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Erstellt, am 25.03.2006
Letzte Änderung, am 19.03.2013



Wie kann man die Beleuchtung an alten Motorrädern verbessern?


Wenn man elektrische Anlagen alter Fahrzeuge restauriert, hat man bekanntlich auch die Qual der Wahl, möglichst original oder besser doch alltagstauglich? Gerade bei Motorrädern ist eine gute Beleuchtung von großer Bedeutung, vor allem bei Dunkelheit sind einspurige Kfz auch schwerer erkennbar als mehrspurige. Außerdem können schon kleine Hindernisse wegen schlechter Sicht, zu großen Gefahren für Motorradfahrer werden. Deshalb versuche ich diese Entscheidungen zu erleichtern und auch technisch zu begründen. Elektrotechnische und physikalische Grundkenntnisse sollten vorhanden sein, um diese Literatur zu verstehen und eigenes Fachwissen zu erweitern. Ich freue mich immer über kritische und ergänzende Hinweise, oder Vorschläge zur besseren allgemeinen Verständlichkeit von technischen Abhandlungen, falls etwas unverständlich formuliert wurde. Je mehr Feedback auf diese Weise zurückkommt, um so besser kann ich das bei späteren Änderungen in die Texte einbinden.

Alle, denen diese Informationen hilfreich waren, können sich hier mit einem Trinkgeld für den Fortbestand, künftige Erweiterungen und Aktualisierung meiner Webseite erkenntlich zeigen.

Im Vergleich zu besonders zeit und kostenintensiven Wiederbelebungen von klassischen Maschinen, ist die zeitgemäße Optimierung von Magnetzündergeneratoren eine wirklich einfache Übung. Auch das erforderliche Material in Form von Kupferlackdrähten und neuen Anschlußkabeln, kann man sehr kostengünstig erwerben!

Optimierter Bosch Generator 

Es wäre heute auch nicht mehr ganz einfach 30 bis 60 Jahre alte und vor allem passende Originalspulen in guter Qualität zu beschaffen, oder gar technisch bessere Ersatzteile zu kaufen. Es kommt auch darauf an, ob ein wiederbelebtes Fahrzeug alltagstauglich genutzt werden soll, oder nur als Ausstellungsstück auf Messen oder in Museen dienen muss. Vielen ist es wiederum wichtig, dass Abweichungen vom Originalzustand möglichst gering und nicht sofort erkennbar sind. Ich empfehle deshalb auch im Zusammenhang mit Reparaturarbeiten eher technisch bessere Lösung vorzuziehen, auch wenn manche Originalheimer nicht sofort 100% davon überzeugt sind. Gute Verbesserungen lassen sich mit handwerklichem Geschick und kostengünstigen Materialaufwand ohnehin von außen beinahe unsichtbar realisieren. Viele Magnetzündergeneratoren wurden früher mit mehreren voneinander unabhängigen Generatorspulen für Beleuchtung, Zündanlage, Bremslicht, Rücklicht, Batterieladung und Blinkanlage als kompakte Einheit produziert. Solche Anlagen waren kostengünstig und auch leicht vom Gewicht, deshalb wurden sie an Motorfahrrädern, Leichtkrafträdern und kleineren Einzylinder Motorrädern eingesetzt. Auch heute finden wir diese Technik in weiterentwickelter wartungsfreier Form, als kontaktlose CDI Zündanlagen und mit elektronischen Limaregler an modernen Rollern und Kleinkrafträdern. Wegen steigendem Sicherheitsbewußtsein und weil die Ersatzteilversorgung mit 6 Volt Glühlampen in brauchbarer Qualität auch immer schwieriger wird, erreichen mich häufig Fragen wegen 12 Volt Umrüstungen. Viele glauben in diesem Zusammenhang zu unrecht dass ein originalnaher Umbau schwierig sei, manche denken dabei sofort an neue 12 Volt LIMAS, welche dann möglicherweise vom Baumaß nicht passen?. Andere glauben wiederum dass die Leitungsquerschnitte für 12 Volt dicker sein müssen, wo naturgemäß auch das Gegenteil der Fall ist. Deshalb haben viele Klassikschrauber noch großen Respekt vor Umrüstungen ihrer betagten Fahrzeuge und fahren wissentlich mit schwerwiegenden elektrotechnischen Problemen auf öffentlichen Straßen. Viele Alteisengurus welche mit rostigen Brocken gutes Geld verdienen, predigen wiederum gebetsmühlenartig: Du solltest alles Original behalten und immer originalgetreu herrichten, sonst kann Dein Fahrzeug als Replikat, oder Kopie bewertet werden und verliert stark an Wert! Solche Empfehlungen hätten für wirklich seltene und vor allem hochwertige Museumstücke durchaus ihre Berechtigung, aber auf öffentlichen Straßen ist die Verkehrssicherheit viel wichtiger, als absolute Originalität, welche dafür schlecht oder gar nicht funktioniert.

