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Variomatik und Kupplung

header-variomatik

Ein besonderes Charakteristikum des Motorrollers ist sein Endantrieb über die Variomatik, auch Wandler genannt, eine genial einfache, aus wenigen Bauteilen bestehende stufenlose Übersetzung, welche die Motorkraft ans Hinterrad überträgt.

Sie ist ideal geeignet für kleinere Motoren und ersetzt hier gewichts- und kostensparend das bei den meisten Motorrädern vorhandene Schaltgetriebe und den Kardan- oder Kettenantrieb. Erstmalig im Rollerbau verwendet wurde die Variomatik vom deutschen Hersteller DKW Ende der 1950er Jahre im „DKW Hobby“, einem Scooter mit 75 ccm Zweitaktmotor, der das Fahrzeug auf immerhin ca. 60 km/h Endgeschwindigkeit beschleunigte.

Wenn es um die Wartung, aber auch um das Tuning eines Roller geht, wird die Variomatik schnell zum Thema. Denn zum einen unterliegen die Komponenten einem gewissen Verschleiß, zum anderen kann eine ungünstig abgestimmte Variomatik dazu führen, dass die Kraft des Motors nicht voll zur Verfügung steht. Um die Funktionsweise der Variomatik zu verstehen, vergegenwärtigen wir uns zunächst einmal die Übersetzung eines Fahrrads mit Kettenschaltung (z. B. Mountainbike), wie die meisten von uns es aus eigener Anschauung kennen: Hier verwenden wir zum Anfahren vorn ein kleines und hinten ein großes Kettenrad, während wir bei steigender Geschwindigkeit und nachlassendem Fahrwiderstand (z. B. bergab) die Kette vorn auf ein größeres und hinten auf ein kleineres Kettenrad umlegen.

Ähnlich funktioniert die Variomatik, nur arbeitet sie mit einem Keilriemen anstelle einer Kette, ist stufenlos und wird durch eine Fliehkraftverstellung drehzahlabhängig automatisch gesteuert („variiert“). Der Keilriemen läuft nämlich vorn und hinten im V-förmigen Spalt zwischen zwei Kegelscheiben, die einen auf ihrer Welle variablen Abstand haben. Die vordere innere Scheibe bildet gleichzeitig das Gehäuse für die Variorollen-Fliehkraftgewichte, die auf exakt berechneten gekrümmten Bahnen laufen. Eine Andruckfeder drückt die Kegelscheiben hinten gegeneinander. Beim Anfahren läuft der Keilriemen vorn dicht an der Welle und hinten am „oberen“ Radius der Kegelräder. Gibt man nun Gas, kommt die Variomatik auf Drehzahl – dies hat zur Folge, dass die Variorollen auf ihren Bahnen nach außen wandern. Durch ihre Fliehkraft drücken sie die bewegliche Scheibe auf der Welle nach außen, der Spalt zwischen den Scheiben wird kleiner, der Keilriemen muss zwangsläufig auf einen höheren Radius ausweichen. Da der Keilriemen sich nicht dehnen kann, muss er ebenso zwangsläufig hinten gegen die Federkraft nach unten ausweichen. In der Endstellung haben sich die Anfangsbedingungen umgekehrt. Statt Untersetzung steht nun eine Übersetzung zur Verfügung. 

Natürlich benötigt der Variomatik-Roller auch einen Leerlauf.

variomatik schema

Im Leerlauf: Die Drehzahl ist gering, die Variorollen laufen nahe der Achse, der Spalt zwischen den vorderen Kegelscheiben ist groß.

variomatik schema

Bei Drehzahl: Die Variorollen wandern nach außen, das drückt die vorderen Kegelscheiben zusammen, der Riemen bekommt einen größeren Radius.

