Dreh-Momente am Dienstag: Wie optimiert man eine Luftfederkennlinie? Gastbeitrag von Bommelmaster

Dreh-Momente am Dienstag: Wie optimiert man eine Luftfederkennlinie? Gastbeitrag von Bommelmaster

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Solo Air, Dual Air, Triple Air – MegNeg, Evol und noch mehr. Wer steigt da noch durch? Was soll das und was bringt was und vor allem: Wie geht man als Entwickler an die Auslegung einer solchen Luftfeder, wo sind die Grenzen? Diese Fragen klärt Cornelius aka BommelMaster, Kopf hinter Intend BC, in dieser Episode von Drehmomente am Dienstag.

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Dreh-Momente am Dienstag: Wie optimiert man eine Luftfederkennlinie? Gastbeitrag von Bommelmaster
 

Frostfalke

Querwaldexplorer
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Supercooler Artikel! Habe ich gut verstanden! Mir persönlich reicht es, wenn ich zwei Rädchen an der Federgabel habe. Ausfedergeschwindigkeit und dann ein Rad um es härter oder weicher zu machen. Da bin ich ehrlich, mehr würde mich überlasten. Führt dann für mich aber auch dazu, dass ich mit den empfohlenen Werten von Fox Factory gut hinkomme, weil sie bei meinen 120er Gabeln sehr weich daherkommen und bei RocksShoxs eben nicht, weil die sich immer etwas härter fahren, was ich gar nicht mag. Das könnte man sicher "ordentlich einstellen" dazu fehlt mir aber wie gesagt die Kenntnis... .
 

Asphaltsurfer

George Carlin answers your questions
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Schöner Beitrag!
Allerdings fehlt mir der Einfluss der Negativfedergröße auf den Sag-Punkt und damit der Einfluss des zwangsläufig wachsenden Drucks auf die Verfügbarkeit des gesamten Federwegs.
Dass die Negativfedergröße an der Größe der Positivfeder räubert gilt nur für Gabeln, sofern nicht an der Menge an Material der Kolben und der Kolbenstange gespart werden kann.
 
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Danke für den Artikel. Freue mich immer wieder wenn mir jemand Technik erklärt und ich danach selbst weiterdenken kann. Durch die Theorie gewinnt auch die Praxis.
 
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Also ich finde den Artikel etwas verwirrend, vielleicht kann @BommelMaster ja noch einige Infos nachliefern...
Freue mich aber das sich mal Jemand die Mühe macht, dieses komplexe Thema näher zu beleuchten!

Es wird immer von der Länge der Negativkammer gesprochen.
Die Länge ergibt sich meiner Meinung nach durch den Punkt, an dem sich Negativ- und Positivkammer ausgleichen. Das ist konstruktiv vorgegeben.
Wichtiger bei der Abstimmung der heutigen gabeln ist dabei aber die Größe der Luftkammern. Wie verhält sich bei einer konstruktiv vorgegeben Luftkammerlänge (=Ausgleichspunkt) eine Änderung der Negativkammer oder der Positivkammer? Token, Bändchen O-Ring oder was auch immer rein oder raus, wobei da besonders die Negativluftkammer immer unterschätzt wird. Auch die Änderung beider Kammern gleichzeitig ergibt ein komplett anderes Verhalten, weil die Progressivität der Luftfeder ja eine andere ist.

Außerdem ist das Wirken der Kräfte der beiden Luftkammern sehr interessant.
Weil theoretisch müsste ja beim gleichen Druck in beiden Kammern der Dämpfer/die Gabel bis zum Ausgleichspunkt beider Kammern von allein einsacken. Da kommen aber wieder die unterschiedlich großen Kammern ins Spiel und natürlich die wirkende Kolbenfläche mit und ohne Kolbenstange.

Alles in Allem ein ganz schön kompliziertes Thema, wobei natürlich noch die Auslegung eines Rahmens dazu kommt.
Aber das ist ja nochmal nen ganz eigenes Thema...
 

BaerLee

@hoyabaer
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Um die Kennlinie einerr Federgabel vollständig zu betrachten, fehlt leider noch der Einfluss der Dämpfung. Dann wird es ja erst richtig spannend.

Wäre ja ein nettes Thema für einen "Teil 2 Artikel". Dieser Artikel hier ist auf jeden Fall sehr verständlich aufgebaut und erklärt die Funktion der Luftseite mMn sehr gut :daumen:

Nach Teil 1 "Luftfederkennlinie" und Teil 2 "Auswirkung der Dämpfung" wäre dann Teil 3 "Was bringt mir das alles auf dem Trail" ein runder Abschluss.

