden lichtempfangenden Transistor erreicht, in eine verschobene Position bewegt, in der der Verschluß einen Empfang des Lichtes der lichtaussendenden Diode durch den lichtempfangenden Transistor ermöglicht. Der Veschluß ist in Richtung auf die normale Position vorgespannt Wenn ein Fehler auftritt, wie zum Beispiel ein Drahtunterbrechung oder ein Ausfall einer Diode oder eines Transistors, kann somit der Schalter nicht fälschlicherweise geschlossen werden.
Die die Zündung erzeugende Schaltung 18 umfaßt generell eine Zündkerze 30 mit einer Funkenstrecke 32, einen Kondensator 36 zum Erzeugen eines Funkens entlang der Funkenstrecke 32 bei einem plötzlichen Entladen des Kondensators 36, eine Schaltung 38 mit einem Ladungspumpen-Oszillator 40 zum Laden des Kondensators 36, sowie eine Schaltung 42 mit einem durch Halbleiter gesteuerten Gleichrichter 44 zum Erzeugen einer plötzlichen Entladung des Kondensators 36. Die Schalter- Überwachungsschaltung 20 ist so angeordnet, daß sie die den Kondensator aufladende Schaltung 38 freigibt, wenn der Auslöseschalter 16 geschlossen wird, während der Kopfschalter 14 geschlossen ist, und daß sie die den Kondensator aufladende Schaltung 38 sperrt, wenn der Auslöseschalter 16 geschlossen wird, während der Kopfschalter 14 geöffnet ist, oder wenn sowohl der Kopfschalter, als auch der Auslöseschalter 16 geöffnet ist. Aus diesem Grund sperrt die Schalter-Überwachungsschaltung 20 normalerweise die den Kondensator aufladende Schaltung 38.
Das Zündungssystem 10 umfaßt ferner einen Ventilator 48, der von der Batterie 12 versorgt wird, sowie eine den Ventilator steuernde Schaltung 50 zum Freigeben des Ventilators 48, wenn der Kopfschalter 14 geschlossen wird, sowie zum Sperren des Ventilators 48 nach Ablauf einer Zeitverzögerung (von z.B. 10 Sekunden) nach Öffnen des Kopfschalters 14. Der Ventilator 48 dient zum Erzeugen einer Turbulenz in einem Kraftstoff-Luftgemisch, das dann in einer Verbrennungskammer mit einem entlang der Funkenstrecke 32 erzeugten Funken gezündet werden kann. Weitere Details einer solchen Verbrennung, die durch die Turbulenz beeinflußt wird, sind in den oben genannten Patenten von Nikolich beschrieben.
Darüberhinaus umfaßt das Zündungssystem 10 eine Batterie-Überwachungsschaltung 60 zum Überwachen der Batterie 12, wenn der Ventilator 48 durch die den Ventilator freigebende Schaltung 50 freigegeben wird, um die überwachte Batteriespannung mit einer Bezugsspannung für die Batterie 12 zu vergleichen. Die Batterie- Überwachungsschaltung 60 dient zum Freigeben der den Kondensator aufladenden Schaltung 38, wenn die durch diese Schaltung 60 überwachte Batteriesspannung nicht kleiner als die Bezugsspannung für die Batterie 12 ist. Die Batterie- Überwachungsschaltung 60 ist ferner so gestaltet, daß sie die den Kondensator aufladende Schaltung 38 sperrt, wenn die durch diese Schaltung 60 überwachte Batteriespannung kleiner ist, als die Bezugsspannung für die Batterie 12, so daß eine Zündung nicht möglich ist.
Darüberhinaus umfaßt das Zündungssystem 10 eine Kondensator-Überwachungsschaltung 70 zum Überwachen einer Kondensatorspannung, nämlich der Spannung, mit der der Kondensator 36 durch die den Kondensator aufladende Schaltung 38 aufgeladen wird, sowie zum Vergleich der durch diese Schaltung 70 überwachten Kondensatorspannung mit einer Bezugsspannung für den Kondensator 36. Die Kondensator-Überwachungsschaltung 70 ist so angeordnet, daß sie die Schaltung 42, die den durch Halbleiter gesteuerten Gleichrichter 44 umfaßt, zur Erzeugung einer plötzlichen Entladung des Kondensators 36 freigibt, wenn die durch die Schaltung 70 überwachte Kondensatorspannung nicht kleiner ist, als die Bezugsspannung für den Kondensator 36, und daß sie diese Schaltung sperrt, wenn die durch die Schaltung 70 überwachte Kondensatorspannung kleiner ist, als die Bezugsspannung für den Kondensator 36.