Eine automatische Fliehkraft-Kupplung übernimmt die Aufgabe, bei geringer Drehzahl die Motorleistung vom Hinterrad zu trennen und die Verbindung wieder herzustellen, sobald Gas gegeben und eine bestimmte Drehzahl überschritten wird. Dazu ist auf dem Antrieb des Hinterrades eine Glocke befestigt, und am hinteren Teil der Variomatik drehen sich in dieser Glocke federbelastete Fliehgewichte, die mit Reibbelägen versehen sind. Wann die Fliehgewichte mit ihren Reibbelägen den Kraftschluss zur Glocke herstellen, ist von der Stärke der Federn abhängig – schwache Federn bewirken einen Kraftschluss schon bei geringerer Drehzahl, stärkere Federn bieten der Fliehkraft mehr Widerstand und der Kraftschluss kommt erst bei etwas höherer Drehzahl zustande. Die Federn müssen also zur Motorcharakteristik passen, wenn der Roller bei optimaler Drehzahl anfahren soll. Sind sie zu stark, würde der Motor abwürgen, sind sie zu schwach, wäre ein Anfahren nur mit „jaulendem“ Motor möglich.

Wartung

Der Keilriemen ist beim Scooter ein Verschleißteil, das in regelmäßigen Abständen gewechselt werden muss. Werden die Wartungsintervalle überzogen, kann es sein, dass der Riemen „ohne Vorankündigung“ reißt – das führt in jedem Falle zum Stillstand des Fahrzeugs. Wenn man Pech hat, verklemmt sich der Riemen im Gehäuse, sodass es zu Folgeschäden kommen kann. Die Wartungsintervalle entnehmen Sie bitte der Bedienungsanleitung zu Ihrem Fahrzeug, sie hängen u.a. von der Motorleistung ab und liegen in der Regel zwischen 20.000 und 40.000 km. Durch die Bewegung des Riemens bekommen die Kegelscheiben mit der Zeit Einlaufspuren. Dies kann sowohl der Funktion der Variomatik schaden als auch die Lebensdauer des Keilriemens herabsetzen. Riefige Kegelräder sollten daher ausgetauscht werden. Auch die Variomatikrollen verschleißen mit der Zeit, sie nehmen eine eckige Form an und müssen dann gewechselt werden. Verschlissene Rollen führen zu Leistungsverlusten, „unrunder“, ruckeliger Beschleunigung, akustisch machen sie häufig durch Klappergeräusche auf sich aufmerksam. 

An der Kupplung unterliegen die Beläge durch Reibung einem regelmäßigen Verschleiß, dies bewirkt mit der Zeit auch ein Einlaufen und Verriefen der Kupplungsglocke – die Teile müssen spätestens ausgetauscht, wenn die Kupplung durchrutscht, also keinen richtigen Kraftschluss mehr herstellt. Durch Dehnung leiern die Kupplungsfedern aus, dies kann bewirken, dass die Kupplungsbeläge klappern und der Roller bei zu geringer Drehzahl anfährt. Daher sollte man die Federn beim Kupplungsservice mit austauschen.

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variomatik und kupplung demontage
Erst Luftfliterkasten lösen, dann gehts los ...

Kontrolle und Austausch der Komponenten

Das Zerlegen der Variomatik sollte an einem sauberen, trockenen Arbeitsplatz erfolgen, möglichst so, dass der Roller hier auch stehen bleiben kann, wenn noch Teile besorgt werden müssen. Zur Arbeit sollte ein guter Knarrenkasten, ein Mini-Drehmomentschlüssel (1/4" Zoll, 3-15 nm), ein Gummihammer, eine Seegeringzange, etwas Castrol LMX Fett, Procycle Bremsenreiniger, ein Lappen oder das Putztuchrollen-Set und unbedingt auch die im Folgetext beschriebenen Halte- und Arretierwerkzeuge zur Verfügung stehen. Auf den Fußboden legen Sie am besten ein großes Tuch oder eine Pappe, um abgebaute Teile darauf sauber ablegen zu können.

variomatik und kupplung demontage
... den Luftfilterkasten hochbinden
variomatik und kupplung demontage
Die Gummimanschette abnehmen

Variomatik

Um an die Variomatik zu gelangen, muss zunächst der Variomatikdeckel abgebaut werden. Sie reinigen diesen dazu äußerlich und prüfen dabei auch gleich, welche Bauteile demontiert werden müssen, damit er frei zugänglich wird (siehe Abb. 1 bis 5):

