Selbstbauprojekt Dual Slalom Rahmen

[Trail-Shredder]

Hallo alle zusammen!

Da ich noch keine Zeit hatte mich vorzustellen, möchte ich dies nun hier vorab tun. Ich bin ein Jugendlicher, komme aus Südtirol und besuche derzeit eine Fachoberschule mit Schwerpunkt Maschinenbau. Ich bin leidenschaftlicher Mountainbiker und interessiere mich sehr für die Entwicklung und den Bau von Mountainbikes. Ich fahre hauptsächlich All Mountain/Enduro-Touren in meiner Nähe, aber auch Trails mit Steilkurven, Sprüngen und engen Kurven, welche stark Dual Slalom-Strecken ähneln.

Da ich seit einiger Zeit über diverse Themen in diesem Forum, unter anderem auch über interessante Selbstbauprojekte lese, möchte ich mich selbst an ein Projekt heranwagen, das sicherlich sehr viel Zeit in Anspruch nehmen wird und evtl. auch über einen längeren Zeitraum in Schritten realisiert werden soll.

Zu meinem Projekt: Als Ziel habe ich mir gesetzt, einen Fullsuspension-Rahmen zu entwerfen und zu bauen. Der Rahmen sollte eine moderne Geometrie mit einem Einsatzzweck in Richtung Dual Slalom aufweisen, 100mm Federweg am Hinterbau haben und für eine 120mm Gabel ausgelegt sein. Die Geometrie kann gegebenenfalls etwas mehr in Richtung Enduro laufen, solange das Bike einen sehr wendigen, aber zugleich auch relativ laufruhigen Charakter beibehält. Für den Rahmen dachte ich an 27,5“ Laufräder, was meinen Kenntnissen nach in dieser Kategorie zur Zeit noch nicht üblich ist. Der Rahmen sollte, sofern dies möglich ist, ein geringes Rahmengewicht aufweisen. Die Kompatibilität zu Standardteilen wie z.B. X-12 Ausfallende sollte gegeben sein. Über das Rahmenmaterial bin ich mir noch nicht so recht schlüssig, was das Beste sein würde.
Besonderes Augenmerk möchte ich dem Hinterbau widmen.
Dieser Sollte folgende Eigenschaften besitzen:
- sensibles Ansprechverhalten
- progressive Dämpferkennlinie gegen Durchschlagen
- ein geringes Dämpferübersetzungsverhältnis
- geringe Antriebseinflüsse ohne Wippen, Pedalrückschlag (Kettenlängung)
- wenn möglich wenig Bremseinflüsse

Der erste Schritt, den ich bei diesem Bike machen möchte wäre die Geometrie, da ich darin keine Abstriche machen möchte und den Rest dann auf den Vordefinierten Maßen aufbauen kann. Dazu möchte ich erwähnen, dass ich mich leider nicht mit den Geometriedaten für diese Bikekategorie bis ins kleinste Detail auskenne. Daher möchte ich mit diesem (für mich schwersten) Teil beginnen. Der Rahmen sollte die Maße eines durchschnittlichen L-Rahmens haben. Dabei sollten die Kettenstreben und der Radstand nicht zu lang und nicht zu kurz werden, um noch genügend Wendigkeit, aber auch Laufruhe aufzuweisen.
Ich habe versucht einige Geometriedaten zusammenzukratzen, bei denen ich mir bewusst bin, dass sie keineswegs bis ins kleinste Detail perfekt sind, aber eine gute Ausgangsbasis bilden, auf die man aufbauen kann.

Dabei habe ich mir folgendes Überlegt:

Oberrohrlänge: 601mm
Lenkwinkel: 67,75°
Kettenstrebenlänge: 422,5mm
Stack: 600mm
Reach: 445mm
Steuerrohrlänge: 120mm
Radstand: 1145,75mm
Verhältnis Radachse zu Tretlager: -32,92mm


Gefahren sollte der Rahmen zum jetzigen Stand mit einer Gabel mit einer Einbaulänge von 507,7mm und 3mm Steuersatz, 44mm Gabeloffset, 55mm Vorbau und einen ca. 10-15mm hohen Vorbauspacer.

Was haltet ihr von dieser Geometrie? Wo gäbe es Verbesserungsmöglichkeiten?
Was für Gabeln kämen in Frage, die bei 120mm FW und 650B noch stabil genug sind?

Es wäre sehr nett wenn ich hier im Forum auf Unterstützung bzw. nützliche Tipps stoßen würde. Ich bin für alles offen und für jede Hilfe sehr dankbar und hoffe, dass ich irgendwann einen brauchbaren Rahmen in den Händen halten kann.

