Qualitative Kraft-Weg-Verläufe von Luftfeder- und Stahlfederstoßdämpfer

[Deleted 346340]

Heute wieder was ganz wissenswertes aus dem Blog, das ich euch nicht vorenthalten möchte:

Ich bin ein Typ der immer erst recht viel Theoriewissen haben will, bevor ich etwas in die Praxis umsetze. Leider gibt es von machen Dingen keine Informationen in der Literatur oder auch in Büchern zu finden. Ich beschäftige mich schon länger mit MTB, Kinematik und Konstruktion. Eines der Hauptthemen war: Welchen Kraft-Weg-Verlauf haben Stoßdämpfer/Federbeine wirklich? Ohne dieses Wissen habe ich bereits einige MTB-Rahmen Konstruiert, mit dem Wissen würde ich einiges anders machen.

Wenn ich so den Markt, die Kinematiken und verbaute Komponenten betrachte, vermute ich, dass auch andere Konstrukteure, auch die ganz großen Firmen das gleiche Problem haben. Man redet und liest immer nur über Abstimmung der Dämpfung, das Wichtige bei dem Thema ist aber die Abstimmung der Feder (also der Kraft-Weg-Verlauf eines Stahl - oder Luftfederdämpfers) und Übersetzungsverhältnis des Hinterbaus aufeinander, .

Genau dafür habe ich mir einen Prüfstand gebaut und schon viele Messungen gemacht.

Ich möchte euch qualitativ in Bildern zeigen wie die Unterscheide sein können.

Luftfedern im Vergleich, je nach Konstruktion entstehen unterschiedliche Kraft-Weg-Verläufe.

Bei Stahfederdämpfern sind die Verläufe im mittleren Bereich nahezu linear unterschiede am Anfang und Ende.

Dieser Blog wäre ja nicht dieser Blog wenn jetzt noch mehr geballtes Wissen kostenlos zur Verfügung gestellt würde. Die Frage woher kommen denn jetzt diese Unterschiede?

Wo kann man an der Luftfeder tunen um etwas zu verändern? Das Bild zeigt es .

Beim Stahlfederdämpfer kann und muss man weniger tunen

Mit diesem Wissen kann nun ein Hinterbau direkt auf den Stoßdämpfer abgestimmt werden, sofern vom geplanten Stoßdämpfer ein Kraft-Weg-Verlauf vorliegt.

Der Beitrag ist vom Blog, und wird dort ggf. auch noch nach Jahren aktualisiert:
https://insanityofgravity.blogspot.com/2020/10/3-designers-knowledge-qualitative-kraft.html
Messungen und Beratung ist jederzeit möglich - schreibt mir einfach eine Mail oder ein Kommentar!

Ich freue mich stets über jeden Post den Du liest, würde mich über ein kurzes Feedback in den Kommentaren sehr freuen. Gern auch Fragen stellen, wo ich direkt oder in einem Posting eingehen werde. Ich Teile gern mein Wissen mit Dir, freue mich wenn Du meine Beiträge mit Freunden, Kollegen, ... teilst. Um kein Posting zu verpassen kannst du meinen Blog abonnieren, kostet nichts .

 

[SickEdit]

Ich würde noch ergänzen: Die Tuningmöglichkeit am Beginn des Federwegs betrifft eigentlich alle Komponenten an denen die Haftreibung überwunden werden muss, in erster Linie die Buchsen. Auch wenns genau genommen nicht zur quasistatischen Kennlinie zählt.

 

[RockyRider66]

Die Diagramme beinhalten keinerlei Einflüsse aus Dämpfung oder gar den Buchsen?

 

[Deleted 346340]

Dämpfung ist immer Geschwindigkeitsabhängig, das sind statische Vergleiche. Man kann solche Diagramme nicht mit Einfluss der Dämpfung messen weil die Geschwindigkeiten sehr variieren, besonders bei der Druckstufe ist das sehr kompliziert. Wenn man die Dämpfung misst erstellt man Diagramme wo du die Kraft und die Geschwindigkeit ablesen kannst. Solche Messungen werden stets ohne Feder gemacht.

