Motorradneigung in der Kurve: Eine physikalische Betrachtung

Beim Kurvenfahren mit einem Motorrad oder Fahrrad neigt der Fahrer das Fahrzeug zur Kurveninnenseite. Damit das Motorrad im Gleichgewicht bleibt und nicht umfällt, muss die Anpresskraft (die Kraft, mit der das Motorrad an die Straße gepresst wird) durch den Schwerpunkt des Motorrades verlaufen. Die parallel zum Boden gerichtete Komponente der Bodendruckkraft, die der Zentripetalkraft entspricht, wird durch die Haftreibung aufgebracht.

Bei der Geradeausfahrt eines Motorrads herrscht ein Kräftegleichgewicht. Die im Schwerpunkt des Gefährts ansetzende Gewichtskraft \({{\vec F}_{\rm{G}}}\) ist betrags- und richtungsgleich der an der Kontaktstelle des Reifens ansetzenden Normalkraft \({{\vec F}_{\rm{N}}}\).

Diese zum Kurveninnern gerichtete Kraft ist die Harftreibungskraft \({{\vec F}_{\rm{HR}}}\) des Reifens auf der Straße. Durch das Zusammenwirken von Haftreibungskraft und Normalkraft entsteht eine resultierende Kraft \({{\vec F}_{\rm{r}}\). Die resultierende kraft steht nicht mehr senkrecht auf der Straße, muss aber nach wie vor durch den Schwerpunkt des Gefährts verlaufen, damit das Motorrad nicht umfällt.

Zur Berechnung von Winkeln und Kraftbeträgen tut man sich oft leichter, wenn man die der Zentripetalkraft \({{\vec F}_{\rm{ZP}}}\) entgegengesetzt gerichtete Trägheitskraft \({{\vec F}_{\rm{ZF}}}\) betrachtet. Diese Trägheitskraft scheint der beschleunigte Motorradfahrer zu spüren. Der resultierenden Kraft \({{\vec F}_{\rm{r}}}\), aus Haftreibungskraft und Normalkraft wirkt die Kräftesumme aus Zentrifugalkraft \({{\vec F}_{\rm{ZF}}}\) und Gewichtskraft \({{\vec F}_{\rm{G}}}\) entgegen.

Die parallel zum Boden gerichtete Haftreibungskraft kann nicht beliebig groß werden: Ist die Kurve zu eng oder die Fahrerin zu schnell wird die benötigte Haftreibungskraft größer als maximale Haftkraft der Reifens auf der Unterlage.

Die Rolle der Haftreibung

Wenn man mit dem Auto, Motorrad oder Fahrrad in eine Kurve fährt, wird die dafür notwendige Zentripetalkraft durch die Reibung zwischen Reifen und Boden aufgebracht. Die maximale Geschwindigkeit bzw. Solange das Fahrzeug nicht ins Rutschen kommt, die Reifen also an der Straße haften, wirkt die Haftreibungskraft FHaft. Je besser die Haftung, umso größer die Haftreibungszahl. Fährt man zu schnell in eine Kurve, so reicht die Haftreibungskraft nicht aus, um die notwendige Zentripetalkraft aufzubringen. Das Fahrzeug gerät ins Rutschen, und es wirkt die (kleinere) Gleitreibungskraft.

Im Idealfall entspricht die Resultierende aus Gewichtskraft FG und Zentripetalkraft Fz genau der Normalkraft FN (Kraft, die senkrecht auf die Straße wirkt). Mit dieser Geschwindigkeit könnte das Auto praktisch ohne Haftreibung eine Kurve mit dem Neigungswinkel durchfahren. Der optimale Winkel , bei dem keine Reibung notwendig ist, ist dabei der gleiche, mit dem sich der Motorradfahrer oder Radfahrer bei gleicher Geschwindigkeit in die Kurve lehnt.

Extreme Neigungswinkel im Motorsport

Schaut man sich Motorradrennen an, so sieht man, dass die Motorräder teilweise mit extremen Kurvenneigungen fahren. Die Neigungswinkel sind deutlich größer als 45°. Die Reifen der Motorräder bei derartigen Rennen sind sehr weich und umschließen (bei genügend hoher Temperatur) praktisch die Unebenheiten innerhalb der Straße. Zusätzlich treten außerdem Adhäsionskräfte auf. Unter Adhäsion versteht man die Anziehung der Moleküle zwischen Materialien, wenn diese sich sehr nahe kommen. Aus diesem Grund haftet Frischhaltefolie an glatten Oberflächen. Das Resultat aller Faktoren, die bei der Haftung der Reifen auf der Straße eine Rolle spielen, werden häufig mit dem Begriff “Grip” bezeichnet.

