Dieser Artikel ist aus dem Slotracing Magazin Speed 2012 geschrieben von Ralf Hahn

Motortuning

Warum sollte man Änderungen an einem Motor vornehmen, was verspricht man sich vom Tuning?
Die unmittelbare Antwort ist im Allgemeinen LEISTUNG! So einfach ist es dann doch nicht. Was benötige ich, um ein Rennen erfolgreich zu beenden?
Ein gut kontrollierbares schnelles Auto, Nerven und ein wenig Glück. Aber wie wird das Auto gut fahrbar in Bezug auf den Motor? Der Motor soll dynamisch fahrbar sein und feinfühlig auf Reglerbewegungen des Fahrers reagieren.
Um das zu erreichen, wähle ich die größte Übersetzung, die die Bahn erlaubt, was bedeutet, dass der Motor am Ende der längsten Geraden voll ausdreht. An diesem Punkt setzen wir beim Tuning an, denn um den Motor im oberen Drehzahlband zu fahren, muss er natürlich so hoch wie möglich ausdrehen. Die Optimierung in die andere Richtung des Tunings, nämlich in Richtung eines möglichst starken Drehmoments, verbessert die Fahrbarkeit des Wagens nicht und wird bei mir nur für Langstreckenrennen wegen der höheren Haltbarkeit erwogen.
Ein weiterer nicht unwichtiger Punkt beim Tuning ist die Verbesserung der Standfestigkeit, denn mehr Leistung erhöht auch das Ausfallrisiko – als bekanntestes Beispiel gilt hier die Formel 1.


Tuning am Beispiel des Super 16D von ProSlot laut
Reglement des NORDOSTCUP

Im Reglement sind folgende erlaubte Änderungen aufgeführt:

  1. Freie Kohlenwahl, Anbringen von Shuntkabeln erlaubt.
  2. Die Kohlefedern sowie dazu passende Hütchen („spring posts“) sind freigestellt.
  3. Die Beschläge (Kohleführungsschächte) müssen die Originalen sein, sie dürfen zwar ausgerichtet und fixiert, aber nicht ausgetauscht werden.
  4. Ausrichtung und Verklebung der Magnete sind erlaubt. Die Magnete dürfen jedoch nicht durch Hinterfütterung oder besonders dicken Klebeauftrag usw. näher an den Anker gesetzt werden, als werksseitig vorgesehen;
    Mindestdurchmesser Kern: 14,2 mm.
  5. Einbau eines Kugellagers auf der Ritzelseite ist erlaubt (Festkleben oder Anlöten zulässig)
  6. Festkleben des Gleitlagers im Motorkopf ist erlaubt.
  7. Der Kollektor darf abgedreht werden, der Anker darf nach  gewuchtet werden.
  8. Der Motorkopf („Endbell“) sowie das Gehäuse dürfen nicht bearbeitet, erleichtert usw. werden.

Der Super 16D von ProSlot dreht unbearbeitet ca. 50.000 Umdrehungen pro Minute. Die Stromaufnahme liegt bei 12 Volt bei 1 Ampere im Leerlauf.

Der Motor wird sorgfältig zerlegt. Alle nicht benötigten Einzelteile werden in eine Dose getan, damit sie nicht verloren gehen. Fangen wir mit dem Motorkopf an.

