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
 
Weil deine Annahme mit den 99% meiner Meinung nach nicht stimmt. Sag ist ein statischer Zustand. Im dynamischen Fahrbetrieb wirst du sehr oft teilweise (über den Sag hinaus) ausfedern bis ganz ausfedern. Und dann hast du kein Gleichgewicht mehr, sondern der nächste Schlag geht in die Handgelenke bis wieder Kräftegleichgewicht herrscht. Falls du im Fuhrpark oder Bekanntenkreis noch eine alte RS mit Dual Air hast, kannst du es ja sogar ganz einfach testen. Das wird sich nicht schön fahren, wenn die Negativkammer leer ist.
"ausfedern" ja - aber eben nicht "ganz ausfedern". Und beim "ganz ausfedern" hast du zudem eh keine 80psi mehr, sondern weniger - denn deine 80psi stellst du ja ein einem NICHT-ganz-ausgefederten Punkt ein.

Damit wir uns nicht falsch verstehen: ich gehe auch davon aus, dass Negativfedern ihre Berechtigung haben - nur die Erklärung ist mir nicht schlüssig.

Von den "Dual Air" habe ich übrigens zwei (Rebas) in der Garage - eine am Rad meiner Tochter, die ich jetzt eben intensiv beschraubt habe um alles an Ansprechverhalten raus zu holen (= Öldichtungen raus und eine Lippe der Staubabstreifer - das bisschen Siffen ist ok). Auch mit Druck auf der Negativkammer - wie gesagt: ich hätte nur gerne ne ordentliche Erklärung.

Was denkst du denn, welchen Arbeitsbereich (mm Federweg von voll ausgefedert) eine Negativfeder hat?
Bin nicht sicher ob intendierte Nebelkerze oder ernst gemeint, daher Gegenfrage: Weißt du es? Hinweis: Wenn ich bei einer korrekt laut Anleitung befüllten 100mm Dual-Air die Negativkammer leere federt die Gabel gut und gerne 20mm (bis in den Anschlag) aus - daher würde ich die Frage mit: mindestens 20mm beantworten (nennen wir diese Position mal -20mm). Da wir ja alle wissen dass bei "0mm" dann auf beiden Seiten ca. 80psi sind, wird sie also auch noch im Einfederbereich "arbeiten"/einen Effekt haben - ich schätze signifikant weitere 20mm. Also, um deine Frage zu beantworten: Ich glaube eine Negativfeder hat einen effektiven Arbeitsbereich der ca. 40% des Federwegs umfasst.

Weiter: wenn ich Bommels Chart #7 anschaue, würde ich sogar sagen: den ganzen Federweg - da die drei Kennlinien nirgendwo gemeinsam laufen (was ICH z.B. auch nicht erwarte). Jedoch erkenne ich meine 40%, denn nach ca. 60mm der dort gezeigten 160mm Gesamtweg laufen die Linien wieder enger zusammen, was ich mit meinem "signifikant" oben meinte. Danach geht der Negativfeder nämlich in Relation zum steigenden Druck der Positivfeder der Dampf aus.

Was meinst du denn? Deine Frage lässt vermuten dass du von einer kleinen mm-Zahl ausgehst.
 
Zuletzt bearbeitet:
ausfedern" ja - aber eben nicht "ganz ausfedern". Und beim "ganz ausfedern" hast du zudem eh keine 80psi mehr, sondern weniger - denn deine 80psi stellst du ja ein einem NICHT-ganz-ausgefederten Punkt ein.

Also ich Pumpe meine Gabel auf, während ich neben dem Bike stehe. Dabei ist sie für gewöhnlich ganz ausgefedert. Aber vielleicht stehe ich auch nur auf dem Schlauch?

80psi -> aufsetzen/stehen -> Gabel federt 20% ein (= sag) -> absteigen -> Gabel federt wieder aus

Sobald die Gabel dann im Fahrbetrieb unter 20% sag liegt, würde dir der nächste schlag ohne Negativfeder direkt in die hand dreschen.

Die Negativfeder zieht den Offset der Kennlinie der Positivkammer dann "nach unten" Richtung 0.
 
Geh bitte einfach mal zu deinem Rad und zieh die Gabel auseinander. Wenn das geht (wovon ich fest ausgehe), lass uns bitte noch mal "Endanschlag" definieren.
Merke: Endanschlag (ausgeZOGEN) <-> Gleichgewichtspunkt unbelastet (ausgeFEDERT) <-> SAG (mit Fahrer) <-> Durchschlag (voll komprimiert).
 
