Die Motorrad-Konstruktion ist eine hochkomplexe Wissenschaft, bei der die verwendeten Materialien und deren Eigenschaften eine zentrale Rolle spielen. Vor allem Stoffe wie Carbon, Titan und Magnesium werden gerne als Kaufargument hervorgehoben. Doch abgesehen davon, dass es gut klingt, wenn man geschmiedete Magnesium-Felgen am Motorrad hat, ist uns technisch ungebildeten Endkunden der genaue Unterschied oft nicht wirklich klar.
Bevor wir uns den einzelnen Materialien zuwenden, sei noch gesagt, dass natürlich die Konstruktion neben der Auswahl des Werkstoffes ebenfalls einen immensen Einfluss auf die schlussendliche Performance hat. Bestes Beispiel sind hier wohl die verschiedenen Typen von Motorradrahmen, wo beides eine große Rolle spielt. Heute muss jeder Rahmen auf einem schmalen Grat zwischen Stabilität und Flexibilität wandern, soll obendrein aber auch noch möglichst klein, leicht und günstig sein. In der MotoGP werden die Rahmen sogar für jedes Rennen extra angepasst.
Die verschiedenen Rahmenarten im Überblick
Rahmen müssen nicht nur steif genug sein, um die extremen Kräfte von rasanten Beschleunigungs- und Bremsmanövern auszuhalten ohne sich zu verformen, sondern auch flexibel, um in gewissen Situationen etwas Spielraum und Anpassungsfähigkeit bieten zu können. Ersteres spielt schon seit den ersten Tagen des Motorrads eine Rolle, denn wenn die Steifigkeit nicht ausreicht, bricht der Rahmen und die Maschine fällt buchstäblich auseinander. Zu hohe Steifigkeit verringert aber den Fahrkomfort und die Rückmeldung an den Fahrer.
Durch steigende Anforderungen an Motorräder, schnellere Geschwindigkeiten und höhere Schräglagen, wurde die Flexibilität mit den Jahren immer wichtiger. Je nach Einsatzzweck und Bauart variieren die verschiedenen Eigenschaften des Rahmens. Straightleg-, Wishbone- oder Knickrahmen, wer hat den Durchblick?
- Straightleg-Rahmen: Diese Geburtsstunde des klassischen Starrrahmens wird in der Fachliteratur auf das Jahr 1936 angesetzt. In den letzten Baujahren seines Bestehens gesellte sich zu diesem Rahmen, der wegen seiner geradlinigen Unterzüge „Straightleg“ genannt wurde, der „Wishbone“-Rahmen mit wiederum gekrümmten Unterzügen.
- Wishbone-Rahmen: Erst, als er längst nicht mehr produziert wurde, gewann der Wishbone-Rahmen an Kultwert. Der originale Rahmen wurde zu diesem Zweck natürlich kräftig misshandelt. Üblich war es, den Lenkkopfbereich unten aufzuschneiden und nach vorne zu strecken, um einen flacheren Lenkkopfwinkel und damit Platz für eine längere Gabel zu schaffen.
- Knickrahmen: Charakteristisch für diesen Rahmen war die Aufnahme der Federbeine in Augen, die in einem leichten Aufwärtsknick hinter den Oberzügen saßen. Das brachte dem Fahrwerk in Deutschland den Namen „Knickrahmen“ ein. Die niedrigen Oberzüge machten zwar den Einbau eines Anlassers über dem Getriebe unmöglich - Knickrahmen-Bikes können nur mit Kickstarter gestartet werden - aber die Sitzposition war genau deshalb so schön niedrig.
- Schwingenrahmen: Die Oberzüge dieses Fahrwerks ließen mehr Platz für einen elektrischen Anlasser, das brachte der E-Glide auch ihren Namen ein. Darüber hinaus war dieser Rahmen weniger verwinkelt, hatte weniger Ecken und Kanten, weshalb er stabiler und leichter zu vermessen war. Unter Nachfertigern ist er einfach ein Schwingenrahmen mit vielen modellgepflegten Nachkommen, die wir in ihren Details, später sogar mit gummigelagerten Antriebseinheiten, nicht aufzählen müssen.
