Pendeln - Mormon Bikers

REPORT HIGHSPEED-PENDELN
Die Angst fährt mit
Von allen Formen der Fahrinstabilität bei Motorrädern ist
84 TOURENFAHRER 9/2006
Fotos: C.Güldenring, J. Meier
das Hochgeschwindigkeitspendeln die gefährlichste.
Was fahrphysikalisch passiert und was man dagegen tun
kann, lesen Sie hier.
A utobahn,
Tempo 170,
kein Verkehr. Ein
Quäntchen schneller
macht jetzt Freude, Fahrer und
Motor haben noch Reserven,
175, 180, dann ist auf einmal alles
anders. Kalt kriecht die
Angst den Rücken hoch, die
Gedanken überschlagen sich.
Der bis dato feste, spurstabile
Untersatz, das treue Motorrad,
fängt an zu wackeln, vollführt
völlig unbekannte Eigenbewegungen.
Der Bezugsrahmen, an
Die Eigendämpfung des
Schwingungssystems
Motorrad nimmt rapide ab
dem sich das Bewusstsein des
Fahrers immer festhalten konnte,
verändert sich, die Psyche
wird Höchstbelastungen ausgesetzt.
Alles am und im Motorrad
schwingt. Langsam,
schnell, einzeln, miteinander
oder gegeneinander. Das Gesamtsystem
Motorrad-Fahrer
ist im Zusammenspiel mit der
Fahrbahn schwingungsfähig.
Ursachen sind die Drehmöglichkeiten
des Vorderrades um
die Lenkachse und die lose
Koppelung zwischen Motorradreifen
und Fahrbahn.
Von allen Formen der Fahrinstabilität
bei Motorrädern ist
Pendeln die gefährlichste. Flattern
und Lenkerschlagen
(Kickback) können ebenfalls
unangenehm sein, werden aber
von modernen Fahrwerken oft
besser verkraftet.
Flattern bedeutet eine
Schwingung des Lenksystems
um die Lenkachse. Dabei
schwingen Vor-
derrad,Radführung, Lenker und
Anbauteile. Die
Schwingungsfrequenz
liegt etwa
zwischen fünf
und zehn Hertz. Die Flatterresonanz,
auch als »Shimmy-Effekt«
bezeichnet, tritt gerne
zwischen 40 und 80 km/h auf.
Dann stimmt die Raddrehfrequenz
des Vorderrades mit der
Eigenfrequenz des gesamten
Radaufhängungs- und Lenksystems
überein, und es genügt
nur eine Anregungsfrequenz,
zum Beispiel eine Radunwucht,
um den Shimmy-Effekt
auszulösen.
Die erste Honda Gold Wing kam 1977 und 1978 durch ihre Pendelneigung in
die Schlagzeilen. Mit lenkerfest montierter Verkleidung war sie gefährlich.
Pendelgranate Kawasaki KH 750 Mach III: Rahmen, Radführungselemente
und unterdimensionierte Schwingenlager kapitulierten vor der 2-Takt-Power.
Beim Lenkerschlagen finden
in schneller Folge wenige, sehr
große Lenkwinkelausschläge
statt. Voraussetzung ist ein Abheben
des Vorderrades von der
Fahrbahn und ein schräges
Wiederaufsetzen. Bodenwel-
Was ist Pendeln?
Das für die Fahrsicherheit gefährliche
Pendeln bezeichnet
eine komplexe Schwingungsform,
bei der das Fahrzeug-Vorderteil
(Lenker, Gabel, Vorderrad,
ggf. Verkleidung) und das Hinterteil
(Rahmen mit Antriebsstrang,
Hinterrad und Fahrer) eine gekoppelte
Schwingung ausführen.
Vom grundsätzlichen Ablauf dem
Slalom-Fahren durch eine Reihe
von Pylonen ähnlich, vollzieht das
Motorrad dabei eine ungewollte
Eine Gierbewegung
wird von einer Rollbewegung
überlagert
Schlingerbewegung um die
Hochachse (Gierbewegung), die
aufgrund der Kreiselkräfte der
Räder von einer Kippbewegung
um die Längsachse (Rollbewegung)
überlagert wird.
