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Das Motorrad (amtliche Bezeichnung in Deutschland: Kraftrad; Kurzform bei deutschen Behörden und als Selbstbezeichnung der âKradlerâ: Krad; historische Bezeichnung: Motorzweirad; in der Schweizerdeutschen Umgangssprache: Töff) ist ein einspuriges Kraftfahrzeug oder Zweirad, ĂŒblicherweise mit einem bis zwei Sitzen. Am 1. Januar 2011 waren in Deutschland insgesamt 3,83 Millionen KraftrĂ€der zugelassen.[1] (in der Schweiz per 30. September 2009: 642.777 MotorrĂ€der)[2]
Inhaltsverzeichnis |
Die ersten VorlÀufer des Motorrads waren die in Frankreich und den USA hergestellten DampfrÀder. Das Michaux-Perreaux Dampfrad von 1869 ist erhalten.
Gottlieb Daimler baute 1885 in den âReitwagenâ als VersuchstrĂ€ger einen Benzinmotor ein, dieser war aber wegen der seitlichen StĂŒtzrĂ€der kein Motorrad im engeren Sinn. Erstes Serien-Benzinmotorrad war die Hildebrand & WolfmĂŒller von 1894. Dieser Hersteller verwendete erstmals den Begriff âMotorradâ und lieĂ ihn patentrechtlich schĂŒtzen.[3]
Indian in den USA war das erste Unternehmen, das MotorrĂ€der in industriellem MaĂstab herstellte.
Mit den technischen Verbesserungen
wurde das Motorrad wesentlich einfacher benutzbar.
Wesentliche Entwicklungen gingen aus von
seit 1914
Bis zum Ersten Weltkrieg war Indian die weltweit gröĂte Motorradfabrik. Danach wurde dieser Titel an Harley-Davidson weitergegeben, ab 1928 an DKW und nach dem Zweiten Weltkrieg an NSU. Seit dem Anfang der 1970er Jahre bis heute (Stand 2007) ist Honda, Japan, der weltgröĂte Motorradproduzent. Honda konstruierte auch mit dem Kleinmotorrad Honda Super Cub das weltweit erfolgreichste Kraftfahrzeug, das seit den 1950er Jahren bis heute in vielen FertigungsstĂ€tten und Lizenzbetrieben in weit mehr als 40 Millionen Exemplaren gebaut wurde.
Honda stellte 1969 mit der CB750 Four ein richtungsweisendes Motorrad mit einem quer eingebauten Vierzylinder-Viertaktmotor vor, nachdem Gilera in den 1930er Jahren dieses Konzept in einer Rennmaschine sehr erfolgreich eingefĂŒhrt hatte. Auch MV Agusta stellte seit 1966 MotorrĂ€der dieser Bauweise her, blieb jedoch ein Kleinserienanbieter auf hohem Preisniveau.
Als mĂ€chtigste in Serie gefertigte MotorrĂ€der gelten die US-amerikanischen Boss-Hoss-Modelle mit V8-Automotoren, ĂŒber 5 Litern Hubraum und mehr als 225 kW Leistung. Als lĂ€ngstes Motorrad gilt die dreisitzige Böhmerland.
Nach dem Sinken der Verkaufszahlen von MotorrÀdern als Folge der steigenden PopularitÀt des Automobils Ende der 1950er Jahre wurde Motorradfahren erst in den 1970ern als Freizeittrend wiederentdeckt. Motorradmarken wie Triumph und MV Agusta erlebten ihre Wiederauferstehung.
Zweiradkonstruktionen mit Frontantrieb sind die Megola von Anfang der 1920er Jahre und das Killinger & Freund Motorrad, Baujahr 1938. Motorradgespanne bestehen aus MotorrÀdern und Beiwagen und haben drei RÀder.
Trikes und Quads zĂ€hlen nicht zu MotorrĂ€dern, in Deutschland können sie mit dem AutofĂŒhrerschein gefahren werden.
Mofas (Motorfahrrad), Mopeds (Motorpedalfahrzeug), Mokicks und LeichtkraftrĂ€der sind motorisierte ZweirĂ€der, die eine geringe Leistung (ab 1 kW) und geringere FĂŒhrerscheinvoraussetzungen haben. Mofas sind darĂŒber hinaus mit Pedalen ausgerĂŒstet.
Der Antriebsmotor ist bei modernen MotorrĂ€dern in den meisten FĂ€llen ein Viertakt-Ottomotor, seltener ein Zweitaktmotor. Zweitaktmotoren werden seltener, weil sie GerĂ€usch- und Abgasregelungen nur unzureichend erfĂŒllen. Motorradmotoren haben typischerweise bis zu vier Zylinder; Zweizylindermotoren sind ĂŒberwiegend als Reihen- oder V-Motoren, seltener als Boxermotoren ausgefĂŒhrt, Drei- und Vierzylindermotoren sind oft Reihenmotoren (japanische Hersteller), manchmal auch V-Motoren (zum Beispiel die Aprilia RSV4).
Weitere Maschinen mit untypischen Motoren sind die Honda-Modelle PanEuropean und VFR mit Vierzylinder-V-Motor und einzelne Modelle von Honda, Kawasaki und Benelli mit sechs Zylindern in Reihenanordnung, die BMW-K100/K1100-Reihe mit liegendem Vierzylinder, die Honda Goldwing mit Vier- oder Sechszylinder-Boxermotoren, die Boss-Hoss-Modelle mit acht Zylindern in V-Anordnung und verschiedene Wettbewerbsfahrzeuge mit drei Zylindern (zwei Zylinder stehend, ein Zylinder liegend, DKW-Rennmaschine, Spitzname âSingende SĂ€geâ). AuĂergewöhnlich sind die Megola mit einem FĂŒnfzylinder-Umlaufmotor im Vorderrad sowie die Hercules W 2000, die Suzuki RE 5, die Norton TT und die Van Veen OCR mit Wankelmotoren.
