Warum einen steifen Rahmen?

m-i-k-e

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hi. Warum sollen Fahrradrahmen möglichst steif sein? (kalter Stahl ist doch z.B. auch irgendwie steif oder?).
Wie Steif sollte ein guter Rahmen den sein?
Ist zu steif schlecht?

Es wäre nett wenn mir das jemand mit der Rahmensteifigkeit erklären könnte.
 
:lol:
Aluminium hat eine geringe Dauerschwingfestigkeit. Deswegen müssen Alu-Rahmen übertrieben steif konstruiert sein, sonst bilden sich Risse.
Es gibt 2 sich gegenseitig ausschließende Theorien:
  1. Steifigkeit macht langsamer: Ein flexender Rahmen dient als "Zwischenspeicher" für Energie. Die Antriebskraft wird verstetigt. Schlupf wird minimiert, man kann gleichmäßiger und effizienter pedalieren.
  2. Steifigkeit macht schneller: Die Kraft wird direkter in Vortrieb umgesetzt. Im Gegensatz zu einem flexenden Rahmen: Da wird angeblich die Energie "geschluckt". Also wahrscheinlich in Wärme umgewandelt. Deswegen schmilzt bei den Rennradlern immer der Lack.
 
Deswegen schmilzt bei den Rennradlern immer der Lack.
:lol:


Zu steif ist aber auch nicht gut; wenn der Rahmen nicht auf Betriebstemperatur kommt, flext er zu wenig. Das mindert den Fahrkomfort. Aber Carbon lässt sich woh ganz gut an die Anforderungen anpassen und beim MTB federn ja auch noch Reifen und ggf. das Federbein.
 
Es gibt 2 sich gegenseitig ausschließende Theorien:
  1. Steifigkeit macht langsamer: Ein flexender Rahmen dient als "Zwischenspeicher" für Energie. Die Antriebskraft wird verstetigt. Schlupf wird minimiert, man kann gleichmäßiger und effizienter pedalieren.
  2. Steifigkeit macht schneller: Die Kraft wird direkter in Vortrieb umgesetzt. Im Gegensatz zu einem flexenden Rahmen: Da wird angeblich die Energie "geschluckt". Also wahrscheinlich in Wärme umgewandelt. Deswegen schmilzt bei den Rennradlern immer der Lack.

Ich würde sagen beide Theorien haben ihren Geltungsbereich. Ein Teil der Energie wir im Rahmen gespeichert, ein Teil wird in Wärme umgewandelt. Die Wärmeenergie ist verloren, die gespeicherte Energie kann die Effizienz erhöhen - sofern die Eigenfrequenz(Material- und Geometriespezifisch) vom Rahmen auf Gesamtgewicht und Trittfrequenz angepasst ist.

Der "schnellste Rahmen" dürfte ein Kompromiss sein!
(und müsste sehr individuell sein)

Ob die Rahmenhersteller inzwischen in der Lage sind das Potential in dieser Hinsicht auszuschöpfen ist fraglich. Klar ist, um so schwerer der Fahrer um so steifer sollte der Rahmen sein.
 
Ich bezweifle, dass im Rahmen gespeicherte Energie in irgendeiner Form hilfreich in Vortrieb ungewandelt werden kann, zumal man dabei immer Wärmeverlust hat. Sprich man bekäme immer weniger Energie raus, als man reinsteckt. Eine möglichst direkte Umwandlung der am Pedal aufgebrachten Kraft in Vortrieb ist IMO nicht zu toppen und dafür muss der Rahmen eben besonders steif sein.

Ein gefedertes HR kann die Traktion verbessern. Ob der Flex eines Hardtails aber in eine ausreichende Größenordnung dafür kommt, halte ich für unwahrscheinlich. Ein kippendes Tretlager wird der Kraftübertragung auch eher entgegenstehen und der Vorteil eines sich gegenüber dem restlichen Rahmen verwindenden Steuerrohrs erschließt sich mir auch nicht.

