Fahrradfederung: Arten und Funktion

Moderne Mountainbike-Federelemente bestehen aus Feder- und Dämpferseite. Wir erklären die Unterschiede, damit Du leichter Dein perfektes Fahrwerkssetup findest. Mountainbikes haben in der Regel ein oder zwei Federungskomponenten. Ist nur das Vorderrad gefedert, der Hinterbau aber starr, spricht man von einem „Hardtail“. Sind Vorder- und Hinterrad gefedert, sagt man vollgefedert oder „Full Suspension Bike“, bzw. kürzer „Fully“.

Für das Vorderrad kommt eine Federgabel zum Einsatz, die das Vorderrad direkt mit dem Rahmen verbindet. Für die Federung des Hinterrades wird ein Federbein eingesetzt, das das Hinterrad über eine oder mehrere Umlenkung(en) mit dem Hauptrahmen verbindet. Das Federbein wird meistens „Dämpfer“ genannt, auch in unserem Shop. Erlaube uns wegen der Verwechslungsgefahr mit der Funktion Dämpfung innerhalb des Federelements einen kurzen Hinweis: Wir sprechen hier vom MTB-Dämpfer bzw. Dämpfer, wenn wir das materielle Federelement meinen. Sprechen wir von Dämpfung, meinen wir die dämpfende Funktion des Elements. Aber warum überhaupt Federung verbauen? Erstens verbessert eine Federung die Fahrdynamik und zweitens den Komfort.

Sie erlaubt es den Rädern, dem Untergrund zu folgen und den Bodenkontakt nicht zu verlieren. Deswegen sind Motorräder oder Autos ohne Federung auch kaum denkbar. Rennräder, Cyclocross- oder Gravelbikes verzichten dagegen oft auf echte Federelemente und sind damit wahrscheinlich die schnellsten Fortbewegungsmittel ohne Federung.

Die MTB-Federung: Energiespeicher auf dem Trail

Physikalisch gesprochen isoliert die Federung Dich von Schwingungen, die durch das Befahren des unebenen Untergrunds entstehen. Dein Federelement, egal ob Federgabel oder MTB-Dämpfer, verbindet Vorder- bzw. Hinterrad mit dem Rest des Bikes und Dir als Fahrer:in. Das heißt, das Vorderrad bzw. die Räder können sich auf und ab bewegen, ohne dass diese Bewegung auf Dich oder Dein Rad übertragen wird. Dazu wird die Feder zunächst komprimiert, später dehnt sie sich wieder aus: Sie federt ein bzw. aus. Die Federung nimmt also Energie auf und gibt sie wieder ab. Das gilt natürlich auch bei Landungen nach Sprüngen, bei denen die Federung die kinetische und potenzielle Energie zum Teil aufnimmt und später wieder zurückgibt.

Beides - Energieaufnahme und -abgabe - wird durch die Dämpfung „kontrolliert“. Als Federmedien kommen an Mountainbike und E-Mountainbike vor allem Luft, Stahl oder Titan zum Einsatz. Die Vor- und Nachteile der einzelnen Materialien und Konzepte erklären wir Dir hier.

Die MTB-Dämpfung: Kontroll-Freak im Gelände

Stell Dir vor, Du drückst eine Kugelschreiberfeder zusammen und lässt sie schlagartig wieder los. Sie wird Dir mit erstaunlicher Energie wahrscheinlich direkt ins Auge fliegen. Ebenso würde sich ein nicht bedämpftes Federelement am Mountainbike verhalten. Hier kommt also die Dämpfung ins Spiel. Sie hat die Funktion, die Geschwindigkeit der Ein- und Ausfederbewegung zu kontrollieren.

So kannst Du das Verhalten Deiner Federelemente präzise auf Parameter wie Federweg, Körper- bzw. Systemgewicht, Streckenbeschaffenheit oder Umgebungstemperatur abstimmen. Als Dämpfungsmedium dient in nahezu jedem modernen Federelement, das am Mountainbike oder E-MTB Verwendung findet, Öl - je nach Qualitätsstufe entweder in einem offenen Ölbad oder einer geschlossenen Kartusche. In High-End-Komponenten sind oft Kartuschen mit einer Membran verbaut, auch englisch „bladder“ genannt. Großer Vorteil der geschlossenen Konstruktion ist, dass Luft und Öl hermetisch voneinander getrennt sind. Das verhindert u. a. das Schäumen des Dämpfungsöls. Schäumendes Öl führt zu unerwünschten Veränderungen der Dämpfungscharakteristik.