In neuerer Zeit waren, ausgehend von Europa, auch Umbauten von MotorrĂ€dern mit Dieselmotoren zunĂ€chst im Kommen (meist Enfield India mit Einbaumotoren sĂŒddeutscher und italienischer Hersteller), bis ihnen die EU-Zulassungsvorschriften zum GerĂ€uschverhalten Schwierigkeiten bereiteten.
Mit Dieselmotoren entstanden die Modelle
Ein gÀnzlich anderes Antriebskonzept ist die Wellenturbine:
Mittlerweile nimmt die Zahl der ElektromotorrĂ€der (MotorrĂ€der mit Elektromotoren, die durch kompakte Akkumulatoren mit Energie versorgt werden) zu. Im Jahr 2009 fand das erste StraĂenrennen auf der Isle of Man statt. Diese jĂ€hrliche Veranstaltung hat sich vom ursprĂŒnglichen Organisator TTXGP getrennt und firmiert inzwischen als TT Zero.[4]
Kurz nach dem ersten Wettkampf auf der Isle of Man kĂŒndigte der Motorradsport-Weltverband FĂ©dĂ©ration Internationale de Motocyclisme (FIM) an, im Jahr 2010 eine Elektro-Rennserie ins Leben zu rufen. Neben dem e-Power International Championship der FIM fĂŒhrt in Australien, Europa und Nordamerika auch TTXGP Rennserien fĂŒr ElektromotorrĂ€der durch.[5]
Hybridelektroantriebe werden bisher nur fĂŒr Motorroller angeboten. Das weltweit erste Fahrzeug dieser Art war der MP3 Hybrid 125 von Piaggio. Von Motorradherstellern existieren derzeit nur erste Designstudien. [6]
Die meisten MotorrÀder haben Ketten, wÀhrend in der Anfangszeit Lederriemen benutzt wurden. Daneben werden Kardanwellen oder Zahnriemen benutzt, die mit weniger Wartung auskommen.
Wie bei LKWs und PKWs mit lĂ€ngs liegendem Motor ist auch bei MotorrĂ€dern mit lĂ€ngs liegender Kurbelwelle (z. B. bei Boxer- und V-Motoren) eine lĂ€ngs liegende Welle das âlogischeâ Mittel fĂŒr die Weiterleitung des Drehmomentes nach hinten. Erst am Hinterrad findet mit einem Kegelradgetriebe die Umlenkung der Drehachse von lĂ€ngs nach quer statt. Die entsprechende Welle am Motorrad wird wie beim Auto als Kardanwelle bezeichnet.
Das erste Motorrad mit Kardanantrieb wurde 1905 von der belgischen Firma FN gebaut. BMW stellte auf dem Pariser Autosalon 1923 mit der R 32 seine erste Maschine mit Kardanantrieb vor.[7]
MotorrĂ€der mit quer liegender Kurbelwelle benötigen fĂŒr einen Kardanantrieb zwei KegelradsĂ€tze: neben dem am Hinterrad noch einen weiteren vorn am Getriebeausgang. Beispiele dafĂŒr sind Modelle von Yamaha (XS750/XS850, XS1100, XJ650/ XJ750/ XJ900, V-Max) und Kawasaki (Z 1000 ST & Z1300). Der Kardanantrieb der Yamaha XS- und XJ- Modelle wurde in den spĂ€ten 1970er Jahren in der Bundesrepublik entwickelt. Die KegelrĂ€der sind gegenĂŒber frĂŒheren AusfĂŒhrungen geschwungen, um den Ruck fĂŒr den Vortrieb zu unterbinden. Das gleiche Prinzip wird auch bei FahrrĂ€dern eingesetzt, z. B. beim dĂ€nischen Hersteller Biomega. Auch die AllgĂ€uer Firma Fendt baute von 1980 bis 1992 FahrrĂ€der mit Kardanantrieb.
Bei einigen Motorrad-Herstellern gehört der Kardanantrieb in groĂen Teilen zur Modellpolitik; Beispiele dafĂŒr sind BMW und Moto Guzzi. Auch einige Tourenmodelle japanischer Hersteller verfĂŒgen ĂŒber einen Kardanantrieb, z. B. die Honda Gold Wing, SABRE, MAGNA, SHADOW, NTV und die CX 500.
Immer wieder wird ĂŒber den Punkt Wartungserleichterung versus Leistung gestritten: Klar ist, dass eine neue Antriebskette einen besseren Wirkungsgrad mit geringerer Reibung hat, als ein Kardan mit Kegelradsatz. VerschleiĂt jedoch die Kette, so steigt ihr Leistungsverlust ĂŒber das MaĂ des Kardan-Verlustes hinaus an, insbesondere bei mangelnder Schmierung. Das technische Optimum ist eine Kette im Fett- oder Ălbadkasten, aber diese ist immer noch ein VerschleiĂteil und daher bei TourenmotorrĂ€dern weniger beliebt als der Kardan.
