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S50 Viergang-Motoren regenerieren

Die beiden 4-gang-Motoren werden regeneriert. Wohl bemerkt, es handelt sich hier um Motoren der Modellreihe M54 - nicht um die späteren Modelle der M531/541 Baureihe (S51).

Auf dem Bild rechts sieht man meinen Zweiten M54-Motor, den mein Vater als Ersatztriebwerk mit originalem 50ccm-Zylinder zusammengebaut hat.

Technische Daten eines originalen Sperber M54-Motors:

Originaler S50-4-gang-MotorHubraum (ccm)    49,6
Hub / Bohrung (mm)    39,5 / 40
Verdichtung    9,5:1
Leistung (kW(PS)/U/min)    3,4(4,6)/6750
max. Drehmoment (Nm)/(U/min)    4,7/6000
Schmierung    1:33
Getriebeöl (ml)    500
Kühlung    Fahrtwind
Vergaser (Typ)    16N1-3
Haupt-/Nadeldüse    80/215
Luftfilter    Naßfilter
Lichtmaschine (Typ)    SLPZ 8307.3-100
Kontaktabstand Unterbrecher (mm)    0,4
Zündspule (Typ)    12V,8352.1/2
Zündkerze (Typ)    M14-260
Elektrodenabstand (mm)    0,4
Zündzeitpunkt (mm v. OT)    1,5

M54 Motor Getriebe von UntenIch besitze für mein Fahrzeug 2 Motoren. Die Motoren besitzen rein äußerlich eigentlich den typischen Simson M53 Getriebeblock aber mit einem inneliegenden 4-Gang-Getriebe und nennen sich hierdurch M54 (die 4 steht für 4-Gang). Eine Besonderheit bei meinen Motoren ist das Getriebe. Hier besitzt das Losrad für den 4. Gang auf der Kupplungswelle 24 Zähne (sonst 23 Z Standard). D.h. - der Motor ist im 4. Gang länger übersetzt und läuft dadurch in Hinsicht der Endgeschwindigkeit etwas schneller. Die Motorblöcke M54 wurden später als Ersatzteil für den Sperber und Habichtmotor in einer Auflage von nicht einmal 2000 Stück hergestellt und sind heutzutage sehr gefragte Teile. Wer hier einen Ersatzmotor in einem sehr guten Zustand benötigt, legt locker ab 350,-Euro hin.


Der erste Motor
ist ein originaler M54 4-Gang mit Leerlaufkontrolle und hat einen fast 63ccm-Zylinder. Auf dem Bild rechts habe ich mit den Pfeilen die typischen Merkmale markiert, an denen man diesen Motor als Viergangversion erkennt (von links nach rechts).

  • 2 Stk. Bohrungen 8,5mm für die Motorhalterung (beim originalen M54 KF Oben mit nur einer Silentbuchse)
  • 2 Stk. Bolzen an der Unterseite für die innenliegende Kurvenscheibe
  • 1 Stk. Gewindestift im Plastesockel für die Leerlaufkontrolle.


