Richtig Bremsen mit dem Motorrad - Bremsdynamik

Allgemeines
Im Vergleich zum PKW mit seinem langen Radstand und dem relativ niedrigen Schwerpunkt verschiebt sich bei Bremsungen mit dem Motorrad die Last wesentlich stärker vom Hinterrad zum Vorderrad.

Bei gleichmäßiger Fahrt sind Vorder- und Hinterradlast gleich groß. Die Bremskräfte greifen als Reibungskräfte überwiegend an der Vorderreifenaufstandsfläche an, während die Trägheitskräfte am Gesamtschwerpunkt von Mensch und Maschine in etwa einem Meter Höhe wirken. Durch dieses versetzte Kräftepaar kommt es zu einem Drehmoment um die Querachse des Motorrades. Bei Motorrädern mit Telegabeln spürt der Fahrer diese Erscheinung deutlich als ein Wegtauchen der Motorradfront, dem so genannten Bremsnicken. Die Intensität dieses Nickens ist abhängig von:
den geometrischen Größen Radstand, Schwerpunktlage und vorderer Federweg und Federhärte
der Art der Vorderradführung (mit oder ohne Bremsnickausgleich)
natürlich von der Intensität der Bremsung
bzw. von den Reibverhältnissen auf dem Untergrund ( -Wert).

Bei gebremster Fahrt verschiebt sich die Radlast stark zum Vorderrad. In gleichem Maß steigt die am Vorderrad übertragbare Bremskraft. Aus diesem Grund nutzt der geschickte Bremser die Vorderradbremse wesentlich stärker als die im Hinterrad, an dem wegen der starken Entlastung nur geringe Bremskräfte übertragen werden können.

Bei modernen, leistungsfähigen Bremssystemen kann diese Radlastverschiebung vor allem bei niedrigen Geschwindigkeiten zum Abheben des Hinterrades oder sogar zum Überschlag führen. Ebenso kann beim Beschleunigen durch den umgekehrten Effekt das Vorderrad abheben. Das Motorrad vollführt dann einen Wheely.

Entscheidend für die akute Bremssicherheit ist der Übergang von der ungebremsten Fahrt in die gebremste Fahrt. Die Nachgiebigkeit der Vorderradfederung und die Trägheit der Maschinenmasse sorgen dafür, dass die Vorderradlast - also die Kraft, mit der der Reifen auf den Untergrund gedrückt wird - nicht in dem Augenblick der Bremsbetätigung, sondern mit geringer Verzögerung ansteigt.

Die maximal mögliche Bremskraft kann also erst übertragen werden, wenn sich das Motorrad weit genug nach vorne geneigt hat, und der Anpressdruck des Reifens auf dem Untergrund ausreichend angestiegen ist. Diese Erscheinung tritt vorrangig bei Motorrädern mit langen Federwegen und hohem Schwerpunkt auf (Enduros), kann aber auch bei Sportmaschinen mit sehr direkt ansprechender Bremsanlage unangenehm wirksam werden.

Das effektive Bremsen eines Zweirades stellt immer eine Gradwanderung dar zwischen möglichst kurzem Bremsweg und Vermeidung eines blockierenden Vorderrades. Die in einer gegebenen Situation maximale Bremsverzögerung ist physikalisch-technisch abhängig von
der Qualität des Untergrundes (Reibwert )
dem Zustand des Reifens (Mischung, Temperatur, Verschleißzustand, Reifendruck,....)
dem Potential der Bremsen und
der Schwerpunktlage/ Radstand

Sie ist unabhängig von dem Gewicht des Motorrades.

Unter günstigen Bedingungen lassen sich rein theoretisch Verzögerungen erreichen von ca. 9,8 m/s?. Dies entspricht der Erdbeschleunigung (1 g = 9,8 m/s? ). Anders ausgedrückt heißt dies, dass sich pro Sekunde eine Geschwindigkeit von 9,8 m/s (9,8 m/s entspricht ca. 35 km/h) abbauen lässt. In diesem Fall ist der Reibwert = 1.

In der Praxis ergeben sich unter optimalen Bedingungen Verzögerungen, die mit bis zu 11 m/s? (und mehr) höher liegen, als physikalisch-theoretisch denkbar. Grund hierfür ist ein "Verzahnungseffekt" zwischen Reifenlauffläche und Untergrund.

