Ausgabe 31 · März 2021

Diesen Artikel als PDF

Elektrische Steckverbindungen am Fahrrad

von Samuel Littig

Einleitung

Mittlerweile beschränkt sich die Verkabelung am Fahrrad längst nicht mehr nur auf die vorgeschriebene Front- und Rücklichtbeleuchtung. Es gibt Fernlichtschalter, Gänge werden elektronisch gewechselt, der Elektrofahrradboom bringt ganz eigene Anforderungen (Motoren, Sensoren) mit sich, Dynamolader wollen angeschlossen sein und mancher Tüftler erfreut sich an Gimmicks wie einer dauerhaften Tachobeleuchtung oder einer elektronischen Hupe.

Doch wie soll man diese Komponenten anschließen? Das wirft die Frage nach geeigneten Steckverbindungen auf. Auch an anderen Stellen wird man mit dieser Problemstellung konfrontiert: Wie gestaltet man die Verkabelung bei einem Fahrrad mit (zu Transportzwecken) teilbarem Rahmen? Wie kann eine trennbare Rücklichtverkabelung des Anhängers realisiert werden, wie lässt sich die Fahrradelektronik in der Lenkertasche fix vom Rad trennen?

In diesem Artikel sollen diverse Anforderungen an Steckverbindungen am Fahrrad diskutiert und marktübliche Lösungen exemplarisch vorgestellt werden. Es besteht kein Anspruch auf Vollständigkeit und ein solider Produkttest war im Rahmen der zeitlichen und technischen Möglichkeiten des Autors auch nicht machbar. So werden am Ende neben ein paar einfachen Messungen viele subjektive Einschätzungen und theoretische Überlegungen stehen bleiben.

Bild 1: Verschiedene Steckeroptionen am Fahrrad

Anforderungen

Zuverlässige Verkabelung am Fahrrad wird heute zweipolig ausgeführt, der Rahmen wird nicht mehr als ein Leiter »missbraucht«. Dies muss der Stecker natürlich abbilden. Verpolungssicherheit ist hingegen an den meisten Stellen der Beleuchtungsanlage nicht nötig, weil zumindest bei der klassischen Beleuchtung Wechselstrom vorliegt. Aufpassen müssen hier nur Nutzer von Dynamos, die den Rahmen kontaktieren (z. B. Shimano), wenn sie weitere Verbraucher (z. B. Rücklichter) haben, die dies ebenfalls tun. Bei anderen Anwendungen (Dynamoladerausgänge, Bastelprojekte mit Gleichstrom, Akkuanschlüsse …) kann die Polarität hingegen sehr wohl eine entscheidende Rolle spielen. Insbesondere beim Anschluss von Akkus ist Kurzschlusssicherheit der Stecker wichtig. Hier sollte es ausgeschlossen sein, dass das Ablegen des abgesteckten Akkupacks auf einer leitenden Oberfläche oder das Verpacken in der Tasche zusammen mit anderen metallischen Gegenständen zu einem Kurzschließen des Akkus führen kann. Hochstromfähig müssen die Stecker am Fahrrad nicht sein (zumindest solange man von für den Antrieb gedachter Elektromotorisierung absieht). Normale Dynamos bringen es auf maximal 1 A, auch an anderen Stellen wie einem USB-Ausgang bewegen wir uns im einstelligen Amperebereich. Die elektrischen Anforderungen erfüllen daher im Prinzip sehr viele Steckerlösungen, viel wichtiger sind praktische Aspekte:

  • Die Stecker sollten möglichst leicht sein. Dies ist nicht nur aus Leichtbaugründen interessant, sondern hat auch direkt Auswirkungen darauf, wie sich das Kabel verlegen lässt. Ist der Stecker wesentlich schwerer in Relation zum sonstigen Kabel, so führt dies zu mehr Vibrationen (und damit Schlagen gegen den Rahmen) oder einem stärker durchhängenden Kabel. Anzustreben sind Stecker, die nicht signifikant schwerer als das verwendete Kabel ausfallen.
  • Sie sollten schlank und klein sein.
  • Dennoch sollten die Stecker robust genug sein und möglichst auch mit Handschuhen und im Dunkeln benutzbar sein.
  • Die Steckverbindung sollte fest genug sein, sodass sie sich nicht losrütteln kann. Andererseits ist es gewünscht, dass die Verbindung sich bei sehr starkem Zug löst, bevor das Kabel selbst durch- oder abreißt (Zweig verfängt sich in Verkabelung, Elektroinstallation verheddert sich beim Bahntransport, Abstecken der Verkabelung beim Dynamolaufrad-Ausbau vergessen).
  • Je nach Anwendungsfall (z. B. täglich genutzter Anhänger) kann durchaus eine stattliche Anzahl an Steckvorgängen zusammenkommen.

Nässe ist bei einem an »freier Luft« bewegten Rad quasi unvermeidbar. Intuitiv erwartet man hier womöglich eine Kurzschlussgefahr, aber die am Rad auftretenden Spannungen sind dafür nicht hoch genug. Wasser (und noch schlimmer Salzwasser) befördert aber ein anderes Problem: Feuchte Kontaktstellen sind heiße Kandidaten für Bimetallkorrosion. Daher kann hier der Einsatz von edlen Metallen wie vergoldeten Kontakten sehr sinnvoll sein. Ein anderer Ansatz ist, für echte Wasserdichtigkeit der Steckverbindung zu sorgen.

Nicht nur Reiseradler schätzen eine einfache Lösung, die sich leicht improvisiert reparieren lässt. Eine mechanische Arretierung kann ein Losrütteln der Steckverbindung verhindern, bei unsachgemäßem Gebrauch aber auch zum Durchreißen der Leitung (und nicht nur Lösen der Steckverbindung) führen. Vorzuziehen sind Stecker mit einem klaren Einrastpunkt, die sich bei stärkerem Zug aber lösen, ohne Stecker oder Kabel zu beschädigen.