Hab mir bei meiner 36 Grip2 die Mühe gemacht und zwei verschiedene Setups (zwei Token, drei Token) mit Hilfe eines ShockWiz rausgefahren. Sicherlich geht es auch ohne das Gerät, war aber auf jeden Fall sehr interessant und lehrreich.
 
Zuletzt bearbeitet:
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Um die Kennlinie einerr Federgabel vollständig zu betrachten, fehlt leider noch der Einfluss der Dämpfung.
Nein, gemeint ist die FEDERkennlinie, die wird unabhängig von der Dämpfung betrachtet. Da es auch hier zig verschiedene Systeme gibt, und Dämpfung immer geschwindigkeitsabhängig ist, würde das den Rahmen sprengen. Eine gut ausgelegte Federkennlinie, sei es Spiral- oder Luftfeder, kommt im Allgemeinen auch mit weniger aufwändiger Dämpfung aus.
 
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Also ich finde den Artikel etwas verwirrend...

Es wird immer von der Länge der Negativkammer gesprochen...

Weil theoretisch müsste ja beim gleichen Druck in beiden Kammern der Dämpfer/die Gabel bis zum Ausgleichspunkt beider Kammern von allein einsacken....

Nun, evtl. nochmal lesen.

Die Größe ergibt sich ja aus der Länge. Er hätte auch Volumen schreiben können. Grafiken mit Spacern in der Positivkammer gibt es schon zu genüge und auf die Größe der Nagativkammer wird ja detailiert eingegangen.

Gabeln und Dämpfer bleiben theorhetisch und praktisch am Ausgleichpunkt der Luftkammern stehn, sofern unbelastet.


Schöner Artikel :love:
 

GravityFan

Der Grottenolm
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Schöner Artikel, gut geschrieben, leicht verständlich, top!

Was mich noch interessieren würde:
  1. Wie sieht es mit der Schmierung der Luftkammer aus? Bei Luftkammern mit Ausgleichsnut würde dünnes Schmieröl in die Negativkammer laufen, daher wird da häufig dickeres Fett verwendet. Varianten mit Separater Befüllung (oder auch wie bei Manitou oder Intend gleichzeitig mit Ventil) und auch mit Stahl-Negativfeder haben das Problem nicht. Außerdem verschleißt die Dichtung des Luftkolbens nicht so schnell wie an einer Ausgleichsnut, oder?
  2. Was spricht (neben dem metallischen Abrieb und etwas höherem Gewicht, den man mit einem Schrumpfschlauch vielleicht ewas in den Griff bekommen könnte) gegen eine Stahlfedergabel/Dämpfer mit hydraulischem Durchschlagschutz (wie in vielen MX-Gabeln oder auch dem Smashpot-Kit von Vorsprung Suspension)? Das sollte doch hinsichtlich der Performance Ideal sein, oder?
  3. Zum Thema Stahlfedern: Falls anstelle eines hydraulischen Durchschlagschutzes eine Progression der Feder erwünscht sein sollte (mir fallen jetzt keine Gründe ein, eher Nachteile bezüglich der Abstimmung der Zugstufe), könnte doch auch ein System mit zwei verschiedenen Federhärten wie an vielen Dämpfern im Offroad-Bereich (Rallye, Baja etc.) verwendet werden (die zweite Feder wird durch einen Ring ab einer Stelle im Hub blockiert, sodass die Federhärte steigt). Das würde doch dann selbst ohne hydraulischen Durchschlagschutz (Gummi-Anschlagpuffer ausreichend) gut funktionieren, oder?
  4. Wie sieht die Kennlinie von speziellen Konstruktionen wie dem Nitro-Shock (Oleo-Dämpfer) aus? Prinzipiell kann man dort ja nicht wirklich Federung und Dämpfung voneinander trennen, so wie ich das verstanden habe.
 
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Nachteil der immer grösser werdenden Negativkammer ist der Druckanstieg. Vermutlich erhöht das die Reibung und verkurzt die Wartungsintervalle. Oder der Luftbehälter platzt (Fox x2).
 
