Lexikon IV

Fahrwerkstechnik: Der Lenkkopf

 Darstellung Lenkkopfwinkel, Nachlauf und Radstand

Den größten Einfluß auf das Handling eines Motorrades hat der Lenkkopfwinkel. Denn je kleiner der Lenkkopf- winkel ist, desto größer ist der Radstand und umgekehrt. Ebenfalls durch den Lenkkopf- winkel wird der Nachlauf beeinflußt welcher maßgeblich das Kurvenhandling eines Zweirades bestimmt. Der Nachlauf ergibt sich, wenn man die Lenkachse (nicht zu verwechseln mit der Gabelachse) soweit verlängert bis sie auf die Fahrbahnoberfläche trifft und gleichzeitig die Vorderradachse  senkrecht nach unten ebenfalls bis zur Fahrbahnoberfläche auslotet.

Der Abstand zwischchen diesen beiden Punkten ist der Nachlauf. Daraus, das die Lenkachse die Fahrbahn vor der Vorderachse durchstößt ergibt sich die Tatsache,  das das Vorderrad von der Gabel gezogen wird. Da ein gezogenes Rad  ständig das Bestreben  hat zurück in Geradeausstellung zu gehen, liegt es sehr ruhig auf der Fahrbahn, weshalb man mit einem Zweirad ja auch freihändig fahren kann. Motorräder mit sehr geringen Nachlauf reagieren “sofort” (auf Lenkbewegungen) und sind sehr wendig so daß sie fast von allein in die Kurve fallen, haben andererseits aber auch einen schlechten Geradeauslauf und sind bei hohen Geschwindigkeiten und unebener Fahrbahn  recht instabil. Ein großer Nachlauf bringt Ruhe ins Fahrwerk, verleiht dem Motorrad einen guten Geradeauslauf und macht es unempfindlicher gegen Fahrbahnunebenheiten. Allerdings läßt es sich schwerer einlenken und benötigt einen großen Wendekreis.


 Radstand: Beide Räder 45° eingeschlagen

Auch der Radstand (siehe Bild links) spielt  für das Handling eines Zweirads eine große Rolle.So haben Motorräder mit kurzem Radstand einen kleinen Wendekreis und lassen sich mit geringen Kraftaufwand einlenken. Will man dagegen mit einem  Motorrad mit langem Radstand den gleichen Kurvenradius wie mit kurzen Radstand fahren, so muß der Lenker wesentlich weiter eingeschlagen werden, was  einen höheren Kraftaufwand erfordert, da das durch den Nachlauf erzeugte Rückstellmoment wesentlich größer ist.


Lenkkopf-5Ein weiterer entscheidender Aspekt, der durch den Lenkkopfwinkel bestimmt wird ist die Drehachse um die das Motorrad bei Kurvenfahrt kippt. Die Drehachse wird ermittelt, in dem man von der Lenkachse eine Linie im Winkel von 90° Grad zum Reifenaufstandspunkt des Hinterrades zieht. (Bild links ). Je größer (steiler)der Lenkkopfwinkel ist, umso tiefer verläuft die Drehachse und umgekehrt. Da alle Motor und Fahrwerksteile inclusive des Fahrers, dem Massenträgheitsgesetz unterliegen, wird es daher  beim Einlenken in die Kurve ungleich schwerer diese aus ihrer Ruhelage zu bringen je weiter entfernt sie sich von der Drehachse befinden. Das heißt, der Fahrer muß nicht nur eine größere Kraft aufbringen um das Motorrad umzulegen, sondern das Fahrwerk reagiert auch träger und schwerfälliger. Da natürlich nicht alle Teile nach unten versetzt werden können, versuchen die Konstrukteure wenigstens das schwerste Teil, nämlich den Motor so nah wie möglich im Bereich der Drehachse zu plazieren. Außerdem wirkt die sich schnell drehende Kurbelwelle wie ein Kreisel, der nur schwer aus seiner Bahn zu kippen ist, weshalb bei einem optimal platzierten Motor die Drehachse genau durch den Bereich der Kurbelwelle verläuft.  Über die Funktion eines Kreisels habe ich schon an anderer Stelle berichtet. (siehe Kreisel). 