- Tour-Glide-Rahmen: Die Tour Glide war ein Übertourer mit rahmenfester Verkleidung. Die Gummilagerung diente dem Komfort. Weil sich unter der Verkleidung darüber hinaus eine Menge verstecken ließ, brachte sein Entwickler Erik Buell einen besonders wuchtigen Lenkkopf an. Der Tour-Glide-Rahmen bewährte sich, die gummigelagerte Antriebseinheit machte Schule.
- FXR-Rahmen: In einer am Lenkkopf abgespeckten Version übernahm man sein Prinzip an der wenig später folgenden FXR von 1982 bis 1990. „FX“, das stand auch mal für „Factory Experimental“, die Harleys aus der FX-Baureihe visierten immer die etwas sportlichere und wagemutigere Kundschaft an. Das Fahrwerk hatte einen guten Ruf und wurde in seinem Grundschema für die „Dyna Glide“-Reihe von 1991 bis 2017 fortgesetzt, aber immer wieder auch optimiert.
- Dyna-Glide-Rahmen: So zum Beispiel bekam die Dyna-Baureihe für das Modelljahr 2006 nicht nur ein Upgrade, was das Fahrwerk betrifft, sondern wurde von Grund auf neu konstruiert. Die Gummilagerung des Motors wurde beibehalten, was gleichermaßen für die verkleideten Tourer galt.
- Softail-Rahmen: Ihr Erscheinungsbild prägte ab 1984 den Stil der meisten Harley-Chopper bis heute. Die charakteristische dreieckige Schwinge sorgte für eine durchgehende Linie der Rahmenoberzüge vom Lenkkopf bis zur Hinterachse, denn die Federbeine lagen flach versteckt unter dem Getriebe.
Die Materialien im Detail
Der Allrounder schlechthin und das mit Abstand am meisten verwendete Material ist natürlich Stahl. Ganz am Anfang gab es zwar auch Motorräder mit Holz-Rahmen, wie der 1885 gebaute Daimler-Reitwagen, danach etablierte sich Stahl aber sehr schnell als bestes Material. Die Stärken von Stahl sind eine hohe Robustheit, Formbarkeit, Korrosionsbeständigkeit, die einfache Möglichkeit Reparaturen durchzuführen und das Material wiederzuverwerten. Hilfreich ist auch der sogenannte "isotrope" Aufbau von Stahl. Isotrope Materialien, zu denen auch die anderen Metalle dieses Berichts zählen, weisen in alle Richtungen ähnliche Eigenschaften auf, was eine vergleichbare Belastbarkeit bedeutet. Auf gut Deutsch: Ein Block Stahl kann aus allen Richtungen Kräfte aufnehmen und ihnen widerstehen. Da es über 2.500 verschiedene Stahllegierungen gibt, ist eine allgemeine Benennung der Eigenschaften kaum möglich. Auch bei den anderen Metallen dieser Liste wird nie das reine Material genutzt, sondern immer in Form von verschiedenen Legierungen.
Mechanische Eigenschaften von reinem Stahl:
- Materialdichte: 7,87 g/cm³
- Schmelztemperatur: 1.535 °C
- Zugfestigkeit: 200 MPa
- Elastizitätsmodul: 210.000 MPa
- Härte: 60 HB
- Stärken: robust, steif, hart, rel.
Der größte Nachteil von Stahl ist das relativ hohe Gewicht. Je performanter und sportlicher das Motorrad, desto mehr Stahl-Bauteile werden durch andere Stoffe ersetzt. Reines Eisen ist in seiner Urform relativ weich.
Aluminium ist heutzutage eigentlich so weit verbreitet wie Stahl. In Form von Schwingen, Fußrastenanlagen, Hebeln und mehr findet Alu auf fast jedem modernen Motorrad Platz. Der größte Vorteil des Stoffes: Seine Leichtigkeit bei vergleichsweise günstigen Materialkosten und ähnlichen Eigenschaften zu Stahl. Aluminium ist ungefähr nur 30 % so schwer wie Stahl (kommt aber auf die Stahl- und Aluminium-Legierung an), da kann man sich schon viel Gewicht durch Alu-Bauteile am Motorrad sparen. Dafür gibt es Abzüge bei der Robustheit. Aluminium ist weicher, dadurch leichter verformbar und auch anfälliger für Brüche und Risse. Um die gleiche Festigkeit und Steifigkeit eines Stahlrahmens zu erreichen, braucht es folglich mehr Material. Das kann in manchen Fällen aber weniger problematisch sein, da Alu wiederum leichter ist. Damit sind dann problemlos größere Rohrquerschnitte möglich, die zudem wegen des geringeren spezifischen Gewichts auf der Waage kaum zu Buche schlagen. Dafür ist die Ver- und Bearbeitung des Materials aufwändiger und teurer als bei Stahl. Nichtsdestotrotz ist Aluminium heute nicht mehr von Motorrädern wegzudenken.