  • das können etwaige Verkleidungen sein
  • eventuell ist unten am Deckel die hintere Bremsleitung fixiert oder der Kickstarter sitzt davor
  • bei manchen Modellen ist das Ansaugrohr der Gebläsekühlung oder des Luftfilterkasten abzunehmen
  • in manchen Fällen ist die hintere Antriebswelle im Deckel gelagert und mit einer Mutter fixiert, die zunächst zu lösen ist. Dann befindet sich ein separat abnehmbarer kleinerer Deckel auf dem größeren Variomatikdeckel, der entfernt werden muss. Zum Lösen besagter Mutter wird die Variomatik mit einem Spezialwerkzeug blockiert.
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Den Spritzschutz demontieren
variomatik und kupplung demontage
Kupplung gegenhalten, Mutter der hinteren Antriebwelle lösen

Wenn Sie sicher sind, dass der Variomatikdeckel ringsherum durch keine sonstigen Bauteile mehr blockiert wird, lösen Sie schrittweise die Halteschrauben im Kreuzgang von außen nach innen. Merken Sie sich die Position der einzelnen Schrauben, wenn diese eine unterschiedliche Länge haben (notieren) und verlieren Sie keine Unterlegscheiben. Nun sollte der Deckel sich abnehmen lassen – lässt er sich noch nicht lösen, prüfen Sie sorgsam, wo er festgehalten wird, eventuell haben Sie eine Schraube vergessen – wenden Sie daher keine Gewalt an. Erst wenn man ganz sicher ist, dass alle Schrauben gelöst wurden, darf der Gummihammer eingesetzt werden (siehe Abb. 6), um einen sehr fest in seiner Passung sitzenden Variomatikdeckel abzulösen. Haben Sie ihn schließlich abgenommen (siehe Abb. 7), ist darauf zu achten, dass etwaig vorhandene Passhülsen (siehe Abb. 8) in Position bleiben und nicht verloren gehen können. Ragt die hintere Antriebswelle in den Deckel hinein, ist meist eine lose Buchse vorhanden, die nicht verloren gehen darf. Reinigen Sie den Deckel von innen gründlich von Staub und Schmutz. Befindet sich Öl im Variomatikgehäuse, ist eine Motor- oder Antriebsdichtung undicht und muss dann unbedingt ersetzt werden.



Nun haben Sie die Variomatik vor sich.

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Ein paar Schläge mit dem Gummihammer helfen beim Lösen
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Nun kann der Variomatikdeckel abgenommen werden
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Die Passhülsen des Deckels dürfen nicht verloren gehen
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Variomatik blockieren und Zentralmutter lösen …
variomatik und kupplung demontage
… ggf. Blechring entfernen, zur besseren Arbeit

Einbau von Keilriemen oder Variorollen

Um einen neuen Keilriemen oder neue Variorollen zu montieren, wird zunächst die Haltemutter der vorderen Kegelscheiben am Kurbelwellenzapfen gelöst. Dazu muss die Variomatik mit einem Spezialwerkzeug blockiert werden (siehe Abb. 9 und 10). Ist die vordere Kegelscheibe verzahnt, kann im Handel oftmals eine zum Fahrzeug passende Arretierklinke erworben werden, sind an der Front Bohrungen oder solide Rippen vorhanden, lässt sich hier ein Halter ansetzen. Geschickte Bastler können sich eine Arretierklinke oder einen Halter auch selbst aus Flachstahl anfertigen. Wird an den Kühlrippen blockiert, muss mit Gefühl gearbeitet werden – aber Achtung: sehr vorsichtig an den Kühlrippen blockieren, um einen Bruch der Rippen zu vermeiden. Besteht keine Möglichkeit der Arretierung, muss die Mutter mit einem Pressluftschrauber gelöst werden (Profiwerkstatt).

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Mutter entnehmen, Lage der Unterlegscheiben einprägen …
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… und vordere Kegelscheibe abnehmen.

Achtung: Da die Mutter sehr fest sitzt, ist es unerlässlich, ein gut passendes Werkzeug zu verwenden, welches die Variomatik wirklich sicher festhält, sonst kann es zu Beschädigungen kommen! Lassen Sie sich ggf. von einem Helfer unterstützen, der das Werkzeug mit Krafteinsatz in Position hält, während Sie die Mutter lösen. Nach dem Lösen und Entfernen der Mutter (siehe Abb. 11) kann die vordere Kegelscheibe abgenommen werden (siehe Abb. 12). Sitzt hinter der Mutter ein Kickstartantriebsrad auf der Welle, merken Sie sich dessen Einbaulage. Nun wird der Keilriemen zugänglich. Er darf keine Risse, Brüche, Ausfransungen oder abgebrochene Zähne aufweisen, darf nicht verölt sein und muss eine gewisse Mindestbreite haben (Verschleißgrenze beim Vertragshändler erfragen).