Die Frequenz des Pendelns
liegt mit zwei bis vier Schwingungen
pro Sekunde (Hertz) niedriger
als beim Flattern, allerdings tritt
das Phänomen erst bei höheren
len in Schräglage können das
Phänomen auslösen, das aus
Resonanzschwingungen zwischen
der Anregung, der Hubeigenfrequenz
des Vorderrades
und der Eigenfrequenz des
Lenksystems besteht.
Geschwindigkeiten auf (oberhalb
von 100 km/h, frühestens 50 km/h
unterhalb der Höchstgeschwindigkeit).
Das Wechselspiel von
Lenkeinschlag, Kippen und Wiederaufrichten
führt zu Überschwingungsvorgängen.
Diese
können vom mitschwingenden
Fahrer weiter verstärkt werden
und gefährliche Dimensionen annehmen,
wenn die Amplitude der
Pendel-Schwingung bei hoher
Geschwindigkeit immer größer
wird und außer
Kontrolle gerät.
Anfälligkeit
und Ursprung
der Pendelneigung
sind von
Motorrad zu Motorrad unterschiedlich.
Begünstigende Faktoren
allerdings sind eine geringe
Steifigkeit von Rahmen, Rädern
und Radführungen, ein hohes
Massenträgheitsmoment um die
Lenkachse (lenkerfeste Verkleidung
und Anbauteile, die das Gewicht
am Lenker erhöhen) sowie
ungünstige Reifeneigenschaften,
geringe Profiltiefe und falscher
Die ersten Versionen der XT 600 Z Ténéré pendelten schon ab 120 km/h. Vor
allem der schwingende Kotflügel leitete Unruhe ins hochbeinige Fahrwerk.
Shimmy und Flattern verdienen
eine eigene Geschichte.
Was uns aktuell beschäftigt, ist
das Hochgeschwindigkeitspendeln.
Ein Phänomen, das die
Geschichte des Motorrades von
Anfang an begleitet hat. Immer
Reifenluftdruck. Ausgeschlagene
Lager in Rädern, Lenkkopf und
Schwinge können die Stabilität
des Fahrzeuges nachhaltig verschlechtern
und so die Fahrinstabilität
einleiten oder erhöhen.
Auch Zuladungen beeinflussen
die Pendelneigung erheblich. Seitenkoffer
etwa wirken als Verstärker,
weil der Fahrtwind über die
am Heck montierten Koffer eine
Kraft in das Rahmenheck einleiten
kann und so zusätzlich destabilisierend
wirkt. Ein beladenes Topcase
macht viele ansonsten stabi-
wieder sind Piloten pendelnder
Maschinen gestürzt. Unvergessen
der Skandal, dem sich Honda
mit den ersten Gold-Wing-
Modellen (K0 bis K3) ausgesetzt
sah. Die Maschine begann
auch aufgrund von lenkerfest
le Motorräder zu Wackeleimern.
Durch den langen Hebelarm vom
Lenkkopf bis zum Fahrzeugheck
wirkt das hoch montierte Gewicht
besonders destabilisierend und
begünstigt den Schwingungsvorgang
enorm.
Anregungen für Pendelschwingungen
liegen in ungewollten
Lenkbewegungen, wie sie etwa
beim Überfahren von Spurrillen
auftreten können, und in aerodynamischen
Kräften durch Windböen,
Seitenwind oder Wirbelschleppen
von Lastkraftwagen.
Technische Gegenmaßnahmen
Fahrwerksseitig von enormer Bedeutung sind die Wahl der Reifen
und der vom Reifenhersteller angegebene Luftdruck. Reifentests
beurteilen die Pendelneigung auf »anfälligen« Motorradmodellen.
