Rennkurbelwellen – Membran für Vespa 50-125/PV/ET3/PK/XL
Rennwellen – Membran sind die Steigerung im Motortuning einer Smallframe Vespa. und ein Must-Have, wenn man Leistungen von 15 PS und mehr erreichen will. Eine Membranwellen ermöglicht höhere Drehzahlen. Der Motor wird spritziger und agiler. Eine bessere Beschleunigung und höhere Endgeschwindigkeit sind die Folge. Die Kurbelwangen sind strömungsgünstig angepasst und oft auch poliert. Bei den Rennkurbelwellen - Membran unterscheiden wir je nach Gestaltung der Kurbelwangen Glockenwellen, Lippenwellen und Vollwangenwellen. Bei allen Membranwellen muss der Einlass am Motorgehäuse angepasst werden. Ein zurück zum Drehschieber gibt es nicht mehr. Aber wer will schon zurück?
Als Membranwelle bezeichnen wir Kurbelwellen, deren Bauform die Nutzung des originalen Drehschiebereinlasses nicht ermöglicht. Es muss eine andere Art der Einlasssteuerung, meist eine Membran, verwendet werden. Eine Membran steuert die Frischgaszufuhr je nach Bedarf und Betriebssituation. Der Unterdruck im Motorgehäuse öffnet die Membran, ist der Druckunterschied ausgeglichen schließt die Membran wieder. Auf diese Weise regelt die Membran die Gaszufuhr automatisch in der idealen Steuerzeit. Die Steuerzeit eines Drehschiebereinlasses ist hingegen starr und kann sich nicht den jeweiligen Drehzahlen oder Betriebssituationen anpassen. Das bedeutet, dass die Einlasssteuerzeit in vielen Drehzahlbereichen entweder zu lang oder zu kurz ist. Bei der Vespa kommt noch hinzu, dass der Drehschiebereinlass relativ klein ist. Wird für Tuningzwecke ein großer Vergaser verbaut und die Drehzahl des Motors erhöht, kommt der Querschnitt schnell an seine Grenzen und stellt eine Drossel dar.
Bei den Membranwellen gibt es in unterschiedlichen Ausführungen:
Vollwangenwellen haben, wie der Name schon sagt, zwei vollständig geschlossene Wangen. Hier ist ein großer Membraneinlass nötig. Wirklich sinnvoll ist die Nutzung einer Vollwangenwelle in Verbindung mit einem Direkteinlass in den Zylinder. Diese Wellen gibt es auch mit langem Hub. Der Grundgedanke der Vollwangenwelle ist die bessere Vorverdichtung, die über die vollständig geschlossenen Kurbelwangen erreicht wird. Auch Verwirbelungen im Gehäuse der Kurbelwelle werden durch die homogene Form minimiert. Bei über das Gehäuse gesteuerten Motoren können jedoch selbst groß gefräste Membraneinlässe nicht verhindern, dass das Gemisch dennoch ungünstig durch die im Weg stehende Wange behindert wird.
Lippenwellen sind strömungsoptimierte Membranwellen, die sehr gut in Verbindung mit Membransaugstutzen harmonieren. Der Einlass sitzt bei den meisten Largeframe Motoren über der kupplungsseitigen Kurbelwange. Eine besonders strömungsgünstige Bearbeitung dieser Kurbelwange ähnelt häufig der Form einer Lippe.
Die Glockenwelle ist eine Kurbelwelle deren Form einer Glocke oder einem Pilz ähnelt. Auch sie bietet dem Gemisch möglichst wenig Widerstand. Nicht ganz so kompromisslos wie die Lippenwelle, da ihre symmetrische Form sich nicht ganz so ideal den asymmetrischen Einlasszeiten des Motors anpassen lässt. Jedoch steht gerade zu den Phasen mit dem größten Unterdruck sehr viel Querschnitt zur Verfügung. Dadurch ist der Performance-Unterschied zur Lippenwelle minimal. Die symmetrische Form hat auf der anderen Seite den Vorteil, dass sich leichter und effektiver eine gleichmäßige Wuchtung mit einem idealen Wuchtfaktor erzielen lässt.
Das nächste Entscheidungskriterium ist die Wahl des richtigen Motortyps.