Die Schalter-Überwachungsschaltung 20 überwacht den Kopfschalter 14 und den Auslöseschalter 16 nicht kontinuierlich. Die Schalter-Überwachungsschaltung 20 ist vielmehr so angeordnet, daß der Kopfschalter 14 intermittierend abgerufen wird, um zu bestimmen, ob dieser geschlossen ist, und daß der Auslöseschalter 16 ebenfalls intermittierend abgerufen wird, um zu bestimmen, ob dieser geschlossen ist. Dadurch wird Batterieleistung eingespart.
In der in Figur 1 gezeigten Schalter-Überwachungsschaltung 20 sind die lichtaussendenden Dioden 14a, 16a der entsprechenden Schalter 14, 16 über die Schalter- Überwachungsschaltung 20 in Reihe zwischen den positiven Anschluß der Batterie und Masse geschaltet, so daß sie intermittierend mit dem positiven Anschluß der Batterie 12 verbunden werden, wenn die Schaltung 20 die entsprechenden Schalter 14, 16 abruft. Der lichtempfangende Transistor 14b des Kopfschalters 14 ist über einen Widerstand 78 mit dem positiven Anschluß der Batterie 12 und über einen Widerstand 82 mit dem Eingangsanschluß eines Inverters (Schmitt-Trigger) 80 verbunden. Wenn der Kopfschalter 14 geschlossen wird, d.h. wenn der lichtempfangende Transistor 14b leitend wird, fällt die Eingangsspannung an dem Inverter 80 auf einen geringen Wert ab, und die Ausgangsspannung des Inverters 80 erreicht einen hohen Wert. Der lichtempfangende Transistor 16b des Auslöseschalters 16 ist über einen Widerstand 84 mit dem positiven Anschluß der Batterie und über einen Widerstand 88 mit dem Eingangsanschluß eines Inverters (Schmitt-Trigger) 86 verbunden. Wenn der Auslöseschalter 16 geschlossen wird, d.h. wenn der lichtempfangende Transistor 16b leitend wird, fällt die Eingangsspannung an dem Inverter 86 auf eine niedrige Spannung ab, woraufhin die Ausgangsspannung des Inverters 86 auf einen hohen Wert ansteigt.
Wenn die Ausgangsspannung des Inverters 80 hoch ist, wird die den Kondensator aufladende Schaltung 38 freigegeben. Wenn die Ausgangsspannung des Inverters 80 niedrig ist, wird die den Kondensator aufladende Schaltung 38 gesperrt. Solange sowohl der Kopfschalter 14 als auch der Auslöseschalter 16 geöffnet ist, was bedeutet, daß die lichtempfangenden Transistoren 14b, 16b nichtleitend sind, haben die Eingangsspannungen an den entsprechenden Invertern 80, 86 einen hohen, und die Ausgangsspannungen der entsprechenden Inverter 80, 86 einen niedrigen Wert.
Zwischen den Ausgangsanschluß des Inverters 86 und den Eingangsanschluß des Inverters 80 ist über eine Diode 92 ein Transistor 90 geschaltet, wobei die Diode in Vorwärtsrichtung vorgespannt ist, wenn der Transistor 90 eingeschaltet ist. Die Basis des Transistors 90 ist über einen Widerstand 94 mit dem Ausgangsanschluß des Inverters 80 verbunden. Zwischen dem Eingangsanschluß des Inverters 80 und dem negativen Anschluß der Batterie 12 liegt ein Kondensator 96.