Mit freundlichen Grüßen

Trail-Shredder

 

[Trail-Shredder]

In den letzten Tagen habe ich mich noch einmal mit den Geometriedaten für den Rahmen beschäftigt. Leider machen die Entwürfe kaum Fortschritte, da ich immer wieder an den von mir festgelegten Werten zweifle. Dies macht es mir leider nicht möglich, die folgenden Schritte anzugehen. Daher möchte ich diesen Punkt so bald als möglich (idealerweise schon in den nächsten Tagen) abschließen. Jedoch habe ich das Problem, dass ich je mehr ich über das Thema nachdenke, immer mehr ins grübeln komme, ob die von mir gewählten Werte wirklich sinnvoll sind. Dabei beschäftigen mich vor allem die Kettenstrebenlänge und der Lenkwinkel.

Nun stellen sich mir folgende Fragen:
- Ist es sinnvoll, die Kettenstrebenlänge von 422,5 auf 425mm zu verlängern?
- Was für einen Unterschied macht eine 425mm Kettenstrebe im Gegensatz zu einer 2,5mm kürzeren Kettenstrebe (und der damit verbundenen Radstandsänderung von 2,5mm) im Fahrverhalten aus bzw. ist ein solcher Unterschied überhaupt spürbar?
- Was haltet ihr von einem 67,75° Lenkwinkel für diese Bikekategorie?
- Wo gäbe es Verbesserungsmöglichkeiten in der restlichen Geometrie?

Wie schon erwähnt, ist die Geometrie der für mich wohl schwierigste Punkt meines Projektes. Darum bitte ich euch um eure Meinung über dieses Thema. Ich bin für jede Unterstützung, Einwände oder Verbesserungsvorschläge sehr dankbar.

Mit freundlichen Grüßen

Trail-Shredder

 

[Ketchyp]

Bezüglich Kettenstrebenlänge: verbaue doch verschiebbare Ausfallenden. Dann kannst du die Kettenstrebenlänge anpassen und zb für Pumptrackausflüge SSP fahren

 

[Trail-Shredder]

Heute war es mir nun endlich möglich, den ersten Schritt meines Projektes abzuschließen und den zweiten Schritt zu beginnen. Dabei möchte ich mich für den hilfreichen Vorschlag für die Verstellung der Kettenstrebenlänge bedanken. Ich habe mir bereits einige Gedanken über mögliche Verstelloptionen für den Hinterbau gemacht. Auf der Suche nach geeigneten Lösungen bin ich über das System von Propain gestolpert, welches z.B. beim Tyee eine Umrüstung von 26“ auf 27,5“ ermöglicht.
Dabei handelt es sich um Wechselausfallende, welche einfach mit jeweils zwei Schrauben befestigt werden. Ich hoffe, dass ich es schaffe ein ähnliches System für die Änderung der Kettenstrebenlänge zu konstruieren.

Nun möchte ich zum zweiten Schritt meines Projektes übergehen:

Dieser Punkt beinhaltet die Auslegung des Hinterbaus unter Berücksichtigung der folgenden Kriterien:

- sensibles Ansprechverhalten
- progressive Dämpferkennlinie gegen Durchschlagen
- ein geringes Dämpferübersetzungsverhältnis
- geringe Antriebseinflüsse ohne Wippen, Pedalrückschlag (Kettenlängung)
- wenn möglich wenig Bremseinflüsse

Um überhaupt an die Hinterbaukonstruktion herangehen zu können und den Hinterbau relativ antriebsneutral zu gestalten, war es zuerst notwendig zu verstehen, welche Faktoren und Einflüsse eine Auswirkung auf den Hinterbau haben.

