Fahrassistenzsysteme für Motorräder

Fahrassistenzsysteme für Motorräder dienen in erster Linie der Fahrsicherheit durch unterstützende Maßnahmen hinsichtlich der Beherrschbarkeit einer Maschine. Hiervon profitieren ungeübte wie erfahrene Fahrer gleichermaßen. Ersterer werden vor Fahrfehlern bewahrt, während Letztere dieselben Techniken als fahrdynamische Ansätze nutzen können, die Leistungsabgabe eines Bikes zu perfektionieren und auf die Straße zu bringen.

Fahrassistenten bergen starke Sicherheitsvorteile, wo ein Fahrer vorher auf Erfahrung, Können oder Glück angewiesen war. Gänzlich verhindern lassen sich Unfälle, bspw. aufgrund von Gripverlust, hingegen nicht. Kein Kurven-ABS kann in Situationen helfend eingreifen, in denen Räder auch ohne Bremsung wegrutschen würden. Auf der anderen Seite: Ist man sich ihrer Limitierungen bewusst, sind stufenweise einstellbare Fahrassistenten ideal, um sich ohne größere Angstattacken an die persönlichen fahrtechnischen Maximalleistungen herantasten zu können.

Traktion ist simpel die Haftung  (engl. Grip ) der Reifen auf dem jeweiligen Untergrund. Letzterer kann logischerweise unterschiedlich ausfallen (Asphalt, Beton, Sand, Geröll, Matsch etc.), die Ausführungen hier sollen sich aber der Einfachheit halber auf asphaltierte Fahroberflächen beschränken.

Schlupf (oder engl. Slip) ist der natürliche Gegner der Haftung, der Gripverlust. Grob umrissen, sorgt die eine Kraft dafür, dass du auf der Straße bleibst, während die andere darauf aus ist, dich zu Fall zu bringen. Akkurater formuliert, bezeichnet der Schlupf die Abweichung der Geschwindigkeiten von Reifen (Umdrehungsgeschwindigkeit) und Fahrbahn (tatsächliche Fahrgeschwindigkeit), die miteinander über Reibung in Kontakt stehen. Gibst du beispielsweise Gas beim Anfahren, dreht sich das Rad ein Ticken schneller, als die tatsächliche Fahrgeschwindigkeit beträgt. Dieser Ticken ist der Schlupf.

Angegeben wird der Schlupf in Prozent. Beim Auskuppeln während der Fahrt rollt das Motorrad und die Umdrehungsgeschwindigkeit der Räder beträgt annähernd die tatsächliche Fahrgeschwindigkeit. Der Schlupf liegt in diesem Fall bei 0 %. Demgegenüber beträgt bei einem Burnout (Gas geben bei angezogener Handbremse) die tatsächliche Geschwindigkeit 0 km/h, während die Umdrehungsgeschwindigkeit des Hinterrads sehr hoch ist. Der Schlupf beträgt in diesem Fall 100 %. 

Als grobe Richtlinie für einen erstrebenswerten Schlupf gelten um die 20 %. Hier hat der Reifen die maximale Bodenhaftung, die er sowohl bei einer Gefahrenbremsung als auch beim Anfahren auf schlüpfrigen Fahrbahnoberflächen oder mit zu viel Gas verlieren kann. Bis zur Einführung verschiedener Technologien zur Schlupfregulierung, war es in weiten Teilen dem Fahrkönnen und der Fahrerfahrung geschuldet, ob Gripverluste auftraten bzw. dem Glück/Pech bzw. dem Zufall, wenn verschiedene Faktoren aufeinandertrafen (Regen, Eis etc.).  Seit Einführung von Fahrassistenten wie ABS (Antiblockiersystem) und ASR (Antriebsschlupfregelung) springen elektronische Schlupfregulierungen den Fahrern helfend zur Seite, beim ABS durch Bremsdruckreduzierung auf Vorder- und Hinterrad, beim ASR durch Antriebsreduzierung am Hinterrad.

Bei beiden Systemen messen Sensoren ständig die Raddrehzahlen, vergleichen sie miteinander und errechnen so den aktuellen Schlupf für jedes Rad zu jedem Zeitpunkt. Wird eine kritische Grenze erreicht (Blockieren beim Bremsen, Durchrutschen beim Anfahren), greift der jeweilige Assistent ein. Beim ABS bedeutet dies eine Reduzierung des Bremsdrucks, wenn der Schlupf hoch, sowie eine Steigerung des Bremsdrucks, wenn er wieder abgefallen ist. Dies ist der Regelbereich des ABS, den du als Fahrer als Stottern der Bremse wahrnimmst. Bei der ASR ist das Prinzip ganz ähnlich. Die Unterschiede liegen darin, dass durch die Traktionskontrolle zum einen nur das Hinterrad betroffen ist, und zum anderen in die Leistungsabgabe eingegriffen wird (weniger Antriebskraft, wenn der Schlupf ansteigt).