Membran-Kurbelwellen gibt es sogar für die Kurzhuber
Da die Smallframe Motoren, bis auf die Automatik, untereinander kompatibel sind, geben wir hier die Kubikzentimeter Klasse des Motortyps an. Man kann folgende Motortypen unterscheiden:
50 ccm/43 mm: Die kleinen Smallframes sind Kurzhuber mit 43 mm Hub und 87 mm Pleuel. Die Vespa 50/N/L/R/S/Special/SR/SS/PK50/S Modelle haben dabei einen 19/20 mm Konus.
In den 80er Jahren wurden in den Vespa PK50/S/SS/XL/XL2/FL/HP/N/Rush Modellen ein dickerer Lüfterradstumpf mit 20/20 mm verbaut. Alle Rennzylinder bis 115 ccm fahren mit diesen Wellen.
80-125 ccm/51 mm: Die Kurbelwellen der großen Smallframes haben original 51 mm Hub und ein 97 mm Pleuel. Auch hier gibt es Unterschiede in den Konusmaßen: Mit 19/20 mm sind die Vespa 90/R/SS/100/125/PV/ET3/PK80-100 S/PK125 unterwegs.
Bei den Vespa 100/PK80-125 S/PK125 wächst der Stump auf 20/20 mm und den stabilsten Stumpf haben die PK 125 ETS/N/XL/XL2 Modelle mit 24/25 mm. Rennzylinder ab 125 ccm benötigen diese Wellen.
Wichtig: Bei passendem Zylinder und Lager können alle Wellen in jede Smallframe gebaut werden.
Mehr Hub - Mehr Drehmoment - Mehr Spaß
Standardhub: Original unterscheiden sich die Motortypen neben den Zylinderdurchmessern auch durch den Hub wie wir sie bei den Motorklassen aufgelistet haben.
Langhub: Wer mehr Drehmoment will, greift auf Langhub-Varianten zurück. Bei den Membranwellen muss man bei der Suche nach Langhubvarianten auf die Hublängen achten. Bei den Smallframes sind die gängigsten Hub-Varianten:
45 mm: Eine Spezialität von VMC und besonders in Italien beliebt. Die Langhubwelle für die „kleinen“ 50ccm Zylinder. Dies ist für alle interessant, die nicht über 125 ccm kommen wollen und dennoch das Maximale aus dem Motor holen möchten.
54 mm: Wer auf einen Membransteuerung, aber nicht auf maximalen Hubraumverzichten will, greift auf die 54 mm Hub Kurbelwellen zurück. Für Leistungsfetischisten! Mehr Hub = noch mehr Leistung und Drehmoment für alle mit über 130 ccm. Das Motorgehäuse muss auf den größeren Durchmesser der Kurbelwangen angepasst werden.
56 mm: Mehr geht nicht im originalen Gehäuse. Die SIP Glockenwelle geht hier aufs Ganze. Allerdings muss das Gehäuse so weit gespindelt werden, dass eine neue Zentrierung eingebracht werden muss und nach dem Spindeln sollte das Gehäuse auf Durchbrüche kontrolliert werden. Oder einfacher, die dafür passenden SIP Motorgehäuse verwenden.
Hinweis: Stärkere Zylinderfuß- oder Zylinderkopfdichtung nötig. Mehr Hub sollte nur über eine Kopfdichtung in der Stärke des halben Mehrhubes ausgeglichen werden; z. B. bei der Umrüstung von 51 mm auf 54 mm eine Kopfdichtung in 1,5 mm Stärke. Wird eine Fußdichtung zum Ausgleich verwendet, sollte auch der Auslass bearbeitet werden. Das macht nur Sinn bei höheren Tuningstufen.
Ein längeres Pleuel verändert zwar nicht den Hub, aber trotzdem muss der Zylinder entsprechend hochgesetzt werden. Das längere Pleuel hat den Vorteil, dass es bei halbem Hub weniger schräg steht und der Kolben somit weniger Seitenkraft auf die Zylinderwand ausübt. Dadurch entsteht weniger Reibung. Ein längeres Pleuel senkt auch die maximale Kolbengeschwindigkeit und damit auch die Geschwindigkeitsänderung des Kolbens während einer Umdrehung. Das senkt die Vibrationen. Beliebte Pleuellängen bei den Smallframes sind:
- 87 mm: original bei 50 ccm Modellen
- 97 mm: original bei 125 ccm Modellen
- 105 mm: wird gerne bei Langhubwellen verwendet. Das originale 97 mm Pleuel ist recht kurz. Gerade in Kombination mit mehr Hub sorgt ein längeres Pleuel für mehr Laufruhe.
