In diesem Artikel möchte ich euch die Zusammenhänge zwischen Federrate, Vorspannung und Rider Sag erläutern. Es gibt online genügend gute Artikel, welche sich mit diesem Thema befassen. Meiner Meinung nach sind diese aber teilweise zu umfangreich oder zu schlecht bebildert.
Motivation:
Möchte oder muss einen Federwechsel durchgeführt werden, muss überlegt werden, welche Rate zu wählen ist und wieviel Vorspannung im Betrieb dafür benötigt wird. Da die OEM Federgabeln und Federbeine in vielen Fällen mit zu weichen Federn für europäische Fahrer ausstaffiert werden, wird häufig durch einen Federtausch die Federrate erhöht. Diesen Fall möchte ich beispielhaft am Thema Federbein darstellen.
Basics:
Die Federrate einer Feder - auch Federkonstante genannt - gibt an, wieviel Kraft pro Millimeter für die Auslenkung eben dieser Feder benötigt wird.
Nachfolgend ein entsprechendes Kraft-Weg-Diagramm für eine Feder mit einer Federrate von 85 N/mm:
Preload/Federvorspannung:
Die sogenannte Schraubendruckfeder benötigt Vorspannung, welche ihren Arbeitsbereich sicherstellt. Die Vorspannung eines Federbeins sollte optimaler Weise zwischen 8 – 10 mm liegen (+/- ein paar wenige Millimeter). Unterhalb von circa 5mm kann eine Feder nicht korrekt arbeiten. Oberhalb der 15mm kann es sein, dass der Fahrer Free Sag verliert und ein unsicheres Fahrverhalten bei hohen Geschwindigkeiten verspürt.
Zur Erinnerung:
ZitatAlles anzeigen"Free sag is the distance that the rear end of the bike settles when on the ground, but only under the load of its own weight (no rider).”
Transworld Motocross
http://motocross.transworld.ne…day-tip-setting-your-sag/
Aufgrund der meist weichen OEM Federn, liegt die Vorspannung häufig oberhalb dieser Werte. Wir gehen daher von einer installierten Vorspannung von 15mm aus.
Die angepasste Formel – mit lautet dann:
Die Graphik verdeutlicht, dass bei einem Federweg von 0mm eine Kraft von 1275 N anliegt. Dies wird durch die Vorspannung (hier: 15mm) erreicht.
Der optimale Rider Sag sollte sich im Bereich von einem Drittel des Gesamthubs befinden. Für erfahrene Fahrer und/oder Rennstreckennutzung, kann dieser auch kleiner werden. Dieses Beispiel geht von einem Gesamthub von 60mm (Federbein) aus. Dementsprechend liegt der Rider Sag bei 20mm.
Federratenvergleich:
Um die Unterschiede optisch deutlich zu gestalten wurde für die zweite Feder eine Federrate von 105 N/mm gewählt:
Es wird nun davon ausgegangen, dass der Rider Sag von 20mm (circa 35mm am Heck gemessen – siehe How To: Negativfederwege einstellen) mit der ursprünglichen Feder erreicht wurde und genau richtig für diesen Fahrer ist. Somit ist das Ziel, den gleichen Rider Sag mit der härteren Feder zu erreichen. Es stellt sich nur die Frage nach der Vorspannung. Diese lässt sich mit ein wenig Mathematik einfach bestimmen.
Demnach müsste in diesem Beispiel bei einem Federwechsel von 85 N/mm auf 105 N/mm die Vorspannung von 15mm auf 8,3mm geändert werden, um den gleichen Rider Sag von 20mm (Hub am Federbein) zu erreichen.
Graphisch stellt sich das Ganze wie folgt dar:
Anmerkung:
Damit diese theoretischen Überlegungen Sinn machen, wurden hier eine deutliche Randbedingungen gesetzt:
Es wird davon ausgegangen, dass mit der ursprünglichen Feder der optimale Rider Sag für den Fahrer mit einer bestimmten Menge an Vorspannung (in mm) erreicht wurde!
Dabei ist es natürlich auch möglich diese Berechnung für den Tausch zu einer weicheren Feder durchzuführen.
Zusätzlich wird hier nicht auf die Themen
- Progression durch die Umlenkung
und
- Top-Out Feder
eingegangen. Gerade letzteres verkompliziert die oben erläuterte Darstellung, da die Top-Out Feder bis zu einem bestimmten Punkt entgegen der Hauptfeder wirkt und dort dementsprechend die Gesamtfederrate senkt. Dies sollte in einem separaten Artikel diskutiert werden.
Da die Mathematik dahinter kein Hexenwerk ist, werde ich das passende Excel-File anhängen, dass Ihr selbst mit den Werten experimentieren könnt.
Grüße,
Micha