Gripverlust entsteht immer dann, wenn der Schlupf die Haftfähigkeit der Reifen auf dem jeweiligen Untergrund übersteigt, und kann sich jederzeit ereignen: bei rutschiger Fahrbahn (Regen, Schnee, nasse Blätter, Eis, Rollsplit, nasses Kopfsteinpflaster, Matsch etc.) und bei unangemessener Fahrweise (zu kalte Reifen, überalterte Reifen etc.) ebenso wie bei gewollt Slip provozierender Fahrweise (Ampelstart, Burnout, Offroadsport).

Ein Highsider kann als Folge eines ansteigenden Gripverlusts in Schräglage entstehen. Hierbei steigt der Schlupf beim Beschleunigen in Schräglage an und zwingt das Bike in eine stärkere Querlage zur Fahrbahn.

Verliert das Hinterrad in dieser Situation temporär die Haftung und rutscht seitlich weg (beispielsweise auf einer regennassen Fahrbahn), kann es passieren, dass durch die Querlage (und/oder erschrockenes Gaswegnehmen) genügend Last reduziert wird, so dass sich der Grip wieder aufbaut. Resultat: Das in Querlage rutschende Fahrzeug stellt sich urplötzlich quer zur Rutschrichtung auf und schleudert den Fahrer durch die Luft.

Bei Highsidern nutzen die diversen Traktionskontrollen oder ein MSC nur in gewissen Grenzen. Gänzlich verhindern können sie sie nicht.

Ein Lowsider ist im Vergleich zum Highsider ein weniger fataler Sturz, der über das Vorderrad passiert. Hierbei wird die Front in der Schräglage zu stark belastet, das Vorderrad klappt ein und das Bike fällt auf die Seite der Schräglage.

Im Vergleich zum Highsider bleibt es oft bei einer verhältnismäßig ‚harmlosen‘ Rutschpartie, dies gilt aber oft nur für Unfälle auf Rennstrecken mit Auslaufflächen. Im Alltag kommt es hingegen nicht nur darauf an, wie schnell man unterwegs war, sondern auch darauf, wie die Umgebung gestaltet ist (Bäume, Leitplanken, Gräben, Gegenverkehr, etc.).

Chattering ist die Bezeichnung für ein Grip-Problem, das im Zuge der Reifenentwicklung entstanden ist. Mit dem Bestreben, immer haftfähigere Gummis in immer steiferen Karkassen anzubieten, nahm und nimmt man in Kauf, dass (auch gerade dank des hohen Gripvermögens) ein Rad nicht mehr konstant wegrutscht, wenn die Haftfähigkeitsgrenze erreicht ist. Im Gegenteil rutscht der Reifen beim Chattering nicht mehr gleichmäßig über den (trockenen) Belag, sondern er geht in eine schwer zu kontrollierende pulsierende Bewegung über, springt sozusagen punktuell über die Fahrbahnoberfläche.

Wer beim Wort ‚Hopping‘ jetzt ans Hoppeln denkt, liegt gar nicht so verkehrt. Hopping entsteht, wenn beim Anbremsen frühzeitig in einen Gang heruntergeschaltet wird, der der aktuellen Geschwindigkeit nicht angemessen ist. Hierbei kommen zwei Dinge zum Tragen: Zum einen wird durch den Bremsvorgang das Hinterrad entlastet und verliert Traktion. Zum anderen liegt beim schnellen Auskuppeln in einen zu kleinen Gang abrupt die Drehzahl des Motors am Hinterrad an, das daraufhin durch die Motor-Bremswirkung einen erhöhten Schlupf erzeugt. Meist so hoch, dass das Hinterrad blockiert. Geschieht dies beispielsweise beim Anbremsen vor einer Kurve, sind durchaus ein paar dieser Hüpfer möglich – sofern der Fahrbelag trocken ist.

