DE2340098A1

DE2340098A1 - Fotoelektrische verteileranordnung fuer kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE2340098A1
Application number: DE19732340098
Authority: DE
Inventors: Robert Eugene Canup; Jun Earl Walter Mcpeak
Original assignee: Texaco Development Corp
Current assignee: Texaco Development Corp
Priority date: 1972-08-16
Filing date: 1973-08-08
Publication date: 1974-02-28
Also published as: NL7310201A; GB1403951A; ZA734637B; BR7306088D0; JPS5136401B2; IT992946B; US3792261A; CA993035A; CH562401A5; FR2196672A5; JPS4958240A; ES417936A1

Description

Fotoelektrische Verteileranordnung für Kraftfahrzeuge Die Erfindung betrifft im allgemeinen Verteiler für.

Kraftfahrzeuge und speziell eine Kombination zur Verwendung einer fotoelektrischen Motor-Zeitsteuereinrichtung in einer üblichen Vertexleranordnung.

Es wurde bisher bereits eine beträchtliche Anzahl von Vorschlägen zur Verwendung von fotoelektrischen oder anderen ähnlichen Vorrichtungen zur Funken-Zeitsteuerung von Verbrennungsmotoren gemacht, die jedoch nicht zum Einbau in Standardverteiler geeignet waren. Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Kombination aus einer fotoelektrischen Einheit, einer gedruckten Schaltung und einem Verschlußelement zu schaffen, die in einem . Üblichen Verteiler für Kraftfahrzeuge verwendet werden kann;

Die Erfindung bezieht sich auf einen Verteiler für Kraftfahrzeuge, der eine Unterbrecherplatte, eine Rotorwelle und Mittel zur Anbringung der Unterbrecherkontakte auf dieser Platte besitzt. Die Erfindung betrifft eine Kombination, die eine fotoelektrische Einheit aus einer strahlenaussendenden Quelle und einem strahlenempfindlichen Element aufweist. Sie enthält auch eine gedruckte Schaltung und erste Mittel zur Herstellung einer elektrischen Verbindung zwischen der fotoelektrischen Einheit

409809/0907

und der gedruckten Schaltung. Sie enthält auch zweite Mittel zur Anbringung der gedruckten Schaltung an der für-die Unterbrecherkontakte vorgesehenen Stelle, um diese durch die Anordnung gemäß der Erfindung zu ersetzen.

Die Erfindung bezieht sich auf einen Kraftfahrzeugverteiler, der eine Unterbrecherplatte, eine Rotorwelle und Bohrungen in der Unterbrecherplatte zur Anbringung von Unterbrecherkontakten auf dieser Platte aufweist. Sie enthält in Kombination eine fotoelektrische Einheic mit einer infraroten Strahlungsquelle und einen Silizium-Fototransistor, der zum Empfang der Strahlung über einen Spalt dient. Sie enthält auch eine gedruckte Schaltung, die auf eine Platte aus Isoliermaterial montiert ist, wobei diese Platte an der Unterbrecherplatte befestigt ist, um die Unterbrecherkontakte zu ersetzen. Sie enthält auch eine Schutzplatte, die über der gedruckten Schaltung befestigt ist, und Bohrungen in dieser Platte, die mit den Bohrungen in der Unterbrecherplatte zusammenpassen. Sie enthält auch ösenhalter, um das Isoliermaterial und die Schutzplatten zusammenzuhalten, und Schrauben zur Befestigung dieser Platten an der Unterbrecherplatte durch diese ösen und Bohrungen. Sie enthält auch elektrische Klemmen* die an der gedruckten Schaltung und an der Isoliermaterialplatte zur Herstellung

