Fliehkraft und Motorradstabilität: Ein umfassender Leitfaden

Die Unterkategorie „Fahrbetrieb, Fahrphysik, Fahrtechnik“ ist ein zentraler Bestandteil der Hauptkategorie Technik. Ein grundlegendes Verständnis der physikalischen und technischen Aspekte des Fahrens ist essenziell, um sicher und effizient im Straßenverkehr unterwegs zu sein. Der Fahrbetrieb umfasst alle Aspekte, die das Zusammenspiel von Fahrzeug und Fahrer betreffen.

Die Fahrphysik beschreibt die Kräfte und Bewegungen, die während der Fahrt auf ein Fahrzeug wirken. Das Verständnis von Fahrbetrieb, Fahrphysik und Fahrtechnik ist essenziell für die sichere Teilnahme am Straßenverkehr. Wer die technischen und physikalischen Grundlagen kennt und eine vorausschauende Fahrweise praktiziert, minimiert Risiken und erhöht den Fahrkomfort.

Kurvenfahren mit dem Motorrad: Ein Balanceakt

Kurven sind für viele der Grund schlechthin, um überhaupt Motorrad zu fahren. Im Gleichgewicht zwischen Fliehkräften und Schwerkraft, gehalten vom Grip der Reifen wie schwerelos durch Wechselkurven zu schwingen, das macht Motorradfahren aus. Beim sicheren Genuss der fahrdynamischen Erfahrung „Kurve“ hilft das Verständnis der physikalischen Zusammenhänge.

Ein Motorrad verblüfft Anfänger zunächst einmal damit, dass sich die Lenkung je nach Geschwindigkeit völlig unterschiedlich anfühlt.

Die Physik der Kurvenfahrt

Die gefahrene Schräglage resultiert aus einem Gleichgewicht zwischen im Schwerpunkt angreifender Fliehkraft und wirkender Schwerkraft. Je schneller wir fahren, desto mehr Schräglage ist also nötig für die Kurvenfahrt. Dem entgegen wirkt der Rollwiderstand am Vorderrad, denn er wirkt kurveneindrehend, weshalb die Maschine zum Aufrichten tendiert; ein Effekt, den wir besonders dann zu spüren bekommen, wenn wir in Schräglage vorne bremsen müssen.

Das heftige Aufstellmoment wird uns die Linie verhageln, wenn wir nicht mit einem kräftigen Druck am Lenkerende dagegenhalten.

Der Lenkimpuls: Schlüssel zur Schräglage

Motorradfahrer geben den Lenkimpuls zum Einleiten einer Kurvenfahrt normalerweise völlig unbewusst. Ihn bewusst einzusetzen, hilft aber nicht nur bei schnellen Schräglagenwechseln, sondern auch beim Ausweichen, auch und gerade in der Kurve. Die Gewichtsverlagerung des Fahrers wirkt dabei zwar unterstützend, doch erst der Lenkimpuls lässt das Motorrad genau dann und genau so weit in Schräglage abtauchen, wie wir wollen. Und es verschafft ein sehr souveränes Gefühl, damit das Motorrad zu beherrschen - versprochen!

Geradeausfahrt: Meist unbewusst erfolgt der Lenkimpuls vor einer Linkskurve zunächst nach rechts, worauf das über die Reifenseitenkraft eingeleitete Kippmoment Motorrad und Fahrer nach links kippt. Je größer der Lenkimpuls/Lenkwinkel ausfällt, desto abrupter klappt die Maschine in Schräglage. So müssen wir die Maschine aus der Geradeausfahrt regelrecht in die Kurve zwingen. Je höher das Tempo, desto mehr Kraft benötigen wir hierzu.

Die Grafiken weitern unten verdeutlichen das anfangs verwirrende, weil inverse Lenkverhalten: Wir lenken beim Einleiten einer Kurvenfahrt quasi in die Gegenrichtung. Lenkt der Fahrer nach links, kippt das Motorrad nach rechts, und umgekehrt. Einleuchtender klingt es so: Wir schieben (oder drücken) immer das Lenkerende auf der Seite nach vorne (nicht nach unten!), in die wir fahren wollen. Faustformel: rechts drücken, rechts fahren. Natürlich kann man auch links am Lenker ziehen, um rechts abzubiegen. Aber wozu so kompliziert?

