Forschungsprojekt Mountainbike-Geometrie (4/8): Wie wirkt sich die Vorbaulänge aus?

Forschungsprojekt Mountainbike-Geometrie (4/8): Wie wirkt sich die Vorbaulänge aus?

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Während die Älteren unter uns noch in den Genuss von 120 mm-Vorbauten gekommen sind, kennen die Jüngeren diesen zweifelhaften Kick der konstanten Nahtoderfahrungen gar nicht mehr. Heute sind die Vorbaulängen bis hin zum Cross Country kürzer geworden. Aber warum eigentlich? Mich hat interessiert, in welchem Zusammenhang Vorbaulänge, Lenkerbreite und das damit verbundene spezifische Lenkverhalten stehen.

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Forschungsprojekt Mountainbike-Geometrie (4/8): Wie wirkt sich die Vorbaulänge aus?
 

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Re: Forschungsprojekt Mountainbike-Geometrie (4/8): Wie wirkt sich die Vorbaulänge aus?
Siehst du in der folgenden Grafik da noch Schwierigkeiten?
Gegenfrage
Betrachtest du – auch nach den Diskussionen/Berechnungen hier – deine Aussage im Artikel immer noch als richtig?

Verkürzt man nur den Vorbau und belässt die Lenkerbreite, so verändert man die Angriffsposition der Hände. Man entfernt sich vom Vorderrad. In Summe wandert der Gesamtschwerpunkt des Fahrers damit weiter hinter die Vorderradachse. Kräfteverhältnisse, Hebel- und Lenkgefühl folgen damit anderen Regeln. Es braucht nach wie vor den gleichen Drehwinkel wie mit einem langen Vorbau, aber der Weg, den man dafür an der Lenkeraußenseite machen muss, ändert sich entscheidend. Vergleicht hierfür die grünen Pfeile x und y in der Grafik oben.
 
@HTWolfi

In der Ursprungsgrafik findet eine Vermischung statt. Im Text den du zitierst wäre vermutlich anstatt "Weg" das Wort "Position" besser gewählt gewesen. Ich hoffe es ist in den ergänzenden Grafiken besser erklärt.
Der "Drehwinkel" des Lenkers ist ein Teil des Ganzen zusammen mit der Neigung des Fahrrades dem Schwerpunkt des Fahrers und wie der Lenker "um die Lenkachse" herum bewegt wird. Ich vermute, dass @Ghost.1 in seinem letzten Beitrag auf etwas ähnliches abzielt.

Würde man, übertrieben gesprochen, den Drehpunkt des Lenkers noch weiter unter den Fahrer bringen anstatt wie an modernen Bikes "hinter" den Lenker, so passiert bei Kurvenfahrten ab einem gewissen "Einlenkwinkel" ein Knickmoment.

Leider habe ich jetzt auf die schnelle das Crashbild nicht gefunden, welches diese Problematik sehr deutlich macht. Stell dir eine Kurve vor und du lenkst zu weit ein (mit der Konstellation eines langen Vorbaus der die ungünstige Position hervorruft). An einem gewissen Punkt wird dein Gewicht/Schwerpunkt das Vorderrad auf die Kurveninnenseite "einklappen" lassen und du gehst über den Lenker.

Man macht zwar mehr Weg für den gleichen Lenkeinschlag, aber trotzdem ist die Seitliche auslenkung im vergleich zu langer Vorbau / kurzer Lenker einfach weniger. Ich fahr selber RR und habe manchmal schon das gefühl, ich müsste zum Lenken seitlich den Lenker wegdrücken, wobei beim MTB die Wege eher in Fahrtrichtung sind. (Ich hoffe ihr versteht was ich meine).

Trotzdem ist es kontrollierter, da mehr Hebel beim Lenken die Kraft für den Lenkeinschlag reduziert und die "Dosierbarkeit" fürs einlenken besser ist.

Wie bereits erwähnt, möchte ich in dieser Serie einzelne Parameter möglichst einfach erklären, um einer größeren Leserschaft einen Zugang zu Dingen zu geben über die sie vorher vielleicht nie nachgedacht haben.

