Von Fliehkäften, drei Phasen einer Kurve und dem Kammschen Kreis Grundlagen: Seiten- und Umfangskräfte beim Motorradfahren

Wo große Kräfte munter walten, muss er das Bike auf Linie halten: Ein Reifen soll Verzögerungen und Beschleunigungen umsetzen, und außerdem der Fliehkraft trotzen. Aber welche Kräfte sind dabei im Spiel und wie funktioniert's? Hier die Antworten.

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Umfangs- und Zentrifugalkraft

Der Magische "Grip" kommt erst ganz am Ende dieser Geschichte ins Spiel. Zuerst kümmern wir uns gründlich um die Kräfte, welche die beiden Reifen als einzige Verbindungen zwischen Motorrad und Straße aushalten müssen: 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.

Umfangskräfte sind hier gelb markiert. 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 (jeweils blau markiert) 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.

Un warum sollten diese Automatismen den Fahrer überhaupt interessieren? Ganz einfach: Er ist dafür verantwortlich, dass die Kräfte den Reifen nicht überfordern. Überforderte Reifen drehen durch oder rutschen weg - mit teils hässlichen Folgen.

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Die drei Phasen einer Kurve

 Beim Bremsen auf gerader Strecke(A) sind die Umfangskräfte hoch, die Seitenführungskräfte null. Beim Einfahren in die Kurve(B) wachsen die Seitenführungskräfte; der Fahrer hält das Hinterrad leicht unter Zug.

Ab dem Scheitelpunkt der gefahrenen Linie richtet der Fahrer das Motorrad wieder auf und beschleunigt (C): Die Seitenkräfte sinken, die Umfangskräfte wachsen.





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Bremsen und Einlenken:
Die meisten Motorradfahrer verzögern vor allem mit der vorderen Bremse; dementsprechend wirken vor einer Kurve Umfangskräfte vor allem auf den Vorderreifen. Ab dem Moment des Einlenkens treten Flieh- und Seitenführungskräfte auf.

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Kurvenfahrt: In Schräglage überwiegen die Seitenkräfte, die das Motorrad in der Spur halten. Leichtes Gasgeben stabilisiert das Motorrad, es wirken dann geringe Umfangskräfte am Hinterrad.

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Aufrichten und Beschleunigen: Am Kurvenausgang nehmen der gefahrene Radius und demzufolge die Seitenführungskraft ab. Das Motorrad beschleunigt; am Hinterrad wirken Umfangskräfte.

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

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Keine Reifenstory ohne den Kammschen Kreis: Er beschreibt die Haftgrenze eines Reifens in Abhängigkeit der wirkenden Kräfte. Endet ein Kraft-Pfeil innerhalb des Kreises, herrscht Haftung; außerhalb rutscht der Reifen weg.

Wird ein Motorrad also im absoluten Grenzbereich verzögert oder beschleunigt, müssen die Reifen alle Umfangskräfte abrufen. Jedes Grad Schräglage würde jetzt einen Rutscher provozieren (1). Auch umgekehrt: In maximaler Schräglage würde ein Brems- oder Beschleunigungsmanöver den Reifen wegschmieren lassen (2).

Interessanter ist der Bereich dazwischen: Werden von einem Reifen 50 Prozent seiner möglichen Seitenkräfte gefordert, kann er gleichzeitig auch noch 86 Prozent seiner möglichen Umfangskräfte übertragen (3). Wie groß der Kreis ist, also welche Gesamtkraft ein Reifen übertragen kann, bestimmen äußere Faktoren - in erster Linie der Reibbeiwert von Gummi und Straßenoberfläche: Auf Kopfsteinpflaster ist er nur etwa halb so hoch wie auf normalem Landstraßen-Asphalt, auf Eis weniger als ein Zehntel davon.

Nässe, Schmutz, Laub, Fahrbahnmarkierungen und Kombinationen daraus verkleinern den Kreis und verlangen vom Fahrer größere Umsicht. Damit der Reifen nicht überfordert wird.

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