Lätt och hållbar: plastlager i racingmotorcyklar

Motorsport på två hjul kännetecknas av ett stort antal olika fordonsklasser - ända ner till encylindriga maskiner. Den begränsade motoreffekten hos dessa cyklar är inte en nackdel om vikten - dvs. den massa som ska accelereras - också reduceras kraftigt. Plastlager i stället för metallalternativ ger ett viktigt bidrag här. Och de erbjuder ännu fler fördelar i tuffa vardagliga racingförhållanden.
 
Hos Krämer Motorcycles (KMC) finns det exakt en produkt att köpa: Körglädje på två hjul. För att vara mer exakt: en supermono-racingcykel som kännetecknas av extrema köregenskaper och som därför inte bara har kunnat vinna titlar i det encylindriga mästerskapet, utan också kan hålla jämna steg i Supertwin-tävlingarna under den aktuella säsongen. Maskinen, som erbjuds under modellbeteckningen HKR-EVO2, når topphastigheter på upp till 230 km/h. Vid landsvägsloppet Tandragee 100 i Nordirland uppnådde Shaun Anderson en medelhastighet på 161,715 km/h, vilket gör honom till den förste och ende förare som någonsin brutit den magiska 100 miles/timme-gränsen på en encylindrig motorcykel.
 
Trots att företaget fortfarande är relativt ungt har mycket utvecklingsarbete redan lagts ned på maskinen. Det som 2009 började som ett privat projekt för de tre vännerna Christof Henco, Markus Krämer och Nico Rothe - vars initialer (HKR) användes i typbeteckningen - för att utveckla en egen motorcykel enbart för motorsportändamål, ledde till att Markus Krämer, som tidigare hade arbetat som utvecklingsingenjör på KTM, grundade Krämer Motorcycles 2014. Beslutet om den centrala komponenten var därför inte svårt: den encylindriga KTM 690 LC4-motorn fungerade som drivenhet redan från början. Resten av motorcykeln utformades runt denna, delvis med standarddelar och delvis med komponenter som utvecklats internt.

Inom motorsporten räknas varje gram. Metallager ökar fordonets vikt och påverkar därför fordonets totala prestanda. Lagerpunkterna utsätts ofta för stora belastningar på grund av de tuffa tävlingsförhållandena och måste därför smörjas tillräckligt. Detta leder i sin tur till att smuts samlas vid lagerpunkterna, vilket kan försämra komponenterna.

Krämer Motorcycles förlitar sig på iglidur Q och J glidlager och igubal länkhuvuden, eftersom dessa erbjuder en smörj- och underhållsfri lösning. De säkerställer konstant funktion eftersom ingen smuts ansamlas vid lagerpunkterna. Eftersom glidlagren är tillverkade av plast väger de bara cirka en tredjedel av de metallager som tidigare användes. Krämer Motorcycles använder iglidur-lager i länk-, broms- och växelsystemen samt i fotstöden. Dessutom används två igubal-stångändar i fotbromsspaken. En annan fördel med alla igus-komponenter: Deras livslängd kan beräknas exakt med hjälp av kostnadsfria onlineverktyg.

KMC tar komponent efter komponent och strävar efter att utveckla egna produkter som uppfyller de egna kraven i stället för standardprodukter. Minskad vikt är högsta prioritet här - ju mindre, desto bättre. Eftersom den maximala effekten hos en encylindrig motor är begränsad, är det enda sättet att få en fördel att minska massan.
 
Men även enkelheten i konstruktionen är viktig, eftersom den avgör hur lätt - och därmed hur snabbt - en reparation kan utföras. I den dagliga tävlingsverksamheten kan detta vara avgörande för om man hinner tillbaka till banan i tid till nästa start. Och det krävs också en viss flexibilitet. Krämer nämner hjulupphängningen som ett exempel: "Om man vill ändra viktfördelningen måste man använda en annan längd. Sådana konfigurationsalternativ måste tas med i beräkningen redan från början."
 
En annan fråga är priset. Krämer vill tilltala en kundkrets som ligger under det helt professionella segmentet. Beroende på konfigurationen kostar cyklarna, som uteslutande används för tävlingsbruk, mellan 15.000 och 25.000 euro. Tillverkaren måste därför också se till att högkvalitativa komponenter finns tillgängliga till ett förmånligt pris.