Schräglage in der Praxis: Test mit verschiedenen Motorrädern

Um das zu klären, scheuchten wir vier Maschinen aus unterschiedlichen Gattungen - Supermoto, Naked Bike, Cruiser und Superbike - um eine Kreisbahn; haben gemessen, geprüft und uns zusätzlich bei Experten umgehört. Außerdem prügelten wir einen waschechten Qualifying-Gummi aus der Superbike-WM um die Radien und checkten den Unterschied zu einem sportlichen Serienreifen. Willkommen in der faszinierenden Welt der Schräglage!

Warum Schräglage?

Am Anfang steht die Frage nach dem Warum: Wozu benötigt ein Einspurfahrzeug bei Kurvenfahrten überhaupt Schräglage? Antworten liefert die Physik. Weil bei dieser Übung Fliehkräfte (Zentrifugalkräfte) entstehen, die diese Fahrzeuge ohne Schräglage einfach nach außen umkippen lassen würden. In Schräglage wirkt die nach innen verlagerte Gewichtskraft von Pilot und Maschine den Fliehkräften entgegen. Die Höhe von Kraft und Gegenkraft hängt vom Kurvenradius und der Geschwindigkeit ab: Je kleiner der Radius und/oder je schneller die Fuhre, desto größere Schräglagen sind nötig. Im Grunde verdanken wir den Kurvenspaß also der Physik - sie lebe hoch!

Wie viel Schräglage geht?

Bei sportlichen Bikes mit reichlich Schräglagenfreiheit hängt das maßgeblich von der Haftreibung ab. In unserem Fall setzt sich die Haftreibung aus Reifen und Asphalt zusammen. Der kraftradelnde Volksmund spricht hierbei lieber von Grip, was deutlich greifbarer klingt. Die Höhe der Haftreibung zwischen Reifen und Asphalt wird mit dem Reibungskoeffizient µ (sprich: mü) bezeichnet. Bei ordentlichen Reifen auf guten Landstraßen entspricht µ = 1. Bei diesem Wert begrenzt die Physik die theoretische Schräglage auf 45 Grad. Wer schräger fährt, Gas gibt oder bremst, rutscht garantiert ins Off. Dennoch sind auch größere Schräglagen möglich. Warum? Weil sich sehr griffige Reifen mit sehr rauem Asphalt stark verzahnen, was den Grip erhöht. Besonders auf Rennstrecken lassen sich damit atemberaubende Schräglagen realisieren. MotoGP-Piloten und auch die Jungs aus der Superbike-WM schaffen bis zu satten 62 Grad Fahrzeugschräglage. Bei extremem Hanging-off liegt die effektive Schräglage sogar noch etwas höher.

Schräglage ist nicht gleich Schräglage

Grundsätzlich unterscheidet man zwischen drei Schräglagen. Nennen wir die erste effektive Schräglage. Sie ist ein theoretischer Wert und errechnet sich aus der Kurvengeschwindigkeit und dem Kurvenradius. Sie gilt unumstößlich für jedes Bike und jeden Piloten. Die effektive Schräglage bezieht sich allerdings auf unendlich schmale Reifen (entspricht einer dünnen Linie). Nun zur Praxis. Dazu stellen wir uns eine senkrecht stehende Maschine von hinten vor. Vom Aufstandspunkt des Hinterreifens ziehen wir mittig eine senkrechte Linie durch das Bike. Diese Linie führt durch den Reifenaufstandspunkt und den Schwerpunkt. Grundsätzlich hängt die Schräglage auch immer mit dem Schwerpunkt zusammen. Stellen wir das Bike nun auf den Seitenständer. Im Gegensatz zu unserem unendlich schmalen Reifen verlagert sich der Reifenaufstandspunkt etwas zum Rand. Klar soweit? Gut. Je schräger wir die Maschine stellen, desto weiter wandert dieser Punkt nach außen zur Reifenschulter. Ziehen wir die Linie nun vom neuen Aufstandspunkt durch den Schwerpunkt, verläuft sie nicht mehr mittig durch das Bike, sondern bildet einen Winkel. Um diesen Winkel fährt unser Bike schräger als ein Fahrzeug mit unendlich schmalen Reifen. Diese Schräglage ist die Nummer zwei, wir nennen sie bezeichnenderweise Fahrzeugschräglage.

