Bereits Kunde? Jetzt einloggen.
Lesezeit ca. 7 Min.

TECHNIK: Gut beschwingt


Motorrad News - epaper ⋅ Ausgabe 4/2020 vom 02.03.2020

Einem Bauteil des Motorrads wird zumeist wenig Beachtung geschenkt: der Schwinge. Meist weiß man gerade noch, ob eine Kastenschwinge, eine Einarmschwinge oder eine Rohrschwinge verbaut ist.


HINTERRADSCHWINGEN

Artikelbild für den Artikel "TECHNIK: Gut beschwingt" aus der Ausgabe 4/2020 von Motorrad News. Dieses epaper sofort kaufen oder online lesen mit der Zeitschriften-Flatrate United Kiosk NEWS.

Bildquelle: Motorrad News, Ausgabe 4/2020

Die Hinterradschwingen heutiger Sportmotorräder beeindrucken optisch mit ihrer Mächtigkeit und ausgeklügelten Form: Das ehemals einfache »U« aus Stahlrohr mutierte zu einem komplex gestalteten Bauteil, hergestellt aus großflächigen, miteinander verschweißten Aluminiumpress- und -gussteilen. Durch diese aufwendige Ausführung soll jegliche Verwindung bzw. Verschränkung der Schwingenarme ausgeschlossen ...

Weiterlesen
epaper-Einzelheft 2,99€
Bereits gekauft?Anmelden & Lesen
Leseprobe: Abdruck mit freundlicher Genehmigung von Motorrad News. Alle Rechte vorbehalten.

Mehr aus dieser Ausgabe

Titelbild der Ausgabe 4/2020 von NACHRICHTEN: Frischer Wind bei Triumph. Zeitschriften als Abo oder epaper bei United Kiosk online kaufen.
NACHRICHTEN: Frischer Wind bei Triumph
Titelbild der Ausgabe 4/2020 von Welcome back, Doctor Big. Zeitschriften als Abo oder epaper bei United Kiosk online kaufen.
Welcome back, Doctor Big
Titelbild der Ausgabe 4/2020 von Reise-Krieger 4.0. Zeitschriften als Abo oder epaper bei United Kiosk online kaufen.
Reise-Krieger 4.0
Titelbild der Ausgabe 4/2020 von Blade on Fire. Zeitschriften als Abo oder epaper bei United Kiosk online kaufen.
Blade on Fire
Titelbild der Ausgabe 4/2020 von Nachwuchs im Wildgehege. Zeitschriften als Abo oder epaper bei United Kiosk online kaufen.
Nachwuchs im Wildgehege
Titelbild der Ausgabe 4/2020 von Hochdruck. Zeitschriften als Abo oder epaper bei United Kiosk online kaufen.
Hochdruck
Vorheriger Artikel
CUSTOMIZING: Erdige Gespräche
aus dieser Ausgabe
Nächster Artikel Fingerfertigkeit
aus dieser Ausgabe

... werden - was nebenbei bemerkt dazu führen kann, dass die relativ großen Oberflächen solcher Schwingen durch Vibrationen Dröhngeräusche erzeugen, die das Betriebsgeräusch des Motorrads erhöhen. Daher werden manche Schwingen ausgeschäumt, um diese Geräuschemissionen zu verringern.

Die optische Präsenz der Hinterradschwingen lässt allerdings ein ebenfalls sehr wichtiges Bauelement im Bereich der Hinterradaufhängung ein Schattendasein führen, da es im Verborgenen arbeitet: die Schwingenlagerung.

Auf die Idee, das Hinterrad federnd am Rahmen zu befestigen, kamen die Motorradpioniere erst im Laufe der Zeit. Zu Beginn waren Starrrahmen wie beim Fahrrad die übliche Lösung, führten sie doch das Hinterrad mit der gewünschten Stabilität. Die Fahrbahnunebenheiten wurden von einem Schwingsattel mehr oder weniger davon abgehalten, die Bandscheiben des Fahrers zu malträtieren.

Irgendwann bemerkte man, dass ein Hinterrad, das den Bodenunebenheiten folgen kann, eine wesentlich höhere Traktion und damit besseren Vortrieb erzeugt, vom gesteigerten Fahrkomfort einmal ganz abgesehen. Die sogenannte Geradweg-Hinterradfederung ließ sich mit geringem Aufwand in einen Starrrahmen integrieren und gestattete das senkrechte Einfedern des Hinterrads. Damit sind allerdings auch einige Probleme verknüpft. Die geradlinige Einfederungsbewegung verursacht deutliche Längenänderungen im Hinterradantrieb, die dem Federweg enge Grenzen setzen.