Reibung in Buchsen sollte stets vermieden werden. Deshalb stets auf Wälzlager setzen.

Bei einer statischen Messung würde man aber Gleitbuchsen im Vergleich zu Wälzlagern kaum rausmessen können. Das geht da dann eher um die Dynamik. Hierbei um schnelles Ansprechverhalten.

 

[RockyRider66]

Dämpfung ist immer Geschwindigkeitsabhängig, das sind statische Vergleiche. Man kann solche Diagramme nicht mit Einfluss der Dämpfung messen weil die Geschwindigkeiten sehr variieren, besonders bei der Druckstufe ist das sehr kompliziert. Wenn man die Dämpfung misst erstellt man Diagramme wo du die Kraft und die Geschwindigkeit ablesen kannst. Solche Messungen werden stets ohne Feder gemacht.

Reibung in Buchsen sollte stets vermieden werden. Deshalb stets auf Wälzlager setzen.

Bei einer statischen Messung würde man aber Gleitbuchsen im Vergleich zu Wälzlagern kaum rausmessen können. Das geht da dann eher um die Dynamik. Hierbei um schnelles Ansprechverhalten.

OK, dann betrachtest du die wegabhängigen statischen Federn komplett isoliert von der geschwindigkeitsabhängigen dynamischen Dämpfung.
Das wollte ich wissen.

 

[SickEdit]

Jetzt wird halt interessant: Bei einer realen Prüfstandsmessung hat man das Überwinden der Haftreibung doch immer dabei? Ist ja kein geschwindigkeitsabhängiger Einfluss (Merke: ich rede von Haft- und nicht Gleitreibung).

 

[Deleted 346340]

Ja, hat man die Kräfte, sind zum Glück heutzutage recht gering.

Echte Messungen gibt´s ganz viele auf meinem Blog.

@slowbeat Bitte zeige uns doch, was du so witzig findest und zeige auf was Dein Wissen ist! Wenn du Iden hast wie man etwas anders / besser messen kann - freue mich über jede Info.

Die Reibung im Federbein ist gegenüber der von schlecht laufenden Dämpferbuchsen oder verbaute Gleitlager in der Kinematik meiner Erfahrung nach zu vernachlässigen.

Ich hab einige Dämpfer hier liegen ggf. können wir mal was zusammen testen, ggf. finden wir etwas, was wir den Lesern mitteilen können, wie wir etwas optimieren können. Einfach vorbei kommen.

 

[Dani]

Als Rahmenkonstrukteur sollte man sich zuerst immer die Frage stellen: Wer ist die Zielgruppe, wo und wie wird der Rahmen vom typischen Käufer gefahren. Denn DIE perfekte Kraft Weg Kennlinie von Rahmen mit Dämpfer gibt es nicht, je nach Einsatzgebiet, Steilheit des Geländes, Art des Untergrund (natürlicher Trail mit oder ohne Stufen oder gebaute Strecke mit Anliegen und Sprüngen) und Fahrertyp (komfortorientierter, eher ängstlicher Hobbyfahrer oder technisch versierter Experte) sieht die anzustrebende Kennlinie ganz anders aus. Eine stahlfederähnliche Kennlinie ist nicht in jedem Fall die beste Variante, eine Luftdämpfer mit im mittleren Bereich durchhängender Kennlinie fährt sich komfortabler als ein Stahlfederähnlich linearer Dämpfer, sackt aber im Steilhang stärker weg und ist auch für gebaute Strecken mit Anliegern nicht optimal.