Will man Verbraucher optional anstecken und wenn sich demzufolge Steckerenden häufiger »offen« am Rad befinden, sollten diese hinreichend robust gegenüber Verschmutzungen sein. Ein Blindstecker (also ein Stecker, der eine Buchse ohne elektrische Funktion einfach mechanisch verschließt) kann hier das Eindringen von Schmutz verhindern. Natürlich kann man Stecker häufig zu Blindsteckern umfunktionieren.

Zu guter Letzt eignen sich verschiedene Stecker auch nur gut für bestimmte Kabelquerschnitte. Typische Fahrradzwillingslitzen haben einen Querschnitt von 2 × 0,4 mm2 (nach amerikanischer Leiterklassifizierung AWG21), SONs Koaxialkabel sind 2 × 0,5 mm2 (AWG20). Die Verwendung von stärkeren Kabeln (z. B. 2 × 0,75 mm2, AWG18 oder AWG19) bietet sich weniger wegen der elektrischen Eigenschaften, sondern vor allem wegen der größeren mechanischen Robustheit (z. B. recht lose verlaufendes Kabel zum Anhänger) unter Umständen an.

Kontaktmaterialien

Die vorwiegend für Stecker verwendeten Werkstoffe (Beryllium-Bronzen, Kupfer, Messing) sind recht korrosionsanfällig. Daher werden diese meistens durch galvanische Überzüge gegen Korrosion geschützt. Diese Überzüge sind gegebenenfalls auch mehrlagig. Die Überzüge sollen in der elektrochemischen Spannungsreihe (meist in Wasser gegen Wasserstoff an einer Platinelektrode gemessen) eine möglichst hohe Spannung aufweisen. Die üblichen Werkstoffe dafür, aufgezählt von niedriger nach hoher Spannung, sind Zinn, Nickel, Silber und Gold. Für niedrige Übergangswiderstände und gute Korrosionsbeständigkeit ist Gold vorzuziehen. Je nach Qualität sind die Schichtdicken nur optisch oder halten auch mehrere Steckvorgänge unter widrigen Umgebungsbedingungen. Silber ist im nassen Außeneinsatz nicht so gut geeignet. Es oxidiert schnell in Anwesenheit von Schwefel/Eiweiß. Daher findet man in der Praxis vorrangig Zinn-, Nickel- und Goldbeschichtungen.

Verarbeitungsformen

Stecker werden meist entweder gecrimpt oder angelötet. Beide Verfahren haben Vor- und Nachteile. Gecrimpte Verbindungen sind sehr solide und dauerhaltbar, sofern man eine geeignete Crimpzange verwendet und die Crimpung geschickt ausführt. Nachteilig kann bei nicht guter Crimp-Ausführung sein, dass der Stecker sich wieder vom Kabel löst oder dass das Blech des Steckers (durch unsauberes Crimpen oder grobe Handhabung) letztlich bricht.

Lötverbindungen haben etwas bessere elektrische Eigenschaften. Der größte Nachteil gelöteter Verbindungen besteht darin, dass die Litze unmittelbar hinter der Lötstelle versteift wird und eine potenzielle Sollbruchstelle entwickelt. Hier sollte unbedingt für einen guten Knickschutz gesorgt werden, insbesondere wenn häufig gesteckt werden soll oder die Steckverbindung sich an einer vibrationsexponierten Stelle befindet. Ganz praktisch gilt es natürlich auch zu beachten, dass professionelle Zweiradmechaniker eine Crimpzange sicherlich viel lieber einsetzen, als »freifliegend« mit Lötkolben und Lot am Fahrrad auf dem Montageständer zu hantieren. Als Zwischenform sei noch erwähnt, dass es viele gecrimpte Steckverbindungen mit Anschlussstummeln zum eigenhändigen Verlöten vorkonfektioniert zu erwerben gibt. Hier darf man von einer sauberen Crimpung oder hochwertig in Kunststoff vergossenen Steckern ausgehen, die Entschärfung der Lötstellenproblematik muss der Anwender hier aber selbst angehen. Grundsätzlich ist zum Löten eigentlich immer die Verwendung einer sogenannten »dritten Hand« unabdingbar, welche beim Fixieren der Lötpartner hilft. Angesichts der kleinen Stecker braucht es meist eine relativ feine Lötspitze, Lötpistolen dürften nicht geeignet sein.

Als grundsätzlich sehr empfehlenswert haben sich Schrumpfschlauchüberzüge der Stecker erwiesen. Hier ist die auf der Innenseite mit Kleber versehene Variante hervorzuheben. Dieser hält nicht nur den Überzug an Ort und Stelle und kann somit die Kurzschlussfestigkeit sicherstellen, die Verklebung bewirkt auch einen wasserdichten Abschluss und kann die Zugentlastung bis zu einem gewissen Grad übernehmen. Außerdem kann man Lötstellen so versteifen und zumindest für teilweisen Knickschutz sorgen.

Häufig wird man mit der Frage konfrontiert, wie man eine Y-Verkabelung realisieren kann, um z. B. zwei Verbraucher (mehrere Rücklichter, Dynamolader und Frontlicht) parallel anschließen zu können. Als weniger empfehlenswert zeigt sich die offensichtlichste Idee, die Verzweigungsstelle mittels Lötverbindung zu realisieren und zu umschrumpfen. Die Lötstellen sind dabei zu oft Kandidaten für Kabelbrüche. Geeigneter ist es, an einem Crimp- oder Lötanschluss zwei Kabel anzubringen. Manche Systeme bringen direkt Verzweigungsoptionen mit sich, auf diese wird unten eingegangen.