Beim Blick auf die Beschläge stellt man fest, dass sie nicht sorgfältig ausgerichtet wurden. In diesem abgebildeten Beispiel sieht sogar extremes Schrägstehen des Beschlages. Mit einem Kohleführungsstab (Brush hood alignment tool) ist das Richten der Beschläge einfach. Damit die Kohlen auf die Achse ausgerichtet werden, lockert man die Schrauben an den Beschlägen, steckt den Stab durch, steckt den Motorkopf auf das Gehäuse und eine Achse (ein 2mm Stahldraht tut’s auch) an Stelle des Ankers in den Motor. Dadurch fixiert man den Kohleführungsstab mittig und kann die Beschläge zentriert festschrauben. Der ambitionierte Bastler hat einen Kern (Ø .560“ bearing installation tool), den er dafür einsetzen kann. Ohne Hilfsmittel muss man eben mit Augenmaß arbeiten. Dann nimmt man die Kohlen nach dem Einlaufen noch einmal heraus und prüft, wie die Kohlen am Kollektor anliegen und stellt die Beschläge gegebenenfalls nach. Leider sind die Beschläge manchmal so schlecht geformt, dass die Kohlen so viel Spiel haben, dass sie klappern. Da hilft nur Feinarbeit mit einer Spitzzange. Es ist so nicht wichtig, dass die Beschläge absolut rechtwinklig und gleichmäßig geformt sind. Wichtig ist, dass die Kohlen kein seitliches Spiel haben und dadurch ungleichmäßig einlaufen. Als Nächstes klebt man das Kopflager ein. Der Motorkopf und das Bronzelager müssen fettfrei sein, das ist bei einem neuen Motor kein Problem, sonst hilft Waschbenzin. Man rührt einen Tropfen 2-Komponentenkleber an und zieht einen Klebefaden um das Lager. Dann wird es wieder in den Kopf gedrückt und fertig. Wichtig! Nicht zu viel Kleber nehmen, hier ist weniger mehr! Jetzt stecken wir Gehäuse, Anker und Motorkopf zusammen und sehen uns die Lage des Ankers genau an. In der Regel sind die Magnete so weit vorn (zum Gehäuselager) eingeklebt, dass der Anker permanent gegen das Lager drückt. Beim Gleitlager ist dies unproblematisch, ein Kugellager nimmt bei dieser axialen Dauerbelastung Schaden.Deswegen lösen wir die Magnete und kleben sie versetzt wieder ein.
Achtung! Achtet darauf, welcher Magnet auf welcher Seite eingeklebt ist! Der weiß markierte Magnet gehört immer auf die Achsseite, erkennbar am Gehäuseausschnitt. Werksseitig sind die Magnete mit Sekundenkleber oder Ähnlichem eingeklebt. Dadurch lösen sie sich leicht durch Erhitzen des Gehäuses. Dazu kann zum Beispiel ein Lötkolben verwendet werden. Man kann mit leichten Schlägen und Abheben der Magnete vom Gehäuse nachhelfen, aber Vorsicht! Das Gehäuse verbiegt schnell und die Magnete sind spröde, dadurch platzt schnell Material ab. Sind die Magnete gelöst, werden sie und das Gehäuse vom Kleber gereinigt. Dafür benutze ich Messer, Schlüsselfeile und Sandpapier. Wie soll jetzt die optimale Position der Magnete gefunden werden? Dadurch, dass die Magnete durch Haken in ihrer Position gehalten werden, lässt es sich leicht feststellen. Die Magnete werden wieder in das Gehäuse gesteckt. Am Anker werden mindestens die Teflonscheiben von der Achse entfernt, um dem Anker mehr Spiel im Setup zu gewähren. Dann wird der Motor mit Anker zusammengebaut. Der Motorkopf wird mit 2 Schrauben fixiert. Schiebt man jetzt die Magnete in Richtung Motorkopf, stellt man fest, dass der Anker immer noch so weit nach vorn rutscht, dass die Kohlen nicht vollständig am Kollektor anliegen können.
Hier muss ich auf ein Problem im Reglement (Punkt 8) hinweisen, welches noch zu klären ist. Um die Magnete weit genug zurück schieben zu können, müssen die Abstandhalter vom Motorkopf verkürzt oder entfernt werden. Nur dadurch kann die axiale Kraft auf das einzubauende Kugellager verhindert werden.
Diese kleinen Plättchen können 3 Zehntel gekürzt werden, bei mir werden sie mit einem Teppichmesser glatt abgeschnitten.Jetzt kann die Position der Magnete exakt justiert werden. Aus meiner Erfahrung heraus weiß ich, dass die Magnete optimal liegen, wenn sie mit der unteren Kante der Querstrebe des Gehäuses abschließen. Die Anker haben sogar in der Länge eine gewisse Streuung, deswegen kann der Test im Einzelnen abweichen. Wichtig ist, dass der Anker nach beiden Seiten Spiel hat und das beim Blick durch die Kohleführungen nur die Lauffläche des Kollektors zu sehen ist.
