Harley-Davidson Motor: Aufbau und Funktion

Der berühmte V2 ist über Jahrzehnte das Erkennungszeichen des Harley-Motors. Nach wenigen Jahren als Einzylinder, gibt es schon seit dem Jahr 1909 nur noch diese Zylinderanordnung.

Die Frühen Jahre: Von Einzylinder zu V-Twin

Die erste Harley-Davidson war nichts anderes als an einem Fahrrad-Rahmen montierter Einzylinder Motor mit 25 bis 37 cubic inch, der das Hinterrad über einen Riemen direkt antrieb. Die ersten Versionen verfügten weder über eine Kupplung noch über ein Getriebe.

Um mehr Leistung als beim Einzylinder zu erzielen, konstruiert Harley-Davidson einen Zweizylinder mit 45° Zylinderwinkel. Die ersten V-Twins entstehen in einer Kleinserie von 27 Exemplaren.

1909 V-Triebwerke

Im Jahr 1909 entstanden die ersten V-Triebwerke.

Für das Modelljahr 1911 wird der V2 grundlegend überarbeitet und verbessert. Nun betätigte die Nockenwelle über eine Stößelstange auch das Einlassventil, das im Zylinderkopf über dem seitlichstehenden Auslassventil angeordnet ist ("i.o.e. Wechselsteuerung").

Bis Mitte 2001 funktionierte der Motor nach dem französischen "De-Dion-Prinzip", übernommen von einer untenliegenden Nockenwelle gesteuert.

Die Entwicklung der Harley-Davidson Motoren

Im Laufe der Jahre hat Harley-Davidson eine Reihe von ikonischen Motoren entwickelt, die jeweils ihre eigenen einzigartigen Merkmale und Eigenschaften aufweisen. Hier ist ein Überblick über einige der wichtigsten Motoren in der Geschichte von Harley-Davidson:

  • Flathead (1929): Die flachen Zylinderköpfe verleihen dem 750er Flathead-Motor seinen Namen. Seine Ventile wurden seitlich angeordnet, die Zylinderköpfe sind leicht zu demontieren. Der Flathead wird ständig weiter perfektioniert und wächst auf bis zu 1340 cm3 Hubraum und 34 PS.
  • Knucklehead (1936-1947): Seinen Kosenamen „Knöchelkopf“ verdankt dieser bis zu 48 PS starke 1200er den charakteristischen Konturen seiner Zylinderkopfabdeckungen. Als erster Harley Motor verfügt der Knucklehead über im Kopf hängende Ventile und eine Druckumlaufschmierung.
  • Panhead (1948-1965): Neue Zylinderköpfe aus Aluminium, der hydraulische Ventilspielausgleich sowie eine verbesserte Schmierung und Kühlung zählen zu den wichtigsten Merkmalen des 1200er Panhead Motors. Sie machen ihn stärker, leichter und langlebiger. Sein Name rührt von den Zylinderkopfabdeckungen her, die wie umgedrehte Pfannen aussehen. 1965 befeuert er mit ca. 60 PS die ursprüngliche Electra Glide und läutet das moderne Touring Zeitalter ein.
  • Shovelhead: Wieder einmal verleiht der Look der Rockerboxen diesem Harley Motor seinen Namen. Die Zylinderkopfabdeckung erinnert an Schaufeln, deswegen auch Shovelhead. Der 1340 ccm 65 PS Motor hat neue Zylinderköpfe mit überarbeiteten Kanälen und kompakten Brennräumen, höher verdichtende Kolben, neue Nockenwelle und einen neuen Vergaser.
  • Evolution (1984): Der erste mittels computergestützter Konstruktion (CAD) entwickelte Harley Motor. Der 1340ccm Evolution Motor wurde seinem Namen gerecht, denn er war eine wahre Evolution. Der „Evo“ verbraucht deutlich weniger und erzeugt zeitgleich deutlich mehr Drehmoment. On Top dreht er ruhiger und ist dadurch auch langlebiger. Er war der Motor für die damals brandneue Softail, welche heute als Urvater der kompletten Softail-Baurreihe gilt.
  • Twin Cam (1999): 1999 ist es wieder so weit. Der Twin Cam kommt mit 1449 cm3 Hubraum, mehr Leistung und einer noch steiferen Verbindung zum Getriebe als seine Vorläufer.
  • Milwaukee-Eight (2017): Bei einem Plus an Leistung und einem in jeder Hinsicht begeisternden Motorrad-Erlebnis für Fahrer und Beifahrer ist es Harley-Davidson mit dem neuen Milwaukee-Eight gelungen, den charakteristischen Look, den markanten Sound und die typische Leistungsentfaltung seiner legendären Vorgänger in vollem Umfang zu bewahren. Der neu konstruierte Motor zeigt sich aber drehfreudiger sowie elastischer und weist einen noch angenehmeren Klang auf.
  • Revolution Max (2021): In der Pan America debütiert 2021 der Revolution Max Motor mit 1250 ccm.

