Der Reifen bildet die Schnittstelle zwischen Motorrad und Fahrbahn, auch Latsch genannt. In diesem Latsch werden alle zur Motorradführung notwendigen Kräfte übertragen. Ein wichtiger Betrachtungspunkt ist, dass immer ein sogenannter Kompromiss zwischen den verschiedenen Kräften besteht.
Was ist der Kammsche Kreis?
Der Kammsche Kreis, benannt nach dem Stuttgarter Ingenieur Wunibald Kamm, beschreibt das Verhältnis zwischen Umfangs- und Seitenführungskräften, die auf die Reifen wirken. Die Grenzen der Reifenhaftung werden von diversen Kräften beeinflusst. Da sind die Umfangs- oder Längskräfte, die beim Bremsen und Beschleunigen entstehen, sowie die Seitenkräfte, die sich in Schräglage entwickeln.
Die eingeleiteten Kräfte in Schräglage müssen immer innerhalb dieses Kreises bleiben, damit die Räder nicht wegrutschen. Der Pfeil von der Mitte der Reifenaufstandsfläche bis zum Rand des Kreises soll die mögliche Gesamtkraft symbolisieren. Die maximale Haftreibung steht somit in einem bestimmten Verhältnis zu den Umfangs- und Seitenführungskräften.
Die Kammsche Theorie über die von einem Reifen auf die Fahrbahn übertragbaren Kräfte geht auf Wunibald Kamm zurück. Diese Theorie wurde am Forschungsinstitut für Kraftfahrwesen und Flugmotoren an der Technischen Hochschule Stuttgart entwickelt und später von Daimler-Benz übernommen und weiterentwickelt.
Die Bedeutung der Kräfte
- Umfangskräfte: Diese Kräfte wirken in Abrollrichtung des Reifens und entstehen beim Beschleunigen oder Bremsen.
- Seitenführungskräfte: Diese Kräfte wirken in Richtung Kurveninnenseite und halten das Motorrad in der Spur, indem sie der Fliehkraft entgegenwirken.
Kaum größer als ein Handrücken, nicht einmal halb so groß wie eine Postkarte ist die Fläche, die ein normaler Motorrad-Hinterreifen zur Verfügung hat, um alle Umfangs- und Seitenkräfte umzusetzen. Oberflächenverschleiß, falscher Luftdruck, Feuchtigkeit und Ölspuren erschweren ihm diese Aufgabe unnötig. Also: Regelmäßig nachschauen, wie´s dem Gummi geht. Er wird es mit zuverlässiger Kraftübertragung danken.
Der Kammsche Kreis in der Praxis
Der Kammsche Kreis zeigt, dass man bei moderaten Schräglagen fast die volle Brems- oder Beschleunigungskraft nutzen kann. Ab einer gewissen Schräglage aber verringern sich die übertragbaren Längskräfte überproportional, und schon eine geringe Brems- oder Beschleunigungskraft genügt, um den Kreis zu verlassen, sprich, zu stürzen.
Der Kammsche Kreis wird umso kleiner, je weniger Haftung die Reifen haben. Deshalb genügen bei Nässe oder verschmutzter Fahrbahn schon ein kleiner Gasstoß, um das Hinterrad durchdrehen zu lassen, oder eine geringe Schräglage, um wegzurutschen. Je weniger Haftung die Reifen aufbauen, desto kleiner wird der Kammsche Kreis, weshalb bei Nässe nur eines hilft: das Kurventempo zu drosseln.
Wenn der Fahrer Gas gibt, der Motor Drehzahl aufnimmt und die Kette am Hinterrad zerrt, überträgt der Reifen über seine Aufstandsfläche eine Kraft auf die Straße, die in Richtung seines Umfangs wirkt - daher der Name Umfangskraft - und das Motorrad beschleunigt. Bremskräfte sind ebenfalls Umfangskräfte, aber der Beschleunigung entgegengerichtet.
In Kurven wirkt auf das Motorrad die Zentrifugalkraft (Fliehkraft), die es nach außen aus der Kurve tragen möchte. Damit das nicht passiert, sind wieder die Reifen gefordert: Sie bringen Seitenführungskräfte auf, die genauso groß sind wie die Zentrifugalkraft und ihr entgegengerichtet. So bleibt das Motorrad in der Spur und wird nicht aus der Kurve getragen. Je höher die Geschwindigkeit, je enger die Kurve und je schwerer das Motorrad, desto höher ist die Zentrifugalkraft und desto mehr Seitenführungskraft müssen die Reifen aufbringen.
Wer also eine Kurve mit maximal möglicher Geschwindigkeit fährt, sprich auf der letzten Rille rollt (ca. 50 Grad Schräglage), sollte weder bremsen noch Gas geben. Eine negative Beschleunigung wird auch erreicht, wenn plötzlich das Gas zurückgenommen wird. Und wenn man nur 90% der möglichen Schräglage nutzt, dann kann der Reifen immerhin schon ca. 50% der maximal übertragbaren Beschleunigungskräfte halten.
Beispiel: Ein blockierendes Rad hat 100% Schlupf. Ein Reifen, der alle seine Haltekräfte für die Seitenführung des Motorrads in der Kurve verbraucht, hat keine Reserven mehr für eine positive oder negative Beschleunigung übrig.
Auswirkungen von Schlupf
Wird diese allerdings voll ausgenutzt, so ist der Kontakt zwischen Reifen und Fahrbahn durch Schlupf beeinflusst. Der Aufbau von Seitenführungskräften ist dann nicht mehr möglich. Umgekehrt schrumpft die übertragbare Kraft in oder gegen die Fahrtrichtung, je mehr Seitenkräfte der Reifen aufbauen muss.
Der Schupf der Reifen kommt von der Elastizität des Gummis, aus dem der Reifen besteht. Das Profil im Gummi und auch die Gummioberfläche wird bei Belastung elastisch verformt, was in Verbindung mit der Abrollbewegung zu dem Schlupf führt (weil immer nur das Gummi nachgibt, das Kontakt zum Asphalt hat). Dabei muß die Gummioberfläche, die den Asphalt berührt, ganau genommen auf dem Asphalt noch nicht merklich gleiten.
Deshalb ist Schlupf etwas anderes als Gleiten, bei dem der Gleitreibungskoeffizient zum Tragen kommt. An Hand der Größe des Schlupfes werden auch Rennprofis erkennen können, wenn sie in die Nähe der Haftreibungsgrenze kommen.
Praktische Tipps für Motorradfahrer
- Übung 1: Suche Dir eine ruhige Landstraße und fahre die Kurven in mittlerer Schräglage. Bremse sanft mit der Vorderradbremse und versuche das Aufstellmoment mit dem Lenker zu verhindern. Sei vorsichtig, Du sollst hierbei zunächst nur die Aufstellkräfte kennen lernen.
- Übung 2: Suche Dir einen ruhigen Parkplatz und wiederhole Übung 1. Bremse dann mit Vorder- und Hinterradbremse, ziehe dabei auch die Kupplung.
Die Grenzen der Reifenhaftung werden von diversen Kräften beeinflusst. Da sind die Umfangs- oder Längskräfte, die beim Bremsen und Beschleunigen entstehen, sowie die Seitenkräfte, die sich in Schräglage entwickeln.
Ich wünsche euch allen einen guten Saisonstart - mit diesem Wissen kann der Sommer kommen!
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