Motorradtechnik – das Fahrwerk

… oder auch: der Griff nach der Linie!

Dämpfung: Federungssysteme an Motorrädern bestehen aus hydraulisch gedämpften Systemen in Kombination mit Federn. Die beiden in der Regel dafür verbauten Gabelbeine enthalten insofern neben der Feder eine bewegliche Dämpferstange im Ölbad und ein Luftvolumen. Die Feder übernimmt die Hauptarbeit. Die Kompression des unten im Tauchrohr befindlichen Öls übernimmt den zweiten Part: Vom Kolben durch die feinen Bohrungen des Dämpferrohres gepreßt, gibt es dem eingleitenden Standrohr nur verzögert Raum. Den dritten Part liefert das Luftvolumen über der Ölfüllung. Es stellt so gesehen einen Gaspuffer dar, dessen Volumen durch das einströmende Öl reduziert wird und bildet die abschließende – sinngemäß „progressive“ –  Reserve der Federung der Gabel  vor dem Anschlag.

Federung: Die in Federgabeln  verwendeten Schraubenfedern unterscheiden sich entsprechend der Einsatzkonzeption des Fahrzeugs in ihrem Härtegrad oder ihrer Wicklung. In modernen Motorradgabeln kommen heute überwiegend progressive Federn zum Einsatz. Diese sind auf Fahrkomfort ausgelegt und stellen sozusagen Mischfedern dar, die leichte bis mittlere Unebenheiten sanft abfedern und bei stärkerer Kompression – wie z.B. bei Bremsvorgängen – mit zunehmender Härte reagieren. Dafür sind sie an den Enden mit sich verjüngender Wicklung versehen, die erst dann anspricht, wenn der weiter gewickelte (weichere) Hauptteil seine Kompressionsreserve erreicht hat.

 

Im Rennsport sind solche Federn natürlich nicht unbedingt sinnvoll. Hier sind meist Federn gefragt, die eine gleichmäßige Rückmeldung an den Fahrer abgeben und nicht plötzlich in ihrer Härte zunehmen. Da also das Erreichen der proggressiven Reserve im Grunde genommen das nahende Ende der Federreserve darstellt, sich damit also ein „Auf-Block-Gehen“ ankündigt,  werden auf dem Kringel  in der Regel je nach Streckenbeschaffenheit unterschiedlich harte linear gewickelte Federn eingesetzt, die in Kombination zu ihrem Härtegrad über einen langen Federweg verfügen.

Federweg: Der Gesamtfederweg setzt sich zusammen aus dem Positiv- und dem Negativfederweg. Während der positive Part den Teil des Federwegs bezeichnet, den die Gabel in der Kompression maximal einfedert, handelt es sich beim negativen Part um jenen Weg, den die Gabel bei maximalem Ausfedern – also ohne Gewichtsbelastung – anbietet.

Bezweckt wird mit dem Negativfederweg, einen lückenlosen Kontakt mit der Straße zu gewährleisten. Man könnte auch sagen: Es handelt sich dabei um den Weg, den die Gabel dem Rad erlaubt, Unebenheiten der Straße nach unten zu folgen.

Zu harte Gabeln oder zu hohe Vorspannung bietet somit verständlicherweise keinen ausreichenden Negativfederweg: Läßt die Vorspannung die Gabel nicht ausreichend einfedern, hat diese für Unebenheiten nicht genug Reserven. Das Rad kann den Unebenheiten nicht mehr ausreichend folgen und „springt“ über Löcher. Dazu aber später mehr.

Gabeltypen: Bei allem Erfindungsreichtum auf dem Wege der Schwachstellenbeseitigung konnte sich kein Konzept wirklich maßgeblich gegen die Teleskopgabel durchsetzen. Unterscheiden lassen sich dabei die klassische Bauform und die modernere Upside-Down-Gabel, die sich beide anhaltender Bedeutung erfreuen.

Während bei der klassischen Bauform die Standrohre in oberer und unterer Gabelbrücke geklemmt sind und von oben in die Tauchrohre gleiten, die wiederum Radachse und Bremsen tragen, verhält es sich bei den USD-Gabeln – wie der Name schon sagt  ;-)   – genau umgekehrt.

Vorteile dieses Konzeptes liegen an der höheren Verwindungssteifigkeit der größeren Durchmesser der Tauchrohre in den Gabelbrücken, sowie den geringeren ungefederten Massen, was sich förderlich auf die Handlichkeit des Motorrades auswirkt. Gleichwohl  sind klassische Telegabeln leichter und einfacher herzustellen.

Was zur Entwicklung der USD-Gabel geführt hat, sind die extrem hohen Biegelasten von mitunter deutlich mehr als eine Tonne, die entsprechend der Hebelwirkung von Rad bis unterer Gabelbrücke auf den Standrohren lasten. Dies bewirkt sogar bei augenfällig größer dimensionierten USD-Gabeln schon Torsionen von bis zu 15 mm!

