Harley Davidson Federbein Einstellen – Eine Anleitung

Verdammt nochmal, da sind wir ganz schön ins Schlingern gekommen, mein Kumpel und ich, als wir letztens bei einem Bier über Fahrwerksabstimmung an Motorrädern plauderten. Uns war beiden klar: die Sache mit der Federvorspannung ist ganz einfach. Aber je weiter wir in unserem Gespräch kamen, desto unschärfer wurde das Bild. Wie war das denn jetzt nochmal mit den Federn?

Die Frage nach der Federvorspannung - mal ganz entspannt langgezogen…

Grundlagen der Federvorspannung

Was bewirkt eigentlich das Einstellen der Federvorspannung an unseren Hinterradstoßdämpfern?

Zwei Beobachtungen vorweg:

• Die Vorspannung ändert nichts an der Länge des Federbeins.
• Der Betrag des positiven Federwegs ist gleich, wenn der Dämpfer komplett ausgefedert (unbelastet) ist.

"Positiver Federweg", das ist die Kapazität der Feder, einzufedern. "Negativer Federweg", das ist ihre Kapazität, auszufedern. Diese Kapazität, auszufedern, erhält sie erst, nachdem sie belastet wurde. Unter Belastung des Fahrzeugs verändert man mit der Vorspannung das Verhältnis zwischen positivem und negativem Federweg.

Gehen wir nun der Einfachheit halber davon aus, unser Fahrzeug hätte nur einen Stoßdämpfer, mit einer gewöhnlichen, linearen Feder. Linear, das heißt: ich brauche für jeden Zentimeter, den ich die Feder zusammendrücke, das gleiche Paket Kraft. Hat eine lineare Feder zum Beispiel eine Federrate von 100 kg pro Zentimeter, dann brauche ich für jeden Zentimeter, den ich sie mehr zusammendrücke, 100 kg mehr. 1 cm = 100 kg, 2 cm = 200 kg, 3 cm = 300 kg, 4 cm = 400 kg.

Wie verhält sich diese Feder, wenn wir sie ohne und mit Vorspannung benutzen?

Das folgende Beispiel stellt die Verhältnisse in der Übersicht dar:

1. Nehmen wir an, unsere Feder hätte eine Länge von 220 mm. Diese Länge können wir messen, wenn wir das Motorrad hinten (mittels eines Hebers) komplett entlasten.
2. Stellen wir nun das Motorrad mit beiden Rädern auf den Boden. Durch das Fahrzeuggewicht wird die Feder zusammengedrückt. Beträgt das Fahrzeuggewicht am Heck 100 kg, wird unsere Feder also um 1 cm (10 mm) zusammengedrückt. Die Feder ist nun also nur noch 210 mm lang. Und sie hätte, würden wir das Fahrzeug hinten entlasten (hochheben), noch 10 mm zum Ausfedern (also 10 mm negativen Federweg).
3. Nun setzen wir noch einen 100 kg schweren Fahrer auf das Motorrad. Die Feder wird um weitere 10 mm zusammengedrückt. Sie ist nun also nur noch 200 mm lang. Und sie hätte, würden wir das Fahrzeug hinten entlasten (am Rahmen hochheben), 20 mm zum Ausfedern (also 20 mm negativen Federweg).
4. Spannen wir nun die Feder um 10 mm vor. 10 mm Vorspannen heißt bei unserer Feder, sie mit 100 kg vorzubelasten und sie in dieser Position zu begrenzen. Die Feder hat durch diese Vorspannung nur noch 200 mm Länge. An der Feder entsteht also die gleiche Situation, als wenn sie durch das Gewicht eines Fahrers von 100 kg zusammengedrückt worden wäre.

Was passiert nun, wenn bei der so vorgespannten Feder unser 100 kg Fahrer auf dem Fahrzeug Platz nimmt? Nichts! Das Fahrzeug federt unter dieser Belastung nicht weiter ein. Die Feder bleibt bei 200 mm und der Stoßdämpfer insgesamt auf der gleichen Länge wie beim unbelasteten Fahrzeug. Wir haben durch die Vorspannung lediglich festgelegt, ab wann die Feder überhaupt arbeitet.

Was kann man daraus bezüglich des Fahrverhaltens des Motorrades ableiten?

„Mit der Vorspannung der Feder legen wir fest, ab wann die Feder arbeitet“, heißt: Ab einer gewissen Vorspannung, arbeitet die Feder unterhalb einer bestimmten Belastung nicht. Da verhält sie sich „wie ein Eisenstab“. Erst darüber arbeitet sie entsprechend ihrer konstruktiven Eigenschaften. Wer die Federbeine seines Motorrades zu sehr vorspannt, benutzt die Federn nur noch in ihren Belastungsspitzen. Wer sie zu wenig vorspannt, lässt das Heck seines Fahrzeugs zu stark absinken und verliert dadurch (a) an Bodenfreiheit und (b) an Handlichkeit.

