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Harley-Fahrer sollten diese Frage beantworten können
Hier die Preisfrage für den nächsten Harley-Stammtisch: Wie funktioniert ein Sternmotor? Die Frage ist deswegen eine Frage für den Harley-Stammtisch, weil Sternmotoren wie auch Harley-Motoren ausgesprochen schmale Motoren sind. Alle Zylinder liegen in einer Flucht – im Gegensatz zu einem sogenannten „unechten“ V-Motor, dessen Zylinder sich beim genauen Draufblicken als versetzt herausstellen, weil jedes Pleuel auf einem eigenen Hubzapfen angelenkt ist. Der klassische Harley-Twin hat dagegen nur einen Hubzapfen, auf dem sich beide Pleuel befinden. Da beide Pleuel unterschiedliche Bewegungen ausüben, müssen sie voneinander entkoppelt sein. Harley hat das Problem mit einem zentralen Pleuel und einem Gabelpleuel gelöst, dessen zwei Pleuelaugen gabelfömig zu beiden Seiten des zentralen Pleuels angeordnet sind.

Zentralpleuel und Gabelpleuel eines Harley-Motors. Nur so können zwei Zylinder in einer Flucht angeordnet werdenFoto: HDMGI
Zentralpleuel und Gabelpleuel eines Harley-Motors. Nur so können zwei Zylinder in einer Flucht angeordnet werden

Wie aber ist das Problem bei einem Sternmotor gelöst? Der Sternmotor UR II des Richthofen-Dreideckers Fokker DR I hat zum Beispiel neun Zylinder. Aber es lassen sich keine acht Gabelpleuel, jedes mit seinen Zinken immer breiter werdend, um ein zentrales Pleuel auf einem einzigen Hubzapfen anordnen. Die Lösung ist einfacher als erwartet: Tatsächlich hat ein Sternmotor ein Hauptpleuel mit einem überdimensionalen Pleuelauge, an dessen Rändern ringförmig die Hubzapfen für die weiteren Pleuel untergebracht sind. Die anderen Pleuel sind damit allesamt Gabelpleuel mit dem gleichen Abstand ihrer Zinken. Sie heißen „Anlenkpleuel“ oder „Sklavenpleuel“. Sie rotieren exzentrisch, immer etwas versetzt neben der Rotation des Hauptpleuels. Dadurch versetzen sich theoretisch auch die Steuerzeiten der einzelnen Zylinder, was aber bei alten Motoren mit ihrer niedrigen Kompression vernachlässigt werden darf.

Der Dreidecker Fokker DR I. Die Motorhaube gibt nur ein Drittel des Motors frei, trotzdem werden alle Zylinder gleichmäßig gekühlt, weil der Motor mit der Luftschraube rotiert. Das Bild zeigt ein „Reenactment“, das in der Militaria-Szene beliebte Nachstellen historischer SituationenFoto: U.S. Air Force
Der Dreidecker Fokker DR I. Die Motorhaube gibt nur ein Drittel des Motors frei, trotzdem werden alle Zylinder gleichmäßig gekühlt, weil der Motor mit der Luftschraube rotiert. Das Bild zeigt ein „Reenactment“, das in der Militaria-Szene beliebte Nachstellen historischer Situationen

Unterm Strich hat ein Sternmotor zwei wesentliche Vorteile. Einer ist im Flugbetrieb besonders wichtig: Ein Sternmotor ist wegen seines verhältnismäßig kleinen Kurbelgehäuses sehr leicht. Und dann werden alle Zylinder im Fahrtwind hervorragend gekühlt. In Hinsicht auf die Kühlung offenbart ein Blick auf den Fokker DR I aber ein nächstes Problem. Der Motor ist zu zwei Dritteln von einer Haube verdeckt. Wie werden dann die unter der Haube liegenden Zylinder gekühlt? Nun, der Motor UR II des legendären Dreideckers ist nicht nur ein Sternmotor, sondern auch noch ein sogenannter „Umlaufmotor“. Für so einen Motor müsst ihr euch im wahrsten Sinne des Wortes festhalten: Das Einzige, was sich bei so einem Motor nicht dreht, ist die Kurbelwelle. Sie ist am Flugzeugrumpf fest angeflanscht – und auf dieser Kurbelwelle rotiert nun der komplette Motor mit seinem Kurbelgehäuse, seinen Zylindern und natürlich mit der fest an das Kurbelgehäuse geflanschten Luftschraube.