Der feine Unterschied liegt im Pleuel
Das Pleuel gehört zu den am höchsten belasteten Teilen in einem Motor. Es muss die Kraft der Explosion übertragen, extremen Beschleunigungen und großer Hitze standhalten. Zusätzlich laufen zwei Lager in den Laufflächen des Pleuel, eines mit Motordrehzahl. Ein hochwertiges Pleuel ist also geeignet und wichtig, um einen Motor auf erhöhte Belastungen vorzubereiten oder seine Standfestigkeit zu erhöhen. Doch woran lässt sich ein gutes Pleuel erkennen bzw. was sind die baulichen Unterschiede, die es hochwertiger und belastbarer machen?
Die bekanntesten Merkmale hochwertiger Pleuels:
Schmiedepleuel: Sie haben, im Vergleich zu Standard Pleuels, ein besseres Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht. Sie sind also bei gleichem Gewicht stabiler oder bei gleicher Stabilität leichter.
Silberlager: Die Qualität der verwendeten Lager hat eine große Bedeutung für die Lebensdauer der Kurbelwelle. Im Bereich der Pleuellagerung werden gerne Lager mit einem versilberten Käfig verwendet. Das soll, durch bessere Wärmeableitung und Haftung des Ölfilms, Notlaufeigenschaften Verschleißverhalten verbessern.
Zusätzliche Schmierbohrungen/Nuten: Durch zusätzliche Bohrungen oder Nuten kann mehr Öl an die Lager gelangen. Das schmiert nicht nur zusätzlich, es hilft auch bei der Wärmeableitung.
Poliertes Pleuel/Messerpleuel: Ein poliertes Pleuel sieht nicht nur gut aus, die glatte Oberfläche soll auch Verwirbelungen verringern. Eine so behandelte Oberfläche ist auch Dichter und stabiler.
Messerpleuel: Ein Messerpleuel soll Verwirbelungen und den Luftwiderstand des Pleuels minimieren.
Es gibt eine Vielzahl von Merkmalen und Kombinationen der Umsetzung der Eigenschaften an einem Pleuel. Um die Auswahl etwas übersichtlicher zu machen, unterscheiden wir drei Arten von Pleuel:
Standard: Ein gutes Pleuel, das aber nach Standard Spezifikationen gefertigt wurde.
Sport: Ein verbessertes Pleuel, das über mindestens zwei der oben aufgeführten Merkmale verfügt.
Race: Ein aufwendig gefertigtes Pleuel, das über mindestens vier der oben aufgeführten Merkmale verfügt.
Diese vereinfachte Dreiteilung soll helfen sich in der großen Auswahl an Kurbelwellen und Pleuel zu orientieren.
Je besser die Kurbelwelle, desto effektiver die Wuchtung und desto laufruhiger der Motor
Starke Vibrationen wirken sich nicht nur negativ auf den Fahrkomfort aus, sie beeinflussen auch die Haltbarkeit der einzelnen Bauteile an einem Roller und , nicht zuletzt, auch die Leistung eines Motors. Abhilfe schaffen "feingewuchtete" Kurbelwellen. "Feingewuchtet" ist eigentlich kein klarer technischer Begriff. Es ist eher ein umgangssprachlicher Ausdruck für eine besonders gut gewuchtete Kurbelwelle. Wir haben uns trotzdem entschieden diesen Begriff als Information über eine Kurbelwelle zu verwenden. Wir bezeichnen mit „feingewuchtet“ Kurbelwellen, die alle drei oben genannten Punkte erfüllen:
Sie sind besonders exakt ausgerichtet.
Sie pendeln auf 12 oder 1 Uhr aus.
Der Hersteller hat einen bestimmten Wuchtfaktor bei der Konstruktion umgesetzt.
Das ist leider keine Garantie, dass die Wuchtung der jeweiligen Welle optimal zum vorgesehenen Motor passt. Aber es ist ein klares Qualitätsmerkmal, was die Wahrscheinlichkeit eines laufruhigen Motors sehr erhöht. Mehr zum Thema Wuchtung in unseren Technikblogs.