„Für jeden Zentimeter, den ich die Feder zusammendrücke, brauche ich das gleiche Paket Kraft“, heißt: Vorgespannt oder nicht, die Feder bleibt in ihrer Härte gleich. Bei korrekter Vorspannung werden Belastungsspitzen genau so wahrgenommen wie ohne Vorspannung. Fährt unser 100 kg Fahrer über eine Bodenwelle, die das Fahrzeug zusammensacken lässt und den Stoßdämpfer z. B. mit 300 kg zusammendrückt, dann federt der Dämpfer, egal ob er vorgespannt ist oder nicht, gemäß seiner Federrate, um weitere 30 mm ein. Die Federvorspannung hat also - wenn sie korrekt vorgenommen wird - keinen Einfluss auf den Fahrkomfort.

„Unter Belastung des Fahrzeugs verändert man über die Vorspannung der Feder das Verhältnis von positivem und negativem Federweg“, heißt:

Unser Dämpfer hat, (z. B. laut Herstellerangabe) 110 mm Gesamtfederweg. Bei völlig entlastetem Fahrzeug ist der negative Federweg gleich Null. Als positiver Federweg bleiben also die vollen 110 mm. Belaste ich den Dämpfer mit 100 kg erhalte ich 10 mm negativen Federweg, verliere aber 10 mm an positivem Federweg (es bleiben mir 100 mm). Belaste ich das Fahrzeug zudem mit einem Fahrer von 100 kg, gewinne ich wieder 10 mm negativen Federweg, aber verliere nochmals 10 mm an positivem (es bleiben mir 90 mm). Und so weiter. Dass heisst, je weiter ich das Fahrzeug belaste, desto mehr verliere ich an positivem Federweg, bis mir zum einfedern nichts mehr übrig bleibt und der Dämpfer bei der geringsten Bodenunebenheit auf Block geht. Der Vorspannung entsprechend, gewinne ich wieder positiven Federweg, verhindere also dass der Dämpfer zu früh auf Block geht.

In unserem Beispiel gewinne ich durch 10 mm Vorspannung 10 mm positiven Federweg (natürlich unter Verlust von 10 mm negativem Federweg). Im Allgemeinen wird geraten, die Feder so vorzuspannen, dass man etwa 1/3 negativen und 2/3 positiven Federweg erreicht.

„Der negative Federweg wird durch das Vorspannen verringert“, heißt: Fährt unser 100 kg Fahrer über eine Fahrbahnüberhöhung, die das Fahrzeug aus den Federn hebt, dann federt der Dämpfer entsprechend seines vorhandenen Negativfederwegs aus. Das gleiche gilt für den Ausgang von Bodenwellen oder starkes Bremsen. In unserem Beispiel haben wir bei 10 mm Federvorspannung 10 mm Negativfederweg verloren. Der Stoßdämpfer geht beim Ausfedern also 10 mm früher auf Null. Beim Fahren über eine Fahrbahnüberhöhung neigt das Fahrzeug also eher dazu, den Fahrbahnkontakt zu verlieren, also mit dem Hinterrad abzuheben. Auch beim starken Bremsen oder am Ausgang jeder Bodenwelle.

Mehr oder weniger Federvorspannung?

Es geht bei dieser Frage vereinfacht gesagt darum, so viel Bodenfreiheit wie möglich zu gewinnen, dabei aber so weit wie möglich den Arbeitsbereich der Feder zu nutzen. Bei zu wenig Vorspannung sinkt das Fahrzeug zu weit ab und verliert an Bodenfreiheit. Bei zu viel Vorspannung bewegt sich die Feder unterhalb von Belastungsspitzen nicht (mit allen Konsequenzen für die Fahrsicherheit und den Komfort). Bei korrekt eingestellter Vorspannung geht es allerdings nicht um Fahrkomfort, da die Feder, wenn sie in ihrem Arbeitsbereich arbeitet, vorgespannt oder nicht, gleich arbeitet. Da reduziert sich das Ganze auf einen relativ eng eingrenzbaren Zielkonflikt.

Eine größere Federvorspannung sichert mir einerseits mehr Bodenfreiheit und besseres Handling, nimmt mir aber andererseits einen gewissen Teil an negativem Federweg und damit an möglichem Bodenkontakt. Wo ich auf der einen Seite Fahrsicherheit gewinne, verliere ich ihn auf der anderen. Je nach Fahrweise und Fahrbahnbeschaffenheit, gilt es da also, zwischen dem „mehr“ und „weniger“ einen guten Kompromiss zu finden.