Besonders @Orlo hat da anscheinend auch einen sehr viel größeren Schwerpunkt auf die jeweiligen Zahlenwerte. Ohne jetzt zu viel zu spoilern vom Ergebnis des Gesamtprojekts – es ist immer ein extrem komplexes Zusammenspiel verschiedener Eigenheiten eines Bikes. Wenn das nicht ganz deutlich war, versuche ich es aufzuklären. Dazu ist das Forum ja da. :daumen:
 
wie der Lenker "um die Lenkachse" herum bewegt wird

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Erklärung:
Grüne Linie....langer Lenker und kurzer Vorbau
Schwarze Linie (Kreissehne) kürzerer Lenker und längerer Vorbau

Ausgangssituation: gerade Fahrt....der Lenker ist im rechten Winkel zum Radoberrohr. Beide Lenkerseiten (links und rechts vom Vorbau sind gleich lange. Die Kraft um den Lenker aus der Ausgangssituation zu bringen ist auf beiden Lenkerseiten gleich groß....gleiche Hebellängen...

Situation - langsam gefahrene Kurve 30 Grad Lenkeinschlag (siehe Bild)
Schwarzer Lenker: der Hebel der rechten Seite wird sehr kurz, dafür wird der Hebel der linken Seite sehr lang. Da wir beim Einlenken mit gleicher Kraft links und rechts begonnen haben, wird es spätestens jetzt unharmonisch. Die Linke Seite geht zu leicht, die rechte Seite ist sehr unpräzise. (Einfacher Test....man nimmt Lenkrad beim Auto weit oben und probiert einzuparken...)

Grüner Lenker: mit dem kürzeren Vorbau ändern sich die Hebelverhältnisse zwischen recht und links weniger. Somit ist selbst bei 30 Grad Lenkeinschlag ein harmonisches Lenken möglich. Der kritische Bereich (wie oben) tritt erst 10-20 Grad später auf (der Sehnenwinkel alpha ist größer als oben!)
 
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Erklärung:
Grüne Linie....langer Lenker und kurzer Vorbau
Schwarze Linie (Kreissehne) kürzerer Lenker und längerer Vorbau

Ausgangssituation: gerade Fahrt....der Lenker ist im rechten Winkel zum Radoberrohr. Beide Lenkerseiten (links und rechts vom Vorbau sind gleich lange. Die Kraft um den Lenker aus der Ausgangssituation zu bringen ist auf beiden Lenkerseiten gleich groß....gleiche Hebellängen...

Situation - langsam gefahrene Kurve 30 Grad Lenkeinschlag (siehe Bild)
Schwarzer Lenker: der Hebel der rechten Seite wird sehr kurz, dafür wird der Hebel der linken Seite sehr lang. Da wir beim Einlenken mit gleicher Kraft links und rechts begonnen haben, wird es spätestens jetzt unharmonisch. Die Linke Seite geht zu leicht, die rechte Seite ist sehr unpräzise. (Einfacher Test....man nimmt Lenkrad beim Auto weit oben und probiert einzuparken...)

Grüner Lenker: mit dem kürzeren Vorbau ändern sich die Hebelverhältnisse zwischen recht und links weniger. Somit ist selbst bei 30 Grad Lenkeinschlag ein harmonisches Lenken möglich. Der kritische Bereich (wie oben) tritt erst 10-20 Grad später auf (der Sehnenwinkel alpha ist größer als oben!)
Hallo Jens,
genau wie bei deinen anderen Kapiteln erwarte ich den Lerneffekt für mich erst im Laufe der Diskussion.
Ein paar meiner Erfahrungen z.B. Handgelenkschmerzen wegen zu geringem upsweep, Schwerpunktsverlagerung einfach durch die mit steigender Lenkerbreite wachsende Vorwärtsbewegung beim Lenken wurde ja schon angesprochen.

