DE4338638A1 - Steuerkreis für einen Kraftfahrzeug-Anlasser - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Steuer­ kreis für einen Kraftfahrzeug-Anlasser, enthaltend ein Verzögerungsmittel zur Unterbindung einer neuerlichen Aktivierung des Anlassers während eines festgelegten Zeitraums nach einer ersten Aktivie­ rung.

Der Anlasser eines Kraftfahrzeugs ist dazu be­ stimmt, einen Verbrennungsmotor mit Hilfe eines Antriebsritzels anzutreiben.

Das Antriebsritzel befindet sich in eingerasteter Stellung, wenn der Zündschlüssel in Anlaßstellung ist. Wird die Betätigung des Zündschlüssels unter­ brochen, kehrt das Antriebsritzel wieder in Ruhe­ stellung zurück, wo es sich von dem fest mit dem Verbrennungsmotor verbundenen Zahnkranz löst.

Während der Funktion des Anlassers und vor dem Anlassen des Verbrennungsmotors kann der Fahrer unabsichtlich und kurzfristig den auf den Zünd­ schlüssel ausgeübten Druck verringern und damit eine zeitweilige Unterbrechung der Funktion des Anlassers bewirken. Das Ritzel löst sich dann von dem Kranz des Wärmekraftmotors und wenn dann der Schlüssel wieder in Anlaßstellung gebracht wird, bevor der eine bestimmte Trägheit aufweisende Anlasser-Elektromotor zum Stillstand kommt, greift es dann wieder in den Zahnkranz des Verbrennungsmo­ tors ein, der stillsteht.

Das Ritzel kann unter diesen Umständen nicht in den Zahnkranz eingreifen und derartige unvorhergesehene Manöver bewirken einen schnellen Verschleiß der Vorderflächen des Ritzels und des Zahnkranzes.

Um solche Situationen zu vermeiden, kennt der bisherige Stand der Technik das Verfahren, in den Mechanismus des Zündschlüssels eine Verriegelung einzubauen, die den Fahrer zwingt, den Zündschlüs­ sel in Aus-Stellung zu bringen, bevor er für eine neuerliche Betätigung wieder eingeschaltet wird. Die für die Durchführung dieses Manövers erforderli­ che Zeit, die das Drehen des Schlüssels in einer Richtung bis zum Ertönen eines Klickgeräuschs und anschließend das Drehen in der anderen Richtung, entsprechend dem Anlaßvorgang, einschließt, gestat­ tet je nach Geschicklichkeit des Fahrers, die Rückkehr des Anlassers in die Ruheposition sicherzu­ stellen.

Diese Lösung ist jedoch nicht völlig zufriedenstel­ lend, denn sie bringt einen komplizierten mechani­ schen Aufbau mit sich, der sich in einer Erhöhung der Fertigungskosten widerspiegelt.

Nach dem bisherigen Stand der Technik wurde auch vorgeschlagen, den Anlasser gegen unbeabsichtigte neuerliche Anlaßvorgänge durch eine elektronische Zeitverzögerung des Steuerrelais zu schützen.

Diese bekannten Lösungen sind nicht völlig zufrie­ denstellend, denn sie bedingen den Einsatz von Bauteilen wie Relais oder Kondensatoren großer Kapazität, deren Zuverlässigkeit begrenzt bleibt, insbesondere bei Kraftfahrzeugen, die schwierigen Einsatzbedingungen ausgesetzt werden, insbesondere schädlichen Temperatur- oder Feuchtigkeitsbedingun­ gen.

Zweck der vorliegenden Erfindung ist es, diese Schwierigkeiten dadurch zu beseitigen, daß ein Steuerkreis für einen Kraftfahrzeug-Anlasser vorge­ schlagen wird, der jedes Anlassen für eine Zeitlang unmöglich macht, nachdem ein Versuch stattgefunden hat, der nicht zum Starten des Verbrennungsmotors führte, und ausreicht, um das Anhalten des Elektro­ motors vor einem neuerlichen Start zu garantieren.

Zu diesem Zweck enthält der erfindungsgemäße Steuer­ kreis Mittel zur Lieferung eines Signals V_s entspre­ chend der Erfassung einer absteigenden Flanke am Stromkreis des Anlasser-Schützes, wobei das genann­ te Signal V_s eine Zeitverzögerung auslöst, die einen Steuerkreis des Anlassers während einer bestimmten Zeitdauer blockiert.

Die Mittel zur Lieferung eines Signals V_s entspre­ chend der Erfassung einer absteigenden Flanke des Anlasser-Schützes bestehen vorteilhafterweise aus einer Abzweigstufe und aus einer Aufbereitungsstu­ fe, die ein Signal V_E zur Aktivierung des Zeitre­ lais liefert, wenn die Abzweigstufe einen Impuls mit einer bestimmten Polarität liefert.