- 3 409809/0907

von Stromkreisverbindungen mit der Strahlungsquelle und dem Transistor befestigt sind« Sie enthält zusätzlich Verschlußmittel, welche die folgenden Elemente aufweisen: eine flache Kreisscheibe mit einer Nabe zum Befestigen dieser Scheibe an der Rotorwelle, um deren Drehbewegungen immer mitzumachen; einen äußeren abstehenden Flansch auf dieser Scheibe zum Schutz der fotoelektrischen Einheit, und einen inneren abstehenden Flansch, der undurchlässig für die infrarote Strahlung ist und zur Rotation im Strahlungsspalt dient. Dieser innere Flansch hat eine Anzahl von Fenstern, die der Anzahl der Zylinder im Motor des Kraftfahrzeuges entspricht.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung können aus der Zeichnung und der zugehörigen Beschreibung entnommen werden. In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele gemäß der Erfindung dargestellt, und zwar zeigt:

Fig. 1 eine Seitenansicht von einer großen üblichen Verteilereinheit,

Fig. 2 einen Draufblick auf den Verteiler nach Fig. 1, dessen Rotor teilweise weggebrochen ist und an dem Elemente der Erfindung angebracht sind,

Fig. 3 ein elektrisches Schaltbild des Stromkreises für die elektronischen Elemente,

409803/0907 - 4 -

23Λ0098

Pig. 4 einen vergrößerten Draufblick auf eine

fotoelektrische Funken-Zeitsteuerung gemäß . der Erfindung,

Fig. 5- eine auseinandergezogene Saitenöisichfc der in Fig» 4 abgebuchter. Sirheit,

Pig, 6 eine vergrößerte {.'r.tera^i^ht einer bevorzugten Abwandlung des Ysrschluß-F.r-tcrs ge:~ä3 der Erfindung,

Fig. 7 einen Querschnitt entlang der Linie 7 - 7 in Fig. 6 mit Blick in Richtung der Pfeile,

Fig. 8 e'ine Seitenansicht eines Teiles des Innenraumes mit dem Rotor im Querschnitt und einer weiteren bevorzugten Abwandlung des Verschluß-Rotors in Bezug auf einen angedeuteten Kraftfahrzeug-Verteiler und

Fig. 9 eine Unteransicht des obetto»flachen Elementes der Anordnung nach Fig. 4 und 5.

Die Erfindung bezieht sich auf eine verbesserte Ausführungsform einer fotoelektrischen Funken-Zeitsteuer-

409809/0907

anordnung, die direkt auf einen üblichen Kraftfahrzeug-Verteiler paßt.

In Fig. 1 und 2 ist eine große übliche Verteileranordnung 11 dargestellt. Sie enthält das übliche kreisrunde Gehäuse 12, das die Rotorwelle 13 umgibt. Schematisch angedeutet ist das übliche Getriebe 16 am unteren Ende der Rotorwelle 13. Es stellt die Verbindung mit einer

Zeitsteuer-Welle (nicht dargestellt) her oder ist auf andere Weise direkt mit der Kurbelwelle (nicht dargestellt) eines Kraftfahrzeugmotors verbunden.

Der herkömmliche Aufbau der Verteileranordnung 11 enthält auch eine Funken-Vorstell-Steuereinrichtung 19. Sie ist in üblicher Weise radial zu dem Gehäuse 12 angebracht und hat eine Verbindungsstange 20 (Fig. 2), die aus ihr herausragt. Diese Verbindungsstange 20 wird von einer Balganordnung (nicht dargestellt) betätigt, um die Winkelstellung der üblichen Unterbrecherplatte 21 zu verändern. Diese Winkeleinstellung wird vom äußeren Ende des Armes 20 auf die Unterbrecherplatte durch einen Gelenkzapfen 22 übertragen. Dies kann irgendeine übliche Steuereinrichtung sein, um eine Funken-Vorverstellung in Abhängigkeit von der Größe des im Motorvergaser erzeugten Vakuums zu bewirken. Zu diesem Zweck sind Rohre 25 und 26 vorgesehen, die im Innenraum 1 mit dem Balg in der Anordnung

409809/0907

19 verbunden sind/ so daß die Vergaserdruckunterschiede über biegsame Schläuche (nicht dargestellt) in üblicher Weise verwertet werden können.