Die Aktuellen Motoren von Harley-Davidson

Die beiden aktuellen Motoren sind der Milwaukee-Eight in den Softails, Tourern und Trikes und der Revolution Max in den beiden Pan America Modellen.

Milwaukee-Eight

Der neue Milwaukee-Eight Motor kommt 2017 in allen Harley-Davidson Touring Modellen und in den Trikes zum Einsatz. Er wird in zwei Hubraumkategorien und in drei Varianten hergestellt. Bei allen Varianten sind die Auslassventile flüssigkeitsgekühlt.

Der Milwaukee-Eight Motor setzt je nach Modell bis zu elf Prozent mehr Drehmoment frei als sein jeweiliger Vorgänger. Über den erhöhten Hubraum hinaus weist der Milwaukee-Eight ein höheres Verdichtungsverhältnis sowie Vierventil-Zylinderköpfe mit einem um 50 Prozent höheren Gasdurchsatz auf.

Dank des hydraulischen Ventilspielausgleichs entfällt der Ventilservice. Eine Doppelzündung erhöht die Effizienz der Verbrennung. Das Gewicht des neuen Milwaukee-Eight ist in etwa identisch mit seinem jeweiligen Vorgänger.

Die Modelle mit Milwaukee-Eight 107 beschleunigen um elf Prozent schneller von 0 auf 100 km/h, was im Direktvergleich zwei bis drei Motorradlängen entspricht.

Der Milwaukee-Eight bietet Fahrer und Beifahrer dank verringerter Wärmeabstrahlung, verbesserter Wärme-Abweisung und eines neu konstruierten Abgassystems ein Plus an thermischem Komfort.

Die unterschiedlichen Ausführungen des Milwaukee-Eight setzten dabei auf die optimale Kühlstrategie für die jeweiligen Modelle: Die Zylinderköpfe werden entweder durch Öl oder Kühlflüssigkeit gekühlt. Neue Klopfsensoren für jeden Zylinder gestatten zugleich eine präzisere Regelung des Zündzeitpunkts.

Die geänderte Führung des hinteren Krümmers trägt im Verbund mit dem neu positionierten Katalysator dazu bei, den Beifahrer noch effizienter vor Abwärme zu schützen.

Eine schlankere Primärantriebs-Abdeckung und ein flacherer Luftfilterdeckel verschaffen dem Fahrer im Bereich des Motors ein Plus an Beinfreiheit und sorgen damit zugleich für einen verbesserten Bodenkontakt.

Der Milwaukee-Eight ist in Gummi gelagert und weist eine Ausgleichswelle auf, die im Leerlauf die Schwingungen erster Ordnung zu 75 Prozent reduziert.

Leichtere Ventile, eine einzelne Nockenwelle sowie optimierte Motordeckel und Antriebskomponenten tragen beim Milwaukee-Eight dazu bei, das mechanische Geräuschaufkommen des Antriebsstrangs weiter zu verringern.

Auch der neue Ansaugtrakt und der Luftfilter zeichnen sich bei hohem Luftdurchsatz durch ein noch weiter reduziertes Ansauggeräuschniveau aus.

