• Startseite
• Inhalt
• Index
• Literaturverzeichnis

Wankachse

Im Rahmen einer Diplomarbeit untersuchte Uwe Beinhauer das Wankverhalten von Gespannen. Er kam zu dem Ergebnis, dass man durch geschickte konstruktive Maßnahmen die Neigung eines Gespannes in der Kurve minimieren kann. Der Beiwagen bleibt in Rechtskurven länger unten, die Kippneigung in Linkskurven wird reduziert. Nachfolgender Auszug aus der Diplomarbeit erschien in MG 115.

Fahrsicherheit

Motorradgespanne haben im Verhältnis zur Spurbreite einen sehr hohen Schwerpunkt. Deshalb besteht in Kurven durch die Fliehkraft die Gefahr des Umkippens und des Überschlags. Wie also kann der Beiwagen in Rechtskurven länger unten bleiben, und wie kann man in Linkskurven die Gefahr des Überschlags reduzieren? Uwe Beinhauer hat einen technisch interessanten Lösungsvorschlag.

Querstabilisator haben ihre Grenzen. Auch die Spur sollte nicht beliebig verbreitert werden.

Die Wankachse (Wa) befindet sich auf Fahrbahnhöhe. Im Schwerpunkt (SP) greifen die Fliehkraft horizontal nach links und die Gewichtskraft senkrecht nach unten an. Sobald die Resultierende aus beiden Kräften links vom linken Aufstandspunkt der Motorradreifen (Kippachse Rechtskurve) die Fahrbahn berührt, kippt das Gespann nach links.

Wankachse

Jedes zweispurige Fahrzeug hat eine sogenannte Wankachse, um die es sich in Kurven neigt. Eine von vorn nach hinten ansteigende Wankachse Wa kann die Fahreigenschaften in Kurven verbessern. Bei Motorradgespannen ist es außerdem wünschenswert, in Linkskurven eine nach unten gerichtete Reaktionskraft c zu erzeugen.

Abb. oben: Diese Konstruktion hebt die Wankachse über die Fahrbahnebene (siehe Text). Die Fliehkraft kann sich nur über den reduzierten Hebelweg SP-Wa auswirken, während die Gewichtskraft unvermindert wirkt. Der Beiwagen bleibt bei gleicher Kurvengeschwindigkeit am Boden.

Rechtskurve

In einer Rechtskurve wirkt die Fliehkaft f nach links. Bei einem klassischen Motorrad mit Beiwagen liegt das Wankzentrum W, durch das die Wankachse verläuft, in Höhe der Fahrbahn. Dadurch ist der Abstand d zwischen dem Wankzentrum W und dem Schwerpunkt SP des Fahrzeugs sehr groß. An diesem langen Hebelarm kann die Fliehkraft f angreifen und so das Seitenwagenrad von der Fahrbahn abheben. Aufgabe ist es also, eine Lösung zu finden, welche die Distanz d zwischen Fahrzeugschwerpunkt SP und Wankzentrum W verkürzt und das Wankzentrum anhebt.

Legt man die Drehachse der Hinterradschwinge so, dass sie nach rechts hinten verläuft, so schneidet diese Drehachse an einem Punkt X die Drehachse des Hinterrades. Von diesem Punkt X aus lässt sich eine Verbindungslinie zur Aufstandsfläche des Hinterrades ziehen.

Gestaltet man die Radaufhängung auf der gegenüber liegenden Seite, also die Schwinge des Beiwagenrades, spiegelbildlich, so schneiden sich die beiden Verbindungslinien zwischen den Punkten X und den Radaufstandsflächen an einem Punkt W. An diesem Punkt W befindet sich das Wankzentrum, um das sich das Fahrzeug in der Kurve neigt.

Da das Wankzentrum W näher (Distanz d) am Schwerpunkt SP des Motorradgespanns liegt, ist der Hebelarm, an dem die Fliehkraft angreifen kann, viel kleiner. So bleibt das Beiwagenrad in Rechtskurven länger am Boden.

Abb. oben: Es gelten die gleichen Gesetzmäßigkeiten wie bei den Vorstehenden Abbildungen. Die Kippachse wird durch die rechten Ränder der Radaufstandspunkte von Vorder- und Beiwagenrad gebildet.

Linkskurve

In Linkskurven kann für Motorräder mit Beiwagen eine sehr gefährliche Situation entstehen. Die Fliehkraft f wirkt nach rechts und kann das Hinterrad des Motorrades anheben. Dabei neigt sich das Fahrzeug um die Kippachse k, die durch die Radaufstandsfläche von Seiten-und Vorderrad verläuft. Diese Situation ist für den Fahrer kaum beherrschbar. Eine angehobene Wankachse verringert auch in Linkskurven den Hebelarm, an welchem die Fliehkraft angreifen kann. Ginge es nur um die angehobene Wankachse, würde es ausreichen, die beiden Radaufhängungen von Hinterrad und Seitenrad mit schrägliegenden Drehachsen zu gestalten. Um das Fahrverhalten in Linkskurven zu verbessern, ist es jedoch angebracht, die Radaufhängung des Seitenrades anders zu gestalten.

In einer Linkskurve wirkt die Fliehkraft f nach rechts. An der Aufstandsfläche des Reifens entsteht die Reaktionskraft a, die nach links wirkt. Als Reaktion auf das Gewicht des Fahrzeuges entsteht die Reaktionskraft b. Die Resultierende r wirkt auf die Lagerung des Federbeines Y.

Diese Federbeinlagerung Y und die Achse des Seitenrades liegen deutlich höher (h) als die Lagerung des Querlenkers.

Da die Lagerung Y des Federbeines höher (h) liegt als die Lagerung S des Querlenkers, wirkt die Reaktionskraft z abwärts gerichtet auf die Lagerung S des Querlenkers. Dabei entsteht eine abwärts gerichtete Reaktionskraft c, welche die Querlenkerlagerung nach unten drückt.

Durch geschicktes Anordnen des Querlenkers zur Hinterradschwinge mit schräg liegender Drehachse der Schwingenlager ist es möglich, die Wankachse durch die Lagerung des Querlenkers verlaufen zu lassen. Die hochgelegte Wankachse verkürzt den Hebelarm, an dem die Fliehkraft in Kurven angreift.

In Linkskurven entsteht zusätzlich eine abwärts gerichtete Reaktionskraft auf die links liegende Lagerung des Querlenkers, welche die linke Fahrzeugseite hinunter drückt.

Uwe Beinhauer

Maßnahmen um in Rechtskurven länger Bodenkontakt zu halten und in Linkskurven die Gefahr des Überschlags zu reduzieren

• Schwerpunkt absenken

• Schwerpunkt seitlich verlagern

• Schwerpunkt nach hinten verlagern

• Reifenbreite vergrößern

• Reifen mit möglichst geringem Höhen-Breitenverhältnis verwenden

• Reifen mit einer höheren bauartbedingten Seitensteifigkeit wählen

• Luftdruck in den Reifen erhöhen

• Federwege reduzieren

• Stärkere Federn einbauen

• Progressives Federungssystem wählen

• Geeigneten Stabilisator zwischen Hinterrad und Beiwagenrad einbauen

• Spurweite vergrößern

• Vorlauf vergrößern

• Radstand vergrößern

• Wankachse konstruktiv höher legen.

von Walter Lefèvre