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Vorrichtung zur automatischen Abschaltung der Motorbremse von Kraftfahrzeugbrennkraftmaschinen
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur automatischen Abschaltung der Motorbremse von Kraftfahrzeugbrennkraftmaschinen, insbesondere solchen von Schwerlastwagen, die mit einem durch ein
Bremspedal betätigbaren, auf die Fahrzeugräder wirkenden Bremssystem ausgerüstet sind und in der Aus- puffleitung des Motors ein durch ein Stellglied in seine Schliessstellung bewegbares Drosselorgan haben, das beim Betätigen des Bremspedals den Durchtrittsquerschnitt der Auspuffleitung verengt, bevor das
Bremssystem anspricht und durch ein spannungsgesteuertes elektrisches Relais in seine Offenstellung zu- rtickstellbar ist, sobald die Motordrehzahl und damit auch die Steuerspannung unter einen bestimmten
Mindestwert absinkt.
Bei bekannten Vorrichtungen dieser Art liegt ein spannungsgesteuertes Relais mit seiner Einzugs- wicklung für einen in Reihe mit der Zugspule eines Elektromagneten zur Betätigung der Drosselklappe in der Auspuffleitung liegenden Schaltarm unmittelbar an den Klemmen der Lichtmaschine des Kraftfahr- zeugs. Normalerweise hält dabei die von der Lichtmaschine erzeugte Spannung den Schalter des Relais geschlossen, solange der Motor mit einer wesentlich über Leerlaufdrehzahl liegenden Drehzahl läuft.
Wenn dagegen das Kraftfahrzeug so weit abgebremst wird, dass infolge des eingelegten Ganges die Motor- drehzahl und damit auch die Drehzahl der mit dem Motor gekuppelten Lichtmaschine unter einen be- stimmten, knapp über der Leerlaufdrehzahl liegenden Wert abfällt, vermag die durch einen üblicherweise zwischen der Lichtmaschine und der an diese angeschlossenen Batterie eingeschalteten Rückstromschalter von der Batterie getrennte Lichtmaschine das spannungsgesteuerte Relais nicht mehr in seiner Einzugsstel- lung zu halten, so dass dieses die beim Betätigen des Bremspedals an die Batterie angeschlossene Einzugs- wicklung der Drosselklappe abschaltet und die Motorbremse dadurch ausser Wirkung setzt.
Da die Leerlaufzahl bei verhältnismässig niedrigen Werten liegt, beispielsweise bei 300-400Umdr/min und die Lichtmaschinen in diesem Drehzahlbereich nur einen verhältnismässig flachen Spannungsanstieg ergeben, müssen besondere Vorkehrungen getroffen werden, um die notwendige Genauigkeit des spannungsgesteuerten Relais sicherzustellen. Ausserdem ist es schwierig, das Relais derart zu bemessen, dass es bereits bei den verhältnismässig niedrigen Lichtmaschinenspannungen anspricht und anderseits keinen Schaden nimmt, wenn die Lichtmaschine ihre volle Spannung erreicht hat.
Der bei voller Lichtmaschi- nenspannung durch das Relais fliessende Magnetisierungsstrom erzeugt ausserdem eine erhebliche magnetische Remanenz, die zur Folge haben kann, dass das Relais erst bei Spannungswerten abfällt, die wesentlich niedriger liegen als diejenigen der Einschaltspannung. Die Verwendung der Lichtmaschinenspannung als Steuerspannung für die Abschaltvorrichtung der Motorbremse hat ausserdem noch den erheblichen Nachteil, dass z. B. bei einem Bruch des Keilriemens die Motorbremse nicht mehr betätigt werden kann, obwohl das Kraftfahrzeug sonst vollkommen betriebsfähig ist.
Bei Lichtmaschinen mit Selbsterregung ist ausserdem die im unteren Drehzahlbereich erreichbare Spannung sehr stark davon abhängig, wie gross der Übergangswiderstand an den Bürsten der Lichtmaschine ist. Er hängt nicht nur von der Laufzeit der Lichtmaschine ab, sondern beispielsweise auch von der Luftfeuchtigkeit und dem Verschmutzungszustand des Kollektors. Dies hat zur Folge, dass ein an die Lichtmaschine angeschlossenes Spannungsrelais erhebliche Ungenauigkeiten in den Einzugs- und Abfallwerten zeigt.