Die Hersteller versuchen dem Rahmen gerade im Tretlager- und Steuerrohrbereich so steif wie möglich zu bauen. Ein gewisser Flex in den Sattelrohrstreben und dem Sattelrohr erhöht andererseits den Sitzkomfort, ohne die Kraftübertragung im Antriebsstrang zu stören.

Insofern ist ein gewisser Flex nicht zwangsläufig negativ, die Frage ist halt wo er auftritt.
 
Ich halte es definitiv für wichtig, dass gerade bei Hardtails der Rahmen an bestimmten Stellen einen gewissen Flex aufweist. Ist er an bestimmten belasteten Stellen wie etwa den Kettenstreben einfach nur bocksteif, gibts irgendwann Risse, schätze ich.

Zuuu steif und spröde ist dementsprechend an einigen Rahmenstellen fehl am Platz, meine ich.
 
Der Schlupf könnte im Gelände (loser Untergrund, Berg auf, etc.) eine Rolle spielen. Ein steifer Rahmen überträgt mehr Kraft in kürzerer Zeit, während ein weniger steifer Rahmen, weniger Kraft, aber dafür in einem längerem Zeitintervall überträgt. Der Zwischenspeicher macht den Kraftübertrag insofern also stetiger. Natürlich geht Energie beim verformen des Rahmens verloren. Aber beim Durchdrehen des Hinterrades geht ebenso Energie verloren. Bei entsprechendem Untergrund kann der Fahrer mit dem weniger steiferen Rahmen also schneller treten ohne zu rutschen.

Ein ideal steifer Rahmen wäre dann am schnellsten, wenn die Kraftübertragung auch ideal gleichmäßig wäre - wie z.B. bei einem Elektromotor. Aber ein Mensch kann mit den Beinen nunmal keinen gleichmäßigen Drehmoment auf die Kurbel ausüben.

Mal ganz abgesehen vom Schlupf - der auch nur unter entsprechenden Bedingungen eine Rolle spielt. Angenommen der Rahmen ist ideal steif, dann bleiben mindestens noch die Reifen, die das vom Fahrer erzeugte Wippen aufnehmen ... und wieder abgeben. Aber entscheidend ist nicht nur wieviel Energie aufgenommen wird sondern auch mit welcher Frequenz die Reifen schwingen. Abhängig von dieser kann es die Bewegungs begünstigen/stabilisieren oder entgegenwirken/destabilisieren.

Im Prinzip unterscheidet sich die Bewegung beim Radfahren nicht so sehr von der Bewegung beim Laufen, zumindest sind die Beine sehr kompatibel dazu. Die gesamten Muskeln und Bänder sind ebenso ein Energiespeicher durch ihre Elastizität. Würden diese keine Energie zwischenspeichern können, wären sie längst nicht so effizient.

Die Kraftübertragung mit der Ferse ist auch steifer, aber ist sie besser?
 
Der Schlupf könnte im Gelände (loser Untergrund, Berg auf, etc.) eine Rolle spielen. Ein steifer Rahmen überträgt mehr Kraft in kürzerer Zeit, während ein weniger steifer Rahmen, weniger Kraft, aber dafür in einem längerem Zeitintervall überträgt. Der Zwischenspeicher macht den Kraftübertrag insofern also stetiger. Natürlich geht Energie beim verformen des Rahmens verloren. Aber beim Durchdrehen des Hinterrades geht ebenso Energie verloren. Bei entsprechendem Untergrund kann der Fahrer mit dem weniger steiferen Rahmen also schneller treten ohne zu rutschen.

Ein ideal steifer Rahmen wäre dann am schnellsten, wenn die Kraftübertragung auch ideal gleichmäßig wäre - wie z.B. bei einem Elektromotor. Aber ein Mensch kann mit den Beinen nunmal keinen gleichmäßigen Drehmoment auf die Kurbel ausüben.