Bei einem Motorrad mit Kardanantrieb können bei Kurvenfahrt zusĂ€tzliche KrĂ€fte auftreten, die die Fahrphysik schwieriger beherrschbar machen. Insbesondere ist das Aufstellen manch Ă€lterer BMW (Gummikuh) unter Gas gewöhnungsbedĂŒrftig. Ein gĂ€ngiger Fahrfehler von UngeĂŒbten bei schneller Kurvenfahrt mit einer BMW ist es, in Panik das Gas plötzlich ganz wegzunehmen. Dabei federt das Hinterrad ein, weil das Aufstellen aussetzt. Der Boxermotor kann dann mit dem kurveninneren Zylinderkopf aufsetzen und die Fahrt mit einem Sturz enden. Statt dessen ist die Kunst, ein wenig am Gas zu bleiben wichtig, um das Absacken und Aufsetzen zu vermeiden. Zur Minimierung dieses Effektes setzen sowohl BMW als auch Moto Guzzi mittlerweile auf eine MomentabstĂŒtzung der Schwinge. Kawasaki hat beim Modell 1400 GTR einen Tetralever bezeichneten Kardanantrieb mit beidseitiger MomentabstĂŒtzung vorgestellt, der das Aufstellmoment ebenfalls weitgehend reduzieren soll.
Die Vorteile einer Kardanwelle gegenĂŒber einer Antriebskette sind der geringe Wartungsaufwand und das geringe Spiel. Zudem können beide Wellenenden ihren Abstand voneinander Ă€ndern, wenn es die Kinematik der gefederten HinterradfĂŒhrung verlangt. Der LĂ€ngenausgleich wird mit einem Schubgelenk in der Mitte der Kardanwelle ermöglicht.
Nachteile der Kardanwelle sind z. B. das höhere Gewicht, und durch Lastwechsel bedingte Aufstellmomente. Die als GegenmaĂnahme eingebaute DrehmomentabstĂŒtzung erhöht das ohnehin hohe Gewicht des Kardanantriebs, weswegen bei sportlichen MotorrĂ€dern trotz der beschriebenen Nachteile fast immer Kettenantrieb verwendet wird. Seit den 1960er Jahren ist bekannt, dass ein Kettenantrieb, der vollstĂ€ndig gekapselt im Ălbad lĂ€uft, die Bauart mit den geringsten Verlusten ist. Dieser wurde und wird jedoch selten gebaut und gilt wegen der Optik als âunsportlichâ. Verwendet wurden solche gekapselten Ketten unter anderem von MZ und bei der Yamaha TR 1.
Bedient wird ein Motorrad mit HĂ€nden und FĂŒĂen, jedoch ist die Anordnung der Bedienelemente anders als beispielsweise beim Pkw. Am weitesten verbreitet ist folgende Kombination: Die Gangschaltung wird mit dem linken FuĂ bedient, die Kupplung mit der linken Hand, das Gas mit der rechten Hand (Gasdrehgriff), ebenso wie die Vorderradbremse (Bremshebel), wĂ€hrend die Hinterradbremse mit dem rechten FuĂ bedient wird. Der Blinkerschalter ist meist links zu finden, wĂ€hrend die Schalter fĂŒr die Beleuchtung oft auch rechts sind.
Unterschiedliche Bedienungsvarianten finden sich insbesondere in der GetriebebetĂ€tigung. Normalerweise wird der erste Gang durch Druck von oben auf den linken FuĂschalthebel eingelegt; die anderen GĂ€nge werden mit stufenweisem Hochziehen des Schalthebels erreicht. Der Schalthebel federt nach einem Schaltvorgang jeweils in Mittellage zurĂŒck. Der Leerlauf befindet sich in der Mitte zwischen erstem und zweitem Gang. Abwandlungen davon baut Kawasaki, bei der der Leerlauf, eigentlich folgerichtig, âunterâ dem ersten Gang liegt. Viele italienische MotorrĂ€der hatten ein umgekehrtes Schaltschema; der erste Gang wird nach oben eingelegt, die höheren GĂ€nge nach unten. Bis in die 1970er-Jahre war auch bei italienischen und englischen MotorrĂ€dern die Schaltung rechts (mit âumgekehrtemâ Schema) und die FuĂbremse links anzutreffen. In noch frĂŒheren Jahren waren Handschalthebel am Tank verbreitet, bei manchen Modellen mit FuĂkupplungen kombiniert.
Bis in die 1950er-Jahre gab es an MotorrĂ€dern noch die manuelle Verstellung des ZĂŒndzeitpunktes, mit einem Drehgriff am linken Lenkerende.
Die Daumenbremse wurde erstmals in den 1980er-Jahren von dem US-amerikanischen Motorradrennfahrer Freddie Spencer verwendet. Sie hat den Vorteil, dass man in Rechts- sowie auch Linkskurven stets konstante Bedingungen hat. Bei der konventionell betÀtigten Hinterradbremse hat man in Rechtskurven und speziell in SchrÀglage des Motorrades wenig Platz, um seinen Fuà zum Bremsen einzusetzen.
In den 1920er-Jahren wurde der Gazda-Lenker fĂŒr MotorrĂ€der hergestellt, um den Einfluss von Fahrbahnunebenheiten von den HĂ€nden des Fahrers fernzuhalten.
Ein Motorrad zeichnet sich durch ein im VerhĂ€ltnis zum Pkw niedrigeres Leistungsgewicht aus. Die Motorleistung muss so weniger Masse beschleunigen. Relativ hohe Beschleunigungswerte sind die Folge (z. B.: 0â100 km/h in knapp ĂŒber 3 s).
Die leistungsstĂ€rksten modernen SerienmotorrĂ€der können Höchstgeschwindigkeiten ĂŒber 300 km/h erreichen. Wegen des gegenĂŒber Pkw geringeren Luftwiderstandes können diese Geschwindigkeiten mit deutlich geringeren Motorleistungen erreicht werden. In Europa haben sich die Importeure und Hersteller 2002 eine freiwillige Geschwindigkeitsobergrenze von 299 km/h auferlegt, um einer gesetzlichen Regulierung entgegenzuwirken.
