An die (Hobby-)Physiker: Luftdrucksänderung

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Hallo!

Ich habe ein bisschen im Forum geschmökert und 2 Dinge gefunden, die ich nicht so recht verstehe...

Hier meine Fragen:)

- Angeblich kommt ein Dämpfer mit größerer Luftkammer mit geringerem Druck aus. Warum?
- Je progressiver die Anlenkung wird, umso geringer wird der Luftdruck bzw. umso geringerer Luftdruck wird benötigt. Auch hier: Warum?

schon mal danke an euch Fahrwerksprofis;)

gruß

axel
 
Zumindest eine Antwort auf deine erste Frage:

Wenn du dich auf dein Bike setzt, stellt sich an der Gabel und beim Dämpfer ein Kräftegleichgewicht ein. Das heißt, die (Luft-)Federelement werden soweit zusammengedrückt, bis die Federkraft der aus deiner Gewichtskraft resultierenden angreifenden Kraft entspricht. Bei einem Luftdämpfer gilt das Gesetz:

Kraft = Luftdruck (im Dämpfer) * (Angriffs-)Fläche

Wenn du einen Dämpfer mit großem Luftkammerdurchmesser hast, ist auch die Angriffsfläche groß. Das bedeutet, die vom Dämpfer aufzubringende Kraft erfordert einen geringeren Luftdruck.
Die Länge der Luftkammer spielt hier erstmal keine Rolle. Sie bestimmt jedoch die Progression des Dämpfers (hat nichts mit progressiver oder degressiver Anlenkung zu tun). Ist die Luftkammer nur wenig länger, als der Federweg des Dämpfers, so hat dieser eine extrem progressive Kennlinie. Je länger die Kammer wird desto linearer wird die Kennlinie. Grundsätzlich hat die Kennline eines Luftdämpfers immer eine progressive Form, bei längeren Luftkammern wird aber nur der vordere, annähernd lineare, Teil benutzt. Das hängt damit zusammen, das bei diesen Dämpfern immer nur ein geringer Teil des Luftvolumens komprimiert wird.
 
axel123 schrieb:
Hallo!

....
Hier meine Fragen:)

...
- Je progressiver die Anlenkung wird, umso geringer wird der Luftdruck bzw. umso geringerer Luftdruck wird benötigt. Auch hier: Warum?

schon mal danke an euch Fahrwerksprofis;)

gruß

axel

Das stimmt so nicht unbedingt.
Wenn der Sag am Hinterrad gleich bleiben sollte, dann benötigt man bei der progressiveren Anlenkung einen höheren Druck, um denselben Sag zu erreichen, denn das Übersetzungsverhältnis von Federweg zu Dämpferhub ist im ersten Bereich des Federwegs grösser (wenn progressiv), somit
1. wirkt bei gleicher Kraft auf das Hinterrad die grössere Kraft auf den Dämpfer und um das zu kompensieren, muss der Dämpfer ein wenig härter gepumpt werden
2. muss der Dämpfer bei gleichem Sag am Hinterrad etwas weniger einfedern,¨was auch nur mit höherem Druck im Dämpfer erreicht werden kann.

Die Belastung auf den Dämpfer und den Rahmen ist aber am Schluss des Federwegs kleiner, da dort das Übersetzungsverhältnis auch kleiner ist bei progressiver Anlenkung.

Gruss
Dani
 
Da ich mich mit der Dämpferanlekung nicht so auskenne, frag ich hier noch mal nach:

Bedeutet eine progressive Anlenkung, dass sich bei konstanter Kraft auf das Hinterrad die Kraft auf den Dämpfer mit dem "eintauchen" erhöht?
 
slowracer schrieb:
Da ich mich mit der Dämpferanlekung nicht so auskenne, frag ich hier noch mal nach:

Bedeutet eine progressive Anlenkung, dass sich bei konstanter Kraft auf das Hinterrad die Kraft auf den Dämpfer mit dem "eintauchen" erhöht?


Hi,

bevor hier Drücke und Federwege diskutiert werden, ist es wichtig, das Bezugssystem festzulegen. Und hier werden Erklärungen abgegeben, die nicht das gleiche Bezugssystem und die gleichen Kräfteverhältnisse als Grundlage haben. Daraus erscheinen die Aussagen widersprüchlich, was ich mal versuchen möchte aufzuklären:

Progression:
Progression ist eine Umsetzung (oder besser Übertragung) des konstanten Einfederns der Schwinge (Hinterradachse) in einen immer größer werdenden Einfederweg des Dämpfers.
(im Gegensatz dazu lineare Anlenkung:
Das Verhältnis zwischen Einfedern der Hinterradschwinge und des Dämpferweges kann in einem konstanten Verhältnis, also z.B. 2:1, ausgedrückt werden.)
Beim Luftdämpfer wird im stark komprimierten Bereich auch eine Progression erlangt, was ein Durchschlagen von Luftdämpfern sozusagen unmöglich macht.
Das kommt aber aber nur bei wirklich extremen Einfederraten (Maximale Schwingenauslenkung) zum Tragen. Ein Luftdämpfer wird deshalb vornehmlich für die Nutzung des annähernd linearen Bereiches ausgelegt. (Korrigiert mich bitte, wenn das nicht stimmt).

1. zu Axel 123:
''Je progressiver die Anlenkung ausgelegt ist, umso geringer kann der benötigte Luftdruck sein.''

