Leicht und langlebig: Kunststoff-Lager im Rennmotorrad

Der Motorsport auf zwei Rädern kennt eine ganze Reihe unterschiedlicher Fahrzeugklassen – bis hinunter zu Ein-Zylinder-Maschinen. Die begrenzte Motorpower dieser Bikes ist kein Nachteil, wenn das Gewicht – also die zu beschleunigende Masse – ebenfalls stark reduziert wird. Kunststoff-Lager statt metallische Alternativen leisten hier einen wichtigen Beitrag. Und sie zeigen noch weitere Vorteile im harten Rennalltag.
 
Bei Krämer Motorcycles (KMC) gibt es genau ein Produkt zu kaufen: Fahrspaß auf zwei Rädern. Genauer gesagt: ein Supermono-Rennbike, das sich durch extreme Fahreigenschaften auszeichnet und dadurch nicht nur bei der Ein-Zylinder-Meisterschaft Titel abräumen konnte, sondern in der aktuellen Saison auch bei den Supertwin-Rennen gut mithalten kann. In der Spitze fährt die Maschine, die unter der Modellbezeichnung HKR-EVO2 angeboten wird, bis zu 230 km/h. Beim nordirischen Straßenrennen Tandragee 100 fuhr Shaun Anderson eine Durchschnittgeschwindigkeit von 100,485 miles/hour (161,715 km/h) und durchbrach damit als erster und einziger Rennfahrer überhaupt die magische 100-miles/hours-Marke auf einem Einzylinder Motorrad.
 
Obwohl das Unternehmen noch relativ jung ist, steckt bereits eine Menge Entwicklerarbeit in der Maschine. Was 2009 noch als Privatprojekt der drei Freunde Christof Henco, Markus Krämer und Nico Rothe begann – deren Anfangsbuchstaben (HKR) in die Typenbezeichnung einflossen – ein eigenes Motorrad rein für Motorsportzwecke zu entwickeln, führte 2014 zur Gründung der Firma Krämer Motorcycles durch Markus Krämer, der zuvor als Entwicklungs-Ingenieur bei KTM gearbeitet hatte. Dementsprechend war die Entscheidung für die zentrale Komponente nicht schwer: der Einzylinder-Motor KTM 690 LC4 diente von Anfang an als Antriebsaggregat. Um dieses herum wurde das restliche Bike konstruiert, zum Teil aus Standardteilen, zum Teil mit selbst entwickelten Komponenten.

Im Motorsport kommt es auf jedes Gramm an. Metallische Lager sorgen dafür, dass das Fahrzeuggewicht steigt und somit die gesamte Performance des Fahrzeugs beeinträchtigt wird. Die Lagerstellen werden durch den harten Renneinsatz häufig stark belastet und müssen daher ausreichend geschmiert werden. Das wiederum sorgt dafür, dass sich Schmutz an den Lagerstellen sammelt, wodurch die Bauteile beeinträchtigt werden können.

Krämer Motorcycles setzt auf iglidur Q sowie J Gleitlagern und igubal Gelenkköpfe, da diese eine schmier- und wartungsfreie Lösung bieten. Sie sorgen für eine ständige Funktionsfähigkeit da sich an den Lagerstellen kein Schmutz ansammelt. Da die Gleitlager aus Kunststoff sind, beträgt ihr Gewicht nur etwa ein Drittel der zuvor eingesetzten metallischen Lager. Krämer Motorcycles setzt iglidur Gleitlager u.a. im Link-, Brems und Schaltsystem sowie in den Fußrasten ein. Zusätzlich werden im Fußbremshebel zwei igubal Gelenkköpfe eingesetzt. Weiterer Vorteil aller igus Komponenten: Ihre Lebensdauer lässt sich mit Hilfe von Online-Tools exakt berechnen.

Komponente für Komponente nimmt sich KMC vor und versucht, statt der Standardprodukte zu Eigenentwicklungen zu kommen, die den eigenen Anforderungen entsprechen. An erster Stelle steht dabei das reduzierte Gewicht – je weniger, desto besser. Da die maximale Leistung eines Einzylindermotors begrenzt ist, bleibt nur die Masse zu verringern, um sich einen Vorteil zu sichern.
 
Aber auch die Einfachheit in der Konstruktion ist ein Thema, denn daran hängt auch die Frage, wie einfach – und damit: wie schnell – eine Reparatur ausgeführt werden kann. Im Rennalltag entscheidet sich unter Umständen daran, ob man es schafft, rechtzeitig zum nächsten Start wieder antreten zu können. Und auch eine gewisse Flexibilität muss gegeben sein. Krämer nennt die Radaufhängung als Beispiel: „Wenn man die Gewichtsverteilung ändern will, dann muss man hier eine andere Länge einsetzen. Solche Konfigurationsmöglichkeiten müssen von Anfang an berücksichtigt werden.“
 
Ein weiteres Thema ist der Preis. Krämer will eine Klientel unterhalb des Vollprofi-Segments ansprechen. Je nach Konfiguration kosten die Bikes, die ausschließlich bei Rennen zum Einsatz kommen, 15.000 bis 25.000 Euro. Deshalb muss der Hersteller auch darauf achten, qualitativ hochwertige Komponenten zu einem günstigen Preis zu beziehen.