Die Kipphebelabdeckungen spannen sich geradezu muskulös über die Zylinderköpfe. Erstmals seit dem klassischen Knucklehead stellt das Design der Kipphebel-Abdeckungen wieder einen Bezug zu den mechanischen Vorgängen her, die sich darunter abspielen. Zugleich fallen sie groß und massiv aus.

Revolution Max

Mit diesem Motor schlägt Harley-Davidson ein neues Kapitel der legendären V-Twins auf. Er dient als mittragendes Fahrwerkselement, das einen herkömmlichen Rahmen überflüssig macht. Dadurch wird das Gesamtgewicht der Maschine erheblich reduziert, der Schwerpunkt liegt niedrig und das wird Handling optimiert.

All dies zusammen bringt eine hervorragende Beschleunigung aus dem Stand und ordentlich Power bei hohen Drehzahlen.

Der Motor löst damit nach fast 20 Jahren den Twin Cam Motor ab, von dem er sich durch seine Vierventiltechnik und besseres Ansprechverhalten aus dem Drehzahlkeller merklich unterscheidet.

Die Vierventil-Zylinderköpfe pro Zylinder ermöglichen einen erhöhten Gasdurchsatz von 50% mehr als die vorherigen Zweiventil-Köpfe.

In Kombination mit der effizienteren Verbrennung aufgrund der neuen Doppelzündung, erreicht der Milwaukee-Eight bis zu 10% mehr Drehmoment bei 11% weniger Verbrauch.

Mit nur einer kettengetriebenen Nockenwelle fällt der Ventilantrieb des Milwaukee-Eight leichter, leiser und einfacher aus als bei dem Twin Cam Motor. 75% der Schwingungen erster Ordnung werden durch eine stirnradgetriebene interne Ausgleichswelle ausgeglichen und sorgen so für erhöhten Fahrkomfort für Fahrer und Beifahrer. Der klassische Charakter einer sanft schüttelnden Harley V2 bleibt dabei erhalten. Bei hohen Geschwindigkeiten sorgt die Gummilagerung für ein sanftes Schwingungsverhalten.

Es sind aktuell Versionen in 107, 114 und 117 Cubic Inch erhältlich. Der neue Motor unterschreitet die weltweit verschärften Geräuschgrenzwerten, zugleich kommt der satte Auspuffklang besser als je zuvor zur Geltung.

Die Leerlaufdrehzahl wurde beim Milwaukee Eight von 1.000 auf 850 U/min abgesenkt, um die Harley im Stand leiser und ruhiger laufen zu lassen.

Der wassergekühlte Revolution Motor hat mit einem klassischen Harley-Davidson Motor, bis auf die langhubige Auslegung und den 45 Grad Zylinderwinkler nicht viel gemein.

Der Motor leistet von 117PS mit 1130ccm bis 124 PS mit 1250ccm. Der Motor wurde in Zusammenarbeit mit Porsche auf Basis des Renntriebwerkes der VR1000 entwickelt.

Technische Daten des Revolution Max 1250

Merkmal Wert
Hubraum 1.250 cm³
Bohrung x Hub 105,0 mm x 72,0 mm
Leistung 112 kW (152 PS)/8.750 U/min
Max. Drehmoment 128 Nm/6.750 U/min
Drehvermögen 9.500 U/min
Verdichtungsverhältnis 13:1

