Motorradrahmen

Der Motorradrahmen ist das tragende Fahrgestell beim Motorrad. An ihm sind die wesentlichen Antriebselemente wie Motor, Getriebe und Radaufhängung, aber auch Lenkung, Energiespeicher (Kraftstofftank), Sitze, Verkleidungsteile sowie gegebenenfalls Anhängerkupplungen befestigt. Bei manchen Ausführungen kann auch die Motor-Getriebeeinheit teilweise die tragende Funktion des Rahmens mit übernehmen. Moderne Motorradrahmen wiegen zwischen 8 und 17,6 kg einschließlich der Schwinge.

Allgemeines

Während der Daimler-Reitwagen von 1885 als Vorläufer der Motorräder noch einen Holzrahmen hatte, setzte sich mit der Serienfertigung und den Erfahrungen bei den Fahrradrahmen schnell Metall als Werkstoff durch. Die unterschiedlichen Leistungs- und Gewichtsklassen sowie die Anpassung an vielfältige Einsatzmöglichkeiten bedingen eine Vielzahl an Rahmenvarianten, die je nach Betrachtung auch verschieden gegliedert werden.

Sachverständige unterscheiden die gebräuchlichsten Motorradrahmen in offene Rahmen, Doppelschleifenrahmen, Gitterrohrrahmen, Rückgratrahmen, Federbettrahmen, Brückenrahmen und Zentralrahmen.^[1]

Gliederung nach dem tragenden Material

Holzrahmen

Handwerklich in Einzelfertigung hergestellt und aus dem Kutschenbau abgeleitet waren Motorradrahmen aus Holz nur beim Daimler-Reitwagen (Hickory-Holz) sowie kurze Zeit bei Bekamo (Eschenholz) anzutreffen.

Stahlrahmen

Stahl ist auch heute noch das häufigste Material für Motorradrahmen. Hohe Festigkeit und Steifigkeit, einfache Verarbeitung und geringe Kosten sprechen für diesen Werkstoff. Es wird hochfestes Stahlrohr mit rundem oder rechteckigem Querschnitt (für Kastenprofile) oder tiefgezogenes Blech (für Zentralpressrahmen) verwendet.^[2]

Aluminiumrahmen

Den ersten Motorradrahmen aus gesenk-geschmiedetem Aluminium hatte das Neander-Motorrad von 1924.^[3]^[4] Rahmen aus Aluminium können Vorteile durch Gewichtseinsparung bringen. Nach einer Beispielrechnung misst bei identischem Gewicht eines Brückenrahmens, die Dicke eines Alublechs 2,5 mm, die Dicke des Stahlblechs 0,86 mm. Die Verarbeitung ist jedoch aufwendiger, das Ausgangsmaterial teurer. Die hergestellten Teile können durch WIG- oder MIG-Schweißen zusammengefügt werden. Dabei können auch komplizierte, im Guss-, Druckgussverfahren oder durch Schmieden hergestellte Formteile mit Stranggussprofilen oder Tiefziehteilen kombiniert werden.^[5] Die ersten Motorräder die in größeren Stückzahlen mit Aluminiumrahmen ausgeliefert wurden, waren die Suzuki GSX-R 750 und die Honda NS 400 R von 1985.

Titan

Der erste Versuch mit einem Motorradrahmen aus Titan war das Geländemotorrad von BSA aus dem Jahre 1966.^[6]^[7] Husqvarna brachte 1971 ein Wettbewerbsmotorrad mit Titanrahmen zum Einsatz,^[8] 1998 folgte ein weiteres Einzelstück mit Einschleifen-Titanrahmen.^[9]

Kohlenstofffaserverstärkter Kunststoff

Rahmen aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff (auch „Kohlefaser“ oder „Carbon“ genannt) waren bislang nur im Motorradrennsport anzutreffen. Erstes Rennmotorrad mit einem CFK-Rahmen war die Tomos von 1978. 1983 erschien die Armstrong (250 cm³ Hubraum) mit einem 8 kg leichten CFK-Rahmen,^[10]^[11] 1985 folgte die Heron-Suzuki.^[12]