Mechanische Eigenschaften von reinem Aluminium:
- Materialdichte: 2,7 g/cm³
- Schmelztemperatur: 660 °C
- Zugfestigkeit: 50 MPa
- Elastizitätsmodul: 70.000 MPa
- Härte: 20 HB
- Stärken: Leicht, rel.
Magnesium wird nicht rein verbaut, da es im Urzustand extrem korrosionsanfällig ist. Hauptsächlich wird es in der Industrie mit Aluminium kombiniert und als Magnesium-Gusslegierung verwendet. Am Motorrad sind vor allem Magnesium-Felgen bekannt, die noch einmal eine Gewichtsersparnis im Vergleich zu Aluminium bieten. Das Material ist härter und korrosionsbeständiger als Stahl und Aluminium, dafür aber deutlich weniger robust. Die geringe Festigkeit lässt Magnesium-Legierungen vergleichbar schnell brechen. Während Stahl sich sehr weit dehnen kann, bis ein Riss entsteht, kommt es bei Magnesium deutlich schneller zu sogenannten Bruchdehnungen.
Mechanische Eigenschaften von reinem Magnesium:
- Materialdichte: 1,75 g/cm³
- Schmelztemperatur: 650 °C
- Zugfestigkeit: 150 MPa
- Elastizitätsmodul: 47.000 MPa
- Härte: 20 HB
- Stärken: sehr leicht, korrosionsbeständig
- Schwächen: Bricht und reißt rel.
Carbon ist ein anisotropisches Material. Es kann nicht Kräfte aus allen Richtungen aufnehmen, sondern kann, wie zum Beispiel ein Seil, nur aus einer Richtung belastet werden und Widerstand bieten. Deswegen muss in der Produktion die spätere Belastung schon beim Aufbau mitbedacht werden. Carbonteile bestehe aus vielen Schichten von Carbonfasern, die zu Matten zusammengewebt oder verklebt und schließlich bei hoher Temperatur in Form gebacken werden. Diese Carbon-Teile können quasi jede Form annehmen und bieten viele Vorteile: Extrem leichtes Gewicht, absolute Korrosionsbeständigkeit, sehr ermüdungsresistent und top Festigkeit bei "richtiger" Beanspruchung. Kommt ein Schlag, Stoß, oder eine Kraft aus unvorhergesehener Richtung, ist Carbon sehr empfindlich. Risse können im Inneren der Carbon-Struktur entstehen, die auch noch sehr schwer von Außen erkennbar sein können. Moderne Produktionsprozesse schaffen es jedoch dem Carbon etwas mehr Robustheit zu verleihen, abhängig von der Art des Herstellungsprozesses. Deshalb kann ThyssenKrupp Felgen mit ABE für Straßeneinsatz anbieten. Bei diesen können auch Beschädigungen besser erkannt werden, als bei Magnesium. Die Carbon-Technologie ist mittlerweile so weit, dass der Baustoff zu vielen Zwecken eingesetzt wird.
Mechanische Eigenschaften von Carbon:
- Materialdichte: 1,5 g/cm³
- Zugfestigkeit: 3500-7000 MPa
- Elastizitätsmodul: 180.000 MPa (in Faserrichtung), 12.000 MPa (quer zur FR)
- Stärken: sehr leicht, korrosionsbeständig
- Schwächen: Bricht und reißt rel.
Es gibt verschiedene Carbon-Werkstoffe.