Verbreitete Steckverbindungen aus dem Fahrradbereich

Kurioserweise dürfte die am häufigsten an Fahrrädern eingesetzte Kabelverbindung gar keine echte Steckverbindung, sondern die simple »Klemmung« sein. Die Kupferlitze wird durch einen Federkontakt oder einen einfachen Kunststoffstecker einfach gegen den Kontakt des Dynamos oder des Rücklichts/Scheinwerfers gedrückt.

Bild 2: Typische Klemmverbindungen an Fahrradkomponenten: Seitenläuferdynamo Electra, ein Basta-Rücklicht, Spanninga ELIPS, Philips LumiRing, Shimano-Nabendynamoanschluss

Vorteile:

  • leicht improvisiert zu reparieren, z. B. mit den Fingernägeln oder ggf. auch unter vorsichtiger Zuhilfenahme eines Messers
  • kann häufig auch durch Verdrillen von zwei Kabeln für Abzweigungen (sprich Parallelschaltungen) benutzt werden

Nachteile:

  • oft keine sehr hohe Zugfestigkeit – löst sich doch häufiger als nötig
  • Verbindung ist auf die Geräte festgelegt, die dies mitbringen. Ein »Nachrüsten« ist genauso wenig möglich wie die Integration in eine bestehende Verkabelung
  • meist nicht für regelmäßige Steckvorgänge geeignet
  • nicht verpolungssicher
  • i. A. sehr geringer Kontaktdruck
  • nackte Kupferlitzen, hohe Wahrscheinlichkeit von Korrosion

Wenn Kabel an Scheinwerfern oder Rücklichtern nicht geklemmt werden, werden sie fast immer mit Flachsteckern, auch unter der Bezeichnung FASTON gängig, befestigt. Diese Steckerbauart ist sehr verbreitet und findet unter anderem in Motorfahrzeugen, aber auch Elektrogroßgeräten Anwendung. Flachstecker gibt es in mindestens drei Breiten (2,8 mm; 4,8 mm und 6,3 mm) und zwei Dicken (0,5 mm und 0,8 mm). An vielen Frontscheinwerfern sind die Rücklichtausgänge in der Bauform 2,8 mm × 0,5 mm ausgeführt. Diese Stecker passen auch an die meisten Rücklichter und auf viele vorkonfektionierte zweiadrige Fahrradkabel (z. B. von Busch und Müller) sind diese Stecker bereits aufgecrimpt. SON verwendet als Dynamoanschluss 4,8 mm × 0,8 mm-Flachstecker. Im Kfz-Bereich (auch Motorrad) dürften 6,3 mm × 0,8 mm-Stecker am häufigsten Verwendung finden.

Bild 3: Flachstecker, v. l. n. r. in den Maßen 6,3 mm × 0,8 mm; 4,8 mm × 0,8 mm (SON-typisch); 2,8 mm × 0,5 mm (übliche Rücklichtverkabelung). Die beiden Kabelschuhe oben rechts zeigen den Unterschied zwischen 0,5 mm und 0,8 mm Dicke. Unten rechts sieht man Ausführungen aus Messing bzw. Bronze ohne die üblichere Verzinnung.

Vorteile:

  • sehr verbreitet, auf einer Reise kann einem unterwegs sicher damit geholfen werden (Kfz-Werkstatt, Elektroladen)
  • Es gibt sehr viele Varianten, z. B. Verteilerstecker mit einem weiteren Abgang, zugehörige (mehrpolige) Gehäuse, Anschlüsse an Schraubkontakte, Adapter zwischen den verschiedenen Größen, Lötanschlüsse für Platinen, ...
  • Es gibt die Stecker auch zum Aufquetschen (anstatt Crimpen), was als Reparaturlösung unterwegs zur Not auch mit einer einfachen Zange (anstatt der Crimpzange) möglich ist.

Nachteile:

  • Die große Vielfalt ist gleichzeitig auch ein Nachteil, besonders die fahrradtypischen Breiten (2,8 mm und 4,8 mm) sind außerhalb der Fahrradwerkstätten weniger verbreitet. Spezialausführungen wie mit Abzweigungen oder der männliche Teil zum Aufcrimpen sind nicht überall erhältlich.
    Man kann aber meist improvisieren, vorsichtiges Zu- und Aufdrücken der Stecker (um 0,5 mm und 0,8 mm kompatibel zu machen) ist als Notlösung genauso möglich wie zu kleine männliche Steckerteile an zu große weibliche anzuschließen.
  • Die Stecker sind nicht für regelmäßige Steckvorgänge gedacht. Das ist von der Griffhaptik nicht gut und man läuft auch Gefahr, die Stecker oder die Litzen durchzubrechen.
  • Die Qualität variiert. Es gibt auch Stecker aus sehr dünnem Blech, die recht schnell zum Abbrechen neigen.
  • Die Stecker sind weder verpolungssicher noch (zumindest ohne entsprechende Vorkehrung) kurzschlussfest.
  • Es ist ein eigener Stecker pro Pol der Leitung nötig. Wegen der teilweise sehr hohen nötigen Abzugskräfte besteht die Gefahr, dass man mit dem Impuls beim Abziehen (insbesondere bei noch steckendem weiteren Pol) die Leitung beschädigt.

