DE1156485B

DE1156485B - Lighting system for vehicles, in particular motor vehicles

Info

Publication number: DE1156485B
Application number: DEB57875A
Authority: DE
Inventors: Hermann Mittag
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1960-05-17
Filing date: 1960-05-17
Publication date: 1963-10-31
Also published as: GB912521A

Description

Lichtanlage für Fahrzeuge, insbesondere Kraftfahrzeuge Die Erfindung bezieht sich auf eine Lichtanlage für Fahrzeuge, insbesondere Kraftfahrzeuge, mit einer nebenschlußerregten Drehstromlichtmaschine sowie mit einer an diese über mehrere Gleichrichter anschließbaren Sammlerbatterie und mit einem nach dem Tirrill-Prinzip arbeitenden, in einem eigenen Gehäuse untergebrachten und räumlich getrennt vom Lichtmaschinengehäuse befestigbaren Spannungsschnellregler, der ein elektromagnetisches, mit seinen Schaltkontakten mittelbar über einen elektronischen Verstärker oder unmittelbar durch Kurzschließen eines im Erregerkreis der Lichtmaschine liegenden Regulierwiderstandes auf den Erregerstrom einwirkendes Relais enthält, das auf seinem Eisenkern außer einer an die zu regelnde Spannung angeschlossenen Spannungsspule noch eine Hilfsspule enthält, die mit einem einen pn-Übergang enthaltenden Halbleiter in Reihe geschaltet und an eine Strombegrenzungseinrichtung angeschlossen ist, die eine mit steigendem Laststrom der Lichtmaschine ansteigende Spannung liefert.Lighting system for vehicles, in particular motor vehicles The invention relates to a lighting system for vehicles, especially motor vehicles a shunt-excited three-phase alternator as well as one to this via several Rectifier connectable collector battery and with one according to the Tirrill principle working, housed in its own housing and spatially separated from the Alternator housing attachable high-speed voltage regulator, which has an electromagnetic, with its switching contacts directly or indirectly via an electronic amplifier by short-circuiting a regulating resistor in the generator's excitation circuit contains relay acting on the excitation current, which on its iron core except a voltage coil connected to the voltage to be regulated and an auxiliary coil contains, which are connected in series with a semiconductor containing a pn junction and is connected to a current limiting device, one with increasing Load current of the alternator supplies increasing voltage.

Bei bekannten Lichtanlagen dieser Art sind die zur Gleichrichtung des Laststromes dienenden Gleichrichter im Gehäuse der Lichtmaschine untergebracht und verhältnismäßig hohen Belastungen ausgesetzt. Sie können mit vergleichsweise wesentlich kleineren Kühlflächen ausgerüstet werden, wenn sie innerhalb des Lichtmaschinengehäuses so angeordnet werden, daß sie dem Kühlluftstrom der Lichtmaschine ausgesetzt sind. Es hat sich in diesem Falle als zweckmäßig erwiesen, die Regeleinrichtung getrennt von der Lichtmaschine anzuordnen. Bei Drehstromlichtmaschinen entfällt die sonst erforderliche Rücksicht auf die Belastbarkeit eines Kollektors. Man kann daher die zulässigen Betriebstemperaturen, die am Gehäuse der Lichtmaschine auftreten, höher wählen. Bei der seither üblichen Befestigung der Regeleinrichtung auf dem Gehäuse der Lichtmaschine würde jedoch eine starke Beeinflussung der Regelgenauigkeit entstehen, weil bei zunehmender Erwärmung der Spannungsspule des Kontaktreglers auch deren Widerstand steigt und der Regler dann auf eine höhere Spannung einregelt.In known lighting systems of this type, they are used for rectification the load current serving rectifier housed in the housing of the alternator and exposed to relatively high loads. You can with comparatively Much smaller cooling surfaces can be equipped if they are inside the alternator housing be arranged so that they are exposed to the flow of cooling air from the alternator. In this case it has proven to be useful to separate the control device to be arranged by the alternator. This is otherwise not required for three-phase alternators necessary consideration of the load capacity of a collector. One can therefore use the permissible operating temperatures that occur on the housing of the alternator are higher Select. With the mounting of the control device on the housing that has been customary since then the alternator would, however, have a strong influence on the control accuracy, because as the voltage coil of the contact regulator heats up, so does theirs Resistance increases and the regulator then adjusts to a higher voltage.