Du gehst hier vom Kräftegleichgewicht bei maximaler Belastung des Dämpfers aus.
Beim maximalen Einfedern der Schwinge wird auch der Dämpfer durch die dann entstehende größte Hebelübersetzung maximal zusammengedrückt. Um den gleichen, maximalen Federweg wie bei einer linearen Geometrie zu erhalten, benötigt der progressiv angelenkte Dämpfer deshalb grundsätzlich folgerichtig weniger Luftdruck.
Allerdings muß man dabei beachten, dass die Progression erst mit dem Einfedern zunimmt, d.h. am Anfang wird der Dämpfer sich aufgrund des niedrigeren Luftdrucks stärker zusammendrücken, d.h. dass das 'SAG' größer ausfällt als bei einem Dämpfer mit höherem Luftdruck.
Soll das Sag aber klein bleiben (= höherer Druck im unbelasteten Dämpfer bei progressiver Geometrie), so will ja eine progressive Anlenkung den Dämpfer beim Einfedern quasi immer mehr zusammendrücken, was bei gleicher Belastung (gleicher Fahrer) zu einer Verringerung des maximalen Federweges am Hinterrad führt. (Der Dämpfer baut zu einem früheren Zeitpunkt - geringeres Einfedern der Schwinge - als bei linerarer Abstimmung das Kräftegleichgewicht auf).
Hier muss man also die optimale Abstimmung mit unterschiedlichen Anlenkpunkten (sofern diese optional vorhanden sind) und Luftdrücken erspielen.


zu Dani:
''Wenn der Sag am Hinterrad gleich bleiben sollte, dann benötigt man bei der progressiveren Anlenkung einen höheren Druck, um denselben Sag zu erreichen, denn das Übersetzungsverhältnis von Federweg zu Dämpferhub ist im ersten Bereich des Federwegs grösser (wenn progressiv), somit
1. wirkt bei gleicher Kraft auf das Hinterrad die grössere Kraft auf den Dämpfer und um das zu kompensieren, muss der Dämpfer ein wenig härter gepumpt werden
2. muss der Dämpfer bei gleichem Sag am Hinterrad etwas weniger einfedern,¨was auch nur mit höherem Druck im Dämpfer erreicht werden kann.

Die Belastung auf den Dämpfer und den Rahmen ist aber am Schluss des Federwegs kleiner, da dort das Übersetzungsverhältnis auch kleiner ist bei progressiver Anlenkung.''

Du ziehst den Vergleich und definierst den Nullpunkt im Einfedern durch die Fahrerbelastung (SAG).
Du gehst jetzt davon aus, dass die progressive Anlenkung am Anfang bis zum SAG weniger 'Weg macht' als eine lineare Anlenkung, und dass sie im Bereich des gewünschten (!) SAG den gleichen Weg, und danach bis zum maximalen Einfedern der Schwinge mehr Weg macht als die lineare Anlenkung.
Unter dieser Annahme stimmen dein Punkte 1. und 2. (drehmoment = kraft * hebelarm)

''Die Belastung auf den Dämpfer und den Rahmen ist aber am Schluss des Federwegs kleiner, da dort das Übersetzungsverhältnis auch kleiner ist bei progressiver Anlenkung.''

Stimmt schon von der Überlegung her, aber auch nur für die Kraft im Dämpfer selbst, nicht für die resultierenden Kräfte im Rahmen.

Es gilt zu beachten:
Die Belastungen in den Umlenkpunkten auf den Rahmen sind letzendlich bei einer konstanten Belastung des Fahrrades (z.B. Fahrer mit 80kg im Stand) gleich, egal ob progressive oder lineare Anlenkung. (Kraft * Hebelarm)Letzendlich belastet das Fahrergewicht das Rad, und dieses Gewicht wird abgefangen durch eben verschiedene Hebelverhältnisse und die entsprechend benötigten Drücke im Dämpfer:
a) Langer Hebel zum Dämpfer hin = geringe Untersetzung = geringe Kraft = wenig Weg der Dämpfer-Kolbenstange = wenig Einfedern
oder
b) kurzer Hebel zum Dämpfer hin = hohe Untersetzung = hohe Kraft auf den Dämpfer, langer Weg der Dämpfer-Kolbenstange = viel Einfedern.

Allerdings steigt die Belastung auf den Rahmen immer, je mehr Kräfte (Fahrergewicht) von der Federung aufgenommen werden müssen.

zu slowracer

zu Deiner Frage:
Stimmt von der Überlegung, ist aber nicht ganz korrekt ausgedrückt:
''Ja, bei gleichmäßig steigender Kraft auf das Hinterrad wächst die Kraft auf den Dämpfer in einem größeren Maße.''
Fakt ist, dass bei gleichem bleibendem Federweg der Schwinge der Einfederweg des Dämpfers wächst. Das ist aber in der Realität nicht der Fall, denn der Dämpfer baut ja auch mit stärkerem Komprimieren eine stärkere Gegenkraft auf, die die Belastung wieder auffängt.
Schwierig zu erklären, aber man muss eben immer alle Faktoren mit berücksichtigen....
Progression ist gleichzusetzen mit einer linearen Anlenkung, bei der über den kompletten Federweg gleichzeitig mit dem Einfedern der Druck des Dämpfers konstant durch gleichmäßiges Aufpumpen höht wird.
Wie sind die Effekte auf den Federweg? (Beispiele des Einfederns zur Veranschaulichung, maximaler Dämpferweg 5cm)

1. Linear: Wegeverhältnis Schwinge-Dämpfer 2:1
25 kg Belastung, Schwinge 2cm einfedern, Dämpfer 1cm einfedern
50 kg Belastung, Schwinge 4cm einfedern, Dämpfer 2cm einfedern
75 kg Belastung, Schwinge 6cm einfedern, Dämpfer 3cm einfedern
100 kg Belastung, Schwinge 8cm einfedern, Dämpfer 4cm einfedern

Es bleiben effektiv zwischen SAG und maximalem Schwingenausschlag 6cm Federweg übrig.