Einstellung der richtigen Vorspannung des Federbeins

Das Federbein sollte so vorgespannt werden, dass das Fahrzeug, gegenüber dem völlig entlasteten Federbein (1), allein durch das Fahrzeugeigengewicht etwa 10-15% des Gesamtfederwegs einfedert (2) und durch das Fahrzeugeigengewicht + Fahrer etwa 25-30 % des Gesamtfederwegs einfedert (3).

Das Niveau des Fahrzeugs (Höhe des Fahrzeughecks) muss also unter drei Bedingungen gemessen werden:

1. Feder unbelastet (dazu wird das Motorrad mittels eines Motorradhebers hinten angehoben)
2. Feder mit dem Eigengewicht des Motorrades belastet (das Motorrad steht auf beiden Rädern)
3. Feder mit dem Eigengewicht des Motorrades und dem Fahrergewicht belastet (der Fahrer sitzt in seiner natürlichen Fahrposition und mit seiner vollen Ausrüstung auf dem Motorrad).

Aus dem Niveau des Fahrzeugs (Höhe des Fahrzeughecks) ergibt sich der negative Federweg, oder besser, zwei verschiedene negative Federwege:

• Das Absenken des Fahrzeughecks durch das Fahrzeugeigengewicht entspricht dem statischen negativem Federweg (N1). Über diesen Wert kann man ablesen, ob die Federrate der Stoßdämpferfeder richtig gewählt ist oder ob die Feder eventuell schon stark verschlissen ist. Der statische negative Federweg (N1) sollte etwa 10-15 % des Gesamtfederweges betragen.
• Das Absenken des Fahrzeughecks durch Fahrzeugeigengewicht + Fahrer entspricht dem dynamischen negativem Federweg (N2). Über diesen Wert kann man ablesen, wie weit die Feder in der Lage ist, auszufedern und damit den Fahrbahnunebenheiten zu folgen. Der dynamische negative Federweg sollte etwa 25-30 % des Gesamtfederweges betragen.

Die Negativfederwege werden unter zwei Lastzuständen gemessen

• Negativfederweg eins (kurz: N1) ergibt sich aus dem Eigengewicht des Motorrads in absolut senkrechter Position.
• Negativfederweg zwei (kurz: N2) ergibt sich aus dem Eigengewicht des Motorrads plus Fahrer in aufrechter Sitzposition.

Aus der Differenz beider Werte lässt sich herauslesen ob die verwendete Feder (Fachjargon: Federrate) je nach Fahrergewicht zu hart (kleine Differenz) oder zu weich ist (große Differenz). Beispiel an der Gabel: Bei N1 mit 25 Millimetern und N2 mit 45 Millimetern wäre die Feder zu weich und sollte durch eine härtere ersetzt werden. Die Werte gelten nicht für Abstimmungen bei Rennmaschinen oder für rennstreckentaugliche Fahrwerke.

Negativfederweg ändert das Fahrverhalten

Mit den unten aufgeführten Kombinationen der Negativfederwege lassen sich folgenden Eigenschaften erzielen:

• N2 vorn und hinten minimal (35/30 mm) Höherer Schwerpunkt, bessere Handlichkeit, mehr Schräglagenfreiheit, aber instabileres Fahrverhalten.
• N2 vorn und hinten maximal (45/40 mm) Tieferer Schwerpunkt (einfacher zu rangieren), niedrigere Sitzhöhe, stabileres Fahrverhalten, aber weniger Bodenfreiheit und schlechteres Handling.
• N2 vorn maximal (45 mm) und hinten minimal (30 mm) Bessere Handlichkeit, agileres Einlenken, aber instabileres Fahrverhalten.
• N2 vorn minimal (35 mm), hinten maximal (40 mm) Stabileres Fahrverhalten, aber schlechteres Handling.

Grundfunktion der Federvorspannung: An der Gabel

Die Federvorspannung an der Telegabel wird über Gewindespindeln eingestellt. Durch die Federvorspannung verändert sich der Negativfederweg (Ausfederweg). Also der Federweg, der zum Ausfedern bei Vertiefungen in der Straße notwendig ist.

Achtung: Die Federvorspannung verändert nicht die Federhärte (Fachjargon: Federrate), sondern nur die Ausgangslage des Federvorgangs (Federbasis) und die Anteile von Negativ- und Positivfederweg.

