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Fahrzeuglichtmaschine Die Erfindung bezieht sich auf eine Lichtmaschine
für Fahrzeuge, insbesondere Kraftfahrzeuge, mit einem Spannungsregler, der an die
Lichtmaschine mit Hilfe einer mehradrigen Kabelverbindung und einer mehrpoligen,
aus Stecker und Muffe bestehenden Kupplungseinrichtung angeschlossen ist, und einem
in das Gehäuse der Lichtmaschine eingebauten Gleichrichter, der vom Laststrom durchflossen
ist.
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Bei derartigen Lichtmaschinen soll der gesamte, von der Lichtmaschine
gelieferte und den zum Teil sehr niederohmigen Verbrauchern zugefühite Laststrom
nicht über die Regeleinrichtung geführt werden, weil der Laststrom zu einer erheblichen
Wärmeentwicklung im Regler und daher zu Regelungenauigkeiten führen würde. Außerdem
muß der zwischen den Ausgangsklemmen der Lichtmaschine und der mit ihr zusammenarbeitenden
Batterie vorgesehene Gleichrichter, der eine Entladung der Batterie bei stillstehender
oder ungenügend erregter Lichtmaschine über die Wicklungen der Lichtmaschine verhindert,
wegen seiner hohen Temperaturempfindlichkeit im Kühlluftstrom der Lichtmaschine
angeordnet werden. Darüber hinaus ist es erwünscht, die Regeleinrichtung bei beschränkten
Einbauverhältnissen in an sich bekannter Weise getrennt von der Lichtmaschine an
einem hierfür geeignet erscheinenden Platz, beispielsweise an der Spritzwand des
Kraftfahrzeugs, zu befestigen. Diese Forderungen lassen sich bei einer Lichtmaschine
der eingangs beschriebenen Art in einfacher Weise lösen, wenn einer der beiden Kupplungsteile
auf dem Gehäuse der Lichtmaschine befestigt ist und als Tragkörper für eine getrennt
montierbare, zur Regeleinrichtung gehörende Baugruppe ausgebildet ist. Diese umfaßt
den vom Laststrom der Lichtmaschine durchflossenen Gleichrichter und einen mit diesem
in Reihe liegenden, ebenfalls vorn Laststrom durchflossenen niederohmigen Widerstand,
an dem eine zur Strombegrenzung bzw. Stromregelung erforderliche Steuerspannung
erzeugt und über die Kabelverbindung dem Regler zugeführt wird.
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Zweckmäßigerweise wird der auf der Lichtmaschine sitzende Kupplungsteil
über einem Ausschnitt im Lichtmaschinengehäuse angeordnet und mit einem angeformten
Ansatz versehen, der durch den Ausschnitt hindurch ins Innere des Liehtmaschinengehäuses
hineinragt und an seinem in dem Gehäuseinnenraum liegenden Abschnitt den Gleichrichter
und den niederohmigen Widerstand trägt. Diese beiden Schaltelemente werden dann
vom Kühlluftstrom der Lichtmaschine gekühlt und können demzufolge wesentlich kleiner
bemessen werden. Weitere Einzelheften und zweckmäßige Weiterbildungen gemäß der
Erfindung sind nachstehend an Hand von zwei Ausführungsbeispielen näher beschrieben
und erläutert. Es zeigt Fig. 1 eine Kraftfahrzeuglichtmaschine im Längsschnitt mit
einem angeschlossenen Spannungsregler, Fig. 2 einen Querschnitt durch die Lichtmaschine
nach Fig. 1 und Fig. 3 das elektrische Schaltbild der Lichtmaschine nach Fig. 1
und 2; Fig. 4 zeigt einen Querschnitt durch eine als zweites Ausführungsbeispiel
dienende andere Licht-
Die zum Betrieb auf einem nicht dargestellten Kraftfahrzeug bestimmte Lichtmaschine
nach Fig. 1 enthält in ihrem rohrförmigen Gehäuse 10 einen über eine Riemenscheibe
11 antreibbaren Anker 12, auf dessen Welle 13 ein Lüfterrad 14 sitzt. In dem zwischen
dem Lüfterrad 14 und der Riemenscheibe 11 angeordneten Lagerschild 15 sind Durchbrechungen
16 angeordnet. Durch diese wird der bei L angedeutete Kühlluftstrom vom Lüfterrad
14 nach außen abgeführt. Der Kühlluftstrom tritt durch Einlaßöffnungen 17 im zweiten
Lagerschild 18, der in der Nähe des Kollektors 19 angeordnet ist, in den Gehäuseinnenraum
ein.