Vom Hersteller SON gibt es noch zwei weitere interessante Steckerlösungen, die sich vor allem für das ebenso von SON verwendete Koaxialkabel anbieten. An den Dynamos für Trikes werden schon seit über zehn Jahren die XS-M-Stecker verwendet. Diese stammen aus der Binder-709/719-Reihe. Die Stecker werden angelötet, bei Verwendung der Zugentlastung ist die knickempfindliche Lötstelle aber hervorragend im Stecker geschützt. Es gibt auch Stecker, die bereits an Kabel angespritzt sind (Litzenquerschnitt dann je 0,25 mm2). SON verwendet die vierpoligen Stecker (es gibt auch Ausführungen für drei und für fünf Pole) und teilt die zwei Litzen des Koaxialkabels auf je zwei Anschlüsse auf. Wer hier kompatibel konfektionieren will, muss also genau die Polbelegungen beachten. Das Löten erfordert einiges Geschick. Vor allem das SON-Koaxialkabel lässt sich gerade so vom Durchmesser her auf die zwei Pole vereinzeln, der Platz zum Löten ist sehr beengt. Die Stecker sollten unbedingt bei zusammengestecktem männlichem und weiblichem Teil verlötet werden, sonst besteht die Gefahr, die Kontaktstifte in den Stecker einzuschmelzen. Hervorgehoben sei an dieser Stelle, dass SON auch ein Verteilerkabel (»Abzweigkabel für SON XS-M«) anbietet, um z. B. einen Dynamolader oder eine Anhängerbeleuchtung (absteckbar) parallel zur Lichtanlage anschließen zu können.

Bild 4: Oben: Einzelbestandteile einer Binder-719-Steckverbindung. Unten: SON-Abzweiglösung mit vorkonfektioniertem Kabelanschluss
Bild 5: Ein fertig angelötetes Kabel am Binder-719-Stecker vor dem Aufschrauben der Abdeckung und der Zugentlastung. Rechts ist die Abdeckung aufgeschraubt.

Vorteile:

  • sehr hochwertige, mechanisch robuste Steckerausführung, Kontakte vergoldet, Verbindung sitzt fest, löst sich aber bei sehr starkem Zug
  • Binder gibt die Strombelastbarkeit pro Pol mit 3 A bei 60 V an, sollte für fast alle Fahrradanwendungen also vollkommen ausreichend sein
  • Es gibt auch Stecker zum Tauchlöten und zum Gehäuseeinbau.
  • Stecker ist auf mindestens 500 Steckzyklen ausgelegt, IP40-Klassifizierung

Nachteile:

  • Bauform ist ausschließlich auf runde Kabel (3–5 mm Stärke) ausgelegt.
  • Eine Reparatur unterwegs dürfte kaum möglich sein (Lötverbindung, Steckerverfügbarkeit).

Die zweite Möglichkeit ist das SON-Koaxial-Steckersystem. Hierbei handelt es sich um kleine runde Stecker, die auf das SON-Koaxialkabel ausgelegt sind und die kaum dicker auftragen als das Kabel selbst. Das Steckerdesign erinnert an eine Kreuzung aus Cinch- und Klinkenstecker, die aus dem Audio-/Videobereich bekannt sein dürften, allerdings deutlich kleiner. Die Anschlüsse werden gelötet und mit Schrumpfschlauch gesichert. Ein kleines Plastikteil fungiert als Knickschutz für die Lötstelle. Auch hier gibt es eine Abzweigmöglichkeit zum Parallelanschluss von Verbrauchern (»SON-Koax-Abzweigdose«) sowie einen Adapter für die SON-Nabendynamos.

Bild 6: SON-Koaxialstecker, oben: Abzweigdose, Mitte: Nabendynamoadapter, unten: Teile der der Koaxial-Steckverbindungsanschlüsse
Bild 7: Anlöten der inneren Leiterbahn. Über diese Anlötstelle kommt das Kunststoffteil, der äußere Leiter wird dann in der Nut des Steckers verlötet.

Zum Anschluss muss hier in einem sehr beengten Kunststoffgehäuse gelötet werden. Wenn man sich an die beiliegende Lötanleitung hält, geht dies jedoch besser, als man zunächst befürchten mag. Die Kabeldurchführung hilft hier etwas, die Aufgabe der »dritten Hand« zu übernehmen, und man kann das eingeführte Kabel so drehen, dass es gegen den Lötpartner »drückt«. Nach dem Löten muss die Dose vergossen werden (Heißkleber oder besser noch Epoxidharzkleber – der Autor hat die 5-min-Hausmarkenvariante von Conrad verwendet), um Knick- und Zugschutz sowie Isolation auch bei Erschütterungen zu gewährleisten. Wer geschickt ist, bekommt hier eine sehr elegante, haltbare, schlanke Lösung hin. Aber die Chance, die Abzweigdose anzusengen besteht. SON bietet eine Löthilfe für dieses Stecksystem, die dem Autor nicht zur Verfügung stand und die sich aus finanzieller Sicht nur für den professionellen Bereich lohnt.

Bild 8: Abzweigdosenverarbeitung: Kabel einführen, Enden vorbereiten und verzinnen, anlöten. Dose mit Epoxydharzkleber vergießen, anschließend einschrumpfen

Vorteile des Systems:

  • sehr klein und leicht
  • dickwandiges, vernickeltes Messing
  • sehr gute Haptik beim Stecken, schmatzender Steckvorgang, solider Halt, löst sich bei starkem Zug
  • verpolungssicher

Nachteile:

  • auf zweipoliges SON-Koaxialkabel festgelegt
  • insbesondere die Buchse sollte man eher nicht offen am Rad belassen, da sich darin leicht Dreck verfangen kann. Ein vor Schmutz schützender Blindstecker wäre hier sinnvoll.
  • Reparaturfähigkeit unterwegs

Nicht unerwähnt bleiben soll, dass andere Komponentenhersteller eigene Stecksysteme z. B. für die Verkabelung der elektronischen Schaltung entwickelt haben. Soweit dem Autor bekannt, sind diese nicht frei konfektionierbar, sondern in gewissen Längen vorkonfiguriert und die Preise dafür meist stattlich. Selbst für einfache Kabel ohne elektronische Bauteile können hier schnell 50 € und mehr veranschlagt werden. Daher wurden diese bei diesem Test ausgespart.