Frage an den Autor: schneiden die Kennlinien aufgrund der Reibung nicht die Abszisse (y-Achse, Kraft) statt wie in den Diagrammen die Ordinate (x-Achse, Federweg)? Ich denke, man braucht eine gewisse Mindest-Kraft, um überhaupt loszubrechen- das würde bei 0mm Federweg eine Kraft >0N bedeuten.
 
Ein toller Beitrag
Ich bin gespannt was noch kommt

Finde es auch Weltklasse das Rock Shox für ältere Gabeln aktuelle Dämpfungs u luftkammer Updates anbietet

Da sich die kennlienen dadurch deutlich ändern

Wenn man dann zusätzlich noch mit Tocken arbeitet hat man ein fluffiges Ansprechverhalten und am Ende eine hohe Produktivität der Gabel

Ein hoch auf die Entwicklung solcher Systeme die für ottonormal bezahlbar sind

:)
 
Geh bitte einfach mal zu deinem Rad und zieh die Gabel auseinander. Wenn das geht (wovon ich fest ausgehe), lass uns bitte noch mal "Endanschlag" definieren.
Merke: Endanschlag (ausgeZOGEN) <-> Gleichgewichtspunkt unbelastet (ausgeFEDERT) <-> SAG (mit Fahrer) <-> Durchschlag (voll komprimiert).

Sowohl meine Pike Denon Air als auch meine Sektor federn beim Anheben genau die wenigen mm aus (knapp 3 bis 5mm), die sie das Eigengewicht des Bikes sonst einfedern lässt. Falls du das meinst, das zählt für mich als vollständig ausgefedert?
 
Sowohl meine Pike Denon Air als auch meine Sektor federn beim Anheben genau die wenigen mm aus (knapp 3 bis 5mm), die sie das Eigengewicht des Bikes sonst einfedern lässt. Falls du das meinst, das zählt für mich als vollständig ausgefedert?
Ich bin ziemlich sicher dass du dann noch weitere 5mm ziehen kannst. Ziemlich sicher sind die Ausgleichsbohrungen der Kammer nämlich so angebracht, dass die Kammern sich VOR den Endanschlag ausgleichen (wurde oben imho auch schon mal geschrieben), und diese 5mm du dann schon gegen einen sich in der Negativkammer aufbauenden Druck arbeitest.

Aber wie gesagt, meiner Meinung geht das etwas am Thema vorbei: Ich meine, dass das "Ansprechverhalten" langläufig vor allen auf den SAG-Punkt bezogen wird und da ist mir unklar, ob die Negativfeder DA was ausrichtet.
 
Zuletzt bearbeitet:
Was meinst du denn? Deine Frage lässt vermuten dass du von einer kleinen mm-Zahl ausgehst.

Nein. ich wollte dich damit nur darauf hinweisen, dass eine Negativfeder einen viel weiteren Arbeitsbereich als die jetzt diskutierte Anlauframpe hat. Gerade die neueren Negativfedern sollen doch vor allem den mid stroke Bereich verbessern.
Alles um die ungünstige Kennlinie einer Luftfeder zu kaschieren, die man, um den schwachen mid support zu kaschieren, nach oben verschiebt, dann wiederum im Bereich um den Sag mit der Negativfeder nach unten drückt und ich bleibe dabei: Die Endprogression bleibt als Problem erhalten.
Ich habe ja eine Cane Creek Helm. Die hat original schon eine recht große Negativkammer, die ich getrennt von der Positivkammer mit Druck beaufschlagen kann. Ende der Geschichte: Entweder ich hatte mid support und krasse Endprogression oder eben einen Durchhänger mit voller Federwegsausnutzung. Beides unter einen Hut kann ich nur mit der AWK bringen.
 
Ich bin ziemlich sicher dass du dann noch weitere 5mm ziehen kannst. Ziemlich sicher sind die Ausgleichsbohrungen der Kammer nämlich so angebracht, dass die Kammern sich VOR den Endanschlag ausgleichen (wurde oben imho auch schon mal geschrieben), und diese 5mm du dann schon gegen einen sich in der Negativkammer aufbauenden Druck arbeitest.

Und worauf willst du jetzt hinaus?

Angenommen du hast keine Negativkammer und stellst 20% Sag ein. Dann wird deine Kennlinie die y-Achse bei einem gewissen Offset >0N schneiden. Sobald du nun eine Fahrsituation hast, bei der die Gabel weniger als 20% einfedert, wird der nächste Schlag der kommt, dir genau diese fehlenden Newton direkt in die Handgelenke hauen, bevor die Gabel anfängt zu arbeiten.