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Die Lichtmaschine ist dazu bestimmt, eine in Fig. 3 bei 20 angedeutete
Pufferbatterie von 12,6 V mit einem ausreichenden Ladestrom zu versorgen und außerdem
an nicht dargestellte, parallel zur Batterie anschließbare Verbraucher einen Laststrom
JL zu
liefern, der jedoch einen durch die Baugröße der Lichtmaschine festgelegten
Höchstwert nicht über-
schreiten darf. Damit die Lichtmaschine trotz der stark schwankenden
Antriebsdrehzahlen und der unterschiedlichen hohen Belastung eine möglichst gleichbleibende
Spannung zu liefern vermag, ist ein in Fig. 1 und 3 bei 21 angedeuteter Regler vorgesehen,
der ein elektromagnetisches Relais enthält. Dieses hat zwei Wicklungen, nämlich
eine Spannungswicklung 22 und eine Stromwicklung 23, sowie ein im Ruhezustand geschlossenes
Kontaktpaar 24, 25, das in den Erregerstromkreis der Lichtmaschine eingeschaltet
ist. Der Erregerstromkreis der Lichtmaschine führt von der in Fig. 3 -mit b bezeichneten
Plusbürste über eine in Fig. 1 nicht näher dargestellte Erregerwicklung 26 und einen
mit dieser in Reihe geschalteten Widerstand 27 zur Masse und von dort zu der mit
a bezeichneten Minusklemme. Die Ruhekontakte des Reglers schließen den Vorwiderstand
27 so lange kurz, bis der dann sich einstellende, über die Erregerwicklung 26 gehende
Erregerstrom eine genügend große Ausgangsspannung zwischen den Lichtmaschinenbürsten
a und b hervorruft, wenn die Lichtmaschine mit einer genügend hohen
Drehzahl angetrieben wird.
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Der Spannungsregler ist mit der Lichtmaschine über ein vieradriges
Kabel 28 verbunden, das mit einem Muffenstück 29 an ein erfindungsgemäß auf
dem Lichtmaschinengehäuse befestigtes Steckerstück 30 angeschlossen ist, das zusammen
mit der Muffe 29 eine lösbare Kupplungseinrichtung bildet. Der in Fig. 2 näher dargestellte
Steckerteil ist aus Isolierstoff gepreßt und dient als Tragkörper für eine getrennt
montierbare Baugruppe, die zu der Regeleinrichtung gehört.
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Zu der Baugruppe gehört eine gemäß dem Schaltbild nach Fig. 3 zwischen
der Plusbürste b und dem Pluspol der Batterie 20 angeordnete Siliziumdiode 32, deren
Ableitungselektrode als Schraubenbolzen 33 ausgebildet ist und zur Befestigung einer
nicht dargestellten Verbindungsleitung zur Batterie 20 dient. Die- andere Elektrode
der Diode 32 ist mit einer Leitung 34 an einen Anschlußdraht 35 geführt, der zusammen
mit einem Steckerstift 36 im Isolierpreßstoff des Steckers 30 sitzt. Außer dem Steckerstift
36 enthält der Kupplungsteil 30 noch- drei weitere Steckerstifte 37, 38 und 39,
von denen jeder ebenfalls mit einem Leitungsstück verbunden ist, das an der gegen
den Gehäuseinnenraum vorspringenden Unterseite des Steckerkörpers endigt. Zwischen
dem Leitungsstück 35 und dem mit diesem verbundenen Anschlußdraht 34 der Diode 32
einerseits und einem mit dem Steckerstift 37 verbundenen Anschlußdraht 40 ist ein
Steuerwiderstand 42 so angeordnet, daß er von dem beim Betrieb der Lichtmaschine
entstehenden Luftstrom bestrichen wird. Dieser Steuerwiderstand ist in Reihe mit
der den Rückstrom verhindernden Diode 32 zwischen die Plusbürste b und die vom Bolzen
33 der Diode 32 gebildete Anschlußklemme eingeschaltet. Wie Fig. 3 erkennen läßt,
führen zwei Kabeladern 44 und 45 des vieradrigen Kabels 28 zur Stromspule 23 des
Relais 21. In Reihe mit der Stromspule ist ein Halbleiterwiderstand 46 geschaltet,
der aus hochdotiertem, einen p-n-Übergang enthaltendem Germanium hergestellt ist
und einen stark ausgeprägten, bei 0;3 V liegenden Knick in seiner Stromspannungskennlinie
hat. Dieser Halbleiter bewirkt, daß nur ein kleiner Steuerstrom über die Stromspule
23 fließt, solange der vom Laststrom JL am Steuerwiderstand 42 erzeugte Spannungsabfall
UL kleiner als 0,3 V bleibt, dagegen einen starken Steuerstrom fließen läßt, wenn
dieser Wert überschritten wird. In Anpassung an den durch die Baugröße der Lichtmaschine
festgelegten Höchstwert des Laststromes JL i hat der Widerstand 42 einen Wert von
0,01 Ohm und liefert daher den für den Stromregelungseinsatz erforderlichen Spannungsabfall
von 0,3 V bei einer Laststromstärke von 30 A. Der dann über den Halbleiterwiderstand
46 und die Stromspule 23 fließende Steuerstrom unterstützt das von der Spannungsspule
22 des Relais erzeugte Magnetfeld und bewirkt, daß die Ausgangsspannung der Lichtmaschine
auf einen um so weiter unter ihrem Sollwert von 12,6 V liegenden Wert der Ausgangsspannung
eingeregelt wird, je weiter der Laststrom JL über seinen zulässigen Höchstwert anzusteigen
droht.