Merkmale des Revolution Max 1250

  • V2-Architektur: Ein längs eingebauter V2-Motor bürgt für eine schmale Bauform, deren Massen zugunsten eines fahraktiven Handlings eng am Schwerpunkt gruppiert sind, ohne das Platzangebot für Beine und Füße zu beeinträchtigen.
  • Zylinderwinkel: Dank seines Zylinderwinkels von 60 Grad fällt der Motor kompakt aus, bietet zwischen den Zylindern jedoch zugleich Platz für zwei Drosselklappengehäuse in strömungsgünstiger Fallstromanordnung für optimale Performance.
  • Gewichtsoptimierte Konstruktion: Zu den Gewicht sparenden Konstruktionsmerkmalen gehören auch einteilige Leichtmetallzylinder mit einer Laufflächenbeschichtung aus Nickel und Siliciumcarbid. Die Ventil- und Primärtriebsdeckel der neuen Modelle bestehen aus einer leichten Magnesiumlegierung.
  • Antrieb als tragende Fahrwerkskomponente: Der Revolution Max 1250 ist zugleich als tragendes Teil in das Chassis integriert.
  • Flüssigkeitskühlung: Eine Flüssigkeitskühlung gewährleistet eine stabile, regelbare Motor- und Öltemperatur für eine konsistente Leistungsentfaltung über ein breites Spektrum von Umweltbedingungen und Fahrsituationen hinweg.
  • Hubzapfenversatz: Die beiden Hubzapfen sind auf der Kurbelwelle um 30 Grad zueinander versetzt angeordnet. Der Hubzapfenversatz von 30 Grad verleiht dem Motor die Zündfolge eines 90-Grad-V-Motors für eine hohe Laufkultur insbesondere im oberen Drehzahlbereich.
  • Leichtmetall-Schmiedekolben: Zugunsten eines präzisen Verdichtungsverhältnisses werden die Kolbenböden gefräst. Eine Verdichtung von 13:1 unterstützt ein hohes Drehmoment in allen Drehzahlbereichen.
  • Vierventil-Zylinderköpfe: Zylinderköpfe mit je vier Ventilen gestatten größere Ventilquerschnitte. Ein optimierter Gasstrom durch die Brennkammer sorgt für eine optimale Leistungsentfaltung mit kraftvollem Drehmoment im unteren und mittleren Drehzahlbereich sowie mit sanft einsetzender Spitzenleistung.
  • Zwei obenliegende Nockenwellen pro Zylinder (DOHC): Der Revolution Max 1250 arbeitet mit separaten Ein- und Auslassnockenwellen für beide Zylinder.
  • Hydraulischer Ventilspielausgleich: Die Ventile des Revolution Max 1250 werden über Rollenschlepphebel mit hydraulischem Ventilspielausgleich betätigt.
  • Variable Ventilsteuerung (VVT): Der Revolution Max 1250 besitzt eine elektronisch geregelte variable Ventilsteuerung (Variable Valve Timing, VVT) an den Ein- und Auslassnockenwellen. Die variable Ventilsteuerung weist an den Ein- und Auslassnockenwellen einen Regelbereich von 40 Grad auf.
  • Doppelzündung: Der neue Revolution Max 1250 verfügt über zwei Zündkerzen pro Zylinder.
  • Fallstrom-Drosselklappengehäuse: Zwei getrennte Drosselklappengehäuse zwischen den Zylindern sorgen in Fallstromanordnung für minimale Turbulenzen und den größtmöglichen Gasdurchsatz.
  • Robustes Schmiersystem: Das Schmiersystem ist auf eine zuverlässige Funktion auch unter schwierigen Einsatzbedingungen ausgelegt. Der neue Motor besitzt eine Trockensumpfschmierung, deren Ölreservoir unterhalb aller beweglichen Teile in das Motorgehäuse integriert ist.
  • Antrieb mit vollständigem Massenausgleich: Zugunsten von erhöhtem Fahrkomfort und Langlebigkeit eliminieren interne Ausgleichswellen die Motorvibrationen fast vollständig.
  • Kupplung und Getriebe: Der Motor und das Sechsganggetriebe sind beim neuen Revolution Max 1250 in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht.

Der Sound einer Harley-Davidson

Harley-Davidson warb in den Neunziger Jahren mit dem Sound seiner Motoren und erfand das lautmalerische „Potato, Potato“.

Es war ein lautmalerischer Slogan, den Harley-Davidson in den Neunziger Jahren prägte: „Potato, Potato“. Jeder erkannte darin den Sound eines Harley-Motors wieder. Charakteristisch ist sein verzögerter Rhythmus: Zwei Schläge, die nicht in gleichem zeitlichen Abstand zueinander erfolgen. Der eine Schlag kommt etwas zu früh, der andere etwas zu spät.