Mit seinem extremen Hanging-off liegt der Mallorquiner wesentlich schräger in der Kurve als sein Untersatz. Unter der obligatorischen Berücksichtigung der Schwerpunktlagen ergibt sich die Nummer drei, die kombinierte Schräglage. Bei einer maximalen Fahrzeugschräglage von 62 Grad liegt diese bei den wildesten Burschen bei rund 66 Grad - absoluter Wahnsinn!

Was schaffen Serienbikes?

Sämtliche Bikes jagen wir in drei verschiedenen Fahrstilen um die Kreisbahn: aufrecht sitzend, drückend und mit Hanging-off. Da jeder Stil einen anderen Gesamtschwerpunkt von Fahrer und Maschine bildet, ändern sich auch die Schräglagenwinkel - jene vom reinen Fahrzeug ebenso wie die kombinierte. Das Data-Recording ermittelt dabei die jeweiligen Kurvenspeeds. Welcher Stil liefert das höchste Tempo?

Schräglage mit der Husqvarna 701

Als Erstes brennen wir aufrecht sitzend um die Kreisbahn (Durchmesser: 55 Meter) und tasten uns an die Reifenhaftgrenze heran. Da bei diesem Stil der Pilot und das Bike eine Linie mit der Längsachse bilden und der Schwerpunkt wieder genau durch diese Linie läuft, sind Fahrzeug und kombinierte Schräglage identisch: 47 Grad. Als Tempo spuckt das Messgerät 57 km/h aus. Nun drücken wir die Husqvarna 701 im typischen Sumo-Stil in Schräglage. Das Resultat: 57 Grad Fahrzeugschräglage und 62 km/h Speed - für Serienreifen sehr beachtliche Werte. Leichte Slides und aufsetzende Anbauteile (Fußraste, Schalthebel und Seitenständer) markieren das Limit. Die kombinierte Schräglage aus Fahrzeug und Pilot beträgt 51 Grad. Die Differenz von sechs Grad ist die höchste des gesamten Vergleichs und resultiert aus dem geringen Gewicht des Fahrzeugs, seiner schmalen Bauart und der für diesen Fahrstil ausgelegten Ergonomie: hoher und breiter Lenker, schmaler Sitz, tiefe Rasten. Bei "normalen" Maschinen fällt der Unterschied deutlich geringer aus.

Beim Hanging-off liegen die Geschwindigkeit und die kombinierte Schräglage exakt auf gleichem Niveau wie beim Drücken: 62 km/h, 51 Grad. Da der Pilot in diesem Fall weit unterhalb der Husqvarna 701 kauert, fällt die reine Fahrzeugschräglage mit 46 Grad folgerichtig geringer aus. Fürs reine Kurventempo ist es also egal, ob der Pilot unterhalb des Bikes hängt oder selbiges in die Ecken drückt. Dennoch bringt Drücken bei Sumos Vorteile. Der Pilot kann das Bike besser kontrollieren und es beispielsweise bei Slides leichter abfangen.

Sonderfall Ducati Diavel, Cruiser & Co.

Bei Maschinen mit geringer Bodenfreiheit bestimmen dagegen aufsetzende Teile das Limit. Ein gutes Beispiel hierfür bildet die Ducati Diavel. Bei rund 41 Grad schleifen die Fußrasten über den Asphalt. Da dieser Wert bei allen drei Fahrstilen identisch ist, können wir die Kurventempi wunderbar vergleichen. Aufrecht: 50 km/h, Drücken: 47 km/h, Hanging-off: 53 km/h. Das liegt am (Gesamt-) Schwerpunkt. Beim Hanging-off sitzt er am tiefsten, wodurch günstigere Hebel wirken, die höhere Tempi ermöglichen.

Diese physikalische Begebenheit ermöglicht MotoGP-Piloten auch, am Kurvenausgang stärker zu beschleunigen als auf der Geraden. Auf ebener Strecke entspricht die maximale Beschleunigung ungefähr der Erdanziehungskraft (= 9,81 m/s² = 1 g). Insider sprechen bei einer Schräglage von 45 Grad von Beschleunigungen bis zu 1,2 g. Ein unfassbarer Wert! Wir erinnern uns: 45 Grad auf der Landstraße sind nur im Rollmodus, also ohne Beschleunigen oder Bremsen, möglich. Die Mördergummis der MotoGP, griffiger Racing-Asphalt und massive Cojones der Piloten sind Voraussetzung für solche Manöver. Zum Vergleich: Mit seriennahen Bikes und Hypersportreifen auf gutem Rennstreckenbelag sind bei 40 Grad Schräglage Beschleunigungen von zirka einem g möglich.