Ein regelmäßig durchgeführter Service verlängert die Lebensdauer Deiner Federelemente und sorgt für besonders hohe Performance beim Biken. Extern bedeutet, ohne die Gabel oder den Dämpfer zu öffnen. Bei einem Luftfederelement kannst Du die Federhärte und damit den wichtigen Negativfederweg mit einer speziellen Federgabel- bzw. Dämpferpumpe einstellen. Kommt in Deinem Federelement eine Stahl- oder Titanfeder (genauer: eine Schraubendruckfeder) zum Einsatz, kannst Du mit unterschiedlichen Federn die passende Federhärte realisieren.

Bei der Dämpfung wird zwischen Ausfeder- (engl. „rebound“) und Einfedervorgang (engl. „compression“) unterschieden. Höherwertige Federelemente erlauben es Dir, beide Richtungen separat einzustellen, mitunter sogar noch getrennt für Low- bzw. Highspeed. Was das genau bedeutet und wie Du Dein optimales Fahrwerkssetup findest, liest Du hier. Mit einer Federgabel- & Dämpferpumpe passt Du Dein Setup an Dein Gewicht, Deinen Fahrstil und das Gelände an.

Wenn dieses Rad einfedert, bewegt sich also eine kleinere Masse gegen eine stabile größere. Das ist nicht nur physikalisches Gesetz, sondern auch ein Geniestreich. Es sorgt nämlich dafür, dass Schläge vom Untergrund nicht in Lenkung, Bike und Deinem Körper ankommen. Die kleine Masse, die sich bewegt, heißt ungefederte Masse und besteht unter anderem aus Laufrad, Reifen, Bremsscheiben, ggf. Kassette und so weiter.

Der größere, stabile Teil „hinter der Federung“, der sich nicht bewegt, sind vor allem Du selbst, der Hauptrahmen und die meisten Antriebsteile wie Schaltwerk oder Kurbelgarnitur. Je kleiner die ungefederte Masse im Vergleich zur gefederten, desto besser ist das Ansprechverhalten Deiner Federung. Das ist nur einer der Gründe, warum leichte Laufräder sich so positiv auf die Fahrdynamik Deines Mountainbikes auswirken. Wie Du Deinen Traumlaufradsatz selbst zusammenstellst, haben wir hier für Dich aufgeschrieben.

Eigendämpfung und Co.

Genau genommen „federn“ und „dämpfen“ alle möglichen Bauteile eines Mountainbikes. Zuallererst natürlich die Reifen, die beim Abrollen walken, sich also ständig verformen, während Du fährst, und dann in ihre Ausgangsform zurückkehren. Die Verformung selbst ist das Ein- und Ausfedern, während die sogenannte Eigendämpfung des Materials die Bewegung in beide Richtungen verlangsamt. Wenn Rahmen oder Lenker sich unter Last verwinden (gern auch „flexen“ genannt), ist das im Grunde auch eine Federungsfunktion.

Trotzdem spricht man in der Regel nur bei Federgabel und Dämpfer von Federung. Das hat gute Gründe: Erstens resultiert dieser „nicht-wirklich-Federweg“ der Komponenten aus ihren jeweiligen Materialeigenschaften und ist kaum von außen kontrollier- und einstellbar. Zweitens ist der „Federweg“, den Reifen, Laufräder, Rahmen oder Lenker bereitstellen können, extrem begrenzt. Verformt sich das Material über eine gewisse Grenze hinaus, versagt es.

Beim Straßenrennrad oder Gravelbike ist trotzdem oft die Verformung von Reifen und Carbongabel oder -rahmen bereits der gesamte Federweg. Aber das ist eine andere Geschichte. Die Federungstechnologie hat sich im Laufe der Jahre dramatisch weiterentwickelt und wird dies auch in Zukunft tun. Inzwischen muss man schon halber Experte sein, um alle Details der Federung zu verstehen.

Zunächst mal das Offensichtliche: Moderne Mountainbikes sind fast alle mit einer Federung ausgestattet. Der Zweck der Federung ist es, die Unebenheiten des Geländes zu dämpfen und dem Fahrer ein ruhigeres, kontrollierteres Fahrgefühl zu vermitteln. Ein Fahrrad, das nur über eine Vorderradfederung (eine Federgabel) verfügt, wird als Hardtail bezeichnet, ein Fahrrad mit sowohl Vorder- als auch Hinterradfederung nennt man Dualsuspension oder Fullsuspension.