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Genau deshalb habe ich ja auch nicht Federkennlinie geschrieben, sondern Kennlinie. Denn das Wissen um die Federkennlinie allein bringt mir für die Abstimmung einer Gabel gar nichts. Wenn hier Unterschiede zwischen AWK und verschieden langen Luftkammern diskutiert werden, wäre ein Hinweis darauf, dass sich die Kennlinie durch die Dämpfung teilweise wesentlich stärker "verformen" lässt schon nicht ganz verkehrt.

Ich würde behaupten, dass dann keine sinnvolle und pragmatische Interpretation mehr möglich wäre, weil man die geschwindigkeitsabhängige Dämpferkraft mit der wegabhängigen Federkraft überlagert. Eben weil sich die gesamte Information nicht mehr in ein simples 2-Achsen-Diagramm verpacken lässt, weil dann auch die Kolbengeschwindigkeit eine Rolle spielt. Außerdem ist die Qualität einer Dämpfung noch wesentlich subjektiver als die einer Luftfeder, womit ein potentielles 3-Achsen-Diagramm keinen besonders konstruktiven Informationsinhalt gewährt.
 

Tyrolens

E-Biker grüßen nicht.
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Hier wird immer von der Anlauframpe gesprochen. Ohne die Endprogression zu beachten, bringt das nichts.

In dieser Grafik müsste die lineare Feder mehr Steigung haben.

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In folge daraus hängen alle Luftfedern durch und das einzige System, dass dieses Durchhängen kompensieren kann, ist die AWK.
 

Grinsekater

Nerd in disguise
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Genau deshalb habe ich ja auch nicht Federkennlinie geschrieben, sondern Kennlinie. Denn das Wissen um die Federkennlinie allein bringt mir für die Abstimmung einer Gabel gar nichts. Wenn hier Unterschiede zwischen AWK und verschieden langen Luftkammern diskutiert werden, wäre ein Hinweis darauf, dass sich die Kennlinie durch die Dämpfung teilweise wesentlich stärker "verformen" lässt schon nicht ganz verkehrt.

Die (Luft-)Kennlinie ist deshalb so wichtig, weil sie dir als Basis für eine gut funktionierende Federgabel dient. Ja, die Dämpfung kann extrem unterschiedlich ausgelegt sein und starken Schwankungen unterliegen, je nachdem welche Charakteristik man bei der Gabel erreichen möchte.

Bei der Fahrwerksentwicklung (und -Abstimmung) muss man immer erst eine gute Feder hinbekommen. Dann kann man sich an die Dämpfung wagen. Eine gute Dämpfung wird dir nie eine schlechte Feder kompensieren können. Mit einer guten (Feder-)Kennlinie kommst du aber eher mit einer schlechteren Dämpfung klar als anders herum.
 

RockyRider66

nur quer bist du wer.....
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@BommelMaster , danke für den aufschlussreichen Artikel!

Vielelicht kannst du mal noch 2 Dinge kurz beleuchten:

1. Der Druckausgleich zwischen den beiden Luftkammern findet nicht im komplett ausgefederten Zustand statt (unterschedliche Kolbenflächen usw.).

2. Die Negativluftfeder ändert im Laufe des Federwegs ihr Vorzeichen, sprich es entsteht ein Unterdruck der dann als zusätzliche Positivkammer zu addieren ist.
 

write-only

Chef, der Mann kann nicht lesen!
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@BommelMaster , danke für den aufschlussreichen Artikel!

Vielelicht kannst du mal noch 2 Dinge kurz beleuchten:

1. Der Druckausgleich zwischen den beiden Luftkammern findet nicht im komplett ausgefederten Zustand statt (unterschedliche Kolbenflächen usw.).

2. Die Negativluftfeder ändert im Laufe des Federwegs ihr Vorzeichen, sprich es entsteht ein Unterdruck der dann als zusätzliche Positivkammer zu addieren ist.
zu 2. Wird wahrscheinlich keinen großen Einfluss haben. Wenn man den Ventilkern rausdreht kann man den Luftschaft mit der Hand ohne Probleme komplett einfedern.
 
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Nach Teil 1 "Luftfederkennlinie" und Teil 2 "Auswirkung der Dämpfung" wäre dann Teil 3 "Was bringt mir das alles auf dem Trail" ein runder Abschluss.

Das ist die große Frage :)

Meiner Erfahrung nach dem, was ich so die letzten 3 jahre rumprobiert habe, ist, dass das Wichtigste in der ganzen Rechnung die Reibung der Gabel ist, dann kommt die Luftfederkennlinie, dann kommt die Zugstufe und dann kommt die Druckstufe, von der Wichtigkeit her.

bei letzterer habe ich viel rumprobiert, ich bin kein extrem guter Fahrer, habe auch kein superkrasses Popometer, habe aber einen relativ neutralen Blick, da ich ja ernsthaft an Verbesserungen interessiert bin und mir selbst gegenüber in keine Marketingfallen tappe.