Wenn der Auslöseschalter 16 geschlossen wird, während der Kopfschalter 14 geöffnet wird, d.h. wenn der lichtempfangende Transistor 16b leitend wird, während der lichtempfangende Transistor 14b nichtleitend ist, wird der Transistor 90 eingeschaltet, um eine hohe Spannung an den Eingangsanschluß des Inverters 80 anzulegen. Auch wenn Signale, die anzeigen, daß der Kopfschalter 14 und der Auslöseschalter 16 geschlossen sind, gleichzeitig empfangen werden, wird durch die durch den Kondensator 96 verursachte Verzögerung sichergestellt, daß der Transistor 90 eingeschaltet wird und daß der Transistor 90 eine hohe Spannung an den Eingangsanschluß des Inverters 80 anlegt. Als Ergebnis wird der Eingang des Inverters 80 mit einer hohen Spannung verriegelt, und am Ausgang des Inverters liegt eine niedrige Spannung. Wenn der Auslöseschalter 16 geschlossen wird, während der Kopfschalter 14 geschlossen ist, d.h. wenn die lichtempfangenden Transistor 14b, 16b leitend werden, wird der Transistor 90 abgeschaltet, so daß an dem Eingangsanschluß des Inverters 80 keine hohe Spannung mehr anliegt.
Die den Ventilator auslösende Schaltung 50 ist über eine Diode 98, die mit dem Eingangsanschluß eines Inverters (Schmitt-Trigger) 100 verbunden ist, mit dem Ausgangsanschluß des Inverters 80 verbunden. Die den Ventilator auslösende Schaltung 50 umfäßt eine Zeittaktschaltung 102, die einen Kondensator 104 und einen Widerstand 106 in Parallelschaltung umfaßt, und die über einen Widerstand 108 mit dem Eingangsanschluß des Inverters 100 verbunden ist. Der Ausgangsanschluß des Inverters 100 ist mit dem Gateanschluß eines Feldeffekttransistors 110 verbunden, der zwischen dem positiven Anschluß der Batterie 12 und dem Ventilator 48 liegt. Wenn der Feldeffekttransistor 110 eingeschaltet wird, wird der Ventilator 48 freigegeben. Wenn der Feldeffekttransistor 110 abgeschaltet wird, wird der Ventilator 48 gesperrt. Wenn der Kopfschalter 14 geschlossen wird, d.h. wenn der Ausgang des Inverters 80 ein hohes Potential annimmt, liegt der Eingang des Inverters 100 ebenfalls auf hohem Potential, lädt den Kondensator 104 und drückt den Ausgang des Inverters 100 auf niedriges Potential, wodurch der Feldeffekttransistor 110 eingeschaltet wird. Wenn der Kopfschalter 14 geöffnet wird, fällt die Ausgangsspannung an dem Inverter 80 auf einen niedrigen Wert ab. Der Feldeffekttransistor 110 bleibt jedoch eingeschaltet, während sich der Kondensator 104 über den Widerstand 106 entlädt. Auf diese Weise bleibt der Ventilator 48 für eine in Abhängigkeit von den Größen der Komponenten endliche Zeitdauer, z.B. für 10 Sekunden, freigegeben. Eine Diode 114, die parallel zu dem Ventilator 48 geschaltet ist, ist normalerweise nichtleitend, schaltet jedoch durch, wenn der Ventilator 48 abgeschaltet wird, um jegliche, möglicherweise gefährliche Spannungspitzen zu unterdrücken, die durch den Ventilator 38 induziert werden.
Zwischen den positiven Anschluß der Batterie 12 und die Reihenschaltung der lichtaussendenden Dioden 14a, 16a der entsprechenden Schalter 14, 16 ist über einen Widerstand 118 ein Transistor 116 geschaltet, um diese Dioden 14a, 16a mit dem positiven Anschluß der Batterie 12 immer dann zu verbinden, wenn der Transistor 116 eingeschaltet wird. Ein Oszillator 120 mit herkömmlicher Konfiguration umfaßt einen Inverter (Schmitt-Trigger) 120 und einen Widerstand 124 in Parallelschaltung, einen Widerstand 126 und eine Diode 128 in Parallelschaltung, sowie einen Kondensator 130, der den Eingangsanschluß des Inverters 122 mit dem negativen Anschluß der Batterie 12 verbindet.
