Die Gabel stellt eine wesentliche Komponente des Fahrrades dar, denn sie ist das Verbindungsstück zwischen Vorderrad und Lenker und hat damit maßgeblichen Einfluss auf das Fahrverhalten des Rades. Grundsätzlich unterscheidet man zwischen der Starrgabel und der Federgabel. Die sogenannte Federgabel, zeichnet sich durch ein verbautes Federelement aus. Hierbei gibt es zwei Arten der Federung: Stahlfederung und Luftfederung.
Funktionsweise von Luft- und Stahlfederungen
Die meisten MTB-Fahrwerke arbeiten heute mit Hilfe von Luft, sowohl am Hinterbau als auch an der Federgabel. An bestimmten Biketypen sieht man aber immer öfter Federbeine mit Stahlfedern. Wir erklären die Unterschiede zwischen den Systemen und deren Vor- und Nachteile.
Luftfederung
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.
Stahlfederung
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. Ausnahmen: Einzelne Federgabel-Modelle in der Günstig-Klasse, sowie ebenso vereinzelt Modelle im Segment Downhill/Freeride.
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. Beispielsweise eine weiche Feder für leichte Fahrer-/innen bis 60 Kilo, eine mittelharte für den Bereich von 60 bis 80 Kilo und eine harte für schwere Fahrer ab 80 Kilo.
Vor- und Nachteile im Überblick
Beide Federungsvarianten haben ihre spezifischen Vorteile. Welche die richtige für Dein MTB oder E-Mountainbike ist, hängt von Deinen Vorlieben und Bedürfnissen ab.
Luftsysteme
- Vorteile:
- Einfach abstimmbar mit Hilfe HD-Pumpe
- Niedriges Systemgewicht
- Natürlicher Durchschlagschutz (Progression)
- Nachteile:
- Teils träges Ansprechverhalten wg. Dichtungen
- Progressive Kennlinie nicht immer erwünscht
- Höherer Wartungsaufwand als Stahlfedern
- Einsatzbereiche: Cross Country, All Mountain, Enduro
Stahlfedersysteme
- Vorteile:
- Beste Ausnutzung des Federwegs (Linear)
- Große Federwege realisierbar
- Sehr feinfühliges Ansprechverhalten
- Nachteile:
- Unterschiedlich harte Federn zur Abstimmung nötig
- Durchschlaggefahr höher als bei Luft
- Hohes Systemgewicht
- Einsatzbereiche: Enduro, Freeride, Downhill
Federweg, SAG und Progression
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.
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.
Anpassung und Setup
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. Vorsicht nur bei zu wenig Luftdruck! Das Durchschlagen - also der Fall, dass ein Federelement beim Schlucken eines großen Hindernisses an seinen Anschlag „knallt“ -, solltest du weitgehend vermeiden. Denn das kann Federgabeln und Hinterbau-Federbeine auf Dauer schädigen.
Praktisch alle Luftfederelemente haben heute eine sogenannte Negativfeder. Dabei geht es nicht um Negativfederweg (siehe auch Sag), sondern darum, ein grundlegendes Problem von Luftfedern zu eliminieren: Da eine einfache Luftkammer auch im voll ausgefederten Zustand unter Druck steht, braucht es eine gewisse Kraft, um sie überhaupt in Bewegung zu setzen. Moderne Federelemente behelfen sich daher mit der Negativfeder: Sie wirkt dem Druck in der positiven Luftkammer im ausgefederten Zustand entgegen und hebt ihn quasi auf. So kann Dein Federelement auch schon auf Kräfte reagieren, die eigentlich kleiner sind, als es der Luftdruck in der Hauptkammer erlaubt.
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