Es sind auch bereits Lichtmaschinen bekanntgeworden, bei denen der Regler abnehmbar auf dem Lichtmaschinengehäuse sitzt und an seiner dem Maschinengehäuse zugekehrten Unterseite Bolzen trägt, die beim Aufsetzen des Reglers in am Maschinengehäuse befestigte Kontaktbüchsen eingesteckt werden und dabei die notwendigen elektrischen Verbindungen zwischen dem Regler und der Lichtmaschine herstellen. Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen einheitlichen, für Lichtmaschinen verschiedener Leistungsgröße verwendbaren Regler zu schaffen, der einen besonders einfachen und die jeweiligen Raumverhältnisse berücksichtigenden Einbau der Lichtmaschine und des Reglers erlaubt. Dies läßt sich erreichen, wenn gemäß der Erfindung außer den zur Gleichrichtung des Lichtmaschinenlaststromes erforderlichen Gleichrichtern auch die Strombegrenzungseinrichtung im Innern des Lichtmaschinengehäuses untergebracht wird und ferner am Lichtmaschinengehäuse mindestens drei Kabelanschlüsse vorgesehen sind, an denen der Spannungsregler über Kabel anschließbar ist, die nicht vom Lichtmaschinenlaststrom durchflossen werden.There are also already known alternators where the Regulator sits removably on the alternator housing and on its the machine housing The underside facing the bolt is attached to the machine housing when the controller is placed fixed contact sleeves are inserted and the necessary electrical Make connections between the regulator and the alternator. In contrast The invention is based on the object of a uniform, for alternators different power sizes usable controller to create the one special simple installation of the alternator taking into account the respective space conditions and the controller allowed. This can be achieved if, according to the invention, except the rectifiers required to rectify the alternator load current the current limiting device is also housed inside the alternator housing and at least three cable connections are also provided on the alternator housing to which the voltage regulator can be connected via cables that are not connected to the alternator load current are flowed through.

In der Zeichnung sind als Ausführungsbeispiele der Erfindung zwei Lichtanlagen dargestellt. Es zeigt Fig. 1 eine Lichtanlage in raumbildlicher Darstellung und teilweise schematisch, Fig. 2 das elektrische Schaltbild dieser Lichtanlage, während Fig. 3 das elektrische Schaltbild der zweiten Lichtanlage wiedergibt.In the drawing, there are two exemplary embodiments of the invention Lighting systems shown. 1 shows a lighting system in a three-dimensional representation and partly schematically, Fig. 2 shows the electrical circuit diagram of this lighting system, while Fig. 3 shows the electrical circuit diagram of the second lighting system.

