Kommen wir zu einem sehr wichtigen und überaus spannenden Thema: Federung und Dämpfung.
Eine der komfortabelsten Federgabeln, die ich je gefahren bin (und ich bin viele Gabeln gefahren), war die 1998-er Marzocchi Z2. Da hatte man wie bei keiner andern Gabel das Gefühl, mit einem nahezu platten
Reifen unterwegs zu sein, so gut entkoppelte die Gabel den Fahrer vom Untergrund, das Vorderrad behielt unglaublich gut Bodenkontakt, Durchschläge waren bei korrektem Ölstand und richtiger Federhärte kein Thema und doch nutzte man den Federweg gut aus.
Wieso war diese Gabel derart komfortabel?
Sie besass
1) eine sehr gute Federkennlinie,
2) keine spürbare Druckstufendämpfung und
3) eine Zugstufendämpfung, die auf kleine, schnelle Schläge kaum dämpfte, dafür bei grösseren Schlägen ausreichend Dämpfung bereitstellte, um die Rückstellkräfte der Gabel sanft abzubremsen.
4) Eine optimale Schmierung durch ein offenes Ölbad.
1) Federkennlinie: Sie beschreibt, bei wieviel Kraft auf die Gabel die Gabel um wieviele Millimeter einfedert, die Dämpfung wird dabei ausser Acht gelassen, als wäre sie nicht existent. Wie sieht eine gute Federkennlinie aus? Das ist sicher auch vom Einsatzgebiet und der Fahrweise abhängig. Für viele Einsatzzwecke aber sollte sie vor allem im kleinen und mittleren Federwegsbereich sehr linear sein, damit die Federgabel im Steilhang nicht zu sehr eintaucht und auch bei schnell gefahrenen Kurven / Anliegern nicht zu stark in die Knie geht, um bei grossen Schlägen noch ausreichend Restfederweg zur Verfügung zu haben. Gegen Ende des Federwegs ist eine Progression, also ein Verhärten der Federung von Vorteil, um bei ganz grossen Schlägen ein Durchschlagen zu verhindern.
Eine regelmässig gewickelte Stahlfeder ist in einem grossen Bereich sehr linear und deshalb sehr gut als Federmedium in einer Federgabel geeignet. Der Nachteil der Stahlfeder ist die Tatsache, das man sie kaum auf sich ändernde Gewichte einstellen kann, man kann nur den Arbeitspunkt der Feder durch Vorspannung etwas verschieben, ansonsten muss man sie gegen eine weichere oder härtere Feder tauschen. Ferner ist eine Stahlfeder etwa 200 Gramm schwerer als ein etwas aufwändigeres Luftsystem. Eine Stahlfeder besitzt am Ende des Federwegs keine Progression, diese könnte durch ein Zusatzluftvolumen mit eingebaut werden. Bei der Marzocchi Z2 bestimmte die eingefüllte Ölmenge, wieviel Restluft sich oberhalb des Öls befand. Beim Einfedern wurde diese Luft komprimiert und führte ab ca 2/3 eingefederter Gabel zu einer Zusatzprogression, die bei kleinem Rest-Luftvolumen grösser war und schneller einsetzte als bei grösserem Rest Luftvolumen. dadurch konnte man die Z2 extrem fein abstimmen, auch durch unterschiedliche Ölmengen in der linken und der rechten Kammer. Bei Luftfederung versucht man mit diversen technischen Massnahmen, die Kennlinie im kleinen und mittleren Bereich annähernd linear zu gestalten, eine Endprogression besitzt Luft als Federmedium sowieso schon - je nach Länge der Luftkammer ist dieses Progression stärker / früher einsetzend oder aber schwächer und setzt eher spät ein. Durch Luftvolumenspacer kann man viele heutige Federgabeln in der Endprogression verändern.