Inzwischen werden fĂŒr zahlreiche MotorrĂ€der Fahrassistenzsysteme wie an Autos angeboten, so das ABS und Verbundbremsen, ab 1992 auch die Antriebsschlupfregelung (erstmals in der Honda Pan European[8]).
MotorrÀder entwickeln je nach Fahrweise mehr VerkehrslÀrm als Pkws, bei denen vorwiegend die AbrollgerÀusche als störend wahrgenommen werden, wÀhrend beim Motorrad die Motor- und AnsauggerÀusche des freiliegenden Antriebsaggregats eher wahrgenommen werden. Auch sind die Frequenzbereiche infolge der Drehzahlen teils höher und dem menschlichen Ohr unangenehmer.
Nach Einsatz und Charakteristik werden MotorrÀder in Typen unterteilt:
Zum Motorradfahren auf öffentlichen StraĂen, PlĂ€tzen und Wegen ist eine ausreichende Fahrerlaubnis (je nach Motorleistung) erforderlich. In Deutschland sind es die Klassen A (unbeschrĂ€nkt, ab dem 25. Lebensjahr oder nach zwei Jahren, wenn dieser als A (beschrĂ€nkt) erworben wird), A (beschrĂ€nkt, ab dem 18. Lebensjahr; max. 25 kW und nicht mehr als 0,16 kW/kg Leergewicht) oder A1 (ab dem 16. Lebensjahr; max. 11 kW und 80 km/h, ab dem 18. Lebensjahr fĂ€llt die GeschwindigkeitsbeschrĂ€nkung weg), oder die (weiterhin gĂŒltigen) Klassen 1 oder 1a bzw. 3 (vor dem 1. April 1980, Bestandsschutz fĂŒr 125 cmÂł).
Ein mitfahrender Sozius muss sich wĂ€hrend der Fahrt am vor ihm sitzenden Fahrer durch einen Klammergriff um den Bauch festhalten und dessen Kurvenneigungen mitvollziehen. Unerfahrene Soziusse reagieren mitunter erschrocken auf das starke Beschleunigungsvermögen von MotorrĂ€dern und richten sich in Kurven entgegen der Neigung auf, was die Fahrphysik fĂŒr den Fahrer beeinflusst.
In der deutschen Amtssprache (Zulassungsstelle usw.) gilt die Bezeichnung Kraftrad, in der Zeitungslandschaft und im militÀrischen und journalistischen Sprachgebrauch hat sich bis heute die Kurzform Krad gehalten. In der Schweiz lautet die offizielle Bezeichnung Motorrad.
Andere Bezeichnungen fĂŒr âMotorradâ, teils Insiderjargon, sind unter anderem: Bock, Hobel, Ofen, Bike, Karre, Mopped (als Verniedlichung auch bei groĂem Gewicht â im Gegensatz zum Moped aber mit zwei p), Möp, Töff; Letzteres ĂŒberwiegend in der Schweiz, wo Töff die allgemein ĂŒbliche umgangssprachliche Bezeichnung fĂŒr ein Motorrad ist.
Offene dreirĂ€drige Fahrzeuge (mit symmetrischer Radanordnung, d. h. kein Gespann) werden allgemein als Trike bezeichnet, dafĂŒr wird ein FĂŒhrerschein der Klasse B benötigt, sofern das Fahrzeug nicht in die Klasse S (45 km/h aus 50 cmÂł) fĂ€llt.
Die hĂ€ufig benutzte ErklĂ€rung, das Motorrad werde durch die KreiselkrĂ€fte der rotierenden RĂ€der stabilisiert, ist zwar richtig, jedoch nicht vollstĂ€ndig. Im Geschwindigkeitsbereich unter etwa 30 km/h sind die Kreiselmomente, je nach Bauart, sehr klein und reichen fĂŒr eine vollstĂ€ndige Stabilisierung gar nicht aus. Damit stellt das Motorrad als Einspurfahrzeug mit dem Fahrer ein immanent labiles System um die LĂ€ngsachse dar.
Im unteren Geschwindigkeitsbereich wird ein Umfallen des Fahrzeuges durch verstĂ€rkte Lenkbewegung verhindert. Zum einen wird durch den Nachlauf der Reifenaufstandspunkt des Vorderrades aus der Symmetrieebene des Fahrzeuges (X-Z Ebene) herausbewegt, was zur Folge hat, dass der Systemschwerpunkt ĂŒber der Reifenaufstandslinie gehalten werden kann, um Rollbewegungen zu vermeiden. ZusĂ€tzlich wirken durch die eingeleitete Kurvenfahrt FliehkrĂ€fte am Motorrad, die ebenfalls der Rollbewegung des Motorrades ins Kurveninnere entgegenwirken. FĂŒr ideal schmale Reifen spĂŒrt der Fahrer in der Motorradebene keine Querkraft. Als Rollen wird dabei eine Drehung um die X-Achse um den Winkel <math>\lambda</math> bezeichnet.
Steigert man die Geschwindigkeit in den selbst stabilisierenden Bereich hinein, werden die gyroskopischen Effekte stÀrker und bewirken eine metastabile aufrechte Lage des Motorrades. Einspurige Fahrzeuge fahren eigentlich nie aufrecht und geradeaus, da es zur Selbststabilisierung einer stÀndigen Störung der Gleichgewichtslage bedarf.