Die Lichtanlage nach Fig. 1 umfaßt eine Drehstromlichtmaschine 10, deren Ankerwelle 11 von einer nicht dargestellten Brennkraftmaschine angetrieben werden kann. Auf dem Lichtmaschinengehäuse ist ein Anschlußbolzen 12 isoliert befestigt, von dem ein Leitungsstück 13 zur Plusklemme 14 einer Sammlerbatterie 15 führt, die mit ihrer Minusklemme 16 an Masse angeschlossen ist. Von der Anschlußklemme 12 führt außerdem ein Kabel 17 zu nicht näher dargestellten Verbrauchern, die bei laufender Lichtmaschine von dieser mit Strom versorgt werden und bei stillstehender Maschine aus der Batterie 15 gespeist werden können. Damit auch bei stark wechselnden Antriebsdrehzahlen und verschieden großen, der Lichtmaschine entnommenen Lastströmen die an der Anschlußklemme 12 zur Verfügung stehende Ausgangsspannung der Lichtmaschine auf einem gleichbleibenden Wert gehalten werden kann, ist eine Regeleinrichtung 20 vorgesehen, die über ein vieradriges Kabel 21 mit Hilfe einer Steckerkupplung an die Lichtmaschine 10 angeschlossen ist. Die Kupplung umfaßt ein auf dem Lichtmaschinengehäuse sitzendes Mutterstück 22 mit vier in Fig. 2 bei 23, - 24, 25 und 26 angedeuteten Buchsen, sowie ein Steckerstück 27 mit vier im einzelnen nicht dargestellten Steckerstiften, von denen jeder mit einem der Kabeladern 21 a, 21 b, 21 e, 21 d des Kabels 21 verbunden ist.The lighting system according to FIG. 1 comprises a three-phase alternator 10, the armature shaft 11 of which can be driven by an internal combustion engine, not shown. On the alternator housing, a connecting bolt 12 is insulated, from which a line piece 13 leads to the positive terminal 14 of a collector battery 15, which is connected to ground with its negative terminal 16. A cable 17 also leads from the connection terminal 12 to consumers (not shown in detail) which are supplied with power by the generator when the generator is running and can be fed from the battery 15 when the machine is at a standstill. So that the output voltage of the alternator available at terminal 12 can be kept at a constant value even with strongly changing drive speeds and different load currents drawn from the alternator, a control device 20 is provided which is connected via a four-wire cable 21 with the help of a plug coupling the alternator 10 is connected. The coupling comprises a nut piece 22 seated on the alternator housing with four sockets indicated at 23, - 24, 25 and 26 in FIG. 21 b, 21 e, 21 d of the cable 21 is connected.

Die Regeleinrichtung 20 enthält ein elektromagnetisches Relais 30, dessen Kern 31 außer einer an die zu regelnde Ausgangsspannung der Lichtmaschine über einen Zündschalter 33 anschheßbaren Spannungsspule 32 noch eine Hilfsspule 35 trägt, die mit den Buchsen 25 und 26 über die Kabeladern 21 c und 21 d beim Aufsetzen des Steckers 27 in Verbindung kommt. In Reihe mit dieser Stromspule ist ein Halbleitergerät 40 geschaltet, das eine durch Einlegieren einer Indiumpille 41 in eine n-Germaniumscheibe 42 entstandene pn-Grenzschicht enthält. Die Germaniumscheibe hat die Aufgabe, in Verbindung mit der Hilfsspule 35 die Erregung der Lichtmaschine stark in der weiter unten näher beschriebenen Weise herabzusetzen, wenn der der Lichtmaschine entnommene Laststrom einen festgelegten Höchstwert zu überschreiten droht.The control device 20 contains an electromagnetic relay 30, its core 31 apart from one to the output voltage of the alternator to be regulated An auxiliary coil 32 can be connected via an ignition switch 33 35 carries with the sockets 25 and 26 via the cable cores 21 c and 21 d when putting on of the plug 27 comes into connection. In series with this current coil is a semiconductor device 40 switched, the one by alloying an indium pill 41 in an n-germanium disc 42 resulting pn boundary layer contains. The germanium disk has the task of in Connection with the auxiliary coil 35 the excitation of the alternator strong in the further in the manner described in more detail below, if the one removed from the alternator Load current threatens to exceed a specified maximum value.

Die Lichtmaschine enthält drei in bekannter Weise in Sternschaltung verbundene Wechselstromwicklungen 41, 42 und 43 und außerdem sechs Siliziumgleichrichter 44. Jeweils drei Gleichrichter sind mit ihren Zuleitungselektroden untereinander verbunden und an Masse angeschlossen. Die übrigen drei Gleichrichter, von denen jeder mit seiner Zuleitungselektrode an die Ableitungselektrode eines der anderen Gleichrichter und außerdem an eine der Wicklungen 41, 42, 43 angeschlossen ist, sind an ihren Ableitungselektroden untereinander verbunden und führen beim Betrieb der Lichtmaschine positives Potential. Sie sind an einen niederobmigen, nur etwa 1 .10-4 Ohm betragenden Steuerwiderstand45 angeschlossen; dieser führ zur Anschlußklemme 12.The alternator contains three star-connected in a known manner connected AC windings 41, 42 and 43 and also six silicon rectifiers 44. There are three rectifiers with their lead electrodes below one another connected and connected to ground. The remaining three rectifiers, one of which each with its lead electrode to the lead electrode of one of the others Rectifier and is also connected to one of the windings 41, 42, 43, are connected to one another at their lead electrodes and lead during operation the alternator positive potential. You are at a low objectionable one, just about 1 .10-4 Ohm control resistor45 connected; this leads to the terminal 12th