Eine große Menge von Gummiabrieb im Gehäuse kann darauf hinweisen, dass der Riemen nicht korrekt in der Variomatik gelaufen ist (Ursache ergründen!) oder dass das Wartungsintervall deutlich überschritten wurde. Vorzeitiger Keilriemenverschleiß kann z. B. auf falsch montierte oder abgenutzte Kegelscheiben zurückzuführen sein. Sind die Kegelscheiben riefig, müssen sie getauscht werden (s. o.). Sind sie durch Hitze blau angelaufen, haben sie sich verzogen oder wurden falsch montiert. Soll der Keilriemen noch nicht gewechselt werden, wischt man ihn mit Bremsenreiniger sauber und markiert seine Laufrichtung vor dem Weiterarbeiten.

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Lage etwaiger Distanzen einprägen …
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… und gesamtes Variomatik-Paket von der Welle nehmen.

Ausbau der Variorollen

Zur Kontrolle oder zum Wechseln der Variorollen zieht man die vordere innere Kegelscheibe in Einheit mit dem Variogehäuse von der Welle (siehe Abb. 13 und 14). Das Gehäuse kann an der Scheibe fixiert oder lose sein – damit nicht alle Komponenten auseinanderfallen und die Variogewichte in ihrer Lage bleiben, muss die gesamte Einheit fest und sicher zusammen gegriffen werden.

Zerlegen Sie nun das Gehäuse der Variorollen – merken Sie sich genau die Einbaulage der einzelnen Teile. Reinigen Sie diese mit Bremsenreiniger. Prüfen Sie die Variorollen auf Verschleiß – sind sie eingelaufen, abgeflacht/eckig abgenutzt oder ungleich im Durchmesser, müssen sie im Satz ausgetauscht werden (siehe Abb. 15 und 16).

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Variomatik von innen
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Alte, verschlissene Variorollen austauschen
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Aufsetzen des Variomatik-Pakets auf die Welle.
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Kegelscheibe auseinanderdrücken, Riemen zwischen Scheiben rutschen lassen

Einbau der Variorollen

Beim Zusammenbau des Variogehäuses werden die Variorollen und Laufbahnen je nach Rollermodell entweder leicht mit Castrol LMX Fett gefettet oder trocken montiert (Vertragshändler fragen). Ist im Variogehäuse ein O-Ring verbaut, tauscht man diesen aus. Beim Aufsetzen der Einheit auf die Welle (siehe Abb. 17) ist darauf zu achten, dass die Variorollen im Gehäuse in ihrer Position bleiben, andernfalls muss das Variogehäuse noch einmal abgenommen werden, um die Rollen neu einzusetzen. Drücken Sie die hinteren Kegelscheiben auseinander (siehe Abb. 18), damit der Riemen dort tief zwischen die Scheiben rutschen kann, so hat er vorn mehr Platz. Installieren Sie nun die vordere äußere Kegelscheibe der Variomatik mit allen zugehörigen Bauteilen – Welle etwas mit Castrol LMX Fett schmieren, bevor die Buchse aufgesetzt wird (siehe Abb. 19). Achten Sie auf einen gleichmäßigen Verlauf des Keilriemens zwischen den Scheiben, verklemmen Sie diesen nicht. Prüfen Sie noch einmal, ob sich alle Bauteile in ihrer ursprünglichen Lage befinden, bevor Sie die Mutter aufsetzen (siehe Abb. 20).

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Buchse und ggf. Distanzscheibe montieren
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Alle Scheiben und die Zentralmutter aufsetzen …

Nehmen Sie nun wieder das Arretierwerkzeug zu Hilfe (siehe Abb. 21) und ziehen Sie die Mutter nach Herstellerangabe mit einem Drehmomentschlüssel mit dem vorgeschriebenen Anzugsmoment fest. Lassen Sie das Haltewerkzeug ggf. wieder von einem Helfer in Position halten! Prüfen Sie noch einmal, ob die Kegelscheiben der Variomatik bezogen auf die Dichtfläche des Gehäuses gerade laufen, wenn Sie die Variomatik drehen. „Eiern“ sie, überprüfen Sie noch einmal den Zusammenbau! Sorgen Sie dafür, dass der Keilriemen straff läuft, indem Sie ihn hinten etwas aus der Vertiefung zwischen den Kegelscheiben befreien.