Abschließend kann gesagt werden, das die Wahl des richtigen Lenkkopfwinkels immer einen Kompromiß zwischen guten Handling und ruhigen Geradeauslauf darstellt. Nicht umsonst besaßen Bahnmaschinen früherer Jahre häufig einen über Rändelschraube verstellbaren Lenkkopf (Bild rechts) um damit den Nachlauf und damit das Einlenkverhalten und den stabilen Geradeauslauf auf die Verhältnisse der jeweiligen Bahn anzupassen. Der Nachlauf bei modernen Gespannen und Langbahn- Solomotorrädern ist heute sehr gering ja fast bei “Null”. Der Lenkkopfwinkel bei Speedway- und Langbahnmaschinen liegt meistens Zwischen 75° und 85° Grad, während Gespanne und Eisspeedwaymaschinen einen Lenkkopfwinkel zwischen 60° und 70° Grad haben. Gemessen wird dabei immer von der 0° Linie aus.

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Monoshock-Hinterradfederung

Die Federung hat die Aufgabe, die Reifen immer mit dem Fahrbahnuntergrund in Berührung bleiben zu lassen, weil man nur dann ein Bike beschleunigen, verzögern und steuern kann. Speedwaybikes besitzen eine starre Hinterradaufhängung, weil hier die Bahnen relativ eben sind, die Geschwindigkeit nicht so hoch und das Bike beim Driften besser zu kontrollieren ist.

 WieJa-Speedwayrahmen mit starrer Hinterrad- aufhängung

 Wie-Ja-Langbahnrahmen mit    Anlenkpunkt für Monoshock- Federbein


Auch Eisspeedwaybikes hatten bis Ende der 80er Jahre eine starre Hinterradaufhängung, doch erkannte man hier als erstes die Vorteile eines Monoshock gefederten Hinterrades. War es doch dadurch plötzlich möglich auch bei schlechter werdenden Eis, die Kurven extrem innen zu durchfahren. Ex-Weltmeister Jarmo Hirvasoja, der stets mit viel Schwung extrem außen fahrend seine Gegner überholte, wäre mit dieser Fahrweise heute chancenlos.

 Ungefederte Eisspeedwaymaschine von Ex- Welt- meister Sergeij Kasakow von 1985

 Erstes gefedertes Eisbike, gebaut von R.Thijs, gefahren von Ex- Weltmeister Sergeij Ivanow


Langbahn- Motorräder besitzen schon seit je her eine Hinterradfederung, die lange Zeit aus einer  Rundrohrschwinge bestand, die sich mit zwei Federbeinen am Rahmenheck abstützte. Unterschiede gab es nur in der Einbaulage und in den Anlenkpunkten der Stoßdämpfer.
Die Wende kam aus dem Moto-Cross-Bereich, denn dort werden sehr lange Federwege mit möglichst progressiver Federkennung benötigt. Um dieses Ziel bei möglichst geringen bzw. variablen Einbauraum zu erreichen wurden Mono-Federbeine entwickelt. Eine Monoshock- Hinterrad-Aufhängung wird  über eine Strebe mit der Schwinge verbunden, damit die Federung am geeignetsten Platz eingebaut werden kann. 

Nu-Trak-Pro-4 Monoshock-   Hinterrad- aufhängung, wobei Pro-4 die vierfache Verstellmöglichkeit (1) des Umlenkhebels bezeichnet.

Von Harald Mößmer (HMT) entwickeltes Monoshock Federsystem bei dem sich das Federbein  unter dem Motor befindet.


