Mountainbike Hinterradfederung: Funktionsweise und Komponenten

Du möchtest tiefer in das Thema Fahrwerk am Mountainbike vordringen? Federung und Dämpfung sagen Dir was, aber wofür sind noch mal Lowspeed-Compression und Offset-Buchsen gut? Dieses Glossar hilft Dir, kurz noch mal nachzuschlagen, bevor Du etwas falsch machst oder wenn Du bei der Produktauswahl unsicher bist. Du kannst es natürlich auch am Stück durcharbeiten, um die komplexen Zusammenhänge der Federung und ihrer diversen Tuning-Möglichkeiten zu durchsteigen.

Grundlagen der Federung

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.

Federung und Dämpfung

Moderne MTB-Federelemente bestehen aus Feder- und Dämpferseite. Wir erklären die Unterschiede, damit Du leichter Dein perfektes Fahrwerkssetup findest. Es klingt wie eine Frage aus der Quizshow: „Wie unterscheiden sich Federung und Dämpfung am Mountainbike?“ Denn obwohl in einem MTB-Fahrwerk viel mehr passiert, die Umgangssprache zeigt eindeutig die Hauptfunktion an: Es federt! Dabei ist die Feder nur ein Teil des Fahrwerks und hat eine sehr spezifische Aufgabe. Ergänzt wird sie durch eine zusätzliche Dämpfung. Wenn Du unseren Text gelesen hast, gewinnst Du zwar nicht automatisch die Million - aber hoffentlich ein besseres Verständnis, was in Deinem Fahrwerk passiert und wie Du es optimal abstimmst.

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.

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.

Komponenten der Hinterradfederung

Dämpfer (Federbein)

Als Dämpfer bezeichnet man gemeinhin das Federbein am Hinterbau eines vollgefederten Rads. Im Englischen sagt man shock oder rear shock. Der Dämpfer hat sowohl eine federnde als auch eine dämpfende Funktion; man darf also den Dämpfer (das Bauteil) und die Dämpfung (die Funktion) nicht verwechseln. Als federndes Element kommt entweder eine Luftkammer oder eine Stahlfeder (seltener auch Titanfeder) zum Einsatz. Jeder Rahmen hat vorgegebene Werte für Hub und Einbaulänge. Meist dürfen aus technischen Gründen keine anderen Varianten genutzt werden.

Dämpferauge

Das Dämpferauge ist das Teil des Rahmens (bzw. der Wippe am Hinterbau), an dem der Dämpfer montiert wird. Hierbei wird mit Buchsen zur Lagerung gearbeitet, damit der Dämpfer beweglich bleibt. Normalerweise braucht ein Dämpfer zwei Dämpferaugen, die Ausnahme bildet die Trunnion-Aufnahme.

Dämpferhub

Als Dämpferhub wird der Weg zwischen komplett eingefahrenen und komplett ausgefahrenem Dämpfer bezeichnet. Anders als bei der Federgabel ist dieser Wert am Dämpfer nicht identisch mit dem Federweg, da im Rahmen eine Übersetzung steckt. Der Federweg hinten resultiert aus der Kinematik bzw. dem Übersetzungsverhältnis des Hinterbaus und dem Dämpferhub.

Ausgleichsbehälter (Piggyback)

An vielen Dämpfern findet sich quasi „huckepack“ (engl.: piggyback) ein kleiner Zusatzzylinder, der als Reservoir für das beim Einfedern verdrängte Dämpfungsöl agiert. Der Piggyback enthält Gas, das beim Eindringen des Öls komprimiert wird. Das Gas (meist Stickstoff) wird durch einen schwimmenden Kolben (IFP - Internal Floating Piston) vom Öl getrennt. Beim Ausfedern drückt der Gasdruck das Öl wieder zurück in die Hauptkammer. Zwischen Hauptkammer und Ausgleichsbehälter sitzt die Ventileinheit, die die Dämpfung bestimmt. Durch das Auslagern dieses Behälters gewinnt man Bauraum für größere Luft- und Ölvolumen, was der Performance entgegenkommt. Aufgrund der ausladenden Bauform ist nicht jeder Rahmen für Piggyback-Dämpfer geeignet - bei kleinen Rahmengrößen und/oder Flaschenhalter kann es zu Kollisionen kommen.

Buchsen (Gleitlager)

Gleitlager bzw. Buchsen kommen sowohl bei Dämpfern (auch: Federbein) als auch bei Gabeln zum Einsatz. Zum einen benötigt der Dämpfer 2 Einbaubuchsen als Bindeglied zwischen Dämpferauge und Rahmen, mit denen er beim Ein- und Ausfedern leichtgängig rotieren kann. Diese Buchsen sind Verschleißteile und können ausschlagen - was mit ziemlicher Sicherheit zu Geräuschen in Deinem Hinterbau führt. Das solltest Du beim kleinen Dämpfer-Service prüfen und die Buchsen ggf. erneuern. Es gibt spezielle Offset-Buchsen als Nachrüst-Teile, mit denen die Geometrie des Rahmens in kleinem Maße beeinflusst werden. Dies ist für Otto-Normal-Fahrer:innen allerdings fast überflüssig und erfordert ein sensibles Gespür für die Geometrie.

Beschichtungen, Reibung/Gleitflächen

Ein wesentlicher Bestandteil der Federelemente sind die Gleitflächen. Das sind zum einen die Rohre, die sich bei der Federbewegung teleskopisch in andere Rohre schieben. Sie werden von internen Gleitbuchsen geführt und durch die „Staubabstreifer“ (auch Hauptdichtungen) beim Einfedern gesäubert - diese halten auch das Öl im Inneren. Damit die Federung sensibel anspricht und auch unter Dreck- und Steinbeschuss möglichst keinen Schaden nimmt, wird die Oberfläche der Gleitflächen sorgfältig veredelt und gehärtet. Dabei handelt es sich meist nicht um aufgetragene Beschichtungen, sondern um Eloxalverfahren, bei denen die Oberfläche des Werkstücks chemisch geöffnet und mit Zusätzen wieder verschlossen wird.