Der Ausgangsanschluß des Inverters 122 ist über einen Widerstand 132 mit der Basis des Transistors 116 verbunden, so daß der Transistor 116 intermittierend ein- und ausgeschaltet wird, wenn der Oszillator 120 schwingt, wodurch Batterieleistung eingespart wird, wenn die entsprechenden Schalter 14, 16 abgerufen werden. Der Eingangsanschluß des Inverters 122 ist über eine Diode 134 mit dem Ausgangsanschluß des Inverters 100 verbunden. Wenn die Ausgangsspannung des Inverters 100 niedrig ist, was dazu führt, daß der Feldeffekttransistor 110 eingeschaltet und somit der Ventilator 48 freigegeben wird, wird der Oszillator 120 über die Diode 134 verriegelt, so daß die Ausgangsspannung des Inverters 122 auf einem hohen Pegel bleibt.
Der Transistor 116 ist über einen Widerstand 136 und eine Diode 138 mit einer grünes Licht emittierenden Diode 140 verbunden, die intermittierend blinkt, wenn der Transistor 116 intermittierend ein- und ausgeschaltet wird, so daß sie als Indikator anzeigt, daß sich das Zündungssystem 10 in einem Standby-Betriebszustand befindet. Ferner leuchtet die das grüne Licht emittierende Diode 140 ununterbrochen, wenn der Oszillator 120 verriegelt ist, so daß die Ausgangsspannung des Inverters 122 auf hohem Pegel bleibt, was als Indikator dafür dient, daß sich das Zündungssystem 10 in einem betriebsbereiten oder einem verzögerten Betriebszustand befindet. Ein Transistor 148 und eine rotes Licht aussendende Diode 150 sind parallel zu der Diode 138 und der das gründe Licht aussendenden Diode 140 geschaltet.
Die Batterie-Überwachungsschaltung 60 umfaßt einen Komparator (Operationsverstärker) 160 mit einem Referenzeingang, einem Eingangsanschluß und einem Ausgangsanschluß. Zwischen dem Referenzeingang des Komparators 160 und dem positiven Anschluß der Batterie 12 liegt ein Widerstand 162. Zwischen den Referenzeingang des Komparators 160 und den negativen Anschluß der Batterie 12 ist eine Spannungs-Referenzdiode 164 geschaltet. Über den Widerstand und die Spannungs-Referenzdiode 164 wird eine Referenzspannung für die Batterie 12 an den Referenzeingang des Komparators 160 angelegt. Ein Spannungsteiler 166 umfaßt einen Widerstand 168, der zwischen dem positiven Anschluß der Batterie 12 und dem Eingangsanschluß des Komparators 160 liegt, einen Widerstand 170 und einen Kondensator 172, die parallel zwischen den Eingangsanschluß des Komparators geschaltet sind, sowie einen Widerstand 174, der zwischen dem Eingangs- und dem Ausgangsanschluß des Komparators 160 liegt, und legt eine der Batteriespannung proportionale Spannung an den Eingangsanschluß des Komparators 160 an. Der Widerstand 170 und der Kondensator 172 schützen den Komparator 160 gegen Störsignale aufgrund von Interferenzen mit hohen Frequenzen oder elektischem Rauschen.
Wenn die an den Eingangsanschluß des Komparators 160 angelegte Spannung nicht kleiner ist, als die Bezugsspannung für die Batterie 12, liegt die Spannung am Ausgangsanschluß 160 auf einem hohen Wert. Wenn die daran angelegte Spannung kleiner ist, als die Bezugsspannung für die Batterie 12, hat die Spannung am Ausgangsanschluß des Komparators 160 einen niedrigen Wert. Die Spannung am Ausgangsanschluß des Komparators 160 wird über einen Widerstand 176 an die Basis des Transistors 148 geführt. Wenn die an die Basis des Transistors 148 angelegte Spannung niedrig ist, wird der Transistor 148 eingeschaltet, so daß über der Diode 138 und der grünes Licht emittierenden Diode 140 ein Kurzschluß liegt und die rotes Licht emittierende Diode 150 ununterbrochen aufleuchtet und somit anzeigt, daß die Batteriespannung nicht ausreichend ist. Wenn die daran angelegten Ausgangsspannung einen hohen Pegel aufweist, wird der Transistor 148 nicht eingeschaltet, so daß die grünes Licht emittierende Diode 140 aufleuchten kann.