Die jüngste Entwicklung der KMC-Entwickler ist ein neues Linksystem für die hintere Schwinge, die das Hinterrad über einen Dämpfer mit dem Rahmen verbindet. Die Welle des bisherigen Linksystems enthält ein Innenleben aus neun Metallteilen, die aufwändig zusammengefügt und geschmiert werden mussten. Die Neukonstruktion, die nun nach einem Jahr Entwicklungszeit in die künftigen Maschinen eingebaut wird, braucht lediglich zwei schmiermittelfreie Kunststofflager, die eingepresst werden und danach wartungsfrei betrieben werden. Dazu reduziert sich das Gewicht um rund ein Drittel: von 535 auf 355 Gramm. Und nicht zuletzt ist der Preis der Bauteile – inklusive der iglidur Q Gleitlager mit Bund – deutlich geringer als die der früheren Konstruktion.
 
Diese Anwendung ist prädestiniert für den Einsatz von Lagern aus dem Hause igus, denn es treten große Kräfte auf, aber nur kleine Drehwinkel von bis zu 10°. An dieser Stelle macht sich bezahlt, dass die Kunststoffe ohne Schmierung auskommen. Bei einer ähnlich einfachen Konstruktion in Metallausführung müsste man dafür sorgen, dass eine vollständige Umdrehung erreicht wird, da sonst keine vollständige Flächenschmierung erfolgt. Die Verwendung der igus-Produkte entspricht zudem dem Prinzip der Einfachheit: „Man muss halt manchmal nur eine Buchse aus Kunststoff einpressen, wo in Metall-Ausführung mehrere Teile zusammengefügt werden müssten“, führt der KMC-Chef aus.

Erste Kontakte zu igus hatte Markus Krämer bereits bei seinem vorherigen Arbeitgeber KTM. Dort seien die Produkte in wenigen Nischenbereichen, bei der Schaltung und der Lenkung, zum Einsatz gekommen. Den endgültigen Ausschlag für den Einsatz der Kunststoff-Komponenten gab die Anregung des Konstrukteurs, der mit igus bereits intensiv im Fahrradbau zusammengearbeitet hatte. Schnell zeigte sich, dass die geplanten Anwendungen durch das igus Standardsortiment abgedeckt werden konnten. So erübrigte sich die Suche nach einem alternativen Anbieter.
 
Zwar sei der Einstieg in die Verwendung von Kunststofflagern einfach gewesen, da man nicht auf Sonderanfertigungen angewiesen war. Beim nun fertiggestellten Linksystem sei aber die Entwicklung aufwändig gewesen, berichtet Krämer, da man eine ganze Reihe von Tests durchführen musste. Der KMC-Chef erläutert: „Die Standardangaben von igus zur Toleranz passten nicht zu unserer Anwendung. Ein Spielraum von einem zehntel Millimeter vervielfältigt sich hier, und dann spürt man auf dem Hinterrad plötzlich eine Bewegung von ein bis zwei Millimetern – für eine Rennmaschine nicht akzeptabel.“ Auf der Suche nach den richtigen Toleranzen zwischen Bohrung und Welle habe man sich daher durch Tests an die richtige Kombination herantasten müssen. Mit igus habe man dabei sehr gut zusammengearbeitet.

Natürlich könnte man das Gewicht der Maschine noch weiter reduzieren, beispielsweise durch den Einsatz von Carbonfaser-Teilen. Doch in der Kleinserie verzichtet KMC auf solche Extreme: „Das würde die Maschinen fast doppelt so teuer machen“, erläutert Krämer. Andere Rennställe müssen darauf nicht achten, wenn sie Prototypen zusammenstellen. Doch bei KMC geht es nicht nur darum, selbst Rennen zu fahren, sondern auch Maschinen zu verkaufen. Und dazu muss ein attraktiver Preispunkt erreicht werden. Auch ohne diese konstruktiven Kniffe sieht er sich in seiner Klasse im Gewichtsvergleich weit vorne: „Auf jeden Fall unter den Top-3“. Krämer setzt lieber auf kleinere Verbesserungen, die sich in Summe trotzdem bemerkbar machen. Und ein Teil dieser Verbesserungen sind neben dem selbst konstruierten Stahlrahmen und einem leistungsfähigen, auf Aluminium basierendem Bremssystem, eben auch die Komponenten von igus.
 
Was diese Kombination von geringem Gewicht und extremer Bremskraft bewirkt, überrascht und begeistert Fahrer gleichermaßen. Während andere 80-PS-Maschinen als eher schwachbrüstig gelten, macht die nur 125 kg schwere HKR-EVO2 mit diesem Antrieb auch im Feld mit deutlich stärkeren, aber schwereren Motorrädern eine gute Figur. Starke Bremsverzögerung und präzise Spurführung trotz hoher Kurvengeschwindigkeiten mit extremer Schräglage bringen die Rennmaschine besonders auf Strecken mit engen Kurvenradien nach vorn. Das Ergebnis ist in Töging zu sehen: zahlreiche Siegerpokale schmücken die Regale in der Produktionshalle.