Dass wir unser Motorrad - außer beim Wenden im Schritttempo - meist mit sehr geringen Lenkausschlägen um die Mittellage auf Kurs halten, merken wir spätestens dann, wenn das Lenkkopflager verschlissen ist und in der Mittelstellung einrastet. Dann fühlt sich das Fahren taumelnd und unsicher an. Einen ähnlichen Effekt kann ein zu stramm eingestelltes Lager oder ein zu schwergängiger Lenkungsdämpfer haben.

Schräglage in verschiedenen Situationen

15 Grad Schräglage: Bei dieser geringen Schräglage ist der Lenker weit eingeschlagen. Meist muss man hier mit Gegendruck am kurveninneren Lenkergriff arbeiten. Der Reifenaufstandspunkt liegt nämlich außermittig und möchte die Lenkung nach innen verdrehen - mit der Folge, dass sich das Motorrad aus der Schräglage aufrichten würde.

Ab einer Geschwindigkeit zwischen 20 und 30 km/h reicht die Fahrstabilität, um nicht mehr balancieren zu müssen. Trotzdem fährt das Motorrad unmerkliche Schlangenlinien, verursacht oder verstärkt durch unzählige Einflüsse wie Bodenwellen, Seitenwind, Windschleppen anderer Autos, eine schräge Straße oder Längsrillen, etwa vor einer Ampel. Die kleineren korrigieren wir ständig durch mehr oder weniger unbewusste Lenkbewegungen, die größeren müssen wir bewusst durch Gegenlenken ausgleichen.

Mit 30 Grad Schräglage ist man bei trockener Straße auf der sicheren Seite: Die Seitenführungskräfte reichen locker aus, um die Fliehkraft zu kompensieren. Der Reifenaufstandspunkt wandert mit steigender Schräglage über die Lauffläche weiter nach innen.

50 Grad Schräglage und mehr sind möglich, weil sich moderne Sportreifen im Asphalt verzahnen. Jetzt verringern sich Lenkwinkel und somit die Lenkkräfte, der Fahrer ist beim sogenannten kraftneutralen Kurvenfahren angelangt. Momente aus Fliehkraft und Schwerkraft halten sich die Waage.

Weitere Aspekte, die die Schräglage beeinflussen

Großen Einfluss auf die Fahreigenschaften hat auch die Höhe des Schwerpunkts. Man merkt das beim Rangieren: Motorräder mit hohem Schwerpunkt sind schwerer auszubalancieren. Auch beim Fahren macht ein hoher Schwerpunkt die Maschine kippeliger, weil das ganze System labiler ist und schneller reagiert. Nötig ist also ein gelungener Kompromiss zwischen Fahrstabilität und Handlichkeit.

Eine wichtige Rolle kommt den Reifen zu. Je breiter sie sind, desto mehr Schräglage braucht ein Motorrad in der Kurve, denn mit zunehmender Breite wandert die Aufstandsfläche der Reifen in Richtung Kurveninneres. In diesem Zusammenhang wird leicht nachvollziehbar, dass zu geringer Luftdruck sich insbesondere bei Kurvenfahrten negativ auswirkt. Durch das verstärkte Walken des Reifens steigt die Lenkkraft deutlich an, die Lenkpräzision verschlechtert sich und der Verschleiß nimmt zu. Deshalb sollte man den Luftdruck - der kalten Reifen - regelmäßig kontrollieren.

Anbremsen, Einlenken und Rollen

Beim Zufahren auf eine Kurve gilt es zunächst einmal, das mögliche Kurventempo einzuschätzen und falls nötig zu bremsen. Dieser Bremsvorgang sollte am besten vor dem Einlenken abgeschlossen sein. Warum? Weil in Schräglage die Reifenauf­stands­fläche aus der Mitte wandert, ergibt sich daraus ein Hebelarm. Dieser Hebelarm erzeugt zusammen mit der Bremskraft ein Lenkmoment, wodurch sich die Maschine aufstellt, wenn der Fahrer nicht mit einer entsprechenden Kraft dagegenhält. Gegen dieses Aufstell­moment müssen wir mit einem kräftigen Druck am kurveninneren Lenkerende dagegenhalten. Erst dann, wenn wir die Bremse loslassen, wird die Maschine ohne erhöhten Kraftaufwand beim Lenken um die Kurve rauschen.