Dabei ist mir aufgefallen, dass die Raderhebungskurve sehr große Auswirkungen auf die Antriebsneutralität hat. Durch probieren habe ich gemerkt, dass z.B. bei einer kreisrunden Bahn die Länge der Kette unter Verwendung eines Großen Kettenblattes vorne und eines kleinen Kettenblattes hinten stark verkürzt wird, was auf einen stark wippenden Hinterbau schließen lässt. Das Gegenteil tritt bei kleinem Kettenblatt vorne und großem Kettenblatt hinten auf, was zu Pedalrückschlag führt. Durch einige Versuche bin ich schließlich zum Schluss gekommen, dass die Größe der beiden Kettenblätter eine wichtige Rolle für die Auslegung der Übersetzung speilt. Daher ist es wichtig, herauszufinden, auf welche Gangkombination der Hinterbau ausgelegt sein soll.
Grundsätzlich dachte ich an eine 1x10 Schaltung mit einem 32er Kettenblatt vorne und einem 11-34 Ritzelpaket hinten. Für die Auslegung des Hinterbaus habe ich mich auf die Gangkombination 32x13 festgelegt.
Aufgrund dieser Tatsachen habe ich nun versucht eine optimale Raderhebungskurve zu konstruieren. Dabei habe ich zur Kettenlänge in Ausgangsposition an einer gewissen Stelle die Differenz zwischen der Ausgangslänge der Kette und der länge der Kette bei einer Drehung zur aktuellen Länge addiert und einen Punkt erhalten, auf dem die Kette die selbe Länge wie am Anfang hat. Diesen Vorgang habe ich mehrmals an verschiedenen Stellen wiederholt und schließlich mithilfe des Computers eine Spiralenähnliche Kurve, die die Punkte verbindet, gezeichnet.

Dabei bleibt die Länge der Kette oberhalb der Kettenstrebe (Teil der Kette der für den Antrieb zuständig ist) gleich. Unterhalb der Kettenstrebe gleicht der Umwerfer die Längendifferenz aus.

Um die Korrektheit meiner Schlussfolgerung zu überprüfen habe ich mich auf ein kleines Experiment bezogen. Dabei habe ich ein Lineal und ein Stück Schnur verwendet. Wenn die Schnur nun so liegt, dass sie nicht genau auf der Achse des Lineals ist und man an ihr zieht, so bewegt sich das Lineal durch den Zug an der Schnur. Gleichzeitig ruft dieser Effekt auch eine Längenänderung der Schnur hervor. Dieses Phänomen konnte ich mir als die Ursache für Pedalrückschlag und Wippen erklären. Hält man jedoch die Schnur genau in der Achse des Lineals und man nun daran zieht, so besteht keine Längenänderung der Schnur und keine Bewegung des Lineals in eine Richtung. Bei einem Mountainbike würde dies bedeuten, dass der Kettenzug keine Auswirkung auf den Hinterbau hat.

Zusätzlich habe ich mir noch ein Modell eines Hinterbaus aus Holz maßstäblich mit der von mir bestimmten Raderhebungskurve nachgebaut. Dabei habe ich Holzscheiben ausgeschnitten, die die Kettenblätter simulieren. Der Probehinterbau wurde in den Schraubstock eingespannt und mit einem Seil belastet. Dabei wurde am Seil ein Gewicht von über 50kg angehängt, um das System auch bei höheren Lasten zu testen. Selbst bei diesem Gewicht war es noch möglich, den Hinterbau ohne Kraftaufwand nach oben und unten zu bewegen. Dieser Test war für mich der Beweis, dass ich auf dem richtigen Weg bin und hoffe, dass meine Aussagen korrekt sind.

Als nächstes stünde noch die Verbesserung der Kennlinie für die Dämpferanlenkung auf dem Programm, um eine gute Funktion zu gewährleisten.

Mit freundlichen Grüßen

Trail-Shredder

 

[DH_]

Also erstmal möchte ich dir meinen größten Respekt aussprechen, dass du so ein Projekt realisieren willst!
Aber mir sind ein paar Dinge aufgefallen:
Auch wenn du quasi ein Enduro mit wenig Federweg bauen willst (oder zumindest eines mit Enduro-Genen), machen 27,5" mMn keinen Sinn. Warum? Der Aspekt mit der Beschleunigung wird für dich wahrscheinlich irrelevant sein, da es dir wahrscheinlich nicht um Millisekunden geht. Allerdings sind 26"-Laufräder immernoch verspielter als 27,5" Räder, und da du dir hier im Endeffekt ein Funbike (tiefes Tretlager, kurze Kettenstreben, relativ steiler Lenkwinkel) aufbaust, wird 26" wahrscheinlich besser sein.
Apropos Lenkwinkel und Kettenstreben: Wozu diese "krummen" Werte mit Komma hintendran? Die 2,5mm mehr oder weniger an der Kettenstrebe wirst du wohl kaum merken. Und den Lenkwinkel könntest du auch auf- bzw. abrunden. (68° oder 67°). Ebenso bei der geplanten Gabeleinbaulänge. Auch mit der von dir geplanten Anzahl der Spacer usw. - darum musst du dir jetzt beim besten Willen noch keine Gedanken zu machen...
Schaltung: 32T-Kettenblatt? Wenn du den Schwerpunkt eher auf die Abfahrt legst, solltest du das mehr in Richtung 36T verschieben. Wenn das Bike allerdings wirklich eine Art "Mini-Enduro" wird, gehen 32T natürlich auch.
Ansonsten - was für ein Hinterbaukonzept willst du überhaupt verfolgen? (oder habe ich das einfach nur überlesen...)
Rahmenmaterial: Alu ist "Standard", Stahl wäre leichter zu verarbeiten, aber ist antürlich schwerer. Carbon braucht hier garnicht erst in Erwähnung gezogen werden. Nicht wegen der Stabilität, sondern mehr wegen den Kosten.