Die Erfassungsstufe enthält vorteilhafterweise einen Transistor, der vom gesättigten Zustand, wo der Schütz des Anlassers geschlossen ist, zum blockierten Zustand übergeht, wenn der Schütz des Anlassers offen ist, und wobei ein in Ruhestellung geladener Kondensator sich entlädt, wenn der Transi­ stor leitend wird.

Nach einer vorzuziehenden Ausführungsart besteht die Aufbereitungsstufe aus einem Transistor MOSFET, der eine aufsteigende Flanke liefert, wenn die Erfassungsstufe eine positive Spannungsspitze liefert.

Die Steuerstufe besteht vorzugsweise aus einem Transistor MOSFET, der als Ruhekontakt arbeitet und dessen Drain-Source-Leistungsteil zwischen der Spule des Schützes und Masse angeordnet ist.

Die vorliegende Erfindung wird besser verständlich beim Durchlesen der nachfolgenden Beschreibung eines besonderen Ausführungsbeispiels, worin auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen wird, die folgendes darstellen:

Fig. 1 zeigt das Prinzipschaltbild eines erfin­ dungsgemäßen Steuerkreises,

Fig. 2 zeigt das Chronogramm verschiedener Signale, die von dem in Fig. 1 dargestellten Stromkreis eingesetzt werden.

Das in Fig. 1 dargestellte Prinzipschaltbild ist in fünf Stufen unterteilt:

• - eine Erfassungsstufe (1);
• - eine Aufbereitungsstufe (2);
• - eine Verzögerungsstufe (3);
• - eine Steuerstufe (4);
• - eine Abschaltstufe (5).

Die Erfassungsstufe (1) dient der Erfassung des Öffnens des Zündschlüssels. Ergebnis der Erfassung ist das Kippen des Potentials V_R4 an den Klemmen des Widerstands R₄ von einem "niedrigen" Niveau, dem Masse-Niveau, zu einem "hohen" Niveau während eines kurzen Moments, der der Ladung des Kondensa­ tors C₁ entspricht. Die Ladung des Kondensators C₁ wird durch den Übergang des Transistors T₁ aus dem Sättigungszustand, der dem geschlossenen Schlüssel­ kreis entspricht, zum blockierten Zustand, der dem offenen Schlüsselkreis entspricht, bewirkt.

Die Aufbereitungsstufe (2) hat den Zweck, die positive Spannungsspitze V_R4 an den Klemmen des Widerstands R₄ in eine absteigende Flanke V_E am Ausgang des Transistors T₂ umzuwandeln.

In Ruhestellung ist der Transistor MOSFET T₂ bloc­ kiert und V_E=U_aux, wobei U_aux die Hilfsspeisespan­ nung bezeichnet, die von +U_bat abgeleitet wird, also der von der Batterie gelieferten Spannung.

Die Ladung des Kondensators C₁ bewirkt das Ansteu­ ern des Transistors T₂ und das Kippen des Poten­ tials V_E vom Wert +U_aux zu 0.

Wenn die Ladung C₁ beendet ist, wird der Transistor T₂ wiederum blockiert und V_E nimmt seinen ursprüng­ lichen Wert +U_aux wieder an.

Die Verzögerungsstufe (3) arbeitet mit einer inte­ grierten Schaltung (6) nach Art eines monostabilen Timers. Wenn sich das Potential V_E auf dem "hohen" Niveau befindet, hält der Ausgang V_s den Wert "0" stabil; dieser kippt auf +U_aux, sobald bei V_E eine absteigende Flanke erscheint. Die Dauer der Zeitver­ zögerung, das heißt die Dauer der Haltung des Ausgangs V_s, richtet sich nach der Zeitkonstante R₆C₂.

Die Steuerstufe (4) besteht aus einem Transistor MOSFET T₃, der im Umschaltbetrieb funktioniert. Je nach Zustand der Speisespannung V_s ist der Transi­ stor T₃ blockiert (V_s auf "niedrigem" Niveau) oder gesättigt (V_s auf "hohem" Niveau).

Die Abschaltstufe (5) besteht aus einem normalerwei­ se geschlossenen Transistor MOSFET T₄, der durch den Transistor T₃ der Steuerstufe (4) gesteuert wird. Sein Drain-Source-Leistungsteil ist zwischen der Spule des Schützes (Ausgang "S" der Schaltung) und Masse angeordnet.

Die Funktionsweise des erfindungsgemäßen Stromkrei­ ses ist, unter Bezugnahme auf das Chronogramm zu Fig. 2, folgende:

In Ruhestellung, das heißt wenn sich der Zündschlüs­ sel in Ruhestellung befindet, ist der Transistor T₁ blockiert und den Kondensator C₁ bleibt unter der Batteriespannung geladen, so daß das Potential V_R4 gleich Null ist. Infolgedessen ist der Transistor T₂ offen und V_E = +U_aux. Der Ausgang V_s der Verzö­ gerungsstufe (3) befindet sich auf dem niedrigen Niveau und der Verzögerungskreis (6) ist nicht aktiviert. Dadurch bleibt die Blockierung des Transistors T₃ erhalten. Der Transistor T₄ ver­ bleibt somit in seinem geschlossenen Ruhezustand.