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Diese Nachteile sind bei einer Schaltvorrichtung der eingangs beschriebenen Art vermieden, bei der zur Steuerung des Relais ein vom Motor angetriebener elektrischer Impulsgenerator vorgesehen ist, der je
Umdrehung der Motorwelle mindestens einen in seiner Dauer von der Motordrehzahl unabhängigen Impuls liefert, und bei der ferner zwischen dem Generator und dem Relais ein integrierendes Zeitglied angeord- net ist, in welchem die Impulse zu einer Steuerspannung für das auf eine bestimmte Ansprechspannung bzw. Abfallspannung eingestellte Relais aufsummiert werden.
In der Zeichnung sind verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.
Fig. 1 zeigt schematisch ein Übersichtsbild für die Bremsanlage eines Lastkraftwagens mit einem auf die Fahrzeugräder'wirkenden Bremssystem und einer zusätzlichen Motorbremse, Fig. 2 ein elektrisches
Schaltbild für eine Vorrichtung zur Abschaltung der Motorbremse, Fig. 3 zeigt einen Ausschnitt aus dem elektrischen Schaltbild einer abgewandelten Ausführungsform einer solchen Vorrichtung, Fig. 4 eine weitere Abwandlung solcher Vorrichtungen, wogegen in Fig. 5 und 6 Schaltungen von Vorrichtungen dargestellt sind, die ausserdem zur Sperrung des Anlassers von Kraftfahrzeugen verwendbar sind. Fig. 7. zeigt ein Schaubild zur Erklärung der Wirkungsweise der Vorrichtung nach Fig. 6 und Fig. 8 ein Schaubild der in der Vorrichtung nach Fig. 6 wirksamen Steuerspannung.
Die zur Ausrüstung eines nicht dargestellten Lastkraftwagens bestimmte Bremsanlage enthält ein
Druckluftbremssystem mit einem Druckluftvorratsbehälter 10, dem'aus einer ebenfalls nicht dargestellten
Pumpe Druckluft zugeführt und dort unter einem bestimmten Druck gehalten wird. An den Vorratsbehäl- ter 10 ist ein Druckluftventil 11 angeschlossen, das eine zum Öffnen des Ventils dienende Trittplatte 12 hat. Diese arbeitet mit einem elektrischen Schalter 13 derart zusammen, dass beim Niedertreten der Trittplatte zuerst der Schalter 13 geschlossen und erst nach einem weiteren Schwenkwinkel der Trittplatte 12 das Ventil 11 geöffnet und dabei der aus dem Vorratsbehälter 10 über eine Druckleitung 14 dem Ventil zuströmenden Luft der Weg zu vier in der Zeichnung nicht dargestellten Bremszylindern des Bremssystems freigegeben wird.
Der Schalter 13 liegt im Versorgungsstromkreis eines Magnetventils 15, das über eine Druckluftleitung 16 an den Vorratsbehälter 10 angeschlossen ist und beim Schliessen des Schalters 13 die zu dem Druckluftzylinder 18 führende Leitung 19 mit dem Vorratsbehälter 10 in Verbindung bringt. Der Druckluftzylinder 18 ist mit einer in der Auspuffleitung 20 des ebenfalls nicht dargestellten'Dieselmotors des Lastkraftwagens vorgesehenen Drosselklappe 22 derart gekuppelt, dass er beim Öffnen des Magnetentils 15 mit einem Stössel 21 die Drosselklappe 22 in ihre Schliess-Stellung zu bringen vermag.
Um die als Motorbremse wirkende Klappe 22 automatisch in ihre dargestellte Offenstellung zurückzuführen, wenn der Motor so weit in seiner Drehzahl abgefallen ist, dass diese nur wenig über der Leerlaufdrehzahl liegt, ist eine in Fig. 1 mit 25 angedeutete elektronische Schaltvorrichtung vorgesehen, die mit einem an die Einspritzpumpe 26 des Dieselmotors angesetzten Kontaktgeber 27 zusammenarbeitet und in Fig. 2 im einzelnen näher dargestellt ist.