Die den Kondensator aufladende Schaltung 38 ist über einen Widerstand 188 und eine Verriegelungsschaltung 190 mit dem positiven Anschluß der Batterie 12 verbunden. Die Verriegelungsschaltung 190 umfaßt einen Inverter (Schmitt-Trigger) 192, dessen Eingangsanschluß mit dem Widerstand 188 verbunden ist, einen Transistor 194, der mit dem Eingangsanschluß des Inverters 192 verbunden ist, sowie einen Widerstand 196, der zwischen den Ausgangsanschluß des Inverters 192 und die Basis des Transistors 194 geschaltet ist. Der Transistor 194 ist mit dem Ausgangsanschluß des Komparators 160 verbunden.
Normalerweise ist die Ausgangsspannung des Inverters 192 eine hohe Spannung, die den Transistor 194 einschaltet. Wenn die Ausgangsspannung des Komparators 160 einen niedrigen Wert hat, was bedeutet, daß die Batteriespannung nicht ausreichend ist, bleibt der Transistor 194 eingeschaltet, um die den Kondensator aufladende Schaltung 38 zu sperren. Solange die Ausgangsspannung des Komparators 160 einen niedrigen Wert hat, ist die Verriegelungsschaltung 190 verriegelt und sperrt die den Kondensator aufladende Schaltung weiterhin, bis der Ausgang des Komparators 160 auf hohem Spannungspegel liegt, was bedeutet, daß die Batteriespannung für einen sicheren Betrieb ausreichend hoch ist.
Der Widerstand 188 und der Eingangsanschluß des Inverters 192 ist über eine Diode 202 mit dem Ausgangsanschluß des Inverters 80 und über eine Diode 204 mit dem Ausgangsanschluß des Inverters 86 verbunden. Wenn die Ausgangsspannungen der Inverter 80, 86 niedrig sind, reicht die an den Eingangsanschluß des Inverters 192 angelegte Spannung nicht aus, um den Inverter 192 zu invertieren. Wenn der Transistor 194 leitend ist, reicht die an den Eingangsanschluß des Inverters 192 angelegte Spannung ebenfalls nicht aus, um den Inverter 192 zu invertieren. Wenn andererseits die Ausgangsspannungen der Inverter 80, 86 hoch sind, da die entsprechenden Schalter 14, 16 in ihrer richtigen Reihenfolge geschlossen worden sind, wird eine hohe Spannung an den Eingangsanschluß des Inverters 192 angelegt. Der Inverter 192 erzeugt somit eine niedrige Spannung an seinem Ausgangsanschluß. Über den Widerstand 196 wird die niedrige Spannung am Ausgangsanschluß des Inverters 192 zur Basis des Transistors 194 geführt, der abgeschaltet wird. Dies bedeutet, daß die Verriegelungsschaltung 190 abgeschaltet ist. Zu diesem Zeitpunkt sperrt die Verriegelungsschaltung 190 die den Kondensator aufladende Schaltung 38 auch dann nicht, wenn die Batteriespannung kurzzeitig unter die Bezugsspannung für die Batterie 12 abfällt, wenn die den Kondensator aufladende Schaltung 38 arbeitet.