Der Beginn t₁ einer Anlaßfolge spiegelt sich im Schließen des Zündschlüssels wieder, der den Transi­ stor T₁ leitend macht und somit die Entladung des Kondensators C₁ über den Widerstand R₄ bewirkt. Das Potential V_R4 geht schnell vom Wert 0 zum Wert -Ub über und wird dann wieder Null. Dies bewirkt keine Zustandsänderung des Transistors T₂ und V_E weist stets den Wert +U_aux auf. Die Verzögerungsstufe (3) ist nicht aktiv.

Der Widerstand R₄ und der Kondensator C₁ sind so dimensioniert, daß die Entladung im Verhältnis zur Dauer eines Anlaßvorgangs sehr schnell vonstatten geht.

Mit dem Öffnen t₂ des Anlaß-Kontakts, am Ende einer Anlaßphase, wird der Transistor T₁ blockiert und bewirkt das Laden des Kondensators C₁ über den Stromkreis (R₃-C₁-R₄). Eine positive Spannungsspit­ ze V_R4 erscheint an den Klemmen des Widerstands R₄ und der Transistor T₂ wird leitend. Die Spannung V_E geht von +U_aux während der Ansteuerungszeit des Transistors T₂ auf 0 über. Die absteigende Flanke des Signals V_E löst den Verzögerungskreis aus und das Potential V₅ kippt dann von 0 auf +U_aux. Das Signal V_S erhält diesen Wert +U_aux während einer bestimmten Dauer durch die Zeitkonstante R₆C₂ aufrecht. Während dieser Zeit ist der Transistor T₃ gesättigt und bewirkt dadurch das Blockieren des Transistors T₄. Dieser verbleibt solange im bloc­ kierten Zustand, wie T₃ gesättigt ist, das heißt während der Dauer der Verzögerung.

Der Hinweis ist angebracht, daß das Potential V_S bei einer Verzögerungsfolge auf dem "hohen" Niveau verbleibt, ungeachtet der Veränderungen, die sich am Eingang V_E ergeben können. Die Diode D₁ ist unverzichtbar, um den Transistor T₄ gegen induktive Überspannungen während der Blockierung zu schützen.

Es versteht sich, daß die Erfindung nicht auf das oben beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt ist, sondern sich auf verschiedene, dem Fachmann zu Gebote stehende Varianten erstreckt. Insbesondere können die Transistoren MOSFET durch andere Formen von statischen Schaltern ersetzt werden.

Claims (5)

1. Steuerkreis für einen Kraftfahrzeug-Anlasser, enthaltend ein Verzögerungsmittel zur Unterbindung einer neuerlichen Aktivierung des Anlassers während eines festgelegten Zeitraums nach einer ersten Aktivierung, dadurch gekenn­ zeichnet, daß er Mittel zur Lieferung eines Signals V_s enthält, welches der Erfassung einer absteigenden Flanke am Stromkreis des Anlas­ ser-Schütz entspricht, wobei das genannte Signal V_s eine Zeitverzögerung auslöst, die einen Steuerkreis des Anlassers während einer festgelegten Dauer blockiert.

2. Steuerkreis für einen Kraftfahrzeug-Anlasser nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Mittel zur Lieferung eines Signals V_s, welches der Erfassung einer absteigenden Flanke des Anlasser-Schütz entspricht, aus einer Abzweigstufe (1) und aus einer Aufberei­ tungsstufe (2) bestehen, die ein Signal V_s zur Aktivierung des Zeitrelais liefern, wenn die Ab­ zweigstufe (1) einen Impuls einer bestimmten Polari­ tät liefert.

3. Steuerkreis für einen Kraftfahrzeug-Anlasser nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Erfassungsstufe einen Transistor aufweist, der vom gesättigten Zustand, wo der Anlasser-Schütz geschlossen ist, zum bloc­ kierten Zustand übergeht, wo der Anlasser-Schütz offen ist, und daß ein in Ruhestellung geladener Kondensator C₁ entladen wird, wenn der Transistor T₁ leitfähig wird.

4. Steuerkreis für einen Kraftfahrzeug-Anlasser nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufberei­ tungsstufe (2) aus einem Transistor MOSFET T₂ besteht, der eine absteigende Flanke liefert, wenn die Erfassungsstufe (1) eine positive Spannungsspit­ ze liefert.

5. Steuerkreis für einen Kraftfahrzeug-Anlasser nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerstufe aus einem Transistor MOSFET besteht, der als Ruhe­ kontakt arbeitet und dessen Drain-Source-Leistungs­ teil zwischen der Spule des Schützes und Masse angeordnet ist.