Bereits beim Einlenken ist es wichtig, dass wir die Blickführung zum Kurvenausgang richten, damit der Blick uns durch die Kurve ziehen kann.

Während der folgenden Rollphase wirken keine nennenswerten Umfangskräfte (Bremsen oder Beschleunigen) mehr. Falls man es mit der Schräglage übertrieben hat, rutschen die meisten Motorräder zuerst übers Vorderrad weg. Doch keine Sorge, moderne Reifen stecken in optimaler Verfassung - bei Betriebstemperatur und auf griffigem Asphalt - Schräglagen bis zu 50 Grad oder mehr weg.

Beschleunigen aus der Schräglage

Am Kurvenausgang wird sanft das Gas aufgezogen, wodurch sich das Motorrad aufrichtet und der Kurvenradius größer wird. Will man das Aufrichten vorantreiben, hilft ein zusätzlicher Druck am kurvenäußeren Ende des Lenkers. Je nach Beschleunigung wirkt eine Umfangskraft auf den Hinterreifen. Deshalb verkraftet er weniger Schräglage als der Vorderreifen, der eine sichere Seitenführung in Schräg­lage garantiert.

Häufig hört man dieses Rezept: Ab dem Scheitelpunkt oder kurz danach wird beschleunigt. Da der Scheitelpunkt aber nicht immer klar erkennbar ist, eignet sich ein anderes Kriterium besser: Ab dem Punkt, an dem ich das Ende der Kurve einsehen kann, kann ich auch ans Gas gehen. Bis ich weiß, wie es weitergeht, muss ich eben abwarten, sprich, die Rollphase ausdehnen. Aus dieser Forderung ergibt sich zwangsläufig, dass ich meine Linie im Straßenverkehr so wählen muss, dass ich möglichst früh möglichst viel sehen kann, ohne freilich im Gegenverkehr rumzukreuzen.

Kurventechniken im Vergleich: Drücken, Legen oder Hängen?

Es gibt verschiedene Techniken, um Kurven mit dem Motorrad zu fahren. Jede Technik hat ihre Vor- und Nachteile und eignet sich für bestimmte Situationen.

Kurventechnik "Drücken"

Der Fahrer bleibt dabei relativ aufrecht, das Motorrad wird mit dem Lenker nach unten gedrückt. Hüftknick (oder extrem wie oben das Rüberrutschen mit dem Gesäß) und fester Knieschluss helfen. Das funktioniert gut in engen Kurven und Serpentinen, bei schnellen Kurswechseln oder Ausweichmanövern. Für Schotterstrecken und auf losem oder rutschigem Untergrund ideal, weil der Körperschwerpunkt eher über der Reifenaufstandsfläche liegt.

Kurventechnik "Legen"

Der Klassiker: Fahrer und Maschine bilden in Schräglage eine Linie. Entweder mit festem Knieschluss oder locker-sportlich abgespreiztem Knie passt dieser Fahrstil für alle Arten von Kurven in jedem Tempo. Die Fahrt­richtung lässt sich sehr schnell korrigieren, aus dem Legen kann man in Wechselkurven nahtlos ins Drücken übergehen. Die entspannte Sitzhaltung verlangt wenig Kraft. Hier auch gut zu sehen: Der Fahrer neigt den Kopf, um seinen Blickhorizont möglichst gerade zu halten, der Blick geht Richtung Kurvenausgang. Die Schräglage ist etwas geringer als beim Drücken.

Kurventechnik "Hängen"

So praktiziert wie auf dem Bild findet dieser Fahrstil vor allem auf der Rennstrecke Anwendung, wo der weitere Streckenverlauf bekannt ist. Bei gleicher Kurvengeschwindigkeit verlangt er weniger Schräglage, dafür aber Kraft und viel Übung. Auf der Straße kann die abgeschwächte Form, das Hineinlehnen mit viel Druck aufs Vorderrad, in vielen Kurven helfen. Vor allem, wenn man in Schräglage stark bremsen muss. Auch gut zu sehen: Bei allen drei Stilen benötigen Mann und Maschine deutlich mehr Raum als in Geradeausfahrt, bei Hanging-off am meisten.