Der Ausgangsanschluß des Inverters 192 ist über eine Diode 286 mit einem Ladungspumpen-Oszillator 40 der den Kondensator aufladenden Schaltung 38 verbunden. Der Ladungspumpen-Oszillator 40, der eine übliche Konfiguration aufweist, umfaßt einen Inverter (Schmitt-Trigger) 222 und einen Widerstand 226 in Parallelschaltung, einen Widerstand 224 und eine Diode 228 in Parallelschaltung damit, sowie einen Kondensator 230, der den Eingangsanschluß des Inverters 222 mit dem negativen Anschluß der Batterie 12 verbindet. Die Ausgangsspannung am Ausgangsanschluß des Inverters 222 wird über einen Widerstand 232 zu der Basis eines Darlington-Transistors 234 geführt, der in Reihe mit einer Primärwicklung eines Herauf-Transformators 240 geschaltet ist. Die Primärwicklung des Transformators 240 ist mit dem positiven Anschluß der Batterie 12 verbunden. Die Sekundärwicklung der Transformators 240 liegt über eine Diode 242 an dem Kondensator 36 an. Somit wird der Kondensator 36 stufenweise aufgeladen, wenn der Ladungspumpen- Oszillator schwingt.
Der Kondensator 36 ist in Reihe mit der Primärwicklung eines Ausgangstransformators 250 geschaltet. Eine Diode 252, die parallel mit dem Kondensator 36 und der Primärwicklung des Transformators 250 geschaltet ist, ist normalerweise nichtleitend, schaltet jedoch durch, um die Funkendauer in einer im folgenden erläuterten Weise zu verlängern. Die Sekundärwicklung des Transformators 250 ist mit einer Elektrode der Zündkerze 30 verbunden. Die andere Elektrode der Zündkerze 30 liegt an Masse. Somit wird bei einer plötzlichen Entladung des Kondensators 36 ein Funken entlang der Funkenstrecke 32 der Zündkerze 30 erzeugt. Der durch Halbleiter gesteuerte Gleichrichter 44 ist parallel zu dem Kondensator 36 und der Primärwicklung des Transformators 250 sowie parallel zu der Diode 252 geschaltet, so daß eine plötzliche Entladung des Kondensators 36 durch die Primärwicklung des Transfor mators 250 bewirkt wird, wenn der durch Halbleiter gesteuerte Gleichrichter 44 eingeschaltet wird. Nach der anfänglichen plötzlichen Entladung kann ein induzierter umgekehrter Strom über die Diode 252 durch die Primärwicklung des Transformators 250 fließen, der den Kondensator 36 wieder auflädt. Diese Ladungs-Entladungs- Wiederaufladungs-Oszillation zwischen der Primärwicklung des Transformators 250 und dem Kondensator 36 verlängert die Funkendauer erheblich.
In der Kondensator-Überwachungsschaltung 70 wird durch einen Spannungsteiler 254, der einen mit dem Kondensator 36 verbundenen Widerstand 256 aufweist, einen Widerstand 258 und einen Kondensator 260, die parallel zwischen den Widerstand 256 und den negativen Anschluß der Batterie 12 geschaltet sind, sowie einen Widerstand 262 eine Spannung an den Eingangsanschluß eines Komparators (Operationsverstärker) 270 geführt, die proportional zu der Spannung ist, auf die der Kondensator 36 aufgeladen worden ist. Der oben im Zusammenhang mit dem Komparator 160 genannte Widerstand 162 ist zwischen den Referenzeingang des Komparators 270 und den positiven Anschluß der Batterie 12 geschaltet. Die im gleichen Zusammenhang oben erwähnte Spannungs-Referenzdiode 164 liegt zwischen dem Referenzeingang des Komparators 270 und dem negativen Anschluß der Batterie 12. Über den Widerstand 162 und die Spannungs-Referenzdiode 164 wird eine Bezugsspannung für den Kondensator 36 an den Referenzanschluß des Komparators 270 geführt. Da der Widerstand 162 und die Spannungs-Referenzdiode 164 sowohl die Bezugsspannung für den Kondensator 36 als auch die Bezugsspannung für die Batterie 12 definieren, sind die Bezugsspannungen beide gleich. Wenn die an den Eingangsanschluß des Komparators 270 geführte Spannung nicht kleiner ist, als die Bezugsspannung für den Kondensator 36, ist die Ausgangsspannung am Ausgangsanschluß des Komparators 270 hochpegelig. Wenn die an dem Eingangsanschluß des Komparators 270 anliegende Spannung kleiner ist, als die Bezugsspannung für den Kondensator 36, ist die Ausgangsspannung am Ausgangsanschluß des Komparators 270 niedrig.