Konstruktiv bedingt erfolgt die Aufnahme des Hinterrads links und rechts unmittelbar in zwei voneinander unabhängigen Federbeinen. Da lediglich die Radachse die Federbeine koppelt, müssen - noch wichtiger als bei einer Schwingenkonstruktion - diese unbedingt ein möglichst identisches Federungs- und Dämpfungsverhalten aufweisen. Eine seitliche Belastung des Rades kann leicht zu einer Schrägstellung im Rahmen führen - mit allen nachteiligen Auswirkungen auf die Fahrstabilität. Letztendlich führten alle Versuche zur gezogenen Schwinge als Hinterradaufhängung, mit der heute im Prinzip alle Motorräder ausgerüstet sind. Damit musste man sich Gedanken über die Ausführung der Schwingenaufnahme bzw. -lagerung machen.

Schwingendrehpunkt und Kardangelenk sind versetzt (1). Ein Schiebestück im Gleichlaufgelenk sorgt beim Einfedern für den Längenausgleich (2).


Schwingenlagerung: Auf der Antriebsseite ist ein Nadellager (1) eingesetzt, auf der gegenüberliegenden Seite wird mit Kugellagern (2) gearbeitet.


Eine direkt am Motor angelenkte Schwinge. Die Schwingenlagerung hat keine direkte Verbindung zum Rahmen.


Hier ist die Schwinge am Motor angelenkt, ohne dass eine direkte Verbindung zum Rahmen besteht. Ein Alu- Teil verbindet die Enden der Achse.


Fotos: Archiv, Bike und Business, T. Höfer

Für die Hinterradschwingenlagerung gelten ähnliche Vorgaben wie für die Lenkkopflagerung: Sie muss eine leichtgängige Drehbewegung der Schwinge gewährleisten, darf dabei aber kein axiales oder radiales Spiel aufweisen. Die Schwingenaufnahme im Rahmen sollte verwindungssteif ausgeführt sein, um die exakte Flucht der Räder auch bei hoher Belastung einwandfrei sicherzustellen. Daher sollte die Schwingenlagerung möglichst breit ausfallen. Zusätzliche Stabilität bringt eine durchgehende Achse bzw. Verbindung der linken und rechten Rahmenaufnahme. Das ist eine Forderung, die bei Motorrädern mit Kardanantrieb nicht ohne Weiteres erfüllt werden kann, soll doch der Drehpunkt des Kreuzgelenks möglichst auf der Schwingenachse liegen, um Längenänderungen beim Einfedern gering zu halten.

Fällt die Aufnahme der Hinterradschwinge zu labil aus, wird dadurch die gesamte Hinterradaufhängung den Ansprüchen nicht mehr gerecht, und auch die raffinierteste Schwingenkonstruktion kann ihre Vorzüge nicht mehr umsetzen.


Schwingen aktueller Motorräder beeindrucken durch Form und Größe


Allerdings gibt es gerade hinsichtlich der Steifigkeit der rahmen seitigen Schwingenaufnahme interessante Entwicklungen zu beobachten. So bot ein japanischer Hersteller Ende der 90er-Jahre ein Supersportmotorrad mit direkt am Motor angelenkter Schwinge an. Dazu war das Motorgehäuse besonders im hinteren Bereich deutlich verstärkt. Die Schwingenaufnahme des Rahmens entfiel; dieser hatte dann »nur« noch den Motor mit der Vorderradgabel zu verbinden und das Rahmenheck zu tragen. Als zusätzliche Maßnahme konnte damit die Schwinge verlängert werden, was wiederum deren Drehwinkel beim Einfedern verringert. Aber das ist ein anderes Thema.

Bei einem unmittelbar danach entstandenen Schwestermodell wurde die Schwinge ebenfalls am Motor angelenkt. Zusätzlich ist eine Brücke vorhanden, die unter dem Motor verläuft und die beiden Enden der Schwingenachse miteinander verbindet. Dadurch wird das hoch belastete Motorende verstärkt. Wieder hat der Hauptrahmen keine direkte Verbindung zur Schwingenaufnahme und trägt nur die Lenkkopflagerung und das Rahmenheck. Im Zuge der Weiterentwicklung verschmolzen dann die Schwingenaufnahme am Motor und der Rahmen zu einer Einheit, gemäß dem Motto: Doppelt hält besser!

Wie ein Paukenschlag mutete die weitere Entwicklung an, als durch eine Neuanordnung der Getriebewellen die Motorgehäuse kürzer ausfielen und die Schwinge wieder einzig und allein im Rahmen angelenkt wurde. Auslöser dafür soll die Erkenntnis gewesen sein, dass eine genau definierte Flexibilität in diesem Fahrwerksbereich das Fahrverhalten verbessert. Ob aber Otto Normalverbraucher diese Veränderungen nachvollziehen und umsetzen kann, steht auf einem anderen Blatt.