Stell es dir wie eine vorgespannte Stahlfeder vor. Da ist die Kennlinie auch in y-Richung verschoben und fängt nicht bei 0N an zu arbeiten.

Die Negativfeder nimmt diese Vorspannung heraus, damit die Gabel nahe 0N zu arbeiten beginnt und du weniger in die Finger bekommst, wenn ein Schlag kommt, während du gerade weniger eingefedert bist, als im Sag.
 
Wir kommen hier nicht weiter. Ich bin ziemlich sicher, dass du daneben liegst; du bist wahrscheinlich sicher, dass ich daneben liege. Scheinbar kann keiner dem anderen seine Denkweise plausibel darlegen: klassische Pattsituation. Ja, OHNE Negativfeder kann man die Gabel quasi im Endanschlag vorspannen und deinen "Schlag auf die Handgelenke" erzielen - aber da ich das als Sonderfall sehe (und du eben nicht) bringt das hier nichts.

Ich hoffe auf eine Antwort des Authors.
 
Ja, OHNE Negativfeder kann man die Gabel quasi im Endanschlag vorspannen und deinen "Schlag auf die Handgelenke" erzielen - aber da ich das als Sonderfall sehe (und du eben nicht) bringt das hier nichts.

Ich hoffe auf eine Antwort des Authors.
naja, was passiert denn dann, wenn die gabel im fahrbetrieb ausfedert? - sie rastet am nullpunkt (=ausgefedert) ein. versuch damit mal nen hopser von der bordsteinkante :ka: beschaff dir einfach ne gabel, wo du beide kammern einzeln befüllen kannst, und probier es aus...
 
Ändert nix an meiner Frage: Warum bringt mir eine Negativfeder besseres Ansprechverhalten wenn die Gabel 99% der Fahrzeit NICHT komplett ausgefedert ist sondern immer ein dynamisches Kräftegleichgewicht herrscht?

Nicht der Ausgangspunkt (komplett ausgefedert oder im SAG) ist entscheidend, sondern der Kennlinienverlauf.
Im SAG hättest du zwar kein so großes Losbrechmoment, das ist richtig. Aber ohne Negativkammer wird jeder Millimeter beim Einfedern
schwerer als mit...
 
Nicht der Ausgangspunkt (komplett ausgefedert oder im SAG) ist entscheidend, sondern der Kennlinienverlauf.
Im SAG hättest du zwar kein so großes Losbrechmoment, das ist richtig.
Danke. Dem stimme ich zu bzw. soweit deckt sich das mit meinem Verständnis.
Aber ohne Negativkammer wird jeder Millimeter beim Einfedern schwerer als mit...
Und genau DAS will mir nicht in die Birne. Wie oben geschrieben: mit "jedem Millimeter" nimmt der Druck in der Negativkammer MEHR ab als in der Positivkammer (weil eben Luftfedern nicht linear sind - siehe auch @Sprudler 's Chart!), d.h. ich habe ein progressiveres Verhalten als wenn ich den gleichen SAG (das ist wichtig, bei gleichem Druck in der Positivkammer gilt das natürlich nicht!) ohne Negativfeder und weniger Druck in der Positivkammer eingestellt hätte!?
 
Aber ohne Negativkammer wird jeder Millimeter beim Einfedern
schwerer als mit

Nein. Siehe die geposteten Kennlinien über dir. Ohne Negativkammer hat die Kennlinie ein Offset und ist dann mega flach. Das heißt es passiert lange Zeit gar nichts, bis eine gewisse Kraft erreicht wird und dann rauscht sie durch, weil sie so flach ist. Für jeden mm mehr Federweg benötigst du nur unwesentlich mehr Kraft, eben weil die Kennlinie so flach ansteigt.

Genau deswegen müsste man eine Gabel ohne Negativfeder auch so satt Vorspannen. Theoretisch könnte man das Offset minimal gestalten. Aber dann hast du null Gegenhalt und irgendwann endprogression.
 
Dann will ich auch mal.
Die AWK ist ein tolles System und kann vor allem bei Gabeln helfen die vom "Design" her eine suboptimale Luftfeder besitzen. Daher eignet sie sich besonders gut zum nachrüsten. Nachteilig ist sicher der zum Teil hohe, konstruktionsbedingte Preis. Auch die Abstimmung ist gar nicht so einfach, wenn man berücksichtigt das viele Gabeln im Federweg verändert werden können.
Eine Luftfeder, wie bei Intend, mit sehr großer Negativkammer, kann da technisch überlegen sein und ist leichter abzustimmen.