Die Ausgangsspannung des Komparators 270 wird über einen Spannungsteiler 272, der einen mit seinem Ausgangsanschluß verbundenen Widerstand 274 und einen zwischen den Widerstand 274 und den negativen Anschluß der Batterie 12 geschalteten Widerstand 276 aufweist, an den Gateanschluß des durch Halbleiter gesteuerten Gleichrichters 44 angelegt. Wenn eine hohe Spannung an dessen Gateanschluß angelegt wird, wird der durch Halbbleiter gesteuerte Gleichrichter 44 eingeschaltet, so daß er eine plötzliche Entladung des Kondensators 36 durch die Primärwicklung des Ausgangstransformators 250 bewirkt.
Der Eingangsanschluß des Komparators 270 ist über eine Diode 278 mit dem Ausgangsanschluß des Inverters 86 verbunden. Wenn der Auslöseschalter 16 geöffnet wird, bevor der Kondensator 36 durch die Primärwicklung des Ausgangstransformators 250 entladen wird, fällt die Spannung am Ausgangsanschluß des Inverters 86 auf einen niedrigen Wert ab, so daß der Kondensator 36 durch die Diode 278 entladen wird.
Eine hohe Spannung am Ausgangsanschluß des Komparators 270 wird über eine Diode 280 und den Widerstand 262 an den Eingangsanschluß des Komparators 270 angelegt, so daß der Ausgang des Komparators 270 auf einem hohen Pegel verriegelt wird. Die gleiche Spannung wird über eine Diode 282 an den Eingangsanschluß des Inverters 222 geführt, so daß der Ausgang des Inverters 22 auf niedrigem Pegel verriegelt wird. Ein neuer Zyklus des Zündungssystems 10 kann dann solange nicht begonnen werden, bis der Auslöseschalter 16 geöffnet worden ist.
Zur Stabilisierung der Schaltungen und zur Minimierung der Empfindlichkeit gegenüber falschen Triggersignalen von äußeren Quellen, wie zum Beispiel Interferenzen mit hohen Frequenzen und elektrischem Rauschen, ist ein Kondensator 290 über die Batterie 12 geschaltet. Darüberhinaus ist ein Kondensator 292 mit dem Widerstand 82 verbunden, um den Inverter 80 zu schützen, und ein Kondensator 294 mit einem Widerstand 88 verbunden, um den Inverter 86 zu schützen.
Die grünes Licht emittierende Diode 140 und die rotes Licht emittierende Diode 150 dienen als Betriebszustands-Indikatoren. Wenn die grünes Licht emittierende Diode 140 blinkt, befindet sich das Zündungssystem 10 in einem Standby-Betriebszustand mit geringem Stromverbrauch, in dem die durch die Batterie-Überwachungsschaltung 60 überwachte Batteriespannung nicht kleiner ist, als die Bezugsspannung für die Batterie 12, und in dem sowohl der Kopfschalter 14, als auch der Auslöseschalter 16 geöffnet ist. Wenn die grünes Licht emittierende Diode 140 ununterbrochen aufleuchtet, befindet sich das Zündungssystem 10 in einem betriebsbereiten Zustand, in dem der Kopfschalter 14 geschlossen und der Ventilator 48 freigegeben worden ist, oder in einem Verzögerungs-Betriebszustand, in dem der Kopfschalter 14 geöffnet worden ist, und in dem der Ventilator 48 für die oben erläuterte Zeitverzögerung (z.B. 10 Sekunden) freigegeben bleibt. Nach Ablauf der Zeitverzögerung verläßt das Zündungssystem 10 den Verzögerungs-Betriebszustand und gelangt erneut in den Standby-Betriebszustand. Das Zündungssystem 10 hat auch einen Zündungs- Betriebszustand, den es von dem betriebsbereiten Zustand aus erreicht, wenn der Auslöseschalter 16 geschlossen wird, und den es wieder verläßt, wenn der Auslöseschalter 16 geöffnet wird.

