Bremsweg bei Fahrrad und E-Bike

Bremsweg bei Fahrrad und E-BikeAus der Fahrschule wissen wir, wie wir den Bremsweg von unserem Fahrzeug berechnen oder abschätzen können. Und mancher von uns wird sich auch noch an die Faustformel erinnern, mit der man seinen Bremsweg und den Mindestabstand zum Vordermann ermittelt.

Doch wie sieht das beim Radfahren aus? Wie errechnet sich der Bremsweg bei Fahrrad und E-Bike? Von welchen Einflussgrößen ist der Bremsweg abhängig? Und warum ist der Anhalteweg immer länger als der Bremsweg? Ein Leitfaden zum Bremsweg bei Fahrrad und E Bike.

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Inhaltsübersicht

 

Das Bremsverhalten beim Fahrrad

Alle straßentauglichen Fahrräder besitzen zwei voneinander unabhängige Bremssysteme. Das schreibt der Gesetzgeber ja in der StVZO vor. Dabei wirkt die eine Bremse auf das Vorderrad und die andere auf das Hinterrad.

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Zwar gewährleistet dieses „redundante System“ größtmögliche Sicherheit gegen Ausfall, aber in ihrer Bremswirkung entfalten beide Bremsen eine unterschiedliche Charakteristik:

Betätigen wir nur die Vorderradbremse, dann erzeugt die Massenträgheit unter Einwirkung der Bremsverzögerung eine stärkere Anpresskraft zwischen Vorderrad-Reifen und Untergrund (dynamische Radlastverteilung). Dadurch erhöht sich der Reibungskoeffizient zwischen Vorderrad-Reifen und Untergrund. Der Bremsvorgang wird effektiver und die Bodenhaftung ist höher.

Gleichzeitig bewirken aber der relativ hoch liegende Massenschwerpunkt und die Massenträgheit, dass unser Hinterrad bei zu starker Bremsverzögerung abhebt und wir uns mit dem Fahrrad überschlagen, wenn der Massenschwerpunkt in Fahrtrichtung den Auflagepunkt des Vorderrad-Reifens überholt.

Betätigen wir dagegen nur die Hinterradbremse, dann erzeugt die Massenträgheit unter Einwirkung der Bremsverzögerung eine schwächere Anpresskraft zwischen Hinterrad-Reifen und Untergrund (dynamische Radlastverteilung). Dadurch reduziert sich der Reibungskoeffizient zwischen Hinterrad-Reifen und Untergrund. Die Bremsung ist nicht sehr effektiv, das Hinterrad blockiert schneller und wir können seitlich wegrutschen.

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Die Gefahrenbremsung beim Fahrrad

Obwohl beide Bremsen also sehr unterschiedliche Wirkungen entfalten, empfiehlt sich bei der Gefahrenbremsung dennoch die gleichzeitige Betätigung beider Bremsen. Wir müssen dabei aber zu jeder Zeit die Bremskraft der Vorderrad-Bremse so dosieren, dass ein Abheben des Hinterrades gerade noch verhindert wird.

Und je weiter wir uns dieser Grenze nähern, desto weniger stark dürfen wir die Hinterrad-Bremse betätigen. Denn die Folge wäre ein schneller blockierendes Hinterrad und ein unkontrolliertes Ausbrechen.

Wenn du beim Bremsen dann noch den Oberkörper weiter nach unten und auch nach hinten verlagerst, kannst du den Massenschwerpunkt in seiner Position ein Stück nach unten bzw. hinten verschieben. Dadurch reduzierst du das Abhebe-Risiko und erhältst mehr Anpressdruck auf dem Hinterrad-Reifen, hast also in Summe einen größeren Spielraum für mehr Bremsverzögerung.

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Doch wie berechnet man jetzt den Bremsweg beim Fahrrad und welche Einflussgrößen fließen in die Berechnung mit ein?

 

Bremsweg und Anhalteweg

Der Anhalteweg setzt sich zusammen aus dem Bremsweg und dem Weg, den wir noch zurücklegen, bis wir die Bremsung tatsächlich einleiten, also dem Reaktionsweg:

Anhalteweg = Bremsweg + Reaktionsweg

Bremsweg und Reaktionsweg berechnen wir im Folgenden:

 

Reaktionsweg berechnen

Der Reaktionsweg berechnet sich aus der Geschwindigkeit und der Reaktionszeit:

Reaktionsweg  =  Geschwindigkeit  ×  Reaktionszeit

Fahren wir beispielsweise mit 20 km/h Geschwindigkeit und benötigen 2 Sekunden Reaktionszeit, bis wir die Bremsung einleiten, dann legen wir in diesen 2 Sekunden 11,11 Meter Strecke zurück:

Geschwindigkeit  =  20 km/h  =  5,56 m/s
Reaktionszeit  =  2 s

Reaktionsweg  =  5,56 m/s  ×  2 s  =  11,11 m

Hätten wir schon nach einer Sekunde die Bremsung eingeleitet, kämen wir 5,56 Meter früher zum Stehen. Daraus lässt sich leicht ableiten, dass Reaktionsbereitschaft ein wichtiger Faktor zur Verkürzung von Anhaltewegen ist. Es lohnt sich also, in gefahrenträchtigen Situationen stets bremsbereit zu sein.

 

Bremsweg berechnen

Aus Weg-Zeit-Gesetz und Geschwindigkeit-Zeit-Gesetz ergibt sich die Formel zur Berechnung des Bremsweges:

Bremsweg = ½ × Geschwindigkeit ² / Bremsverzögerung

Um den Bremsweg zu errechnen, müssen wir also die Bremsverzögerung kennen:

 

• Die Bremsverzögerung beim Fahrrad

Wenn wir beim Radfahren bremsen, reduziert sich unsere Geschwindigkeit. Wir erfahren also eine negative Beschleunigung, auch Bremsverzögerung [m/s²] genannt.

Im Verbund zwischen Vorderrad- und Hinterrad-Bremse erzielt man die größtmögliche Bremsverzögerung, wenn beide Bremsen gleichzeitig genutzt werden und die Vorderrad-Bremse dabei gerade so stark betätigt wird, dass das Hinterrad noch nicht abhebt (siehe oben).

Die Neigung zum Abheben steigt dabei mit zunehmender Höhe des Massenschwerpunktes, der wiederum maßgeblich durch die Oberkörperhaltung beeinflusst wird. So liegt der Massenschwerpunkt bei einem Rennradfahrer mit tief gebeugtem Oberkörper niedriger als bei einem Radler mit aufrechter Körperhaltung auf einem Citybike.

Doch unabhängig davon erzielt man die maximale Bremsverzögerung nur mit einer gewissen Routine im Umgang mit Fahrrad und Bremstechnik. Die im Folgenden erwähnten Werte sind also lediglich von sehr routinierten Radfahrern zu erreichen. Beim Normal-Radler wird die Bremsverzögerung geringer ausfallen.

Die maximal mögliche Bremsverzögerung der verschiedenen Bremssysteme im Vergleich bei günstigsten Bedingungen, also Vollbremsung mit Stollenreifen auf trockenem Asphalt (gemessene Werte im Rahmen einer Studie):

 

Bremssystem Bremsverzögerung
Hydraulische Scheibenbremse 6,8 m/s²
V-Brake 6,0 m/s²
Hydraulische Felgenbremse 6,0 m/s²
Mechanische Scheibenbremse 5,9 m/s²
Cantileverbremse 4,9 m/s²
Seitenzugbremse 4,7 m/s²

 

• Weitere Einflussgrößen für die Bremsverzögerung:

  • Der Straßenbelag: Asphalt und Beton haben einen hohen Reibungskoeffizient (µ), Schotter und Lehmboden einen geringeren
  • Nässe: reduziert die oben erwähnte Bremsverzögerung um 10 – 15 %
  • Das Reifenprofil: Bei Straßenprofil ist die Bremsverzögerung um 0,6 m/s² geringer als bei Stollenprofil

Es gibt auch Einflussgrößen, die die oben erwähnte Bremsverzögerung noch erhöhen könnten, doch der relativ hoch liegende Massenschwerpunkt und die daraus resultierende Neigung zum Abheben bilden eben eine obere Grenze.

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• Bremsweg berechnen

Mit den Werten für die Bremsverzögerung (siehe Tabelle) können wir nun den Bremsweg berechnen. Nehmen wir an, wir bewegen uns mit einer Geschwindigkeit von 20 km/h auf einem Fahrrad mit V-Brake. Dann erreichen wir bei einer Vollbremsung unter günstigsten Bedingungen folgenden Bremsweg:

Bremsweg  =  ½ × Geschwindigkeit ² / Bremsverzögerung
Bremsweg  =  ½  ×  (5,56 m/s)²  /  6 m/s²
Bremsweg  =  2,6 m

 

• Anhalteweg berechnen

Der Anhalteweg für unser Beispiel (20 km/h, 2 Sekunden Reaktionszeit, perfekt eingestellte V-Brake, maximale Bremsverzögerung, ebene Strecke) errechnet sich dann wie folgt:

Anhalteweg  =  Bremsweg  +  Reaktionsweg
Anhalteweg  =   2,6 m  +  11,11 m
Anhalteweg  =  13,71 m

 

Theorie und Praxis beim Bremsen

Die richtige Interpretation der Berechnungsergebnisse ist mindestens genauso wichtig wie die Berechnung an sich:

  • Das größte Potenzial für eine Verkürzung des Anhalteweges liegt in der Reaktionszeit. Alleine die Verkürzung dieser Zeit um eine Sekunde bringt in unserem Beispiel 5,56 Meter weniger Anhalteweg.
  • Der erstaunlich kurze Bremsweg von 2,6 Metern lässt sich nur erreichen, wenn die Bremse in jeder Hinsicht perfekt eingestellt ist. Das betrifft beispielsweise bei einer V-Brake Vorspannung und Gängigkeit der Bowdenzüge, Einstellung der Bremsbeläge, passende Gummimischung im Bremsgummi und perfekte Ausrichtung der Bremsbeläge zur Felge.
  • Ein normaler Radfahrer wird mit hoher Wahrscheinlichkeit nicht die nötige Routine haben, um bei der Gefahrenbremsung kontrolliert bis an die Grenze zum Abheben alles auszureizen. Es werden also eher 3 oder 4 Meter Bremsweg sein.
  • Eine Gefahrenbremsung erzeugt einen sehr hohen Verschleiß am Reifenprofil. Es liegt also im Interesse des Fahrrad-Eigentümers, eine solche Notfall-Bremsung weitgehend zu vermeiden. Hier ist eine defensive und vorausschauende Fahrweise der Schlüssel zum Erfolg.

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Der Bremsweg bei Gefälle

Radelt man eine Gefällestrecke hinunter, wirkt die Hangabtriebs-Beschleunigung der aufgebrachten Bremsverzögerung entgegen. Die Hangabtriebs-Beschleunigung errechnet sich wie folgt:

Hangabtriebs-Beschleunigung  =  g   ×  sin α

g  =  9,81 m/s²  (Erdbeschleunigung)
α  =  Neigungswinkel der Gefällestrecke in °

Nehmen wir an, wir radeln eine Abfahrt mit 10% Gefälle hinunter, dann erfahren wir eine Hangabtriebs-Beschleunigung von 0,97 m/s²:

10 % Gefälle  =  5,71 °  =  α
sin 5,71 °  =  0,099

Hangabtriebs-Beschleunigung   =   9,81 m/s²  ×  0,099  =  0,97 m/s²

Die Bremsverzögerung in unserer Modell-Rechnung oben wäre also nicht 6 m/s², sondern nur 5,03 m/s², wenn wir auf einer Gefällestrecke mit 10 % Neigung Richtung Tal radeln. Und damit wäre der Bremsweg nicht 2,6 m sondern 3 m.

Fahren wir dagegen bergauf, summieren sich Bremsverzögerung und Hangabtriebs-Beschleunigung und wir erhalten einen Bremsweg von 2,2 m.

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Bremsen in der Kurve

Bei Kurvenfahrt erzeugt die Fliehkraft eine Querbeschleunigung. Damit wir in dieser Situation aber mit einem einspurigen Fahrzeug (Fahrrad oder E-Bike) nicht nach außen kippen, legen wir uns intuitiv in die Kurve und erzeugen damit eine Bodendruckkraft, die diese Fliehkraft ausgleicht. Je enger der Kurvenradius und je höher die Geschwindigkeit, desto stärker der Neigungswinkel.

Solange die Haftreibungskraft zwischen Reifen und Untergrund dabei immer noch größer ist als die aus der Fliehkraft resultierende Scherkraft, rutschen wir dabei auch nicht mit dem Reifen aus der Kurve.

Wenn wir aber in der Kurvenfahrt bremsen, beansprucht die eingeleitete Bremsverzögerung einen großen Anteil aus dieser Haftreibungskraft. Und damit verbleibt für den Kampf gegen die Fliehkraft nur noch ein geringer Anteil. Das bedeutet, die Schwelle zur Gleitreibung wird schneller überschritten und infolgedessen geraten wir schneller ins Rutschen.

Daher ist es empfehlenswert, in engeren Kurven nahezu ganz aufs Bremsen zu verzichten. Bei Untergründen mit deutlich geringerem Reibungskoeffizienten (z. B. bei Nässe oder Schotter) darfst du dich noch nicht einmal großartig in die Kurve legen.