 

[Deleted 346340]

Als Rahmenkonstrukteur sollte man sich zuerst immer die Frage stellen: Wer ist die Zielgruppe, wo und wie wird der Rahmen vom typischen Käufer gefahren. Denn DIE perfekte Kraft Weg Kennlinie von Rahmen mit Dämpfer gibt es nicht, je nach Einsatzgebiet, Steilheit des Geländes, Art des Untergrund (natürlicher Trail mit oder ohne Stufen oder gebaute Strecke mit Anliegen und Sprüngen) und Fahrertyp (komfortorientierter, eher ängstlicher Hobbyfahrer oder technisch versierter Experte) sieht die anzustrebende Kennlinie ganz anders aus. Eine stahlfederähnliche Kennlinie ist nicht in jedem Fall die beste Variante, eine Luftdämpfer mit im mittleren Bereich durchhängender Kennlinie fährt sich komfortabler als ein Stahlfederähnlich linearer Dämpfer, sackt aber im Steilhang stärker weg und ist auch für gebaute Strecken mit Anliegern nicht optimal.

Hi Dani,

ja, sehe ich genau so wie du. Zur Auslegung des Kraftverlaufes am Hinterrad benötigst du den Verlauf der Feder, wie oben gezeigt ist je nach Variante ein großer Unterschied. Besonders im Ansprechverhalten was für Leistung auf dem Trail stets gut ansprechend sein muss (wäre in meinem Fall Stahlfeder ähnlich benannt).

Wärst du so nett uns zeichnest uns für deine genannten Einsatzbereiche qualitativ die Kraft-Weg-Verläufe die man am Hinterrad haben will und sagst paar Worte dazu?

Grüße Stefan

 

[Dani]

Es sind so viele zusätzliche Faktoren zu berücksichtigen, dass das Finden einer optimalen Kennlinie sehr individuell ist. Je nach Hinterbau Konstruktion, gewünschter Rahmenoptik, Platzverhältnissen (wie weit kann ein Gelenk in eine Richtung verschoben werden, bevor es zu möglichen Kollisionen mit Reifen, Kurbel, Sitzrohr etc kommt usw) ist man bei der Kennlinie des Rahmens allein limitiert, entsprechend schwieriger ist es dann teilweise, einen dazu passenden Dämpfer mit entsprechend modifizierbarer Kennlinie zu finden.
Ein Rahmen mit hohem Tretlager lässt einen grösseren Sag zu bzw einen weicheren Mittelbereich der Federung und braucht so nicht zwingend einen linearen oder progressiven Anfangs- und Mittelbereich der Federung. Die Endprogression durch Tokens im Dämpfer für gröbere Fahrten und bessere Fahrer zu verstärken, ist einfacher, als wenn der Federweg von Gelegenheitsfahrern auch ohne Tokens nie annähernd ausgenutzt wird. Wenn der grösste Teil des Zielpublikums selten im sehr steilen Gelände runter fährt, muss der Anfangsbereich der Federung auch nicht zwingend sehr fein ansprechen, da der Hinterbau in den allermeisten Situationen noch so weit eingefedert ist, dass er schon im flacheren Teil der Kennlinie ist und die ersten Millimeter Dämpferhub irrelevant sind. Eine zentrale Frage ist sicher, ob ein Publikum angesprochen werden soll, das Strecken mit Anliegern und grossen Sprüngen / Drops fährt, dann braucht es mehr Progression und eine im Mittelbereich besser stützende, nicht zu flache Kennlinie. Beim steil Hochfahren sollte die Kennlinie auch nicht zu flach sein im ersten und mittleren Bereich.

 

[Moehrenprincess]

Irgendwie lesen sich die Einlassungen etwas, als würde ein guter Dämpfer vor allem aus dem Nullpunkt heraus gut ansprechen. Eigentlich ist auf dem Trail aber nur der Fall, wenn ich Luft unter den Reifen hatte. Die Arbeit findet hauptsächlich zwischen 15-85% Federwegsnutzung statt. Das ist der Teil, in dem mich das Verhalten und die Reaktivität interessieren.
Und der höhere Druck bei zB. Nur einem Band in der - ermöglicht es mir, ein sehr homogenes und aktives Verhalten durch den ganzen Federweg zu erzeugen.