Alternative Steckerideen

Im folgenden Abschnitt werden einige eher unübliche Steckeroptionen vorgestellt, die aber durchaus am Fahrrad sinnvoll einsetzbar sind. All diese Stecker haben aber den Nachteil, dass die Reparaturmöglichkeiten unterwegs eingeschränkt sein werden.

Kfz

Neben den schon angesprochenen Flachsteckern werden auch die bei Kfz verwendeten Superseal-Stecker am Fahrrad eingesetzt. Sie werden gecrimpt und es gibt sie von ein- bis sechspolig. Sie verfügen über eine mechanische Verriegelung und sind wasserdicht. Diese wird am Kunststoffstecker über das gelbe Dichtelement realisiert. Der wasserdichte Abschluss zu den einzelnen Kabeladern hin passiert über kleine farbige Gummielemente (für verschiedene Kabeldurchmesser), welche beim Crimpen mit im Zugentlastungsbereich der Crimpung verklemmt werden (vgl. dazu auch Bild 1).

Von den üblichen Knickschutztüllen aus Gummi sei hier klar abgeraten. Diese sind für die Verwendung am Rad viel zu groß und viel zu schwer und für klassische Zwillingslitzen auch deutlich überdimensioniert.

Bild 9: Die verschiedenen Teile einer Superseal-Steckverbindung

Vorteile:

  • hochwertige Stecker, viele Polanzahloptionen
  • wasserdicht
  • »Blindstecker« als Abdeckkappen erhältlich

Nachteile:

  • arg groß und schwer
  • System ist auf Kabelquerschnitte von 0,75–1,5 mm2 ausgelegt, die an Fahrrädern verwendeten Kabel sind in aller Regel deutlich dünner. Damit kann es bei Standardzwillingslitzen leicht vorkommen, dass die Zugentlastung der Crimpung nicht ausreichend stark ist. Bei einem moderaten Zugtest hat der Autor hier Stecker, deren Crimpung sehr solide wirkte, einfach ausgerissen.

Modellbau

Eine weitere Möglichkeit ist, auf Stecker aus dem Modellbau zurückzugreifen. Hier sind hohe Ströme nicht unüblich und es gibt daher einige vergoldete Steckertypen, die am Fahrrad eine hohe Korossionsbeständigkeit vermuten lassen. Außerdem sind hier kleine und dezente Steckervarianten verfügbar. Einen kritischen Blick sollte man auf die für die Stecker angedachten Kabelquerschnitte werfen.

Möglichkeit eins sind die JST-RCY-Stecker. Diese sind zweipolig, verpolungssicher und haben eine mechanische Arretierung, die sich bei starkem Zug löst (Snap-Funktion). Nachteilig ist, dass sie nur bis AWG 22, also Kabelquerschnitte bis 0,33 mm2, vorgesehen sind. Die Stecker werden gecrimpt und aufgrund der Größe erfordert dies etwas Geschick und das richtige Werkzeug. Bei vielen Standard-Crimpbacken ist der engere Crimpbereich (der für die Crimpung an die Einzeladern der Litze sorgt) zu lang. Bei Crimpzangen für Flachstecker beträgt dieser Abschnitt häufig so um die 3,2 mm, zur Crimpung von JST-RCY-Steckern sollten es lediglich 2,4 mm sein.

Es gibt die JST-RCY-Stecker auch sehr häufig mit Kabelstummeln, die man dann mittels Crimpung oder Löten verlängern kann.

Bild 10: JST-RCY-Stecker zum Selbstkonfektionieren und mit Anschlussstummeln

Vorteile:

  • klein und leicht
  • mechanisch arretiert, löst sich aber bei starkem Zug
  • bis 3 A spezifiziert

Nachteile:

  • Für Standardfahrradkabel sind die Anschlüsse formal etwas zu dick (funktioniert aber gerade so). Für noch dickere Kabel ungeeignet.

Die Mini-Tamiya-Stecker sind etwas größer, ebenfalls zweipolig und verpolungssicher mit meist neongelben oder weißen Kunststoffgehäusen. Die mechanische Arretierung ist hier so stark, dass man im Zweifelsfall eher das Kabel beschädigt. Leider gibt es (wie bei JST RCY) keinerlei Zugentlastung. Die Steckschuhe gibt es in vergoldeter Ausführung, viele kompatible Nachbauten sind dies jedoch nicht. Man sollte diese Stecker nicht mit den noch größeren Tamiya-Steckern (ohne Zusatz »Mini«) verwechseln.

Bild 11: Mini-Tamiya-Steckverbinder, v. l. n. r: verschiedene Gehäusefarben offen, gesteckt, mit Flügeln zum Gehäuseeinbau. Kontakte in vergoldeter und verzinnter (?) Ausführung

Vorteile:

  • Baugröße und Gewicht noch akzeptabel fürs Fahrrad
  • mechanisch arretiert
  • Stromspezifikation (etwa 10 A, vergoldet auch mehr) fürs Fahrrad völlig ausreichend
  • leicht zu crimpen
  • auch Buchsen mit »Flügeln« für den Gehäuseeinbau erhältlich

Nachteile:

  • Arretierung ausschließlich mechanisch gelöst, bei starker Zugbeanspruchung ist Beschädigung des Kabels/der Crimpung wahrscheinlich
  • Optik fragwürdig
  • Verbindung Crimpaufsatz-Kunststoffgehäuse hat sehr viel Spiel. Dies begünstigt das Festhalten von z. B. eingedrungenen Sandkörnern.