Aus den Gleichungen fĂŒr die Kreiselmomente lĂ€sst sich ableiten, dass eine Rollbewegung in Fahrtrichtung nach links einen Lenkeinschlag in dieselbe Richtung verursacht. Das aus dieser Lenkbewegung entstehende Kreiselmoment wirkt seiner Ursache, der Rollbewegung, entgegen und richtet das Motorrad wieder auf.
Gleichungen der Kreiselmomente:
mit
Daraus wird ersichtlich, dass ein bei Geradeausfahrt am Lenker aufgebrachtes Lenkmoment nach links ein Rollmoment nach rechts bewirkt, welches das Motorrad in SchrĂ€glage bringt. Beim Motorradfahren kann somit ein Lenkimpuls in die entgegengesetzte Richtung der gewĂŒnschten KursĂ€nderung gegeben werden, um die Kurvenfahrt einzuleiten, was der gĂ€ngigen Praxis entspricht.
Die Kurvenfahrt unterscheidet sich beim einspurigen Fahrzeug stark von derjenigen zweispuriger Fahrzeuge. WĂ€hrend ein Auto stets bestrebt ist, eine Wankbewegung zum KurvenĂ€uĂeren auszufĂŒhren, ist beim Motorrad eine gegenteilige Bewegung im stabilen Fahrzustand der Fall. MotorrĂ€der neigen sich beim Kurvenfahren also ins Kurveninnere, wobei Winkel zwischen Fahrbahnsenkrechter und Motorradsymmetrieebene (<math>\lambda</math>) von bis zu 60° erreicht werden können. Diese Spitzenwerte sind allerdings nur unter sehr guten UmstĂ€nden und unter kontrollierten Bedingungen möglich, wie sie z. B. im Rennsport herrschen. Im StraĂenverkehr werden solch hohe SchrĂ€glagen ĂŒblicherweise nicht erreicht. Typischerweise bewegt sich die Abweichung von der Fahrbahnnormalen im Bereich <math>\lambda</math> < 30°, bei sportlichen Fahrern können aber auch durchaus 50° erreicht werden (siehe auch: Scheinlot).
Wichtig dabei ist, dass die Grenze des kammschen Kreises nicht erreicht wird. Eigentlich mĂŒsste man korrekterweise von einem kammschen Oval sprechen, da die Reifen in Querrichtung und LĂ€ngsrichtung unterschiedlich starke KrĂ€fte ĂŒbertragen können.
In der unbeschleunigten Kurvenfahrt bei konstantem Kurvenradius muss der Fahrer, nachdem er den Einlenkvorgang bereits abgeschlossen hat, ein Lenkmoment aufbringen, um das Motorrad in SchrÀglage und auf Kurs zu halten. Dieses ist unter anderem abhÀngig von folgenden Faktoren:
Die dabei aufzubringenden Lenkmomente sind relativ klein und liegen typischerweise in der GröĂenordnung von max. 25 Nm, sind aber abhĂ€ngig von nach Geschwindigkeit und Bauart des Motorrades. FĂŒr ideal schmale Reifen ist die Lenkachse des Motorrades in Kurvenfahrt momentenfrei.
FĂŒr die gefahrene SchrĂ€glage gegenĂŒber dem Erdschwerefeld, also ohne Einbeziehung der Fahrbahnneigung, ergibt sich unter VernachlĂ€ssigung der Kreiseleffekte und der Reifenbreite:
<math>\lambda = \arctan \left( \frac{v^2}{g \cdot R} \right) = \arctan \left( \frac{\ddot y}{g} \right) </math>
wobei
Durch den Rollwinkel fĂŒhrt die Resultierende aus sĂ€mtlichen am Schwerpunkt angreifenden KrĂ€fte durch den Reifenaufstandspunkt. Besonderen Einfluss haben hier die Gewichtskraft und die Fliehkraft.
Durch den Umstand, dass die Reifen nicht ideal schmal sind, wandert der Reifenaufstandspunkt durch die SchrĂ€glage aus der Fahrzeugsymmetrieebene heraus, was den reellen Rollwinkel vermindert. Die Symmetrieebene des Motorrades hat also stets einen gröĂeren Rollwinkel, als der Winkel zwischen den resultierenden KrĂ€ften und dem Erdschwerefeld ist. Somit existiert ein physikalisch wirksamer Rollwinkel, der geringer ist als der geometrische Rollwinkel. Bei breiteren Reifen wandert der Reifenaufstandspunkt stĂ€rker aus als bei schmalen, was zur Folge hat, dass man fĂŒr den gleichen Kurvenradius bei gleicher Geschwindigkeit mit breiten Reifen mehr SchrĂ€glage benötigt als mit schmalen. Allerdings betrĂ€gt der Anteil dieses Zusatzrollwinkels nur etwa 10 % des Gesamtrollwinkels.
Der maximalen SchrĂ€glage sind nĂ€herungsweise durch die Coulombsche Reibung Grenzen gesetzt. Wenn der Haftbeiwert <math>\mu</math> beispielsweise 1 betrĂ€gt, ist es nicht möglich, einen physikalisch gröĂeren Rollwinkel als 45° zu fahren.
Das Reibgesetz von Coulomb lautet hier im Grenzfall:
<math> F_{Q,\mathrm{max}} = \mu \cdot F_Z </math>
mit
Das VerhĂ€ltnis der KrĂ€fte gibt also Aufschluss ĂŒber den Haftbeiwert, der auch in Prozent ausgedrĂŒckt werden kann. Wenn der Haftbeiwert kleiner eins ist, ist die maximal ĂŒbertragbare Querkraft und somit auch der maximale Rollwinkel geringer. Bei sehr guten StraĂenbelĂ€gen kann der Haftbeiwert bei 1,2 liegen, bei Schnee ist er unter 0,1.
