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Niedrige Stackwerte fressen den Reach auf
Niedrige Stackwerte fressen den Reach auf - Durch Spacertürme wandert die Lenkerposition zurück in Richtung Tretlager. Letztendlich sind Geometrietabellen nicht ganz einfach vergleichbar.
Verhältnis zwischen Kettenstrebenlänge und Reach bei unterschiedlichen Rahmengrößen
Verhältnis zwischen Kettenstrebenlänge und Reach bei unterschiedlichen Rahmengrößen
Verhältnisrechnung Körpergröße zu Reach
Verhältnisrechnung Körpergröße zu Reach
Achslasten – Schematische Darstellung
Achslasten – Schematische Darstellung
Im Uphill lastet zwangsläufig mehr Druck auf dem Heck
Im Uphill lastet zwangsläufig mehr Druck auf dem Heck - Rückt das Hinterrad zu weit unter den Schwerpunkt des Fahrers, beginnt in steilen Anstiegen das Vorderrad zu steigen.
Je nach Fahrstil und Bike verlagert sich der Schwerpunkt in der Abfahrt nach vorn
Je nach Fahrstil und Bike verlagert sich der Schwerpunkt in der Abfahrt nach vorn - Hintern nach hinten hilft die Last von der Front zu nehmen. Die Gabel taucht weniger weit zusammen, der Lenkwinkel wird weniger steil.

Warum sind Rahmengrößen, wie sie sind? Alles begann mit der Frage, warum es wenige bis keine Bikes in großen Größen gibt. Die Antwort dämmerte mir nach einigen Jahren, in denen ich Hausbesuche für MTB-News gemacht habe oder mit Entwicklern über den Testprozess reden konnte. Ich traf in den allerseltensten Fällen einen Testfahrer oder Entwickler mit meiner Körpergröße. Weiterhin werden Prototypen bei vielen – nicht allen – Firmen nach wie vor lediglich in Rahmengröße Medium gefertigt und die restlichen Größen daraus am Rechner adaptiert. Welche Schwierigkeiten daraus entstehen, möchte ich hier vereinfacht darstellen.

Natürlich braucht Entwicklung immer Zeit. Dieser Aufwand steht immer in Konkurrenz mit dem anstehenden Erscheinungstermin des Rades und letzten Endes wirtschaftlichen Interessen. Wer nur entwickelt, aber nichts verkauft, kann den Laden dichtmachen – das ist in jeder Branche so. Früher war das jährliche Event für Neuheiten die Eurobike und glücklicherweise lösten sich viele Hersteller von diesem fixen Termin, um (unter anderem) der Entwicklung die Zeit zu geben, die sie braucht.

Was bedeutet dies für die Entwicklung eines Fahrradrahmens in bis zu 5 Größen?

Verlängert man einen Rahmen, verändern sich so ziemlich alle Eigenschaften, obwohl er aus dem gleichen Rohrsatz wie sein kleineres Pendant gefertigt ist. Obwohl? Besser gesagt: gerade deswegen. Hebelverhältnisse, Steifigkeitswerte, Nachgiebigkeit, Flex und nicht zuletzt die komplette Stabilität unterliegen plötzlich komplett neuen Parametern. Nicht zu vergessen, dass ein Fahrer mit mehr Körpergröße in der Regel mehr Körpergewicht mit sich bringt, was zu höheren Lasten auf den Rahmen in jeder Fahrsituation führt.

Ändert man eine Rahmengröße, ändern sich Hebelverhältnisse, Steifigkeitswerte, Nachgiebigkeit, Flex und nicht zuletzt die komplette Stabilität. Alles unterliegt plötzlich komplett neuen Parametern.

Letztendlich kann sich niemand in den Körper eines anderen hineinversetzen, um sprichwörtlich am eigenen Leib zu erfahren, warum ein leichterer Fahrer bei schnellen Kurvenmanövern weniger Probleme mit schleifenden Reifen im Hinterbau hat oder wie sich das andere Verhältnis zwischen Front-Center (Abstand der Vorderradachse zum Tretlager) zu Hinterbaulänge am kleineren Rahmen anfühlt. In unserer Testredaktion-Süd und in meinem Bekanntenkreis finden tagtäglich endlose Gespräche über Bikes und Anbauteile zwischen Fahrern unterschiedlichster Könnerstufen, Körpergrößen und Fahrstilen statt. Es zeichnete sich immer mehr das Bild ab, dass man als Radfahrer abseits des Durchschnittsgewichts und der Durchschnittsgröße (egal ob am oberen oder unteren Spektrum) schneller an Grenzen stößt, als einem lieb wäre. Aber wie schon im ersten Artikel erwähnt – es sind nicht wenige Leute, die mangels Alternativen diese Einschränkungen nach wie vor einfach hinnehmen.