2. Progressiv: (der Dämpfer ist der gleiche, gleicher Luftdruck)
25 kg Belastung, Schwinge 4cm einfedern, Dämpfer 1cm einfedern
50 kg Belastung, Schwinge 6cm einfedern, Dämpfer 2cm einfedern
75 kg Belastung, Schwinge 7cm einfedern, Dämpfer 3cm einfedern
100 kg Belastung, Schwinge 7,5cm einfedern, Dämpfer 4cm einfedern

Die Progression führt hier dazu, dass a) das SAG größer wird, weil die Übersetzung der Hebel von Schwinge zu Dämpfer am Anfang größer ist, und b) zwischen SAG und maximalem Ausschlag der Schwinge nur noch effektiv 3,5 cm Federweg unter Belastung 'übrig' bleiben.

3. Progressiv: (der Dämpfer ist der gleiche, weniger Luftdruck = Ziel ist maximale Auslenkung der Schwinge = 8cm)
25 kg Belastung, Schwinge 4cm einfedern, Dämpfer 2cm einfedern
50 kg Belastung, Schwinge 6cm einfedern, Dämpfer 3cm einfedern
75 kg Belastung, Schwinge 7cm einfedern, Dämpfer 4cm einfedern
100 kg Belastung, Schwinge 8cm einfedern, Dämpfer 5cm einfedern

Die Progression führt hier dazu, dass zwischen SAG und maximalem Ausschlag der Schwinge nur effektiv 4 cm Federweg unter Belastung 'übrig' bleiben.
Das Bike federt zwar maximal ein, vergeudet aber die Hälfte seines gesamten Federpotentials durch den niedrigeren Dämpferdruck und das resultierende, größere SAG.

In Fall 2 und 3 ist die Progression der Anlenkung des Dämpfers zu hoch, der insgesamt verfügbare Federweg kann nicht voll ausgenutzt werden, obwohl der Dämpfer jeweils fast immer seine 5cm Gesamtfederweg nutzt.

Hier hilft dann nur noch eine andere Schwingenanlenkung zur Änderung der Progression hin zu einer lineareren Kennline, oder, falls das nicht möglich ist, der Kauf eines anderen Dämpfers, bzw. einer anderen Feder beim Stahldämpfer.

Hoffe das hilft...

gruß
 
Danke, dass du dir so viel Mühe gemacht hast. Kann mir jetzt gut vorstellen, was progressive Anlenkung bedeutet. Zusammen mit meinen Ausführungen zu axel123s erster Frage dürfte das Thema damit umfassend beantwortet sein. Wichtig ist, dass man erkennt, das der Begriff Progression hier in zwei Zusammenhängen verwendet wurde. Von mir bei der progressiven/linearen Dämpfer-Kennlinie; und von schaumat bei der progressiven/linearen Dämpfer-Anlenkung.
Ich möchte noch eine Bemerkung zu meinem Beitrag oben machen: Eine "längere" Luftkammer wird bei vielen Herstellern durch weitere angeschlossene Luftkammern, zum Beispiel die Hauptkammer ummantelnd, realisiert, um auch bei kurzen Einbaulängen eine in weiten Bereichen annähernd lineare Kennlinie zu erreichen.
 
slowracer schrieb:
Da ich mich mit der Dämpferanlekung nicht so auskenne, frag ich hier noch mal nach:

Bedeutet eine progressive Anlenkung, dass sich bei konstanter Kraft auf das Hinterrad die Kraft auf den Dämpfer mit dem "eintauchen" erhöht?

Nein, es ist genau umgekehrt.

Gruss
Dani
 
schaumat schrieb:
Hi,

......

Allerdings muß man dabei beachten, dass die Progression erst mit dem Einfedern zunimmt, d.h. am Anfang wird der Dämpfer sich aufgrund des niedrigeren Luftdrucks stärker zusammendrücken, d.h. dass das 'SAG' größer ausfällt als bei einem Dämpfer mit höherem Luftdruck.
Soll das Sag aber klein bleiben (= höherer Druck im unbelasteten Dämpfer bei progressiver Geometrie), so will ja eine progressive Anlenkung den Dämpfer beim Einfedern quasi immer mehr zusammendrücken, was bei gleicher Belastung (gleicher Fahrer) zu einer Verringerung des maximalen Federweges am Hinterrad führt. (Der Dämpfer baut zu einem früheren Zeitpunkt - geringeres Einfedern der Schwinge - als bei linerarer Abstimmung das Kräftegleichgewicht auf).

Hier zu möchte ich noch anmerken, dass heute bei einigen Luftdämpfern der Endanschlag künstlich durch ein Anschlagselastomer erzeugt wird, bevor die Dämpferfederkennlinie sehr steil wird durch das Annähern an das Ende der Luftkammer. So kann der maximale Dämpferhub auch wirklich ausgenutzt werden.
Das hat aber zur Folge, dass auch Luftdämpfer bei harter Fahrweise und eher degressiver Anlenkung vom Rahmen her durchschlagen können. In diesem Fall nutzt man den gesamten Federweg bzw Dämpferhub auch bei progressiverer Anlenkung vom Rahmen her noch aus, nur schlägt der Dämpfer halt nicht mehr so hart an den Endanschlag.

schaumat schrieb:
Hier muss man also die optimale Abstimmung mit unterschiedlichen Anlenkpunkten (sofern diese optional vorhanden sind) und Luftdrücken erspielen.