Ein Punkt fehlt noch vollständig: Das VR dreht sich am Boden um den Radaufstandspunkt, der wegen Nachlauf um xmm hinter der Drehachse des Lenkrohrs liegt. Der Hebel vom Radauftandspunkt zur Drehachse verschiebt das Lenkrohr beim Lenken seitlich. Das nutzt man beispielsweise beim Balancieren. Wenn du zum Beispiel 30° nach rechts einschlägst, dann drückst du die Gabel um den Radaufstandspunkt auch nach rechts und verschiebst damit auch das Steuerrohr.
Am Boden drehst du das VR also um einen Drehpunkt hinter der Gabelachse und benutzt dazu einen Hebel (Vorbau) vor der Drehachse. Alles abgestützt im Lenkrohr mit entsprechender Bewegung des Rahmens.

Der zweite Punkt der mich umtreibt: drehe ich meinen Oberkörper schon beim Blick in die Kurve (mit dem Hintern), oder lasse ich meine Schultern vom breiten Lenker in die richtige Richtung ziehen. Beides hätte einen unterschiedlichen Einfluss auf die Diskussion der Winkel und damit der Kräfte.
 
Ich hab mir da noch was zum Verhältnis Lenker-/ Vorbaulänge zusammengebastelt.
Ich hab da heute mit Kumpel Pythagoras ein wenig rumgerechnet. Unter der Berücksichtigung von Schulterbreite, Handbreite und bereinigtem Reach kann man als Faustformel die Lenkerbreite durch 9 teilen. Bei mir ("bereinigter" Reach ca. 440mm, Schulterbreite ca. 450mm, Handbreite ca. 100mm) wären das mit dem Sprung von 720mm auf 780mm gerade mal 7mm.

a² + b² = c²

a
ist in meiner Rechnung die Lenkerbreite minus die Schulterbreite plus der Handbreite, und das Zwischenergebnis dann geteilt durch zwei.

Mit b ist in meiner Rechnung der tatsächliche horizontale Reach als gerade Linie zwischen den beiden Griffmitten und der Tretlagermitte gemeint. Grob also Reach plus Vorbaulänge minus Backsweep. Ich nenne das jetzt einfach mal "bereinigter Reach".

a und b stehen im rechten Winkel zueinander.

c ist dann die ermittelte horizontale Distanz von der Tretlager- zur Griffposition, der effektive Reach.

c - a = d

Die Differenz aus c und a ist dann der Wert d, um welcher der Oberkörper weiter nach vorne gezogen und der effektive Reach c durch die Lenkerbreite verändert wird.

Das Ganze mit den verschiedenen Lenkerbreiten durchgerechnet bringt die Unterschiede zutage, wobei ich davon ausgehe dass bei ner Lenkerbreite, welcher der Schulterbreite plus der Handbreite entspricht, ein rechter Winkel zwischen a und b entsteht. Also sorgen in meinem Fall alle Lenker, die breiter (oder auch schmaler) als 550mm sind dafür, dass der Oberkörper weiter nach vorne gezogen wird.

Bei der Lenkerbreite von 720mm wird nach der genannten Formel der Oberkörper um 8mm weiter nach vorne gezogen als bei ner (virtuellen) Lenkerbreite von 550mm. Bei 780mm Lenkerbreite sind das gerade mal 15mm. Also sorgen 60mm Zugewinn an Lenkerbreite bei mir dafür, daß der Oberkörper exakt 7mm (nach der vereinfachten Formel 6,6mm, aufgerundet ebenfalls 7mm) weiter nach vorne gezogen wird. Vereinfacht dargestellt Lenkerbreite geteilt durch 9 (konkret 60mm : 9 = 6,6mm).

Hoffe das kommt so zumindest halbwegs hin. Der Effekt ist so doch jedenfalls recht gering. Ich hätte da mit mehr gerechnet.
 