Bei der instationĂ€ren Kurvenfahrt (bei Beschleunigung in der Kurve beziehungsweise Einleiten einer Kurvenfahrt) treten weitere Effekte auf, die zum Teil starke EinflĂŒsse auf den Fahrzustand haben können.
Bewegt sich ein Motorrad in einer Kurve, fĂ€hrt es auf einem Reifenlatsch, der auĂerhalb der Symmetrieebene liegt. Sowohl der Reifenaufstandspunkt des Vorderrades als auch der des Hinterrades sind also nicht mittig. Wirken nun KrĂ€fte an den Reifenaufstandspunkten in Fahrtrichtung, entstehen Momente um die Symmetrieebene. Ein Bremsen am Vorderrad bewirkt dadurch ein einlenkendes Moment um die Lenkachse. Gelingt es dem Fahrer nicht, dieses Moment zu kompensieren, dreht der Lenker nach Kurveninnen, das Motorrad richtet sich auf, es fĂ€hrt einen gröĂeren Kurvenradius. Das kann dazu fĂŒhren, dass Fahrzeug und Fahrer aus der Kurve herausgetragen werden und verunglĂŒcken. Da man mit dem Handbremshebel im Grunde beliebig schnell Bremsdruck aufbauen kann, ist die Zeit, in der ein sehr groĂes Bremslenkmoment aufgebaut werden kann, recht gering, was zu einer schnellen Ănderung des Kurvenradius fĂŒhrt und beim ungeĂŒbten Fahrer Stress auslöst.
Aus der Verhaltensforschung ist bekannt[9], dass Fahrer in Paniksituationen wie einer Notbremsung in der Kurve dazu neigen, das Fahrzeug aufzurichten, um vermeintlich besser bremsen zu können. Das findet sich in der Unfallstatistik wieder.[10]
Am Hinterrad kommt dieser Effekt weniger zum Tragen, da die HinterradfĂŒhrung nur elastisch verformbar ist und keinen Freiheitsgrad abgesehen von Einfederung und Reifenrotation bietet. Aus der gröĂeren Reifenbreite folgt jedoch die Tatsache, dass der Reifenaufstandspunkt weiter auswandert und immer noch merkliche Momente um die Hochachse des Fahrzeuges in dieses eingeleitet werden. Ein Beschleunigen des Fahrzeugs in Kurvenfahrt erzeugt somit ein kurvenausdrehendes Giermoment, ein Bremsen des Hinterrades ein kurveneindrehendes Giermoment. Das ist hĂ€ufig der Grund, weshalb man beim Anbremsen einer Kurve verstĂ€rkt die Hinterradbremse betĂ€tigt, um das Motorrad âin die Kurve hineinzuziehenâ. Des Weiteren ist eine Ăberbremsung des Hinterrades leichter zu kontrollieren als eine Ăberbremsung des Vorderrades, insbesondere in SchrĂ€glage.
Das Ăberbremsen des Vorderrades ĂŒber einen Zeitraum von wenigen Zehntelsekunden in SchrĂ€glage ist vom Menschen nicht mehr auszuregeln.
â Siehe auch: StĂŒtzgas
Wie bereits weiter oben erwĂ€hnt, ist ein Motorrad systembedingt instabil. Die HauptstabilitĂ€tsstörung folgt aus dem Kippen des Fahrzeuges, was aber einfach zu beherrschen ist. Das Kippen des Einspurfahrzeuges an sich ist nicht schwingend und somit als unkritisch zu bezeichnen, wenn man die oben genannten Stabilisierungsmöglichkeiten in Betracht zieht. Jedoch existieren StabilitĂ€tsstörungen, die periodisch auftreten können oder andere Störungen hervorrufen und somit besonderer Betrachtung bedĂŒrfen.
Als Pendeln wird eine komplizierte Schwingung des gesamten Motorradsystems im Frequenzbereich zwischen 3 und 4 Hertz bezeichnet. Dabei vollfĂŒhrt das Motorrad eine gekoppelte Schwingung um Gier-, Roll- und Nickachse. Die Rollachse liegt am Anfang des Pendelns in der Verbindungslinie der Reifenaufstandspunkte, also in der Reifenaufstandslinie. Im weiteren Verlauf wandert diese Linie immer weiter in Richtung Systemschwerpunkt. Ausgelöst wird das Pendeln unter anderem von plötzlichen Lenkbewegungen, Fahrbahnunebenheiten, und anderen vorangegangenen instabilen FahrzustĂ€nden. Es kann begĂŒnstigt werden durch unpassende Reifenwahl, Unwuchten an den RĂ€dern, Lenkkopfspiel, ein zu stramm eingestelltes Lenkkopflager und vieles mehr. Die DĂ€mpfung der Pendelschwingung ist stark von konstruktiven Merkmalen des Fahrzeuges sowie dessen Beladungszustand und vor allem von der Geschwindigkeit abhĂ€ngig. Unter UmstĂ€nden kann es vorkommen, dass das Pendeln nicht mehr gedĂ€mpft, sondern verstĂ€rkt wird, was in der Regel zum Sturz fĂŒhrt. Mit steigender Geschwindigkeit steigt die Schwingneigung an, sodass das einzig sinnvolle Mittel, um ein pendelndes Motorrad zu stabilisieren, eine Herabsetzung der Geschwindigkeit ist.