Kurbelwelle:
GS Kurbelwelle voll gekapseltSehr speziell bei meinen Motoren sind die Kurbelwellen, diese hier mit 95mm (MM) langen Vogelzungen- (Schwert-) Pleuel und 39,5mm Hub, die wahrscheinlich aus einer Simson GS-50-Serie stammt. Der 63ccm - Motor besitzt eine an den Schwungmassen vollgekapselte, innen am Hubzapfen geführte Kurbelwelle mit einem Pleuauge von einer Breite von 14,5mm. D.h. - Der Kolben benötigt keine Anlaufscheiben - die würden auch nicht zwischen die Kolbenaugen passen. Das Nadellager hat eine Breite von 15mm und ist auf dem Kolbenbolzen somit schwimmend gelagert. Der Motor hat mitlerweile eine Laufleistung von ca. 30.000km und das Nadellager auf dem Hubzapfen in der Kurbelwelle ist trotzdem noch topfit.
Nur mal nebenbei: - solch eine GS-Kurbelwelle wurde letztens beim großen E versteigert und erzielte einen Auktionspreis von ~ 450,-€ - da gehen einem dann die Augen auf! - wenn der Kurbeltrieb schon alleine diesen Wert hat, was kostet dann der ganze Motor?
Zylinder:
Der Zylinder ist ein typischer S50-Block. Der Zylinderkopf ist noch alte Ausführung - mit glatten, elypsenförmigen Rippen. Die kürzeste Rippe hat noch keine Versteifungsstege (Siehe Bild oben). Die späteren Köpfe sind insgesamt etwas rauher gegossen und besitzen eben diese Stege an den äußeren Rippen.
Der Einlasskanal hat eine Bohrung von 18,5 - ob die Steuerzeiten gegenüber dem späteren Serienmodell geändert sind weiß ich nicht, da mir ein Vergleichszylinder fehlt - aber - der Kolben hat einlaßseitig im Kolbenhemd eine ca. 2,5mm Einfräsung.
Simson Vergaser 16N1-3 links und 16N1-5 rechtsDer Vergaser:
ist ein 16N1-3 (auf dem Bild links) Vergaser, wie er original im Sperber verbaut wurde. Die Hauptdüse hat 0,8mm und der Düsenstock der Teillastdüse vier seitliche (2 links und 2 rechts) 0,6mm Bohrungen. Die Zerstäuberdüse ist im Schiebergehäuse kegelförmig beidseitig geschlitzt. Der Durchlass des Vergasers besitzt - wie der Zylinder - einen Ø von 18,5mm und wurde natürlich nicht nachträglich aufgebohrt. Erkennbar ist auch auf der Seite der Kennung des Vergasers, dass nur eine Be- und Entlüftungsbohrung für das Schwimmergehäuse vorhanden ist und nicht wie bei dem rechten Vergaser ein Schlauchanschluss besteht.
Die Kupplung:
ist eine Ölbadkupplung mit einer 1,8mm starken Tellerfeder, ähnlich wie sie später im M531/541 verbaut wurde aber mit nur 3 Stück Kupplungs-Reibscheiben und nur zwei dünnen Stahlanlaufscheiben. Auch die Zahnung am Kupplungskorb und Primärritzel ist feiner und mit keinem Motor-Bautyp austauschbar. Das bemerkte ich, als ich die Kupplung kurzzeitig in einen Standart S50-Motor einbauen wollte und das Standard-Primäritzel wegen der groberen Zahnung nicht zu montieren war. Des weiteren besitzt diese Kupplung einen sehr kurzen Hub und und ist daher schlecht zu dosieren - aber absolut "bissig". Hier hat man sicher zu DDR-Zeiten versucht Material einzusparen - warum man diese dann nicht in die Serie übernommen hat weiß ich nicht - Probleme hatte ich damit jedenfalls nie.
originaler Registrierschein innen 1975Die Zündung:
ist eine Elektronikzündung und der Geber stammt noch von Bosch. Hier hat man sicher die ersten Versuche gemacht, den leidigen Unterbrecher abzuschaffen. Der Elektronikbaustein im Luftfilterkasten wurde dann allerdings von mir in den 80-er Jahren durch einen passenden von Simson getauscht.

Dieser Motor besitzt die originale Motornummer wie im Registrierschein 1975 eingetragen. Er wird jetzt im Moment nach über 30.000 km Laufleistung von einem Freund, der eine Simson-Fachwerkstatt hat - da mir die Zeit dazu fehlt - neu gelagert und bekommt neue Simmeringe.
Die Kurbelwelle und die Getriebeteile benötigen noch keine Reparatur - nur eine neue Schaltklaue, ein neues oberes Nadellager + ein neuer Kolbenbolzen werden in diesem Atemzug vorsichtshalber eingebaut und der Zylinder wird neu gehohnt.


Die Restauration und Generalüberholung des 1. M54-Motors:

Auf den unteren Bildern ein paar kleine Details zur Restauration.

Die GS-Kurbelwelle wird nochmals geprüftDas 1. Bild:
Hier sieht man, wie Heiko die unten geführte GS-Kurbelwelle vor dem Einbau nochmals prüft. Erstaunlich - das Nadellager auf dem Hubzapfen ohne Höhen-Spiel, die seitliche Tolleranz des Pleuels unten 0,3mm.
Unwucht auf der Lichtmaschinenseite 1,8/100-stel und auf der Primär-Ritzel-Seite 1/100-stel.
Wenn man bedenkt, wieviele Kilometer die Kurbelwelle gelaufen ist und dass bei SIMSON eine maximale Unwucht von 3/100-stel für GUT befunden wird, so ist das schon ein Top Ergebnis, welches dieses hochwertige Teil nach 30.000km aufzuweisen hat.