Wo höhere Stromfestigkeit gefragt ist, werden im Modellbau vergoldete Kontakte eingesetzt. Die erste Möglichkeit sind hier die runden Goldkontaktstecker, auch als Bananenstecker bekannt. Diese sind in verschiedenen Durchmessern verfügbar: 2 mm; 3 mm; 3,5 mm; 4 mm und noch dicker. Für den Fahrradbereich kommt eigentlich nur die 2-mm-Ausführung infrage. Bereits diese ist schon für relativ starke Kabel von 1,0–1,5 mm2 Querschnitt (AWG 17–15) empfohlen. Die Stecker werden verlötet und man muss selbst für eine Isolation der einpoligen Steckverbindungen untereinander (z. B. Schrumpfschlauch) sorgen. Es gibt keinen Knickschutz und keine Zugentlastung, diese mechanische Schwäche sollte der Anwender im Blick haben. Aber die Stecker fügen sich extrem schlank (klein und leicht) in die Leitungsoptik ein. Per Design ist keine Verpolungssicherheit vorgesehen, durch gegenläufige Anbringung von männlichem und weiblichem Stecker ist dies bei zweipoliger Verdrahtung aber möglich. Es gibt verpolungssichere Kunststoffgehäuse (häufig in roter Farbgebung, aber auch schwarz oder gelb), die je zwei Stecker aufnehmen, sodass man relativ komfortabel zweipolig stecken kann. Wichtig ist hierbei, Kunststofffassung und die Goldkontakteinsätze als zusammengehöriges Set zu kaufen. Genormt ist nur die Steckgeometrie, nicht der Lötanschluss und nicht mögliche Kerben für die Kunststoffhalterung.

Bild 12: Goldkontaktstecker, v. l. n. r.: zweipolige Kunststoffhülsen, 2-mm-Kontakte gesteckt und getrennt, zugehörig zur Kunststoffhülse, 2-mm-Kontakte gesteckt und getrennt und inkompatibel mit der Kunststoffhülse, 4-mm-Goldkontakte gesteckt und getrennt

Vorteile:

  • einpolig installiert winzig klein, leicht
  • von hoher Haltekraft, löst sich aber bei stärkerem Zug
  • Mit zweipoligem Kunststoffgehäuse ist eine gute und oft steckbare Verbindung von zweiadrigen Kabeln möglich.
  • vergoldete Kontakte

Nachteile:

  • Knickschutz der Lötstelle kritisch
  • Das Einführen der Kontakte in die Kunststoffgehäuse gestaltet sich schwierig. Dem Autor gelang dies immer nur von Steckrichtungsseite her, sprich, man muss die Kabel durch das Gehäuse durchführen, dann die Stecker anlöten und kann diese anschließend ins Gehäuse zurückdrücken. »Von hinten« (wie man es bei Mini-Tamiya oder Superseal macht) war hier stets viel zu viel Kraft nötig.

Merklich größer sind die verpolungssicheren Goldkontakt-T-Stecker. Die Anschlüsse werden einfach an plane vergoldete Flächen aufgelötet. Obwohl diese Stecker keinen definierten Rastpunkt haben, zeichnen sie sich durch eine sehr gute Steckhaptik aus. Sie sitzen fest, sind aber mit ausreichend Kraft (selbst mit Handschuhen) leicht zu trennen. Nachteilig ist, dass der Standard keinen Knickschutz und keine Zugentlastung der Kabelbefestigung vorsieht. Die getesteten Stecker von Amass verfügen jedoch über einen Kunststoffaufsatz über der Kabelanbringung, der sich gut mit Epoxidharzkleber verfüllen lässt. Dies sollte sowohl Knickschutz als auch Zugentlastung in sehr solider Weise sicherstellen.

Vorteile:

  • sehr gutes Steckverhalten
  • verpolungssicher
  • Ausführung mit Lötstellenschutz garantiert sehr gute Kabelanbindung
  • auch für wesentlich höhere Ströme und Kabelquerschnitte spezifiziert

Nachteile:

  • relativ groß und vor allem relativ schwer
  • ohne vorgenannten Schutz wird die Anlötstelle der Kabel bei fahrradtypischen Anwendungen nicht lange halten

Auch für die XT60-Stecker gibt es diese Kunststoffabdeckungen, die die Anlötstellen schützen und die mit Epoxidharzkleber ausgekleidet werden können. Die vom Autor getestete Variante hatte diese nicht und ohne gesonderten Schutz wird wie bei den T-Steckern die Kabelanbindung nicht lange halten.

Bild 13: links XT60-Stecker, rechts Goldkontakt-T-Stecker

Vorteile:

  • vergoldet und verpolungssicher
  • gibt es auch mit Anlötstellenschutz

Nachteile:

  • getestete Variante erfordert inakzeptabel hohe Trennkraft
  • ohne gesonderten Lötstellenschutz für Fahrradanwendungen nicht zu empfehlen

Audio

Für Koaxialkabel mag man noch an den Audiosignal-Markt denken. Wegen der guten Toneigenschaften gibt es diese Stecker häufig auch in vergoldeter Ausführung. Die Qualität der vielfältigen verfügbaren Produkte streut hier sehr. Bei Cinch gibt es sehr hochwertige (und dann in der Regel extrem schwere) Stecker, aber es sind auch sehr einfache Ausführungen aus billigem Kunststoff verfügbar. Getestet wurde hier ein einfaches, im deutschen Modellbauhandel bestelltes Modell der zweiten Kategorie, allerdings in vergoldeter Ausführung.

Bild 14: Cinch-Stecker und -Buchse zur Selbstkonfektionierung

Vorteile:

  • leicht und einfach zu stecken
  • vergoldete Ausführungen möglich
  • verpolungssicher

Nachteile:

  • Klemmkraft des getesteten Modells war viel zu gering
  • Kunststoffgehäuse wirkt sehr billig und nicht empfehlenswert
  • Baugröße fürs Rad eigentlich zu groß

Ein überzeugendes Klinkensteckermodell ist dem Autor nicht untergekommen. Generell sind Klinkenstecker wegen des nur punktuellen Kontakts i. A. weder für große Ströme noch für schmutzigen Einsatz geeignet.