Vorderrad-Federung

Die Federgabel nimmt einen Großteil des Fahrergewichts auf, da der Fahrer beim Biken oft mit mehr Gewicht auf der Vorderseite des Fahrrads fährt. Die meisten Mountainbike-Gabeln verfügen über eine gewisse Konfigurierbarkeit, die von hart bis weich reicht. Manche Modelle verfügen auch über eine granulare Konfigurierbarkeit. Eine Gabel besteht wie ein Teleskoprohr aus Standrohren (den "Innenrohren"), die in die Gabelunterteile (die Außenrohre) hinein- und herausgeschoben werden und mit einer Strebe (unterer Bogen) verbunden sind.

Das Vorderrad ist an den Gabelholmen befestigt, während die Standrohre über den Gabelschaft mit dem Steuerrohr des Fahrradrahmens verbunden sind. Es gibt viele Aspekte, die eine Federgabel strukturell solide machen. In der Regel sind teurere Gabeln besser gegen Biegung gewappnet als billigere Modelle. Es gibt eine Reihe von Möglichkeiten, wie die Hersteller dies erreichen können. Die gängigste ist die Verwendung von Standrohren mit größerem Durchmesser und speziellen, übergroßen Achsen, die das Vorderrad in Position halten, den so genannten Steckachsen (thru-axles).

Eine Federgabel besteht aus einer Feder und einem Dämpfer - doch so einfach ist es nicht! Bei Modellen der unteren Leistungsklasse oder gelegentlich bei Gravity-Gabeln kommt eine Schraubenfeder aus Metall zum Einsatz. Bei teureren Gabeln ist eine Luftfeder der gängigere Federtyp, bei dem die Federrate durch Luftdruck gesteuert wird. Der Grad der Einstellbarkeit und Abstimmung ist bei einer Luftfeder nahezu unbegrenzt.

Der Dämpfer ist dazu da, die Feder zu unterstützen und auszugleichen. Ohne den Dämpfer würde die Gabel einfedern und dann unkontrolliert zurückfedern. In diesem Fall steuert der Dämpfer, wie schnell die Feder zurückfedert und wie leicht die Feder einfedert. Die meisten modernen Gabeln bieten beispielsweise die Möglichkeit, den Dämpfer zu schließen und so die Federung zu blockieren.

Bei den meisten Federgabeln sind Feder und Dämpfer getrennt, wobei sich die Feder oft im linken Standrohr und der Dämpfer im rechten befindet.

Hinterrad-Federung

Eine Hinterradfederung gibt es nur bei doppelt gefederten Mountainbikes, also Fullys. Wenn das Gelände anspruchsvoller wird, fängt ein hinterer Stoßdämpfer die größeren Stöße ab und sorgt dafür, dass das Rad auf dem Trail bleibt. Vieles von dem, was für die Federung vorne gilt, findet sich auch bei der Hinterradaufhängung wieder, einschließlich der Einstellungen wie Dämpfung und Luftdruck, allerdings muss der Dämpfer in seinem eigenen Kontext behandelt werden, da die Einstellung anders ist als bei der Vorderradaufhängung.

Der hintere Stoßdämpfer sitzt unter dem Fahrer, in der Regel irgendwo zwischen dem vorderen und hinteren Rahmnedreieck. Der Dämpfer ist in einem Schwenksystem untergebracht, das über ein Gestänge die Bewegung des Stoßdämpfers im Rahmen ermöglicht. Die verschiedenen Fahrradmarken haben unterschiedliche Gelenkkonfigurationen, aber im Grunde funktionieren alle modernen Designs mehr oder weniger gleich.

Hintere Stoßdämpfer bestehen aus zwei ineinander gleitenden Teleskoprohren, die unter Last zusammengedrückt werden und im "Stoßdämpferkörper" untergebracht sind. Wie bei der Vorderradaufhängung können auch die hinteren Dämpfer luft- oder sprialgefedert sein, es gibt sie mit verschiedenen Schaftdurchmessern und sie lassen sich sehr gut auf die Anforderungen des Fahrers abstimmen und einstellen.

Spiralgefederte Dämpfer werden nach wie vor sehr häufig bei schweren Downhill- und Enduro-Mountainbikes eingesetzt, da sie besser mit Hitze umgehen können, allerdings auf Kosten geringerer Einstellmöglichkeiten und eines höheren Gewichts.

Hinterraddämpfer sind in der Regel speziell auf den Rahmen abgestimmt, wobei die Größe, die Hublänge und die Dämpfungsoptionen für verschiedene Rahmen- und Gestängesysteme spezifisch sind. Wenn du deinen Dämpfer austauschen oder aufrüsten möchtest, achte darauf, dass er zu deinem Rahmen passt und du die richtigen Befestigungselemente hast.

