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Lichtmaschine
Generator für Bordstrom: Die Lichtmaschine. Die Lichtmaschine bzw. der Generator ist die zentrale Stromquelle in einem Auto. Sie hat viele Aufgaben und muss daher stets einwandfrei funktionieren. Dazu gehört, dass sie in jedem Fahrzeug gut zugänglich ist und sich leicht instand setzen oder reparieren lässt...weiterlesenAufgaben einer Lichtmaschine
Der Generator versorgt das Auto mit Licht- und Zündstrom. Der Lichtstrom wird keineswegs nur für die Beleuchtungsanlage gebracht. Tatsächlich ist die Anzahl von elektrischen Verbrauchern in einem Auto in den letzten Jahren stark gestiegen. Waren früher nur Batterie, Beleuchtung und Zündanlage die Abnehmer für elektrischen Strom, muss der Generator heute sehr viel mehr leisten. Die Lichtmaschine liefert den Strom für:- Sensoren
- Steuergeräte
- Sitzheizungen
- Hifi- und Navigationsgeräte
- Lenkradheizungen
- Elektrisch beheizbare Außenspiegel
- Elektrische Fensterheber
- Elektrische Fensterheber
und viele Verbraucher mehr. Die Vielzahl der Aufgaben hat auch technische Veränderungen an der Lichtmaschine erforderlich gemacht.
Aufbau von einem Generator
Vom Aufbau her haben sich die Lichtmaschinen prinzipiell in den letzten 80 Jahren kaum verändert. Ein Generator besteht aus:- Gehäuse aus Druckguss-Aluminium
- Stator aus Kupferwicklung und Stahlblech
- Rotor, ebenfalls aus Kupfer und Stahl
- zwei Lager
- Schleifkohlen als Stromabnehmer
- Dioden
- Antrieb
Lichtmaschinen werden grundsätzlich durch einen Riemen angetrieben. Bevor die Anzahl der Komfort-, Sicherheits-, und Assistenzsystemen die Anzahl der elektrischen Verbraucher so stark hat steigen lassen, reichte für den Antrieb ein Keilriemen. Die ersten Lichtmaschinen leisteten gerade einmal sechs Volt. Danach waren ab den 1970ern lange Zeit die 12 Volt Lichtmaschinen der Standard im Automobilbau. Aufgrund des hohen Strombedarfs in modernen Autos ist die Leistung abermals auf 14,4 Volt vielen PKW angestiegen. In LKW liefern Generatoren in der Regel eine Spannung von 24 Volt.
Sitz von einer Lichtmaschine
Der Generator ist so am Motorblock angeflanscht, dass er durch einen Riemen angetrieben werden kann. Die Lichtmaschine ist dennoch einige Zentimeter weit vom Motor entfernt. Das macht ihr Handling einfacher und verhindert durch den Abstand eine Überhitzung. Die Lichtmaschine wird vom laufenden Motor angetrieben. Der dazu eingesetzte Flachriemen wird auch für andere Verbraucher verwendet. Typische Bauteile, die mit dem gleichen Flachriemen angetrieben werden sind:- Wasserpumpe
- Servopumpe
- Klimakompressor
Die Vielzahl der Abnehmer der mechanischen Energie haben die einfachen Keilriemen ebenfalls nicht mehr ausreichend tauglich gemacht. Auch an diesem Punkt mussten sich die Generatoren weiter entwickeln, um den modernen Bedürfnissen an Autos gerecht zu werden.
Vom Keilriemen zum Flachriemen
Der Vorteil vom Keilriemen zum Flachriemen ist, dass er flexibler ist. Er lässt sich leichter in eine Vielzahl von Radien spannen und kann so mehrere Verbraucher gleichzeitig antreiben. Gleichzeitig muss der Generator mehr Strom produzieren als früher. Um die Kosten nicht unnötig zu steigern, hat man sich in der Autoindustrie einen einfachen Trick ausgedacht: Man lässt die Lichtmaschine einfach schneller laufen. Ermöglicht wird dies durch eine einfache Übersetzung durch verschieden große Antriebsscheiben. Doch schnell wurde ein weiteres Problem deutlich: Die Lager machten die erhöhte Leistung nicht mit. Doch auch hierfür wurde schnell eine Lösung gefunden.
Begleiter moderner Lichtmaschinen: Freilauf und Spanner
Lastwechsel sind besonders schädlich für Lager von sich drehenden Wellen. Wenn die Welle ständig beschleunigt und wieder abgebremst wird, schleift sich das Lager allmählich aus und blockiert im schlimmsten Fall den ganzen Generator. Damit herkömmlich große Lichtmaschinen für die gestiegene Leistung schneller angetrieben werden können, wurde abermals Innovationsgeist eingesetzt: Mit einem angebauten Freilauf wird dafür gesorgt, dass die Lichtmaschine nur in eine Richtung angetrieben wird.Bei der Veränderung der Drehzahl wird die Lichtmaschine nicht gewaltsam auf eine geringere Rotationsgeschwindigkeit gezwungen. Statt dessen kann die Welle immer auslaufen und wird erst beim Ansteigen der Drehzahl wieder angetrieben.
Der Freilauf und die vielen angeschlossenen Verbraucher machen es aber notwendig, dass der Flachriemen immer unter Spannung bleibt. Darum gehört zu einer modernen Lichtmaschine auch immer ein Spanner. Flachriemen, Freilauf und Spanner sind heute zusätzliche Bauteile in einem Auto, die auch regelmäßig getauscht werden müssen.
Defekte an der Lichtmaschine
Ein Generator hat ein Verschleißteil, welches früher oder später ausgetauscht werden muss: Die Schleifkohlen. Diese sind meist in einer Einheit mit den Dioden und dem Abnehmer zusammen gefasst. Es ist jedoch heute Standard, dass die Kohlen-Dioden-Einheit sich sehr einfach austauschen lässt: Sie ist in der Regel nur mit einer einzigen Schraube am Gehäuse vom Generator befestigt.Probleme bereiten außerdem häufig die Kupferringe, an denen die Schleifkohlen den Strom abnehmen. Diese können stark einlaufen. Schließlich sind auch die Lager nach wie vor eine Schwachstelle an diesen Bauteilen.
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