Die Vorrichtung enthält ein auf dicht beieinanderliegende Werte seiner Einzugs- und Abfallspannung eingestelltes Relais 30 mit einer Stromspule 31 und einem beweglichen Schaltarm 32, der mit einem Ruhekontakt 33 zusammenarbeitet. Dieser ist an die Wicklung 34 des im übrigen nicht näher dargestellten Magnetventils'15 nach Fig. 1 angeschlossen. Das eine Ende der Relaiswicklung 31 liegt an einer mit dem Pluspol einer 12 V-Batterie 35 verbundenen Sammelleitung 36. Ihr anderes Ende ist mit dem Emitter E eines p-n-p-Flächentransistors 40 verbunden, der mit seinem Kollektor an einen zur Minusleitung41 führenden Widerstand 42 von 60 Ohm angeschlossen ist. Die Basis des Transistors 40 ist über einen Widerstand 43 von 300 Ohm und eine Siliziumdiode 44 mit dem einen Ende der Sekundärwicklung 47 eines Transformators verbunden.
Das andere Ende der Sekundärwicklung liegt an der Plusleitung 36. Die Sekundärwicklung 47 ist zusammen mit einer Primärwicklung 48 auf einen gemeinsamen Eisenkern 49 des Transformators aufgewickelt. Die Primärwicklung 48 liegt mit ihrem einen Ende an der Plusleitung 36 und ist mit ihrem andern Ende über einen Widerstand 50 von 130 Ohm an den Arbeitskontakt 51 des in Fig. 1 mit 27 angedeuteten Kontaktgebers geführt. Der bewegliche Schaltarm des Kontaktgebers ist mit 52 angedeutet und wird durch einen vierhöckrigen, auf der Antriebswelle der Einspritzpumpe 26 sitzenden Nocken 53 bei jeder Umdrehung der Brennkraftmaschine viermal in seine Schliess-Stellung gebracht. Sooft er den ihm gegenüberliegenden Kontakt 51 berührt,, fliesst über die Primärwicklung 48 ein Magnetisierungsstrom, der im Eisenkern 49 des Transformators ein Magnetfeld erzeugt.
Wenn der Schaltarm 52 unter der Kraft einer nicht dargestellten Rückführfeder in seine Offenstellung zurückkehrt und dabei den durch die Primärwicklung 48 fliessenden Strom unterbricht, wird in der Sekundärwicklung ein Spannungsstoss induziert, welcher die mit einem Pfeil angedeutete Richtung hat. Bei jedem dieser Spannungsstösse wird einem zwischen die Plusleitung 36 und die Basis des Transistors 40 eingeschalteten Kondensator 55
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seine Schliess-Stellung gelangt.oberen Drehzahlbereich, in dem der Koppelkondensator 61 sich nicht mehr voll entladen kann, steigt die
Ladespannung am Kondensator 76 dagegen nur noch langsam an.
Auf diese Weise wird verhindert, dass das Relais in einer für die Genauigkeit der Schaltung unzulässigen Weise übermagnetisiert wird und dann beim Absinken der Motordrehzahl zu spät abschaltet.
Bei den in Fig. 5 und 6 dargestellten Ausführungsbeispielen ist die Vorrichtung in doppelter Weise ausgenutzt, nämlich einerseits zum automatischen Lösen der Motorbremse und anderseits zur Sperrung des
Anlassers einer Brennkraftmaschine. Die Vorrichtung nach Fig. 5 ist zum Betrieb einer mit Fremdzündung arbeitenden Vierzylinder-Brennkraftmaschine 80 bestimmt, die mit einem Hochspannungszlindverteilei : 82 und einer Zündspule 90 üblicher Bauart ausgerüstet ist. Der Verteiler enthält einen mit Nockenwellen- drehzahl umlaufenden Verteilerarm 83 und vier feststehende Verteilerelektroden 84, von denen jeweils eine mit einer der vier Zündkerzen 86 der Brennkraftmaschine 80 durch ein Zündkabel 85 verbunden ist.
In der Zeichnung ist nur das zur Zündkerze 86 des ersten Zylinders führende Zündkabel dargestellt.
Der umlaufende Verteilerarm 83 sitzt mit einem vierhöckrigen Unterbrechernocken 88 auf einer ge- meinsamen Antriebswelle und ist mit der Hochspannungswicklung 89 der Zündspule 90 verbunden, deren
Eisenkern mit 91 angedeutet ist. Die Primärwicklung 92 der Zündspule liegt zusammen mit dem andern
Wicklungsende der Hochspannungswicklung 89 an einem mit dem Unterbrechernocken 88 zusammenar- beitenden Unterbrecherarm 94. Ein diesem gegenüberstehender Ruhekontakt 98 ist mit dem Minuspol einer 12 V-Batterie 95 über eine Masseleitung 96 verbunden. Zu dem aus dem Unterbrecherarm 94 und seinem zugehörigen Ruhekontakt 98 bestehenden Zündunterbrecher ist ein Zündkondensator 99 parallel- geschaltet.