Obwohl die meisten Dämper eine ähnliche Bandbreite an Einstellmöglichkeiten bieten, variiert der Mechanismus, mit dem dies geschieht. Dementsprechend variiert die Federung in Bezug auf den Federweg (mehr Federweg = mehr Nachgiebigkeit = mehr Stoßdämpfung). In unserer Tabelle findest du eine Erklärung des Federwegs und des entsprechenden Fahrradtyps.

Federung: Einstellungsoptionen

Wenn es um die Vorder- und/oder Hinterradfederung geht, sind die Funktionen und Einstellmöglichkeiten oft sehr ähnlich. Im Folgenden werden diese Funktionen beschrieben:

• Luftdruck: Luftgefederte Fahrwerke verfügen über ein Schlauch-Ventil, mit dem über eine spezielle Dämpferpumpe Luft eingefüllt werden kann. Bei einer Gabel befindet sich dieses Ventil oben auf dem linken Gabelkopf (oberhalb der Standrohre) oder manchmal auch unten an den Federbeinen. Bei einem hinteren Stoßdämpfer befindet sich das Ventil normalerweise oben am Dämpfer.
• Federvorspannung: Während der Luftdruck zur Einstellung einer Luftfeder verwendet wird, ist die Vorspannung die entsprechende Funktion bei einer Spiralfederung. Hier ermöglicht ein kleiner Einstellbereich die Feinabstimmung, wie hart oder weich die Feder ist.
• Negativ-Federweg: Die Wahl des richtigen Luftdrucks oder der richtigen Spiralfeder wird durch die Messung des Nachgiebigkeitsgrads bestimmt, d. h. wie stark die Federung unter dem Gewicht des Fahrers zusammengedrückt wird, wenn dieser auf dem Rad sitzt, und zwar ohne weitere Einflüsse des Fahrers oder der Strecke.
• Dämpfung: Ohne Dämpfung würde der Fahrer bei jedem großen Schlag die gesamte Federung durchdrücken oder umgekehrt bei jeder Veränderung des Geländes durchgeschüttelt werden. Das Dämpfungssystem regelt die Geschwindigkeit, mit der die Gabel einfedert und aus der Einfederung zurückfedert, indem es das Öl kontrolliert drosselt oder freigibt.
• Druckstufendämpfung: Steuert, wie schnell die Gabel Stöße absorbiert, und bestimmt somit mehr oder weniger, wie viel des Federwegs zu einem bestimmten Zeitpunkt genutzt wird. Die Druckstufendämpfung wird häufig in zwei Typen unterteilt: Low-Speed und High-Speed.
• Rückstoßdämpfung: Steuert, wie schnell die Federung nach dem Einfedern zurückkehrt. Mehr Zugstufendämpfung führt zu einer langsamer zurückkehrenden Gabel, weniger Zugstufendämpfung führt zu einer Federung, die schneller zurückkehrt.
• Lockout: Viele Gabeln sind mit einem Lockout an der Gabel oder am Lenker ausgestattet. Damit haben Sie die Möglichkeit, die Federung ein- und auszuschalten oder eine Zwischenstufe zu wählen.

Federweg und Fahrradtypen

Die folgende Tabelle zeigt eine Übersicht über den Federweg und die entsprechenden Fahrradtypen:

Hochwertige Federungssysteme

Teurere Fahrräder sind in der Regel auch mit einer teureren Federung ausgestattet. Mechaniker, die sich mit Federungen auskennen, werden dir sagen, dass billigere Federungen einfach nicht die gleiche Qualität der Innenteile haben, was zur Folge hat, dass die Innenteile bei wiederholtem Gebrauch durch die beim Fahren entstehende Hitze und Reibung kaputt gehen. Dies führt zu einer Verschlechterung des Öls und damit zu einem Verlust an Leistung und Funktion.

Außerdem werden teurere Federungskomponenten nach höheren Standards und oft mit komplexeren Konstruktionen gebaut, so dass nicht nur die Toleranzen enger und die Teile leichtgängiger sind, sondern oft auch die Funktion weiter entwickelt ist. Wenn du also ein Fahrer bist, der sein Motorrad bis an die Grenzen ausreizen möchte, solltest du dein Fahrwerk auf deine Fahrambitionen abstimmen.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass du mit einem teureren Fahrwerk Folgendes erhältst:

• Ein besseres Fahrgefühl, das am besten als "komfortabler" und "leichter" beschrieben werden kann
• Mehr Einstellmöglichkeiten zur Anpassung an den Fahrstil, das Terrain und die Vorlieben des Fahrers
• Zuverlässigere und konstantere Leistung aufgrund besserer Verarbeitungsqualität
• Leichtere und stabilere Materialien, insbesondere bei den Innenteilen wie Cartridges und Dichtungen
• Steifere Konstruktion, die es den Laufrädern (und dem Fahrrad) ermöglicht, dem Gelände besser zu folgen.

