GS-Classic: Technik: Instrumente

Technik: Instrumente

Sie messen und zeigen das an, was uns meist zum Motoradfahren bringt - Geschwindigkeit!
Die Rede ist vom Tachometer und dem Drehzahlmesser, denen wir meist viel zu wenig Beachtung schenken. Eigentlich haben sie das nicht verdient, denn zumindest die älteren Bauformen sind feinmechanischen Wunderwerke.
Daneben gibt es auch oft Kraftstoffanzeigen, Voltmeter, Ölduckanzeigen usw., die nach einem anderen Prinzip arbeiten. Hier wird erklärt wie die "Uhren" funktionieren.

Wirbelstrom-Tachometer
Tachometer arbeiten nach dem elektrischen Wirbelstromprinzip. Durch eine biegsame Antriebswelle (1) wird ein Permanentmagnet (2) angetrieben. Er ist an seinen Farben Rot für Nordpol und Grün für Südpol zu erkennen. Der Magnet rotiert mit in einer ebenfalls drehbar gelagerten Aluminiumglocke oder -trommel (3). Nach der Lenzchen Regel induziert der rotierende Magnet in die Trommel Wirbelströme, die mit steigender Drehzahl stärker werden und die Trommel mitgeschleppen. Sie ist direkt mit dem Zeiger (4) des Instrumentes und einer Spiralfeder (5) gekoppelt. Je nach Drehzahl der Antriebswelle wird also die Spiralfeder mehr oder weniger aufgezogen und ergibt einen Zeigerausschlag, der z,B. der gefahrenen Geschwindigkeit proportional ist.

Dummerweise hängt hängt der Zeigerausschlag auch von der Aluminiumtrommel bzw. ihrer elektrischen Leitfähigkeit ab. Da Aluminium bei Wärme schlechter als bei Kälte leitet, kommt es bei hoher Temperatur zu geringerer und bei Kälte zu größerer Anzeige.
Um diese Einflüsse zu vermeiden, wird der Magnet mit einem Nickelstahlsegment verbunden. Durch die Eigenschaften des Nickels werden bei hohen Temperaturen weniger magnetische Ströme kurzgeschlossen als bei Kälte. So steht bei hoher Temperatur dem größeren elektrischen Widerstand der Aluminiumtrommel ein stärkeres Kraftlinienfeld des Magneten mit entsprechend mehr wirksamen Wirbelströmen ausgleichend gegenüber. Bei niedrigen Temperaturen wirkt der Temperaturausgleich umgekehrt.
Das Prinzip des Wirbelstrom-Tachometers wird bei klassischen Geschwindigkeits- und Drehzahlmessern gleichermaßen verwendet. Die Drehbewegung wird über mechanische Tachowellen direkt an einem Rad, am Getriebeausgang oder - im Falle von Drehzahlmessern - an den Nockenwellen abgegriffen.

Wegstreckenzähler
Geschwindigkeitsmesser werden meist mit Zählwerken für die zurückgelegte Wegstrecke des Kraftfahrzeuges kombiniert.
Dazu wird die Drehbewegung von der Antriebswelle über Zahnräder auf Rollenzählwerke (6) mit mehreren Ziffernrollen übertragen. Früher waren 5-stellige Zählwerke üblich, heute findet man fast ausschließlich 6-stellige, um Kilometerleistungen von über 100.000 anzeigen zu können.
Das Verhältnis der Zahnräder (z1/z2) ist entscheidend für die korrekte Messung und ist beispielsweise abhängig von der Radgröße sowie dem Übersetzungsverhältnis des Antriebs an den die Antriebswelle angeschlossen ist. Beim Austausch von Geschwindigkeitsmessern muss man daher das aufgedruckte Übersetzungsverhältnis beachten.

Kurzstreckenzähler
Mit einer Variante dieser Zählwerke kann man auch kürzere Wegstrecken messen, z.B. die Tages-Kilometerleistung. Hierzu wird ein zweites Zählwerk (7) im Verhältnis z2/z3 = 1 mit dem Gesamtwegstreckenzähler gekoppelt.
Der Kurzstreckenzähler ist meist 3 - 4-stellig und kann nach dem Ablesen durch ein separates Betätigungselement wieder auf Null zurückgestellt werden.

Moderne Geschwindigkeits- und Drehzahlmesser funktionieren fast ausschließlich elektronisch. An dem zu messenden, drehenden Element, also am Rad, dem Getriebausgang oder an den Nockenwellen befindet sich ein umlaufender Magnet. Daneben sind ein oder mehrere Reedkontakte angeordnet, die durch den Magneten zum Schalten angeregt werden. Die entstehenden Impulse wertet ein Schaltkreis im Instrument oder im Motor-Steuergerät aus und überträgt sie auf eine analoge bzw. digitale Anzeigeneinheit.

Kraftstoffanzeigen und Co.
Für einfachere Messaufgaben wird ein Drehspulinstrument verwendet. Hier wird Drehspule (1) sich zwischen den Schenkeln eines Hufeisenmagneten (2) gelagert.
Wird ein Gleichstrom an die Spule angelegt, bildet sich um die Spule ein Magnetfeld. Wegen der Wechselwirkung des Spulenfeldes und des Hufeisenmagneten kommt es zu einer Drehung, je nach Stromrichtung nach links oder rechts. An der Spulenwelle ist ein Zeiger (4) angeordnet. Der Drehwinkel der Spule und damit der Zeigerausschlag ist umso größer je höher die Stromstärke ist. Eine Spiralfeder (3) bringt das Instrument wieder in die Ruhestellung, wenn die Spannung abgeschaltet wird.
Typische Anwendungen sind Kraftstoffanzeigen, Voltmeter, Ölduckanzeigen usw.

Jetzt wissen wir, wie die Dinger funktionieren sollten. Wenn sie aber den Geist aufgeben und nicht ersetzt werden können, ist eine Reparatur die letzte Rettung.