Abhilfe schaffen Anti-Hopping-Kupplungen, die bei Rennmotorrädern mittlerweile nahezu flächendeckend angetroffen werden. Sie trennen die Kraftübertragung nicht schlagartig sondern weich und erzeugen so einen gewissen internen Schlupf, der verhindert, dass die Kraft direkt aufs Hinterrad wirkt. Mit Anti-Hopping-Kupplungen sind schnelles Herunterschalten und Auskuppeln möglich, während das Bike ruhig, stabil und ohne Heckstempeln auf der Bremse liegt. Im normalen Straßenverkehr konnten sich Anti-Hopping-Kupplungen wegen der erhöhten Fahrsicherheit wenig überraschend insbesondere bei hubraumstarken Sportmotorrädern mit zwei Zylindern durchsetzen (da diese von Natur aus eine spürbar größere Motorbremse haben).

Back Slip Regulator (BSR): Die BSR-Technik wird von einigen Herstellern angewendet, um eine verbaute Anti-Hopping-Kupplung zu ergänzen. Sie begrenzt in kritischen Situationen das Motorbremsmoment.

Kürzlich von Honda auf der Mailänder EICMA-Motorradmesse vorgestellt, soll die E-Clutch die Betätigung der Kupplung überflüssig machen. Im Prinzip übernimmt die auf Quickshiftern, DCT-Doppelkupplungsgetrieben und halbautomatischen bzw. normalen Kupplungen basierende Technologie das Ein- und Auskuppeln komplett, Honda belässt bei seinen für 2024 geplanten ersten Modellen aber den Kupplungshebel an alter Stelle, um dem Fahrer die Möglichkeiten zu lassen, eigenständig anzufahren, anzuhalten und die Gänge zu wechseln. Die E-Clutch passt sich den jeweiligen Gegebenheiten dabei automatisch an, gesteuert wird sie über die Motorradelektronik, erlaubt dabei drei Stufen der Anpassung (Hard, Medium, Soft) und warnt via LED, wenn der Fahrer in einem unangepassten Gang fährt.

Antiblockiersysteme (ABS) gehörten zu den ersten elektronisch geregelten Fahrassistenten für Motorräder und entsprechen in ihrer Funktion im Wesentlichen denjenigen, die in Autos verbaut sind. Sie sind in der Europäischen Union seit 2016 gesetzlich vorgeschrieben.

Bei der Weiterentwicklung des Systems, dem Kurven-ABS, verwertet das Bike neben dem Schlupf der Räder auch die aktuelle Schräglage des Motorrads, die über Gyro-Sensoren vermittelt wird, und verringert unter Berücksichtigung der Seitenführungskraft den Bremsdruck bei einer Gefahrenlage.

Ermittelt wird die Grip-Abweichung über den Motor (Drehmoment), den Bremsen (ABS-Sensoren) oder über beide Komponenten gleichzeitig. Bekommt die Traktionskontrolle ihre Daten einzig über die Bremsen, ist dessen Funktionalität auf Anfahrsituationen begrenzt. Nur eine Traktionskontrolle, die (auch) über den Motor gesteuert wird, arbeitet unabhängig von der Geschwindigkeit.

Als unterstützende Traktionskontrolle soll Slide Control bzw. Stability Control dem Fahrer helfen, ein ausbrechendes Heck unter Kontrolle zu bringen. Meist ist sie in unterschiedlichen Stufen regelbar bzw. lässt sich zumindest ausschalten, um gewollte Drifts oder Powerslides ausführen zu können.

Jede Traktionskontrolle ist nur so gut, wie FahrerIn und Bike es zulassen. Erstere (Piloten) benötigen allen technischen Hilfestellungen zum Trotz genügend Fahrgefühl und antrainierte Erfahrung, Letztere (Bikes) ein gut abgestimmtes Fahrwerk. Die Traktionskontrolle ist dann das Sahnehäubchen, ein ‚Little Helper‘, der (meist in verschiedenen, individuell bestimmbaren Ausprägungsstufen) unauffällig im Hintergrund auf seinen Einsatz wartet und ansonsten dazu dient, dass sich die Piloten ohne Angst an ihre persönlichen Limits herantasten können.

Die von Bosch entwickelte Motorrad-Stabilitätskontrolle (MSC) ist eine Weiterentwicklung des hauseigenen ABS-Verbundbremssystems, bei dem Hinter- und Vorderradbremse zusammengeschaltet sind und für beide Räder die bestmögliche Bremskraft ermittelt und angewendet wird, unabhängig davon, ob nur die Hand- oder Fußbremse betätigt wird.

Als eine Einheit aus Antiblockiersystem und Traktionskontrolle stabilisiert MSC das Bike in kritischen Situationen beim Beschleunigen und Bremsen. Ein zusätzlicher Schräglagensensor öffnet das System obendrein für Kurvenfahrten, so dass auch starker Schräglagen abgedeckt sind. Hierfür greift es mehr als 100-mal pro Sekunde die von den Sensoren gelieferten Informationen ab.