Grundbegriffe zur Fahrwerkseinstellung:

  • Mit der “Federbasis” ist das Verhältnis von positivem zu Negativfederweg gemeint. Als geeignet gelten in der Regel  Verhältnisse von round-about  70:30 oder 1/3 Negativfederweg im Verhältnis zum Gesamtfederweg.

Wird die Vorspannung erhöht, wird das Motorrad sozusagen höher gestellt. Der Umfang dieser Höherstellung wird mit Negativfederweg erkauft. Wird also von einem Anheben der Federbasis gesprochen, bedeutet dies, daß die Feder grundsätzlich stärker komprimiert wird und dadurch das Gabelbein länger wird – in dem Sinne das Verhältnis beispielsweise 80:20 wird. In der Zeit der einfachen Telegabeln ohne Verstellmöglichkeiten wurden zwischen Feder und Gabelstopfen einfach Hülsen bestimmter Länge gesteckt …

  • Wird die “Federrate” verändert, werden Federn mit einer anderen Härte verbaut.
  • Die “Federvorspannung” wird genutzt, das Motorrad dem Einsatz anzupassen und den Negativfederweg zu bestimmen (s.o.).

Sind die Federn verschlissen oder die Vorspannung zu niedrig, sackt das Moppett schon im Stand zu weit durch und geht zu schnell auf Block. Das Fahrverhalten wird unruhig/ schwammig – eine gezielte Linie läßt sich kaum noch fahren.

Höhere Belastungen (z.B. Soziusbetrieb) erfordern eine stärkere Federvorspannung, um noch ausreichend Einfederweg zu erhalten. Mit unangepaßter (zu niedriger)Federvorspannung sackt das Motorrad nämlich bei Belastung zu weit durch und nähert sich dem Auf-Block-Gehen. Gleichwohl reduziert eine höhere Vorspannung ohne höhere Belastung das Einfedern und damit dann auch den Negativfederweg. Ist die Vorspannung nun relativ zur Belastung zu hoch, wird das Vorderrad über Straßenunebenheiten hinwegstempeln.  Die Masse des Motorrades „reißt“ dann förmlich das Rad nach jedem Buckel hoch. (Also Djongs: “hart” is’ nich immer die Lösung! :-) )

  • Während die Feder für die Stoßabsorption zuständig ist, dämpft  das Öl das Nachschwingen der Federung (s.o. „Dämpfung“). Hierfür reguliert die “Zugstufe” die Geschwindigkeit mit der das Öl in der Gabel beim Ausfedern zurückfließt. Da es sich um ein gekapseltes System handelt, bewirkt das Öl bei Streckung der Gabel einen Unterdruck, der dem Ausfedern sozusagen einen Sog entgegensetzt, der sich erst mit zurückgeflossenem Öl auflöst. Das ist übrigens das saugende Geräusch, das man hören sollte, wenn man im Stand mit beiden Händen am Lenker die Gabel zusammendrückt und wieder losläßt.
  • Die “Druckstufe” wirkt beim Einfedern. Die Geschwindigkeit des Ölflusses bestimmt damit die Sensibilität mit der die Feder auf die Straßenbeschaffenheit reagiert. Federt die Gabel zu schnell ein und drückt deshalb das Rad nach dem Einfedern nicht ausreichend  in alle Unebenheiten des Untergrundes zurück, beginnt das Rad, ähnlich wie bei zu hoher Vorspannung,  zu stempeln.

Siehe: Stempeln ist ein Indiz für zu harte oder zu weiche Gabel!

Zug- und Druckstufe lassen sich bei modernen Sportmotorrädern mit voll einstellbaren Gabeln getrennt einstellen. Dazu wird mittels Konusschrauben der Querschnitt des Ölkanals verändert, durch den das dämpfende Öl gepreßt wird (s.o. „Dämpfung“).

  • Beim “Nachlauf” handelt es sich um den Abstand zwischen dem Radaufstandspunkt und dem Spurpunkt –also den Punkt, auf dem die Gabel bei entsprechender Verlängerung die Straße berühren würde. Der Nachlauf sorgt beim Kurvenfahren für ein Rückstellmoment des Rades. Ist der Nachlauf groß, liefert das Fahrzeug große Spurstabilität, ist er dagegen klein, beglückt das Fahrzeug in der Kurvenhatz

Heben wir also bei unseren Mopeten den Bürzel etwas an, stellen wir den Lenkkopf steiler und verringern damit den Nachlauf. Die gewonnene Handlichkeit müssen wir allerdings mit Stabilitätsverlusten in höheren Geschwindigkeiten bezahlen.

Fahrwerkseinstellung leicht gemacht: Zunächst einmal sollte gewährleistet sein, daß unverschlissene Federn mit korrekter Federrate, geeignetes Gabelöl (Viskosität nach Herstellerangaben) und Gabelbestandteile ohne Verschleißanzeichen bereit liegen.

