Dreh-Momente am Dienstag: Ungefederte Massen

Dreh-Momente am Dienstag: Ungefederte Massen

In der letzten Ausgabe von Dreh-Momente am Dienstag habe ich erzählt, das Gewicht eines Mountainbikes sei gar nicht so relevant - dabei bleibe ich und möchte den Blick auf etwas deutlich Interessanteres lenken: ungefederte Masse. Die wiegt auch etwas und beeinflusst das Fahrverhalten deutlicher als gefederte Masse.

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Dreh-Momente am Dienstag: Ungefederte Massen

 

[Oldie-Paul]

...
Wieviel sich die Gabel in 13ms bewegt, das läßt sich mit der Kraft am Reifen und der ungefederten Masse leicht ausrechnen.
...

Nein, das geht nicht. Wir müssen beachten, wo die gegenkraft her kommt. Die wird in diesem fall durch die massenträgheit des fahrers samt gefederter masse des bikes bestimmt. Schwerer fahrern -> große gegenkraft, starke gabeleinfederung. Leichter fahrer -> geringere gegenkraft, geringere einfederung. Und das gilt im vergleich nur für starre bindung des fahrers ans bike. Sobald der fahrer mit den armen und/oder beinen nachgibt, wird die kraft nochmal geringer. Das ganze system ist dynamisch so kompliziert, dass man nicht auf das verhältnis von gefederter zu ungefederter masse reduzieren kann. Wie würde sich das rad denn verhalten, wenn die räder masselos wären? (Achtung gedankenexeriment!) Der masselose elastische reifen würde sich genauso eindellen und der stoß würde genauso durch die dämpfung der federung verlangsamt.
Lässt man die dämpfung in kompression ganz weg, wird der der reifen am wenigsten verformt. Dann würde nur die rebounddämpfung das schwingen verhindern. Dass eine solche einstellung nicht das gelbe vom ei ist, kann man ahnen. Es soll hier aber leute geben, die möchten gern experimentieren. Nur zu.

 

[Pilatus]

Heißt ja nicht ohne Grund: Load your Front.

andere Erzählungen behaupten "heavy feet light hands" wäre super.

 

[Oldie-Paul]

Bleigewichte ist also demnach das Maß der Dinge

Ja natürlich. Bikedoping:

• Durch die höhere masse werden die trägheitskräfte größer. Die federung arbeitet etwas mehr und der fahrer hat mehr ruhe.
• Durch die höhere masse wird das verhältnis hangabtriebskraft zu luftwiderstand besser und der kleinere, leichter fahrer ist gegenüber dem größeren schwereren weniger benachteiligt.
  
• Der schrei nach mehr bergab- und weniger tretpassagen wird immer lauter.

 

[Skoalman]

Dieses Video zeigt ja mehr oder minder eine "Laborsituation" um das Prinzip zu verdeutlichen. Auf dem Trail kommen die Schlagfolgen – beispielsweise bei einem Wurzelteppich – sehr viel konzentrierter und vor allem schneller. Auf jeden einzelnen Schlag kann man da gar nicht mehr reagieren, außer vielleicht komplett drüber springen.

Was der Fahrer aber eigentlich immer kann, ist das Bike gezielt zu Belasten und Entlasten. Selbst lange Steinfelder unterteilt man in Stücke in denen man sich "leicht macht" und in solche wo man das Bike belastet. Nicht umsonst widmet Brian Lopes in seinem legendären Fahrtechnikbuch genau diesem Thema so viel Platz. Und genau dieses gezielte, aktive Pushen und Entlasten macht im Endeffekt den Unterschied zwischen einem durchschnittlichen und einem guten Mountainbiker, den Unterschied ob man der Spielball des Geländes ist oder ob man das Gelände zu seiner Spielwiese macht.

 

[DR_Z]

Nein, das geht nicht. .