Die Erfindung umfaßt Mittel zur Anbringung einer Funken-Zeitsteuereinrichtung 30 auf der Unterbrecherplatte 21 anstelle der herkömmlichen Unterbrecherkontakte (nicht dargestellt), die entfernt worden sind. Die Einzelheiten der Einrichtung 30 werden unten ausführlich in Verbindung mit Fig. 4, 5 und 9 beschrieben.

Die Erfindung enthält auch eine Kombination mit einem Verschluß-Rotor 31 (siehe Fig. 2, 6 und 7). Dieser Verschluß ist mittels eines Stiftes (nicht dargestellt) oder-dergl. an der Welle 13 befestigt, so daß er immer mit der Welle 13 rotiert. Er hat eine flache scheibenförmige Oberseite 34, die mit einer auf die Welle 13 passenden Nabe 35 ein Bauteil bildet. Der Schlitz 36 paßt über einen Stift (nicht dargestellt) in der Welle 13, damit die Verschlußeinrichtung 31 zur Rotation fest mit der Welle 13 verbunden ist. Die gesamte Einrichtung ist vorzugsweise aus Aluminium hergestellt. Es soll jedoch hervorgehoben werden, daß auch andere Metalle oder sogar nichtmetallisches Material verwendet werden kann, wenn nur das Verschlußteil undurchlässig für infrarote Strahlung ist.

409809/0907

_ "7 —.

Das Verschlußteil der Einrichtung 31 enthält einen abstehenden Flansch 39. Dieser Flansch 39 erstreckt sich auf der Unterseite der Scheibe 34 nach unten, wenn die Einrichtung an einem vertikal angeordneten Verteiler 11 untergebracht ist. Er ist so angeordnet, daß er in dem Strahlengang oder dem Lichtspalt einer fotoelektrischen Einheit 40 liegt. Die Einheit 40 ist an der Oberseite der Funkeri-Zeitste'aereinricht'ang 30 nach der Peripherie des Verteilergeiiäuses 12 zn angebracht. Sie hat eine Strahlungsquelle auf der Seite 43, während sich auf der anderen Seite 44 der Einheit 40 ein strahlenempfindliches Element befindet. Diese Seiten 43 und 44 erstrecken sich im rechten Winkel zu einer Anschlußgrundplatte, die auf der Einrichtung 30 angebracht ist. Die beiden Seiten 43 und 44 können auch in umgekehrter Stellung montiert werden, ohne daß dadurch die Wirkungsweise der fotoelektrischen Einheit 40 geändert wird.

Wie bereits erwähnt, erstreckt sich der Flansch 39 der Rotoreinheit 31 nach unten in den Strahlengang zwischen den fotoelektrischen Elementen in den Seiten 43 und der Einheit 40. Wenn sich irgendeines der Vielzahl von Fenstern oder Schlitzen 47 im Strahlengang zwischen den fotoelektrischen Elementen in den Seiten 43 und 44

A09809/0907

befindet, dann wird der Strahlengang nicht unterbrochen, und es wird ein Signal erzeugt, das die Erzeugung eines Funkensignals steuert.

Es ist zu bemerken, daß die Funken-Voreil- oder Nacheil-Steuerung für den Motor auch weiterhin in der gleichen Weise funktioniert, wie dies beim Gebrauch von Unterbrecherkontakten der Fall ist. Die von einem Balg bewirkten Bewegungen der Verbindungsstange 20 verursachen eine Drehung der Unterbrecherplatte 21 konzentrisch um die Welle 13, wodurch die Winkelstellung der Funken-Zeitsteuerung, die die Zeitabhängigkeit jedes Funkens relativ zu der entsprechenden Kolbenstellung in seinem Zylinder des Motors bestimmt, geändert wird.

