Thema Technik – Federungssysteme am Mountainbike: Die 7 wichtigsten Hinterbau-Kinematiken erklärt

Thema Technik – Federungssysteme am Mountainbike: Die 7 wichtigsten Hinterbau-Kinematiken erklärt

Ein entscheidendes Argument beim Kauf eines Mountainbikes ist das Federungssystem. In diesem Artikel werfen wir einen Blick auf die populärsten Systeme und erklären die Funktionsweise.

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Thema Technik – Federungssysteme am Mountainbike: Die 7 wichtigsten Hinterbau-Kinematiken erklärt

Welche Vor- und Nachteile kannst du noch benennen und was hat dich am meisten überzeugt?

 

[Tyrolens]

hält eine flexende Strebe aus Faserverbund ewig. Im Automobilbereich

Wenn ich "ewig" lese und dann als Beispiel den Automobilbereich lese, dann kann ich bestenfalls über solche Aussagen lächeln.
Ich verstehe schon deine Aussage, aber gerade im Automobilbereich hält genau gar nichts ewig.

Jedenfalls kann man zb die GFK Blattfeder vom Sprinter ganz normal als Ersatzteil ordern. Ist sogar bei den Händlern vorrätig.

 

[seblubb]

tldr....was beste Hinterbau?

Hardtail

 

[extreme-tom]

Also da muss ich doch deutlich widersprechen. Alles eine Frage der Dimensionierung. Wenn man es ordentlich macht, hält eine flexende Strebe aus Faserverbund ewig. Im Automobilbereich werden sogar Blattfedern aus Faserverbund eingesetzt.

Meine Sitzstreben halten mittlerweile auch seit 4 Jahren. Und die werden richtig gequält


@Gregor Schöner Artikel übrigens. Gerne mehr davon.

blattfeder wird halt nicht in längstrichtung zusammengestaucht und gebogen sondern nur gebogen.
ich behaupte, meine flexende, wie eine blattfeder ausgeführte, KETTENstrebe am scalpel wird auch ewig halten. aber bei den sitzstreben kommt halt neben der biegung eine menge stauchung in längstrichtung ins spiel. das ist tortur für die faser!
ich drücke deiner sitzstreben jedenfalls die daumen #tiktaktiktaik
und ja, weil sicher gleich jemand schreibt: flugzeugflügel flexen auch !!1!!!!....
das stimmt. da ist aber auch eine menge glasfaser im spiel + sie werden nicht zusätzlich in längstrichtung dauerhaft bei jeder bewegung gestaucht...
vielleicht wird die moderne sitzstrebe auch aus einem mix an fasern laminiert, aber dann finde ich das komisch, dass es niemand (marketing, hallo?) kommuniziert ...und die tatsache, dass ein Oiz "zufällig" diesen bereich verstärkt bekommen hat 2023 sagt auch: bestimmt nicht weil das jemand bei orbea gewürfelt hat.

 

[PlushAF]

blattfeder wird halt nicht in längstrichtung zusammengestaucht und gebogen sondern nur gebogen.
ich behaupte, meine flexende, wie eine blattfeder ausgeführte, KETTENstrebe am scalpel wird auch ewig halten. aber bei den sitzstreben kommt halt neben der biegung eine menge stauchung in längstrichtung ins spiel. das ist tortur für die faser!
ich drücke deiner sitzstreben jedenfalls die daumen #tiktaktiktaik
und ja, weil sicher gleich jemand schreibt: flugzeugflügel flexen auch !!1!!!!....
das stimmt. da ist aber auch eine menge glasfaser im spiel + sie werden nicht zusätzlich in längstrichtung dauerhaft bei jeder bewegung gestaucht...
vielleicht wird die moderne sitzstrebe auch aus einem mix an fasern laminiert, aber dann finde ich das komisch, dass es niemand (marketing, hallo?) kommuniziert ...und die tatsache, dass ein Oiz "zufällig" diesen bereich verstärkt bekommen hat 2023 sagt auch: bestimmt nicht weil das jemand bei orbea gewürfelt hat.