 

[RockyRider66]

Irgendwie lesen sich die Einlassungen etwas, als würde ein guter Dämpfer vor allem aus dem Nullpunkt heraus gut ansprechen. Eigentlich ist auf dem Trail aber nur der Fall, wenn ich Luft unter den Reifen hatte. Die Arbeit findet hauptsächlich zwischen 15-85% Federwegsnutzung statt. Das ist der Teil, in dem mich das Verhalten und die Reaktivität interessieren.
Und der höhere Druck bei zB. Nur einem Band in der - ermöglicht es mir, ein sehr homogenes und aktives Verhalten durch den ganzen Federweg zu erzeugen.

Wenn man alles im Sitzen fährt arbeitet ein Dämpfer vielleicht so....

 

[Moehrenprincess]

Wenn man alles im Sitzen fährt arbeitet ein Dämpfer vielleicht so....

Wie meinen?

 

[timmeygasmus]

Anbei ein Histogramm der Federwegsausnutzung auf einem meiner Hometrails. Rad ist ein 170mm Enduro, Histogramm ist aufgeteilt in 10mm-Schritte (0-10 bei 1, 10-20 bei 2, etc.). Unterscheidet sich je nach Trail, klar, ist aber durchaus repräsentativ.

 

[Deleted 346340]

Irgendwie lesen sich die Einlassungen etwas, als würde ein guter Dämpfer vor allem aus dem Nullpunkt heraus gut ansprechen. Eigentlich ist auf dem Trail aber nur der Fall, wenn ich Luft unter den Reifen hatte. Die Arbeit findet hauptsächlich zwischen 15-85% Federwegsnutzung statt. Das ist der Teil, in dem mich das Verhalten und die Reaktivität interessieren.
Und der höhere Druck bei zB. Nur einem Band in der - ermöglicht es mir, ein sehr homogenes und aktives Verhalten durch den ganzen Federweg zu erzeugen.

Ich habe jetzt keine Messung mit 1 Band aber mit 0, siehe hier:

https://insanityofgravity.blogspot.com/2020/10/15-shock-secrets-rock-shox-meg-neg-wie.html
Ich möchte von 0 mm Weg eine gleichmäßige Steigung des Kraftverlaufs (gleiche Federrate) bis 2/3 Federweg erreichen, danach exponentielle Zunahme der Kraft.

Wenig Bänder zu nutzen hebt einfach den Kraftverlauf an, damit hast meiner Meinung nach rein gar nichts gewonnen.

Grüße Stefan

 

[Moehrenprincess]

Man soll ja mal was neues probieren.
Wobei die Frage des Verhältnis +/- Kammer bleibt. Mein Dämpfer ist ein 205/65.

 

[slowbeat]

Ich möchte von 0 mm Weg eine gleichmäßige Steigung des Kraftverlaufs (gleiche Federrate) bis 2/3 Federweg erreichen, danach exponentielle Zunahme der Kraft.

Bei welchen Fahrrädern ist genau das denn bitte genau passend? Welches Heck braucht genau das?

 

[Deleted 346340]