Für eine ausreichende Lagerung sorgen Gleit- und Wälzlager. Die Drehbewegung erfolgt bei Gleitlagerung zwischen Lagerbuchse und einer eingesetzten Hülse oder eben über das Wälzlager. Die »Schwingenachse« stellt in den meisten Fällen nur eine Verschraubung dar, die beide Rahmenwangen im Schwingenbereich miteinander verbindet und die Lagerinnereien trägt. Welche Lagerungsbauart ausgewählt wird, hängt von mehreren Faktoren ab: Schwingenausführung, Art des Sekundärtriebs und natürlich den Kosten. Gerade um diese zu reduzieren, wurden früher Kunststoffbuchsen als Lagermaterial für eine gleitgelagerte Schwinge verwendet. Diese Buchsen können durchgehend sein, oder es werden zwei kürzere Stücke links und rechts in die Lageröffnung eingepresst. Die selbstschmierenden Eigenschaften des Kunststoffmaterials sollten zudem eine weitgehende Wartungsfreiheit sicherstellen. Was auch manchmal in anderem Sinn zutraf: Der Verschleiß der Kunststoffteile war so hoch, dass anlässlich des nächsten Inspektionstermins der Austausch schon erforderlich war.

Als weiterer Werkstoff für Schwingengleitlager kommt Rotguss oder auch gesintertes Material zum Einsatz. Je nach Ausführung können eine oder zwei Lagerbuchsen in die Schwinge oder in den Motor eingepresst sein. Rotgussbuchsen erfordern eine gute Schmierung, soll ihr Verschleiß in Grenzen gehalten werden. Stark belastet ist die Lagerstelle auf der Antriebsseite durch die Zugkraft der Kette. Das Schmiermittel, ein möglichst wasserbeständiges zähfließendes Fett, wird in der Regel über Schmiernippel und Fettpresse von außen in die Lagerstelle eingebracht. Eingefräste Schmiernuten in den Lagerbuchsen oder kleine Vertiefungen, sogenannte Fetttaschen, sollen das Fett gleichmäßig verteilen bzw. an Ort und Stelle halten. Konstruktiv bedingt kommen Gleitlager an Hinterradschwingen in erster Linie bei Kettenantrieben zur Anwendung.

Ausgebaut: Innenachse, zwei Nadellager und Dichtungen einer Kawasaki GPZ500S.


Wälzlager verleihen der Schwingenlagerung die gewünschte Leichtgängigkeit und begünstigen damit das sensible Ansprechverhalten der Hinterradaufhängung. Welche Art von Lager verwendet wird, hängt in erster Linie wieder von der Antriebsart und dem Motorradtyp ab. Bei kettengetriebenen Straßenmotorrädern findet man häufig auf der hoch belasteten Antriebsseite Nadellager. Auf der gegenüberliegenden Seite kommen Kugellager zum Einsatz, die auch die axiale Führung der Schwinge übernehmen. Geländesportmotorräder haben durch die größere Belastung der Schwingenlagerung üblicherweise vollständig nadelgelagerte Schwingen.

Kegelrollenlager kommen in der Regel bei Motorrädern mit Kardanantrieb zum Einsatz. Links und rechts an der Schwinge montiert, können sie ähnlich wie das Lenkkopflager sowohl radiale als auch axiale Belastungen aufnehmen. Dabei ist das Lager auf der Antriebsseite häufig als Festlager ausgeführt, d. h. nicht einstellbar. Das gegenüberliegende Lager lässt sich zur Herstellung von Spielfreiheit und Lagervorspannung einstellen. Allerdings sind auch beidseitig einstellbare Lager möglich.

Knarzende Geräusche beim Einfedern lassen auf nichts Gutes schließen. Zumindest hört man schon, dass etwas nicht in Ordnung ist. Der einfache Satz im Wartungsplan »Hinterradschwinge auf Spiel und Freigängigkeit prüfen« erfordert mehr Arbeit, als es scheint. Um das Schwingenspiel richtig prüfen zu können, muss die Hinterradschwinge entlastet sein. Da viele Motorräder keinen Hauptständer haben und der normale Wartungsständer an der Schwinge ansetzt, ergibt sich hier ein Problem. Eigentlich müsste das Motorrad am Rahmen angehoben werden, um auch tatsächlich eine vollkommene Entlastung der Hinterradaufhängung zu erreichen. Verkleidungsteile und Auspuffanlage erfordern aber in vielen Fällen einige Demontagearbeiten, um eine Hebeeinrichtung ansetzen zu können. Im Werkstattalltag kann man versuchen, mittels zweier Montierhebel die Schwinge im Lager nach links bzw. rechts zu drücken, um so eventuelles Spiel festzustellen. Alleiniges Hin- und Herbewegen mit der Hand ist mitunter nicht ausreichend. Streng genommen müsste zur korrekten Prüfung der Freigängigkeit eigentlich das Federbein ausgebaut werden, da nur so die einwandfreie Drehbewegung der Schwinge gefühlt werden kann. Das sieht aber die enge Zeitvorgabe im Wartungsplan nicht vor.