Und wie genau nennst du die Belastung der Blattfeder an deinem Rahmen unterhalb der neutralen Faser?
Könnte es sein, dass hier ebenso Stauchung vorliegt?


Ich behaupte ganz frech bei jeder sich biegenden Verbundwerkstoff-Blattfeder werden die Fasern gestreckt und gestaucht und zwar genau so wie bei reiner Zug und Druck Belastung einfach nur jeweils ein anderer Teil der Fasern.
Was es im übrigen nicht gerade besser macht.

 

[Votec Tox]

Sehr schöner Artikel!
Zum Vorredner @extreme-tom : Ein moderner Carbonmast einer Segelyacht wird extrem gestaucht (mit Hydaulik gegen die Wanten, also die Abspannung, hochgepumt), dann gebogen und flexen muß er auch.
Ist oft am Limit konstruiert, manches Mal bricht er, meistens hält er.

 

[Muscovir]

Zwei kleine Anmerkungen:

Der Ingenieur spricht nicht von einem Viergelenker-Mechanismus, sondern von einem Vierlenker-Mechanismus. Die Nomenklatur bezieht sich auf die Anzahl der Elemente des Mechanismus, die den gewünschten Effekt bewirken, nicht auf Gelenke.

Momentanpol und virtueller Drehpunkt sind nicht immer identisch.

Ansonsten einwandfreier Artikel, gerne mehr davon!

 

[extreme-tom]

Und wie genau nennst du die Belastung der Blattfeder an deinem Rahmen unterhalb der neutralen Faser?
Könnte es sein, dass hier ebenso Stauchung vorliegt?


Ich behaupte ganz frech bei jeder sich biegenden Verbundwerkstoff-Blattfeder werden die Fasern gestreckt und gestaucht und zwar genau so wie bei reiner Zug und Druck Belastung einfach nur jeweils ein anderer Teil der Fasern.
Was es im übrigen nicht gerade besser macht.

Anhang anzeigen 1860650

Natürlich liegt da eine Stauchung vor ich habe ja auch Maschinenbau studiert, zusätzlich aber wird die gesamte Sitzstrebe gestaucht während die Kettenstrebe gezogen wird. Diese Mischung aus Kräften sorgt dafür dass die Konstruktion mit flexenden Sitzstreben leider nicht lange hält. Cannondale Scalpels aus 2000 haben ewig gehalten Frage eine beliebigen Händler oder Außendienstler falls so alte Leute noch arbeiten/leben zwischendurch hatte Cannondale auf flexende Sitzstreben umgestellt und ich habe zwei Scqlpel Ultimate Rahmen gebrochen innerhalb von drei Jahren (1x beim Etappenrennen ), jetzt sind sie nicht ohne Grund wieder zu flexenden Kettenstreben zurück

 

[extreme-tom]

Sehr schöner Artikel!
Zum Vorredner @extreme-tom : Ein moderner Carbonmast einer Segelyacht wird extrem gestaucht (mit Hydaulik gegen die Wanten, also die Abspannung, hochgepumt), dann gebogen und flexen muß er auch.
Ist oft am Limit konstruiert, manches Mal bricht er, meistens hält er.

Klar da bin ich bei dir aber ich bin mir sehr sicher dass bei der teuren Konstruktion ein Materialmix vorliegt wie bei einem Flugzeug Flügel die haben sicher Glasfaseranteile drin, mit Glasfaser kannst du fast alles machen

 

[extreme-tom]

Und wie genau nennst du die Belastung der Blattfeder an deinem Rahmen unterhalb der neutralen Faser?
Könnte es sein, dass hier ebenso Stauchung vorliegt?


Ich behaupte ganz frech bei jeder sich biegenden Verbundwerkstoff-Blattfeder werden die Fasern gestreckt und gestaucht und zwar genau so wie bei reiner Zug und Druck Belastung einfach nur jeweils ein anderer Teil der Fasern.
Was es im übrigen nicht gerade besser macht.

