Lekkie i wytrzymałe: plastikowe łożyska w motocyklach wyścigowych

Sporty motorowe na dwóch kołach charakteryzują się całą gamą różnych klas pojazdów - aż do maszyn jednocylindrowych. Ograniczona moc silnika tych motocykli nie jest wadą, jeśli masa - tj. masa do przyspieszenia - jest również znacznie zmniejszona. Łożyska z tworzywa sztucznego zamiast metalowych alternatyw mają tu istotny wkład. I oferują jeszcze więcej korzyści w trudnych warunkach codziennych wyścigów.
 
W Krämer Motorcycles (KMC) jest dokładnie jeden produkt do kupienia: Radość z jazdy na dwóch kołach. Mówiąc dokładniej: motocykl wyścigowy supermono, który charakteryzuje się ekstremalnymi właściwościami jezdnymi i dlatego nie tylko był w stanie zdobywać tytuły w mistrzostwach jednocylindrowych, ale może również dobrze radzić sobie w wyścigach Supertwin w bieżącym sezonie. Maszyna, oferowana pod oznaczeniem HKR-EVO2, osiąga prędkość maksymalną do 230 km/h. Podczas wyścigu drogowego Tandragee 100 w Irlandii Północnej, Shaun Anderson osiągnął średnią prędkość 100,485 mil/godzinę (161,715 km/h), co czyni go pierwszym i jedynym zawodnikiem, który przekroczył magiczną barierę 100 mil/godzinę na motocyklu jednocylindrowym.
 
Mimo, że firma jest jeszcze stosunkowo młoda, w maszynę włożono już wiele pracy rozwojowej. To, co zaczęło się w 2009 roku jako prywatny projekt trzech przyjaciół Christofa Henco, Markusa Krämera i Nico Rothe - których inicjały (HKR) zostały użyte w oznaczeniu typu - w celu opracowania własnego motocykla wyłącznie do celów sportów motorowych, doprowadziło do założenia Krämer Motorcycles w 2014 roku przez Markusa Krämera, który wcześniej pracował jako inżynier ds. rozwoju w KTM. W związku z tym decyzja dotycząca centralnego komponentu nie była trudna: jednocylindrowy silnik KTM 690 LC4 służył jako jednostka napędowa od samego początku. Reszta motocykla została zaprojektowana wokół niego, częściowo przy użyciu standardowych części, a częściowo przy użyciu komponentów opracowanych we własnym zakresie.

W sportach motorowych liczy się każdy gram. Metalowe łożyska zwiększają masę pojazdu, a tym samym wpływają na jego ogólne osiągi. Punkty łożyskowania są często poddawane dużym obciążeniom ze względu na trudne warunki wyścigowe i dlatego muszą być odpowiednio smarowane. To z kolei zapobiega gromadzeniu się brudu w punktach łożyskowania, co może negatywnie wpływać na podzespoły.

Krämer Motorcycles polega na łożyskach ślizgowych iglidur® Q i J oraz końcówce drążka igubal®, ponieważ oferują one rozwiązanie niewymagające smarowania i konserwacji. Zapewniają one stałą funkcjonalność, ponieważ w punktach łożyskowania nie gromadzi się brud. Ponieważ łożyska ślizgowe są wykonane z tworzywa sztucznego, ich waga wynosi tylko około jednej trzeciej wcześniej stosowanych łożysk metalowych. Krämer Motorcycles wykorzystuje łożyska iglidur® w układzie linek, hamulców i zmiany biegów, a także w podnóżkach. Ponadto w dźwigni hamulca nożnego zastosowano dwie końcówki drążka igubal®. Kolejna zaleta wszystkich komponentów igus®: Ich żywotność można precyzyjnie obliczyć za pomocą bezpłatnego narzędzia online.

KMC bierze komponent za komponentem i stara się opracowywać własne produkty, które spełniają własne wymagania zamiast produktów standardowych. Zmniejszona waga jest tutaj najwyższym priorytetem - im mniej, tym lepiej. Ponieważ maksymalna moc silnika jednocylindrowego jest ograniczona, jedynym sposobem na uzyskanie przewagi jest zmniejszenie masy.
 
Ale prostota konstrukcji jest również istotna, ponieważ określa również, jak łatwo - a zatem jak szybko - można przeprowadzić naprawę. W codziennych wyścigach może to decydować o tym, czy uda się wrócić na tor przed kolejnym startem. Wymagany jest także pewien stopień elastyczności. Jako przykład Krämer podaje zawieszenie kół: "Jeśli chcesz zmienić rozkład masy, musisz użyć kół o innej długości. Takie opcje konfiguracji muszą być brane pod uwagę od samego początku."
 
Kolejną kwestią jest cena. Krämer chce trafić do klientów poniżej segmentu w pełni profesjonalnego. W zależności od konfiguracji, rowery, które są używane wyłącznie do wyścigów, kosztują od 15 000 do 25 000 euro. Producent musi zatem zapewnić dostępność wysokiej jakości komponentów w korzystnej cenie.

