Lichtmaschine

Lichtmaschine

Die Lichtmaschine, auch Generator genannt, wird im Audi A2 über einen Rippenriemen angetrieben. Je nach Ausstattung werden 90A, 110A, 120A oder 140A Lichtmaschinen verbaut.

Lichtmaschine, 140A

Freilauf

In der Riemenscheibe ist (nicht in allen) ein Freilauf integriert, der dafür sorgt, dass die Lichtmaschine von den ständigen "abrupten" Drehzahlschwankungen (Lastwechseln) des Motors entkoppelt wird. Siehe auch Generatorfreilauf

Freilauf mit Spezialwerkzeug

Mit der Zeit geht der Freilauf "fest", so dass die Lichtmaschine den ständigen Lastwechseln des Motors ausgesetzt ist.

Ist die Lichtmaschine ausgebaut, kann der Freilauf wie folgt überprüft werden:

Die Riemenscheibe mit einem ruckartigen Schwung (in Drehrichtung) in Bewegung setzen und dann die Riemenscheibe festhalten. Wenn der Freilauf in Ordnung ist, dreht sich der Rotor der Lichtmaschine (ein Stück) weiter. Ist der Freilauf fest, dann bleibt der Rotor beim Festhalten der Riemenscheibe stehen.

Freilauf auswechseln

Der Freilauf ist auf der Rotorwelle der Lichtmaschine aufgeschraubt. Um die Riemenscheibe zu lösen, wird ein Spezialwerkzeug benötigt. Nehmen Sie nicht einen Schraubendreher, ... um den Rotor zu blockieren!

Demontierte Riemenscheibe

Lichtmaschine Spezialwerkzeug Riemenscheibe

Eine ausgebaute Lichtmaschine lässt sich schlecht in einem Schraubstock einspannen und durch den Aludruckguss besteht die Gefahr, dass ein Teil abbricht.

Das sechseckige Spezialwerkzeug lässt sich dagegen hervorragend in ein Schraubstock einspannen. Lichtmaschine drauf stecken und darauf achten, dass das innere (Torx) Werkzeug (bis zum Anschlag) in die Rotorwelle (hoch) gedrückt wird, bevor die Riemenscheibe los geschraubt wird (langer Hebel in Richtung Werkbank drücken). Ist die Riemenscheibe gelöst, Lichtmaschine aus dem Schraubstock nehmen und die Riemenscheibe abschrauben (gegen den Uhrzeigersinn).

Riemenscheibe mit Freilauf im Schraubstock ausbauen

Die neue Riemenscheibe von Hand auf die Welle (im Uhrzeigersinn) auf die Welle schrauben. Spezialwerkzeug wieder in den Schraubstock einspannen, Lichtmaschine drauf stecken und dann die Riemenscheibe festschrauben (Hebel zu sich ziehen).

Regler

Der Regler steuert den Strom, der durch die Wicklung auf dem Rotor fließt. Je mehr Strom durch die Wicklung fließt, desto stärker wird das Magnetfeld, welches dann auf die Wicklung im Stator einwirkt.

Wenn der Regler in Ordnung ist, liefert eine Lichtmaschine etwas über 14V.

Regler einer Lichtmaschine

Eines Tages leuchtete die Batteriekontrolllampe im Tacho auf. Nach einer Messung der Spannung wurde knapp 12V angezeigt. Also Lichtmaschine liefert keinen Strom mehr.

Das nachfolgende Bild zeigt den defekten Regler, bei dem die eine Kohle anscheinend zu kurz geworden ist. Damit fehlt ein Kontakt, und es kann kein Strom durch die Rotorwicklung fließen. Damit gibt es kein Magnetfeld und somit kann in der Statorwicklung keine Spannung induziert werden.

Defekter Regler, weil die eine Kohle zu kurz geworden ist

Vergleich der Länge der Kohlen bei einem neuen und alten Regler

Nachdem ein neuer Regler eingebaut wurde, lieferte die Lichtmaschine wieder etwas über 14V.

Lichtmaschine zerlegen

Ich habe ein Fahrzeug angekauft, bei dem durch eine Verpolung eine Diode der Lichtmaschine sichtbar durchgebrannt ist. Da ich Lust hatte mich weiter zu bilden, habe ich die Lichtmaschine überholt.

Bevor ich die Lichtmaschine zerlegt habe, brachte ich eine Markierung auf beiden Gehäusehälften an. Leider habe ich nur ein Bild, als ich die Gehäusehälften wieder zusammen gesetzt habe.