Titan kommt überall dort zum Einsatz, wo Geld keine Rolle spielt und nur die feinsten Stoffe verarbeitet werden. Raumfahrt, Rüstungsindustrie, Luftfahrt, Medizintechnik und eben auch die edelsten Motorräder setzen auf Titan-Bauteile, weil der als einziger Baustoff dieser Liste noch relativ leicht ist, trotzdem aber ein sehr hohes Maß an Festigkeit, Robustheit, Korrosionsbeständigkeit und Härte aufweist. Der größte Nachteil von Titan sind die hohen Kosten aufgrund der sehr aufwendigen Gewinnung des Metalls. Außerdem ist die Verarbeitung von Titan sowohl beim Schweißen als auch beim Fräsen oder Bohren schwieriger als bei Aluminum. Auch thermisch ist Titan sehr belastbar, weshalb am Motorrad häufig Bauteile von High-Performance-Motoren aus Titan gebaut werden, wie z.B. Titan-Pleuel oder Titan-Ventile. Aber auch Achsen, Schrauben und mehr sind aus Titan zu bekommen.
Mechanische Eigenschaften von reinem Titan:
(Daten für Titan fehlen im Originaltext)
Zubehör und Customizing
Neben den Rahmen selbst gibt es auch vielfältiges Zubehör und Möglichkeiten zum Customizing. Hier einige Beispiele:
- Sissybars: Die Motorrad Sissybar erfreut sich besonders unter den Chopper, Cruiser und Custombike Fahrern immer größerer Beliebtheit. Eine Motorrad Sissybar vereint die Faktoren Komfort und Design in einem Produkt. Ursprünglich galt die Sissybar als Rückenlehne für den Sozius bzw. die Sozia, um den Fahrkomfort während der Touren auf dem Motorrad zu erhöhen.
- Heckfender: Verleihen Sie Ihrem Softail-Bike einen authentischen Bobber-Style mit dem Killer Custom "Bobbstr" Heckfender! Dieser gekürzte Custom-Fender sorgt für eine minimalistische, aggressive Optik und ist für Reifenbreiten von 150-170 mm ausgelegt.
- Frontfender: Verleihe deinem M8 Softail (2018-2025) einen unverwechselbaren Custom-Look mit dem 23” Front Fender aus der Hot Rod Series! Dieser stylische Frontfender ist die perfekte Ergänzung für dein Motorrad, um einen cleanen und modernen Auftritt zu erzielen.
- Kühlerabdeckungen: Entdecke die brandneue "Avenger" Collection von Killer Custom! Unser exklusiver Wide Chin Spoiler wurde entwickelt, um die unschöne Lücke zwischen Rahmen und Reifen zu schließen und deinem Softail ein kraftvolles, modernes Design zu verleihen.
- Seitendeckel: Wir präsentieren unsere handgefertigten Custom-Seitendeckel aus hochwertigem Fiberglas für M8 Softail Modelle (2018-2025).
Rahmen Nachfertigungen
Nachfertigungen dieser Rahmen sind trotzdem noch möglich. Zulässig sind sie als Ersatzteile oder für das Show-Customizing. Den VG-Rahmen eilt der Ruf voraus, äußerlich originaler als das Original zu sein.
Die Rahmen kosten meistens so um die 2.900 Euro plus Mehrwertsteuer.
An Stammtischen ist noch immer die Meinung verbreitet, dass allein schon der Rahmen als Basis eines Motorrades maßgeblich für die Erteilung des Datums einer Erstzulassung ist. Doch das stimmt nicht. Ein Fahrzeug muss in der deutlichen Mehrheit seiner Teile aus dem Jahr der Erstzulassung stammen.
Wer einen alten Rahmen nimmt und in dorthinein Bauteile jüngeren Datums einfügt, für den gilt als Datum der ersten Zulassung das Jahr des Zusammenbaus. So baut man einen originalen alten Harley-Rahmen zum Chopper-Rahmen um: Der Lenkkopf wird unten angeschnitten, aufgespreizt und neu verschweißt.
Der Aufbau eines neuen Motorrades mit Starrrahmen ist übrigens durchaus möglich und zulässig.
Bekannte Harley-Davidson Rahmen:
- Flathead/Knucklehead 1937 - 1947
- Panhead 1948 - 1957, Wishbone
- Panhead 1948 - 1957, Straightleg
- Panhead/Shovelhead 1965 - 1984, Schwingenrahmen
- Panhead 1958 - 1964, Duo-Glide („Knickrahmen“)
- Evolution 1984 - 1998, Softail
- Dyna Glide 1991 - 2017, Dyna-Fahrwerk
- FLT Tour Glide 1980 - 1983, Touring
- FXR 1982 - 1990, FX Rubbermounted
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