Dann sollte man sich die relevanten Einstellwerte besorgen. Bei diesen handelt es sich zwar lediglich um Angaben bezogen auf einen durchschnittlichen Fahrer (meist Körpergewicht 70 bis 80 Kg), aber sie leisten einen guten Dienst als Orientierungshilfe.

Der erste Schritt zum individuellen Set-Up besteht aus der Fahrhöheneinstellung.

  • Die Faustformel sagt, daß beim Aufsitzen die Gabel etwa um ⅓, das Heck um ca. ¼ des Gesamtfederwegs einfedern soll. Grob orientieren kann man sich auch erst mal an gebräuchlichen 120 mm Gesamtfederweg der meisten modernen Straßenmaschinen.
  • Vorgehen zur Ermittlung der Meßwerte:

Vorne

  1. Räder entlasten und Gesamtfederweg messen
  2. Messung am auf Rädern stehenden Motorrad wiederholen
  3. Differenz der beiden Werte ergibt den Neutral-Negativfederweg
  4. Dritte Messung mit aufgesessenen Fahrer
  5. Differenz dieses Wertes zum Gesamtfederweg ergibt den Fahr-Negativfederweg

Hinten

  1. Wie vorne – gemessen zwischen Hinterradachse und Rahmenheck

Sind die Werte nun

  • kleiner als die der Faustformel: muß Vorspannung rausgenommen werden (bzw. Ölmenge/  Viskosität und Federrate sollten geprüft werden)
  • größer, braucht’s mehr Vorspannung (bzw. Federverschleiß, Ölmenge/ Ölalter sollten geprüft werden)

Weitere Info erhalten wir aus den Meßwerten des Neutral-Negativfederweges (ohne Fahrer) in Bezug auf den Fahr-Negativfederweg (mit Fahrer). Ist die Differenz dieser beiden Werte

  • größer als 30 mm, ist die Feder  zu weich
  • kleiner als 15 mm, ist die Feder zu hart.

In beiden Fällen sollte ein Ersatz besorgt werden.

Der zweite Schritt zum individuellen Set-Up nutzt die nun für ein neutrales Fahrverhalten eingerichteten Werte. Da die Länge von Gabel und Federbein Auswirkungen auf Lenkkopf und damit Nachlauf haben, besteht die Möglichkeit, die Fahrwerksgeometrie den persönlichen Vorlieben anzupassen.

Wird Spurstabilität bevorzugt, kann Gabelvorspannung leicht erhöht und Federvorspannung leicht gesenkt werden, wodurch das Motorrad leicht nach hinten geneigt wird.

Ist der Fahrer eher sportlich ambitioniert, wird er mehr Handlichkeit präferieren und dazu vorne die Vorspannung leicht senken – sie hinten etwas erhöhen. Das Krad wird zum Berg-ab-Moppett. In den 80-er Jahren wurde den damals aufkommenden Supersportlern – wie unserer FZ 750 – dies bereits als genetische Anlage mittels Radkombination von hinten 18 und vorne 16 Zoll mitgegeben.

Der dritte Schritt zum individuellen Set-Up richtet sich auf die Feinabstimmung der Dämpfung.

Wir erinnern uns: Für die Federung sorgt unsere gute alte Schraubenfeder – egal nun, ob es sich um eine progressive oder eine lineare handelt. Hierbei sei angemerkt, daß Zentralfederbeine, die über ein Umlenksystem angesteuert werden stets progressiv arbeiten.

Für die Dämpfungskomponente ist das Dämpferöl – bzw. dessen Fließgeschwindigkeit in Gabel oder Federbein zuständig. Da dieser Ölfluß erst im Fahrbetrieb erfolgt, ist eine Einstellung recht aufwendig, weshalb hier nur Generelles beschrieben wird. Die Einstellung selber hat viel mit Messen, Fahren, Dokumentieren und wieder Fahren und Messen zu tun… :roll:

Wir halten nochmal fest: Die Zugstufendämpfung besteht aus der Rückfließgeschwindigkeit des Öls beim Ausfedern – bremst somit (Unterdruck) den Vorgang und verhindert so das Nachschwingen. Die Druckstufe bestimmt das Einfedern indem sie die Fließgeschwindigkeit des Öls „nach oben“ und Freigeben des Raums für das einfahrende Standrohr bestimmt.

Nachvollziehbar, daß mit abnehmender Fließgeschwindigkeit die Dämpfung „härter“ wird. Das Öl muß dann härter komprimiert werden, bevor es vom Kolben durch das Dämpferrohr gepreßt wird. Genauso entspannt sich die Gabel langsamer, je niedriger die Rückflußgeschwindigkeit ist. Dadurch werden die zurückgelegten Federwege gering gehalten und das Fahrwerk gibt dem Fahrer präzise Rückmeldung – das allerdings auch in aller Härte …

Aber das ist es doch wohl, was wir wirklich wollen – gell? :-)

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