Da muss ich dir klar widersprechen.
Die Reifeneindellung ist der Maßstab für die in das System eingeleitete Kraft, die zwangsläufig über die Gabel von der ungefederten in die gefederte Masse eingeleitet wird. Somit wird diese Kraft auf jeden Fall in eine Gabelbewegung münden.
Es sei denn, die Geschwindigkeit der Bewegung wäre sehr hoch und der Fahrer würde genau passend entlasten, dass die Kraft zur Eindellung genau synchron nur die ungefederte Masse so beschleunigen würde, dass es zur Entlasstungsbewegung des Fahrer passt.
Dass dürft in diesem Fall und in den meisten Fällen im praktischen Fahrbetrieb wohl eher nicht so sein.
Der Vorteil der geringen ungefederten Massen liegt im praktischen Betrieb darin, dass die Highspeeddämpfung niedrig bleiben kann und dadurch der Luftdruck und dadurch das ganze System kräfteschonender bewegt werden kann weil der Fahrer die in die ungefederte Masse eingeleiteten Bewegungen nicht kompensieren muss. Dies ist wohl auch der Hauptgrund warum die Racer auf anspruchsvollen Untergründen zunehmend mit Fullys unterwegs sind.
P.S.: die Dämpfungsysteme, die nicht zwischen Highspeed und Lowspeed unterscheiden haben den Nachteil, dass zur Eleminierung der dynamischen Probleme im Bereich der ungefederten Massen die Gesamtdämpfung erhöht wird und damit das System sehr (zu) hart wird.
Dies kostet Komfort und und speziell im Downhill auch Fahrssicherheit.

 

[Oldie-Paul]

Da muss ich dir klar widersprechen.
Die Reifeneindellung ist der Maßstab für die in das System eingeleitete Kraft, die zwangsläufig über die Gabel von der ungefederten in die gefederte Masse eingeleitet wird. Somit wird diese Kraft auf jeden Fall in eine Gabelbewegung münden

Richtig.
Doch deine aussage: Wieviel sich die Gabel in 13ms bewegt, das läßt sich mit der Kraft am Reifen und der ungefederten Masse leicht ausrechnen, ist nicht zutreffend.
Federkonstante, dämpfung und momentane effektive masse (körperbewegungen!) des gefederten systems sind ja nirgends vorgegeben. Grenzfall ist die starre gabel, die bewegt sich überhaupt nicht.

 

[Deleted 8566]

andere Erzählungen behaupten "heavy feet light hands" wäre super.

Auf rutschigem Belag wahrscheinlich. IdR verstärkt sauber eingeleitete Kraft die Traktion.

Wie sieht das Modell eigentlich aus, wenn man davon ausgeht, dass die Kraft nicht vom Boden in das Bike eingeleitet wird, sondern vom Fahrer in das Bike?

 

[schuetzendorf]

Es sollte jedem Action-Cam-User klar geworden sein, dass es nicht DIE ungefederte bzw. gefederte Masse gibt. Der Kopf wäre ein Extrem, das andere die Lauffläche der Reifen. Alles dazwischen ist mehr oder weniger gefedert oder ungefedert und nicht ohne Weiteres zu bestimmen.

 

[Deleted 8566]

Und dann gehen wir noch davon aus, dass man mal im Ebenen fährt, mal bergauf und mal bergab, teils auch so steil bergauf, dass wir mal fast keine Vorderachslast haben, teils so steil bergab, dass wir teils keine Hinterachslast mehr haben. Und das kann binnen kurzer zeit wechseln.

 

[filiale]

Ich setz mich nur aufs Bike und fahre einfach...egal wie was federt

 

[Teddy-bulle]

Also ich sehe das so: wenn ich vorher kacken war, dann wird meine gefederte Maße geringer

 

[Pintie]

@nuts hat irgendwie die neue @muschi Kolumne übernommen.
Im Grund sehr interessante Themen, die dann zu sehr kontroversen Diskussionen führen.
spätestens auf der zweiten Seite gibt es wie üblich die ersten Beleidigungen und hinweis auf die ignore Funktion.
Und einige glauben das es DIE EINE richtige Antwort auf das Thema gibt. (42...)

Ich sehe die Beiträge von Nuts eher als guten Ansatz mal über die Themen nach zu denken. Die Inhalte sind natürlich immer stark vereinfacht. Dafür kommen 50% der User bei den Gedankengängen noch mit.
Das sowas wie Gefederte Massen immer nur ein Modell mit endlicher Genauigkeit sind ist doch klar.

Und ob man jetzt alles auf das letzte Promille richtig berechnet ist doch Schwanz. Die Grundidee bleibt ja richtig.

Für mich gibt es 3 Möglichkeiten:
1. Laufräder und ungefederte Massen möglichst klein
2. Irgendwas in der Mitte sprich Kompromiss
3. Scheiß drauf, Dicke Reifen, Schaumkern (z.B. Cushcore).

Ich gehe mit 3. Warum ? Weil sich die Theoretischen Nachteile bei den ungefederten Massen durchaus aufheben können.
Man hat mehr gripp, mehr Komfort durch weniger Druck, und wenn andere noch Flicken fährt man ohne aufs Material achten zu müssen.

 

[Roebel-G]

Im Angebot: !Bleizusatzgewichts-Drohne!
Si bringt dir Rahmen-Bleigewichte an den Start des Trails und unten angekommen wartet sie schon auf dich, um die Gewichte wieder zu laden und erneut bereitzustellen! Für die absolute Smoothness deines MTBs!!