 

[Trail-Shredder]

Vielen Dank für die Vorschläge.
In den letzten Tagen habe ich noch einmal meine Entwürfe für das Bike überarbeitet. Dabei habe ich mich hauptsächlich den definierten Werten gewidmet. Die Werte für die Geometriedaten habe ich nicht mehr verändert, trotz der krummen Werte mit Nachkommastellen. Diese sind eigentlich nur dadurch entstanden, dass ich mich nicht auf einen Wert einigen konnte und einfach den Mittelwert genommen habe. Bei Werten wie z.B. Gabeleinbaulänge habe ich die Herstellermaße herangezogen, welche ebenfalls Kommastellen aufweisen.
Mit dem Thema Schaltung habe ich mich gestern noch einmal grundsätzlich Beschäftigt und verschiedene Kettenblattkombinationen getestet. Dabei bin ich zum Schluss gekommen, dass für mich ein 34er Kettenblatt kombiniert mit einer 11-36 Kassette am vorteilhaftesten ist.
Für das Rahmenmaterial habe ich mich für eine Kombination aus Stahl und Aluminium entschieden. Dabei möchte ich alle Bauteile, welche Schweißnähten aufweisen, wie den Hauptrahmen, die Kettenstreben und die Sitzstreben aus Stahl fertigen. Alle Frästeile ohne Schweißnähte möchte ich aus 7075 Aluminium fertigen.

Als nächsten Schritt habe ich mich mit der Hinterbaukinematik und der Dämpferanlenkung beschäftigt.
Als Hinterbaukonzept dachte ich an einen klassischen Viergelenker mit Horst-Link.
Nun habe ich versucht, aufgrund der vordefinierten Raderhebungskurve die Positionierung der Gelenkpunkte vorzunehmen. Dabei habe ich sehr viel herumprobiert und verschiedene Konzepte analysiert, um auf eine progressive Dämpferanlenkung zu kommen, doch leider schaffe ich es nicht, diese zu realisieren, ohne dass das Design durch überlange oder komische Umlenkhebel nicht mehr ansprechend wird.
Daher habe ich nun versucht eine neutrale Dämpferanlenkung zu erstellen, was mir im Moment auch mehr oder weniger gelungen ist. Dabei beginnt das Übersetzungsverhältnis bei 2,32 und hört bei 2,25 am Ende auf.

Dabei stellt sich mir nun folgende Frage:

Welchen Dämpfer kann man für einen neutralen Hinterbau verwenden bzw. welche Updates am Dämpfer z.B. von Fox oder RockShox wären Notwendig, um eine gute Hinterbaufunktion zu erhalten?

Mit freundlichen Grüßen

Trail-Shredder

 

[Pilatus]

schau mal beim ICB vorbei: http://www.mtb-news.de/forum/t/icb-2-0-hinterbau-challenge-und-ideen-uebersicht.703760/

da wird grad etwas ähnliches gebaut.
Aber vor allem lese dich ein und spile mit Lainkage herum. deine Annahmen sind soweit richtig, aber doch sehr vereinfacht angenommen.
27,5" geht ohne Probleme. Die Beschleunigung wird etwas nachteilig sein gegenüber 26". Beim Fahren merkt man, laut Aussage eines Kumpels der gerade so fährt, nix.

Respekt vor deinem Vorhaben, ich drücke dir die Daumen!

 

[Trail-Shredder]

Nach einer längeren Pause habe ich mich nun wieder meinem Selbstbauprojekt gewidmet und einige Fortschritte erzielt.
Dabei habe ich versucht, die Hinterbaukinematik und die Dämpferanlenkung fertig zu stellen. Nach zahlreichen Versuchen war es mir möglich eine progressive Dämpferanlenkung zu konstruieren. Dabei beginnt das Übersetzungsverhältnis bei 2,7 und sinkt am Ende auf 2,15 ab. Dadurch sollte der Hinterbau die etwas weiter oben beschriebenen Eigenschaften erhalten.