Das Schwingenspiel muss regelmäßig überprüft werden


Auftretendes übermäßiges Radialspiel der Schwingenlagerung erfordert außer bei Kegelrollenlagern in der Regel einen Austausch der Lagerung. Eventuelles Axialspiel der Schwinge kann unterschiedlich ausgeglichen werden. Die Hülsen, die sich in den Lagerbuchsen der Gleit- bzw. Nadellager drehen, sind in der Länge so bemessen, dass sie geringfügig über die Lagerstelle hinausragen. Durch Festziehen der Schwingenachse mit dem vorgeschriebenen Anzugsdrehmoment legen sich die Rahmenwangen an die Hülsen an, wodurch sich das richtige Seitenspiel automatisch einstellt. Besondere Anlaufscheiben gewährleisten dann eine beinahe verschleißfreie Abstützung der Schwinge in axialer Richtung bei weitgehender Spielfreiheit.

Mehr Verbindung geht wohl kaum (l.): Sowohl Motorgehäuse als auch Rahmen dienen zur Aufnahme der Hinterradschwinge. Um eine durchgehende Schwingenachse bei einem Kardanantrieb zu realisieren, endet diese hinter dem Kreuzgelenk (o.).

In manchen Fällen ist keine Verschraubung vorhanden, und die durchgehende Schwingenlagerachse wird im Rahmen oder in der Schwinge mit Klemmfäusten fixiert. Hier ist eine Einstellung des Seitenspiels mittels Distanzscheiben erforderlich. Dazu sollte das Hinterrad entlastet sein (siehe oben); mithilfe einer Fühlerlehre kann das Spiel und damit die erforderliche Distanzscheibe ermittelt werden. Kegelrollenlager lassen sich mittels Drehmomentschlüssel auf die richtige Vorspannung bringen. Dazu wird der Lagerbolzen mit dem vorgeschriebenen Anzugswert festgezogen und die Einstellung gekontert. Ähnlich sieht es auch bei kettengetriebenen Motorrädern mit Aluminiumrahmen aus. Da diese Rahmen allergisch auf Verspannungen reagieren, wird das Axialspiel der Schwinge mittels eines einstellbaren Lagers gegenüber der Antriebsseite einjustiert. Vorsicht beim Kontern von Lagerbolzen: Sie dürfen sich natürlich nicht mitdrehen, müssen also gegengehalten werden. Die Kontermuttern dieser Bolzen sind sehr häufig Nutmuttern, auf die ein Zapfenschlüssel aufgesetzt wird. Hier ist noch mehr als sonst auf den richtigen Sitz des Werkzeugs zu achten, weil ein Abrutschen im Aluminiumrahmen bleibende Spuren hinterlässt. Am besten zu zweit arbeiten und für den Fall der Fälle den Bereich mit starkem Klebeband abdecken.

Der Austausch von Schwingenlagern ist mit geeignetem Werkzeug problemlos durchzuführen. Lagerbuchsen von Motorrädern älteren Baujahres, die in Schwinge oder Motor eingepresst werden, verändern nach dem Einbau ihren Innendurchmesser und müssen mit einer Reibahle aufgerieben werden. Dieses Werkzeug hat man meist nicht im Werkzeugkasten. Und: Eine im Laufe der Zeit auf der Schwingenachse festgerostete Lagerhülse gehört zu den ärgerlichsten und zeitaufwendigsten Problemen im Mechanikeralltag. Sie auszubauen erfordert schlimmstenfalls das Durchsägen der Achse zwischen Rahmen und Schwinge.

Besser ist, man lässt es erst gar nicht so weit kommen und kümmert sich spätestens bei der Montage des zweiten Kettensatzes um eine Schmierung der Hinterradaufhängung.

Teil 7 der Reihe

In Kooperation mit »bike und business« gaben wir in der vergangenen und geben in der kommenden Ausgabe einen theoretischen Einblick in folgende Themen:

Teil 1: Motorschmierung


Teil 2: Abgastechnik


Teil 3: Fahrdynamik


Teil 4: Einspritzanlagen


Teil 5: Topspeed-Theorie


Teil 6: Nockenwellenantrieb


Teil 7: Hinterradschwingen


Teil 8: Lenkungsdämpfer