Lichtmaschinengehäusehälften wieder zusammen gesetzt

Regler und Abdeckung

Schrauben Sie die Abdeckung (mittlere Schraube unten, und die beiden großen Muttern) und dann den Regler (3 Schrauben) ab.

Bei festsitzenden Schrauben ist ein Hand-Schlagschrauber sehr empfehlenswert.

Lima Abdeckung und Regler demontiert

Gleichrichter (Diodenplatte)

Der Gleichrichter besteht aus 2 Diodenplatten (Anode, Kathode), dazwischen ein Kunststoffteil und einem Drahtgeflecht mit Ösen (Schlaufen), an denen die Wicklungen (6 Drahtenden) und die Dioden (2x3 Stück) angeschlossen sind.

Diodenplatte

Um den Gleichrichter von der Lichtmaschine abnehmen zu können, müssen a) die (6 doppelten) Drahtenden der Statorwicklung und b) die 3 Schrauben gelöst werden.

Wenn geplant ist, die Dioden zu ersetzen, dann müssen auch die mit X gekennzeichneten Diodenanschlüsse ebenfalls aufgebogen und gelöst werden.

Anschlüsse der Lichtmaschinen-Wicklungen an der Diodenplatte

Um die Drahtenden zu lösen, spreizen Sie mit einem kleinen Schraubendreher die Schlaufen/Ösen auf. Wenn die (punktgeschweißten) Drahtenden sich von der Öse lösen, ist ein kurzes Knacken zu hören. Wenn alle Anschlüsse locker sind, kann die Diodenplatte abgenommen (abgehebelt) werden.

Diodenplatte abhebeln

Dioden aus- und einpressen

Es gibt zwei Diodenplatten. Die eine Platte ist die Anode, die andere Kathode.

Die obere Diodenplatte sollte sich einfach abnehmen lassen, sofern die Anschlüsse richtig gelöst sind. Um die untere Diodenplatte mit dem Anschlussblock zu zerlegen, müssen 3 Ösen (mit einem 10mm Bohrer) aufgebohrt werden.

Sollte sich die Hülse beim Aufbohren mitdrehen, dann eine (ausreichend lange) M6 Sechskantschraube in einen Schraubstock einspannen und die Hülse drauf stecken. Dreht sich die Hülse beim Aufbohren mit, "schraubt" (klemmt) sie sich auf der Schraube fest.

Obere Diodenplatte

untere Diodenplatte mit Anschlussblock

mitdrehende Hülse aufbohren

Nun können die Dioden ausgepresst werden. Hierfür zwei Nüsse verwenden. Der Durchmesser meiner Dioden soll 12,8mm sein. Die kleinere Nuss sollte <12,5mm Außendurchmesser haben, damit sie durch das Loch passt. Die größere Nuss sollte innen so groß sein, dass die ausgepresste Diode aufgenommen werden kann, also >13mm sein.

In einem Tipp habe ich gelesen, dafür die Ständerbohrmaschine zu verwenden, falls ein Auspresser nicht vorhanden ist. Meine sehr sehr stabile/schwere Ständerbohrmaschine hat sich auf der Säule angehoben. :( Ich musste die Dioden dann doch im Schraubstock auspressen.

Dioden auspressen

Bei der Beschaffung neuer Dioden stellte sich mir die Frage, welche Stromstärke sollte man nehmen. Meine Lichtmaschine soll max. 140A liefern können. Nun kan man nicht einfach durch 3 teilen und denken, dass eine 50A Diode ausreichend ist. Da die Lichtmaschine 3 um 120° versetzte Phasen hat, also eine Drehstromlichtmaschine ist, muss mit dem Verkettungsfaktor Wurzel(3) gerechnet werden. Ich bräuchte also Dioden, mit folgender Strombelastbarkeit: 140A/Wurzel(3)=80,82A.

Beim Stöbern im Internet habe ich festgestellt, dass 80A Dioden pro Stück ca. 6,50€ kosten, also 39€. Der komplette Gleichrichter von Bosch ist für 35€ zu haben. Daher habe ich mich entschieden, einen neuen Gleichrichter einzubauen. Damit muss ich auch keine Lösung für die aufgebohrten Hülsen finden.

Lichtmaschinengehäuse teilen

Nun kann das Lichtmaschinengehäuse geteilt werden, in dem die 4 Schrauben (vollständig) gelöst werden. Mit 2 Schraubendrehern auf sich gegenüber liegenden Seiten an den "Nuten" etwas hebeln und dann das hintere Gehäuseteil abnehmen.