 

[RetroRider]

Tja, sag ich ja: Leichtbau sollte erst ganz am Schluß beim Tretlager ankommen, und ein gutes Patronenlager ist nicht schlecht. Und 26" offenbar auch nicht, dem Artikel zufolge.

[...]
Was bei ungefederten sich drehenden Massen wichtiger, ist ist eben die Rotationsenergie (E rot)und da geht die Drehzahl und der Radius zum Quadrat ein. Das bedeutet eine großes Rad mit einer hohen Masse hat eine große Rotationsenergie und widersetzt sich damit mehr einer Bewegungsänderung, sprich es ist träger.
[...]

Widersetzt sich Drehimpuls nicht nur einer Bewegung, die aus der Rotationsebene raus will? Solange man geradeaus fährt, bleibt die Federungsbewegeung in der Rotationsebene.

 

[DR_Z]

@nuts hat irgendwie die neue @muschi Kolumne übernommen.
Im Grund sehr interessante Themen, die dann zu sehr kontroversen Diskussionen führen.

Ich gehe mit 3. Warum ? Weil sich die Theoretischen Nachteile bei den ungefederten Massen durchaus aufheben können.
Man hat mehr gripp, mehr Komfort durch weniger Druck, und wenn andere noch Flicken fährt man ohne aufs Material achten zu müssen.

Bin ganz bei dir.
Ist aber auch stark vom Einsatzzweck abhängig. Downhill im Felsenmeer oder Race auf anspruchsvollem Geläuf.
Ganz konservativ: Alpenüberquerung, wo Zuverlässigkeit ganz oben steht.

 

[H0wkeye]

Citroen ist ein ambivalentes Beispiel. Der 2CV hatte, das ist kein Scherz, Gewichte an den Radaufhängungen. Wo also jeder Autokonstrukteur um jedes Gramm ungefederte Masse kämpft, hängen die Franzosen Gewichte dran. das Ergebnis: ein erstaunlich komfortables Fahrverhalten trotz leichter Karosserie.

 

[HannesW]

Die Massen am einen Ende der Federung folgen Unebenheiten direkt, während die am anderen Ende durch die Federung von Unebenheiten entkoppelt werden.

Entkoppelt sind sie nicht, die beiden Feder/Dämpferelemente (Gabel, Dämpfer) sind ja grade die Kopplung der ungefederten und gefederten Masse.
Auch folgen die ungefederten Massen den Unebenheiten eben nicht direkt (wie auch der zitierte Poster unten schreibt), sondern entsprechend ihrer Trägheiten.
Wenn ich einem Laien die Sache mit gefederter und ungefederter Masse beim Fahrrad nachvollziehbar erklären wollen würde, dann würde ich folgendes Modell wählen (man blendet der Einfachheit halber den Luftwiderstand aus und macht sich klar, wie die Kraftübertragung vom Untergrund bis zum Fahrrerrumpf von Statten geht):

• Teil 1: Rumpf des Fahrers (~50kg, elastisch)
  
• Teil 2: 2 Arme, 2 Beine (4 Feder-Dämpfer-Elemente, die Teil 1 und Teil 3 verbinden)
• Teil 3: "gefederte Masse": alles am Fahhrad "bis zu Dämpfer/Gabel" (~halbes Fahrradgewicht, starr)
• Teil 4: Federgabel/Dämpfer: (2 Feder-Dämpfer-Elemente, die Teil 3 und Teil 5 verbinden)
• Teil 5: "ungefederte Masse": alles am Fahrrad "ab Dämpfer/Gabel" ohne Mantel (~halbes Fahrradgewicht, starr)
  
• Teil 6: Luftfüllung der Reifen (2 Feder-Dämpfer-Elemente, die Teil 5 und Teil 7 verbinden)
• Teil 7: "ungefederte Masse 2": 2xMantel (2-2,5 kg, elastisch)
  
• Teil 8: Untergrund (unedlich große Masse, starr)

In Kombination mit den Trägheitsgesetzen lässt sich dann eigentlich das komplette Fahrverhalten ohne große Abstriche erklären.
Teil 1 und 2 sind dabei ein äußerst ausgeklügeltes adaptives Fahrwerk, welches technisch in dieser Form momentan nicht realisierbar ist. Die Premium-Fahrwerke können dabei in der PRaxis durch viel "Flow" erkannt werden.

Warum das Argument mit den 1-fach Antrieben und den großen Kassetten in Bezug auf diese Thematik so sehr in den Vordergrund gestellt wird kann ich auch nicht ganz nachvollziehen.