Für die Beschreibung der Wirkungsweise der Regeleinrichtung wird davon ausgegangen, daß die zum Antrieb der Lichtmaschine dienende, nicht dargestellte Brennkraftmaschine aus ihrem Stillstand heraus gestartet und dazu der Zündstromschalter 33 der Brennkraftmaschine in seine Schließstellung gebracht wird. Dadurch erhält die mit der Ankerwelle 11 umlaufende, in Fig. 2 bei 46 angedeutete Erregerwicklung der Lichtmaschine über die Kabelader 21 b und die Buchse 24 Strom. Das mit dem Anker umlaufende, von der Erregerwicklung 46 erzeugte Magnetfeld induziert dann mit zunehmender Antriebsdrehzahl ansteigende Wechselspannungen in den Wicklungen 41, 42 und 43. Sobald die an der gemeinsamen Pluselektrode der Gleichrichter 44 entstehende Gleichspannung der Lichtmaschine den Sollwert der Regeleinrichtung erreicht, fließt über die Spannungswicklung 32 ein solch starker Strom, daß das von ihm erzeugte Magnetfeld ausreicht, den am Anker 48 des Relais sitzenden, über das Eisengestell 49 des Relais mit Masse verbundenen Kontakt 50 entgegen der Rückstellkraft einer Feder 52 von seinem Gegenkontakt 51 abzuheben, der über die Kabelader 21a an die Steckerbuchse 23 angeschlossen ist. Sobald der Kontakt 50 von seinem Gegenkontakt 51 abhebt, kommt ein seither über diese Kontakte kurzgeschlossener Regelwiderstand 53 zur Wirkung, der mit der Erregerwicklung 46 in Reihe geschaltet und mit dieser zusammen an die Steckerbuchse 23 angeschlossen ist. Der Regelwiderstand 53 ist so hoch gewählt, daß der dann die Erregerwicklung 46 durchfließende Erregerstrom schnell absinkt und die Ausgangsspannung der Lichtmaschine nicht mehr auf dem seitherigen Wert gehalten werden kann, sondern geringfügig erniedrigt wird. Dann kann die Spannungsspule 32 die Kontakte 50 und 51 nicht mehr in ihrer Schließstellung halten. Diese berühren sich wieder und überbrücken den Regelwiderstand 53, so daß das beschriebene Spiel von neuem beginnen kann.For the description of the mode of operation of the control device, assumed that the one used to drive the alternator, not shown Internal combustion engine started from standstill and the ignition current switch 33 of the internal combustion engine is brought into its closed position. This gets the field winding which rotates with the armature shaft 11 and is indicated in FIG. 2 at 46 the alternator via the cable core 21 b and the socket 24 power. About the anchor rotating magnetic field generated by the excitation winding 46 is then induced with increasing AC voltages in windings 41, 42 and 43 increasing at the drive speed. As soon as the DC voltage generated at the common positive electrode of the rectifier 44 the alternator reaches the setpoint of the control device, flows through the voltage winding 32 such a strong current that the magnetic field generated by it is sufficient for the Armature 48 of the relay seated, connected to ground via the iron frame 49 of the relay Contact 50 against the restoring force of a spring 52 from its mating contact 51 to lift off, which is connected to the socket 23 via the cable core 21a. As soon as the contact 50 lifts from its mating contact 51, one comes over ever since these contacts short-circuited rheostat 53 to the effect that with the excitation winding 46 connected in series and connected to the socket 23 together with this is. The control resistor 53 is chosen so high that it then controls the excitation winding 46 flowing through the excitation current drops quickly and the output voltage of the alternator can no longer be kept at the previous value, but slightly lowered will. The voltage coil 32 can then no longer hold the contacts 50 and 51 in its Hold closed position. These touch each other again and bridge the rheostat 53, so that the game described can begin again.