Nachdem die Position gefunden wurde, biege ich die vorderen Anschläge soweit um, dass die Magneten in ihrer optimalen Position anschlagen. Jetzt sind alle Vorarbeiten zum Einkleben der Magnete getan. Ich nehme den schwarzen Spezialkleber von Koford, ein 2-Komponentenkleber (Uhu plus 300) geht auch. Ich bestreiche die Rückseite eines Magnets und schiebe ihn leicht schräg in das Gehäuse. Schräg, damit nicht gleich der Kleber abgewischt wird und nur am Gehäuserand klebt. Achtung! Sind die Magnete richtig eingelegt (weiß = Achsseite)? Jeder Kleberest, der herausquillt oder am Gehäuse sichtbar ist, muss sorgfältig abgewischt werden. Der Profi hat zum Justieren der Magnete einen passenden Kern, aber da die Magneten sich durch eigene Kraft ans Gehäuse ziehen, ist dieser nicht unbedingt notwendig. Dann wird das Gehäuse im Ofen nach Anleitung des Klebers erhitzt und der Klebstoff ausgehärtet.
Für den Einbau eines Kugellagers im Gehäuse muss das eingepresste Gleitlager entfernt werden. Ich habe zum Abstützen des Gehäuses ein kurzes Rohr, welches über das Gleitlager (Außendurchmesser 6,2 mm) passt und drücke das Lager mit einem leichten Schlag heraus. Das Loch im Gehäuse hat einen Innendurchmesser von 4,8 mm, muss also für ein Kugellager (2x5mm) etwas aufgerieben werden. Es ist egal, ob man einen Bohrer oder eine Rundfeile dazu verwendet, wichtig ist, dass das Gehäuse nicht verbiegt. Reibt man das Loch passend auf, ist das Einlöten einfach, ist es größer als das Kugellager, muss man das Lager beim Einlöten zentrieren. Dazu hat man einen Kern oder als Notlösung umwickelt man den Anker mit Papier, bis er straff zwischen die Magnete passt. Woher bekomme ich Kugellager in dieser Größe? Die gibt es bei Conrad oder anderen Modellbauvertrieben. Die beste Qualität bekommt man vom Hersteller GRW, die ist aber kaum im Handel zu bekommen und auch etwas overdressed in dieser Leistungsklasse. Vorm Einlöten des Lagers werden die äußere Fläche des Lagers und das Gehäuse mit feinem Sandpapier  aufgeraut. Das Lager wird so auf die Achse gesteckt, dass zwei Drittel aus dem Gehäuse heraus stehen. Dadurch nimmt man die Kräfte vom Getriebe so dicht am Ritzel wie möglich auf. Dann wird der Lötkolben angeheizt und der Übergang von Lager zum Gehäuse mit Lötwasser bestrichen. Vorsichtig, damit kein Lötwasser ins Lager kommt. Jetzt wird etwas Zinn auf die Kolbenspitze gegeben um das Lager gezogen. Ist der Lötkolben heiß und das Lötwasser aggressiv genug, verläuft das Zinn gleichmäßig. Abschließend wird alles mit Waschbenzin gereinigt und die Magnete werden von Spänen befreit. Die Achse des Ankers muss 2mm gekürzt werden, damit sie später nicht am Rad schleift. Ich kürze sie später mit Dremel und Trennscheibe bei laufendem Motor. Man kann sie aber auch jetzt kürzen und später nur noch die Spitze rundschleifen. Anker, Gehäuse und Kopf werden zusammengesteckt und das Ankerspiel wird geprüft. Der Anker soll in seiner Ruheposition nicht gegen die Lager drücken und in Längsrichtung 2 – 3 Zehntel Spiel haben. Das Spiel passt man mit Unterlegscheiben entsprechend an, zur Not nutzt man die aufgepresste Messingscheibe und verschiebt sie in die richtige Position. Das ist auch das Problem dieser Scheibe, sie kann sich bei Druck
verschieben, dadurch ändert sich das Längsspiel des Ankers ungewollt. Damit hat man alle Vorbereitungen erledigt und kann den Motor endgültig zusammenbauen. Durch Verdrehen des Motorkopfes gegen die Laufrichtung kann man die Vorzündung um 4° vergrößern. Durch die Vorzündung bekommt der Motor mehr Strom, hat eine höhere Drehzahl und wird thermisch höher belastet. Die Vorzündung insgesamt sollte 32° nicht übersteigen, über 35° brennt dieser Motor früher oder später ab. Als Erstes justiert man die Federn, beide müssen den gleichen Winkel und dadurch die gleiche Härte haben. Die Federarme sollen eingebaut parallel liegen, so verkannten die Kohlen nicht. Auf den kurzen Federarm stecken wir ein Stück Teflonisolierung, damit wird die Feder gegen Kohle und Shunt isoliert. Das ist bei diesen Motoren nicht unbedingt notwendig, sie laufen auch ohne diese Änderungen, bei stärkeren Motoren, wie zum Beispiel Gruppe 12, glühen die Federn aus, wenn der Strom über sie fließt.An den Kohlen werden die Schlitze vergrößert, damit Shunts und isolierte Federn Platz haben. Jetzt kann man die Kohlen einstecken und die Federn anklemmen.Die Federn sind unsymmetrisch und werden so angebracht, dass die Federarme parallel liegen. Als letzten Schritt nehme ich feine Litze, führe sie in den Kohleschlitz, klemme die Feder darauf und forme einen Bogen. Die Lötfahne wird umwickelt, dann kann die Litze endgültig ausgeformt werden. Wichtig ist, dass die Litze auch noch nach dem Anlöten flexibel ist. Die Haken, die den langen Federarm halten, werden so gerichtet, dass sich die Feder nur mit Druck aushebeln lässt.
Lager ölen und fertig. Den Motor lässt man 10 Minuten bei 3 Volt und 5 - 10 Minuten bei 5 Volt einlaufen. Dann liegen die Kohlen vollständig an
und der Motor liefert volle Leistung.