Das Dilemma mit der Vergleichbarkeit der Größen

Wenn ein Testfahrer auf MTB-News ein Rad fährt, welches oberhalb der Herstellerempfehlung für seine Körpergröße liegt, sind manche Kommentare vorprogrammiert: „Kann nichts werden. Aber da verfälscht sich doch der Testeindruck. Die Herstellerempfehlung ist anders bei der Körpergröße …“

Dann aber kam in den letzten Jahren der Wert „Reach“ hinzu. Alles wird besser! Alles wird vergleichbar. Denkste.

Argumente gegen solches „Upsizing“ haben zumeist einige Vertreter. Wer aber einen genaueren Blick in die Geometrieangaben der Hersteller wirft, der wird schwer überrascht sein: Medium bei Hersteller A ist nicht unbedingt das gleiche Medium wie bei Hersteller B und dann wäre ja da noch der Vorbau in unterschiedlichen Längen, die Lenkerbreite und die Lenkerhöhe.

Niedrige Stackwerte fressen den Reach auf
# Niedrige Stackwerte fressen den Reach auf - Durch Spacertürme wandert die Lenkerposition zurück in Richtung Tretlager. Letztendlich sind Geometrietabellen nicht ganz einfach vergleichbar.

Dann aber kam in den letzten Jahren der Wert „Reach“ hinzu. Alles wird besser! Alles wird vergleichbar. Denkste. Und dann gibt es ja noch etwas – den Stack-Wert: Ein Rad mit mehr Stack bei gleichem Reach ist letztendlich wieder größer und schon ist wieder alles durcheinander. Somit kann niemand, ohne ein komplexes Verständnis zu all diesen Zusammenhängen, mit einer simplen Größeneinteilung losziehen und herstellerübergreifend ein Bike nur anhand der Geometrie-Tabelle auswählen. Aber sind wir mal ehrlich: Bei Schuhen oder Hosen passt uns der eine Hersteller auch besser als der andere und da akzeptieren wir diesen Umstand.

Größenverhältnisse zwischen Bike und Fahrer

Wichtig für das grundsätzliche Fahrverhalten eines Mountainbikes sind die Größenverhältnisse innerhalb des Rahmens. Bei genaueren Untersuchungen in diesem Bereich bekommt man eine genauere Vorstellung davon, wie sich manche Verhältnisse ändern (oder gleich bleiben). Mit genügend Erfahrung lassen sich hier auch bereits erste grobe Einschätzungen zu den Eigenheiten auf dem Trail ableiten.

Wirklich spannend wird diese Rechnung allerdings, wenn man die Fahrergröße mit in Betracht zieht. Nachfolgend eine stark vereinfachte Rechnung* darüber, wie sich ein Rad in den Größen und seinen Verhältnissen ändert.

Reach an einem fiktiven Endurobike in zwei Größen:

  • Rahmengröße S 380 mm
  • Rahmengröße XL 460 mm

Beide Rahmengrößen verfügen über die gleiche Kettenstrebenlänge von 430 mm.

Daraus entstehen folgende Verhältnisse. Reach- zu Kettenstrebenlänge an Rahmengröße S:

Verhältnis zwischen Kettenstrebenlänge und Reach bei unterschiedlichen Rahmengrößen
# Verhältnis zwischen Kettenstrebenlänge und Reach bei unterschiedlichen Rahmengrößen

Das Reachverhältnis S zu XL ist nun folgendes:

460 mm / 380 mm = 1,211

Wenn der große Fahrer die gleiche Beziehung zwischen Rahmen- und Körpergröße haben soll wie ein 160 cm großer Fahrer auf S, ergibt sich folgende Rechnung, um herauszufinden, für welche Größe der XL-Rahmen geeignet ist:

Verhältnisrechnung Körpergröße zu Reach
# Verhältnisrechnung Körpergröße zu Reach

Unser fiktiver großer Fahrer (mit gleichen Körperproportionen wie der kleine Fahrer) sollte also 193,68 cm groß sein. Soll er nun das gleiche Fahrverhalten wie der Fahrer mit Körpergröße 160 cm erfahren, müsste die Kettenstrebe also ebenfalls um den Faktor 1,211 verlängert werden. Wodurch man diese bescheidene Länge erreicht:

430 x 1,211 = 520,53 mm

*Der Faktor Stack und die Laufradgröße wurden hier vernachlässigt. Das Problem besteht dennoch.

Zusammenfassung:

Dieses Rechenbeispiel berücksichtigt nicht alle Faktoren, die notwendig wären, um ein gleiches Fahrverhalten abzubilden. Dennoch zeigt es ein Grundproblem auf, welches dank aktuell vieler Testevents jeder einzelne von euch mit zwei Ausfahrten und zwei Rahmengrößen überprüfen kann. Ein Rad mit durchgängig gleicher Kettenstrebenlänge hat zwangsläufig ein anderes Fahrverhalten bei unterschiedlichen Rahmengrößen als ein Modell, welches über mitwachsende Kettenstreben verfügt.

Dies führt mich zu einer meiner eingangs gelisteten Fragen:

Warum untersteuert ein M-Rahmen unter mir weniger als ein L-Rahmen?

Da man (insbesondere bei Plattformpedalen) die Hauptkraft des Körpergewichts (in den meisten Fahrsituationen) in die Pedale und somit näher an der Hinterradachse einleitet, liegt auch die Hauptlast auf dem Hinterrad (im Abschnitt Reach und Achslast weiter unten wird dieser Umstand noch etwas weiter beschrieben).

Aus Last lässt sich Anpressdruck ableiten, welcher maßgeblich für Reibung zuständig ist. Wer in Physik aufgepasst hat, weiß, dass Reibung in diesem Fall für das steht, was man beim Biken nicht mehr hatte, wenn einem das Vorderrad weggerutscht ist – Grip.

Als Faustregel kann man festhalten:

Wenn es vorne länger wird, dann muss es hinten auch länger werden, um den Grip gleichmäßig zu verteilen. An Bikes, die auch bei den größeren Rahmen auf eine gleichbleibend kurze Kettenstrebe setzen gilt es, in bestimmten Fahrsituationen bewusst das Gewicht nach vorne zu verlagern, um genügend Grip am Vorderrad zu generieren.

Reach und Achslast

Egal in welcher Position man sich auf dem Rad befindet, stehend oder sitzend, in defensiver, rückwärtiger Haltung oder zähnefletschend, keuchend über dem Vorbau: Die Summe der Radlasten aus Vorder- und Hinterrad ergibt immer das Gesamtgewicht des Fahrers. Dieses stark vereinfachte Schaubild soll ein Grundverständnis von Achslastverteilung in der Ebene ermöglichen:

Achslasten – Schematische Darstellung
# Achslasten – Schematische Darstellung

Im Bild ganz links denke man sich einen 80 kg-Fahrer auf einem Einrad. Sein Gewicht wird zu 100 % nach unten in die Achse und über das Laufrad und den Reifen in den Boden geleitet. In der mittleren Grafik befindet sich das Tretlager in exakt in der Mitte der beiden Achsen und der Fahrer steht aufrecht. Sein Gewicht verteilt sich auf Vorder- und Hinterachse zu jeweils 50 %. Im Bild auf der rechten Seite kommen wir der Lastverteilung am Fahrrad näher: Je näher man an eine Achse rückt, desto mehr Last ruht auf ihr und umso mehr Gewicht wird über das Laufrad und den Reifen in den Boden geleitet. Mehr Last kann man auch als Anpressdruck betrachten, was wiederum mit Grip verstanden werden kann.