Das Konzept der Sternmotoren war kein Auslaufmodell des Ersten Weltkrieges. Bis in die Fünfzigerjahre ordneten viele Hersteller die Zylinder sogar sternförmig in mehrfachen Reihen hintereinander an. Hier der Entwurf des Doppelsternmotors BMW 803 aus dem Jahr 1942. Deutlich ist die Anordnung der Pleuel zu erkennen mit Hauptpleuel (rot) und Anlenkpleueln (blau)Bild: MTU Aero Engines
Das Konzept der Sternmotoren war kein Auslaufmodell des Ersten Weltkrieges. Bis in die Fünfzigerjahre ordneten viele Hersteller die Zylinder sogar sternförmig in mehrfachen Reihen hintereinander an. Hier der Entwurf des Doppelsternmotors BMW 803 aus dem Jahr 1942. Deutlich ist die Anordnung der Pleuel zu erkennen mit Hauptpleuel (rot) und Anlenkpleueln (blau) (Bild: MTU Aero Engines)

Mit unserem heutigen Technikverständnis stehen wir da vor einer Menge von Fragen. Deren Antworten lieferte uns Erich Auersch vom Geschichtskreis der Motorenfabrik Oberursel. Die Kleinstadt Oberursel liegt nordwestlich von Frankfurt, im Ersten Weltkrieg wurden dort die gleichnamigen Oberursel-Umlaufmotoren für die Fokker-Dreidecker hergestellt. Vor dem Krieg pflegte die Motorenfabrik Oberursel einen regen technischen Austausch mit dem französischen Motorenhersteller Gnome et Rhône. Die Franzosen hatten einst einen Einzylinder von Oberursel nachfertigen dürfen und umgekehrt waren die ersten Oberursel-Umlaufmotoren Nachbauten von französischen Motoren.

Heute gehört das Werk Oberursel zu Rolls Royce, dessen Lehrlinge jüngst unter Leitung von Auersch einen kompletten Umlaufmotor restauriert und in Gang gesetzt haben. Das Erste, was die Lehrlinge bei der Restaurierung feststellten, war die Nummerierung aller einzelnen Bauteile. Klar war, dass diese Nummerierung peinlich genau eingehalten werden musste. Beim Zusammenbau musste also der Zylinder mit der Nummer fünf auch am Platz des Zylinders fünf angebracht werden. Grund ist die Masse des Motors, der ja exakt ausgewuchtet sein will. Die gewaltige Schwungmasse ist im Betrieb ein Vorteil, kann aber brandgefährlich werden, wenn die Massen wegen nur einer fehlenden Schraube außer Rand und Band geraten.

Der Umlaufmotor Oberursel UR II. Mit diesem Motor flog auch der legendäre Dreidecker von RichthofenHubraum: 15,1 LiterLeistung: 110 PSEigengewicht: 147 kgNenndrehzahl: 1200 U/minFoto: GKMO
Der Umlaufmotor Oberursel UR II. Mit diesem Motor flog auch der legendäre Dreidecker von Richthofen
Hubraum: 15,1 Liter
Leistung: 110 PS
Eigengewicht: 147 kg
Nenndrehzahl: 1200 U/min
(Foto: GKMO)


Der neunzylindrige UR-II-Motor hat im Unterschied zu seinem siebenzylindrigen Vorgänger UR I schon ein paar Schräubchen mehr. So verfügte der UR I nur über durch Kurvenscheiben gesteuerte Auslassventile. Die Einlassventile befanden sich tatsächlich in den Böden der Kolben. Die Zylinder wurden wie beim Zweitakter aus dem Kurbelgehäuse mit Gemisch befüttert. Die Einlassventile öffneten sich durch den Unterdruck im Brennraum während des Ansaugtaktes. Der UR II war da schon etwas fortschrittlicher, er hatte durch Kipphebel betätigte Einlassventile. Das Gemisch aber kam noch immer aus dem Kurbelgehäuse und wurde durch neben den Zylindern liegende Ansaugrohre vom Kurbelgehäuse in den Brennraum befördert. Mit einem Umlaufmotor ging das auch nicht anders. Der einzige Zugang für Kraft- und Schmierstoff vom Flugzeugrumpf zum Motor war nämlich die hohle Nabe der Kurbelwelle. An ihrem Eingang befand sich die Mischstation für Luft und Kraftstoff. „Vergaser“ konnte man diese Mischstation noch nicht nennen und der Pilot hatte sie tatsächlich über zwei verschiedene Hebel zu bedienen.

