Die Bundesanstalt fuer Strassenwesen hat das Fachgebiet Fahrzeugtechnik der Technischen Universitaet Darmstadt (fzd) damit beauftragt, die Bremsung des Motorradfahrers mit verschiedenen Kraftradbremssystemen zu untersuchen. Die Bremsung ist eines der am schwierigsten zu beherrschenden Motorradfahrmanoever. Dem Fahrer als Regler zweier unabhaengig voneinander bedienbarer Bremskreise wird die Regelaufgabe zusaetzlich erschwert durch die latente Sturzgefahr eines kreiselstabilisierten Einspurfahrzeugs. Hinzu kommen das unguenstige, die Gefahr eines Bremsueberschlags beguenstigende Verhaeltnis von Schwerpunkthoehe zu Radstand und die meist hohen Bremskraefte bereits bei niedrigen Bedienkraeften. Weitere fahrwerkabhaengige Parameter wie die Lage des Nickpols beeinflussen den zeitlichen Ablauf der Radlastverschiebung waehrend der fuer die Erzielung eines geringen Bremswegs besonders wichtigen Anfangsphase der Bremsung. Trotz dieser fuer den Fahrer als Regler unguenstigen Voraussetzungen hat sich am Grundkonzept der im groessten Teil der Motorradpopulation verbauten Standardbremse mit getrennter Bedienung von Vorderrad- und Hinterradbremse seit Beginn des letzten Jahrhunderts nichts geaendert. Aufgabe der vorliegenden Forschungsarbeit ist es, Anforderungen an Bremssysteme, mit denen der Motorradfahrer sichere Bremsungen mit kurzen Bremswegen reproduzierbar erreichen kann, zu formulieren. Dazu wurden Testpersonen Bremsaufgaben mit den fuenf verschiedenen Bremssystemen Standard- und Kombibremse jeweils mit und ohne Antiblockiersystem (ABS) sowie blockiergeschuetzte Kombibremse mit Einhebel-Bedienung gestellt und die erzielten Bremswege sowie Belastungs- und Beanspruchungsgroessen des Fahrers aufgezeichnet. Die Versuche zeigen folgende Ergebnisse: Die erzielten Bremswege sind mit ABS kuerzer als ohne, was vor allem auf die Unterschiede in der Anfangsphase einer Bremsung zurueckgefuehrt werden kann. Die waehrend dieser Anfangsphase verstreichende Zeit steigt bei Bremsungen ohne ABS ueberproportional mit der Ausgangsgeschwindigkeit. Dies gilt auch und vor allem fuer die Kurvenbremsung. Ein signifikanter Unterschied zwischen Standard- und Kombibremse konnte nicht festgestellt werden. Die Bedienung einer blockiergeschuetzten Kombinationsbremse mit nur einem Bremshebel zeigt keinerlei Nachteil gegenueber einer konventionellen Zweihebel-Bedienung. Bei Bremsungen ohne ABS stieg die als Beanspruchungsgroesse herangezogene Herzschlagfrequenz deutlich staerker an als bei Bremsungen mit ABS. Auch der Muskeltonus des Flexor Digitorum Superficialis, eine Belastungsgroesse, liegt wie auch andere Belastungsgroessen aufgrund der mit einer hoeheren mentalen Beanspruchung einhergehenden Muskelanspannung bei Bremsungen ohne ABS deutlich hoeher als bei Bremsungen mit ABS. Die waehrend des Versuchsbetriebs aufgetretenen Stuerze fanden erwartungsgemaess nur bei Bremsungen ohne ABS statt. Es koennen folgende Empfehlungen fuer zukuenftige Kraftradbremssysteme abgeleitet werden: ABS sollte bei Einspurfahrzeugen moeglichst flaechendeckend Verwendung finden; dabei kann es abschaltbar gestaltet werden. Beim Vorhandensein einer blockiergeschuetzten Kombibremse ist ein Bedienelement ausreichend; dies sollte der Handbremshebel sein. Eine Ueberschlagregelung blockiergeschuetzter Bremsen ist notwendig, bestehende Ueberschlagregelungen muessen verbessert werden. (A) Bericht zum Forschungsprojekt 82.120/1997 (ITRD-Nummer D707347) der Bundesanstalt fuer Strassenwesen. Titel in Englisch: Requirements applicable to future motorcycle brake systems for enhancing riding safety. English abstract: The Federal Highway Research Institute has commissioned the Automotive Engineering Faculty of Darmstadt Technical University (fzd) to investigate braking by the motorcyclist with various motorcycle brake systems. Braking is one of the most difficult-to-control motorcycle manoeuvres. The rider's task of controlling two independently operable brake circuits is made more difficult by the latent risk of crashing a gyro-stabilised, two-wheeled vehicle. Other aggravating factors are the unfavourable ratio of height of centre of gravity to wheelbase which favours the risk of overturning when braking and the generally high brake forces even when applying only slight forces to the operating controls. Other chassis-dependent parameters such as the position of the pitching point influence the time sequence of wheel load shift during the initial phase of braking, a phase which is particularly important as regards achieving a short stopping distance. The concept of the standard brake fitted on the majority of motorcycles, with separate operation of front-wheel brake and rear-wheel brake, has not changed since the start of the last century despite these unfavourable preconditions for the rider as the controlling factor. The task of this research project is to formulate requirements applicable to brake systems with which the motorcyclist can reproducibly achieve safe braking operations with short stopping distances. For this purpose, test persons were assigned braking tasks with the five different brake systems of standard and combined brake system with and without ABS in each case and ABS combined brake with single-lever operation, and the stopping distances achieved and loading and stress variables for the rider were recorded. The tests indicate the following results: the stopping distances achieved are shorter with ABS than they are without ABS, which can be attributed primarily to the differences in the initial phase of a braking operation. The time taken during this initial phase increases disproportionately in the case of braking operations without ABS as a function of initial velocity. This also and primarily applies to braking when cornering. It was not possible to establish any significant difference between standard brake and combined brake. Operation of a combined brake with ABS and with only one brake lever shows no disadvantage by comparison with a conventional two-lever brake control system. In the case of braking operations without ABS, the pulse rate which was used as the stress variable increased to a far greater extent than was the case with braking operations with ABS. The muscle tone of the Flexor Digitorum Superficialis tendon, a stress variable, is far higher owing to the muscular tension associated with a higher mental stress in the case of braking operations without ABS than it is in the case of braking operations with ABS, as are other stress variables. The crashes which occurred during the tests occurred only in the case of braking operations without ABS, as was anticipated. We can derive the following recommendations for future motorcycle brake systems: ABS should be used on all two-wheeled vehicles wherever possible. The ABS system may be designed as a defeatable system. One operating control suffices if an ABS combined brake system is fitted. This should be the handbrake control. An anti-overturning control for ABS brakes is required. Existing anti-overturning controls must be improved. The original report includes the test for determining riding experience as an annex. We have dispensed with including this annex in this present publication. Details of the test are available and can be inspected at the Federal Highway Research Institute. We have retained references to the annex in the wording of the report. The English abstract is also available at http://www.bast.de/htdocs/veroeffentlichung/kurzfass/f46.htm.
Abstract