Die zwei unteren Bilder:
Hier sieht man den komplettierten Motor im noch nicht ganz fertigem Zustand. Das Getriebe hat neue Lager + Simmerringe bekommen und wurde neu abgedichtet.
Alle Aluteile wurden gereinigt und Außen von mir mit der Hand poliert. Auf Glasperlenstrahlen und Kugelpolieren der Teile wurde bewusst verzichtet, da solch eine optische Oberfläche nicht dem Original entspricht - und mal ehrlich - so sieht ein alter historischer Motor gleich viel ansprechender aus.
Unter dem Kupplungs-Gehäusedeckel versteckt - die seltene 3-Scheiben-Tellerfeder-Ölbadkupplung mit feinverzahnten Primär-Ritzel und dem lang abgestuften 4-Gang-Getriebe (Zahnrad 4.-Gang mit 24 Zähnen). Wenn hier mal etwas kaputt geht, kann nur noch ein Werkzeugmacher helfen. Leider war Heiko so schnell, dass ich nach dem Ölauffüllen die Kupplung nicht mehr fotografieren konnte.
Auf der Lichtmaschinen- (Abtriebs-) Seite das 14-er Kettenritzel und der Leerlaufkontakt, der aber nie verkabelt war. Mal sehen - wenn mir eine Idee kommt, wo ich die Leerlauflampe platzieren kann, bekommt das Mokick einen S50N-Batteriekasten verpasst und der Kabelbaum ein zusätzliches Kabel für diesen Kontakt und (nun endlich) für eine elektrische Hupe.
Auch gut auf den Bildern zu erkennen - wie knapp die gekappselten Hubscheiben der GS-Kurbelwelle in das Motorgehäuse passen - da ist eine hohe Vorverdichtung des Benzingemisches im Kurbelgehäuse vorprogrammiert und sorgt für die nötige Leistung.

Simson M54-Motor Kupplungsseite         Simson M54-Motor Lichtmaschinenseite

Auf den nächsten zwei Bildern sieht man den komplettierten Motor mit Schalt- + Kickstarterhebel mit neuen schwarzen Gummis (DDR), den originalen schwarzen Zylinder + Zylinderkopf und den 18,5-er originalen BFV Vergaser 16N1-3.
Beide Bilder sind zum vergrößern - klickt auf das Bild!

Simson M54 Motor Limaseite komplett    

Kolbenauge an die GS-Kurbelwelle anpassen:

Weil der Zylinder neu gehohnt wurde, musste auch ein neuer Kolben her. Wie Oben schon erwähnt, hat das Pleuelauge oben ein Maß von 14,5mm und wird mit einem Nadellager mit einer Breite von 15mm + 2 Anlaufscheiben a 1mm bestückt. Dies bedeutet, dass der Kolben Innen auf ein Maß von 17,3mm an den Flanken des Kolbenauges plan und winklig ausgefräst werden muss.
Hier an dieser Stelle möchte ich Marko nochmals Danke sagen, der das ganze auf seiner Fräsmaschine realisiert hat. Er ist ja eigentlich Büchsenmachermeister (wirklich einer der Weltbesten), aber eben auch ein ambitionierter Oldtimerfreak. Der lässt sich zu jedem Problem eine Lösung einfallen und ist nebenbei auch noch suuuuper genau.
Unten auf den zwei Bildern sieht mann, wie er den Kolben auf der Fräsmaschine mittels Messuhr auswinkelt und somit für das Fräsen vorbereitet wird. Und für das geübte Auge des Betrachters - das von mir auf die Steuerzeiten des alten Kolbens angepasste neue Kolbenhemd.