Lichtmaschienengehäuse teilen

Lichtmaschinengehäuse geteilt

Nach dem die vorderen Lagerverschraubungen (4 Schrauben) entfernt wurden, kann das vordere Lager aus dem Lichtmaschinengehäuse ausgepresst werden. Falls sich nur der Rotor löst, das Lager in einem weiteren Schritt mit Hilfe von 2 Nüssen im Schraubstock auspressen.

Vordere Lagerverschraubung

Vorderes Lager der Lichtmaschine auspressen

Das nachfolgende Bild zeigt den ausgebauten Rotor.

Rotor ausgebaut

Eigentlich sollte es egal sein, mit welchem Lager man beginnt. Beginnen Sie mit dem großen Lager. Meines hat mir große Mühen bereitet. Solange das kleine Lager noch nicht abgezogen ist, kann es gut im Schraubstock eingespannt werden, und die Rotorwelle wird nicht beschädigt.

Großes Lager abziehen

Mit einem stabilen 2 bzw. 3 Arm-Abzieher habe ich es nicht geschafft, das Kugellager abzuziehen. Da wenig Platz zwischen Lüfterrad und Kugellager ist, musste ich erst die Klauen anpassen. Danach habe ich selbst mit großer Kraft und Erwärmen es nicht geschafft, das Lager abzuziehen.

Mit dem folgenden Abzieher, der mit seinen Halbkugeln in das Lager eingesetzt wird, und so zwischen den Innen- und Außenring greift, ging es sehr einfach. Leider muss dafür die Füllung aus Kunststoff zwischen den Kugeln entfernt werden, damit die Halbkugeln des Abziehers eingesetzt werden können.

Großes Kugellager mit Abzieher

Kugellagerabzieher

Kugellagerabzieher vergrößert

Die Welle hat Gammel angesetzt, der entfernt wurde.

Lichtmaschinenwelle ungereinigt

Lichtmaschinenwelle gereinigt

Kleines Lager abziehen

Wenn Sie das kleine Lager abziehen wollen, dann achten Sie darauf, dass die Spindel dünn genug ist, damit diese in das Loch des Schleifrings passt. Sollte die Spindel nicht rein passen, dann besteht die Gefahr, dass der Schleifring zusammen gedrückt und damit beschädigt wird.

Kleines Lager abziehen

Schleifring ersetzen

Bevor Sie den Schleifring abziehen können, müssen die beiden Anschlussdrähte von der Rotorwicklung abgetrennt werden. Hier empfiehlt es sich, die Anschlussfähnchen vom Schleifring mit einem Seitenschneider abzuschneiden, und nachdem der Schleifring abgezogen ist, die Fähnchen vom Draht zu trennen.

Nachdem der alte Schleifring abgezogen wurde, sollte zuerst der Lagersitz gereinigt/poliert werden. Ferner sollte mit einem Glas-Radierer die Anschlussenden der Rotorwicklung sauber gemacht werden, damit diese sich leicht anlöten lassen.

Beim Aufpressen des Schleifrings ist darauf zu achten, dass die Anschlüsse der Rotorwicklung unterhalb des Schleifrings geführt werden, und dass die "Nase" in die Aussparung passt.

Da mein Schraubstock sich nicht weit genug auseinander fahren ließ, habe ich die alte Riemenscheibe montiert und im Schraubstock eingespannt, und dann mit Hilfe einer Schraubzwinge den Schleifring aufgepresst.

Die Rotorwicklung muss an den Schleifring angelötet werden. Falls der Lötkolben etwas schwach ist, lassen sie den Lötkolben zwischendurch Zeit, sich wieder aufheizen zu können.

Messen Sie am Schleifring den Widerstand. Wird ca. 0 Ohm angezeigt, wurde die Feldwicklung erfolgreich angelötet. Tendiert der Widerstand (deutlich) über 0 oder sogar gegen unendlich, dann war der Lötvorgang nicht erfolgreich.