Claims

1. Zündungssystem für ein verbrennungsbetriebenes Werkzeug, mit einer Batterie (12), zwei normalerweise offenen Schaltern, nämlich einem Auslöseschalter (16), der mit der Batterie (12) verbunden ist, und einem Kopfschalter (14), sowie Einrichtungen (18, 38), die zur Erzeugung einer Zündung durch die Batterie (12) mit Leistung versorgt werden, dadurch gekennzeichnet, daß der Kopfschalter (14) mit der Batterie (12) verbunden ist und daß eine Schalter-Überwachungseinrichtung (20) zum Überwachen des Kopfschalters (14) und des Auslöseschalters (16) vorgesehen ist, um die die Zündung erzeugenden Einrichtungen (18, 38) freizugeben, wenn der Auslöseschalter (16) geschlossen wird, während der Kopfschalter (14) geschlossen ist, sowie zum Sperren der die Zündung erzeugenden Einrichtungen (18, 38), wenn der Auslöseschalter (16) geschlossen ist, während der Kopfschalter (16) offen ist, oder wenn beide Schalter (14, 16) geöffnet sind.

2. Zündungssystem nach Anspruch 1,

bei dem die die Zündung erzeugenden Einrichtungen eine Zündkerze (30) mit einer Funkenstrecke (32), Einrichtungen mit einem Kondensator (36) zum Erzeugen eines Funkens entlang der Funkenstrecke (32) bei einer plötzlichen Entladung des Kondensators (36), Einrichtungen (38), die durch die Batterie zum Aufladen des Kondensators (36) mit Leistung versorgt werden, sowie Einrichtungen (44) zum Erzeugen einer plötzlichen Entladungen des Kondensators aufweisen.

3. Zündungssystem nach Anspruch 2,

bei dem die die Schalter überwachende Einrichtung (20) so geschaltet ist, daß sie die den Kondensator aufladende Einrichtung (38) freigibt, wenn der Auslöseschalter (16) geschlossen wird, während der Kopfschalter (14) geschlossen ist, und die den Kondensator aufladende Einrichtung (38) sperrt, wenn der Auslöseschalter (16) geschlossen ist, während der Kopfschalter (14) geöffnet ist, oder wenn beide Schalter (14, 16) geöffnet sind.

4. Zündungssystem nach Anspruch 2 oder 3,

bei dem die die Zündung erzeugende Einrichtung ferner eine Batterie-Überwachungseinrichtung (60) zum Überwachen der Batteriespannung, zum Vergleichen der damit überwachten Batteriespannung mit einer Bezugsspannung für die Batterie, zum Freigeben der den Kondensator aufladenden Einrichtung (38), wenn die dadurch überwachte Batteriespannung nicht kleiner ist, als die Bezugsspannung für die Batterie (12), sowie zum Sperren der den Kondensator aufladenden Einrichtung (38), wenn die dadurch überwachte Batteriespannung kleiner ist, als die Bezugsspannung für die Batterie (12), aufweist.

5. Zündungssystem nach Anspruch 4,

mit einem Ventilator (48), der durch die Batterie (12) mit Leistung versorgt wird, sowie mit Einrichtungen (50) zum Freigeben des Ventilators (48), wenn der Kopfschalter (14) geschlossen wird, wobei die Batterie-Überwachungseinrichtung (60) so geschaltet ist, daß sie die Batteriespannung überwacht, wenn der Ventilator (48) freigegeben wird.

6. Zündungssystem nach Anspruch 5,

bei dem die Einrichtung (50) zum Freigeben des Ventilators in dem Falle, in dem der Kopfschalter (14) geschlossen wird, den Ventilator nach Ablauf einer Zeitverzögerung nach Öffnen des Kopfschalters (14) abschaltet.

7. Zündungssystem nach einem Ansprüche 2 bis 6,

bei dem die die Zündung erzeugende Einrichtung eine Kondensator-Überwachungseinrichtung (70) zum Überwachen der Kondensatorspannung, zum Vergleichen der Kondensatorspannung mit einer Bezugsspannung für den Kondensator (36), zum Freigeben der Einrichtung (44) zur Erzeugung einer plötzlichen Entladung des Kondensators (36) in dem Falle, in dem die damit überwachte Kondensatorspannung nicht kleiner ist, als die Bezugsspannung für den Kondensator (36), sowie zum Sperren der Einrichtung (44) zur Erzeugung einer plötzlichen Entladung des Kondensators (36) in dem Falle, in dem die damit überwachte Kondensatorspannung kleiner ist, als die Bezugsspannung für den Kondensator, aufweist.

8. Zündungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

bei dem die Schalter-Überwachungseinrichtung (20) eine Einrichtung zum intermittierenden Abrufen des Kopfschalters (14) zur Bestimmung, ob der Kopfschalter (14) geschlossen ist, sowie zum intermittierenden Abrüfen des Auslöseschalters (16) zur Bestimmung, ob der Auslöseschalter (16) geschlossen ist, aufweist.

9. Zündungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

bei dem jeder Kopfschalter (14) und jeder Auslöseschalter (16) ein fotoelektrischer Schalter ist, der ein lichtaussendendes Element (14a, 16a) und ein lichtempfangendes Element (14b, 16b) aufweist und als geöffnet gilt, wenn das lichtempfangende Element nichtleitend ist, und als geschlossen gilt, wenn das lichtempfangende Element leitend ist.