Auswirkungen auf das Fahr- und Federungsverhalten

• Zu geringe Federvorspannung an der Gabel: Motorrad steht vorne zu tief, Lenkkopfwinkel und Nachlauf verändern sich in Richtung Überhandlichkeit und Instabilität. Gabel kann beim harten Bremsen auf Block gehen, das Vorderrad neigt dann zum Blockieren. Motorrad fährt sich in Kurven kippelig und nervös. Sitzhöhe und Schwerpunkt sinken ab.
• Zu hohe Federvorspannung an der Gabel Motorrad steht vorn zu hoch, Lenkkopfwinkel und Nachlauf verändern sich in Richtung Unhandlichkeit. Frontpartie kann auf welligen Strecken wegen des zu geringen Negativfederwegs zum Lenkerschlagen neigen. Motorrad verliert an Handlichkeit. Sitzhöhe und Schwerpunkt erhöhen sich.

Grundfunktion der Federvorspannung: Am Federbein

Durch Drehen der Nutmutter im Uhrzeigersinn hebt sich das Motorrad, in umgekehrter Drehrichtung senkt sich das Rahmenheck nach unten. Bei Zentralfedersystemen beträgt das mechanische Übersetzungsverhältnis zwischen Hinterradachse und Federbein etwa zwei zu eins. Das heißt, um das Rahmenheck um 10 mm anzuheben, muss die Feder 5 mm mehr vorgespannt werden.

Durch die Federvorspannung verändert sich der Negativfederweg (Ausfederweg) und somit das Niveau der Maschine. Dieses Niveau hat entscheidenden Einfluss auf das Fahrverhalten (Handling, Stabilität) und das Federsystem, respektive den Auslenkwinkel der Schwinge (Höhendifferenz zwischen Schwingenachse und Radachse). Dieser Winkel muss sich in einem konstruktiv festgelegten Bereich befinden. Ist der Winkel zu flach (Federvorspannung zu gering), kann das Heck beim Beschleunigen durch die dynamische Achslaständerung im Zusammenspiel mit den Kettenzugkräften abtauchen, was sich nachteilig auf Handling und Kurvenstabilität auswirkt.

Harley-Davidson Softail Modelle ab 2018

Seit dem Modelljahr 2018 liefert Harley-Davidson alle Softail Modelle mit direkt über einen Drehknauf einstellbaren Stoßdämpfern aus. Hier kann die Dämpfung vor jeder Fahrt ideal auf die jeweils vorherrschenden Bedingungen angepasst werden. Je nach Gewicht und Zuladung kann hier zwischen Stufen von 0 - 7 gewählt werden.

Die Stoßdämpfer müssen immer bei auf dem Seitenständer ruhendem Motorrad eingestellt werden.

Wichtiger Hinweis!

Das zulässige Gesamtgewicht des Motorrads (GVWR) oder die zulässige Achslast (GAWR) dürfen auf keinen Fall überschritten werden. Ein Überschreiten dieser Grenzwerte kann zu Komponentenausfällen führen und Stabilität, Fahrverhalten sowie Leistung beeinträchtigen, was schwere oder tödliche Verletzungen zur Folge haben kann.

Schritte zur Messung und Einstellung des Federwegs

1. Motorrad vorn so weit ausfedern, bis das Vorderrad frei über dem Boden schwebt. Einfachste Lösung ohne Hauptständer: Unter Mithilfe einer zweiten Person das Motorrad über den Seitenständer zur Seite abkippen.
2. Abstand von Gabeldichtring bis Gabelfuß bzw. bei konventionellen Gabeln bis untere Gabelbrücke messen (Wert Nummer 1). Als Hilfsmittel empfehlen sich Kabelbinder, die als Federwegsindikatoren genutzt werden.
3. Motorrad auf dem Boden abstellen, Gabel mehrmals durchfedern und jetzt den Abstand auf gleiche Weise nochmals messen (Wert Nummer 2).
4. Negativfederweg 1 ergibt sich, wenn Wert 2 von Wert 1 abgezogen wird.
5. Motorrad mit Fahrer belasten und Wert 3 ermitteln. Negativfederweg 2 ergibt sich, wenn Wert 3 von Wert 1 abgezogen wird.

Die gleichen drei Schritte werden am Hinterrad wiederholt, indem man von der Hinterradachse bis zu einem darüber fest markierten Punkt am Rahmenheck die Werte 1 bis 3 vermisst und durch Subtraktion die Negativfederwege ermittelt.

Schwere, sehr sportliche Fahrer oder Fahrer, die gelegentlich einen Sozius transportieren, wählen den minimalen N2-Wert. Für leichte Fahrer eignet sich eher der maximale N2-Wert.

Tabelle: Auswirkungen der Negativfederwege auf das Fahrverhalten

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