Die Plazierung des Anlenkpunkts auf dem Aufhängungslenker und die Form des Lenkers selbst bestimmen, wieviel Hebelübersetzung von der Schwinge auf die Monoshock-Einheit wirkt. Der Aufhängungslenker ist eine kleine Komponente, dessen jeweils geeignete Konstruktionsweise enorm wichtig ist. Die Schwinge selbst muß so konstruiert sein, das sie sich nicht bei den in den Kurven auftretenden Seitenkräften verbiegt und noch genügend Raum für das Hinterrad bietet. Sogenannte Einarmschwingen wie sie im Crossbereich durchaus üblich sind und den Aus-und Einbau des Hinterrades wesentlich erleichtern würden, werden im Bahnsport bisher noch nicht verwendet.
Sinn und Zweck der relativ aufwendigen Konstruktionen mit ihren Umlenkhebeln, ist es eine Veränderung des Übersetzungsverhältnisses vom Schwingenarm zum Federbein während des Einfedervorgangs zu erreichen. Damit lässt sich dann ein sogenannter progressiver Federweg erreichen. Im Gegensatz zu einem Linearen Federweg, wo bei gleichen Einfederweg die Federkraft immer um den selben Betrag ansteigt, egal ob man sich am Anfang oder am Ende des Gesamtfederweges befindet,  reagiert eine Federung mit progressiver Federkennung im ersten Teil des Federweges sehr sensibel, auch auf kleine Fahrbahnunebenheiten. Je stärker das Rad jedoch einfedert desto härter wird die Feder und desto grösser auch die Federkraft. Sie wirkt bei starker Belastung also einem Durchschlagen der Federung wirkungsvoll entgegen.

Wirkungsweise eines progressiven Monoshockdämpfers anhand des HONDA- Pro-Link-Systems

Gab es am Anfang der Monofederbein-Entwicklung Federn mit progressiver Federkennung, wobei der Fahrer je nach Gewicht und Bahnbeschaffenheit die Vorspannung der Feder mit einem Hakenschlüssel einstellen konnte, so hat man das System inzwischen verfeinert und  zusätzlich mit einem Ausgleichbehälter versehen. Dieser ist in den meisten Fällen am Stoßdämpfer angegossen oder, wenn nicht genügend Platz vorhanden ist, am Rahmen angebracht und mittels Stahlflexschlauch mit dem Stoßdämpfer verbunden. In diesem befindet sich ein Kolben dessen eine Seite mit Stoßdämpferöl befüllt ist und auf der anderen Seite Stickstoff enthält. Durch die Trennung von Stoßdämpferöl und dem Stickstoff wird die Emulsionsbildung, also Schaumbildung von Öl und Stickstoff verhindert, wodurch eine gleichbleibende Dämpfung auch bei härtester Beanspruchung garantiert wird.


Oben ein Mono-Federbein mit ein- stellbarer Druck- und Zugstufe der Firma WHITE- POWER und darunter ein ebenfalls mit seperaten Kolben ausgerüstetes Federbein von ÖHLINS in der Maschine von Matthias  Kröger

Einige Modelle sind zusätzlich mit einem Temperaturausgleichsystem (TCS) ausgestattet, das dafür sorgt, das bei ansteigender Temperatur im Federbein ein automatischer Ausgleich erfolgt, damit der im Normalfall auftretende Verlust der Dämpfungswirkung verhindert wird. Mittels eines außen angebrachten Einstellrädchens kann die Druckstufe (also beim einfedern) von weich bis hart bis zu 7-fach verstellt, also auf jede Bahn individuell angepasst werden. Grundsätzlich sollte die Druckstufe so eingestellt werden, das der Federweg bei normaler statischer Belastung (der Weg den das Bike durch Eigen- und Fahrergewicht einfedert) 15 bis maximal 30% des Gesamtfederweges nicht überschreitet. Aber auch für die Zugstufe (ausfedern) gibt es eine bis zu 11-fach veränderbare Einstellmöglichkeit

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