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Dynamos für die Fahrradbeleuchtung

Version vom 30. Juli 2018, 08:11 Uhr von Bikegeissel (Diskussion | Beiträge) (→‎Nabendynamos: übersetzt)

Es ist ein schönes Gefühl, eine permanent installierte Beleuchtung an Fahrrad zu haben, die mit dem Umlegen eines Hebels funktioniert so wie man es auch vom Automobil kennt. Willkommen in der Welt des Fahrraddynamos (manchmal auch Lichtmaschine genannt).

Leute aus geburtenstarken Jahrgängen erinnern sich an klobige winselnde Apparate, die an der Seite des Reifens liefen. Das Licht flackerte und war bei geringen Geschwindigkeiten mager. Die Birnchen brannten durch, wenn man zu schnell fuhr und man wurde durch den Dynamo ausgebremst, wenn man ihn aktivierte. Und eines Tages funktionerten die Dinger plötzlich nicht mehr.

Moderne Dynamos sind diesen alten Geräten mechanisch und elektrisch weit überlegen. Sie produzieren die gleiche Stromstärke, jedoch erzeugen sie durch elektronische Ausgangssteuerung, durch erhebliche Fortschritte in der LED Technologie und Lampenoktik wesentlich besseres Licht bei allen Geschwindigkeiten - sogar wenn man anhält. Sogar wettbewerbsorientierte Ausdauerfahrradfahrer haben moderne Dynamos und LED Beleuchtung und fahren damit viele hundert Kilometer lange Wettbewerbe, die tage- und nächtelang andauern.


Vor- und Nachteile

Vorteile

Wartungsfrei und immer bereit! Du möchtest Deine abendliche Ausfahrt verlängern? Du bist auf reisen und kannst keine Akkus nachladen oder willst Dich nicht darum kümmern müssen? Du willst Dich nicht um neue Akkus oder Batterien kümmern müssen oder vergisst ständig Deine klemmbare Lampe einzupacken? Kein Problem!

Diebstahlsicher! Dynamos und deren Beleuchtungsanlagen sind fest am Fahrrad montiert währende Klemmlichter von jedem Passanten mitgenommen werden können. Falls notwendig können diebstahlsichere Befestigungen zur zusätzlichen Sicherung benutzt werden. Du brauchst Die Beleuchtung nicht zu demontieren und mitzunehmen, wenn Du Dein Fahrrad parkst.

Umweltschonend! Keine Batterieabfälle, keine giftigen Materialien.

Höhere elektrische Zuverlässigkeit! Die elektrischen Verbindungen am Dynamo sind normalerweise permanent. Betterielichter erleiden oft Probleme mit schlechten Verbindungen. Insbesondere davon betroffen sind Batteriekontakte oder externe Verkabelung, die häufig aus- und eingestöpselt werden.

Höhere mechanische Zuverlässigkeit! Viele Batterielichter sind vergleichsweise windige Konstruktionen, die oft nur durch kleine Plastiknasen zusammengehalten werden und an den Lenker geklemmt werden, so dass sie durch Hände oder Knie schnell aus der Position geschoben werden können. Oft verstellen sich diese Lampen schon beim Durchfahren eines Schlaglochs. Dynamolichtanlagen sind typischerweise stabiler.

Höhere Systemzuverlässigkeit! Der Häufigste Grund für den Ausfall von Batteriebeleuchtung ist ein Mangel an Batteriekapazität - entweder Wegwerfbatterien, die ausgelaugt sind, oder wiederaufladbare Akkus, die nicht (mehr) genügend geladen sind. Wiederaufladbare Akkus verlieren mit der Zeit an Kapazität und fallen oft überraschend für den Fahrer aus. Dynamos funktionieren einfach immer.

Nachteile

Schwieriger zu finden! Inzwischen sind Dynamos und zugehörige Lampen weniger verbreitet als Batterielichter. Durch die Änderungen des StVO 2016 sind Batterielichter unter bestimmten Voraussetzungen ebenfalls an Fahrrädern erlaubt. Daher muss man öfter zur Online-Bestellung greifen

Schwieriger zu montieren!. Seitenläuferdynamos und Rollendynamos (siehe unten) müssen ordentlich am Reifen ausgerichtet sein, um den Widerstand zu minimieren. Einen Nabendynamo muss man in ein Laufrad einspeichen. Lampen müssen festgeschraubt werden und die Verdrahtung sollte fachgerecht ausgeführt werden. Einige Geräte haben Schwierigkeiten mit Carbongabeln. Im allgemeinen kann man sagen, dass man ein wenig Mechaniker- und ein wenig Elektrikerfähigkeiten haben sollte. Wenn ein System allerdings einmal ordentlich installiert ist, gibt es wenige Probleme.