Der Strombegrenzungsvorgang, der mit Hilfe des Steuerwiderstandes 45 des Germaniumhalbleiters 40 und der Hilfsspule 35 bewirkt werden soll, kommt folgendermaßen zustande: Der über den Steuerwiderstand 45 zur Anschlußklemme 12 fließende Laststrom J der Lichtmaschine erzeugt am Steuerwiderstand 45 eine Spannung. Sobald diese Spannung einen bei etwa 0,3 V liegenden, durch die Schleusenspannung des Germaniumhalbleiters festgelegten Mindestwert überschreitet, kann über diesen Halbleiter und die mit ihm in Reihe geschaltete Hilfsspule 35 ein Steuerstrom J1 fließen, der ein zusätzliches, die Wirkung der Spannungsspule 32 unterstützendes Magnetfeld liefert. Hierdurch tritt auch dann eine erhebliche Erniedrigung der Erregung an der Lichtmaschine ein, wenn die Ausgangsspannung der Lichtmaschine ihren Sollwert nicht mehr überschreitet, jedoch der Laststrom so stark angestiegen ist, daß der von ihm am Steuerwiderstand 45 erzeugte Spannungsabfall mehr als 0,3 V beträgt.The current limiting process, which is done with the help of the control resistor 45 of the germanium semiconductor 40 and the auxiliary coil 35 is to be effected, comes comes about as follows: The via the control resistor 45 to the terminal 12 The load current J flowing from the alternator generates a voltage at the control resistor 45. As soon as this voltage drops to about 0.3 V, through the lock voltage of the germanium semiconductor exceeds the specified minimum value, can use this Semiconductor and the auxiliary coil 35 connected in series with it, a control current J1 flow, which is an additional, the effect of the voltage coil 32 supporting Magnetic field supplies. This also results in a considerable decrease in arousal on the alternator when the output voltage of the alternator reaches its setpoint no longer exceeds, but the load current has risen so much that the voltage drop generated by him at the control resistor 45 is more than 0.3 V.