Insbesondere bei Aliexpress ist der Autor auch immer wieder über wasserdichte Verbindungen mit Schraubverschluss gestolpert. Hier werden die beiden Stecker mit einer Überwurfmutter gesichert, die Dichtung passiert über einen Gummiring. Diese Stecker gibt es zwei- bis achtpolig. Achtung: Nicht immer ist die Baugröße fürs Rad passend. Manchmal wird das Gewinde der Überwurfmutter angegeben. Fürs Rad noch tauglich ist M8, M6 gibt es vereinzelt wohl auch. Bei M8 hat die Überwurfmutter bereits über 12 mm Durchmesser, Stecker in M12 oder gar M16 scheiden wegen der Größe aus. Man findet diese Stecker in einschlägigen Portalen, wenn man nach »waterproof plug« sucht und die Bildbeschreibungen im Blick behält. Die textuelle Beschreibung ist oft sehr dürftig. All diesen Steckern gemein ist, dass sie mit je etwa 20 cm angespritzten Anschlusskabelchen kommen.

Bild 15: Wasserdichte Multipolstecker (hier vierpolig) mit M8-Sicherungsmutter

Vorteile:

  • insbesondere bei Bedarf an vier- bis achtpoligen Anschlüssen
  • für die Polanzahl nahezu unschlagbar klein
  • wasserdicht

Nachteile:

  • Suchaufwand beim Bezug und in der Regel lange Lieferzeit aus Fernost
  • Eigentliche Anschlüsse müssen dennoch gelötet werden und es muss dort individuell für Knickschutz und Zugentlastung gesorgt werden.
  • Strombelastbarkeit beim Rad an der Grenze

Messergebnisse

Die vorgenannten Stecker wurden gewogen und die nötige Kraft zum Lösen der neuwertigen Stecker gemessen. Da die Stecker unterschiedlich viel Kabelweg überbrücken, ist in der Tabelle das Mehrgewicht gegenüber reiner Kabelstrecke (10,0 g/m bei der Zwillingslitze, 24,8 g/m beim SON-Koaxialkabel) angegeben. Bei Flachsteckern, Son-Koaxial- und Goldkontaktsteckern ohne Kunststoffhülse wurde Schrumpfschlauch verwendet und mitgewogen. Auch die einpoligen Steckverbindungen (Flachstecker, 2-mm-Goldkontakt) wurden an zweipoligen Kabeln gemessen und gewogen. Für Aussagen zur Einzelader sind die Werte zu halbieren.

Bild 16: Die getesteten Steckverbindungen, v. l. n. r.: Flachstecker 2,8 mm × 0,5 mm, Flachstecker 4,8 mm × 0,8 mm, runde Goldkontaktstecker zum Crimpen, 2-mm-Goldkontaktstecker, JST RCY, Mini-Tamiya, Goldkontakt-T-Stecker, XT60-Stecker, Superseal, SON-Koax-Stecker, Cinch, SON XS-M aka Binder 719, M8-Multipol

Die Kraft, um die Stecker trennen zu können, wurde durch Zug an den Kabeln gemessen (was natürlich sogleich ein Test der Zugentlastung war). Die Stecker waren dabei neuwertig und nicht gefettet. Die 4,8 mm × 0,8 mm-Flachstecker haben diese Messung nicht überstanden und sind ziemlich genau in dem Kraftbereich, wo sie sich lösen sollten, aus der Crimpung herausgerissen. Es empfiehlt sich daher, diese Stecker zu fetten, das reduziert die nötige Kraft zumindest etwas (ca. 15 %). Da die meisten Leser eher ein Gefühl für Gewichtskräfte als für »abstrakte Newton« haben dürften, ist die nötige Steckerlösekraft physikalisch nicht ganz korrekt im Folgenden stets in kg angegeben.

Bild 17: Die Flachstecker sind bei einer Zugkraft von 4,8 kg im Test von der 2 × 0,4 mm Zwillingslitze abgerissen.
Tabelle 1: Messergebnisse
Stecker Gewicht Preis Abzugskraft Korrosionsschutz Kabelanschluss
Flachstecker 2,8 mm × 0,5 mm 1,14 g wenige Cent ca. 3–3,5 kg von blank bis vergoldet alles erhältlich pro Litze separat, gecrimpt
Flachstecker 4,8 mm × 0,8 mm 2,79 g wenige Cent 4,8 kg von blank bis vergoldet alles erhältlich pro Litze separat, gecrimpt
Goldkontakt (2 mm) 1,31 g Steckverbindung für ein zweiadriges Kabel ab etwa 0,60 €; zzgl. optionaler Kunststoffhülsen (etwa 1 € pro Hülse) 1,15 kg vergoldet jeder Pol einzeln, gelötet
JST RCY 0,63 g ab etwa 0,30 € pro Steckerpaar mit Kabelstummeln 2,3 kg verzinnt zweipolige Kabel, gecrimpt
Mini-Tamiya 1,69 g etwa 1 € pro Steckerpaar nach Entrieglung ca. 0,6 kg vergoldete Ausführungen verfügbar zweipolige Kabel, gecrimpt
Goldkontakt-T-Stecker 5,8 g ohne Ausgießen der Anschlüsse, 7,13 g mit Epoxidharzkleber ab etwa 1 € pro Steckersatz 1,4 kg vergoldet zweipolige Kabel, gelötet
XT60 6,26 g ab etwa 1 € pro Steckersatz 4,1 kg vergoldet zweipolige Kabel, gelötet
Superseal 7,81 g (Gummitüllen zzgl. je 5,23 g) Steckerpaar ab etwa 2,50 €, Gummitüllen ab etwa je 1,50 € nach Entriegelung ca. 870 g wasserdicht zwei- bis sechspolige Kabel, gecrimpt
SON Koaxial 3,84 g je 6 € für männliches/weibliches Steckerende, 20 € für das Verteilerdosenset, 20 € für den SON-Koax-Adapter zum SON-Nabendynamo 1,65 kg dick vernickelt für 3-mm-Koaxial-Rundkabel (SON), gelötet
Cinch 4,52 g zzgl. optional Epoxidharzkleber ca. 0,80 € pro Steckersatz ca. 700 g vergoldete Varianten verfügbar zweipolige Koaxialkabel, gelötet, Zugentlastung gequetscht
SON XS-M/Binder 709 bzw. 719 2,62 g etwa je 6 € für das männliche/weibliche Steckerende, 24 € VK für das Abzweigkabel 3,8 kg vergoldet 3–5-polige Rundkabel mit 3–5 mm Durchmesser, gelötet