Unterschiedliche Anlenkpunkte bestimmen ja aber gerade die Progression des Rahmens, somit ändert man mit einem anderen Anlenkpunkt des Dämpfers automatisch auch die Progression am Rahmen. Wir möchten ja das Verhalten bei gegebener Progression (oder Degression) des Rahmens haben...


schaumat schrieb:
zu Dani:
''Wenn der Sag am Hinterrad gleich bleiben sollte, dann benötigt man bei der progressiveren Anlenkung einen höheren Druck, um denselben Sag zu erreichen, denn das Übersetzungsverhältnis von Federweg zu Dämpferhub ist im ersten Bereich des Federwegs grösser (wenn progressiv), somit
1. wirkt bei gleicher Kraft auf das Hinterrad die grössere Kraft auf den Dämpfer und um das zu kompensieren, muss der Dämpfer ein wenig härter gepumpt werden
2. muss der Dämpfer bei gleichem Sag am Hinterrad etwas weniger einfedern,¨was auch nur mit höherem Druck im Dämpfer erreicht werden kann.

Die Belastung auf den Dämpfer und den Rahmen ist aber am Schluss des Federwegs kleiner, da dort das Übersetzungsverhältnis auch kleiner ist bei progressiver Anlenkung.''

Du ziehst den Vergleich und definierst den Nullpunkt im Einfedern durch die Fahrerbelastung (SAG).
Du gehst jetzt davon aus, dass die progressive Anlenkung am Anfang bis zum SAG weniger 'Weg macht' als eine lineare Anlenkung, und dass sie im Bereich des gewünschten (!) SAG den gleichen Weg, und danach bis zum maximalen Einfedern der Schwinge mehr Weg macht als die lineare Anlenkung.
Unter dieser Annahme stimmen dein Punkte 1. und 2. (drehmoment = kraft * hebelarm)

Ich gehe nicht genau von diesen Tatsachen aus. Ich gehe von demselben maximalen Federweg aus, also vom selben Durchschnittsübersetzungsverhältnis.
Trage den Dämpferhub in einem Diagramm auf der vertikalen Achse nach oben ab und den Federweg auf der horizontalen Achse nach recht ab. Eine progressive Rahmenkennlinie (über den gesamten Federweg progressiv) liegt auf diesem Diagramm über den gesamten Federweg unter der linearen Kennlinie und trifft sich erst beim maximalen Federweg/Dämpferhub mit der linearen Linie. Das Übersetzungsverhältnis lässt sich an der Steigung der Kurve ablesen, es ist eins durch die Steigung dH/dF (H = Dämpferhub, F = Federweg am Hinterrad) der Kurve.
Du sieht hier, dass für den gesamten Federweg gilt, dass bei der progressiven Rahmenkennlinie bei gleichem Dämpferhub das Hinterrad stärker eingefedert ist als bei der linearen Rahmenkennlinie oder umgekehrt bei der progressiven Rahmenkennlinie ist bei gleichem Federweg am Hinterrad über den gesamten Federweg der Dämpfer weniger stark eingefedert als bei der linearen Rahmenkennlinie. Erst beim maximalen Federweg treffen sich die beiden Kurven wieder.
Somit spielt es keine Rolle, ob im Sag die Steigung der Kurve bei linearer und progressiver Kurve gleich sind.

Bis zu dem Punkt (vom kleinen Federweg her), wo die Steigung beider Kurven identisch ist, ist das Übersetzungsverhältnis der progressiven Kurve grösser und die ZUNAHME des Federwegs pro Dämpferhub ist grösser, der absolute Federweg zum absoluten Dämpferhub aber ist über den gesamten Federweg bei der progressiven Rahmenkennlinie grösser als bei der linearen.

schaumat schrieb:
''Die Belastung auf den Dämpfer und den Rahmen ist aber am Schluss des Federwegs kleiner, da dort das Übersetzungsverhältnis auch kleiner ist bei progressiver Anlenkung.''

Stimmt schon von der Überlegung her, aber auch nur für die Kraft im Dämpfer selbst, nicht für die resultierenden Kräfte im Rahmen.

Nein, das gilt auch für die Dämpferaufnahme am Rahmen und für alle Rahmenteile in einem gewissen Mass, die sich nicht gleich "stark" bewegen wie das Hinterrad. Denn auch hier gilt das Hebelgesetz und actio = reactio, denn wie soll die höhere Kraft im Dämpfer entstehen, wenn sie nicht von Rahmenteilen in den Dämpfer eingeleitet wird??

schaumat schrieb:
Es gilt zu beachten:
Die Belastungen in den Umlenkpunkten auf den Rahmen sind letzendlich bei einer konstanten Belastung des Fahrrades (z.B. Fahrer mit 80kg im Stand) gleich, egal ob progressive oder lineare Anlenkung. (Kraft * Hebelarm)Letzendlich belastet das Fahrergewicht das Rad, und dieses Gewicht wird abgefangen durch eben verschiedene Hebelverhältnisse und die entsprechend benötigten Drücke im Dämpfer:
a) Langer Hebel zum Dämpfer hin = geringe Untersetzung = geringe Kraft = wenig Weg der Dämpfer-Kolbenstange = wenig Einfedern
oder
b) kurzer Hebel zum Dämpfer hin = hohe Untersetzung = hohe Kraft auf den Dämpfer, langer Weg der Dämpfer-Kolbenstange = viel Einfedern.