Von dem Verbindungspunkt dieses Kondensators mit der Primärwicklung 92 und der Hoch- spannungswicklung 89 der Zündspule 90 führt ein Widerstand 100 von 3, 5 kOhm und ein mit diesem in
Reihe liegender Kondensator 101 von 6 MF über einen Kristallgleichrichter 102 zur Basis eines Transi- stors 105. Zwischen dem Kondensator 101 und dem Gleichrichter 102 zweigt ein Widerstand 103 von
10 kOhm zur Plusleitung 106 ab. Der Kollektorstrom des Transistors 105 muss die Magnetwicklungen 108 und 109 zweier auf genaue Ansprechwerte eingestellter Relais durchfliessen, wenn der mit seiner Basis über einen Kondensator 115 von 25 liF an die zum Pluspol führende Leitung'106 angeschlossene Transistor 105 stromleitend wird.
Die Magnetisierungswicklung 108 gehört zu einem Relais R1, dessen beweg- licher Schaltarm 118 zusammen mit seinem Ruhekontakt 119 in der Stromzuführungsleitung 120 eines Anlasserschützen 121 liegt, der auf einem mit dem Schwungrad 122 der Brennkraftmaschine 80 in Eingriff gelangenden Anlasser 123 befestigt ist. Im Zuge dieser Zuleitung liegt ein Druckknopf 125, der zum Anlassen der stillstehenden Brennkraftmaschine eingelegt werden kann und dann den Anlasserschüt- zen 121 in seine Einschaltstellung bringt, so dass dieser die nicht dargestellten Wicklungen des Anlassers 123 liber ebenfalls nicht dargestellte, für hohe Stromstärken bemessene Kabel mit der Batterie 95 zu verbinden vermag.
Die in den Emitterkreis des Transistors 105 eingeschaltete Magnetisierungswicklung 109 dagegen gehört zu einem andern Relais R2, dessen Schaltarm mit 130 bezeichnet ist. Dieser arbeitet mit einem Arbeitskontakt 131 zusammen, den er jedoch nur dann berührt, wenn durch die Wicklung 109 ein ausrei- chender Strom geführt wird.
Der Schaltarm 130 und sein zugehöriger Arbeitsköntakt 131 liegen in Reihe mit einem Schaltarm 134 und einem zugehörigen Arbeitskontakt 135 eines Schalters, der ähnlich wie der in Fig. 1 mit 13 bezeichnete beim Niedertreten eines in Fig. 5 nicht dargestellten Bremspedals in seine Schliess-Stellung gelangt.
Über diesen Schalter und die mit diesem in Reihe liegenden Schaltkontakte des Relais R2 kann Strom einer Magnetwicklung 140 zugeführt werden, die zu einem im übrigen nicht näher dargestellten Schaltmagneten gehört, mit dessen Hilfe die in der Auspuffleitung 142 angeordnete, als Motorbremse dienende Drosselklappe 143 aus der gezeichneten Offenstellung in ihre Schliess-Stellung derart verschwenkt werden kann, dass der Motor durch den an der Drosselklappe entstehenden Staudruck erheblich abgebremst wird, wenn das Kraftfahrzeug bei Talfahrt trotz abgestellter Brennstoffzufuhr den Motor in seiner seitherigen Drehrichtung weiterbewegt.
Die Schaltkontakte der beiden Relais R1 und R2 sind derart eingestellt, dass bei einer über die Leerlaufdrehzahl ansteigenden Drehgeschwindigkeit der Brennkraftmaschine 80 zuerst der im Versorgungsstromkreis der Wicklung 140 liegende Schaltarm 130 gegen seinen Arbeitskontakt 131 gezogen wird und erst nach geringfügiger Erhöhung der Motordrehzahl das als Anlass-Sperre dienende Relais R1 geöffnet wird.
Die in Fig. 6 in ihrem Schaltbild dargestellte Vorrichtung dient ebenfalls zum automatischen Lösen der Motorbremse eines Lastkraftwagenmotors und gleichzeitig zur automatischen Sperrung eines zum Anwerfen dieses Motors bestimmten elektrischen Andrehmotors. Im Gegensatz zu dem in Fig. 5 dargestellten Ausführungsbeispiel ist sie zur Verwendung bei einem Dieselmotor vorgesehen, bei dem als Kon-
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