Für 12 Volt Betriebsspannung reichen die alten Kabel einer 6 Volt Installation immer, solange sie nicht verrottet oder beschädigt sind. Für 6 Volt werden aufgrund höherer Ströme, dickere Leitungsquerschnitte und technisch einwandfreie Leitungsverbindungen benötigt. Je höher die Spannung desto kleiner wird der Strom (Ohmsches Gesetz), bei doppelter Betriebsspannung fließen folglich nur die halbe Ströme. Für alte Motorräder mit Magnetzündergeneratoren ist es nicht immer einfach eine passende jüngere Lima zu finden, weil auch Drehrichtung und der Kegelkonus auf der Kurbelwelle stimmen muß. Noch schwieriger wird das ganze bei gebläsegekühlten Motoren, dafür waren früher meistens die Spulen sehr einfach zu demontieren, welche man mit kleinem Kostenaufwand selber umwickeln kann. Der oben abgebildete optimierte Magnetzündergenerator entsand aus diesem Typ, mit 6 Volt 17 und 10 Watt Generatorleistung.

6Volt17_10Watt 

Aufgrund eines schwächer magnetisierten abgelagerten Polrades, war die mögliche werksseitige Generatorleistung an 6 Volt Glühlampen nicht mehr ausreichend. Bei schlechten Sichtverhältnissen, taugen schwache 6 Volt 15 Watt Scheinwerfer (auch wenn sie so recht und schlecht funktionieren) nicht wirklich für zeitgemäße Verkehrssicherheit. Mit nur 5,5 Volt bei 5000 Upm wegen schwachen Magneten im Polrad, erkennt man damit kaum noch die Fahrbahn und setzt fahrlässig seine Gesundheit aufs Spiel. Gelegentlich trifft man auch junge Mopedfahrer, welche bei Dämmerung und manchmal sogar bei völliger Dunkelheit (mangels passender Ersatzglühlampen) völlig unbeleuchtet unterwegs sind und sich mit derartigem Fehlverhalten in extrem hohe Unfallgefahr begeben! Alte 6 Volt Magnetzündergeneratoren arbeiten wie Fahrradynamos und regeln ihre Betriebsspannung nur mit der Nennlast vom Fahrlicht. Nur wenn die Magneten im Polrad optimal magnetisiert sind und die Lichtspule bei Höchstdrehzahl keine kritische Überspannung an den Lampen verursacht, funktionieren solche Systeme. Ermüden die Magneten über die Jahrzehnte, wird auch bei Höchstdrehzahl die nötige Betriebsspannung  an den Lampen nicht mehr erreicht, weil dann der Generatorstrom zu niedrig ist. Der optimierte Bosch 12 Volt 41/17 Watt Stator vom ersten Bild, erreicht mit beiden parallelgeschalteten Generatorspulen und 6 Volt 19-5/10 Watt Polrad eine stolze Summenleistung von 12 Volt 55 Watt bei 5000 Upm Motordrehzahl.