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… und Mutter festdrehen. Evtl. helfen lassen
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Kupplungsbeläge prüfen (diese hier sehen gut aus)

Ausbau der Kupplung

Eine Kontrolle der Kupplung ist noch bei aufliegendem Keilriemen möglich. Man entfernt die Kupplungsglocke von der Welle, sodass deren innere Lauffläche und die Beläge der Fliehgewichte geprüft werden können (siehe Abb. 22). Die Verschleißgrenzwerte erfragen Sie bitte beim Vertragshändler, Beläge mit einer Stärke von weniger als 2 mm oder ungleichmäßig verschlissene Beläge müssen unbedingt gewechselt werden.

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Zentralmutter z.B. mit einem Bandschlüssel lösen
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Mit einer Gewindestange lässt sich eine Spindel basteln

Zum Tauschen der Kupplungsbeläge und der Federn ist es besser, die gesamte hintere Kegelscheibeneinheit mit der Kupplung von der Welle zu ziehen, denn sie muss aufgeschraubt werden und dies wird durch eine Feder im Inneren erschwert. Dazu ist der Keilriemen zunächst abzunehmen. Zum Lösen der Zentralmutter auf der Welle muss die Kupplungsglocke festgehalten werden. Dazu nutzt man entweder ein Werkzeug, welches in die Öffnungen der Glocke eingreift, oder man hält die Glocke von außen mit einem Bandschlüssel fest. Auch hier ist ggf. ein Helfer von Vorteil, der das Haltewerkzeug sicher in Position hält, während Sie die Mutter lösen. Ist die Mutter außenliegend, wird sie gelöst, bevor der Variomatikdeckel abgenommen wird – dann hätten wir diesen Arbeitsgang bereits erledigt wie es bei unserem Beispiel der Fall war. Nach dem Abschrauben der Mutter lässt sich die Kupplungsglocke abheben und wie bereits erwähnt von innen auf Verschleiß (Einlaufspuren) prüfen.

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Spindel anbringen …
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… Mutter lösen …
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… und mit Spindel den Kupplungszusammenbau entspannen
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Nun wird die entspannte Feder sichtbar

Sind die Kupplungsbeläge abgenutzt oder die Federn der Fliehgewichte ausgeleiert, muss die Kegelscheibeneinheit inkl. Kupplung wie bereits beschrieben von der Welle genommen werden. Sie wird von einer großen Zentralmutter zusammengehalten. Um diese vorzulösen, halten wir die Kupplung z. B. mit einem Metall-Bandschlüssel fest und benutzen einen passenden Spezialschlüssel – eine Wasserpumpe ist kein geeignetes Werkzeug (siehe Abb. 23)! Da die Kegelscheiben im Innern von einer Feder zusammengedrückt werden, springt die Einheit auseinander, wenn man die Mutter gelöst hat – dies ist einzukalkulieren, es muss also gegengehalten werden, damit die Mutter kontrolliert von der Welle abkommt. Bei Motoren über 100 ccm ist die Federkraft recht stark. Daher ist es hier zum Niederhalten der Feder sehr zu empfehlen, den Zusammenbau mit einer Spindel von außen zusammenzuhalten, die sich langsam entspannen lässt, nachdem die Mutter abgenommen wurde (siehe Abb. 24 bis 28). Auch beim späteren Zusammenbau hilft eine solche Spindel, die Feder zu „bändigen“, damit die Mutter leicht aufgesetzt werden kann.

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Die Kupplung kann von der Kegelscheibe abgenommen werden
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Neue Kupplungsbeläge mit neuen Seegeringen montieren

Wenn Sie die Kupplung von den Kegelscheiben gelöst haben (siehe Abb. 29), können Sie die Federn und Beläge austauschen. Verwenden Sie neue Seegeringe (siehe Abb. 30), wenn Sie die Beläge wechseln, und achten Sie auf deren festen Sitz.

