Kraftrad: Verbrennungsmotor auf zwei Rädern

Kraftrad: Verbrennungsmotor auf zwei Rädern

 

Das Motorrad ist ein einspuriges (mit Beiwagen auch zweispuriges) Fahrzeug, das zur Beförderung von Personen und/oder Gütern dient und dessen erste Serienfertigung 1894 begann. Neben dem Kraftrad mit festen Fahrzeugteilen im Kniebereich (z. B. Tank) unterscheidet man noch Motorroller ohne feste Bestandteile im Kniebereich und Fahrräder mit Hilfsmotor (Moped, Mofa).

 

 Große Motoren für hohe Leistungen

 

Motorräder bestehen aus einem Antrieb mit Motor/Kraftübertragung, einem Fahrwerk und weiteren Bauelementen wie z. B. Tank. Von allen Zweiradfahrzeugen erreichen Motorräder die höchste Geschwindigkeit und haben die größte Motorleistung. Der Antrieb erfolgt meist durch einen über Lamellen vom Fahrtwind gekühlten Otto-Zweitakt- oder Viertaktmotor. Die hohen Leistungen der Motoren, in Deutschland durch Selbstverpflichtung der Hersteller auf 73 kW/100 PS begrenzt, machte allerdings auch die Entwicklung von wassergekühlten Motoren notwendig. Ihr Vorteil liegt im besseren Wärmeabtransport hoch belasteter Motorbereiche (z. B. dem Brennraum). Ab 100 cm₃ werden meist Zweizylinder-, bei größerem Hubraum bis Sechszylindermotoren gebaut, wobei die Zylinder in Parallel-, seltener in Boxer- oder V-Anordnung zueinander liegen.

 

 Technischer Aufbau

 

Zwischen Motor und Rad sind für die Kraftübertragung Kupplung, Getriebe und Radantrieb eingebaut, wobei sich Erstere vom Prinzip her nicht wesentlich von den Ausführungen beim Pkw unterscheiden. Der Radantrieb erfolgt beim Motorrad ausnahmslos auf das Hinterrad, entweder durch einen Gelenkwellenantrieb (Kardanantrieb) oder einen Zugmittelantrieb (Ketten- oder Zahnradantrieb). Beim Kardanantrieb ermöglicht eine Gelenkwelle mit zwei Kardangelenken Drehmomente vom vorn liegenden Motor auf die starre Hinterradachse zu übertragen. Die Kardangelenke können aufgrund ihres beweglichen Gelenkkreuzes die Drehkräfte zwischen den Wellenenden, die eine Abwinklung aufweisen, wie sie durch die Federbeinbewegung am Hinterrad entsteht, weiterleiten. Der Gelenkwellenantrieb ist wartungs- und verschleißfrei bei hoher Betriebssicherheit, aber durch seinen hohen Bauaufwand vergleichsweise teuer. Am weitesten verbreitet ist der Kettenantrieb, bei dem eine aus gelenkigen Gliedern bestehende Kette die Drehmomente überträgt. Da bei hohen Geschwindigkeiten das Öl von der Antriebskette geschleudert wird, werden heute O-Ringketten eingesetzt, die mit Dichtringen versehen sind. Gegenüber einer Kapselung in öldichten Kettenkästen wird diese Kette durch den Fahrtwind gekühlt, was bei hohen Geschwindigkeiten und Beschleunigungen wichtig ist. Zahnradriemen aus einer Gummimischung und verstärkendem Glasfasergeflecht kommen nur vereinzelt zum Einsatz, auch wenn Riemen leiser als Ketten laufen und weitgehend wartungsfrei sind.

 

Das Fahrwerk eines Motorrades besteht aus Rahmen, Radaufhängung und Rädern. Der Rahmen muss verwindungssteif sein, eine Verbindung zwischen Vorder- und Hinterrad schaffen und Eigenbewegungen des Motorrades verhindern. Für die Beanspruchung des Rahmens spielen hauptsächlich die Radkräfte und die sich daraus ergebenden Drehmomente eine Rolle.

 

Die am stärksten beanspruchten Rahmenbauteile sind die Vorderradführung, wo beim Bremsen die größten Kräfte auftreten, und der hintere Rahmenausleger, der das Gewicht des Fahrers trägt. Für die Hinterradführung nutzen viele Hersteller eine Zweiarmschwinge mit einem Federbein auf jeder Seite des Hinterrades. Bei unterschiedlichen Toleranzen und Einstellungen der beiden Federbeine kann es jedoch gegenüber der Zentralfederung mit nur einer Schwinge zu Problemen bei den Fahreigenschaften kommen.

 

Bei der Vorderradführung gilt seit Jahrzehnten die Teleskopgabel als Standardkonstruktion. Die Grundausführung besteht aus zwei ineinander laufenden Rohren (Standrohr und Gleitrohr), die das Rad in einer Geraden abfedern. Zur Schmierung und hydraulischen Dämpfung sind die Rohre mit Öl gefüllt. Bei der klassischen Ausführung liegt das Gleitrohr oben im Lenkkopf bzw. in den Gabelbrücken, während das Standrohr die Vorderradachse aufnimmt und unten liegt. Seit einigen Jahren werden jedoch verstärkt Upside-down-Gabeln eingesetzt, bei der das Standrohr oben und das Gleitrohr unten liegt, sodass die Konstruktion eine erheblich größere Biegesteifigkeit aufweist. In den vergangenen Jahren zeigten sich jedoch immer häufiger die technischen Grenzen der Teleskopgabel, so z. B. beim Einsatz von ABS-Systemen mit schnell pulsierenden Bremsschüben. Hier konnten Entwicklungen verschiedener Hersteller neue Impulse geben, beispielsweise die Telelever-Führung oder die Achselschenkellenkung, bei der im Gegensatz zur Teleskopgabel Lenkung und Federung keinen gegenseitigen Einfluss mehr aufeinander haben.