Lenkerhöhe sowie dessen Breite, Lenkwinkel, Körperdimension, Fahrposition und Geländeneigung beeinflussen diese Werte auf komplexe Art und Weise. Grundsätzlich gilt aber, dass wir den Großteil unseres Körpergewichts auf dem Fahrrad über unsere Füße abstützen. Unsere Hände am Lenker übernehmen weniger Last. Ändert sich die Position des Fahrers, so ändern sich auch die Achslasten, was zu einer Umverteilung des Grips zwischen Vorder- und Hinterrad führt. Ziel meiner Geometrieplanung war, ein möglichst ausgeglichenes System zu schaffen, in dem ich weder Vorder- noch Hinterrad bewusst je nach Fahrsituation anders belasten muss.

Im Uphill lastet zwangsläufig mehr Druck auf dem Heck
# Im Uphill lastet zwangsläufig mehr Druck auf dem Heck - Rückt das Hinterrad zu weit unter den Schwerpunkt des Fahrers, beginnt in steilen Anstiegen das Vorderrad zu steigen.
Je nach Fahrstil und Bike verlagert sich der Schwerpunkt in der Abfahrt nach vorn
# Je nach Fahrstil und Bike verlagert sich der Schwerpunkt in der Abfahrt nach vorn - Hintern nach hinten hilft die Last von der Front zu nehmen. Die Gabel taucht weniger weit zusammen, der Lenkwinkel wird weniger steil.

Meine These zu einer ausgewogenen Rahmengeometrie

Ab einer gewissen Geschwindigkeit ist es nicht mehr möglich, den Positionswechsel auf dem Rad schnell genug zu vollziehen, um aus einer „überrollfreundlichen“, hecklastigen Fahrweise nach vorn zu kommen, um wiederum das Vorderrad mit Grip in einer nach außen abfallenden Kurve zu belasten. Optional kann man für mehr Grip am Vorderrad einen längeren Vorbau montieren, aber das bringt den Schwerpunkt des Fahrers gegenüber der Vorderradachse in eine sehr ungünstige Position. Ein Abgang über den Lenker ist hiermit sehr viel wahrscheinlicher. Zusätzlich holt man sich weitere Nachteile ins Boot wie zum Beispiel indirekteres Fahrverhalten und schlechteres Handling. Damit der Raum zwischen Tretlager und Cockpit nicht in zu einer Dysbalance im Grip zwischen Vorder- und Hinterrad sorgt, verlängerte ich an meinem Konzeptbike also nicht nur das Front-Center, sondern auch die Kettenstrebe. Im nächsten Kapitel wird dieser Punkt dann eingehend behandelt.

Jetzt ihr: Habt ihr schon ähnliche Erfahrungen mit unterschiedlichen Rahmengrößen gemacht?


Alle Artikel zum Forschungsprojekt Mountainbike-Geometrie:

Disclaimer: Das Forschungsprojekt Geometrie ist komplett privat finanziert worden und steht in keinerlei finanzieller Verbindung zu MTB-News oder externen Herstellern.

  1. benutzerbild

    Grinsekater

    dabei seit 08/2002

    imkreisdreher schrieb:

    Edit: Die wollten ein Radl ja selbststabilisierend machen, was für uns unerwünscht ist. Wir wollen, dass das Rad mit lenkt, wenn wir uns in die Kurve legen.


    Bist du dir sicher, dass du das möchtest? Erst kürzlich durfte ich leider wieder Zeuge von einem Crash werden bei dem eben dieses "Einklappen" der Lenkung jemanden sein Schlüsselbein zerbrochen hat.
    Ein Fahrrad ist ein hochdynamisches System. Was vielen nicht klar ist, dass man weitaus mehr mit der Hüfte lenkt als mit einer Drehung am Lenker.

    Hier ein ähnliches Video wie von Chris Porter mit etwas Lego-Technik zur Verdeutlichung:

  2. benutzerbild

    imkreisdreher

    dabei seit 07/2014

    Entweder habe ich mich schlecht ausgedrückt oder du hast mich falsch verstanden. Ich möchte kein Rad, dass sich von selber aufrichtet, sondern sich zu meiner Gewichtsverlagerung in der Kurve stabilisiert und das über das demonstriere Prinzip in deinem Video bzw. von Chris Porter.
    Meiner Meinung nach, ist das in der Studie "A Bicycle Can Be Self-Stable Without Gyroscopic or Caster Effects" untersuchte Verhalten, eben das selbststabilisieren eines "riderless" Fahrrades- also anschubsen und es fällt nicht um. Das würde bedeuten, ich lehn mein Rad in die Kurve und das Rad richtet sich selbstständig wieder auf, auch wenn ich es nicht möchte.
  3. benutzerbild