Und dann gibt es da noch den Konus
Eine weitere wichtige Unterscheidung ist der Lichtmaschinenkonus, auf dem das Lüfterrad/Polrad sitzt. Hier gibt es ebenfalls drei Klassen. Sie unterscheiden sich in den Maßen des Lichtmaschinen (LIMA)-Wellendichtringsitzes und des Lagersitzes des LIMA Lagers:
19/20 mm: Wellendichtringsitz 19 mm, Lagersitz 20 mm, dünner/spitzer Konus mit M10x1,5 mm Polradmutter, standardmäßig bei klassischen Smallframes und den PKs der 1° Serie verbaut. Äußerlich in den meisten Fällen an der 2-Loch Befestigung des Ansaugstutzens erkennbar. Schlechte Wahl für starkes Tuning.
20/20 mm: Wellendichtringsitz 20 mm, Lagersitz 20 mm, dicker/stumpfer Konus mit M12x1,25 mm Polradmutter, standardmäßig bei PK/S der 2° Serie und den PK50XL Modellen verbaut. Auf diesen wurden fast ausschließlich Ansaugstutzen mit 3-Loch Befestigung verbaut.
24/25 mm: Wellendichtringsitz 24 mm, Lagersitz 25 mm, dicker/stumpfer Konus mit M12x1,25 mm Polradmutter, standardmäßig bei der PK125 ETS/N/XL/XL2.
Grundsätzlich gilt: Je dicker der Konus, desto stabiler. D. h. der 19/20er Konus reicht bei einfachem Tuning. Wer mehr will, sollte mindestens die 20/20er Wellen verbauen. Je mehr Leistung und je höher die Drehzahlen der Motoren, desto größer werden die Kräfte am Kurbelwellenstumpf und desto größer die Gefahr, dass dieser abreißt. Mit den passenden Wellendichtringen können die 20/20er Wellen in die 19/20 mm Gehäuse verbaut werden. Die Umrüstung auf eine ETS Welle mit 24/25 mm Konus ist bei allen Schaltmodellen mit den passenden Umrüstwellendichtring/-lager problemlos möglich. Diese sehr stabile Welle hält auch extreme Belastungen aus. Wird von einem dünnen/spitzen auf einen dicken/stumpfen Konus umgebaut, braucht man auch das passende Polrad/Lüfterrad. Dann empfiehlt es sich, gleich vollständig auf eine elektronische Zündung z. B. SIP PERFORMANCE VAPE umzurüsten und sich den Ärger mit den alten Unterbrecherzündungen zu ersparen. Wer eine 50er auf mehr als 125 ccm aufrüsten will, benötigt immer eine 51-54 mm Welle. Auch dies ist problemlos möglich.
Unsere Top-Marken bei Membran-Kurbelwellen für Vespa 50-125/PV/ET3
SIP PERFORMANCE: High-End Glockenwellen von den Top Tunern der deutschsprachigen Sezen designed und Italien in einer Edel-Kurbelwellenschmiede gefertigt. Als SIP Performance Variante mit poliertem Schmiedepleuel oder in der Premium Version mit einem hochwertigen Bronze Pleuel.
SERIE PRO: Bevor es die SIP PERFORMANCE Rennwellen gab, hat uns worb5 die Oldschool MAZZUCCHELLI Wellen upgedated. Die Lippenwellen sind Ergebnisse langjähriger Tuningerfahrung.
MAZZUCCHELLI: Eher Old-School mit Vollwangenwellen unterwegs. Die Glockenwelle entstand in Zusammenarbeit mit SIP.
Technik Tipps
Wer noch tiefer in die Technik der Kurbelwelle abtauchen möchte, dem empfehlen wir unsere Technikblogs.
Kunden fragen – SIP antwortet
"Welche Teile brauche ich zusätzlich noch für einen Kurbelwellenwechsel?"
Oft nur Cent-Artikel, aber ärgerlich wenn man sie nicht tauscht:
Keile – keinen alten Keil in eine neue Nut
Dichtsatz Motor – wer nicht tauscht, dem tropft´s
Lager Kurbelwelle – LIMA wie KULU seitig immer mittauschen
Wellendichtring Kurbelwelle – auch hier beide Seiten tauschen
Sicherungskorb – wer eine Kronenmutter bei der Kupplung hat, braucht sie:
