Viergelenktechnik im Allgemeinen und die LSD-Federung im speziellen
Wie sollte die ideale CC-Hinterradfederung arbeiten?
Mittels einer speziellen Raderhebungs-Bahn des Hinterrades soll auf allen drei Kettenblättern die Federung gleichbleibend neutral arbeiten. Weder Kettenzugmomente noch Pedalrückschlagseffekte sollen störend spürbar sein soweit der Wunsch...wie steht es um die Realität?:
Bei CC-Viergelenkern beschreibt das Hinterrad einen elliptischen Bogen um das Tretlager.
Wobei anmerkend zu sagen ist, dass die Unterschiede der Raderhebungskurve im vergleich zu der kreisförmigen Bahn von Eingelenkern mit Drehpunkt 60mm über dem Tretlager sehr gering sind.
Falls es euch weiter interessiert habe ich zusammen mit einem Physikstudenten, ein Programm entwickelt um die Raderhebungskurve bei Paralellogrammen zu bestimmen (also nicht nur im nachhinein graphisch ). Die Bedeutung von Kopplungskurven, Momentanpolverläufen und die Ableitungsinterpretationen der Raderhebungskurve würde vielleicht den hiesigen Rahmen sprengen.
Dies alles soll nicht zu verwirrend klingen aber zwei simple Parameter begrenzen den Spielraum für die freie Gestaltung von Raderhebungskurven:
1.: Wenn sich der Abstand Tretlager und Hinterrad Nabe im Einfederungsverlauf zu deutlich voneinander entfernen(oder aufeinander zubewegen) tritt ein unangenehmer Pedalrückschlag (oder Vorschlag auf).
2.: Wenn der Kettenzugturm von einer rechtwinkligen Stellung zur Raderhebungsbahn abweicht(Mathematisch gesehen, ist es die Normale zu dem jeweiligen Kurvenpunkt), will die Kette den Hinterbau entsprechend einfedern oder ausfedern.
Daraus ergibt sich, dass die maßgebliche Beeinflussung der Hinterbaus-Funktion nur durch die Federbeincharakteristik und die Anlenkungscharakteristik des Federbeins positiv beeinflussen lässt.
So sind auch die unterschiedlichen Federbeincharakteristiken (Federkennlinie/Anlenkungsprogression/ Dämpfungseigenschaften) weitaus dominanter im Fahrbetrieb spürbar, als Feinheiten in der Raderhebungskurve.(gesetzt den Fall ,sie ist richtig konstruiert siehe oben )
Der Hauptvorteil aller Viergelenker ist, dass bei wirkungsvoller Positionierung des Horst-links( deutlich unterhalb vom Hinterachsniveau), der Drehpunkt des Hauptlagers im Vergleich zu den o.g. Eingelenkern um 20 mm abgesenkt werden kann (40mm über Tretlagerniveau), was eine steifere Anbindung der Kettenstreben an das Tretlager-Hauptgelenk ermöglicht. Gleichzeitig stützt sich ein Viergelenker mit dem Umlenkhebel am oberen Dreieckspunkt des Hauptrahmen ab, welches eine besonders gute und homogene Verwindungssteifigkeit entlang der Achse Steuerrohr - Ausfallenden erzeugt.
Nachteile der Viergelenk-Konstruktion sind der erhöhte Lageraufwand der vielen Drehpunkte, um eine leichte und spielfreie Bewegung zu ermöglichen.
LSD (Linear-Suspension-Design) im speziellen
Ein Standart DT-Swiss Dämpfer ist unterhalb der linken Sitzstrebe angebracht und stützt sich im Verhältnis 1:1,7 über einen am Rahmen drehbar befestigten Hebel am linken Ausfallende ab.
Damit ergibt sich ein Federweg von 85mm (bei dem verwendeten 190mm langen DT-Swiss Dämpfer mit 50mm Hub). Um dieses handelsübliches Federbein einzusetzen wird eine Stoßdämpferverlängerung verwendet. Dieser Knochen wird mit einer M15x1-Hohlschraube mit 60 N/m Anzugsmoment ausknicksicher verschraubt. Beide Stoßdämpferenden sind in Kugelgelenkaugen geführt. Durch die einseitige Anschraubung des Knochens ergibt sich ein Versatz von der Mittellinie des Stoßdämpfers zu der gedachten Linie von Kugelgelenkauge zu Kugelgelenkauge von max. 2,5mm. Diese Abweichung aus der Mittellinie ist nach den seit Sommer verlaufenden Fahrtestes und laut Aussage von DT-Swiss absolut unbedenklich. Die Positionierung des Dämpfers ist so ausgelegt, dass die Kolbenstange nach unten zeigt und somit der Abstreifer anlagernden Schmutz förderlicherweise nach unten abstreifen kann.