In den nächsten Tagen möchte ich die Hinterbaukinematik noch minimal verändern, um bessere Platzverhältnisse zwischen Hauptrahmen und Hinterbau zu schaffen.
Dabei hoffe ich, dass ich diesen Schritt in den nächsten Tagen abschließen kann, um die nächsten Schritte angehen zu können. Diese beinhalten die Konstruktion des Hauptrahmendreiecks, der Sitz- und Kettenstreben, sowie des Umlenkhebels.

Mit freundlichen Grüßen

Trail-Shredder

 

[Dominik19xx]

In Kombination mit einem Luftdämpfer könnte der Hinterbau eventuell etwas zu progressiv werden. Weisst du schon welchen Dämpfer du verwenden willst?

 

[Trail-Shredder]

Bei der Wahl des Dämpfers bin ich mir noch nicht sicher, welcher am besten zu diesem Hinterbau passt. Grundsätzlich dachte ich an einen Fox Float CTD. Leider weiß ich nicht, welche Luftkammer in Verbindung mit diesem Hinterbau am besten funktioniert.
Es wäre für mich sehr hilfreich, wenn ich bei dieser Entscheidung auf Unterstützung stoßen würde, da ich die Unterschiede zwischen den Ausführungen noch nicht genau einschätzen kann.

Mit freundlichen Grüßen

Trail-Shredder

 

[Dominik19xx]

Ohne jetzt extrem viel Ahnung zu haben:
http://www.mtb-news.de/news/2011/12/03/techno-tipp-daempfer-bike-kaufguide/
Schau dir das mal an.
Falls die Übersetzungsverhältnisse der Liteville Rahmen stimmen sollte es doch kein Problem werden deinen Rahmen mit einem Standard Luftdämpfer zu fahren. Ich würde es einfach mit einer mittleren Kammergröße versuchen und mich dann mittels Spacern rantasten.


Frag doch auch mal @LordHelmchen was er dir für einen Dämpfer bei diesem Rahmen empfehlen würde. Er ist einer der Fahrwerksspezialisten hier im Forum.

 

[Trail-Shredder]

Als Dämpfer für den Rahmen habe ich mich schlussendlich für einen Fox Float CTD in der LV Version entschieden.
Zudem habe ich in den letzten Tagen ein wenig am Rahmen herumgezeichnet.
Dabei stellt sich mir nun die Frage welche Wandstärke die Rahmenrohre aufweisen müssen, um genügend Stabilität zu erhalten. Es wäre für mich sehr interessant zu wissen, welche Wandstärken für Alu oder Stahlrahmen sinnvoll sind bzw. in Rahmen Verwendung finden, um einen Vergleichswert zu haben.

Mit freundlichen Grüßen
Trail Shredder

 

[Highsider]

Welches Alu/welcen Stahl hast du in welchen Durchmessern denn zur Verfügung?

 

[Trail-Shredder]

Grundsätzlich habe ich derzeit leider kein geeignetes Material zur Verfügung. Dadurch muss ich das Material für den Rahmen erst irgendwo kaufen. Dabei wäre es für mich vorteilhaft zu wissen, was sich bei Fahrradrahmen bewährt hat. Im Moment denke ich daran, das Unterrohr mit einem Durchmesser von 50mm, das Oberrohr mit einem Durchmesser von 40mm und das Sitzrohr für eine 30,9mm Sattelstütze auszulegen. Für den Hinterbau dachte ich an 25x20mm Vierkantprofile. Bei der Stahllegierung (oder auch Alulegierung) bin ich mir wie gesagt noch nicht sicher was am vorteilhaftesten ist, bzw. in den gewünschten Dimensionen erhältlich ist. Daher kann ich in dieser Hinsicht leider noch keine Genauen Angaben machen.

Mit freundlichen Grüßen
Trail Shredder

 

[Deleted 132705]

stahl hätte sicherlich den vorteil, das es leichter zu verarbeiten ist und jederzeit nachschweissbar. hätte zudem ein schönes alleinstellungsmerkmal

 

[Trail-Shredder]

Nach längeren Überlegungen denke ich, dass Stahl vermutlich wegen der leichteren Verarbeitbarkeit die bessere Wahl für den Rahmen ist. Leider weiß ich derzeit noch nicht woher ich das Rohmaterial beziehen kann. Google hilft einem in dieser Hinsicht auch nicht wirklich weiter. Daher wäre es für mich sehr hilfreich zu wissen, wo man dieses beziehen kann.

 

[Dominik19xx]

Reset Racing
http://www.reset-racing.de/rahmen/haupt.htm