| Motoren, Bremsen oder Vergaser sind ja noch relativ einfach zu verstehen;
wie sieht es denn aber mit dem Fahrwerk
unserer Motorräder aus? Bei der Neuvorstellung von Motorrädern
werden ja auch immer solche Daten wie Lenkkopfwinkel, Nachlauf, Radstand
und anderes veröffentlicht. Was hat es damit aber auf sich? Steigen
wir doch einfach mal etwas tiefer in die Materie ein:
Die Geometrie:
Am einfachsten ist die Geometrie unserer Motorräder und der Daten
wie Nachlauf oder Radstand an einem Fahrrad zu erklären:
Der Radstand ist der Abstand zwischen Vorder-
und Hinterachse. Der Lenkkopfwinkel (w) ist der Winkel zwischen der
Fahrbahnoberfläche und der Lenkachse. Wenn
man die Lenkachse (nicht die Gabel) gedanklich so weit verlängert,
das sie die
Fahrbahnoberfläche durchstößt
haben wir einen Punkt. Gleichzeitig loten wir die Vorderachse bis zur Fahrbahn
runter. Der
Abstand zwischen diesen beiden Punkten ist der
Nachlauf.
Auch wenn es auf den ersten Blick nicht so aussieht:
Da die Lenkachse Die Fahrbahn vor der Vorderachse "durchstößt",
wird
das Vorderrad von der Gabel gezogen! Deswegen
kann man mit einen Fahrrad ja auch freihändig fahren, da das Rad immer
das Bestreben hat sich in die Geradeaußstellung
zu drehen:
In dem Bild sieht man, wie der Lenkachsenpunkt
(blau) den Achsenpunkt (rot) hinter sich her zieht, und sich damit das
Vorderrad (grau) zur Fahrrichtung (grün)
ausrichtet.
Wie macht sich der Nachlauf auf die Handlichkeit
des Fahrwerks bemerkbar?
Vergleichen wir mal ein Fahrwerk mit langem Nachlauf
(1) und eins mit Kurzem (2).
Bringen wir mal das Vorderrad im Stand aus der
Geradeausstellung und drehen es in einem Winkel von ca. 45 Grad zur
Fahrrichtung: Dann Sehen wir, das die Lenkachse
bei Fahrwerk 1 weiter von der Fahrrichtungslinie entfernt ist (um
die Strecke "a") als bei dem Fahrwerk 2. Man
sieht auch, daß die gesamten Fahrwerke jetzt in verschiedenen Winkeln
zur ursprünglichen Fahrrichtung stehen (schwarze
Punktlinie). Bei dieser ganzen Aktion wurde
Fahrwerk 2 insgesamt weniger bewegt, es wurde also weniger Arbeit verrichtet
(Die
Fahrwerke und die Räder wurden ja in eine Drehbewegung versetzt, also
erst beschleunigt, und dann abgebremst; Das ist physikalisch nichts anderes
als verrichten von Arbeit :-). )
Wer ein Hollandrad und ein Rennrad sein
eigen nennen darf, kann das mal ausprobieren: Bei dem Rennrad (Fahrwerk
2) ist es viel schwerer freihändig zu
fahren, da die äußeren Einflüsse (z.B.
Unebenheiten), also die Arbeit viel geringer
sein müssen, um das Rennrad aus der Richtung zu bringen. Das Hollandrad
(oder
ein Chopper, etc.) reagiert dabei viel gutmütiger.
Der Radstand ist für die Handlichkeit
und die Geradeauslaufeigenschaften auch von Bedeutung:
Beide Fahrwerke haben einen Lenkeinschlag von 45
Grad; das Fahrwerk mit dem großen Radstand fährt dabei aber
auf einer Kreisbahn. die größer ist, als bei dem kleinen Radstand.