In Höhe des steinschlaggefährdeten Bereich des Reifens ist der massive aber schmale Verlängerungsknochen. Selbst bei enger Fersenführung ist ein berühren des Dämpferknochens vollkommen ausgeschlossen.
Meine Theorie zur idealen Federkennlinie für CC-Bikes
Das Übersetzungsverhältnis der LSD- Federung soll über den über den gesamten Hub gleich bleiben.
Diese Lineare Charakteristik wird größtenteils durch den 320mm langen LSD-Dämpfer ermöglicht. In Verbindung mit der für einen Luftdämpfer ebenfalls recht linearen Charakteristik des DT-Dämpfers, ergibt sich ein sehr linearer Gesamt-Federkennlinienverlauf des Hinterbaus.
Dies ist insbesondere für CC-Fahrer sehr wichtig , da im Bereich der statischen Gewichtsbelastung durch den aufsitzenden Fahrer (SAG-Bereich) die Kennlinie der Hinterradfederung bereits möglichst steil sein sollte um die Wippeffekte gering zu halten. Diese Wippeffekte werden zum größten Teil durch einen oszillierenden Schwerpunkt des Fahrers beim Treten hervorgerufen.
Dies ist zwar beim Fahren im Sitzen zumindest antriebs-kinematisch nicht von Nachteil, wird aber trotzdem als störend empfunden. Ein steiler Kennlinienverlauf (im Bereich des SAG`s) und eine passende Dämpfung im Bereich dieser Tret- Frequenz kann aber ein Wippen der Federung deutlich reduzieren. Eine Blockierung der Federung ist somit nicht wirklich notwendig. Lediglich starke Wiegetritt-Attacken provozieren deutlichere Hinterbaubewegungen, welche sich dann aber hauptsächlich in der ebenfalls stark wippenden Vorderradgabel störend bemerkbar machen. Dies ist damit zu begründen, dass bei einem Wiegetritt-Beschleunigen sehr viel Gewicht des Fahrers plötzlich auf dem Vorderrad lastet (50%) . Im Sitzen lastet lediglich 30% des Fahrergewichts auf dem Vorderrad. Bei einem Federweg von 85mm ist dieser Entlastungseffekt auf das Hinterrad so groß, dass sich meiner Meinung nach ein Blockieren nicht mehr rechtfertigt.
Trotzdem ist die Blockierung des Federbeins in einer Fahrsituation sinnvoll: bei steilen (Asphalt)-Auffahrten federt ein nicht-blockierter Hinterbau durch die zunehmende Gewichtsverteilung nach hinten stark ein. Die dadurch ungünstigere werdende Sitzwinkelgeometrie lässt Nachteile im anthropologischen (Koppelung von Mensch und Maschine) Wirkungsgrad erwarten.
Die Blockierung des DT-Dämpfers fördert somit eine angepasste Bergauffahr-Geometrie, da die Federung Vollständig aus dem SAG-Bereich ausfedert.
(nur zum Vergleich an dieser Stelle: das Brain bei den Epic Modellen von Specialized ist wegen einer unumgänglichen Bypass-Bohrung in der hydraulischen Druckstufen-Blockierung auch im blockierten Zustand bei statischer Last (SAG) eingefedert .)
Die von Manitou in Lizenz genommene SPV-Technik halte ich persönlich , abgesehen von der leider sehr aufwendigen Abstimmung, für sehr Zukunftsweisend. Da dieser Dämpfer in der Lage ist hochfrequente und kinetisch energiereiche Stößen von langsamen und nieder-kinetischen Schwingungen zu unterscheiden.
Meine eigene Zukunftsvision ist eine während der Fahrt beeinflussbaren Federkennlinie beider Federelemente(Gabel/Hinterbau) in Verbindung mit einer intelligenten, selbstregelnden und lernfähigen Dämpfung welche gesteuert und versorgt wird, unter Ausnutzung der durch den Dämpfer gewonnenen Schlagenergie.
Soweit meine Überlegungen für das ideale CC-Bike . Falle Ihr andere und zusätzliche Überlegungen habt wäre ich für Anregungen jederzeit sehr dankbar. Die Mountainbike-Szene lebt von unterschiedlichen Auffassungen und Vorstellungen wie ein Bike zu funktionieren hat und zu fahren ist die eigene Meinung ist immer nur ein Teil der ganzen Wahrheit.
Happy Trails
Lutz Scheffer
Wie sollte die ideale CC-Hinterradfederung arbeiten?