Die optimale Kurvenlinie: Sicherheit geht vor

Auf Rennstrecken wird unter Ausnutzung der ganzen Fahrbahn die kürzestmögliche Linie mit geringstmöglicher Schräglage und höchstmöglichem Tempo gefahren, die sogenannte Ideallinie. Auf der Straße folgen wir der sogenannten Sicherheitslinie. Sie erfordert bisweilen mehr Schräglage, erleichtert aber eine optimale Blickführung und hält uns vom Gegenverkehr fern. Logisch: Je früher wir sehen können, umso früher können wir einlenken und auf flacher Linie kräftig ans Gas. Idealerweise ist das Tempo am Ausgang der Kurve ­höher als am Kurveneingang.

Tipps zur richtigen Linienwahl

Fahre ich eine Kurve zu eng an, lenke also zu früh ein, sehe ich nicht nur den weiteren Verlauf und eventuellen Gegenverkehr unnötig spät, die zu flache Linie in Kombination mit hohem Tempo kann mich auch dem Gegenverkehr gefährlich nahe bringen.

Reifen und Fahrwerk: Die Basis für Stabilität

Großen Einfluss auf die Fahreigenschaften eines Motorrads hat die Lage des Schwerpunkts. Man merkt das beim Rangieren: Motorräder mit hohem Schwerpunkt sind schwerer auszubalancieren. Beim Fahren macht ein hoher Schwerpunkt die Maschine kippeliger, weil das ganze System labiler ist und schneller reagiert. Zudem sorgt ein hoher Schwerpunkt dafür, dass das Motorrad beim Bremsen und Beschleunigen instabiler wird, es neigt eher zu steigendem Vorder- oder Hinterrad. Nötig ist also ein gelungener Kompromiss zwischen Fahrstabilität und Handlichkeit.

Eine wichtige Rolle kommt den Reifen zu. Je breiter sie sind, desto mehr Schräglage braucht ein Motorrad in der Kurve, denn mit zunehmender Breite wandert die Aufstandsfläche der Reifen in Richtung Kurveninneres. In diesem Zusammenhang wird leicht nachvollziehbar, dass zu geringer Luftdruck sich insbesondere bei Kurvenfahrten negativ auswirkt. Durch das verstärkte Walken des Reifens steigt die Lenkkraft deutlich an, die Lenkpräzision verschlechtert sich und der Verschleiß nimmt zu. Deshalb sollte man den Luftdruck regelmäßig kontrollieren - bei kalten Reifen.

Ohne Haftung keine Schräglage

Grip, das bezeichnet das Kraftschlusspotential zwischen Reifen und Straße. Damit diese Verbindung möglichst viel Kraft übertragen kann, muss sich der mehr oder weniger weiche Gummi in den mehr oder weniger tiefen Poren des Asphalts verzahnen können. Klares Ziel bei der Reifenentwicklung: eine möglichst gute „Haftung“ bei nasser wie trockener Fahrbahn, und das bei möglichst allen Temperaturbereichen und Straßen­belägen.

Moderne Gummimischungen garantieren auch bei niedrigen Temperaturen eine sichere Radführung. Denn wäre die Gummimischung bei Kälte zu hart und spröde - man spricht von Glasverhalten -, dann könnten sich die kleinen Spitzen des Asphalts (Fachbegriff: Mikrorauigkeit) nicht mit dem Gummi verzahnen, die Haftung wäre geringer. Je wärmer und somit visko-elastischer der Reifen wird, desto tiefer können sich die Asphaltspitzen in den Gummi bohren.

Die Straßenoberfläche weist je nach Beschaffenheit einen mehr oder weniger guten Reibbeiwert auf, der mit der Größe µ (lies: Mü) bezeichnet wird und Einfluss auf mögliche Schräglage und Bremsweg hat. Auf Landstraßen kann der Grip im Frühjahr besser sein als im Herbst, weil über den Winter die kleinen Wassereinschlüsse in der Straßenoberfläche, speziell in den runden Steinchen, durch den Frost aufbrechen und feine Spitzen ausbilden. Sind Salz und Staub erst einmal gründlich ausgespült, können sich die Reifen in diesen aufgerauten Oberflächen sehr effizient verzahnen.

Leider polieren die Autoreifen in viel befahrenen Kurven diese Spitzen im Lauf des Sommers glatt, was den Grip wieder verschlechtert.