Siehe oben. Macht der Dämpfer 10 mm Weg bei 20 mm Weg am Hinterrad, wenn das Hinterrad mit 50 Kg belastet wird, dann wird der Dämpfer mit 100 Kg belastet und somit auch die Dämpferaufnahme am Rahmen und das Rahmenbauteil, das die Kraft in den Dämpfer einleitet.

schaumat schrieb:
Allerdings steigt die Belastung auf den Rahmen immer, je mehr Kräfte (Fahrergewicht) von der Federung aufgenommen werden müssen.

zu slowracer

zu Deiner Frage: (es geht um die progressive Anlenkung)
Stimmt von der Überlegung, ist aber nicht ganz korrekt ausgedrückt:
''Ja, bei gleichmäßig steigender Kraft auf das Hinterrad wächst die Kraft auf den Dämpfer in einem größeren Maße.''
Fakt ist, dass bei gleichem bleibendem Federweg der Schwinge der Einfederweg des Dämpfers wächst. Das ist aber in der Realität nicht der Fall, denn der Dämpfer baut ja auch mit stärkerem Komprimieren eine stärkere Gegenkraft auf, die die Belastung wieder auffängt.
Schwierig zu erklären, aber man muss eben immer alle Faktoren mit berücksichtigen....

Nein, die Überlegung stimmt eben nicht. Bei der progressiven Anlenkung wächst der Einfederweg des Dämpfers bei gleichem bleibenden Federweg der Schwinge, das stimmt noch, aber: Das heisst, dass, bei gleichmässig steigender Kraft auf das Hinterrad die Kraft auf den Dämpfer in KLEINEREM Masse wächst, da der WEG des Dämpfers pro Federweg am Hinterrad beim Einfedern wächst: Mehr Dämpferweg = weniger Kraft, da Kraft mal Weg konstant sein muss.
Das heisst wiederum, dass gegen Ende des Federwegs bei gleicher Mehrbelastung am Hinterrad der Dämpfer des progressiven Rahmens weniger zusätzlich einfedert als der Dämpfer des linearen Rahmens.

schaumat schrieb:

Gruss
Dani
 
Hallo Dani!

Vielen Dank für deine umfassenden Erklärungen! Über diesen:
Dani schrieb:
Nein, die Überlegung stimmt eben nicht. Bei der progressiven Anlenkung wächst der Einfederweg des Dämpfers bei gleichem bleibenden Federweg der Schwinge, das stimmt noch, aber: Das heisst, dass, bei gleichmässig steigender Kraft auf das Hinterrad die Kraft auf den Dämpfer in KLEINEREM Masse wächst, da der WEG des Dämpfers pro Federweg am Hinterrad beim Einfedern wächst: Mehr Dämpferweg = weniger Kraft, da Kraft mal Weg konstant sein muss.
Absatz deines Postings müssen wir aber nochmal reden. ;)

Nach meinem Wissen ist bei einem Federelement, egal ob Luft- oder Stahlfeder, der Zusammenhang zwischen Federkraft und Kompressionszustand eine "eineindeutige" Zuordnung. Das heißt, zu einer bestimmten Kraft am Dämpfer gehört ein bestimmter Einfederungszustand und umgekehrt. Und wenn bei progressiver Anlenkung der Quotient Dämpferweg pro Federweg mit zunehmender Einfederung wächst, muss also auch die Dämpferkraft pro Federweg im eingefederten Zustand größer werden, als bei linearer Anlenkung.

Wie kommst du denn darauf, dass Kraft mal Weg konstant sein muss? Hast du an irgendein Moment gedacht? Kann eigentlich nicht sein, weil dafür der betrachtete Kraftvektor senkrecht auf dem Wegvektor stehen müsste. Oder meintest du was anderes?

@axel123: Tut mir leid, dass es so kompliziert wird.
 
Dani schrieb:
Hier zu möchte ich noch anmerken, dass heute bei einigen Luftdämpfern der Endanschlag künstlich durch ein Anschlagselastomer erzeugt wird, bevor die Dämpferfederkennlinie sehr steil wird durch das Annähern an das Ende der Luftkammer. So kann der maximale Dämpferhub auch wirklich ausgenutzt werden.
Das hat aber zur Folge, dass auch Luftdämpfer bei harter Fahrweise und eher degressiver Anlenkung vom Rahmen her durchschlagen können. In diesem Fall nutzt man den gesamten Federweg bzw Dämpferhub auch bei progressiverer Anlenkung vom Rahmen her noch aus, nur schlägt der Dämpfer halt nicht mehr so hart an den Endanschlag.
Dani

Moin Dani,

welche Dämpfer sind denn das? Hast Du da Federkennlinien?

Viele Grüße von der
Edelziege
 
slowracer schrieb:
Hallo Dani!

Vielen Dank für deine umfassenden Erklärungen! Über diesen:

Absatz deines Postings müssen wir aber nochmal reden. ;)

Nach meinem Wissen ist bei einem Federelement, egal ob Luft- oder Stahlfeder, der Zusammenhang zwischen Federkraft und Kompressionszustand eine "eineindeutige" Zuordnung. Das heißt, zu einer bestimmten Kraft am Dämpfer gehört ein bestimmter Einfederungszustand und umgekehrt. Und wenn bei progressiver Anlenkung der Quotient Dämpferweg pro Federweg mit zunehmender Einfederung wächst, muss also auch die Dämpferkraft pro Federweg im eingefederten Zustand größer werden, als bei linearer Anlenkung.