 

 

Bremsen mit Zuladung

Zuladung auf dem Fahrrad bedeutet zusätzliches Gewicht. Und je nachdem, wo dieses zusätzliche Gewicht am Fahrrad platziert wird, nimmt es mehr oder weniger starken Einfluss auf das Bremsverhalten:

Radreise durch ArmenienZuladung in tief hängenden Fahrrad-Packtaschen bewirken einen tiefer liegenden Gesamt-Massenschwerpunkt, was die Neigung zum Abheben des Hinterrades reduziert und somit Spielraum für mehr Bremsverzögerung bietet.

Ist die gesamte Zuladung zudem ausschließlich in Hinterrad-Packtaschen deponiert, erhöht es die Haftreibungskraft zwischen Hinterrad und Untergrund, wodurch vor allem am Hinterrad mehr Bremsverzögerung zur Entfaltung kommen kann.

LastenradNoch sicherer ist in dieser Hinsicht so manches Lastenrad. Denn ein langer Radstand, der tiefe Massenschwerpunkt und eine Sitzposition im hinteren Bereich des Fahrzeugs bewirken in Summe höhere Sicherheit gegen das Abheben des Hinterrades.

Zuladung auf dem Gepäckträger oder im Rucksack auf dem Rücken des Fahrers bewirkt dagegen einen höher gelegenen Massenschwerpunkt und das erhöht die Neigung zum Abheben am Hinterrad.

Unabhängig von der Lage bewirkt Zuladung aber auch eine höhere kinetische Energie des Fahrzeugs, die beim Bremsen eben zu einem längeren Bremsweg führt. Solange die Höhe des Massenschwerpunktes durch die zusätzliche Masse aber nicht verändert wird, wirkt die erhöhte Haftreibung durch den zusätzlichen Anpressdruck und die dadurch ermöglichte höhere Bremsverzögerung einem längeren Bremsweg entgegen.

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Bremsen mit Anhänger

Fahrrad Anhänger Box - Alternativen zum LastenradEtwas anders sehen die Verhältnisse aus, wenn die gesamte Zuladung auf einem (ungebremsten) Fahrradanhänger transportiert wird. Denn hierbei erhöhen Anhänger und Zuladung die Gesamtmasse (und damit die kinetische Energie, die eben abgebremst werden muss), aber der Anpressdruck zwischen Fahrradreifen und Untergrund verändert sich nicht.

Somit kommt keine höhere Bremsverzögerung zur Entfaltung und die zusätzliche Masse verlängert folglich den Bremsweg.

Wenn jetzt beim Bremsen noch das Hinterrad abhebt, weil die Vorderrad-Bremse zu stark betätigt wurde, eskaliert die Situation: Der Anhänger überholt das bremsende Fahrrad oder schiebt das Fahrradheck in die Höhe. Spätestens ab jetzt ist eine kontrollierte Bremsung nicht mehr möglich und es droht Unfallgefahr.

Bei Fahrten mit Fahrradanhänger hältst du es also am besten wie bei nasser Fahrbahn: Defensiver Fahrstil, höchste Bremsbereitschaft und behutsamer Einsatz der Bremsen.

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Bremsen mit dem E-Bike

Pedelecs und E-Bikes sind durch Motor, Akku und eine robustere Bauweise schwerer als Fahrräder und werden durch die motorisierte Unterstützung in der Regel mit höherer Geschwindigkeit bewegt. Beides (höheres Gewicht und höhere Geschwindigkeit) verlängert den Bremsweg im Vergleich zum Fahrrad.

Demgegenüber bewirkt die zusätzliche Masse aber auch einen höheren Anpressdruck der Reifen auf dem Untergrund. Die Bremsen können also eine größere Bremsverzögerung entfalten, solange das Hinterrad nicht abhebt.

Weil am E-Bike in der Regel Scheibenbremsen verbaut werden, sind Bremsvorgänge selbst bei Nässe stets sehr effektiv. Du musst bei der Dosierung der Bremskraft aber sehr gefühlvoll vorgehen.

Und du kannst die Belastung der Speichen in deinen Laufrädern gering halten, wenn du es nie zur Gefahrenbremsung kommen lässt. Denn die maximale Bremsverzögerung einer Scheibenbremse (siehe Tabelle oben) in Verbindung mit der größeren E-Bike-Masse erzeugen eine enorme Belastung für das Speichengeflecht.

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Laufräder selber einspeichen

Läufräder selber zentrieren

Fahrradfelge austauschen

E-Bike leichter machen

E-Bike im Winter nutzen

 

 

 

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