Ob ich einen Shimstack nun als Tannenbaum, mit gleich großen Shims oder mit vorgespanntem Stack gebaut habe, wirklich nennenswert besser oder schlechter davon war nix, solange die Dämpfung von der Grundhärte auf einem Level war, das brauchbar war, habe ich nicht großartig etwas gemerkt.

Die Zugstufe ist ähnlich, jedoch merkt man die Unterschiede stärker als bei der Druckstufe.

Die Kennlinie hat aber schon einen Einfluss, ich bin der Meinung dass man sowohl die Unterschiede von meiner Kennlinie in meinen Gabeln mit extrem langer Negativkammer merkt im Vergleich zu den Evol und Debon Airs, genau so wie eine Debon air einfach fluffiger geht im Vergleich zur nicht-Debonair. Genauso hat natürlich die meine Luftkammer wieder nochmal spürbare Vorteile gegenüber einer Debonair/Evol. Hatte vor kurzem das Vergnügen einige Ausfahrten mit der Fox 36 Evol grip2 zu machen. klar, tolle gabel, aber das Intuitive verhalten der Federkennlinie hat mir gefehlt, beim aufkommen am Boden merkt man einfach schon, dass das erst etwas bockig geht, übertrieben gesagt wie wenn man mit ner hand aufn tisch schlägt. natürlich nicht so extrem, aber die unterschiede lassen sich schon erfahren.

das ist meine Meinung. Bei der Dämpfung habe ich weniger Unterschiede "erfahren" können als bei unterschiedlichen Federkennlinien.



Schöner Artikel, gut geschrieben, leicht verständlich, top!

Was mich noch interessieren würde:
  1. Wie sieht es mit der Schmierung der Luftkammer aus? Bei Luftkammern mit Ausgleichsnut würde dünnes Schmieröl in die Negativkammer laufen, daher wird da häufig dickeres Fett verwendet. Varianten mit Separater Befüllung (oder auch wie bei Manitou oder Intend gleichzeitig mit Ventil) und auch mit Stahl-Negativfeder haben das Problem nicht. Außerdem verschleißt die Dichtung des Luftkolbens nicht so schnell wie an einer Ausgleichsnut, oder?
  2. Was spricht (neben dem metallischen Abrieb und etwas höherem Gewicht, den man mit einem Schrumpfschlauch vielleicht ewas in den Griff bekommen könnte) gegen eine Stahlfedergabel/Dämpfer mit hydraulischem Durchschlagschutz (wie in vielen MX-Gabeln oder auch dem Smashpot-Kit von Vorsprung Suspension)? Das sollte doch hinsichtlich der Performance Ideal sein, oder?
  3. Zum Thema Stahlfedern: Falls anstelle eines hydraulischen Durchschlagschutzes eine Progression der Feder erwünscht sein sollte (mir fallen jetzt keine Gründe ein, eher Nachteile bezüglich der Abstimmung der Zugstufe), könnte doch auch ein System mit zwei verschiedenen Federhärten wie an vielen Dämpfern im Offroad-Bereich (Rallye, Baja etc.) verwendet werden (die zweite Feder wird durch einen Ring ab einer Stelle im Hub blockiert, sodass die Federhärte steigt). Das würde doch dann selbst ohne hydraulischen Durchschlagschutz (Gummi-Anschlagpuffer ausreichend) gut funktionieren, oder?
  4. Wie sieht die Kennlinie von speziellen Konstruktionen wie dem Nitro-Shock (Oleo-Dämpfer) aus? Prinzipiell kann man dort ja nicht wirklich Federung und Dämpfung voneinander trennen, so wie ich das verstanden habe.