Anschluss der Rotorwicklung an den Schleifring	Aufpressen des Schleifrings
Datei:Rotorwicklung an den Schleifring angeloetet.jpg	Rotorwickung messen

Kleines Lager aufpressen

Um den neuen Schleifring beim Aufpressen des Lagers nicht zu beschädigen, habe ich mit einer Lötlampe den inneren Ring des kleinen Lagers kurz erwärmt und konnte dann das Lager ohne Probleme aufsetzen.

kleines Lager aufgepresst

Großes Lager einpressen

Zuerst wurde der Lagersitz im Lichtmaschinengehäuse gesäubert. Mit einem Schraubstock und einer 36er Nuss habe ich dann das Lager eingepresst.

gesäuberter Lagersitz für das großes Lager

Großes Lager wird eingepresst

Großes Lager ist eingepresst

Gehäuseteile säubern

Die Statorwicklung ist in die Gehäusehälten gesteckt und kann heraus genommen werden. Mir fiel die Statorwicklung "entgegen". Danach können die Gehäusehälten gereinigt werden. Vom Sandstrahlen ist abzuraten, da abrasiv. Das würde die Isolierung der Statorwicklung beschädigen und beim Alu viel Material abnehmen. Vom Instandsetzer habe ich erfahren, dass dort mit Wasserstrahl gereinigt wird.

Die Gehäuseteile sollten (innen) soweit gereinigt werden, dass sich sich die 2 Hälten plus Statorwicklung "leicht" zusammenstecken lassen. Dies erleichtert später den Zusammenbau mit Rotor.

Vorderes Gehäuseteil montieren

Falls noch nicht geschehen, sollte die Welle gesäubert werden.

Das folgende Foto zeigt, wie man es nicht machen sollte.

Wird der Rotor am kleinen Lager im Schraubstock eingespannt, können die Backen Spuren auf dem Lager hinterlassen. Steht der Rotor deshalb nur lose zwischen den Backen, könnte er beim Aufsetzen des Gehäuseteils runter fallen oder umkippen, wodurch der Schleifring beschädigt wird. Die Lüfterschaufeln können sich auch verbiegen.

Besser ist es, den Schraubstock so weit zu öffnen, dass für die Welle Platz ist. Dann den Deckel auf den Schraubstock legen, mit der Lötlampe den Innenring des Lagers leicht erwärmen und dann den Rotor rein stecken.

Montierte vordere Gehäusehälte

Staubschutzkappe für Schleifring erneuern

Markieren Sie sich die Richtung der Öffnung. Die alte Staubschutzkappe lässt sich recht leicht raus drücken. Beim Einsetzen der neuen Kappe auf die Nasen achten. Die Kappe sollte immer mit erneuert werden, denn sie ist auch der Lagersitz für das kleine Kugellager.

Kappe für den Schleifring

Gehäusehälten zusammen setzen

Nun können die Gehäusehälten wieder zusammen gesetzt werden. Achten Sie auf folgendes:

• Die vor der Demontage der Gehäusehälten angebrachte Markierung sollte stimmen.
• Die Statorwicklungen sollten alle aus den entsprechenden Löchern heraus gucken.
• Das kleinere Lager sollte gut in den Lagersitz der Staubschutzkappe sitzen.

Lichtmaschinengehäusehälften wieder zusammen gesetzt

Statorwicklungen

Gleichrichter einlöten

Ich habe die Enden der Statorwicklungen mit einem Glaspinsel gereinigt, damit diese sich besser einlöten lassen. Die doppelten Statorwicklungen müssen in einer Linie zur Mitte ausgerichtet werden, damit diese einerseits durch die Öffnungen in der Kunststoffisolierung sowie in die Ösen (Schlaufen) des Gleichrichters passen.

Nach dem der Gleichrichter aufgesetzt wurde, und die Anschlüsse in den Ösen liegen, sollte der Gleichrichter festgeschraubt werden.

Ich habe dann die Ösen mit einer Zange zusammen gedrückt, damit ein fester Kontakt zwischen Gleichrichter und Statorwicklung hergestellt ist. Anschließend wurden die Anschlüsse verlötet. Tipp: Lassen Sie den Lötkolben zwischendurch Zeit wieder richtig heiß zu werden.

Gleichrichter aufgesetzt

Gleichrichter eingelötet

Regler und Abdeckkappe montieren

Nun wurde der Regler und die Abdeckkappe wieder montiert.

Regler und Abdeckung montiert

Freilauf montieren

Zum Abschluss wurde der Freilauf montiert und mit kurzen ruckartigen Bewegungen wurde geprüft, ob der Freilauf funktioniert.

Freilauf montieren (Knarre zu sich ziehen)

Lichtmaschine prüfen

Mein Händler war so nett und hat meine überholte Lichtmaschine auf den Prüfstand überprüft.

Prüfprotokoll 140A Lima

Fazit

Es bedarf einiges an Werkzeug, viel Zeit und 120€ Materialkosten. Wenn ich dann sehe, dass überholte Lichtmaschinen für 150€ angeboten werden, dann lohnt sich die Arbeit nicht wirklich.