Der @BommelMaster hat die Rahmenbedingungen für die Auslegung stark vereinfacht dargelegt. Das ist auch der Grund warum nicht jede Gabel und jeder Federweg mit so einen System optimal ausgelegt werden kann.
Hier spielen das Verhältnis von Federweg, Kolbendurchmesser, Kolbenstangendurchmesser (Hinterbaudämpfer!) und Volumen im Rohr die limitierenden Faktoren. Will heißen eine 160mm Federgabel mit 32er Rohren und großer Negativkammer wird unheimlich progressiv werden, wenn die Einbaulänge von aktuellen Gabeln angenommen wird.
Bei einer 36, 38er oder 40er Gabel hat man da viel mehr gestalterische Möglichkeiten.
Zusätzlich spielt auch das Design des Castings und der Dämpfung eine Rolle. Nicht umsonst muss Fox den unteren Sealhead der Luftkammer so gestalten, dass das Casting ~10ml mehr Volumen bekommt.
Rock Shox hat das geringere Innenvolumen und zusätzlich die Option auf 180mm. Da kann die Negativkammer also derzeit auch nicht vergößert werden weil die Progression sonst zu groß wird und keiner mehr den Federweg nutzt.

Prinzipiell will ich damit sagen der Text gibt einen prinzipiellen Überblick über die Thematik, viele "Probleme und Grenzen" ergeben sich aber erst im Detail und sind dann doch im größeren Rahmen zu betrachten / optimieren.


@-Robert- Behauptungen die auf "Glauben" beruhen sollte man als Ingenieur vermeiden :)
Wenn deine RS Dual Air Gabel nach dem leeren der Negativkammer so viel mehr ausfährt, dann war sie falsch eingestellt und hatte keineswegs mehr den vollen Federweg. Es wurde schon geklärt, warum Luftfedern mit getrennt befüllbarer Positiv- und Negativkammer, keine sinnvolle Variation des Negativkammerdrucks, bei gegebenem Positivkammerdruck, zulassen.
Deine Annahmen bezüglich SAG und ausfedernder Gabel sind auch falsch. Viele Gabeln lassen sich noch etwas über die Nullposition (nominaler Federweg) hinaus auseinander ziehen. Hier werden meist Gummistopper eingesetzt um einen harten Topoutanschlag zu verhindern. Diese sind natürlich recht weich. Die Gabel verbleibt dann aber nicht in dieser Position, wenn die externen Kraft verschwindet.
Eine Gabel mit hartem Topout, z.b ohne Negativfeder, knallt laufend auseinander. Das macht das Material auf Dauer kaputt und fährt sich unglaublich schlecht und unkontrolliert.
Die Gabel durchfährt die Nullposition sehr oft, beim springen, VR abziehen, beim starken entlasten usw. .
Will heißen die ganzen Ingenieure welche Luftgabeln konstruieren, haben sich schon was dabei gedacht und nicht nur einfach irgendwas dazu erfunden.
 
Deine Annahmen bezüglich SAG und ausfedernder Gabel sind auch falsch. Viele Gabeln lassen sich noch etwas über die Nullposition (nominaler Federweg) hinaus auseinander ziehen. Hier werden meist Gummistopper eingesetzt um einen harten Topoutanschlag zu verhindern. Diese sind natürlich recht weich. Die Gabel verbleibt dann aber nicht in dieser Position, wenn die externen Kraft verschwindet.
Wenn du meine Beiträge noch mal liest: genau das hatte ich geschrieben und im "Merke"-Anschnitt in #67 noch mal geradezu graphisch illustriert und beschrieben ("ausgeZOGEN"). Auch den "Gummistopper" hatte ich erwähnt und ebenfalls dass dieser nicht hart ist (ich benutzte "steif", Beitrag #51) und eher als extrem kurze Negativfeder zu betrachten ist - deswegen "federt" die Gabel ja auch wieder in die "Nullposition". Ergo: auch dort herrscht ein Gleichgewicht der Kräfte.
Den restlichen Allgemeinplätzen stimme ich auch zu. Frage ist aus meiner Sicht jedoch immer noch nicht beantwortet.
 
Ok, ich mache es mal ganz einfach.
Wenn du deine Gabel, welche nur eine Positivkammer besitzt, so einstellst das sie im stehen 20% SAG hat, dann ist sie so weich das sie laufend durchschlagen wird.
Stellst du sie so ein das sie bei Sprüngen nicht durchschlägt, dann wird die "Vorspannung" so groß sein, das du eher keinen SAG hast.
Die zugehörigen Diagramme sind alle schon gepostet worden.