Zuletzt bearbeitet:
Ich hab mir da noch was zum Verhältnis Lenker-/ Vorbaulänge zusammengebastelt.
Du hast vermutlich recht, bei Geradeaus kann man den Schwerpunkt ganz leicht korrigieren. Manche behaupten zwar, die paar Millimeter (wenn sie vom Vorbau kommen) deutlich zu spüren.
Jetzt stell dir aber vor, auf einem 40° Gefälle bist du schon fast gestreckt hinten und willst dann noch lenken. Die eine Schulter muss auf jeden Fall mit dem Lenker nach vorne. Die Arme geben ja nichts mehr her. Und da macht die Hebellänge schon was aus.
 
Du hast vermutlich recht, bei Geradeaus kann man den Schwerpunkt ganz leicht korrigieren. Manche behaupten zwar, die paar Millimeter (wenn sie vom Vorbau kommen) deutlich zu spüren.
Jetzt stell dir aber vor, auf einem 40° Gefälle bist du schon fast gestreckt hinten und willst dann noch lenken. Die eine Schulter muss auf jeden Fall mit dem Lenker nach vorne. Die Arme geben ja nichts mehr her. Und da macht die Hebellänge schon was aus.
Wie kommst Du bei meinen Ergüssen über die Auswirkung der Lenkerbreite auf den effektiven Reach auf die Hebellänge im starken Gefälle beim lenken? Auch wenn das stimmen mag sehe ich da irgendwie keinen Bezug zu meinem Beitrag. Hilf mir da bitte auf die Sprünge.
 
Wie kommst Du bei meinen Ergüssen über die Auswirkung der Lenkerbreite auf den effektiven Reach auf die Hebellänge im starken Gefälle beim lenken? Auch wenn das stimmen mag sehe ich da irgendwie keinen Bezug zu meinem Beitrag. Hilf mir da bitte auf die Sprünge.
In meinem Kopf war alles klar, ich muss aber zugeben, dass nicht jeder wissen kann, an was ich gerade denke. :oops:
Ich beschäftige mich gerade mit dem Fahren sehr enger Spitzkehren. Dabei wollte ich wissen, ob ich beim Lenken (die äußere Lenkerhand geht weit nach vorne) meinen Schwerpunkt mit nach vorne ziehe. In der Ebene, also das was du in deiner Berechnung beschreibst, verändert sich mein Schwerpunkt auch bei maximalem Lenkereinschlag noch nicht sichtbar. Da schlucke ich locker auch noch die von dir beschriebenen 6mm "Vorspannung" durch einen breiteren Lenker.
Im Gefälle, also wenn die Arme eh schon gestreckt sind, und die äußere Lenkerhand beim Lenken weit nach vorne muss, kommt der SPKT irgendwann über den Radaufstandspunkt.
Für diesen Fall spielt, bei gleichem Lenkwinkel, die Länge des Lenkers eine sehr große Rolle.
Stark vereinfacht: ob du nochmal 250mm oder fast 400mm weiter vorgreifen musst entscheidet ggf. über fahren oder fliegen.
 
Gibt es eine Art "pi-mal-Daumen-Formel" wie sich die Länge des Vorbaus und dessen Höhe (Spacer darunter) auf die Oberkörperposition auswirken?
Ich fahre aktuell einen 35mm Vorbau und würde gern den 44mm offset der Gabel "ausgleich" in dem ich einen 50er Vorbau einbauen.
Ich erhoffe mir dadurch eine noch direktere Lenkung, möchte dabei aber die Position des Oberkörper nicht zu stark verändern, da es mir sonst zu lang werden könnte.
 
In diesem Artikel auf pinkbike sagt minnaar ja, dass der Vorbau so lang wie der offset sein soll...
https://www.pinkbike.com/news/behind-the-bike-developing-the-xxl-santa-cruz-v10-2016.html
Ich habe mir jetzt anstatt dem 35mm ein 50mm vorbau bei 51mm offset geholt und jetzt ist das handling mega!

Ist das derselbe Minnaar, der heuer mitten in der Saison die Kettenstrebenlänge an seinem Bike um satte 20 mm verlängert hat um fest zu stellen, dass das nichts bringt?
 