Um eine linearere Kennlinie im kleinen mittleren Bereich zu erreichen, kann man eine lange Negativluftkammer oder Negativfeder einbauen, die Negativluftkammer mit leicht höherem Druck befüllen (automatisch durch einen Überströmkanal bei nicht ganz ausgefederter Gabel oder von Hand mit Positiv- und Negativluftkammerventil. Durch die beschränkte Länge einer Gabel reicht aber die mögliche Negativluftkammerlänge für eine sehr lineare Kennlinie im mittleren Bereich nicht aus. Sehr elegant wird das zum Beispiel bei dem Manitou IRT System (eingebaut in den neueren Manitou Mattoc Gabeln, der Dorado und der ganz neuen Mezzer) mit 2 in Serie geschalteten Positivluftkammern erreicht, die separat mit verschiedenen Drücken befüllt werden können. Der Kolben der obere Luftkammer, der auch die Länge der unteren Luftkammer bestimmt, beginnt sich erst nach oben zu bewegen, wenn die Gabel einen bestimmten Betrag eingefedert ist - so bleibt die Gabel länger annähernd linear, anstatt schon im mittleren Federwegsbereich spärbar härter zu werden, was es schwierig machen würde, den Federweg auszunutzen. Je nach Druckverhältnis der oberen und unteren Luftkammer kann man so ganz verschiedene Federkennlinien erreichen, ohne die Gabel zu zerlegen.
2) Druckstufendämpfung: Wieso um Himmels willen wird in vielen heutigen Federgabeln eine High Speed Druckstufendämpfung verbaut? Das ist eine geschwindigkeitsabhängige hydraulische Bremse, die die Gabel umso stärker bremst, je schneller sie einfedert. Ich sehe da keinen Vorteil darin, denn gerade dann, wenn die schnellsten, härtesten Schläge kommen, führt diese High Speed Druckstufendämfung dazu, dass ein Grossteil der Kraft auf die Handgelenke durchkommt, weil die Gabel abrupt abbremst - das ermüdet erstens enorm und führt teilweise zu Kontrollverlust. Das verbauen die Hersteller nur, weil sie keine gescheiteren Ideen haben, ein Durchschlagen der Gabel bei sehr grossen Schlägen zu verhindern, dabei gab und gibt es viele alternative Lösungen, um ein Durchschlagen zu verhindern, die sehr gut funktionieren. Da wäre
a) die Positionsabhängige Low Speed Druckstufe: Je tiefer die Gabel eintaucht, desto stärker wird ein Ventil gegen die Durchlassöffnungen des Öls gedrückt, so dass die Gabel beim schnellen Einfedern zuerst langsam und dann immer schneller abgebremst wird. Sensationell funktionierte das beim SPV Ventil der Manitou Gabeln. Wer das SPV Ventil nur als Durchschlagsschutz nutze und den SPV Druck im ausgefedertzen Zustand auf Null setzte, hatte eine fein ansprechende Gabel, die auch den schnellsten Schlag zuerst ganz sanft und dann immer stärker abbremste, so dass kaum spürbare Kräfte auf das Handgelenk wirkten. Das verhinderte ein Durchschlagen extrem zuverlässig und sanft, das Ölvolumen bestimmte dabei die Progression bzw Postionsabhängigkeit der Druckstufe.
b) Hydraulic Bottom out (auch zu finden an Manitou und gewissen Fox Gabeln): Gegen Ende des Federwegs taucht ein Kolben in einen recht präzise passenden Zylinder ein, der in gewissen Abständen Bohrungen hat, durch die das verdrängte Öl entweichen kann. So wird gegebn Ende des Federwegs je nach lage und Grösse der Bohrungen die Gabel schneller oder langsamer abgebremst, bei der Manitou Mattoc Pro kann man sogar noch einen Bypass regeln, damit dieser Bottom Out schwächer oder stärker wirkt.
c) eine Art Bottom out mit Luft, wo gegen Ende des Federwegs ähnlich wie beim hydraulischen Bottom out ein Kolben in einen Zylinder eintaucht, wo die Restluft je tiefer im Federweg desto langsamer entweichen kann.
Es gäbe sicher noch mehr Lösungen, aber sicher keine geschwindigkeitsabhängige Druckstufe, die bei jeder Einfederungsposition der Gabel genau gleich wirkt.