Widerstand! Das ist ein kleineres Problem, das oft überbewertet wird. Chris Juden, technischer Redakteur des "Cyclists Touring Club of Britain" hat angemerkt, dass moderne Dynamos einen Widerstand erzeugen, der einem Anstieg von etwa 3,8 Metern auf einem Kilometer (20 Fuß auf einer Meile) entspricht. Richtig gute Modelle entsprechen einem Anstieg von 1,15 Metern auf einem Kilometer (Sechs Fuß auf einer Meile). Jedoch mag das manchem weiterhin wichtig erscheinen. Ein unbeabsichtigter Test des Artikelautors Frank Krygowski zeigte, dass ein unbeabsichtig eingeschalteter Dynamo seine Durchschnittsgeschwindigkeit von 32 km/h auf 30 km/h reduziert hatte.

Kleinere maximale Leistung! Typische Dynamos haben eine Ausgangsleistung von drei Watt und manche Modelle leisten sogar sechs Watt. Batterielichter können bis zu 20 Watt verbrauchen. Jedoch sind moderne LEDs und sorgfältig verarbeitete Optiken bei einer Leistung von drei Watt für den Straßenbetrieb völlig ausreichend. Ein Mountainbiker wird jedoch mit Batterielichtern besser versorgt sein.

Geräusch! Seitenläuferdynamos können ein hörbares Winseln von sich geben, wo sie den reifen berühren. Die meisten anderen typen sind mehr oder weniger geräuschlos.

Durchrutschgefahr! Rollendynamos am Tretlagergehäuse montiert können durchrutschen, wenn Matsch die Reifenoberfläche bedeckt. Seitenläuferdynamos können bei starkem Regen oder Schnee durchrutschen, außer man montiert spezielle Antriebsrädchen. Nabendynamos sind immun gegen solche Probleme.

Schwierig von Fahrrad zu Fahrrad auszutauschen! Im allgemeinen benötigt man ein Dynamoset je Fahrrad, das man Nachts fahren möchte - zumindest für jedes Vorderrad.

Durchbrennende Birnchen, kein Licht wenn man stehen bleibt! Das ist ein Problem aus der (wörtlich) dunklen Vergangenheit. Moderne Lampen haben eine bessere elektrische Steuerung, ihre LEDs halten quasi ewig und eingebaute Kondensatoren lassen das Licht noch geraume Zeit leuchten, bevor es beim Anhalten ausgeht. Wenn Du keinen neuen dynamo kaufen möchtest, kannst Du Dir zumindest mit einer neuen Lampe weiterhelfen. Viele neue Lampen funktionieren auch einwandfrei mit der niedrigen Ausgangsleistung eines Sturmey-Archer Dynohubs.

Teuer! Ein moderner Dynamo kostet typischerweise etwa das doppelte eines batteriegestützten Systems mit vergleichbarer Lichtleistung.


Dynamo oder Batterie?

Dynamos sind bevorzugt für Fahrradfahrer, die nicht vorher absehen können wie lange eine Fahrt bei Dunkelheit dauern wird, die eine Radreise unternehmen oder auf andere Weise reisen und ein Fahrrad mitnehmen - zum Beispiel eine Zugreise unternehmen und ein Fahrrad am Zielort benutzen. Fahrradfahrer, die das Fahrrad zum Sport benutzen, können mit Batterielichtern besser ausgerüstet sein. Man hat jedoch herausgefunden, dass die Teilnehmer von Paris Brest Paris (ein Randonnée über 1200km), die Dynamobeleuchtung einsetzte, deutlich zufriedener mit ihrer Beleuchtung waren als Batterielichtnutzer. Mountainbiker werden wohl fast immer mit Batterieleuchtern besser bedient sein.

Funktionsweise

Ein Fahrraddynamo hat eine stationäre Drahtspule, die mit dem Vorderlicht und zumeist auch mit dem Rücklicht verbunden ist. Permanentmagnete rotieren im Inneren der Spule entweder durch eine Rolle, die den Reifen kontaktiert oder die Magnete sind mit den rotierenden Teilen einer Nabe verbunden. Wenn eine Magnetfeld sich in der Nähe eines elektrischen Leiters bewegt (zum Beispiel eine Drahtspule), wird elektrische Spannung im Draht (äquivalent zum Druck in einem Rohr) aufgebaut. Wenn der Draht an einem sorgfältig ausgewählten elektrischen Verbraucher angeschlossen wird (zum Beispiel eine Glühbirne), fließt Strom (äquivalent zum Durchfluss in einem Rohr) erzeugt und es wird Licht produziert (sehr stark vereinfachte Darstellung).