Laut Bosch erlaubt MSC sowohl die bestmögliche Verzögerung in Kurven als auch kontrolliertes Beschleunigen auf schwierigen Fahrbahnen, während die ebenfalls über Sensoren abgegriffenen Werte für Nickrate und Längsbeschleunigung ein abhebendes Hinter- oder Vorderrad erkennen.

Wheelie-Control sorgt dafür, dass das Vorderrad bei starkem Gasgeben und/oder ungünstiger Gewichtsverteilung nach hinten nicht über einen vorgegebenen Betrag vom Boden abheben kann. Erkennt das System eine Überschreitung, greift es in die Gasannahme ein und erlaubt nicht mehr, als für eine maximal effektive Anfahrt notwendig ist.

Launch-Control gehört zur Gruppe der Wheelie-Control-Fahrassistenten und sorgt für eine maximal mögliche Beschleunigung aus dem Stand heraus, ohne dass hierbei das Vorderrad den Bodenkontakt verliert, also eine Raddrehzahl anliegt, die das Bike mit optimalem Schlupfgrad beschleunigt. Hierbei handelt es sich in aller Regel um ein System, das sich auf eine Drehzahlbegrenzung während des Anfahrens beschränkt und sich dann automatisch bei Erreichen einer bestimmten Geschwindigkeit abschaltet. Bei teuren Ausführungen ist auch die Kupplung zusätzlich zu diversen Eingriffen in die Gemischaufbereitung in den Vorgang involviert.

Ist der Assistent aktiviert, kann der Pilot mit weit aufgerissenem Gas durchstarten (Rennstart), ohne einen Kontrollverlust befürchten zu müssen. Das Motordrehmoment wird automatisch in einen Bereich reduziert, der einen maximalen Vortrieb ermöglicht. Wird Vorderradabheben erkannt, verringert die Automatik für einen kurzen Moment die Drehzahl.

Ab einer bestimmten, einprogrammierten Geschwindigkeitsgrenze schaltet sich der Assistent ab, zumindest in den teureren Ausführungen auch beim Einlegen des dritten oder vierten Ganges, einer Schräglage über einem bestimmten Wert und beim Ausschalten des Motors oder der Zündung. (Das heißt, wer an diesen Bikes Launch-Control nutzen möchte, muss dies immer ausdrücklich einschalten. Der Grund liegt darin, dass die Kupplung sehr stark gefordert wird und zu viele Rennstarts nacheinander nachteilige Auswirkungen haben.)

Während beim Wheelie das Vorderrad überwacht wird und die Eingriffe in die Gasannahme dafür sorgen, dass das Vorderrad so gerade eben am Boden bleibt, liegt beim Stoppie der umgekehrte Fall vor. Hier hilft der Stoppie-Control-Assistent (bzw. Rear Lift Control) durch Regulierung des Bremsdrucks dafür, dass das Hinterrad beim starken Bremsen nicht abhebt.

Profitieren können von einer Abhebekontrolle Fahranfänger und Profis gleichermaßen. Während Ersteren die Gewöhnung an leistungsstarke Maschinen erleichtert wird, greifen Letztere im Rennsport bevorzugt und bewusst zu beiden Techniken und bringen sie zum Einsatz, um bei wechselnden Umgebungen (Kurven, Hügel) die größtmöglichen Beschleunigungs- und Bremswerte erreichen zu können.

Das Zusammenspiel von Traktionskontrollen, ABS, Motormappings und automatischer Fahrwerksanpassung mündet bei vielen Motorradmodellen in vom Fahrer auswählbaren Fahrmodi. Ein Beispiel ist die Einstellung ‚Sport‘, um die volle Motorleistung abzurufen und auf den Untergrund zu bringen (bspw. durch zurückhaltende Traktions- und Bremskontrollen und härterem Federungs- und Dämpfungsverhalten). Ein anderes Beispiel ist ‚Enduro‘, bei der Einstellungen greifen, die vorteilhaft im Gelände sind: Das eher störende ABS wird stark verzögert (vorne) oder gar komplett abgeschaltet (hinten), die Dämpfung reduziert und die Traktionskontrolle (sofern regelbar) soweit heruntergeregelt, dass Drifts möglich werden. Ebenfalls oft zu finden: ‚Regen‘, eine Voreinstellung, bei der ABS sowie Traktionskontrolle sensibler reagieren, während die Gasannahme sanfter ausgestaltet ist. 

