Gabel & Federbein
Die Gabel und das Federbein tragen die sogenannte gefederte Masse eines Motorrads, also alles, was sich oberhalb der Gabelfedern bzw. des Federbeins befindet. Zusammen mit dem Dämpfungssystem ist die Federung verantwortlich für a) den Fahrkomfort und b) die Fahrsicherheit. Die Federung selbst gehört mit den Rädern zur ungefederten Masse.
Gabel
Bestehend aus den großen Komponenten Standrohr, Feder und Tauchrohr (plus kleinere wie Öl, Dämpfung, etc.) nimmt die Gabel die von der Fahrbahn kommenden Stöße im vorderen Bereich des Motorrads auf. Hierbei wird das Stand- in das Tauchrohr geschoben und durch die Feder wieder herausgedrückt.
Das Standrohr ist die obere Komponente eines Gabelholms und ist über die Lenkbrücken mit dem Lenkkopf verbunden. Dies gilt auch für Upside-Down-Gabeln, bei denen das Standrohr im Gegensatz zur herkömmlichen Gabel einen größeren Durchmesser aufweist als das Tauchrohr.
Gabelfaust: Verbindet das Vorderrad über die Radachse mit der Gabel.
Gabelöl: Dämpft das Ein- und Ausfederverhalten der Gabel und schmiert alle inneren Teile.
Federbein
Bestehend aus Stoßdämpfer, Dämpferstange und die (beide Komponenten umgebende) Tragfeder, nimmt das Federbein die von der Fahrbahn kommenden Stöße im hinteren Bereich des Motorrads auf.
Umlenkung
Verschiedentlich verfügen Motorrad-Federbeine über Umlenkungen, um eine progressive Federung zu realisieren. Hierbei spricht die Federung im ersten Teil des Federwegs weicher an, gut für kleine Unebenheiten und Komfort, während sie beim weiteren Eintauchen zusehends steifer wird (gut bei großen Schlägen oder Sprüngen, um ein Durchschlagen zu verhindern und die Kontrolle zu verbessern).
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Federn
Die Federn übernehmen im Federungssystem das Tragen der Last der kompletten ungefederten Masse.
Progressiv vs. Linear
Je nach Bauart unterscheidet man zwischen progressiv und linear gewickelten Federn; die progressiv gewickelten federn bei wenig Belastung weich ein und verhalten sich bei steigender Belastung zunehmend härter, die linear gewickelten federn bei allen Belastungsstärken gleich weich (oder hart) ein.
Lineare Federn haben über den gesamten Weg die gleiche Kraft. Sie sind beliebt auf der Rennstrecke, weil das Feedback berechenbar bleibt.
Demgegenüber reagieren progressive Federn mit sensitiven Reaktionen bei kleinen Unebenheiten, die fein weggebügelt werden und können bei einer Vollbremsung massiven Widerstand gegen das Durchschlagen aufbringen. Sie sind ideal für Tourenfahrer und wechselnde Beladung.
Federkennung
Linear gewickelte Federn weisen sich durch zwei Zahlenfolgen aus, beispielsweise 180/40. Die erste Folge gibt die unbelastete Federlänge in Millimeter an und die zweite die Federrate in kg pro Zentimeter. Bei progressiven Federn ist die zweite Kennung ein Bereichswert.
Federrate
Die Federrate gibt die Härte einer Feder in kg/cm oder N/mm an. Bei linear gewickelten Federn ist es, wie gesagt, ein Einzelwert, bei progressiv gewickelten ein Wertebereich.
Eine härtere Feder federt bei gleicher Belastung weniger ein als eine weichere und nimmt umgehend die ursprüngliche Position wieder ein – wohingegen die weichere Feder weniger weit zurück federt, der Grund, warum weiche Federn als komfortabler und harte als sportlich knackig empfunden werden.
Jede Feder hat ihre ureigene Rate und wird durch das Vorspannen (bspw. bei Gewichtsanpassungen) nicht härter, man ändert nur das Niveau (die Fahrhöhe).