Beispiele für reine Verzögerungswege und -zeiten (voll wirksames Bremssystem). Die Anhaltewege (Gesamtweg, der zurückgelegt wird zwischen erkennen der Gefahr und Stillstand) verlängern sich um den während der Reaktions- und Bremsansprechzeit zurückgelegtem Weg.

Um von der Ausgangsgeschwindigkeit 50 km/h (50 km/h entsprechen ca. 14 m/s) bis zum Stillstand zu verzögern, vergehen bei einer Verzögerung von 8 m/s? ca. 1,75 Sekunden. Während dieser optimalen Bremsung werden ca. 12,3 m zurückgelegt.

Beträgt die Ausgangsgeschwindigkeit 100 km/h dauert eine Bremsung bis zum Stillstand unter gleichen Bedingungen 3,5 Sekunden, also die doppelte Zeit. Während dieser Zeit wird allerdings ein Weg von fast 49 m zurückgelegt. Dies ist ein viermal längerer Bremsweg als bei einer Bremsung ausgehend von 50 km/h.

Diese Beispiele führen vor Augen, dass sich der Bremsweg bis zum Stillstand mit dem Quadrat der Ausgangsgeschwindigkeit verlängert.

Zwischen der Verzögerung und der Bremsweglänge besteht ein direkter, umgekehrt proportionaler Zusammenhang. Bei halber Verzögerung verdoppelt sich der Bremsweg.

Die auf der trockenen Straße überwiegend umgesetzten, maximalen Bremsverzögerungen liegen erfahrungsgemäß je nach Übungsgrad des Fahrers/ der Fahrerin zwischen ca. 4 und 7 m/s?. Lediglich durch regelmäßige Bremsübungen und/oder ABS können zuverlässig höhere Maximalverzögerungen unter entsprechenden Randbedingungen umgesetzt werden.

Reaktionsweg =
(Geschwindigkeit: 3,6) x Reaktionszeit

Bremsweg =
(Geschwindigkeit: 3,6)? : 2x mittlere Bremsverzögerung x Reibungskoeffizient

Anhalteweg =
Reaktionsweg + Bremsweg

Aufprallgeschwindigkeit =
Wurzel aus (2 x mittlere Bremsverzögerung) x (Anhalteweg gefahrene Geschwindigkeit - Anhalteweg vorgeschriebene Geschwindigkeit)

Mittlere Bremsverzögerung : 7,5 m/s?
Reibungskoeffizient, trocken : 1.0
Reibungskoeffizient, nass : 1,4
Reaktionszeit : 1,0 sec.

Das ergibt z.B.

Regelmäßiges, konsequentes Übungen bieten hohe Gewähr, die Bremsen in Gefahrensituationen richtig zu bedienen. Diese Übungen nur auf nicht öffentlichen Gelände durchführen.

Im einzelnen empfehlen sich folgende Übungsziele:

Auch in Paniksituationen den Bremshebel nicht schlagartig ziehen, sondern vergleichsweise sanft aber zügig betätigen. Anderenfalls besteht die Gefahr, das unbelastete Vorderrad zu überbremsen, also zu blockieren. Erst wenn sich die Bremsbeläge voll angelegt haben, der Druckpunkt am Bremshebel klar zu spüren ist, und die erhöhte Vorderradlast den Reifen satt auf den Untergrund drückt, kann der Bremsdruck der Situation angepasst schnell gesteigert werden. Die genannten Abläufe und Beobachtungen immer weiter verinnerlichen und schrittweise beschleunigen.

Mit steigender Verzögerung parallel zur Radlastverschiebung nach vorne die Bremskraftverteilung von beiden Bremsen zur Vorderradbremse verlagern. Ein blockierendes Hinterrad trägt meist wenig zur Gesamtverzögerung bei, führt andererseits aber zur Instabilität des Motorrades, die kontrolliert werden muss, und zu erhöhtem Reifenverschleiß. Deswegen sollte ein Hinterradblockieren so gut es geht vermieden werden, auch wenn die volle Aufmerksamkeit der Vorderradbremse gilt.

