Mountainbike Hinterradfederung: Funktionsweise und Unterschiede

Manch einer erinnert sich vielleicht noch an die Anfänge der Federungen am Mountainbike, als RockShox 1990 mit der RS-1 die erste Federgabel überhaupt auf den Markt brachte. Die funktionierte übrigens mit Luft und Öl, so wie heute das Gros der Federungen. Leider arbeiteten die ersten RockShox Gabeln nicht zuverlässig, weshalb im Laufe der Evolution auch andere Systeme zum Einsatz kamen - besser gesagt „ausprobiert“ wurden.

Stahlfedern wiederum erlebten eine eher wechselhafte Geschichte, sind aber bis heute eine Alternative zur Luftkammer geblieben. Vom Funktionsprinzip her sogar eine gute Alternative.

Funktionsweise der Systeme

Luft als Federelement

Das Grundprinzip einer Luftfederung lässt sich mit Hilfe einer normalen Fahrradluftpumpe anschaulich erklären und zugleich erspüren: Man zieht den Kolben heraus, hält mit dem Daumen die Auslassöffnung zu und drückt jetzt den Kolben gegen das Luftvolumen im Inneren des Zylinders. Der Kolben lässt sich nun mit einer gewissen Kraft ein Stück weit gegen die Luft drücken. Und er „federt“ wieder in die Ausgangsstellung zurück, wenn man den Druck weg nimmt.

Im Vergleich zur Fahrradpumpe ist das Luftvolumen in Federgabeln und Hinterbau-Elementen allerdings winzig klein. Folge: Damit es dem Gewicht von Fahrer und Bike überhaupt entgegen wirken kann, benötigt man eine Hochdruckpumpe, die - je nach System und Wunsch-Setup - bis zu 200 psi in die Luftkammer geben kann. Das entspricht rund 14 bar! Man kann sich also vorstellen, dass in einem Luftelement sehr gute Dichtungen benötigt werden.

Das Experiment mit der Fahrradpumpe offenbart eine weitere Charakteristik von Luftfederungen, die die Entwickler vor Herausforderungen stellt: Am Beginn des Vorgangs lässt sich der Kolben relativ leicht gegen das Luftpolster drücken. Aber stärker mehr man die Luft komprimiert, desto mehr Widerstand setzt sie dem Druck entgegen. Bis es schließlich nicht mehr weiter geht. Diesen immer steiler werdenden Anstieg des Widerstands nennt man progressiv. Einerseits ein vorteilhafter Effekt, da er die Federung vor Durchschlägen schützt. Andererseits jedoch kann die Progression das System ab einer bestimmten Einfedertiefe unkomfortabler machen.

Stahlfeder als Federelement

Eine so genannte Druck- oder Schraubenfeder als Federelement kennt jeder. Sei es aus Kraftfahrzeug-Fahrwerken oder auch nur aus dem Kugelschreiber. In der Regel eine mit gleichbleibender Steigung gewundene Spirale aus Federstahl. Unkompliziert im besten Sinn: Zusammendrücken und zurückfedern lassen. An Mountainbike-Fahrwerken findet man (hochwertige) Stahlfeder-Elemente hauptsächlich noch am Hinterbau, eher selten an Gabeln.

Der größte Vorteil einer Stahlfeder gegenüber der Luftfederung ist ihre Charakterisitk: Während ein Luftpolster beim komprimieren immer „härter“ wird (progressiv), steigt der Widerstand einer Stahlfeder über den gesamten Bereich gleichmäßig (linear) an. Das heißt, das Fahrwerk arbeitet auch bei tiefer Einfederung noch effektiv und der Federweg wird im Idealfall maximal ausgenutzt. Mit Stahlfedern lassen sich deshalb sehr große Federwege realisieren. Außerdem ist das Ansprechverhalten eines Feder-Elements feinfühliger, da kaum Reibungen von Dichtungen überwunden werden müssen.

Eigentlich ideale Eigenschaften. Warum man dennoch selten Stahlfedern sieht, hat im Wesentlichen zwei Gründe: Zum einen sind sie vergleichsweise schwer. Und zum anderen besitzen sie einen begrenzten Gewichtsbereich. Gemeint ist das Gewicht des Fahrers. Denn während eine Luftgabel im Prinzip für alle Fahrergewichte abstimmbar ist - man benötigt lediglich eine Hochdruckpumpe - , ist eine Stahlfeder immer nur für einen bestimmten Bereich geeignet.