Die Funken-Zeitsteuereinrichtung 30 hat sowohl innere als auch äußere elektrische Verbindungen. Die äußeren Verbindungen enthalten einen Erdungsdraht 48 (Fig. 2 und 3), der von einer Anschlußöse oder einem Hohlniet 49 (Fig. 4 und 5) zu einer geerdeten elektrischen Verbindungs-Lötfahne 50 (Fig. 2) führt. Es ist auch ein Paar elektrischer Verbindungsklemmen 53 und 54 vorgesehen, die elektrisch und physikalisch mit den '

- 9 A09809/0907

— Q —

Elementen einer gedruckten Schaltung verbunden sind, die ein Teil des inneren Stromkreises bildet, der unten mehr ins einzelne gehend beschrieben wird. Im äußeren Stromkreis sind elektrische Stromkreisdrähte 55 und 56 vorgesehen, die an die Verbindungsklemmen 53 und 54 angeschlossen sind (Fig. 2). Diese Drähte treten aus dem Gehäuse 12 des Verteilers durch eine öffnung 57 (Fig. 1) heraus. Es ist auch noch ein weiterer Draht vorhanden, der ebenfalls durch die öffnung 57 geführt ist. Er ist ein Teil des äußeren Erdstromkreises, der den Draht 48 und die Lötfahne 61 enthält, die fest an der metallischen Grundplatte 62 angebracht ist. An dieser Grundplatte ist auch die Lötfahne 50 befestigt*

Einzelheiten der Funken-Zeitsteuereinrichtung 30 sind in den Fig. 4, 5 und 9 abgebildet. Die Einrichtung 30 wird von einer oberen aus Isoliermaterial bestehenden Platte 66 gebildet, die einen gedruckten Stromkreis 67 hat, der auf die Unterseite der Platte 66 geprägt ist, wie dies Fig. 9 zeigt. Auf der Oberseite der Platte 66 'ist die fotoelektrische Einheit 40 befestigt. Sie ist so angeordnet, daß sie es dem Flansch 39 ermöglicht, sich zwischen die Seiten 43 und 44 zu erstrecken, um den dazwischen liegenden Strahlengang zu steuern. Dies ist durch strichpunktierte Linien 70 in Fig. 4 angedeutet. Diese Linien 70 stellen die Lage des Flansches 39 dar, wenn sich der Rotor 31 der Funken-Zeitsteuer-409809/0907

einrichtung in seiner Betriebsstellung im Verteiler befindet.

Als fotoelektrische Einheit 40 wird vorzugsweise ein sogenannter "optischer Schalter" verwendet, der im Handel zur Verfügung steht und von der Firma HEI Inc. in Chaska, Minnesota, in Übereinstimmung mit ihrer Broschüre HEI-132 vom 1. Sept. 1971 hergestellt wird. Es soll auch bemerkt werden, daß das elektrische Schaltbild einer solchen Einheit die in Fig. 3 dargestellte Form aufweist. Wie dort gezeigt, ist eine Diode 75 vorgesehen, die infrarotes Licht ausstrahlt, das auf das lichtempfindliche Element eines Silizium-Fototransistors 76 konzentriert ist. Die elektrischen Verbindungen dieser Elemente mit der Diode 75 und dem Transistor 76 sind in die oben beschriebene Einheit 40 in üblicher Weise eingeformt.

Die inneren elektrischen Stromkreise der Funken-Zeitsteuereinrichtung 30 weisen zwei leitende Pfade 79 und 80 (Fig. 9) der gedruckten Schaltung 67 auf. Diese Pfade sind auch in dem Schaltbild nach Fig. 3 enthalten und durch dieselben Bezugsnummern gekennzeichnet. Der gemeinsame innere Erdstromkreis wird ebenfalls von einem gedruckten Stromkreispfad oder

- 11 A09809/0907

einem Bereich 88 gebildet, der die oben beschriebene Anschlußöse 49 umgibt und mit ihr elektrisch verbunden ist. Die gedruckten Stromkreispfade 79 und 80 divergieren rund um eine Bohrung 87, durch die eine andere Öse 91 verläuft, ohne daß irgendein elektrischer Kontakt hergestellt wird.