Hinweis: Bei einigen Modellen sind extrem viele Kombinationsmöglichkeiten möglich, unterschiedliche Traktionskontrollen mit Abhebestoppern, ABS und weiteren Helfern zu realisieren – so viel, dass schnell der Überblick verloren geht. Erst recht, wenn die Einstellungen über Lenkerschalter vorzunehmen sind. Eine Smartphone-Anbindung mit Hersteller-spezifischer App bringt da eine enorme Erleichterung ins Spiel.

Mit Motormappings sind jene Einstellmöglichkeiten gemeint, die über die Einspritzung direkten Einfluss auf die Gasannahme haben. So regelt die Steuerung bei Regen beispielsweise die Leistung herunter, damit das Bike auf nasser Fahrbahn verhaltener beschleunigt, während bei trockener Umgebung alles auf die Straße gebracht wird, was der Motor hergibt – möglicherweise gezügelt durch andere Fahrassistenten, aber immerhin theoretisch.

Der  Power-Commander von DynoJet ist ein elektronisches Add-on zur Leistungsbeeinflussung. Hierbei handelt es sich um ein Modul samt eigenem kleinen Kabelbaum, das zwischen Einspritzung und ECU verbaut wird und über das sich die Einspritzwerte verändern lassen (Mapping).

Zu diesem Zweck bringt das Gerät eine Sammlung fertiger Kennfelder (sogenannte Maps) mit, beispielsweise für alle gängigen Auspuffanlagen oder zur Abstimmung der Gemisch-Elektronik bei Nachrüst-Traktionskontrollen. Die jeweils passende Map wird vom Anbieter vor dem Versand aufgespielt. Fehlen ihm die Grundlagen für ein Bike oder Zubehör-Bauteil müssen die passenden Werte vom Kunden ermittelt werden, idealerweise auf einem Prüfstand.

Großer Vorteil des Elektro-Add-on: Das neue Mapping wird nicht permanent in der ECU abgelegt und die serienmäßigen Werte eines Bikes erlangen sofort mit Entfernung des Power-Commanders wieder Gültigkeit. Großer Nachteil: Da das Add-on einen Eingriff in Abgasverhalten und Motorleistung darstellt, erlischt die Betriebserlaubnis bis zur erfolgreichen Abnahme durch eine Prüforganisation und eine Eintragung in die Fahrzeugpapiere.

Ride-by-Wire ist das moderne Äquivalent zum traditionellen Gaszug, alternative (meist Hersteller-spezifische) Bezeichnungen sind Eletronic Throttle Control (ETC), Drive by Wire (DBW) oder Throttle-by-Wire. Die Dosierung der Leistungsabgabe erfolgt hier statt über einen herkömmlichen Bowdenzug über ein Potenziometer, ähnlich einem Musikanlagen-Verstärker. Das Potenziometer sitzt im Gasgriff und meldet die Änderungswünsche der Fahrerin zunächst an die ECU, die wiederum die für den Gaswunsch nötigen Drosselklappenstellungen einleitet. Eine direkte Verbindung zu den Drosselklappen, wie beim Zugsystem, besteht nicht mehr.

Vorteil des Ride-by-Wires: Die Gasannahme kann einprogrammiert und starken Lastwechseln die Zähne gezogen werden. Damit ist das System auch gut geeignet, als Anfahrtshilfe für Motorräder mit sehr viel Leistung zu dienen. Die Verbindung beider Techniken ermöglicht es, die Drehmomententfaltung des Motors komplett vorprogrammiert und an die Fahrwerksgeometrie angepasst in der ECU zu hinterlegen.

Wo Motorradfahrer früher generell nur dann am Fahrverhalten ihrer Untersätze herumfummeln konnten, wenn sie sich mindestens mit einem Hakenschlüssel bewaffnen und gerne zig Kombinationen aus Federung/ Dämpfung/hinten/vorne ausprobieren, reicht heutzutage der Druck aufs Knöpfchen.

Vorausgesetzt, die Käuferin ist bereit, genügend Bares auszugeben, regelt dann Elektronik, wofür andere noch Klicks zählen müssen. Stellmotoren richten dabei Federvorspannung und Dämpfung automatisch neu aus, um das Federungsverhalten von Gabel und Federbein an unterschiedliche Beladungen und Untergründe anzupassen. Sogenannte ‚aktive Fahrwerke‘ benötigen hierfür nicht einmal mehr den Piloten und justieren das Ansprechverhalten des Federungssystems selbsttätig an Tempo und Fahrbahnoberfläche aus.

Weitere elektronische Fahr- oder zumindest unterstützende Sicherheitsassistenten sind:

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