Anhang anzeigen 1860650

https://www.lehrerfreund.de/technik/1s/kraefte-am-fahrrad1/4000

da die ersten zeichnung zeigt ganz gut. die druckkräfte der sitzstrebe kannst du dir auch sehr gut veranschaulichen, schliesslich übetragen diese alle aus der federung resultierenden druckkräfte zum dämpfer. währen die kettenstrebe beim einfedern auseinandergezogen wird.
letzten ende geschmacks- und nachhaltigkeitssache, haben die meisten rahmen doch eh sehr lange oder gar lebenslange garantie. ich mit meinen erfahrungen bleibe flexenden sitzstreben fern.

 

[Muscovir]

flexende Sitzstreben brechen. Alle. Immer. Manche früh, manche nach Jahren. Carbon ist halt nicht besonders geil wenn viele Druckkräfte im Spiel sind.

Du übertreibst.

Klar sind Kohlefaserverstärkte Kunststoffe nicht homogen und nicht isotrop. Und klar findet Carbon alles außer Zugbelastung in einer vorgegebenen Richtung (- entlang der Fasern) echt scheiße. Aber das ist, wenn überhaupt, eher ein Argument dafür, warum sich Carbon eigentlich nicht oder nur sehr schlecht eignet um daraus Fahrradrahmen zu bauen. Druckbelastung, Biege- und Scherkräfte treten nämlich ständig und überall am Rahmen auf.

In der Realität ist diese Problem extrem einfach zu umgehen. Es braucht an neuralgischen Stellen einfach mehr Masse, auf die sich die Biegekräfte verteilen können. Extremer Leichtbau ist das eigentliche Problem. Klar hast du recht, dass die Streben, wenn sie Biegekräften ausgesetzt sind, theoretisch irgendwann brechen. Aber indem man solche Stellen einfach ein bisschen massiver gestaltet und den Winkel der Biegung möglichst gering und den Radius möglichst groß hält, kann man den Zeitraum des Brechens quasi ins Unendliche verzögern.

Wenn dir Rahmen brechen, dann liegt das eher an unnötigem Leichtbau als an allem anderen.

Ein echtes Single Pivot braucht keine flexenden Streben. Wenn flexende Streben ein Gelenk ersetzen sollen, dann ist es immer ein Mehrgelenker.

Das kommt halt darauf an, wo das Gelenk, das ersetzt werden soll, sitzt und was genau es tun soll. Kann sowohl ein Single Pivot als auch ein Mehrlenker-System sein.

 

[Onkel_Bob]

Wenn ich "ewig" lese und dann als Beispiel den Automobilbereich lese, dann kann ich bestenfalls über solche Aussagen lächeln.
Ich verstehe schon deine Aussage, aber gerade im Automobilbereich hält genau gar nichts ewig.

Jedenfalls kann man zb die GFK Blattfeder vom Sprinter ganz normal als Ersatzteil ordern. Ist sogar bei den Händlern vorrätig.

Da hast du schon recht. "Ewig" war vielleicht zu extrem ausgedrückt.

Aber wenn ich mir ansehe, welche Lastspielzahlen in der Realität tatsächlich auftreten, dann werden meine Carbonrahmen mich überleben. Und mein Doc sagt, ich könnte 120 werden ...

 

[extreme-tom]

Du übertreibst.

Klar sind Kohlefaserverstärkte Kunststoffe nicht homogen und nicht isotrop. Und klar findet Carbon alles außer Zugbelastung in einer Vorgegebenen Richtung echt scheiße. Aber das ist, wenn überhaupt, eher ein Argument dafür, warum sich Carbon eigentlich nicht oder nur sehr schlecht eignet um daraus Fahrradrahmen zu bauen. Biegekräfte treten nämlich ständig und überall am Rahmen auf.

In der Realität ist diese Problem extrem einfach zu umgehen. Es braucht an neuralgischen Stellen einfach mehr Masse, auf die sich die Biegekräfte verteilen können. Extremer Leichtbau ist das eigentliche Problem. Klar hast du recht, dass die Streben, wenn sie Biegekräften ausgesetzt sind, theoretisch irgendwann brechen. Aber indem man solche Stellen einfach ein bisschen massiver gestaltet und den Winkel der Biegung möglichst gering und den Radius möglichst groß hält, kann man den Zeitraum des Brechens quasi ins Unendliche verzögern.