Einordnung der Testergebnisse

Ab etwa 4 g Mehrgewicht der Stecker fällt dieses subjektiv störend auf. Dieser Eindruck ist an den leichten Zwillingslitzen natürlich stärker als am starren SON-Koaxialkabel.

Die mechanische Verriegelung von Superseal und Mini-Tamiya funktioniert zuverlässig, hier wurde nur angegeben, wie viel Kraft zum Lösen der eigentlichen Steckverbindung nötig ist.

Gemessen wurden auch die Zugkräfte an den Klemmverbindungen. Beim Shimano-NaDy-, dem Seitenläufer und auch dem Spanninga-ELIPS-Rücklicht wird das Kabel aus dem Klemmstecker gerissen, noch bevor der Stecker selbst sich löst (Shimano-NaDy 2,15 kg, Philips-Rücklicht 2,05 kg, Seitenläufer 2,6 kg). Die Klemmung am Philips-LumiRing sitzt extrem fest, hier löst sich die Einzelader erst ab 4 kg. Die kleinen Flachstecker klemmen an diesem Rücklicht mit je etwa 1,5 kg. Das auffälligste Ergebnis zeigte das gebrauchte Basta-Rücklicht. Ein Pol klemmte hier mit lockeren 930 g, der andere gar nur mit lächerlichen 150–300 g. Am SON-Nabendynamo sitzen die Flachstecker extrem fest. Hier wurden für die ungefettete Einzelader 3,5–4,1 kg gemessen.

Neben der absoluten Kraft spielt in der Anwendung auch die Griffhaptik eine entscheidende Rolle. Die Binder-Stecker lassen sich an der aufgeschraubten Zugentlastungsklemmung hervorragend greifen, ein repräsentativ ausgewähltes fünfjähriges Kind schaffte diese Trennung so gerade eben, während es an den JST-RCY-Steckern scheiterte. Die getesteten XT60 sitzen inakzeptabel fest, die Flachstecker sitzen ebenfalls extrem fest und lassen sich obendrein ziemlich schlecht greifen. Die Verriegelung der Mini-Tamiya war im Gegensatz zu der der Superseals auch für das Kind intuitiv zu lösen.

Fazit

Die schlankste und optisch unauffälligste Verbindung für klassische Zwillingslitzen lässt sich mit 2-mm-Goldkontakten realisieren. Insbesondere an Installationen, die nicht oft getrennt werden, ist diese Variante empfehlenswert. Die Anlötstelle bleibt hier aber eine potenzielle Bruchstelle und will entsprechend achtsam behandelt werden.

Da, wo auch unterwegs eine hohe Improvisationsfähigkeit gefragt ist, haben die klassischen Fahrradinstallationen mit Klemmung beziehungsweise Flachsteckern durchaus ihre Berechtigung. Bei Fernreisen sollte man hier passendes Reparaturmaterial mitnehmen. Stecker und Schrumpfschlauch wiegen nicht viel und haben sicher in der Ersatzteildose Platz.

Besonders aufgeräumt, durchdacht und robust sind die Koaxiallösungen von SON. Hier sind vor allem die Verzweigungslösungen für das Binder- und das Koaxial-Stecksystem hervorzuheben, die man bei anderen Systemen meist »von Hand« nachbauen müsste und die dennoch stets ein Kandidat für Ausfälle (Kabelbruch) bleiben würden.

Wo zweipolige Leitungen regelmäßig zu trennen sind (wie z. B. an der Kinderanhängerbeleuchtung), spricht sehr viel für die neuen Koaxialstecker von SON. Hier gilt nur zu beachten, dass die Buchse »empfänglich« für Sandkörner ist, sie sollte nicht offen am Rad »herumgefahren« werden, sondern gegebenenfalls mit einem selbst gebauten Blindstecker verschlossen werden. Vielleicht kann SON hier demnächst ja auch eine offizielle Lösung anbieten?

Ebenfalls tauglich für den täglichen Einsatz sind die Goldkontakt-T-Stecker. Hier sollte man aber unbedingt auf die getestete Ausführung achten und die Kabelanschlüsse mit Epoxidharzkleber versiegeln.

Mini-Tamiya und JST RCY können gute Optionen für Bastelprojekte wie Dynamolader sein. Vor allem bei offenen Steckerenden kann bei Mini-Tamiya aber das Festsetzen von Schmutzpartikeln ein Thema sein.

Wo mehr als zwei Pole getrennt werden müssen, können die Binder-Stecker oder die wasserdichten Multipolstecker eingesetzt werden.

Hat man mehrere verschiedene Leitungssysteme am Rad (Dynamowechselstrom, 5 V- und 12 V-Gleichspannung am Dynamoladerausgang, Lenkerschalter), mag es auch durchaus praktikabel sein, für jedes System eigene Stecker zu verwenden.

Zum Autor

Samuel Littig (Jahrgang 1984), promovierter Mathematiker und Softwareentwickler. Radverkehrspolitisch interessierter Alltagsradler und Tandemfahrer (Eltern-Kind, Reisetandem), autoloses ADFC- und VCD-Mitglied mit großer Affinität zu Schraubereien und Basteleien am häuslichen Radfuhrpark.