Federwege
Die Angabe des Federwegs einer Gabel bzw. eines Federbeins ist abhängig von der Beanspruchung:
Erhöht sich die Fahrbelastung durch Zusatzgewichte wie Sozius/Sozia, Gepäck sowie An- und Umbauten (oder alles zusammen), werden die Federn stärker als üblich zusammengepresst. Dadurch erhöht sich der Negativfederweg, während sich der Positivfederweg entsprechend verringert. In der Folge steht noch weniger vom Gesamtfederweg zur Verfügung als bei einer Belastung nur durch den Fahrer.
Was ebenfalls passiert: Das Bike wird aus seiner vorgesehenen Fahrwerksgeometrie verschoben, wenn die Zusatzbelastung es unterhalb der fahrdynamischen Basis drückt. Durch Erhöhung der Federvorspannung kann der Negativfederweg (Sag) verringert und das Bike zurück in die fahrdynamische Basis angehoben werden.
Federbasis
Statische Federbasis (Federweg I)
Die statische Basis (aka statischer Federweg aka Federweg I) bezeichnet die Eintauch-Wegstrecke, die durch das Eigengewicht des Motorrads hervorgerufen wird (angegeben in Millimeter), also den Unterschied zwischen vollständig entspannten Federn und dem Eintauchen der Federn bei stehender Maschine. Er resultiert aus dem Fahrzeuggewicht der gefederten Masse, das die Federn im Stand zusammenpresst.
Gängige Richtwerte für den Federweg I:
Fahrdynamische Federbasis (Federweg II)
Kommt zur statischen Basis das Fahrergewicht hinzu (in voller Montur und normaler Fahrposition), taucht die Maschine über das Ausmaß des Eigengewichts hinausgehend weiter ein. Dies wird als fahrdynamische Basis, dynamischer Federweg oder Federweg II bezeichnet. Als übliche Richtwerte gelten vorne 1/3 des Gesamtfederwegs, hinten 1/4. (Die Gesamtfederwege für Gabel und Federbein eines Bikes sind im Handbuch vermerkt.)
Werden die Werte nicht erreicht, ist der Fahrer zu leicht (bzw. die Federrate zu hart bemessen). Taucht das Bike hingegen vorne und/oder hinten spürbar tiefer ein, ist die Fahrerin zu schwer (bzw. die Federrate zu weich ausgelegt). Als Toleranzen können jeweils 10 % hingenommen werden, bei stärkeren Abweichungen steht ein Austausch der Federn mit höheren oder geringeren Federraten an.
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Federvorspannung
Eines vorweg: Mit der Vorspannung machst du dein Motorrad nicht härter, sondern du stellst es höher.
Warum? Stell dir vor, du packst Gepäck und einen Sozius drauf. Das Bike sinkt tief ein, die Geometrie geht flöten und die Gabel wird nervös. Durch das Vorspannen hebst du das Heck wieder auf das Niveau an, für das die Konstrukteure das Fahrwerk berechnet haben. Die Federhärte bleibt gleich, aber du hast wieder genug Positiv-Federweg, um Schlaglöcher zu schlucken.
Soll heißen: Über die Federvorspannung hebst und senkst du die gefederte Masse des Bikes. Eine Erhöhung verringert den Negativfederweg und hebt das Bike, eine Verringerung erhöht den Negativfederweg und senkt das Bike. Somit erfolgt eine Veränderung der Federbasis und der Fahrzeughöhe – nicht aber eine Änderung der Federhärte (Federrate), auch wenn es sich subjektiv so anfühlt. Lässt sich das Bike über die Federvorspannung nach Aufsitzen des Fahrers nicht in die fahrdynamische Basis bekommen, müssen die Federn getauscht werden (härtere Federn für schwerere, weichere für leichtere Piloten).
Was ist die ungefederte Masse?
Die ungefederten Massen sind alles, was direkten Kontakt zur Straße hat und nicht von der Feder getragen wird: Felgen, Reifen, Bremsanlagen, das untere Teil der Gabel (Tauchrohre) und die Schwinge.
Was passiert bei einer hohen ungefederten Masse?