Wenn dir Rahmen brechen, dann liegt das eher an unnötigem Leichtbau als an allem anderen.


Das kommt halt darauf an, wo das Gelenk, das ersetzt werden soll, sitzt und was genau es tun soll. Kann sowohl ein Single Pivot als auch ein Mehrlenker-System sein.

Ja da gebe ich dir Recht. Es liegt sicher mit am Leichtbau. Ich mit unseren Erfahrungen meide solche Konstruktionen jetzt. Keine lust einen Alpencross oder ein Rennen abbrechen zu müssen. Seit dem ist Ruhe!
LG

 

[tufkad]

Und mein Doc sagt, ich könnte 120 werden ...

Wenn es so kommt, würde ich ihn posthum verklagen.

 

[seblubb]

Und mein Doc sagt, ich könnte 120 werden ...

Ah, ein Privatpatient

 

[extreme-tom]

Da hast du schon recht. "Ewig" war vielleicht zu extrem ausgedrückt.

Aber wenn ich mir ansehe, welche Lastspielzahlen in der Realität tatsächlich auftreten, dann werden meine Carbonrahmen mich überleben. Und mein Doc sagt, ich könnte 120 werden ...

Haha, drückt sich dein Doc vielleicht zu extrem aus oder machst du bei #blueprint mit? ;-)

 

[PlushAF]

Du übertreibst.

Klar sind Kohlefaserverstärkte Kunststoffe nicht homogen und nicht isotrop. Und klar findet Carbon alles außer Zugbelastung in einer Vorgegebenen Richtung echt scheiße.

1) GFK/CFK = quasiisotrope Laminate, nahezu gleiche Festigkeit in jede Richtung.
Quelle

Klar da bin ich bei dir aber ich bin mir sehr sicher dass bei der teuren Konstruktion ein Materialmix vorliegt wie bei einem Flugzeug Flügel die haben sicher Glasfaseranteile drin, mit Glasfaser kannst du fast alles machen

Also ja mag sein, dass der Mix bessere Eigenschaften hat, aber wieso sollte GFK Druckstabiler sein als ein CFK bei gleicher Auslegung? Das versteh ich nicht. Delaminieren können beide und das ist der Schwachpunkt bei Druckbelastung.

 

[Lutz-Scheffer]