Während beim vorher beschriebenen Ausführungsbeispiel die Erregerwicklung 46 über den Zündschalter 33 aus der Batterie 15 auch dann mit Strom versorgt werden kann, wenn die Lichtmaschine stillsteht, ist bei dem zweiten, in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel die Anordnung so getroffen, daß die Lichtmaschine als selbsterregter Generator arbeitet. Soweit bei diesem Ausführungsbeispiel gleiche oder gleichwirkende Teile wie bei der Schaltung nach Fig. 2 verwendet sind, tragen diese die gleichen Bezugszeichen. Abweichend von dem Ausführungsbeispiel nach Fig.1 und 2 ist jedoch beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 die Spannungsspule 32 des Relais 30 unmittelbar an die Steckerbuchse 26 angeschlossen. Diese steht zwar ebenfalls mit dem Steuerwiderstand 45 in unmittelbarer Verbindung. Abweichend von der Schaltung nach Fig. 2 ist jedoch zwischen den Steuerwiderstand 45 und die Ausgangsklemme 12 der Lichtmaschine eine für den vollen Laststrom bemessene Siliziumdiode 70 eingeschaltet. Diese verhindert, daß sich bei stillstehender oder ungenügend erregter Lichtmaschine die Batterie 15 über die Erregerwicklung 46 bzw. die Spannungsspule 32 entladen kann. Darüber hinaus wird sichergestellt, daß das Arbeitsspiel der Kontakte 50 und 51 nur von der jeweiligen Höhe der Lichtmaschinenspannung abhängig ist, aber durch die Spannung der Batterie 15 nicht beeinflußt werden kann. Der besondere Vorteil dieser Schaltung besteht außerdem darin, daß sich die Lichtmaschine im Gegensatz zu der mit Fremderregung arbeitenden Lichtmaschine nach Fig. 2 im vorliegenden Falle selbsttätig auf eine niedrigere Spannung einregelt, wenn einer der Gleichrichter 44 beispielsweise durch Ablösen einer seiner Elektroden einen hohen Durchlaßwiderstand bekommt und dadurch die übrigen Gleichrichter der Gefahr der überlastung aussetzt. Durch den Anschluß der Spannungsspule 32 an die Kabelader 21 d erübrigt sich ferner die in Fig. 2 vorgesehene Steckerbuchse 24 samt der zugehörigen Kabelader 21b. Man kommt daher mit einem dreiadrigen Verbindungskabel zwischen der Regeleinrichtung und den Steckerbuchsen der Lichtmaschine aus.While in the previously described embodiment the excitation winding 46 can be supplied with power from the battery 15 via the ignition switch 33 even when the alternator is at a standstill, in the second embodiment shown in FIG. 3 the arrangement is such that the alternator is self-excited Generator works. Insofar as parts which are the same or have the same effect as in the circuit according to FIG. 2 are used in this exemplary embodiment, these have the same reference numerals. In contrast to the exemplary embodiment according to FIGS. 1 and 2, however, in the exemplary embodiment according to FIG. 3, the voltage coil 32 of the relay 30 is connected directly to the socket 26. This is also in direct connection with the control resistor 45. In contrast to the circuit according to FIG. 2, however, a silicon diode 70 dimensioned for the full load current is connected between the control resistor 45 and the output terminal 12 of the alternator. This prevents the battery 15 from being discharged via the excitation winding 46 or the voltage coil 32 when the alternator is at a standstill or is insufficiently excited. In addition, it is ensured that the working cycle of the contacts 50 and 51 is only dependent on the respective level of the alternator voltage, but cannot be influenced by the voltage of the battery 15. The particular advantage of this circuit also is that the alternator is in contrast to operating with external excitation alternator according to Fig. 2, adjusts in this case automatically to a lower voltage when one of the rectifier 44 receives, for example, by peeling off one of its electrodes a high state resistance and thereby exposing the other rectifiers to the risk of overload. By connecting the voltage coil 32 to the cable core 21d, there is also no need for the plug socket 24 provided in FIG. 2 together with the associated cable core 21b. A three-wire connection cable between the control device and the sockets of the alternator is therefore sufficient.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Lighting system for vehicles, especially motor vehicles, with a shunt-excited three-phase alternator, as well as with one connected to it several rectifiers connectable collector battery and with one based on the Tirrill principle working, housed in its own housing and spatially separated from the Alternator housing attachable high-speed voltage regulator, which has an electromagnetic, with its switching contacts directly or indirectly via an electronic amplifier by short-circuiting a regulating resistor in the generator's excitation circuit contains relay acting on the excitation current, which on its iron core except a voltage coil connected to the voltage to be regulated and an auxiliary coil which are connected in series with a semiconductor containing a p-n junction and is connected to a current limiting device, one with increasing Load current of the alternator supplies increasing voltage, characterized in that that to use a uniform voltage regulator for systems with alternators different power sizes besides the rectification of the alternator load current required rectifiers (44) and the current limiting device (45) as well the regulating resistor are housed inside the alternator housing (10) and that at least three cable connections are also provided on the alternator housing to which the voltage regulator can be connected via cables that are not connected to the alternator load current are flowed through.

2. Lighting system according to claim 1 with one in place of a reverse current switch in a connecting line from the alternator to one connected to it Battery lying rectifier, which only works in the direction of the charging current of the battery is current-permeable, characterized in that the rectifier (70) with a serving as a current limiting device, from the rectified load current of the alternator through which the resistor (45) is connected in series and that the voltage coil (32) together with one end of the auxiliary coil (35) or together with the end of the auxiliary coil (35) Series-connected semiconductor (40) to the connection point of the resistor (45) and the rectifier is connected. Publications considered: German U.S. Patent No. 754,567; German Auslegeschrift No. 1065 921; Swiss U.S. Patent No. 73157; U.S. Patent No. 1304,522; Electrotechnical magazine, 10/1955, p. 357; BBC special print 1010 / S, February 1954, "Voltage quick regulator", P. 6.