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.

Federkennlinie

Eine Federkennlinie stellt in einem Diagramm grafisch dar, wie weit beispielsweise das Hinterrad durch Einwirkung einer bestimmten Kraft einfedert. Die X-Achse präsentiert dabei meist den Federweg und die Y-Achse die Kraft. So lässt sich die Progression anschaulich visualisieren. Eine lineare Feder wird als gerade ansteigende Linie dargestellt, da Kraft und Federweg immer um den gleichen Faktor ansteigen. Die Kennlinie einer progressiven Feder hingegen ist eine ansteigende Kurve, da die Kraft um einen zunehmend größeren Faktor erhöht werden muss, um die Feder weiter zu komprimieren.

Verschiedene Hinterbau-Systeme

Obwohl sie komplett unterschiedlich aussehen, haben alle Hinterbauten denselben Zweck. Vom einfachen Single-Pivot der Orange-Bikes über Yetis innovativen Switch Infinity Link bis hin zur nahezu unverständlichen R3ACT-Plattform, die von Marin und Polygon genutzt wird: Sie alle erlauben der gefederten Masse (dem Fahrer und den meisten Teilen des Bikes), sich auf einer ebenen Linie vorwärts zu bewegen, während die Räder dem unebenen Untergrund folgen. Die Art und Weise, wie sie funktionieren, ist jedoch sehr verschieden.

Um zu verstehen, wie die vier verschiedenen Hinterbau-Plattformen funktionieren, muss man eine Sache wissen: Der Hinterbau eines Bikes ist dynamisch und die Summe vieler Faktoren. Die unterschiedlichen Eigenschaften eines Hinterbaus beeinflussen sich gegenseitig und stehen außerdem in direktem Zusammenhang mit der Geometrie des Bikes sowie dem Dämpfer. Aber sie haben darüber hinaus auch mit der Position des Bikes in seinem Federweg zu tun.

Drehpunkt

Ein Begriff ist dafür zentral, der sogenannte Drehpunkt (Englisch: instant centre). Wenn sich euer Hinterbau komprimiert (oder wenn er ausfedert), rotiert das Hinterrad um einen „zentralen“ Punkt. Nimmt man das einfachste Beispiel in Form eines Single-Pivot-Bikes, so ist dort das Hinterrad mit einer festen Schwinge am Hauptlager (Englisch: main pivot) befestigt. Folglich ist der Drehpunkt zugleich das Hauptlager. Fügt man jedoch eine oder mehrere Umlenkungen bzw. Schwingen zwischen der Hinterachse und dem Hauptlager hinzu, rotiert der Hinterbau nicht länger um diesen einen festen Punkt am Rahmen. Die „gedachte Schwinge“ schwebt quasi zwischen den verschiedenen Umlenkungen. Der virtuelle/gedachte Drehpunkt befindet sich also nicht mehr an einem festen Ort, sondern verändert seine Position. Dabei kann er sich fast überall befinden, sogar weit außerhalb der Abmessungen des Bikes.

Single-Pivot

Das Single-Pivot-Hinterbau-Design ist gekennzeichnet durch die Verbindung der Hinterachse zu einem Hauptlager mittels einer einzigen Schwinge. Bei den einfachsten Single-Pivot-Designs ist der Dämpfer direkt an der Schwinge befestigt. Die Schwinge rotiert um das Hauptlager, das deshalb der Drehpunkt des Hinterbaus ist.

Linkage-Driven Single-Pivot

Wie bei dem Single-Pivot-Design ist hier die Hinterachse durch eine feste Schwinge mit dem Hauptlager verbunden. Linkage-Driven Single-Pivot-Designs besitzen eine Umlenkung zwischen der Schwinge und dem Dämpfer, um so das Übersetzungsverhältnis zu ändern. Die Schwinge rotiert immer um das Hauptlager. Dadurch ist der Drehpunkt auch immer im Hauptlager.

Twin-Link

Auf den ersten Blick können Bikes mit Twin-Link-Hinterbau ein wenig aussehen wie Single-Pivot-Bikes mit einem soliden hinteren Rahmendreieck. Allerdings ist das hintere Rahmendreieck mittels zweier Wippen am Hauptrahmen befestigt. Vergleicht man das Single-Pivot-Design mit dem Twin-Link-Hinterbau, so erhöht sich bei letzterem die Anzahl der Gelenke von einem auf vier. Dadurch können die Konstrukteure die Position des virtuellen Drehpunkts flexibler verändern und so das Verhalten des Hinterbaus in verschiedenen Federwegsbereichen beeinflussen.

Horst-Link

Bekannt geworden ist es durch das ikonische FSR-System von Specialized - und mittlerweile nutzen viele Hersteller Designs, die auf einem Horst-Link-Hinterbau-Konzept basieren. Horst-Link-Bikes zeichnen sich durch ein Lager am Achsende der Kettenstrebe aus. Durch ein zusätzliches Lager an der Kettenstrebe legt die Achse von Horst-Link-Bikes einen anderen Weg zurück. Sie rotiert um einen Drehpunkt, der seine Position im Verlauf des Federwegs verändert und es somit ermöglicht, Anti-Squat und Anti-Rise in verschiedenen Bereichen des Federwegs zu optimieren.

Tabelle: Federweg und Fahrradtyp

Fahrradtyp Federweg
Cross-Country 100-120mm
Trailbike 130-150mm
Enduro 160-180mm
Downhill 190-210mm

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