Der Kolben wird auf der Fräsmaschine ausgewinkelt          Der Kolben wird auf der Fräsmaschine ausgewinkelt
 


Der zweite Motor:

Originaler S50-4-gang-MotorAls Sicherheit baute mein Vater mir 1978 als Ersatzteil einen zweiten Motor dieser Baureihe zusammen (Bild ganz Oben). Bei diesem drückte ich das Kurbelgehäuse auf Dichtheit ab - alles noch ok. So spendierte ich diesem nur neue Simmerringe und ersetzte den Blindstopfen für die Leerlaufkontrolle mit einem originalen Kontaktschalter. Die Kurbelwelle wurde komplett in Stand gesetzt, der Zylinder auf das letzte Schleifmaß neu gehohnt und bekam einen neuen Kolben (natürlich original MEGU). Der Motor hat heute ca. 53ccm, ist ohne Motornummer und besitzt im großen ganzen die Merkmale wie der erste - aber einige Unterschiede sind doch zu bemerken.

Kurbelwelle:
Simson GS Kurbelwelle mit Kork gekapseltSehr speziell bei dem 2. Motor ist ebenfalls die Kurbelwelle mit Vogelzungen- (Schwert-) Pleuel, die wahrscheinlich auch aus einer Simson GS-50/75-Serie stammt. Die Kurbelwelle des 50ccm - Motors besitzt mit Korken gekapselte Schwungmassen. Das Pleuel der Kurbelwelle wurde bei der Firma KSM in Suhl neu gelagert, mit einem neuem nicht unten geführt Hubzapfen vesehen und von Olaf bei der Firma Walke & Richter auf 1/100-tel neu ausgerichtet und gewuchtet.
Als ich mit dem Teil bei Ihm in der Werkstatt aufkreuzte und Ihm die Kurbelwelle in die Hand gab, lachte er und sagte verschmitzt "Nun kommt mal einer mit echtem Goldstaub" - ich fand`s lustig, weil ich auch immer diesen Ausdruck für seltene Teile verwende.
Das Pleuelauge hat ebenfalls eine Breite von 14,5mm und muss mit Anlaufscheiben im Kolben geführt werden. Hierzu sind die Anlaufflächen für ein 15,0mm Nadellager + zwei 1mm Anlaufscheiben im Kolben auf das Maß 17,3mm an das Pleuelauge angepasst worden.

Zylinder / Kolben:
Der Zylinder ist auf das fast letze  Schleifmass (41,25) noch im alten Simson-Werk neu gehohnt worden und der Megu-Kolben mit 2 Kolbenringen natürlich auch noch original. Der Einlass des Zylindes besitzt das Originalmaß von 16mm. Ob die Steuerzeiten verändert worden sind weiß ich auch hier nicht - mein Vater hat jedenfalls nichts verändert. Einzig die Überströmkanäle zum Motorblock wurden abgerundet und alle Kanäle sind insgesamt poliert worden - das hatte ich vor dem Zusammenbau noch erledigt.

Der Vergaser:
ist ein normaler S50 BVF 16N1-5 Vergaser (der rechte auf den Bildern) aber mit geraden Benzinschlauchstutzen am Schiebergehäuse - also nicht für den KR51 sondern sicher für den SR4-4 (Habicht) hergestellt. Der Einlass besitzt einen Ø von 16mm. Die Hauptdüse hat ein Maß von 0,72mm, die Teillastnadel ist eine 0,8mm, der Düsenstock hat 4 x 0,6mm Bohrungen - der Motor läuft damit sauber.
Hier noch einmal zwei Ansichten von den beiden Vergasern. Links auf den Bildern = der BVF 16N1-3 und rechts der BVF 16N1-5.

Die Vergaser von der Luftansaugseite    Vergaser von der Einlasskanal-Seite

Details linkes Bild:
Der linke Vergaser hat die offene (ovale) Bohrung für die Luft für`s Leerlaufsystem beim rechten ist diese vergossen und der Einlassstutzen ist unten geschlitzt. Erläuterung - Das ist erforderlich wegen der sogenannten Resonanzschwingungen, welche im Ansaug- bzw. Lufteinlasskanal der Leerlaufeinrichtung entstehen und deren Frequenz (Pulsieren) sich auf das runde Leerlaufverhalten des Motors auswirken. Zieht man die Leerlaufluft separat seitlich direkt (außen geschlitzter -5 Vergaser) aus dem gasschwingenden Ansaugtrakt heraus, entstehen andere Resonanzschwingungen im Leerlauf. Hierdurch ist es aber auch möglich, dass der Vergaser - da die Luft nicht über den Luftfilter gezogen wird - Feuchtigkeit und Staub ansaugt.
Details rechtes Bild:
Deutlich zu erkennen - der linke Vergaser mit großen Einlass Ø 18,5mm. Auch die Spiegelung des Metalls ist keine optische Teuschung. Der BVF 16N1-3 (links) ist aus einem anderem Aluguss wie der später hergestellte Typ - aber alles beide original BVF-Vergaser von vor 1980. Das Material des neueren Typs ist heller, die Oberfläche glatt und zeigt nicht die typischen Zinkkristalle an der Oberfläche.