Auch die Abstimmung der Federelemente hat großen Einfluss auf die
Fahrstabilität. Straffe, möglichst progressive Gabelfedern können bei
manchen Modellen Wunder bewirken. Das gilt auch für eine Erhöhung
der Federvorspannung hinten. Korrekt eingestellte und arbeitende
Lager an Rädern, Schwinge und Lenkkopf sowie richtig angezogene
Speichen beeinflussen das Fahrverhalten nachhaltig. Vorsicht
ist bei der Beladung mit Gepäck geboten. Das vom Hersteller angegebene
Gewichtslimit beachten und bei empfindlichen Fahrzeugen
möglichst auf ein Topcase verzichten. Träger auf korrekte Verschraubung
und Koffer auf festen Sitz überprüfen. Einige Hersteller
setzen übrigens auf halbschwingend gelagerte Koffer.
9/2006 TOURENFAHRER 85

REPORT HIGHSPEED-PENDELN
montierten, nicht serienmäßigen
Verkleidungen derartig zu
pendeln, dass einige Fahrer zu
Tode kamen. Zweitakt-Kawasakis
der KH-Reihe, die mit
leistungsstarken Motoren,
dünn dimensionierten Rahmen
und billigsten Lagern in
Schwinge und Lenkkopf ausgerüstet
waren, fielen ebenfalls
durch extremes Highspeed-
Pendeln auf. Doch sie waren
nicht allein. Letztendlich
krankten viele Motorräder dieser
Zeit am Pendelphänomen,
und es lag oftmals an den oben
beschriebenen Fahrwerksschwächen
in Kombination mit
starken Motoren und im Vergleich
zu heute schlechten Federelementen
und Reifen.
Hochbeinige Einzylinder-
Enduros wie die Yamaha
Ténéré, bei denen sich kurzer
Radstand, hoher Schwerpunkt,
lange Federwege, hochliegende,
schwingungsbereite Kotflügel,
ein Störimpulse ins Fahrwerk
leitender, breiter Lenker, walkende
Enduro-Reifen, schwache
Rahmenhecks samt üppiger
Koffer oder Gepäcktaschen und
billige Lager zu einer pendelbereiten
Gesamtkombination vermischten,
gaben dem Phänomen
eine neue Dimension: Das Pendeln
konnte schon bei 120 km/h
beginnen, und wenn die Fahrer
nicht stürzten, brauchten sie oft
mehr als eine Fahrbahnbreite,
um die eiernden Wüstenschiffe
wieder einzufangen.
Heutzutage ist das Problem
deutlich entschärft. Die meisten
Motorradhersteller können
dank stabiler Rahmen, steifer
Radführungselemente, sensibel
ansprechender Federelemente,
moderner Reifen, hochwertiger
Lager und niedriger
Massenträgheitsmomente um
die Lenkachse das Pendelphänomen
sehr klein halten oder
völlig eliminieren. Zumindest
im Serienzustand.
Werden Gepäcksysteme
oder Verkleidungen zusätzlich
angebaut, sieht die Sache anders
aus. Hochgeschwindigkeitspendeln
wird durch eine
Verlagerung des Schwerpunktes
nach hinten und oben be-
86 TOURENFAHRER 9/2006
günstigt. Wer also Koffer und
Topcase beispielsweise an eine
Honda Transalp, Varadero, an
eine Suzuki DL 1000 V-Strom
oder auch eine KTM 990 Ad-
Zu weiche Reifenflanken
können für Fahrwerksunruhen
sorgen
venture baut, kann auch heute
noch im Highspeed-Bereich
unangenehmes Aufschaukeln
erleben. Außerdem: Wenn
handliche Motorräder mit hohem
Schwerpunkt, kurzem
Radstand und steilem Lenkkopf
wie die Buell Ulysses auf
TF-Messverfahren
Reifen mit weicher, zum Walken
neigender Karkasse laufen,
ist eine Pendelneigung vorprogrammiert.
Dabei hatte es
Dunlop gut gemeint und wollte
der XB 12 X ex-
traleichte Reifen
mit auf den Weg
geben.
Tatsache ist,
dass das Pendelphänomen
aus
vielen hochsensiblen, aufeinander
Einfluss nehmenden Parametern
besteht, die oft auch
nicht mit einem einzigen Patentrezept
abgestellt werden
können. Eine wesentliche Rolle
beim Pendeln spielt die mit
steigender Geschwindigkeit
fallende Eigendämpfung des
Schwingungssystems Motorrad.