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Praxistest heute. Mein homie hatte heute ein erfolgserlebnis beim testen meines ponies. Er hatte lust länger damit endos und räderzuversetzen zu üben und in dieser zeit bin ich mit dem pole auf den trails gefahren. War auch cool die axs mal zu testen. Extremere unterschiede bei rädern die für 190cm personen aufgebaut sind wird man kaum finden. Checkt die lenkerposition oder die länge. Auf jedenfall schön zu sehn auf gewohnten terrain (137. Abfahrt) was die räder für stärken und schwächen haben.
Was auf jedenfall krass ist: zurückwechseln. Irre.
 
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Praxistest heute. Mein homie hatte heute ein erfolgserlebnis beim testen meines ponies. Er hatte lust länger damit endos und räderzuversetzen zu üben und in dieser zeit bin ich mit dem pole auf den trails gefahren. War auch cool die axs mal zu testen. Extremere unterschiede bei rädern die für 190cm personen aufgebaut sind wird man kaum finden. Checkt die lenkerposition oder die länge. Auf jedenfall schön zu sehn auf gewohnten terrain (137. Abfahrt) was die räder für stärken und schwächen haben.
Was auf jedenfall krass ist: zurückwechseln. Irre.

Mit welcher Tendenz? Das Pole gefällt mir schon irgendwie. :-)
 
vielleicht könntet mir helfen, ich habe ein E-Mondraker gekauft da ich klein bin 169 cm wurde mir Grösse S empfohlen , Reach 440 , Vorbau 3 cm , Radstand 1202 , Kettenstreben 450 , da ich unerfahren war , viel mir zunächst nicht auf, mit der zeit wurde ich immer besser und habe bemerkt dass ich im Grundposition sehr weit hinten stehe, um wirklich zentral zu stehen und ich das Gefühl habe , das Bike von hinten zu kontrolieren , was auf dem Trail sehr unangenehm ist , und bekomme nicht genug druck auf Vorderrad , und gefühlt belaste nur mein dämfer die ganze zeit , die frage wenn ich ein 5 cm Vorbau montiere , führ das dazu das mein Schwerpunkt etwas nach vorne verlagert wird oder hängt es von dem bike Geometrie ab?
 
Zugegeben ich bin etwas spät in die Serie eingestiegen und ich Teile mit ein paar anderen dass ich die längere Version vermutlich spannender gefunden hätte. Wobei ich einer derjenigen bin die ganz froh sind dass die Bikes hauptsächlich in M entwickelt werden :)
Grund diese zu lesen war aber vor allem da kommendes Jahr ein neues Bike ansteht, ein Stumpjumper wegen der 29" für mich aus div. Gründen nicht mehr in Frage kommt und sich heuer bei einem kurzen Test ein Altitude BC trotz gar nicht so unähnlicher Geometriedaten doch so anders angefühlt hat beim Lenkverhalten.

Ich hab mir die Kommentare hier auch erst in diesem Teil der Serie durchgelesen da auch so meine Probleme mit der Skizze und auch den später adaptierten Versionen und "Konkretisierungen" habe.

Für mich persönlich, und ich kann durchaus falsch liegen, ist es plausibler, dass die entscheidende Faktoren die Wegstrecken in x und y Richtung sind. Im Sinne von Wegstrecken in x verdrehen wohl den Oberkörper mehr was sich vermutlich negativ auf die Stabilität des "Gesamtsystems" auswirkt da damit wohl auch der Schwerpunkt bzw. die Druckverteilung beeinflusst werden. Das haben ja einige hier sehr anschaulich mit Skizzen beschrieben (DANKE!)
Die Wegstrecken in y dürften hier weniger Einfluss haben, da man hier leichter aus dem Ellbogen ausgleichen kann. Was motorisch auch kontrollierte möglich sein dürfte als das ganze mit einer Rotation des Oberkörpers zu verbinden (insbesondere im Downhill bei ständigen Lastwechseln die ja auch auf den Körper wirken). Wobei ich die längere Wegstrecke hier einen entscheidenden Vorteil bietet: es steigert die Lenkpräzision und senkt die "Nervösität".
Sicherlich hat hier auch die aktuelle Feder- bzw. Dämpfungtechnik ihren Einfluss da nicht mehr so viele (kleine) Schläge das Lenkverhalten beeinflussen aber selbst wenn man dies außen vor lässt, werden bei einer längeren Wegstrecke für den gleichen Lenkwinkel weniger starke Lenkimpulse unbeabsichtig ausgelöst wodurch sich das ganze gerade bei höheren Geschwindigkeiten harmonischer anfühlt.