Wie kommst du denn darauf, dass Kraft mal Weg konstant sein muss? Hast du an irgendein Moment gedacht? Kann eigentlich nicht sein, weil dafür der betrachtete Kraftvektor senkrecht auf dem Wegvektor stehen müsste. Oder meintest du was anderes?

@axel123: Tut mir leid, dass es so kompliziert wird.

Ich versuche das etwas anders zu formulieren:

Progressive Rahmenkennlinie:
Je stärker der Rahmen einfedert, desto grösser wird der Quotient Delta Dämpferweg pro Delta Federweg (für alle Nichtmathematiker/Physiker: Das Delta bezeichnet eine Änderung in einem kleinen Bereich, zum Beispiel kann Delta Dämpferweg ein Millimeter sein und das dazugehörende Delta Federweg zwei Millimeter, dann hätten wir in diesem Bereich ein Übersetzungsverhältnis von 1 zu 2) und damit wird das Übersetzungsverhältnis kleiner, je weiter der Hinterbau einfedert.
Ein kleineres Übersetzungsverhältnis heisst aber auch, dass eine Kraftänderung auf den Hinterbau eine kleinere Kraftänderung auf den Dämpfer zur Folge hat, wenn man es mit einem linearen Hinterbau vergleicht, wo das Übersetzungsverhältnis gleich bleibt.

Ich habe versäumt hervorzuheben, dass es mir nur um die KraftÄNDERUNGEN in einem bestimmten Bereich geht. Klar erzeugt eine grössere Kraft auf den Hinterbau auch eine grössere Kraft auf den Dämpfer, ob jetzt das !ubersetzungsverhältnis grösser oder kleiner wird oder gleich bleibt. Was ändert, ist die ZUNAHME der Kraft auf den Dämpfer bei den verschiedenen Systemen und nur um das geht es hier.

Mit dem " Kraft mal Weg = konstant " meinte ich folgendes:
Der Dämpfer ist ja nicht 1: 1 angelenkt (das Übersetzungsverhältnis ist nicht 1:1). Bei einem Übersetzungsverhältnis von 1:2 ist die auf den Dämpfer wirkende Kraft doppelt so gross wie die Kraft auf das Hinterrad (ungefederte Masse etc weggelassen). Stell Dir einen klassischen Eingelenker vor, wo der Dämpfer über dem Tretlager auf das Unterrohr abgestützt wird und direkt von der Wippe angesteuert wird. Dort kann man das Ganze einfach mit Drehmomenten rechnen, der Drehpunkt ist ja klar definiert.
Die Kraft auf das Hinterrad wird vom Dämpfer "aufgefangen", die Drehmomente müssen sich aufheben.

Bei Viergelenkern oder Mehrgelenkern ist es etwas schwieriger zu rechnen, da man viel mehr Umlenkpunkte hat, es bleibt aber dasselbe: Federweg am Hinterrad geteilt durch entsprechenden Dämpferweg ergibt das Übersetzungsverhältnis. Das Übersetzungsverhältnis definiert den Hebel zwischen Hinterradachse und Dämpfer, macht der Dämpfer an einem Einmfederungspunkt nur die Hälfte vom Weg des Hinterrads beim Federn in diesem Punkt, ist die auf den Dämpfer wirkende Kraft doppelt so gross wie die auf das Hinterrad wirkende Kraft, sonst würde kein Gleichgewicht herrschen.

Ich hoffe, ich habe mich verständlich genug ausgedrückt.

Gruss
Dani
 
Edelziege schrieb:
Moin Dani,

welche Dämpfer sind denn das? Hast Du da Federkennlinien?

Viele Grüße von der
Edelziege

DT Swiss, Manitou Swinger Air und Radium 04, 05, 06,
bei Fox bin ich mir auch ziemlich sicher, ich habe mich aber das letzte Mal beim Öffnen nicht geachtet...

Es macht wenig Sinn, einen Luftdämpfer nicht mit einem Anschlagselastomer oder einem hydraulischen Anschlag zu versehen, da der maximale Federweg einer Luftkammer nie erreicht werden kann und so auch Platz in der Dämpfung gespart werden kann. Natürlich gibt es neben dem Anschlagselastomer auch andere Methoden, um das Einfedern eines Luftdämpfers gegen "Ende" des Federwegs zu bremsen...

Nein, ich habe keine gemessenen Federkennlinien zu den genannten Dämpfern

Gruss
Dani
 
Ach klar: du meinst das Prinzip der virtuellen Arbeiten nach d'Alembert.
Danach muss gelten:

Kraft auf's HR * delta Federweg = Dämpferkraft * delta Dämpferweg

Damit kann ich was anfangen, alle Unklarheiten beseitigt.
 
Dani schrieb:
Natürlich gibt es neben dem Anschlagselastomer auch andere Methoden, um das Einfedern eines Luftdämpfers gegen "Ende" des Federwegs zu bremsen...

Ja, zum Beispiel hydraulisch, mit einem Vorlaufhemmdorn. Dabei wird die Druckstufe am Ende des Federwegs quasi langsam "zugedreht". Weiß aber nicht, ob das bei MTB-Dämpfern schonmal umgesetzt wurde.
 