zu 1.: ja so ist es, das mit dem Öl in der Negativkammer ist immer ein Problem. das mit dem Fett ist so eine Glaubenssache. Ich habe hier auch schon viel probiert, Fette, Öle, usw. Meiner Erfahrung nach war das Fett dem Öl immer unterlegen, auch wenn die Theorie vllt was anderes sagt. Vllt war auch noch nicht das richtige Fett dabei. Aber mit pasesndem guten Schmieröl geht die Reibung halt schon gleich mal runter. Das ist bei den Bypasssystemen natürlich ein Nachteil, das hängt dann in der Negativkammer. Den Verschließ von der Dichtung beim Bypass halte ich für nicht relevant. Wirklich oft passiert das ja nicht.
zu 2: In meinen Augen ist das große Problem der Stahlfeder die fehlende Abstimmungsmöglichkeit. Natürlich zum Gewichtsnachteil von Sthal zu Luft. Es macht schon einen enormen Unterschied ob man 5-10 psi mehr oder weniger hat, diese Abweichung hat quasi jeder Fahrer bei einer Stahlfeder, ganz selten treffen Federhärte und Fahrerbedürfnisse genau zusammen. Wer keine Stahlfeder in Superabstufung bauen kann, hat da immer das Nachsehen. lieber stecke ich 2-300g Mehrgewicht in das Chassis und habe eine steife Gabel. Reibungstechnisch kann man gegenüber Fox und RS schon noch optimieren, siehe Video, Im vergleich eine Pike zu meiner Intend Pneumatic Luftfeder, da sieht man schon deutlich dass reibungstechnisch da noch was geht. Eine Stahlfeder ist in meinen Augen mit der im Artikel erwähnten langen Negativkammer, der gesunden Progression am Ende und der Reibungsarmut überflüssig.


Nachteil der immer grösser werdenden Negativkammer ist der Druckanstieg. Vermutlich erhöht das die Reibung und verkurzt die Wartungsintervalle. Oder der Luftbehälter platzt (Fox x2).

Siehe das Video, da kann man schon noch was machen, habe das mit und ohne Druck probiert, gleiches Ergebnis. Ein gewissen Mehrdruck ist reibungstechnicsh kein Problem. Die Druckerhöhung ist von kurzer zu extrem langer Negativkammer vllt von 70 auf 80 PSI, ist nicht so dass man statt 70 dann 200 hat oder so. von daher ist das weitaus weniger kritisch.

Hier wird immer von der Anlauframpe gesprochen. Ohne die Endprogression zu beachten, bringt das nichts.

In dieser Grafik müsste die lineare Feder mehr Steigung haben.

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In folge daraus hängen alle Luftfedern durch und das einzige System, dass dieses Durchhängen kompensieren kann, ist die AWK.

Das ist in meinen Augen Erbsenzählerei. Es hat sich als pragmatisch herausgestellt, eine Progression am Ende zu haben. Natürlich kann man wenn man will ein komplett lineares System bauen, braucht dann einen Durchschlagschutz, da ist auch wieder die Frage ob das gut ist, dann nutze ich zwar viel Federweg sehr häufig, habe aber bei manchen Schlägen einen prompten Kraftanstieg, was per se auch nie gut sein kann, auch wenn er nicht scharfkantig ist.

Wer das so will wie du sagst muss Stahlfederfahren, oder AWK, besser und harmonischer und leichter einzustellen und nicht schlechter ist das System mit langer negativkammer und einer normalen, gesunden Progression am Ende.


Bei der Fahrwerksentwicklung (und -Abstimmung) muss man immer erst eine gute Feder hinbekommen. Dann kann man sich an die Dämpfung wagen. E

Genau das ist der Punkt !
 
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Bike der Woche
@BommelMaster , danke für den aufschlussreichen Artikel!

Vielelicht kannst du mal noch 2 Dinge kurz beleuchten:

1. Der Druckausgleich zwischen den beiden Luftkammern findet nicht im komplett ausgefederten Zustand statt (unterschedliche Kolbenflächen usw.).

2. Die Negativluftfeder ändert im Laufe des Federwegs ihr Vorzeichen, sprich es entsteht ein Unterdruck der dann als zusätzliche Positivkammer zu addieren ist.


zu 1.: Bei den Bypasssystemen ist das so. ja. grundsätzlich sind alle kammern so aufgebaut, dass mit einer Restkraft in den Anschlaggummi geht, auch um sicher zustellen dass die Gabel immer ausfedert und nicht 5mm weiter innen hängenbleibt aufgrund der Gesamtreibung des Systems.
Das verfälscht natürlich immer so ein kleines bisschen das Diagramm, da geht es aber um nicht so viel.

zu 2. die Negativkammer bekommt keinen Unterdruck, da sind ja 80 PSI drin, und die Länge wird in meinem Fall von 80 auf z.B. 240mm vergrößert (bei 160mm FW), da sinkt der Druck dann auf rund 20-30 PSI, ein Unterdruck ist das noch nicht.
 
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