Je schneller die Rotation der Magnete erfolgt, desto mehr Leistung wird erbracht. In der Vergangenheit führt das bei sehr schneller Fahrt oft zu durchbrennenden Birnen. Heutzutage ist das Problem durch Fortschritte in der elektrsichen Regelungstechnik in den Systemen gelöst.

Dynamoarten

Es gibt drei bekannte Typen von Dynamos, die rotierende Magneten zur Stromerzeugung einsetzen. Jeder dieser Typen hat seine eigenen Vor- und Nachteile.

Seitenläuferdynamo

 

Dieser Typ war viele Jahre lang der gebräuchlichste. Die Form des Dynamos erinnert in etwa an eine Flasche und das Antriebsrad in etwa an die Form eines Kronkorkens. Daher wird dieser Typ im englischen auch "Bottle Generator" (Flaschandynamo) genannt. das Antriebsrad lehnt sich gegen die Seitenwand des Reifens. Manche Reifen haben eine extra geriffelte "Dynamospur". Das Rad treibt damit den Antriebsstrang des Dynamos an. Im Inneren treibt dieser Strang die Magnete an. Im Bild links sieht man einen modernen Busch & Müller Seitenläuferdynamo.

Vorteile
  • Die günstigste Variante
  • Oft findet man Gebrauchte zum Verschenken
  • Sie sind klein und leicht
  • Sie können sowohl am Vorder- als auch am Hinterrad montiert werden
  • Ausschalten benötigt nur des Wegschwingen des Antriebsrads vom Laufrad des Fahrrads
  • Im Ausgeschalteten Zustand (also Kontaktlos) kein Widerstand
Nachteile
  • Während der Benutzung (also im Kontakt zum Reifen) haben sie den höchsten Widerstand aller Typen.
  • Bei starkem Regen oder Schnee neigen sie zum Durchrutschen.
  • Sie produzieren Geräusche.
  • Bei sehr leichtgewichtigen Reifen kann es zu erhöhtem Reifenverschleiß kommen.
  • Um Widerstand und Verschleiß zu minimieren muss man den Dynamo und den Montagepunkt sorgfältig zum Laufrad ausrichten.
  • Wenn das Laufrad eine Acht hat, wird der Dynamo durchrutschen
  • Klemmvorrichtungen werden an Gabel oder Rahmen befestigt und sind für Carbon nicht ratsam.
  • Dynamo und Montageklemmen sind sichtbar und beeinflussen das Aussehen des Fahrrads.

Rollen- oder Tretlagerdynamos

 

Diese wenig gebräuchliche Einheit wurde üblicherweise zwischen Kurbeln und Hinterrad unterhalb des Fahrrads montiert. Die Rolle hat Kontakt mit der Mitte der Lauffläche und nicht den Seitenwänden des Reifens. Dieser Typus wird nicht mehr hergestellt und man findet Rollendynamos gelegentlich NOS oder wenig gebraucht.


Vorteile
  • Klein und sehr unauffällig
  • Eine etwas geschütztere Position, die insbesondere bei Falträdern wertvoll sein kann.
  • Im Abgeschwenkten Zustand kein Widerstand
  • Wenig Probleme mit Reifenverschleiß, weil nur die Lauffläche des Reifens genutzt wird.
  • Die große Rolle erzeugt etwas weniger Widerstand als die Rollen von Seitenläuferdynamos
  • Leiser als Seitenläuferdynamos


Nachteile
  • Höhere Tendenz zu Durchrutschen bei Matsch oder Schnee
  • Klebriger Asphalt sammelt sich an der Rolle und kann Vibrationen erzeugen
  • Rollen- und Lagerverschleiß werden durch Dreck beschleunigt.
  • Schwierig zu Aktivieren und Dekativieren, ohne vom Fahrrad abzusteigen
  • Montage kann bei geringen Platzverhältnissen um das Tretlagergehäuse herum schwierig sein.
  • Lässt sich nicht mit am Tretlagergehäuse montierten Fahrradständer kombinieren.