Interssant ist hier auch dieser Artikel der auch in eine ähnliche Richtung geht
Exploring the Relationship Between Handlebar vs Stem Length
"Working with the theory that a mountain bike’s steering is somehow stabilized when the rider’s hands lay ahead of the steering axis, I chose a handlebar with a different bend that did just that, and the bike’s steering returned to normal. The difference in hand position was only ten millimeters.

Oddly, I raced motorcycles in various disciplines, and almost every handlebar put my grips at or behind the steering axis. No instability issues there. The difference seemed to be that you grip a moto with your legs, which isolates your body from steering inputs. While riding a mountain bike, however, your contact points are most often the handlebar and pedals. Most of the time, there is forward pressure on the grips, so it stands to reason that having the grips in front of the steering axis would cause the steering to self-center, which would become a stabilizing force "

"In reality, your hand position, relative to the fork’s steerer tube are the only components in the equation that matter "
Das bedeute wiederum dass insbesondere backsweep schon aus ergonomischer Sicht Sinn machen kann, man sich aber insbesondere bei zunehmender Breite des Lenkers bewusst sein sollte, dass man damit die Vorbaulänge effektiv verkürzt.
Insofern kann man ohne den Lenker zu kennen auch keine optimale Länge des Vorbaus in absoluten Zahlen definieren.

Den meisten Herstellern muss man schon zugestehen dass sie die Komponenten schon halbwegs sinnvoll zusammenstellen. Leider gibt es kaum Händler die entsprechendes Bike Fitting anbieten. Von Specialized gabs da früher sogar ein eigenes Stem Fitting Kit mit verschieden langen Vorbauten und variablem Winkel. Selbst muss man tatsächlich etwas Nerd sein um sich da reinzulesen und dann die Möglichkeit haben auch noch auf Verdacht alle evtl. passenden Kombinationen durch zu probieren.

Insofern wäre es schon spannend wenn man eine Formel finden würde wie man aufgrund von Körperbau (Schulterbreite, Oberkörperlänge, Armlänge, opt. Winkel der Handgelenke, ... ) und Radgeometrie (Reach, Stack) zum optimalen Lenker/Vorbau kommt.
 
pvd hält den Artikel von Pinkbike für groben Bullshit, für mich zumindest Grund genug, Pinkbike nicht einfach für bare Münze zu halten.

Danke, da hätte ich etwas mehr nachdenken können.

Diese Skizze zeigts relativ schön:
Arc-Fig.jpg

Zwar aus einem RR Artikel aber egal
How does stem length affect a bike’s steering and handling?

Das betrifft vor allem den 2. Teil meiner Überlegungen bzw. die Übernahme von Pinkbike.

Aber anhand dieser Skizze könnte man ableiten, dass ja kürzer der Vorbau ist, desto neröser wird das Lenkverhalten (auch im Artikel so beschrieben). Verlängert man nun aber den Lenker gleicht es das wieder aus, da der effektive Lenkimpul der am Steuerrohr ankommt wieder geringer wird.

Das bringt mich aber dann zur Frage ob das "moderne" Lenkverhalten tatsächlich so wesentlich von der Kombination kurzer Vorbau + langer Lenker statt langer Vorbau + kurzer Lenker abhängt oder ob andere Geometriedaten (Steuerrohrwinkel) nicht evtl. auch einen guten Teil dazu beitragen.
Oder ob es eben doch einen größeren Unterschied macht, ob man beim Lenken mehr in y und weniger in x bewegen muss.
 
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