Manche Magnetzündergeneratoren der 80er Jahre in Sternform könnten sogar über 100 Watt leisten wenn man ihre Spulen zeitgemäß optimiert, 12 Volt 25 bis 35 Watt Scheinwerfer lassen sich sogar mit einigen kleinen Magnetzündergeneratoren versorgen, ohne deren Generatorwicklungen zu verändern und können auch die Verkehrssicherheit verbessern! 12 Volt KFZ Lampen aus laufender Produktion kann man überall erwerben, veraltete 6 Volt Lampen findet man stattdessen kaum noch beim Zweiradhändler und die Qualität der in einschlägigen Shops noch angebotenen 6 Volt Leuchtmittel, wird auch ständig schlechter. Sogar an echten Klassikern wie beispielsweise Victoria Vicky aus den 50er Jahren, kann man 6 Volt 17 Watt Magnetzündergeneratoren von Bosch, für überdurchschnittlich hohe Generatorleistungen trimmen.

"Victoria Vicky mit 12 Volt 35 Watt Scheinwerfer"

Betagte Klein und Leichtkrafträder wurden überwiegend mit 6 Volt 35 Watt Biluxscheinwerfern ausgerüstet, deren hohe Ströme (bis zu 6 Ampere) verursachen leider erhebliche thermische Verluste an Leitungen, Schaltern, Steckverbindern. Das bewirkt wiederum, dass derart niederohmige Lampen bei tiefen Drehzahlen nur noch glimmen. Bei hohen Drehzahlen erhitzen sich elektrische Verbindungsstellen, verschleißen frühzeitig und erhöhen so die Übergangswiderstände noch stärker. An 12 Volt Leuchtmitteln mit gleicher Leistung fließt nur der halbe Strom, Leitungen und Kontakte werden geschont und altern nicht so schnell, denn die thermische Verlustleistung beträgt bei halbem Strom  nur 25%! In diesem Fall bleibt auch mehr Energie für die Beleuchtung am Moped übrig, was ich mit einfachen Lichtspulenumbau dieses 6 Volt 40 Watt Magnetzündergenerators von Ducati, nachweisen kann. Eine gute Lichtspule sollte bis zum Rand des Spulenkörpers mit möglich dicken Kupferlackdraht bewickelt sein, um deren inneren Verluste sehr niedrig zu halten. Auf dieser 6 Volt 40 Watt Ducati Lichtspule wurde werksseitig nur mit 3 Wicklungslagen 0,95mm Kupferlackdraht verlegt, was außer der Kupferersparnis nicht wirklich vernünftig war. Ich verlegte deshalb 5 Wicklungslagen mit gleich dickem Kupferlackdraht und führte mit beiden Lichtspulen vergleichende Messungen am Lima Prüfantrieb durch.

Obwohl die Gesamtwindungszahl der umgewickelten Lichtspule nur um 69% erhöht wurde, können wir uns an einer leistungsstärkeren 12 Volt 45 Watt Lampe schon bei moderaten 1000 Upm (im Verhältnis zur alten 6 Volt 40 Watt Lampe), um gut 15% höhere Betriebsspannung am Glühfaden erfreuen. Die nutzbare elektrische Leistung ist in diesem Fall sogar um ca. 43% höher, dabei habe ich die Leitungsverluste am Kabelbaum des Fahrzeuges bei meinen Aufzeichnungen gar nicht nachgebildet, dort würden an der 6 Volt 40 Watt Lampe auch noch satte 8 Watt zusätzlich bei Höchstdrehzahl verheizt, falls der Leitungswiderstand 0,2 Ohm betragen würde. An der stärkeren 12 Volt 45 Watt Lampe schlagen dank kleinerer Ströme die Leitungsverluste nur mit 3 Watt zu Buche, also gewinnen wir weitere 5 Watt für das Fahrlicht. Nützen wir eine handelsübliche 12 Volt 35 Watt Scheinwerferlampe und einen zeitgemäßen AC/DC Spannungs/Laderegler, wird die erwünschte Betriebsspannung für das Fahrlicht schon viel früher erreicht. In diesem Fall liegen bei 4000 Upm schon 12,32 Volt am Glühfaden der Scheinwerferlampe an und gleichzeitig fließen auch noch 370 mA Ladestrom, zu einem 12 Volt Akku für elektrische Verbraucher wie Bremslicht, Blinker und Hupe.