Selbstverständlich wird mit der Bremsbetätigung die Kupplung voll gezogen, um das Blockieren des Hinterrades durch das Motorbremsmoment auszuschließen. Während der eigentlichen Bremsphase mit hohen Verzögerungen können die Reifenreaktionen (wie Profilgeräusche oder Kratzgeräusche auf Schotter) wichtige Informationen über die Haftgrenze geben, denn schließlich ist eine Vollbremsung mit dem Motorrad immer eine Gradwanderung, die nur ein ABS entschärfen kann. Die verheerende Wirkung eines blockierenden Vorderrades besteht nicht nur in dem meist plötzlichen Zusammenbruch der Seitenführungskräfte am Vorderreifen, sondern auch in dem schlagartigen Wegfall des stabilisierenden Kreiseleffektes des nicht mehr drehenden Vorderrades. Die Komplexität dieser Zusammenhänge lässt sich am einfachsten im Rahmen eines Sicherheitstrainings auf abgesperrter Strecke erfahren. Das Ziel der Fahrübungen ist es, die Koordination der Wahrnehmungen und des eigenen Handelns soweit zu optimieren, dass ein echtes Sicherheitsgefühl entsteht. Der Fahrer soll erfahren, welch hohe Verzögerungen unter optimalen Bedingungen möglich sind. In extremen Verkehrssituationen kann er dann das gesamte Potential moderner Bremsen optimal nutzen.

Unter Übungsbedingungen sind auf trockener Straße je nach Reifen- und Belagqualität Geradeaus-Verzögerungen von bis zu 10 m/s? möglich, im realen Verkehrsgeschehen sind Verzögerungen um 6 bis 7 m/s? als hervorragende Werte zu sehen.

Das Aufstellmoment beim Bremsen in der Kurve
Je nach Fahrwerksauslegung und Reifeneigenschaften können scharfe Bremsungen in Schräglage dazu führen, dass sich das Motorrad blitzschnell aufrichtet und den geplanten Kurvenbogen verlässt. Manche schnelle und plötzlich gebremste Kurvenfahrt endete deswegen schon im Grünen. Ursache hierfür ist das schräglagenbedingte Auswandern der Reifenaufstandpunkte zur Kurveninnenseite. Dieses ist um so stärker, je breiter der Vorderreifen ist, bzw. je schräger die Kurvenfahrt verläuft. Das Auswandern des Reifenaufstandspunktes, an dem die Bremskräfte angreifen, verlängert den Hebelarm zur Lenkachse. Die Bremskräfte erzeugen somit einen Lenkereinschlag - einen Lenkimpuls - in die Kurve hinein. Wie unter dem Kapitel "Stabiles Fahren und Lenken - Kurvenfahrt" im Zusammenhang mit der Kreiselprozession erläutert, kann durch einen Lenkerimpuls ein schneller Schräglagenwechsel erzeugt werden, der der ursprünglichen Lenkerdrehrichtung entgegengesetzt wirkt.

Zusatztipps fürs Kurvenfahren
In Kurven möglichst nicht schlagartig bremsen.
Bei unvermeidlichen Bremsungen den Bremsdruck sanft steigern und den Lenkimpuls durch bewusstes Festhalten des Lenkers oder sogar durch Gegenlenken (entgegen der Kurvenrichtung) abfangen.
Auch bei dynamisch-fröhlicher Fahrweise genügend Schräglagenreserven bewahren, um bei sich zuziehenden Kurven ohne Bremsung den Kurvenbogen mit etwas mehr Schräglage sauber fahren zu können.

Bremsen in der Kurve
Dass beim Bremsen mit dem Motorrad die Haftung der Reifenaufstandsfläche auf der Fahrbahn ein heikler Punkt ist, wurde schon deutlich gemacht. Sie ist es erst recht beim Bremsen in der Kurve.
Je nach Gewicht, das auf ihr lastet, kann die Reifenaufstandsfläche, auch "Latsch" genannt, nur eine bestimmte Reibungskraft auf den Fahrbahnbelag übertragen. Beim Bremsen in Geradeausfahrt sind die wirkenden Kräfte klar: Die Beschleunigungskraft oder Masseträgheit wirkt in Fahrtrichtung, die Bremskraft wirkt entgegen der Fahrtrichtung.