Die Low Speed Druckstufe hingegen ist durchaus sinnvoll und wird optimaler Weise durch Durchlassbohrungen realisiert, die mit einem vorgespannten Ventil (Vorspannung regelbar) verschlossen werden und durch das Öl beim Einfedern aufgedrückt werden. Je grösser die Vorspannung des Ventils, desto mehr Druck braucht das Öl, um das Ventil aufzustossen, dann aber kann eine sehr grosse Menge Öl fliessen und die Gabel gibt den Federweg schlagartig frei - so wirken kaum starke Kräfte auf die Handgelenke und trotzdem wird ein Wippen und starkes Abtauchen der Gabel an Stufen oder im Steilhang wirksam unterdrückt. Das SPV Ventil in alten Manitou Gabeln und Dämpfern ist auch ein vorgespanntes Low Speed Druckstufenventil, nur dass dort noch eine Positionsabhängigkeit dazu kommt - je tiefer die Gabel im federweg, desto stärker die Vorspannung. In etwas neueren Manitou Gabeln mit Absolute Plus Dämpfung, wird eine Durchlassbohrung mit einem federvorgespanntem Ventil verschlossen, dessen Federvorspannung mit dem "Lockout"hebel geändert werden kann.
3) Zugstufendämpfung: Bei kleinen, schnellen Bewegungen sollte die Dämpfung nur sehr klein sein, damit die Gabel den schnellen Bewegungen des Untergrunds folgen kann. Bei grossen Schlägen muss sie aber genügend stark das Ausfedern abbremsen, damit der Fahrer nicht zuviel Ausfederkraft in die Handgelenke bekommt. Grundsätzlich ist eine Kombination aus Durchlassöffnung (regelbar mit einer Nadel, die den Durchlass kleiner oder grösser macht) und Shimstack, die parallel zueinander geschaltet sind, sinnvoll. Ein Shimstack ist eine Kombination mehrerer übereinandergelegten Federstahlplättchen evt verschiedener Grösse und Dicke, die die Durchlassöffnung beim Ausfedern der Gabel verschliessen und eine Öffnung freigeben, wenn die Rückstellkräfte genügend gross sind.
Shimstack und Durchlassöffnung mit Nadel haben ganz andere Geschwindigkeitscharakteristika, die Durchlassöffnung lässt bei kleinen Geschwindigkeiten und kleineren Ölbewegungen sehr viel Öl durch und dämpft dort kaum, macht aber bei sehr schnellen Bewegungen / grossen Rückstellkräften viel schneller zu und lässt weniger Öl durch als ein Shimstack. Der Shimstack ist genau umgekehrt, er lässt bei kleinen Kräften fast nichts durch, dafür viel bei grossen Kräften. Nur Durchlassöffnung mit Nadel führt zu einer sehr lebendigen Gabel, die bei schnellen, kleinen Schlägen sehr schnell reagiert und schnell für den nächsten kleinen Schlag bereit ist, die aber bei grossen Schlägen zu langsam ausfedert, so dass die Gabel beim nächsten grossen Schlag noch nicht genügend ausgefedert ist und verhärtet.
Nur Shimstack ist bei kleinen Schlägen extrem unkomfortabel.
Anstatt Shimstack und Durchlassöffnung zu kombinieren, kann man natürlich auch verschieden grosse Durchlassöffnungen kombinieren, die teilweise mit einem vorgespannten Ventil verschlossen sind, um erst bei einer gewissen Einfedertiefe / Rückstellkraft zu öffnen. Oder man hat eine halboffene Kartusche mit Durchlassöffnungen an verschiedenen Positionen, so dass je nach Einfedertiefe der Gabel die Dämpfung grösser oder kleiner ist.
Die Marzocchi Z2 hatte meines Wissens ausschliesslich verschiedene positionsabhängige Ventile, die die Zugstufe regelten.
4) Die optimale Schmierung führt zu einer verringerten Haftreibung und zu einer sensibleren Gabel. Wenn die Gleitbuchsen dauernd im Ölbad sind wie bei den alten Marzocchis, ist das immer gewährleistet. Bei den heutigen mickrigen Ölpfützen im unteren Teil der Gabel wird das Schmieröl erstens viel schneller durch eindringenden Staub und Abrieb im Innern der Gabel verschmutzt und zweitens sind die oberen Gleitbuchsen oft nur unzulänglich geschmiert, weil das Schmieröl gar nicht von ganz unten dort hinauf kommt, es sei denn, man stellt die Gabel regelmässig auf den Kopf, damit das Schmieröl iweder in die oberen Teile der Gabl läuft...
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