Das von dir beschriebene Prinzip wird von Slingshot Bikes schon seit Jahrzehnten umgesetzt: http://www.slingshotbikes.com/technology-slingpower.php

Das ganze sieht dann so aus:
large_sling_side.jpg


Der Antrieb ist durch den erlaubten Flex etwas gelichmäßiger. Vor allem an Steigungen merkt man das. Das fühlt sich im Pedal anfangs etwas ungewohnt an. Allerdings sollte man sich das nicht zu extrem vorstellen. Manche Fahrer merken das nicht einmal.
 
Der Schlupf könnte im Gelände (loser Untergrund, Berg auf, etc.) eine Rolle spielen. Ein steifer Rahmen überträgt mehr Kraft in kürzerer Zeit, während ein weniger steifer Rahmen, weniger Kraft, aber dafür in einem längerem Zeitintervall überträgt. Der Zwischenspeicher macht den Kraftübertrag insofern also stetiger. ...
Erklär mir bitte wie ein weniger steifer Rahmen die Verformung beim Rückfedern in Vortrieb umwandelt und vor allem was sich wie dafür verformt. Ich kann mir das beim besten Willen nicht vorstellen.

Antriebsmoderation erfolgt mehr durch den Reifen als durch den Rahmen, selbst wenn der noch so sehr flext.

Diese Slingshotgeschichte:
Mich würde mal das Verhalten beim Bergabbremsen interessieren und warum andere Hersteller vor allem das Unterrohr deutlich dicker dimensionieren als jedes andere Rahmenrohr. Das macht nur Sinn wenn das UR auf Druck und Torsion belastet wird. Für eine reine Zugstrebe könnte diese deutlich dünner ausfallen.
 
Zuletzt bearbeitet:
Ich denke, dass das UR gerne überdimensioniert wird um eine hohe Torsionssteifigkeit zu erhalten. Das ist bei Slingshots einer der Kritikpunkte. Daher bauen die ein massiv überdimensioniertes Oberrohr ein (Boomtube).

Auf Videos kann man das gut beobachten: [nomedia="http://www.youtube.com/watch?v=S_SyOjo2dEU"]Slingshot Ripper Coil closeup view - YouTube[/nomedia]

Der ganze Flex im Rahmen führt aber zu einem komfortableren Fahrverhalten.

Aber jedes Hardtail ist auch flexibler als man glaubt.
Auf die Kettenstreben achten: [nomedia="http://www.youtube.com/watch?v=SrVSEDJ5T_E"]Alivio RD-M430 Onroad Winter - YouTube[/nomedia]
 
Erklär mir bitte wie ein weniger steifer Rahmen die Verformung beim Rückfedern in Vortrieb umwandelt und vor allem was sich wie dafür verformt. Ich kann mir das beim besten Willen nicht vorstellen.

Hat bei mir auch etwas gedauert, aber ich hab's dann geschafft. (Du musst dich dafür ein kleines bisschen der Esoterik öffnen)..^^

Also Jungs...mit Verlaub...

Wenn überhaupt, dann sprechen wir hier wirklich über einen absoluten Nuancenbereich.

Es würde ganz bestimmte Steifigkeiten in bestimmte Richtungen erfordern und nur in bestimmten Frequenzbereichen funktionieren und wäre wahrscheinlich erst nach vielen tausend Kilometern in einer sinnvollen Maßeinheit messbar..

Das alles ist wirklich nur mit aller größter Vorstellungskraft - fast schon Fantasie - überhaupt nur ansatzweise nachvollziehbar.

Oder gibt es schon Untersuchungen/Meßwerte dazu ?

Solange es die nicht gibt, sollte man Worte wie "könnte" und "müsste eigentlich" dick markieren.
 
Ich bezweifle, dass im Rahmen gespeicherte Energie in irgendeiner Form hilfreich in Vortrieb ungewandelt werden kann, zumal man dabei immer Wärmeverlust hat. Sprich man bekäme immer weniger Energie raus, als man reinsteckt. Eine möglichst direkte Umwandlung der am Pedal aufgebrachten Kraft in Vortrieb ist IMO nicht zu toppen und dafür muss der Rahmen eben besonders steif sein.