Den senaste utvecklingen från KMC:s utvecklare är ett nytt länksystem för den bakre svingarmen, som kopplar bakhjulet till ramen via en dämpare. Axeln i det tidigare länksystemet innehåller ett inre arbete med nio metalldelar, som måste monteras och smörjas med stor möda. Den nya konstruktionen, som nu kommer att installeras i framtida maskiner efter ett års utvecklingsarbete, kräver endast två smörjfria plastlager som pressas in och sedan fungerar underhållsfritt. Dessutom har vikten reducerats med cirka en tredjedel: från 535 till 355 gram. Och sist men inte minst är priset på komponenterna - inklusive iglidur Q-glidlagren med krage - betydligt lägre än för den tidigare konstruktionen.
 
Denna applikation är predestinerad för användning av lager från igus, eftersom stora krafter uppstår, men endast små rotationsvinklar på upp till 10°. Vid den här tidpunkten lönar det sig att plasten inte kräver smörjning. Med en lika enkel metallkonstruktion skulle det vara nödvändigt att se till att en fullständig rotation uppnås, eftersom det annars inte skulle finnas någon fullständig ytsmörjning. Användningen av igus-produkter är också i linje med principen om enkelhet: "Ibland behöver man bara pressa in en plastbussning där flera delar skulle behöva sammanfogas i en metallkonstruktion", förklarar KMC-chefen.

Markus Krämer hade sin första kontakt med igus redan hos sin tidigare arbetsgivare, KTM. Där användes produkterna inom några få nischområden, för växlar och styrning. Det slutliga beslutet att använda plastkomponenterna fattades på förslag av konstruktören, som redan hade arbetat intensivt med igus inom cykelkonstruktion. Det blev snabbt uppenbart att de planerade applikationerna kunde täckas av igus standardsortiment. Detta gjorde sökandet efter en alternativ leverantör onödigt.
 
Det var lätt att börja använda plastlager, eftersom företaget inte var beroende av kundanpassade produkter. Krämer berättar dock att utvecklingen av det länksystem som nu har färdigställts var tidskrävande, eftersom en hel rad tester måste utföras. KMC-chefen förklarar: "Standardtoleransspecifikationerna från igus var inte lämpliga för vår applikation. En marginal på en tiondels millimeter multipliceras här, och sedan känner du plötsligt en rörelse på en till två millimeter på bakhjulet - oacceptabelt för en tävlingsmaskin." I sökandet efter de rätta toleranserna mellan borrhålet och axeln var man tvungen att utföra tester för att hitta rätt kombination. Samarbetet med igus var mycket bra.

Naturligtvis skulle maskinens vikt kunna sänkas ytterligare, t.ex. genom att använda kolfiberdelar. KMC avstår dock från sådana ytterligheter i småserietillverkning: "Då skulle maskinerna bli nästan dubbelt så dyra", förklarar Krämer. Andra racingteam behöver inte ta hänsyn till detta när de sätter ihop prototyper. Men för KMC handlar det inte bara om själva racingen, utan också om att sälja maskiner. Och för att göra detta måste man uppnå en attraktiv prispunkt. Även utan dessa designknep ser han sig själv ligga långt framme i sin klass när det gäller vikt: "Definitivt i topp 3". Krämer föredrar att fokusera på mindre förbättringar som ändå är märkbara totalt sett. Och en del av dessa förbättringar är, förutom den egenkonstruerade stålramen och ett kraftfullt aluminiumbaserat bromssystem, komponenterna från igus.
 
Effekten av denna kombination av låg vikt och extrem bromskraft överraskar och gläder förarna i lika hög grad. Medan andra 80 hk-maskiner anses vara ganska svagbröstade, gör HKR-EVO2, som bara väger 125 kg, en fin figur med denna drivning, även i ett fält av betydligt kraftfullare men tyngre motorcyklar. Stark inbromsningsretardation och exakt spårning trots höga kurvhastigheter med extrema lutningsvinklar gör att racingmaskinen ligger i framkant, särskilt på banor med snäva kurvradier. Resultatet kan ses i Töging: många vinnande troféer pryder hyllorna i produktionshallen.