Die meisten Fahrräder sind serienmäßig entweder mit Fox- oder RockShox-Federn ausgestattet.

Glossar zur Mountainbike-Federung

Hier einige Fachbegriffe rund um die Federung:

• Ausgleichsbehälter (Piggyback): Ein Zusatzzylinder, der als Reservoir für das beim Einfedern verdrängte Dämpfungsöl agiert.
• Beschichtungen, Reibung/Gleitflächen: Die Oberflächen der Gleitflächen werden sorgfältig veredelt und gehärtet, um die Reibung zu reduzieren.
• Buchsen (Gleitlager): Werden bei Dämpfern und Gabeln eingesetzt, um eine leichtgängige Rotation zu ermöglichen.
• Brücke: Der Bogen, der die Tauchrohre des Castings miteinander verbindet und der Steifigkeit dient.
• Casting (Tauchrohreinheit, Lower Legs): Der untere Teil der Gabel, also die außenliegenden Tauchrohre inklusive Brücke.
• Dämpfer (Federbein): Das Federbein am Hinterbau eines vollgefederten Rads.
• Dämpferauge: Das Teil des Rahmens, an dem der Dämpfer montiert wird.
• Dämpferhub: Der Weg zwischen komplett eingefahrenen und komplett ausgefahrenem Dämpfer.
• Dämpferpumpe (Gabelpumpe): Zum Aufpumpen von Luftfederelementen auf die richtige Federhärte.
• Dämpfung: Bestimmt, wann ein Federelement wie schnell ein- oder ausfedert.
• Dichtungen und Abstreifringe: Schützen das Federelement vor dem Eindringen von Dreck und Wasser.
• Doppelbrückengabel: Federgabeln mit sehr viel Federweg, die statt einer Gabelkrone gleich zwei Brücken aufweisen.
• Druckstufe (Compression): Die Druckstufendämpfung regelt, wie ein Federelement einfedert.
• Durchschlag (Bottom-out): Wenn die Federhärte und/oder die Progression eines Federelements zu gering ist, kann es zum Durchschlag kommen.
• Einbaulänge (Dämpfer): Gibt an, wie lang ein Dämpfer im ausgefederten Zustand von Dämpferauge zu Dämpferauge misst.
• Elastomere und Blattfedern: Stoßdämpfende Elemente aus Kunststoff, die heute hauptsächlich noch in minimalistischen Systemen zum Einsatz kommen.
• Federgabel: Übernimmt die Vorderradfederung und ist das am Fahrrad am häufigsten verbaute Federelement.
• Federung: „Entkoppelt“ Dich und Dein Rad von den Bodenunebenheiten.
• Federhärte (Federkonstante, Federrate): Bestimmt, wie weit eine Gabel oder ein Dämpfer einfedert, wenn eine bestimmte Kraft wirkt.
• Federkennlinie: Stellt grafisch dar, wie weit beispielsweise das Hinterrad durch Einwirkung einer bestimmten Kraft einfedert.
• Federmedium: Luft und Stahlfedern.
• Federweg: Der maximale Weg, den das Rad beim Einfedern zurücklegen kann.
• Gabelkrone: Das Bauteil, das den Gabelschaft mit den zwei Holmen (Standrohren) verbindet.
• Gabel-Offset (Nachlauf): Wird durch einen Versatz in der Krone und an der Achsaufnahme realisiert.
• Gabelschaft: Verbindet Deine Gabel mit dem Rahmen Deines Bikes und Deinem Cockpit.

Verwandte Beiträge:

• Mountainbike Sattelfederung: Komfort & Performance im Vergleich
• Tretroller mit Federung: Komfort & Sicherheit beim Fahren
• Mountainbike Federung einstellen: Guide für perfektes Fahrgefühl & optimale Performance
• Mountainbike Federung: Druck einstellen & optimieren
• Shimano Deore 21-Gang-Schaltwerk: Ultimative Infos & Profi-Tipps für perfekte Schaltperformance!
• Shimano Deore XT 27-Gang Schaltwerk im Test – Ultimative Performance & Profi-Analyse