Najnowszym osiągnięciem konstruktorów KMC jest nowy system łączników tylnego wahacza, który łączy tylne koło z ramą za pośrednictwem amortyzatora. Wał poprzedniego systemu łączników zawiera wewnętrzne elementy składające się z dziewięciu metalowych części, które trzeba było mozolnie montować i smarować. Nowa konstrukcja, która zostanie zainstalowana w przyszłych maszynach po roku prac rozwojowych, wymaga tylko dwóch bezsmarowych łożysk z tworzywa sztucznego, które są wciskane, a następnie działają bezobsługowo. Ponadto waga została zmniejszona o około jedną trzecią: z 535 do 355 gramów. Co nie mniej ważne, cena komponentów - w tym łożysk iglidur® Q z kołnierzem - jest znacznie niższa niż w przypadku poprzedniej konstrukcji.
 
To zastosowanie jest predestynowane do użycia łożysk igus®, ponieważ występują duże siły, ale tylko niewielkie kąty obrotu do 10°. W tym przypadku opłaca się fakt, że tworzywo sztuczne nie wymaga smarowania. W przypadku podobnie prostej konstrukcji metalowej należałoby zapewnić pełny obrót, ponieważ w przeciwnym razie nie byłoby pełnego smarowania powierzchni. Stosowanie produktów igus® jest również zgodne z zasadą prostoty: "Czasami wystarczy wcisnąć plastikową tuleję tam, gdzie w wersji metalowej trzeba by połączyć kilka części," wyjaśnia szef KMC.

Markus Krämer miał już pierwszy kontakt z igus® u swojego poprzedniego pracodawcy, firmy KTM. Produkty igus były tam wykorzystywane w kilku niszowych obszarach, w drążkach zmiany biegów i układach kierowniczych. Ostateczna decyzja o zastosowaniu komponentów z tworzyw sztucznych została podjęta zgodnie z sugestią projektanta, który już wcześniej intensywnie współpracował z igus® przy budowie rowerów. Szybko okazało się, że planowane zastosowania mogą być objęte standardowym asortymentem igus®. To sprawiło, że poszukiwanie alternatywnego dostawcy stało się zbędne.
 
Łatwo było zacząć używać łożysk z tworzyw sztucznych, ponieważ firma nie była zależna od produktów niestandardowych. Krämer informuje jednak, że opracowanie systemu połączeń, który został obecnie sfinalizowany, było czasochłonne, ponieważ konieczne było przeprowadzenie całej serii testów. Szef KMC wyjaśnia: "Standardowe specyfikacje tolerancji od igus® nie były odpowiednie dla naszego zastosowania. Margines jednej dziesiątej milimetra mnoży się tutaj i nagle odczuwasz ruch od jednego do dwóch milimetrów na tylnym kole - niedopuszczalne dla maszyny wyścigowej." W poszukiwaniu odpowiednich tolerancji między otworem a wałem konieczne było przeprowadzenie testów w celu znalezienia właściwej kombinacji. Współpraca z igus® była bardzo dobra.

Oczywiście wagę maszyny można by zmniejszyć jeszcze bardziej, na przykład poprzez zastosowanie części z włókna węglowego. Jednak KMC powstrzymuje się od takich skrajności w produkcji małoseryjnej: "To sprawiłoby, że maszyny byłyby prawie dwa razy droższe," wyjaśnia Krämer. Inne zespoły wyścigowe nie muszą brać tego pod uwagę przy tworzeniu prototypów. Jednak KMC zajmuje się nie tylko samymi wyścigami, ale także sprzedażą maszyn. Aby to osiągnąć, konieczne jest osiągnięcie atrakcyjnej ceny. Nawet bez tych sztuczek projektowych, KMC widzi siebie daleko z przodu w swojej klasie pod względem wagi: "Zdecydowanie w pierwszej trójce". Krämer woli koncentrować się na mniejszych ulepszeniach, które są jednak zauważalne. Częścią tych ulepszeń, oprócz samodzielnie skonstruowanej stalowej ramy i potężnego aluminiowego układu hamulcowego, są komponenty igus®.
 
Efekt tego połączenia niskiej masy i ekstremalnej siły hamowania zaskakuje i zachwyca jeźdźców w równym stopniu. Podczas gdy inne maszyny o mocy 80 KM są uważane za raczej słabe, HKR-EVO2, który waży zaledwie 125 kg, wyróżnia się tym napędem nawet na polu znacznie mocniejszych, ale cięższych motocykli. Silne opóźnienie hamowania i precyzyjne prowadzenie pomimo dużych prędkości na zakrętach z ekstremalnymi kątami pochylenia sprawiają, że maszyna wyścigowa jest na czele, szczególnie na torach o ciasnych promieniach zakrętów. Rezultat można zobaczyć w Töging: liczne trofea zwycięzców zdobią półki w hali produkcyjnej.