Mittels einer speziellen Raderhebungs-Bahn des Hinterrades soll auf allen drei Kettenblättern die Federung gleichbleibend neutral arbeiten. Weder Kettenzugmomente noch Pedalrückschlagseffekte sollen störend spürbar sein soweit der Wunsch...wie steht es um die Realität?:
Bei CC-Viergelenkern beschreibt das Hinterrad einen elliptischen Bogen um das Tretlager.
Wobei anmerkend zu sagen ist, dass die Unterschiede der Raderhebungskurve im vergleich zu der kreisförmigen Bahn von Eingelenkern mit Drehpunkt 60mm über dem Tretlager sehr gering sind.
Falls es euch weiter interessiert habe ich zusammen mit einem Physikstudenten, ein Programm entwickelt um die Raderhebungskurve bei Paralellogrammen zu bestimmen (also nicht nur im nachhinein graphisch ). Die Bedeutung von Kopplungskurven, Momentanpolverläufen und die Ableitungsinterpretationen der Raderhebungskurve würde vielleicht den hiesigen Rahmen sprengen.
Dies alles soll nicht zu verwirrend klingen aber zwei simple Parameter begrenzen den Spielraum für die freie Gestaltung von Raderhebungskurven:
1.: Wenn sich der Abstand Tretlager und Hinterrad Nabe im Einfederungsverlauf zu deutlich voneinander entfernen(oder aufeinander zubewegen) tritt ein unangenehmer Pedalrückschlag (oder Vorschlag auf).
2.: Wenn der Kettenzugturm von einer rechtwinkligen Stellung zur Raderhebungsbahn abweicht(Mathematisch gesehen, ist es die Normale zu dem jeweiligen Kurvenpunkt), will die Kette den Hinterbau entsprechend einfedern oder ausfedern.
Daraus ergibt sich, dass die maßgebliche Beeinflussung der Hinterbaus-Funktion nur durch die Federbeincharakteristik und die Anlenkungscharakteristik des Federbeins positiv beeinflussen lässt.
So sind auch die unterschiedlichen Federbeincharakteristiken (Federkennlinie/Anlenkungsprogression/ Dämpfungseigenschaften) weitaus dominanter im Fahrbetrieb spürbar, als Feinheiten in der Raderhebungskurve.(gesetzt den Fall ,sie ist richtig konstruiert siehe oben )
Der Hauptvorteil aller Viergelenker ist, dass bei wirkungsvoller Positionierung des Horst-links( deutlich unterhalb vom Hinterachsniveau), der Drehpunkt des Hauptlagers im Vergleich zu den o.g. Eingelenkern um 20 mm abgesenkt werden kann (40mm über Tretlagerniveau), was eine steifere Anbindung der Kettenstreben an das Tretlager-Hauptgelenk ermöglicht. Gleichzeitig stützt sich ein Viergelenker mit dem Umlenkhebel am oberen Dreieckspunkt des Hauptrahmen ab, welches eine besonders gute und homogene Verwindungssteifigkeit entlang der Achse Steuerrohr - Ausfallenden erzeugt.
Nachteile der Viergelenk-Konstruktion sind der erhöhte Lageraufwand der vielen Drehpunkte, um eine leichte und spielfreie Bewegung zu ermöglichen.
LSD (Linear-Suspension-Design) im speziellen
Ein Standart DT-Swiss Dämpfer ist unterhalb der linken Sitzstrebe angebracht und stützt sich im Verhältnis 1:1,7 über einen am Rahmen drehbar befestigten Hebel am linken Ausfallende ab.
Damit ergibt sich ein Federweg von 85mm (bei dem verwendeten 190mm langen DT-Swiss Dämpfer mit 50mm Hub). Um dieses handelsübliches Federbein einzusetzen wird eine Stoßdämpferverlängerung verwendet. Dieser Knochen wird mit einer M15x1-Hohlschraube mit 60 N/m Anzugsmoment ausknicksicher verschraubt. Beide Stoßdämpferenden sind in Kugelgelenkaugen geführt. Durch die einseitige Anschraubung des Knochens ergibt sich ein Versatz von der Mittellinie des Stoßdämpfers zu der gedachten Linie von Kugelgelenkauge zu Kugelgelenkauge von max. 2,5mm. Diese Abweichung aus der Mittellinie ist nach den seit Sommer verlaufenden Fahrtestes und laut Aussage von DT-Swiss absolut unbedenklich. Die Positionierung des Dämpfers ist so ausgelegt, dass die Kolbenstange nach unten zeigt und somit der Abstreifer anlagernden Schmutz förderlicherweise nach unten abstreifen kann.