Ein gefedertes HR kann die Traktion verbessern. Ob der Flex eines Hardtails aber in eine ausreichende Größenordnung dafür kommt, halte ich für unwahrscheinlich. Ein kippendes Tretlager wird der Kraftübertragung auch eher entgegenstehen und der Vorteil eines sich gegenüber dem restlichen Rahmen verwindenden Steuerrohrs erschließt sich mir auch nicht.

Die Hersteller versuchen dem Rahmen gerade im Tretlager- und Steuerrohrbereich so steif wie möglich zu bauen. Ein gewisser Flex in den Sattelrohrstreben und dem Sattelrohr erhöht andererseits den Sitzkomfort, ohne die Kraftübertragung im Antriebsstrang zu stören.

Insofern ist ein gewisser Flex nicht zwangsläufig negativ, die Frage ist halt wo er auftritt.

:daumen: genau so ist es... beim Slingshotrahmen versucht man die Energie in einer Feder am Steuerrohr ( Ende vom Seil) zu speichern und dann im "Leerlauf" der Kurbel freizugeben. Eine Feder hat aber die Eigenschaft...wird nicht genug Energie reingesteckt entspannt diese sich Sprunghaft bis wieder genug Spannenergie anliegt, das wiederum ist nicht gut für den Antrieb.

Man stelle sich ein Auto vor ...nur Federgelagert ohne Dämpfer eine wipperei ohne Ende.

Den Slingshotrahmen bergab stelle ich mir grenzwertig vor, ganz geschweige von der Steifigkeit im Tretlagerbereich.

Gruss
 
Erklär mir bitte wie ein weniger steifer Rahmen die Verformung beim Rückfedern in Vortrieb umwandelt und vor allem was sich wie dafür verformt. Ich kann mir das beim besten Willen nicht vorstellen.

Das macht jeder Rahmen, weil es keinen ideal starren oder unverformbaren Rahmen gibt. Die Frage ist nur wie schnell er die Energie wieder abgibt.

In dem Moment in dem die Kraftübertragung ihr Maximum überschritten hat, wird die Energie wieder in das System gegeben... wo soll sie denn auch sonst hin? Wie sich der Rahmen dabei verformt spielt keine Rolle, solange es elastisch ist.

Auch der steifste aller steifen Rahmen verformt sich elastisch und wenn es nur µm sind und gibt den größten Teil der Energie weiter...

Oder glaubst du ein Teil wird "ideal starr" übertragen und der Rest geht verloren? Schau doch mal bei Wiki...

http://de.wikipedia.org/wiki/Starrer_Körper
 
Hat bei mir auch etwas gedauert, aber ich hab's dann geschafft. (Du musst dich dafür ein kleines bisschen der Esoterik öffnen)..^^

Reifen speichern ebenso Energie in ihrer Elastizität und geben diese wieder ab. Ist das auch Esoterik? Dann müssten Holzräder doch schneller sein oder? sind ja auch steifer...

Das alles ist wirklich nur mit aller größter Vorstellungskraft - fast schon Fantasie - überhaupt nur ansatzweise nachvollziehbar.

Ja und deshalb muss es falsch sein... schließlich gibt es ja auch keine

Untersuchungen/Meßwerte

Und überhaupt wenn du es nicht verstehst, wer sollte es dann schon verstehen...?

Also Jungs...mit Verlaub...

Wenn überhaupt, dann sprechen wir hier wirklich über einen absoluten Nuancenbereich.

Von der Größenordnung war überhaupt keine Rede.
 
Slingshots sind weder Bergab, noch beim Bremsen grenzwertig im Fahrverhalten. Eigentlich eher gutmütige Fahrwerke.

Auch bei sehr hohen Geschwindigkeiten (Rad am Ring mit über 80 km/h) fahrbar. Die Tretlagersteifigkeit ist aber in der Tat spürbar geringer, als bei einem klassischen Rahmen. I h bezweifle aber, dass das langsamer macht.
 