Die physikalische Konstruktion der Einrichtung 30 weist auch eine untere angepaßte Platte 89 auf, die aus Isoliermaterial besteht. Sie ist zum Schutz der gedruckten Schaltung 6 7 auf der Unterseite der Platte 66 befestigt, wobei die Einheit vorzugsweise dadurch gebildet wird, daß ein auf die Oberfläche der Platte ; 89 aufgebrachter Epoxy-Klebstoff 90 verwendet wird. Der Klebstoff wird zwischen den beiden Platten 66 und 89 durch Walzen oder Nieten der unteren Enden der Ösen 49 und 91 festgeklemmt, nachdem di-e Platten 66 und 89 zusammen mit Distanzstücken 94 und 95 zusammengepreßt wurden. Die Distanzstücke werden eingesetzt, um ein Ausquetschen des gesamten Epoxy-Klebstoffes zu verhindern.

Ein wichtiges Merkmal der Erfindung ist die Möglichkeit, die herkömmlichen Unterbrecherkontakte durch die Funken-Zeitsteuereinrichtung 30 zu ersetzen. Folglich

- 12 409809/0907

ist die Stelle für die Bohrung 87 und eine Bohrung so gewählt, daß die entsprechenden Bohrungen (nicht dargestellt) in der Unterbrecherplatte 21, die ein Teil der Mittel zum Anbringen der Unterbrecherkontakte in dem üblichen Verteiler sind, zusammenpassen. Die Einrichtung 30 ist deshalb an der Unterbrecherplatte 21 befestigt, beispielsweise unter Verwendung von Schrauben oder Bolzen 98 und 99 (Fig. 2), die durch die entsprechenden Ösen 49 und 91 (Fig. 4 und 5) gesteckt sind.

In Fig. 8 ist eine andere Ausfuhrungsform der Verschluß-Rotor-Einheit 101 dargestellt. Bei dieser Abwandlung » wird die Einheit durch eine einheitlich geformte Hülse 102 "und einen Scheibenteil 103 zusammen mit einem oberen, radial sich erstreckenden Träger 104 für einen üblichen leitenden Verteilerarm 106 gebildet. Der Arm 106 ist ein übliches Element von Kraftfahrzeugverteilern und bewirkt die Herstellung eines elektrischen Hochspannungspfades von dem gemeinsamen Hochspannungsdraht (nicht dargestellt) zu einem ausgewählten bestimmten Zündkerzenkabel (nicht dargestellt). Diese Kabel sind in üblicher Weise einzeln in die Buchsen 105 (durch strichpunktierte Linien angedeutet) eingestöpselt.

- 13 -

4Q9809/09Q7

Diese Ausfuhrungsform der Einheit 101 enthält sowohl einen äußeren abstehenden Flansch 107 als auch einen inneren abstehenden Flansch 108. Der letztere erstreckt sich nach unten in den Strahlengang, wenn die Anordnung in einen Verteiler eingebaut ist. Er wirkt daher in einer ähnlichen Weise wie dies oben in Verbindung mit dem Flansch 39 der Scheibe 34 in der anderen Ausführungsform beschrieben wurde. Bei dieser Ausführungsform wird die Einheit 101 aus einem nichtleitenden Material hergestellt, das für infrarote Strahlung undurchlässig ist, und es sind die gleichen Fenster oder Schlitze (nicht dargestellt) im inneren Flansch 108 vorhanden. Die Einheit 101 ist an der Welle 13 durch einen Keil oder eine Nut befestigt, um mit dieser zu rotieren.

Es soll hervorgehoben werden, daß die Kombination gemäß der Erfindung besonders bei einem elektronisch gesteuerten Zündsystem benutzt werden kann. Ein solches System ist in der anhängigen USA-Patentanmeldung Serial No. 263 803 beschrieben.