Fährt ein schweres Rad über ein Schlagloch, entwickelt es eine enorme Trägheit. Es will nach dem Schlag weiter nach oben wandern (die Feder muss hart arbeiten, um es zu stoppen) und braucht danach viel zu lange, um wieder Kontakt zum Boden zu finden. Das Rad stempelt und/oder verliert kurz den Grip.
Was passiert bei einer geringen ungefederten Masse?
Ein leichtes Rad (z. B. aus geschmiedetem Aluminium oder Carbon) hat kaum Trägheit. Es folgt der Fahrbahnkontur fast verzögerungsfrei. Es schnellt nach einem Buckel sofort wieder in den Asphalt zurück.
Schlussfolgerungen
Die Bedeutung einer geringen ungefederten Masse für das Fahrwerk liegt darin, dass, je geringer sie ist, desto feinfühliger kann die Dämpfung arbeiten. Der Dämpfer muss nicht gegen ein tonnenschweres Pendel ankämpfen und die Federung wirkt sensibler, weil sie weniger kinetische Energie vernichten muss, die allein aus dem Gewicht des Rades resultiert. Auch Bodenkontakt und Grip verbessern sich massiv, weil das Rad weniger Zeit in der Luft verbringt.
Ein netter Nebeneffekt leichterer Felgen ist darüber hinaus das Handling. Weniger rotierende Masse bedeutet, dass das Motorrad etwas süchtiger in die Kurve geht, weil die Kreiselkräfte (Präzession) geringer sind.
Die Reduzierung der ungefederten Massen war einer der Gründe, warum Upside-Down-Gabeln (USD) erfunden wurden. Indem man die schweren Bauteile (die dicken Außenrohre) nach oben an den Rahmen verlegte und die leichten Innenrohre nach unten ans Rad, reduzierte man die ungefederte Masse an der Front erheblich.
Kurz gesagt: Jedes Gramm, das du an den Rädern oder Bremsen sparst, bringt mehr Ruhe und Performance ins Fahrwerk als so mancher Klick an der Dämpfung
FAQ
Der statische Negativfederweg beschreibt das Einsinken des Motorrads durch sein Eigengewicht. Der dynamische Wert misst das Einsinken inklusive Fahrer. Beide Werte sind entscheidend, um zu prüfen, ob die verbaute Feder überhaupt zum Gewicht des Fahrers passt.
Nur bedingt. Es hebt die Front zwar an, aber die Federhärte bleibt gleich. Wenn die Gabel bei einer Vollbremsung durchschlägt, brauchst du eher härtere (lineare) Federn oder eine progressivere Wicklung. Auch das Experimentieren mit der Ölfüllmenge kann Erleichterung bringen.
Nicht selten sind die teuren Produkte bereits werksseitig verbaut. Falls aber nicht, heißt die Antwort ‘Ja’. Serienfedern sind in der Regel für einen “Durchschnittsfahrer” von 75 kg berechnet. Zubehör-Federn werden oft exakt auf dein tatsächliches Gewicht und deinen Fahrstil (Solo/Sozius/Gepäck) abgestimmt. Allerdings kommt es natürlich darauf an, wo du deine Federn beziehst.
Hinweis
Das Fahrwerk ist die Seele deines Motorrads, das mit dem Fahr-Setup steht und fällt. Ist bspw. die Federung zu weich oder zu hart, schlägt dies aufs Fahrgefühl durch. Wer hier pfuscht, verschenkt Grip und Komfort.
Im Schrauberbuch #motorbike #bikerepair wurde deshalb eine komplette Sektion der Fahrwerks-Diagnose gewidmet und wie man Federung und Dämpfung gewinnbringend umsetzen kann, egal ob für die Rennstrecke oder zum Bummeln auf der Landstraße. Ein separater Troubleshooter geht zusätzlich auf das Thema ein.
Trau dich: Dein persönliches Fahrwerks-Setup ist kein Hexenwerk, sondern einfach nur Mechanik. Richtig angegangen, steigerst du dein Vertrauen in dein Motorrad und fährst nicht nur schneller, sondern vor allem auch sicherer.
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