Permanente 6 Volt Gleichstromverbraucher wie Rücklicht und Instrumentenbeleuchtung, überfordern an alten Mopeds deren kleine Bordakkus im Stadtverkehr, weil bei tiefen Motordrehzahlen der Ladestrom nicht reicht oder gar nicht vorhanden ist. Die bescheidene elektrische Energie aus 6 Volt 1 Ah NiCd Akkus wird schnell verbraucht, dann bricht auch die Stromversorgung  unerwartet zusammen, wenn man die Blinker länger betätigt. Deshalb ist es bei hellem Tageslicht sogar lebensgefährlich, wenn man  auf stromhungrige und sehr träge ansprechende "6 Volt 21 Watt" Fartrichtungsanzeiger aus den 70er Jahren vertraut? Als diese Fahrzeuge produziert wurden, dachte noch niemand an "Licht bei Tag" fahren, solche Probleme waren damals nicht im heutigen Umfang vorhersehbar! Mit ultrahellen Leuchtdioden und zeitgemäßer Optimierung auf 12 Volt Betriebsspannung könnte man solchen Ärger zufriedenstellend vorbeugen und die Verkehrssicherheit erheblich verbessern, auch wenn es laut STVO Gesetzestext nicht ganz legal ist.

An zahlreichen einspurigen Fahrzeugen der 60er bis 70er Jahre ist die Lichtausbeute bei niedrigen Drehzahlen ohnehin sehr schlecht. Falls sich an ungeregelten Magnetzündergeneratoren auch die Feldstärke der Magneten im Polrad über die vielen Jahre verringerte, kann man bei tiefen bis mittleren Drehzahlen, erzwungene selektive Reihenresonanz der Lichtspule nützen. Das bewirkt eine Generator-Leistungsunterstützung ähnlich wie Turboaufladung, am stärksten merkt man diesen Effekt bei Generatoren mit hohen Leerlaufspannungen. Bei Verwendung von 12 Volt 60/55 Watt H4 Halogenlampen ist diese Eigenschaft am stärkeren Fernlichtfaden sehr nützlich. Dieser einfache Trick funktioniert aber nicht in Verbindung mit thyristorgesteuerten Spannungsbegrenzern, solche Geräte würden möglicherweise sogar zerstört. Dafür kann man (entgegen allgemeinen Schulwissen) auch preiswerte Elkos (gepolte Kondensatoren) mit niedrigen ESR verwenden, um aber Elkos in Wechselstromkreisen nicht zu zerstören, müssen sie ausreichend Spannungs (ca. 20 fache Nennspannung) und Wellenstromfest sein. 

Gepolte Kondensatoren (Elkos) bilden in richtiger Spannungsrichtung eine elektrisch sperrende Oxidschicht auf der Anodenoberfläche, in Gegenpolrichtung hat diese Oxidschicht halbleitende Eigenschaften. Wird die Polarität umgekehrt, so kann, wenn die Falschpolspannung über einen Schwellenwert hinausgeht, ein Strom fließen. Dann bildet sich die Oxidschicht zurück und es kann zu Durchschlägen durch das Oxid kommen. Überschreitungen der zulässigen Umpol oder Falschpolspannung, führen zum Kurzschluss und somit zur Zerstörung des Elkos. Die Höhe der maximal zulässigen Falschpolspannung hängt unter anderem vom Aufbau und der Spannungsfestigkeit des jeweiligen Elektrolytkondensators ab, es werden deshalb Elkos für hohe Betriebsspannungen benötigt. 

Ungepolte Kondensatoren mit vergleichbarer Kapazität sind vielfach größer und vor allem sehr teuer.

Die Lebenserwartung von kostengünstigen Elkos im Wechselstromkreis (selstvertändlich nur in Reihenschaltung mit Strombegrenzung) kann möglicherweise unter 1000 Betriebsstunden liegen, was aber für alte Mopeds oder Motorräder sehr lange reicht!