Ganz nüchtern erklärt war dieser Sound aus der Not geboren, denn er lässt sich nur einem sogenannten echten V-Motor entlocken. In einem echten V-Motor befinden sich beide Pleuel auf einem einzigen Hubzapfen. Auf diesem Hubzapfen stecken sie im Fall einer Harley auch nicht nebeneinander, sondern sie rotieren in einer einzigen Flucht, was nur geht, wenn ein Pleuel ein sogenanntes Gabelpleuel ist: Es schmiegt sich mit zwei Augen um das andere normale Pleuel.

Beide Pleuelstangen liegen deshalb auf der gleichen Linie. Ihr könnt das meist schon von außen erkennen, denn nur in einem V-Motor dieser Art liegen auch beide Zylinder in einer Flucht. Hätte die Kurbelwelle des Motors nebeneinander liegende Pleuel, läge somit ein Zylinderfuß mindestes um die Breite eines Pleuelfußes seitlich versetzt hinter dem anderen.

Warum der Harley-Motor "bumm, bumm" macht

Halbgebildete erklären allen Ungebildeten gerne, dass es mit dem unregelmäßigen Sound eines Harley-Motors ganz logisch sei, weil der zweite Zylinder schon 45 Grad, also ganz kurz nach dem ersten zündet und dann, nach nunmehr 315 Grad Kurbelwellenumdrehung, die nächste Zündung des ersten Zylinders erfolge.

So aber ist das nicht, denn der Harley-Motor ist kein Zweitaktmotor. Auf jeden Arbeitstakt eines Zylinders folgen drei weitere Takte (ausstoßen, ansaugen, verdichten).

Würden die Arbeitstakte also tatsächlich in einem Winkel von 45 Grad aufeinander folgen, so läge dahinter nicht die Zeit von 315 Grad bis zum nächsten Knall, sondern 315 plus 360, also sogar 675 Grad.

Die Arbeitstakte eines Harley-Motors folgen nicht nach 45 Grad einer Kurbelwellenumdrehung, sondern nach 360 Grad minus 45 Grad - und dann wiederum nach 360 Grad plus 45 Grad. Die Zündfolge lautet also 315 Grad und dann 405 Grad.

Das radiale Verhältnis von 315 Grad zu 405 Grad können wir nun noch auf ein dezimales Zeitmaß umrechnen, und dann kommen wir auf ein Ergebnis von 0,77:1.

Die Relation des musikalischen punktierten Rhythmus liegt übrigens bei 1:3. Wir haben also technisch einen anderen Rhythmus, aber mit der ins Unendliche verlaufenden magischen Zahl 7 ist der um so faszinierender.

Das Geheimnis des Sounds einer Harley ist gelüftet!

Vibrationen

Der V-Motor einer Harley hat dank seines Zylinderwinkels vielleicht die sexiesten von allen. Nun ist „Vibration“ erst einmal ein emotionaler Begriff; mit dem Physiker sich nicht zufriedengeben, denn Vibrationen sind die Summe zahlloser physikalischer Einflüsse von Massenkräften und Massenmomenten erster und zweiter Ordnung.

Deshalb läuft kein Motor wirklich vibrationsfrei. Die wenigsten Vibrationen haben Sechszylinder-Reihenmotoren und im Motorradbau natürlich die Boxermotoren, deren gegenüberliegende Zylinder die Kräfte der Kolben gegenseitig neutralisieren.

Eine Sonderrolle spielen zweizylindrige V-Motoren mit einem Zylinderwinkel von 90 Grad, wie zum Beispiel die der klassischen Moto Guzzi. Der rechte Winkel bringt Ruhe in den Lauf und sorgt für einen relativ günstigenAusgleich der Massen: Saust ein Kolben nach unten oder nach oben, wird sein Schwung genau in der Mitte seines Weges um 90 Grad umgelenkt, und das viermal pro Umdrehung.

Die Vibrationen sind damit nicht weg, aber sie werden mit einer gewissen Symmetrie im Zaum gehalten. Vibrationen können den Motorrädern ihren spezifischen Charakter verleihen (good Vibrations), sie können aber auch einfach nur nerven.

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