Die Erfindung ist keineswegs auf die oben beschriebenen und in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt. Es gibt vielmehr mannigfaltige Abwandlungsmöglichkeiten, ohne daß dabei der Rahmen der Erfindung verlassen wird.

409809/0907 - 14

Claims

2340093

P a te ntansprüche

ιl.i Verteiler für Kraftfahrzeuge mit einer Unterbrechereinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß diese Einrichtung aus einer in den Verteiler eingebauten, fotoelektrischen Einheit (40) besteht, die eine Strahlungsquelle (43), ein strahlungsempfindliches Element (44) und einen mit der Rotorwelle (13) verbundenen Verschluß (31) aufweist.
2. Verteiler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die fotoelektrische Einheit (4O) mit einer gedruckten Schaltung (67) elektrisch verbunden ist und daß Mittel (98, 99) zur Befestigung der gedruckten Schaltung (67) anstelle der Unterbrecherkontakte auf der Unterbrecherplatte (21) vorgesehen sind.
3. Verteiler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die gedruckte Schaltung (67) an einer Platte (66) angebracht ist, die an der Unterbrecherplatte (21) befestigt ist.
4. Verteiler nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß zur Befestigung der Unterbrecherplatte (21) Bohrungen ' für Haltemittel (9 8, 99) vorgesehen sind.

- 15 -

409809/0907
5. Verteiler nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß der Verschluß (31) aus einem an der Welle (13) befestigten, kreisförmigen Rotor (31 oder 101) besteht, der einen Flansch (39 oder 108) aus lichtundurchlässigem Material besitzt.
6. Verteiler nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet , daß der Flansch (39 oder 108) von dem Rotor (31 oder 101) nach unten in den Strah3.engang der fotoelektrischen Einheit (40) hineinragt und Fenster oder Schlitze (47) zum Durchtritt der Strahlung aufweist.
7. Verteiler nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß der Rotor (101) einen zusätzlichen äußeren, nach unten abstehenden Flansch (107) zum Schutz der fotoelektrischen Einheit (40) aufweist (Fig. 7 und 8).
8. Verteiler nach Anspruch 1 bis 7_f dadurch gekennzeichnet , daß die Strahlungsquelle (43) · infrarote Strahlung aussendet und die Fenster (47) des Rotors (31 oder 101) für diese Strahlung durchlässig sind.

409809/09-07
9. Verteiler nach Anspruch 1 bis 8/ dadurch gekennzei cn η et , daß das strahlungsempfindliche Element (44) aus einem Silizium-Fototransistor besteht.
10. Verteiler nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet , daß die Strahlungsquelle (43) aus einer Infrarotstrahlung emittierenden Diode (75) besteht.
11. Verteiler nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet , daß Bohrungen (87, 96) in der Plätte (66) für die gedruckte Schaltung (67) vorgesehen sind, die mit den Bohrungen in der Unterbrecherplatte (21) zusammenpassen.
12. Verteiler nach Anspruch 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet , daß die gedruckte Schaltung (67) mit einer Schutzplatte (89) aus Isoliermaterial versehen ist, die durch Ösenhalter (49, 91) zusammengehalten werden.
13. Verteiler nach Anspruch 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet , daß die Platten (66 und 89) durch Bolzen (9 8, 99) an der ünterbrecherplatte (21) befestigt sind.

409809/0907

7340098
14. Verteiler nach Anspruch 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet , daß elektrische Klemmen (53, 54) auf der Platte (66) angebracht sind, um eine elektrische Verbindung mit der Strahlungsquelle (75) und dem Transistor (76) herstellen zu können (Fig. 3 und 5).
15. Verteiler nach Anspruch 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet , daß der Rotor (31) aus einer flachen Scheibe (34) und einer Nabe (35) zum Aufsetzen auf die Welle (13) besteht.
16. Verteiler nach Anspruch 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet , daß Rotor (101.) und Verteilerarm (106) zu einer Baueinheit (101, 102, 104 und 106) zusammengefaßt sind (Fig. 8).

4088Q9/0&Q7