Magnesium

1988, wiederum nur im Rennsport, wurden Teile des Rahmens beim Experimentalmotorrad „Elf-5“ aus gegossenem Magnesium verwendet.^[13]

Verbundrahmen

Beim Verbundrahmen werden verschiedene Ausgangsmaterialien kombiniert. Beispielsweise werden vom Lenkkopf aus Stahlrohre bis zur kurz vor der Motoraufhängung/Schwingenlager (Vorderrahmen) verwendet, das Schwingenlager sowie der Heckrahmen besteht aus Aluminiumguss. Prominentes Beispiel ist die Benelli TNT.^[14]

Vierfach-Stahlrohrrahmen
Hildebrand und Wolfmüller (1894)
Aluminiumrahmen
Suzuki GSX-R 750 (1985)
Rahmen aus CFK
Heron-Suzuki (1985)
Magnesium-Rahmenteile
ELF-5 (1988)
Verbundrahmen
Benelli TNT (2011)

Gliederung nach der Ausführung

Rohrrahmen

Für Rohrrahmen werden meist runde, aber auch ovale oder eckige (Vierkantrohr) Rahmenprofile verwendet. In der Anfangszeit an den Fahrrädern orientiert, wurden runde Standardprofile verwendet. Diese wurden vorgebogen und hart verlötet oder verschweißt, an beanspruchten Stellen mit Knotenblechen oder mit Muffen verstärkt. Die Herstellung erfolgte anfangs manuell, war teuer und zeitaufwendig. Heute werden handgefertigte Rohrrahmen nur noch für Einzelstücke oder Kleinserien produziert. Für die Serienfertigung werden maschinelle Vielpunktschweißanlagen oder Schweißroboter eingesetzt. Das führt zu einer deutlichen Verringerung von Herstellungszeit und menschlichem Arbeitseinsatz bei gleichmäßigerer Qualität und geringeren Kosten in der Großserie. In den 1950er Jahren wurden Vierkant-Stahlrohre, u. a. an der Hoffmann Gouverneur von 1951, in den 1980er Jahren Vierkant-Aluminiumrohre in den Serienbau eingeführt.

Kastenrahmen

Als Sonderform kann der Kastenrahmen mit großem Querschnitt aus eckigen Blechprofilen angesehen werden. Erstes und prominentes Beispiel ist die Weiße Mars von 1920. Der balkenförmige Rahmenkasten wies ein U-Profil auf und nahm neben der tragenden Funktion auch weiter Bauteile wie den Tank auf. An den Rahmen wurde auch der Motor nichttragend und hängend angeschraubt.^[15]

Pressstahlrahmen

Um Herstellungszeit und Kosten zu senken, wurden in Pressen maschinell vorgeformte und ausgestanzte Rahmenteile aus Stahlblech eingesetzt. Aus Hauptteilen, die in der horizontalen Längsebene symmetrisch waren, konnten die Rahmen kostengünstig gefertigt werden, zusätzliche Knotenbleche oder Muffen entfielen. Als eines der ersten Motorräder wurde bei der Neander P3 ab 1927^[16] und bei der in Neander-Lizenz gefertigten Opel Motoclub ab 1928 diese Bauweise angewendet. Die vorgefertigten Rahmenteile wurden dabei vernietet und verschraubt, was eine deutlich schnellere Fertigung ermöglichte.

1949 wurde bei der NSU Fox ein in Massenfertigung maschinell hergestellter Pressstahlrahmen mit durch Schweißen verbundenen Rahmenhälften als Zentralpressrahmen angeboten.^[17] Ähnlich in der Herstellung war der Rahmen des Motorrollers Vespa (1946) mit einem Schalenrahmen aus Stahlblech, der zur Steifigkeit mit Rohren verstärkt wurde. Der Hersteller Kreidler stellte seit 1957 in seinen Florett-Modellen einen gefalzten Zentralpressrahmen her. Auch in den schwächeren Modellen der kleinen MZ ES wurde der Zentralpressrahmen in großen Stückzahlen angeboten. Heute können Stahlblechrahmen kostengünstig und in großen Stückzahlen produziert werden. Aus Gründen der Stabilität eignet sich diese Bauweise für Motorräder und Motorroller mit geringen Motorleistungen. In neuerer Zeit findet sich der Zentralpressrahmen bei den XV-Modellen von Yamaha.