Diese tendiert bei schweren,
schnellen Motorrädern gegen
null. Dann wirkt der
menschliche Körper als dämpfende
Masse. In der Regel hat
selbst ein Beifahrer, obwohl
das Vorderrad entlastet und der
Schwerpunkt nach hinten verlagert
wird, einen günstigen Einfluss
auf die Pendelneigung.
Was beim Pendeln fahrphysikalisch
genau passiert und
was man technisch dagegen tun
kann, lesen Sie auf Seite 85.
Maßnahmen, um das Pendeln
abklingen zu lassen, erläutern
wir im Kasten auf der rechten
Seite. MB/MK
Um die Bewegung des Test-
Fahrzeugs, hier eine Honda
Varadero, sichtbar zu machen,
verwendet der TOU-
RENFAHRER wie bei allen
Test-Prozeduren das Mess-
System von 2D-Datarecording(www.2d-datarecording.com).
In diesem Falle
haben wir ein Kreiselinstrument
(Gyroskop) am Lenker
befestigt und dessen Daten
zusammen mit einer GPSgestütztenGeschwindigkeitsmessungaufgezeichnet.
Sichtbar werden bei der
folgenden Auswertung die
gefahrene Geschwindigkeit
(blaue Kurve) und parallel
dazu die Bewegung der Vorderradführung
um die Lenkachse
in Form von Amplituden
(grüne Kurve). Die obere
Messung zeigt eine Solo-
Fahrt, die untere Messung
die gleiche Situation, jetzt
allerdings mit Koffern und
Topcase, jeweils bis ans
zulässige Limit beladen.
Hier erkennt man gut die zunehmendePendelschwingung
ab einer Geschwindigkeit
von etwa 170 Stundenkilometern.
Fahrinstabilität Pendeln: Das sagt die Industrie
BMW
Grundsätzlich handelt es sich beim Pendeln
um eine »Entartung« des normalen Stabilisierungsvorganges.
In
der Praxis sind Tourer
und Reise-Enduros
aus mehreren Gründen
stärker betroffen:
Ihre Verkleidung bietetStrömungseinflüssen
(z. B. Wirbelschleppen
) mehr Angriffsfläche.Außerdem
werden sie häu-
BMW-Pressesprecher
Jürgen
Stoffregen über
Maßnahmen von
BMW zur Vermeidung
von Fahrinstabilität
fig mit hoher Beladung
gefahren. Wenn
zum Beispiel durch
viel Gepäck im Heck
das Vorderrad stark
entlastet wird, kann
der Reifen eine aufkommendeSchwingung
weniger gut
dämpfen. Wesentli-
che Einflussfaktoren sind die Steifigkeit des
gesamten Fahrwerks und der Reifen, doch
auch Beladung bzw. Radlastverteilung spielen
eine Rolle. Die Zahl der konstruktiven Gegenmaßnahmen
ist vielfältig, am wichtigsten ist
ein steifes Fahrwerk, und zwar nicht nur hinsichtlich
des Rahmens, sondern auch der Radführungen
und der Räder. Um dies zu berechnen,
sind bei BMW Motorrad Simulationsprogramme
seit Jahren ein fester Bestandteil der
Fahrwerksauslegung und Entwicklung. Sie
ermöglichen eine effiziente Analyse und eine
Variation aller Parameter schon bei der Konzeption
und Erstauslegung des Fahrwerks. Damit
haben die ersten Prototypen bereits einen
sehr hohen Stand bezüglich der Fahrstabilität.
Sofortmaßnahmen auf dem Motorrad beim Pendeln
Was tun, wenn das Motorrad trotz aller Vorsichtsmaßnahmen
unruhig wird? Als
Erstes den kritischen Geschwindigkeitsbereich
verlassen. Dabei behutsam vom Gas gehen und
ausschließlich mit der Hinterradbremse verzögern.
In den meisten Fällen stabilisiert sich ein
Motorrad bei dieser Vorgehensweise spürbar.