Rechts, der fertige Motor, links ein Beispiel für eine andere Form der Shunts, hier an einem Gruppe12 Motor.Gerry Nennstiel aus Berlin hat für diesen Artikel einen Leistungstest durchgeführt. Dabei kann man deutlich sehen, dass der getunte Motor, hier mit farbigen Linien dargestellt, deutlich mehr Leistung hat, als der originale Motor, hier mit grauen Linien im Diagramm. Der Leistungstest wird unter Last gefahren, deswegen werden die von den Herstellern angepriesenen, nutzlosen Leerlaufdrehzahlen nicht erreicht.Wichtig ist nicht nur die Höchstdrehzahl, sondern die Beschleunigung in der ersten Sekunde, es gibt kaum eine Bahn, auf der länger beschleunigt wird. Hier hat der getunte Motor nach 0,8 Sekunden 5.000 Umdrehungen mehr als das Original erreicht, wie im unteren Diagramm bei MaxPower/RPM/Time zu sehen ist.
Am zweiten Diagramm sieht man sehr gut, dass der Motor erst über 20.000 Umdrehungen pro Minute seine Leistungsspitze erreicht. Entsprechend muss dann auch die Übersetzung gewählt werden. Die Effizienz ist beim Slotracing zu vernachlässigen, da die bereitgestellte Energie sozusagen unbegrenzt ist. Die hohen Ströme sind unrealistisch, hier liegt ein Konvertierungsproblem der Software vor. Trotzdem kann der Super 16D beim Anfahren deutlich über 10 Ampere aufnehmen. Die oben beschriebenen Änderungen am Motor vollbringen keine Wunder in Sachen Leistungssteigerung. Bei uns auf dem Überseering in Hamburg sind es nicht mehr als 2 Zehntel pro Runde.
Eine weitere wesentliche Verbesserung lässt sich durch das Nachwuchten des Ankers erzielen, da ist die Serienstreuung leider sehr hoch. Mit Glück hat man einen „guten“ Anker und kann auf dieses Tuning verzichten.
Die aktuelle Serie von ProSlot ist qualitativ besser als die vorherigen, wer aufrüsten will, sollte jetzt zugreifen.

Live slow, drive fast!

Ralf Hahn

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