Schräglage mit der Honda Fireblade

Wie erwartet, liefert sie mit Hanging-off ihren höchsten Kurvenspeed: 61 km/h. Die Fahrzeugschräglage beträgt 48 Grad, die kombinierte deren 51. Um die Werte der einzelnen Maschinen zu vergleichen, empfehlen wir die Übersichtstabelle (siehe Schräglagen und Geschwindigkeiten).

Welchen Unterschied machen Qualifier?

Einfach unglaublich, wie die Gummis kleben und welches Feedback sie liefern! Immer tiefer tauchen Pilot und Maschine in Schräglage, die Pirellis gieren geradezu danach. Erst als sich die Blade sehr leicht anfühlt - ein untrügliches Zeichen des nahenden Limits -, lassen wir es gut sein. Das Mess-Equipment bescheinigt 65 km/h und eine Schräglage von 53 Grad (Fahrzeug). Die kombinierte Schräglage liegt mit 55 Grad zwei Grad darüber. Eindrucksvolle Werte, doch bei idealen Bedingungen ginge noch mehr.

"Mit Qualifiern fahren die Piloten nicht schräger als mit Rennreifen", erklärt ein Pirelli-Techniker. "Ihr Vorteil ist, dass sie beim Bremsen und Beschleunigen in Schräglage mehr Reserven bieten. Das bringt zirka eine Sekunde pro Runde." Dazu muss man wissen, dass diese Spezialreifen nach einer, maximal zwei Runden ihren Geist aufgeben und in die Tonne wandern.

Schräglage mit der BMW S 1000 R

Mit ihren sportlichen Pellen (Pirelli Diablo Rosso Corsa) zieht sie sich mit 59 km/h im Hanging-off-Stil und 47 respektive 50 Grad Schräglage blendend aus der Affäre. Allerdings setzten hierbei die Angstnippel und der Schalthebel auf. Dennoch bleibt sie den Spezialisten Husqvarna 701 und Honda Fireblade dicht auf den Fersen. Ein sportliches Naked lässt sich bei der Kurvensause also nicht ohne Weiteres abhängen.

Doch wie wird der Normalo zum Schräglagen-König? Indem er fleißig übt und sich langsam ans Limit tastet. Das gelingt am besten unter professioneller Aufsicht bei einem speziellen Kurventraining, wie es beispielsweise das MOTORRAD action team anbietet (www.actionteam.de). Nur wer souverän durch die Ecken ballert, spürt die Magie der Schräglage. Und den Wahnsinn.

Reifenbreite und Schwerpunktlage

Je schräger, desto schneller? Nicht unbedingt. Zumindest nicht bei Maschinen mit verschiedenen Reifenbreiten und unterschiedlich hohem Gesamtschwerpunkt von Bike und Fahrer. Beide Parameter beeinflussen die Schräglage. Um die Thematik zu verdeutlichen, sind die Grafiken der beiden Motorradtypen etwas überzogen dargestellt. Die linke Skizze zeigt eine Maschine mit schmalem Reifen und hohem Schwerpunkt. Rechts das Bike mit fetter Walze und tiefem Schwerpunkt. Bei identischer Kurvengeschwindigkeit benötigt die linke Maschine deutlich weniger Fahrzeugschräglage. Wie kommt‘s? Je schmaler der Pneu, desto geringer fällt der Abstand von der Reifenmitte (gelbe Linie = Längsachse des Bikes) zur Reifenschulter aus. Zieht man vom Reifenaufstandspunkt eine Linie durch den Schwerpunkt, fällt der Winkel zur Längsachse vergleichsweise gering aus. Die Längsachse bildet immer auch die Fahrzeugschräglage ab. Ein hoher Schwerpunkt verkleinert den Winkel zur Längsachse ebenfalls. Umgekehrt bildet ein breiter Reifen und/oder ein tiefer Schwerpunkt einen größeren Winkel, die Fahrzeugschräglage steigt. Da die Geschwindigkeit der gezeichneten Bikes identisch ist, ist auch die effektive Schräglage (gestrichelte Linie) gleich. Die Fahrzeugschräglagen unterscheiden sich dagegen deutlich.

