AW: Federung?
Moin Matthias,
vorübergehend, ganz kurzzeitig, hatte ich die Hoffung wirklich fundierte Antworten von Dir zu bekommen, tja, die Hoffung stirb zuletzt.
Ich versuchs jetzt mal, ganz kapiert hab ichs nicht, also immer schön korrigieren! Klar, man kann das berechnen, klar, ich sollte das auch können, ist mir aber zu anstrengend mich da einzuarbeiten, deshalb nach Gefühl. Bevor wir uns hier gegenseitig nur noch in die Pfanne hauen...
Die Frage ist die hier:
Jetzt wuerde ich gerne eine Erklaerung haben, warum man das Gewicht des Fahrradrahmens erhoehen muss. Und zwar eine wirklich gute. Ein Link reicht. Das Federelement, Gewichte und ein paar Verstaerkungen Gewicht bringen sehe ich ja gerne ein.
Es geht hier um das Verhältnis der gefederten zu ungefederten Massen und warum dies beim Fahrrad einen maximalen Federweg bedingt (hier: 4cm). Um so ein Zeug zu verstehen versuche ich mich von den extremen zu nähern, die Gesetzmässigkeiten ändern sich ja nicht, sie treten nur mehr oder weniger deutlich zu Tage.
Wenn wir also gar keine gefederte Masse hätten würde sich die Feder auch nicht bewegen, sie wird nur durch die Trägheitskraft der gefederten Masse komprimiert. Trägheitskraft habe ich nur bei Beschleunigungen, also muss die gefederte Masse (also unter anderem der Fahrer) immer auch beschleunigt werden. Egal wie gut die Federung ist, ganz ohne ruckeln geht es nicht. Sitze ich in einem Auto ist die gefederte Masse sehr groß, die Kräfte natürlich auch. Dafür brauche ich allerdings auch in gleichem Masse härtere Federn, da sollte der Unterschied zum Fahrrad also nicht herkommen (wenn es ihn denn gibt). Also kann wirklich nur das Massenverhältnis einen Unterschied ausmachen, beim Auto wären das etwa 200kg für Räder, Reifen, Bremse und Federbein zu 1500kg Gesamtgewicht. Ein Verhältnis von 7,5. Beim Trike kann man etwa 2kg pro Vorderrad rechnen denke ich, dazu 3kg fürs Hinterrad, also 7kg auf vielleicht 100 kg Gesamtgewicht. Das ist ein Verhältnis von 14, deutlich besser als beim Auto.
Daran kann es also nicht liegen.
Aber es ist natürlich möglich dass ein Auto auch nicht mehr als 4 cm Federweg nutzen kann. Also zurück zum Modell um eventuell mehr von diesem Zusammenhang gefederte/ungefederte Masse zu verstehen:
Ist die gefederte Masse 0, muss die gesamte Masse dem Untergrund folgen. Das ist ruppig für die ungefederte Masse, die ist uns beim gefederten Trike aber erstmal egal. Die Schläge werden allerdings einfach durchgereicht an den masselosen gefederten Fahrer. Ich brauche auf jedenfall etwas Masse um sie mit einer Feder von der Bewegung abkoppeln zu können, das ist in der Praxis aber gegeben
Wie siehts denn aus wenn ich keine ungefederte Masse habe? Das wäre für die Federung natürlich ideal, Trägheitskräfte sind gegeben und die Federung koppelt alles vom Untergrund ab.
Was eine Erhebung damit macht hängt davon ab wie lange der Impuls dauert und wie stark er ist, also von der Höhe und wie schnell ich drüber bin. Ist die Erhebung sehr flach oder bin ich sehr langsam, ist die Beschleunigung und damit die Trägheitskraft sehr gering, an der Feder tut sich kaum etwas. Erst wenn ich schneller fahre oder die Stufe steiler ist wächst die Beschleunigung so weit dass die Feder voll komprimiert wird. Die gefederte Masse wird dadurch nicht so weit angehoben wie der Untergrund, erst wenn die Erhebung vorbei ist entspannt sie sich wieder und die gefederte Masse kommt auf die neue Höhe. Die Feder verlängert auf diese Weise also die Zeit in der dieser Weg zurückgelegt wird sie wirkt wie ein Beschleunigungsveringerer für die gefederte Masse. Wo die ungefederte Masse der Erhebung folgen muss beschreibt die gefederte eine flachere Kurve.
Ist der Federweg länger kann man die Feder weicher machen, die Beschleunigung wird weiter verringert. Das ist dann ein Gewinn an Komfort.
Beim Trike gibt es natürlich eine ungefederte Masse, aber das ändert auch nichts an obiger Betrachtung da die ungefederte Masse nur der Erhebung im Untergrund folgt, egal wie schwer sie ist. Deshalb kann man auch den Fahrersitz im LKW federn, auch wenn die Masse der Zugmaschine im Verhältnis zu der des Fahrers extrem hoch ist (Ok, bei manchen Fahrern nicht so hoch). Oder eben eine Sitzfederung ans Liegerad bauen, auch hier sind die ungefederten Massen größer als bei der Radfederung.
Der einzige Punkt wo die ungefederten Massen eine Rolle spielen: Die ungefederte Masse folgt dem Untergrund nur selten perfekt. Je größer die ungefederte Masse im Verhältnis zur gefederten desto träger folgt sie. Je weicher die Feder desto geringer ist die Kraft die verhindert dass sich die ungefederte Masse vom Boden löst. Der Straßenkontakt leidet unter einer zu komfortablen Federung, deshalb ist der LKW an den Rädern nochmal gefedert. Aber darum gings hier ja nicht, Trikes sind nicht so weich gefedert dass sie abfliegen. Da spielen dann auch die Stoßdämpfer eine Rolle. Aber für den Komfort scheint mir das Verhältnis unbedeutend.