Man kann auch mit der Luftkammer spielen: Bohrungen gegen Ende der Luftkammer, die in eine äussere Kammer führen und die KAmmer vergrössern, die aber ab einem gewissen Kolbenstand in der Kammer durch die Kolbendichtung verschlossen werden, so dass das Luftkammerrestvolumen schlagartig kleiner wird. Natürlich braucht dann der Luftkolben eine Doppeldichtung, damit durch die Bohrungen nicht Druck hinter die Kolbendichtung gelangt...

Gruss
Dani
 
Interessant. Erst großes Luftvolumen mit ~linearer Kennlinie, dann ganz am Ende die Verkleinerung für den progressiven Durchschlagsschutz. Und das ohne zusätzliche Elastomere oder Federn. Hast du das schonmal bei einem Dämpfer gesehen?
 
Dani schrieb:
Hier zu möchte ich noch anmerken, dass heute bei einigen Luftdämpfern der Endanschlag künstlich durch ein Anschlagselastomer erzeugt wird, bevor die Dämpferfederkennlinie sehr steil wird durch das Annähern an das Ende der Luftkammer. So kann der maximale Dämpferhub auch wirklich ausgenutzt werden.
Das hat aber zur Folge, dass auch Luftdämpfer bei harter Fahrweise und eher degressiver Anlenkung vom Rahmen her durchschlagen können. In diesem Fall nutzt man den gesamten Federweg bzw Dämpferhub auch bei progressiverer Anlenkung vom Rahmen her noch aus, nur schlägt der Dämpfer halt nicht mehr so hart an den Endanschlag.



Unterschiedliche Anlenkpunkte bestimmen ja aber gerade die Progression des Rahmens, somit ändert man mit einem anderen Anlenkpunkt des Dämpfers automatisch auch die Progression am Rahmen. Wir möchten ja das Verhalten bei gegebener Progression (oder Degression) des Rahmens haben...




Ich gehe nicht genau von diesen Tatsachen aus. Ich gehe von demselben maximalen Federweg aus, also vom selben Durchschnittsübersetzungsverhältnis.
Trage den Dämpferhub in einem Diagramm auf der vertikalen Achse nach oben ab und den Federweg auf der horizontalen Achse nach recht ab. Eine progressive Rahmenkennlinie (über den gesamten Federweg progressiv) liegt auf diesem Diagramm über den gesamten Federweg unter der linearen Kennlinie und trifft sich erst beim maximalen Federweg/Dämpferhub mit der linearen Linie. Das Übersetzungsverhältnis lässt sich an der Steigung der Kurve ablesen, es ist eins durch die Steigung dH/dF (H = Dämpferhub, F = Federweg am Hinterrad) der Kurve.
Du sieht hier, dass für den gesamten Federweg gilt, dass bei der progressiven Rahmenkennlinie bei gleichem Dämpferhub das Hinterrad stärker eingefedert ist als bei der linearen Rahmenkennlinie oder umgekehrt bei der progressiven Rahmenkennlinie ist bei gleichem Federweg am Hinterrad über den gesamten Federweg der Dämpfer weniger stark eingefedert als bei der linearen Rahmenkennlinie. Erst beim maximalen Federweg treffen sich die beiden Kurven wieder.
Somit spielt es keine Rolle, ob im Sag die Steigung der Kurve bei linearer und progressiver Kurve gleich sind.

Bis zu dem Punkt (vom kleinen Federweg her), wo die Steigung beider Kurven identisch ist, ist das Übersetzungsverhältnis der progressiven Kurve grösser und die ZUNAHME des Federwegs pro Dämpferhub ist grösser, der absolute Federweg zum absoluten Dämpferhub aber ist über den gesamten Federweg bei der progressiven Rahmenkennlinie grösser als bei der linearen.



Nein, das gilt auch für die Dämpferaufnahme am Rahmen und für alle Rahmenteile in einem gewissen Mass, die sich nicht gleich "stark" bewegen wie das Hinterrad. Denn auch hier gilt das Hebelgesetz und actio = reactio, denn wie soll die höhere Kraft im Dämpfer entstehen, wenn sie nicht von Rahmenteilen in den Dämpfer eingeleitet wird??



Siehe oben. Macht der Dämpfer 10 mm Weg bei 20 mm Weg am Hinterrad, wenn das Hinterrad mit 50 Kg belastet wird, dann wird der Dämpfer mit 100 Kg belastet und somit auch die Dämpferaufnahme am Rahmen und das Rahmenbauteil, das die Kraft in den Dämpfer einleitet.



Nein, die Überlegung stimmt eben nicht. Bei der progressiven Anlenkung wächst der Einfederweg des Dämpfers bei gleichem bleibenden Federweg der Schwinge, das stimmt noch, aber: Das heisst, dass, bei gleichmässig steigender Kraft auf das Hinterrad die Kraft auf den Dämpfer in KLEINEREM Masse wächst, da der WEG des Dämpfers pro Federweg am Hinterrad beim Einfedern wächst: Mehr Dämpferweg = weniger Kraft, da Kraft mal Weg konstant sein muss.
Das heisst wiederum, dass gegen Ende des Federwegs bei gleicher Mehrbelastung am Hinterrad der Dämpfer des progressiven Rahmens weniger zusätzlich einfedert als der Dämpfer des linearen Rahmens.



Gruss
Dani


Nur der Vollständigkeit halber: du hast Recht. Gut gelesen.

gruß
 
slowracer schrieb:
Interessant. Erst großes Luftvolumen mit ~linearer Kennlinie, dann ganz am Ende die Verkleinerung für den progressiven Durchschlagsschutz. Und das ohne zusätzliche Elastomere oder Federn. Hast du das schonmal bei einem Dämpfer gesehen?

