Technik: Dämpfer und Feder (Archivversion) Federung

Bei den vielfältigen Einstellmöglichkeiten moderner Fahrwerke fällt es schwer, den Durchblick zu behalten.

Wer sein Fahrwerk richtig abstimmen will, muß nicht nur wissen, wo er die entsprechenden Einstellschräubchen findet, sondern sollte auch Grundkenntnisse über die Arbeitsweise der Federelemente besitzen. Zur Aufklärung daher hier eine kurze Erläuterung der wichtigsten Funktionen moderner Federelemente.Feder- und Dämpferelemente sind das Verbindungsglied zwischen gefederten und ungefederten Massen. Schraubenfedern aus Stahl können beim Einfedern auf Bodenwellen Energie aufnehmen. Da die Stahlfeder aber keine Energie speichern kann, dehnt sie sich sofort wieder aus. Beim Überfahren von Bodenunebenheiten würden Motorrad und Fahrer ohne Dämpfung fröhlich auf und ab schwingen. Um das zu verhindern, setzt der Fahrwerkstechniker dem schwingenden System eine Dämpfungskraft entgegen. Die Bewegungsenergie wird im Dämpfer in Wärme umgewandelt. Die gewünschten Dämpfungskräfte werden durch hydraulische Dämpfung erzeugt. Beim Ein- und Ausfedern des Fahrzeugs bewegt eine Kolbenstange in der Gabel oder im Stoßdämpfergehäuse einen Kolben auf und ab und verdrängt Öl von einer zur anderen Seite. Das Öl wird dabei durch enge Bohrungen, Kanäle und Ventile gepreßt und baut somit die Dämpfungskraft auf. Zunächst erzeugten allein Bohrungen im Dämpferkolben den hydraulischen Widerstand, die Dämpfungskräfte waren demzufolge beim Ein- und Ausfedern gleich groß. Heutige Dämpfer arbeiten richtungsabhängig: In der Zugstufe ist eine deutlich höhere Dämpferkraft erforderlich als in der Druckstufe. Das Motorrad federt langsam aus, spricht jedoch beim Überfahren einer Bodenwelle mit hohem Tempo schnell an. Aktuelle Stoßdämpfer oder Telegabeln arbeiten daher immer noch mit einfachen Öffnungen, auch als freie Bleeds benannt, verfügen aber zusätzlich über aufwendige Plattenventile am Dämpferkolben. Dünne Metallscheiben (Shims) aus Federstahl verdecken Bohrungen in einer Richtung, in der anderen öffnen die Shims unter Druck, das Öl kann durch den dann entstehenden Spalt fließen. Die Shims wirken dabei nicht nur als Ventil, denn die Größe dieses Spalts ist abhängig vom hydraulischen Druck, also von der Einfederungsgeschwindigkeit. Während der Querschnitt einer Bohrung eine bestimmte Form der Dämpferkennlinie festlegt, läßt sich durch das Plattenpaket die Dämpfung abhängig von der Geschwindigkeit des Kolbens beeinflussen. Daher unterscheidet der Techniker zwischen Low- und Highspeed-Bereich. Von der Anzahl und den Abmessungen der Shims hängt der Verlauf der Kennlinie ab.Auch in der Bauart der Dämpfer gibt es Unterschiede. Heute haben sich Gasdruckdämpfer durchgesetzt, bei denen das Öl durch ein Gasvolumen, meist Stickstoff, unter hohen Druck gesetzt wird. Bei Emulsionsdämpfern befinden sich Gas und Öl in einer Kammer und können sich mischen, im Extremfall bildet sich eine Emulsion, die Dämpfung läßt nach. Beim De-Karbon-Dämpfer trennt ein Kolben oder eine Membran das zum Volumenausgleich der Kolbenstange vorhandene Gaspolster vom Öl. Oft befindet sich der Trennkolben in einem Ausgleichsbehälter, der direkt oder über eine Leitung mit dem Federbein verbunden ist.Für die Dämpfung gibt es keinen allgemein gültigen Optimalwert, sie ist abhängig vom Einsatzzweck, der Beladung und der Geschwindigkeit. Um einen weiten Bereich abzudecken, sind Zug- und Druckstufe häufig getrennt einstellbar. Die Verstellung der Zugstufendämpfung erfolgt in der Regel an den Gabelstopfen sowie am unteren Ende des Federbeins über ein Handrad oder eine Stellschraube. Eine konische Nadel verändert ihre Position in der freien Bohrung und somit deren Querschnitt. Die Verstellung der Druckstufendämpfung sitzt in der Regel am unteren Ende der Gabelgleitrohre beziehungsweise am Ausgleichsbehälter des Federbeins. Neben den Verstellsystemen mit konischer Nadel gibt es Einsätze, die durch Verdrehen unterschiedliche Bohrungsquerschnitte freigeben, sowie federbelastete Ventile, bei denen sich die Vorspannung der Feder und somit der Durchfluß-Widerstand ändern läßt. Der Urahn des Motorrads, der Daimler-Reitwagen, kam noch ohne Federung aus, undenkbar bei modernen Zweirädern. Selbst bei nur etwas größeren Bodenwellen würden die Räder den Fahrbahnkontakt verlieren, von den extremen Belastungen der Bauteile ganz zu schweigen. Doch Radaufhängungssysteme sollen nicht nur Bodenunebenheiten absorbieren, sondern auch bei Beladung mit zwei Personen und Gepäck noch eine gute Figur machen. Um dies alles unter einen Hut zu kriegen, beginnt ein konstruktiver Spagat. Die Federung sowohl bei kleinen Unebenheiten im Asphalt sanft ansprechen als auch bei derben Löchern nicht durchschlagen. Mit linearer Federung ist dieses Problem bei begrenzten Federwegen nur schwer zu bewältigen. Bei doppelter Belastung sinkt die Federung um den doppelten Weg zusammen. Einige Tricks erlauben einen breiteren Anwendungsbereich. Eine progressive Federung bewirkt einen überproportionalen Anstieg der Kraft. Für den doppelten Federweg ist mehr als die doppelte Kraft nötig. Die Hersteller erreichen dieses Verhalten über zwei verschiedene Wege. Erstens durch einen engen Wicklungsabstand bei einem Teil der Windungen von Schraubenfedern. Beim Zusammendrücken der Feder legen sich zuerst die eng gewickelten Windungen aneinander an. Die Länge des federnden Drahtes nimmt ab, die Federung wird härter. Da progressive Federn schwierig zu produzieren sind, wählen die Hersteller oft einen Kompromiß. Ein Teil der Feder ist deutlich enger gewickelt, der andere weiter. Das Resultat ist eine zweistufige Kennlinie, deren Federrate ab einem bestimmten Punkt deutlich stärker ansteigt. Die zweite Möglichkeit: Selbst mit linearen Federn läßt sich über das Luftpolster in der Gabel oder über eine Hebelumlenkung zwischen Federbein und Schwinge eine progressive Kennlinie erreichen. Eine Anpassung der Federung an die Beladung ist bei modernen Gabeln und Federbeinen durch das verstellen der Federbasis möglich. Die Änderung der Vorspannung hat aber keinen Einfluß auf die Federrate, schließlich bleiben die konstruktiven Daten der Feder gleich. Vielmehr ändert sich das Verhältnis von Positiv- zu Negativ-Federweg. Der Trick mit dem Klick und der Dreh am Schräubchen für die richtige Fahrwerksabstimmung ist jetzt hoffentlich kein Geheimnis mehr.

Artikel teilen

Anzeige

Aktuelle Gebrauchtangebote