Gussrahmen

Eines der wenigen Beispiele der Rahmenausführung in Gusstechnik (Aluminium) ist die Heinkel Perle von 1954. In Kombination mit anderen Rahmenmaterialien (Verbundrahmen) werden tragende Aluminiumgussteile im Rahmenbau verwendet. Yamaha lieferte ab 2004 einen verschraubten Alu-Gussrahmen an seinem Modell Fazer FZ6.

Kastenrahmen
Weiße Mars (1920)
Zentralpressrahmen
(Mars Monza)
Alu-Gussrahmen
Heinkel Perle (1954)
Alu-Gussrahmen
Yamaha Fazer FZ6 (2004)

Gliederung nach der Rahmenform

Einrohrrahmen

Der Einrohrrahmen entstand aus dem Diamantrahmen der Fahrräder. Kennzeichnend ist eine schmale Rohrführung in der Symmetrieebene. Unten im Rahmenprofil ist der Motor eingehängt. Der Kraftstofftank wird auf das obere Rahmenrohr aufgesattelt (Satteltank). Günstige Kosten, vor allem bei Verwendung einheitlicher Querschnitte, aber oft Schwächen in der Steifigkeit. Um diese zu verbessern, wird meist das die Hauptlast tragende obere Rahmenrohr zum Lenkkopf stärker dimensioniert, der Unterzug überwiegend gegabelt.^[18] Einrohrrahmen werden heute fast ausschließlich bei Leichtkrafträdern (125 cm³ Hubraum) oder leistungsschwachen Motorrädern verwendet.^[19]

Zentralrohrrahmen

Beim Zentralrohrrahmen wird zur Festigkeitserhöhung das einzelne obere Rahmenrohr stärker dimensioniert und erhält neben der tragenden oft noch eine aufnehmende Funktion. In der Anfangszeit nannte man den Zentralrohrrahmen Tankrohrrahmen.^[20] 1924 wurde im T.X.-Motorrad des Berliner Herstellers Westendarp & Pieper ein Motorrad mit Tankrohrrahmen vorgestellt. Ein dickes Rohr diente als Hauptrahmen und Kraftstoffbehälter, an den Motor und Fußrasten angebracht wurden.^[21]^[22] Einen Zentralrohrrahmen hatten das „Deutschlandfahrt-Modell“ von Ernst Neumann-Neander sowie die Nimbus „Ofenrohr“ von 1924.

1947 wurde von Moto Guzzi der Rohrrahmen der Rennmaschine Due cilindri mit einem großen Hohlträger am Lenkkopf versehen, der ursprünglich als Ölbehälter fungierte.^[23] Nachdem 1956 die letzten Vincent-Motorräder hergestellt wurden, erwarb der Schweizer Fritz W. Egli die Rechte und vertrieb ab 1969 die Motoren in seinen Fahrgestellen. Egli verbesserte die Idee des Zentralrohrrahmens und vertrieb den Egli-Zentralrohrrahmen ab 1975 in Einzelanfertigung u. a. mit japanischen und deutschen Motoren (z. B.: Egli Kawasaki, Suzuki, Yamaha, BMW).^[24]^[25]

Ein als gekrümmter Rückgratrohrrahmen bezeichneter Zentralrohrrahmen wurde 1953 von NSU bei der Rennmax vorgestellt. Von Honda wurde dieses Prinzip bei den kleineren Modellen (Cub, SS 50, Dax …) und später bei der Honda CX 500 von 1978 in einer verstärkten Version angewandt. Heute wird der Rückgratrohrrahmen nur noch bei wenigen Herstellern verwendet.^[19]

Doppelrohrrahmen

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