Nein. Ich glaube aber mal gelesen zu haben, dass Magura mal so was hatte. Vielleicht irre ich mich auch.

Gruss
Dani
 
slowracer schrieb:
Ach klar: du meinst das Prinzip der virtuellen Arbeiten nach d'Alembert.
Danach muss gelten:

Kraft auf's HR * delta Federweg = Dämpferkraft * delta Dämpferweg

Damit kann ich was anfangen, alle Unklarheiten beseitigt.

Aha, so heisst das also. Ich weiss viele Zusammenhänge intuitiv, habe aber keine Ahnung, welche Sätze und Gesetze bzw Prinzipien dahinterstehen.
Leider kann ich nicht schreiben: "Das weiss ich halt" oder "das muss so sein" oder "das spüre ich im Blut"...
Daher schwitze ich manchmal Blut, wenn ich das Wieso erklären muss...

Gruss
Dani
 
Ich komm ja nicht umhin auch meinen Senf zum Thema abzugeben.
Hier wird schon vieles richtig erklärt, aber leider ist auch das ein oder ander noch falsch!

(sorry, das mit dem Zitieren hab ich noch nicht so ganz raus)

Zitat von Schaumat:
Fakt ist, dass bei gleichem bleibendem Federweg der Schwinge der Einfederweg des Dämpfers wächst. Das ist aber in der Realität nicht der Fall, ...

DOCH, das ist auch in der Realität der Fall!!


Zitat von Dani:
Trage den Dämpferhub in einem Diagramm auf der vertikalen Achse nach oben ab und den Federweg auf der horizontalen Achse nach recht ab. Eine progressive Rahmenkennlinie (über den gesamten Federweg progressiv) liegt auf diesem Diagramm über den gesamten Federweg unter der linearen Kennlinie und trifft sich erst beim maximalen Federweg/Dämpferhub mit der linearen Linie. Das Übersetzungsverhältnis lässt sich an der Steigung der Kurve ablesen, es ist eins durch die Steigung dH/dF (H = Dämpferhub, F = Federweg am Hinterrad) der Kurve. ...

Das ist so nicht ganz richtig. Das Übersetzungsverhälnis ist gleich der Auslenkung des Hinterrades geteilt durch den Dämpferhub (F/H) und hat nichts mit der Steigung der Kurve zu tun!



Ich versuch mal kurz die Kräfteverhälnisse etwas mathematischer darzustellen. Auch wenn's dadurch nicht unbedingt verständlicher wird, so schafft es doch zumindest eine gemeinsame Basis auf der weiter diskutiert werden kann.

Schaun wir uns erst mal den einfachen linearen Fall an:
Der Dämpferhub (y) verhält sich hier zur Auslenkung des Hinterrades (x) linear, also ist y = a * x. Das Übersetzungsverhältnis berechnet sich aus x/y, ist also 1/a. Da die Auftretenden Kräfte anbhängig vom Übersetzungsverhältnis sind, ist also Fy = a * Fx (Fx = Kraft auf das Hinterrad, Fy = Kraft auf den Dämpfer).

Etwas komplizierter wird es schon bei progressiver Anlenkung:
Hier verhält sich der Dämpferhub nichtlinear zur Auslenkung des Hinterrades, also ist y = b * x². Das Übersetzungsverhältnis ( 1/(b*x) ) ist also abhängig von der Auslenkung des Hinterrades und demnach die Kraft auf den Dämpfer nicht nur Abhängig von der Kraft auf das Hinterrad, wie bei einer linearer Anlenkung, sondern auch von dessen Auslenkung ( Fy = b * x * Fx).


Um noch kurz auf die 2. Frage von Axel123 einzugehen:
Die Konstante b ist ein Maß für die progressivität der Anlenkung. Je progressiver die Anlenkung also ist, desto größer wird der Dämpferhub.
(soweit wurde das im Thread ja auch schon zu genüge dargelegt)
Da die Kraft die eine Feder aufbringt vom Federweg abhängt, reicht bei größerem Federweg also eine schwächere Feder um die gleiche Kraft aufzubringen, im Falle einer Luftfeder also einfach ein geringerer Luftdruck.

Ich hoffe das war halbwegs verständlich (und richtig :confused: ).
Grüße,
--Wolfgang
 
Dani schrieb:
DT Swiss, Manitou Swinger Air und Radium 04, 05, 06,
bei Fox bin ich mir auch ziemlich sicher, ich habe mich aber das letzte Mal beim Öffnen nicht geachtet...

Es macht wenig Sinn, einen Luftdämpfer nicht mit einem Anschlagselastomer oder einem hydraulischen Anschlag zu versehen, da der maximale Federweg einer Luftkammer nie erreicht werden kann und so auch Platz in der Dämpfung gespart werden kann. Natürlich gibt es neben dem Anschlagselastomer auch andere Methoden, um das Einfedern eines Luftdämpfers gegen "Ende" des Federwegs zu bremsen...

Nein, ich habe keine gemessenen Federkennlinien zu den genannten Dämpfern

Gruss
Dani

Hallo Dani,

ach so, Du meintest die ganz normalen Anschlagselastomere. Die hat aber jeder Luftdämpfer drin und schon immer gehabt.
Ich dachte es gäbe irgendwo was Neues.

Viele Grüße von der
Edelziege
 
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