In der Regel muss man zwar nur einmal beim Basis-Setup die richtige Federhärte für sich finden. Aber alleine der Tausch erfordert am Hinterbau den kompletten Ausbau des Dämpferelements. Außerdem benötigt man die verschiedenen Federhärten stets in Länge und Durchmesser passend für das jeweilige Federbein. Für einen Händler würde das beispielsweise bedeuten: Während eines Verkaufsgesprächs ist ein (womöglich mehrfacher) Umbau des Setups für verschiedene Fahrer und Probefahrten kaum möglich.

Vor- und Nachteile im Überblick

Luftsysteme

• Plus
  • Einfach abstimmbar mit Hilfe HD-Pumpe
  • Niedriges Systemgewicht
  • Natürlicher Durchschlagschutz (Progression)
• Minus
  • Teils träges Ansprechverhalten wg. Dichtungen
  • Progressive Kennlinie nicht immer erwünscht
  • Höherer Wartungsaufwand als Stahlfedern
• Einsatzbereiche: Cross Country, All Mountain, Enduro

Stahlfedersysteme

• Plus
  • Beste Ausnutzung des Federwegs (Linear)
  • Große Federwege realisierbar
  • Sehr feinfühliges Ansprechverhalten
• Minus
  • Unterschiedlich harte Federn zur Abstimmung nötig
  • Durchschlaggefahr höher als bei Luft
  • Hohes Systemgewicht
• Einsatzbereiche: Enduro, Freeride, Downhill

Federweg, SAG und Progression - Tipps zum Luftfahrwerk

Angenommen ein Fully hat einen Federweg von 150 mm an Gabel und Hinterbau. Dann sind diese 150 mm jedoch nicht zum reinen „schlucken“ von Hindernissen zu verstehen, sondern als Arbeitsbereich insgesamt. Denn ein gut eingestelltes Fahrwerk befindet sich stets in einer Art Schwebe. Dieser Idealzustand sollte entstehen, sobald sich der Fahrer auf das Bike setzt. Sinn der Schwebe ist, sowohl Hindernisse schlucken zu können (z. B. eine Schwelle oder ein Stein), als auch in Vertiefungen „hineinfedern“ zu können (z. B. Schlaglöcher).

Diesen Betrag, um den das Fahrwerk beim Aufsitzen einsinken sollte, nennt man SAG. Im Idealfall beträgt er ca. 20 - 30 Prozent des gesamt zur Verfügung stehenden Federwegs. Das Einstellen des SAG ist abhängig vom Körpergewicht des Fahrers/der Fahrerin und muss individuell über den Luftdruck erfolgen.

Folge des SAG ist damit aber auch, dass jener prozentuale Anteil des Federwegs zum Schlucken eines Hindernisses nicht mehr zur Verfügung steht. Bei unserem Beispiel-Fully „fehlen“ damit nach oben etwa 40 Millimeter. Im Prinzip kein großes Problem - wenn bei einem Luftdämpfer nicht die anfangs beschriebene Progression ins Spiel käme. Denn wenn das Federelement jetzt ein größeres Hindernis schlucken muss, wird es dies aufgrund der bereits durch den SAG vor-komprimierten Luft widerwilliger tun, als ganz am Anfang des Federwegs.

Der Trick mit zwei Luftkammern

Um den Effekt der Progression abzuschwächen, bedienen sich viele moderne Federbeine eines Tricks: Sie besitzen eine zweite Luftkammer mit „negativer“ Wirkung. Der Begriff „Dual Air“ im Modellnamen ist beispielsweise ein Hinweis darauf. Das RockShox Doppelkammer-System heißt „DebonAir“.

Funktion: Setzt man die Negativ-Luftkammer unter Druck, zieht sie das Federelement zusammen und wirkt damit der Hauptkammer entgegen. Dies verbessert generell das Einfederverhalten von Luft-Gabeln und -Hinterbau-Federelementen. Die Reibung von straff sitzenden Dichtungen wird leichter überwunden, das Fahrwerk reagiert feinfühliger.

Aber keine Angst, auch mit Federelementen ohne Negativ-Luftkammer lässt sich ein gut arbeitendes Fahrwerk erzielen. Wichtig: Nimm dir fürs Setup genügend Zeit! Taste dich auf einem kleinen Testparcours Schritt für Schritt an den richtigen Luftdruck und an den für dich optimalen SAG heran.

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