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In gleicher Weise wie der Steuerwiderstand 42 ist auch der mit der
Stromspule 23 in Reihe liegende Vorschaltwiderstand 27, der durch die Kontakte 24,
25 des Relais periodisch kurzgeschlossen und beim Überschreiten der Sollspannung
wieder zur Wirkung gebracht wird, an der gegen den Innenraum des Lichtmaschinengehäuses
10 gerichteten Stirnseite des Steckergehäuses 30 angeordnet und dem Kühlluftstrom
der Lichtmaschine ausgesetzt.
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Während bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 bis 3 der Steckerteil
vollständig aus Isolierstoff hergestellt ist und die Diode 32 daher ohne besondere
Isolierung in diesem Steckerteil befestigt werden kann, ist bei dem Ausführungsbeispiel
nach den Fig.4 und 5 ein aus Metall gepreßtes Steckergehäuse 60 vorgesehen, auf
dem eine in gleicher Weise wie die Diode 32 des ersten Ausführungsbeispiels den
Rückstrom verhindernde Siliziumdiode 61 befestigt ist. Die Diode 61 hat einen etwa
quadratischen, als Ableitungselektrode dienenden Fuß 62, der unter Zwischenlage
eines nur etwa 0,5 mm starken Glimmerplättchens 63 mit Nieten 64 gegen das Steckergehäuse
60 so festgespannt ist, daß sich ein sehr guter Wärmeübergang ergibt. Auf diese
Weise läßt sich ein so kleiner thermischer übergangswiderstand von dem Diodengehäuse
zum Steckergehäuse 60 erzielen; daß nur etwa 0,5° C/W Verlustleistung auftreten
und die Diode beim zulässigen Höchststrom sich nur auf eine 20° C über der Temperatur
des Lichtmaschinengehäuses liegende Temperatur erwärmt.
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Wie beim vorher beschriebenen Ausführungsbeispiel enthält der Steckerteil
vier Steckerstifte 74, 75, 76, 77, die jedoch abweichend vom vorher beschriebenen
Ausführungsbeispiel ziemlich weit über ihren in das metallische Steckergehäuse eingepreßten
Isolierkörper 78 in Richtung auf die Lichtmaschinenwelle vorstehen. Zur Ausnutzung
des Kühlluftstroms der Lichtmaschine ist ebenfalls ein Steuerwiderstand 80, der
in gleicher Weise wie der Steuerwiderstand 39 beansprucht ist, an der Unterseite
des Steckerteils befestigt und mit der zur Diode 61 gehenden Zuführungselektrode
81 verbunden.
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Der besondere Vorteil der beschriebenen Steckerausbildung erlaubt
es, die für den Anschluß und die Wirkungsweise des Reglers erforderlichen Bauteile
an diesem Kupplungsstück zu befestigen. Für eine Mengenfertigung ergibt dies eine
ungestörte Bandmontage, da in diesem Fall die Zusammensetzung der Lichtmaschine
getrennt von dem Aufbau des Steckerteils und der Regeleinrichtung erfolgen kann.
Darüber hinaus wird durch die zusätzliche Kühlung der auf dem Kupplungsteil sitzenden
Schaltelemente