Der Ruf nach mehr Leistung führte 1915 zum Doppelsternmotor U-III mit zwei Mal sieben Zylindern und 160 PS.Foto: GKMO
Der Ruf nach mehr Leistung führte 1915 zum Doppelsternmotor U-III mit zwei Mal sieben Zylindern und 160 PS

Darüber hinaus wurde außerhalb der Kurbelwellennabe über das Hauptlager der Schmierstoff hinzugeführt. Eine eigene Pumpe drückte durch das Lager bis zu fünf Liter pro Stunde ins Kurbelwellengehäuse, und zwar Rizinusöl. Es handelte sich um eine damals übliche Verlustschmierung, die das Öl auch wieder aus dem Motor rausdrückte – in die Richtung des Piloten. So erklärte sich die nur nach unten geöffnete Haube des Motors, die damit die gröbsten Schmierereien zum Rumpfboden lenkte. Die Kompression eines solchen Motors lag übrigens zwischen 3:1 und 4:1. Exakt einzuhaltende Steuerzeiten waren also wirklich noch nicht wichtig. Die Nenndrehzahl lag bei 1200 Umdrehungen pro Minute, was fast heute üblichen Leerlaufdrehzahlen entspricht. An dieser Drehzahl änderte sich im Flugbetrieb nicht viel, denn für die Abstimmung des Gemischs brauchte der Pilot ja beide Hände, die er selten vom Steuer lösen konnte. Das einzige manuelle Mittel zur Drehzahlregulierung war ein kurzzeitiges Unterbrechen der Zündung. Damit konnte er zum Beispiel für die Landung das Gas „wegnehmen“. Dann erklang das typische Spotzen, das auch in historischen Filmen immer wieder zu hören ist. Schloss der Pilot den Zündkontakt wieder, sprang der Motor dank seiner ungeheuren Schwungmasse sofort wieder an.

Diese „Red Baron“ haben wir einst auf unserer CUSTOMBIKE-SHOW vorgestellt. Der Motor kommt von Rotec aus Australien.
Diese „Red Baron“ haben wir einst auf unserer CUSTOMBIKE-SHOW vorgestellt. Der Motor kommt von Rotec aus Australien

Der Motor der „Red Baron“ von Frank Ohle, die wir einst auf unserer CUSTOMBIKE-SHOW vorgestellt hatten und auch in dieser BIKERS NEWS porträtieren, ist übrigens kein Ober­ursel-Motor und erst recht kein Umlaufmotor. Auf einem Motorrad wäre ein echter Umlaufmotor wegen seines durch die Kreiselkräfte verursachten Kippmoments auch kaum zu händeln. Immerhin hat Ohles Motor auch neun Zylinder. Es handelt sich um einen Rotec-Motor, der nur nach Auftrag und vor allem nur nach Vorauskasse in Australien hergestellt wird. Frank Ohle war es das wert, denn der Motor war immer noch billiger als eine neue Electra Glide von Harley-Davidson.
Mit dem Rizinusöl einer Verlustschmierung muss Frank sich bei seinem statischen Sternmotor nicht mehr quälen. Öl verliert er trotzdem vor jedem Start. Über eigene Ventile muss er nämlich immer das Öl ablassen, das sich während des Stands in den unteren Zylindern angesammelt hat. Ein Sternmotor ist eben nicht das ideale Triebwerk für ein Motorrad.

Geschichtskreis Motorenfabrik Oberursel
Werksmuseum im Werk Oberursel der Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co KG
Hohemarkstraße 60–70
61440 Oberursel
www.gkmo.net

Das Werksmuseum ist von Januar bis November an jedem letzten Freitag im Monat von 15 bis 18 Uhr geöffnet – Gruppen auf Anfrage

Zuerst veröffentlicht in BIKERS NEWS 05/2018
 
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