Wilbers Products
Das Hochgeschwindigkeitspendeln hat verschiedene
Gründe, ist aber letztlich eine Kettenreaktion.
Wenn
der Auftrieb an der
Fahrzeugfront bei
schneller Fahrt entsprechend
hoch ist
und weiche Federn in
der Gabel arbeiten,
nimmt das Unheil oft
schon seinen Lauf.
Gerne spannt man
die soften Federn ex-
Benny Wilbers,
Fahrwerks-Papst
und Vertreiber
edler Federelemente,
zu fahrwerksseitigen
Antipendel-Tricks
trem vor, doch dadurch
wird das Motorrad
noch schneller
aus der Null-Stellung
ausgefedert.
Der so nach hinten
verlagerte Schwerpunkt
belastet das oft
zu weiche hintere Federbein,
was dann in
einer Bodenwelle auf Block gehen kann und
die Energieumwandlung dem Reifen überlässt.
Der ist damit überfordert, beginnt zu
walken und leitet die Schwingung in das Motorrad.
Wir empfehlen härtere Gabelfedern
mit wenig Vorspannung, die das schnelle
Ausfedern verhindern und zudem mehr Reserven
auf der Bremse bieten. Hinten sollte
ein einstellbares, längeres Federbein zum
Einsatz kommen, das zu schnelles Einfedern
unterbindet und mehr Gewicht auf das Vorderrad
bringt. Auch defekte Lenkkopflager
oder Lenkungsdämpfer sowie ein Hinterradreifen
mit zu geringer Traglast können
Pendeln auslösen. Genaue Analysen sollten
durch Fachleute erfolgen.
Entgegen der Logik den Lenker locker lassen.
Verkrampftes Festhalten am Lenker bewirkt eine
Übertragung der Bewegung auf den Fahrer.
Dieser kann als Resonanzkörper die Schwingung
sowohl begünstigen als auch dämpfen. Bei
beginnendem Pendeln hilft oft, eine Hand vom
Lenker zu nehmen und die andere locker auflie-
Continental
Pendeln ist eine Schwingungsform, bei der
praktisch der hintere Teil des Motorrades
um die Lenkachse
schwingt. Beeinflusst
wird Pendeln
von der Schwerpunkthöhe,
dem Radstand,
dem Nachlauf,
den Kreiselkräften
der Räder – also auch
der Fahrgeschwindigkeit
–, dem Massenträgheitsmoment
Wolfgang Zeyen,
Pressesprecher
Continental-Reifen,
zum Thema
Pendeln und den
Gedanken der Reifenhersteller
dazu
des Motorrades um
die Längsachse, das
sich z. B. durch hoch
angebrachtes Gepäck
ändern kann.
Selbstverständlich
spielt der Reifen in
einem Schwingungssystem
eine entscheidende
Rolle.
Unserer Erfahrung nach sind möglichst »stabile«
Hinterrad-Reifen (die möglichst wenig
»Instabilität« in das Gesamtsystem bringen)
geeignet, Pendeln weitestgehend zu unterdrücken.
Der Vorderrad-Reifen beeinflusst
die Pendelneigung kaum. Dennoch ist von
Mischbereifungen abzuraten. Bestimmte
Motorräder werden beinahe immer pendeln,
ganz gleich, welchen Reifen man für
sie konstruieren würde. Insbesondere bei
Maschinen mit hoher Zuladung ist es
schwierig, bei allen Beladungszuständen
die Fahrstabilität sicherzustellen. Man sollte
darauf achten, nicht mit zu geringem Luftdruck
oder eckig gefahrenen Reifen unterwegs
zu sein.
gen zu lassen. Geringe Pendelneigung kann bei
manchen Modellen auch durch Gewichtsverlagerung
des Fahrers zum Heck hin kompensiert
werden. Bei Sozius-Betrieb möglichst eng zusammen
und nach hinten rutschen. Eine Verlagerung
des Schwerpunktes zum Heck entlastet
das Vorderrad, der Nachlauf wird verlängert.
9/2006 TOURENFAHRER 87