Es sind so viele zusätzliche Faktoren zu berücksichtigen, dass das Finden einer optimalen Kennlinie sehr individuell ist. Je nach Hinterbau Konstruktion, gewünschter Rahmenoptik, Platzverhältnissen (wie weit kann ein Gelenk in eine Richtung verschoben werden, bevor es zu möglichen Kollisionen mit Reifen, Kurbel, Sitzrohr etc kommt usw) ist man bei der Kennlinie des Rahmens allein limitiert, entsprechend schwieriger ist es dann teilweise, einen dazu passenden Dämpfer mit entsprechend modifizierbarer Kennlinie zu finden.
Ein Rahmen mit hohem Tretlager lässt einen grösseren Sag zu bzw einen weicheren Mittelbereich der Federung und braucht so nicht zwingend einen linearen oder progressiven Anfangs- und Mittelbereich der Federung. Die Endprogression durch Tokens im Dämpfer für gröbere Fahrten und bessere Fahrer zu verstärken, ist einfacher, als wenn der Federweg von Gelegenheitsfahrern auch ohne Tokens nie annähernd ausgenutzt wird. Wenn der grösste Teil des Zielpublikums selten im sehr steilen Gelände runter fährt, muss der Anfangsbereich der Federung auch nicht zwingend sehr fein ansprechen, da der Hinterbau in den allermeisten Situationen noch so weit eingefedert ist, dass er schon im flacheren Teil der Kennlinie ist und die ersten Millimeter Dämpferhub irrelevant sind. Eine zentrale Frage ist sicher, ob ein Publikum angesprochen werden soll, das Strecken mit Anliegern und grossen Sprüngen / Drops fährt, dann braucht es mehr Progression und eine im Mittelbereich besser stützende, nicht zu flache Kennlinie. Beim steil Hochfahren sollte die Kennlinie auch nicht zu flach sein im ersten und mittleren Bereich.

Hi Dani,

Optik, Rahmenkonstruktion, ... alles mal vernachlässigen und dann aufzeigen wie du es für einen Endurobike (auch für Race geeignet) mit 170 mm Federweg machen würdest.

Klar machst im Tagesgeschäft Kompromisse.

Hast du schonmal Kraft-Weg-Verläufe der Luftfederdämpfer von einem Hersteller bekommen? Oder misst du selber?

Sag würde ich immer vom Gabelfederweg abhängig machen: Wie siehst du das?

https://insanityofgravity.blogspot.com/2020/09/1-supension-setup-abstimmung-des.html
Ohne progressive Legerage Ratio am Anfang bekommt man kein gutes Ansprechverhalten.

https://insanityofgravity.blogspot.com/2020/03/5-linkage-wie-man-mit-einer.html
Beim Ripmo ist das auch ganz gut gemacht:

http://linkagedesign.blogspot.com/2018/04/ibis-ripmo-29-2019.html
Bei stufigen Trails wo man durchkleinen Anti Rise beim Bremsen wenig Brake SAG hat und allgemein beim Springen ist eine gleichmäßige Federrate am Hinterbau gemessen sicher von Vorteil. Natürlich ist die Endprogression wichtiger, dass es nicht durchschlägt.

Meine aktuelle Konstruktion sieht so aus:


Natürlich hat man ein Problem wenn der Hinterbau stets ganz fein anspricht. Ich versuche das mit großem Anti-Squat zu lösen wie beim MDE:

https://insanityofgravity.blogspot.com/2020/03/6-linkage-tschuss-wippender-hinterbau.html
@Lord Shadow
Komm mit deinem Dämpfer vorbei, dann messen wir das raus!

Bei welchen Fahrrädern ist genau das denn bitte genau passend? Welches Heck braucht genau das?

Also ich mache das für mich so, Grundsätzlich ist das gut gemacht bei MDE Damper, Canyon Spectral, YT Capra, das aktuelle Bronson, Kavenz VHP ... oben sogar der Kraftverlauf am Hinterrad von meinem V2 inkl. der LR. Dämpfer ist übrigens ein Marzocchi Moto C2R. Das ist ja nur ein Ziel in wie fern man das hinbekommt steht auf einem anderen Blatt.

Schlage doch mal Du vor wie du es machen würdest anstatt immer nur etwas in Frage zu stellen, wir können nur von gegenseitiger Erfahrung lernen.

 

[slowbeat]

Schlage doch mal Du vor wie du es machen würdest anstatt immer nur etwas in Frage zu stellen, wir können nur von gegenseitiger Erfahrung lernen.

Ich frage um zu verstehen wo du hin willst.
Ich möchte verstehen warum du so auf die Feder und eine bestimmte Kennlinie fixiert bist.
Und warum du im Megnegfaden und deinem Blog so große Sprüche klopfst.