Der Artikel ist irreführend , wenn nicht gar falsch.
Was ist überhaupt der "virtuelle Drehpunkt" und auf welche Eigenschaft des Hinterbaus soll er sich beziehen?
Mechanisch gesehen jedenfalls nicht auf die Bewegungsbahn der Hinterradachse.
Ansonsten würde zum Beispiel das Trek Remedy zwei widersprüchliche Drehpunkte des Hinterrades besitzen, was ganz offensichtlich nicht der Fall ist.
Das Trek könnte nach der im Artikel beschriebenen Definition genauso gut ein Viergelenker sein mit einem "virtuellen Drehpunkt" weit vor dem Bike (Schnittpunkt der beiden Längslenker).
Da aber Horstlink und Hinterradachse "zufällig" auf ein und dem selben Punkt sich befinden (drehbar gelagert /nicht starr verbunden) beschreibt die Hinterradachse eine astreinen Radiusbahn mit Drehzentrum im Hauptlager des unteren Längslenkers (Kettenstrebgabel).
Um es Aufzulösen:
Der Fehler im Artikel ist das man den Begriff Momentanpol und virtueller Drehpunkt nicht gleichsetzten darf.
Der hier gezeigte Momentanpol ( fälschlicherweise virtueller Drehpunkt genannt) eines Viergelenkers beschreibt die Bewegung des ganzen Radträgers als Bauteil.
Die reine Bewegungsbahn der Hinterradachse wird durch einen "virtuellen Drehpunkt" nicht beschrieben, so löst sich der Widerspruch auf.
Trotzdem ist der Momentanpol (vulgo "virtueller Drehpunkt" ) wichtig um zu verstehen wie sich unterschiedliche Krafteinwirkungen und Drehmomente (um beim Beispiel Trek Remedy zu bleiben) auf die Konstruktion auswirken. Der Radträger, an dem das Hinterrad und zugleich der Bremssattel befestigt ist verhält sich bei einer Hinterradbremsung so , als ob sich die Kräfte um den Momentanpol entwickeln. Wäre das Remedy ein Eingelenker würden sich die Bremskräfte um das Hauptlager als Momentanpol auswirken. Im Falle der Antriebskräfte verhält sich das Remedy kinematisch wie ein klassischer Eingelenker (Pedalrückschlag etc.) wobei das Pedalier- Wippen durch den Lage des Momentanpols auf die Stoßdämpferanlenkung beeinflusst wird.
Fazit:
Damit eine Kinematik vollständiger und anschaulicher beschrieben wird, sollte man daher unbedingt das Center of Curvature und den Momentanpol der Hinterbaukonstruktion feinsäuberlich voneinander trennen.
Wobei das Center of Curvature der korrekte und richtige "virtuelle Drehpunkt" ist. Der Virtueller Drehpunkt ist keinesfalls gleichzusetzten mit dem Momentanpol!
Das Center of Curvature lässt sich sehr einfach graphisch bei einem Viergelenker als Schnittpunkt zweier Polstrahle in unterschiedlichen Einfederungspositionen ermitteln. Der Polstrahl ist die Linie zwischen Radachse und Momentanpol.

 

[Onkel_Bob]

Haha, drückt sich dein Doc vielleicht zu extrem aus oder machst du bei #blueprint mit? ;-)

Nur ein Scherz. Ich werde höchstens 110. Und was genau ist dieses #blueprint?

 

[JensDey]

Viel gelernt und mal wieder gelernt, dass ich es doch nicht verstehe (auf einem Niveau, dass ich es erklären könnte).
Bremsmomentabstützung habe ich nicht verstanden. Es wird auf den Anti-Rise-Artikel verwiesen, wo dann folgender Text auftaucht:

Davon verspricht man sich dann ein auch unter Bremswirkung sehr aktives Fahrwerk und die Vermeidung von Bremsstempeln. Dieses Phänomen wird oft als sich beim Bremsen verhärtender Hinterbau wahrgenommen. Was genau dahintersteckt, klären wir in einem eigenen Artikel.

 

[tufkad]