Pflege der Kupplungslager

Im Innern der Laufbuchse der Kegelscheibeneinheit befinden sich in der Regel Nadellager – achten Sie peinlichst darauf, dass kein Schmutz in die Lager gelangt und prüfen Sie das Lager auf leichten Lauf. Reinigen Sie es ggf. durch Aussprühen mit Procycle Bremsenreiniger und schmieren Sie es neu mit Castrol LMX Fett. Prüfen Sie auch die Abdichtung des Lagers – wenn z. B. Fett aus dem Lager austritt und auf den Keilriemen gelangt, kann dieser durchrutschen.

Einbau der Kupplung

Der Zusammenbau der Kupplung erfolgt in umgekehrter Reihenfolge. Zum Anziehen der äußeren Zentralmutter verwenden Sie einen Drehmomentschlüssel 1/4" Zoll, 3-15 Nm und erfragen die Anzugsmomente bei ihrem Vertragshändler. Überzeugen Sie sich noch einmal vom korrekten Zusammenbau aller Bauteile, bevor Sie das Variogehäuse wieder schließen und alle äußeren Bauteile wieder in ihrer ursprünglichen Position anbringen.

Tuning

Für gute Fahrleistungen muss das Gewicht der Variorollen der Leistungsdrehzahl des Motors optimal angepasst sein. Sind die Variorollen zu schwer, steigt der Riemen durch die hohe Fliehkraft vorn zwischen den Kegelscheiben, bevor der Motor seine Leistungsdrehzahl erreicht – der Motor „quält sich“, die Beschleunigung ist nicht optimal. Sind die Gewichte zu leicht, ist der Motor ständig zu kurz übersetzt, der Motor überdreht, die Leistung knickt ein. Viele 50 ccm Serienmotoren haben z.B. mit dem Original-Auspuff eine Leistungsdrehzahl von ca. 6000 U/Min, d. h. bei dieser Drehzahl steht am meisten Motorkraft zur Verfügung. Darauf ist die Variomatik dann abgestimmt – der „Schaltvorgang“ passiert bei ca. 6000 U/Min. Baut man nun einen anderen Auspuff an, der die Zylinderfüllung anders unterstützt, oder verwendet man sonstige Tuningteile, verschiebt sich die Leistungsdrehzahl. Die meisten Tuningauspuffanlagen führen zu einer höheren Leistungsdrehzahl und müssen mit leichteren Variorollen gefahren werden. Häufig werden diese zum Auspuff mitgeliefert. Baut man sie nicht ein, kann aus einem „Tuning-“ schnell ein „Drossel“-Auspuff werden ... Auch das Fahrergewicht ist bei der Abstimmung von Bedeutung. Wer das Optimum aus seinem Motor herausholen möchte, muss durch Ausprobieren das best geeignete Variorollen-Gewicht für seine individuelle Anwendung herausfinden. Dazu sind Abstimmkits im Handel erhältlich. Ist das optimale Rollengewicht ermittelt worden, tauscht man die Abstimmrollen gegen solche für Dauernutzung aus.

Straßenzulassung

Wird die zulässige Höchstgeschwindigkeit von 50 ccm Fahrzeugen durch Tuningmaßnahmen überschritten, erlischt jedoch die Straßenzulassung. Das gleiche gilt, wenn ein vorhandener Drosselring aus der Variomatik entfernt wird, wie er an manchen Modellen Verwendung findet, um die deutschen Zulassungsrichtlinien zu erfüllen. Gerade, wenn der Fahrer noch über keinen Führerschein verfügt, der ihn zum Fahren schnellerer Fahrzeuge berechtigt, kann es sehr unangenehme Folgen haben, sich mit einem so getunten Fahrzeug von der Polizei auf öffentlichen Straßen erwischen zu lassen!

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Bitte beachten!

Bei den Schraubertipps handelt es sich um allgemeine Vorgehensweisen, die nicht für alle Fahrzeuge oder alle einzelnen Bauteile zutreffend sein können. Die jeweiligen Gegebenheiten bei Ihnen vor Ort können unter Umständen erheblich abweichen, daher können wir keine Gewähr für die Richtigkeit der in den Schraubertipps gemachten Angaben übernehmen.

Wir danken für Ihr Verständnis.

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