Asphaltstrukturen unter der Lupe

Rau ist nicht gleich rau. Auf die Tiefe der Rauigkeiten im Asphalt kommt es entscheidend an.

Die sogenannte Mikrorauigkeit, deren Rautiefe zwischen 0,001 und 0,1 Millimetern liegt, verbessert die Haftung speziell bei Nässe entscheidend. Die Makrorauigkeit hingegen hat eine Tiefe zwischen 0,1 und 10 Millimetern und verbessert vor allem die grobe Verzahnung zwischen Reifen und Asphalt bei trockener Straße.

Extrem glatte Beläge gibt es im Straßenbau nur auf Fahrbahnmarkierungen wie Zebrastreifen; der Asphalt ist dort lackiert oder mit Kunststoff überzogen. Vor allem bei Nässe sind solche Fahrbahnmarkierungen sehr gefährlich, sie können beinahe so rutschig wie Eis werden.

Der Reifen - unterschätztes Genie

Ein 180er-Sportreifen hat in 48 Grad Schräglage noch etwa 38 cm² Kontaktfläche zur Straße. Die Reifenaufstandsfläche, der sogenannte Latsch (rot), stellt den Kontakt zwischen Straße und Motorrad her. Aus etwa 38 cm² Kontaktfläche ergibt sich die Seitenführungskraft des Reifens.

Schräglagen im Vergleich: 125er, Sportmotorrad, Cruiser

Drei unterschiedliche Maschinen benötigen auf der gleichen Testkreisbahn bei 50 km/h unterschiedliche Schräglagen, obwohl theoretisch für jedes Motorrad 40,5 Grad reichen.

Die folgende Tabelle vergleicht die Schräglagen verschiedener Motorradtypen:

Motorradtyp Reifenbreite Schwerpunkthöhe Theoretische Schräglage Tatsächliche Schräglage
125er 130 mm 650 mm 40,5 Grad 45 Grad
Sportmotorrad 180 mm 600 mm 40,5 Grad 47 Grad
Cruiser 240 mm Niedrig 40,5 Grad 53 Grad

Die Grafik oben zeigt links eine 125er mit einem nur 130 Millimeter breiten Hinterreifen. Der Schwerpunkt aus Fahrer- und Maschinengewicht liegt mit 650 Millimetern relativ weit oben, da der hoch sitzende Pilot rund ein Drittel der Gesamtmasse ausmacht. Weil sich die Reifenauf­standsfläche nur zirka 55 Millimeter aus der Mittenebene verlagern kann, benötigt die 125er-Maschine 4,5 Grad mehr als die theoretisch notwendige Schräglage von 40,5 Grad, die die Reifenbreite nicht berücksichtigt und von einer mittigen Aufstandsfläche ausgeht, dargestellt von der gestrichelten Linie.

In der Mitte der Grafik oben ist ein modernes Sportmotorrad mit 180er-Hinterreifen und einer Schwerpunkthöhe von rund 600 Millimetern zu sehen. Diese ergibt sich vor allem aus dem Ziel, dass in großen Schräglagen keine Bauteile aufsetzen. Die Aufstands­fläche des Reifens kann sich bis zu 80 Millimeter aus der Mittenebene verschieben, was eine zusätzliche Neigung von rund sieben Grad gegenüber der theoretisch notwendigen Schräglage erfordert. Generell gilt: Je höher der Schwerpunkt und je schmaler der Reifen, desto weniger Schräglage muss bei gleicher Kurvengeschwindigkeit gefahren werden.

Die Grafik zeigt rechts eine fahrdynamische Katastrophe: einen Cruiser auf fettem 240er-Hinterreifen, bei dem sich die Aufstands­fläche des Reifens um gut 110 Millimeter verschieben kann. Dazu kommt der enorm tiefe Schwerpunkt, bedingt durch die flache Bauweise, den weit unten platzierten Motor und den tief im Sitz platzierten Fahrer. Kombiniert treiben diese Faktoren die nötige Schräglage auf abenteuerliche Werte. Früh aufsetzende Teile wie Fußrasten, Seitenständer oder Auspuff limitieren jedoch bei solchen Motorrädern die mögliche Schräglage und damit die Kurvengeschwindigkeit.

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