In Höhe des steinschlaggefährdeten Bereich des Reifens ist der massive aber schmale Verlängerungsknochen. Selbst bei enger Fersenführung ist ein berühren des Dämpferknochens vollkommen ausgeschlossen.
Meine Theorie zur idealen Federkennlinie für CC-Bikes
Das Übersetzungsverhältnis der LSD- Federung soll über den über den gesamten Hub gleich bleiben.
Diese Lineare Charakteristik wird größtenteils durch den 320mm langen LSD-Dämpfer ermöglicht. In Verbindung mit der für einen Luftdämpfer ebenfalls recht linearen Charakteristik des DT-Dämpfers, ergibt sich ein sehr linearer Gesamt-Federkennlinienverlauf des Hinterbaus.
Dies ist insbesondere für CC-Fahrer sehr wichtig , da im Bereich der statischen Gewichtsbelastung durch den aufsitzenden Fahrer (SAG-Bereich) die Kennlinie der Hinterradfederung bereits möglichst steil sein sollte um die Wippeffekte gering zu halten. Diese Wippeffekte werden zum größten Teil durch einen oszillierenden Schwerpunkt des Fahrers beim Treten hervorgerufen.
Dies ist zwar beim Fahren im Sitzen zumindest antriebs-kinematisch nicht von Nachteil, wird aber trotzdem als störend empfunden. Ein steiler Kennlinienverlauf (im Bereich des SAG`s) und eine passende Dämpfung im Bereich dieser Tret- Frequenz kann aber ein Wippen der Federung deutlich reduzieren. Eine Blockierung der Federung ist somit nicht wirklich notwendig. Lediglich starke Wiegetritt-Attacken provozieren deutlichere Hinterbaubewegungen, welche sich dann aber hauptsächlich in der ebenfalls stark wippenden Vorderradgabel störend bemerkbar machen. Dies ist damit zu begründen, dass bei einem Wiegetritt-Beschleunigen sehr viel Gewicht des Fahrers plötzlich auf dem Vorderrad lastet (50%) . Im Sitzen lastet lediglich 30% des Fahrergewichts auf dem Vorderrad. Bei einem Federweg von 85mm ist dieser Entlastungseffekt auf das Hinterrad so groß, dass sich meiner Meinung nach ein Blockieren nicht mehr rechtfertigt.
Trotzdem ist die Blockierung des Federbeins in einer Fahrsituation sinnvoll: bei steilen (Asphalt)-Auffahrten federt ein nicht-blockierter Hinterbau durch die zunehmende Gewichtsverteilung nach hinten stark ein. Die dadurch ungünstigere werdende Sitzwinkelgeometrie lässt Nachteile im anthropologischen (Koppelung von Mensch und Maschine) Wirkungsgrad erwarten.
Die Blockierung des DT-Dämpfers fördert somit eine angepasste Bergauffahr-Geometrie, da die Federung Vollständig aus dem SAG-Bereich ausfedert.
(nur zum Vergleich an dieser Stelle: das Brain bei den Epic Modellen von Specialized ist wegen einer unumgänglichen Bypass-Bohrung in der hydraulischen Druckstufen-Blockierung auch im blockierten Zustand bei statischer Last (SAG) eingefedert .)
Die von Manitou in Lizenz genommene SPV-Technik halte ich persönlich , abgesehen von der leider sehr aufwendigen Abstimmung, für sehr Zukunftsweisend. Da dieser Dämpfer in der Lage ist hochfrequente und kinetisch energiereiche Stößen von langsamen und nieder-kinetischen Schwingungen zu unterscheiden.
Meine eigene Zukunftsvision ist eine während der Fahrt beeinflussbaren Federkennlinie beider Federelemente(Gabel/Hinterbau) in Verbindung mit einer intelligenten, selbstregelnden und lernfähigen Dämpfung welche gesteuert und versorgt wird, unter Ausnutzung der durch den Dämpfer gewonnenen Schlagenergie.
Soweit meine Überlegungen für das ideale CC-Bike . Falle Ihr andere und zusätzliche Überlegungen habt wäre ich für Anregungen jederzeit sehr dankbar. Die Mountainbike-Szene lebt von unterschiedlichen Auffassungen und Vorstellungen wie ein Bike zu funktionieren hat und zu fahren ist die eigene Meinung ist immer nur ein Teil der ganzen Wahrheit.
Happy Trails
Lutz Scheffer
), bzw kurbeln Bergauf um dann Bergab richtig Spass zu haben. Bei solchen Bikes sind die Antriebseinflüsse doch viel ausgeprägter als bei Federwegen um die 80mm.