Das Lenkerflattern bezeichnet eine Eigenschwingung des Lenksystems um die Lenkachse und liegt typischerweise im Bereich um 10 Hz. Es wird z. B. durch Reifenunwuchten ausgelöst, welche bei passender Geschwindigkeit, normalerweise im Bereich zwischen 55 km/h und 65 km/h, eine harmonische Anregung des Lenksystems bewirken. Die Eigenfrequenzen des Lenksystems lassen sich bei der Konstruktion sehr gut abschÀtzen und können durch Gewichte an den Lenkerenden beeinflusst werden.
Beginnt ein Motorrad zu flattern, kann man durch festeres oder weniger festes Greifen des Lenkers das TrĂ€gheitsmoment des Lenksystems beeinflussen und so die Eigenfrequenz verstimmen. Ebenso verringert ein VerĂ€ndern der Fahrgeschwindigkeit aus dem kritischen Bereich heraus die Flatterschwingung. Im Allgemeinen ist das Flattern nicht besonders kritisch, es kann jedoch zum Pendeln oder Kickback fĂŒhren und ist somit als ebenso gefĂ€hrlich einzustufen.
Lenkerschlagen wird eine Schwingung des Lenksystems um die Lenkachse genannt, welche wenige, sehr groĂe Amplituden mit sehr groĂen Lenkgeschwindigkeiten ausfĂŒhrt. Diese Lenkbewegungen können so stark sein, dass der Fahrer den Lenker nicht mehr halten kann. Es tritt verstĂ€rkt an modernen leistungsfĂ€higen SportmotorrĂ€dern auf. GrundsĂ€tzlich kann Lenkerschlagen sowohl bei Geradeaus- als auch bei Kurvenfahrt auftreten, und zwar in jedem Geschwindigkeitsbereich. Durch heftiges Lenkerschlagen kann es vorkommen, dass die Lenkwinkelfreiheit erschöpft ist und der Lenker an seine AnschlĂ€ge gerĂ€t, die dadurch beschĂ€digt werden können, was weitere SchĂ€den zur Folge haben kann.
Lenkerschlagen wird durch starke Radlastschwankungen am Vorderrad hervorgerufen, wie z. B. beim Abheben des Vorderrades durch einen Wheelie oder eine unebene Fahrbahn. ZusĂ€tzlich muss eine Seitenkraft am Vorderrad angreifen, wie z. B. die Haltekraft in Kurvenfahrt, durch eine geneigte Fahrbahn oder Seitenwind. Ebenso kann eine Seitenkraft beim nicht mittigen Ăberfahren einer Unebenheit durch die Unebenheit selbst in das Motorrad gebracht werden, oder der Lenkwinkel wird wĂ€hrend der Flugphase des Vorderrades verstellt. Eine solche Seitenkraft erzeugt durch den konstruktiven Nachlauf des Vorderrades und weitere Faktoren einen Lenkimpuls, der einen SchrĂ€glauf des Rades verursacht. Setzt dann das Rad wieder auf, entstehen kurzzeitig durch die MassentrĂ€gheiten groĂe RadaufstandskrĂ€fte und mit ihnen groĂe QuerkrĂ€fte, die ein sehr groĂes Lenkmoment erzeugen.
Lenkerschlagen lÀsst sich wirksam nur durch einen LenkungsdÀmpfer unterbinden.
Lenkergewichte sind kleine Gewichte, die an den beiden Enden eines Motorradlenkers angebracht werden. Sie wirken vibrations- und schwingungsdÀmpfend.
Chattering (engl. fĂŒr stottern, zittern) ist ein Begriff aus dem Motorradsport und bezeichnet eine InstabilitĂ€t des Motorrades in der Kurve.
Bei Bremsungen verlagert sich die Radlast des Fahrzeugs zum Vorderrad hin. Im Extremfall kann das Hinterrad bei starken Bremsverzögerungen von etwa 10 m/sÂČ abheben. Die Radlastverlagerung benötigt durch das sogenannte Aufbaunicken (umgangssprachlich: Einfederung des Vorderrades) einige Zehntelsekunden. Erst bei stationĂ€rem Nickzustand kann das Vorderrad die volle (und vom Fahrer erwartete) Bremskraft ĂŒbertragen. Ein hĂ€ufiger Fahrfehler, der oft zu schweren UnfĂ€llen fĂŒhrt, ist das deutlich zu schnelle Steigern der Bremskraft am Vorderrad. Ist die gewĂŒnschte Bremskraft höher als die maximal ĂŒbertragbare Bremskraft, lĂ€uft das Rad âin die Blockadeâ, es hört auf zu drehen. Die SeitenfĂŒhrungskraft verschwindet, die Bremskraft âknicktâ das Fahrzeug gegen das Hinterrad ein. Ein Sturz innerhalb von etwa 0,1â0,3 Sekunden ist nicht mehr vermeidbar.[11]
Ein Lowsider bezeichnet den Sturz eines Motorradfahrers zur kurveninneren Seite (der low side) nach Wegrutschen der Reifen durch mangelnden Kraftschluss zum Untergrund (vgl. Haftgrenze). Ein Lowsider ist ein typischer Sturz auf regennasser (oder im Rennen ölverschmierter) Fahrbahn.
GrundsĂ€tzlich besteht beim Lowsider die zusĂ€tzliche Gefahr, dass die Reifen des bereits auf der Seite rutschenden Motorrads plötzlich wieder Haftreibung aufbauen, wodurch sich das Fahrzeug schlagartig aufstellen und den Fahrer zur kurvenĂ€uĂeren Seite hin aus dem Sitz katapultieren kann (vgl. Highsider).