Da du ja eine Dual Air Gabel besitzt kannst du es doch einfach mal ausprobieren. Würde aber kein zu hartes Gelände empfehlen, sonst leidet die Gabel zu sehr darunter.
 
Gut erklärt, Bommelmaster, wenn alles so folgerichtig präsentiert wird macht es Spass auch vergleichsweise trockenere Themen zu durchsteigen.

Bei meinem Cannondale SuperV700 von 1996 war das noch einfach, Federvorspannung war der einzige Parameter am Hinterbau und wurde als "fine-tunable" beworben (den Pedalrückschlag verschweigen wir mal lieber) :)

Was ich mich frage, warum haben uns die Hersteller über 25 Jahre mit aus heutiger Sicht suboptimalen Systemen erfreut, wenn doch die Theorie (z.B. Einfluss von Länge/Größe der Negativluftkammer) für jemanden, der sich damit beschäftigt, schon seit Jahrzehnten oder wohl eher Jahrhunderten vorliegt :)
Und im Motorsportbereich gab es sowas sicher vor 25 Jahren schon lange.
Da hätte doch eher was kommen sollen, da z.B. Fox da ja auch die Finger mit drin hat.

Leider weiß ich erst in 5 Jahren, was ich heute noch so hätte umsetzen können, weil es schon bekannt war :(
 
Wenn du deine Gabel, welche nur eine Positivkammer besitzt, so einstellst das sie im stehen 20% SAG hat, dann ist sie so weich das sie laufend durchschlagen wird.
Stellst du sie so ein das sie bei Sprüngen nicht durchschlägt, dann wird die "Vorspannung" so groß sein, das du eher keinen SAG hast.
Da stimme ich dir (auch ohne praktische Tests) voll zu. Wenn du mir jetzt sagst "und für eine bessere Kennlinie verwenden wir Negativfedern" muss ich evtl. "Negativfeder verbessert Ansprechverhalten" einfach anders deuten als bisher - ich hätte das Durchschlagen jedoch dann eher mit einer Reduzierung des Volumens der Positivfeder gelöst!?
 
Geh bitte einfach mal zu deinem Rad und zieh die Gabel auseinander. Wenn das geht (wovon ich fest ausgehe), lass uns bitte noch mal "Endanschlag" definieren.
Merke: Endanschlag (ausgeZOGEN) <-> Gleichgewichtspunkt unbelastet (ausgeFEDERT) <-> SAG (mit Fahrer) <-> Durchschlag (voll komprimiert).

nein, da geht eben nix mehr "weiter raus". Hatte doch Bommelmaster auch schon geschrieben:

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.

Sprich so wie die Gabel da steht ist sie komplett ausgefedert, natürlich wird man mit viel Kraft den Topout-Bumper noch zusammendrücken können. Von den Verhältnissen her: der topout-Bumper wird vielleicht max. 5mm hergeben, zum Teil wird er ohnehin schon zusammengedrückt, wirklich lang ist der auch nicht? zu 150 - 170mm Federweg?

um deinen Merksatz mal mit mm-Angaben zu vervollständigen:
Endanschlag (ausgeZOGEN) 0mm <-> Gleichgewichtspunkt unbelastet (ausgeFEDERT) 3mm <-> SAG (mit Fahrer) 50mm <-> Durchschlag (voll komprimiert) 160mm


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Dann hättest du eine Gabel, die durch den Federweg rauscht und in die Endprogression knallt.
Ja, kann ich nachvollziehen - das "Knallen" ist etwas dramatisch aber gut. Zwei Beiträge zuvor vermisst übrigens jemand das "Knallen" (@Tyrolens, #73).

Aber mittlerweile sind wir weg von "Negativfeder fürs Ansprechverhalten" hin zu "Negativfeder für Kennlinienoptimierung". Und gerade eine flache Kennlinie (also wie du beschreibst ohne Negativfeder) würde sich für viele nach einem guten Ansprechverhalten anfühlen (was nicht das gleiche ist, ich weiß).

Danke für die Diskussion - ich habe auf jeden Fall ein paar neue Denkansätze bekommen. Werde mal versuchen es per Excel wie @Sprudler oder in einem anderen Programm nachzuvollziehen. Tendenziell müsste man ja nur verschiedene Federn mit verschiedenen Kennlinien "stapeln".
 
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