Kammscher Kreis
Der Kammsche Kreis ist ein Modell, in dem die Seitenführungskräfte (Lenken) und die Beschleunigungskräfte (Bremsen, Gasgeben) mit einander kombiniert sind. Der Radius stellt die max. Haftkraft dar. Wenn sie überschritten wird, dann können die Reifen die Kräfte nicht mehr übertragen und sie rutschen nur noch über die Fahrbahn, den Fliehkräften gehorchend. In einer Kurve ausbrechen und wegzurutschen kommt nicht von ungefähr. Maßgeblich daran beteiligt sind die Fliehkräfte. Diese wirken auf den Wagen vor allem in Kurven! Die Reifen sollen diese Kräfte abbauen. Das ganze nennt sich dann Seitenführungskraft. Verdoppelt sich die Geschwindigkeit, vervierfachen sich die Fliehkräfte. Die Reifen sind also für den Halt/Grip, die Seitenführungskräfte, in den Kurven zuständig. Zusätzlich müssen sie noch die Beschleunigungskraft (Positive Beschleunigung = Gasgeben und negative Beschleunigung = Bremsen oder plötzlich vom Gas gehen) übertragen. Die beiden Kräfte stehen in direktem Zusammenhang. Treten sie zugleich auf, wirken sie also aufeinander und man muss sie genau abstimmen.
Für die beiden Kräfte gibt es ein Modell, den Kammscher Kreis. Innerhalb des Radius herrscht Haftkraft, also Grip. Wird die Fahrbahnoberfläche besser, vergrößert sich die Haftkraft, also der Radius.

:r=100% Haftkraft

Vergrößert man eine der Kräfte, wird der Radius überschritten und die Haftkraft überreizt, dann verlieren die Reifen den Halt. Wird zu stark gebremst, ist keine Kraftreserve mehr für Seitenführungskräfte -> man rutscht von der Straße.
Wird zu stark gelenkt, ist keine Kraftreserve mehr für Beschleunigungskräfte -> man rutscht von der Straße.

Auch beim Kurvenfahren entstehen am Latsch Kräfte, die Seitenführungskräfte. So wirken die Seitenführungskräfte in einer Linkskurve nach rechts und umgekehrt. Diese Kräfte sind ebenfalls Reibungskräfte. Wer sie überfordert (beispielsweise indem er viel zu schnell in eine Kurve fährt) verliert die Bodenhaftung und stürzt.

Beim Bremsen in der Kurve ergibt sich für den Motorradfahrer ein Nullsummenspiel: Die maximale Reibungskraft, die über den Latsch auf die Fahrbahn aufgebaut werden kann, steht von vornherein fest, sie lässt sich nicht mehr erhöhen. Deshalb muss der Fahrer beim Bremsen in der Kurve die Verteilung der Kräfte regeln: Braucht er viel Seitenführungskräfte, weil viel Schräglage gefahren wird, kann er nicht so stark bremsen, muss er stark bremsen, um nicht auf ein Hindernis zu fahren, darf er dabei keine starke Schräglage fahren. Muss er voll bremsen, darf er gar keine Schräglage fahren.

Die Animation macht anschaulich, dass die Summe der Kräfte auf die Reifenaufstandsfläche immer gleich ist, sie verteilt sich je nach Situation unterschiedlich. Punkt A bezeichnet die mögliche Kraftwirkung in einer leichten Kurve: Es kann relativ stark gebremst werden. Bei viel Schräglage steht nur noch sehr wenig Reibungsenergie für ein Bremsmanöver zur Verfügung.

Aufstellmoment
Ein weiterer Effekt, der das Kurvenbremsen mit Motorrädern kritisch macht, ist das Aufstellmoment: Das Motorrad richtet sich ohne Zutun des Fahrers auf und verlässt die Kurve in tangentialer Richtung.

In Schräglage wandert die Reifenaufstandsfläche zur Kurveninnenseite und zwar um so weiter, je breiter der Reifen ist. Wird nun mit der Vorderradbremse gebremst, wirkt der entstandene Hebelarm zwischen der Fahrzeuglängsachse (Lenkachse) und dem Aufstandspunkt zusammen mit der eingeleiteten Bremskraft und so entsteht ein Drehmoment um die Lenkachse. Es bewirkt, dass sich das Motorrad aufrichtet. Dieses Bremslenkmoment wächst mit zunehmender Bremskraft und mit zunehmender Reifenbreite

Quelle: http://www.motorradtraining.net
http://www.braking.de
http://www.lucas-bikersworld.com
http://spiegler.de/