    APH

    dabei seit 12/2016

    Grinsekater schrieb:

    Der Kaninchenbau ist sehr tief kann ich dir sagen. Die letzten zwei Tage habe ich auch in Summe wieder knapp 10 Stunden investiert in die Weiterführung dieses Projekts. (Wenn die Erkältung nicht gehen will, muss man sich eben anders mit Bikes beschäftigen, wenn man sie schon nicht fahren darf aktuell. )


    Es gibt ein Forschungsprojekt einer Niederländischen Uni zu Selbststabilisierung von zweirädrigen Fahrzeugen.
    PS: Ich hab sogar schnell den Link gefunden:




    Bitte poste den Titel wenn du es gefunden hast.

    Edit: @APH verweist auf das gleiche Projekt.


    Wir sprechen von ein und der selben Sache. Ich wusste es nur nicht, konnte mich nur noch erinnern etwas in der Richtung gelesen zu haben. Ich finde der Sache sollte weiterhin nachgegangen werden und die Hersteller müssen sich an den Kosten beteiligen. Das kommt dann doch allen Radfahrern zu Gute, so viele Jahre nach der Erfindung des Fahrrades.
    https://www.wissenschaft-aktuell.de/artikel/Was_rollende_Fahrraeder_wirklich_aufrecht_haelt1771015587560.html
  4. benutzerbild

    Grinsekater

    dabei seit 08/2002

    imkreisdreher schrieb:

    Entweder habe ich mich schlecht ausgedrückt oder du hast mich falsch verstanden. Ich möchte kein Rad, dass sich von selber aufrichtet, sondern sich zu meiner Gewichtsverlagerung in der Kurve stabilisiert und das über das demonstriere Prinzip in deinem Video bzw. von Chris Porter.

    Lass mich da versuchen tiefer einzusteigen. Was meinst du genau mit einer Stabilisierung in der Kurve? Welches Verhalten möchtest du generieren?

    APH schrieb:

    Ich finde der Sache sollte weiterhin nachgegangen werden und die Hersteller müssen sich an den Kosten beteiligen. Das kommt dann doch allen Radfahrern zu Gute, so viele Jahre nach der Erfindung des Fahrrades.

    Es gibt (wenige) Firmen die machen tiefgreifende Tests und es gibt Firmen da "passiert" manches einfach. Solcher Entwicklungsaufwand muss bezahlt werden und da greift leider bei vielen Firmen sehr schnell die rote Feder des Betriebswirtes ein.
  5. benutzerbild

    StefanLaile

    dabei seit 05/2015

    Ist sicher schon drei vier Jahre her als ich Versuche gemacht habe, als wir alle Bikes die wir damals hatten verglichen haben. Ich wollte herausfinden wie sich die Radlastverteilung verhält. Hatte damalige S und XL Bikes da. Kandidaten war Frau mit 163 cm und ich mit guten 190 cm.

    Ergebnis: Je länger das Radl wurde desto mehr VR Last wurde bei einer für den Fahrer komfortablen Position erreicht. Ist ja auch irgendwo logisch und deckt sich mit Deinen Ansichten. D.h. vom Prinzip her könnte hier die Kettenstrebenlänge erstmal kurz bleiben für kleine Fahrer, die auch in den Genuss von mehr Reach kommen möchten. Ich habe damals mein Rose Soulfire XL (Freerider) zum DH Bike umgebaut mit dem jetzt die 163 cm Person fährt. Reach war glaube 460 mm und Stack 611 mm.

    Die ganzen Spacertürme, die du beschreibst kenne ich nur zu gut, ich rechne wie schon beschreiben für mich die Werte mit dem Cockpit aus um final wirklich vergleichen zu können.

    Wichtige Werte zum vergleichen was du ansprichst sind:
    • eR - effective Reach (INFO)
    • BS - Bar Stack (INFO)
    • HO - Handling Offset (INFO)
    • FB (Front to Bar) Horizontaler Abstand zw. Griffposition zur VR Achse - denn je höher es wird (gleiches kleines HO) desto weiter weg kommen wir von der Achse.

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