Das macht jeder Rahmen, weil es keinen ideal starren oder unverformbaren Rahmen gibt. Die Frage ist nur wie schnell er die Energie wieder abgibt.

In dem Moment in dem die Kraftübertragung ihr Maximum überschritten hat, wird die Energie wieder in das System gegeben... wo soll sie denn auch sonst hin? Wie sich der Rahmen dabei verformt spielt keine Rolle, solange es elastisch ist.
....
Nochmal: Ich bezweifle NICHT dass sich Rahmen verformen. Das tun sie definitiv, steife Rahmen weniger, weiche etwas mehr.

Nur hat mir noch niemand plausibel erklären können wie eine kippende Hinterradachse/Tretlager/tordierter Steuerkopf, Sattelstützenflex etc Vortrieb generiert. Hier wird immer stillschweigend angenommen, dass die im Rahmen gespeicherten Spannungen durch irgend eine mystische Funktion das Rad antreiben. Ich will wissen WIE das passieren soll. Man gebe mir eine Kraftflusskette oder irgendwas dergleichen. Keine Annahmen oder esoterischen Wirkketten, sondern nachweisbare Fakten.
 
Noch esoterischer als das "verbesserte Steifigkeit für mehr Vortrieb"-Marketinggeschwätz geht eigentlich kaum. Laut Werbung müsste man dadurch, daß man jedes Jahr das neueste Modell gekauft hat, inzwischen mit 120 km/h die Berge hochkommen. ;)
Von Denjenigen, die ein Slingshot fahren, hört man jedenfalls nichts schlechtes.

Artikel zum Thema: http://www.sheldonbrown.com/frame-materials.html
 
Noch esoterischer als das "verbesserte Steifigkeit für mehr Vortrieb"-Marketinggeschwätz geht eigentlich kaum....
Das kann man so sehen oder so. Ein steiferer Rahmen leitet am Pedal aufgebrachte Kraft mit geringeren Hystereseverlusten auf das Hinterrad weiter als ein weicher. Aber auch ein ultrasteifer Rahmen kann keine Antriebenergie von sich aus generieren, sprich man muss immer noch selbst treten. Letztlich reden wir hier trotz allem über marginale Beträge. Es ist nicht so dass, mehrere Hundert Watt in Wärme verpuffen.

Wie ich bereits schrieb, erfolgt die stärkste Moderation der Antriebskraft zwischen Rad und Untergrund durch den Reifen, was auch Mr. Brown so aussagt.
Er sagt weiterhin, dass die Steifigkeit eines Rahmens wenig Einfluss auf die Kraftübertragung hat, aber einen großen Anteil am Fahrgefühl und Komfort ausmacht. Was ich ebenfalls unterschreiben würde.

Was hier aber mehrfach postuliert wurde, ist, dass ein weicher Rahmen einen besseren Vortrieb hat als ein steifer und das ist schlicht weg falsch. Sonst müsste die Gummikuh mit tiefem Einstieg besser zu fahren sein, als ein Diamantrahmen.

Die Slingshot-Konstruktion dient einzig und allein dem Fahrkomfort und ist letztlich nicht anderes als eine kreative Form eines gefederten Rahmens, beim dem am allerdings die Dämpfung nicht verändern kann.
 
Der Sheldon Brown Artikel ist interessant. Aber wahrscheinlich auch recht alt.
Auf gezielt auf Flex (Komfort) ausgelegte Rahmenformen wird da meiner Meinung nach nicht eingegangen, bzw. das liest sich so, als ob das technisch nicht möglich wäre.

Gerade bei Rennrädern aber gerne gemacht: Sitzstreben flacher an das Sitzrohr angebracht und zusätzlich flache "Rohre" die wie eine Feder funktionieren.

Bei Sheldon Brown liest sich das so, als würde die Kraft im 90° Winkel nach oben gehen und ein praktisch unmögliches Komprimieren des Materials jegliche Kraft ungedämpft in Richtung Hauptrahmen/Sattel weitergeben.
 