Ich denke, du hast das Gesamtsystem nicht verstanden. Kann mich auch täuschen, mach mal weiter.

 

[Deleted 346340]

Ich frage um zu verstehen wo du hin willst.
Ich möchte verstehen warum du so auf die Feder und eine bestimmte Kennlinie fixiert bist.
Und warum du im Megnegfaden und deinem Blog so große Sprüche klopfst.

Ich denke, du hast das Gesamtsystem nicht verstanden. Kann mich auch täuschen, mach mal weiter.

Ich möchte einen Kraftverlauf wie beschrieben. Dazu nehme ich den Kraft-Weg-Verlauf eines Federbeins und konstruiere mir die Leverage Ratio drum herum.

Ich klopfe Sprüche? Versuche nur meine Erkenntnisse mit etwas Unterhaltung, mit euch zu teilen. Würde mich auch freuen von Dir Input zu bekommen.

Bitte erkläre mir in Deinen Worten das Gesamtsystem.

 

[slowbeat]

Bitte erkläre mir in Deinen Worten das Gesamtsystem.

Ich werd im megnegfaden drauf eingehen wenn ich die Zeit finde. Vielleicht solltest du anfangen deine Gedanken und Erkenntnisse nicht als allgemein glücklichmachend einzuschätzen.

Dein Gebagger hier nach Eingangsgrößen find ich allerdings amüsant.

 

[Deleted 346340]

Kannst mir gern privat schreiben, freue mich über Feedback, was ich anders machen kann um Infos anders darzustellen. Wenn du etwas besser weißt kannst du es ja uns allen zeigen, ist ja alles nur Hobby.

Kannst mit gern per PM deine Kontaktdaten geben.

Ich teile klar nur meine Gedanken und Ideen, wir wollen uns hier an diesem Ort ja austauschen. Sonst hat das Forum ja den Sinn verlassen.

Achja, mich macht es glücklich wenn ich euch zeigen kann was ich so gemessen habe .

 

[RockyRider66]

Hier sind auch 2 interesseante Diagramme drin.
https://www.bikeradar.com/reviews/components/forks/suspension-forks/rockshox-zeb-vs-fox-38-fork/

 

[Dani]

Man soll ja mal was neues probieren.
Wobei die Frage des Verhältnis +/- Kammer bleibt. Mein Dämpfer ist ein 205/65.

Nach meinen theoretischen Berechnungen eines Systems mit Positiv- und Negativluftkammer, wo ich eine grosse Negativkammer simuliert habe, muss dann auch die Positivkammer entsprechend grösser sein, um harmonische Ergebnisse für ein breites Zielpublikum ohne zu starke Endprogression zu erreichen. Um gleich viel Sag bei grosser Negativkammer zu erreichen, braucht es einen etwas grösseren Druck im System, der bei unverändert langer Positivkammer zu einer früher und stärker einsetzenden Progression führt bzw zu einer etwas stärker ansteigenden Kennlinie.

 

[Moehrenprincess]

Nach meinen theoretischen Berechnungen eines Systems mit Positiv- und Negativluftkammer, wo ich eine grosse Negativkammer simuliert habe, muss dann auch die Positivkammer entsprechend grösser sein, um harmonische Ergebnisse für ein breites Zielpublikum ohne zu starke Endprogression zu erreichen. Um gleich viel Sag bei grosser Negativkammer zu erreichen, braucht es einen etwas grösseren Druck im System, der bei unverändert langer Positivkammer zu einer früher und stärker einsetzenden Progression führt bzw zu einer etwas stärker ansteigenden Kennlinie.

Das entspricht meiner Erfahrung: Mit dem genannten Setup und 1 Ring in der Negativkammer, muss ich mit dem Druck rauf. Dadurch erreiche ich einerseits ein recht coiliges Verhalten in der ersten Hälfte des Federweges, dann einen noch akzeptablen Durchhänger und einen soliden Anstieg, so dass ich keinen Token brauche, aber bei den dolleren Hometrails 63mm Hub nutze.