Kurvenfahren mit dem Motorrad: Tipps und Techniken

Die vier Phasen beim Kurvenfahren mit Motorrad

Wer mit dem Motorrad Kurven richtig fahren möchte, sollte den Ablauf in der Straßenkrümmung perfekt verinnerlichen. Wenn Sie sich einer Kurve nähern, müssen Sie die richtige Geschwindigkeit für die kurze Strecke in der Biegung wählen. wenden Sie die sogenannte Blicktechnik an, wenn Sie mit dem Motorrad in die Kurve fahren: Beim Einlenken richten Sie Ihren Blick auf den Ausgang der Biegung. Drücken Sie stärker am Lenker-Ende, das zum Inneren Rand der Kurve zeigt - handelt es sich um eine Rechtsbiegung, pressen Sie also rechts. Ihre Reifen sind nun in der Lage, hohe Seitenkräfte zu übertragen und ermöglichen so eine starke Schräglage. Sogar ein Neigungswinkel von über 50 Grad ist bei entsprechender Geschwindigkeit und geeignetem Motorrad möglich. Sobald Sie das Ende der Kurve sehen, beschleunigen Sie nur sanft, damit Ihr Vorderreifen weiterhin mit ausreichendem Druck auf der Straße haftet und das Hinterrad nicht driftet.

Kurventechniken: Drücken, Legen und Hängen

Die zwei meistgenutzten Techniken, mit der Biker Biegungen bewältigen, sind das sogenannte Drücken und Legen. Bei Rennen kommt außerdem das Hängen hinzu. Bei diesem Kurventechnik-Klassiker bilden Fahrer und Maschine eine Linie in Schräglage. Dabei hat Ihr Knie festen Kontakt zum Motorrad, das kurveninnere Knie ist um etwa 2 Zentimeter in Fahrtrichtung versetzt. Dieser Fahrstil ist für alle Arten von Kurven und jedes Tempo geeignet. Besonders bei unübersichtlichen oder engen Kurven, in denen Sie langsam Motorrad fahren müssen, ist diese Technik sinnvoll. Dabei bleiben Sie fast aufrecht, drücken das Bike zum Inneren der Kurve und von sich weg. So können Sie besonders schnell die Richtung wechseln. Die Methode stammt aus dem Rennsport. Bei dieser Technik verlagern Sie Ihren Schwerpunkt weit nach innen, indem Sie sich zur Kurvenmitte hängen lassen und dabei das kurveninnere Knie abspreizen. Für diese Methode, Kurven mit dem Motorrad zu fahren, ist Üben Pflicht. Außerdem kostet sie Sie viel Kraft und der Biker muss den Streckenverlauf sehr gut kennen.

Sicherheitsaspekte und Schräglagenangst

Viele Unfallanalysen zeigen, dass man im Schreckmoment Fahrfehler machen kann und zum Beispiel in Schräglage die Bremse zieht, statt auszuweichen“, sagt er. Selbst bei erfahrenen Fahrerinnen und Fahrern kann die Souveränität im Umgang mit kritischen Fahrsituationen nachlassen, insbesondere nach längeren Fahrpausen. Daher könne ein gezieltes Fahrtraining unter qualifizierter Anleitung sinnvoll sein, bei dem man ein Gefühl dafür bekomme, wo die eigene Schräglagenschwelle liege, sagt Albus. „Im Alltag sollte man nur so schnell fahren, dass man immer noch eine ausreichende Reserve in Bezug auf die Schräglage hat.

Zusammenfassung

  • Beim Kurvenfahren wirken verschiedene Kräfte auf das Motorrad und den Fahrer, insbesondere die Zentrifugalkraft.
  • Die Schräglage ist notwendig, um das Gleichgewicht zu halten und der Zentrifugalkraft entgegenzuwirken.
  • Die Haftreibung zwischen Reifen und Fahrbahn spielt eine entscheidende Rolle für die maximale Schräglage und Kurvengeschwindigkeit.
  • Verschiedene Fahrtechniken wie Drücken, Legen und Hängen beeinflussen die Schräglage und den Schwerpunkt.
  • Fahrtrainings können helfen, die eigene Schräglagenschwelle zu überwinden und sicherer in Kurven zu fahren.

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