Nabendynamos

 

Dieser Typ ersetzt eine Nabe am Vorder- oder (eher selten) am Hinterrad. Man baut mit ihnen als Nabe ein Laufrad auf, wenn man nicht ein komplettes Laufrad mit Nabendynamo kauft. Die meisten Nabendynamos haben keine außenliegenden beweglichen Teile. es gibt wenige Modelle, die eine außenliegende Kupplung haben, mit denen man den Widerstand weiter reduzieren kann. Nabendynamos werden oft als die besten dynamos für das fahrrad eingeschätzt und haben in den letzten Jahren rapide an Marktanteilen gewonnen. Insbesondere beliebt sind sie an Transporträdern europäischer Hersteller, da es vermieden wird, dass man das Laufrad (neu) aufbauen muss.

Der ursprünglich erste Nabendynamo war der Dynohub von Sturmey-Archer, der von 1936 bis 1984 hergestellt wurde. Sturmey-Archer (inzwischen nicht mehr britisch sondern taiwanesisch) hat im Jahr 2010 ein neues Modell an den Markt gebracht. Im Artikel Dynohubs findet man mehr Informationen über diese Modelle.

Die schicksten und teuersten Nabendynamos werden vom deutschen Hersteller Busch & Müller vertrieben. Ihre spezielle Eigenschaft ist der Schutz vor Kondensation und Feuchtigkeit im Inneren des Dynamos. Die Modelle werden für verschiedenste Einbauweiten und Reifengrößen hergestellt.

Vorteile
  • Es sind die effizientesten und zuverlässigsten Fahrraddynamos, die am wenisgten Widerstand haben, wenn man sie aktiviert.
  • Kein Durchrutschen möglich
  • Sehr unauffällig und daher geringe Diebstahlwahrscheinlichkeit.
  • Lässt sich am leichtesten von Fahrrad zu Fahrrad mitnehmen, wenn die Laufradgrößen gleich bleiben.
Nachteile;
  • Der teuerste Typ, insbesondere als Ersatzteil.
  • Man muss ein Laufrad um den Dynamo herum aufbauen, was die meisten Fahrradfahrer nur einer Fahrradwerkstatt überlassen.
  • Minimaler Widerstand auch wenn er ausgeschaltet ist - das ist allerdings fast vernachlässigbar bei den meisten Modellen.
  • Anders als bei anderen Typen, benötigen kleine Laufräder spezielle Modelle, weil sich die Drehgeschwindigkeit bei kleinen Laufrädern deutlich erhöht. (Die Geschwindigkeit der Lauffläche ist nicht durch die Laufradgröße beeinflusst, daher ist das bei Seitenläufer- oder Rollendynamos kein Thema.)
  • Manche Nabendynamos erzeugen eine sehr leichte Vibration am Lenker bei bestimmten Geschwindigkeiten.
  • Bei sehr langsamer Gehgeschwindigkeit können die Leuchten flackern. Evtl. ist das sogar ein Vorteil, weil so mehr Aufmerksamkeit produziert wird als bei konstantem Licht.

Montage und Verkabelung von Dynamos

As noted above, installation of any generator and its headlight requires more mechanical skill than installing a clamp-on battery light. A bit of electrical knowledge is handy as well. Here are some tips and considerations.

Mounts must be very solid for bottle and roller units. Loctite or other thread-lockers are a good idea. Bottle units should mount in front of, not behind, the fork blade or chainstay for insurance against jamming in the spokes.

Bottle units come in right- or left-side versions. Proper choice ensures the unit swings properly into contact with the tire and/or doesn't cause excess drag.

Double-wire all generators. Electricity always requires a conductive path (a wire) to the light, and a return path to the generator to complete the circuit. Many old bottle generators used the metal of the bike frame as the return path, with a pointed screw digging through the paint to bite into the metal bike frame. This was a frequent source of trouble. It’s much better to run two wires, one being the “hot” and the other the “ground.” (Hub generators come with double wires.) two-conductor zip cord works fine for generator wires. A carbon-fiber fork or frame does not conduct electricity, and so double wiring is absolutely necessary.

Don’t mix up the two wires! Some folks have double-wired as above, but connected the “hot” wire to ground. Everything will look fine, but you'll get no light! Pay careful attention to the two different colors of your wires, and to where each is connected.


Control your wires. Straighten them before installing them - no kinks or bends - and run them in a neat line, perhaps along the back edge of the fork, or following the brake or shift cables. Use zip ties to keep them tight to the frame, or to tie them to the cable housings. Leave just enough slack at the proper place to let the forks pivot. The illustration below shows wiring of a Shimano generator.

 

Hub generators need a switch. Since the magnets are always rotating with the hub, it’s normal for hub generator headlights to have an on-off switch. If you wish to use a non-switched headlight, your choices are to either add a switch to the circuit or to always ride with the light on - a Daytime Running Light. Bottles and rollers don’t need a switch.