Ein langer Radstand ist damit natürlich für eine große
Handlichkeit nicht geeignet, da man viel größere Lenkeinschläge
braucht, und damit das Rückstellmoment (durch
den Nachlauf) größer ist. Für
die Geradeauslaufeigenschaften ist ein langer Radstand natürlich nur
von Vorteil, da (ungewollte) Lenkbewegungen
sich nicht so stark bemerkbar machen. (deswegen
wird bei den Sportlern der neuesten Generation die Getriebewellen übereinander
angeordnet; das ergibt ein kürzeres Motorgehäuse, und kann damit
einen kürzeren Radstand erreichen:-) (,oder eine längere Schwinge,
das hat aber noch einen anderen Grund. ) )
Der Lenkkopfwinkel hat auf die Fahreigenschaften
den wohl bedeutendsten Einfluß. Er bestimmt die Drehachse um die
wir bei Kurvenfahrt kippen:
Auch das kann man besonders beim Schlangenlinien
fahren gut beobachten: Beim Hollandrad (Chopper)
mit dem flachen Lenkkopfwinkel "rutscht" das Vorderrad bedeutend stärker
unter uns weg als beim Rennrad (Sportler).
Die Drehachse geht dabei im rechten Winkel (90
Grad) durch die Lenkachse und durchstößt
den Reifenaufstandspunkt des Hinterrades. Je steiler dabei der Lenkkopfwinkel
ist, desto flacher und tiefer verläuft dann natürlich die Drehachse.
Was hat das aber mit dem Fahrverhalten zu tun?
Je weiter die einzelnen Motorradteile (also
Masse) von dieser Achse weg sind, desto weiter
werden sie bei der Einlenkung in eine Kurve aus ihrer "Ruhelage" gebracht.
(Die
blaue Hintergrundlinie im rechten Bild ist die "Ruhelage"; und von der
entfernt sich der Vorderreifen am meisten.)
Erinnern wir uns an den Nachlauf: Je größer
die Wege sind (Entfernung aus der Ruhelage) je mehr Arbeit muß verrichtet
werden bzw. je schwerer und träger reagiert unser Fahrwerk.
Es kommt aber noch bunter: Das am schnellsten
(und auch mit das schwerste) drehende Bauteil in unseren Motorrädern
ist die Kurbelwelle, und physikalisch ist sie nichts anderes als ein Kreisel.
Versucht mal einen schnell drehenden Kreisel
aus seiner Bahn zu kippen; garnicht so einfach! Genau das machen wir aber
jedes mal, wenn wir in eine Kurve einlenken. Um dabei die Kräfte so
gering wie möglich zu halten sind die Motoren (fast) alle so eingebaut,
das die Kurbelwelle genau auf der Drehachse liegt:
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Dieser "Stinker"
ist ein
Paradebeispiel
dafür, wie ein
Motor in einem
Fahrwerk zu
Sitzen hat. |
Wieder ein kleiner Test: Fahrt mit eurem Motorrad
mit hohen Drehzahlen eine stark abfallende kurvige Straße hinunter.
Danach die gleiche Straße mit stehendem Motor herunterrollen. Das
Motorrad wird sich ohne Motorkraft bedeutend leichter (oder kippeliger)
um die Kurven dirigieren lassen :-)
Auch als Warnung für die Choppergilde:
Wer sich eine sog. gereckte Gabelbrücke einbaut, baut damit auch gleichzeitig
die
Drehachse um: Sie geht dann nicht mehr durch
die Kurbelwelle, sondern durch den Tank. Jedenfalls wird das Motorrad damit
zum "störrischen Esel".
Den Sportlern unter uns ergeht es aber
auch (fast) nicht besser: solche modischen Dinge wie Auspuffanlagen direkt
unter dem Heck ala "916" oder "MV" sehen zwar schick aus, gehören
Fahrdynamisch aber ca. einen halben Meter weiter nach unten.
Genug erst mal mit der Geometrie; stellen wir
doch mal die Wichtigste Frage überhaupt:
Warum kippen wir mit einem einspurigen Fahrzeug
eigentlich nicht einfach um?
weiter
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