Der Artikel ist irreführend , wenn nicht gar falsch.
Was ist überhaupt der "virtuelle Drehpunkt" und auf welche Eigenschaft des Hinterbaus soll er sich beziehen?
Mechanisch gesehen jedenfalls nicht auf die Bewegungsbahn der Hinterradachse.
Ansonsten würde zum Beispiel das Trek Remedy zwei widersprüchliche Drehpunkte des Hinterrades besitzen, was ganz offensichtlich nicht der Fall ist.
Das Trek könnte nach der im Artikel beschriebenen Definition genauso gut ein Viergelenker sein mit einem "virtuellen Drehpunkt" weit vor dem Bike (Schnittpunkt der beiden Längslenker).
Da aber Horstlink und Hinterradachse "zufällig" auf ein und dem selben Punkt sich befinden (drehbar gelagert /nicht starr verbunden) beschreibt die Hinterradachse eine astreinen Radiusbahn mit Drehzentrum im Hauptlager des unteren Längslenkers (Kettenstrebgabel).
Um es Aufzulösen:
Der Fehler im Artikel ist das man den Begriff Momentanpol und virtueller Drehpunkt nicht gleichsetzten darf.
Der hier gezeigte Momentanpol ( fälschlicherweise virtueller Drehpunkt genannt) eines Viergelenkers beschreibt die Bewegung des ganzen Radträgers als Bauteil.
Die reine Bewegungsbahn der Hinterradachse wird durch einen "virtuellen Drehpunkt" nicht beschrieben, so löst sich der Widerspruch auf.
Trotzdem ist der Momentanpol (vulgo "virtueller Drehpunkt" ) wichtig um zu verstehen wie sich unterschiedliche Krafteinwirkungen und Drehmomente (um beim Beispiel Trek Remedy zu bleiben) auf die Konstruktion auswirken. Der Radträger, an dem das Hinterrad und zugleich der Bremssattel befestigt ist verhält sich bei einer Hinterradbremsung so , als ob sich die Kräfte um den Momentanpol entwickeln. Wäre das Remedy ein Eingelenker würden sich die Bremskräfte um das Hauptlager als Momentanpol auswirken. Im Falle der Antriebskräfte verhält sich das Remedy kinematisch wie ein klassischer Eingelenker (Pedalrückschlag etc.) wobei das Pedalier- Wippen durch den Lage des Momentanpols auf die Stoßdämpferanlenkung beeinflusst wird.
Fazit:
Damit eine Kinematik vollständiger und anschaulicher beschrieben wird, sollte man daher unbedingt das Center of Curvature und den Momentanpol der Hinterbaukonstruktion feinsäuberlich voneinander trennen.
Wobei das Center of Curvature der korrekte und richtige "virtuelle Drehpunkt" ist. Der Virtueller Drehpunkt ist keinesfalls gleichzusetzten mit dem Momentanpol!
Das Center of Curvature lässt sich sehr einfach graphisch bei einem Viergelenker als Schnittpunkt zweier Polstrahle in unterschiedlichen Einfederungspositionen ermitteln. Der Polstrahl ist die Linie zwischen Radachse und Momentanpol.

Danke für den Beitrag! Das bestätigt mich in meiner Haltung, dass mir die Art des Hinterbaus vollkommen egal ist.

Und was genau ist dieses #blueprint?

Hier, ist sehr schön gemacht:

 

[extreme-tom]

Nur ein Scherz. Ich werde höchstens 110. Und was genau ist dieses #blueprint?

Interview mit bryan johnson:

seine website:
https://protocol.bryanjohnson.com/

in kurz: selbstkasteiung um mit ende 40 bei allen vitalwerten 18 jährige alt aussehen zu lassen ;-)

 

[extreme-tom]

Danke für den Beitrag! Das bestätigt mich in meiner Haltung, dass mir die Art des Hinterbaus volkkommen egal ist.


Hier, ist sehr schön gemacht:

 

[Blue Rabbit]

Ist oft am Limit konstruiert, manches Mal bricht er, meistens hält er.

Bricht meistens dann wenn ein Manöver verkackt wird, irgendwas reisst (Unterwant) / abbricht (Saling), oder bei krassen Trimmfehlern. Carbon ist das geilste Material im Mastbau - Alumasten halten deutlich schlechter und ermüden schnell.

 

[extreme-tom]

1) GFK/CFK = quasiisotrope Laminate, nahezu gleiche Festigkeit in jede Richtung.
Quelle



Also ja mag sein, dass der Mix bessere Eigenschaften hat, aber wieso sollte GFK Druckstabiler sein als ein CFK bei gleicher Auslegung? Das versteh ich nicht. Delaminieren können beide und das ist der Schwachpunkt bei Druckbelastung.

GFK neigt dazu, flexibler als CFK zu sein, was bedeutet, dass es sich unter Belastung biegen kann, ohne zu brechen. Diese Flexibilität macht GFK zu einer guten Wahl für Anwendungen, bei denen das Material regelmäßigen Biegungen ausgesetzt ist, da es weniger wahrscheinlich ist, dass es unter zyklischer Belastung versagt.

 

[Bomberone]

1) GFK/CFK = quasiisotrope Laminate, nahezu gleiche Festigkeit in jede Richtung.
Quelle



Also ja mag sein, dass der Mix bessere Eigenschaften hat, aber wieso sollte GFK Druckstabiler sein als ein CFK bei gleicher Auslegung? Das versteh ich nicht. Delaminieren können beide und das ist der Schwachpunkt