Ein Highsider ist ein Sturz beim Motorradfahren, bei dem sich das Motorrad zur kurvenĂ€uĂeren Seite ĂŒberschlĂ€gt. Er entsteht, wenn ein Motorrad in SchrĂ€glage nach einer Rutschphase wieder Grip bekommt und sich dadurch ruckartig aufrichtet. In einigen FĂ€llen wirkt das Motorrad dabei, Ă€hnlich dem Stab im Stabhochsprung, als Hebel auf den Fahrer und katapultiert diesen aus dem Sitz. Der Name Highsider leitet sich von der Tatsache ab, dass das Motorrad auf seine "high side", also der in der Kurve nach oben gerichteten Seite fĂ€llt.
Der Begriff Highsider wird gelegentlich auch verwendet, um einen gerade noch vermiedenen Sturz nach diesem Muster zu bezeichnen.
Das GegenstĂŒck zum Highsider ist der sogenannte Lowsider, wobei ein Rad einfach wegrutscht und das Motorrad zur kurveninneren Seite, zur âlow sideâ fĂ€llt. Der Highsider ist jedoch wesentlich gefĂ€hrlicher: Beim Lowsider rutschen Motorrad und Fahrer tangential weg, der Fahrer bleibt wegen seiner höheren Bodenhaftung hinter dem Motorrad zurĂŒck und hat durch den Bodenkontakt noch eine gewisse Kontrolle ĂŒber die Bewegung. Beim Highsider hingegen wird der Fahrer unkontrolliert abgeworfen, das Motorrad folgt dabei dem Fahrer in dieselbe Richtung und kann somit auf ihn fallen. Das kann schwere bis tödliche Verletzungen zur Folge haben.
Der Highsider beginnt, wenn das Hinterrad z. B. beim Herausbeschleunigen aus einer Kurve die maximale Haftgrenze ĂŒberschreitet. Das hat zur Folge, dass die SeitenfĂŒhrungskraft des Rades geringer und der SchrĂ€glaufwinkel gröĂer wird. Ebenso beginnt das Motorrad zu kippen, weil ein Teil der SeitenfĂŒhrung, die zum KrĂ€ftegleichgewicht mit dem Fahrzeuggewicht nötig ist, wegfĂ€llt. Falls das Rad nun plötzlich wieder mehr Haftung bekommt, was durch Unterschiede im Fahrbahnbelag, Ziehen der Kupplung oder Ăhnliches geschehen kann, verringert sich der SchrĂ€glauf wieder mit hohem Gradienten und das Motorrad wird durch seine TrĂ€gheit beim Aufrichten in die Federn gedrĂŒckt. Hat es seine aufrechte Lage wieder erreicht, entspannen sich die Federn im Fahrwerk. Zusammen mit der Geschwindigkeit, die der Fahrer durch die Rollbewegung beim Aufrichten des Motorrades bekommt, können diese KrĂ€fte ausreichen, um ihn aus dem Sitz zu schleudern. Ein Highsider kann zur Folge haben, dass der Fahrer mehrere Meter durch die Luft fliegt. Der Highsider tritt im Motorrad-Rennsport vor allem gegen Rennende auf, wenn der Reifen-Grip stark abbaut.
Motorradfahrer haben ein massiv erhöhtes statistisches Unfallrisiko und ein 20-faches Todesrisiko im Vergleich zu Pkw-Nutzern. So stehen im Jahr 2006 793 getötete Motorradfahrer den ca. 2800 getöteten Pkw-Insassen gegenĂŒber, obwohl in Deutschland etwa zwölfmal so viele Pkw wie KraftrĂ€der zugelassen sind.[12] BerĂŒcksichtigt man weiter die durchschnittliche Jahresfahrleistung von 13.000 km fĂŒr PKW und 2.300 km fĂŒr MotorrĂ€der[13], ergibt sich bezogen auf den Fahrzeugkilometer ein ĂŒber 20-fach höheres Todesrisiko.
In Deutschland sind mehrere StraĂen und Gebiete aus unterschiedlichen GrĂŒnden (zeitweise) fĂŒr den Motorradverkehr gesperrt[14][15][16].
MotorrĂ€der tragen theoretisch aufgrund ihrer geringen Zahl nur wenig zur gesamten LĂ€rmemission des StraĂenverkehrs bei, jedoch werden einzelne MotorrĂ€der oft als besonders laut empfunden. VerstĂ€rkt wird das teilweise durch Modifikationen der Auspuffanlage und noch mehr durch den Fahrstil. Dementsprechend liegt die durchschnittliche GerĂ€uschemission eines solchen Motorrads vor allem im Geschwindigkeitsbereich bis 60 km/h deutlich ĂŒber der eines Pkw[17]. Zudem sind Gebirgsstrecken aufgrund ihrer Kurven bei Motorradfahrern besonders beliebt, doch werden gerade in den Bergen aufgrund der Gesetze der Schallausbreitung besonders groĂe Gebiete durch den LĂ€rm gestört.
Der Schadstoffgehalt der Abgase von MotorrĂ€dern liegt im Mittel ĂŒber dem von Pkws: Im Pkw-Sektor sind MaĂnahmen zur Abgasreinigung (etwa geregelter Katalysator) seit geraumer Zeit Standard, im Zweiradbereich gilt das erst seit wenigen Jahren fĂŒr Neumaschinen . Das drĂŒckt sich auch in den geltenden Abgasnormen aus, deren Grenzwerte fĂŒr MotorrĂ€der grob doppelt so hoch liegen wie die fĂŒr Pkws: So sind aktuell (Euro 3 fĂŒr MotorrĂ€der resp. Euro 4 fĂŒr PKW) bei CO 2000 gegenĂŒber 1000, bei NOx 150 gegenĂŒber 80 und bei HC 300 gegenĂŒber 100 mg/km zulĂ€ssig.