Die Kupplung:
Simson GS Stahl-Kupplungsscheibenin diesem Motor ist eine originale 4-Scheibenkupplung mit 4 Spiral-Druckfedern. Die Reibscheiben sind allerdings aus Stahl mit Reib-Belag (wie GS 50/75 oder Modelle mit Kupplungs-Automat) und die Stahllamellen haben nur das Mass von 1mm Dicke, damit das ganze in den originalen Kupplungskorb unter die Andruckringe der Federn passt.

Diesen Motor bin ich - bis zum Einbau eines 70ccm-Motors - ca. 1000km gefahren. Die Leistung des Motors ist für einen M54 Motor enorm - Geschwindigkeiten  bis über 75kmh auf der Geraden waren möglich. Bemerkenswert für diese Motoren ist vor allem die Laufruhe - nicht wie die späteren M543/544 Motoren - die "schreien" ja richtig - dies liegt wohl an den nicht im Ölbad laufenden Kurbelwellenlagern und an deren längeren Hub der Kurbelwelle.

Hubraum für Simsonmotor berechnen:

Wenn Ihr den Hubraum eures Motors berechnen wollt - hier die Formel und Symbole:
V = Volumen - F = Fläche - Π = 3,14 - d = Durchmesser (Kolben/Laufbuchse) - h = Hub
Formel: V = F (d2 x 1/4 Π) x h
Beispielrechnung für den M53/M54 Motor mit 39,5mm Hub + 45-er Kolben KR51/1, Spatz, Sperber, Star, Habicht, S50
V = F (45 mm) 2 x 0,785 x h 39,5mm 
V = F 2025mm2 x 0,785 x 39,5mm
V = F 1589,625mm2 x h 39,5mm
V = 62790,1875mm3  /: 1000 
V = 62,79 cm3 ≈ 63 cm3

Beispielrechnung für den M531/M541 Motor mit 44mm Hub + 45-er Kolben Vogelserie KR51/2, S51, S70, SR50 usw.
V = F (45 mm) 2 x 0,785 x h 44mm 
V = F 2025mm2 x 0,785 x 44mm
V = F 1589,625mm2 x h 44mm
V = 699435mm3  /: 1000 
V = 69,94cm3 ≈ 70 cm3

Zusammenfassung:

Beide Motoren sind heutzutage Goldstaub. Schon alleine die verwendeten langlebigen GS-Kurbelwellen sind nicht mehr zu besorgen - es sei denn, man lässt sich diese neu anfertigen. Die Motoren - ob 50 oder 60ccm - sind ruhig laufende Triebwerke, die mit einer guten Leistungsentfaltung glänzen. Sicher hat der 60-er-Motor etwas mehr Drehmoment - man merkt es am Berg - aber insgesamt die gleiche Endgeschwindigkeit. Die einzige Änderung die der Originalmotor erfahren hat, ist der orginale runde Sperberdeckel mit Simson-Schriftzug. Der große S50-Kupplungsdeckel liegt aber sicherheitshalber immernoch im Regal und kann jeder Zeit wieder getauscht werden. Leider darf man den 60-er Motor laut Betriebserlaubnis nicht verwenden aber eigentlich ist das Quatsch, weil extreme Leistungsunterschiede sind nicht erkennbar und der 50-er läuft auch ohne Frisieren weit über die zulässigen 60kmh.
Was die Qualität der Motoren anbetrifft - so ist man doch überrascht, wie lange solch ein Motor hält. Im Internet gibt es ja alle Ersatzteile wieder zu kaufen aber gutes hört man hierrüber nicht. Ob diese Bauteile eine Laufleistung von 30.000km halten muß erst noch bewiesen werden - ich bleibe beim Simson-Original - dass steht fest.

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