• Eagle Kassette (1x12, 50Z): 353 g
• XTR (2x11, 40Z): 330 g
• XTR (2x11, 36Z): 272 g

Mäntel, Laufräder, Kettenstrebenlänge usw.fallen da mehr ins Gewicht. Auch die Upside-Down Gabel hätte man hier sehr schön erwähnen können.

"Konkret: Reifen, Bremse und Laufrad folgen dem Untergrund direkt"

Was bei ungefederten sich drehenden Massen wichtiger, ist ist eben die Rotationsenergie (E rot)und da geht die Drehzahl und der Radius zum Quadrat ein. Das bedeutet eine großes Rad mit einer hohen Masse hat eine große Rotationsenergie und widersetzt sich damit mehr einer Bewegungsänderung, sprich es ist träger.

Das ist der Grund warum ungefederte drehende Massen so kritisch sind.

Da muss man aber differenzieren:
Die Rotation hat lediglich einen Einfluss bei einer Änderung der Drehachse. Auf die rein translatorische Trägheit hat sie keinen Einfluss.
Und diese Effekte sind auch durchaus gewünscht. Ohne die Rückstellkräfte aus den Kreiselmomenten wäre es quasi unmöglich Fahrrad zu fahren. Das ist auch der Grund, warum es bei hohen Geschwindigkeiten einfacher ist, freihändig zu fahren. Hätten die Laufräder zu geringe rotatorische Massen würde es einem bei jedem Hindernis gewaltigst den Lenker verreißen.

 

[foreigner]

Das sieht aber komisch aus. Die Federgabel ist ja um gute 2 - 3 Zentimeter noch vorne gebogen
Anhang anzeigen 726997

Das gleiche Bild mit einer Intend Edge sähe bestimmt ein wenig anders aus.

Hallo

ich hatte ein Pinion.
War zum Schreddern echt super.
Geniales ansprechverhalten, aber der große Leerweg in den kleinen Gängen und die erhöhte Belastung des Hinterbaus und der Nabe (3 Achsbrüche Hoüpe Singelspeed) waren der Grund, das ich mich wieder getrennt habe.
Wenn es das Pinion Getrieb mir nur 1 Freilauf in dem Gertrieb und darauf angepasste Nabe ohne Freilauf mit einer Achse die dann entsprechend dimensioniert werden kann gibt, dann wird das wieder eine alternative.
Ansprechverhalten ist nicht alles. Wenn einem auf dem Alpencross die Achse (alle Achsbrüche bergauf) bricht, ist Schluss mit dem feinen ansprechen und man fährt mit dem Zug zurück und sieht sich die Bilder der Kollegen an, die gerade spaß haben mit ihrer Kettenschaltung.

Ich bin auch Hope-Fan, aber die Nabenwahl würde bei mir in ein Getriebebike ganz anders ausfallen. Hope hatte einen recht großen Rastwinkel. Mit dem neuen Freilauf etwas besser, aber wirklich klein immer noch nicht. Dadurch, dass man am Getriebebike 2 Freiläufe hat, muss der am Hinterrad ein möglichst schnelle Rasterung haben. Ich bin auch der Meinung Pinion sollten ihren vorne überarbeiten und schneller rastend machen. Zu gut deutsch, ich würde mindestens Chris King mit 72 Zähnen, oder gar die I9 mit 120 Rastpunkten nehmen.
Letztere hat nur noch 3°, da merkt man dann auch keinen Unterschied mehr zu anderen Bikes.
Mitlaufende Kette halte ich schlichtweg für gefährlich und wäre mit einer Kette mit Kettenspanner (also Fully Bike) auch nicht möglich. Das hat der Mike Levy auf PB auch schon mal ausgeführt, ist aber Quatsch. Die Unterseite des Kettenblattes am Hinterrad würde ziehen und damit einfach die Spannung von der Kette nehmen und sie ging flöten.

Die andere Sache, die du schreibst, verwundert mich: Wieso gibt es höhere Belastungen im Hinterbau und Achsbrüche? Hab ich noch nicht gehört und kann ich mir jetzt auch nicht erklären, woher das kommen soll.

 

[foreigner]

Warum das Argument mit den 1-fach Antrieben und den großen Kassetten in Bezug auf diese Thematik so sehr in den Vordergrund gestellt wird kann ich auch nicht ganz nachvollziehen.