Bottles and rollers need careful alignment. Roller generators must be accurately parallel to the bike wheel, but this is often guaranteed by the bike frame and generator mount. The axis of rotation of a bottle generator must intersect the axis of rotation of the bike wheel. This requires careful alignment.

Also, the roller must not run on a portion of the tire sidewall that has lumps, such as molded-in letters. Some tires feature “generator [or dynamo] tracks” on their sidewalls, smooth tracks except for a fine file thread. A few bottle generators have rubber rollers that can run on a rim’s braking surface. These are very quiet and less prone to slip.

Additional connections. A generator may also be used to charge a lamp for night-time use when bicycle camping, or a cell-hone or GPS unit -- more about this is in our article Riding with RidewthGPS.

What about carbon fiber? The popularity of plastic bikes has especially complicated the fitting of bottle generators. Clamping to carbon fiber forks or seatstays is seldom recommended. Custom brackets may be needed, if indeed the project is possible. Hub generators avoid this problem; and as a general rule, if you can afford a carbon fiber frame, you can afford a hub generator!

Think about your headlight position. Headlights on handlebars are quite popular, but there are better choices. Mounting a headlight at about 25" to 30" above the ground - at the fork crown or on a front rack - allows the beam to skim the road much like a car’s headlight beam. Potholes show up better as dark spots, rocks and bumps show up brightly, and there’s less glare in your eyes when it rains or snows. There’s also less wire to accidentally snag, less interference with handlebar bags or a rain cape, and more room on your handlebars for your cyclometer, GPS, compass and Mickey Mouse bell! Some headlights have better beam patterns than others, so also see our article on headlight choices.

On lights and optics

Bicycle lighting has come a long way as bulb design has improved. Into the 1970s, bike lights - whether generator or battery powered - used plain incandescent bulbs, which were never very bright and got dimmer over time. Those lights were marginal at best, perhaps really adequate only as “being seen” lights for use in well-lit city streets.

Halogen bulbs came on the scene in the late 1970s. They were much brighter than competing incandescent bulbs and did not dim over time. Simultaneously, it became possible to buy bike headlamps with optics that directed the light properly onto the road, similar to motor vehicle headlights. Since light was not wasted into the trees overhead, one could spot potholes and road debris. Cyclists were also more visible to motorists.

In the 1980s, the first LED taillights appeared. These red “blinkies” were much more energy efficient than even halogen bulbs, allowing small batteries to last a full season. Their rapid blinking soon became the common signal that a bike was on the road. But bright LEDs were available only in red.

In the 2000s, a Nobel-Prize-winning development allowed powerful white LEDs. Since then, white LED efficiency has been soaring year by year, producing ever more light from a given amount of electricity. It’s now possible for a battery powered bike light to shine as bright as a car’s high beam headlight. Even generator lights can now be literally blinding.

In the U.S., bike lights are almost totally unregulated, with only a vague minimum standard (“visible at 500 feet”). It’s technically legal to own a light so bright it blinds oncoming motorists, and is even worse for oncoming cyclists on multi-user paths. Germany, however, has long recognized the benefits of proper optical design. By contrast, the German StVZO standard specifies minimum light levels at different positions within a headlight beam, and a maximum brightness above the “cutoff” to prevent blinding others. The world’s best road bike headlights are those that meet the StVZO standard, whether the lights are generator or battery powered.

The benefits are perhaps greatest for generator lights. The efficiency of modern white LEDs and the efficiency of StVZO headlight beams allow luxurious road illumination when powered by a modern generator. And as LED technology improves even more, this situation will get even better!

TEST YOUR LIGHTS!

One final tip: Some overconfident cyclists venture out at night with only flea-sized lights or none at all. On the other hand, some cyclists fear night riding, and compensate with huge arrays of blinding lights and distracting strobes. How to tell what’s really reasonable?

Perhaps the best way is to enlist the help of friends! Take your bike to your usual night-riding environment, whether city, suburb or country. Have a friend ride your bike while you observe, first as a pedestrian then by driving past in a car. Be sure to check from various angles and directions. This will tell you whether your lights (and don’t forget reflectors!) are making you sufficiently visible.

Then trade the favor with your friend. You'll be glad you did!

Siehe auch

Quelle

Dieser Artikel basiert auf dem Artikel Generators for bicycle lighting von der Website Sheldon Browns. Originalautoren des Artikels sind Frank Krygowski und John Allen.

 

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