Noch esoterischer als das "verbesserte Steifigkeit für mehr Vortrieb"-Marketinggeschwätz geht eigentlich kaum.http://www.sheldonbrown.com/frame-materials.html

Noch nicht genug Waschmittelwerbung geguckt? Da wird die Wäsche auch im Halbjahrestakt immer weißer... :lol:
Bei mir glücklicherweise erst seit ~20 Jahren, sonst könnte ich meine Weißwäsche wohl nicht mehr anschauen ohne geblendet zu werden. :D

Das ist halt ein Verkaufsargument und wird dementsprechend laut postuliert. Die tatsächlichen Fortschritte sind aber genauso groß wie der Anteil des Verlusts von Energie im Rahmen. ;)

Einen gleichmäßigeren Antrieb durch Flex halte ich aber auch für unrealistisch, däfür ist der Anteil der umgesetzten Energie dann doch echt zu gering. Denn: in irgendeiner Form muss die Energie ja zwischengespeichert werden, beim Rahmen kann man sich ganze als Feder vorstellen welche gespannt wird - aber mit einer extrem kleinen Auslenkung welche damit die aufnehmbare Kraft begrenzt.

Zusätzlich kommt hinzu das die Abgabe der aufgenommen Energie nicht gezielt und gleichmäßig im Bereich niedriger Last erfolgen würde, sondern eher schlagartig sobald der Rahmen entlastet wird.
 
Früher war es leicht.
Alu = steif und leicht, aber rappelrappel im Gelände

Stahl = elastisch und schwerer, dafür swingswing im Gelände

Titan = leicht und elastisch und swingswing im Gelände....die Offenbarung für alle erfahrenen Biker...und Besserverdiener xD

Und dann hatte plötzlich fast jeder eine Federgabel und ob ein Rahmen etwas "schlucken" kann oder nicht wurde eher zweitrangig.
Für mich persönlich ist es z.B. nur interessant, ob ein Rahmen seitensteif am Tretlager ist
 
eieiei... wie schnell man was in den falschen Hals bekommen kann.

@antikoerper

Mein Beitrag war nicht ironisch gemeint (bis auf den kleinen Witz mit der Esoterik). Ich kann die Argumentation tatsächlich nachvollziehen. Aber weil es nur schwierig vorstellbar ist, fragte ich eben nach Meßwerten, nicht obwohl, sondern gerade weil nicht die Rede von Größenordnungen war.

Die wären nämlich interessant.

Wenn es diesen Effekt tatsächlich gibt, man ihn aber mit einer 10tel Pedalumdrehung nach 300 km wieder ausgleichen kann, wäre er mir nämlich ziemlich schnuppe.

Die Frage nach der Größenordnung ist also durchaus relevant. Schließlich weiß ich, dass ich in einem Land lebe, in dem man CO2 in Gramm/Kilometer zählt, während ein anderes Land alle 3 Tage ein Kohlekraftwerk ans Netz gehen läßt.

Weißt was ich meine ;) ?
 
Letztlich reden wir hier trotz allem über marginale Beträge.

Genau darauf wollte ich schon mit meiner Eingangsfrage hinaus... (Beitrag #5 )

Er sagt weiterhin, dass die Steifigkeit eines Rahmens wenig Einfluss auf die Kraftübertragung hat, aber einen großen Anteil am Fahrgefühl und Komfort ausmacht. Was ich ebenfalls unterschreiben würde.

Ich ebenso. Für mich liegt die Wahrheit aus Steifigkeit und Komfort (wie so oft) irgendwo in der Mitte, zumindest beim Hardtail, das man als Allrounder für kurze wie auch für lange Strecken benutzt.

M.E. gibt es da zuviele Variablen (Fahrstil, Strecken, Fahrdauer...), die eine Pauschalaussage vom Typ "supersteif ist immer gut" eigentlich nicht zulassen.
 
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