• Eagle Kassette (1x12, 50Z): 353 g
• XTR (2x11, 40Z): 330 g
• XTR (2x11, 36Z): 272 g

Leichte 10-fach Kassetten (früher 2*10) lagen bei 208g. Die leichteste Kassette mit einer ähnlichen Bandbreite wäre die XX1 Eagle mit 353g.
Dazu gab es Zeiten in denen ein leichtes Schaltwerk 180g wog. Auch die sind heute durch Kupplung lange Käfige schwerer.
Bei den Spitzengruppen ist der Unterschied vielleicht "nur" 225g. In den günstigen Gruppen aber noch größer.
Natürlich scheppert alles weniger und die Kette bleibt wo sie soll, aber schwerer geworden ist es.

 

[SCM]

Krass sinnlose Diskussion mal wieder im Forum.

Der Kernaussage des Artikels, dass das gleiche Rad mit dem gleichen Fahrer mit nem Kilo Blei am Rahmen bzw. nem Kilo weniger an den Laufrädern IMMER besser "federt", konnte bisher niemand was entgegensetzen. Ob das jetzt schwerer bergauf zu fahren ist, schwerer in die Kurve geht, schwerer zu tragen oder pannenanfälliger ist, ist doch bei der Betrachtung total egal, da es mit der grundsätzlichen These nichts zu tun hat.

 

[Hew_Jarse]

demnächst bei kickstarter: ENDURO Blei

Wenn man fett ENDURO drauf schreibt, bekommt man das auf jeden Fall vermarktet. Ich muss mal in mich gehen...

 

[Danimal]

Die Hope Trial/Singlespeednabe halte ich für nahezu unzerstörbar und die hat deutlich mehr Rastpunkte, als die "normale" Evo Pro 2.

Aber zurück zum Thema: aus dem Bauch heraus leuchtet das ja alles ein - weniger ungefederte Masse reagiert schneller, mehr gefederte Masse gibt mehr Trägheit und schont damit die Handgelenke. Wieviel machen denn 500g mehr oder weniger da tatsächlich aus? Ein Graph (Schwingungskurve am Lenker z.B. mit leichtem Rahmen/schwerem Rahmen, leichtem LRS/schwerem LRS) würde mir helfen, zu verstehen, wieviel davon Popometer und Einbildung ist und was Tatsachen.
Wie würden sich die Dämpferelemente oben verhalten, wenn der Reifen knüppelhart aufgepumpt wäre und somit nur noch das Ansprechverhalten der Federgabel in der Rechnung drin ist? Ist dann die Trägheit der ungefederten Masse nicht wurscht, da eh mittels Federgabel vom Rahmen entkoppelt?

 

[foreigner]

Krass sinnlose Diskussion mal wieder im Forum.

Der Kernaussage des Artikels, dass das gleiche Rad mit dem gleichen Fahrer mit nem Kilo Blei am Rahmen bzw. nem Kilo weniger an den Laufrädern IMMER besser "federt", konnte bisher niemand was entgegensetzen. Ob das jetzt schwerer bergauf zu fahren ist, schwerer in die Kurve geht, schwerer zu tragen oder pannenanfälliger ist, ist doch bei der Betrachtung total egal, da es mit der grundsätzlichen These nichts zu tun hat.

Und es ist definitiv weniger Pannenanfällig, je leichter die Federung "aktiviert" wird. ...

 

[Nash]

Is schon krass, worüber man sich am Bike alles für Gedanken machen kann. Dabei ist das Wetter gerade so schön. Nun gut ich versuch - mal wieder - mein modernes Bike zu bewegen und die schlechtere Gewichtsverteilung durch einen aktiveren Fahrstil zu kompensieren.

Eine Frage hätte ich aber dann doch noch. Warum liegt mein Trailbike mit leichteren LRS inkl. Reifen, Sattlepack und OneUp Werkzeugtool schlechter auf der Piste im Downhill als mein Enduro mit schwereren LRS inkl. breiteren Reifen plus Huck Norris?

Ich meine mehr Federweg zusammen mit stabileren und mit weniger Luftdruck zu fahrenden Reifen kompensieren ein ungünstigeres Verhältnis von gefederte/ungefederte Masse mehr als ausreichend. Davon mal abgesehen, was bringt mir eine leichtere ungefederte Masse, wenn ich pausenlos Achten oder platte Reifen habe?

 

[schobbeschorle]

Ich setz mich nur aufs Bike und fahre einfach...egal wie was federt

Seh ich auch so. Früher mit dem Stahl-0mm gegen Bäume gefahren. So lernt man die Materie kennen.

"Hey Schatz ich geh voll hardcore Biken mit 190mm/200mm, weils so rückenschonend ist." Ferz ab geht die Post. Carbonspreisel aus dem Rücken ziehen.